Đồ án QTTB CỘNG HOÀ XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Bộ môn: Công nghệ sau thu hoạch o0o NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ Ngành: Công nghệ Thực Phẩm 1/ Tên đề tài: Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi ngược chiều. Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài kiểu đứng. Cô đặc dung dịch CaCl 2 2/ Các số liệu ban đầu: - Năng suất tính theo dung dịch đầu (Tấn/giờ): 9 - Nồng độ đầu của dung dịch (% khối lượng): 7 - Nồng độ cuối của dung dịch (% khối lượng) 34 - Ap suất hơi đốt nồi 1 (at): 4 - Ap suất hơi còn lại trong thiết bị ngưng (at): 0,2 3/ Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: - Đặt vấn đề - Chương I: Tổng quan về sản phẩm, phương pháp điều chế, chọn phương án thiết kế. - Chương II:Tính toán công nghệ thiết bị chính. - Chương III:Tính và chọn thiết bị phụ: Thiết bị Baromet, bơm chân không, bơm dung dịch, thiết bị gia nhiệt. - Chương IV: Kết luận. - Tài liệu tham khảo 4/ Các bản vễ và đồ thị (ghi rõ các loại bản và kích thước các loại bản vẽ): - 1 bản vẽ hệ thống thiết bị chính, khổ A1 và A3 đính kèm trong bản thuyết minh. - 1 bản vẽ thiết bị chính, khổ A1. MỤC LỤC PHẦN 1: Hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều buồng đốt ngoài kiểu đứng Đồ án QTTB TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM, PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ, CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1/ Tổng quan về sản phẩm. 1.2/ Phương pháp điều chế. 1.3/ Cô đặc. 1.4/ Phương án. 1.5/ Quy trình công nghệ. 1.5.1/ Quy trình công nghệ. 1.5.2/ Nguyên tắc hoạt động của hệ thống cô đặc. PHẦN 2 : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT, THIẾT BỊ CHÍNH VÀ THIẾT BỊ PHỤ CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ CHÍNH 2.1.1/ TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 2.1.1.1/ TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU 2.1.1.1.1/ Xác định lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống (W). 2.1.1.1.2/ Xác định nồng độ cuối của mỗi nồi. 2.1.1.2/ CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 2.1.1.2.1/ Xác định áp suất của mỗi nồi. 2.1.1.2.2/ Xác định nhiệt độ trong các nồi. 2.1.1.2.3/ Xác định tổn thất nhiệt độ. 2.1.1.2.3.1/ Tổn thất nhiệt độ do nồng độ gây ra (∆’). 2.1.1.2.3.2/ Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh (∆”). 2.1.1.2.3.3/ Tổn thất nhiệt độ do trở lực của đường ống (∆”’). 2.1.1.2.3.4/ Tổn thất do toàn bộ hệ thống. 2.1.1.2.3.5/ Hiệu số hữu ích trong toàn hệ thống và trong từng nồi. 2.1.1.2.4/ Cân bằng nhiệt lượng. 2.1.1.2.4.1/ Tính nhiệt lượng riêng. 2.1.1.2.4.2/ Tính nhiệt dung riêng C (J/kg.độ). 2.1.1.3/ TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT ( ∑F ) 2.1.1.3.1/ Độ nhớt (µ). 2.1.1.3.2/ Hệ số truyền nhiệt của dung dịch. 2.1.1.3.3/ Hệ số cấp nhiệt α. 2.1.1.3.3.1/ Về phía hơi ngưng tụ α 1 2.1.1.3.3.2/ Về phía dung dịch sôi α 2 2.1.1.3.4/ Tính hệ số phân bố nhiệt độ hữu ích cho các nồi. 2.1.2/ THIẾT KẾ CHÍNH 2.1.2.1/ BUỒNG ĐỐT 2.1.2.1.1/ Tính số ống truyền nhiệt. 2.1.2.2/ BUỒNG BỐC: 2.1.2.2.1/ Đường kính buồng bốc. 2.1.2.2.2/ Chiều cao buồng bốc hơi. Hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều buồng đốt ngoài kiểu đứng Đồ án QTTB 2.1.2.3/ ĐƯỜNG KÍNH CÁC ỐNG DẪN: 2.1.2.3.1/ Đường kính ống dẫn hơi đốt. 2.1.2.3.2/ Đường kính ống dẫn hơi thứ. 2.1.2.3.3/ Đường kính ống dẫn dung dịch đầu vào thiết bị gia nhiệt. 2.1.2.3.4/ Đường kính ống dẫn dung dịch từ. 2.1.2.3.4.1/ Nồi gia nhiệt sang nồi 1. 2.1.2.3.4.2/ Nồi 1sang nồi 2. 2.1.2.3.5/ Đường kính ống tháo nước ngưng. 2.1.2.3.6/ Đường kính ống tuần hoàn ngoài. 2.1.2.4/ BỀ DÀY VĨ ỐNG: 2.1.2.5/ BỀ DÀY LỚP CÁCH NHIỆT: 2.1.2.5.1/ Tính bề dày lớp cách nhiệt của ống dẫn. 2.1.2.5.1.1/ Ống dẫn hơi đốt. 2.1.2.5.1.2/ Ống dẫn hơi thứ. 2.1.2.5.1.3/ Ống dẫn dung dịch. 2.1.2.5.1.4/ Ống tuần hoàn ngoài. 2.1.2.5.1.5/ Bề dày lớp cách nhiệt của thân thiết bị. 2.1.2.6/ CHỌN MẶT BÍCH: 2.1.2.6.1/ Buồng đốt. 2.1.2.6.2/ Buồng bốc. 2.1.2.7/CHỌN TAI TREO BUỒNG ĐỐT VÀ CHÂN ĐỠ BUỒNG BỐC 2.1.2.7.1/Tai treo buồng đốt: 2.1.2.7.1.1/Bề dày đáy và nắp buồng đốt 2.1.2.7.1.2/Bề dày thân buồng đốt 2.1.2.7.1.3/ Khối lượng lớp cách nhiệt 2.1.2.7.1.4/ Khối lượng cột chất lỏng 2.1.2.7.1.5/ Khối lượng ống truyền nhiệt 2.1.2.7.1.6/ Khối lượng vĩ ống 2.1.2.7.1.7/ Khối lượng bích buồng đốt 2.1.2.7.2/ Chân đỡ buồng bốc 2.1.2.7.2.1/Bề dày nắp buồng bốc 2.1.2.7.2.2/Bề dày đáy buồng bốc 2.1.2.7.2.3/ Bề dày buồng bốc 2.1.2.7.2.4/ Khối lượng lớp cách nhiệt 2.1.2.7.2.5/ Khối lượng cột hơi 2.1.2.7.2.6/ Khối lượng bích buồng bốc CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ PHỤ 2.2.1/ CÂN BẰNG VẬT LIỆU: 2.2.1.1/ Lượng nước lạnh cần thiết để tưới vào thiết bị ngưng tụ. 2.2.1.2/ Thể tích khí không ngưng và không khí được hút ra khỏi thiết bị. 2.2.2.2/ Kích thước tấm ngăn. 2.2.2.3/ Chiều cao của thiết bị ngưng tụ. Hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều buồng đốt ngoài kiểu đứng Đồ án QTTB 2.2.2.4/ Tính kích thước của ống Baromet. 2.2.3/ CHỌN BƠM: 2.2.3.1/ Bơm chân không. 2.2.3.2/ Bơm nước lạnh vào thiết bị ngưng tụ. 2.2.3.3/ Bơm dung dịch lên thùng cao vị. PHẦN 3: KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM, PHƯƠNG PHÁP Hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều buồng đốt ngoài kiểu đứng Đồ án QTTB ĐIỀU CHẾ, CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1/ Tổng quan về sản phẩm: Một số tính chất hóa lý đặc trưng về sản phẩm: Clorua canxi hay Canxi Clorua (CaCl 2 ), là hợp chất ion của canxi và clo.Canxiclorua tan nhiều trong nước , dung dịch bão hòa sôi ở 180 0 C. Trong các dung dịch có nồng độ khác nhau thì nhiệt độ sôi, nhiệt độ đông đặc thay đổi. Tại nhiệt độ phòng, nó là chất rắn. Khi hòa tan trong nước tan rất tốt kèm theo toả nhiều nhiệt, dung dịch có vị mặn đắng. Bảng 1.1: Các tính chất của CaCl 2 Công thức phân tử CaCl 2 Khối lượng phân tử 110,99 (g/mol) (khan) Bề ngoài Rắn trắng hay không màu Khối lượng riêng 2152 - 2512 kg/m3 (khan) Điểm chảy 772 °C (khan) Điểm sôi >1.600 °C Độ hòa tan vào nước 74,5 g/100 ml (20 °C) Ứng dụng : - Canxiclorua khan dùng cho điện phân sản xuất canxi kim loại và điều chế các hợp kim của canxi - Với tính hút ẩm lớn của canxiclorua cho phép dùng nó làm tác nhân sấy khí và các chất lỏng . - Nhiệt độ đông đặc thấp của các dung dịch CaCl2 cho phép chúng làm chất tải lạnh trong các hệ thống lạnh Để giảm bớt tính ăn mòn của CaCl2 thường bổ sung xôđa, sữa vôi và các Crômát, Bicromát . - Do áp suất hơi thấp của các hyđrát và các dung dịch nước Canxiclorua nên được dùng để hạn chế bụi đường xá. - Canxiclorua còn dùng để diệt cỏ trên đường sắt , chất keo tụ trong hóa dược và dược phẩm . Được dùng rất nhiều trong công việc khoan dầu khí . 1.2/Phương pháp điều chế: Chất này có thể sản xuất từ đá vôi nhưng đối với việc sản xuất sản lượng lớn thì người ta tạo nó như là một sản phẩm phụ của công nghệ Solvay.Bột Canxiclorua khan thu được khi phun sấy ở nhiệt độ cao hơn 260 0 C. Hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều buồng đốt ngoài kiểu đứng Đồ án QTTB Phản ứng: Ca(OH) 2 + HCl = CaCl 2 + H 2 O 1.3/ Cô đặc: 1.3.1 Định nghĩa cô đặc Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hoà tan trong dung dịch bằng cách tách bớt một phần dung môi qua dạng hơi. 1.3.2 Đặc điểm của quá trình cô đặc - Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm thường làm đậm đặc dung dịch nhờ đun sôi gọi là quá trình cô đặc, đặc điểm của quá trình cô đặc là dung môi được tách khỏi dung dịch ở dạng hơi, còn dung chất hòa tan trong dung dịch không bay hơi, do đó nồng độ của dung dịch sẽ tăng dần lên, khác với quá trình chưng cất, trong quá trình chưng cất các cấu tử trong hỗn hợp cùng bay hơi chỉ khác nhau về nồng độ trong hỗn hợp. - Hơi của dung môi được tách ra trong quá trình cô đặc thường là hơi nước gọi là “hơi thứ”-thường có nhiệt độ cao, ẩn nhiệt hoá hơi lớn có nên được sử dụng làm hơi đốt cho các nồi cô đặc. Nếu “hơi thứ” được sử dụng ngoài dây chuyền cô đặc gọi là “hơi phụ”. 1.3.3 Ứng dụng của cô đặc - Làm tăng nồng độ chất tan (làm đậm đặc). - Tách chất rắn hoà tan ở dạng tinh thể (kết tinh). - Thu dung môi ở dạng nguyên chất (cất nước). 1.3.4 Các phương pháp cô đặc - Quá trình cô đặc có thể tiến hành trong hệ thống cô đặc một nồi hoặc nhiều nồi làm việc gián đoạn hay liên tục. + Khi cô đặc gián đoạn: dung dịch cho vào thiết bị một lần rồi cô đặc đến nồng yêu cầu, hoặc cho vào liên tục trong quá trình bốc hơi để giữ mức dung dịch không đổi đến khi nồng độ dung dịch trong thiết bị đã đạt yêu cầu sẽ lấy ra một lần sau đó lại cho dung dịch mới để cô. + Khi cô đặc liên tục: dung dịch và hơi đốt cho vào liên tục, sản phẩm cũng được lấy ra liên tục. - Quá trình cô đặc được tiến hành ở nhiệt độ sôi, ở mọi áp suất(áp suất chân không, áp suất thường hay áp suất dư) tuỳ theo yêu câu kỹ thuật và sản phẩm cô đặc để lựa chọn áp suất làm việc thích hợp trong quá trình cô đặc. + Cô đặc chân không dùng cho các dung dịch có nhiệt độ sôi cao và dung dịch dễ bị phân huỷ vì nhiệt, ngoài ra còn làm tăng hiệu số nhiệt độ của hơi đốt và nhiệt độ sôi trung bình của dung dịch (hiệu số nhiệt độ hữu ích), dẫn đến giảm bề mặt truyền nhiệt. Mặt khác, cô đặc chân không thì nhiệt độ sôi của dung dịch thấp nên có thể Hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều buồng đốt ngoài kiểu đứng Đồ án QTTB tận dụng nhiệt thừa của các quá trình khác (hoặc sử dụng hơi thứ) cho quá trình cô đặc. + Cô đặc ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển thường dùng cho các dung dịch không bị phân huỷ ở nhiệt độ cao như các dung dịch muối vô cơ, để sử dụng hơi thứ cho cô đặc và cho các quá trình đun nóng khác. + Cô đặc ở áp suất khí quyển thì hơi thứ không được sử dụng mà thải ra ngoài môi trường. Đây là phương pháp tuy đơn giản nhưng không kinh tế. Trên thực tế, trong hệ thống cô đặc nhiều nồi thì nồi đầu tiên thường làm việc ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển, các nồi sau làm việc ở áp suất chân không. 1.3.5 Các thiết bị cô đặc 1.3.5.1 Thiết bị cô đặc ống tuần hoàn trung tâm Đây là loại thiết bị có phần dưới là phòng đốt, trong đó có ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn tương đối lớn, dung dịch ở trong ống còn hơi đốt đi vào khoảng trống phía ngoài ống. Khi làm việc dung dịch trong ống truyền nhiệt sôi tạo thành hỗn hợp hơi-lỏng có khối lượng riêng giảm đi và bị đẩy từ dưới lên trên miệng ống, còn trong ống tuần hoàn thể tích dung dịch theo một đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn hơn so với ống truyền nhiệt do đó lượng hơi tạo ra trong ống ít hơn. Vì vậy, khối lượng riêng của hỗn hợp hơi-lỏng ở đây lớn hơn trong ống truyền nhiệt, sẽ bị đẩy xuống dưới. Kết quả là trong thiết bị có chuyển động tuần hoàn tự nhiên từ dưới lên trong ống truyền nhiệt và từ trên xuống trong ống tuần hoàn. - Ưu điểm: + Cấu tạo đơn giản, dễ sửa chửa va làm sạch. - Nhược điểm: + Vận tốc tuần hoàn nhỏ (không quá 1,5m/s) và bị giảm do ống tuần hoàn cũng bị đun nóng. - Ứng dụng: + Dùng để cô đặc dung dịch nhớt và dung dịch tạo thành váng, cặn. 1.3.5.2 Thiết bị cô đặc phòng đốt treo Là loại thiết bị có phòng đốt đặt giữa thiết bị, khoảng trống vành khăn ở giữa phòng đốt và vỏ đóng vai trò là ống tuần hoàn. - Ưu điểm: + Phòng đốt có thể lấy ra ngoài khi cần sửa chửa, làm sạch. + Vận tốc tuần hoàn tốt hơn vì vỏ ngoài không bị đốt nóng. - Nhược điểm: + Cấu tạo phức tạp và có kích thước lớn. - Ứng dụng: + Dùng để cô đặc dung dịch kết tinh. 1.3.5.3 Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài Hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều buồng đốt ngoài kiểu đứng Đồ án QTTB a. Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài kiểu đứng Dung dịch đi vào buồng đốt ở bên ngoài đặt đứng, dung dịch được bốc hơi ở buồng bốc, hơi thứ được tách ra đi lên phía trên, dung dịch còn lại đi về phòng đốt. - Ưu điểm: + Cường độ tuần hoàn, cường độ bốc hơi lớn. + Có thể ghép nhiều buồng đốt với một buồng bốc để tiện cho quá trình sửa chửa, làm sạch mà vẫn đảm bảo thiết bị làm việc liên tục. - Nhược điểm: + Buồng đốt đứng nên thiết bị cao. + Việc xử lý điều khiển khó khăn. b. Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài kiểu nằm ngang Loại này có phòng đốt là thiết bị hình chữ U. Dung dịch ở nhánh dưới của ống truyền nhiệt chuyển động từ trái sang phải còn ở nhánh trên thì từ phải qua trái. - Ưu điểm: + Buồng đốt được gắn vào một chiếc xe nhỏ dễ dàng tách ra sửa chửa, làm sạch. + Cường độ tuần hoàn lớn. 1.3.5.4 Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức Dung dịch đi vào phòng đốt bằng bơm tuần hoàn rồi đi ra phía dưới của phòng bốc, còn phần chính thì về lại trộn với dung dịch đầu . - Ưu điểm: + Hệ số cấp nhiệt ( α ) lớn. + Làm việc được ở điều kiện hiệu số nhiệt độ có ích nhỏ (3-5 o C) + Giảm được hiện tượng bám cặn trên bề mặt truyền nhiệt. + Có thể cô đặc dung dịch có độ nhớt cao. - Nhược điểm: + Tốn nhiều năng lượng cho bơm. - Ứng dụng: + Dùng để cô đặc những dung dịch có độ nhớt lớn, cường độ bay hơi lớn. 1.3.5.5 Thiết bị cô đặc loại màng Dung dịch chuyển động dọc theo bề mặt truyền nhiệt ở dạng màng mỏng từ dưới lên trên. Phòng đốt là thiết bị loại ống chùm dung dịch đi trong ống còn hơi đốt đi ngoài ống. Khi sôi, hơi thứ chiếm hầu hết tiết diện của ống đi từ dưới lên kéo theo màng chất lỏng và tiếp tục bay hơi, nồng độ dung dịch lên đến miệng là đạt được nồng độ cần thiết. - Ưu điểm: + Áp suất thuỷ tĩnh nhỏ nên tổn thất thuỷ tĩnh bé. - Nhược điểm: Hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều buồng đốt ngoài kiểu đứng Đồ án QTTB + Khó làm sạch vì ống dài. + Khó điều chỉnh áp suất hơi đốt và mức dung dịch thay đổi. + Không thích hợp với dung dịch nhớt và dung dịch kết tinh. 1.3.5.6 Thiết bị cô đặc có vành chất lỏng Thiết bị này gồm phòng đốt, phía trên phòng đốt là phòng sôi. Trên phòng sôi là những tấm ngăn hình tròn đồng tâm tạo thành những khe hình vành khăn, từ phòng sôi hỗn hợp hơi-lỏng đi lên phòng bốc hơi. Hơi thứ đi lên ra ngoài, dung dịch còn lại đi xuống phòng đốt phần kết tinh lắng xuống đáy. Phòng đốt có tác dụng nung nóng dung dịch không có tác dụng sôi. Dung dịch chỉ sôi khi đi vào các tấm ngăn. - Ưu điểm: + Vận tốc tuần hoàn lớn (đến 3m/s) + Thiết bị ít bám cặn. - Nhược điểm: + Cấu tạo thiết bị phức tạp. - Ứng dụng: + Sử dụng cô đặc dung dịch đậm đặc, kết tinh và dung dịch có độ nhớt lớn. 1.3.5.7 Thiết bị cô đặc loại rôto Thiết bị có rôto quay, có bao hơi, các cánh lắp vào trục thẳng đứng. Dung dịch đầu đưa vào bên trên thiết bị, có cánh quay, dưới tác dụng của ly tâm chất lỏng văng ra thành thiết bị và chuyển động xoáy. Màng mỏng tiếp xúc với thiết bị được nung nóng bởi bao hơi. Hơi thứ được đưa lên phía trên rồi ra ngoài còn sản phẩm được tháo ra qua đáy thiết bị. - Ưu điểm: + Cường độ truyền nhiệt lớn, dung dịch bị hơi thứ kéo theo nhỏ. + Có thể cô đặc dung dịch dạng keo, đặc sệt. - Nhược điểm: + Cấu tạo, gia công phức tạp, giá thành cao. 1.3.5.8 Cô đặc nhiều nồi Cô đặc nhiều nồi là quá trình sử dụng hơi thứ thay hơi đốt, do đó có ý nghĩa về mặt sử dụng nhiệt. Nguyên tắc cô đặc nhiều nồi có thể tóm tắt như sau: Nồi thứ nhất, dung dịch được đun bằng hơi đốt; hơi thứ của nồi này vào đun nồi thứ hai. Hơi thứ của nồi thứ hai được vào đun nồi thứ ba… hơi thứ của nồi cuối cùng được đưa vào thiết bị ngưng tụ. Dung dịch đi vào lần lượt từ nồi nọ sang nồi kia, qua mỗi nồi dung môi được bốc hơi một phần, nồng độ của dung dịch tăng dần lên. Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt trong các nồi là phải có chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch sôi, hay nói cách khác là chênh lệch áp suất giữa hơi đốt Hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều buồng đốt ngoài kiểu đứng Đồ án QTTB và hơi thứ trong các nồi nghĩa là áp suất làm việc trong các nồi phải giảm dần vì hơi thứ của nồi trước là hơi đốt của nồi sau. Thông thường thì nồi đầu làm việc ở áp suất dư còn nồi cuối làm việc ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển (chân không). Cô đặc nhiều nồi có hiệu quả kinh tế cao về sử dụng hơi đốt so với một nồi, vì nếu ta giả thiết rằng cứ 1kg hơi đưa vào đốt nóng thì được 1kg hơi thứ, như vậy 1kg hơi đốt đưa vào nồi đầu sẽ làm bốc hơi số kg hơi thứ tương đương với số nồi trong hệ thống cô đặc nhiều nồi, hay nói cách khác là lượng hơi đốt dùng để làm bốc 1kg hơi thứ tỷ lệ nghịch với số nồi. Ví dụ khi cô đặc hai nồi: 1kg hơi đốt vào nồi đầu làm bốc hơi 1kg hơi thứ trong nồi đầu, 1kg hơi thứ này đưa vào đốt nóng nồi sau cũng bốc hơi 1kg hơi thứ nữa, như vậy đối với hai nồi ta được 2kg hơi thứ và lượng hơi đốt tính theo 1kg hơi thứ là 0,5kg. Tuy nhiên số nồi không thể vô hạn vì khi số nồi tăng thì tổn thất nhiệt độ Σ∆ tăng làm cho hiệu số nhiệt độ có ích giảm đi, do đó, bề mặt truyền nhiệt càng tăng nhanh; nghĩa là khi số nồi tăng thì chi phí thiết bị (chế tạo, sửa chửa, lắp ghép, hao mòn…) sẽ tăng nhanh. Mặt khác, muốn đảm bảo quá trình làm việc ta phải có điều kiện: Σ∆ T = ∆ T - Σ∆ > 0 Giới hạn đối với mỗi nồi là 5 ÷ 7 o C Dựa vào đồ thị của mối quan hệ giữa chi phí về thiết bị, chi phí về hơi đốt và chi phí chung thì số nồi thích hợp của quá trình cô đặc nhiều nồi là 2 ÷ 4 nồi. Sơ đồ công nghệ ( bản vẽ A 3 ) 1.4/Phương án. Tập đồ án này thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi ngược chiều.Thiết bị cô đặc buồng đốt ngoài kiểu đứng cô đặc dung dịch CaCl 2 có nồng độ đầu 7% đến nồng độ cuối 34%. Năng suất tính theo dung dịch đầu là 9 tấn/ giờ. 1.5/ Quy trình công nghệ. Quá trình cô đặc 2 nồi ngược chiều buồng đốt ngoài ở trên là quá trình sử dụng hơi thứ thay cho hơi đốt. Dung dịch ban đầu trong thùng chứa(14) được bơm ly tâm (15) bơm lên thùng cao vị (1) qua van tiết lưu điều chỉnh lưu lượng qua lưu lượng kế sau đó vào thiết bị đun nóng (2). Tại thiết bị gia nhiệt (2) dung dịch được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi của nồi 2. Dung dịch sau đó được đưa vào buồng đốt ngoài (6) của nồi 2. Tại nồi 2 dung dịch CaCl 2 bốc hơi một phần tại buồng bốc (5), hơi thứ thoát lên qua thiết bị ngưng tụ (7), được ngưng tụ còn lượng khí không ngưng còn lại được bơm chân không hút ra ngoài sau khi qua thiết bị thu hồi bọt. Còn sản phẩm được bơm vào nồi 1 để tiếp tục quá trình cô đặc, khi đến nồng độ yêu cầu thì được đưa ra ngoài vào bể chứa sản phẩm(12). Ở nồi 1 hơi đốt được cung cấp từ ngoài vào, còn ở nồi 2 thì hơi đốt chính là hơi thứ của nồi 1. Hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều buồng đốt ngoài kiểu đứng [...]... TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT, THIẾT BỊ CHÍNH VÀ THIẾT BỊ PHỤ CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ CHÍNH 2.1.1/ TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ: 2.1.1.1/ TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU: 2.1.1.1.1 /Xác định lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống (W): Phương trình cân bằng vật liệu cho toàn hệ thống: Gđ =Gc + W (1) Trong đó: Gđ, Gc: lưu lượng đi vào, đi ra khỏi thiết bị (kg/h) W:lượng hơi thứ đi ra khỏi thiết bị (kg/h) Viết cho cấu... xđ 7 Nồi 1: x1 = Gđ Gđ − W = 9000 9000 − 7147,059 =34%( khối lượng) Hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều buồng đốt ngoài kiểu đứng Đồ án QTTB xđ 7 Nồi 2: x2 =Gđ Gđ − W 1 =9000 9000 − 3743,698 =11,986%(khối lượng) 2.1.1.2/ CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG: 2.1.1.2.1/Xác định áp suất của mỗi nồi: Gọi P1, P2, Pnt , Phđ1,Pht1 :là áp suất ở nồi 1, 2, thiết bị ngưng tụ,áp suất hơi đốt nồi 1, áp suất hơi thứ nồi 1... ở nồi 1,2,0C Qtt1, Qtt2 : nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh từ nồi 1 và 2 (W) Sơ đồ quá trình trao đổi nhiệt như sau: Hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều buồng đốt ngoài kiểu đứng Đồ án QTTB W2i2 W1i1 Nồi 1 Nồi 2 Qtt2 Qtt1 GđCđtđ D1I1 (Gđ-W2)C2ts2 D1Cn1tnt1 (Gđ-W)Cs1ts1 • Nhiệt lượng vào: Nồi 1: + Do hơi đốt mang vào : D1.I1 + Do dung dịch mang vào : (Gđ – W2).C2.ts2 Nồi 2: + Do hơi đốt. .. thân buồng đốt và buồng bốc cho cả 2 nồi là 16 (mm) 2.1.2.6 / CHỌN MẶT BÍCH: Mặt bích là một bộ phận quan trọng để nối các phần của thiết bị cũng như các bộ phận khác với thiết bị Hệ thống cô đặc đang tính có có áp suất làm việc không cao lắm nên chọn loại bích liền để nối các bộ phận của thiết bị 2.1.2.6.1/Buồng đốt: Áp suất thủy tĩnh trong phần dưới thân thiết bị là: P1 = g.ρ.H (CT XIII.10, STQTTB,T2/... trên toàn bộ hệ thống: ∆’’ = ∆1’’ + ∆2’’ = 4,352 + 12,356 = 16,7080C 2.1.1.2.3.3 Tổn thất nhiệt độ do trở lực của đường ống: (∆’’’) + Nồi 1: ∆1’’’ = 10C + Nồi 2: ∆2’’’ = 10C Vậy ∆’’’ = ∆1’’’ + ∆2’’’ = 20C 2.1.1.2.3.4 Tổn thất tính trên toàn bộ hệ thống: ∆ = ∆1 + ∆2 + ∆3 = 15,704 + 16,708 + 2 = 34,4120C 2.1.1.2.3.5 Hiệu số hữu ích trong toàn hệ thống và trong từng nồi: • Cho từng nồi: Nồi 1: ∆hi 1 =... đầu đi vào nồi 1 ở nhiệt độ sôi của nồi 2 : tđ = ts2 = 74,3950C ⇒ D1 = 3849,850 (kg/h) Tính sai số: + Nồi 1: η1 = Wtính − W ptcbvl Wmax × 100% = 3743,698 − 3714,003 3743,698 + Nồi 2: Hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều buồng đốt ngoài kiểu đứng × 100% = 0,79% < 5% Đồ án QTTB η2 = Wtính − W ptcbvl × 100% = 3403,361 − 3433,055 Wmax 3433,055 Lúc đó, nồng độ dung dịch CaCl2 trong các nồi: x × 100%... NHIỆT: Hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều buồng đốt ngoài kiểu đứng Đồ án QTTB Để nhiệt truyền qua thành thiết bị hay ống dẫn thoát ra ngoài không khí không làm tổn thất nhiệt lượng, ta phải bộc thiết bị hay ống dẫn bằng một vật liệu dẫn nhiệt kém gọi là lớp cách nhiệt 2.1.2.5.1/ Tính bề dày lớp cách nhiệt của ống dẫn: Bề dày lớp cách nhiệt bọc các ống dẫn trong điều kiện cấp nhiệt ra ngoài không... 2.0,03721,35.109,041,3 1, 5 154,582 = 7,936 (mm) Theo quy chuẩn chọn δ = 9 (mm) 2.1.2.5.1.2/Ống dẫn hơi thứ: +Nồi 1: Ống dẫn hơi thứ nồi 1 là ống dẫn hơi đốt nồi 2 nên bề dày lớp cách nhiệt của ống dẫn hơi thứ nồi 1 là : δ = 9 (mm) + Nồi 2: Ta có: dn = 426 (mm) Hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều buồng đốt ngoài kiểu đứng Đồ án QTTB tT2 = tht2 = 60,7 0C Tra bảng V.7,STQTTB,T2/Trang 42, ta được: q = 122,12 (W/m)... các nồi: Gọi: thđ1, thđ2 , tnt :nhiệt độ đi vào nồi 1, 2, thiết bị ngưng tụ tht1, tht2 : nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi 1, 2 Giả sử tổn thất nhiệt độ do trở lực trên đường ống gây ra khi chuyển từ nồi 1 sang nồi 2 là 10C tht1 = thđ2 + 1 tht2 = tnt + 1 Tra bảng I.250, STQTTB, T1/Trang 312 I.251, STQTTB, T1/Trang 314 Bảng 2.1: Tóm tắt nhiệt độ, áp suất (giả thiết) của các dòng hơi: Nồi 1 P(at) Hơi đốt. .. cấp nhiệt: α  Mô tả sự truyền nhiệt qua vách ống: Thiết bị cô đắc có khu vực sôi bố trí bên ngoài ống, hơi đốt đi bên trong ống nên phía trong ống có một lớp nước ngưng tụ.Màng nước ngưng này có ảnh hưởng đến Hệ thống cô đặc 2 nồi ngược chiều buồng đốt ngoài kiểu đứng Đồ án QTTB quá trình truyền nhiệt Đồng thời sát thành ống phía bên ngoài có một lớp cặn dung dịch bám vào, lớp cặn này cũng . môn: Công nghệ sau thu hoạch o0o NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ Ngành: Công nghệ Thực Phẩm 1/ Tên đề tài: Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi ngược chiều. Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài kiểu. công nghệ ( bản vẽ A 3 ) 1.4/Phương án. Tập đồ án này thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi ngược chiều .Thiết bị cô đặc buồng đốt ngoài kiểu đứng cô đặc dung dịch CaCl 2 có nồng độ đầu 7% đến nồng. đốt ngoài kiểu đứng Đồ án QTTB a. Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài kiểu đứng Dung dịch đi vào buồng đốt ở bên ngoài đặt đứng, dung dịch được bốc hơi ở buồng bốc, hơi thứ được tách ra đi lên