intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Đồ án: Kỹ thuật thực phẩm cô đặc cà chua với buồng đốt trong kiểu treo

Chia sẻ: Ngọc Hưng | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:54

Thêm vào BST
Báo xấu
679
lượt xem 58
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Với kết cấu nội dung gồm 4 chương, đồ án "Kỹ thuật thực phẩm cô đặc cà chua với buồng đốt trong kiểu treo" giới thiệu đến các bạn những nội dung về xác định kích thước thiết bị chính, thiết bị phụ tính thiết bị ngưng tụ chân cao baromet, bảng tổng kết thiết bị ngưng tụ baromet, tính cơ khí,... Mời các bạn cùng tham khảo để có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án: Kỹ thuật thực phẩm cô đặc cà chua với buồng đốt trong kiểu treo

  1. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh Dũng MỤC LỤC  MỤC LỤC                                                                                                                                      ..................................................................................................................................     I  LỜI NÓI ĐẦU                                                                                                                             .........................................................................................................................       IV  LỜI CẢM ƠN                                                                                                                              ..........................................................................................................................       V  CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU                                                                                                           .......................................................................................................      1  1.1 Tổng quan về nguyên liệu                                                                                                   ...............................................................................................      1  1.2 Quá trình cô đặc:                                                                                                                  ..............................................................................................................      1  1.2.1 Khái niệm                                                                                                                      ..................................................................................................................      1  1.2.2 Thiết bị cô đặc                                                                                                              ..........................................................................................................      2  1.2.2.1 Các loại thiết bị cô đặc                                                                                          ......................................................................................      2  1.2.2.2 Yêu cầu chung đối với thiết bị cô đặc                                                                  ..............................................................      2  1.3 Sơ đồ hệ thống cô đặc một nồi                                                                                          ......................................................................................      3  Thuyết minh quy trình sản xuất                                                                                                    ...............................................................................................      4  CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CHÍNH                                                   ...............................................      5  2.1 Cân bằng vật liệu                                                                                                                ............................................................................................................      5  2.1.1 Lượng hơi thứ bốc lên trong hệ thống                                                                         ....................................................................      5  2.1.2 Lượng dung dịch sau khi cô đặc                                                                                   ...............................................................................      5  2.2 Cân bằng nhiệt lượng cho toàn hệ thống                                                                           .......................................................................      5  2.2.1 Chia nồng độ dung dịch từ xd = 20% đến xc = 60% thành 8 khoảng nồng độ            6 .......      2.2.2 Xác định áp suất và nhiệt độ                                                                                        ....................................................................................      7  2.2.3 Xác định nhiệt tổn thất                                                                                                 .............................................................................................      7  2.2.3.1 Tổn thất nhiệt do nồng độ tăng cao                                                                      ..................................................................      7  2.2.3.2 Tổn thất nhiệt do áp suất thủy tĩnh                                                                       ..................................................................      8  2.2.3.3 Tổn thất nhiệt độ do trở lực thủy học trên đường ống                                      ..................................       10  2.2.3.4 Tổn thất chung cho toàn hệ thống cô đặc                                                           .......................................................      10  2.2.4 Hiệu số nhiệt độ hữu ích và nhiệt độ sôi                                                                  ..............................................................       10  2.2.4.1 Nhiệt độ sôi của dung dịch                                                                                  ..............................................................................       10  2.2.4.2 Hiệu số nhiệt độ hữu ích                                                                                     .................................................................................       11  2.3 Tính bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt                                                                             .........................................................................       11  2.3.1 Tính nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp                                                                        ....................................................................       11  2.3.1.1 Tính lượng hơi đốt                                                                                               ...........................................................................................       12  2.3.1.2 Phương trình cân bằng nhiệt lượng                                                                     .................................................................       12  2.3.2 Hệ số truyền nhiệt K                                                                                                  ..............................................................................................       13  2.3.2.1 Tính tổng nhiệt trở                                                                                               ...........................................................................................       14  2.3.2.2 Tính hệ số cấp nhiệt khi hơi ngưng tụ                                                               ...........................................................      14  2.3.2.3 Tính hệ số cấp nhiệt khi chất lỏng sôi                                                               ...........................................................      15  2.3.2.4 Tính nhiệt tải riêng                                                                                              ..........................................................................................       17 Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  I
  2. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh Dũng  2.3.3 Bề mặt truyền nhiệt F                                                                                                ............................................................................................       19  2.4 Kích thước buồng bốc và buồng đốt                                                                                ............................................................................       20  2.4.1 Kích thước buồng bốc                                                                                                ............................................................................................       20  2.4.2 Kích thước buồng đốt                                                                                                 .............................................................................................       21  2.4.2.1 Đường kính ống dẫn hơi đốt                                                                               ...........................................................................       21  2.4.2.2 Xác định số ống truyền nhiệt                                                                              ..........................................................................       22  2.4.2.3 Đường kính buồng đốt: Dt                                                                                  ..............................................................................       22  2.4.2.4 Đường kính thân buồng đốt                                                                                 .............................................................................       23  2.4.2.5 Khoảng vành khăn tuần hoàn ngoài                                                                     .................................................................      24  2.5 Tính đường kính các ống dẫn                                                                                           .......................................................................................       24  2.5.1 Ống nhập liệu                                                                                                             .........................................................................................................       