Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC MÍA ĐƯỜNG. Bản vẽ + sơ đồ nguyên lý thiết bị cô đặc mía đường ở link sau: https://123doc.net/document/6088255-thiet-ke-thiet-bi-co-dac-dung-dich-duong-mia-ban-ve-so-do-nguyen-ly.htm
1 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU: Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Đôi nét ngành công nghiệp mía đường .5 1.2 Nguyên liệu sản phẩm trình cô đặc mía đường 1.2.1 Đặc điểm nguyên liệu 1.2.2 Đặc điểm sản phẩm 1.2.3 Biến đổi nguyên liệu sản phẩm trình cô đặc .6 1.2.4 Yêu cầu chất lượng sản phẩm giá trị sinh hóa 1.3 Cô đặc trình cô đặc .7 1.3.1 Định nghĩa 1.3.2 Các phương pháp cô đặc 1.3.3 Bản chất cô đặc nhiệt 1.3.4 Ứng dụng cô đặc .7 1.4 Các thiết bị cô đặc nhiệt 1.4.1 Phân loại ứng dụng .8 1.4.2 Hệ thống cô đặc chân không liên tục 1.4.3 Các thiết bị chi tiết cô đặc 1.4.4 Yêu cầu thiết bị vấn đề lượng Chương THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 11 2.1 Nguyên lý hoạt động hệ thống cô đặc nồi liên tục .11 2.2 Nguyên lý hoạt động thiết bị cô đặc ống tuần hoàn trung tâm 11 Chương CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG .12 3.1 Dữ kiện ban đầu 12 3.2 Cân vật chất .12 3.3 Cân lượng 12 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 Chế độ nhiệt độ 12 Các tổn thất nhiệt độ 13 Cân nhiệt lượng .15 Lượng đốt dùng cho cô đặc .18 Lượng đốt tiêu tốn riêng .18 Chương TÍNH TOÁN TRUYỀN NHIỆT CHO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 19 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 21 4.5 Hệ số truyền nhiệt K cho trình cô đặc 22 4.6 Diện tích bề mặt truyền nhiệt 23 Chương TÍNH THIẾT BỊ CÔ ĐẶC .24 5.1 Tính buồng đốt 24 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.2 Tính buồng bốc 26 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.3 Thể tích dung dịch đầu thiết bị .24 Thể tích dung dịch cuối 24 Tính chọn đường kính buồng đốt 24 Tính kích thước đáy nón buồng đốt 26 Tổng kết 26 Đường kính buồng bốc 26 Chiều cao buồng bốc 27 Tính kích thước nắp elip có gờ buồng bốc 28 Tính kích thước ống dẫn liệu, tháo liệu .28 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.5 5.3.6 5.3.7 Ống nhập liệu 29 Ống tháo liệu .29 Ống dẫn đốt 29 Ống dẫn thứ 29 Ống dẫn nước ngưng 29 Ống xả khí không ngưng 30 Tổng kết đường kính ống .30 Chương 6: TÍNH CƠ KHÍ CHO CÁC CHI TIẾT THIẾT BỊ 31 6.1 Tính cho buồng đốt 31 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.2 Tính cho buồng bốc 33 6.2.1 6.2.2 6.3 Sơ lược cấu tạo 33 Tính toán 33 Tính cho đáy thiết bị 36 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.4 Sơ lược cấu tạo .31 Tính toán 31 Tính bền cho lỗ 32 Sơ lược cấu tạo 36 Tính toán 36 Tính bền cho lỗ 40 Tính nắp thiết bị 40 6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.5 Tính mặt bích .42 6.5.1 6.5.2 6.6 Sơ lược cấu tạo 42 Chọn mặt bích 43 Tính vỉ ống 44 6.6.1 6.6.2 6.7 Sơ lược cấu tạo 40 Tính toán 41 Tính bền cho lỗ 42 Sơ lược cấu tạo 44 Tính toán 45 Tính tai treo chân đỡ 46 6.7.1 6.7.2 6.7.3 6.7.4 Sơ lược cấu tạo tai treo chân đỡ .46 Thể tích phận thiết bị 46 Khối lượng phận thiết bị 49 Tổng khối lượng 50 Chương 7: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ .51 7.1 Tính thiết bị ngưng tụ baromet 51 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.2 Lượng nước lạnh tưới vào thiết bị 51 Thể tích không khí khí không ngưng cần hút khỏi thiết bị 51 Các kích thước chủ yếu thiết bị ngưng tụ baromet 52 Tính toán chọn bơm 54 7.2.1 7.2.2 Bơm chân không .54 Chọn bơm chân không 55 LỜI KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 LỜI NÓI ĐẦU Trong kế hoạch đào tạo sinh viên năm thứ ba, môn học Đồ án Quá trình thiết bị hội tốt để hệ thống kiến thức trình thiết bị công nghệ thực phẩm hóa học Bên cạnh đó, môn học dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thông qua việc tính toán, thiết kế lựa chọn chi tiết thiết bị với số liệu cụ thể, thông dụng “Thiết kế thiết bị cô đặc nước mía nồi liên tục, suất sản phẩm 1200 kg/h” đồ án thực hướng dẫn ThS Tiền Tiến Nam, môn Quá trình thiết bị, trường Đại học Công nghiệp Thực Phẩm TP Hồ Chí Minh Đồ án đề cập đến vấn đề liên quan đến kiến thức ngành mía đường trình cô đặc, quy trình công nghệ, tính toán cân vật chất, lượng, truyền nhiệt cho thiết bị cô đặc, tính chi tiết cho thiết bị thiết bị phụ cần thiết theo yêu cầu 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 công nghệ thực phẩm Do để trở thành người kỹ sư thực thụ, cần phải nắm vững kiến thức môn học Quá trình thiết bị Công nghệ Hóa- Thực phẩm Ngoài ra, việc giải toán công nghệ, hay thực công tác thiết kế máy móc, thiết bị dây chuyền công nghệ cần thiết kỹ sư tương lai Em xin chân thành cảm ơn thầy Tiền Tiến Nam thầy cô môn Quá trình thiết bị người bạn 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, hoàn thiện Xin chân thành cám ơn! CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đôi nét ngành công nghiệp mía đường Ngành công nghiệp mía đường ngành công nghiệp lâu đời nước ta Do nhu cầu thị trường nước ta mà lò đường quy mô nhỏ nhiều địa phương thiết lập nhằm đáp nhu cầu Tuy nhiên, hoạt động sản xuất cách đơn lẻ, suất thấp, ngành công nghiệp có liên quan không gắn kết với gây khó khăn cho việc phát triển công nghiệp đường mía Trong năm qua, số tỉnh thành nước ta, ngành công nghiệp mía đường có bước nhảy vọt lớn Diện tích mía tăng lên cách nhanh chóng, mía đường ngành đơn lẻ mà trở thành hệ thống liên hiệp ngành có quan hệ chặt chẽ với Mía đường vừa tạo sản phẩm đường làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp bánh, kẹo, sữa…đồng thời tạo phế liệu nguyên liệu quý với giá rẻ cho ngành sản xuất rượu… Trong tương lai, khả phát triển có quan tâm đầu tư tốt cho mía với nâng cao khả chế biến tiêu thụ sản phẩm Xuất phát từ tính tự nhiên mía, độ đường giảm nhiều nhanh chóng thu hoạch trễ không chế biến kịp thời Vì tính quan trọng việc chế biến, vấn đề quan trọng đặt hiệu sản xuất nhằm đảm bảo thu hồi đường với hiệu suất cao Hiện nay, nước ta có nhiều nhà máy đường Bình Dương, Quãng Ngãi, Biên Hòa, Tây Ninh…nhưng với phát triển ạt diện tích mía, khả đáp ứng khó Bên cạnh đó, việc cung cấp mía khó khăn, cạnh tranh nhà máy đường, cộng với công nghệ lạc hậu, thiết bị cũ kỹ ảnh hưởng mạnh đến trình sản xuất Vì tất lý trên, việc cải tiến sản xuất, nâng cao, mở rộng nhà máy, đổi dây chuyền thiết bị công nghệ, tăng hiệu trình cần thiết cấp bách, đòi hỏi phải chuẩn bị từ Trong đó, cải tiến thiết bị cô đặc yếu tố quan trọng không hệ thống sản xuất thành phần xem thường Bảng 1.1 Số liệu sản lượng đường giới ( đơn vị: nghìn tấn) Năm 19451946 19521953 19651966 19771978 19781979 19791980 19801981 19811982 Sản lượng 19934 35486 63097 92280 91858 88920 91000 97900 1.2 Nguyên liệu sản phẩm trình cô đặc mía đường 1.2.1 Đặc điểm nguyên liệu Nguyên liệu cô đặc dạng dung dịch, gồm: - Dung môi : nước - Các chất hòa tan: gồm nhiều cấu tử với hàm lượng thấp (xem không có) chiếm chủ yếu đường saccaroze Các cấu tử xem không bay trình cô đặc Tùy theo độ đường mà hàm lượng đường nhiều hay Nồng độ đường trước cô đặc khoảng từ 15-20% khối lượng 1.2.2 Đặc điểm sản phẩm Sản phẩm dạng dung dịch, gồm: - Dung môi: nước - Các chất hòa tan: có nồng độ cao ban đầu 1.2.3 Biến đổi nguyên liệu sản phẩm Trong trình cô đặc, tính chất nguyên liệu sản phẩm biến đổi không ngừng Biến đổi tính chất vật lý Thời gian cô đặc tang làm cho nồng độ dung dịch tang dẫn đến tính chất dung dịch thay đổi: - Các đại lượng giảm: hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, hệ số cấp nhiêt, hệ số truyền nhiệt - Các đại lượng tăng: khối lượng riêng dung dịch, độ nhớt, tổn thất nhiệt nồng độ, nhiệt độ sôi Biến đổi tính chất hóa học - Thay đổi pH môi trường: thường giảm pH phản ứng phân hủy amit (Vd: asparagin) cấu tử tạo thành acid 2+ Đóng cặn bẩn: dung dịch chứa số muối Ca hòa tan nồng độ cao, phân hủy muối hữu tạo kết tủa Phân hủy chất cô đặc Tăng màu caramen hóa đường, phân hủy đường khử, tác dụng tương hỗ sản phẩm phân hủy amino acid Biến đổi sinh học - Tiêu diệt vi sinh vật (ở nhiệt độ cao) Hạn chế khả hoạt động vi sinh vật nồng độ cao 1.2.4 Yêu cầu chất lượng sản phẩm giá trị sinh hóa Đảm bảo cấu tử quý sản phẩm có mùi, vị đặc trưng giữ nguyên Đạt nồng độ độ tinh khiết theo yêu cầu Thành phần hóa học chủ yếu không thay đổi - 1.3 Cô đặc trình cô đặc 1.3.1 Định nghĩa Cô đặc trình làm tăng nồng độ chất hòa tan dung dịch hai hay nhiều cấu tử, cách tách phần dung môi nhiệt độ sôi, dung môi tách khỏi dung dịch bay lên gọi thứ 1.3.2 Các phương pháp cô đặc Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái tác dụng nhiệt áp suất riêng phần áp suất tác dụng lên mặt thoáng 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 môi để tăng nồng độ chất tan Tùy vào tính chất cấu tử áp suất bên tác dụng lên mặt thoáng mà trình kết tinh xảy nhiệt độ cao hay thấp phải dùng đến máy lạnh 1.3.3 Bản chất cô đặc nhiệt Dựa theo thuyết động học phân tử: Để tạo thành (trạng thái tự do) tốc độ chuyển động nhiệt phân tử chất lỏng gần mặt thoáng lớn tốc độ giới hạn Phân tử bay thu nhiệt để khắc phục lực liên kết trạng thái lỏng trở lực bên Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để phần tử đủ lượng thực trình Bên cạnh đó, bay chủ yếu bọt khí hình thành trình cấp nhiệt chuyển động liên tục, chênh lệch khối lượng riêng phần tử bề mặt đáy tạo nên tuần hoàn tự nhiên nồi cô đặc Tách không khí lắng keo đun sơ ngăn tạo bọt cô đặc 1.3.4 Ứng dụng cô đặc Dùng sản xuất thực phẩm: dung dịch đường, mì chính, dung dịch nước trái cây… Dùng sản xuất hóa chất: NaOH, NaCl, CaCl2, muối vô cơ… 1.3.5 Đánh giá khả phát triển cô đặc Hiện nay, phần lớn nhà máy sản xuất hóa chất, thực phẩm sử dụng thiết bị cô đặc thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn hoạt động gián tiếp cần thiết gắn liền với tồn nhà máy Cùng với phát triển nhà máy việc cải thiện hiệu thiết bị cô đặc tất yếu đòi hỏi phải có thiết bị đại, đảm bảo an toàn hiệu suất cao Đưa đến yêu cầu người kỹ sư phải có kiến thức chắn đa dạng hơn, chủ động khám phá nguyên lý thiết bị cô đặc 1.4 Các thiết bị cô đặc nhiệt 1.4.1 Phân loại ứng dụng Theo cấu tạo: Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng cô đặc dung dịch loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Gồm: - Có buồng đốt (đồng trục buồng bốc), có ống tuần hoàn Có buồng đốt (không đồng trục buồng bốc) Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1,5 – 3,5 m/s bề mặt truyền nhiệt Có ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dung dịch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh bề mặt truyền nhiệt Gồm: Có buồng đốt trong, ống tuần hoàn Có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, chảy lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm dung dịch nước trái , hoa ép…Gồm: Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt hay ngoài: dung dịch sôi tạo bọt khí khó vỡ Màng dung dịch chảy xuôi, có buồng đốt hay ngoài: dung dịch sôi tạo bọt bọt dễ vỡ - Theo phương pháp thực trình: Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): có nhiệt độ sôi, áp suất không đổi Thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định để tăng suất cực đại thời gian cô đặc ngắn Tuy nhiên nồng độ dung dịch đạt không cao Cô đặc áp suất chân không: dung dịch có nhiệt độ sôi 1000C Dung dịch tuần hoàn tốt, tạo cặn, bay nước liên tục Cô đặc áp suất dư: dùng cho dung dịch không phân hủy nhiệt độ cao, sử dụng thứ cho trình khác Cô đặc gián đoạn: dung dịch cho vào thiết bị lần cô đặc đến nồng độ yêu cầu, cho vào liên tục trình bốc để giữ mức dung dịch không đổi đến nồng độ dung dịch thiết bị đạt yêu cầu lấy lần sau lại cho dung dịch để tiếp tục cô đặc Cô đặc nhiều nồi: mục đích tiết kiệm đốt Số nồi không nên lớn làm giảm hiệu tiết kiệm hơi.Có thể cô đặc chân không, cô đặc áp lực hay phối hợp hai phương pháp Đặc biệt sử dụng thứ cho mục đích khác để nâng cao hiệu kinh tế Cô đặc liên tục: cho kết tốt cô đặc gián đoạn Có thể áp dụng điều khiển tự động, chưa có cảm biến tin cậy 1.4.2 Hệ thống cô đặc chân không liên tục Mục đích: để giữ chất lượng sản phẩm thành phần quý (tính chất tự nhiên, màu, mùi, vị, đảm bảo lượng vitamin,…) nhờ nhiệt độ thấp không tiếp xúc oxy Ưu điểm: Nhập liệu đơn giản: nhập liệu liên tục bơm độ chân không thiết bị Tránh phân hủy sản phẩm, thao tác, khống chế dễ dàng Cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa, làm Nhược điểm: Năng suất thấp tốc độ tuần hoàn nhỏ ống tuần hoàn bị đốt nóng - Nhiệt độ thứ thấp, không dung cho mục đích khác - Hệ thống phức tạp, có thiết bị ngưng tụ chân không 1.4.3 Các thiết bị chi tiết cô đặc Thiết bị Ống tuần hoàn, ống truyền nhiệt Buồng đốt, buồng bốc, đáy, nắp… Thiết bị phụ - Bể chứa sản phẩm, nguyên liệu - Các loại bơm: bơm dung dịch, bơm nước, bơm chân không - Thiết bị gia nhiệt - Thiết bị ngưng tụ Baromet Các loại van - Thiết bị đo - 1.4.4 Yêu cầu thiết bị vấn đề lượng - Sản phẩm có thời gian lưu nhỏ: giảm tổn thất, tránh phân hủy sản phẩm Cường độ truyền nhiệt cao giới hạn chênh lệch nhiệt độ Đơn giản, dễ sửa chữa, tháo lắp, dễ làm bề mặt truyền nhiệt Phân bố Xả liên tục ổn định nước ngưng tụ khí không ngưng Thu hồi bọt thứ mang theo Tổn thất lượng nhỏ Thao tác, khống chế, tự động hóa dễ dàng 10 Dt : Đường kính gọi; mm D : Đường kính mặt bích; mm Db : Đường kính vòng bu lông; mm D1 : Đường kính đến vành đệm; mm D0 : Đường kính đến vành đệm; mm db : Đường kính bu lông; mm Z : Số lượng bu lông; h : chiều dày mặt bích; mm 6.5.2 Chọn mặt bích Mặt bích nối buồng bốc buồng đốt Buồng bốc buồng đốt nối với theo đường kính buồng đốt Dt = 600 mm - Áp suất tính toán buồng đốt 0,1962 N/mm - Áp suất tính toán buồng bốc 0,172 N/mm Chọn dự phòng áp suất thân Py = 0,3 N/mm để bích kín thân Các thông số bích tra từ bảng XIII.27, Sổ tay tập 2, trang 419 Bảng 6.1 số liệu bích nối buồng bốc buồng đốt - BUỒNG BỐC- BUỒNG ĐỐT Kích thước nối D N/mm2 mm 0,3 600 mm 740 690 650 611 Bulong Z mm cá i M20 20 Kiểu bích h mm 20 40 Mặt bích nối buồng đốt đáy: Buồng đốt đáy nối với theo đường kính buồng đốt Dt = 600 mm - Áp suất tính toán buồng đốt 0,1962 N/mm - Áp suất tính toán đáy 0,1955 N/mm Chọn dự phòng áp suất thân Py = 0,3 N/mm để bích kín thân Tra bảng XIII.27, Sổ tay tập 2, trang 419 Bảng 6.2 số liệu bích nối buồng đốt đáy - BUỒNG ĐỐT- ĐÁY Kích thước nối D N/mm2 mm 0,3 600 mm 740 690 650 611 Bulong Z mm cá i M20 20 Kiểu bích h mm 20 Mặt bích nối buồng bốc nắp - Buồng bốc nắp nối với theo đường kính buồng bốc Dt = 1200 mm Áp suất tính toán buồng bốc nắp 0,172 N/mm Chọn dự phòng áp suất thân Py = 0,1 N/mm để bích kín thân Tra bảng XIII.27, Sổ tay tập 2, trang 421: Bảng 6.3 Số liệu bích nối buồng bốc nắp BUỒNG BỐC- NẮP Kích thước nối D N/mm2 mm 0,3 1200 mm 1340 1290 1260 1213 Bulong Z mm cá i M20 32 Kiểu bích h mm 25 6.6 Tính vỉ ống 6.6.1 Sơ lược cấu tạo - Chọn vỉ ống loại phẳng tròn, lắp cứng với thân thiết bị vỉ ống phải giữ chặt ống truyền nhiệt bền tác dụng ứng suất 41 - Dạng vỉ ống giữ nguyên trước sau nóng Vật liệu chế tạo thép không gỉ X18H10T Nhiệt độ tính toán vỉ ống với nhiệt độ đốt ttt = tD = 132,9 C Ứng suất uốn cho phép tiêu chuẩn vật liệu ttt là: ( hình 1-2, trang 16, [7]) Chọn hệ số hiệu chỉnh η = (trang 17, [7]) Ứng suất uốn cho phép vật liệu ttt là: 6.6.2 Tính toán Tính cho vỉ ống buồng đốt - Chiều dày tính toán tối thiểu phía vỉ ống xác định theo công thức 8-47, trang 181, [7]: Trong K=0,3 (tự chọn) Dt = 1600 mm : Đường kính buồng đốt P0 = 0,1962 N/mm : Áp suất tính toán ống ( với áp suất tính toán buồng đốt) Chiều dày tính toán tối thiểu phía vỉ ống h’ xác định theo công thức 8-48, trang 181, [7]: Trong đó: K = (0,450,6), chọn K = 0,45 φ0 : Hệ số làm yếu vỉ ống khoan lỗ Với: Dn : Đường kính vỉ ống; mm ∑d: Tổng số đường kính lỗ vỉ; mm ∑d = dth + n dt-ống = 150 + 9.25 = 375 mm dth: đường kính ống tuần hoàn; mm dt-ống: đường kính ống truyền nhiệt; mm n: số ống bố trí theo đường kính vỉ Chọn sơ h’ = 20 mm (bằng với bề dày bích) Kiểm tra bền vỉ ống 42 Ứng suất uốn vỉ ống xác định theo công thức 8-53, trang 183, [7]: Trong đó: L = 37,8.cos 30 , mm _ ống bố trí theo đỉnh tam giác ( bước ống s = 37,8 dn = 27 mm : Đường kính ống truyền nhiệt Vậy vỉ ống phía dày 20 mm Tính cho vỉ ống phía buồng đốt Chọn bề dày vỉ ống phía bề dày vỉ ống phía 20mm 6.7 Tính tai treo chân đỡ 6.7.1 Sơ lược cấu tạo tai treo chân đỡ Được làm thép CT3 Chọn số tai đỡ 2, có gân tai đỡ 6.7.2 Thể tích phận thiết bị Thể tích thép làm ống truyền nhiệt ( Trong đó: dn, dt : Đường kính ống truyền nhiệt; m Dth,n, Dth,t : Đường kính ống tuần hoàn; m H : Chiều cao ống truyền nhiệt; m n : Tổng số ống truyền nhiệt, ống Thể tích thép làm buồng đốt (Vvlbd) Trong đó: H : Chiều cao buồng đốt (bằng chiều cao ống truyền nhiệt, m) Dd, n, Dd, t : Đường kính buồng đốt; m Thể tích thép làm đáy nón (Vvld) Thể tích bên đáy: Vdt = 0,071 m3 43 Thể tích bên ngoài: Trong đó: Dd,n : Đường kính đáy (đáy nón có đường kính với đường kính buồng đốt, bề dày đáy S = mm); m d : Đường kính lỗ tháo sản phẩm; m hnon : Chiều cao đáy nón; m hgo : Chiều cao gờ; m Thể tích thép làm buồng bốc ( Vvlbb) Thể tích bên buồng bốc nắp: Thể tích bên ngoài: Thể tích thép cần : Trong đó: , : đường kính bên bên buồng bốc , m ,: đường kính bên bên buồng đốt; m : chiều cao phần trụ buồng bốc, m : chiều cao phần hình nón cụt; m : chiều cao phần gờ buồng bốc buồng đốt; m Thể tích thép làm nắp elip Nắp elip tiêu chuẩn có: Dt =1200 mm S = mm hgo = 40 mm Tra bảng XIII.11, Sổ tay tập 2, trang 384: Khối lượng thép cần : 122,715 kg 44 Thể tích thép làm vỉ ống bích Thể tích thép làm vỉ ống bao gồm bích: - Tổng diện tích lỗ: Trong đó: n=140: số ống truyền nhiệt = 27 mm : đườngk ínhngoaài ống truyền nhiệt Z= 20 cái: số lượng bulong : đường kính bu long - Diện tích ống tuần hoàn trung tâm: - Diện tích vỉ: - Trong đó: = 159 mm : đường kính ống tuần hoàn D = 740 mm : đường kính vành bích Diện tích lại: Thể tích thép làm vỉ ống là: Thể tích thép bích lại: Trong đó: h = 20 mm : bề dày bích nối buồng đốt buồng bốc, buồng đốt đáy h’ = 25 mm : bề dày bích nối buồng bốc nắp D = 740 mm : đường kính vành bích nối buồng đốt buồng bốc, buồng đốt đáy D = 1340 mm : đường kính vành bích nối buồng bốc nắp Dd, n = 610 mm : đường kính buồng đốt Db, n = 1218 mm : đường kính buồng bốc 6.7.3 Khối lượng phận thiết bị: Chọn vật liệu thép không gỉ, mã hiệu X18H10T, ρ = 7900 kg/m (Sổ tay tập 2, bảng XII.7, trang 313) Khối lượng ống: Gô = Vvlo ρ = 0,02 7900 = 158 kg - 45 Khối lượng buồng đốt: Gbd = Vvlbd ρ = 0,0143 7900 = 112,97 kg Khối lượng buồng bốc: Gbb = Vvlbb ρ = 0,05 7900 = 395 kg Khối lượng nắp: Gn = 122,715 kg Khối lượng đáy: Gđ = Vvlđ ρ = 0,002 7900 = 15,8 kg Khối lượng vỉ ống: Gv = Vvlv ρ = 0,0128 7900 = 101,12kg Vật liệu làm bích thép mang mã hiệu CT3, ρ = 7850 kg/m (Sổ tay tập 2, bảng XII.7, trang 313) Khối lượng bích: Gb = Vb ρ = 0,01 7850 = 78,5 kg - 6.7.4 Tổng khối lượng Khối lượng thiết bị : GTB = Gô+ Gbd+ Gbb+ Gn+ Gđ+ Gv+ Gb = 158 + 112,97 + 395 +122,715 +15,8 +101,12 +78,5 = 984,105 kg Khối lượng dung dịch nặng có nồi cô đặc là: Gdd = =0,261 1080,65= 282,05 kg Tổng khối lượng: G= GTB+ Gdd = 984,105 +282,05 =1266,155 kg Tải trọng cho 1tai đỡ: (P) P=G.9,81= 1266,155.9,81 =12420,981 N=1,242.104 N Chọn chân đỡ tai treo: Dự phòng chọn tải trọng 2.104 N Chọn vật liệu thép CT3 Chọn thiết bị gồm trai treo Tải trọng tai treo 1.104 N Tra bảng XIII.36, Sổ tay tập 2, trang 438 ta có kích thước tai treo BẢNG 6.4 BẢNG SỐ LIỆU KÍCH THƯỚC CỦA TAI TREO Tải Bề trọng mặt Tên cho đỡ gọi phép F.104 G.10-4 (m2) (N) Tải trọng cho phép lên F q.10-6 (N/m2) L B B1 H S l a d Khối lượng tai treo (kg) mm 46 Tai treo Tai treo 1,0 89,5 1,12 110 85 90 170 45 15 23 2,0 1,0 89,5 1,12 110 85 90 170 45 15 23 2,0 47 Chương TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 7.1 Tính thiết bị ngưng tụ Baromet 7.1.1 Lượng nước lạnh tưới vào thiết bị ngưng tụ Theo công thức VI.51, trang 84, [2]: Trong đó: : lượng nước lạnh tưới vào thiết bị, kg/s W: lượng thứ vào thiết bị ngưng tụ, W= 720/3600= 0,2 kg/s i : nhiệt lượng riêng ( hàm nhiệt) ngưng i = 2612 Kj/kg : nhiệt độ đầu cuối nước lạnh = 300C, = tng -5= 91,2 -5 = 86,520C (Với tng= 91,2 : nhiệt độ bão hòa ngưng tụ) : nhiệt dung riêng trung bình nước = 4185,248 J/kg.K = 4,185 J/kg.K Suy ra: 7.1.2 Thể tích không khí khí không ngưng cần hút khỏi thiết Lượng khí cần hút khỏi thiết bị ngưng tụ Baromet tính theo công thức VI.47, trang 84, [2]: Trong đó: W: Lượng thứ vào thiết bị (kg/s) Gn : lượng nước lạnh tưới vào thiết bị (kg/s) Thể tích khí không ngưng cần hút khỏi thiết bị tính theo công thức VI.49, trang 84, [2]: Theo công thức VI.50, trang 84, [2], ta có : = +4+0,1.() = 30+4+0,1.(86,52-30) = 39,650C 400C : 0,25 at = 24525 N/m2:áp suất làm việc thiết bị ngưng tụ : 0,0752 at = 7377 N/m2: áp suất riêng phần nước hỗn hợp tkk Suy : 48 7.1.3 Các đường kính chủ yếu thiết bị ngưng tụ Baromet Đường kính thiết bị: Theo công thức VI.52, trang 84, [2], ta có: Đường kính thiết bị ngưng tụ: Trong đó: W= 0,2 kg/s : khối lượng riêng : tra bảng 41, trang 37, [7] áp suất 0,25 at =0,158 kg/m3 chọn vận tốc = 30 m/s Chọn đường kính thiết bị ngưng tụ Baromet 300 mm Kích thước ngăn: Thường có dạng viên phân để làm việc tốt Theo VI.53, trang 85, [2], chiều rộng ngăn (b): b = Dtr/2 +50 = 300/2 +50 = 200 mm - Theo trang 85, [2], bề dày ngăn () : chọn = mm Theo trang 85, [2], chọn nước sông (ao, hồ) để ngưng tụ thứ chọn đường kính lỗ d= mm Theo trang 85, [2], chọn chiều cao gờ ngăn 40 mm, chọn tốc độ tia nước 0,62 m/s Đường kính ống baromet (dbr) - - Theo công thức VI.58, Trang 86, [2], ta có : Chọn = 0,6 m/s Chiều cao ống Baromet (H) Trong đó: - : chiều cao cột nước ống baromet cân với hiệu số áp suất khí thiết bị ngưng tụ Theo công thức VI.59, trang 86, [2]: 49 b= 0,75at: áp suất chân không thiết bị - : chiều cao cột nước ống baromet cần để khắc phục trở lực nước chảy ống Theo công thức VI.60, trang 87, [2] : Chọn trở lực vào ống = 0,5 khỏi ống = Thì Trong đó: : tốc độ chảy ống : đường kính ống baromet g= 9,81 m/s2 H : chiều cao tổng cộng ống baromet Chuẩn số Re: Theo công thức II.58, Trang 377, [1]: Trong đó: : khối lượng riêng nước lấy nhiệt độ trung bình 47,60C : đường kính ống baromet, m : độ nhớt động lực nước Chọn ống thép nên độ nhám = 0,2 mm Như vậy, dòng nước ống baromet chế độ chảy xoáy, hệ số ma sát tính theo công thức II.65,tran 380, [1]: Với : độ nhám tương đối = 0,021 (W/m.độ) Suy : 50 H = h1 + h2 + 0,5 = 7,747+ 0,046+1,835.10-3.H + 0,5 H = 8,31 m Vậy chiều cao ống baromet 8,31 m 7.2 Tính toán chọn bơm 7.2.1 Bơm chân không Bơm máy thủy lực dùng để vận chuyển truyền lượng cho chất lỏng Các đại lượng đặc trưng bơm suất, áp suất, hiệu suất, công suất tiêu hao hệ số quay nhanh Công suất bơm chân không là: Trong đó: : hệ số hiệu chỉnh m : số đa biến, m=1,3 : áp suất khí lúc hút : áp suất khí áp suất khí lúc đẩy, chọn = 1,1at : áp suất không khí thiếtbiị ngưng tụ Suy công suất bơm chân không : 7.2.2 Chọn bơm chân không Dùng bơm chân không không cần dầu bôi trơn, hút không khí, nước Chọn bơm chân không vòng nước hai cấp HWVP Có thông số khác sau: - Kiểu HWVP – Độ chân không: 30 ~ 150 Torr Lưu lượng từ 450 ~ 28000 lít / phút Công suất động 0,5 ~ 75 kW Truyền động khớp nối cứng, dây đai hộp số tùy theo tốc độ quay tiêu chuẩn đầu bơm Hoạt động êm ái, tuổi thọ vòng bi cao, phải bảo dưỡng Lượng nước làm kín thấp Vật liệu cánh, trục bơm làm từ thép không gỉ 304 316 giảm đáng kể ăn mòn chất acid lẫn môi trường không khí nước 51 LỜI KẾT LUẬN Tính toán, thiết kế cho thiết bị hoạt động vận hành theo công suất hiệu suất cho mẻ đường sản xuất công việc quan trọng Tuy nhiên, với kiến thức hiểu biết ỏi mình, em trình bày sơ lược nguyên liệu sản phẩm theo yêu cầu, nồi cô đặc, cách tính toán thiết kế cho nồi cô đặc vấn đề liên quan khác Thông qua đồ án, em tích góp cho nhiều kiến thức thiết bị, nhà máy, cách tính toán thiết kế nhà máy, Nếu có điều sai sót, em mong thông cảm góp ý từ Thầy Xin chân thành cám ơn! 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên, Sổ tay Quá trình Thiết bị công nghệ hóa chất tập 1, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, TS Phạm Xuân Toản, Sổ tayQuá trình 10 Thiết bị công nghệ hóa chất tập 2, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật năm 2006 Phạm Văn Bôn, Nguyễn Đình Thọ, Quá trình Thiết bị công nghệ hóa học thực phẩm tập – Quá trình Thiết bị truyền nhiệt , Nhà xuất Đại học Quốc gia TP HCM, 2011 Phạm Văn Bôn, Quá trình Thiết bị công nghệ hóa học thực phẩm- Bài tập truyền nhiệt, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP HCM, 2013 Bộ môn Máy Thiết bị, Bảng tra cứu trình học truyền nhiệt – truyền khối, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP HCM, 2012 Bài giảng kỹ thuật thực phẩm 2, Trường Đại học Công Nghiệp Thực Phẩm TP HCM, 2013 Hồ Lê Viên, Tính toán thiết kế chi tiết thiết bị hóa chất dầu khí, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật http://luanvan.net.vn/luan-van/do-an-co-dac-mia-duong-mot-noi-lien-tuc-35576/ http://luanvan.net.vn/luan-van/do-an-co-dac-mia-duong-58243/ http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-thiet-ke-day-chuyen-co-dac-mia-duong-9063/ Cùng số tài liệu tham khảo khác ! 53 ... chi tiết thiết bị với số liệu cụ thể, thông dụng Thiết kế thiết bị cô đặc nước mía nồi liên tục, suất sản phẩm 1200 kg/h” đồ án thực hướng dẫn ThS Tiền Tiến Nam, môn Quá trình thiết bị, trường... Công nghiệp Thực Phẩm TP Hồ Chí Minh Đồ án đề cập đến vấn đề liên quan đến kiến thức ngành mía đường trình cô đặc, quy trình công nghệ, tính toán cân vật chất, lượng, truyền nhiệt cho thiết bị. .. Ứng dụng cô đặc .7 1.4 Các thiết bị cô đặc nhiệt 1.4.1 Phân loại ứng dụng .8 1.4.2 Hệ thống cô đặc chân không liên tục 1.4.3 Các thiết bị chi tiết cô đặc