tính toán và thiết kế thiết bị nung nóng nước để sấy nóng dầu ăn cho công ty nguyên bình

Quả , hạt dầu trước khi đưa vào kho bảo quản cần được phơi hoặc sấy khô đến độ ẩm an toàn .Độ ẩm an toàn đối với các loại hạt khác nhau tùy thuộc vào thành phần hóa học của hạt chủ yếu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CHẾ BIẾN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ NUNG NÓNG NƯỚC ĐỂ SẤY NÓNG DẦU ĂN

CHO CÔNG TY NGUYÊN BÌNH

Giáo viên hướng dẫn: PGS TS PHẠM VĂN TRÍ

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN ĐOÀN Lớp: 47 NL

NHA TRANG, 2009

CHƯƠNG I

TỔNG LUẬN VỀ DẦU THỰC VẬT NÓI CHUNG

VÀ DẦU ĂN NÓI RIÊNG

I.1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU THỰC VẬT

Hiện nay , trong công nghiệp sản xuất dầu thực vật , người ta dùng hai phương pháp :

- Phương pháp ép bằng các máy ép

- Phương pháp trích li bằng các dung môi hữu cơ

Tùy theo yêu cầu về chất lượng của dầu và khô dầu mà người ta thực hiện các sơ đồ công nghệ sản xuất khác nhau như ép một lần , ép hai lần , ép sơ bộ rồi trích li, hoặc trích li ngay

Tùy theo loại nguyên liệu chứa nhiều dầu hoặc chứa ít dầu và mục đích sử dụng mà áp dụng sơ đồ công nghệ khác nhau , đối với nguyên liệu ít dầu có thể

sử dụng sơ đồ ép một lần hoặc trích li Đối vối nguyên liệu dầu , có thể sử dụng

sơ đồ công nghiệp ép hai lần , lần đầu ép sơ bộ để thu được dầu có chất lượng tốt , lần sau ép kiệt hoặc trích li để lấy nốt lượng dầu còn lại trong khô dầu

Dưới đây là sơ đồ công nghệ sản xuất dầu theo dây chuyền ép hai lần hoặc

lần đầu ép , sau đó khô dầu đem trích li: (Hình I.1)

Quả , hạt dầu sau khi thu hoạch thường có lẫn nhiều tạp chất vô cơ và hữu cơ.Những tạp chất này phải được loại bỏ trước khi đưa hạt vào bảo quản hoặc chế biến nhằm nâng cao hiệu xuất ép dầu và chất lượng sản phẩm

Quả , hạt dầu trước khi đưa vào kho bảo quản cần được phơi hoặc sấy khô đến độ ẩm an toàn Độ ẩm an toàn đối với các loại hạt khác nhau tùy thuộc vào thành phần hóa học của hạt ( chủ yếu là hàm dầu và hàm lượng chất háo nước

có trong hạt ) chẳng hạn độ ẩm thích hợp cho việc bảo quản hạt lạc  8%, đậu tương 12%

bã

Bảo quản Cặn dầu

HÌNH I.1 : DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT DẦU THỰC VẬT

Hầu hết các loại hạt dầu đều được bóc và tách vỏ nhằm tạo điều kiện cho quá trình nghiền được dễ dàng , làm giảm tổn thất trong quá trình sản xuất và nâng

cao chất lượng dầu và khô dầu Nhân và vỏ xem Hình I.2

HÌNH I.2 : NHÂN VÀ VỎ DẦU CỌ

Thực hiện tách vỏ khỏi nhân bằng cách phá vỡ vỏ hạt , xay xát và sau đó phân li hỗn hợp ra nhân riêng , vỏ riêng

Để việc xay xát đạt hiệu quả cao, cần tạo cho khối hạt có kích thước đồng đều theo từng lô Yếu tố quan trọng thứ hai gây ảnh hưởng đến hiệu quả xay xát và phân li vỏ khỏi nhân là độ ẩm của hạt Tùy thuộc vào loại nguyên liệu , điều kiện làm việc của thiết bị mà độ ẩm của nguyên liệu đưa vào bóc và tách có khác nhau

Sau khi bóc và tách vỏ , nhân được đưa vào nghiền thành bột Mục đích của quá trình nghiền là phá hủy triệt để những tế bào nhân nhằm giải phóng dầu ra dạng

DÇu thÞt cä

DÇu h¹t cä

tự do , tạo cho bột có kích thước hợp với quá trình chưng sấy để nâng cao hiệu quả gia nhiệt , gia ẩm khi chưng sấy Yêu cầu chất lượng của bột nghiền : bột phải mịn , kích thước bột đồng đều Muốn đảm bảo chất của bột nghiền , ngoài điều kiện về thiết bị nghiền , nhân hạt phải có độ ẩm và nhiệt độ thích hợp Khi nguyên liệu càng nhiều dầu thì độ ẩm của nguyên liệu nghiền càng thấp Ví dụ đối với nghiền lạc nhân , độ ẩm thích hợp cho phép là: 4,5%5,5% ; đối với hạt bông , độ ẩm thích hợp là 10%  11%

Bột nghiền được đưa vào chưng sấy nhằm tạo cho bột có sự biến đổi về tính chất lý học : tức là làm thay đổi các tính chất vật lý của thành phần háo nước và phần béo , làm cho bột có tính dẻo , tính đàn hồi , làm đứt hoặc làm yếu mối liên kết phân tử giữa dầu với các thành phần háo nước để khi ép , dầu dễ dàng thoát ra khi ép …

Ngoài ra khi chưng sấy , dưới ảnh hưởng của hơi nước và nhiệt độ cao làm bốc bớt một phần chất gây mùi , và trong một số trường hợp , các độc tố có trong nguyên liệu bị biến đổi tính chất ban đầu , chuyển thành chất không độc nâng cao chất lượng thành phẩm đặc biệt là khô dầu

Đặc tính của bột chưng sấy dùng để ép ( bột ép ) và bột chưng sấy cho trích

li ( bột trích li ) có khác nhau Bột ép phải có tính dẻo , tính xốp , dầu linh động Bột trích li phải có tính xốp bề mặt tự do lớn , dầu linh động

Quá trình chưng sấy là quá trình có tính chất quyết định đến hiệu suất thoát dầu và chất của thành phẩm

Yêu cầu về đặc tính kỹ thuật của bột chưng sấy phụ thuộc vào điều kiện làm việc của máy ép Ở mỗi loại máy ép khác nhau thì yêu cầu của bột ép có đặc tính kỹ thuật cũng khác nhau Việc thỏa mãn các yêu cầu đặc tính kỹ thuật được thực hiện bằng cách lựa chọn chế độ chưng sấy thích hợp : độ ẩm , nhiệt độ chưng , tốc độ khuấy , thời gian chưng sấy Chế độ chưng sấy thích hợp đối với từng loại nguyên liệu phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của dầu

Loại dầu có thành phần háo nước nhiều thì độ ẩm thích hợp khi chưng cách khá xa độ ẩm ban đầu Ví dụ cám gạo có độ ẩm ban đầu 10 %  11 % ,

độ ẩm cần chưng là 20 %  25 % ; Lạc có độ ẩm ban đầu 6 %  7,5 % , độ ẩm cần chưng 8 %  9 % Hàm lượng dầu của cám : 15 % 22 % ; của lạc nhân

48 %  50 % Nhiệt độ chưng sấy cũng phụ thuộc vào thành phần hóa học của nguyên liệu

và mục đích của dầu khô Đối với nguyên liệu có nhiều protein thì khô dầu dùng vào mục đích thực phẩm hoặc làm thức ăn gia súc hoặc đối với nguyên liệu có nhiều dầu dễ bị oxy hóa mạnh dưới ảnh hưởng của nhiệt độ cao thì nhiệt

độ sấy phải thấp để dữ cho chất lượng của thành phẩm được tốt Chưng sấy ở nhiệt độ cao , quá trình thực hiện nhanh , hiệu xuất tách dầu cao, nhưng chất lượng của dầu và khô dầu thường không tốt Vì vậy trong sản xuất phải thực hiện chế độ chưng sấy sao cho vừa đảm bảo được hiệu suất tách dầu vừa đảm bảo được chất lượng của sản phẩm

Bột sau khi sấy đến độ ẩm và nhiệt độ thích hợp được đưa vào máy ép Hiệu suất ép dầu đối với các máy ép khác nhau phụ thuộc vào các yếu tố chính sau đây:

- Đặc tính kĩ thuật của bột trước khi ép

- Điều kiện tiến hành quá trình ép : Cơ cấu máy ép, áp lực ép , nhiệt độ

ép, thời gian ép … Trong công nghiệp ép dầu , người ta thường sử dụng nhiều loại máy ép trục

vít khác nhau và có thể chia làm 2 loại : Máy ép sơ bộ và ép kiệt Máy ép sơ bộ

khác máy ép kiệt ở chỗ đường kính ép lớn , trục vít dài , tốc độ quay lớn , khô dầu có độ dày lớn hơn so với máy ép kiệt Năng suất của máy ép sơ bộ lớn hơn máy ép kiệt.Máy ép kiệt tạo ra lực nén nguyên liệu cao hơn

Dầu sau khi ra khỏi máy ép được làm sạch bằng cách cho chảy vào bể lắng để tách sơ bộ những tạp chất có kích thước lớn , sau đó lọc bằng máy lọc

ép Nhiệt độ dầu thích hợp cho quá trình lọc 450C  600C

Dầu sau khi lọc gọi là dầu thô , yêu cầu chất lượng của dầu thô :

- Hàm lượng cặn dầu  0,2 %

- Hàm lượng nước và các chất dễ bay hơi  0,3 %

- Dầu có chỉ số axit < 5 mg KOH Nếu lớn hơn thì cần phải đem tinh luyện ngay

Khô dầu nếu sau khi ép 1 lần hoặc sau khi ép kiệt thì được đóng bao và bảo quản hoặc chế biến tiếp theo Nếu sau khi ép sơ bộ , thì khô dầu lại được nghiền nhỏ , rồi đưa vào ép kiệt hoặc trích li

Dưới đây là một sơ đồ trích li dầu ( Hình I.3 ) [1]

Hạt dầu cũng qua các công đoạn chuẩn bị : bóc tách vỏ , nghiền , chưng sấy rồi sau đó trích li

Dầu thô

Dung môi mới Dung môi thu hồi

HÌNH I.3 : SƠ ĐỒ TRÍCH LY DẦU

Hơi dung môi

Hơi dung môi Khô dầu sau

khi ép sơ bộ

Bột hoặc khô dầu sau khi chưng được đưa vào trích li

Mixen thu được sau khi trích li ngoài thành phần dầu hòa tan còn có các tạp chất màu , các hạt bã dầu cùng một số các tạp chất cơ học khác

Các tạp chất hòa tan hoặc không hòa tan trong mixen , dưới tác động của nhiệt khi chưng sấy sẽ tương tác với mixen làm giảm phẩm chất của dầu và tạo

ra cao đóng kết trên bề mặt truyền nhiệt của hệ thống chưng sấy hoặc khi chưng sấy xẽ gây ra hiện tượng trào sủi bọt

Vì vậy để thu được dầu trích ly chất lượng tốt , mixen cần được làm sạch bằng lắng lọc ly tâm Mixen khi đem chưng sấy , cần dạt chỉ tiêu sau :

Nhiệt độ 350C  450C , nồng độ  30 % , cặn lắng  0,007 % ; nhiệt độ hơi nước 1800C

2000C Tùy từng hệ thống chưng sấy mà áp suất trong buồng chưng sấy cao hay thấp Dầu trích li thành phẩm ra khỏi thiết bị chưng sấy , khống chế nhiệt độ trong phạm vi 1000C 1050C và có nồng độ 95%98% Bã dầu ra thiết bị trích li có chứa 24 %40 % dung môi , do đó phải tách dung môi ra khỏi bã dầu đến mức tối thiểu cho phép < 0,1 %

Bã dầu ra khỏi thiết đun nóng có nhiệt độ : 1000C 1050C độ ẩm : 6% 10%

nên cần phải làm nguội trước khi bảo quản Hơi dung môi từ thiết bị chưng sấy mixen và nung nóng bã sẽ được sử lí ngưng tụ để thu hồi dung môi

I.2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU ĂN Dầu thu được sau khi ép hoặc trích li mới chỉ được làm sạch sơ bộ gọi là

dầu thô Trong thành phần dầu thô có nhiều loại tạp chất khác nhau Đó là các chất photpholipit , sap , hydrocacbua, axit béo tự do , các gluxit các chất vô cơ,

và hợp chất gây mùi và vị Các chất này có loại được chuyển vào dầu trong quá trình ép hoặc trích li hoặc có thể là nhưng chất xuất hiện do kết quả của các phản ứng sảy ra trong dầu khi bảo quản

Trong công nghiệp sử dụng 2 loại sơ đồ tinh luyện : Tinh luyện bộ phận và tinh luyện hoàn chỉnh

Tinh luyện bộ phận nhằm loại ra khỏi dầu những nhóm tạp chất nhất định theo yêu cầu Tinh luyện hoàn chỉnh nhằm thu được dầu không có tạp chất cơ học ; không màu không vị , lượng axit béo tự do ở mức thấp nhất theo quy định Dầu sau khi tinh luyện hoàn chỉnh hầu như chỉ gồm triglyxerit thuần khiết

Sơ đồ tinh luyện dầu hoàn chỉnh được trình bày ở Hình I.4: [1]

Tẩy mùi Lọc

Xử lý thu hồi dầu và cặn phốtpholipit

Xử lý thu hồi dầu

Xử lý thu hồi dầu

Dầu thô

HÌNH I.4 : SƠ ĐỒ TINH LUYỆN DẦU HOÀN CHỈNH

Thủy hóa : mục đích là tách các tạp chất háo nước có trong dầu , chủ yếu là các hợp chất photpholipit

Tác nhân thủy hóa nước là dung dịch muối NaCL 0,3 % Lượng tác nhân thủy hóa đưa vào tùy theo loại dầu , khoảng 0,5%5% so với khối lượng dầu Dầu được đun nóng đến nhiệt độ 400C50 0C , khuấy liên tục và cho từ từ tác nhân thủy hóa vào Sau khi cho hết tác nhân thủy hóa thì khuấy thêm khoảng 15 phút và để lắng trong vòng 40  60 phút

Trung hòa : mục đích là tách các axit béo tự do có trong dầu Để chung hòa có thể dùng các loại bazơ hoặc các muối bazơ mạnh như Hydroxit Natri , hydroxit Kali , Natri Cacbonat…

Nồng độ dung dịch kiềm sử dụng tùy thuộc vào chỉ số axit của dầu Dung dịch kiềm dùng để trung hòa axit ,theo nồng độ có thể chia ra : loãng 3545 g NaOH / lit ; vừa 85  105g NaOH / lit ; loại đặc 125g NaOH / lit

Sử dụng dung dịch kiềm loãng khi trung hòa dầu có chỉ số axit < 5 mg KOH ; dung dịch nồng độ vừa đối với dầu có chỉ số axit 57 mg KOH ; và dung dịch đặc đối với dầu có chỉ số axit > 7mg KOH Hiệu quả trung hòa dầu bằng kiềm được đánh giá bằng chỉ số axit của dầu sau khi trung hòa

Lượng kiềm dùng để trung hòa được tính theo công thức sau :

92 1 , 56

100 40

.A D K

X 

Trong đó D : Lượng dầu đem trung hòa (tấn )

A : Chỉ số axit của dầu 40: Khối lượng phân tử của NaOH 56,1 : Khối lượng phân tử KOH

92 % : Nồng độ của NaOH công nghiệp K: Hệ số kiềm dư ( tùy thuộc vào thành phần tạo chất và màu sắc của dầu mà lấy k = 1,05  1,5 )

Chế độ trung hòa : phun đều dung dịch kiềm lên mặt dầu trung hòa , vừa phun vừa khuấy

Nhiệt độ trung hòa đối với các loại dầu khác nhau được khống chế khác nhau, tùy thuộc vào chỉ số axit và tính chất của dầu ( trong phạm vi từ 300C950C ) Sau khi cho hết dung dịch kiềm thì cho tiếp dung muối ăn với nồng độ 3%4% Dung dịch muối ăn có tác dụng xúc tiến nhanh việc phân li cặn xà phòng ra khỏi dầu Cặn xà phòng được xử lý để thu hồi dầu

Rửa và sấy dầu , dầu sau khi lắng tách cặn xà phong cần được rửa nhiều lần bằng nước nóng Lần đầu rửa bằng dung dịch NaCL 8 % 10 % để xà phòng kết lắng theo dung dịch muối, sau đó rửa bằng nước nóng Sau mỗi lần rửa để lắng 40  60 phút rồi tháo nước rửa vào bể thu hồi dầu

Nhiệt độ của dầu khi rửa : 900C95 0C Nước muối và nước nóng cũng được đun sôi

Sau khi rửa hết cặn xà phòng , tiến hành sấy dầu để tách ẩm Sấy dầu có thể thực hiện trong chân không hoặc áp xuất khi quyển Dầu sau khi sấy phải đạt đến độ ẩm < 0,1 % , để tạo điều kiện tốt cho quá trình tẩy màu

Tẩy màu : là quá trình tương tác giữa chất hấp phụ và dầu , dẫn đến kết quả loại bỏ được chất gây màu , làm cho dầu sáng màu Chất hấp phụ thường dùng là hỗn hợp đất tẩy trắng và than hoạt tính

Hỗn hợp dầu và chất tảy trắng sẽ được bơm chuyển từ thiết bị tẩy màu sang máy lọc Dầu sau khi lọc được đưa vào thiết bị khử mùi , còn cặn hấp phụ

sẽ được sử lí để thu hồi dầu Khử mùi : là quá trình tách ra khỏi dầu các tạp chất gây mùi Phương pháp loại bỏ các chất gây mùi : dùng hơi nước để sấy các chất dễ bay hơi ra khỏi dầu Hơi nước dùng để khử mùi là hơi quá nhiệt ( 3250C  3750C ).Qúa trình xảy ra trong điều kiện chân không Áp suất tuyệt đối trong thiết bị khử mùi bằng 66  106 Pa

Dầu đã khử mùi được lấy ra bằng bơm và chuyển đến thiết bị khử khí và tiếp theo vào thiết bị làm nguội để hạ nhiệt độ xuống 600C Từ đây sẽ đóng thùng và chuyển vào nhập kho thành phẩm

Đối với một số loại dầu có chứa nhiều sáp như dầu cám , hướng dương sau khi thủy hóa hoặc trung hòa cần phải tách sáp

Dầu sau khi tinh luyện gọi là dầu tinh chế Dầu tinh chế phải có màu sáng , trong , không mùi , có chỉ số axit nhỏ hơn 0,2 mg KOH

+ Nhiệt độ bề mặt trao đổi nhiệt với dầu ăn không được phép quá nóng ,

+ Đảm bảo vệ sinh môi trường ( không khói , không bụi, không ồn )

+ Để tránh dầu tiếp xúc với oxy , không được xối dầu từ trên xuống +Thời gian nâng nhiệt độ 2 tank 40 tấn và một tank 10 tấn từ 300C lên

600Ckhông dài hơn 8 giờ

Để nâng nhiệt độ của dầu lên tới 600C, chúng ta có nhiều phương pháp sấy nóng dầu Đề tài sẽ trình bày các phương pháp sấy nóng dầu và có lời bình đối với từng phương pháp

II.1 PHƯƠNG PHÁP SẤY NÓNG DẦU ĂN BẰNG KHÓI NÓNG

II.1.1 Nguyên lý sấy nóng dầu ăn ( Xem Hình II.1 )

Trong tank chứa dầu ăn , ta đặt thiết bị trao đổi nhiệt bằng Inox Môi chất

tải nhiêt là khói đã được hòa chộn với không khí lấy từ quạt gió để hạ nhiệt độ khói xuống dưới 850C ( Công nghệ sấy nóng dầu ăn yêu cầu nhiệt độ bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt không lớn hơn 85 0C )

Sơ đồ thiết bị được trình bày ở Hình II.1

II.1.2 Nhận xét và kết luận

 Khó khống chế nhiệt độ của khói ổn định theo nhiệt độ đặt để đảm bảo nhiệt độ bề mặt của thiết bị trao đổi nhiệt ổn định

 Cấu trỳc của thiết bị trao đổi nhiệt cụng kềnh vỡ diện tớch trao đổi nhiệt cần lớn : khi nhiệt độ của khúi thải nhỏ hơn 850C thỡ hệ số trao đổi nhiệt của khúi cú giỏ trị nhỏ , vậy muốn cựng đạt được một lượng nhiệt như nhau thỡ diện tớch trao đổi nhiệt phải lớn hơn

1

2

3 4

6

7

5

1 - Tank chứa dầu ăn

2 - Thiết bị trao đổi nhiệt

3 - Đế bê tông của tank dầu

4 - ống thổi gió để hạ nhiệt độ của khói

Kết luận: phương phỏp này cú nhiều nhược điểm , khụng khả thi

II.2 PHƯƠNG PHÁP SẤY NểNG DẦU ĂN BẰNG CÁC THANH ĐỐT ĐIỆN TRỞ ĐẶT TRỰC TIẾP TRONG TANK DẦU

II.2.1 Nguyờn lý sấy núng dầu ( Xem Hỡnh II.2 )

Chỳng ta sử dụng cỏc thanh đốt điện trở ( đó được cỏch điện tốt ) cú tổng cụng suất bằng cụng suất nhiệt cần thiết Cỏc thanh điện trở này được đặt ngập trong dầu Nhiệt độ của dầu được đo và khống chế theo nhiệt độ đặt

bằng thanh đốt điện trở đặt trực tiếp trong tank dầu

1 - Thanh đốt ; 2 - Tank chứa dầu ; 3 - Đế bê tông của tank dầu

U = 1/2Uđịnh mức

U = 1/2Uđịnh mức

123

II.2.2 Nhận xét và kết luận

 Khi thanh đốt bị cháy, rất khó thay thế vì khi tháo thanh đốt ra thì dầu trong bồn sẽ theo ra Chỉ thay thế được thanh đốt khi mức dầu thấp hơn vị trí đặt của thanh đốt

 Để nhiệt độ bề mặt thanh đốt nhỏ hơn 850C( theo yêu cầu công nghệ ) thì điện áp cấp cho mỗi thanh đốt phải nhỏ hơn nhiều so với điện áp định mức.Muốn vậy ta phải mắc nối tiếp các thanh đốt

 Vì mắc nối tiếp các thanh đốt để hạ điện áp nên số lượng thanh đốt sẽ nhiều , phương pháp này không khả thi

Kết luận : phương pháp này có nhiều nhược điểm , không khả thi

II.3 PHƯƠNG PHÁP SẤY NÓNG DẦU ĂN BẰNG CÁC THANH ĐỐT ĐIỆN TRỞ ĐẶT BÊN NGOÀI TANK

II.3.1 Nguyên lý sấy nóng dầu ( Xem Hình II.3 )

Dầu ăn được máy bơm dầu (3) hút ra khỏi tank chứa dầu ( 1 ) và đẩy

vào thiết bị nung dầu ( 4 ) Ở đây dầu nhận nhiệt của các thanh nung điện trở và nóng lên và sau đó hồi trở lại tank chứa Sự lưu động tuần hoàn như vậy , dầu trong tank xẽ nóng lên tới nhiệt độ đặt Khi thanh đốt điện trở trong thiết bị nung dầu ( 4 ) bị cháy , ta khóa van trên đường ống nằm giữa tank dầu và máy bơm , khi đó hoàn toàn có thể thay thế thanh đốt điện trở

mà không sợ dầu chảy ra

II.3.2 Nhận xột và kết luận

 Phương phỏp này thuận lợi khi thay thế thanh đốt

 Nhiệt độ bề mặt thanh đốt cú thể khống chế được Nhưng ở nhiệt độ bề mặt thanh đốt nhỏ hơn 850C thỡ điện ỏp cấp cho mỗi thanh đốt phải nhỏ hơn nhiều so với điện ỏp định mức của mỗi thanh ( cụm thanh đốt được thiết kế đấu sao , nay chuyển sang đấu nối tiếp )

bằng thanh đốt điện trở đặt bên ngoài tank dầu

2

1

1 - Đế bê tông của tank dầu

2 - Tank chứa dầu ăn

3 - Bơm dầu

4 - Thiết bị sấy nóng dầu bằng các thanh đốt điện trở

Bơm Van

 Dòng dầu liên tục tuần hoàn hút ra khỏi tank dầu và lại đổ trở lại tank dầu,

sẽ tiếp xúc với oxy của không khí và ảnh hưởng tới chất lượng dầu

Kết luận : phương pháp này có nhiều ưu điểm nhưng cũng không khả thi

II.4 PHƯƠNG PHÁP SẤY NÓNG DẦU ĂN BẰNG NƯỚC CHẢY TRONG THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT ĐẶT TRONG TANK DẦU

II.4.1 Nguyên lý sấy nóng dầu ( Xem Hình II.4 )

Nước nóng chứa trong tank Inox ( 5 ) ; tank này được bọc cách nhiệt bằng roock – Wool Bơm nước ( 4 ) hút nước từ tank ( 5 ) và đẩy vào thiết bị nung nóng nước ( 3 ).Thiết bị nung nóng nước ( 3 ) là thiết bị nung dùng các thanh đốt điện trở Nước được nung nóng tới nhiệt độ cài đặt 85 0C và ra khỏi thiết bị nung ( 3 ) đẩy vào các module của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm phẳng (1);

các module này được ngâm trong các tank dầu ( 2 ) và sấy nóng dầu Nước ra khỏi các module hồi trở lại bồn chứa nước ( 5 )

Ghi chú : Nếu không dùng thiết bị nung nóng nước bằng điện , ta dùng thiết

bị nung nóng nước bằng hơi nước , hơi nước chảy lấy từ hơi đốt than

II.4.2 Nhận xét và kết luận

 Dầu ăn không bị khuấy đảo , nên không bị oxy hóa

 Sự tổn thất nước của hệ thống tuần hoàn nước coi như bằng không

 Nhiệt độ bề mặt của các module ngâm trong dầu có thể khống chế chính xác

thông qua sự khống chế nhiệt độ nước nóng

 Thiết bị cấu trúc gọn và có thể tách ra cho từng tank ( chỉ sử dụng chung

bồn chứa nước nóng )

Kết luận : phương pháp này có nhiều ưu điểm , và là phương pháp khả thi

Hình ii.4 : Sơ đồ nguyên lý sấy nóng dầu ăn bằng tấm trao đổi nhiệt

Nước nóng là môi chất tải nhiệt.

Nước được nung nóng bằng các thanh đốt điện trở

Van

CHƯƠNG III :

III.1 TÍNH TỔN THẤT NHIỆT RA MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH

CỦA CÁC TANK CHỨA DẦU

III.1.1 Tính cách nhiệt cho tank chứa dầu 40 tấn

a) Các số liệu ban đầu ( Hình III.1 )

1 Đường kính trong của đỉnh nóc tank : 0 500 mm

2 Đường kính trong phần hình trụ của tank chứa Inox : 3284

5 Chiều dày của thành tank bằng Inox : INOX  8 mm ( tính trung bình )

6 Chiều dày của lớp cách nhiệt bằng vật liệu Rock-Wool : CN  80 mm

7 Chiều cao phần hình trụ của tank chứa : HTank = 4883 mm

8 Chiều cao của chóp nóc : HChóp = 293 mm

9 Hệ số dẫn nhiệt của Inox : INOX  40 W/m.K

10 Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt Rock – Wool :CN  0 , 04W/m.K 11.Nhiệt độ thành Inox của tank dầu tiếp xúc với dầu ăn : tw1= 60 0C

( Coi bằng nhiệt độ cao nhất của dầu )

12.Nhiêt độ bề mặt ngoài của lớp cách nhiệt : tw2= 10 0C (Lấy nhiệt độ thấp nhất vào mùa đông )

TÍNH TỔN THẤT NHIỆT

RA MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH CỦA CÁC TANK CHỨA DẦU

VÀ TÍNH SỐ LƯỢNG CALORIFER CẦN CHO MỖI TANK CHỨA DẦU

Inox cĩ chiều dày INOX

Cách nhiệt Rock – Wool

Cĩ chiều dày cách nhiệt

0: Đường kính phía trên của chĩp nĩc

1 : Đường kính trong phần trụ Inox của tank chứa dầu

2: Đường kính ngồi phần hình trụ Inox của tank chứa dầu

3 : Đường kính ngồi của lớp cách nhiệt Rock - Wool

Inox

Rock - Wool

HÌNH III.1 CÁC KÝ HIỆU KÍCH THƯỚC CƠ BẢN ĐỂ TÍNH TỔN THẤT NHIỆT

RA MƠI TRƯỜNG BÊN NGỒI CHO CÁC TANK DẦU ĐÃ ĐƯỢC CÁCH NHIỆT

BẰNG ROCK - WOOL

b ) Tính tổn thất nhiệt ra mơi trường xung quanh

 Nhiệt tổn thất qua phần hình trụ của tank Q1:

Q1 =

2 3 1

2

2 1

ln

2

1 ln

2

1 3284

3300 ln 40 2 1

10 60

nhiệt Cách INOX

Với Fnóc  Fchóp xungquanh  F 0

4 2

2 0 3

2

2 0 2

2 0 3 3

5 , 0 46 , 3 2

46 , 3 5 ,

Q t t Fnóc

nhiệt Cách

nhiệt Cách INOX

08 , 0 40

008 , 0

10 60







[W]

 Nhiệt tổn thất qua đáy tank Q2:

Tank chứa dầu khơng được cách nhiệt ở phía đáy , nên ta coi tổn thất nhiệt qua đáy gấp 4 lần so với nĩc ( tính trội lên cho an tồn về nhiệt sẽ cấp )

, 958 51 , 239 1296

3 2

III.1.2 Tính toán cách nhiệt cho tank chứa dầu 150 tấn

a) Các số liệu ban đầu ( hình III.1 )

1 Đường kính trong của đỉnh nóc tank : 0= 500 mm

2 Đường kính trong phần hình trụ của tank chứa Inox : 1 = 5084 mm

3 Đường kính ngoài phần hình trụ của tank chứa Inox : 2 = 5100 mm

4 Đường kính ngoài phần hình trụ đã được bọc cách nhiệt :3=5260 mm

5 Chiều dày của thành tank bằng Inox : INOX = 8 mm ( tính trung bình )

6 Chiều dày của lớp cách nhiệt bằng vật liệu Rock-Wool : CN  80mm

7 Chiều cao phần hình trụ của tank chứa : HTank = 7629 mm

8 Chiều cao của chóp nóc : HChóp = 448 mm

9 Hệ số dẫn nhiệt của Inox : INOX  40 W/m.K

10 Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt Rock – Wool :CN  0 04W/m.K

11 Nhiệt độ thành Inox của tank dầu tiếp xúc với dầu ăn : tW1 = 35 0C ( coi bằng nhiệt độ cao nhất của dầu )

12 Nhiêt độ bề mặt ngoài của lớp cách nhiệt : tW2 = 10 0C (Lấy nhiệt độ thấp nhất vào mùa đông )

b) Tính toán nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh

 Nhiệt tổn thất qua phần hình trụ của tank Q 1 :

ln 2

1 ln

2

1

2 3 1

2

2 1

1 5084

5100 ln 40 2 1

10 35

 Nhiệt tổn thất qua nĩc của tank chứa dầu Q2 :

nhiệt Cách INOX

2 0 3

2

2 0 2

2 0 3 3

5 , 0 26 , 5 2

26 , 5 5 ,

nhiệt Cách INOX

INOX

w w

08 , 0 40

008 , 0

10 35

 Nhiệt tổn thất qua đáy tank Q3:

Tank chứa dầu không được cách nhiệt ở phía đáy , nên ta coi tổn thất nhiệt qua đáy gấp 4 lần so với nóc (tính trội lên cho an toàn về nhiệt sẽ cấp)

, 1105 35

, 276 1565

3 2



III.1.3 Tính toán cách nhiệt cho tank chứa dầu 460 tấn

b) Các số liệu ban đầu ( Hình III.1 )

1 Đường kính trong của đỉnh nóc tank: 0500 mm

2 Đường kính trong phần hình trụ của tank chứa Inox : 7184

5 Chiều dày của thành tank bằng Inox : INOX  8 mm ( tính trung bình )

6 Chiều dày của lớp cách nhiệt bằng vật liệu Rock-Wool : CN  80 mm

7 Chiều cao phần hình trụ của tank chứa : HTank = 12000 mm

8 Chiều cao của chóp nóc : HChóp = 448 mm

9 Hệ số dẫn nhiệt của Inox : INOX  40 W/m.K

10 Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt Rock – Wool :CN  0 , 04W/m.K

11 Nhiệt độ thành Inox của tank dầu tiếp xúc với dầu ăn : tw1= 35 0C ( coi bằng nhiệt độ cao nhất của dầu )

12 Nhiêt độ bề mặt ngoài của lớp cách nhiệt : tw2= 10 0C (Lấy nhiệt độ thấp nhất vào mùa đông )

Q= 2945 [W] = 2,947 [kW]

Qtrong 1 giờ tổn thất : 2,947 [kW.h]

Q trong 1 ngày tổn thất: 70,728 [kW.h]

b ) Tính tốn tổn thất nhiệt ra mơi trường xung quanh

 Nhiệt tổn thất qua phần hình trụ của tank Q1:

nhiệt Cách INOX

w w

tan

2 3 1

2

2 1

ln

2

1 ln

2

1 7184

7200 ln 40 2 1

10 35

nhiệt Cách INOX

INOX

w

.

2 1

Với F nĩc  F chĩp xungquanh  F 0

4 2

2 0 3

2

2 0 2

2 0 3 3

5 , 0 36 , 7 2

36 , 7 5 ,

nhiệt Cách INOX

INOX

w w

08 , 0 40

008 , 0

10 35







[w]

 Nhiệt tổn thất qua đáy tank Q3:

Tank chứa dầu khơng được cách nhiệt ở phía đáy , nên ta coi tổn thất nhiệt

ở phía đáy gấp 4 lần so với nĩc ( tính trội lên cho an tồn )

BẢNG III.1 TỔN THẤT NHIỆT RA MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH CỦA 8 TANK CHỨA DẦU

T.T

2 Tank 40 tấn [ kW.h ]

4 Tank 150 tấn [ kW.h ]

2 Tank 460 tấn [ kW.h ]

TỔN THẤT NHIỆT

TỔN THẤT NHIỆT Trong 1 ngày

a) Các số liệu ban đầu

 Cấu trúc và các kích thước cơ bản của thiết bị trao đổi nhiệt :

+ Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tấm phẳng ; Vật liệu bằng Inox SS304 dày1,2 mm

được đặt ở phần dưới của của tank và hoàn toàn chìm trong tank dầu ăn

+ Nước nóng chảy trong thiết bị trao đổi nhiệt và gia nhiệt cho dầu ăn

+ Cấu trúc của thiết bị trao đổi nhiệt kiểu này do công ty TNHH Hoàng Lâm chế

tạo và cung cấp : chiều dài 1610 mm ; chiều rộng 405 mm ; chiều dày 15mm ( cấu trúc xem Hình III.2 )

+ Mỗi Module có diện tích trao đổi nhiệt bằng :

 Dầu ăn được đối lưu cưỡng bức bằng máy khuấy

 Tank đã chứa đủ 40 tấn và nhiệt độ của tank dầu được nâng từ 30 0 C đến

60 0 C

 Năng suất :

+ Năng suất tính theo dung tích dầu ăn cần nung nóng :

Gdầu = 40000 kg theo yêu cầu của công ty thời gian nâng nhiệt là 8h

3600 8

40000



b) Tính toán số lượng module TBTĐN cần lắp đặt trong tank 40 tấn

HÌNH III.2 : CẤU TRÚC CỦA MODULE THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

ĐẶT TRONG TANK DẦU 40 TẤN

 Lưu lượng dầu chảy vào ( hoặc chảy ra ) đối với mỗi tank dầu 40 tấn :

Gdầu = 1,4 kg dầu/s

 Công suất nhiệt cần cung cung cấp để nâng G dầu từ 30 0 C lên đến 60 0 C :

Qdầu = Gdầu .Cdầu ( tcuối - tđầu ) = 1,4 2,022.( 60 – 30 ) = 84,924 kW

 Công suất nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh qua thành tank đã cách

nhiệt :

QTổn thất = 2,494 kW ( đã tính ở phần cách nhiệt cho các tank dầu )

 Công suất nhiệt cần thiết của thiết bị trao đổi nhiệt ( Q TBTĐN )

200

10

20 60

150 50

N1 N2

N1

Water inlet

Note

QTBTĐN = Qdầu + QTổn thất = 84,924 + 2,494 = 87,418 kW

 Độ chênh nhiệt độ trung bình giữa nước nĩng chảy trong thiết bị trao đổi

nhiệt và dầu chứa trong tank dầu :

+ Nhiệt độ nước chảy vào thiết bị trao đổi nhiệt : tvào nước = 85 0C + Nhiệt độ nước chảy ra khỏi thiết bị trao đổi nhiệt : tra nước= 65 0C + Nhiệt độ của dầu lúc chảy vào tank : tvào nước = 30 0C ( từ tank 150 tấn & 460 tấn lấy sang tank 40 tấn )

HÌNH III.3 : ĐỘ CHÊNH NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH GIỮA NƯỚC NĨNG VÀ DẦU

( TANK 40 TẤN )

 Tính bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết của thiết bị trao đổi nhiệt F Trao đổi nhiệt

II I

II I

0 ln

ln

85 , 20 5

55 ln

5 55

1 1

1





[ 2 ]

+ Nhiệt độ xác định của nước là :

+ Nhiệt độ bề mặt tấm trao đổi nhiệt phía nước , giả sử : tWnước = 67,63 0C + Giá trị này sẽ được tính kiểm tra giữa các dịng nhiệt từ nước vào bề mặt Inox , dẫn nhiệt qua Inox và từ Inox vào dầu ( xem trang 33 )

Tra bảng tính chất vất lý của nước trên đường bão hịa : [ 2 ] Với tnước = 75 0C tra được : nước = 0,39.10-6 m2 /s ; nước= 974,8 kg/m3

 ) = Gnước .Cnước ( tnước tnước

, ,

Do đĩ lưu lượng nước Gnước tính được :

0144 , 1 ) 65 85 (

186 , 4

) 30 60 (

022 , 2 4 , 1 ) (

.

, ,

, ,

t t C G

nước nước nước

dầu dầu dầu

8 , 974

0144 , 1

001041 ,

nước nước

0289 , 0 ) 405 , 0 0015 , 0 (

2

405 , 0 015 , 0 4

Ta có tiêu chuẩn Reynolds : Renước = 12701 , 179

10 39 , 0

0289 , 0 1714 , 0

25 , 0

Nun = 0,021.12701,1790,8 2,380,43

25 , 0

6519 , 2

38 , 2

, 0

671 , 0 95 , 56

Nu 

 daàu : Hệ số tỏa nhiệt đối lưu cưỡng bức của dầu với bề mặt trao đổi nhiệt

Nhiệt độ xác định của dầu là :

tdầu = 0,5 ( tđầu + t cuối ) = 0,5.(30 + 60 ) = 450C Nhiệt độ bề mặt tấm trao đổi nhiệt phía dầu : tWdầu = 67,31 0C Giá trị này sẽ được tính kiểm tra giữa các dòng nhiệt từ nước và vào bề mặt Inox , dẫn nhiệt qua Inox và từ Inox vào dầu ( xem trang 33 )

Tra bảng tính chất vật lý của dầu cọ ( phụ lục 1 ): [1]

10 68 ,

5 , 877 916 , 1 10 68 , 32



1685152 ,

0

6912 , 866 93 , 1979 10 86518 , 15

a

Tốc độ của dầu với động cơ khuấy chọn là : = 1,2 m/s

Tiêu chuẩn Reynolds : Ref =

405 , 0 2 , 1

, 0 8 , 0

Pr

Pr Pr

daàu [ 2 ]

555 , 161

445 , 322 445 , 322 481 , 14871

25 , 0 43

, 0 8

, 0

, 0

174 , 0 505 , 1147

1 40

012 , 0 265 , 1322 1

1 1

418 , 87

 Tính số module thiết bị trao đổi nhiệt cần lắp đặt để đạt được F TBTĐN

Số module N = = 9 , 196

3041 , 1

992 , 11

 Tính lưu lượng nước nóng chảy vào mỗi module TBTĐN trong tank 40 tấn:

+ Công suất nhiệt của 1 module Q1module:

10

418 , 87

+ Lưu lượng nước nóng chảy qua 1 module TBTĐN Gnước 1 module kg/s

Q = G1 module .Cnước.( tnước ra - tnước vào )

Diện tích bề mặt của 1Module

N = 10 module TBTĐN ( Trong mỗi tank 40 tấn )

186 , 4

7418 , 8



Vnước 1module = 0,376 m3/ h

 Tính lưu lượng nước nĩng cần cung cấp cho một tank 40 tấn :

Q1nướctank nóng40tấn

Vnước k nóng tấn

40 tan 1

= 3,75192 m3 / h

 Kết quả tính tốn cho tank 40 tấn được trình bày trong bảng III.2 và III.3

BẢNG III.2 TÍNH CHO 1 TANK 40 TẤN

KÍCH THƯỚC CỦA MỘT MODULE

SỐ LƯỢNG MODULE

LƯU LƯỢNG NƯỚC NĨNG QUA 1 MODULE

LƯU LƯỢNG NƯỚC NĨNG CẦN CHO 1 TANK 40 TẤN

CƠNG SUẤT NHIỆT CẦN CẤP CHO 1 TANK 40 TẤN

Dài : 1,61 m Rộng : 0,405 m Dày : 15 mm

10 module

2 tầng , đấu song song

0,376 m 3 / h 3,76 m 3 / h 87,418 kW

BẢNG III.3.TÍNH CHO 2 TANK 40 TẤN

KÍCH THƯỚC CỦA 1 MODULE

SỐ LƯỢNG MODULE

LƯU LƯỢNG NƯỚC NĨNG QUA 1 MODULE

LƯU LƯỢNG NƯỚC NĨNG CẦN CHO 2 TANK 40 TẤN

CƠNG SUẤT NHIỆT CẦN CẤP CHO 2 TANK 40 TẤN

Dài : 1,61 m Rộng : 0,405 m Dày : 15 mm

20 module 0,376 m 3 / h 7,52 m 3 / h 174,836 kW

III.2.2 Tính toán số lượng calorifer cần lắp đặt cho 1 tank chứa dầu 10 tấn

a) Các số liệu ban dầu

 Cấu trúc và các kích thước cơ bản của thiết bị trao đổi nhiệt :

+ Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tấm phẳng ; vật liệu bằng Inox SS304 dày 1,2 mm

được dặt ở phần dưới của bể và hoàn toàn chìm trong bể dầu ăn

+ Nước nóng chảy trong thiết bị trao đổi nhiệt và gia nhiệt cho dầu ăn + Cấu trúc của thiết bị trao đổi nhiệt kiểu này do công ty TNHH Hoàng Lâm chế

tạo và cung cấp : Chiều dài 1610 mm ; chiều rộng 405 mm ; chiều dày 15 mm

( cấu trúc xem Hình III.4 )

+ Mỗi module có diện tích trao đổi nhiệt bằng :

 Dầu ăn được đối lưu cưỡng bức bằng máy khuấy

 Tank dầu đã chứa đủ 10 tấn và nhiệt độ của tank được nâng từ 30 0 C đến 60 0 C

 Năng suất :

+ Năng suất tính theo dung tích dầu ăn cần nung nóng :

Gdầu = 10000 kg theo yêu cầu của công ty thời gian nâng nhiệt là 8h

3600 8

10000



b) Tính toán số lượng module TBTĐN cần lắp đặt trong tank 10 tấn

 Lưu lượng dầu chảy vào ( hoặc chảy ra ) đối với mỗi tank dầu 10 tấn :

Gdầu = 0,35 kg dầu/s = 1260 kg dầu / h

 Công suất nhiệt cần cung cung cấp để nâng G dầu từ 30 0 C lên đến 60 0 C :

Qdầu = Gdầu .Cdầu ( tcuối - tđầu ) = 0,35 2,022.( 60 – 30 ) = 21,231 [kW]

 Công suất nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh qua thành tank đã cách

nhiệt :

QTổn thất = 2,494 kW ( đã tính ở phần cách nhiệt cho các tank dầu )

HÌNH III.4 : CẤU TRÚC CỦA 1 MODULE THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

ĐẶT TRONG TANK DẦU 10 TẤN

 Cơng suất nhiệt cần thiết của thiết bị trao đổi nhiệt ( Q TBTĐN )

QTBTĐN = Qdầu + QTổn thất = 21,231 + 2,494 = 23,725 kW

 Độ chênh nhiệt độ trung bình giữa nước nĩng chảy trong thiết bị trao đổi

nhiệt và dầu chứa trong tank dầu :

+ Nhiệt độ nước chảy vào thiết bị trao đổi nhiệt : tvào nước = 85 0C + Nhiệt độ nước chảy ra khỏi thết bị trao đổi nhiệt : tra nước= 65 0C + Nhiệt độ dầu cần nung nĩng theo cơng nghệ : tra dầu 60

0

C + Nhiệt độ của dầu lúc chảy vào tank : tvào nước = 30 0C

200

10

20 60

150 50

N1 N2

N1

Water inlet

Note

HÌNH III.5 : ĐỘ CHÊNH NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH GIỮA NƯỚC NÓNG VÀ DẦU

( TANK 10 TẤN )

 Tính bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết của thiết bị trao đổi nhiệt F Trao đổi nhiệt

II

II I

II I

I

0

85 , 20 5

55 ln

5 55

2545 , 3

Để an toàn trong tính toán và đủ nhiệt cả khi tăng năng suất , ta chọn số module

N = 4 module Các module này lắp song song

Để trao đổi nhiệt tốt thì tầng trên phải sole với tầng dưới nên ta phải lắp module thành 2 tầng Khoảng cách giữa các module trong một tầng càng xa càng tốt về phương diện trao đổi nhiệt

 Tính lưu lượng nước chảy vào mỗi module TBTĐN trong tank 10 tấn :

+ Công suất nhiệt của 1 module Q1 module :

+ Lưu lượng nước nóng chảy qua 1 module TBTĐN Gnước 1 module kg/s

Q = G1 module .Cnước.( tnước ra - tnước vào )

N = 4 module TBTĐN ( Trong mỗi tank 10 tấn )