TÌM HIỂU các THIẾT bị cô ặc BẰNG NHIỆT TÍNH TOÁN THIẾT kế hệ THỐNG cô ặc XOÀI NĂNG SUẤT 1000KGH

Trong ống tuần hoàn, thể t h dung dị h theo một đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn hơn so với ống truyền nhiệt do đó lượng hơi t o r trong ống t hơn,v vậy khối lượng riêng hỗn hợp hơi-lỏng ở

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

Đề tài: TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ CÔ ẶC BẰNG NHIỆT

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ẶC XOÀI NĂNG SUẤT

1000KG/H

ĐỒ N MÔN HỌC THU T THỰC PHẨM

H và tên sinh viên Trần Thị Thúy Hằng

Lớp 05DHTP2

MSSV: 2005140135

Ngành Công Nghệ Thự Phẩm

I Đầu đề đồ án ( Tên đồ án )

Tìm hiểu các thiết bị cô đặc bằng nhiệt

Tính toán và thiết kế hệ thống cô đặc xoài công suất 1000 kg/h

II Nhiệm vụ đồ án ( nội dung yêu cầu và số liệu ban đầu ):

thiết kế hệ thống ô đặ xoài ông suất 1000 kg/h

1.1 Cơ sở l thuyết thiết bị h nh

1.2 Cá yếu tố nh hưởng đến quá tr nh h nh

1.3 Cá thiết bị và mô t đặ t nh từng thiết bị

1.4 Cá tài liệu th m kh o và website

PHẦN 2 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ

2.1 Cá thông số b n đầu và lự h n tiêu huẩn

2.2 Sơ đồ ông nghệ và gi i th h ông nghệ

2.3 T nh toán ho thiết bị h nh

2.4 Sơ đồ thiết bị và gi i th h thiết bị

2.5 Sơ đồ bố tr mặt bằng và diễn gi i

2.6 B ng dự trù á thiết bị trong nhà máy

2.7 Tài liệu th m kh o dùng Endnote)

PH L C 1 CÁC TÀI LIỆU TH M KH O D ng á bài báo kho h

PH L C 2 B N V THIẾT BỊ CHÍNH B n in 3 - uto d k m theo đúng tiêu huẩn vẽ kỹ thuật

IV Các bản vẽ và đồ thị ( loại và kích thước bản vẽ ):

1 b n vẽ 1 sơ đồ thiết bị quy tr nh

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

NH N XÉT ĐỒ N

Cán Bộ hướng dẫn Nhận xét CBHD ghi rõ đồ án đượ b o vệ h y không

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Điểm:……… Chữ ký: ………

Cán Bộ chấm hay Hội Đồng bảo vệ Nhận xét: ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Điểm:……… Chữ ký: ………

Điểm tổng kết:………

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ N MÔN HỌC: THU T THỰC PHẨM

Sinh viên thực hiện đồ án: Trần Thị Thúy Hằng Ký tên ……… Cán Bộ hướng dẫn TS.Trần Lệ Thu

Tên đồ án: Tìm hiểu các thiết bị cô đặc bằng nhiệt

Tính toán và thiết kế hệ thống cô đặc xoài công suất 1000 kg/h

MỤC LỤC

LỜI NÓI ẦU 2

PHẦN 1 TỔNG QU N 3

1.1 Cơ sở l thuyết thiết bị h nh 3

1.2 Cá yếu tố nh hưởng đến quá tr nh h nh 10

1.3 Cá thiết bị và mô t đặ t nh từng thiết bị 13

1.4 Cá tài liệu th m kh o và website 14

PHẦN 2 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ 15

2.1 Cá thông số b n đầu và lự h n tiêu huẩn 15

2.2 Sơ đồ ông nghệ và gi i th h công nghệ 15

2.2.1 Sơ đô ông nghệ 15

2.2.2 Gi i thích công nghệ: 16

2.3 T nh toán ho thiết bị h nh 18

2.3.1 Cân bằng vật chất và năng lượng: 18

2.3.2 Các thông số kỹ thuật : 27

2.3.3.K h thước thiết bị 32

2.3.3 T nh ơ kh 35

2.4 Thiết bị phụ 50

2.5 Sơ đồ thiết bị và gi i th h thiết bị 64

2.6 Sơ đồ bố trí mặt bằng và diễn gi i 67

2.7 B ng dự trù các thiết bị 68

2.7 Tài liệu tham kh o 70

LỜI NÓI ĐẦU

Trong kế ho h đào t o đối với sinh viên năm thứ tư, môn h ồ án kỹ thuật thực phẩm là

ơ hội tốt cho việc hệ thống kiến thức về các quá trình và thiết bị c a công nghệ thực phẩm Bên c nh đó, môn này òn là dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thông qua việc tính toán, thiết

kế và lựa ch n các chi tiết c a một thiết bị với các số liệu cụ thể, thông dụng Cô đặc chân không hệ thống 3 nồi xuôi chiều dung dị h xoài là đồ án được thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp c a TS Trần Lệ Thu gi ng viên khoa công nghệ thực phẩm trường CNTP Thành phố Hồ Ch Minh Người viết xin chân thành c m cô Trần Lệ Thu ũng như á thầy cô trong khoa thực phẩm nói chung và bộ môn kỹ thuật thực phẩm nói riêngvà những người b n

đã nhiệt t nh giúp đỡ trong quá trình thực hiện V ồ án kỹ thuật thực phẩm là đề tài lớn đầu tiên mà một sinh viên đ m nhận nên thiếu sót và h n chế trong quá trình thực hiện là không tránh khỏi Do đó, người viết rất mong nhận được thêm góp ý, chỉ dẫn từ thầy cô giáo và b n

b để c ng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn

PHẦN 1 TỔNG QU N

1.1 C s l thuyết c a thiết bị chính

1.1.1 Khái quát về ô đặ

Cô đặ là phương pháp dùng để nâng o nồng độ á hất hoà t n tổng dung dị h h i

h y nhiều ấu tử Quá tr nh ô đặ dung dị h lỏng- rắn h y lỏng-lỏng ó hênh lệ h nhiệt độ sôi rất o thường đượ tién hành bằng á h tá h một phần dung môi ấu tử dễ

b y hơi hơn ó là á quá tr nh vật l - hoá l Tuỳ theo t nh hất ấu tử khó b y hơi

h y không b y hơi trong quá tr nh đó , t ó thể tá h một phần dung môi ấu tử dễ b y hơi hơn bằng phương pháp nhiệt độ đun nóng h y làm l nh bằng phương pháp kết tinh

Cá phương pháp ô đặ

Phương pháp nhiệt đun nóng Dung môi huyển từ tr ng thái lỏng s ng tr ng thái hơi dưới tá dụng nhiệt khi áp suất riêng phần nó bằng áp suất tá dụng lên mặt thoáng hất lỏng

Phương pháp l nh Khi h thấp nhiệt độ đến một mứ nào đó th một ấu tử sẽ tách ra

d ng tinh thể đơn hất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để tăng nồng độ hất t n Tùy t nh hất ấu tử và áp suất bên ngoài tá dụng lên mặt thoáng mà quá tr nh kết tinh

đó x y r ở nhiệt o h y thấp và đôi khi ph i dùng đến máy l nh

1.1.2 B n hất sự ô đặ do nhiệt

ể t o thành hơi tr ng thái tự do th tố độ huyện động v nhiệt á phân tử hất lỏng gần mặt thoáng lớn hơn tố độ giới h n Phân tử khi b y hơi sẽ thu nhiệt để khắ phụ lự liên kết ở tr ng thái lỏng và trở lự bên ngoài Do đó, t ần ung ấp nhiệt để

á phần tử đ năng lượng thự hiện quá tr nh này

Bên nh đó sự b y hơi h yếu do á b t kh h nh thành trong quá tr nh ấp nhiệt và huyển động liên tụ , do hênh lệ h khối lượng riêng á phần tử ở trên bề mặt và dưới đáy t o nên sự tuần hoàn tự nhiên trong nồi ô đặ Tá h khong kh và lắng keo protit sẽ ngăn đượ sự t o b t khi ô đặ

1.1.3 Các thiết bị ô đặ nhiệt

 Cấu t o về thiết bị ô đặ nhiệt

Cá lo i thiết bị ô đặ đun nóng bằng hơi đượ dùng phổ biến, gồm h i phần h nh

a) Bộ phận đun sôi dung dị h phòng đốt trong đó bố tr bề mặt truyền nhiệt để đun sôi dung dị h

b Bộ phận bố hơi (phòng bố hơi là một phòng trống, ở đây hơi thứđượ tá h khỏi hỗn hợp lỏng-hơi dung dị h sôi khá với thiết bị hỉ óphòng đốt

Có thể ấu t o thêm bộ phận phân ly hơi-lỏng ở trong phòng bốc hơi hoặ ở trên ống dẫn hơi thứ, để thu hồi á h t dung dị h bị hơi thứ m ng theo với yêu ầu đơn gi n, g n,

hắ , dễ hế t o, sử hữ , lắp ráp, á hi tiết ph i quy huẩn hoá, giá thành rẻ

Yêu ầu kỹ thuật thiết bị

Chế độ làm việ ổn định, t bám ặn, dễ làm s h, dễ điều hỉnh và kiểmtr

Cường độ truyền nhiệt lớn hệ số truyền nhiệt K lớn

Phân lo i thiết bị

-Theo sự bố tr bề mặt truyền nhiệt nằm ng ng, thẳng đứng,lo i nghiêng;

-Theo ấu t o bề mặt truyền nhiệt vỏ b ngoài, ống xoắn, ống hùm;

-Theo hất t i nhiệt đun nóng bằng dòng điện, bằng khói lò, bằng hơinướ , bằng hất t i nhiệt đặ biệt;

Ttheo t nh hất tuần hoàn dung dị h tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn ưỡng bứ

 Một số thiết bị ô đặ

Thiết bị cô đặc có ống tuần hòan ở tâm

Nguyên tắ làm việ

Dung dị h trong ống truyền nhiệt sôi t o thành hỗn hợp hơi-lỏng ó khối lượng riêng

gi m đi và bị đẩy từ dưới lên trên miệng ống Trong ống tuần hoàn, thể t h dung dị h theo một đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn hơn so với ống truyền nhiệt do đó lượng hơi t o

r trong ống t hơn,v vậy khối lượng riêng hỗn hợp hơi-lỏng ở đây lớn hơn trong ống truyền nhiệt, sẽ bị đẩy xuống dưới Kết qu là trong thiết bị ó huyển động tuần hoàn tự

nhiên từ dưới lên trong ống truyền nhiệt và từ trên xuống trong ống tuần hoàn.Tố độ tuần hoàn àng lớn th hệ số ấp nhiệt ph dung dị h àng tăng và quá tr nh đóng ặn trên bề mặt truyền nhiệt ũng gi m Tố độ tuần hoàn thường không quá 1,5 m/s.Khi năng suất thiết bị lớn ó thể th y ống tuần hoàn bằng vài ống ó đường k nh nhỏ hơn

Ph trên phòng đốt là phòng bố hơi trong đó ó bộ phận tá h b t dùng để tá h á gi t lỏng do hơi thứ m ng theo

- Ưu điểm: ấu t o đơn gi n, dễ sử hữ và làm s h

- Nhượ điểm tố độ tuần hoàn bị gi m v ống tuần hoàn ũng bị đun nóng

Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài kiểu đứng

Nguyên tắ làm việ Dung dị h đượ đư vào phòng đốt 1 liên tụ và đi trong á ống truyền nhiệt, òn hơi đốt đượ đi vào trong phòng đốt và đi ở kho ng giữ ống truyền nhiệt với vỏ thiết bị để đun sôi dung dị h Dung dị h t o thành hỗn hợp hơi lỏng đi qu ống 3 vào phòng bố hơi 2, ở đây hơi thứ tá h r đi lên ph trên, òn dung dị h đi theo ống tuần hoàn 5 trộn lẫn với dung dị h mới đi vào phòng đốt Khi nồng độ dung dị h đ t yêu ầu đượ tr h một phần r ở đáy phòng bố làm s n phẩm, đồng thời liên tụ bổ xung dung dị h mới vào thiết bị Do hiều dài ống truyền nhiệt lớn nên ường độ tuần hoàn lớn và ường độ bố hơi lớn

- Ưu điểm năng suất o,

- Nhượ điểm Cồng kềnh, tốn nhiều vật liệu hế t o

Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài kiểu nằm ngang

Nguyên l làm việ Dung dị h đượ đư vào thiết bị và đi vào ống truyền nhiệt hữ u từ trái s ng ph i ở nhánh dưới lên nhánh trên rồi l i h y về phòng bố ở tr ng thái sôi, dung môi tá h r khỏi dung dị h b y lên qu bộ phận tá h gi t và r ngoài, òn nồng độ dung

dị h tăng dần tới nồng độ yêu ầu.s u đó tháophần dung dị h r làm s n phẩm và tiếp tụ

ho dung dị h mới vào thự hiện một mẻ mới

- Ưu điểm Phòng bố ó thể tá h r khỏ phòng đốt dễ dàng để làm s h và sử

hữ

- Nhượ điểm Cồng kềnh, ấu t o phứ t p làm việ gián đo n, năng suất thấp

Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức

Nguyên tắ làm việ

Dung dị h đượ bơm đư vào phòng đốt liên tụ và đi trong á ống tr o đổi nhiệt từ dưới lên phòng bố , òn hơi đốt đượ đưa vào phòng đốt ở kho ng giữ á ống truyền

nhiệt với vỏ thiết bị Dung dị h đượ đun sôi trong ống truyền nhiệt với ường độ sôi o

và lên phòng bố T i bề mặt thoáng dung dị h ở phòng bố , dung môi tá h r b y lên và

đi qu bộ phận tá h gi t rồi s ng thiết bị ngưng tụ b romét, òn dung dị h trở lên đậm

đặ hơn trở về ống tuần hoàn ngoài trộn lẫn với dung dị h đầu tiếp tụ đượ bơm đƣ vào phòng đốt Khi dung dị h đ t nồng độ yêu ầu th t luôn luôn lấy một phần dung dị h r

ở đáy phòng bố r làm s n phẩm Tố độ dung dị h trong ống truyền nhiệt kho ng từ 1,5 đến 3,5 m/s do đó hệ số ấp nhiệt lớn hơn tuần hoàn tự nhiên từ 3 đến 4 lần và ó thể làm việ trong điều kiện nhiệt độ hữu h nhỏ từ 3 đến 5 độ v ường độ tuần hoàn hỉ phụ thuộ vào năng suất bơm

- Ưu điểm Năng suất o ô đặ đượ những dung dị h ó độ nhớt lớn mà tuần hoàn tự nhiên khó thự hiện

- Nhượ điểm Tốn nhiều năng lượng ung ấp ho bơm

1.1.4 Lự h n thiết bị ô đặ

Ch n thiết bị ô đặ h y màng- màng h y xuôi, ống dài, buồng đốt trong, hệ thống 3 nồi, xuôi hiều, liên tụ

Nguyên l làm việ

Dung dị h đượ đư từ đáy phòng đốt vào trong á ống tr o đổi nhiệt với mứ hất lỏng hiếm kho ng từ 1/4 đến 1/5 hiều o ống truyền nhiệt Hơi đốt đi vào phòng đốt ở kho ng giữ á ống truyền nhiệt với vỏ thiết bị, dung dị h đượ đun sôi với ường độ lớn và hơi thứ tá h r ng y trên bề mặt thoáng dung dị h ở trong ống truyền nhiệt và hơi hiếm hầu hết tiết diện ống và huyển động từ dưới lên với vận tố rất lớn kho ng

20 m/s kéo theo màng hất lỏng ở bề mặt ống ùng đi lên, và màng hất lỏng đi từ dưới lên tiếp tụ b y hơi làm nồng độ dung dị h tăng lên dần đến miệng ống là đ t nồng độ ần thiết, hơi thứ đi lên đỉnh tháp qu bộ phận tá h gi t s ng thiết bị ngƣng tụ b rômét, còn dung dị h h y xuống ống tuần hoàn ngoài và một phần đượ lấy r làm s n phẩm, một phần về trộn lẫn với dung dị h đầu tiếp tụ đi vào phòng đốt Hoặ ó thể tháo hoàn toàn dung dị h đậm đặ làm s n phẩm khi hênh lệ h giữ nồng độ đầu và uối yêu ầu không lớn Thiết bị này ó hệ số truyền nhiệt lớn khi mứ hất lỏng th h hợp, nếu mứ hất lỏng quá o th hệ số truyền nhiệt gi m v tố độ hất lỏng gi m, ngƣợ l i nếu mứ hất lỏng quá thấp th ph trên sẽ bị khô, khi đó quá tr nh ấp nhiệt ở ph trong ống nghĩ là quá tr nh ấp nhiệt từ thành ống tới hơi hứ không ph i lỏng do đó hiệu qu truyền nhiệt

gi m đi nh nh hóng

Ưu điểm

Hệ thống ô đặ ở áp suất không o, nhiệt độ sôi không o thi h hợp để ô đặ dung

dị h dễ biến t nh, tránh hư hỏng s n phẩm phù hợp với dung dị h thự phẩm, hứ đường

Nồng độ xoài ở đây thự hất là nồng độ đường v s u khi ép nướ xoài nồng độ đường là lớn nhất, nồng độ á hất khá rất nhỏ oi như mứ nh hưởng không đáng kể Tuy nhiên việ muốn giữ l i á hất đó s u ô đặ xong t ph i qu n tâm đến nhiệt độ quá

tr nh ồng thời việ h y xuôi hiều giúp nhiệt độ không o quá ở phần uối để làm biến t nh dung dị h do sự quá nhiệt ụ bộ

