Đang tải... (xem toàn văn)
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ BÀI 1 : KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM I. SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG VÀ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ Để thực hiện được quá trình điều khiển như định nghĩa ở trên, một hệ thống điều khiển bắt buộc gồm có ba thành phần cơ bản là thiết bị đo lường (cảm biến), bộ điều khiển và đối tượng điều khiển. Thiết bị đo lường có chức năng thu thập thông tin, bộ điều khiển thực hiện chức năng xử lý thông tin, ra quyết định điều khiển và đối tượng điều khiển chịu sự tác động của tín hiệu điều khiển. Quy ước : Điểm đo ( cảm biến) : là điểm thuộc đối tượng công nghệ, ở đó đang hoặc đã thực hiện phép đo. Kí hiệu : “ _____ “ đường kẻ đến mô ta quá trình công nghệ ( đường ngắn mảnh) Khí cụ đo : đây là thiết bị hoặc tổ hợp thiết bị được sử dụng để đo biến đổi và hoặc điều khiển một thông số công nghệ nào đó. Kí hiệu: “đường tròn có đường kính 10mm, bên trong có mã chữ”. Khí cụ đo về vị trí lắp đặt chia làm 2 nhóm + Lắp đặt tại chỗ ( ngay trên thiết bị công nghệ) + Lắp đặt tại phòng điều khiển :
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ BÀI : KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM I SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG VÀ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ Để thực trình điều khiển định nghĩa trên, hệ thống điều khiển bắt buộc gồm có ba thành phần thiết bị đo lường (cảm biến), điều khiển đối tượng điều khiển Thiết bị đo lường có chức thu thập thông tin, điều khiển thực chức xử lý thông tin, định điều khiển đối tượng điều khiển chịu tác động tín hiệu điều khiển Quy ước : - Điểm đo ( cảm biến) : điểm thuộc đối tượng công nghệ, thực phép đo Kí hiệu : “ _ “ đường kẻ đến mô ta trình công nghệ ( đường ngắn mảnh) - Khí cụ đo : thiết bị tổ hợp thiết bị sử dụng để đo biến đổi điều khiển thông số công nghệ Kí hiệu: “đường tròn có đường kính 10mm, bên có mã chữ” Mã chữ - Khí cụ đo vị trí lắp đặt chia làm nhóm + Lắp đặt chỗ ( thiết bị công nghệ) + Lắp đặt phòng điều khiển : Mã chữ: Bảng mã chữ Chữ Biến số đo(1) Chữ A Ý nghĩa bổ xung Chức Cảnh báo B C Điều khiển, đ/c tự động D Mật độ E F Các đại lượng đại diện (2) Lưu lượng G Vị trí H Thủ công Độ sai lệch Tỷ lệ mối tương quan I Chỉ thị J Tự động chuyển mạch K Hàm thời gian L Mức M Độ ẩm N Tùy theo ý người sử dụng (3) Tùy theo ý người sử dụng (3) O P Áp suất ( độ chân không) Q Chất lượng R Độ phóng xạ Ghi S Tốc độ Đóng ngắt T Thời gian Chuyển xa U Các biến số không đồng nhất(4) Tùy theo ý người sử dụng (3) Khối lượng V W X Tùy theo ý người sử dụng (3) Y Tùy theo ý người sử dụng (3) Z - Tích phân theo thời gian ( tích lũy) Tích lũy Tác động bảo vệ có cố Chú thích : : dùng chữ in để mô tả số đo : có giải thích cụ thể : mô tả biến số sẵn bảng dùng chữ để mô tả tùy theo ý người sử dụng : dùng dụng cụ đo có nhiều đầu vào không đồng thay cho việc liệt kê biến số đo ta dùng chữ U Khi có nhiều chức ghi theo trình tự : IRCTQSZA Ví dụ : PDI : đồng hồ đo chênh lệch áp suất thị lắp đặt chỗ : đồng hồ contermet : lượng dung dịch qua đồng hồ theo thời gian FQI FICQ : đo hiển thị điều chỉnh tự động lưu lượng có tính tổng Fpv II CÁC THIẾT BỊ Thùng ổn nhiệt có đảo trộn Hình 3.2 : thiết bị ổn nhiệt có đảo trộn - - - Mục đích : giữ ổn định nhiệt độ sản phẩm nhiệt độ định Làm nóng tăng độ hòa tan, làm nguyên liệu Cấu tạo : Thiết bị gồm hai khoang, khoang chứa nước nóng có tác dụng cấp nhiệt,, khoang chứa sản phẩm, hệ thống động cánh khuấy Ngoài có bơm, hệ thống van tự động, bình gia nhiệt, bình ngưng, hệ thống bảng điều khiển,ống dẫn Nguyên lý hoạt động : Nguyên liệu đưa vào khoang chứa nguyên liệu, cung cấp đun nóng nước bơm vào khoang cấp nhiệt Nhờ trao đổi nhiệt hai khoang, nguyên liệu làm nóng, động hoạt động làm quay cánh khuấy, giúp nguyên liệu nóng đều.Nước nóng tuần hoàn để đảm bảo cung cấp nhiệt ổn định cho nguyên liệu.Nhiệt độ nước nóng điều chỉnh nhờ van đóng mở tự động Tùy theo yêu cầu loại nguyên liệu mà cho thêm vào gia vị, phụ gia khác nhau, sau kết thúc trình, nguyên liệu tháo van xả đáy Đo lường điều khiển : Nhiệt độ thông số công nghệ chính.Qua bảng điều khiển ta thiết lập giá trị mong muốn nhiệt độ Cảm biến nhiệt độ truyền tín hiệu nhiệt độ nồi đo điều khiển từ định độ mở van Máy nghiền Hình 3.2 : máy nghiền Vỏ nghiền thiết bị Đĩa quay Cánh nghiền Cửa máy nghiền Trục động Má nghiền - Mục đích : nguyên liệu làm nhỏ trước thực công đoạn - Cấu tạo : gồm động gắn liền với trục có cánh nghiền khoang nghiền có cánh nghiền má nghiền, có bảng hệ thống điều khiển đường ống dẫn nước để vệ sinh thiết bị - Nguyên lý hoạt động : nguyên liệu sau rửa , ( nguyên liệu có kích thước lớn thái cửa nghiền thiết bị nghiền Nhờ động có cánh nghiền, nguyên liệu băm miếng thích hợp) đưa đến cửa nghiền ép vào má nghiền Qua lỗ nhỏ má nghiền, nguyên liệu theo cửa phía vào phễu thiết bị đun Thiết bị gia nhiệt trục vít Hình : thiết bị gia nhiệt trục vít - Mục đích : phá vỡ liên kết nguyên liệu làm nhuyễn nguyên liệu, tiêu diệt bớt vi sinh vật, giữ màu, giúp gia nhiệt cho nguyên liệu để tiến hành dễ dàng thao tác công đoạn phía sau - Cấu tạo : Gốm có động cơ, hệ thống trục vít, hệ thống điều khiển van ( tay tự động ), van ổn áp.Thân thiết bị gồm khoang, khoang chứa nguyên liệu, khoang chứa hơi, có lớp vỏ cách nhiệt Ngoài có phễu cho nguyên liệu vào, bảng điều khiển, đồng hồ áp suất, áp lực… Nguyên liệu vào Hơi nước vào Hơi nước Nước vệ sinh vào Nước vệ sinh Lớp cách nhiệt Lớp áo gia nhiệt Sản phẩm sau gia nhiệt - Nguyên lý họat động : Hệ thống van đưa vào khoang đến khoảng nhiệt độ yêu cầu đóng van lại Nguyên liệu sau nghiền qua phễu vào khoang thiết bị Nhờ hệ thống trục vít, nguyên liệu dẫn đảo trộn Khoang chứa cấp nhiệt nên làm nóng nguyên liệu khoang Nguyên liệu sau đun nóng đảo trộn đưa qua cửa thiết bị theo chiều vít xoắn Máy trùng liên tục Hình 3.4 : máy trùng liên tục - Mục đich : trùng sản phẩm sau đóng chai, chống lại sâm nhập vi sinh vật , kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm - Cấu tạo : Gồm khoang chứa nước: khoang nóng trùng C khoang nước ấm C để giảm nhiệt, khoang làm mát chứa nước thường, động băng tải sản phẩm, hệ thống vòi phun, bơm, đồng hồ nhiệt độ, áp suất… Ngoài có hệ thống đường dây dẫn, ống xả, bảng điều khiển, van xả tự động van cấp hơi, giơle tự ngắt… - Nguyên lý hoạt động : Nhờ bơm, nước bơm đầy vào khoang, mở van tay tự động để nước sục vào khoang chứa nước nóng đến nhiệt độ cần thiết, ta đóng van tay lại , van tự động mở để tự động điều chỉnh nhiệt độ Mở nhỏ đường sang khoang nước ấm đến nhiệt độ 50 - C ta đóng van lại Sản phẩm trùng đưa vào đầu băng tải nhờ động băng tải vào khoang nước nóng nhờ hệ thống bơm vòi phun nước nóng phun lên sản phẩm Thời gian trùng phụ thuộc vào loại sản phẩm Tiếp hệ thống băng tải chạy, đưa phần sản phẩm tiếp tục đến khoang nước làm ấm Nước ấm đưa lên vòi phun nhờ bơm làm giảm bớt nhiệt độ sản phẩm, tăng thời gian trùng tránh tượng rạn nứt trai nhiệt độ giảm nhanh đột ngột trước sang khoang nước thường Tại sản phẩm làm nguội trước theo chuyền Kết thúc trình trùng, phần chuyển qua ống xả Nồi hai vỏ Hình 3.5 : thiết bị nồi nấu hai vỏ - Mục đích : gia nhiệt cho sản phẩm, giữ màu tạo độ đều, độ mịn cho sản phẩm - Cấu tạo : Gồm có động cánh khuấy, hệ thống đồng hồ áp suất, nhiệt độ ; hệ thống van xả hơi, ổn áp… Thân thiết bị gồm khoang: khoang chứa sản phẩm, khoang chứa - Nguyên lý hoạt động : Sản phẩm sau chà đưa vào thiết bị nồi vỏ Khi thiết bị hoạt động, khoang làm nóng sản phẩm, kết hợp với hoạt động động cánh khuấy, sản phẩm nóng Tiến hành rót sản phẩm cần rót Thiết bị cô đặc chân không - - - Hình 3.6 : thiết bị cô đặc chân không Mục đích : làm giảm lượng nước sản phẩm mà nhiệt độ cao không giữ nguyên chất lượng thành phẩm Dùng cho sản phẩm yêu cầu nhiệt độ chế biến không cao ( C) Cấu tạo : Gồm khoang đun nóng nguyên liệu, khoang nước ngưng, bơm chân không, động cánh khuấy Ngoài có phễu chất thơm, bảng điều khiển, hệ thống van đường dẫn hơi, dẫn nước, đồng hồ đo áp suất, nhiệt độ, chân không… Nguyên lý hoạt động : nguyên liệu đưa vào khoang đun nóng nhờ chênh lệch áp suất chân không khoang áp suất khí bên ngoài, đảo trộn nhờ động cánh khuấy Hơi cấp vào khoang đun nóng, làm sôi nguyên liệu đến tượng bốc Phần nước hút sang khoang ngưng, sau làm mát ngưng tụ Để tăng hiệu suất bốc ta dùng bơm hút chân không để bơm hút hơi, khí tạo độ chân không Để đảm bảo cho trình cô đặc nhiệt độ phải giữ khoảng , tránh nhiệt độ cao sản phẩm bị hút theo đường Quá trình bốc làm nguyên liệu dần bị cô đặc Lấy mẫu sản phẩm qua cửa thử kiểm tra độ cô đặc thiết bị chuyên dùng Có - vào đường ống tới thiết bị khác Cùng với thiết bị gia nhiệt cho dung dịch làm đầu phun dung dịch thiết bị Nguyên lý hoạt động : tùy theo hệ thống CIP yêu cầu, loại thiết bị mà hệ thống CIP vận hành khác Nguyên lý chung : hệ thống bơm nước nóng để rửa sơ cho thiết bị, sau cho chạy máy bơm để bơm dung dịch axit, kiềm, nước tới thiết bị Các dung dịch tẩy rửa đun nóng trước đưa đến thiết bị cần làm nên hệ thống có cảm biến nhiệt độ có chức điều khiển độ giãn nở van cấp gia nhiệt Bộ cảm biến chuyển tín hiệu điện sang áp suất để điều chỉnh áp suất van màng, thay đổi độ mở van BÀI 2: ĐO LƯỜNG CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ( NHIỆT ĐỘ VÀ ÁP SUẤT) LÝ THUYẾT I/ Một số khái niệm 1/ Đo lường thông số công nghệ 1.1/ Khái niệm Đo phép so sánh đại lượng cần đo với đại lượng khác quy ước coi đơn vị đo 1.2/ Các phương pháp đo Có phương pháp đo là: Phép đo trực tiếp: Kết nhận cở sở trực tiếp so sánh đơn vị cần đo với đơn vị đo Phép đo sử dụng dân dụng, công nghiệp sử dụng Đo gián tiếp: Kết đo đại lượng A nhận dựa sở đo trực tiếp đại lượng B, xác định A thông qua phụ thuộc A B Sự phụ thuộc thông sụng sử dụng tính chất lí, hóa A B Ví dụ: Đo nhiệt lượng thường sử dụng nhiệt kế thủy ngân vào nhiệt độ: nhiệt độ tăng thể tích tăng, nhiệt độ giảm thể tích giảm Khi dựa vào thay đổi thể tích thủ ngân nhiệt kế để xác định nhiệt độ 2/ Sai số phép đo Đã đo có sai số sai số mức độ khác nhỏ lớn) 2.1/ Nguyên nhân sai số: 2.1.1/ Sai số thiết bị đo ( dụng cụ đo….) Thiết bị đo có sai số xác gia công chế tạo phần tử chưa thực chuẩn xác Tại xác gia công chế tạo? Không thể xác gia công chế tạo phụ thuộc vào vật liệu làm; mục đích sử dụng sảm phẩm gia công khác ( nhu cầu thị trường đa dạng, đòi hỏi khác nên mức độ xác thiết bị gia công trường hợp khác nhau) thiết kế thiết bị đo với sai số khác Sai số thiết bị đo sai số mang tính chất hệ thống ( xuất lại phép đo lần sau) Có thể điều chỉnh kết thực Khi đó, ta phạm phải sai số tuyệt đối ( ∆X) Sai số tuyệt đối âm hay dương: ∆X= A – x Với: x thị dụng cụ đo A giá trị thực đại lượng cần đo Sais so thiết bị đo xác định thông qua cấp xác thiết bị đo Cấp xác thiết bị đo • Cấp xác: Với: ∆X xác định điều kiện chuẩn A=A max – Amin Amin khác Amin âm đo áp suất chân không) • Tiêu chuẩn quy định dãy xác dụng cụ đo: 0,006; 0,002; 0,06;0,1 ; 0,2;0,6; 1; 1,6 ; 2,5 ; 4,0 ; 6,0 Thông thường điều kiện sản xuất sử dụng chủ yếu cấp xác : 0,6 ; 1,0; 1,6 ; 0,2 sử dụng giá thành cao Sai số thiết bị : Δx = Chọn thiết bị : giá trị Amax dụng cụ đo > thông số trình + thông số trình : Pv; Sv Ví dụ : cần đo nhiệt độ , sai số +/- C ( sai số yêu cầu) • - C -> N = 0,6 ( chọn) ΔXmax= 200 0,6 /100 = , X = C 50 – 1,2a50 +1,2 Không thỏa mãn 0,5 -> không yêu cầu 2.1.2/Ảnh hưởng môi trường xung quanh Môi trường : + môi trường công nghệ ( nơi đặt đầu đo) + môi trường xung quanh ( nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, độ dao động, sóng điện từ) Theo quy luật tác động môi trường mang tính ngẫu nhiên -> đo nhiều lần ( kết đo xa loại khỏi nhóm ) 2.1.3Sai số người vận hành 2.1.4 Sai số phương pháp đo ( Đặc biệt phương pháp đo gián tiếp : phụ thuộc chưa hoàn toàn xác.) e, Sai số lắp đặt cảm biến( đầu đo vào môi trường công nghệ) - Ví dụ : đo nhiệt độ dòng chảy đường ống giảm tổn thất nhiệt độ cao cách bảo ôn đường ống : bọc cách nhiệt thủy tinh +lắp đặt đầu đo vào môi trường đo Chuẩn : tâm dòng chảy tiếp xúc với đầu đonhiệt độ Kết đo : a b c d e 386 385 384 371 341 Δτ 15 45 Phương án b : vỏ bảo vệ có kích thước vừa phải, để không gian đầu đo, bảo vệ không nhiều , cảm biến thông qua vỏ bảo vệ tiếp xúc với tâm sản phẩm Có sai số phải truyền qua vỏ bảo vệ Phương án c : tương tự b vỏ bảo vệ có kích thước lớn -> không khí đầu đo và vỏ bảo vệ lớn -> sai số nhiều Phương án d : tương tự b đầu đo không tiếp xúc với tâm dòng chảy Do vân tốc dòng chảy hình parabol xa tâm vận tốc giảm, vận tốc thành coi 0-> tiếp xúc với dòng chảy có vận tốc nhỏ -> nhiệt độ -> đầu đo nhận -> đồng hồ đo hiển thị nhiệt thấp Phương án e : đầu đo lắp đoạn chảy bảo ôn, sau dòng chảy đổi hướng Nhiệt độ giảm mạnh bảo ôn, chế độ dòng chảy : dòng chảy ngập chắn -> dòng chảy xối, hệ số truyền nhiệt đáng kể, cảm biến không nhận nhiệt Chỉ lắp cảm biến chỗ : + dòng chảy ổn định, +lắp chỗ trước sau điểm đặt đoạn thẳng dài, tránh vật chắn cho dòng chảy II: Tìm hiểu số thiết bị đo nhiệt độ, áp suất Đo nhiệt độ - Nhiệt độ : đại lượng đặc trưng cho mức độ nóng, lạnh vật chất - Thiết bị đo : nhiệt kế - Phương pháp đo 1.1/Nhiệt kế thủy tinh : Nguyên lý làm việc Dựa phụ thuộc thể tích chất lỏng vào nhiệt độ, nhiệt độ tăng thể tích tăng Cấu tao : bầu chứa dung dịch( thường thủy ngân), vỏ bọc chất lỏng kim loại để dẫn nhiệt tốt - Ống mao dẫn - Hình dáng : thẳng, cong , cong - Dung dịch chất lỏng, thường thủy ngân Yêu cầu đo, dung dịch bên tồn trạng thái lỏng không sôi + Hg áp suất thường trạng thái lỏng từ - C - >C +khi đo nhiệt độ cao -> tăng áp suất -> nhiệt độ sôi cao lên -> sử dụng bơm khí trơ +Hg không dính vào thủy tinh dâng lên hay hạ xuống Nhiệt kế thủy tinh có - Ưu điểm : đơn giản - Nhược điểm : độ bền học kém, không truyền tín hiệu xa Khắc phục : Hg dẫn điện -> lắp cặp tiếp điểm -> Hg dẫn lên đóng mạch ( nhiệt xúc ) ->đóng ngắt mạch tín hiệu 1.2/Cặp nhiệt( phương pháp suất nhiệt điện động ) Nguyên lý : dựa nguyên lý có hai sợi dây kim loại có chất khác hàn với đốt nóng đầu hàn -> xuất dòng điện-> mạch xuất xuất điện động nhiệt tạo (suất nhiệt điện động) nguyên lý cho n dây Phải có chênh lêch nhiệt độ sợi dây dây : dây có dòng điện chạy từ cực nóng -> cực nguội ( dây A +) dây có dòng điện chạy từ cực nguôi -> cực nóng ( dây B -) Sơ đồ đo : A B : mối hàn , : cực ; : dây nối tín hiệu ; :dụng cụ đo suất điện động( mv – sđ e dây gọi cặp dây bù A’B’ +sđđ EAB (t,t0) = eAB (t) – eAB(t0) = f(t) – f(t0) Sợi dây bù có đường đặc tính sđđ trùng với AB dải nhiệt độ thấp môi trường không khí A’ : dây đồng B’ : hợp kim pha chế cho với dây đồng tạo sđđ trùng với AB giải nhiệt thấp + loại cặp nhiệt : J,K,T, B, R ,S, V Với trường hợp khoảng cách xa cần sử dụng truyền xa để giảm hao phí đường 1.3/ Nhiệt điện trở Bản chất : dựa vào phụ thuộc vảu điện trở dây dẫn với nhiệt độ - Đối với kim loại : nhiệt độ tăng -> R tăng đặc tính ổn định lắp lẫn - Đối với hợp kim : nhiệt độ tăng -> R giảm - Hàm phụ thuộc : Rt = R0 (1 + αt + β ) R0 : điện trở ứng với t = Rt : điện trở ứng với nhiệt độ t α = 3,97 1/ hệ số tuyến tính β = - 5,85 1/ ρ = 0,1Ω/m Sợi dây làm Pt, có d nhỏ quanh cuộn để đạt R công nghiệp R0 = 100Ω ,kí hiệu Pt – 100 - Để đo điện trở ( sử dụng cầu cân bằng) + lắp đường chéo cấp nguồn chiều Xoay chiều + UAB = ta gọi cầu cân R1/R4 = R2/R3 - - - sơ đồ đo dây : +vị trí trượt R1 thang đo nhiệt độ +dây nối có điện trở (rd) Nguyên lý :nhiệt độ tác dụng -> Rt thay đổi cầu cân ->UBD ≠ khuếch có công suất > đưa động quay trái hay phải tùy thuộc vào dấu sai lệch Khi M chuyển động ->R1 chuyển động đưa cầu trạng thái cân Khi cân : = =1 (Chế tạo R2 = R3 )=> Rt + 2rd = R1 sai số 2rd - Sơ đồ đo dây : Đấu chéo cấp nguồn A’C Tốn thêm dây, lợi xác Đỉnh cầu : A’BCD Cầu cân : RA’B = RA’D = Rt + rd = R1 + rd Rt = R1 Với cách nối thêm dây kết thu lại xác Đo áp suất Khái niệm : Áp suất : P = F/S ( N/) = Pa - Áp suất khí áp suất tạo từ khí tác dụng lên toàn vật - Áp suất tuyệt đối tổng áp suất gây khí cột chất lỏng tác dụng lên điểm lòng chất lỏng - Áp suất tương đối, gọi áp suất dư áp suất gây trọng lượng cột chất lỏng Ngoài áp suất tương đối hiệu áp suất tuyệt đối áp suất khí Nếu áp suất tuyệt đối nhỏ áp suất khí ta áp suất chân không.P dư = PTĐ – P Kq’ - Độ chân không :khi áp suất tuyệt đối nhỏ áp suất khí PCK = Pkq - PTĐ Phương pháp đo áp suất : - Dụng cụ : áp kế lò xo ống - Cấu tạo nguyên lý làm việc : + cấu tạo : ống cọng rau muông Cuốn ¾ vòng tròn Có áp suất biến đổi thành độ dịch chuyển x -> truyền qua truyền đến bánh xe hình cánh quạt-> kim thị quay trái , quay phải Khi P tăng, đầu cảm biến dãn theo hướng lên -> bánh xe chuyển động xuống dưới-> kim thị chuyển dịch lên phía Khi P = kim quay hướng giảm áp suất không vị trí ban đầu ( tính chất phần tử đàn hồi tồn ứng lực dư -> dư ứng lực bên vật hồi không => cần khử ứng lực dư cách “ thêm lò xo dây tóc kim, kim thị chuyển động lên sinh lực dự trữ -> chuyển động xuống phía có sẵn lực để khử ứng lực Bộ phận quan trọng thiết bị : + ống đàn hồi , lò xo dây tóc Lò xo dây tóc gắn chặt vào trục , kim chuyển động lên lò xo chặt Khi kim chuyển động xuống lò xo nhả sinh momen dự trữ để khử ứng lực dư BÀI 3: ĐO LƯỜNG CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ( THỰC HÀNH) 1/ Đo nhiệt độ 1.1/ Mục đích a Bài toán cấp nhiệt - Đặt giá trị nhiệt độ: Sv Đo giá trị nhiệt độ thực tế: Pv Bài toán cấp nhiệt: + Khi PvSv điều khiển ngắt cấp nhiệt Suy ra: Khảo sát trình cấp nhiệt đến đạt nhiệt độ nào? b Đo nhiệt độ số phương pháp khác thiết bị công nghệ: - - Đo nhiệt kế thủy ngân Đo nhiệt kế kim loại Xây dựng đường đồ thị khác thời điểm thiết bị đo lí giải khác biệt, đặc tính phương pháp đo? 1.2/ Một số giai đoạn xảy trình đo nhiệt độ 1.2.1/ Giai đoạn Đầu tiên, cấp nhiệt, nhiệt độ tăng Thời gian từ lúc bắt đầu cấp nhiệt đến lúc nhiệt độ đối tượng công nghệ bắt đầu thay đổi gọi thời gian trễ ( độ trễ) Thời gian trễ tăng giảm Thời gia trễ phụ thuộc vào: Công suất cấp nhiệt : công suất cấp nhiệt lớn thời gian trễ nhỏ Đối tượng ( dung dịch) : Dung lượng lớn thời gian trễ lớn 1.2.2/ Giai đoạn Nhiệt độ tăng dần, tốc độ tăng phụ thuộc vào: - Công suất cấp nhiệt: Công suất cấp nhiệt lớn thay đổi nhanh Dung tích, thể tích đối tượng cần lấy nhiệt: lớn chậm Bản chất trình truyền nhiệt: hiệu suất trình truyền nhiệt Công suất lớn, hiệu suất nhỏ trình truyền nhiệt Bề mặt truyền nhiệt sạch, hệ số truyền nhiệt lớn truyền nhiệt tốt 1.2.3/ Giai đoạn Nhiệt độ tăng dần đền Pv=Sv Thời gian để Pv=Sv tùy thuộc vào: - Tốc độ cấp nhiệt Công suất cấp nhiệt Dung tích đối tượng cần nâng nhiệt Khi Pv=Sv, điều khiển ngắt cấp nhiệt, nhiệt độ tiếp tục tăng với tốc độ chậm so với trước Nguyên nhân: + Năng lượng nhiệt tích lữ tiếp tục giải phóng cho đếb hết ( thí nghiệm này, dây mai xo nhận nhiệt giai đoạn 1: tích trữ nhiệt để tăng nhiệt độ làm nóng đế Đến không cấp nhiệt lò xo tích trữ nhiệt giải phóng, không tích lũy bổ sung cấp nhiệt cho dung dịch đến hết , nhiệt độ tăng ngừng cấp nhiệt) Sau khoảng thời gian, lượng nhiệt dự trữ hết , nhiệt độ không tăng + Quá trình Pv=Sv, điều khiển ngừng cấp nhiệt mà nhiệt độ tăng gọi quán tính nhiệt Trong công nghiệp, không mong muốn quán tính nhiệt nhiều làm tăng nhiệt độ không mong muốn ( Đặt đến giá trị dừng dừng) Cong suất cấp nhiệt lớn quan tính nhiệt nhiều ngược lại Để điều chỉnh quán tính nhiệt ( trượt nhiệt độ so với giá trị đặt ít) ta cần điều chỉnh cường độ tác động Nếu cường độ tác động nhỏ quán tính nhỏ trình cấp nhiệt chậm nên: giai đoạn đầu công suất lớn, trình đạt giá trị đặt nhanh; gần đến đích giảm công suất xuống để giảm độ trượt tự nhiệt độ 1.2.4/ Giai đoạn Nhiệt độ giảm tổn thất nhiệt thiết bị khác lấy nhiệt -> Bảo ôn tốt để tổn thất nhiệt Sau trình nhiệt, tùy theo tốc độ nhiệt mà nhiệt độ giảm nhanh hay chậm Khi nhiệt độ giảm xuống duới giá trị đặt, điều khiển lại bật cấp nhiệt.Tại thời điểm cấp nhiệt, nhiệt độ chưa tăng phải tích lũy nhiệt lượng.Sau khoảng thời gian định nhiệt độ lại tăng Như vậy: - Yếu tố ảnh hưởng đến điều chỉnh nhiệt độ: Công suất cấp nhiệt; tốc độ cấp nhiệt; đối tượng cấp nhiệt - Muốn điều chỉnh nhiệt độ xác cần thực điều chỉnh tinh ( thay đổi tí yếu tố ảnh hưởng đến điều chỉnh nhiệt độ) bật/ tắt 1.3/ Sơ đồ đấu dây - Cách đấu dây Pt 100 RTĐ 11 12 (+) 13 14 15 16 (-) - 18 19 20 110V TC - 17 220V 220V tải TC : cặp nhiệt (+) 11 – 12(-), dùng nhiệt điện trở dây( sai số dây dẫn, tiết kiệm dây) dây ( khắc phục sai số, tốn thêm dây) 19-20 : nguồn 110V 18-20 : nguồn 220V 16-17 : điều khiển cho tín hiệu đóng ngắt Relay đóng ngắt nguồn Bộ điều khiển điều chỉnh relay trung gian, cặp tiếp điểm relay điều chỉnh nhiệt, cắm vào tải 1.4/ Vẽ đồ thị Thí nghiệm đo nhiệt độ trình đun nước Kết quả: (đọc từ xuống, từ trái qua phải) Đo nhiệt độ cảm biến điện trở Pt100: 25,2 44,1 64,2 63,5 60,7 61,2 59,9 60,6 25,3 45,3 64,2 63,4 60,6 61,2 59,8 60,5 25,3 47,5 64,3 63,4 60,6 61,2 59,7 60,5 25,3 47,7 64,2 63,2 60,5 61,1 59,7 60,4 25,4 48,8 64,2 63,1 60,3 61,1 59,9 60,3 25,6 50 64,1 62,3 60,3 61,2 60 60,8 25,8 51,2 64,1 62,2 60,2 61 60 60,7 26 52,4 64 62,1 60 61 60,1 60,7 26,2 53,5 64 62 60 61 60,3 60,3 27,4 54,7 63,9 61,9 60 61 60,5 60,3 28,5 55,9 63,9 61,9 59,9 60,9 60,7 60,2 29,7 57,1 63,9 61,8 59,8 60,8 60,9 60 30,9 58,3 63,7 61,7 59,7 60,7 61,1 60 32,1 59,4 63,7 61,6 59,7 60,6 61,1 60 33,2 60,6 63,6 61,5 59,8 60,6 61,1 59,9 34,4 61,8 63,1 61,4 60 60,5 61,2 59,8 35,6 63 62,9 61,3 60,2 60,4 61,2 59,8 36,8 63,2 62,8 61,2 60,4 60,4 61,2 59,7 38 63,4 62,7 61 60,6 60,3 61,1 59,9 39,2 63,6 62,6 61 60,8 60,2 61,1 60,1 40,4 63,8 62,5 61 61 60,2 61 60,3 40,6 64 62,5 60,9 61,1 60,1 61 60,5 42,7 64,2 62,4 60,8 61,2 60 60,9 43,9 64,2 62,4 60,8 Đo nhiệt độ nhiệt kế thủy ngân: 25,7 40,3 61,4 63,8 61,95 61,6 61,05 61,85 26 41,4 61,9 63,8 61,9 61,8 61,05 61,8 25,9 42,4 62,2 63,7 61,8 61,9 61 61,7 25,9 43,5 62,4 63,6 61,6 61,95 61 61,6 26 44,5 62,6 63,5 61,5 62 61 61,65 26 45,5 62,8 63,3 61,1 62 61 61,65 26,1 46,5 63 63,2 61,05 61,95 61 61,65 26,2 47,7 63,1 63,1 61 61,9 61 61,5 26,5 48,8 63,2 63,1 61 61,9 61 61,5 27,1 49,7 63,5 63,1 61 61,9 61,2 61,4 27,9 50,9 63,6 63 61 61,9 61,2 61,3 28,4 51,8 63,8 63 61 61,8 61,4 61,1 29 53 63,9 62,95 61 61,8 61,4 61,05 30 54 63,9 62,9 61 61,8 61,7 61,05 30,8 55 63,9 62,8 61 61,8 61,9 61,05 31,7 56 64 62,5 61 61,8 61,9 61,05 32,7 57 64 62,4 61 61,8 61,9 61,05 33,5 57,9 64 62,3 61,05 61,6 61,9 61,05 34,5 58,3 64 62,1 61,05 61,5 61,9 61,05 35,4 59 63,95 62,05 61,2 61,4 61,9 61,2 36,3 59,5 63,95 62 61,3 61,3 61,9 61,2 37,2 60 63,8 62 61,4 61,1 61,9 61,2 38,2 60,7 63,8 62 61,5 61,05 61,9 39,4 61 63,8 62 Sau ghi lại giá trị nhiệt độ, ta vẽ đồ thị hiển thị nhiệt độ dụng cụ để so sánh: Trên đồ thị có điểm cần ý là: Lần đo thứ 38, 113, 150 185 mạch tự động ngắt đạt đến nhiệt độ đặt (60oC) Lần đo thứ 107, 145 180 mạch tự động đóng điện, đun nóng nước lại nước nguội Nhận xét: Nhiệt kế thủy ngân nhiệt kế PT100 có giá trị không giống thời điểm Nhiệt kế PT100 có nhiệt độ cao nhiệt kế thủy ngân Nhiệt kế thủy ngân có tốc độ biến thiên nhiệt độ chậm so với nhiệt kế PT100 độ nhạy Nhiệt kế thủy ngân: Nhiệt độ to= 30oC , sau 15s nhiệt độ lại tăng lên 1-2oC Trong nhiệt kế PT100 đạt nhiệt độ set point 60oC đèn tắt số nhiệt kế thủy ngân tiếp tục tăng, sau 120s sau nhiệt độ dần ổn định giữ nguyên mức 63oC, sau tiếp tục tăng lên 64oC giữ ổn định vòng 135s giảm từ từ xuống 62oC đèn bật Trong gia đoạn nhiệt độ không thay đổi đến thời điểm t88 giảm 1oC vòng 60s tiếp tục tăng lên 62oC giữ nguyên nhiệt độ không phụ thuộc vào chế độ bật hay tắt theo nhiệt độ đặt Do nhiệt kế thủy ngân có quán tính lớn , chất liệu bề mặt tiết diện tiếp xúc với nước lớn nên thay đổi chậm, độ nhạy không cao nên thường áp dụng Nhiệt kế PT100 Nhiệt độ to= 32,9oC, sau 15s nhiệt độ lại tăng lên từ 1-2,5oC đến vừa vượt mức nhiệt độ đặt 0,8oC đèn tắt Tuy nhiên quán tính dụng cụ đo, nhiệt độ tiếp tục tăng lên đến 64oC nhiệt độ bắt đầu giảm đến nhiệt độ đặt điều khiển điều khiển trình cấp nhiệt –đèn bật Do chịu ảnh hưởng quán tính nên nhiệt độ giảm giảm nhẹ liên tục tăng ( đèn tắt) dao động khoảng 60-61oC Tại t 78 nhiệt độ giảm dần đến nhiệt độ đặt, đèn bật báo hiệu cho gia nhiệt, nhiên nhiệt độ giảm xuống nhiệt độ đặt tăng nhiệt Do nhiệt kế PT100 có quán tính không lớn, biến thiên nhiệt độ nhanh tương đối xác nên chúng thường áp dụng trong…… [...]... ta dễ dàng kiểm tra và tháo nước ngưng tránh hiện tượng bị tràn Khi lấy sản phẩm phải tiến hành ngừng cấp hơi, mở van xả áp tăng áp suất bên trong thiết bị cho bằng với áp suất bên ngoài.Mở van xả đáy thiết bị, sản phẩm sẽ tự động chảy xuống - - 7 Các thiết bị đo lường và điều khiển tự động Thiết bị đo và hiển thị tại chỗ : nhiệt kế giãn nở được cố định ở vỏ thiết bị phần chân cắm vào dung dich ( có... cần thiết sẽ được lấy ra ở cuối đường ống Nếu sản phẩm chưa đạt yêu cầu sẽ được hồi lưu về thùng chứa để tiến hành làm nóng lại.Nhờ quá trình