hệ thống cô đặc một nồi làm việc gián đoạn

Đồ án nàytrình bày về thiết bị cô đặc dung dịch nước cam một nồi, làm việc gián đoạn có ốngtuần hoàn trung tâm với năng suất nhập liệu 2000kg/h Đồ án quá trình thiết bị giúp sinh viên ôn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

THIẾT KẾ THIẾT BỊ

CÔ ĐẶC DUNG DỊCH

NƯỚC CAM

Đồ án quá trình thiết bị

CẦN THƠ 4/2017

MỤC LỤC

Phụ lục hình ảnh v

Phụ lục bảng vi

Lời nói đầu vii

Đầu đề đồ án môn học viii

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC 1

1.1.TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC 1

1.1.1 Khái niệm 1

1.1.2 Các phương pháp cô đặc 1

1.1.3 Phân loại thiết bị cô đặc 2

1.2 QUY TRÌNH CÔ ĐẶC DUNG DỊCH NƯỚC CAM 3

1.2.1 Giới thiệu nguyên liệu 3

1.2.2 Quy trình – Thuyết minh quy trình 4

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 5

2.1 CÂN BẰNG VẬT LIỆU 5

2.1.1 Tính lượng hơi thứ bốc lên trong toàn hệ thống 6

2.1.2 Chia nồng độ từ xđ đến xc thành 6 khoảng nồng độ 6

2.2 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 6

2.2.1 Xác định áp suất và nhiệt độ 6

2.2.2 Xác định nhiệt độ tổn thất 7

2.2.2.1 Tổn thất nhiệt độ do nồng độ tăng cao (Δ’) 8

2.2.2.2 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh (Δ”) 8

2.2.2.3 Tổn thất nhiệt độ do trở lực thuỷ học trên đường ống (Δ’’’) 8

2.2.2.4 Tổn thất nhiệt độ chung cho toàn hệ thống cô đặc (ΣΔ) 8

2.2.3 Hiệu số nhiệt độ hữu ích và nhiệt độ sôi 9

2.3 TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT CỦA BUỒNG ĐỐT 10

2 3.2 Tính hệ số truyền nhiệt K 10

2

Đồ án quá trình thiết bị

2.3.2.1 Tính tổng nhiệt trở 11

2.3.2.3 Tính hệ số cấp nhiệt khi chất lỏng sôi 11

2.3.2.4 Tính hệ số truyền nhiệt K 12

2.3.3 Tính F 14

2.4 TÍNH KÍCH THƯỚC BUỒNG BỐC VÀ BUỒNG ĐỐT 15

2.4.1 Kích thước buồng bốc 15

2.4.2 Kích thước buồng đốt 15

2.4.2.1 Xác định số ống truyền nhiệt 15

2.4.2.2 Đường kính ống tuần hoàn trung tâm 16

2.4.2.3 Đường kính buồng đốt 16

2.4.3 Bố trí các ống truyền nhiệt trên mặt sàng 17

2.5 TÍNH ĐƯỜNG KÍNH CÁC ỐNG DẪN 17

2.5.1 Ống dẫn hơi đốt 18

2.5.2 Ống dẫn hơi thứ 18

2.5.3 Ống nhập liệu 18

2.5.4 Ống tháo sản phẩm 19

2.5.5 Ống tháo nước ngưng 19

CHƯƠNG 3: THIẾT BỊ NGƯNG TỤ CHÂN CAO BARÔMET 20

3.1 LƯỢNG NƯỚC LẠNH CẦN THIẾT ĐỂ NGƯNG TỤ 20

3.2 THỂ TÍCH KHÔNG KHÍ VÀ KHÍ KHÔNG NGƯNG 21

3.3 CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET 21

3.3.1 Đường kính của thiết bị ngưng tụ 21

3.3.2 Kích thước tấm ngăn 22

3.3.3 Chiều cao của thiết bị ngưng tụ 22

3.3.4 Kích thước của ống barômet 23

3.3.5 Các kích thước khác 24

CHƯƠNG 4: TÍNH CƠ KHÍ 26

4.1 CHIỀU DÀY THÂN THIẾT BỊ 26

4.1.1 Chiều dày thân buồng đốt 26

3

Đồ án quá trình thiết bị

4.1.2 Chiều dày thân buồng bốc 27

4.2 TÍNH ĐÁY VÀ NẮP THIẾT BỊ 27

4.2.1 Đáy buồng đốt 27

4.2.2 Nắp buồng bốc 28

4.3 TÍNH VỈ ỐNG 28

4.4 MẶT BÍCH 28

4.4.1 Mặt bích để nối thiết bị 28

4.4.2 Mặt bích nối các bộ phận của thiết bị với các ống dẫn 29

4.5 TAI TREO 29

4.5.1 Tính tổng khối lượng của thiết bị 29

4.5.1.1 Khối lượng thân buồng đốt 29

4.5.1.2 Khối lượng thân buồng bốc 29

4.5.1.3 Khối lượng các ống truyền nhiệt 30

4.5.1.4 Khối lượng ống tuần hoàn 30

4.5.1.5 Khối lượng vỉ ống 30

4.5.1.6 Khối lượng đáy và nắp 30

4.5.1.7 Khối lượng dung dịch khi chứa đầy trong thiết bị 30

4.5.1.8 Khối lượng tổng cộng của thiết bị 30

4.5.2 Trọng lượng cực đại của thiết bị 30

4.5.3 Tải trọng tác dụng lên một tai treo 30

4.6 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN BƠM 31

4.6.1 Bơm dung dịch 31

4.6.2.Bơm cung cấp nước cho thiết bị ngưng tụ gián tiếp 31

4.7.CÁC BỘ PHẬN KHÁC 35

KẾT LUẬN 39

4

Đồ án quá trình thiết bị

PHỤ LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.2 Sơ đồ quy trình cô đặc nước cam 3

Hình 2.1: Biến đổi nhiệt độ trong quá trình cô đặc 6

Hình 2.2 : Kiểu bố trí theo hình 6 cạnh 17

Hình 3.1 Thiết bị ngưng tụ chân cao baromet 20

5

Đồ án quá trình thiết bị

PHỤ LỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của cam 2

Bàng 2.1 Các giá trị nồng độ theo từng giai đoạn 5

Bảng 2.2 Tổn thất nhiệt độ do nồng độ tăng cao 7

Bảng 2.3 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh 8

Bảng 2.4 Tổn thất nhiệt độ chung cho toàn hệ thống cô đặc 8

Bảng 2.5 Hiệu số nhiệt độ hữu ích và nhiệt độ sôi 8

Bảng 2.6 Nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp 10

Bảng 2.7 Hệ số cấp nhiệt do chất lỏng sôi 12

Bảng 2.8 Giá trị tT2 13

Bảng 2.9 Hệ số truyền nhiệt 14

Bảng 2.10 Diện tích truyền nhiệt 14

Bảng 3.1 Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ 21

Bảng 3.2 Thể tích không khí và khí không ngưng 21

Bảng 3.3 Kích thước tấm ngăn 22

Bảng 3.4 Chiều cao của thiết bị ngưng tụ 23

Bảng 3.5 Kích thước của ống baromet 24

Bảng 4.1 Chiều dày thân buồng đốt 27

Bảng 4.2 Chiều dày thân buồng bốc 27

Bảng 4.3 Thông số đáy buồng đốt 27

Bảng 4.4 Số liệu mặt bích để nối thiết bị 28

Bảng 4.5 Số liệu mặt bích nối các bộ phận của thiết bị với các ống dẫn 29

Bảng 4.6 Khối lượng các bộ phận của thiết bị 30

Bảng 4.7 Thông số tai treo 31

Bảng tóm tắt thông số thiết bị 36

6

Đồ án quá trình thiết bị

LỜI MỞ ĐẦU

Ngành công nghiệp thực phẩm giữ vai trò quan trọng trong xã hội hiện nay Dưới

sự tác động của công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, việc chế tạo ra các loại thiết bị

hỗ trợ cho quá trình chế biến thực phẩm giữ vai trò thiết yếu Hiện nay có rất nhiềuloại thiết bị được sử dụng trong công nghiệp sản xuất hoá chất và thực phẩm vớinhững mục đích khác nhau Trong đó thiết bị cô đặc hỗ trợ rất lớn cho quá trình chếbiến thực phẩm Cô đặc tạo ra sản phẩm mới làm tăng hương vị, chất lượng của sảnphẩm và giúp bảo quản sản phẩm được lâu hơn

Có nhiều phương pháp cô đặc khác nhau tùy theo mục đích sử dụng Đồ án nàytrình bày về thiết bị cô đặc dung dịch nước cam một nồi, làm việc gián đoạn có ốngtuần hoàn trung tâm với năng suất nhập liệu 2000kg/h

Đồ án quá trình thiết bị giúp sinh viên ôn lại các kiến thức đã học về quá trình vàcông nghệ thực phẩm Ngoài ra còn giúp sinh viên có thể tiếp cận thực tế thông quaviệc lựa chọn, tính toán và thiết kế các chi tiết của một thiết bị với các số liệu cụ thể vàthực tế

7

- Năng suất: 2000 kg/giờ

- Loại thiết bị: 1 nồi, làm việc gián đoạn, tuần hoàn tự nhiên, buồng đốt trong, ốngtuần hoàn trung tâm

8

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG

1.1.2.Các phương pháp cô đặc

Quá trình cô đặc có thể tiến hành trong thiết bị một nồi hay nhiều nồi làm việcgián đoạn hoặc liên tục Khi cô đặc gián đoạn: dung dịch cho vào thiết bị một lầnrồi cô đặc đến nồng độ yêu cầu, hoặc cho vào liên tục trong quá trình bốc hơi để giữmức dung dịch không đổi đến khi nồng độ dung dịch trong thiết bị đã đạt yêu cầu sẽlấy ra một lần sau đó lại cho dung dịch mới tiếp tục cô đặc

Khi cô đặc liên tục trong hệ thống một nồi hay nhiều nồi dung dịch và hơi đốtcho vào liên tục, sản phẩm cũng được lấy ra liên tục Quá trình cô đặc có thể thựchiện ở các áp suất khác nhau tùy theo yêu cầu kỹ thuật, khi làm việc ở áp suấtthường (áp suất khí quyển) thì có thể dùng thiết bị hở; còn làm việc ở áp suất khácthì dùng thiết bị kín cô đặc trong chân không (áp suất thấp) vì có ưu điểm là: khi ápsuất giảm thì nhiệt độ sôi của dung dịch cũng giảm, do đó hiệu số nhiệt độ giữa hơiđốt và dung dịch tăng, nghĩa là có thể giảm được bề mặt truyền nhiệt

Cô đặc chân không có thể dùng hơi đốt ở áp suất thấp, điều đó rất có lợi khi tadùng hơi thải của các quá trình sản xuất khác Quá trình cô đặc chân không ứngdụng để cô đặc những dung dịch ở nhiệt độ sôi cao (ở áp suất thường) có thể sinh ranhững phản ứng phụ không cần thiết (oxy hóa, nhựa hóa, đường hóa…) Mặt khác,

do nhiệt độ sôi của dung dịch thấp tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh nhỏ hơn

so với cô đặc ở áp suất thường

Cô đặc ở áp suất dư thường dùng cho các dung dịch không bị phân hủy ở nhiệt

độ cao như các dung dịch muối vô cơ, để sử dụng hơi thứ cho cô đặc và cho các quátrình đun nóng khác

Cô đặc ở áp suất khí quyển thì hơi thứ không được sử dụng mà được thải rangoài không khí

1.1.3.Phân loại thiết bị cô đặc

Thiết bị cô đặc được phân loại thiết bị cô đặc theo các cách sau:

- Theo sự bố trí bề mặt đun nóng: nằm ngang, thẳng đứng, nghiêng

- Theo chất tải nhiệt: đun nóng bằng hơi (hơi nước bảo hòa, hơi quá nhiệt),bằng khói lò, chất tải nhiệt có nhiệt độ cao (dầu, nước ở áp suất cao, ), bằngdòng điện

- Theo chế độ tuần hoàn: tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cưỡng bức,

- Theo cấu tạo bề mặt đun nóng: vỏ bọc ngoài, ống xoắn, ống chùm,

Trong công nghiệp thực phẩm thường dùng các thiết bị cô đặc hoặc đun nóng bằnghơi, loại này gồm các thiết bị hóa chất sau:

- Phòng đốt - bề mặt truyền nhiệt

- Phòng phân ly hơi - khoảng trống phân tách hơi thứ ra khỏi dung dịch

- Bộ phận tách bọt – dùng để tách những giọt lỏng do hơi thứ mang theo.1.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔ ĐẶC DUNG DỊCH NƯỚC CAM

1.1.1.Giới thiệu nguyên liệu

Cam hay Cam chanh có tên khoa học là Citrus sinensis (theo Viện Nông

Nghiệp Việt Nam), được trồng rộng rãi ở các nước trên thế giới như Mỹ, TrungQuốc, Ấn Độ, Việt Nam,

Tại Việt Nam cam được trồng nhiều ở các tỉnh: Bắc Giang, Hà Giang, Tuyên.Quang, Yên Bái, Vĩnh Long, Cần Thơ, Tiền Giang,

Sản phẩm được chế biến từ quả cam rất đa dạng: siro cam, nước ép cam, tinhdầu cam, mứt cam, nước cam cô đặc,

1.1.2.Quy trình

Hình 1.2 Sơ đồ quy trình cô đặc nước cam

1 Thùng chứa nguyên liệu

2 Bơm nguyên liệu

Thuyết minh quy trình:

Dung dịch nước cam từ nồng độ đầu 10% từ thùng chứa được bơm lên thùngcao vị Từ đây dung dịch được đưa qua thùng lưu lượng kế Ở lưu lượng kế có thềđiều chỉnh lượng dung dịch đi vào buồng đốt, tại đây dung dịch được đun nóng đếnnhiệt độ sôi Dung dịch sôi tạo hỗn hợp - lỏng hơi lên buồng bốc Một phần hơicuốn theo dung dịch gặp tấm chắn ngưng tụ rồi rơi xuống Hơi thứ và không khíngưng tụ đi ra phía bên ngoài của thiết bị cô đặc vào thiết bị ngưng tụ ngưng tụthành chất lỏng chảy ra ngoài thùng chứa

Hơi đốt được đưa vào nồi là hơi nước bão hòa có áp suất (theo thang áp suấttuyệt đối với đơn vị áp suất kỹ thuật) Khí không ngưng tụ được tháo ra ngoài quathiết bị ngưng tụ kiểu ống đứng Tác dụng của thiết bị thu hồi bọt là giữ lại nhữnghạt nước ngưng tụ bị khí không ngưng tụ cuốn theo, những giọt nước này lắng lạitrong thiết bị cô đặc và sản phẩm được tháo ra ngoài qua thùng chứa sản phẩm Sảnphẩm sau khi ra khỏi buồng bốc có nồng độ đạt yêu cầu 40% và được đưa vào bểchứa sản phẩm

Nguyên lý hoạt động của hệ thống cô đặc một nồi có thể tóm tắt như sau:

Hệ thống thiết bị cô đặc dung dịch nước cam có các đặc điểm:

- Thiết bị cô đặc một nồi

- Làm việc gián đoạn

- Tuần hoàng liên tục

- Buồng đốt trong, ống tuần hoàng trung tâm

Phần dưới của thiết bị là phòng đốt gồm các ống truyền nhiệt và ở tâm có ốngtuần hoàn trung tâm có độ lớn tùy thuộc vào nồng độ của dung dịch cần cô đặc.Dung dịch đi bên trong ống, hơi đốt (hơi nước bão hòa) đi vào khoảng trống phíangoài ống Phía trên phòng đối gọi là phòng tách hơi thứ khỏi hỗn hợp hơi – lỏngcòn gọi là buồng bốc Trong buồng bốc có bộ phận tách bọt dùng để tách những giọtlỏng do hơi thứ mang theo Dung dịch được đưa vào đáy phòng bốc hơi, chảy vàotrong các ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn trung tâm, hơi đốt được đưa vào phòngđốt

Dung dịch được đun sôi, tạo thành hỗn hợp lỏng và hơi trong ống truyền nhiệt,khối lượng riêng của dung dịch giảm và chuyển động từ dưới lên miệng ống Trongống tuần hoàn, thể tích dung dịch theo một đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn hơn sovới ống truyền nhiệt do đó lượng hơi tạo ra ít hơn vì vậy khối lượng riêng của hỗnhợp hơi lỏng ở đây lớn hơn trong ống truyền nhiệt Do đó chất lỏng sẽ di chuyển từtrên xuống dưới rồi đi vào ống truyền nhiệt lên trên và trở lại ống tuần hoàn tạo nêndòng tuần hoàn tự nhiên

Tại bề mặt thoáng của dung dịch ở phòng bốc hơi, hơi thứ tách ra khỏi dungdịch bay lên qua bộ phận tách giọt Bộ phận tách giọt có tác dụng giữ lại những giọt

chất lỏng do hơi thứ cuốn theo và chảy trở về đáy phòng bốc hơi, còn dung dịch cónồng độ tăng dần.

Khi năng suất của thiết bị lớn, có thể thay một ống tuần hoàn trung tâm bằngmột vài ống có dường kính nhỏ hơn

Muốn cho dung dịch tuần hoàn tốt thì nên cho dung dịch vào phòng đốt chiếm

từ 0,4-0,7 chiều cao ống Tốc độ đi trong ống tuần hoàn chọn khoảng 0,4-0,5 m/s.Diện tích thiết diện của ống tuần hoàn lấy khoảng 15-20% thiết diện của tất các ốngtruyền nhiệt

Thiết bị cô đặc loại này có ưu điểm là: cấu tạo đơn giàn, dễ cọ rửa và sửachữa, nhưng tốc độ tuần hoàn còn bé nên hệ số truyền nhiệt thấp

Thiết bị loại này dùng để cô đặc các dung dịch có độ nhớt lớn, những dung dịch có váng cặn

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

2.1 CÂN BẰNG VẬT LIỆU

2.1.1 Tính lượng hơi thứ bốc lên trong toàn hệ thống

Phương trình cân bằng vật liệu của hệ thống cô đặc 1 nồi là:

G đ = W + G c Hay G đ *X đ = G c *X c

Từ 2 phương trình trên, ta rút ra lượng hơi thứ là:

W = G đ * (III.1, 105, STTKĐD)Trong đó:

+ W: lượng hơi thứ của hệ thống cô đặc, kg/h

+ Gđ: lượng dung dịch ban đầu, kg/h

sử rằng trong mỗi giai đoạn đó thì nồng độ dung dịch không đổi bằng nồng độ trungbình xtb.

Hình 2.1: Biến đổi nhiệt độ trong quá trình cô đặc

T: nhiệt độ của hơi đốt

t*: nhiệt độ sôi của dung dịch có giá trị lớn nhất

t**: nhiệt độ sôi của dung dịch ở bề mặt thoáng.

ttb: nhiệt độ sôi của dung dịch, ký hiệu ttb = ts

tht: nhiệt độ hơi thứ

tng: nhiệt độ hơi thứ đi vào thiết bị ngưng tụ

2.2.2.1 Tổn thất nhiệt độ do nồng độ tăng cao (Δ’)

+ ΔP: áp suất thuỷ tĩnh kể từ mặt dung dịch đến giữa ống, N/m2

+ h1: chiều cao của lớp dung dịch kể từ miệng ống truyền nhiệt đến mặtthoáng của dung dịch, h1 = 0,2 m

+ h2: chiều cao của ống truyền nhiệt, h2 = 2 m.

+ ρs: khối lượng riêng của dung dịch khi sôi, kg/m3 ρs= 0,5 ρ + ρ: khối lượng riêng của dung dịch, kg/m3 (I.86, 58 , STT1)+ g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2

Δ” = t tb – t ht

Bảng 2.3 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh

2.2.3 Hiệu số nhiệt độ hữu ích và nhiệt độ sôi

- Nhiệt độ sôi của dung dịch: t s = t ht + Δ’ + Δ”

- Hiệu số nhiệt độ hữu ích: Δt i = t hđ – t s

- Chọn nhiệt độ hơi đốt là: thđ =99,1°C Áp suất buồng đốt là áp suất hơi bão hòa1at

Bảng 2.5 Hiệu số nhiệt độ hữu ích và nhiệt độ sôi

2.3 TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT CỦA BUỒNG ĐỐT

Bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt có thể tính theo công thức tổng quát sau:

F = , m2

Trong đó:

+ Q: nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp, W

+ K: hệ số truyền nhiệt, W/m2.độ

+ Δti: hiệu số nhiệt độ hữu ích, °C

2.3.1 Tính nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp Q

Q = D * r , W

Trong đó:

+ D: lượng hơi đốt, kg/s

+ r: ẩn nhiệt ngưng tụ, r = 2264.103 J/kg Tra bảng I.251 (314, STT1)

Lượng hơi đốt tiêu tốn chung được tính theo công thức:

∗

=

ng

d d d i i i di i

i

C i

t C G t C W G i W D

95,0

, kg/hVới:

+ Wi: lượng hơi thứ bốc lên trong từng giai đoạn, kg/h

+ Gđi: lượng dung dịch ban đầu của từng giai đoạn, kg/h

+ ii: hàm nhiệt của hơi thứ, J/kg (Tra bảng I.251, 314, STT1)+ tđ, ti: nhiệt độ sôi ban đầu và sau khi cô đặc của dung dịch ở từng giai đoạn,

°C+ Cđ, Ci: nhiệt dung riêng ban đầu và sau khi cô đặc của dung dịch ở từng

giai đoạn, tra theo nhiệt độ sôi của dung dịch, J/kg.độ

Cđ = 4186(1- Xtb) , (J/kg; độ) (I.43, 152,STT1)

Ci = 4190 – (2514 – 7,542t)x (J/kg độ) (I.50,153, STT1)Trong đó : t : nhiệt độ của dung dịch.()

Xtb : phân khối lượng của chất hòa tan

+ Cng: nhiệt dung riêng của nước ngưng tụ, J/kg.độ ( I.149, 168, STT1)+ i: hàm nhiệt của hơi đốt, J/kg Vì hơi đốt là hơi bão hoà nên i = r là ẩnnhiệt ngưng tụ, r = 2264.103 J/kg Tra bảng I.251 (314, STT1)

+ i – Cng * ẩn nhiệt hóa hơi của hơi thứ , r = 2490.103 J/kg Tra bảng I.251(314, STT1)

Bảng 2.6 Nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp

11

1α

α +Σ +

=

r K

, W/m2độTrong đó:

+ α1: hệ số cấp nhiệt từ hơi đốt đến ống truyền nhiệt, W/m2độ

+ α2: hệ số cấp nhiệt từ thành ống truyền nhiệt đến dung dịch, W/m2độ

+ Σr: tổng nhiệt trở, m2độ/W

2.3.2.1 Tính tổng nhiệt trở

= + r 1 +r 2, m2độ/W

Trong đó:

+ δ: bề dày ống truyền nhiệt, δ = 0,002 m

+ λ: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống truyền nhiệt, λ = 16,85W/m.độ

(I.125,127, STT1)+ r1: nhiệt trở lớp cặn bẩn, m2độ/W

+ r2: nhiệt trở hơi nước (có lẫn dầu nhờn), m2độ/W

Chọn hơi đốt là nước sạch Theo V.1, 4, STT2:

Nhiệt trở của cặn mặt ngoài:

+ H: chiều cao của ống truyền nhiệt, H = 2 m

+ r: ẩn nhiệt hơi ngưng tụ, J/kg r = 2264.103 J/kg Tra bảng I.251 (314,STT1)

+ Δt1: hiệu số nhiệt độ giữa hơi ngưng tụ và thành thiết bị, t1 = thđ - tT1 °C.+ A: hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ của màng nước ngưng tm ( 29, STT2)

tm = ,°C

2.3.2.3 Tính hệ số cấp nhiệt khi chất lỏng sôi

α 2 = Ψ * α n , W/m2độ (V.27,71, STT2)Trong đó:

+ αn: hệ số cấp nhiệt của nước, W/m2độ

α n = 0,145*(P) 0,5 *(Δt) 2,33 (V.91,26, STT2)Với:

• P: áp suất làm việc.P = 1at = 9,81.104 N/m2

• Δt: hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ của thành thiết bị phía tiếp xúcvới chất lỏng sôi và nhiệt độ sôi của chất lỏng, °C

+ Ψ: hệ số hiệu chỉnh của dung dịch

Ψ= 0.565 (V.27,71, STT2)

Với:

λdd: độ dẫn điện của dung dịch, W/m.độ (I.32, 123, STT1)

λn:độ dẫn điện của nước tương ứng với nhiệt độ sôi của dung dịch ,W/m.độ

( I.129,133,STT1)

ρdd: khối lượng riêng của dung dịch ,kg/m3 (I.86,58,STT1)

ρn: khối lượng riêng của nước tương ứng với nhiệt độ sôi của dung dịch,

Cdd: nhiệt dung riêng của dung dịch, J/kg.độ ( I.50,153, STT1 )

Cn: nhiệt dung riêng của nước tương ứng với nhiệt độ sôi của dung dịch,

µdd: độ nhớt của dung dịch, N.s/m2 ( I.114, 114, STT1)

µn: độ nhớt của nước tương ứng với nhiệt độ sôi của dung dịch, N.s/m2

tT2 = tT1 – q1 = tT1 – q1 9,69.10-4 ()

Chọn các giá trị Δt 1 có bảng số liệu sau:

Suy ra, hiệu số nhiệt độ giữa thành thiết bị phía tiếp xúc với dung dịch và nhiệt

độ sôi của dung dịch Δt2

Δt 2 = t T2 – t s

- Tính hệ số cấp nhiệt của nước αn, hệ số cấp nhiệt khi chất lỏng sôi α2.Từ đó suy

ra nhiệt lượng truyền từ thành thiết bị đến chất lỏng sôi q2

q 2 = α 2 * Δt 2

- Để đảm bảo quá trình truyền nhiệt là ổn định thì q1 và q2 phải gần bằng nhau,điều kiện cho phép là:

5 100

*1

η

η

nên loại giá trị K ở giá trị xtb = 34,56

2.3.3 Tính F

i i

i

t K

Q F

∆

∗ Σ

Chọn F theo tiêu chuẩn =65 m2 (193, QTTBT5)

2.4 TÍNH KÍCH THƯỚC BUỒNG BỐC VÀ BUỒNG ĐỐT

2.4.1 Kích thước buồng bốc

Đường kính buồng bốc

D b = , m (VI.35, 72,STT2)Trong đó:

+ Hb: chiều cao buồng bốc,

+ Vb: thể tích buồng bốc, m3

Thể tích buồng bốc

V b = , m3 (VI.32, 71, STT2)Với:

W: lượng hơi thứ bốc lên trong toàn hệ thống, W = 1500kg/h

ρh: khối lượng riêng của hơi thứ, kg/m3

+ F: diện tích bề mặt truyền nhiệt, m2

+ l: chiều dài ống truyền nhiệt, l = 1,5m

+ dn: đường kính ống truyền nhiệt, m

Chọn ống có kích thước 38x2 (mm) , (16,QTTBT 5)

Do 1 > 2 nên d = 34 mm