thiết kế hệ thống cô đặc ba nồi xuôi chiều thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài cưỡng bức kiểu đứng cô đặc dung dịch đường saccharose

Cô đặc dung dịch đường Saccharose 2/ Các số liệu ban đầu: - Năng suất tính theo dung dịch đầu Tấn/giờ: 8 - Nồng độ đầu của dung dịch % khối lượng: 13 - Nồng độ cuối của dung dịch % khối

ĐƯỜNG SACCHAROSE

Giâo viín hướng dẫn: Nguyễn Văn Toản Sinh viín thực hiện: Bùi Thị Thùy Dung Lớp : Công nghệ thực phẩm 47A

HuÕ, 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ CỘNG HOÀ XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Bộ môn: Công nghệ thực phẩm

-NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN THIẾT BI

Họ và tên sinh viên: Bùi Thị Thùy Dung

Lớp: CNTP47A

Ngành: Công nghệ Thực phẩm

1/ Tên đề tài:

Thiết kế hệ thống cô đặc ba nồi xuôi chiều

Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức phòng đốt ngoài kiểu đứng

Cô đặc dung dịch đường Saccharose

2/ Các số liệu ban đầu:

- Năng suất tính theo dung dịch đầu (Tấn/giờ): 8

- Nồng độ đầu của dung dịch (% khối lượng): 13

- Nồng độ cuối của dung dịch (% khối lượng): 55

- Ap suất hơi còn lại trong thiết bị ngưng (at): 0,21

3/ Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Đặt vấn đề

- Chương I: Tổng quan về sản phẩm, phương pháp điều chế, chọn phương ánthiết kế

- Chương II:Tính toán công nghệ thiết bị chính

- Chương III:Tính và chọn thiết bị phụ: Thiết bị Baromet, bơm chân không, bơmdung dịch, thiết bị gia nhiệt

- Chương IV: Kết luận

- Tài liệu tham khảo

4/ Các bản vễ và đồ thị (ghi rõ các loại bản và kích thước các loại bản vẽ):

- 1 bản vẽ hệ thống thiết bị chính, khổ A1 và A3 đính kèm trong bản thuyếtminh

- 1 bản vẽ thiết bị chính, khổ A1

5/ Giáo viên hướng dẫn:

6/ Ngày giao nhiệm vụ: 18/02/2016

7/ Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/05/2016

Thông qua bộ môn

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày tháng năm 2016 (Ký, ghi rõ họ tên)

TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN

TS Nguyễn Văn Toản

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong những năm qua, ngành công nghiệp đường mía nước ta khôngngừng phát triển, đặc biệt là trong lĩnh vực sản xuất thực phẩm Ngành côngnghiệp mía đường cho đến nay vẫn là một ngành đóng vai trò quan trọng trongnền kinh tế quốc dân Mặc dù vẫn tồn tại nhiều khó khăn như: quy hoạch vùngnguyên liệu, kỹ thuật sản xuất chưa được cải tiến hiện đại

Ngoài việc phục vụ cho nhu cầu sử dụng của người dân, đường mía còn lànguyên liệu cho các ngành sản xuất thực phẩm như: bánh kẹo, sữa, nước giảikhát , các ngành công nghiệp khác như sản xuất dược phẩm Việc tận dùng cácphế phụ phẩm của của quá trình sản xuất đường mía làm nguyên liệu chính đểsản xuất cồn, mỳ chính, thức ăn gia súc từ sinh khối nấm men, sử dụng xác mía

để đốt tạo năng lượng điện cho nhà máy (Nhà máy đường Quãng Ngãi) cũngmang lại một nguồn lợi nhuận không nhỏ cho nhà máy

Với tình trạng của ngành công nghiệp sản xuất đường mía của nước ta thì việccải tiến công nghệ là một vấn đề cấp thiết.và cần phải được quan tâm nhiều hơn

Trong sản xuất đường mía thì quá trình cô đặc là một quá trình quan trọngkhông thể thiếu trong quy trình sản xuất

Nhiệm vụ cụ thể của đồ án này là thiết kế hệ thống cô đặc ba nồi xuôichiều, thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức phòng đột ngoài kiểu đứng Qua việcthực hiện đồ án này sẽ giúp sinh viên có thêm các kỹ năng về các môn học, hiểubiết rõ hơn về ngành công nghiệp sản xuất đường mía

Để hoàn thành được hoàn chỉnh đồ án, ngoài bản thân còn có sự tận tìnhgiúp đỡ của các thầy, cô giáo trong Khoa Cơ khí- Công nghệ, đặc biệt là thầyNguyễn Văn Toản và các bạn trong nhóm thực hiện đồ án cùng các bạn tronglớp CNTP47A+B Xin chân thành cảm ơn!

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM, PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ, LỰA CHỌN THIẾT BI

1.1 Tổng quan về sản phẩm

Sản phẩm của quá trình cô đặc là dung dịch nước chè thô (riro thô) cónồng độ khoảng 55 – 60 % Thành phần chủ yếu của dung dịch là nước vàđường saccharose, ngoài ra còn có các loại tạp chất khác

Sacchrose là một loại đường đôi, là disaccharide của glucose và fructose

 Tính chất của đường saccharose:

Đường saccharose tồn tại ở dạng tinh thể màu trắng, không mùi, vị ngọt,tan tốt trong nước Độ tan của saccharose tăng khi nhiệt độ tăng

Độ nhớt của dung dịch saccharose tăng khi nồng độ chất tan tăng và giảmkhi nhiệt độ tăng

 Ứng dụng của đường saccharose:

Đường saccharose là nguyên liệu quan trọng trong công nghệ thực phẩm:sản xuất bánh, kẹo; các loại nước giải khát…

Là một loại gia vị phục vụ cho bữa ăn hằng ngày

1.2 Phương pháp điều chế

Đường saccharose được sản xuất từ các loại thực vật chứa nhiều đườngnhư: mía, củ cải đường, thốt nốt…

Ở nước ta, đường cát trắng được sản xuất từ cây mía

 Quy trình sản xuất đường từ cây mía gồm các bước chính sau:

+ Cây mía được ép để thu được nước mía, trong quá trình ép người ta bổsung nước nóng thẩm thấu để hòa tan hết lượng đường có trong cây mía

+ Nước mía sau khi ép sẽ được tẩy màu bằng SO2 và gia vôi trung hòa đểkết tủa các tạp chất Sau đó nước mía được lắng để loại bỏ các chất kết tủa

+ Nước mía sau khi lắng sẽ được đưa đi bốc hơi, sau khi bốc hơi ta thuđược syrup thô, syrup thô được tẩy màu lần hai và thu được syrup tinh

+ Syrup tinh được đưa đi nấu đương, sau khi nấu ta thu được đường non.Đường non sẽ qua công đoạn trợ tinh để tăng kích thước tinh thể

+ Sau khi trợ tinh xong, đường non sẽ được ly tâm, sấy và cho ra đườngthành phẩm

- Tách chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể.

- Thu dung môi ở dạng nguyên chất

Quá trình cô đặc thường được tiến hành ở trạng thái sôi, ở các áp suấtkhác nhau Khi làm việc ở áp suất thường ta có thể dùng thiết bị hở, còn ở các

áp suất khác thì dùng thiết bị kín

Quá trình cô đặc có thể tiến hành ở hệ thống cô đặc một nồi hoặc hệ thống

cô đặc nhiều nồi

1.3.2 Phân loại thiết bị

Người ta phân thiết bị cô đặc thành các nhóm chính sau:

 Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên), có 2 loại:

- Loại 1: có buồng đốt trong (đồng trục với buồng bốc) có ống tuần hoàn trong,ống tuần hoàn ngoài

- Loại 2: có buồng đốt ngoài (không đồng trục với buồng bốc)

Thiết bị nhóm này thường được dùng để cô đặc dung dịch khá loãng, độnhớt thấp

 Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức (tuần hoàn cưỡng bức), có 2 loại:

- Loại 1: buồng đốt trong, ống tuần hoàn ngoài

- Loại 2: buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn ngoài

Thiết bị nhóm này thường được dùng để cô đặc những dung dịch có độnhớt cao Thường dùng bơm để đối lưu cưỡng bức do đó giảm được sự bám cặnhay kết tinh trên bề mặt truyền nhiệt

 Nhóm 3: dung dịch chảy màng mỏng, có 2 loại:

- Loại 1: màng dung dịch chảy ngược từ dưới lên

- Loại 2: màng dung dịch chảy xuôi từ trên xuống

Thiết bị nhóm này chỉ cho phép dung dịch chảy thành màng qua bề mặttruyền nhiệt một lần để tránh sự tác dụng nhiệt lâu làm biến đổi một số thànhphần của dung dịch

1.3.3 Ứng dụng quá trình cô đặc

- Trong sản xuất thực phẩm: cô đặc đường, nước quả…

- Trong công nghiệp hóa chất: cô đặc NaOH, KOH…

1.4 Lựa chọn phương án thiết kế

Theo tính chất nguyên liệu cũng như ưu, nhược điểm của các thiết bị trên

ta chọn thiết bị cô đặc ba nồi, xuôi chiều, phòng đốt trong, ống tuần hoàn ngoài

 Ưu điểm:

- Dung dịch tự di chuyển từ nồi trước vào nồi sau nhờ chênh lệch áp suất

- Hơi thứ của nồi trước được sử dụng để đun nóng cho nồi sau nên tiết kiệm đượclượng hơi đốt, tăng hiệu quả kinh tế

 Nhược điểm:

- Nhiệt độ của các nồi sau thấp dần mà nồng độ chất khô lại tăng làm độ nhớtdung dịch tăng dẫn đến hệ số truyền nhiệt giảm từ nồi đầu đến nồi cuối

1.5 Thuyết minh quy trình công nghệ

Cấu tạo hệ thống thiết bị cô đặc 3 nồi xuôi chiều buồng đốt ngoài thẳngđứng : mỗi thiết bị có buồng đốt và không gian bốc hơi (buồng bốc) hoàn toàntách rời nhau Chúng chỉ liên hệ với nhau bằng ống nối và ống tuần hoàn Cácống truyền nhiệt ở thiết bị này có thể dài đến 7m Ở buồng bốc có bộ phận táchbọt Hệ thống làm việc dựa trên nguyên tắc chênh lệch áp suất trong các nồi

Thuyết minh quy trình công nghệ : dung dịch ban đầu là dung dịch đườngSaccharose có nồng độ 13 % được chứa trong thùng chứa nguyên liệu được bơmbơm lên thùng cao vị, qua lưu lượng kế sau đó vào thiết bị gia nhiệt Tại thiết bịgia nhiệt, dung dịch được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi của nồi Sau đó dung dịchđược đưa vào thiết bị cô đặc buồng đốt ngoài Dung dịch Saccharose được đunsôi tạo thành hỗn hợp lỏng hơi đi vào buồng bốc hơi, tại đây, hơi thứ được tách

ra và đi lên phía trên, dung dịch còn lại quay về buồng đốt theo ống tuần hoàn.Hơi thứ nồi thứ 1 làm hơi đốt cho nồi thứ 2, hơi thứ nồi thứ 2 làm hơi đốt chonồi thứ 3, hơi thứ nồi thứ 3 đi vào thiết bị ngưng tụ và được ngưng tụ lại, cònlượng khí không ngưng được bơm chân không hút ra ngoài sau khi qua thiết bịthu hồi bọt Dung dịch nồi thứ 1 sau khi đạt nồng độ chất khô theo yêu cầu thì đi

ra và làm nguyên liệu cho nồi thứ 2, sản phẩm của nồi thứ 2 làm nguyên liệu chonồi thứ 3, sản phẩm của nồi thứ 3 là sản phẩm của hệ thống có nồng độ chất khô

là 55% và được đưa vào bể chứa sản phẩm

Chương 2: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ THIẾT BI CHÍNH

2.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Số liệu ban đầu :

- Năng suất tính theo dung dịch đầu : 8 (Tấn/giờ)

- Nồng độ đầu của dung dịch : 13 (% khối lượng)

- Nồng độ cuối của dung dịch : 55 (% khối lượng)

- Áp suất hơi còn lại trong thiết bị ngưng : 0,21 (at)

2.1.1 Xác định lượng hơi thứ thoát ra khỏi hệ thống

- Phương trình cân bằng vật liệu cho toàn bộ hệ thống:

Gđ = Gc + W Trong đó:

+ Gđ, Gc: lượng dung dịch đầu và lượng dung dịch cuối (kg/h).+ W: lượng hơi thứ thoát ra của toàn bộ hệ thống (kg/h)

- Viết cho cấu tử phân bố:

Gđ.xđ = Gc.xc + W.xw Trong đó :

xđ, xc : nồng độ của dung dịch vào ở nồi đầu và ra khỏi nồi cuối (%khối lượng)

Xem lượng hơi thứ không mất mát, ta có:

Gđ.xđ = Gc.xcVậy lượng hơi thứ thoát ra của toàn bộ hệ thống:

)

− (1

Theo giả thiết ta có: Gđ = 8 (Tấn/h) = 8000 ( Kg/h)

Chọn:

1 2

W W

= 1,0 ;

2 3

W W

x

= 8000 [] = 55 (%)

2.2 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG

2.2.1 Xác định áp suất trong mỗi nồi

Gọi P1, P2, P3, Pnt: là áp suất của nồi 1, 2, 3 và thiết bị ngưng tụ

P: hiệu số áp suất của toàn hệ thống

Giả sử rằng hơi đốt dùng để bốc hơi và đun nóng là hơi nước bão hoà

Ta có:∆

P = P1 - Pnt = 3,8 – 0,21 = 3,59 (at)

Chọn:

1 2

P P

∆

∆

= 1,16 ;

2 3

P P

Từ (3) và (4) suy ra:

∆

P1 = 1,449 (at) ∆

P2 = 1,249 (at) ∆

2.2.2 Xác định nhiệt độ trong các nồi

Gọi thđ1, thđ2, thđ3, tnt: là nhiệt độ đi vào nồi 1, 2, 3 và thiết bị ngưng tụ

tht1, tht2, tht3: là nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi 1, 2,3

Giả sử tổn thất nhiệt do trở lực trên đường ống gây ra khi chuyển từ nồinày sang nồi khác là 10C

Bảng 2.1 Áp suất, nhiệt độ hơi đốt, hơi thứ mỗi nồi

P (at) t (°C) P (at) t (°C) P (at) t (°C) P (at) t (°C)

Ta có: ∆' = to sdd - t o sdmnc (ở cùng áp suất).

Áp dụng công thức Tisenco:

2' ' 16,2 s o

T r

: tổn thất nhiệt độ do áp suất thường (áp suất khí quyển) gây ra

r : nhiệt hoá hơi của nước ở áp suất làm việc, J/kgTra bảng VI.2,STQTTB,T2/Trang 63

Bảng 2.2 Tổn thất nhiệt độ do nồng độ gây ra

Nồi 1 Nồi 2 Nồi 3

9

55

Tra bảng I.251 – STQTTB T1/Trang 314 xác định được nhiệt hóa hơi, ta

có bảng sau:

Bảng 2.3 Nhiệt hóa hơi của các nồi

3 3

273

2,16''

r

t ht o

2.2.3.2 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thuỷ tĩnh (∆'')

Áp suất dung dịch thay đổi theo chiều sâu của lớp dung dịch: Ở trên bềmặt thì bằng áp suất hơi trong phòng bốc hơi,còn ở đáy ống thì bằng áp suất trênmặt cộng với áp suất thuỷ tĩnh của cột dung dịch kể từ đáy ống Trong tínhtoán, ta thường tính theo áp suất trung bình của dung dịch:

h1: chiều cao của lớp dung dịch sôi kể từ miệng trên của ống truyền

h2: chiều cao ống truyền nhiệt, m (Chọn h2= 5 m cho cả 3 nồi)

dds: khối lượng riêng của dung dịch khi sôi, kg/m3

2.2.4 Cân bằng nhiệt lượng

2.2.4.1 Tính nhiệt dung riêng C (J/kg.độ)

Nhiệt dung riêng của dung dịch đường được tính theo công thức (CT I.50

tr 153 STQT&TB tập 1) :

C = 4190 – (2514 – 7,542t).x (J/kg.độ)Trong đó: ts – nhiệt độ sôi của dung dịch (oC)

Nhiệt dung riêng của dung dịch trước khi vào nồi cô đặc:

Cd = 4190 – (2514 – 7,542.125,602).0,13 = 3986,328 (J/kg.độ)

Nhiệt dung riêng của dung dịch ở nồi 1:

C1 = 4190 – (2514 – 7,542.125,602).0,17439 = 3916,9318 (J/kg.độ)

Nhiệt dung riêng của dung dịch ở nồi 2:

C2 = 4190 – (2514 – 7,542.106,619).0,26482

= 3737,191 (J/kg.độ)Nhiệt dung riêng của dung dịch ở nồi 3:

C3 = 4190 – (2514 – 7,542.75,981).0,55 = 3122,477 (J/kg.độ)

2.2.4.2 Tính nhiệt lượng riêng

I: Nhiệt lượng riêng của hơi đốt (J/kg) i: Nhiệt lượng riêng của hơi thứ (J/kg)(Tra bảng I.249 STQTTB,T1/Trang 310, bảng I.250 STQTTB,T1/Trang 312)

Bảng 2.4 Nhiệt dung riêng, nhiệt lượng riêng của hơi đốt, hơi thứ các nồi

C n (J/kg.độ)

T ( 0 C)

i.10 -3 (J/kg)

C (J/kg.độ)

t s ( 0 C)

2.2.4.3 Phương trình cân bằng nhiệt lượng

- D1, D2, D3 là lượng hơi đốt vào nồi 1, 2, 3 (kg/h)

- Gđ, Gc là lượng dung dịch đầu và cuối hệ thống (kg/h)

- W1, W2, W3 là lượng hơi thứ bốc ra ở nồi 1, 2, 3 (kg/h)

- C1, C2, C3 là nhiệt dung riêng của dung dịch trong nồi 1, 2, 3 (J/kg.độ)

- Cđ, Cc là nhiệt dung riêng của dung dịch dịch vào và ra (J/kg.độ)

- Cn1, Cn2, Cn3 là nhiệt dung riêng của nước ngưng nồi 1, 2, 3 (J/kg.độ)

- I1, I2, I3 là hàm nhiệt của hơi đốt nồi 1, 2, 3, (J/kg)

- i1, i2, i3 là hàm nhiệt của hơi thứ nồi 1, 2, 3, (J/kg)

- tđ, tc là nhiệt độ đầu và cuối của dung dịch, (oC)

- t1, t2, t3 là nhiệt độ sôi của dung dịch nồi 1, 2, 3 ở Ptb (oC)

, ,

θ θ θ

là nhiệt độ nước ngưng nồi 1, 2, 3, (oC)

- Qtt1, Qtt2, Qtt3 là nhiệt tổn thất ra môi trường nồi 1, 2, 3, (J)

Nhiệt lượng vào:

Nồi 1:

+ Do hơi đốt mang vào: D1.I1+ Do dung dịch mang vào: Gđ.Cđ.tđNồi 2:

+ Do hơi đốt mang vào (hơi thứ nồi 1): W1.i1

Nồi 3:

+ Do hơi đốt mang vào (hơi thứ nồi 2): W2.i2

Nhiệt lượng ra:

Nồi 1:

+ Do hơi thứ mang ra : W1.i1+ Do dung dịch mang ra : (Gđ –W1).C1.ts1

+ Do hơi nước ngưng tụ mang ra : D1.Cn1.θ1

+ Do tổn thất chung : Qtt1= 0,05D1(I1 - Cn1θ1

)Nồi 2:

+ Do hơi thứ mang ra : W2i2+ Do dung dịch mang ra : (Gđ – W1 – W2).C2ts2

+ Do tổn thất chung : Qtt2 = 0,05W1(i1 - Cn2θ2

) Nồi 3:

+ Do hơi thứ mang ra : W3i3+ Do sản phẩm mang ra : (Gđ – W1 – W2 – W3)C3ts3

+ Do tổn thất chung : Qtt3 = 0,05W2(i2 - Cn3θ3

) Phương trình cân bằng nhiệt lượng: ∑Qvào = ∑Qra

Phương trình cân bằng nhiệt lượng:

Từ nồi suy ra:

W1i1 + GđC1ts1 W1C1ts1 = W2i2 + GđC2ts2 W1C2ts2 + W1Cn22 + 0,05W1i10,05W1Cn22

 W1i1 - W1C1ts1 + W1C2ts2 – 0,05W1i1 – W1Cn22 + 0,05W1Cn22 + W2C2ts2 –W2i2 = GđC2ts2 – GđC1ts1

 W1(0,95i1 – 0,95Cn22 – C1ts1 + C2ts2) + W2(C2ts2 – i2) = Gđ(C2ts2 – C1ts1)Thay số vào ta được:

W1 1986402,841 – W2 2284872,547 = - 74999686,281 (5)

Từ nồi 3 suy ra:

W2i2 + GđC2ts2 – W1C2ts2 = Wi3 – W1i3 – W2i3 + GđC3ts3 – WC3ts3 + W2Cn33+ 0,05W2i2 – 0,05W2Cn33

 W1(i3 – C2ts2) + W2(0,95i2 – 0,95Cn33 – C2ts2 + i3) = Gđ(C3ts3 – C2ts2) +W(i3 – C3ts3)

Thay số vào ta được:

 Từ nồi 1 suy ra:

D1I1 + GđCđtđ = W1i1 + (Gđ – W1)C1ts1 + D1Cn1θ1 + 0,05D1I1 – 0,05D1Cn1θ1

W

d d

Tra bảng I.112, [1]/ trang 114 ta được độ nhớt dung dịchµ1 = 0,59 N.s/m2, µ2 = 1,334 N.s/m2

: khối lượng riêng (kg/m3)

M : khối lượng mol của chất lỏng

dd

dd1

r: ẩn nhiệt ngưng (J/kg)H: chiều cao ống truyền nhiệt (H= 5 m)

∆t1=thd - tT1

Trong đó:

tm : nhiệt độ trung bình của màng nước ngưngtT1: nhiệt dộ của vách ngoài của ống truyền nhiệtthd: nhiệt độ của hơi đốt

2.3.3.2 Về phía dung dịch sôi

Theo công thức VI.27,[2]/ 71 hệ số cấp nhiệt phía dung dịch:

Trong đó:

p: áp suất hơi thứ (at)

t: hiệu số nhiệt độ giữa vách trong của ống và dung dịch sôi

dd dd dd

2 3

⇒

tT21 = tT11 - ∆

tI = 140,28 - 4,666 = 135,614 (0C) Hiệu số cấp nhiệt của nước:

∆

t21= tT21 – t21 = 135,614 – 125,602 = 10,012 (0C)

Áp suất làm việc tại nồi 1:

Tra bảng I.149 STQTTB T1/Trang 311, ta có:Cn1 = 4258,963 (J/kg.độ)

tT22 = tT12 - ∆

tII = 123,605 – 4,821 = 118,784 (0C) Hiệu số cấp nhiệt của nước:

∆

t22= tT22 – t22 = 118,784 – 106,619 = 12,165 (0C)

Áp suất làm việc tại nồi 2:

Plv2 = 1,141.98100 = 111897,678 (N/m2) αn2 = 0,145.111897,678 0,5.12,1652,33 = 16371,821 (W/m2.độ)Tra bảng I.149 STQTTB T1/Trang 311, ta có:

Tra bảng I.149 STQTTB T1/Trang 311, ta có:

2.3.4 Tính hế số phân bố nhiệt độ hữu ích cho các nồi

Xem bề mặt truyền nhiệt trong các nồi như nhau nên nhiệt độ hữu ích phân bố trong các nồi là:

2 1

( )

i i

i

i i

Q K

Q K

0.95 3600

i i i

Như vậy dựa vào F1, F2, F3 ta có thể thiết kế hệ thống cô đặc 3 nồi có diện

2.5.2 Chiều cao buồng bốc

Thể tích không gian hơi được xác định

Trong đó:

Vkgh: là thể tích không gian hơi

W: là lượng hơi thứ bốc lên trong thiết bị (kg/h)

h

ρ

: là khối lượng riêng của hơi thứ (kg/m3)

Utt: là cường độ bốc hơi thể tích cho phép của khoảng không gian hơitrong một đơn vị thời gian (m3/m3 .h)

Theo CT VI.33 STQTTB T2/Trang 72:

Utt = f.utt(1at) khi P≠1at

Với utt(1at) : cường độ bốc hơi c

Chiều cao không gian hơi: cho phép ở P = 1 at

t

kgh kgh

D

V H

⇒

Tra đồ thị, ta được f = 0,889 (VI.3 STQTTB T2/Trang72)

Vậy: Utt = 0,889.1600 = 1422,4 (m3/m3h)

Hkgh = = 0,498 (m)

Nồi 2:

Pht2 = 1,141 (at)tht2 = 101,705 (oC)

⇒

Tra đồ thị, ta được f = 0,992 (VI.3 STQTTB T2/Trang72)

⇒

Tra đồ thị, ta được f = 1,831 (VI.3 STQTTB T2/Trang72)

Chọn chiều cao của phần dịch tràn lên phần buồng bốc là 0,5m

Vậy chọn chiều cao buồng bốc cho cả 3 nồi là 3(m)

d =

(m)Với:

Vs: là lưu lượng khí, hơi, dung dịch chảy trong ống, m3/s

ω =1(m/s)

(đối với chất lỏng nhớt, chọn

ω

= 0,5 ÷ 1 m/s)Lại có: Vs = W.v

Tóm lại, chọn đồng loại đường kính ống dẫn hơi đốt cả 3 nồi là d = 250

mm, với đường kính ngoài dn = 273 mm

2.6.2 Đường kính ống dẫn hơi thứ

Nồi 1:

Đường kính ống dẫn hơi thứ nồi 1 bằng đường kính ống dẫn hơi đốt nồi 2.Suy ra d = 250 mm, dn = 273 mm

d = = 0,052 (m)

Chọn d = 70 mm, dn = 76 mm (Tra bảng XIII.26 STQTTB T2/Trang 412)

• Đường kính ống dẫn dung dịch từ thiết bị gia nhiệt vào nồi 1

d = = 0,0524 (m)

Chọn d = 70 mm, dn = 76 mm (Tra bảng XIII.26 STQTTB T2/Trang 412)

• Đường kính ống dẫn dung dịch từ thiết bị nồi 1 vào nồi 2

W = = = 1,676 (kg/s)

t = 125,620C, x1 = 17,651 %

= 1041,956 kg/m3 (Tra bảng I.85 STQTTB T1/Trang 57)

• Đường kính ống dẫn dung dịch từ thiết bị nồi 2 vào nồi 3

d = = 0,033 (m)

Chọn d = 40 mm, dn = 45 mm (Tra bảng XIII.26 STQTTB T2/Trang 410)

• Đường kính ống dẫn dung dịch từ thiết bị nồi 3 vào thùng chứa sản phẩm