Khó làm s h v ống dài, khó điều hỉnh khi áp suất hơi đốt và mứ dung dị h th y đổi

1.2 Các yếu tố ảnh hư ng đến quá trình chính

ượ hi làm 3 nhóm s u

 Tá động nhiễu ho phép ổn định

 Lưu lượng, nhiệt độ dòng nhập liệu Gđ, tđ

 Áp suất hơi đốt Pđ

ây là á yếu tố t ó thể kiểm soát đượ húng, ó thể định đượ húng

ối với dòng nhập liệu á thông số ơ b n lưu lượng, nồng độ, nhiệt độ, sẽ ó nh hưởng đến hất lượng dòng s n phẩm, ũng như nh hưởng đến diễn bién quá tr nh

ô đặ

nh hưởng dòng lưu lượng nhập liệu

Nếu lưu lượng như t đã t nh là 1000kg/h và á yếu tố khá đều ổn định th quá tr nh ô

đặ x y r đúng như t dự đoán, hất lượng dòng thành phẩm đượ b o đ m

Nhưng nếu

Nhỏ hơn 1000kg/h trong kho ng ho phép quá tr nh ô đặ x y r nh nh, ó thể không đ dung dị h ho quá tr nh ấp nhiệt hơi đốt, điều này ó thể nh hưởng sự sôi trong nồi, hơi bố lên nhiều, nh hưởng đến độ hân không, ành hưởng đến hất lượng s n phẩm trong trường hợp xấu nhất tứ là khi lưu lượng quá t ó thể gây háy

ống truyền nhiệt, háy s n phẩm, kết qu là quá tr nh ô đặ sẽ không diễn r như mong muốn

Lớn hơn 1000kg/h trong kho ng ho phép lú này lượng nhiệt do bố hơi đốt ần ấp

sẽ ko đ để làm b y hơi dung môi, nồng độ dòng thành phẩm không đ t, v ở đây dung

dị h hỉ h y qu dàn ống 1 lần không ó tuần hoàn trở l i nên nếu lưu lượng nhiều hơn khi t t nh toán th lượng nhiệt không đ đu dung dị h đến nồng độ đến nồng độ mong muốn trường hợp xấu nhất là khi lưu lượng quá lơn sẽ ngập trong á ống truyền nhiệt,

gi m kho ng không gi n bố hơi, nh hưởng đến quá tr nh bố hơi, quá tr nh ô đặ không diễn r đượ

1.2.1 nh hưởng nhiệt độ nhập liệu

Quá tr nh ô đặ h yếu là dự vào đặ t nh sôi dung dị h h y dự vào đặ t nh nhiệt độ Do đó yếu tố nhiệt độ là ó nh hưởng nhiều đến quá tr nh ô đặ theo t nh toán nhiệt độ dòng nhập liệu khi vào tháp là 114,72 oC th sự sôi x y r Mặ dù đã ó

gi nhiệt b n đầu ho dòng nhập nhiệu, nhưng thiết bị gi nhiệt ũng là đối tượng ông nghệ, ũng nh hưởng á yếu tố bên ngoài, ụ thểở đây là nhiệt độ dòng nhập liệu t i bồn hứ Do khong xét đến thiết bị gi nhiệt ho nên t xem như hỉ xét nhiệt độ dòng nhập liệu s u khi r khỏi thiết bị gi nhiệt

Nếu thấp hơn 114,72 oC dung dị h sẽ ko sôi khi vào nồi, t l i ph i tốn nhiệt hơi đốt, nhưng do đặ điểm thiết bị là dung dị h hỉ h y qu một lần từ trên xuống khi

đi hết hiều o ống truyền nhiệt, nh hưởng đến hất lượng dòng thành phẩm nồng

độ thấp hơn

Nếu nhiệt độ o hơn trong kho ng ho phép th không nh hưởng nhiều đến quá tr nh

ô đặ

ối với hơi đốt v sử dụng hơi nướ b o hoà để ấp nhiệt ho nên thông số áp suất là ó

nh hưởng nhiều nhất đến hiệu qu truyền nhiệt, lưu lượng đốt ũng nh hưởng nhưng không nhiều

1.2.2 nh hưởng áp suất

Nếu áp suất thấp tứ nhiệt độ hơi đốt thấp sẽ ó nh hưởng lớn hiệu suất truyền nhiệt, không đ nhiệt lượng để ung ấp ho dung dị h sôi, nồng độ dung dị h không đ t, ho

dù t ó tăng lưu lượng hơi đốt lên ũng không thể đáp ứng đ ho quá tr nh truyền nhiệt

v động lự quá tr nh truyền nhiêtk là do hênh lệ h nhiệt độ h i dòng “nống” và

“ l nh”

Nếu áp suất o nếu o ở mứ ho phép th không nh hưởng nhiều nhưng nếu quá o

sẽ nh hưởng đến thiết bị, do t o áp lự o bề dày buồng đốt sẽ không đáp ứng đượ

t nh bền từ đó dẫn đến hư hỏng thiết bị, nghiêm tr ng ó thể gây háy nổ do đó khi sử dụng hơi đốt người t thường ph i kiểm tr áp lự để tránh gây t i n n hết người

1.2.3 nh hưởng lượng hơi đốt

Yếu tố n y không nh hưởng nhiều nếu lưu lượng thấp sẽ không đ hơi ấp nhiệt ho dung dị h Nếu lưu lượng o th không nh hưởng nhiều nhưng như vậy sxe gây tổn thất nhiệt, ũng ó thể làm tăng áp lự ho buồng đốt

Tá động nhiều kiểm soát đượ nhưng không thể ổn định

nh hưởng nồng độ dòng nhập liệu

Nồng độ dòng nhập liệu b n đầu là 10 brix khi t nh toán t đã ho r nồng độ này ổn định do đó khi vào trong nồi sự sôi sẽ x y r nhưng nếu

Nồng độ nhỏ hơn 10birx sự sôi vẫn diễn r trong kho ng ho phép , nhưng nếu quá nhỏ

th nồng độ s n phẩm sẽ không đ t yêu ầu

Nồng độ lớn hơn 10 brix dòng nhập liệu vào nồi không sôi đượ , ph i tốn thêm một lượng nhiêtk để nâng nhiệt độ dòng lên khi đó quá tr nh ô đặ mới diễn r iều này sẽ gây tổn thất nhiệt hơi đốt, và làm tăng nồng độ dòng s n phẩm

Tá động không kiểm soát đượ

Cá thông số này t không thể kiểm soát đượ , khi t nh toán t hỉ dự theo kinh nghiệm,

á thông thứ thự nghiệm để t nh toán do đó không thể h nh xá đượ , khong thể tránh khỏi s i số lớn.T ó thể xét đến hai thông số ó nh hưởng nhiều đến quá tr nh ô

đặ

Xét hệ số truyền nhiệt K

Khi t nh toán t dự theo ông thứ , á thông số từ thự nghiệm do đó không thể h nh

xá đượ Theo thời gi n lớp áu tăng lên sẽ nh hưởng đến hệ số K và sẽ nh hưởng đến hiệu suất truyền nhiệt hơi đốt, nh hưởng đến hất lượng dòng thành phẩm thông số này t không thể kiểm soát, điều hỉnh đượ

1.3 Các thiết bị và mô tả đặc tính c a từng thiết bị

 Thiết bị chính:

Nồi ô đặc d ng màng đặc tính mô t ở trên)

Các hãng có thiết bị tương ứng: Công ty TNHH JCEM Việt Nam , JIMEN Việt Nam, công ty cổ phần công nghệ Minh ứ ,…

 Thiết bị phụ:

Thiết bị ngưng tụ b romet được trình bày ở phần thiết bị phụ)

Các hãng có thiết bị tương ứng: Công ty cổ phần tập đoàn H i Âu Việt Nam, Công ty trách nhiệm hữu h n thiết bị điện l nh Sh ngh i W nxi ng, …

Thùng cao vị

Bơm nhập/ tháo liệu

Bơm hân không

Thiết bị gia nhiệt d ng ống chùm

Cấu t o – nguyên lí ho t động

Thiết bị gồm có vỏ hình trụ, h i đầu lắp lưới ống, các ống truyền nhiệt được lắp chặt vào lưới ống Một chất t i nhiệt đi trong á ống truyền nhiệt, còn chất t i nhiệt ki đi vào kho ng trống giữa ống và vỏ Hơi bão hoà truyền nhiệt ngưng tụ ch y thành màng ra ngoài

- Ưu điểm: chắc chắn, g n, tốn ít kim lo i, dễ làm s ch ở phía trong ống

- Nhượ điểm: khó làm s ch kho ng không gian trống giữa vỏ và ống truyền nhiệt, khó chế t o bằng những vật liệu không nông và hàn đượ như thép, g ng, sili ,…

1.4 Các tài liệu tham khảo và website

[ ] https://www.slideshare.net/thietbivpm/t-hiet-b-che-bien-dua

[ ] Giáo trình công nghệ chế biến rau qu - ặng Thị Yến

[ ] Giáo trình công nghệ chế biến rau qu - Lê Văn Việt Mẫn

[ ] Tài liệu.vn.org

PHẦN 2 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ

2.1 Cá thông số b n đầu và lự h n tiêu huẩn

Năng xuất nhập liệu: Gđ= 1000kg/h

Nồng độ dung dịch nhập liệu: xđ=0,1

Nồng độ dung dịch s n phẩm: xc=0,6

Áp suất hơi đốt đi vào nồi I: P1= 1atm

Áp suất hơi thứ đi vào thiết bị ngưng tụ Pnt=0,1 atm

2.2 Sơ đồ ông nghệ và gi i th h công nghệ

2.2.1 Sơ đồ ông nghệ

2.2.2 Gi i th h ông nghệ

 Nguyên liệu

Yêu cầu:

Qu cần ó hàm lượng cao các chất đường, acid, chất thơm, hất màu và dịch qu cần

ó hương vị màu sắc tự nhiên c a qu

Qu xoài đượ đư vào hế biến cần tươi tốt, không bầm dập, sâu bệnh và ó độ chín thích hợp vì nếu qu hư đ chín cho dịch qu ó hàm lượng đường thấp, độ acid cao

và độ chua o, hương thơm không đầy đ , qu hư h n ó độ cứng cao vì mô và

thành tế bào chứa nhiều prôtpectin Qu quá chín thì mô quá mềm, protopectin chuyển thành pectin có thể có mùi úng

Có thể sử dụng qu có khuyết tật vòng ngoài võ nhưng bên trong lành lặn và không

nh hưởng tới chất lượng dịch qu K h thướt và hình dáng qu ũng t nh hưởng đến chất lượng nước qu , nên trong s n xuất không quy định về k h thướt và hình dáng

qu

 Phân lo i:

Mụ đ h huẩn cho quá trình bổ qu tách h t

Phân lo i, lo i trừ những qu không đ quy cách, sâu bệnh, men mốc, thối hỏng

Phân chia nguyên liệu đồng đều về k h thướt, hình d ng, màu sắ , độ chín

Mụ đ h ông nghệ: chuẩn bị cho quá trình bổ qu và tách h t

Nhằm lo i trừ các t p chất ơ h như đất, cát, bụi và làm gi m lượng vi sinh vật ở ngoài vỏ nguyên liệu

Tẩy s ch một số chất hoá h gây độc h i được dùng trong kỹ thuật nông nghiệp như phân trừ sâu, thuốc b o vệ thực vật,…

Rửa lần 1: Rửa bằng nước giếng kho ng đã qu xử lí

Dùng máy rửa có sụt khí

Mụ đ h lo i bỏ đất, vi sinh vật bám trên trái

Rửa 2: rửa bằng nước clorin 5ppm

Thời gian ngâm : 8-10 phút

 Nghiền

Mụ đ h phân hi nguyên liệu chứa dịch và thịt qu mịn

 L c

Lần 1: l hương nhằm thu l i nước ép một cách tối đ

Lần 2: l c ly tâm: lo i bỏ thịt qu nhỏ, chấm đen, loi bỏ tối đ pe tin tránh làm dung

dị h đụ trong quá tr nh ô đặc

 Gia nhiệt

Nâng nhiệt độ c a dung dị h xoài đến nhiệt độ sôi

Thiết bị gia nhiệt

 Cô đặc

Mụ đ h

Khai thác: nhằm tăng brix dịch qua rtheo mong muốn

B o qu n tăng nồng độ dung dịch nên h n chế sự phát triển c a vi sinh vật và kéo dài thời gian b o qu

Nồi 1: 65-70oC

Nồi 2: 60-63oC

Nồi 3: 55 ÷ 62 oC

óng túi tiệt trùng Aseptic

Máy đóng túi 2 đầu đóng, tui bằng b c Aseptic tiệt trùng

Lưu kho b o qu n

Nhiệt độ b o qu n: 4-8 oC

2.3 T nh toán ho thiết bị h nh

2.3.1 Cân bằng vật chất và năng lượng:

 Kí hiệu các đại lượng:

Q i”

%KL

%KL kJ/kg.W kJ/kg kJ/kg kJ/kg.độ kJ/kg kJ/kg

at

at o

C

oC o

C

oC o

C

%

suất lượng dung dịch suất lượng hơi thứ suất lượng hơi đốt nồng độ dung dịch xoài nồng độ trung bình c a dung dịch xoài nhiệt lượng có ích

entaphi c a hơi

ẩn nhiệt ngưng tụ nhiệt dung riêng nhiệt lượng tổn thất nhiệt ô đặc

áp suất chênh lệch áp suất nhiệt độ

chenh lệch nhiệt độ nhiệt độ trung bình c a dung dịch nhiệt độ c a dung dịch

nhiệt độ nướ ngưng

độ ẩm c hơi bão hoà

kí hiệu ứng với đầu ra c a nồi 1

kí hiệu ứng với đầu ra c a nồi 2

kí hiệu ứng với đầu ra c a nồi 3

kí hiệu ứng với nhập liệu

kí hiệu ứng với hơi thứ

kí hiệu ứng với hơi đốt

 S đồ

1 Ch n tỷ lệ ơi thứ W1 :W2 =m

2 Tính W1,W2,G,x

B1: Ch n tỷ lệ hiệu áp suất Δp1 Δp2 = , Δp2= ΔP;

B2: Tính ra áp suất t i mỗi nồi p1,p2, p3, pw1, pw2, pw3;

B3 Xá định nhiệt độ t i mỗi nồi t1, t2, t3, tw1, tw2, tw3;

B4 Xá định nhiệt độ tổn thất cho mỗi nồi;

B5 Xá định nhiệt độ sôi c a mỗi nồi;

B6 Xá định nhiệt độ chênh lệch hữu ích mỗi nồi;

B7: Kiểm tr điều kiện:

| |

( )

3 Nếu điều kiện thỏa thì ngừng, nếu điều kiện không thỏa thì lặp l i từ B1

4 Tính l i W1, W2, W3,D theo phương tr nh ân bằng c a nồi 1, nồi 2, nồi 3

5 Kiểm tr điều kiện:

 ối với từng nồi:

ể đ m b o việc dùng toàn bộ hơi thứ các nồi trứơ ho á nồi sau Ch n tỷ lệ hơi thứ :

2.3.1.2 Xác định áp suất và nhiệt độ mỗi nồi:

 G i P1,P2,P3,Pnt là áp suất hơi đốt trong các nồi I,II,III, và thiết bị ngưng tụ

Áp suất hơi đốt đi vào nồi I: P1= 0,65at

Áp suất hơi thứ đi vào thiết bị ngưng tụ Pnt=0,1 at

Trong nồi 3: Pw3 = Pw2- ΔP2= 0,35 – 0,23 =0,11 atm

 G i tD1, tD2, tD3, tDnt là nhiệt độ hơi đốt đi vào nồi 1, nồi 2, nồi 3 và thiết bị ngưng tụ

G i tw1, tw2, tw3 là nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi 1, nồi 2, nồi 3

Ch n tổn thất nhiệt trên đường ống dẫn hơi thứ Δ‴=1oC Do đó tDi+1=tWi- 1

Tra b ng I.251_Sổ tay QTTB_Tập 1/315-[ ] T được:

Bảng 1:

P1 (atm) t1 (oC) P2 (atm) t2(oC) P3 (atm) t3 (oC) Pnt (atm) tnt Hơi đốt 1 99,1 0,63 86,40 0,33 71,05 0,1 45,4oC Hơi thứ 0,65 87,4 0,35 72,05 0,12 46,4

Trong đó Δ’ là tổn thất nhiệt độ theo nồng độ %kl

ts là nhiệt độ sôi c a dung môi ở áp suất đã ho, oC

r là ẩn nhiệt hó hơi a dung môi ở áp suất làm việc ,J/kg

c Tổn thất nhiệt độ do trở lực th y h trên đường ống Δ‴

Thường chấp nhận tổn thất nhiệt ddj trên á đo n ống dẫn hơi thứ từ nồi này sang nồi

n và từ nồi cối đến thiết bị ngưng tụ là 1oC Nên Δ‴1= Δ‴2= Δ‴3=1oC suy ra Δ‴=3oC

d Tổn thất chung cho toàn hệ thống:

Bảng 6:

Nồi 1 Δthi1= tD1- tD2-Δ1 11,61 Nồi 2 Δthi2= tD2- tD3-Δ2 11,52 Nồi 3 Δthi3= tD3-tnt-Δ3 22,06 Toàn hệ thống Δtht= tD1-tnt-Δ 48,19

2.3.1.4 Tính nhiệt lượng riêng, nhiệt dung riêng:

a Nhiệt lượng riêng:

- I là nhiệt lượng riêng c hơi đốt, J/kg

- i là nhiệt lượng rieng c hơi thứ ,J/kg

Tra b ng I-250/T313-[ ]

Bảng 7:

I(J/kg) 2677,56 103 2655,52.103 2628,34.103 i(J/kg) 2657,32.103 2630,29.103 2587,56.103

b Nhiệt dung riêng:

Thành phần ch yếu trong xoài là đường saccarzo ( C12H22O11)

Cht =

- Nhiệt dung riêng c a dung dị h xoài trướ khi ô đặc:

xđ=10%< 20% nên Co =4186(1-x)=3767,4(J/kg.oC)

- Nhiệt dung riêng c a dung dịch xoài sau khi ra khỏi nồi 1:

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

- Gđ,Gc là lượng dung dịch cuối và đầu 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 c a dung dịch trong nồi 1,2,3 J/kg.độ)

- Cđ, Cc là nhiệt dung riêng c dung dị h vào và r J/kg.độ)

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

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

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

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

- θ1 ,θ2 ,θ3 là nhiệt độ nướ ngưng nồi 1,2,3 ( oC)

- Qu1, Qu2, Qu3 là nhiệt tỏn thất r môi trường nồi 1,2,3 (J)

Phương tr nh ân bằng nhiệt lượng ∑Qvào= ∑Qra

Bảng 9:

Nồi 1 Vào Dung dị h đầu mang vào Gđ.Cđ.tđ

Hơi đốt mang vào D1.I1

Dung dịch mang ra (Gđ-W1).C1.t1 Nướ ngưng m ng r D1Cn1θ1 Tổn thất nhiệt chung 1 Qtt1=0,05D1I1 Nồi 2 Vào Dung dịch ( ở nồi 1) mang vào (Gđ-W1).C1.t1

Hơi đốt mang vào D2.I2

Dung dịch mang ra (Gđ-W1-W2).C2.t2 Nướ ngưng m ng ra D2Cn2θ2

Tổn thất nhiệt chung 2 Qtt1=0,05D2I2 Nồi 3 Vào Dung dịch ( ở nồi 2) mang vào (Gđ-W1-W2).C2.t2

Hơi đốt mang vào D3.I3

Dung dịch mang ra (Gđ-W1-W2

-W3).C3.t3 Nướ ngưng m ng r D3Cn3θ3 Tổn thất nhiệt chung 3 Qtt1=0,05D3I3

 Phương tr nh ân bằng nhiệt cho từng nồi

m2.độ/W m/s2

m

ường độ dòng nhiệt

hệ số truyền nhiệt tổng quát

ẩn nhiệt ngưng tụ nhiệt trở

gia tốc tr ng trường chiều cao thiết bị

D

F

d ̅

m3m/s

m3/m3.h W/m.độ

m

m W/m.độ Pas kg/m3

m

đường kính thân thiết bị diện tích bề mặt truyền nhiệt đường kính ống truyền nhiệt đường kính trung bình ống truyền nhiệt tổng số ống truyên nhiệt

số ống truyền nhiệt trên đường chéo chinh thể tích thiết bị

vàn tố lưu hất ường độ bố hơi thể tích

hệ số điều chỉnh ho ường độ bố hơi thể tích

hệ số cấp nhiệt bước ống truyền nhiệt chiều dày ống truyền nhiet

hệ só dẫn nhiêt

độ nhớt tuyệt đối khối lượng riêng

k h thước hình h đặ trưng

kí hiệu ứng với hơi đốt

kí hiệu ứng với hơi thứ

kí hiệu bên ngoài ống tryền nhiệt

kí hiệu bên trong ống tryền nhiệt

kí hiệu ứng với buồng đốt

kí hiệu ứng với buồng bốc

kí hiệu ứng với ống truyền nhiệt

 Sơ đồ á bước tính toán:

1 Ch n vật liệu ống truyền nhiệt và các thông số về k h thước thiết bị: Hô, dt, dn ,

n

2 Ch n 2 giá trị chênh lệch nhiệt độ ph hơi đốt Δt rồi suy ra nhiệt độ vách ngoài tương ứng

3 Tính hệ số cấp nhiệt và ường độ dòng nhiệt ph hơi đốt αD và qD)

4 Tính chênh lệch nhiệt độ 2 phía c a thành ống và chênh lệch nhiệt độ phía dung dịch

5 Ch n số ống truyền nhiệt nch n

6 Tính hệ số cấp nhiệt và ường độ dòng nhiệt phía dung dị h αt và αD)

7 Coi ường độ dòng nhiệt phụ thuộc tuyến t nh vào ΔtD ta dựng 2 đường thẳng

qD=f ΔtD) và qL=g ΔtD), giao ddiemr c 2 đường thẳng này ứng với giá trị ΔtD cần xác định lặp l i á bước 2-4 với giá trị này

8 Kiểm tr điều kiện:

Δq = | |

( ) ≤ 5%

Nếu điều kiện không thỏa, ta thực hiện l i bước 2-6 Nếu điều kiện thỏa, ta tiếp tụ bước tiếp theo

9 Tính hệ số truyền nhiêt K

10 Tính hệ số nhiệt độ hữu ích thực c a mỗi nồi

11 Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt F

λ là hệ số dân nhiệt c a xoài,W/(m.K);

λn là hệ số dân nhiệt c nước,W/(m.K);

λck là hệ số dân nhiệt c a chất khô trong xoài,W/(m.K);

Tuy nhiên ở đây không số liệu về hệ số dẫn nhiệt c a chất khô trong xoài

Mô t sự truyền nhiệt qua thành ống :

Ở đây t dùng ơi nướ bão hò làm hơi đốt đi ngoài ống, còn dung dị h ô đặ đi trong ống Do đó khu vực sôi bố trí bên trong ống còn phía ngoài ốn là lớp màng nướ ngưng tụ Màng nướ ngưng này nh hưởng trực tiếp đến quá trình truyền nhiệt

Như vậy quá trình truyền nhiệt từ hơi đốt đến dung dịch trong ống dẫn gồm 3 giai

đo n:

- Truyền nhiệt từ hơi đốt đến bề mặt ngoài c a ống truyền nhiệt với hệ số cấp nhiệt

là α1 với hiệt t i là q1(W/m2)

- Dẫn nhiệt qua ống truyề nhiệt có bề dày δ,m

- Truyền nhiệt từ ống truyền nhiệt vào dung dịch với hệ số cấp nhiệt là α2 với hiệt t i

là q2(W/m2)

a Gi i đo n cấp nhiệt từ hơi đốt đén thành thiết bị:

Theo định luật Newton ta có: q1= α1Δt1

Trong đó Δt1 là hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ hơi ngưng tụ (bừng nhiệt độ hơi bão hòa) và nhiệt độ thành Δt1=tbh-tT, ch n Δt1(n1)=0,65oC, Δt1(n2)=0,5oC, Δt1(n3)=0,5oC;

Ch n tố độ c hơi nhỏ ω’≤10m/s, h nh xá hơn khi ρ’ω’2≤ 30 và màng nước ngưng huyển động dòng( Rem<100) thì hệ số câp nhiệt α1 đối với ống thẳng đứng được tính theo công thức sau:

α1=2,04.A√ , W/(m2.K) (V.101/T28-[ ])

Trong đó H là hiều cao ông truyền nhiệt , ch n H=5mtheo VI.6/T80-[ ]

A=( ) , đối vơi nuo s giá trị A phụ thuộc vào nhiệt độ màng tm, tra A theo [ ]

T29-tm là nhiệt độ màng tính theo công thức tm=tD -0,5 Δt1;

r ẩn nhiệt hó hơi hơi đốt tra ở b ng I-250/T375-[ ]

b Gi i đo n cấp nhiệt từ thành đến dung dịch

Theo đinh luật Newton ta có: q2= α1 Δt2

Δt2 là hệ số hiệu nhiêt độ giữa thành ống và dung dị h sôi Δt2=tt-ts

tt là nhiệt độ thành ống phía dung dịch;

ts là nhiệt độ sôi dung dịch

tt=tD- Δt1- ΔtT

ΔtT là hiệu số nhiệt độ ở 2 bên thành được tính theo công thức:

ΔtT =q1∑r

∑r =r1+r2+r3=6,59 10-4 m2.oC/W

Hệ số dẫn nhiệt α2 đối với dòng dung dịch ch y thành màng dưới nh hưởng c a tr ng

lự được tính theo công thức:

n=61 ống (sắp xếp theo hình 6 c nh theo b ng V.11/T48-[ ]

ường kính ngòai ống: dn= 38mm

Bề dày ống truyền nhiệt δ= 2mm

Suy r đường kính c a ống, dt=34mm

ường kính, bề dày ống ch n theo chuẩn VI.6/T80-[ ]

ρ là khối lượng riêng c a dug dị h được tính theo công thức 7.169/T319-[ ]:

g/cm3

là khối lượng riêng c a dung dịch xoài ở 20oC , nêu nhiệt độ c a xoài trên 20oC

th ρ= +0,0002Δt, Δt=t-20

lần lượt là hàm lượng chất béo , chất khô, và nước, %

Ta có b ng gí trị khối lượng riêng c a dug dịch xoài:

c Hệ số phân bố nhiệt hữu ích cho các nồi

Ở đây phân bố theo điều kiện bầ mặt truyền nhiệt các nồi bằng nhau:

∑

.∑ Δthi (VI.20/68-[ ])

∑Δthi –tổng hiệu số nhiệt độ có ích c a các nồi

Qi- nhiệt lượng cung cấp,J

Ki –hệ số truyền nhiệt, W/m2.K

Qi=

Di - lượng hơi đốt c a mỗi nồi, kg/h

ri - ẩn nhiệt ngưng tụ c hơi,J/kg;

Ki=

∑

Bảng 16:

Nhiệt lượng cung cấp

=91,35( gần bằng số óng đ h n ) Sai số: | |

*100=0,38 <5%

Theo b ng quy chuẩn số ống truyền nhiệt V.11/T48-[ ] ta ch n n=91 ống

Và với ống được quy chuẩn trên, m ng ống được sắp xếp theo hình lụ giá đều số ống trên đường chéo c a lục giác, b=11, số hình lục giác là 5, ch n bước ống t= 1,5dn=57(mm)

ường kính ống truyền nhiệt :dn=38 mm, dt=34mm;

Bề dày ống truyền nhiệt δ =2m

Chiều cao ống truyền nhiệt: H=5m( bằng chiều cao buồng đốt)

b ường kính buồng đốt

ường kính trog c a buồng đốt được tính theo công thức V.141/T49-[ ]

Dt=t(b-1) +4d= 0,722 m

Lấy đường kính c a buồng đốt theo b ng quy chuẩn XIII.6/T359-[ ]: Di=0,6 m

Ngoài ra ta còn có thêm thân phụ ở buồng đốt lấy Htp=(70÷100%) Dt

Ch n Htp=Dt=0,8 m

2.3.2.2 K h thước buồng bốc

G i chiều cao buồng bốc là : Hb(m)

ường kính buồng bốc : Db=√ , m (VI.35/T72-[ ])

Trong đó

Db là đường kính trong buồng bốc ch n theo b ng quy chuẩn XII.6/T359-[ ] cho vật liệu sắt CT3, Dh=1,1 m;

Hb là chiều o không gi n hơi, m;

Vb là thể t h không gin hơi buồng bố được tính theo công thức sau:

Vb= , m3 (VI.32/T71-[ ])

W là suất lượng hơi thứ, kg/h

là khối lượng riêng c hơi thứ

UP là ường độ bố hơi thể tích cho phép c kho ng không gi n hơi, m3/m3.h, được tính theo công thức: Up=fp.Ut(VI.33/T72-[ ])