Đồ án Thiết kế hệ thống nồi đun sôi dịch đường với hoa houblon gia nhiệt kiểu ống chùm gồm 4 phần chính: Tổng quan về bia và thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp, tính toán thiết bị nồi đun sôi với thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm, tính bền cơ khí và tính thiết bị phụ,...
Trang 1BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
TP.HỒ CHÍ MINH - THÁNG 5/2016
Trang 2NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Tp Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm 2016
Giảng viên hướng dẫn
Phan Vĩnh Hưng
Trang 4NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
Tp Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm 2016
Giảng viên phản biện
Trang 5LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin chân thành cảm ơn Khoa công nghệ thực phẩm, trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TpHCM đã tạo điều kiện cho chúng em thực hiện tốt đồ án này
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Phan Vĩnh Hưng đã tận tình hướng dẫn
cho chúng em trong suốt thời gian thực hiện đồ án
Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại học Công nghiệp thực phẩm thành phố Hồ Chí Minh nói chung, quý thầy cô trong bộ monn Kỹ thuật thực phẩm nói riêng đã dạy dỗ chúng em những kiến thức đại cương cũng như các kiến thức chuyên ngành, giúp chúng em có được cơ sở li thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học tập
Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên chúng em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án này
Nhóm em chân thành cảm ơn!
Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 2016
Nhóm sinh viên thực hiện
Trang 6LỜI MỞ ĐẦU
Bia là loại nước giải khát có cồn được nhiều người ưa thích Bia là loại nước giải khát nếu uống một cách hợp lí thì rất có lợi cho sức khỏe Ngày nay, ngành công nghệ sản xuất bia ngày càng phát triển ở khắp nơi trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng Nguyên liệu chính trong sản xuất bia là malt, nước và hoa houblon Trong đó, hoa houblon là một nguyên liệu tuy chiếm một tỉ lệ rất nhỏ nhưng có vai trò quan trọng giúp bia có vị đắng và hương thơm đặc trưng Đến nay người ta vẫn chưa tìm được nguyên liệu nào có thể thay thế hoa houblon trong công nghệ sản xuất bia
Vì vậy công đoạn đun sôi dịch đường với hoa houblon là một công đoạn quan trọng trong công nghệ sản xuất bia Do đó nhiệm vụ đồ án của chúng em là thiết kế hệ thống nồi đun sôi dịch đường với hoa houblon và thiết bị gia nhiệt được sử dụng là thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm Đây là loại thiết bị được sử dụng rất phổ biến trong công nghệ thực phẩm
Với nhiệm vụ như trên, đồ án của nhóm em gồm 4 phần chính:
1 Tổng quan về bia và thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp
2 Tính toán thiết bị nồi đun sôi với thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm
Trang 7Mục lục
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1
1.1 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN 1
1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 1
1.3 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT BIA 1
1.3.1 Trên thế giới 1
1.3.2 Tại Việt Nam 1
1.4 NGUYÊN LIỆU 2
1.4.1 Malt đại mạch 2
1.4.2 Nước 2
1.4.3 Hoa houblon 2
1.4.4 Nấm men 2
1.4.5 Thế liệu 3
1.5 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 3
1.5.1 Sơ đồ công nghệ 3
1.5.2 Thuyết minh quy trình: 5
1.5.2.1 Nghiền nguyên liệu 5
1.5.2.2 Hồ hóa và thủy phân nguyên liệu 5
1.5.2.3 Lọc tách bã, rửa bã 5
1.5.2.4 Nấu dịch đường với houblon 5
1.5.2.5 Làm lạnh dịch đường 6
1.5.2.6 Lên men chính và thu hồi CO 2 .6
1.5.2.7 Lên men phụ và làm chin bia 6
1.5.2.8 Lọc trong bia 6
1.5.2.9 Bảo hòa CO 2 .6
1.5.2.10 Đóng chai, đóng lon 7
1.5.2.11 Thanh trùng bia 7
1.6 CƠ SỞ LÍ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH ĐUN SÔI DỊCH ĐƯỜNG VỚI HOA HOUBLON 7
1.6.1 Các quá trình cơ bản và các yếu tố ảnh hưởng 7
Trang 81.6.1.1 Trích ly và hòa tan chất đắng vào dịch đường 7
1.6.1.2 Trích ly và hòa tan các thành phần khác 8
1.6.1.3 Sự biến hình phi thuận nghịch và kết màng protein 8
1.6.1.4 Sự thay đổi thế oxy hóa-khử 9
1.6.2 Kĩ thuật đun sôi và houblon hóa dịch đường 9
1.6.2.1 Kỹ thuật đun sôi 9
1.6.2.2 Hàm lượng và phương pháp nạp 10
1.7 THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 11
1.7.1 Khái niệm: 11
1.7.2 Phân loại: 11
1.7.3 Các loại thiết bị trao đổi nhiệt thường gặp 11
1.7.3.1 Loại vỏ bọc 11
1.7.3.2 Loại ống 12
1.7.3.3 Loại có dạng tấm 13
1.7.4 Cấu tạo và ứng dụng một số dạng thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm 13
1.8 CHỌN THIẾT BỊ 14
1.9 CÁC THIẾT BỊ VÀ CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG NỒI ĐUN SÔI 14
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 16
2.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 18
2.1.1 Dữ liệu ban đầu 18
2.1.2 Cân bằng vật chất 18
2.1.2.1 Lượng houblon sử dụng 18
2.1.2.2 Lượng bã hoa 19
2.1.2.3 Tính lượng nước trong dịch đường ban đầu 19
2.1.3 Cân bằng năng lượng 19
2.2 THIẾT KẾ BỘ PHẬN ĐUN NÓNG BÊN TRONG 21
2.2.1 Tính toán truyền nhiệt cho thiết bị trao đổi nhiệt 21
2.2.1.1 Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình 21
Trang 92.2.1.3 Hệ số cấp nhiệt về phía dung dịch cần đun sôi Error! Bookmark not defined
2.2.1.4 Xác định hệ số trao đổi nhiệt tổng quát K 25
2.2.1.5 Diện tích bề mặt truyền nhiệt 26
2.2.2 Tính kích thước buồng đốt 26
2.2.2.1 Số ống truyền nhiệt 26
2.2.2.2 Tính đường kính thiết bị gia nhiệt 26
2.2.2.3 Kiểm tra diện tích truyền nhiệt 27
2.2.3 Kích thước tấm định hướng hình nón cụt trên buồng đốt 27
2.2.4 Kích thước tấm định hướng hình trụ 28
2.2.5 Nón phân tán dịch 28
2.3 TÍNH KÍCH THƯỚC NỒI ĐUN VÀ TỔN THẤT TRONG QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT 28 2.3.1 Tính đường kính trong của thiết bị 28
2.3.2 Tổn thất nhiệt lượng cho phần thân tiếp xúc với dịch đường 29
2.3.3 Tổn thất nhiệt lượng của dịch đường khi tiếp xúc với thân: 30
2.3.4 Tổn thất nhiệt lượng cho phần đáy: 31
2.3.5 Tổn thất nhiêt lượng ở phần nắp và 1 phần của thân do hơi nước bốc hơi: Error! Bookmark not defined 2.3.6 Tổn thất nhiệt lượng qua ống ngưng: 36
CHƯƠNG 3: TÍNH CƠ KHÍ CHO CÁC CHI TIẾT THIẾT BỊ 41
3.1 THIẾT BỊ GIA NHIỆT TRUNG TÂM 41
3.1.1 Sơ lược về cấu tạo 41
3.1.2 Tính toán 41
3.1.3 Tính bền cho các lỗ Error! Bookmark not defined 3.2 TÍNH KÍCH THƯỚC CÁC ỐNG DẪN 43
3.2.1.Cửa tháo sản phẩm 44
3.2.2 Cửa nạp liệu 44
3.2.3 Ống dẫn hơi đốt 44
3.2.4 Ống dẫn nước ngưng 45 3.3 TÍNH VỈ ỐNG Error! Bookmark not defined
Trang 103.3.1 Sơ lược cấu tạo Error! Bookmark not defined
3.3.2 Tính toán Error! Bookmark not defined 3.4 TÍNH THÂN THIẾT BỊ Error! Bookmark not defined
3.4.1 Sơ lược về cấu tạo: Error! Bookmark not defined
3.4.2 Tính toán Error! Bookmark not defined
3.5 TÍNH CHO ĐÁY THIẾT BỊ Error! Bookmark not defined 3.5.1 Sơ lược cấu tạo Error! Bookmark not defined
3.5.2 Tính toán Error! Bookmark not defined
3.6 TÍNH CHO NẮP THIẾT BỊ 51
3.6.1 Sơ lược về cấu tạo Error! Bookmark not defined 3.6.2 Tính toán Error! Bookmark not defined 3.7 TÍNH CHÂN ĐỠ THIẾT BỊ 55
3.7.1 Sơ lược cấu tạo chân đỡ thiết bị 55
3.7.1.1 Khối lượng nắp nón Error! Bookmark not defined 3.7.1.2 Khối lượng thép làm thân nồi 56
3.7.1.3 Khối lượng thép làm đáy ellipse tiêu chuẩn 57
3.7.1.4 Khối lượng thép làm ống truyền nhiệt 57
3.7.1.5 Khối lượng vỉ ống 57
3.7.1.6 Khối lượng buồng đốt 58
3.7.1.7 Khối lượng ống ngưng 58
3.7.1.8 Khối lượng của lớp cách nhiệt bằng amiang carton của thân và đáy 58
3.6.1.9 Khối lượng lớp inox ở thân và đáy 59
3.7.2 Khối lượng dung dịch lớn nhất có trong thiết bị 64
3.7.3 Kích thước chân thiết bị 64
3.8 CÁC CHI TIẾT PHỤ 65
CHƯƠNG 4: THIẾT BỊ PHỤ 66
4.1 Bẫy hơi 66
KẾT LUẬN 67
Trang 12CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
Giới thiệu tổng quan về bia và nguyên liệu sản xuất bia, cơ sở lí thuyết của quá trình đun sôi dịch đường với hoa houblon, thiết bị bị gia nhiệt ống chùm Mô tả công đoạn houblon hóa, vẽ sơ đồ thiết bị và nguyên lí hoạt động Tính cân bằng vật chất và năng lượng cho quá trình Tính và thiết kế hệ thống nồi đun sôi dịch đường với hoa houblon gia nhiệt kiểu ống chùm:
Nhiệt độ dịch đường ban đầu là 650C
Thể tích dịch đường 10hl=1000 (lít)
Nhiệt độ đun sôi dịch đường với hoa houblon là 1050C
Chọn nồng độ dịch đường là 120Brix
1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
Bia là một trong những đồ uống lâu đời nhất thế giới, lịch sử bia có niên đại đến
6000 năm TCN Ngày nay, công nghiệp bia là công việc kinh doanh khổng lồ toàn cầu, bao gồm chủ yếu là các tổ hợp được ra đời từ các nhà sản xuất nhỏ hơn
1.3 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT BIA
1.3.1 Trên thế giới
Trong những năm gần đây ngành sản xuất bia ở các nước Châu Âu và Bắc Mỹ suy giảm, trong khi đó sản lượng bia ở các nước Châu Á và Nam Mỹ lại tăng lên và ngày càng giữ vị trí quan trọng trong thị trường bia thế giới
1.3.2 Tại Việt Nam
Trong những năm gần dây ngành sản xuất bia của Việt Nam đã có những bước phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu tư cải tạo và mở rộng các nhà máy hiện có, xây dựng các nhà máy bia mới cũng như tăng cường liên doanh với các công ty bia nước ngoài
Năng lực sản xuất bia hiện nay của các nhà máy đạt công suất 2900 triệu lít/năm Hà Nội chiếm 17,64% năng lực sản xuất bia cả nước, thành phố Hồ Chí Minh đạt 45,98% Còn các khu vực khác thì thấp
Trang 131.4 NGUYÊN LIỆU
1.4.1 Malt đại mạch
Malt là một trong các nguyên liệu chính, thiết yếu để sản xuất bia nói chung và không thể thay thế khi sản phẩm là các loại bia truyền thống Thể loại và phẩm chất của malt là một trong những yếu tố quan trọng tạo ra sự đặc trưng của bia thành phẩm
Matl là nguyên liệu được sử dụng có số lượng nhiều thứ hai (sau nước) tính theo khối lượng Mức tiêu hao trung bình đối với malt là 1.15-0.2 kg cho 1 lít bia thành phẩm
1.4.2 Nước
Nước là một trong các nguyên liệu chính chiếm 80-90% trong bia
Nước dùng để sản xuất dịch lên men, pha chế bán thành phẩm và thành phẩm, nuôi cấy và nhân giống nấm men…được coi là nước nguyên liệu của quá trình sản xuất Về
cơ bản, nước dùng trong sản xuất phải có chất lượng của nước uống được theo tiêu chuẩn Ngoài ra, nước nguyên liệu phải đạt các chỉ tiêu quy định
1.4.3 Hoa houblon
Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản thứ hai trong sản xuất bia
Vai trò của hoa houblon trong sản xuất bia:
Tạo vị và mùi cho bia
Góp phần giữ bọt cho bia
Tăng tính sát trùng cho bia
Nấm men được dùng để sản xuất nấm men phải đáp ứng những yêu cầu sau:
Khả năng và tốc độ lên men trong điều kiện nhiệt độ thấp với dịch đường malt
Khả năng kết lắng đối với những loài lên men chìm
Hàm lượng các sản phẩm bậc hai tạo thành của quá trình lên men
Trang 141.5 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
1.5.1 Sơ đồ công nghệ
Trang 15Bã
Cặn
Malt lót Nước
Xử lí nấm men Thu hồi nấm men
Trang 161.5.2 Thuyết minh quy trình:
1.5.2.1 Nghiền nguyên liệu
Nghiền nguyên liệu nhằm làm cho các hạt malt, gạo bị phá hủy thành nhiều mảnh, tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu với nước để nước thấm đều vào nguyên liệu
để quá trình thủy phân diễn ra nhanh hơn và dễ dàng hơn Mỗi loại nguyên liệu đều có mức độ nghiền riêng: đối với malt, khi nghiền giữ cho vỏ trấu không bị nát vụn để tạo lớp lọc tự nhiên trong quá trình lọc tách bã; đối với nguyên liệu thay thế, do hạt tinh bột cứng nên khó bị phá vỡ, lâu chin khi nấu do đó cần nghiền mịn
1.5.2.2 Hồ hóa và thủy phân nguyên liệu
Hồ hóa được tiến hành đối với các loại nguyên liệu hạt chưa ươm mầm như gạo, ngô, Trong trường hợp không dùng nguyên liệu thay thế với mục đích sản xuất các loại bia có chất lượng cao thì từng phần bột malt cũng được nấu chín (phương pháp đường hóa đun sôi từng phần
Mục đích của quá trình thủy phân nguyên liệu là tạo ddieuf kiện tối thích về nhiệt
độ, pH môi trường, thời gian gia nhiệt,…để hệ enzyme thủy phân trong malt hoạt động
1.5.2.3 Lọc tách bã, rửa bã
Nhằm tách lỏng ra khỏi rắn trong hỗn hợp cháo malt-gạo Rửa bã nhằm tận dụng tối
đa lượng chất hòa tan còn sót trong bã sau khi lọc tách bã Quá trình rửa bã kết thúc khi nồng độ đường trong nước rửa bã còn khoảng 2% Nồng độ chung của hỗn hợp dịch ép và nước rửa bã đạt trên 90% so với nồng độ yêu cầu
1.5.2.4 Nấu dịch đường với houblon
Nhằm mục đích:
Hòa tan thành phần các chất trong hoa houblon vào dịch đường như: chất đắng, tinh dầu thơm, polyphenol và các hợp chất chứa nito
Kết lắng protein cao phân tử nên làm trong dịch đường
Tạo màu do phản ứng melanoidin Tăng nồng độ chất hòa tan của dịch đường
do đun sôi trong thời gian dài
Trang 17 Trong houblon có chất kháng khuẩn nên có tác dụng sát khuẩn cho dịch houblon Nhờ quá trình đun sôi, các vi sinh vật bị tiêu diệt và các enzyme bị các enzyme biến tính, do đó làm tăng độ bền cho bia
Nhờ các acid hữu cơ của houblon hòa tan vào dịch đường mà quá trình houblon hóa có tác dụng làm cho pH dịch thủy phân giảm xuống phù hợp với yêu cầu pH của nấm men
1.5.2.5 Làm lạnh dịch đường
Mục đích
Hạ nhiệt độ dịch đường đến nhiệt độ thích hợp cho nấm men phát triển (100
C-120C)
Tách các loại cặn mịn ra khỏi dịch chuẩn bị lên men
1.5.2.6 Lên men chính và thu hồi CO 2
Nhằm chuyển hóa các chất hòa tan trong dịch đường thành etylic, CO2 và các sản phẩm phụ khác.Quá trình lên men chính được tiến hành trong điều kiện 6-80C
1.5.2.7 Lên men phụ và làm chin bia
Là giai đoạn tiếp theo của quá trình lên men chính Trong điều kiện nhiệt độ thấp (1-20C), lên men phụ nhằm lên men tiếp phần đường còn lại (với tốc độ chậm), khử diaxetyl, khử rượu bậc cao, aldehyde, đồng thời diễn ra quá trình bão hòa CO2 cho bia, làm lắng men nên bia trong hơn, tạo este thơm và các sản phẩm phụ khác Sau giai đoạn lên men phụ bia trong trong hơn, thơm hơn và dịu hơn và hấp đãn hơn
1.5.2.8 Lọc trong bia
Mục đích làm cho bia trong hơn, đạt giá trị cảm quan và tăng độ bền sinh học (bảo quản được lâu) Lọc trong bia được tiến hành ở nhiệt độ 1-20C để hạn chế nhiễm khuẩn và tránh thất thoát CO2
1.5.2.9 Bảo hòa CO 2
Sau khi lọc, nếu hàm lượng CO2 hòa tan chưa đạt mức chất lượng thì phải bổ sung
CO2 nhằm đảm bảo hàm lượng CO2 đạt khoảng 4 gam/lít Trước khi nạp CO2 vào bia, phải dẫn CO2 qua hệ thống lọc để khử mùi, khử tạp chất, tách nước, tách các vật thể lại lẫn trong CO2
Trang 181.6.1 Các quá trình cơ bản và các yếu tố ảnh hưởng
1.6.1.1 Trích ly và hòa tan chất đắng vào dịch đường
Các hợp chất đắng của hoa houblon có độ hòa tan ở trong dịch đường rất kém Trong hai cấu tử của acid đắng thì α-acid đắng có độ hòa tan khá hơn và chính cấu tử này là nguồn chính tạo ra lực đắng cho bia
Chất đắng hòa tan và tồn tại trong dịch đường dưới cả hai dạng dung dịch phân tử
và dung dịch keo với điện tích âm ở vỏ bên ngoài Mức độ phân tán của chúng ở trong dịch đường không đồng đều, mà phụ thuộc vào sự có mặt của các chất điện phân và các phân tử dạng keo khác
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hòa tan của chất đắng:
Thời gian đun nấu: nếu thời gian đun nấu kéo dài thì lượng chất đắng ở trong bia cũng tăng lên
Lượng protein khả kết ở trong dịch đường: nếu lượng các hợp chất này càng cao thì lượng chất đắng tham gia phản ứng kết tủa càng nhiều
pH của dịch đường: khi giảm độ chua tác dụng của môi trường, khả năng hòa tan của các chất đắng sẽ tăng Tuy nhiên ảnh hưởng của pH đến hàm lượng cuối cùng của chất đắng trong bia không được thể hiện rõ nét lắm
Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào thành phần hóa học của nước, nồng độ chất hòa tan của dịch đường, đặc điểm chủng, giống hoa, điều kiện gieo trồng canh tác và đặc biệt
là thời gian và chế độ bảo quản
Trang 191.6.1.2 Trích ly và hòa tan các thành phần khác
Tinh dầu thơm của hoa houblon là cấu tử tạo cho bia có hương thơm rất đặc trưng
mà không có ở bất kỳ một sản phẩm thực phẩm nào khác Trong thành phần của tinh dầu thơm, chứa đến 103 hợp chất với những độ bay hơi khác nhau Cấu tử dễ bay hơi trong thời gian đun nấu chúng bị bay ra ngoài theo hơi nước Tinh dầu tồn tại trong bia chỉ chiếm 2-3% lượng tinh dầu đưa vào nấu Để tăng hệ số sử dụng của tinh dầu thơm người ta thường nạp một phần hoa ở thời điểm kết thúc quá trinh đun nấu trước
đó 10-15 phút, nạp hoa vào thùng lọc bã hoa, hoặc thùng lên men, hoặc thậm chí bổ sung một lượng nhỏ vào bia
