Hệ thống cô đặc nước mía liên tục bằng 1 nồi
MỤC LỤC
HỆ THỐNG CÔ ĐẶC NƯỚC MÍA 1 NỒI LIÊN TỤC 1. Hệ thống cô đặc 1 nồi liên tục
- Thao tác vận hành
Kết quả là có dòng chuyển động tuần hoàn tự nhiên trong thiết bị; từ dưới lên trong ống truyền nhiệt và từ trên xuống trong ống tuần hoàn. Thiết bị làm việc ở áp suất chân không nên nó phải được lắp đặt ở độ cao cần thiết để nước ngưng có thể tự chảy ra ngoài khí quyển mà không cần bơm. Bơm chân không có nhiệm vụ hút không ngưng ra ngoài đế tránh trường hợp khí không ngưng tích tụ trong thiết bị ngưng tụ quá nhiều, làm tăng áp suất trong thiết bị và nước có thể chảy ngược vào nồi cô đặc.
Thiết bị ngưng tụ làm ngưng tụ hầu hết hơi nước, giải phóng một lượng hơi nước lớn cho bơm chân không, do đó giảm tiêu hao năng lượng cơ học và tránh hỏng hóc cho bơm (chỉ hút khí không ngưng). Trong đó, nước làm lạnh và nước ngưng tụ chảy xuống còn khí không ngưng được bơm chân không hút ra từ phần trên của thiết bị qua bộ phấn tách lỏng. Nguyên liệu đường nhờ bơm nhập liệu đưa vào thiết bị truyền nhiệt ở nhiệt độ khoảng 30oC được đun nóng đến nhiệt độ cận sôi và đưa vào nồi cô đặc qua cửa nhập liệu.
Ban đầu nhập đủ 2,5 m3 thì tiến hành cô đặc, nguyên liệu vẫn tiếp tục nhập vào để bù lượng hơi thứ bốc lên cho đến khi đủ thể tích nguyên liệu cho 1 mẻ thì chấm dứt nhập liệu. Hơi thứ bốc lên theo ống dẫn vào thiết bị ngưng tụ Baromet, ngưng tụ thành lỏng chảy ra ngoài bồn chứa, phần không ngưng qua bộ phận tách giọt để chỉ còn khí theo bơm chân không ra ngoài.
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH
Cân bằng vật chất và năng lượng
- ∆’’’ là tổn thất nhiệt độ của hơi thứ trên đường ống dẫn từ buồng bốc đến thiết bị ngưng tụ.
Cân bằng năng lượng
Qhtđ: nhiệt lượng hòa tan tích phân của chất rắn hòa tan trong dung dịch ở nồng độ loãng ban đầu của quá trình cô đặc, W. Qhtc: nhiệt hòa tan tích phân ở nồng độ đặc lúc cuối của quá trình cô đặc, W.
Thiết kế thiết bị chính
- Tính toán truyền nhiệt cho thiết bị cô đặc
Dung dịch nhập liệu sau khi qua thiết bị truyền nhiệt đã đạt đến nhiệt độ sôi: quá trình cô đặc diễn ra mãnh liệt ở điều kiện sôi và tuần hoàn tự nhiên trong thiết bị, hình thành các bọt khí liên tục thoát ra khỏi dung dịch.
Tính kích thước của thiết bị cô đặc
- Tính kích thước buồng đốt
Ta cần thay thế những ống truyền nhiệt ở giữa hình lục giác đều bằng ống tuần hoàn trung tâm. Số ống trên đường chéo của lục giác đều bọc chùm ống lắp trong ruột rỗng, theo công thức trang 218, [5]. Utt: cường độ bốc hơi thể tích cho phép của khoảng không gian hơi ( thể tích nước bay hơi trên 1 đơn vị thể tích của không gian hơi trong 1 đơn vị thời gian).
Ta thấy đường kính trong của nắp elip chính là đường kính trong của buồng bốc: Dt = 900 mm. Chọn đường kính ống xả khí không ngưng bằng đường kính ống dẫn nước ngưng.
Tính bền cơ khí cho thiết bị cô đặc
Phía dưới buồng bốc là phần hình nón cụt có gờ liên kết với buồng đốt. Dnl: đường kính trong của ống nhập liệu Dth: đường kính trong của ống tuần hoàn. Hgc: chiều cao của chất lỏng trong phần gờ nối với buồng đốt; m Hđ: chiều cao của chất lỏng trong đáy nón; m.
Chọn bề dày tính toán đáy S = 12 mm, bằng với bề dày thực của buồng bốc. S’: bề dày tính toán tối thiểu của đáy; mm (chọn theo cách tính của buồng bốc) Ca: hệ số bổ sung do ăn mòn; mm. Nắp có lỗ để gắn ống tuần hoàn đưa dung dịch vào buồng bốc Vật liệu chế tạo là thép không gỉ OX18H10T.
Chọn bề dày tính toán nắp S = 12 mm, bằng với bề dày thực của buồng bốc. - Mặt bích ở đây được dùng để nối nắp của thiết bị với buồng bốc, buồng bốc với buồng đốt và buồng đốt với đáy của thiết bị. - Buồng bốc và nắp được nối với nhau theo đường kính buồng bốc Dt = 900mm.
Vỉ ống phải giữ chặt các ống truyền nhiệt và bền dưới tác dụng của ứng suất. Chọn bề dày của vỉ ống phía dưới bằng chiều dày của vỉ ống phía trên và bằng 30mm (cũng bằng bề dày mặt bích). Dt: đường kính trong của buồng đốt dn: đường kính ngoài của ống truyền nhiệt Dnth: đường kính ngoài của ống tuần hoàn.
Tính toán thiết bị phụ
- Tính cho thiết bị baromet
- Bồn cao vị
Trong thực tế, khi hơi đi trong thiết bị ngưng tụ từ dưới lên thì thể tích của nó giảm dần. Lưu lượng thể tích nước lạnh dùng để ngưng tụ hơi thứ - Nhiệt độ trung bình. Tốc độ của nước lạnh và nước ngưng tụ chảy trong ống baromet thường lấy là ω.
: hệ số trở lực do ma sát khi nước chảy trong ống, (W/m.độ) H: chiều cao tổng cộng trong ống baromet, m. Z’= 1m : khoảng cách từ phần nối giữa ống tháo liệu và đáy nón đến mặt đất. Bơm là máy thủy lực dùng để vận chuyển và truyền năng lượng cho chất lỏng.
Các đại lượng đặc trưng của bơm là năng suất, áp suất, hiệu suất, công suất tiêu hao và hệ số quay nhanh. Dùng bơm chân không không cần dầu bôi trơn, có thể hút không khí, hơi nước. Truyền động bằng khớp nối cứng, dây đai hoặc hộp số tùy theo tốc độ quay tiêu chuẩn của đầu bơm.
Vật liệu cánh, trục bơm được làm từ thép không gỉ 304 hoặc 316 giảm đáng kể sự ăn mòn các chất acid lẫn không môi trường khí và nước. – Chọn bơm ly tâm 1 cấp nằm ngang để bơm chất lỏng trung tính, sạch hoặc hơi bẩn. Chọn chiều dài đường ống từ bể chứa nguyên liệu đến bồn cao vị là 7 m.
– Chọn bơm ly tâm 1 cấp nằm ngang để bơm chất lỏng trung tính, sạch hoặc hơi bẩn. Chọn chiều dài đường ống từ bể chứa nguyên liệu đến ống tháo liệu là 5 m. – Chọn bơm ly tâm 1 cấp nằm ngang để bơm chất lỏng trung tính, sạch hoặc hơi bẩn.