Thiết kế hệ thống cô đặc kết tinh 2 cấp cho sản phẩm trái cây tươi 6 3

Đồ án môn học QT&TB trong CNHH& Thực phẩm.. Đồ án môn học QT&TB trong CNHH& Thực phẩm.. Chất khô bao gồm các loại đường, rượu cao phân tử, acid hữu cơ, pectin, các chất đạm, polyphenol,

Trang 1

Đồ án môn học QT&TB trong CNHH& Thực phẩm

Chà, épNghiền, xéLàm sạch

Lọc sơ bộLọc tinhCô đặc lạnh

Nước

BãBã

Phối chế

Đồng hoáBài khí

Làm nguộiThanh trùngGhép kín

Bảo ônHoàn thiện

Sản phẩm

Trang 2

I.1 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU

Thành phần hóa học của trái cây tươi gồm các chất hữu cơ và vô cơ hình thành nên Có

hai thành phần cơ bản là nước và chất khô Nước chiếm từ 70-95% trong trái cây tươi Chất

khô bao gồm các loại đường, rượu cao phân tử, acid hữu cơ, pectin, các chất đạm,

polyphenol, chất thơm, một số vitamine, enzyme, một số chất khoáng…Vì vậy dịch trái cây

khi được ép có chứa một lượng lớn nước và các cấu tử rất dễ biến tính do nhiệt

Bảng 1: Đặc tính kỹ thuật của một số trái cây (TL)

Chất lượng nguyên liệu để sản xuất các loại nước trái cây là yếu tố đầu tiên quyết

định chất lượng sản phẩm Bởi vậy, phải chọn loại trái cây có giá trị dinh dưỡng cao Các

loại trái cây phải chứa nhiều dịch bào, trong đó tập trung hầu hết các chất dinh dưỡng

I.2 LỰA CHỌN, PHÂN LOẠI

Chọn trái cây cần đạt mức tối thiểu các chỉ tiêu chất lượng như độ chín, hàm lượng chất

khô, mức độ hư hỏng, kích thước, độ lớn…

- Độâ chín : Độ chín kỹ thuật mà nguyên liệu cần đạt thông thường

là giai đoạn chín hoàn toàn Ở độ chín này, lượng dịch bào trong rau quả là nhiều nhất và thành phần hoá học chứa trong dịch là nhiều nhất do đó vừa đảm bảo giá trị dinh dưỡng, vừa giúp cho quá trình ép đạt hiệu quả cao hơn

- Kích thước, độ lớn : Trái cây cần đạt kích thước trung bình của giống loài

phát triển bình thường

I.3 RỬA

Rửa nhằm mục đích loại bỏ bụi bặm, đất cát, vi sinh vật, chất hóa học độc hại

Sử dụng nước sạch, rửa đúng kỹ thuật, rửa nhiều lần

Lipit (%)

Glucid (%)

Cellulose (%)

Acid hữu cơ (%)

Tro (%)

Độ sinh nhiệt (Kcal/100g)

Trang 3

I.4 LÀM SẠCH

Nhằm loại bỏ phần kém dinh dưỡng như vỏ, hat…để giảm bớt khối lượng chế biến không cần thiết và để tránh ảnh hưởng xấu đến của những phần không sử dụng đến chất lượng sản phẩm

I.5 NGHIỀN, XÉ

Tế bào nguyên liệu sau khi nghiền, xé sẽ bị phá vỡ, dịch bào thoát ra ngoài Nghiền, xé giúp tăng hiệu quả của quá trình ép

I.6 CHÀ, ÉP

Ép nhằm thu nhận dịch quả sau khi phá vỡ tế bào trái cây

I.7 LỌC

Lọc để thu dịch trái cây sau khi ép và loại bã Lọc gồm hai giai đoạn là lọc thô qua lớp vải và lọc tinh bằng thiết bị lọc ép khung bản

I.8.CÔ ĐẶC LẠNH

Cô đặc dung dịch thu được bằng phương pháp kết tinh dung môi nhằm thu dịch trái cây có nồng độ cao hơn

I.9 PHỐI CHẾ

Phối chế nhằm mục đích tạo cho sản phẩm đạt yêu cầu về độ khô Tuỳ theo loại sản phẩm mà yêu cầu khác nhau

