HỆ THỐNG CÔ ĐẶC MỘT NỒI DUNG DỊCH NƯỚC TRÁI VẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO ĐỒ ÁN Đề tài nhóm 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC MỘT NỒI DUNG DỊCH NƯỚC TRÁI VẢI, NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 2500KGH GVHD NGUYỄN HỮU.Vải là loại cây ăn quả nguồn gốc từ Trung Quốc. Vải được trồng nhiều ở vùng khí hậu nhiệt đới đặc biệt là các nước Châu Á như Trung Quốc, Việt Nam, Indonesia… Cây vải là loại cây thân gỗ, kích thước trung bình, có thể cao tới 1520m. Quả là loại quả hạch, hình cầu hoặc hơi thuôn, dài 34cm, đường kính khoảng 3cm. Vải là cây lâu năm, thích ứng rộng từ Nghệ An, Thanh Hóa trở ra, đều trồng được. Vải có bộ rễ mạnh, chịu hạn, không chịu được úng. Vải không kén đất lắm: Đối với đất tốt thì năng suất, chất lượng cao. Với đất xấu, đất đồi, đất chua, nếu được bón nhiều phân hữu cơ, vải vẫn phát triển tốt. Ở Việt Nam giống vải được ưa chuộng nhất là vải thiều được trồng tại Thanh Hà, tỉnh Hải Dương.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÁO CÁO ĐỒ ÁN

Đề tài nhóm 4:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC MỘT NỒI

DUNG DỊCH NƯỚC TRÁI VẢI, NĂNG SUẤT

Bảng Phân Công Việc Làm Trong Nhóm

TT Nội dung tiểu luận Phân công thực hiện Thời gian

hoàn thành Ghi chú

1

Chương 1 Chương 2 Chương 3 (phần 5)

Tìm tài liệu tham thảo

Tìm đồ án và bản vẽ của

khóa trước Tổng hợp word

Lục Diệu Long 7/1/2022

2

Chương 3 (phần

1,2,3,4,5,6) Bản vẽ

Huỳnh Thị Ánh Sáng 15/1/2022

3

Mục Lục

LỜI CẢM ƠN 7

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 8

LỜI MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC NƯỚC TRÁI VẢI 10

1 Giới thiệu chung 10

2 Nguyên liệu và sản phẩm 11

2.1 Đặc điểm nguyên liệu 11

2.2 Đặc điểm sản phẩm 12

2.3 Biến đổi của nguyên liệu và sản phẩm 12

2.3.1. Biến đổi tính chất vật lý: 12

2.3.2. Biến đổi tính chất hóa học: 12

2.3.3. Biến đổi sinh học: 13

2.4 Yêu cầu nguyên liệu và sản phẩm 13

3 Cô đặc và quá trình cô đặc 13

3.1 Định nghĩa cô đặc 13

3.2 Bản chất của sự cô đặc 13

3.3 Ứng dụng của cô đặc 13

3.4 Các phương pháp cô đặc 14

4 Các thiết bị cô đặc 14

4.1 Theo cấu tạo 14

4.2 Theo phương thức thực hiện quá trình 15

4.3 Thiết bị cô đặc một nồi có ống tuần hoàn trung tâm 16

4.4 Các thiết bị và chi tiết 16

4.5 Yêu cầu thiết bị và vấn đề năng lượng 17

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CÔ ĐẶC NƯỚC TRÁI VẢI 18

MỘT NỒI LIÊN TỤC 18

1 Hệ thống cô đặc 1 nồi liên tục 18

1.1 Nguyên lý hoạt động của thiết bị cô đặc 18

1.2 Nguyên lý hoạt động của thiết bị ngưng tụ Baromet 19

1.3 Hoạt động của hệ thống 20

1.3.1 Nhập liệu 20

1.3.2 Quá trình cô đặc 20

2 Thao tác vận hành 21

2.1 Chuẩn bị 21

2.2 Vận hành 21

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 22

1 Cân bằng vật chất và năng lượng 22

1.1 Dữ liệu ban đầu 22

1.2 Cân bằng vật chất 22

1.3 Tổn thất nhiệt độ 22

1.4 Tổn thất nhiệt độ do nồng độ tăng ( ∆’) 23

1.5 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh (∆’’) 24

2 Cân bằng năng lượng 27

2.1 Cân bằng nhiệt lượng 27

2.2 Phương trình cân bằng nhiệt 28

3 Thiết kế thiết bị chính 32

3.1 Tính toán truyền nhiệt cho thiết bị cô đặc 32

3.2 Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến dòng chất lỏng hơi sôi 33

