Đang tải... (xem toàn văn)
Dung dịch từ bể chứa nguyên liệu có nồng độ 10% được bơm lên bồn cao vị để ổn áp. Từ bồn cao vị, dung dịch định lượng bằng lưu lượng kế đi vào thiết bị gia nhiệt sơ bộ và được đun nóng đến nhiệt độ sôi. Thiết bị gia nhiệt sơ bộ là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm: thân hình trụ, đặt thẳng đứng, bên trong gồm nhiều ống nhỏ. Dung dịch đi từ dưới lên ở bên trong ống. Hơi nước bão hòa ngưng tụ trên bề mặt ngoài của ống và cấp nhiệt cho dung dịch để nâng nhiệt độ của dung dịch lên nhiệt độ sôi. Dung dịch sau khi gia nhiệt sẽ chảy vào thiết bị cô đặc để thực hiện quá trình bốc hơi. Trong nồi cô đặc, dung dịch được đun sôi, bốc hơi cô đặc trong chân không. Hơi thứ bốc lên theo ống dẫn vào thiết bị ngưng tụ Baromet, ngưng tụ thành lỏng chảy ra ngoài bồn chứa, phần không ngưng qua bộ phận tách giọt để chỉ còn khí theo bơm chân không ra ngoài. Sản phẩm đặc được bơm đưa đến bồn chứa sản phẩm.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ CÔ ĐẶC NƯỚC MUỐI (TỪ 10% ĐẾN 27%), NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 1500 Kg/MẺ GVHD: TS PHAN THẾ DUY SVTH: TÔ THÀNH ĐẠT MSSV: TP HỒ CHÍ MINH, 2022 i TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Thiết Kế Hệ Thống Thiết Bị Cô Đặc Nước Muối (Từ 10% Đến 27%), Năng Suất Nhập Liệu 1500 Kg/Mẻ GVHD: TS PHAN THẾ DUY SVTH: TÔ THÀNH ĐẠT MSSV:2005208158 TP HỒ CHÍ MINH, 2022 NHẬN XÉT ĐỒ ÁN Sinh viên thực hiện: Tô Thành Đạt _ 2005208158_11DHTP12 ii Sinh viên thực Cán hướng đẫn Nhận xét: Điểm:……………………………… Chữ ký: …………………………… Hội đồng chấm Đồ án Nhận xét: Điểm:……………………………… Chữ ký: ……………………………… Điểm tổng kết:…………………………… MỤC LỤC iii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Nhiệm vụ .2 1.2 Tổng quan nguyên liệu 1.2.1 Nguyên liệu 1.2.2 Các biến đổi q trình đặc: 1.3 Cô đặc q trình đặc 1.3.1 Định nghĩa 1.3.2 Các phương pháp cô đặc 1.3.3 Phân loại .3 1.4 Ứng dụng .5 1.5 Ưu điểm nhược điểm cô đặc chân không gián đoạn: 1.5.1 Ưu điểm 1.5.2 Nhược điểm CHƯƠNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 2.1 Thuyết minh quy trình cơng nghệ: .6 2.2 Các thiết bị lựa chọn quy trình cơng nghệ 2.2.1 Bơm: .7 2.2.2 Thiết bị cô đặc: .7 2.2.3 Thiết bị ngưng tụ: 2.2.4 Thiết bị tách lỏng: 2.2.5 Các thiết bị phụ trợ khác: .8 CHƯƠNG TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 3.1 Dữ kiện ban đầu 3.2 Cân vật chất cho giai đoạn iv 3.3 Cân lượng 10 3.3.1 Các tổn thất nhiệt độ: 11 3.3.2 Cân lượng cho nồng độ .14 CHƯƠNG TÍNH TỐN TRUYỀN NHIỆT CHO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC19 4.1 Nhiệt tải riêng phía ngưng (q1) 19 4.2 Nhiệt tải riêng phía dung dịch (q2) .19 4.3 Nhiệt tải riêng phía tường (qv) 21 4.4 Tiến trình tính nhiệt tải riêng .22 4.5 Hệ số truyền nhiệt K cho q trình đặc 24 4.6 Diện tích bề mặt truyền nhiệt .24 CHƯƠNG TÍNH THIẾT BỊ CƠ ĐẶC 25 5.1 Tính buồng đốt 25 5.1.1 Tính chọn đường kính buồng đốt .25 5.1.2 Đường kính ống tuần hồn: 25 5.1.3 Tính kích thước đáy, nón buồng đốt: 27 5.1.4 Tổng kết .27 5.2 Tính kích thước buồng bốc 27 5.2.1 Đường kính buồng bốc (Db) .27 5.2.2 Tính chiều cao buồng bốc Hb 29 5.2.3 Tính kích thước nắp elip có gờ buồng bốc 30 CHƯƠNG TÍNH CƠ KHÍ CHO THIẾT BỊ CHÍNH 34 6.1 Tính cho buồng đốt 34 6.1.1 Sơ lược cấu tạo 34 6.1.2 Tính tốn 34 v 6.2 Tính cho buồng bốc 35 6.2.1 Sơ lược cấu tạo 35 6.2.2 Tính tốn 36 6.3 Tính cho đáy thiết bị 37 6.3.1 Sơ lược cấu tạo 37 6.3.2 Tính tốn 38 6.4 Tính nắp thiết bị 38 6.4.1 Sơ lược cấu tạo 38 6.5 Tính mặt bích .40 6.5.1 Sơ lược cấu tạo 40 6.5.2 Chọn mặt bích 41 6.5.3 Mặt bích nối buồng bốc buồng đốt 41 6.6 Tính tai treo: 43 6.6.1 Sơ lược cấu tạo tai treo chân đỡ 43 6.6.2 Thể tích phận thiết bị .43 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ .47 7.1 Tính thiết bị ngưng tụ Baromet 47 7.1.1 Lượng nước lạnh tưới vào thiết bị ngưng tụ .47 7.1.2 Thể tích khơng khí khí khơng ngưng cần hút khỏi thiết .47 7.1.3 Các kích thước chủ yếu thiết bị ngưng tụ: 48 7.2.2 Kích thước ngăn: 49 7.2 Bơm chân không 49 DANH MỤC BẢNG BIỂU vi Y Bảng Bảng tóm tắt cân vật chất 10 Bảng Tổn thất nhiệt độ nhiệt độ sôi dung dịch nồng độ 11 Bảng 3 Nhiệt độ sơi dung dịch có tổn thất ∆ ’’ 13 Bảng Nhiệt dung riêng dung dịch theo nồng độ .15 Bảng Giá trị A phụ thuộc vào nhiệt độ màng nước ngưng 19 Bảng Bảng tóm tắt thơng số dung dịch theo nồng đ Bảng Các kích thước buồng đốt 27 Bảng Kích thước đường kính ống 33 YBảng Số liệu bích nối buồng bốc buồng đốt 41 Bảng Số liệu bích nối buồng đốt đáy 42 Bảng Số liệu bích nối buồng bốc nắp 43 Bảng Bảng số liệu kích thước tai treo .46 vii LỜI MỞ ĐẦU “Thiết kế hệ thống thiết bị cô đặc nước muối (từ 10% đến 27%), suất nhập liệu 1500 kg/mẻ” đồ án nhóm chúng em thực hướng dẫn Thầy Phan Thế Duy, môn Kỹ thuật thực phẩm, trường Đại học Công nghiệp Thực Phẩm TP Hồ Chí Minh Đồ án đề cập đến vấn đề liên quan đến kiến thức q trình đặc, quy trình cơng nghệ, tính tốn cân vật chất, lượng, truyền nhiệt cho thiết bị đặc, tính chi tiết cho thiết bị thiết bị phụ cần thiết theo yêu cầu Để nâng cao nồng độ dung dịch theo yêu cầu sản xuất kỹ thuật người ta cần dùng biện pháp tách bớt dung môi khỏi dung dịch Phương pháp phổ biến dùng nhiệt để làm bay cịn chất rắn tan khơng bay hơi, nồng độ dung dịch tăng lên theo yêu cầu mong muốn Trong trình thưc đề tài này, em hiểu được: việc thiết kế hệ thống thiết bị phục vụ cho nhiệm vụ kỹ thuật yêu cầu thiếu kỹ sư cơng nghệ thực phẩm Do để trở thành người kỹ sư thực thụ, cần phải nắm vững kiến thức môn học Kỹ thuật thực phẩm Ngồi ra, việc giải tốn cơng nghệ, hay thực cơng tác thiết kế máy móc, thiết bị dây chuyền công nghệ cần thiết kỹ sư tương lai Em xin chân thành cảm ơn thầy Phan Thế Duy thầy môn Kỹ thuật thực phẩm tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em trình thiết kế Đây bước để thực công việc mẻ nên có nhiều sai sót Nhưng xem xét đánh giá khách quan thầy nguồn động viên khích lệ em, để lần thiết kế sau thực tốt đẹp hơn, hồn thiện Nhóm em xin chân thành cảm ơn CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Nhiệm vụ Thiết kế hệ thống thiết bị cô đặc nước muối (từ 10% đến 27%), suất nhập liệu 1500 kg/mẻ - Nồng độ nhập liệu: 10% - Nồng độ sản phẩm: 27% - Áp suất chân không thiết bị ngưng tụ: Pck = 0,7 at - Nguồn nhiệt nước bão hòa Áp suất bão hòa P = at - Sử dụng thiết bị cô đặc ống chùm, dạng tuần hoàn trung tâm - Nhiệt độ đầu vào nguyên liệu 25oC 1.2 Tổng quan nguyên liệu 1.2.1 Nguyên liệu - NaCl khối tinh thể màu trắng, tan nước phân ly thành ion - Là thành phần muối ăn ngày - Khối lượng riêng dd 10% 1073 (kg/m3) (bảng 1.57, trang 45 [1]) - Nguyên liệu đem cô đặc dd NaCl 10% với dung môi nước 1.2.2 Các biến đổi q trình đặc: Trong q trình đặc, tính chất ngun liệu sản phẩm biến đổi không ngừng Thời gian cô đặc tăng làm cho nồng độ dung dịch tăng dẫn đến tính chất dung dịch thay đổi: Các đại lượng giảm: hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, hệ số cấp nhiệt, hệ số truyền nhiệt Các đại lượng tăng: khối lượng riêng dung dịch, độ nhớt, tổn thất nhiệt nồng độ, nhiệt độ sôi Yêu cầu chất lượng sản phẩm: Đạt nồng độ yêu cầu Thành phần hóa học chủ yếu không thay đổi 1.3 Cô đặc q trình đặc 1.3.1 Định nghĩa Cơ đặc phương pháp thường dùng để làm tăng nồng độ cấu tử dung dịch hai hay nhiều cấu tử Tùy theo tính chất cấu tử khó bay (hay khơng bay q trình đó) ta tách phần dung mơi (cấu tử dễ bay hơn) phương pháp nhiệt hay phương pháp làm lạnh kết tinh Cô đặc tiến hành nhiệt độ sôi áp suất như: áp suất chân khơng, áp suất thường (áp suất khí hay áp suất dư), hệ thống thiết bị đặc nồi hay nhiều nồi Q trình đặc gián đoạn hay liên tục Hơi bay q trình đặc thường nước, gọi “hơi thứ” thường có nhiệt độ cao, ẩn nhiệt hóa lớn nên sử dụng làm đốt cho nồi cô đặc Nếu “hơi thứ” sử dụng ngồi dây chuyền đặc gọi “hơi phụ” [1] 1.3.2 Các phương pháp cô đặc Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung mơi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái tác dụng nhiệt áp suất riêng phần áp suất tác dụng lên mặt thống chất lỏng Phương pháp lạnh: hạ thấp nhiệt độ đến mức cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường kết tinh dung mơi để tăng nồng độ chất tan.Tùy tính chất cấu tử áp suất bên tác dụng lên mặt thống mà q trình kết tinh xảy nhiệt độ cao hay thấp phải dùng đến máy lạnh 1.3.3 Phân loại Theo cấu tạo Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng đặc dung dịch lỗng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Gồm: