Thiết bị bốc hơi

Chia sẻ: Roong Kloi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:55

Thêm vào BST

Báo xấu

124
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung tài liệu trình bày về thiết bị bốc hơi, sự truyền nhiệt trong thiết bị bốc hơi, các hệ thống thiết bị bốc hơi, tính thiết kế các hệ thống bốc hơi, các thiết bị bốc hơi, chất lượng thực phẩm, thiết bị bốc hơi trong thực phẩm, thiết bị bốc hơi tiết kiệm năng lượng, nguyên lý thiết kế, các thành phần của thiết bị bốc hơi.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thiết bị bốc hơi

THIẾT BỊ BÓC HƠI Thiết bị bốc hơi Mục lục: I.Giới thiệu II. Sự truyền nhiệt trong thiết bị bốc hơi : 1. Tính chất vật lý 2. Hệ số truyền nhiệt: 3. Sự tích bẩn trong dàn bay hơi 4. Sự truyền nhiệt trong thiết bị bốc hơi kiểu chảy màng 4.1.Thiết bị bốc hơi màng rơi 4.2 Thiết bị bốc hơi màng treo 5.Thiết bị cô đặc nước ép trái cây màng rơi III. Các hệ thống thiết bị bốc hơi: 1. Hệ thống một thiết bị cô chân không có tháp ngưng hơi thứ: 2. Hệ thống bốc hơi nhiều thiết bị 2.1 Hệ thống ba thiết bị bốc hơi dòng cùng chiều 2.2 Hệ thống ba thiết bị bốc hơi dòng ngược chiều 2.3 hệ thống nhiều thiết bị bốc hơi làm việc song song 2.4 Hệ thống thiết bị bốc hơi dòng cùng chiều có thêm thiết bị bốc hơi bổ sung IV. Tính thiết kế các hệ thống bốc hơi: 1. Hệ thống một thiết bị bốc hơi 2. Hệ thống bốc hơi liên tục V.Các thiết bị bốc hơi; 1. Thiết bị bốc hơi thẳng đứng, buồng đốt trong, tuần hồn tựï nhiên 2. Thiết bị bốc hơi có buồng đốt ngồi VI. Chất lượng thực phẩm: VII. Thiết bị bốc hơi trong thực phẩm 1. Cân bằng vật chất và cân bằng 2. Thiết bị tính tốn thời gian lưu dài 3. Thiết bị bốc hơi có thời gian lưu ngắn VIII. Thiết bị bốc hơi tiết kiệm năng lượng 1. Thiết bị bay hơi liên tục 2. Thiết bị cô đặc nén hơi 3. Thiết bị cô đđặc có bơm nhiệt 4. Phối hợp thẩm thấu ngược\ cô đặc 5. Sự khử muối từ nước 6. Thiết bị bốc hơi tận dụng nhiệt thải IX. Nguyên lý thiết kế: 1.Lựa chọn thiết bị bốc hơi 2.Lựa chọn vật liệu 19 24 26 30 30 32 32 33 34 38 40 42 46 46 46 46 47 47 48 IX. Các thành phần của thiết bị bốc hơi Thân của thiết bị bốc hơi 1. Thiết bị thiết bị tách lỏng hơi 2. Thiết bị ngưng tu 50 51 53 54ï - - 1 2 3 4 4 4 7 8 9 11 12 13 14 15 16 Thiết bị bốc hơi 3. 4. 5. 6. Hệ thống chân không Điều chỉnh thiết bị bốc hơi Nguyên cứu thiết bị bốc hơi Vấn đề vệ sinh 55 56 56 57 - - 2 Thiết bị bốc hơi I.GIỚI THIỆU Sự bay hơi là một quá trình tách rời vật lý, nó lấy đi phần hơi từ dung dịch lỏng hoặc hỗn hợp nhờ sự bốc hơi và nhận được sản phẩm cô đặc của thành phần không bay hơi. Đối với thức ăn lỏng, sự bay hơi lấy đi hầu hết nước kết quả là sản phẩm cô đặc có thể được dùng cho những quy trình xa hơn như qua ùtrình sấy. Quá trình bay hơi được sử dụng rộng rãi trong việc cô đặc nước trái cây rau quả, sữa, cà phê trích ly, tinh luyên đường và muối. Sự mất đi dung lượng nước làm giảm trọng lượng và dung tích sản phẩm, giảm chi phí nhà kho và vận chuyển, và cải thiện sự ổn định của sản phẩm. Sự bay hơi được taọ ra như là 1 quy trình cơ bản của việc cô đặc thức ăn lỏng, mặc dù 1 vài phương pháp mới có sự thuận lợi đặc biệt như đóng băng và thẩm thấu ngược. Sự bay hơi được sử dụng như là 1 quá trình tiền cô đặc cho phân lập sữa và cà phê hòa tan, trước khi sấy. Hiệu suất của sự bay hơi nước thì cao hơn ( 90% ) so với quá trình sấy (60% ). Kĩ thuật thiết kế dàn bay hơi là dựa trên hiệu quả của sự truyền nhiệt từ môi trường sang sản phẩm lỏng, hiệu quả của sự tách hơi nước và sử dụng nguồn năng lượng. Các dữ liệu kĩ thuật được cung cấp bởi nhà sản xuất các thiết bị bay hơi. Trong ứng dụng thực phẩm, sự bốc hơi can duy trì chất lượng của sản phẩm, và thiết bị bay hơi phải phù hợp với điều kiện vệ sinh và quy trình sản xuất. Dàn bay hơi cũng được sử dụng cho chất thải, giữ lại sản phẩm phụ hữu ích và giảm dòng chất thải ra môi trường. II. SỰ TRUYỀN NHIỆT TRONG THIẾT BỊ BỐC HƠI Một lượng lớn năng lượng nhiệt phải được truyền từ môi trường làm nóng xuyên qua lớp kim loại của thiết bị tới dung dich lỏng. Nhu cầu nhệt được quyết định bởi vật liệu và cân bằng năng lượng quanh mỗi thiết bị bay hơi và trên tồn bộ hệ thống. Sự truyền nhiệt giữa bề mặt kim loai và dung dịch là công đoạn quan trọng nhất trong sự bay hơi. Do đó điện trở nhiệt của lớp ngăn và môi trường làm nóng được cân nhắc là nhỏ hơn. Sự truyền nhiệt trên bề mặt liên quan trưc tiếp tới tính chất vật lý và mô hình dòng chảy của dung dịch. 1.Tính chất vật lý: Tính chất vật lý chất lỏng có tầm quan trọng trực tiếp tới sự bốc hơi, đó là độ nhớt, độ dẫn nhiệt, độ đặc, nhiệt dung riêng, sức căng bề mặt và sự tăng điểm sôi. Dữ liệu về độ nhớt và độ dẫn điện trong các tài liệu thực phẩm được viết bởi Saravacos và Maroulis ( 2001 ). Tầm quan trọng của tính chất vật lý tới sự bay hơi được viết bởi Chen (1993 ). Sức căng bề mặt của nước là 73 dyn/cm hay 73mJ/m2 (25oC) và nó giảm đáng kể khi thành phần hữu cơ có mặt trong dung dịch. Sức căng bề mặt của dung dịch lỏng thực phẩm thường thấp hơn (cỡ 30 dyn/c), tùy thuộc vào thành phần chất hoạt động bề mặt hiện hữu. Sự tăng điểm sôi (BPE) gây ra bởi sự tương tác lẫn nhau và đó là điều không mong muốn trong quá trình bốc hơi. Vì vậy nó đòi hỏi nhiệt độ cao hơn của môi trường nhiệt để tác động tới cùng một điều kiện phát động. Nó đặc biệt cao trong dung dịch cô đặc muối ăn và kiềm. - - 3 Thiết bị bốc hơi Sự tăng điểm sôi của thực