Phối chế được thực hiện trong các thùng phối chế chuyên dùng có thiết bị cánh khuấy trộn đều

I.10 BÀI KHÍ

Bài khí nhằm loại bỏ khí hoà tan trong dung dịch

I.11 ĐỒNG HOÁ

Tạo độ đồng đều cho sản phẩm

I.12 RÓT HỘP

Nước trái cây có thể đóng vào nhiều loại hộp khác nhau như hộp kim loại, chai nhựa, giấy…

I.13 GHÉP KÍN

Trang 4

Ngay khi rót xong phải ghép kín bao bì để vi sinh vật không xâm nhập vào làm hư hỏng sản phẩm

I.14 THANH TRÙNG VÀ LÀM NGUỘI

Tiêu diệt và ức chế hoạt động của vi sinh vật để tăng thời gian bảo quản

I.15 BẢO ÔN

Nhằm loại bỏ những sản phẩm không đạt chất lượng sau thời gian bảo ôn quy định

1.16 HOÀN THIỆN SẢN PHẨM

Dán nhãn, bao gói…

Trang 5

Chương II:

TÍNH TOÁN CÂN BẰNG

VẬT CHẤT II.1 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Lọc 1

Ý nghĩa của các kí hiệu

- KT1 : Thiết bị kết tinh cấp 1

- KT2 : Thiết bị kết tinh cấp 2

- Lọc1 : Lọc lần thứ nhất khi qua thiết bị kết tinh 1

- Lọc1 : Lọc lần thứ hai khi qua thiết bị kết tinh 2

- Gđ , xđ : Lưu lượng khối lượng và nồng độ của dung dịch đầu

- M1 , M2 : Lưu lượng khối lượng dịch sau thiết bị kết tinh 1, 2

- K1 , xk1 : Lưu lượng khối lượng và nồng độ chất tan của tinh thể đá sau thiết bị kết tinh 1

Trang 6

- K2 , xk2 : Lưu lượng khối lượng và nồng độ chất tan của tinh thể đá sau thiết bị kết tinh 2

- K3 : Lưu lượng khối lượng của tinh thể đá sau khi rửa

- M1, M2 ,M3 : Lượng chất tan bám trên khối tinh thể K1, K2., K3

- M3 : Lưu lượng nước rửa

- M3’ , x3’ : Lưu lượng dịch hồi lưu và nồng độ chất tan sau thiết bị rửa

II.2 MỘT SỐ THÔNG SỐ VỀ DỊCH TRÁI CÂY ĐEM CÔ ĐẶC

II.2.1 Nồng độ của dung dịch

Nồng độ đầu 10%

Nồng độ cuối 40%

Do cô đặc dịch ép từ nồng độ 10% lên 40% do đó ta chọn kết tinh hai bậc Chọn nồng độ trung gian là 20%

II.2.2 Khối lượng riêng   15, bảngI.86,58

Vì chất tan chủ yếu là đường, các thành phần còn lại như vitamine, khoáng, acid… không đáng kể do đó ta lấy khối lượng riêng của dung dịch theo khối lượng riêng của đường

( xét ảnh hưởng của nhiệt độ không đáng kể so với ảnh hưởng của nồng độ)

Khối lượng riêng của dịch ép ban đầu

Ở nồng độ ban đầu 10%, khối lượng riêng của dịch ép là:

1 = 1039.98 kg/m3

Khối lượng riêng của dịch sau thiết bị kết tinh 1

Ở nồng độ dịch ép cuối thiết bị kết tinh 1 là 20%, khối lượng riêng của dịch ép là:

Trang 7

1 1 đ

xMx

KG

MKG

Trong đó xk = (0.1-0.2)% ; Chọn xk1 = 0.1% ; xk2 = 0.15 %

0.2

0.10.152x

x

xxGM

(kg/h)26.1310.001

0.2

0.10.252x

x

xxGK

k1 1

k1 đ đ 1

k1 1

đ 1 đ 1

II.3.2 Tại thiết bị kết tinh 2

2 2 1 1

xMxKxM(M

KMMM

Tính M 1  14

k1 1

đ 1 1 1

dd1 1 1

xx) β

- 1 (ρ

ρβξΔM



 (II.3) Trong đó:

ξ : hệ số điền đầy của dịch cái vào lỗ trống giữa các tinh thể, ξ = 0.2 – 1; Chọn 1 ξ = 10.3

β : độ rỗng xốp của khối tinh thể, β 1 = 0.2 – 0.3 Chọn β 1 = 0.3

Do đó :

Trang 8

M1

0.001-0.2

0.1

-

0.20.3)-1 (1039.98

1082.870.3



k2 2

1 2 1 1

xx)M(M

(0.4

0.2)-(0.43.498)-

M2 = M1M1- K2 = 25.869 -3.498-11.228

M3 (nước rửa)

Phương trình cân bằng vật chất

Theo khối lượng:

3 3 3 2 1

3 2

Theo chất khô:

k2 2 k1 1 3

3 2

2 1

1 k2

2 k1

Trang 9

Tính M 2  14

)ΔM(Mxx

x-

x)β-(1ρ

ρβKξ

k2 2

1 2 2 2

dd2 2 2 2

0.2-

0.40.24)

1039.98(1

-1178.530.24

11.2280.24

- Phần tích trong khối tinh thể K1 : M1’

- Phần tích trong khối tinh thể K2 : M2’

Thực tế có thể coi như không có chất khô hòa tan trong đó

)β-(1ρ

)x(xρξβxx)x(x'ξ'β)x)(x'β-(1

)x(x'ξ'βΔ)-

(1

G

k2 2 k1 1 2

1 1

đ 1 dd1 1 1 k1 đ 1 2 2 2 k1 1 1

đ 1 1 1

0.001)(0.4-

0.2)(0.2-

(1

0.3)-1039.98(1

0.1)-21082.87(0

0.60.3-0.001-0.10.8

0.25

(1

-0.1)-0.25(0.20.4

0.15)-52(1

M3

)2.04.0(4.0

3.7(kg/h)

Trang 10

Tính lượng nước hồi lưu M 3 ’:

Từ (II.6) M3'K1K2M3M1M2-K3M3 (II.10)

kg/h)( 11.078

3.7-31.755-

11.1403.498

.73611.227

3

2 2 1

1 k2

2 k1 1

xMx

Mx

Kx.(K

11.230.15

26.1310.001

1.93-11.14100

G

ΔMM

100G

Gη

đ

2 2

đ



Bảng tóm tắt:

Trang 11

t : nhiệt độ của dung dịch

x : nồng độ của dung dịch tại nhiệt độ đó

III.1.1 Nhiệt dung riêng của nguyên liệu

Do nồng độ đầu dao động trong khoảng 2-10% mà thiết bị cô đặc nhiều loại nước trái cây nên ta chọn nước phúc bồn tử làm cơ sở để tính toán do nó có nhiệt độ kết tinh thấp nhất

Chọn nhiệt độ đầu vào của dung dịch bằng 30oC

cđ = 4190-(2514-7.542×30) 0.1 = 3961 (J/kg độ) Trước khi vào thiết bị kết tinh đầu tiên dung dịch được làm lạnh sơ bộ bằng nước đá

0oC

3oC

30oC

0oC

Chọn nhiệt độ cuối của quá trình làm lạnh là 3oC

Vậy nhiệt dung riêng cuối quá trình này là:

Trang 12

c = 4190-(2514-7.542×3)0.1= 3941 (J/kg độ)

III.1.2 Nhiệt dung riêng của cuối quá trình kết tinh 1

Nhiệt độ bắt đầu kết tinh của phúc bồn tử là 2oC

Nhiệt độ cuối quá trình kết tinh 1 là -4.5oC

c1 = 4190-(2514-(-4.5) ×7.542)0.2 = 3680 (J/kg độ)

III.1.3 Nhiệt dung riêng của cuối quá trình kết tinh 2

Nhiệt độ cuối quá trình kết tinh 1 là -10.5oC

c2 = 4190-(2514-(-10.5) ×7.542)0.4 = 3152 (J/kg độ)

III 2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

III.2.1 Cân bằng năng lượng ở cuối thiết bị làm lạnh sơ bộ

- Lượng tinh thể đá thu được sau thiết bị làm lạnh sơ bộ:

K3 = 31.755 (kg/h)

- Gọi a là tỷ lệ đá cần lấy để làm lạnh sơ bộ

- Lượng đá cần dùng là aK3

- Phương trình cân bằng năng lượng :

đ đ đλK

ct)t(cG

33368831.755

3)3941-30

- Lượng đá cần dùng aK3 = 0.5251×31.755=16.674 (kg/h)

III.2.2 Tại thiết bị kết tinh 1

xđ = 0.1

(2)

G1( 52 kg/h)-4.5 oC

xđ = 0.2

(3)

Trang 13

- Nhiệt cần cung cấp cho đá chuyển pha :

λ = λ chuyyển pha× K1

= 333688×26.131 = 8719.6 ( KJ )

- Entapi ở trạng thái (2) :

H1 = K2cđá t2 + M2c2 t2

= 3152×(-10.5) ×11.14 + 4190×(-10.5) ×11.23 = -862.753 ( KJ )

Vậy lượng nhiệt cần cung cấp :

Q1’ = Ho - H1 +λ

= 819.36 + 921.139 + 8719.6 = 10461 ( KJ )

- Coi nhiệt tổn thất bằng 15% Q1’ Lượng nhiệt thực tế cần cung cấp cho thiết bị kết tinh 1 là:

xđ = 0.2

(2)

Trang 14

- Vậy lượng nhiệt cần cung cấp :

Q2’ = H1 - H2 + = -370.464 – (-862.753) + 333688×11.23 = 4254.8 ( KJ )

Coi nhiệt tổn thất bằng 15% Q2’ Lượng nhiệt thực tế cần cung cấp cho thiết bị kết tinh

- Vậy lượng nhiệt cần cung cấp :

Q1’ = Ho - H1 + = 819.36 + 921.139 + 8719.6 = 10461 ( KJ )

Coi nhiệt tổn thất bằng 15% Q1’ Lượng nhiệt thực tế cần cung cấp cho thiết bị kết tinh

1 là:

Q1 = Q1’ + 15% Q1’ = 1.15 Q1’ = 1.15 ×10461 = 12303 KJ

III.3 TÍNH TOÁN BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT

III.3.1 Thiết bị kết tinh 1:

- Chọn thể tích thùng Vthùng = 100 ( l ) =0.1 m3

- Hệ số chứa đầy β1 0.85

- Thời gian lưu  2(h)

Trang 15

- Số thùng

βV

GN

dd1 thùng

đ lưu 1

ρ



0.851039.980.1

- Chọn đường kính thùng D = 400 mm = 0.4 m

- Chọn thùng có đáy ellipse và nắp bằng

Ta có Vđáy = 11.5 ( l ) ; F = 0.2 (m2)   15, bảng XIII.10,382



0.4Π

88.54

(m)1.085

0.20.70.4

0.85β.H

III.3.2 Thiết bị kết tinh 2:

- Chọn thể tích thùng Vthùng = 40 ( l ) =0.04 m3

- Hệ số chứa đầy β1 0.85

- Thời gian lưu  2(h)

Số thùng

βV

MM

N

dd2 thùng

1 1

lưu 2

22.372

Trang 16

- Chọn thùng có đáy ellipse và nắp bằng

Ta có Vđáy = 8.625 ( l ) ; F = 0.15 (m2)   15, bảng XIII.10,382

- Thể tích thân :

đáy thân V-V



0.3Π

- Diện tích bề mặt truyền nhiệt :

đáy thân FF

(m)0

0.150.450.3

0.15

DHthân574

0.85H

Trang 17

III.4 KIỂM TRA LẠI BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT

Gọi 1: Hệ số cấp nhiệt phía thân

2 : Hệ số cấp nhiệt phía vỏ

 : Hệ số dẫn nhiệt của thànhthiết bị làm bằng thép không gỉ

 : Bề dày của thành thiết bị

Hệ số truyền nhiệt tổng quát:

đá

bám đá 2

δα

1λ

δα1

1K





Chọn bề dày lớp đá là 0.5 mm

III.4.1 Một số thông số vật lý cần cho việc tính toán

1 Chọn bề dày thiết bị

Với D <= 400 mm thì bề dày tối thiểu  = 2 mm ( 13 , 129)

Ở đây ta chọn bề dày của thiết bị là 3mm

2 Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ

4 Các thông số vật lý khác

 Độ nhớt của dung dịch ở nhiệt độ <= 0oC   15, bảngI.112,114

- Ở nồng độ 20% : μ 3.804cP

- Ở nồng độ 20% : μ 14.77cP

Các thông số vật lý được tra theo thông số cuối của quá trình kết tinh

 Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch λ dungdịch  15 ,I.32,114

dịch dung

hhM

ρA.Cp.ρ (

mKW )

Do đường là chất lỏng liên kết nên A = 3.58.10-8

Trang 18

Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch ở thiết bị 1

- Nồng độ cuối 20%

Mhh = Mđường x + (1-x)Mnước = 342×0.2 + 0.8×18 = 82.8 (g/mol)

ρ

mK

W( 0.336182.8

1082.871082.87

3680



Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch ở thiết bị 2

- Nồng độ cuối 40%

Mhh = Mđường x + (1-x)Mnước = 342×0.4 + 0.6×18 = 147.6 (g/mol)

ρ

mK

W( 0.2658147.6

1178.531

3

 152 178.53

Bảng tóm tắt

III.4.2 Kiểm tra

1 Thiết bị kết tinh 1

Trang 19

Tính α 1

- D = 400 mm

- Chọn đường kính cánh khuấy kết hợp với dao cạo đá là dk = 399 mm

- Vận tốc cánh khuấy N = 0.2 v/s

D

d)μ

μ(Pr0.36.Re

w

0.33 0.67

μ

ρNd





0.33 0.674

0.36.9065

Km

W(



- Hệ số cấp nhiệt α1

)Km

W438(

0.4

0.3361

552D

Nu.λ

Tính α 2

)t1.163.(t

A

Với tác nhân lạnh là R-22 thì A = 7.375 Chọn t = 2.5 oC

2.51.1637.375

Km

W238(

2.25

0.5.1014.5

0.003679

14381

Trang 20

4.5

14.53

ln

14.54.5

14.53

QF

log

1

23813.43600





F

FF

- Chọn đường kính cánh khuấy kết hợp với dao cạo đá là dk = 299 mm

- Vận tốc cánh khuấy N = 0.2 v/s

D

d)μ

μ(Pr0.36.Re

w

0.33 0.67

Trang 21

μ

ρNd





0.33 0.67

0.36.1427

Km

W(



Hệ số cấp nhiệt α 1

)Km

W(20.3

0.26582

A

Với tác nhân lạnh là R-22 thì A = 7.375 Chọn t = 2.5 oC

2.51.1637.375

Km

W(2.25

0.5.1014.5

0.003679

12281

10.5

204.5

ln

-2010.5

204.5

Trang 22

Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt F

.KΔt

QF

log

1

15912.473600

F

FF

chọn

tính chịn

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT

BỊ KẾT TINH VÀ THIẾT BỊ

LỌC, RỬA

THIẾT BỊ KẾT TINH

V.I GIỚI THIỆU

V.I.1 Thiết bị kết tinh

- Hình trụ

- Dạng vỏ-áo

- Nắp bằng, đáy ellipse

Được giải nhiệt trực tiếp bằng tác nhân lạnh R-22

V.I.2 Vật liệu chế tạo thiết bị kết tinh

Trang 23

V.I.3 Giải nhiệt trực tiếp

Ưu điểm :

- R-22 an toàn, không gây nổ, không bắt lửa

- Cấu tạo của thiết bị đơn giản hơn so với việc giải nhiệt thông qua chất tải lạnh là nước muối

- Tuổi thọ cao hơn do thiết bị không phải tiếp xúc trực tiếp với dung dịch nước muối là chất ăn mòn mạnh

- Chi phí năng lượng giảm

- Có thể điều khiển được nhiệt độ sôi của tác nhân

V.II TÍNH BỀN

V.II.1 Tính bền cho thiết bị kết tinh 1

V.II.1.1 Các thông số cần tra và chọn phục vụ cho việc tính toán thân thiết bị

1 Aùp suất tính toán

Trang 24

2 1

2 4

g t a

1

N/mm0.10891.089at

P

hayN/m106860.825

9.811082.879.81.10

)hhg(hP

Tính áp suất tác dụng lên thân thiết bị

- Nếu thiết bị chỉ chịu P1:

Pthân = P1 = 1.089 at  Thiết bị làm việc với áp suất trong

- Nếu thiết bị chỉ chịu P2:

Pthân = P2 = 1.089 at  Thiết bị làm việc với áp suất ngoài

- Nếu thiết bị chịu đồng thời cả hai áp suất ( khi thiết bị hoạt động ) :

Pthân = P2 - P1 = 3.126 – 1.089 = 2.037 at  Thiết bị làm việc với áp suất ngoài

Ta chọn áp suất tính toán cho thân tb dựa trên cơ sở chọn ở điều kiện nguy hiểm nhất Trong trường hợp này khi ta đã tháo liệu mà chưa xả tác nhân hoặc dẫn tác nhân mà chưa nhập liệu thân tb sẽ chịu áp suất lớn nhất do đó áp suất tính toán cho thân tb là :

Pthân = Ptác nhân = 3.126 at = 0.3126 N/mm2

2 Chọn thép không gỉ X18H10T

3 Ứng suất cho phép   13, hình1.2,18

- Ưùng suất cho phép tiêu chuẩn là :





5 Modun đàn hồi  13

2 4

Trang 25

1 Tính ổn định cho thân thiết bị

- Bề dày tối thiểu của thân :

0.4

t t

n

l'E

PD1.18

7001020.5

0.3126400

1.18S'

Trong đó :+ Ca : hệ số ăn mòn của R-22 Chọn Ca = 0.5 mm

+ Cb : hệ số ăn mòn của dung dịch nước trái cây Chọn Cb = 0.5 mm + Co : hệ số quy tròn kích thước Chọn Co = 0.5 mm

mm 40.220.50.52.78



Kiểm tra

1.750.4

0.7D

3.52

4001.75

400

3.521.5

)C2(S

DD

l'D

)C2(S1.5

a

t t

t a

Trang 26

1.75D

l'0.6

400

3.5

2236

1020.50.3

D

)C2(SE

0.3

t

3 4

3

t

a t

c t

2 4

t a 2

t

a t

t

N/mm0.3126P

N/mm0.544

400

3.5400

3.5700

40010

20.50.649

D

CSD

CSl'

D0.649.EP

Vậy chọn bề dày thân thùng kết tinh là 4 mm

2 Kiểm tra bền cho đáy thân

1 Aùp suất tính toán cho đáy thân = áp suất tính toán của thân = 0.3126 N/mm2

2 Chọn bề dày đáy bằng bề dày thân

104

400S

R186.14236

0.7

1020.5

CS2P

t

t c a

t

t c a

Trang 27

4002360.753.510

20.5

4 4

c

CSE

σ

1020.5

236875

kE

σ875

t

t c

20.50.05



4001.792

3.589.692

3 Tính bền cho vỏ thiết bị

Áp suất bên trong vỏ thiết bị P = P tác nhân = 3.126 N/mm2 Vỏ thiết bị chịu áp suất trong ( Xem như bề mặt cách nhiệt không tác dung lên vỏ, phía ngoài vỏ chỉ chịu áp suất khí quyển)

- Áp suất tính toán cho vỏ :

400P

2

PDS'

- Khi Dt  400 mm thì S’ = 2 mm

- Bề dày thực : S = S’ + Ca + Cb + Co

Trong đó : - Ca : hệ số ăn mòn của R-22 Chọn Ca = 0.5 mm

- Co : hệ số quy tròn kích thước Chọn Co = 0.5 mm

mm 30.50.52



Trang 28

Kiểm tra

10.0066460

3D

CSt

a

3460

30.95135.85

2CSD

CS2

thỏa điều kiện bền

Chọn bề dày vỏ là 3mm

4 Tính bền cho đáy vỏ thiết bị

- Đáy ellipse, chọn bề dày đáy bằng bề dày thân S = 3 mm

- Do đáy ellipse tiêu chuẩn nên Rt = Dt

a t

a

3460

30.95135.85

2CSD

CS2

Chọn bề dày đáy là 3mm

V.II.2 Tính bền cho thiết bị kết tinh 2

V.II.2.1 Các thông số cần tra và chọn phục vụ cho việc tính toán thân thiết bị

1 Aùp suất tính toán

Trang 29

Tính áp suất tác dụng lên thân thiết bị tương tự như ở thiết bị kết tinh 1

Pthân = Ptác nhân = 2.46 at = 0.246 N/mm2

Các thông số khác chọn như ở thiết bị kết tinh 1

V.II.2.2 Tính toán

1 Tính ổn định cho thân thiết bị

- Bề dày tối thiểu của thân :

0.4

t t

n

l'E

PD1.18

7001020.5

0.3126400

1.18S'

450D

3.53

4001.75

300

3.521.5

)C2(S

DD

l'D

)C2(S1.5

a

t t

t a

thoả



Xét :

Trang 30

1.5D

l'0.928

300

3.5

2236

1020.50.3

D

)C2(SE

0.3

t

3 4

3

t

a t

c t

2 4

t a 2

t

a t

t

N/mm 0.246P

N/mm0.97

300

3.5300

3.5450

40010

20.50.649

D

CSD

CSl'

D0.649.EP

Vậy chọn bề dày thân thùng kết tinh là 4 mm

2 Kiểm tra bền cho đáy thân

1 Aùp suất tính toán cho đáy thân = áp suất tính toán của thân = 0.246 N/mm2

2 Chọn bề dày đáy bằng bề dày thân

574

300S

R186.14236

0.7

1020.5

CS2P

β



Trang 31

t

t c a

t

t c a

56

3002360.753.510

20.5

4 4

c

CSE

σ

1020.5

236875

kE875

t

t c

20.50.05



3001.792

3.5119.582

3 Tính bền cho vỏ thiết bị

Áp suất bên trong vỏ thiết bị P = P tác nhân = 2.46 N/mm2 Vỏ thiết bị chịu áp suất trong( Xem như bề mặt cách nhiệt không tác dung lên vỏ, phía ngoài vỏ chỉ chịu áp suất khí quyển)

Áp suất tính toán cho vỏ :

300P

2

PDS'

Bề dày thực : S = S’ + Ca + Cb + Co

Trong đó : - Ca : hệ số ăn mòn của R-22 Chọn Ca = 0.5 mm

- Co : hệ số quy tròn kích thước Chọn Co = 0.5 mm

Trang 32

mm 30.50.52



Kiểm tra

10.01360

3.5D

CSt

a

3360

30.95135.852

CSD

CS2

thỏa điều kiện bền

Chọn bề dày vỏ là 3mm

4 Tính bền cho đáy vỏ thiết bị

- Đáy ellipse, chọn bề dày đáy bằng bề dày thân S = 3 mm

- Do đáy ellipse tiêu chuẩn nên Rt = Dt

a t

a

3360

30.95135.85

2CSD

CS2

Chọn bề dày đáy là 3mm

THIẾT BỊ RỬA VÀ LỌC

Do năng suất nhập liệu nhỏ ( 50 l/h) nên ở đây lọc theo phương pháp lọc trọng trường Có nghĩa là quá trình lọc rửa kết hợp với nhau dựa vào sự khác nhau về trọng lượng riêng của nước đá và dịch ép nước trái cây

Khi quá trình thoát nhiệt diễn ra thì nước đá bị kết tinh tạo thành các tinh thể, kích thước của tinh thể đá khoảng 1mm và bám vào thành của thùng kết tinh Đá bám vào được

cơ cấu dao cạo đá cạo ra và cơ cấu cánh khuấy phân bố đều tạo thành dịch huyền phù Do đá có khối lượng riêng nhỏ hơn nước nên nó nổi lên trên bề mặt của khối dịch Do đó đá sẽ trào vào thiết bị lọc và rửa

Từ đó ta dẫn nước vào máng chứa tinh thể đá bằng ống dẫn nước có lỗ phun Tinh thể đá rơi ra từ thiết bị kết tinh sẽ nằm trên tấm lưới có kích thước lỗ nhỏ hơn 1mm để sau khi tinh thể đá đã bị giảm kích thước sau rửa vẫn không thể lọt qua được Dịch sau rửa qua lưới sẽ vào khoang chứa dịch là được hồi lưu để giảm tổn thất

Trang 33

V.1.1 Một số thông số cần thiết cho việc tính toán

Thùng kết tinh 1 :

- Nhiệt độ tác nhân tkt1 = -14,5oC

- Hệ số cấp nhiệt từ tác nhân lạnh lên vỏ ngoài : 2 = 679

Km

W

2

- Nhiệt lượng cần cho quá trình kết tinh Q’1 = 12303 KJ/h

Thùng kết tinh 2 :

- Nhiệt độ tác nhân tkt2 = -200C

- Hệ số cấp nhiệt từ tác nhân lạnh lên vỏ ngoài 2 = 679

KmW

2

Định dạng
Số trang	66
Dung lượng	594,95 KB