Đang tải... (xem toàn văn)
lựa chon thiết bị cô đặc
Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò 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 bò cô đặc dạng ống dài thẳng đứng. - Năng suất sản phẩm: 3000 kg/h. - Nồng độ nhập liệu: 10 %. - Nồng độ sản phẩm : 45%. - p suất hơi đốt: 4 at. - p suất hơi thứ ở thiết bò 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 hoà tan trong dung dòch 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 dòch loãng, hoặc để tách các chất rắn hoà 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 bò hở, còn khi làm việc ở áp suất khác (ví dụ áp suất chân không) người ta dùng thiết bò 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, nghóa là áp suất hơi riêng phần của dung môi trên bề mặt dung dòch bằng áp suất làm việc của thiết bò. 1.2.2. Phân loại thiết bò cô đặc Có nhiều cách phân loại nhưng thường phân loại thành 3 nhóm sau: - Nhóm 1: dung dòch được đối lưu tự nhiên → dùng để cô đặc các dung dòch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn tự nhiên của dung dòch dẽ dàng qua bề mặt truyền nhiệt. - Nhóm 2: dung dòch đối lưu cưỡng bức→ dùng được cho các dung dòch khá sệt, có độ nhớt khá cao, giảm được sự bám cặn hay kết tinh từng phần trên bề mặt truyền nhiệt. SVTH : Trang 1 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu - Nhóm 3: dung dòch chảy thành màng mỏng → cho phép dung dòch 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 dòch. ⇒ Tuỳ vào một số tính chất của dung dòch, tính hiệu quả cũng như mặt bằng mà có thể thiết kế buồng đốt trong hay ngoài cho thiết bò cô đặc. 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 vò 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), khoáng, đạm…Điều đó có nghóa là sơ ri có giá trò 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 khoáng chất… Thành phần tính cho 100g ăn được Đường (g) Chất đạm Nước (g) Vitamin (mg) Caroten (mg) Chất khoáng (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 bò cô đặc Chọn thiết bò cô đặc chảy màng, ống dài, buồng đốt ngoài, 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 dòch dễ biến tính, tránh hư hỏng sản phẩm phù hợp với dung dòch dung dòch 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 dòch chảy dạng màng qua bề mặt 2 truyền nhiệt 1 lần nên tránh được tác dụng nhiệt độ lâu làm biến tính dung dòch. - 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 dòch do sự quá nhiêt cục bộ • Nhượïc điểm: SVTH : Trang 2 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu - Hệ cô đặc nhiều nồi đòi hỏi chi phí cho thiết bò nhiều hơn, cũng như diện tích nhà xưởng lớn hơn, đặc biệt việc chọn buồng đốt ngoài càng làm tốn diện tích - Cô đặc chân không nên điều kiện an toàn khó khăn, tốn năng lượngvà chi phí vận hành thiết bò 1.3.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 1.3.1. Thuyết minh quy trình công nghệ (có sơ đồ đính kèm) Dung dòch 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 bò 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 bò gia nhiệt được sử dụng là thiết bò gia nhiệt ống chùm dạng vỏ áo, đặt thẳng đứng, bên trong gồm nhiều ống truyền nhiệt nhỏ được bố trí theo đỉnh tam giác đều. Các đầu ống này được giữ cố đònh nhờ các vỉ ống gắn với thân. Thiết bò gia nhiệt sử dụng hơi đốt lấy từ lò hơi với áp suất tuyệt đối là 4 at. Dung dòch được đưa vào cùng chiều dòng hơi để tránh hiện tượng dòng ra bò cháy do tiếp xúc với nhiệt độ quá cao.Ngoài ra việc dung dòch chảy từ trên xuống sẽ tận dụng lực trọng trường nên không tiêu tốn năng lượng. Trong thiết bò 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 bò cô đặc t =110.21 0 C. Việc gia nhiệt lên nhiệt độ sôi có ý nghóa lớn cho quá trình diễn ra lúc sau ở thiết bò cô đặc vì ta sẽ không phải mất thêm năng lượng cho việc gia nhiệt đến nhiệt độ sôi, ngoài 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 thoát ra ngoài. thiết bò gia nhiệt có ống thoát khí không ngưng để đảm bảo an toàn về áp suất trong thiết bò và quá trình truyền nhiệt có hiệu quả. Từ thiết bò gia nhiệt, dung dòch được đưa sang hệ thống cô đặc. ƠÛ đây ta sử dụng thiết bò cô đặc có buồng đốt ngoài, ống dài, và hai nồi liên tục xuôi chiều. Loại thiết bò này khá thích hợp với việc cô đặc dung dòch thực phẩm do chế độ nhiệt êm dòu và không tăng quá nhanh. Đầu tiên dòng lỏng vào buồng đốt 1 (thiết bò cô đặc 1). Thiêùt bò này có cấu tạo như thiết bò gia nhiệt loại màng có bộ phận phân phối lỏng (là bộ phận có nhiều lỗ nhỏ và những ống ngắn hàn vào đóa, các ống này có dưòng kính nhỏ hơn ống truyền nhiệt và được đặt đồng tâm, lọt vào ống truyền nhiệt. ƠÛ 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 đóa 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 bò này, khác với thiết bò gia nhiệt ở chỗ dòng lỏng không nhận nhiệt để thay đổi nhiệt độ mà đẻ thay đổi entanpi nhằm chuẩn bò cho quá trình bốc hơi sẽ diễn ra ở trong buồng bốc. Tưong tự như thiêát bò gia nhiệt dòng hơi ngưng tụ thành lỏng được thoát ra ngoài và ở buồng đốt cũng có ống thoát khí không ngưng. Sau khi chảy qua hệ thống ống truyền nhiệt, dung dòch đi xuống thân phụ để chuyển qua buồng bốc. Thân phụ giúp SVTH : Trang 3 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu duy trì một vận tốc ổn dònh 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 xoáy giúp xáo trộn tốt hơi và lỏng giúp quá trình bốc hơi dễ dàng hơn. ƠÛ buồng bốc 1, dung dòch 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 dòch 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 bò 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 bò mà có thể dựa vào lực trọng trường, sự dính ướt hay sự ly tâm. đây ta sử dụng thiết bò phân ly theo kiểu dính ướt dạng nón. Khi dòng hơi bốc lên sẽ gặp bề mặt nón, các giọt lỏng sẽ bò giữ lại trên nón và chảy xuống lại buồng đốt theo ống mao quản, còn hơi thứ tràn qua phần nón đi ra ngoài theo ống dẫn hơi để sang truyền nhiệt cho buồng đốt 2. Còn dung dòch được bơm sang buồng đốt 2 để tiếp tục thực hiện quá trình cô đặc. ƠÛ 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: ƠÛ buồng đốt 2, dung dòch 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 dòu. Hơi đốt lúc này chính là hơi thứ lấy từ buồng bốc 1. Do có sự thay đổi đáng kể áp suất ở mặt thoáng dung dòch nên nhiệt độ sôi của dung dòch đã giảm xuống ứng vơi nhiệt độ hiện có của dung dòch. Do đó dung dòch cũng chỉ cần nhận 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 thoát ra ngoài. Dung dòch 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 bò ngưng tụ baromet. Trong khi đó dung dòch nước sơ ri sau quá trình bốc hơi đạt đến nồng độ 45 % ở nhiệt độ 61.30C được đưa vào bồn chứa chuẩn bò cho các công đoạn sau đó. Thiết bò ngưng tụ baromet được chọn ở đây là thiết bò 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 bò được duy trì ổn đònh. Sau khi qua thiết bò ngưng tụ, dòng khí không ngưng còn lại sẽ được chuyển qua thiết bò 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 bò bơm chân không để tránh hiện tượng xâm thực có thể xảy ra làm hư bơm.Do áp suất bên trong thiết bò thấp hơn áp suất bên ngoài nên khí không ngưng không tự thoát ra ngoài vì vậy phải sử dụng bơm hút chân không giúp hút khí không ngưng để áp suất không bò thay đỏi trong cả hệ thống. Lượng nước ngưng được thoát ra từ thiết bò 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 môn học : Quá trình và Thiết bò GVGD : TS Lê Phan Hoàng 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 Nguye ân liệu trước gia nh iệt Hơi đố t thiết bò 1 Hơi đo át thiết bò gi a nhiệt Nguyên li ệu vào nồi 2 Nguyên li ệu sau gia n hiệt Hơi thứ nồi 2 Hơi thứ nồi 1 Nước ngưng Nước n guội Khí không ngưng 11 1 6 9 10 7 8 4 5 3 2 STT Sản p hẩm 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 KẾ HỆ THỐ NG CO Â ĐẶC DU NG DỊCH NƯỚC SƠ RI BẰ NG HỆ HAI NỒI LIÊN TỤC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Bồn chứa sản phẩm Thiết bò ng ưng tụ Baromet Thie át bò tách lỏng Thiết bò gi a nhiệt Buồng đốt Buồ ng bốc Bồn chứa nguyên liệu Phạm Thò Thanh Hiền Đồ án môn học: Quá trình và thiết bò TÊN GỌI Lê Phan Ho àng Chiêu STT 05 07 06 03 01 02 04 GVHD SV TH CNBM Chức 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 lệ: Ngày H T: Ngày BV: 1 SVTH : Trang 5 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò 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 p 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 bò ngưng tụ 35928 50 10 Khí không ngưng 12.06 36 1.3.2.Kiểm soát 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 bò 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 soát, điều khiển cũng như có đặt ra yêu cầu kiểm soát và điều khiển hay không đòng thời với vai trò quyết đònh của chúng đến kết quả của quá trình Tác động nhiễu cho phép ổn đònh: - Lưu lượng, nồng độ, nhiệt độ của dung dòch nhập liệu. - Lưu lượng hơi đốt. Tác động nhiễu không ổn đònh: - Nhiệt lượng tổn thất. - p suất hơi đốt. - Nồng độ dung dòch nhập liệu. - Hệ số truyền nhiệt. Các đại lượng cần điều chỉnh: - Nồng độ sản phẩm - Lưu lượng nhập liệu - p suất hơi thứ trong nồi cuối. - Mức dung dòch trong từng nồi - Nhiệt dộ của dung dòch nhập liệu Tác động diều chỉnh: - Lưu lượng sản phẩm - Lưu lượng dung dòch vào từng nồi - Lưu lượng hơi đốt vào nồi một và thiết bò gia nhiệt SVTH : Trang 6 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu - Lưu lượng nước làm nguội ở thiết bò ngưng tụ Các thông số cần kiểm tra: - p 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 dòch. 1.3.2.2. Hệ thống điều khiển: Các thông số công nghệ được ổn đònh bằng các hệ thống điều khiển tự động một vòng như sau: STT Thông số cần ổn đònh Tác động điều chỉnh 1 Nồng độ sản phẩm Lưu lượng hơi đốt cho nồi 1 2 Mức dung dòch trong các nồi Suất lượng tháo liệu ở mỗi nồi 3 p suất hơi thứ nồi cuối Lưu lượng nước ngưng tụ 4 Nhiệt độ nhập liệu vào nồi 1 Lưu lượng hơi đốt cho thiết bò gia nhiệt Với nồng độ dung dòch được xác đònh gián tiếp thông qua độ tăng phí điểm của dung dòch sản phẩm. Tiến hành đo nhiệt độ sôi của dung dòch 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 toán để tính hiệt nhiệt độ và xác đònh nồng độ sản phẩm. Ngoài 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 bò mà không cần phải kiểm soát. 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 bò điều chỉnh. - BPTH: bộ phận thừa hành. - y: đại lượng điều chỉnh. - x: tác động điều chỉnh. SVTH : Trang 7 ĐTĐK BPTH CBĐL TBĐC Z y y u x x ĐC Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu - x DC : tín hiệu điều khiển. - u: giá trò chủ đạo 1.3.2.4. Dụng cụ đo và điều khiển: Để đảm bảo an toàn 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 tónh có phao chìm - Đo lưu lượng bằng lưu lượng kế có độ chênh áp biến thiên. SVTH : Trang 8 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu CHƯƠNG 2 Thiết bò cô đặc 2.1. CÂN BẰNG VẬT CHẤT & NĂNG LƯNG 2.1.1.Ký hiệu các đại lượng Ký hiệu Đơn vò Ý nghóa G kg/h Suất lượng dung dòch đường W kg/h Suất lượng hơi thứ D kg/h Suất lượng hơi đốt X Nồng độ dung dòch đường x tb Nồng độ trung bình ủa dung dòch đường Q kJ/h Nhiệt lượng có ích I kJ/kg Entanpi R kJ/kg n 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 p 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 dòch t tbs o C Nhiệt độ trung bònh của dung dòch ∆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 toán hơi đốt hữu ích, Q, ∆t hi để tính toán bề mặt truyền nhiệt, từ đó tính kích thước thiết bò. √ Sơ đồ: 1. Chọn tỉ lệ hơi thứ: W 1 : W 2 = m 2. Tính W 1 ,W 2 , G, x SVTH : Trang 9 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu 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 đònh nhiệt độ tại mỗi nồi t 1 , t 2 , t w1 , t w2 . B4 : Xác đònh nhiệt độ tổn thất cho mỗi nồi B5 : Xác đònh nhiệt độ sôi của mỗi nồi. B6 : Xác đònh nhiệt độ chênh lệch hữu ích mỗi nồi. B7 : Kiểm tra điều kiện %5 ),max( 21 21 ≤ ∆∆ ∆−∆ hh hh tt tt (1) Nếu điều kiện thỏa thì ngừng, nếu điều kiện không thỏa thì lặp lại từ B1 4. Tính lại W 1 , W 2 , D theo phương trình cân bằng năng lượng của nồi 1 và nồi 2. 5. Kiểm tra điều kiện ∆ W = ),( tínhcọn tínhchọn wwMax WW − ≤ 5% (2) Nếu điều kiện đạt được thì ta tính tiếp, nếu không đạt được thì lặp lại tính từ bước 1 • Công thức tính toán : 2.1.2.1 Xác đònh nồng độ và hơi thứ - Lượng hơi thứ bốc lên trong toàn hệ thống: W = G đ ( 1- C D X X ) (5.17-[2]) (3) - Phân phối hơi thứ trong các nồi:W 1 / W 2 =m (4) mà :W = W 1 + W 2 và W 2 = W - W 1 => m 1 1 W W 1 + = (5) - Nồng độ dung dòch nồi 1: 1 * WG XG X D DD I C − = (5.17-[2]) (6) 2.1.2.2. Xác đònh áp suất và nhiệt độ mỗi nồi Theo T 105 -[1] - Hiệu số áp suất của cả hệ thống cô đặc: ∆P = P 1 – P 2’ Chọn 2 1 P P ∆ ∆ = a mà ∆P = ∆P 1 + ∆P 2 => ∆P 1 , ∆P 2 và ∆P 1 = P 1 - P 1’ => P 1 , P 2 2.1.2.3 Xác đònh nhiệt độ tổn thất -Tổn thất nhiệt độ do nồng độ tăng cao ∆ ’: Theo công thức Tisencô SVTH : Trang 10 [...]... ứng với dung dòch đường “v” Kí hiệu ứng với dòng vào thiết bò “r” Kí hiệu ứng với dòng ra kh thiết bò “ng” Kí hiệu ứng với dòng nước ngưng Thông số các dòng: Dung dòch mía đường nồng độ: x= 0.1 nhiệt độ đầu: tlv=60 0C nhiệt độ cuối: tlr=110.2060C Hơi đốt áp suất: Ph=4 at độ ẩm: 5% Nước ngưng ở trạng thái lỏng sôi Công thức tính : tương tự thiết bò cô đặc ở buồng đốt ngoài tuy nhiên có khác ở chỗ là gia... 1.756 σu 105N/m2 0.96 1.97 [ σu ] 106N/m2 139 139 Đạt Đạt Ghi chú Xét với bề dày màng là 3mm Bảng 8.1-[6] p suất lớn nhất nồi 2 Trang 32 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu Chương 3 THIẾT BỊ PHỤ 3.1 THIẾT BỊ GIA NHIỆT 3.1.1 Mục đích : đun nóng dung dòch nước sơ ri từ nhiệt độ đầu đến nhiệt độ sôi đầu, tác nhân gia nhiệt là hơi đốt lấy từ lò hơi với áp suất tuyệt đối là... (10),(11) (17) (8c) 2379.89 Trang 13 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu 2.2 KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CHÍNH Mục đích : Tính F => số ống n, chiều cao thiết bò H, tính kích thước buồng đốt, buồng bốc làm cơ sở tính bền Sơ đồ: √ Các bước tính toán: 1 Chọn vật liệu ống truyền nhiệt và các thông số về kích thước thiết bò: Hô , dt, dn, n t 2 Chọn 2 giá trò chênh lệch nhiệt độ phía... với dòng nước làm nguội Kí hiệu ứng với dòng vào thiết bò Kí hiệu ứng với dòng ra khỏi thiết bò Kí hiệu ứng với dòng khi không ngưng Dtm đường kính trong thiết bò mm mm cái mm m2 m2 mm mm m m Chiều rộng tấm ngăn Chiều cao gờtấm ngăn Số tấm ngăn Đường kính lỗ Tổng diện tích lỗ trên ngăn Diện tích tiết diện ngang thiết bò Bước lỗ Mc độ đun nóng Chiều cao thiết bò Chiều cao ống baromet Đường kính ống baromet... (84) (82) (83) ((84) đạt đạt Kết luận :Trong tính toán trên đã bỏ qua những bước tính toán và chọn bề dày thực sự do tiêu chí chọn các thiết bò giống nhau để tiện việc thiết kế, giảm chi phí gia công, dễ thay thế khi cần SVTH : Trang 30 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu 2.4 BÍCH - ĐỆM- BULÔNG 2.4.1 Bích Chọn bích liền kiểu 1, chòu được áp suất tối đa 0.6 N/mm2 và vật... 12 Tính lại số ống truyền nhiệt n 13 kiểm tra điều kiện: ∆n = n chon − n tinh n chon ≤ 5% Nếu điều kiện chưa thoả thì ta điều chỉnh lại các thông số về kích thước thiết bò đã chọn ở trên Nếu điều kiện thoả, ta làm tròn diện tích bề mặt truyền nhiệt và số ống truyền nhiệt đến thông số chuẩn SVTH : Trang 14 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu 2.2.1.Kí hiệu các đại lượng... 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 riêng trung bình - Giả thiết quá trình là liên tục và ổn đònh - Nhiệt tải riêng của hơi đốt cấp cho thành thiết bò: qD = α1.(t1 – tw1) = α1.∆t1 - Nhiệt tải riêng của thành thiết bò: 1 q= (tw1 tw2) δv + rt + rn... lượng: (89) Ghv rhv (1 − ϕ) = Gl (ilv − ilv ) + Qtt (90) Qtt = 0.05G hv rhv (1 −ϕ) giả thiết (91) 0.9G hv rhv = Gl (ilr − ilv ) (92) Gl (ilr − ilv ) Ghv = Lưu lượng hơi đốt cần thiết: (93) 0.9rhv SVTH : Trang 33 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu Bảng3.1 : Kết quả cân bằng vật chất thiết bò gia nhiệt Đại lượng Kí hiệu Suất lượng Nồng độ Nhiệt độ dòng vào Nhiệt dung... (93) Trang 34 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu 3.2 THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET 3.2.1.Tính toán Ký hiệu các đại lượng Ký hiệu G I T C V P Ph “h” “l” “v” “r” “kk” b hg z de fe ftb t P Htb Hb dt λ δ ξ - Đơn vò Ý nghóa kg/h kJ/kg 0 C kJ/kg.độ m/s N/m2 N/m2 Lưu lượng Entanpi Nhiệt độ Nhiệt dung riêng Vận tốc lưu chất p suất chung của thiết bò ngưng tụ p suất riêng phâøn của... chảy Ứng suất cho phép khi nén Tỉ số giới hạn đàn hồi của vật liệu 2.3.2 Thân thiết bò buồng đốt và buồng bốc SVTH : Trang 23 Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu Chọn thân hình trụ và vật liệu làm thân buồng đốt là thép CT3, trong khi đó buồng bốc thì dùng X18H10T, thiết bò có vỏ cách nhiệt, các công thức và cách chọn được áp dụng theo tài liệu [6] Buồng đốt nối với nắp . suất hơi thứ ở thiết bò 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. cô đặc. ƠÛ đây ta sử dụng thiết bò cô đặc có buồng đốt ngoài, ống dài, và hai nồi liên tục xuôi chiều. Loại thiết bò này khá thích hợp với việc cô đặc![Với ∆ ’o tra bảng III.1-[5] - lựa chon thiết bị cô đặc](https://media.store123doc.com/figures/000/127/voi-o-tra-bang-iii-127463.png)
![Nhiệtđộ tW 0C 110.1 60.7 Bảng 57-[3] - lựa chon thiết bị cô đặc](https://media.store123doc.com/figures/000/127/nhietdo-tw-c-bang-127464.png)
![Chọn thân hình trụ và vật liệu làm thân buồng đốt là thép CT3, trong khi đó buồng bốc thì dùng X18H10T, thiết bị có vỏ cách nhiệt, các công thức và cách chọn được áp dụng theo tài liệu [6] - lựa chon thiết bị cô đặc](https://media.store123doc.com/figures/000/127/chon-buong-buong-thiet-nhiet-thuc-chon-lieu-127470.png)
![Với kc tra bảng T140 -[6] - lựa chon thiết bị cô đặc](https://media.store123doc.com/figures/000/127/voi-kc-tra-bang-t-127471.png)
![(kc tra bảng/140 [6]) Aùp suất ngoài cho phép: - lựa chon thiết bị cô đặc](https://media.store123doc.com/figures/000/127/kc-tra-bang-aup-suat-phep-127473.png)
![Khối lượng riêng ρ lv kg/m3 996 Tra bảng 39-[2] - lựa chon thiết bị cô đặc](https://media.store123doc.com/figures/000/127/khoi-luong-r-lv-kg-m-tra-bang-127478.png)