3.3 Nhiệt tải về phía tường (qv) 35

3.4 Hệ số truyền nhiệt tổng quát K cho quá trình cô đặc 37

3.5 Diện tích bề mặt truyền nhiệt 38

4 Tính kích thước của thiết bị cô đặc 38

4.1 Tính kích thước buồng đốt 38

4.1.1 Số ống truyền nhiệt 38

4.1.2 Đường kính ống tuần hoàn trung tâm (Dth) 38

4.1.3 Đường kính buồng đốt (Dt) 39

4.1.4 Kiểm tra diện tích truyền nhiệt 40

4.1.5 Tính kích thước đáy nón của buồng đốt 41

4.2 Tính kích thước buồng bốc 41

4.2.1 Đường kính buồng bốc (Db) 41

5

4.2.2 Chiều cao buồng bốc (Hb) 44

4.2.3 Tính kích thước nắp elip có gờ của buồng bốc 45

4.3 Tính kích thước các ống dẫn 45

4.4 Tổng kết về đường kính 47

5 Tính bền cơ khí cho thiết bị cô đặc 48

5.1 Tính cho buồng đốt 48

5.1.1 Sơ lược về cấu tạo 48

5.1.2 Tính toán 48

5.2 Tính cho buồng bốc 50

5.2.1 Sơ lược cấu tạo 50

5.2.2 Tính toán 51

5.3 Tính cho đáy thiết bị 55

5.3.1 Sơ lược cấu tạo 55

5.3.2 Tính toán 55

5.4 Tính cho nắp thiết bị 61

5.4.1 Sơ lược cấu tạo 61

5.4.2 Tính toán 61

5.5 Tính mặt bích 63

5.5.1 Sơ lược về cấu tạo 63

5.5.2 Chọn mặt bích 63

5.6 Tính vỉ ống 65

5.6.1 Sơ lược về cấu tạo 65

5.6.2 Tính toán 66

5.7 Khối lượng và tai treo 67

5.7.1 Sơ lược cấu tạo trai treo chân đỡ 67

5.7.2 Khối lượng các bộ phận thiết bị 68

5.7.3 Khối lượng lớn nhất có thể có của dung dịch trong thiết bị 71

6 Tính toán thiết bị phụ 73

6.1 Thiết bị truyền nhiệt 73

6.1.1 Hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi 73

6.1.2 Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến dòng chất lỏng sôi 74

6.1.3 Nhiệt tải riêng phía tường 76

6.1.4 Diện tích bề mặt truyền nhiệt 77

6.2 Tính thiết bị ngưng tụ baromet 79

6.2.1 Chọn thiết bị ngưng tụ 79

6.2.2 Tính thiết bị ngưng tụ 80

7

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP Hồ Chí Minh, các thầy cô khoa Công Nghệ Thực Phẩm của trường đã tạo điều kiện cho em được thực hiện đồ án

Trong thời gian học tập tại trường em đã tiếp thu rất nhiều kiến thức và bài báo cáo này là kết quả của quá trình học tập và rèn luyện dưới sự dạy bảo của quý thầy cô Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Hữu Quyền, người đã tận tình hướng dẫn và góp ý kỹ lưỡng trong thời gian qua giúp em hoàn thành bài báo cáo một cách tốt nhất Đồng thời do kinh nghiệm thực tế còn hạn chế cũng như kiến thức còn hạn hẹp nên bài báo cáo không thể tránh khỏi thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô để em học thêm được nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn những đồ án sau này ạ

Cuối cùng, em xin kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe và thành công trong

sự nghiệp của mình Kính chúc Thầy Nguyễn Hữu Quyền luôn có sức khỏe tốt, đạt được nhiều thành công trong công việc và cuộc sống

Em xin chân thành cảm ơn!

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Sinh viên thực hiện: Lục Diệu Long

Sinh viên thực hiện: Huỳnh Thị Ánh Sáng

Nhận xét:

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ: TP.HCM, ngày tháng năm

Giáo viên hướng dẫn

9

LỜI MỞ ĐẦU

Trong kế hoạch đào tạo đối với sinh viên của trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM, học phần Đồ án về quá trình và thiết bị là cơ hội tốt để sinh viên có thể hệ thống lại kiến thức về quá trình và thiết bị của công nghệ thực phẩm Bên cạnh

đó, học phần này còn là dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thông qua việc tính toán, thiết

kế và lựa chọn các chi tiết của một thiết bị với số liệu cụ thể, thông dụng

Để tài nhóm chúng em nhận được là “Thiết kế hệ thống cô đặc 01 nồi dung dịch nước trái vải, năng suất nhập liệu 2500 kg/h” Với:

+ Nồng độ nhập liệu : 16% (khối lượng)

+ Nồng độ sản phẩm : 34 % (khối lượng)

+ Áp suất chân không tại thiết bị ngưng tụ : Pck = 0.8 at

+ Nguồn nhiệt là hơi nước bão hoà Áp suất hơi bão hòa P = 2,2 ati

+ Sử dụng thiết bị cô đặc ống chùm, dạng tuần hoàn trung tâm

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC NƯỚC TRÁI VẢI

1 Giới thiệu chung

Giới (rednum): Plantae

Họ (familia): Sapindaceae

Loài (species): L.chinensis

Vải là loại cây ăn quả nguồn gốc từ Trung Quốc Vải được trồng nhiều ở vùng khí hậu nhiệt đới đặc biệt là các nước Châu Á như Trung Quốc, Việt Nam, Indonesia… Cây vải là loại cây thân gỗ, kích thước trung bình, có thể cao tới 15-20m Quả là loại quả hạch, hình cầu hoặc hơi thuôn, dài 3-4cm, đường kính khoảng 3cm

Vải là cây lâu năm, thích ứng rộng từ Nghệ An, Thanh Hóa trở ra, đều trồng được Vải có bộ rễ mạnh, chịu hạn, không chịu được úng Vải không kén đất lắm: Đối với đất tốt thì năng suất, chất lượng cao Với đất xấu, đất đồi, đất chua, nếu được bón nhiều phân hữu cơ, vải vẫn phát triển tốt Ở Việt Nam giống vải được ưa chuộng nhất là vải thiều được trồng tại Thanh Hà, tỉnh Hải Dương

Có 3 giống chính:

Vải chua: Là giống vải được trồng lâu đời ở nước ta, chất lượng vải không đều,

hạt to, vị chua nên hiện nay không phát triển

Vải nhỡ: Do nguồn gốc lai và hiện tượng biến dị của vải thiều gieo bằng hạt Quả

to, chất lượng tốt hơn vải chua, kém hơn vải thiều, chín sau vải chua, trồng rải rác ở vùng đồi trung du

Vải thiều: Cây có tán lá tròn, khung cành dày, nhiều cành tăm, phiến lá dày, bóng

Quả chín từ đầu tháng 6 đến cuối tháng 6 Khi chín quả có màu đỏ bóng, hình cầu Trọng lượng trung bình nặng 20-25g, tỷ lệ cùi trên 70% Nhận biết vải thiều so với vải chua và vải nhỡ thông qua khung cành, lá, hoa và quả Chùm hoa vải thiều từ cuống đến nụ được phủ một lớp lông màu trắng Cây vải thiều ra hoa phụ thuộc vào thời tiết

