Thiết kế hệ thống cô đặc nước sơ ri 2 nồi, xuôi chiều

Thông tin tài liệu

Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu CHƯƠNG 1 Tổng quan 1.1.NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN Thiết kế hệ thống cô đặc nước sơ ri 2 nồi, xuôi chiều với các thông số sau : - Thiết bị cô đặc dạng ống dài thẳng đứng. - Năng suất sản phẩm: 3000 kg/h. - Nồng độ nhập liệu: 10 %. - Nồng độ sản phẩm : 45%. - Aùp suất hơi đốt: 4 at. - Aùp suất hơi thứ ở thiết bị ngưng tụ: 0.2 at. - Các thông số khác tự chọn. 1.2. LỰAC CHỌN THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 1.2.1.Khái quát về cô đặc - Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hồ tan trong dung dịch bằng cách tách 1 phần dung môi ở dạng hơi hay kết tinh chất tan. - Quá trình cô đặc thường được dùng phổ biến trong công nghiệp với mục đích làm tăng nồng độ các dung dịch lỗng, hoặc để tách các chất rắn hồ tan. - Quá trình cô đặc bốc hơi có những đặc điểm sau: + thường tiến hành ở các áp suất khác nhau. Khi làm việc ở áp suất thường ( áp suất khí quyển) ta dùng thiết bị hở, còn khi làm việc ở áp suất khác (ví dụ áp suất chân không) người ta dùng thiết bị kín. + có thể tiến hành trong hệ thống cô đặc một nồi hoặc nhiều nồi, có thể làm việc liên tục hoặc gián đoạn, xuôi chiều hay ngược chiều. + thường được tiến hành ở trạng thái sôi, nghĩa là áp suất hơi riêng phần của dung môi trên bề mặt dung dịch bằng áp suất làm việc của thiết bị. 1.2.2. Phân loại thiết bị cô đặc Có nhiều cách phân loại nhưng thường phân loại thành 3 nhóm sau: - Nhóm 1: dung dịch được đối lưu tự nhiên → dùng để cô đặc các dung dịch khá lỗng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hồn tự nhiên của dung dịch dẽ dàng qua bề mặt truyền nhiệt. - Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức→ dùng được cho các dung dịch khá sệt, có độ nhớt khá cao, giảm được sự bám cặn hay kết tinh từng phần trên bề mặt truyền nhiệt. - Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng → cho phép dung dịch chảy thành màng qua bề mặt truyền nhiệt một lần để tránh sự tác dụng nhiệt độ lâu làm biến tính một số thành phần của dung dịch. ⇒ Tuỳ vào một số tính chất của dung dịch, tính hiệu quả cũng như mặt bằng mà có thể thiết kế buồng đốt trong hay ngồi cho thiết bị cô đặc. SVTH : Trang 1 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu 1.2.3. Khái quát về nguyên liệu - Sơri (Barbados), tên khoa học Malpighia glaboa, thuộc họ Malpighiacea, là một thứ trái nhỏ, có khía, tròn, màu đỏ (khi chín) và có hương vị đặc trưng. - Trước đến nay sơ ri chỉ dùng để ăn như một số trái cây khác, do tính chất mềm, dễ dập nên phải thường ăn ngay. - Ngày nay, sau khi phân tích về thành phần các chất có trong trái sơ ri, người ta phát hiện nó có hàm lượng vitamin rất cao(đặc biệt là vitamin C), khống, đạm…Điều đó có nghĩa là sơ ri có giá trị cao trong việc chế biến một số thức uống: rược vang, nước trái cây có hàm lượng đường vừa đủ, thêm một số vitamin và khống chất… Thành phần tính cho 100g ăn được Đường (g) Chất đạm (g) Nước (g) Vitamin (mg) Caroten (mg) Chất khống (mg) C B1 B2 B3 Ca Mg K Fe 8.0 0.67 91.0 3.00 0.02 0.03 0.27 500 13 11 127 0.69 1.2.4. Lựa chọn thiết bị cô đặc Chọn thiết bị cô đặc chảy màng, ống dài, buồng đốt ngồi, hệ thống hai nồi , xuôi chiều, liên tục. • Ưu điểm: - Hệ thống cô đặc ở áp suất không cao, nhiệt độ sôi không cao nên thích hợp để cô đặc dung dịch dễ biến tính, tránh hư hỏng sản phẩm phù hợp với dung dịch dung dịch thực phẩm, chứa đường và một số vitamin - Dùng hệ cô đặc 2 nồi nên đã tiết kiệm được chi phí hơi đốt do tận dụng hơi thứ của nồi trước làm hơi đốt nồi sau. - Cô đặc dạng màng lưu chất chỉ dàn đều trong ống và bốc hơi nhẹ nhàng. Sử dụng ống dài giúp tăng thời gian lưu để bốc hơi được tốt hơn, dung dịch chảy dạng màng qua bề mặt 2 truyền nhiệt 1 lần nên tránh được tác dụng nhiệt độ lâu làm biến tính dung dịch. - Nồng độ nước sơ ri ở dây thực chất được coi là nồng dộ đường vì sau khi chế biến ép nước sơ ri nồng dộ đường là lớn nhất, nồng độ các chất khác rất nhỏ coi như mức ảnh hưởng không đáng kể . Tuy nhiên việc muốn giữ lại các chất đó sau khi cô đặc xong ta phải quan tâm đến nhiệt độ quá trình. Đồng thời việc chảy xuôi chiều giúp nhiệt độ không cao quá ở phần cuối dế làm biến tính dung dịch do sự quá nhiêt cục bộ • Nhượïc điểm: - Hệ cô đặc nhiều nồi đòi hỏi chi phí cho thiết bị nhiều hơn, cũng như diện tích nhà xưởng lớn hơn, đặc biệt việc chọn buồng đốt ngồi càng làm tốn diện tích - Cô đặc chân không nên điều kiện an tồn khó khăn, tốn năng lượngvà chi phí vận hành thiết bị 1.3.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 1.3.1. Thuyết minh quy trình công nghệ (có sơ đồ đính kèm) Dung dịch nước sơ ri sau khi qua một số công đoạn ép, lọc, tinh chế trước đó được đưa vào bồn chứa, duy trì ở nhiệt độ 60 0 C nhằm tránh được sự phát triển của vi sinh vật. Sau đó nước sơ ri được bơm lên trên thiết bị gia nhiệt với suất lượng 3000 kg/h. Qua trình bơm sẽ có sự điều chỉnh lưu lượng cho thích hợp với hệ thống tự động điều khiển lưu lượng. Thiết bị gia nhiệt được sử dụng là thiết bị gia nhiệt ống chùm dạng vỏ áo, đặt thẳng đứng, bên trong gồm SVTH : Trang 2 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu nhiều ống truyền nhiệt nhỏ được bố trí theo đỉnh tam giác đều. Các đầu ống này được giữ cố định nhờ các vỉ ống gắn với thân. Thiết bị gia nhiệt sử dụng hơi đốt lấy từ lò hơi với áp suất tuyệt đối là 4 at. Dung dịch được đưa vào cùng chiều dòng hơi để tránh hiện tượng dòng ra bị cháy do tiếp xúc với nhiệt độ quá cao.Ngồi ra việc dung dịch chảy từ trên xuống sẽ tận dụng lực trọng trường nên không tiêu tốn năng lượng. Trong thiết bị gia nhiệt có sự trao đổi nhiệt giữa dòng lỏng và dòng hơi qua vách ống truyền nhiệt. Dòng lỏng sẽ được gia nhiệt để đạt đến nhiệt độ sôi trước khi vào thiết bị cô đặc t =110.21 0 C. Việc gia nhiệt lên nhiệt độ sôi có ý nghĩa lớn cho quá trình diễn ra lúc sau ở thiết bị cô đặc vì ta sẽ không phải mất thêm năng lượng cho việc gia nhiệt đến nhiệt độ sôi, ngồi ra còn đảm bảo quá trình truyền nhiệt để bốc hơi ở buồng đốt là thật sự hiệu quả. Còn dòng hơi sẽ được ngưng tụ thành lỏng sôi và đựơc thốt ra ngồi. Ơû thiết bị gia nhiệt có ống thốt khí không ngưng để đảm bảo an tồn về áp suất trong thiết bị và quá trình truyền nhiệt có hiệu quả. Từ thiết bị gia nhiệt, dung dịch được đưa sang hệ thống cô đặc. Ở đây ta sử dụng thiết bị cô đặc có buồng đốt ngồi, ống dài, và hai nồi liên tục xuôi chiều. Loại thiết bị này khá thích hợp với việc cô đặc dung dịch thực phẩm do chế độ nhiệt êm dịu và không tăng quá nhanh. Đầu tiên dòng lỏng vào buồng đốt 1 (thiết bị cô đặc 1). Thiêùt bị này có cấu tạo như thiết bị gia nhiệt loại màng có bộ phận phân phối lỏng (là bộ phận có nhiều lỗ nhỏ và những ống ngắn hàn vào đĩa, các ống này có dưòng kính nhỏ hơn ống truyền nhiệt và được đặt đồng tâm, lọt vào ống truyền nhiệt. Ở đây dòng lỏng được để ở chế độ chảy màng từ trên xuống trong các ống truyền nhiệt để tận dung lực trọng trường cũng như có thể tạo được màng lỏng mỏng và đều. Việc phân phối lỏng như trên được thực hiện nhờ vào đĩa phân phối lỏng. Khi lỏng đi vào buồng đốt (phần nắp) sẽ chảy từ từ qua các lỗ nhỏ rồi men theo thành rỗng giữa ống truyền nhiệt và ống ngắn để tạo thành màng mỏng với bề dày theo yêu cầu đặt ra. Dòng hơi được sử dụng cũng từ lò hơi với áp suất tuyệt đối là 4 at, dùng năng lượng lấy từ sự ngưng tụ hơi nước để cấp nhiệt cho dòng lỏng. Trong thiết bị này, khác với thiết bị gia nhiệt ở chỗ dòng lỏng không nhận nhiệt để thay đổi nhiệt độ mà đẻ thay đổi entanpi nhằm chuẩn bị cho quá trình bốc hơi sẽ diễn ra ở trong buồng bốc. Tưong tự như thiêát bị gia nhiệt dòng hơi ngưng tụ thành lỏng được thốt ra ngồi và ở buồng đốt cũng có ống thốt khí không ngưng. Sau khi chảy qua hệ thống ống truyền nhiệt, dung dịch đi xuống thân phụ để chuyển qua buồng bốc. Thân phụ giúp duy trì một vận tốc ổn dịnh cho dòng lỏng. Thân phụ nối với bồng bốc nhờ một ống hình chữ nhật đi ra vuông góc với thân phụ và tiếp tuyến với thân buồng bốc để tạo ra dòng chuyển động xốy giúp xáo trộn tốt hơi và lỏng giúp quá trình bốc hơi dễ dàng hơn. Ở buồng bốc 1, dung dịch thực hiện quá trình bốc hơi (sau khi đã nhận đủ nhiệt để chuyển trạng thái). Hơi nứơc bốc lên với áp suất là 1.47 at và dung dịch còn lại sẽ tăng nồng độ lên là 16.9%. Trong quá trình bốc hơi sẽ có hiện tượng dòng hơi lôi cuốn các giọt lỏng đi theo nó và điều này sẽ làm ảnh hưởng đến thiết bị phía sau do có sự tạo cặn lên các ống truyền nhiệt làm giảm hiệu quả truyền nhiệt. Để khắc phục điều này trong các buồng bốc thường có bộ phận phân ly giọt lỏng. Tuỳ vào loại thiết bị mà có thể dựa vào lực trọng trường, sự dính ướt hay sự ly tâm. Ơû đây ta sử dụng thiết bị phân ly theo kiểu dính ướt dạng nón. Khi dòng hơi bốc lên sẽ gặp bề mặt nón, các giọt lỏng sẽ bị giữ lại trên nón và chảy xuống lại buồng đốt theo ống mao quản, còn hơi thứ tràn qua phần nón đi ra ngồi theo ống dẫn hơi để sang truyền nhiệt cho buồng đốt 2. Còn dung dịch được bơm sang buồng đốt 2 để tiếp tục thực hiện quá trình cô đặc. Ở hệ thống nồi cô đạc 2 hiện tượng xảy ra tương tự như ơ nồi 1 tuy nhiên cũng có một số khác biệt về hơi đốt và đầu ra của các dòng như sau: Ở buồng đốt 2, dung dịch sơ ri (lúc này đã có sự giảm mạnh về lưu lượng) cũng được chảy màng từ trên xuống thực hiện chế độ truyền nhiệt êm dịu. Hơi đốt lúc này chính là hơi thứ lấy từ buồng bốc 1. Do có sự thay đổi đáng kể áp suất ở mặt thống dung dịch nên nhiệt độ sôi của dung dịch đã giảm xuống ứng vơi nhiệt độ hiện có của dung dịch. Do đó dung dịch cũng chỉ cần nhận SVTH : Trang 3 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu nhiệt lượng phục vụ cho việc tăng entanpi để có thể bốc hơi khi sang buồng bốc. Nứơc ngưng cùng khí không ngưng cũng được thốt ra ngồi. Dung dịch chảy xuống thân phụ được đưa sang buồng bốc. Tại buồng bốc 2, quá trình bay hơi được thực hiện. Hơi thứ lúc này có áp suất tuyệt đối khá nhỏ 0.21 at được đi theo ống dẫn hơi đên thiết bị ngưng tụ baromet. Trong khi đó dung dịch nước sơ ri sau quá trình bốc hơi đạt đến nồng độ 45 % ở nhiệt độ 61.30C được đưa vào bồn chứa chuẩn bị cho các công đoạn sau đó. Thiết bị ngưng tụ baromet được chọn ở đây là thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô. Lúc này dòng hơi thứ được đi từ dưới lên, tiếp xúc trực tiếp dòng lỏng được cấp vào từ trên xuống có nhiệt độ thấp 30 0 C sẽ ngưng tụ thành lỏng theo dòng nước đi xuống bồn chứa với nhiệt độ nước ngưng bằng 50 0 C. Trong quá trình này có một lượng lớn hơi được ngưng tụ nên áp suất giảm tạo áp suất chân không. Chính nhờ điều này mà áp suất trong thiết bị được duy trì ổn định. Sau khi qua thiết bị ngưng tụ, dòng khí không ngưng còn lại sẽ được chuyển qua thiết bị tách lỏng. Tấm ngăn sẽ làm vật cản để dính ướt các giọt lỏng có thể còn sót lại trong dòng khí này rồi sau đó mới cho nó qua thiết bị bơm chân không để tránh hiện tượng xâm thực có thể xảy ra làm hư bơm.Do áp suất bên trong thiết bị thấp hơn áp suất bên ngồi nên khí không ngưng không tự thốt ra ngồi vì vậy phải sử dụng bơm hút chân không giúp hút khí không ngưng để áp suất không bị thay đỏi trong cả hệ thống. Lượng nước ngưng được thốt ra từ thiết bị gia nhiệt, buồng đốt 1, buồng đốt 2 được gom lại và đi qua tháp giaiû nhiệt hạ đến nhiệt độ thường phục vụ cho những mục đích khác nhau tuỳ vào độ tinh sạch của nó. SVTH : Trang 4 Đồ án mơn học : Q trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hồng Chiêu 35928 34812 1111.11 1222.22 294.8 3000 1777.78 666.67 1473.2 Suất lượng (kg/h) 3000 LA TI Dòng lưu chất Nguyên li ệu trước gia nhiệt Hơi đo át thiết bò 1 Hơi đốt thie át bò gia nhiệt Nguye ân liệu vào nồi 2 Nguyên liệu sau gia nhiệt Hơi thứ nồi 2 Hơi thứ n ồi 1 Nước n gưng Nước nguộ i Khí không ng ưng 11 1 6 9 10 7 8 4 5 3 2 STT Sản phẩm 12.6 4 6 FC 5 1 1 FE TIC 2 2 36 Nhiệt độ ( C) 60 110.28 142.9 110.21 142.9 50 30 60.7 61.6 61 0 0.45 0.169 Nồng độ 0.1 0.1 1.47 0.21 4 4 Áp suất(at) 3 PI 7 LIC 3 4 PIC QIC QY TE TE 8 LIC 9 6 10 TI 11 7 LA 5 Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Công nghệ hoá học BỘ MÔN MÁY VÀ THIẾT BỊ THIẾT KE Á HỆ TH ỐNG C Ô ĐẶC DUNG DỊCH NƯ ỚC SƠ R I BẰNG HỆ HAI NO ÀI LIÊN TỤC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Bồn chứa sản phẩm Thiết b ò ngưng tu ï Baromet Thiết bò ta ùch lỏng Thie át bò gia nhiệt Buồng đốt Buồng bốc Bồn chứa nguy ên liệu Phạm Thò Th anh Hiền Đồ án môn học: Quá t rình và thiết bò TÊN GỌI Lê Pha n Hoàng Ch iêu STT 05 07 06 03 01 02 04 GVHD SVTH CNBM Chư ùc năng Họ tên Vũ Bá Minh Chữ ký SL 1 1 1 2 1 2 1 VẬT LIỆU 23-05 -05 28-05-05 Bản vẽ số: Tỉ le ä: Nga øy HT: Ngày BV: 1 SVTH : Trang 5 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu Thông số công nghệ Ký hiệu Dòng lưu chất Suất lượng (kg/h) Nồng độ Nhiệt độ ( 0 C)ä Aùp suất (at) 1 Nguyên liệu ban đầu 3000 0.1 60 2 Nguyên liệu đã gia nhiệt 3000 0.1 110.21 3 Nguyên liệu vào nồi 2 1777.78 0.169 61 4 Sản phẩm 666.67 0.45 61.6 5 Hơi đốt 1473.2 142.9 4 6 Hơi thứ nồi I 1222.22 110.1 1.47 7 Hơi thứ nồi 2 1111.11 60.7 0.21 8 Nước làm nguội 34812 30 9 Nước ra khỏi thiết bị ngưng tụ 35928 50 10 Khí không ngưng 12.06 36 1.3.2.Kiểm sốt và điều khiển quá trình Mục tiêu điều khiển quá trình cô đặc là thu được sản phẩm có nồng độ mong muốn và đảm bảo cân bằng vật chất và năng lượng ở tất cả các thiết bị trong suốt quá trình. 1.3.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cô đặc: Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cô đặc được chia thành các nhóm sau dựa vào việc ta có thể kiểm sốt, điều khiển cũng như có đặt ra yêu cầu kiểm sốt và điều khiển hay không đòng thời với vai trò quyết định của chúng đến kết quả của quá trình Tác động nhiễu cho phép ổn định: - Lưu lượng, nồng độ, nhiệt độ của dung dịch nhập liệu. - Lưu lượng hơi đốt. Tác động nhiễu không ổn định: - Nhiệt lượng tổn thất. - Aùp suất hơi đốt. - Nồng độ dung dịch nhập liệu. - Hệ số truyền nhiệt. Các đại lượng cần điều chỉnh: - Nồng độ sản phẩm - Lưu lượng nhập liệu - Aùp suất hơi thứ trong nồi cuối. - Mức dung dịch trong từng nồi - Nhiệt dộ của dung dịch nhập liệu Tác động diều chỉnh: - Lưu lượng sản phẩm - Lưu lượng dung dịch vào từng nồi - Lưu lượng hơi đốt vào nồi một và thiết bị gia nhiệt - Lưu lượng nước làm nguội ở thiết bị ngưng tụ Các thông số cần kiểm tra: - Aùp suất trong các nồi trung gian - Lưu lượng và nhiệt độ dòng nhập liệu - Mức chất lỏng trong cùng bồn chứa và nhiệt độ dung dịch. SVTH : Trang 6 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu 1.3.2.2. Hệ thống điều khiển: Các thông số công nghệ được ổn định bằng các hệ thống điều khiển tự động một vòng như sau: STT Thông số cần ổn định Tác động điều chỉnh 1 Nồng độ sản phẩm Lưu lượng hơi đốt cho nồi 1 2 Mức dung dịch trong các nồi Suất lượng tháo liệu ở mỗi nồi 3 Aùp suất hơi thứ nồi cuối Lưu lượng nước ngưng tụ 4 Nhiệt độ nhập liệu vào nồi 1 Lưu lượng hơi đốt cho thiết bị gia nhiệt Với nồng độ dung dịch được xác định gián tiếp thông qua độ tăng phí điểm của dung dịch sản phẩm. Tiến hành đo nhiệt độ sôi của dung dịch trong buồng bốc II và nhiệt độ hơi thứ ở cùng điều kiện áp suất. Tín hiệu đo nhiệt độ được truyền đến bộ tính tốn để tính hiệt nhiệt độ và xác định nồng độ sản phẩm. Ngồi ra cũng phải kể đến việc có sự thay đổi áp suất trong phần thân buồng đốt do sự có mặt của khí không ngưng,và ta cũng sẽ có những bộ phận xả khí không ngưng tự động khi có sự tăng áp suất trong thiết bị mà không cần phải kiểm sốt. 1.3.2.3. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều chỉnh tự động một vòng: - ĐTĐK: đối tượng điều khiển. - CBĐL: cảm biến đo lường. - TBĐC: thiết bị điều chỉnh. - BPTH: bộ phận thừa hành. - y: đại lượng điều chỉnh. - x: tác động điều chỉnh. - x DC : tín hiệu điều khiển. - u: giá trị chủ đạo 1.3.2.4. Dụng cụ đo và điều khiển: Để đảm bảo an tồn trong sản xuất các cơ cấu thừa hành sử dụng nguyên tắc truyền động bằng khí nén Dụng cụ đo được chọn như sau: - Đo áp suất bằng áp kế hộp xếp khí nén có tín hiệt ra dạng khí nén - Đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt điện cho độ chính xác cao và có thể áp dụng trên một khoảng biến thiên rộng của đại lượng - Đo mức bằng mức kế thuỷ tĩnh có phao chìm - Đo lưu lượng bằng lưu lượng kế có độ chênh áp biến thiên. SVTH : Trang 7 ĐTĐK BPTH CBĐL TBĐC Z y y u x x ĐC Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu SVTH : Trang 8 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu CHƯƠNG 2 Thiết bị cô đặc 2.1. CÂN BẰNG VẬT CHẤT & NĂNG LƯỢNG 2.1.1.Ký hiệu các đại lượng Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa G kg/h Suất lượng dung dịch đường W kg/h Suất lượng hơi thứ D kg/h Suất lượng hơi đốt X Nồng độ dung dịch đường x tb Nồng độ trung bình ủa dung dịch đường Q kJ/h Nhiệt lượng có ích I kJ/kg Entanpi R kJ/kg Aån nhiệt ngưng tụ C kJ/kg.độ Nhiệt dung riêng Q tt kJ/kg Nhiệt lượng tổn thất Q cđ kJ/kg Nhiệt lượng cô đặc P at Aùp suất ∆P at Chênh lệch áp suất t o C Nhiệt độ ∆t o C Chênh lệch nhiệt độ t s o C Nhiệt độ sôi của dung dịch t tbs o C Nhiệt độ trung bịnh của dung dịch ∆t hi o C Nhênh lệch nhiệt độ hữu ích ∆’ o o C Chênh lệch nhiệt độ hữu ích ∆’ o C Chênh lệch nhiệt độ hữu ích ∆” o C Chênh lệch nhiệt độ hữu ích ∆”’ o C Chênh lệch nhiệt độ hữu ích ∆t hi o C Chênh lệch nhiệt độ hữu ích 2.1.2.Tính cân bằng vật chất và năng lượng: √ Mục đích : Giúp tính tốn hơi đốt hữu ích, Q, ∆t hi để tính tốn bề mặt truyền nhiệt, từ đó tính kích thước thiết bị. √ Sơ đồ: 1. Chọn tỉ lệ hơi thứ: W 1 : W 2 = m 2. Tính W 1 ,W 2 , G, x B1: Chọn tỉ lệ hiệu áp suất : ∆ p 1 : ∆ p 2 = a B2: Tính ra áp suất tại mỗi nồi p 1 , p 2 , p w1 , p w2. B3: Xác định nhiệt độ tại mỗi nồi t 1 , t 2 , t w1 , t w2 . SVTH : Trang 9 ỏn mụn hc : Quỏ trỡnh v Thit b GVGD : TS Lờ Phan Hong Chiờu B4 : Xỏc nh nhit tn tht cho mi ni B5 : Xỏc nh nhit sụi ca mi ni. B6 : Xỏc nh nhit chờnh lch hu ớch mi ni. B7 : Kim tra iu kin %5 ),max( 21 21 hh hh tt tt (1) Nu iu kin tha thỡ ngng, nu iu kin khụng tha thỡ lp li t B1 4. Tớnh li W 1 , W 2 , D theo phng trỡnh cõn bng nng lng ca ni 1 v ni 2. 5. Kim tra iu kin W = ),( tớnhcoùn tớnhchoùn wwMax WW 5% (2) Nu iu kin t c thỡ ta tớnh tip, nu khụng t c thỡ lp li tớnh t bc 1 Cụng thc tớnh tn : 2.1.2.1 Xỏc nh nng v hi th - Lng hi th bc lờn trong tn h thng: W = G ( 1- C D X X ) (5.17-[2]) (3) - Phõn phi hi th trong cỏc ni:W 1 / W 2 =m (4) m :W = W 1 + W 2 v W 2 = W - W 1 => m 1 1 W W 1 + = (5) - Nng dung dch ni 1: 1 * WG XG X D DD I C = (5.17-[2]) (6) 2.1.2.2. Xỏc nh ỏp sut v nhit mi ni Theo T 105 -[1] - Hiu s ỏp sut ca c h thng cụ c: P = P 1 P 2 Chn 2 1 P P = a m P = P 1 + P 2 => P 1 , P 2 v P 1 = P 1 - P 1 => P 1 , P 2 2.1.2.3 Xỏc nh nhit tn tht -Tn tht nhit do nng tng cao : Theo cụng thc Tisencụ r t 2 ' 0 )273( *2.16*' + = (VI.10-[2]) (7) Vi o tra bng III.1-[5] -Tn tht nhit do ỏp sut thu tnh : Vỡ chn ch chy mng bng h thng ng di nờn xem nh dung dch sụi mt thng tc = 0 o C -Tn tht nhit do tr lc thu hc trờn ng ng : SVTH : Trang 10 [...]... W/m.độ 0.508 1570.4 1.84 0.1 42 0. 522 176 .2 8.07 0.1 12 Bảng I 87[4] Bảng 2. 2 Bảng I.1 12[ 4] (33) (29 ) ( 32) (33) θ 10-5m 1. 82 4.74 (31) αL qL W/m2độ 104W/m2 3963.5 23 979 0.65% => thoả 736. 62 719.36 123 3.4 24 107 .2 2.8% =>thoả 514.6 717.36 (28 ) (22 ) ∆q ≤ 5% (36) Hệ số truyền nhiệt K W/m2 độ (34) 3 Nhiệt lượng có ích Q 10 W Bảng 2. 2 Chênh lệch nhiệt độ 0 ∆ hi t C 32. 66 48.4 Bảng 2. 2 hữu ích Chênh lệch nhiệt... m m 2 m độ/W 5 0,034 0,038 0,0035 4.64.10- 4 m2.độ/W 3,87.10- 4 Phía hơi đốt 0 C 1 42. 9 109.1 0 C 139.7 105.6 0 C 141.3 107.35 kJ/kg kg/m3 W/m.độ 10-4Pas W/m2 độ 104W/m2 Phía lỏng kg/h 0 C M tvt 0 C 21 41 924 .83 0.685 1.95 75 42. 7 24 136.64 22 35 9 52. 86 0.684 2. 63 7015 .2 24553 .2 Bảng 56-[3] Bảng 39-[3] theo t n 23 65.51 1198.84 Bảng 2. 1 0.134 110 .24 0.31 61.3 Bảng 2. 2 Bảng 2. 2 20 .6 x ts Bảng 2. 1 Chọn 25 .48... Giá trị hiệu Nồi 1 at 2. 53 ∆P W kg/h 122 2 .22 PW at 1.47 0 tW C 110.1 iW kJ/kg 26 96.5 rW kJ/kg 22 33.5 0 tD C 1 42. 9 PD at 4 rD kJ/kg 21 41 iD kJ/kg 27 44 Gđ kg/h 3000 Gc kg/h 1777.78 xđ 0.1 xc 0.169 0.134 x ’ 0 C 0.1 ∆ ođ ’ 0 C 0.338 ∆ oc 0 ' C 0 .21 9 ∆ Ghi chú (CTTT) Nồi 2 1 .26 Theo [1] 1111.11 (4) 0 .21 60.7 Bảng 57-[3] 26 09.59 theo Pw 23 55 .26 109.1 1. 42 Bảng 57-[3] theo tD 22 23.7 27 02. 35 1777.78 666.67... tải ri ng của thành thiết bị: 1 q= (tw1 tw2) δv + rt + rn λv - Nhiệt tải ri ng của phía dung dịch sôi: qL = 2. (tw2 – t2) = 2. t2 (18) (19) (20 ) (21 ) (22 ) 2. 2 .2. 1 .2 Tính hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ D Khi tốc độ của hơi nhỏ (’ ≤ 10 m/s, chính xác hơn khi ’’ 2 ≤ 30) và màng nước ngưng chuyển động dòng (Rem C = 4190 (1 – x) x > 20 % => C = 4190(1-x) +C1 x Xem thành phần đường trong s ri chủ yếu dạng C12H22O11 nên: C ht = (4.10-[3]) (4.11-[3]) (10) (11) 12 * 11700 + 22 * 18000 + 11 * 25 100 = 23 75.73 3 42 2.1 .2. 6 Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng Theo T181-[3] - Ta có sơ đồ nhiệt đơn giản sau : W1 , i1 Qxq1 W2 , i2... và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu 2. 2 .2 Bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt - Bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt có thể được tính theo công thức tổng quát: Q F= (m2) (II.16-[1]) K ∆ti Với Qi = 0.9Di .ri (W) (Theo CMT) 2. 2 .2. 1 Tính hệ số truyền nhiệt K của mỗi nồi 2. 2 .2. 1.1.Tính nhiệt tải ri ng trung bình - Giả thiết quá trình là liên tục và ổn định - Nhiệt tải ri ng của hơi đốt cấp cho thành thiết. .. tc1 - Gd1.cd1 td1 Nồi 2: 0.9 D2 rD2 = W2.i 2 +Gc2.cc2 tc2 - Gd2.cd2 td2 Ma ø: W1=D2; Gc1=Gd1; W1+W2=W, i= c.t.10-3 W1 = => SVTH : W (i' ' − i ) + Gd (i − i ) W 2 c2 c2 d 2 0.9rD 2 + i' ' − i W2 d2 (4.4-[3]) ( 12) (13) Trang 11 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu W2 = W – W1 Với: (14) t.c i= 1000 (15) - Kiểm tra lại giả thiết phân bố hơi thứ ở các nồi: ∆W = (III.15-[1])... : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu qua BMTN Ốngtròn 50 Ống chữ nhật Nồi I 0.833 Nồi I 0.481 Nồi I 1040 Nồi I 1069.6 Nồi I 0.4 Nồi I 0 .2 Với dt : theo tiêu chuẩn ống [10] SVTH : 50 150 300 20 0.481 0.185 1069.6 120 5.6 0 .2 0.1 0.409 0.3 52 2. 12 0.8 10.9 24 .9 0. 325 0.3 0.8 0.134 5.75 31.68 0.409 0.3 52 923 .39 951.63 2 2 20 0x300 0.833 0.481 0.8 0.134 17.35 59. 82 Trang 22 Đồ án môn học... 0,01.(Re.Pr)1/3 (5. 62- [2] ) (26 ) α 2 θ e Mặt khác: Nue = (T183- [2] ) (27 ) λl => Trong đó: Re = L = 0, 01.Re1/3 Pr1/ 3 λl θe 4.G 3600.n.π d t µL với G=(Gđ +Gđ)/ 2 SVTH : (W/m2.độ) (28 ) (T21-[5]) (29 ) (30) Trang 16 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị  µ L2  θ e =  2   ρ L g P= GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu 1 3 (T183- [2] ) (T21-[5]) λL λl = 3.58 * 10 −8 * C dd * ρ dd * 3 ρ dd M dd ( 32) (I. 32- [5]) (33) . trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu CHƯƠNG 1 Tổng quan 1.1.NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN Thiết kế hệ thống cô đặc nước sơ ri 2 nồi, xuôi chiều với. (11) Xem thành phần đường trong s ri chủ yếu dạng C 12 H 22 O 11 nên: 73 .23 75 3 42 25100*1118000 *22 11700* 12 = ++ = ht C 2. 1 .2. 6 Lập phương trình cân bằng

Ngày đăng: 18/03/2013, 14:10

Xem thêm: Thiết kế hệ thống cô đặc nước sơ ri 2 nồi, xuôi chiều, Thiết kế hệ thống cô đặc nước sơ ri 2 nồi, xuôi chiều, Phân loại thiết bị cô đặc Khái quát về nguyên liệu Lựa chọn thiết bị cô đặc, Thuyết minh quy trình cơng nghệ, CÂN BẰNG VẬT CHẤT NĂNG LƯỢNG, Bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt Hiệu số nhiệt độ hữu ích thực của mỗi nồi Theo T, Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt của mỗi nồi, Kích thước buồng bốc Theo T, Nắp đáy làm việc áp suất trong Nắp đáy làm việc áp suất ngồi, Vỉ ống và đĩa phân phối, THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET, BƠM TAI TREO