thay đổi nhiệt độ đột ngột và quá trình lưu nhiệt ở thời gian dài ở nhiệt độ nóng nên nhiều VSV có hại và gây bệnh bị tiêu diệt 8 Thiết bị cô đặc màng - - Hình 3.8 : thiết bị cô đặc màng Cấu tạo : gồm có bình chứa nguyên liệu và bình chứa thành phẩm, thiết bị. .. vào cùng 1 đường ống tới các thiết bị khác Cùng với thiết bị gia nhiệt cho dung dịch làm sạch và đầu phun dung dịch trong các thiết bị Nguyên lý hoạt động : tùy theo hệ thống CIP yêu cầu, và loại thiết bị mà hệ thống CIP được vận hành khác nhau Nguyên lý chung : đầu tiên hệ thống bơm nước nóng để rửa sơ bộ cho thiết bị, sau đó sẽ lần lượt cho chạy các máy bơm để bơm dung dịch axit, kiềm, nước tới thiết. .. thống vệ sinh tẩy rửa thiết bị mà không cần thảo lắp thiết bị. Ngoài ra hệ thống còn có thể thanh trùng, tiệt trùng cho các thiết bị nhờ sử dụng dung dịch hóa chất Ưu điểm : + không phải tháo lắp thiết bị + rửa ở những vị trí rửa mà bằng phương pháp rửa thông thường khó rửa + giảm nguy cơ lây nhiễm hóa học + giảm sự can thiệp thủ công và thời gian làm sạch +cải thiện chất lượng và kéo dài tuổi thọ sản... cô đặc Đồng thơi ra mở van để sản phẩm đi vào thùng chứa thành phẩm - Thiết bị có rất nhiều cảm biến nhiệt độ và áp suất để thu được các thông số hoạt động từ đó có thể điều chỉnh quá trình cô đặc sao cho phù hợp Quan trọng nhất là các bộ phận cảm biến có chức năng điều khiển TIC1 điều khiển lượng hơi cấp cho quá trình cô đặc từ đó điều khiển nhiệt độ quá trình cô đặc Cảm biến tốc độ động cơ cánh... bảo vệ) để xác định nhiệt độ của dung dịch Dải đo của thiết bị từ C, thang đo là C Thiết bị đo áp suất : + áp kế chân không : đo áp suất chân không bên trong buồng cô đặc, được cố định phía bên trên của buồng bốc Dải đo từ -1 – 1,5 Bar, thang đo là 0,05 Bar + áp kế đo áp suất của khí đốt, được lắp đặt ở đầu tiếp ống dẫn hơi và thiết bị cô đăc + thiết bị đo thể tích là ống thủy tinh nối thông hai đồng... nhỏ bên ngoài khoảng không gian giữa 2 ống là tác nhân nhiệt Nhiệt này do ta đặt Quá trình gồm 2 giai đoạn : thanh trùng và làm nguội Nguyên liệu được đưa vào thùng chứa rồi được bơm vào hệ thống ống lồng ống Bao gồm 3 quá trình :trao đổi nhiệt với nước nóng ở 8 ống, lưu nhiệt,trao đổi nhiệt với nước thường ở 2 ống Quá trình nguyên liệu chuyển động trong hệ thống này,, mở van hơi cung cấp nhiệt Sự thay... nhiệt Suy ra: Khảo sát quá trình cấp nhiệt đến khi đạt nhiệt độ như thế nào? b Đo nhiệt độ bằng một số phương pháp khác nhau trên cùng một thiết bị công nghệ: - - Đo bằng nhiệt kế thủy ngân Đo bằng nhiệt kế kim loại Xây dựng các đường đồ thị khác nhau tại cùng một thời điểm của 2 thiết bị đo và lí giải sự khác biệt, đặc tính của phương pháp đo? 1.2/ Một số giai đoạn xảy ra trong quá trình đo nhiệt độ 1.2.1/... ; 2,5 ; 4,0 ; 6,0 Thông thường trong điều kiện sản xuất sử dụng chủ yếu các cấp chính xác : 0,6 ; 1,0; 1,6 ; 0,2 ít sử dụng do giá thành cao Sai số thiết bị : Δx = Chọn thiết bị : giá trị của Amax của dụng cụ đo > thông số quá trình + thông số quá trình : Pv; Sv Ví dụ : cần đo nhiệt độ , sai số +/- C ( sai số yêu cầu) • 0 - C -> N = 0,6 ( chọn) ΔXmax= 200 0,6 /100 = , X = C 50 – 1,2a50 +1,2 Không... bảng điều khiển và hệ thống các van hơi, van nước, van điều chỉnh chân không Nguyên lý hoạt động : nguyên liệu đi từ bình chứa vào thiết bị cô đặc màng nhờ bơm1.động cơ cánh khuấy quay với tốc độ cao làm cho khoang ngoài chứa hơi nóng làm cho nguyên liệu được cô đặc, hơi nước bốc lên theo đường hơi sang bình ngưng và được làm lạnh Nguyên liệu sau khi cô đặc một phần được đưa ra đến thiết bị kiểm tra độ