Như đã biết, ngành công nghiệp nước trái vải là một ngành công nghiệp lâu đời

và ngày càng phát triển ở nước ta Trong những năm gần đây, ở một số tỉnh thành của nước ta, ngành công nghiệp nước trái vải đã có bước nhảy vọt rất lớn trong mùa dịch Nước trái vải vừa tạo ra sản phẩm vừa làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp như siro, vải đóng hộp… Trong tương lai, khả năng này còn có thể phát triển hơn nữa nếu

có sự đầu tư tốt cho cây vải thiều cùng với nâng cao khả năng chế biến và tiêu thụ sản phẩm

Do nhu cầu thị trường nước ta hiện nay mà các nhà máy với quy mô lớn, nhỏ mọc lên ở nhiều nơi như Hải Dương, Nghệ An, Thanh Hóa,… Tuy nhiên nó chỉ là các hoạt động sản xuất một cách đơn lẻ, năng suất thấp, các ngành công nghiệp có liên quan không gắn kết với nhau đã gây khó khăn cho việc phát triển công nghiệp nước trái vải Ngoài ra, vấn để cung cấp vải thiều nguyên liệu, sự cạnh tranh của các nhà máy vải, cộng với công nghệ lạc hậu, thiết bị cũ kỹ đã ảnh hưởng mạnh đến quá trình sản xuất Bên cạnh đó, cây vải càng trồng lâu năm thì lại càng ngon, vỏ càng mỏng, cùi càng dày, hạt càng sun lại càng nhỏ chứng tỏ cây vải già và chất lượng thơm ngon nhất Với tất cả những lý do trên, việc cải tiến sản xuất, nâng cao và đổi mới dây chuyền thiết bị công nghệ, tăng hiệu quả các quá trình là hết sức cần thiết và cấp bách, đòi hỏi phải chuẩn bị ngay từ bây giờ Trong đó, cải tiến thiết bị cô đặc là một yếu tố quan trọng không kém trong hệ thống sản xuất vì đây là một thành phần không thể xem thường

2 Nguyên liệu và sản phẩm

2.1 Đặc điểm nguyên liệu

Nguyên liệu cô đặc ở dạng dung dịch, gồm:

- Dung môi: Nước

- Các chất hòa tan: Gồm nhiều cấu tử với hàm lượng rất tháp (xem như không có)

và chủ yếu là đường saccaroze Các cấu tử này xem như không bay hơi trong quá trình

- Dung môi: Nước

- Các chất hòa tan: Có nồng độ cao

2.3 Biến đổi của nguyên liệu và sản phẩm

Trong quá trình cô đặc, tính chất cơ bản của nguyên liệu và sản phẩm biến đổi không ngừng

2.3.2 Biến đổi tính chất hóa học:

Thay đổi pH môi trường: Thường là giảm pH do các phản ứng thủy phân amit của các cấu tử tạo thành các acid

Đóng cặn dơ: do trong dung dịch chứa một số muối Ca2+ ít hòa tan ở nồng độ cao, phân hủy muối hữu cơ tạo kết tủa

Phân hủy chất cô đặc

Tăng màu do caramen hóa đường, phân hủy đường khử, tác dụng tương hỗ giữa các sản phẩm phân hủy và các amino acid

Phân hủy một số vitamin

13

2.3.3 Biến đổi sinh học:

Tiêu diệt vi sinh vật (ở nhiệt độ cao )

Hạn chế khả năng hoạt động của vi sinh vật ở nồng độ cao

2.4 Yêu cầu nguyên liệu và sản phẩm

- Đảm bảo các cấu tử quý trong sản phẩm có mùi, vị đặc trưng trong sản phẩm

được giữ nguyên

- Đạt nồng độ và độ tinh khiết yêu cầu

- Thành phần hóa học chủ yếu không thay đổi

3 Cô đặc và quá trình cô đặc

3.1 Định nghĩa cô đặc

Cô đặc là phương pháp dùng để nâng cao các nồng độ các chất hòa tan trong dung dịch gồm 2 hay nhiều cấu tử Quá trình cô đặc của dung dịch lòng – rắn hay lỏng – lỏng có chênh lệch nhiệt độ sôi rất cao thường được tiến hành bằng cách tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn), đó là các quá trình vật lý – hóa lý Tùy theo tính chất của cấu tử khó bay hơi (hay không bay hơi trong quá trình đó), ta có thẻ tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt độ (đun nóng) hoặc phương pháp làm lạnh kết tinh

3.2 Bản chất của sự cô đặc

Để tạo thành hơi (trạng thái tự do), tốc độ chuyển động vì nhiệt của các phân tử lỏng gần mặt thoáng lớn hơn tốc độ giới hạn Phân tử bay hơi sẽ thu nhiệt để khắc phục lực liên kết ở trạng thái lỏng và trở lực bên ngoài Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để các phân tử đủ năng lượng thực hiện quá trình này

Bên cạnh đó, sự bay hơi xảy ra chủ yếu là do các bọt khí hình thành trong quá trình cấp nhiệt và chuyển động liên tục, do chênh lệch áp khối lượng riêng các phần tử

ở trên bề mặt và dưới đáy tạo nên sự tuần hoàn tự nhiên trong nồi cô đặc Tách không khí và lắng keo (protit) sẽ ngăn chặn sự tạo bọt khi cô đặc

3.3 Ứng dụng của cô đặc

Trong sản xuất thực phẩm: cô đặc dung dịch đường, mì chính, trái cây…

Trong sản xuất hóa chất: cô đặc dung dịch NaOH, NaCl, CaCl2, các muối vô cơ… Hiện nay, phần lớn các nhà máy sản xuất hóa chất, thực phẩm đều sử dụng thiết bị cô

đặc như một thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn

Mặc dù cô đặc chỉ là một hoạt động gián tiếp nhưng nó rất cần thiết và gắn liền với sự tồn tại của nhà máy Cùng với sự phát triển của nhà máy, việc cải thiện hiệu quá của thiết bị cô đặc là một tất yếu Nó đòi hỏi phải có những thiết bị hiện đại, đảm bảo

an toàn và hiệu suất cao Do đó, yêu cầu được đặt ra cho người kỹ sư là phải có kiến thức chắc chắn hơn và đa dạng hơn, chủ động khám phá các nguyên lý mới của thiết

bị cô đặc

3.4 Các phương pháp cô đặc

Phương pháp nhiệt: dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng

Phương pháp lạnh: khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó, một cấu tử sẽ tác ra dưới dạng tinh thể của đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để tăng nồng

độ chất tan Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng mà quá trình kết tinh đó xảy ra ở nhiệt độ cao hay tháo và đôi khi ta phải dùng phương pháp lạnh

4 Các thiết bị cô đặc

Phân loại và ứng dụng (trong phạm vi cô đặc nhiệt)

4.1 Theo cấu tạo

Nhóm 1: Dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) Thiết bị cô đặc nhóm

này có thể cô đặc dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Bao gồm:

+ Có buồng đốt trong (đồng trục buồng đốt) ống tuần hoàn trong hoặc ngoài + Có buồng đốt ngoài (không đồng trục buồng đốt)

Nhóm 2: Dung dịch đối lưu cưỡng bức (tuần hoàn cưỡng bức) Thiết bị cô đặc

nhóm này dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1,5 m/s đến 3,5m/s tại bề mặt truyền

15

nhiệt Ưu điểm chính là tương cường hệ số truyền nhiệt k, dùng được cho các dung dịch khá đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh trên bề mặt truyền nhiệt Bao gồm:

+ Có buồng đốt trong, ống tuần hoàn ngoài

+ Có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn ngoài

Nhóm 3: Dung dịch chảy thành màng mỏng thiết bị cô đặc nhóm này chỉ cho

phép dung dịch chảy dạng màng quá bề mặt truyền nhiệt một lần (xuôi hay ngược) để tránh sự tác dụng nhiệt độ lâu dài làm biến chất một số thành phần của dung dịch Đặc biệt còn thích hợp cho các dung dịch thực phẩm như trái cây, hoa quả ép Bao gồm: + Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt trong hay ngoài: dịch dịch sôi tạo bọt khó vỡ

+ Màng dung dịch chảy xuôi Có buồng đốt trong hay ngoài: dung dịch sôi ít tạo bọt và dễ vỡ

4.2 Theo phương thức thực hiện quá trình

- Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): nhiệt độ soi và áp suất không đổi, thường

được dùng trong cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định, nhằm đạt

năng suất cực đại và thời gian cô đặc ngắn nhất

- Cô đặc áp suất chân không: dung dịch có nhiệt độ sôi thấp ở áp suất chân không Dung dịch tuần hoàn tốt, ít tạo cặn và sự bay hơi dung môi diễn ra liên tục

- Cô đặc nhiều nồi: mục đích chính là tiết kiệm hơi đốt số nồi không nên quá lớn

vì nó làm giảm hiệu quả tiết kiệm hơi Người ta có thể cô đặc chân không, cô đặc áp lực hay phối hợp hai phương pháp này với nhau đặc biệt có thể sử dụng hơi thứ cho

mục đích khác để nâng cao hiệu quả kinh tế

- Cô đặc liên tục: cho kết quả tốt hơn cô đặc gián đoạn có thể được điều khiển

tự động nhưng hiện nay chưa có cảm biến đủ tin cậy

Đối với mỗi nhóm thiết bị, ta đều có thể thiết kế buồng đốt trong, buồng đốt ngoài,

có hoặc không có ống tuần hoàn Tùy theo điều kiện kỹ thuật và tính chất của dung

dịch, ta có thể áp dụng chế độ cô đặc ở áp suất chân không, áp suất thường hoặc áp suất dư

4.3 Thiết bị cô đặc một nồi có ống tuần hoàn trung tâm

Theo tính chất của nguyên liệu và sản phẩm, cũng như điều kiện kỹ thuật chúng

ta lựa chọn thiết bị cô đặc chân không 1 nồi liên tục có buồng đốt trong và ống tuần hoàn trung tâm

- Tránh phân hủy sản phẩm, thao tác, khống chế dễ dàng

- Cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa, làm sạch

Nhược điểm:

- Năng suất thấp và tốc độ tuần hoàn nhỏ vì ống tuần hoàn cũng bị đốt nóng

- Nhiệt độ hơi thứ thấp, không dung được cho mục đích khác

- Hệ thống phức tạp, có thiết bị ngưng tụ chân không

4.4 Các thiết bị và chi tiết

Thiết bị chính – thiết bị cô đặc một nồi có ống tuần hoàn trung tâm:

+ Ống nhập liệu, ống tháo liệu

+ Ống tuần hoàn, ống truyền nhiệt

+ Buồng đốt, buồng bốc, đáy nắp

+ Các ống dẫn: hơi đốt, hơi thức, nước ngưng, khí không ngưng

Thiết bị phụ:

