Đang tải... (xem toàn văn)
Phần 1: Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của một số thiết bị truyền nhiệt Giới thiệu về nguồn cấp nhiệt 1. Thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống 2. Thiết bị cô đặc màng 3. Thiết bị cô đặc chân không 4. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản mỏng 5. Thiết bị nồi hai vỏ 6. Thiết bị nồi thanh trùng áp cao 7. Thiết bị thanh trùng liên tục 8. Thiết bị ống ruột gà 9. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm 10. Thiết bị đun nóng trục vít Phần 2: Thí nghiệm về chu trình hệ thống lạnh Phần 3: Thí nghiệm về trao đổi nhiệt sử dụng thiết bị dạng bản mỏng
Báo cáo thí nghiệm truyền nhiệt 1 SV: Ngô Thị Mai Lan 1 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ______________________ BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Môn: Quá trình và thiết bị truyền nhiệt GVHD: TS.Nguyễn Ngọc Hoàng Họ và tên: Ngô Thị Mai Lan Lớp: KTTP02 MSSV: 20123224 Hà Nội, tháng 10 năm 2014 Báo cáo thí nghiệm truyền nhiệt MỤC LỤC Lời mở đầu Phần 1: Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của một số thiết bị truyền nhiệt Giới thiệu về nguồn cấp nhiệt 1. Thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống 2. Thiết bị cô đặc màng 3. Thiết bị cô đặc chân không 4. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản mỏng 5. Thiết bị nồi hai vỏ 6. Thiết bị nồi thanh trùng áp cao 7. Thiết bị thanh trùng liên tục 8. Thiết bị ống ruột gà 9. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm 10. Thiết bị đun nóng trục vít Phần 2: Thí nghiệm về chu trình hệ thống lạnh Phần 3: Thí nghiệm về trao đổi nhiệt sử dụng thiết bị dạng bản mỏng 2 SV: Ngô Thị Mai Lan 2 Báo cáo thí nghiệm truyền nhiệt Lời mở đầu Thực phẩm là một phần thiết yếu không thể thiếu đối với mỗi con người. Ngày nay, từ một nguyên liệu thực phẩm người ta đã chế biến được hàng trăm các sản phẩm khác nhau, những sản phẩm chế biến này không còn trạng thái của nguyên liệu ban đầu. Mỗi quá trình chế biến đều nhằm tạo cho thực phẩm có giá trị sử dụng cao hơn: hoặc về hình thức, hoặc về giá trị khẩu vị, hoặc về giá trị dinh dưỡng. Quá trình và thiết bị truyền nhiệt cùng với ứng dụng của chúng đóng vai trò rất quan trọng trong ngành công nghệ thực phẩm. Trong quá trình học tập tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, chúng em đã được học môn quá trình và thiết bị truyền nhiệt. Môn học đã giúp cho chúng em có thêm kiến thức về các thiết bị truyền nhiệt và ứng dụng của chúng ở trong ngành công nghệ thực phẩm, được đi thí nghiệm thực tiễn tại xưởng B4 và phòng C4-5 301. Tại đây chúng em đã được tận mắt quan sát những máy móc, thiết bị mà trước đây chỉ được tưởng tượng qua giáo trình. Với 3 buổi thí nghiệm chúng em đã được giới thiệu về các thiết bị như: thiết bị thanh trùng ống lồng ống, thiết bị thanh trùng tấm bản, thiết bị thanh trùng nồi hai vỏ,thiết bị làm lạnh, thiết bị sấy khô ( lò vi sóng )… được tìm hiểu về cấu tạo,mục đích và nguyên lý hoạt động của các thiết bị.Ngoài ra còn được tìm hiểu quan sát chu trình hệ thống lạnh, thực hành trên thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản mỏng. Trong bài báo cáo này, em xin được tóm tắt các kiến thức được học và quan sát trong nghững ngày thí nghiệm như dưới đây. 3 SV: Ngô Thị Mai Lan 3 Báo cáo thí nghiệm truyền nhiệt PHẦN 1: TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT Nguồn cấp nhiệt Sử dụng thiết bị nồi hơi cung cấp nguồn hơi nước bão hòa. Hình ảnh thiết bị nguồn cấp nhiệt Mục đích: Tạo nguồn hơi nước bão hòa cung cấp cho các thiết bị truyền nhiệt bên trong xưởng. Cấu tạo: máy tạo đầu nóng, thùng chứa có hệ thống ống chùm, các van an toàn, thiết bị lọc nước, ống thủy Nguyên lý hoạt động: Dầu nóng được bơm từ mấy tạo dầu nóng vào trong hệ thống ống chùm. Nước mềm được bơm từ máy làm mềm nước vào khoang ngoài ống bên trong vỏ thùng chứa. Nước được làm nóng-> sôi -> bốc hơi nhờ quả trình truyền nhiệt từ dầu nóng qua vỏ thành ống chùm. Hơi nước bão hòa được dẫn truyền qua các đường ống đi vào các thiết bị trong xưởng. 4 SV: Ngô Thị Mai Lan 4 Báo cáo thí nghiệm truyền nhiệt 1. Thiết bị thanh trùng ống lồng ống. Hình ảnh: Thiết bị thanh trùng ống lồng ống 5 SV: Ngô Thị Mai Lan 5 Báo cáo thí nghiệm truyền nhiệt Sơ đồ cấu tạo thiết bị ống lồng ống Mục đích: Thanh trùng sản phẩm ở dạng lỏng nhằm tác dụng tránh sự tiếp xúc, sinh trưởng hay phát triển của vi khuẩn, tăng thời gian bảo quản của thực phẩm. Cấu tạo: Hệ thống ống lồng ống gốm 2 lớp: lớp trong và lớp ngoài ngăn cách bởi vỏ ống nhỏ bên trong. Hệ thống bơm trục vít, bơm nước, thùng chứa nguyên liệu, thiết bị trao đổi anhiệt hơi và nước. Ngoài ra còn có bảng điều khiển, đồng hồ đo nhiệt độ, áp suất, các van an toàn và van tự đông Nguyên lý hoạt động: Nguyên liệu được đưa vào thùng chứa rồi được bơm vào hệ thống ống lồng ống. Cùng với quá trình nguyên liệu chuyển động trong hệ thống này, mở van hơi cung cấp nhiệt, hơi nóng được đi vào thiết bị trao đổi nhiệt cùng với nước để đảo trộn tạo thành dòng lỏng nóng ( chất tải nhiệt ) đi trong khoang ngoài và diễn ra sự trao đổi nhiệt giữa 2 khoang thông qua bề mặt lớp vỏ ống. Sản phẩm thu nhiệt cho tới khi đạt độ nóng cần thiết. Sau đó nguyên liệu đã thanh trùng tiếp tục đi đến hệ thống ống được làm nguội bởi không khí, tiếp tục đến một hệ thống ống lồng ống nhỏ để được làm mát bằng nước lạnh nếu cần thiết rồi đi ra khỏi hệ thống. 2.Thiết bị cô đặc màng 6 SV: Ngô Thị Mai Lan 6 Báo cáo thí nghiệm truyền nhiệt Hình : thiết bị cô đặc màng sơ đồ cô đặc màng Mục đích: Làm giảm lượng nước trong sản phẩm như sữa, nước trái cây, dịch đường và dịch khoai tây… Cấu tạo: Gồm có bình chứa nguyên liệu và bình chứa thành phẩm. Phần thiết bị cô đặc gồm 2 khoang: khoang ngoài chứa hơi nóng, khoang trong chứa sản phẩm, 2 bơm pittong, 1 bơm chân không, động cơ phun tạo màng, bình nước ngưng, ống thủy. Nguyên lý: Nguyên liệu được đưa vào thùng chứa bằng cách bơm phun từ trên xuống. Hơi nóng sẽ được bơm từ dưới lên vào khoang ngoài. Khi động cơ quay tạo lực làm bắn sản phẩm lên thành trong của thiết bị tạo thành những màng mỏng. Khoang ngoài của thiết bị chứa hơi nóng sẽ thực hiện quá trình trao đổi nhiệt trong thành trong và làm sản phẩm cô đặc lại. Hơi thứ được hút chân không ra bình ngưng. Khi sản phẩm được cô đặc lại sẽ được bơm ra khoang chứa để kiểm tra, nếu sản phẩm chưa đạt yêu cầu tiếp tục lặp lại quá trình cho tới khi sản phẩm đạt yêu cầu. Quá trình cô đặc được kiểm soát chặt chẽ áp suất, thơi gian, nhiệt độ, độ chân không. Ngoài ra thiết bị còn có lọc kí để làm giảm sự nhiễm khuẩn. Quá trình cô đặc có thể liên tục, bán liên tục hoặc từng bước một. 4.Thiết bị cô đặc chân không 7 SV: Ngô Thị Mai Lan 7 Báo cáo thí nghiệm truyền nhiệt Hình ảnh : Thiết bị cô đặc chân không