24  2.5.2 Ống tháo sản phẩm                                                                                                     .................................................................................................       25  2.5.3 Ống dẫn hơi thứ                                                                                                         .....................................................................................................       26  2.5.4 Ống tháo nước ngưng                                                                                                 .............................................................................................       26  CHƯƠNG III:THIẾT BỊ PHỤ                                                                                                    ................................................................................................       28   TÍNH THIẾT BỊ NGƯNG TỤ CHÂN CAO BAROMET                                                          ......................................................      28  3.1 Giới thiệu                                                                                                                           .......................................................................................................................       28  3.1.1 Sơ lược về thiết bị ngưng tụ chân cao baromet                                                         .....................................................      28  3.1.2 Cấu tạo                                                                                                                        ....................................................................................................................       28  3.1.3 Nguyên tắc                                                                                                                  ..............................................................................................................       28  3.2 Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ                                                                         .....................................................................       29  3.3 Thể tích không khí và khí không ngưng cần hút ra khỏi thiết bị ngưng tụ                      .................       29  3.4 Các kích thước chủ yếu của thiết bị ngưng tụ                                                                 .............................................................      30  3.4.1 Đường kính trong của thiết bị ngưng tụ baromet                                                      ..................................................       30  3.4.2 Kích thước tấm ngăn                                                                                                  ..............................................................................................       31  3.4.3 Chiều cao thiết bị ngưng tụ                                                                                        ....................................................................................       31  3.4.4 Kích thước ống baromet                                                                                             .........................................................................................       33  3.4.4.1 Đường kính ống baromet                                                                                     .................................................................................       33  3.4.4.2 Chiều cao ống baromet                                                                                        ....................................................................................       34  3.4.5 Đường kính các cửa ra vào của thiết bị baromet                                                        ....................................................       35  BẢNG TỔNG KẾT THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET                                                         ......................................................      36  CHƯƠNG VI: TÍNH CƠ KHÍ                                                                                                    ................................................................................................       37  4.1 Bề dày buồng đốt                                                                                                              ..........................................................................................................       37  4.2 Bề dày buồng bốc                                                                                                             .........................................................................................................       39  4.3 Nắp thiết bị                                                                                                                        ....................................................................................................................       40  4.4 Đáy thiết bị                                                                                                                        ....................................................................................................................       40  4.5 Mặt bích                                                                                                                             .........................................................................................................................       41  4.6 Bề dày vĩ ống                                                                                                                     .................................................................................................................       42  4.7 Tính tai treo                                                                                                                        ....................................................................................................................       42  4.7.1 Khối lượng thân buồng đốt                                                                                         .....................................................................................       42 Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  II
  3. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh Dũng  4.7.2 Khối lượng buồng bốc                                                                                               ...........................................................................................       43  4.7.3 Khối lượng ống gia nhiệt                                                                                           .......................................................................................      44  4.7.4 Khối lượng của đáy và nắp thiết bị                                                                           .......................................................................      44  4.7.5 Khối lượng của hai vĩ ống ở buồng đốt                                                                    ................................................................      44  4.7.6 Khối lượng của thành buồng đốt                                                                               ...........................................................................      45  4.7.7 Khối lượng ống dẫn hơi đốt                                                                                      ..................................................................................      45  4.7.8 Khối lượng dung dịch trong thiết bị                                                                           .......................................................................      45  4.8 Một số chi tiết khác                                                                                                           .......................................................................................................      46  4.8.1 Chọn cửa vào vệ sinh và cửa sữa chữa là cửa có đường kính 500mm                      ..................       46  4.8.2 Kính quan sát                                                                                                               ...........................................................................................................       46  4.8.3 Đệm làm kính                                                                                                             .........................................................................................................       46  4.8.4 Nồi cô đặc làm việc ở nhiệt độ cao                                                                           .......................................................................       47  TÀI LIỆU THAM KHẢO                                                                                                            ........................................................................................................       48 Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  III
  4. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh Dũng LỜI NÓI ĐẦU                                                                    Ngày nay, khi nhu cầu con người về thực phẩm và dinh dưỡng ngày càng gia tăng, những   nhà chế biến cung  ứng thực phẩm không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm cũng như  nâng cao năng suất sản xuất. Bên cạnh đó việc đa dạng hóa sản phẩm cũng là mục tiêu   hướng tới của các nhà sản xuất. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và kỹ thuật, việc tạo ra những thiết bị hiện   đại nhằm nâng cao năng suất trong việc sản xuất không chỉ là nhiệm vụ  của những kỹ sư  công nghệ thực phẩm hiện tại mà còn của những sinh viên đang theo    học ngành này. Với những kiến thức đã học được và sự  giúp đỡ  của Thầy Đoàn Anh Dũng cùng các bạn,   tôi xin đưa ra bảng thiết kế về hệ thống cô đặc dung dịch cà chua một nồi làm viêc gián  đoạn có buồg đốt treo. Tôi hy vọng đồ án này có thể đóng góp một phần nhỏ vào hệ thống   thiết bị đa dạng trong ngành chế biến thực phẩm. Tôi đã cố gắng rất nhiều trong việc thực hiện đồ  án, tuy nhiên với kiến thức còn hạn chế  và đây là lần đầu tiên thiết kế  một hệ thống cô đặc, chỉ áp dụng lý thuyết để thiết kế cho   nên quyển đồ án này có thể có những thiếu sót không mong muốn. Tôi rất mong nhận được   sự đóng góp của thầy cô cũng như các bạn trong ngành Công Nghệ Thực Phẩm để rút kinh   nghiệm trong đồ án này và thành công hơn trong những đề tài tiếp theo.  Xin chân thành cảm ơn! Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  IV
  5. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh Dũng LỜI CẢM ƠN                                                                    Tôi xin chân thành cảm  ơn các thầy cô trong bộ  môn Công Nghệ  Thực Phẩm, khoa Nông   Ngiệp và SHƯD trường Đại Học Cần Thơ  đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện đồ  án này.  Điều này đã giúp tôi có nhiều kinh nghiệm cũng như  kiến thức hơn trong việc nghiên cứu  khoa học. Đồ  án môn học này được hoàn thành là nhờ  vào sự  giúp đỡ  tận tình của Thầy Đoàn Anh  Dũng. Tôi cũng xin cảm  ơn các bạn lớp Công Nghệ  Thực Phẩm đã nhiệt tình giúp đỡ  tôi   trong thời gian thực hiện đồ án. Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  V
  6. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh  Dũng CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU  1.1 Tổng quan về nguyên liệu Cà chua là một loại rau quả làm thực phẩm. Quả ban đầu có màu xanh, chín ngả màu  từ vàng đến đỏ. Cà chua có vị hơi chua và là một loại thực phẩm bổ dưỡng, giàu vitamin   C và A.Trong cà chua có chứa rất nhiều chất dinh dưỡng có lợi cho cơ thể như carotene,  lycopene, vitamin và kali Tất cả những chất này đều rất có lợi cho sức khoẻ con người.   Đặc biệt cái loại vitamin B, vitamin C và beta carotene giúp cơ thể chống lại quá trình oxy  hoá của cơ thể, giảm thiểu nguy cơ tử vong do bệnh tim mạch và ung thư.  Thành phần dinh dưỡng của cà chua  Cà chua đỏ, còn sống Giá trị dinh dưỡng 100 g (3,5 oz) Năng lượng 75 kJ (18 kcal) Carbohydrate 3.89g Chất xơ thực phẩm 1.2g Chất béo 0.21g Protein 0.88g Tro 0.5g Nước 94.52g 1.2 Quá trình cô đặc: 1.2.1 Khái niệm Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ  của chất rắn hòa tan trong dung dịch bằng  cách tách bớt một phần dung môi qua dạng hơi. Quá trình cô đặc thường tiến hành ở trạng thái sôi, nghĩa là áp suất hơi riêng phần  của dung môi trên mặt dung dịch bằng áp suất làm việc của thiết bị. Quá trình cô đặc có thể tiến hành ở các áp suất khác nhau. Khi làm việc ở áp suất  thường (áp suất khí quyển) ta dùng thiết bị  hở, còn khi làm việc  ở  áp suất khác ta dùng  thiết bị kín. Quá trình cô đặc có thể  làm việc gián đoạn hay liên tục, có thể  tiến hành  ở  hệ  thống cô đặc một nồi hoặc hệ thống cô đặc nhiều nồi. Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  1
  7. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh  Dũng Quá trình cô đặc được sử dụng phổ biến trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm  với mục đích:  ─ Làm tăng nồng độ các dung dịch loãng. ─ Tách chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể (kết tinh). ─ Thu dung môi ở dạng nước nguyên chất (cất nước). 1.2.2 Thiết bị cô đặc 1.2.2.1 Các loại thiết bị cô đặc Người ta thường phân loại thiết bị cô đặc theo các cách sau:      ─ Theo sự bố trí bề mặt đun nóng: nằm ngang, thẳng đứng, nghiêng.        ─  Theo chất tải nhiệt: đun nóng bằng hơi (hơi nước bão hòa, hơi quá nhiệt),  bằng khói lò, chất tải nhiệt có nhiệt độ cao (dầu, nước có áp suất cao...), bằng dòng điện.      ─ Theo chế độ tuần hoàn: tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cưỡng bức...      ─ Theo cấu tạo bề mặt đun nóng: vỏ bọc ngoài, ống xoắn, ống chùm. Trong công nghiệp hóa chất thường dùng các thiết bị  cô đặc đun nóng bằng hơi,  loại này bao gồm các phần chính sau:      ─ Phòng đốt – bề mặt truyền nhiệt.      ─ Phòng phân ly hơi – khoảng trống để tách hơi thứ ra khỏi dung dịch.      ─ Bộ phận tách bọt – dùng để tách những giọt lỏng do hơi thứ mang theo. Một số loại thiết bị cô đặc chủ yếu:      ─ Thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn trung tâm.      ─ Thiết bị cô đặc phòng đốt treo.      ─ Thiết bị cô đặc loại phòng đốt ngoài.      ─ Thiết bị cô đặc loại có tuần hoàn cưỡng bức.      ─ Thiết bị cô đặc loại màng.      ─ Thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lỏng.      ─ Thiết bị cô đặc loại roto. 1.2.2.2 Yêu cầu chung đối với thiết bị cô đặc Thích ứng được đối với tính chất đặc biệt của dung dịch cần cô đặc như  độ  nhớt  cao, khả năng tạo bọt lớn... Có hệ số truyền nhiệt lớn, bởi vì khi nồng độ tăng hệ số truyền nhiệt giảm. Tách ly hơi thứ  cấp tốt, đảm bảo hơi thứ  cấp sạch để  có thể  cho ngưng tụ, lấy   nhiệt cho cấp cô đặc tiếp theo. Hơi đốt hoặc hơi thứ cấp làm hơi đốt đảm bảo phân bố đều trong không gian bên   trong giữa các ống của dàn ống. Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  2
  8. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh  Dũng Đảm bảo tách các khí không ngưng còn lại sau khi ngưng tụ hơi đốt. Dễ dàng cho việc làm sạch bề mặt bên trong các ống vì khi dung dịch bốc hơi bên  trong các ống sẽ bẩn bề mặt bên trong ống (tạo cặn). Giá thành rẻ, dễ dàng chế tạo...   Thiết bị giới thiệu trong đồ án là thiết bị cô đặc buồng đốt trong kiểu treo. Phòng đốt treo ở bên trong thiết bị của phòng đốt được đặt trên các giá đỡ. Phòng  đốt kiểu treo này có thể tháo ra khỏi thiết bị để  cọ  rửa và sửa chữa. Hơi đốt đi vào theo  ống dẫn hơi đốt rồi phun ra không gian bên ngoài các ống truyền nhiệt. Giữa thân thiết bị  và thân buồng đốt tạo thành khe hở hình vành khăn và lúc thiết bị làm việc thì khe hở lúc  đó chứa đầy dung dịch (đóng vai trò như ống tuần hoàn). Thiết bị cô đặc loại này thường được dùng cô đặc dung dịch có kết tinh, và được   ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất. 1.3 Sơ đồ hệ thống cô đặc một nồi 9 1 3 0 6 4 5 Khí 1 khoâ 3 Hôi ng ngön Hôi g 11 ñoát Nöôùc ngöng Nöôùc ngöng 7 1 2 1 2 8 1. Thùng chứa dung dịch  8. Thùng chứa sản phẩm 2. Bơm dung dịch đầu  Hình: S ơ  đ ồ  h ệ  th ố ng cô đ ặc m 9. Thi ếộ t bt n ồiưng tụ chân cao ị ng 3. Thùng cao vị  10. Bộ phận phân ly bọt 4. Lưu lượng kế  11. Ống baromet  Phan Kim Ph 5. Thi ụng                                                                                                         Trang  ết bị đung nóng  12. Thùng chứa nước ngưng 3 6. Thiết bị cô đặc  13. Ống chảy tràn 7. Bơm sản phẩm
  9. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh  Dũng Thuyết minh quy trình sản xuất  Dung dịch đường nồng độ  đầu 15% (theo khối lượng) từ  thùng (1) được bơm lên   thùng cao vị  (3), sau đó chảy qua lưu lượng kế (4) vào thiết bị  đun nóng (5), ở  đây dung   dịch được đun nóng đến nhiệt độ sôi rồi đi vào thiết bị cô đặc (6) thực hiện quá trình bốc  hơi. Hơi thứ và khí không ngưng đi ra phía trên thiết bị cô đặc vào thiết bị ngưng tụ.  Trong thiết bị ngưng tụ nước lạnh được phun từ trên xuống, ở đây hơi thứ sẽ được   ngưng tụ lại thành chất lỏng chảy qua ống (11) ra ngoài, còn khí không ngưng đi qua thiết  bị thu hồi bọt (10) vào bơm chân không. Hơi đốt được đưa vào nồi là hơi nước bão hòa có áp suất 1,721at (theo thang áp   suất tuyệt đối). Dung dịch ở phòng đốt đi trong ống còn hơi đốt đi vào khoảng trống phía  ngoài  ống. Vì dung dịch đi trong hình vành khăn (khoảng trống trong buồng đốt treo và  thân thiết bị) tiếp xúc với vỏ thiết bị nên nhiệt độ dung dịch nhỏ hơn nhiệt độ dung dịch ở  trong các  ống truyền nhiệt. Vì vậy xảy ra hiện tượng đối lưu tự  nhiên. Dung dịch đi  xuống theo khoảng trống hình vành khăn  ở  ngoài và đi lên theo các  ống truyền nhiệt  ở  giữa. Dung dịch sau khi cô đặc đạt yêu cầu được lấy ra  ở  dưới thiết bị  và đi vào thùng  chứa sản phẩm (8).  Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  4
  10. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh  Dũng CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CHÍNH 2.1 Cân bằng vật liệu 2.1.1 Lượng hơi thứ bốc lên trong hệ thống  W Gd = 2500kg Gc  Cô đặc Xd = 20% Xc = 60% � Xd � W = Gd 1− � � � Xc � Trong đó: W: lượng hơi thứ bốc lên trong hệ thống cô đặc (kg/mẻ/h)                         Gd: lượng dung dịch ban đầu (kg/mẻ/h)                         xd, xc: nồng độ đầu và cuối của dung dịch (%khối lượng) 0,2 Vậy:  W 2500 1 1666,67 kg/mẻ/h 0,6 2.1.2 Lượng dung dịch sau khi cô đặc Gọi Gc là lượng dung dịch sau khi cô đặc Phương trình cân bằng của chất rắn hòa tan Gd xd = Gc xc Gd xd Gc = xc 2500 0.2 Gc 833.33 kg/mẻ/h 0.6 2.2 Cân bằng nhiệt lượng cho toàn hệ thống Chọn áp suất hơi đốt       P = 0, 071MPa = 0, 721at Suy ra áp suất tuyệt đối của hơi đốt       P = 1 + 0, 721 = 1, 721at Nhiệt độ hơi đốt:        thd = 115o C  (tra bảng II­7_trang 39_sổ tay thiết kế_Phan Văn Thơm) Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  5
  11. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh  Dũng 2.2.1 Chia nồng độ dung dịch từ xd = 20% đến xc = 60% thành 8 khoảng nồng độ Do lượng nhập liệu ban đầu khá lớn nên ta tiến hành nhập liệu theo từng đợt lần  lượt như sau: 40%, 20%, 13%, 10%, 7%, 5%, 3%, 2%. Trong khoảng nồng độ 20% ­ 25%       Gd 1 = 2500 40% = 1000kg Lượng nước mất đi xd 0,2       W1 Gd 1 1 1000 1 200 kg xc 0,25 Lượng dung dịch còn lại sau khi cô đặc đến nồng độ 20% Gd 1 x d 1000 0,2      Gc1 800 kg xc 0,25 Sau khi nhập liệu tiếp 25% Gd, lượng dung dịch trong nồi là      Gd 2 800 2500 20% 1300 kg Nồng độ dung dịch lúc này là (0,25 800) 0,2 500       x2 23,08% 1300 Lượng nước mất đi khi cô đặc đến nồng độ 25% xd 0,2308       W2 Gd 2 1 1000 1 300 kg xc 0,3 Lượng dung dịch còn lại khi cô đặc đến nồng độ 25% Gd 2 x d 1300 0.25       Gc 2 1000 kg xc 0,3 Tính toán tương tự cho các khoảng nồng độ còn lại ta được kết quả sau: Khoảng  Lượng  Gd (kg) Gc (kg) W (kg) Nồng độ trung  nồng độ  thêm vào  bình (%) (%) (kg) 20 – 25 1000 1000 800 200 22,5 23.08 – 30 500 1300 1000 300 26,54 27.55 – 35 325 1325 1042,86 282,14 31,27 32.1 – 40 250 1292,86 1037,5 255,36 36,05 37.11 – 45 175 1212,5 1000 212,5 41,06 42.22 – 50 125 1125 950 175 46,11 47.8 – 55 75 1025 890,91 134,09 51,4 53.14 – 60 50 940,91 833,33 107,58 56,57 Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  6
  12. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh  Dũng 2.2.2 Xác định áp suất và nhiệt độ Chọn áp suất hơi ngưng tụ là 650mmHg. Vậy áp suất hơi ngưng tụ tuyệt đối là 650 Pngt = 1 − = 0,11637at 735, 6 (Tra bảng II­7_trang 39_sổ tay thiết kế_Phan Văn Thơm) ta được nhiệt độ  hơi ngưng tụ  tngt = 48,32 oC Ta có nhiệt độ hơi thứ bằng nhiệt độ hơi ngưng tụ +(1÷2oC) tht = 48,32 + 1, 68 = 50 oC (Tra bảng II­7_trang 39_sổ tay thiết kế_Phan Văn Thơm) ta được áp suất hơi thứ  Pht = 0,1258 at 2.2.3 Xác định nhiệt tổn thất 2.2.3.1 Tổn thất nhiệt do nồng độ tăng cao Công thức Tisenco ∆ ' = ∆ 0' . f Tm2 Với  f = 16, 2 r Trong đó       ∆ '0 : tổn thất nhiệt ở áp suất thường (oC)      f: hệ số hiệu chỉnh (vì thiết bị  cô đặc thường làm việc ở  áp suất khác áp suất  thường).      Tm: nhiệt độ của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc, về giá trị bằng nhiệt   độ hơi thứ.       Tm = 50o C = 323o K      r: ẩn nhiệt hóa hơi của dung môi ở áp suất làm việc (J/kg) r = 2380.103 J / kg (tra bảng II­7_trang 39_sổ tay thiết kế_Phan Văn Thơm) Thế vào công thức trên ta được ( 323) 2 f = 16, 2 = 0, 71014 2380.103 Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  7
  13. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh  Dũng Dựa vào 6 khoảng nồng độ, tra trên website http://www.sugartech.com ta được  ∆ '0   và xác định  ∆ ' o xtb (%) ∆ '0  (oC) ∆ '  ( C) 22,50 0,2 0,142 26,54 0,3 0,213 31,27 0,4 0,284 36,05 0,5 0,355 41,06 0,7 0,497 46,11 0,9 0,639 51,40 1,2 0,852 56,57 1,5 1,065 2.2.3.2 Tổn thất nhiệt do áp suất thủy tĩnh  ∆' h Dung dịch h1 Hơi bão hòa h2 h2 2       ∆’’’  ∆’           ∆’’                            t        tng   tht          t**            ttb     t*    T                            Σ∆                   ∆ti                            ∆tch             Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  8
  14. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh  Dũng Hình: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi nhiệt độ của hơi đốt và dung dịch Ta có: T: nhiệt độ hơi đốt. t*: nhiệt độ sôi của dung dịch có giá trị lớn nhất. t**: nhiệt độ sôi của dung dịch ở bề mặt chất thoáng. ttb: nhiệt độ sôi của dung dịch, kí hiệu ts. tht: nhiệt độ hơi thứ. tng: nhiệt độ hơi thứ đi vào thiết bị ngưng tụ. ∆ ' : tổn thất nhiệt do nồng độ tăng cao. ∆’’: tổn thất nhiệt do áp suất thủy tĩnh. ∆’’’: tổn thất nhiệt do chênh lệch nhiệt độ hơi ngưng tụ và hơi trên bề mặt Áp suất của dung dịch thay đổi theo chiều sâu lớp dung dịch: ở trên mặt dung dịch   thì bằng áp suất hơi trong phòng bốc hơi, còn ở đáy ống thì bằng áp suất ở trên mặt cộng   với áp suất thủy tĩnh của cột dung dịch kể từ đáy ống. Trong tính toán, ta thường tính theo   áp suất trung bình của dung dịch:        Ptb = P ' + ∆P   � h2 � Với  ∆P = �h1 + .ρ s .g   � � 2� 1       Và  ρ s = .ρ   2 Trong đó      Ptb: áp suất trug bình (N/m2)      P’: áp suất trên bề mặt dung dịch (N/m2) P ' = Pht = 0,1258at = 12337, 206 N / m 2       ∆P : áp suất thủy tĩnh kể từ mặt dung dịch đến giữa ống (N/m2)      h1: chiều cao của lớp dung dịch kể từ miệng  ống đốt đến mặt chất thoáng của  dung dịch (m) Chọn: h1 = 0,45m      h2: chiều cao của ống đốt (m) Chọn: h2 = 1m       ρ s : khối lượng riêng của dung dịch khi sôi (kg/m3)       ρ : khối lượng riêng của dung dịch (kg/m3)       g: gia tốc trọng trường (m/s2)                g = 9,81m/s2 Dựa   vào   6   khoảng   nồng   độ   trung   bình   tra   bảng   trang   web  Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  9
  15. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh  Dũng http://www.rpaulsingh.com/teaching/Density1.htm  ta   xác   định   được   các   giá   trị   ρ   tương  ứng, từ đó suy ra ρ s ,  ∆P ,  Ptb tương ứng xtb(%) ρ (kg/m3) ρ s  (kg/m3) ∆P (N/m2) ∆P (at) Ptb (at) 22,5 1094,263 547,132 5098,992 0,052 0,1778 26,54 1114,336 557,168 5192,527 0,053 0,1787 31,27 1138,956 569,478 5307,25 0,054 0,1799 36,05 1164,942 582,471 5428,338 0,055 0,1811 41,06 1193,531 596,766 5561,556 0,057 0,1825 46,11 1224,78 612,39 5707,169 0,058 0,184 51,4 1256,937 628,469 5857,012 0,06 0,1855 56,57 1291,482 645,741 6017,983 0,061 0,1871 Nhiệt độ  tổn thất do áp suất thủy tĩnh bằng hiệu số nhiệt độ  giữa nhiệt độ  trung  bình (ttb) và nhiệt độ của dung dịch trên mặt thoáng (tht) ∆’’= ttb – tht = ttb – 50 Có Ptb, tra bảng II­7_trang 39_sổ tay thiết kế_Phan Văn Thơm, ta được các ttb tương  ứng, từ đó được các ∆’’ theo công thức trên: ttb (oC) 57,028 57,14 57,277 57,422 57,581 57,756 57,935 58,127 ’’ ∆ 7,028 7,14 7,277 7,422 7,581 7,756 7,935 8,127 2.2.3.3 Tổn thất nhiệt độ do trở lực thủy học trên đường ống Thường chấp nhận mức tổn thất nhiệt trên các đoạn ống dẫn hơi thứ đến thiết bị  ngưng tụ là ∆’’’ = 1oC 2.2.3.4 Tổn thất chung cho toàn hệ thống cô đặc �∆ = �∆’ + ∆’’ + ∆’’’ Loại tổn 1 2 3 4 5 6 7 8 thất nhiệt ∆’ 0,142 0,213 0,284 0,355 0,497 0,639 0,852 1,065 ∆’’ 7,028 7,140 7,277 7,422 7,581 7,756 7,935 8,127 ∆’’’ 1 1 1 1 1 1 1 1 �∆ 8,17 8,353 8,561 8,777 9,078 9,395 9,787 10,192 2.2.4 Hiệu số nhiệt độ hữu ích và nhiệt độ sôi 2.2.4.1 Nhiệt độ sôi của dung dịch t s = tht +  ∆’ + ∆’’ Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  10
  16. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh  Dũng tht = 50oC 2.2.4.2 Hiệu số nhiệt độ hữu ích ∆ti = thd − t s thd  = 115oC Nồng độ % 22,5 26,54 31,27 36,05 41,06 46,11 51,4 56,57 ts 57,17 57,353 57,561 57,777 58,078 58,395 58,787 59,192 ∆ti 57,83 57,647 57,439 57,223 56,922 56,605 56,213 55,808 2.3 Tính bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt Cấu tạo thiết bị cô đặc gồm 2 phần chính là buồng đốt và buồng bốc. Trong thiết   bị này thì hai bộ phận này gắn liền nhau thành một khối. Bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt có thể tính theo công thức tổng quát sau: Q F=   K .∆ti (Bảng III­16_trang 114_sổ tay thiết kế_Phan Văn Thơm) Trong đó:       F: bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt (m2)      Q: nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp (W)      K: hệ số truyền nhiệt (W/m2.độ)      ∆ti: hiệu số nhiệt độ hữu ích (oC) 2.3.1 Tính nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp Q = D.r Trong đó:      r: ẩn nhiệt ngưng tụ (J/kg)      r = 2221.103J/kg (tra bảng III­16_trang 114_sổ tay thiết kế_Phan Văn Thơm)      D: lượng hơi đốt (kg/s) Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  11