+ Bể chứa nguyên liệu

17

+ Bể chứa sản phẩm

+ Bồn cao vị

+ Lưu lượng kế

+ Thiết bị gia nhiệt

+ Thiết bị ngưng tụ baromet

+ Bơm nguyên liệu

+ Bơm tháo liệu

+ Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ

+ Bơm chân không

+ Các van

+ Thiết bị đo nhiệt độ, áp suất

4.5 Yêu cầu thiết bị và vấn đề năng lượng

- Sản phẩm có thời gian lưu nhỏ: giảm tổn thất, tránh phân hủy sản phẩm

- Cường độ truyền nhiệt cao trong giới hạn chênh lệch nhiệt độ

- Đơn giản, dễ sửa chữa, tháo lắp, dễ làm sạch bề mặt truyền nhiệt

- Phân bố hơi đều

- Xả liên tục và ổn định nước ngưng tụ và khí không ngưng

- Thu hồi bọt do hơi thứ mang theo

- Tổn thất năng lượng là nhỏ nhất

- Tháo tác, khống chế, tự động hóa dễ dàng

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CÔ ĐẶC NƯỚC TRÁI VẢI

MỘT NỒI LIÊN TỤC

1 Hệ thống cô đặc 1 nồi liên tục

1.1 Nguyên lý hoạt động của thiết bị cô đặc

Dung dịch từ bể chứa nguyên liệu được bơm lên bồn cao vị để ổn áp Từ bồn cao

vị, dung dịch định lượng bằng lưu lượng kế đi vào thiết bị gia nhiệt sơ bộ và được đun nóng đến nhiệt độ sôi

Thiết bị gia nhiệt sơ bộ là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm: thân hình trụ, đặt đứng, bên trong gồm nhiều ống nhỏ được bố trí theo đỉnh hình tam giác đều Các đầu ống được giữ chặt trên vỉ ống và vỉ ống được hàn đính vào thân Nguồn nhiệt là hơi nước bão hòa có áp suất 3 at đi bên ngoài ống (phía vỏ) Dung dịch đi từ dưới lên ở bên trong ống Hơi nước bão hòa ngưng tụ trên bề mặt ngoài của ống và cấp nhiệt cho dung dịch để nâng nhiệt độ của dung dịch lên nhiệt độ sôi Dung dịch sau khi được gia nhiệt sẽ chảy vào thiết bị cô đặc để thực hiện quá trình bốc hơi Hơi nước ngưng tụ thành nước lỏng và theo ống dẫn nước ngưng qua bẫy hơi chảy ra ngoài

Nguyên lý hoạt động của nồi cô đặc

Phần dưới của thiết bị là buống đốt, gồm có các ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn trung tâm Dung dịch đi trong ống còn hơi đốt (hơi nước bão hòa) đi trong khoảng không gian ngoài ống Hơi đốt ngưng tụ bên ngoài ống và truyền nhiệt cho dung dịch đang chuyển động trong ống Dung dịch đi trong ống theo chiều từ trên xuống và nhận nhiệt do hơi đốt ngưng tụ cung cấp để sôi, làm hóa hơi một phần dung môi Hơi ngưng

tụ theo ống dẫn nước ngưng qua bẫy hơi để chảy ra ngoài

Nguyên lý hoạt động của ống tuần hoàn trung tâm

Khi thiết bị làm việc, dung dịch trong ống truyền nhiệt sôi tạo thành hỗn hợp lỏng – hơi có khối lượng riêng giảm đi và bị đẩy từ dưới lên trên miệng ống Đối với ống tuần hoàn, thể tích dung dịch theo một đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn hơn so với trong ống truyền nhiệt nên lượng hơi tạo ra trong ống truyền nhiệt lớn hơn Vì lý do trên, khối lượng riêng của hỗn hợp lỏng – hơi ở ống tuần hoàn lớn hơn so với ở ống truyền

19

nhiệt và hỗn hợp này được đẩy xuống dưới Kết quả là có dòng chuyển động tuần hoàn

tự nhiên trong thiết bị; từ dưới l6 cm trong ống truyền nhiệt và từ trên xuống trong ống tuần hoàn

Phần phía trên thiết bị là buồng bốc để tách hỗn hợp lỏng – hơi thành 2 dòng Hơi thứ đi lên phía trên buồng bốc, đến bộ phận tách giọt để tách những giọt lỏng ra khỏi dòng Giọt lỏng chảy xuống dưới còn hơi thứ tiếp tục đi lên Dung dịch còn lại được hoàn lưu

Dung dịch sau cô đặc được bơm ra ngoài theo ống tháo sản phẩm vào bể chứa sản phẩm nhờ bơm ly tâm Hơi thứ và khí không ngưng thoát ra từ phía trên của buồng bốc

đi vào thiết bị ngưng tụ baromet (thiết bị ngưng tụ kiểu trực tiếp) Chất làm lạnh là nước được bơm vào ngăn trên cùng còn dòng hơi thức được dẫn vào ngăn dưới cùng của thiết bị Dòng hơi thứ đi lên gặp nước giải nhiệt để ngưng tụ thành lỏng và cùng chảy xuống bồn chứa qua ống baromet Khí không ngưng tiếp tục đi lên trên, được dẫn qua bộ phận tách giọt rồi được bơm chân không hút ra ngoài Khi hơi thức ngưng tụ thành lỏng thì thể tích của hơi làm giảm áp suất trong thiết bị ngưng tụ giảm Vì vậy, thiết bị ngưng tụ baromet là thiết bị ổn định chân không duy trì áp suất chân không trong hệ thống Thiết bị làm việc ở áp suất chân không nên nó phải được lắp đặt ở độ cao cần thiết để nước ngưng có thể tự chảy ra ngoài khí quyển mà không cần bơm Bình tách giọt có một vách ngăn với nhiệm vụ tách những giọt lỏng bị lôi cuốn theo dòng khí không ngưng để đưa về bồn chứa nước ngưng

Bơm chân không có nhiệm vụ hút khí không ngưng ra ngoài để tránh trường hợp khí không ngưng tích tụ trong thiết bị ngưng tụ quá nhiều, làm tăng áp suất trong thiết

bị và nước có thể chảy ngược vào nồi cô đặc

1.2 Nguyên lý hoạt động của thiết bị ngưng tụ Baromet

- Lượng khí bổ sung sinh ra trong thiết bị cô đặc bao gồm:

+ Hơi nước (chủ yếu)

+ Dung môi dễ bay hơi

+ Khí không ngưng

Khí bổ sung cần được giải phóng để tạo chân không Thiết bị ngưng tụ được kết hợp với bơm chân không để hệ thống chân không hoạt động hiệu quả nhất

Thiết bị ngưng tụ làm ngưng tụ hầu hết các hơi nước, giải phóng một lượng hơi nước lớn cho bơm chân không, do đó giảm tiêu hao năng lượng cơ học và tránh hỏng hốc cho bơm (chỉ hút khí không ngưng)

Chọn thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô, ngược chiều, chân cao (baromet) Trong

dó, nước làm lạnh và nước ngưng tụ chảy xuống còn khí không ngưng được bơm chân không hút ra từ phần trên của thiết bị qua bộ phận tách lỏng

Chiều cao của ống baromet được chọn sao cho tổng hợp của áp suất trong thiết bị

và cột thủy tĩnh bằng với áp suất khí quyển

1.3 Hoạt động của hệ thống

1.3.1 Nhập liệu

Nguyên liệu đường nhờ bơm nhập liệu đưa vào thiết bị truyền nhiệt ở nhiệt độ khoảng 300oC được đun nóng đến nhiệt độ cận sôi và đưa vào nồi cô đặc qua cửa nhập liệu

Ban đầu nhập đủ 2.5 m3 thì tiến hành cô đặc, nguyên liệu vẫn tiếp tục nhập vào

để bù lượng hơi thứ bốc lên cho đến khi đủ thể tích nguyên liệu cho 1 mẻ thì chấm dứt nhập liệu

Ngừng nhập liệu nhưng bơm nhập liệu vẫn tiếp tục bơm tuần hoàn cho quá trình gia nhiệt cho 2,5 m3 nguyên liệu của mẻ sau

Toàn bộ hệ thống (thiết bị ngưng tụ Baromet, thiết bị cô đặc) làm việc ở điều kiện chân không do bơm chân không tạo ra

- Kiểm tra điểu kiện vận hành của thiết bị cung cấp hơi đốt, bơm chân không,

bơm nước ở thiệt bị ngưng tụ, bơm tháo liệu

- Kiểm tra độ kín của hệ thống

- Đóng các van

- Tắt bơm

2.2 Vận hành

- Khởi động bơm chân không cho hệ thống đạt điều kiện chân không (khi lần đầu hoạt

động) nước trong ống baromet từ từ dâng lên Đợi cho đến khi quá trình ổn định

- Khởi động bơm nhập liệu, mở van nhập liệu cho dung dịch chảy vào thiết bị cô đặc khi khối lượng dung dịch đạt yêu cầu thì điều chỉnh lưu lượng nhập liệu cho phù hợp

- Mở từ từ van hơi đốt

- Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ

- Theo dõi hoạt động của thiết bị và các dụng cụ đo nhiệt độ, áp suất, sẵn sàng ngưng hoạt động của hệ thống nếu có sự cố xảy ra

- Gần đến thời điểm tháo liệu, ta thử nồng độ mẫu để chuẩn bị dừng hơi đốt

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH

1 Cân bằng vật chất và năng lượng

1.1 Dữ liệu ban đầu

Dung tích nước trái vải

− Nồng độ nhập liệu xđ = 16% (khối lượng)

− Nồng độ sản phẩm xc = 34% (khối lượng)

− Năng suất nhập liệu Gđ = 2,5 tấn/h = 2500 kg/h

− Áp suất chân không tại thiết bị ngưng tụ Pck = 0,8 at

 Áp suất thực trên chân không kế là Pc = Pa – Pck = 1 – 0,8 = 0,2 at

− Nguồn nhiệt là hơi nước bão hòa Áp suất hơi bão hòa P = 2,2 ati

Vậy Pdư = 2,2 at

 Áp suất hơi đốt là Pd = Pa + Pdư = 1 + 2,2 = 3,2 at

1.2 Cân bằng vật chất

Suất lượng tháo liệu (G c )

Theo định luật bảo toàn chất khô, ta có:

Tổng lượng hơi thứ bốc lên (W)

Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có:

23

 Nhiệt độ sôi trong thiết bị Baromet là tc= 59,7oC

- ∆’’’ là tổn thất nhiệt độ của hơi thứ trên đường ống dẫn từ buồng bốc đến thiết bị ngưng tụ Chọn ∆’’’= 10C ( trang 296 [5])

- Nhiệt độ sôi của dung môi tại áp suất buồng bốc:

tsdm( P0) – tc = ∆′′′

Trong đó:

tsdm( P0): nhiệt độ sôi của dung môi ở áp suất P0 (mặt thoáng)

Mà tsdm( P0) =∆′′′+ tc = 1+tc (theo chứng minh trên)

→ tsdm( P0) = 59,7 +1 =60,70C

Tra bảng I.250, trang 312, [1], ta có:

∆’ : tổn thất nhiệt độ tại áp suất cô đặc

∆0’: tổn thất nhiệt độ ở áp suất khí quyển

f : hệ số hiệu chỉnh

f = 16,14 𝑇

2

𝑟Với:

T: Nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ở áp suất đã cho [0K]

r: ẩn nhiệt hóa hơi của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc [J/Kg] Tra bảng VI.251, trang 314, [1], ta có:

dịch - Tra theo đồ thị VI.2, trang 59, [2] )

25

 ρs=0,5 1148,37 = 574,18

 Hop= [0,26+ 0,0014 ( pdd- 𝜌𝑑𝑚)] ho

Chọn chiều cao ống truyền nhiệt là h0= 2 m ( bảng VI.6, trang 80 [2])

𝜌𝑑𝑚- khối lượng riêng của dung môi tại nhiệt độ sôi của dung dịch 660C

Tra bảng I.249 trang 311, [1], 𝜌𝑑𝑚= 980,5 kg/m3

27

Nhiệt độ sôi của dung môi ở ptb tsdm(ptb) oC 62,472

Tổn thất nhiệt độ do cột thuỷ tĩnh Δ’’ oC 1,772

Nhiệt độ sôi của dung dịch ở ptb tsdd(ptb) oC 71,972

Tổn thất nhiệt độ trên đường ống Δ’’’ oC 1

2 Cân bằng năng lượng

2.1 Cân bằng nhiệt lượng

 Nhiệt độ của dung dịch nước trái vải 16% đi vào thiết bị cô đặc là tđ = 132,90C

 Nhiệt độ của dung dịch nước trái vải 34% đi ra cô đặc là:

tc = tsdd(po) + 2 ∆’ = 70,20 + 2.0,5035 = 71,207 0C

(công thức 2.15, trang 107, [3])

Nhiệt dung riêng của dung dịch nước trái vải:

Nhiệt dung riêng của dung dịch nước trái vải ở các nồng độ khác nhau được tính theo công thức I.50 trang 153 [1]:

C = 4190 – (2514 – 7,542t)x, J/kg độ

Trong đó:

t: nhiệt độ của dung dịch

x: nồng độ của dung dịch, phần khối lượng

• xđ= 16%, tđ= 340C

 Cđ= 4190 – ( 2514 – 7,542.34).0,16=3828,788 J/kg độ

• xc= 34%, tđ= 71,207 0C

 Cc= 4190 – ( 2514 – 7,542 71,207).0,33= 3537,60 J/kg độ

2.2 Phương trình cân bằng nhiệt

❖ Nhiệt lượng tiêu thụ cho quá trình cô đặc Q D

Theo công thức VI-3, Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2, trang 57,

ta có:

QD = Qđ + Qbh + Qkn + Qtt (1)

Trong đó:

Qđ: nhiệt lượng dùng để đun nóng dung dịch đến nhiệt độ sôi, W

Qbh: nhiệt lượng làm bốc hơi nước, W

Qkn: nhiệt lượng khử nước, W

Qtt: nhiệt lượng tổn thất ra môi trường, W

Nhiệt lượng dùng để đun nóng dung dịch đến nhiệt độ sôi (Q S )

Theo Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2, trang 57:

Qđ = Gđ Ctb (ts – tđ) (2)

29

Trong đó:

Gđ = 2500 kg/h

Ctb: nhiệt dung riêng của dung dịch, J/kg.độ

Theo Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1, trang 153:

Nhiệt dung riêng của dung dịch nước trái vải:

 Qđ = 3.32.108 (J/h) (3)

Nhiệt lượng làm bốc hơi dung dịch (Q bh )

Theo Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2, trang 57:

Qbh = W r = 1323,53 2355,91.103 = 3.1181.109 (J/h) (4)

Trong đó:

W: lượng hơi thứ bốc lên khi cô đặc, W = 1323,53 kg/h

r: ẩn nhiệt hóa hơi của hơi thứ ứng với áp suất là 0,2095at, J/kg

Nhiệt lượng dùng để khử nước (Q KN )

Theo Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2, công thức VI-4, trang 57:

Qkn = Qhtđ − QchtTrong đó:

Qđht: nhiệt lượng hòa tan tích phân của chất rắn hòa tan trong dung dịch ở nồng độ loãng ban đầu của quá trình cô đặc, W

Qcht: nhiệt hòa tan tích phân ở nồng độ đặc lúc cuối của quá trình cô đặc, W Thường Qkn rất bé nên có thể bỏ qua (5)

Vậy lượng nhiệt tiêu thụ cho cô đặc là 998305,5556 J/s

❖ Lượng hơi đốt dùng cho cô đặc

Theo công thức 4.5a, trang 182 [3]

𝑄𝐷 = 𝐷 (1 − 𝜑) (𝑖𝐷′′− 𝑐𝜃), W

Do không có quá lạnh sau khi ngưng tụ nên

𝑖𝐷′′− 𝑐𝜃 = 𝑟

❖ Lượng hơi đốt tiêu tốn riêng

Theo Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học tập 10 ví dụ và bài tập, trang 182 :

Bảng 1 Tóm tắt cân bằng năng lượng

6

Lượng hơi đốt tiêu tốn riêng D kg/kg 0,4803

3 Thiết kế thiết bị chính

3.1 Tính toán truyền nhiệt cho thiết bị cô đặc

3.1.1 Hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi

Giảm tốc độ hơi đốt nhằm bảo vệ các ống truyền nhiệt tại khu vực hơi đốt vào bằng cách chia nhiều miệng vào Chọn tốc độ hơi đốt nhỏ (ω = 10 m/s), nước chảy ngưng chảy mang (do ống truyền nhiệt ngắn có h0 = 1,5m), ngưng hơi bão hòa tinh khiết trên bề mặt đứng

Theo công thức V-101, Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2, trang 28:

𝛼1 = 2,04 𝐴 ( 𝑟

𝐻.∆𝑡1)0,25 , W/(m2.K) Trong đó:

α1: hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng W/(m2.K)

r: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước bão hòa ở áp suất 3,2 at, r = 2165.103 J/kg (tra bảng I.251 Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1, trang 315)

H: chiều cao ống truyền nhiệt (H = h0 = 2m)

A: hệ số, đối với nước thì phụ thuộc nhiệt độ màng nước ngưng tm

𝑡𝑚 =𝑡𝐷 + 𝑡𝑉1

2Với tD, tV1: nhiệt độ hơi đốt và vách phía hơi ngưng

A: tra ở Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2, trang 29

Ta chọn nhiệt độ vách ngoài tv1 = 122,10C

 𝑡𝑚 = 132,9 +122,1

2 = 127,5 0C

q1 = α1.Δt1 = 7420,63 10,8= 80142,804 W/m2

3.1.2 Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến dòng chất lỏng hơi sôi

Dung dịch nhập liệu sau khi qua thiết bị truyền nhiệt đã đạt đến nhiệt độ sôi: quá trình cô đặc diễn ra mãnh liệt ở điều kiện sôi và tuần hoàn tự nhiên trong thiết bị, hình thành các bọt khí liên tục thoát ra khỏi dung dịch

Theo công thức VI.27, trang 71 [2]

𝛼𝑛: hệ số cấp nhiệt của nước

Theo công thức V.90, trang 26 [2]

𝛼𝑛 = 0,145 ∆𝑡2,33 𝑃0,5 W/m2.độ ()

Với:

+ P là áp suất tuyệt đối trên mặt thoáng (N/m2)

Có P = 0,2095 at = 20544,93 N/m2

+ ∆t: hiệu số nhiệt độ của bề mặt truyền nhiệt và của nước sôi, 0C

Cdd: nhiệt dung riêng của dung dịch ở tsdd(ptb), J/(kg.K)

Cdm: nhiệt dung riêng của nước ở tsdm(ptb), J/(kg.K)

µdd: độ nhớt của dung dịch ở tsdd(ptb), N.s/m2

µdm: độ nhớt của nước ở tsdm(ptb), N.s/m2

ρdd: khối lượng riêng của dung dịch ở tsdd(ptb), kg/m3

ρdm: khối lượng riêng của nước ở tsdm(ptb), kg/m3

λdd: hệ số dẫn điện của dung dịch ở tsdd(ptb), W/(m.K)

λdm: hệ số dẫn điện của nước ở tsdm(ptb), W/(m.K)

Các thông số của nước tra bảng I.249 và bảng I.251, trang 310, 314 [1]

35

+ A: hệ số phụ thuộc vào mức độ liên kết của chất lỏng Đối với chất lỏng liên kết, A = 3,58.10-8

Giả sử xem dung dịch nước trái vải là dung dịch đường

+ M: khối lượng mol của hỗn hợp lỏng, ở đây là hỗn hợp đường saccharose (C12H22O11) và H2O

M = a.M(C12H22O11) + (1 – a).MH2O = a.34 + (1 – a).16; kg/kmol

a – phần mol của đường saccharose (C12H22O11)

Xem nồng độ đường saccharose (C12H22O11) trong dung dịch là 34% (xc)

 a =

𝑥𝑐 𝑀(C12H22O11)

2 ( 41783519,79) (

0,7378 10−30,95 10−3 )]

0,435

 α2 = 1,0388 αn (3)

3.2 Nhiệt tải về phía tường (qv)

Theo Bài tập và Ví dụ tập 10, trang 104:

+ r1: nhiệt trở màng nước, m2.K/W

+ r2: nhiệt trở lớp cặn bẩn dày 0,5 mm, m2.K/W

+ δ: bề dày ống, δ =2 mm

λ = 16,3 W/(m.K) – hệ số dẫn nhiệt của ống (tra bảng XII.7, trang 313, [2] với

ống được làm bằng thép không gỉ OX18H10T)

+ ∆tv: chênh lệch nhiệt độ của tường, 0C

Tra ở bảng 31, Bài tập và Ví dụ tập 10, trang 419, ta có:

Nhiệt tải trung bình là:

3.3 Hệ số truyền nhiệt tổng quát K cho quá trình cô đặc

Giá trị K được tính thông qua hệ số cấp nhiệt:

𝛼1 + ∑𝑟𝑣 +𝛼1

2Trong đó:

d = 15 mm: đường kính ống truyền nhiệt

l= Hd = 2 m: chiều dài ống truyền nhiệt

F= 25 m2: diện tích bề mặt truyền nhiệt

 chọn n = 360 ống

Theo bảng V.11, trang 48 [2] bố trí theo hình lục giác đều

4.1.2 Đường kính ống tuần hoàn trung tâm (Dth)

Áp dụng công thức (III.26) trang 121, [7]:

39

𝐷𝑡ℎ = √4 𝑓𝑡

𝜋Chọn ft = 0,3 FD

𝐹𝐷 =𝜋 𝑑

2

𝑛 𝑛4

 𝑓𝑡 = 0,3.𝜋.0,0182.370

4 = 0,028

 𝐷𝑡ℎ = √4.0,028

𝜋 = 0,189 m = 189 mm Theo tiêu chuẩn trang 274, [5] chọn Dth = 210 mm

Chọn β = 1,4 theo Quá trình và thiết bị truyền nhiệt tập 5, quyển 1, trang 202

Dn = 0,018 m: đường kính ngoài của ống truyền nhiệt

Ѱ:Hệ số sử dụng vỉ ống thường có giá trị từ 0,7 đến 0,9, chọn ѱ = 0,8

L = 2 m: chiều dài của ống truyền nhiệt

Dnth = 0,210 + 2.0,003 = 0,216: đường kính ngoài của ống tuần hoàn trung tâm

α = 60o: góc ở đỉnh của tam giác đều

F = 25 m2: diện tích bề mặt truyền nhiệt

Theo tiêu chuẩn trang 274 [5] chọn Dt = 1100 mm = 1,1 m

4.1.4 Kiểm tra diện tích truyền nhiệt

Ta cần thay thế những ống truyền nhiệt ở giữa hình lục giác đều bằng ống tuần

hoàn trung tâm Theo công thức 3.86, trang 202, [5]

𝐷𝑑 = 𝑠 (𝑚 − 1) + 4 𝑑0

 𝑚 =𝐷𝑑 −4.𝑑0

𝑠 + 1 = 700−4.18

25,2 + 1 = 25,92 Trong đó:

S: bước ống, m; s = β.dn= 1,4 18 = 25,2 mm

d0: đường kính ngoài của ống truyền nhiệt

m: số ống trên đường chéo