phẩm lỏng là tương đối thấp, và trong hầu hết các trường hợp nó được bỏ qua trong tính tốn truyền nhiệt. Nó trở nên quan trọng trong dung dich đường cô đặc và những thành phần có phân tử lượng thấp khác. Các thành phần có phân tử lượng cao thì bị hòa tan hoặc phân tán trong nước như tinh bột, pectin, protein ảnh hưởng không đáng kể tới sự tăng điểm sôi. Đối với dung dịch đường, như là nước ép trái cây, phương trình thực nghiệm sau có thể được dùng để ước lượng BPE (Chen và Hernandez, 1997 ): BPE = 0.33 xp(4X) Với X là tỉ lệ khối lượng của đường. Do đó BPE của nước ép trái cây sẽ tăng trong quá trình bay hơi từ 0.7oC tới 4.4oC. 2.Hệ số truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt trên bề mặt gia nhiệt được tính bằng phương trình tổng quát: Q=U.A.∆T Với U là hệ số truyền nhiệt chung (W/m2K). A là diện tích truyền nhiệt(m2) và ∆T là sự sai khác nhiệt độ giữa môi trường nhiệt với môi trường sôi. U thường được xác định bằng thực nghiệm hoặc lấy từ hệ thống công nghiêp hay nhà máy thử nghiệm tương tự. Dự đốn giá trị của U rất khó khăn bởi vì sự tích lũy lực cản trên bề mặt gia nhiệt nên không thể lượng tử hóa một cách chính xác. Tuy nhiên phân tích sự truyền nhiệt là rất hữu ích để đánh giá nhiệt trở của hệ thống cô đặc. Tổng nhiệt trở của hệ thống cấp nhiệt được tính: 1/U=1/hs +x/∆ +1/hi +FR (7.3) Với hs và hi tương ứng là hệ số truyền nhiệt ở phần cấp nhiệt và phần bay hơi.x/∆ là nhiệt trở của thành dàn bốc hơi, và FR là lực cản tích lũy. Phương trình 7.3 liên quan tới bề mặt truyền nhiệt và được ứng dụng để làm ống đèn với đường kính tương đối lớn 50mm. Với ống đường kính nhỏ nhiệt trở phải được điều chỉnh bởi tỉ số giữa đường kính ngồi và trong. Phần cấp nhiệt được tính tốn để lực cản tích lũy không đáng kể do đó dàn bay hơi dùng hơi nước bão hòa và bề mặt kim loại sạch, do đó điện trở của phần cấp nhiệt tương đối thấp vì thế giá trị lớn hs ứng với hơi nước bão hòa. Điện trở thành (x/∆) tương đối thấp vì thế x nhỏ và hệ số dẫn nhiệt cao đặc trưng cho dàn bay hơi. Hệ số truyền nhiệt trên bề mặt thiết bị (hi) đặc trưng cho tính chất vật lý (chủ yếu là độ nhớt) và lưu lượng của chất lỏng. Nó làm tăng chế độ chảy và nhiệt độ và có thể được ước lượng từ thực nghiệm. Hệ số truyền nhiệt trong màng lỏng là đặc biệt quan trọng tới sự tích lũy hơi,như đã được trình bày trong mục này. 3.Sự tích bẩn trong dàn bay hơi: Tích bẩn là sự hình thành kết tủa trên bề mặt truyền nhiệt, nó làm giảm sự truyền nhiệt, mức độ bay hơi và có thể phá hủy đặc trưng của sản phẩm. Sự tích bẩn là tai hại cho quy trình công nghiệp bởi vì giá thành đầu tư cao, năng lượng thất thốt, chi phí bảo dưỡng và sụt giảm sản phẩm trong khi ngừng cọ rữa. - - 4