  17. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh  Dũng 2.3.1.1 Tính lượng hơi đốt Ta có hệ thống sơ đồ nhiệt W, i Q xq D,  Gđ, Cđ, tđ Gc,Cc, tc D, Cn,  Trong đó:     D: lượng hơi đốt (hơi sống) dùng cho hệ thống (kg/h)     r: hàm nhiệt của hơi đốt (J/kg)     i: nhiệt lượng riên của hơi thứ (J/kg)     td, tc: nhiệt độ sôi ban đầu và ra khỏi nồi của dung dịch (oC)     Cd, Cc: nhiệt dung riêng ban đầu và ra khỏi nồi của dung dịch (J/kg.độ)     Cn: nhiệt dung riêng của nước ngưng tụ (J/kg.độ)     Gd, Gc: lượng dung dịch ban đầu và ra khỏi nồi (kg/h)     Qxq: nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh (J/s)      θ : nhiệt độ của nước ngưng tụ (oC)     W: lượng hơi thứ bốc lên (kg/h) 2.3.1.2 Phương trình cân bằng nhiệt lượng D.r + Gd .Cd .td = W.i + Gc .Cc .tc + D.Cn .θ + Qxq Với: Qxq = 0, 05.D. ( r − Cn .θ ) Gc = Gd − W Thay vào công thức trên ta được W.i + ( Gd − W ) .Cc .tc − Gd .Cd .t d D= 0,95.(r − Cn .θ ) Ta có:  θ  = 115oC   Cn = 4178J/kg.độ (tra bảng II­6_trang 37_sổ tay thiết kế_Phan Văn Thơm)  r = 2221.103J/kg (tra bảng II­7_trang 39_sổ tay thiết kế_Phan Văn Thơm) Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  12
  18. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh  Dũng  i = 2589,5.103J/kg (tra bảng II­6_trang 37_sổ tay thiết kế_Phan Văn Thơm) Giả sử nhập liệu ở nhiệt độ sôi, ta có td = tc Thay các số liệu vào ta tính được D Từ đó ta tính được lượng nhiệt do hơi đốt cung cấp ts 57,17 57,353 57,561 57,777 58,078 58,395 58,787 59,192 W 200 300 282,14 255,36 212,5 175 134,09 107,58 Gd 1000 1300 1325 1292,86 1212,5 1125 1025 940,91 Gc 800 1000 1042,86 1037,5 1000 950 890,91 833,33 Cd 3573 3375 3229 3088 2937 2784 2624 2468 Cc 3440 3291 3141 2992 2843 2693 2544 2357 D  (kg/h) 343,538 463,746 430,737 388,472 323,264 266,413 204,808 163,455 D  (kg/s) 0,095 0,129 0,120 0,108 0,090 0,074 0,057 0,045 Từ đó ta tính được lượng nhiệt do hơi đốt cung cấp xtb (%) 22,5 26,54 31,27 36,05 41,06 46,11 51,4 56,57 Q (W) 211944 286106 265741 239665 199436 164362 126355 100843 2.3.2 Hệ số truyền nhiệt K 1 K= 1 1   + �r + α1 α2       Trong đó: K: hệ số truyền nhiệt (W/m2.oC)       α1 , α 2 : hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ và phía chất lỏng sôi (W/m2.oC)             r : tổng nhiệt trở (m2.oC/W) tm1 r2 t1 tT2 t2 tT1 q tm2 r1 q1 q2      Truyền nhiệt qua tường q=q1=q2 Δt1=t1­tT1 Δt2=tT2­ t2 Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  13
  19. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh  Dũng 2.3.2.1 Tính tổng nhiệt trở δ �r = r1 + + r2   λ (Công thức VIII­10_trang 234_sổ tay thiết kế _Phan Văn Thơm) Trong đó:       r1: nhiệt trở hơi nước (có lẫn dầu nhớt) (tra bảng II­36_trang 78_sổ tay thiết kế  _Phan Văn Thơm) r1 = 0,232.10­3m2.oC/W          r2: nhiệt trở  lớp cặn bẩn (tra bảng II­36_trang 78_sổ  tay thiết kế  _Phan Văn   Thơm) r2 = 0,387.10­3m2.oC/W       δ : bề dày ống truyền nhiệt (m) Chọn ống truyền nhiệt bằng thép có:  +Đường kính ngoài dng=48,26mm   +Đường kính trong dt=40,894mm   +Bề bày  3,683mm 3,683 10 3 m Hệ số dẫn nhiệt  50,2 W/m2.oC 3 3 3 3,683 10 r 0,232 10 0,387 10 0,6744 10 3 m2.oC/W 50,2 2.3.2.2 Tính hệ số cấp nhiệt khi hơi ngưng tụ 0,25 � r � α1 = 2, 04. A. � � �H .∆t1 � (Công thức VIII­26_trang 238_sổ tay thiết kế_ Phan Văn Thơm) 1 Với  A = �ρ 2 .λ 3 � 4 � � �µ � A: hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ của màng nước ngưng tm oC 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 A 104 120 139 155 169 179 188 194 197 199 199 Trong đó:       r: ẩn nhiệt của hơi ngưng tụ (J/kg)          r = 2221.103J/kg (tra bảng II­7 _trang 39_sổ tay thiết kế_Phan Văn Thơm theo  áp suất hơi đốt 1,7106at) Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  14
  20. Niên luận Kỹ thuật Thực Phẩm                                                          GVHD: Đoàn Anh  Dũng       ρ : khối lượng riêng của nước ngưng (kg/m3)       λ : hệ số dẫn nhiệt của nước ngưng (W/m2.oC)       µ : độ nhớt của nước ngưng (N.s/m2)      H: chiều cao thẳng đứng của ống truyền nhiệt (m). H = h2 = 1m       ∆ti : hệ số nhiệt độ giữa hơi ngưng tụ và thành thiết bị (oC) Các đại lượng  ρ , µ , λ lấy theo nhiệt độ màng nước ngưng. t1 + tT 1 tm = 2 (Công thức VIII­27_trang 238_sổ tay thiết kế _ Phan Văn Thơm) Trong đó:      t1: nhiệt độ hơi đốt (oC)      tT1: nhiệt độ thành thiết bị phía tiếp xúc với hơi đốt (oC)     Giả sử các giá trị  ∆t1 ứng với từng nồng độ ta sẽ tính được  α1 2.3.2.3 Tính hệ số cấp nhiệt khi chất lỏng sôi α 2 = ψ .α n (Công thức VIII­7_trang 234_sổ tay thiết kế_ Phan Văn Thơm) Trong đó     ψ : hệ số hiệu chỉnh của dung dịch       α n : hệ số cấp nhiệt khi nước sôi sủi bọt, đối lưu tự  nhiên và áp suất làm việc   0,2 – 100at. * Tính hệ số hiệu chỉnh 0,565 2 0,435 �λdd � � �ρdd � �Cdd � ��µ n � ψ = � � .� � �. � . �� � � λ �n � � �ρn � �Cn � µ � �� dd � � (Công thức VIII­9_trang 234_sổ tay thiết kế_ Phan Văn Thơm) Trong đó:  λ , ρ , C , µ : lần lượt là độ  dẫn nhiệt, khối lượng riêng, nhiệt dung riêng,  độ nhớt tương ứng với nhiệt độ sôi của dung dịch (chỉ số “dd” biểu thị dung dịch, còn chỉ  số “n” biểu thị nước).      Tra bảng II­6_trang 36_sổ tay thiết kế_Phan Văn Thơm tìm được các thông số  của nước theo nhiệt độ sôi của dung dịch. Phan Kim Phụng                                                                                                         Trang  15
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.11: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Tài Chính Ngân Hàng
172 tài liệu
841 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2