Sơ đồ nguyên lý Mục đích: Làm giảm lượng nước trong sản phẩm như sữa, nước trái cây, dịch đường và dịch khoai tây… Cấu tạo: gồm khoang nguyên liệu, khoang đun nóng, bình nước ngưng, bơm chân không, động cơ cánh khuấy. Ngoài ra còn phễu chất thơm, bảng điều khiển, hệ thống van và đường dẫn hơi, dẫn nước, đồng hồ đo áp suất, nhiệt độ, chân không 8 SV: Ngô Thị Mai Lan 8 Báo cáo thí nghiệm truyền nhiệt Nguyên lý hoạt động: nguyên liệu được đưa vào trong khoang đun nóng và được đảo trộn nhờ động cơ cánh khuấy. Hơi nước cấp vào khoang đun nóng, truyền nhiệt qua lớp vỏ khoang trong làm nóng nguyên liệu và xảy ra hiện tượng bốc hơi. Phần hơi thoát ra trong khoang nguyên liệu sẽ được chuyển sang binh ngưng, sau đó được làm mát và ngưng tụ. Để tăng quá trình bốc hơi ta dùng bơm hút chân không để bơm hút hơi, khí và tạo độ chân không. Quá trình bốc hơi sẽ làm nguyên liệu dần được cô đặc. Lấy mẫu sản phẩm qua cửa thử và kiểm tra bằng thiết bị chuyên dùng. Có thể bổ sung các chất phụ gia qua phễu chất thơm. Nước ngưng ở bình có thước đo để ta dễ dàng kiểm tra và tháo nước để tránh tình trạng nước tràn. 3. Thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản Hình ảnh: thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản 9 SV: Ngô Thị Mai Lan 9 Báo cáo thí nghiệm truyền nhiệt Khu vực I: Làm nóng nguyên liệu cho vào Khu vực II: Làm nóng lại. Khu vực III: Làm mát nguyên liệu. Khu vực IV: Làm lạnh. Mục đích: Nhờ quá trình biến đổi nhiệt đột ngột, liên tục để tiêu diệt bớt các vi sinh vật gây hại cho sản phẩm hoặc làm hỏng sản phẩm. Thiết bị do sử dụng trao đổi nhệt dạng tẩm bản nên có hiệu quả khi thanh trùng các sản phẩm có độ nhớt thấp như nước hoa quả, sữa… Cấu tạo: gồm có thùng chứa nguyên liệu, bơm hút, đồng hồ đo áp suất, nhiệt độ, đo lưu lượng, các van điều chỉnh, hệ điều khiên tự động Bộ phận trao đổi nhiệt có 3 khoang: nóng, nguội, lạnh. Nguyên lý hoạt động: sản phẩm cần thanh trùng sẽ được chuyển vào thùng chứa của thiết bị. Máy bơm hút sẽ điều chỉnh tốc độ của sản phẩm đi vào. Chất tải nhiệt và nguyên liệu cần thanh trùng được đưa và hệ thống tấm bản, do dòng nguyên liệu và chất tải nhiệt đi trong các khe giữa hai tấm bản xen kẽ nhau cho nên nhiệt từ dòng chất tải nhiệt được trao đổi cho nguyên liệu, làm tăng nhiệt độ của nguyên liệu đến nhiệt độ xác định. Nếu nhiệt độ sản phẩm chưa đạt yêu cầu sẽ được hồi lưu vào thùng chứa nguyên liệu để tiến hành làm nóng lại cho đến khi đạt nhiệt độ yêu cầu, van hồi lưu sẽ tự động mở, nguyên liệu sẽ được đưa tới thùng chứa. 5. Thiết bị nồi hai vỏ Hình : Thiết bị nồi 2 vỏ 10 SV: Ngô Thị Mai Lan 10 [...]... (đây là quá trình thu nhiệt) .Hơi sau đó tiếp tục tuần hoàn đi vào máy nén -Từ biểu đồ chu trình làm lạnh : Quá trình 1 – 2: hơi qua nhiệt được cấp vào máy nén, tại đó áp suất tăng lên,tăng đến áp suất ngưng tụ Nhiệt độ cũng tăng lên,vì một phần năng lượng đưa vào máy nén đã chuyển sang môi chất lạnh Quá trình nén là quá trình đoạn nhiệt Quá trình 2 – 3: quá trình ngưng tụ đẳng nhiệt trong thiết bị ngưng... lỏng và điểu chỉnh lưu lượng chất lỏng đi vào thiết bị bay hơi.Đây là quá trình tiết lưu đẳng entanpi Quá trình 4 – 1: Môi chất lỏng áp suất thấp đưa vào thiết bị bay hơi Tại đây,môi chất lỏng hấp thụ nhiệt từ môi trường ( thường là không khí,nước hay chất lỏng khác ) Quá trình này,nó thay đổi trạng thái từ lỏng sang khí và sẽ bị quá nhiệt tại đầu ra của thiết bị bay hơi Đây là quá trình bay hơi đẳng nhiệt. .. VỀ CHU TRÌNH HỆ THỐNG LẠNH 16 SV: Ngô Thị Mai Lan 16 Báo cáo thí nghiệm truyền nhiệt Thiết bị làm lạnh Hình: thiết bị làm lạnh Cấu tạothiết bị làm lạnh - Biểu đồ chu trình làm lạnh Chu trình của hệ thống làm lạnh: Cấu tạo + Giàn nóng: giàn ngưng tụ ( GNT ) + Giàn lạnh: giàn bay hơi (GBH) + Máy nén (MN) + Van tiết lưu (TL) Nguyên lý hoạt động 17 SV: Ngô Thị Mai Lan 17 Báo cáo thí nghiệm truyền nhiệt. .. ống tạo lối cho chất lỏng đi vào trong ống 10 Thiết bị đun nóng trục vít Hình: Thiết bị đun nóng trục vít 15 SV: Ngô Thị Mai Lan 15 Báo cáo thí nghiệm truyền nhiệt Sơ đồ 1-vỏ bảo ôn; 2-khoang chứa chất tải nhiệt; 3-trục vít; 4-ống dẫn nguyên liệu vào Mục đích: Phá vờ liên kết phân tử nhờ quá trình gia nhiệt, áp lực nhằmtăng năng suất cho các bước tiếp theo Cấu tạo: Thiết bị gồm 2 khoang: khoang chứa... gia nhiệt Cấu tạo: ống xoắn theo hình ren ốc, giá đỡ, thùng chứa… Nguyên lý hoạt động: Khi làm việc một chất tải nhiệt đi trong ống, một chất đi ngoài ống truyền nhiệt qua vỏ ống 9 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm 14 SV: Ngô Thị Mai Lan 14 Báo cáo thí nghiệm truyền nhiệt Hình: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm Mục đích: gia nhiệt làm nóng các sản phẩm thực phẩm Cấu tạo: Vỏ hình trụ, các ống truyền. .. Vỏ hình trụ, các ống truyền nhiệt, lưới đỡ ống, đáy thiết bị Nguyên lý hoạt động: 2 khoang: khoang chất lỏng đi trong ống và khoang bên ngoài ống truyền nhiệt và bên trong vỏ Sự truyền nhiệt qua bề mặt vỏ các ống nhỏ Khoang ngoài thường có vách ngăn để tăng quá trình cháy rối nâng cao hiệu suất truyền nhiệt khi muốn tạo dòng tăng thời gian tiếp xúc nhiệt người ta thường thiết kế vách ngăn ở 2 đầu chùm.. .Báo cáo thí nghiệm truyền nhiệt Sơ đồ thiết bị Mục đích: thanh trùng giữ màu và tạo độ đều, độ mịn cho sản phẩm, đun nóng ở nhiệt độ thấp 50-600C Cấu tạo: Gồm có động cơ cánh khuấy, hệ thống đồng hồ chỉ áp suất, nhiệt độ ; hệ thống van xả hơi, ổn áp… Thân thiết bị gồm 2 khoang: khoang trong chứa sản phẩm, khoang ngoài chứa hơi Nguyên lý hoạt động: Sản phẩm sau khi chà được đưa vào thiết bị nồi... Khi quá nghiệt áp suất cao từ máy nén vào bình ngưng tụ.Bộ phận này khử quá nhiệt khí trước khi quay trở lại dạng lỏng.Quy trình này thường sử dụng không khí hoặc nước để làm mát Tại bình chứa chất lỏng và hệ thống ống ,nhiệt độ sẽ giảm thêm và dung dịch môi chất lạnh được làm mát sơ bộ trước khi đi vào van tiết lưu Quá trình 3 – 4: dung dịch đã được làm mát sơ bộ trước khi đi vào van tiết lưu Thiết bị. .. trong bồn và được bơm phun bằng mấy bơm ly tâm Quá trình được kiểm soát bằng hệ thống điều khiển Tiền làm mát: Nước nóng tầm 600C được phun vào sản phẩm sao bước 1, nhằm tránh rạn nứt bao bì do thay đổi nhiệt độ quá nhanh Quá trình có thể điều khiển bằng tay Làm mát: Sản phẩm sau bước 2 được làm nguội bằng nước lạnh Thiết bị ống xoắn ruột gà Hình: Thiết bị ống xoắn ruột gà Mục đích: truyền nhiệt, làm... nước vào đầy thùng chứa Bước 6: Khởi động bơm sản phẩm: Bật công tắc ‘Product pump’ sang vị trí ‘On’; điều chỉnh van lưu lượng bơm 200 lit/h Bước 7: Theo dõi các đồng hồ đo nhiệt độ nước vào và ra của hai dòng nguồn nóng và lạnh cho đến khi ổn định Bước 8: Ghi số liệu thí nghiệm: Ghi nhiệt độ nước vào và ra và lưu lượng của hai dòng nguồn nóng và lạnh 19 SV: Ngô Thị Mai Lan 19 Báo cáo thí nghiệm truyền