đồ án cô đặc mía đường

53 18 0
  • Loading ...
1/53 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 14/04/2018, 18:57

Chöông 1: TOÅNG QUANI.Giôùi thieäu nguyeân lieäu: Tính chaát cuûa dung dòch ñöôøng mía:•Thaønh phaàn: Dung moâi: nöôùc.Caùc chaát hoaø tan: chieám chuû yeáu laø ñöôøng saccaroze, khoâng bay hôi trong quaù trình coâ ñaëc.Ngoaøi ra coøn coù caùc chaát caën baõ xuaát hieän sau quaù trình eùp mía.Caùc chaát naøy aûnh höôûng khoâng nhoû ñeán quaù truyeàn nhieät cuûa dung dòch .•Tính chaát nguyeân lieäu trong cheá bieán:¯Dung dòch ñöôøng mía coù ñoä nhôùt cao.¯Nhaïy caûm vôùi nhieät ñoä cao. Trong quaù trình coâ ñaëc tính chaát cuûa nguyeân lieäu bieán ñoåi khoâng ngöøng. Cuï theå:Bieán ñoåi tính chaát vaät lyù:Thôøi gian coâ ñaëc taêng, noàng ñoä dung dòch taêng daãn ñeán tính chaát dung dòch thay ñoåi:Caùc ñaïi löôïng giaûm: heä soá daãn nhieät, nhieät dung, heä soá caáp nhieät, heä soá truyeàn nhieät.Caùc ñaïi löôïng taêng: khoái löôïng rieâng dung dòch, ñoä nhôùt, toån thaát nhieät do noàng ñoä, nhieät ñoä soâi.Bieán ñoåi tính chaát hoaù hoïc:Thay ñoåi pH moâi tröôøng: thöôøng laø giaûm pH do caùc phaûn öùng phaân huûy amit (Vd: asparagin) cuûa caùc caáu töû taïo thaønh caùc acid.Ñoùng caën dô: do trong dung dòch chöùa moät soá muoái Ca2+ ít hoaø tan ôû noàng ñoä cao, phaân huûy muoái höõu cô taïo keát tuûa.Phaân huûy chaát coâ ñaëc.Taêng maøu do caramen hoaù ñöôøng, phaân huûy ñöôøng khöû, taùc duïng töông hoã giöõa caùc saûn phaåm phaân huûy vaø caùc amino acid.Phaân huûy moät soá vitamin …•Vieäc cheá bieán, baûo quaûn:¯Xuaát phaùt töø tính töï nhieân cuûa caây mía: ñoä ñöôøng seõ giaûm nhieàu vaø nhanh neáu thu hoaïch treã vaø cheá bieán khoâng kòp thôøi. Cho neân vaán ñeà quan troïng ñaët ra laø hieäu quaû saûn xuaát nhaèm ñaûm baûo thu hoài ñöôøng vôùi hieäu suaát cao.¯Hieän nay, nöôùc ta ñaõ coù nhieàu nhaø maùy ñöôøng nhö Bình Döông, Quaûng Ngaõi, Bieân Hoøa … Nhöng vôùi söï phaùt trieån oà aït cuûa dieän tích mía coäng vôùi coâng ngheä laïc haäu, thieát bò cuõ kó thì khaû naêng ñaùp öùng yeâu caàu treân laø khoù.¯Do ñoù vieäc ñoåi môùi coâng ngheä vaø thieát bò laø moät trong nhöõng ñoøi hoûi caáp thieát. Trong ñoù coù thieát bò coâ ñaëc.II.Quaù trình vaø thieát bò coâ ñaëc:1Quaù trình coâ ñaëc:1. Ñònh nghóa:Coâ ñaëc laø phöông phaùp duøng ñeå naâng cao noàng ñoä caùc chaát hoaø tan trong dung dòch hai hay nhieàu caáu töû. Quaù trình coâ ñaëc cuûa dung dòch loûng raén hay loûng loûng coù cheânh leäch nhieät soâi raát cao thöôøng ñöôïc tieán haønh baèng caùch taùch moät phaàn dung moâi (caáu töû deå bay hôi hôn). Ñoù laø caùc quaù trình vaät lyù hoùa lyù. 2. Caùc phöông phaùp coâ ñaëc:•Phöông phaùp nhieät (ñun noùng): dung moâi chuyeån töø traïng thaùi loûng sang traïng thaùi hôi döôùi taùc duïng cuûa nhieät khi aùp suaát rieâng phaàn cuûa noù baèng aùp suaát taùc duïng leân maët thoaùng chaát loûng.•Phöông phaùp laïnh: khi haï thaáp nhieät ñoä ñeán moät möùc naøo ñoù thì moät caáu töû seõ taùch ra daïng tinh theå ñôn chaát tinh khieát, thöôøng laø keát tinh dung moâi ñeå taêngnoàng ñoä chaát tan.Tuøy tính chaát caáu töû vaø aùp suaát beân ngoaøi taùc duïng leân maët thoaùng maø quaù trình keát tinh ñoù xaûy ra ôû nhieät ñoä cao hay thaáp vaø ñoâi khi phaûi duøng ñeán maùy laïnh. 3. Baûn chaát cuûa söï coâ ñaëc do nhieät:Döïa theo thuyeát ñoäng hoïc phaân töû:•Ñeå taïo thaønh hôi (traïng thaùi töï do) thì toác ñoä chuyeån ñoäng vì nhieät cuûa caùc phaân töû chaát loûng gaàn maët thoaùng lôùn hôn toác ñoä giôùi haïn. Phaân töû khi bay hôi seõ thu nhieät ñeå khaéc phuïc löïc lieân keát ôû traïng thaùi loûng vaø trôû löïc beân ngoaøi. Do ñoù, ta caàn cung caáp nhieät ñeå caùc phaàn töû ñuû naêng löôïng thöïc hieän quaù trình naøy.•Beân caïnh ñoù, söï bay hôi chuû yeáu laø do caùc boït khí hình thaønh trong quaù trình caáp nhieät vaø chuyeån ñoäng lieân tuïc, do cheânh leäch khoái löôïng rieâng caùc phaàn töû ôû treân beà maët vaø döôùi ñaùy taïo neân söï tuaàn hoaøn töï nhieân trong noài coâ ñaëc. Taùch khoâng khí vaø laéng keo (protit) khi ñun sô boä seõ ngaên chaën ñöôïc söï taïo boït khi coâ ñaëc. 4. ÖÙng duïng cuûa söï coâ ñaëc:Duøng trong saûn xuaát thöïc phaåm: dung dòch ñöôøng, mì chính,caùc dung dòch nöôùc traùi caây…Duøng trong saûn xuaát hoùa chaát: NaOH, NaCl, CaCl2, caùc muoái voâ cô … 5. Ñaùnh giaù khaû naêng phaùt trieån cuûa söï coâ ñaëc:Hieän nay, phaàn lôùn caùc nhaø maùy saûn xuaát hoaù chaát, thöïc phaåm ñeàu söû duïng thieát bò coâ ñaëc nhö moät thieát bò höõu hieäu ñeå ñaït noàng ñoä saûn phaåm mong muoán. Maëc duø chæ laø moät hoaït ñoäng giaùn tieáp nhöng raát caàn thieát vaø gaén lieàn vôùi söï toàn taïi cuûa nhaø maùy. Cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa nhaø maùy thì vieäc caûi thieän hieäu quaû cuûa thieát bò coâ ñaëc laø moät taát yeáu. Noù ñoøi hoûi phaûi coù nhöõng thieát bò hieän ñaïi, ñaûm baûo an toaøn vaø hieäu suaát cao. Ñöa ñeán yeâu caàu ngöôøi kyõ sö phaûi coù kieán thöùc chaéc chaén hôn vaø ña daïng hôn, chuû ñoäng khaùm phaù caùc nguyeân lyù môùi cuûa thieát bò coâ ñaëc.2Thieát bò coâ ñaëc: 1. Theo caáu taïo:Nhoùm 1: dung dòch ñoái löu töï nhieân (tuaàn hoaøn töï nhieân) duøng coâ ñaëc dung dòch khaù loaõng, ñoä nhôùt thaáp, ñaûm baûo söï tuaàn hoaøn deå daøng qua beà maët truyeàn nhieät. Goàm:Coù buoàng ñoát trong (ñoàng truïc buoàng boác), coù theå coù oáng tuaàn hoaøn trong hoaëc ngoaøi.Coù buoàng ñoát ngoaøi ( khoâng ñoàng truïc buoàng boác).Nhoùm 2: dung dòch ñoái löu cöôõng böùc, duøng bôm ñeå taïo vaän toác dung dòch töø 1,5 3,5 ms taïi beà maët truyeàn nhieät. Coù öu ñieåm: taêng cöôøng heä soá truyeàn nhieät, duøng cho dung dòch ñaëc seät, ñoä nhôùt cao, giaûm baùm caën, keát tinh treân beà maët truyeàn nhieät. Goàm:Coù buoàng ñoát trong, oáng tuaàn hoaøn ngoaøi.Coù buoàng ñoát ngoaøi, oáng tuaàn hoaøn ngoaøi.Nhoùm 3: dung dòch chaûy thaønh maøng moûng,chaûy moät laàn traùnh tieáp xuùc nhieät laâu laøm bieán chaát saûn phaåm. Ñaëc bieät thích hôïp cho caùc dung dòch thöïc phaåm nhö dung dòch nöôùc traùi caây,hoa quaû eùp…Goàm:Maøng dung dòch chaûy ngöôïc, coù buoàng ñoát trong hay ngoaøi: dung dòch soâi taïo boït khoù vôõ.Maøng dung dòch chaûy xuoâi, coù buoàng ñoát trong hay ngoaøi: dung dòch soâi ít taïo boït vaø boït deã vôõ. 2. Theo phöông phaùp thöïc hieän quaù trình:Coâ ñaëc aùp suaát thöôøng (thieát bò hôû): coù nhieät ñoä soâi, aùp suaát khoâng ñoåi. Thöôøng duøng coâ ñaëc dung dòch lieân tuïc ñeå giöõ möùc dung dòch coá ñònh ñeå ñaït naêng suaát cöïc ñaïi vaø thôøi gian coâ ñaëc laø ngaén nhaát.Tuy nhieân, noàng ñoä dung dòch ñaït ñöôïc laø khoâng cao.Coâ ñaëc aùp suaát chaân khoâng: Dung dòch coù nhieät ñoä soâi döôùi 100oC, aùp suaát chaân khoâng. Dung dòch tuaàn hoaøn toát, ít taïo caën, söï bay hôi nöôùc lieân tuïc.Coâ ñaëc nhieàu noài: Muïc ñích chính laø tieát kieäm hôi ñoát. Soá noài khoâng neân lôùn quaù vì seõ laøm giaûm hieäu quaû tieát kieäm hôi. Coù theå coâ chaân khoâng, coâ aùp löïc hay phoái hôïp caû hai phöông phaùp. Ñaëc bieät coù theå söû duïng hôi thöù cho muïc ñích khaùc ñeå naâng cao hieäu quaû kinh teá.Coâ ñaëc lieân tuïc: Cho keát quaû toát hôn coâ ñaëc giaùn ñoaïn. Coù theå aùp duïng ñieàu khieån töï ñoäng, nhöng chöa coù caûm bieán tin caäy.III.Nhieäm vuï cuûa ñoà aùn: Thieát keá heä thoáng coâ ñaëc ñöôøng mía 2 noài lieân tuïc .Choïn thieát bò loaïi oáng chuøm thaúng ñöùng ,coù buoàng ñoát trong ,tuaàn hoaøn töï nhieân.Chöông 2: THUYEÁT MINH QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄI. NGUYEÂN TAÉC HOAÏT ÑOÄNG CUÛA HEÄ THOÁNG COÂ ÑAËC: Dung dòch töø beå chöùa nguyeân lieäu ñöôïc bôm leân boàn cao vò, töø boàn cao vò dung dòch chaûy xuoáng qua thieát bò gia nhieät vaø ñöôïc gia nhieät ñeán nhieät ñoä soâi öùng vôùi aùp suaát laøm vieäc cuûa noài I. Dung dòch sau ñoù ñöôïc ñöa vaøo noài I. Do coù söï cheânh leäch aùp suaát giöõa noài I vaø noài II neân dung dòch tieáp tuïc chaûy qua noài II roài ñöôïc bôm huùt ra roài chuyeån vaøo beå chöùa saûn phaåm. Hôi thöù trong noài I duøng laøm hôi ñoát noài II ñeå taän duïng nhieät. Hôi thöù noài II seõ ñöôïc ñöa qua thieát bò ngöng tuï baromet vaø ñöôïc chaân khoâng huùt ra ngoaøi. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa noài coâ ñaëc : phaàn döôùi cuûa thieát bò laø buoàng ñoát goàm coù caùc oáng truyeàn nhieät vaø moät oáng tuaàn hoaøn trung taâm. Dung dòch ñi trong oáng, hôi ñoát seõ ñi trong khoaûng khoâng gian phía ngoaøi oáng. Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa oáng tuaàn hoaøn trung taâm laø : do oáng tuaàn hoaøn coù ñöôøng kính lôùn hôn raát nhieàu so vôùi caùc oáng truyeàn nhieät do ñoù heä soá truyeàn nhieät nhoû, dung dòch seõ soâi ít hôn so vôùi dung dòch trong oáng truyeàn nhieät. Khi soâi dung dòch seõ coù ds = 0.5 dd do ñoù seõ taïo aùp löïc ñaåy dung dòch töø trong oáng tuaàn hoaøn sang oáng truyeàn nhieät. Keát quaû laø taïo moät doøng chuyeån ñoäng tuaàn hoaøn trong thieát bò. Ñeå oáng tuaàn hoaøn trung taâm hoaït ñoäng coù hieäu quaû dung dòch chæ neân cho vaøo khoaûng 0,4 – 0,7 chieàu cao oáng truyeàn nhieät. Phaàn phía treân thieát bò laø buoàng boác ñeå taùch hôi ra khoûi dung dòch, trong buoàng boác coøn coù boä phaän taùch boït ñeå taùch nhöõng gioït loûng ra khoûi hôi thöù. II.THUYEÁT MINH QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ: Nguyeân lieäu ñaàu tieân laø nöôùc mía ñaõ ñöôïc laøm saïch coù noàng ñoä 8% khoái löôïng ôû 30oC ñöôïc bôm töø boàn chöùa vaøo thieát bò gia nhieät vôùi naêng suaát 1,5 taánh. Taïi ñaây, dung dòch ñöôïc ñun noùng baèng hôi ñoát coù aùp suaát 3,5 kgcm2 ñeå ñaït nhieät ñoä baèng nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch trong noài 1. Sau ñoù dung dòch chaûy tieáp vaøo noài 1. Trong noài 1, dung dòch chaûy thaønh maøng moûng töø treân xuoáng doïc theo beà maët trong caùc oáng truyeàn nhieät , hôi ñoát coù aùp suaát 3,5kgcm2 tuaàn hoaøn töï do beân ngoaøi oáng. Dung dòch ñöôïc boác hôi taïo thaønh 2 doøng:•Dung dòch coù noàng ñoä 10,7% khoái löôïng , nhieät ñoä 105,514oC ñöôïc bôm vaøo noài 2•Hôi thöù cuûa noài I coù aùp suaát 1.24kgcm2 ñi qua buoàng boác noài 1 ñeå taùch caùc gioït loûng ñi vaøo phía voû cuûa buoàng ñoát noài 2Töông töï noài 1, dung dòch noài 2 chaûy maøng phía trong oáng truyeàn nhieät, hôi ñoát cuûa noài 2 chính laø hôi thöù cuûa noài 1 ñi ngoaøi oáng. Hai doøng ra khoûi noài 2:•Dung dòch coù noàng ñoä 16% khoái löôïng , nhieät ñoä 60.7oC roài ñöôïc bôm vaøo boàn chöùa saûn phaåm ñeå chuaån bò cung caáp cho coâng ñoaïn tieáp theo .•Hôi thöù cuûa noài 2 coù aùp suaát 0.21 kgcm2 ñöôïc taùch loûng roài ñi vaøo thieát bò ngöng tuï baromet.Nöôùc ngöng töø thieát bò gia nhieät vaø caùc noài coâ ñaëc ôû traïng thaùi loûng soâi ñöôïc thaûi vaøo heä thoáng nöôùc thaûi chung cuûa nhaø maùy .Taïi thieát bò ngöng tuï, hôi thöù noài 2 ñöôïc laøm nguoäi vaø ngöng tuï bôûi doøng nöôùc saïch ôû 30oC laáy töø nguoàn nöôùc chung. Doøng nöôùc ngöng coù nhieät ñoä 39.85oC. Khí khoâng ngöng ñöôïc bôm chaân khoâng huùt sang thieát bò thu hoài nhaèm taùch heát aåm vaø thaûi ra ngoaøi. Đồ án môn học QTTB GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng MỤC LỤC Chương 1:Tổng quan I Giới thiệu nguyên liệu cần đặc 1/ Tính chất vật lí,hoá học dung dòch đường mía 2/ Các phương pháp làm tăng nồng độ dung dòch đường II Quá trình thiết bò đặc 1/ Quá trình đặc 2/ Thiết bò đặc Chương 2:Thuyết minh qui trình công nghệ Chương 3:Tính toán cân vật chất lượng 1/ Cân vật chất 2/ Cân nhiệt lượng 2.1 Xác đònh áp suất nhiệt độ nồi 2.2 Xác đònh tổn thất nhiệt độ 2.3 Hiệu số nhiệt độ hữu ích nhiệt độ sôi nồi 2.4 Cân nhiệt lượng 10 Chương 4:Tính toán thiết kế thiết bò 12 1/ Tính bề mặt truyền nhiệt buồng đốt 12 1.1 Tính nhiệt lượng đốt cung cấp 1.2 Tính hệ số truyền nhiệt nồi 12 1.3 Hiệu số nhiệt độ hữu ích thực nồi 15 1.4 Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt nồi 2/ Tính kích thước buồng đốt buồng bốc 16 2.1 Kích thước buồng đốt 2.2 Kích thước buồng bốc 3/ Tính khí 19 SVTH:Nguyễn Thò Diệu Huyền Đồ án môn học QTTB GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng 3.1 Thân thiết bò 3.1.1 Thân buồng đốt 3.1.2 Thân buồng bốc 3.2 Nắp đáy thiết bò 23 3.2.1 Nắp 3.2.2 Đáy 3.3 Vỉ ống 27 3.4 Bích – đệm – bulông 3.4.1 Bích 3.4.2 Đệm 3.4.3 Bulông ghép bích 3.5 Tai treo 29 3.5.1 Tính khối lượng nồi đặc 3.5.2 Tải trọng tác dụng lên tai treo 3.6 Kính quan sát 3.7 Tổng kết thiết bò 34 Chương 5:Tính toán thiết bò phụ 35 1/ Thiết bò ngưng tụ baromet 1.1 Lượng nước lạnh cần tưới vào thiết bò ngưng tụ 1.2 Thể tích không khí cần hút khỏi thiết bò ngưng tụ 1.3 Các kích thước chủ yếu thiết bò ngưng tụ Baromet 2/ Thiết bò gia nhiệt nhập liệu 38 2.1 Tính lượng đốt cần dùng 2.2 Tính hệ số truyền nhiệt 2.3 Tính bề mặt truyền nhiệt 2.4 Số ống truyền nhiệt 2.5 Đường kính thiết bò gia nhiệt 3/ Bồn cao vò 41 4/ Bơm 43 4.1 Bơm chân không 4.2 Bơm nước cho thiết bò ngưng tụ, bơm nhập liệu, bơm tháo liệu nồi III 5/ Lớp cách nhiệt Chương 6:Tính toán sơ giá thành chi tiết thiết bò 47 SVTH:Nguyễn Thò Diệu Huyền Đồ án môn học QTTB GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng Chương 7:Kết luận 48 Chương 1: TỔNG QUAN I Giới thiệu nguyên liệu: Tính chất dung dòch đường mía:  Thành phần: Dung môi: nước Các chất hoà tan: chiếm chủ yếu đường saccaroze, không bay trình đặc Ngoài chất cặn bã xuất sau trình ép mía.Các chất ảnh hưởng không nhỏ đến truyền nhiệt dung dòch  Tính chất nguyên liệu chế biến: ¯ Dung dòch đường mía độ nhớt cao ¯ Nhạy cảm với nhiệt độ cao Trong trình đặc tính chất nguyên liệu biến đổi không ngừng Cụ thể: Biến đổi tính chất vật lý: Thời gian đặc tăng, nồng độ dung dòch tăng dẫn đến tính chất dung dòch 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 dòch, độ nhớt, tổn thất nhiệt nồng độ, nhiệt độ sôi Biến đổi tính chất hoá học: SVTH:Nguyễn Thò Diệu Huyền Đồ án môn học QTTB GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng Thay đổi pH môi trường: thường giảm pH phản ứng phân hủy amit (Vd: asparagin) cấu tử tạo thành acid Đóng cặn dơ: dung dòch chứa số muối Ca2+ hoà tan nồng độ cao, phân hủy muối hữu tạo kết tủa Phân hủy chất đặc Tăng màu caramen hoá đường, phân hủy đường khử, tác dụng tương hỗ sản phẩm phân hủy amino acid Phân hủy số vitamin …  Việc chế biến, bảo quản: ¯ Xuất phát từ tính tự nhiên mía: độ đường giảm nhiều nhanh thu hoạch trễ chế biến không kòp thời Cho nên vấn đề quan trọng đặt hiệu sản xuất nhằm đảm bảo thu hồi đường với hiệu suất cao ¯ Hiện nay, nước ta nhiều nhà máy đường Bình Dương, Quảng Ngãi, Biên Hòa … Nhưng với phát triển ạt diện tích mía cộng với công nghệ lạc hậu, thiết bò cũ kó khả đáp ứng yêu cầu khó ¯ Do việc đổi công nghệ thiết bò đòi hỏi cấp thiết Trong thiết bò đặc II Quá trình thiết bò đặc: 1/ Quá trình đặc: Đònh nghóa: đặc phương pháp dùng để nâng cao nồng độ chất hoà tan dung dòch hai hay nhiều cấu tử Quá trình đặc dung dòch lỏng - rắn hay lỏng- lỏng chênh lệch nhiệt sôi cao thường tiến hành cách tách phần dung môi (cấu tử dể bay hơn) Đó trình vật lý - hóa lý Các phương pháp 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 tăngnồng độ chất tan.Tùy tính chất cấu tử áp suất bên tác dụng lên mặt thoáng mà trình kết tinh xảy nhiệt SVTH:Nguyễn Thò Diệu Huyền Đồ án môn học QTTB GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng độ cao hay thấp phải dùng đến máy lạnh Bản chất 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 đặc Tách không khí lắng keo (protit) đun sơ ngăn chặn tạo bọt đặc Ứng dụng đặc: Dùng sản xuất thực phẩm: dung dòch đường, mì chính,các dung dòch nước trái cây… Dùng sản xuất hóa chất: NaOH, NaCl, CaCl 2, muối vô … Đánh giá khả phát triển đặc: Hiện nay, phần lớn nhà máy sản xuất hoá chất, thực phẩm sử dụng thiết bò đặc thiết bò hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn Mặc dù hoạt động gián tiếp cần thiết gắn liền với tồn nhà máy Cùng với phát triển nhà máy việc cải thiện hiệu thiết bò đặc tất yếu Nó đòi hỏi phải thiết bò đại, đảm bảo an toàn hiệu suất cao Đưa đến yêu cầu người kỹ sư phải kiến thức chắn đa dạng hơn, chủ động khám phá nguyên lý thiết bò đặc 2/ Thiết bò đặc: Theo cấu tạo: Nhóm 1: dung dòch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng đặc dung dòch loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn dể dàng qua bề mặt truyền nhiệt Gồm:  buồng đốt (đồng trục buồng bốc), ống tuần hoàn  buồng đốt ( không đồng trục buồng bốc) Nhóm 2: dung dòch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dòch từ 1,5 - 3,5 m/s bề mặt truyền nhiệt SVTH:Nguyễn Thò Diệu Huyền Đồ án môn học QTTB GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dung dòch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh bề mặt truyền nhiệt Gồm:  buồng đốt trong, ống tuần hoàn  buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn Nhóm 3: dung dòch chảy thành màng mỏng,chảy lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm Đặc biệt thích hợp cho dung dòch thực phẩm dung dòch nước trái cây,hoa ép…Gồm:  Màng dung dòch chảy ngược, buồng đốt hay ngoài: dung dòch sôi tạo bọt khó vỡ  Màng dung dòch chảy xuôi, buồng đốt hay ngoài: dung dòch sôi tạo bọt bọt dễ vỡ Theo phương pháp thực trình: đặc áp suất thường (thiết bò hở): nhiệt độ sôi, áp suất không đổi Thường dùng đặc dung dòch liên tục để giữ mức dung dòch cố đònh để đạt suất cực đại thời gian đặc ngắn nhất.Tuy nhiên, nồng độ dung dòch đạt không cao đặc áp suất chân không: Dung dòch nhiệt độ sôi 100oC, áp suất chân không Dung dòch tuần hoàn tốt, tạo cặn, bay nước liên tục đặc nhiều nồi: Mục đích tiết kiệm đốt Số nồi không nên lớn làm giảm hiệu tiết kiệm thể chân không, áp lực hay phối hợp hai phương pháp Đặc biệt sử dụng thứ cho mục đích khác để nâng cao hiệu kinh tế đặc liên tục: Cho kết tốt đặc gián đoạn thể áp dụng điều khiển tự động, chưa cảm biến tin cậy III Nhiệm vụ đồ án: Thiết kế hệ thống đặc đường mía nồi liên tục Chọn thiết bò loại ống chùm thẳng đứng ,có buồng đốt ,tuần hoàn tự nhiên Chương 2: THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ I NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐẶC: Dung dòch từ bể chứa nguyên liệu bơm lên bồn cao vò, từ bồn cao vò dung dòch chảy xuống qua thiết bò gia nhiệt SVTH:Nguyễn Thò Diệu Huyền Đồ án môn học QTTB GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng gia nhiệt đến nhiệt độ sôi ứng với áp suất làm việc nồi I Dung dòch sau đưa vào nồi I Do chênh lệch áp suất nồi I nồi II nên dung dòch tiếp tục chảy qua nồi II bơm hút chuyển vào bể chứa sản phẩm Hơi thứ nồi I dùng làm đốt nồi II để tận dụng nhiệt Hơi thứ nồi II đưa qua thiết bò ngưng tụ baromet chân không hút Nguyên lý làm việc nồi đặc : phần thiết bò buồng đốt gồm ống truyền nhiệt ống tuần hoàn trung tâm Dung dòch ống, đốt khoảng không gian phía ống Nguyên tắc hoạt động ống tuần hoàn trung tâm : ống tuần hoàn đường kính lớn nhiều so với ống truyền nhiệt hệ số truyền nhiệt nhỏ, dung dòch sôi so với dung dòch ống truyền nhiệt Khi sôi dung dòch ds = 0.5 dd tạo áp lực đẩy dung dòch từ ống tuần hoàn sang ống truyền nhiệt Kết tạo dòng chuyển động tuần hoàn thiết bò Để ống tuần hoàn trung tâm hoạt động hiệu dung dòch nên cho vào khoảng 0,4 – 0,7 chiều cao ống truyền nhiệt Phần phía thiết bò buồng bốc để tách khỏi dung dòch, buồng bốc phận tách bọt để tách giọt lỏng khỏi thứ II.THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ: Nguyên liệu nước mía làm nồng độ 8% khối lượng 30oC bơm từ bồn chứa vào thiết bò gia nhiệt với suất 1,5 tấn/h Tại đây, dung dòch đun nóng đốt áp suất 3,5 kg/cm để đạt nhiệt độ nhiệt độ sôi dung dòch nồi Sau dung dòch chảy tiếp vào nồi Trong nồi 1, dung dòch chảy thành màng mỏng từ xuống dọc theo bề mặt ống truyền nhiệt , đốt áp suất 3,5kg/cm2 tuần hoàn tự bên ống Dung dòch bốc tạo thành dòng:  Dung dòch nồng độ 10,7% khối lượng , nhiệt độ 105,514oC bơm vào nồi  Hơi thứ nồi I áp suất 1.24kg/cm2 qua buồng bốc nồi để tách giọt lỏng vào phía vỏ buồng đốt nồi Tương tự nồi 1, dung dòch nồi chảy màng phía ống truyền nhiệt, đốt nồi thứ nồi ống Hai dòng khỏi nồi 2:  Dung dòch nồng độ 16% khối lượng , nhiệt độ 60.7oC bơm vào bồn chứa sản phẩm để chuẩn bò cung cấp cho công đoạn SVTH:Nguyễn Thò Diệu Huyền Đồ án môn học QTTB GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng  Hơi thứ nồi áp suất 0.21 kg/cm tách lỏng vào thiết bò ngưng tụ baromet Nước ngưng từ thiết bò gia nhiệt nồi đặc trạng thái lỏng sôi thải vào hệ thống nước thải chung nhà máy Tại thiết bò ngưng tụ, thứ nồi làm nguội ngưng tụ dòng nước 30 oC lấy từ nguồn nước chung Dòng nước ngưng nhiệt độ 39.85 oC Khí không ngưng bơm chân không hút sang thiết bò thu hồi nhằm tách hết ẩm thải Chương 3: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNG 1/ Cân vật chất: Lượng thứ bốc lên toàn hệ thống:  X  8  W Gd 1  d  15001   750 (kg/h) Xc   16   Trong đó: W : Lượng thứ hệ thống đặc, kg/h Gđ : Lượng dung dòch ban đầu, kg/h Xđ, Xc : Nồng độ đầu cuối dung dòch, %khối lượng   Giả thiết phân phối thứ nồi : Chọn tỉ số thứ bốc lên từ nồi I II : WI 1.01 WII Khi ta hệ phương trình: WI 1.01 WII WI + WII = 750 Giải hệ kết : WI = 377 kg/h WII =373 kg/h  Xác đònh nồng độ dung dòch nồi : - Nồng độ cuối dung dòch khỏi nồi I : G D x D 1500 *  10.7 % x’C= G D  WI 1500  377 - Nồng độ cuối dung dòch khỏi nồi II : x’’C= G D x D 1500 *  16 (%) G D  WI  WII 1500  750 SVTH:Nguyễn Thò Diệu Huyền Đồ án môn học QTTB GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng 2/ Cân lương: 2.1) Xác đònh áp suất nhiệt độ nồi: Hiệu số áp suất hệ thống đặc: Theo đầu áp suất ngưng tụ là: Png = 0.2 kg/cm2 p suất đốt vào nồi I : P1= 3.5 kg/cm2 Khi hiệu số áp suất hệ thống đặc : Pt =P1 – Png = 3.5 – 0.2 = 3.3 kg/cm2 P1  Chọn tỉ số phân phối áp suất nồi : P2 Kết hợp với phương trình : P1 + P2 = Pt = 3.3 kg/cm2 Suy : P1 = 2.3 kg/cm2 P2 = ( kg/cm2) Maø : P1 = P1- P2 P2 = P2- Png Dựa vào kiện tra sổ tay qúa trình thiết bò tập I ta bảng sau đây: Loại Nồi I Áp Nhiệt suất độ (kg/cm ) (0C) Hơi đốt P1= 3.5 Hơi thứ P’1=1.24 T1=137.9 Nồi II Áp suất Nhiệt (kg/cm2) độ (0C) P2=1.2 Tháp ngưng tụ Áp Nhiệt suất độ (0C) (kg/cm2) T2=104.2 Png=0.2 t’1 =105.2 P’2=0.21 tng=59.7 t’2 =60.7 2.2 Xác đònh nhiệt độ tổn thất : a Tổn thất nhiệt nồng độ tăng cao (’): Để tính tổn thất nhiệt nồng độ tăng cao ,ta sử dụng nhiều phương pháp như: Tiaxenko, Babô.Tuy nhiên để đơn giản ta tra(nội suy) theo bảng “Quan hệ độ tăng nhiệt độ sôi ,nồng độ đường nhiệt độ thứ nồi bốc hơi”( Trang 198 - Sách Kỹ nghệ sản xuất đường mía –NXB KHKT Hà Nội-1984) Đại lượng Nồi I Nồi I Nồi II xC (%k.l) t’ ( C) ’i ( C) 10.7 16 105.2 60.7 0.11435 0.1856 SVTH:Nguyễn Thò Diệu Huyền 0 Đồ án môn học QTTB GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng Từ ta tổng tổn thất nhiệt nồng độ tăng cao : Σ’ = ’I +’II = 0.11435+0.1856 = 0.3 0C b Tổn thất nhiệt áp suất thuỷ tónh (’’ ):  ” = tsdd(Ptb) -tsdd(Po) = tsdm( Ptb) – tsdm(Po)  Mức chất lỏng thích hợp ống truyền nhiệt: Hop = [0.26 + 0.0014(dd – dm)]H (m) Áp suất lớp chất lỏng trung bình: Ptb = Po + 0.5hhgHop (at) Trong đó: dd : Khối lượng riêng dung dòch theo nồng độ cuối, kg/m3 dm : Khối lượng riêng dung môi , kg/m3 H : Chiều cao ống truyền nhiệt, m Po : Áp suất mặt thoáng dung dòch lấy áp suất thứ, at hh = 0.5dd  Chọn chiều cao ống truyền nhiệt H = 1.5m  dd tính sau: x 1 x    dd  d  dm Trong đó: đ : khối lượng riêng đường kết tinh  288 d    (T  288) 288 = 1590(kg/m3) – khối lượng riêng đường kết tinh 288oK  = 11.10-5 (K-1) – hệ số dãn nở thể tích đường T =t’i +273 Bảng 3: Tổn thất nhiệt độ áp suất thủy tónh tsdm  dm  dd Hop Ptb đ ” (Ptb) (kg/m (kg/m (m) (at) (kg/m ) (oC) 3 (C) ) ) 1605.93 0.48 1.25 Noài I 954.55 997.82 105.4 0.2 1047.3 0.52 0.22 Noài II 982.82 1598.03 61.86 1.16 55 Toång ∑ ” = 1.36 nồi Trong bảng , ρdm nồi tra theo nhiệt độ thứ nồi (tra bảng I.250 –trang 312- STT1) SVTH:Nguyễn Thò Diệu Huyền 10 Đồ án môn học QTTB GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng Lượng khí cần hút khỏi thiết bò ngưng tụ baromet : Gkk=25.10-6.(Gn+W2)+10-2.W2 = 25.10-6*(3.2+0.11153)+10-2*0.11153 =1.2*10-3 kg/s Thể tích khí không ngưng cần hút khỏi thiết bò : 288.Gkk (273  t kk ) Vkk= p ng  p h Với tkk =t2D+4+0.1 (t2C – t2D) =30 + 4+ 0.1*(49.7 - 30)=35.97 0C png=0.2 kg/cm2 =0,2.9,81.104 N/m2 : áp suất làm việc thiết bò ngưng tụ ph =0.0608 kg/cm2 =608.9,81 N/m2 : áp suất riêng phần nước hỗn hợp nhiệt độ tkk 288 *1.09 *10  (273  38.54) 7,82.10-3 m3/s 58860  6867 c Các kích thước chủ yếu thiết bò ngưng tụ baromet : + Đường kính : W2 Dt=1.383 (CT VI.52 – p.84 – STT2)  h h  Vkk = h h : khối lượng riêng hơi, h=0.12855 kg/m3 : tốc độ thiết bò ngưng tụ, h = 35 m/s (p.85 – STT2) Dt=0.2177 m Chọn đường kính thiết bò ngưng tụ Dt= 300 mm + Kích thước ngăn : Tấm ngăn dạng viên phân với chiều rộng laø : D b= t +50 =150+50=200 mm ( CT VI.53 – p.85 – STT2) Tấm ngăn đục nhiều lỗ , lấy đường kính lỗ dl=2mm Chiều dày ngăn , chọn =4 mm Chiều cao gờ cạnh ngăn , chọn hg=40 mm Các lỗ xếp theo hình lục giác đều, ta bước lỗ : fe f t=0.866dl tb fe tỷ số tổng diện tích tiết diện lỗ với diện f tb tích tiết diện thiết bò ngưng tụ , f0 Chọn =0.08 f tb  SVTH:Nguyễn Thò Diệu Huyền 39 Đồ án môn học QTTB GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng t =0.866*2* 0.08 =0.49 mm  0.5 mm + Chieàu cao thiết bò ngưng tụ : t 2C  t D 49.7  30  0.6633 Mức độ đun nóng nước : p= t ng  t D 59.7  30 Tra baûng VI-7 ( STQTTB T2 trang 86) ta có: Số ngăn n=6 Khoảng cách trung bình ngăn : htb=400 mm Chiều cao thiết bò ngưng tụ : Hng=n.htb+800 = 6*400+1100=3500 mm = 3.5 m + Kích thước ống Baromet: Nước Đường kính ống baromet : Gn,cn,ttb Dba 0.004(Gn  W2 ) dba=    : vận tốc hỗn hợp nước lạnh nước ngưng chảy ống W3, i Hơi ngưng baromet,chọn =0.6 m/s 0.004 * (3.2  0.11153 )  dba= =0.084 m 0.6 * 3.14 dba Lấy đường kính ống baromet dba= 90 mm + Chiều cao ống baromet : hba=h1+h2+h3 (m) Hình5: Thiếtbòngưng tụBaromet  h1: chiều cao cột nước ống baromet cân với hiệu số áp suất khí áp suất thiết bò ngưng tụ baromet P h1=10.33 m 760 Po : độ chân không thiết bò ngưng tụ Po = Pa-Png=760 –0.2 *735 =613 mm Hg  h1= 10.33*613/760 = 8,33 m  h2 : chieàu cao cột nước ống baromet cần thiết để khắc phục toàn trở lực nước chảy ống h 2 ( ba    ) (m) h2= 2g d ba 1: hệ số trở lực cục vào ống , 1=0.5 2 : hệ số trở lực cục khỏi ống , 2=1 ta coù ttb= 52.7 0C   = 986.75 kg/m3   = 5.26 *10-4N.s/m2 h tb h ba H ba  SVTH:Nguyễn Thò Diệu Huyền 40 Đồ án môn học QTTB GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng  d ba  0.6 * 0.06 * 986.75  =67534.22  5.26 *10  Chọn ống thép CT.3 nên độ nhám  = 0.2mm Chuẩn số Re : Re = tính: d Regh=6     8/7  60  6 *    0.2  d Ren = 220     Vậy: Regh
- Xem thêm -

Xem thêm: đồ án cô đặc mía đường, đồ án cô đặc mía đường

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay