- Xác định các hệ số lọc theo số liệu thí nghiệm thu được.
1. Mục tiêu thí nghiệm
Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc và ưu nhược điểm thiết bị cô đặc gián đoạn 1 nồi, hoạt động trong điều kiện chân không.
Vận hành được hệ thống cô đặc.
Tính toán được cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng và các đại lượng đặc trưng cho quá trình cô đặc.
2.1. Các khái niệm trong cô đặc
Khái niệm cô đặc
Cô đặc là quá trình làm tăng nồng đồ của dung dịch bằng cách tách một phần dung môi ở nhiệt độ sôi, dung môi tách ra khỏi dung dịch bay lên gọi là hơi thứ.
Mục đích của quá trình cô đặc
- Làm tăng nồng độ của chất hòa tan trong dung dịch.
- Tách chất rắn hòa tan ở dạng rắn (kết tinh).
- Tách dung môi ở dạng nguyên chất (cất nước)
2.2. Các phương pháp cô đặc
Cô đặc ở áp suất khí quyển: là phương pháp đơn giản nhưng không tinh tế.
Cô đặc ở áp suất chân không: dùng cho các dung dịch có nhiệt độ sôi cao, dễ
phân hủy vì nhiệt,…
Cô đặc ở áp suất dư: dùng cho các dung dịch hông phân hủy ở nhiệt độ cao, sử
dụng hơi thứ cho các quá trình khác.
2.3. Cân bằng vật liệu trong hệ thống cô đặc 1 nồi
Xét hệ thống một nồi
Trong đó
Gđ- khối lượng nguyên liệu, [kg]; kg/s Gc- khối lượng sản phẩm. [kg]; kg/s W- lương hơi thứ, [kg]; m/s
xđ- nồng độ chất khô trong nguyên liệu, [phần khối lượng]
xc- nồng độ chất khô trong sản phẩm, [phần khối lượng] Theo định luật bảo toàn vật chất.
Bảo toàn chất khôGđ.xđ=Gc.xc
Giải ra ta có
Lượng hơi thứ:
Nồng độ sản phẩm cuối
2.4. Cân bằng nhiệt lượng
Kí hiệu
− tđ: nhiệt độ nguyên liệu. [độ].
− tc: nhiệt độ sản phẩm, [độ].
− tn: nhiệt độ nước ngưng, [độ].
− cđ: nhiệt dung riêng nguyên liệu, [J/kg.độ].
− cc: nhiệt dung riêng sản phẩm, [J/kg.độ].
− cn: nhiệt dung riêng nước ngưng, [J/kg.độ].
− i: hàm nhiệt trong hơi đốt, [J/kg].
− i’: hàm nhiệt trong hơi thứ, [J/kg].
− Qcđ: tổn thất nhiệt cô đặc, [J]; Qcđ=0,01.∆q.Gc.
− ∆q: tổn thất nhiệt cô đặc riêng, [L/kg].
− Qmt: tổn thất nhiệt ra môi trường, [J]. Theo định luật bảo toàn nhiệt
ΣQv=ΣQr
Gđ.cđ.tđ+D.i=Gc.cc.tc+W.i’+D.cn.tn+Qcđ+Qmt
Rút ra
Lượng hơi đốt tiêu tốn
Trong đó
Q: lượng nhiệt truyền, [J].
K: hệ số truyền nhiệt, [W/m2.độ]. F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt
τ: thời gian cô đặc, [s].
∆thi: hiệu số nhiệt hữu ích, [độ].
Rút ra bề mặt truyền nhiệt , [m].