Quy trình sản xuất nước cam cô đặc: Tính toán và thiết kế thiết bị

CÁC THÔNG SỐ CẦN TÍNH 1. Nhieọt dung rieõng cuỷa dũch eựp

Nhiệt lượng Q (tính trên 1 kg dịch ép ban đầu) cần cung cấp cho toàn quá trình cô đặc kết tinh bao gồm (lượng nhiệt này được cung cấp cho tác nhân lạnh).

THIEÁT Bề KEÁT TINH 1. Giới thiệu

 Để đảm bảo truyền nhiệt tốt thì lớp vỏ áo của thiết bị được bao cao hơn chiều cao mực chất lỏng ở bên trong 150mm. Vậy áp suất tính toán cho thân thiết bị được chọn trên cơ sở điều kiện làm việc nguy hiểm nhất, đó là trường hợp khi ta tháo liệu mà chưa xả tác nhân ra hết lúc đó áp suất tác động lên thân thiết bị sẽ lớn nhất và bằng áp suất của tác nhân lạnh, nên PTT = PN = 0,29075 N/mm2.  Nhiệt độ tính toán được lấy là nhiệt độ môi trường làm việc cộng với 20oC (thiết bị có bọc cách nhiệt).

Nhưng trong điều kiện thiết bị làm việc ở nhiệt độ thấp như vậy nên ta chọn luôn nhiệt độ tính toán là 20oC.  Nắp chịu áp suất ngoài xấp xỉ với áp suất khí quyển vì vậy khi tính bền cho đáy, nếu đáy đủ bề thì nắp cũng đủ bền.  Nhiệt độ tính toán lấy bằng nhiệt độ tác nhân cộng thêm 20oC (có bọc cách nhiệt).

Bề mặt truyền nhiệt là phần bề mặt của thành thiết mà tác nhân lạnh và dung dịch tiếp xúc. Tương tự như ở thiết bị kết tinh 1, chuẩn số Nu cũng được xác định theo công thức : D. Mục đích : Thiết bị lọc giúp cho việc phân riêng hệ huyền phù dịch ép đã cô đặc với tinh thể nước đá thô kết tinh ra.

Chọn thiết bị lọc : Để đảm bảo hiệu suất cô đặc, độ thu hồi chất khô cao, giảm tổn thất dịch ép, chúng ta chọn thiết bị lọc ly tâm cạo bã nằm ngang. Khi lớp bã trong rôto đạt đến chiều dày quy định thì dao cạo bã sẽ được nâng lên nhờ hệ thống xylanh-pittông thủy lực, bã sẽ được cạo rơi xuống máng hứng phía dưới. Mục đích sử dụng : thiết bị rửa được sử dụng với mục đích chính là thu hồi lượng chất khô và làm sạch nước đá tinh khiết để sử dụng trong việc làm lạnh sơ bộ dịch ép đầu.

Tuy nhiên, qua cân bằng vật chất ta nhận thấy nồng độ chất khô hoà tan trong nước rửa khá thấp và nếu đem hồi lưu có thể làm giảm nồng độ của dịch đầu dẫn đến làm tăng chi phí năng lượng. Do đó, nước sau rửa sẽ không được hồi lưu nhưng có thể tái sử dụng ở các khâu khác của quy trình sản xuất như rửa nguyeõn lieọu ….

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LẠNH 1. Các thông số ban đầu

Đây là thiết bị có thân hình trụ nằm ngang làm từ vật liệu thép CT3, bên trong là các ống trao đổ nhiệt làm bằng thép áp lực C20. Các ống trao đổi nhiệt được hàn kín hoặc núc lên hai mặt sàng hai đầu. Để có thể hàn hoặc núc các ống trao đổi nhiệt vào mặt sàng, nó phải có độ dày khá lớn, từ 20 đến 30mm.

Các nắp bình tạo thành vách phân dòng nước để nước có thể tuần hoàn nhiều laàn trong bỡnh ngửng. Giả sử ta chọn một loại thiết bị ngưng tụ chung cho hệ thống gồm 7 thùng kết tinh. Hệ số truyền nhiệt K có thể xác định theo kinh nghiệm và muốn chính xác hơn thì xác định theo lý thuyết.

Tuy nhiên các bài toán thực tế luôn phức tạp nên thường ta tính theo kinh nghiệm.

CHỌN THIẾT BỊ LẠNH

 Nhiệm vụ của tháp giải nhiệt là thải toàn bộ nhiệt do môi chất lạnh toả ra trong thiết bị ngưng tụ toả ra. Sau khi ra khỏi bình ngưng tụ, nước nóng có nhiệt độ tw2 = 42oC được đưa vào tháp giải nhiệt và phun thành các giọt nhỏ. Nước nóng chảy theo khối đệm xuống, trao đổi nhiệt và chất với không khí đi ngược từ dưới lên nhờ quạt gió cưỡng bức.

Nhiệt độ nước giảm đi và nguội xuống nhiệt độ ban đầu là tw1 = 36oC.

TÍNH THIEÁT Bề KHUAÁY 1. Coâng suaát khuaáy

 Chiều dài trục khuấy cũng chính là chiều cao tính từ phần phía dưới của bề mặt truyền nhiệt đến nắp thiết bị.

TÍNH CHÂN ĐỠ VÀ BÍCH NỐI CHO THIẾT BỊ 1. Tính tải trọng thiết bị

 Khối lượng trục khuấy, động cơ và các phần khác của thiết bị lấy bằng 5% khối lượng thieát bò.

TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG DẪN DỊCH 1. Tính chọn ống nhập liệu và tháo liệu

Dung dịch sau khi làm lạnh sơ bộ sẽ được chứa trong bồn cao vị, sau đó sẽ được bơm vào 7 thùng kết tinh 1, sau đó chất lỏng sẽ được tiếp tục bơm vào 3 thùng kết tinh 2. Vị trí bồn cao vị được đặt tại vị trí sao cho mực chất lỏng trong bồn cách mực chất lỏng trong thùng là 2,5 m. Vì nồng độ của dịch ép ban đầu là 10% nên ta có thể chọn bơm loại bơm nước.

Giả sử chiều cao từ thiết bị trao đổi nhiệt làm lạnh sơ bộ đến bồn chứa là 4m, chiều dài ống là 6 m.