Khả năng hòa tan của các polyphenol của hoa houblon phụ thuộc vào mức độ ngưng tụ và polymer hóa của chúng, vào chế độ đun nấu dịch đường và cuối cùng là phương pháp nạp hoa vào thiết bị
Khả năng hòa tan của polyphenol vào dịch đường phụ thuộc rất nhiều yếu tố Trong
số những yếu tố này thì quan trọng nhất là pH của dịch đường, thời gian đun nấu, hàm lượng và trạng thái keo của protein và cuối cùng là mức độ oxy hóa của chúng
Các hợp chất chứa nito trong hoa houblon được đưa vào đun nấu tuy ít về khối lượng nhưng lại có chất lượng cao, vì chúng là những hợp chất thấp phân tử, dễ hòa tan, là nguồn bổ sung dinh dưỡng nito quan trọng cho sự phát triển của nấm men sau này Thực nghiệm cho thấy 60% lượng nito trích ly từ hoa sẽ được nấm men hấp thụ
Có từ 10-20 mg/l nito hòa tan vào dịch đường
1.6.1.3 Sự biến hình phi thuận nghịch và kết màng protein
Quá trình keo tụ protein xảy ra qua hai giai đoạn: giai đoạn đầu là biến tính phi thuận nghịch và đến giai đoạn sau là quá trình keo tụ thực thụ
Thực chất của giai đoạn biến tính là sự mất nước trong hạt protein và chuyển chúng
từ trạng thái hydrat sang trạng thái dehydrat phi thuận nghịch
Yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự keo tụ và kết lắng protein là pH của môi trường Khi đại lượng này của môi trường gần điểm đẳng điện của các hạt protein thì lực đẩy tỉnh điện của chứng gần như triệt tiêu Lúc đó lực hút phân tử chiến thắng hoàn toàn: chúng kết mảng với nhau và gần như rơi tự do xuông đáy thiêt bị khi dịch đường ở trạng thái yên tĩnh
Trang 20Trường độ đun nấu và cường độ đun nấu là yếu tố khá mạnh ảnh hưởng đến sự keo
tụ và kết lắng protein Ngoài ra quá trình này còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như: hàm lượng chất đắng đã hòa tan, nồng độ đường của dịch, kích thước và hình dáng của các hạt protein,
1.6.1.4 Sự thay đổi thế oxy hóa-khử
Oxy hóa –khử là những quá trình có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong công nghệ sản xuất bia.Nó ảnh hưởng đến các chỉ tiêu chất lượng của bia Trong quá trình đun nấu với hoa houblon, trong dịch đường đã tạo thành một lượng chất khử đáng kể Chính lượng này đã làm thay đổi thế oxy hóa-khử của hệ thống theo chiều hướng có lợi cho công nghệ sản xuất
Trong quá trình đun nấu hoa, khả năng khử của dịch đường tăng lên khá cao Sự gia tăng này phụ thuộc nhiều yếu tố nhưng cơ bản nhất là thời gian đun sôi và lượng hoa houblon được sử dụng
1.6.2 Kĩ thuật đun sôi và houblon hóa dịch đường
1.6.2.1 Kỹ thuật đun sôi
Dịch đường ban đầu và dịch rửa bã được trộn lẫn với nhau trong thiết bị đun hoa Nếu thiết bị lọc đặt ở độ cao hơn thiết bị nấu hoa thì chúng tự chảy vào, còn nếu đặt ở
vị trí thấp hơn thì phải dùng bơm để đẩy Một yêu cầu luôn luôn phải đảm bảo là không để nhiệt độ của dịch (dịch đường ban đầu và cả nước rửa bã) hạ xuống dưới
700C Để đảm bảo yêu cầu này, ngay từ lít dịch đường đầu tiên chảy vào nồi đun hoa
là phải cấp hơi vào để nâng nhiệt độ chúng lên Lúc đầu, khi lượng dịch còn ít thì lượng hơi cấp vào cũng chỉ ở mức thấp Khi lượng dịch tăng lên thì lượng hơi cấp vào cũng chỉ ở mức thấp Khi lượng dịch tăng lên thì lượng hơi cấp vào cũng mạnh dần lên Ta phải dự trù thế nào đó để sao cho khi quá trình rửa bã malt vừa kết thúc thì dịch đường trong thiết bi đun hoa cũng vừa sôi
Người ta cho sôi ngay từ lượng dịch đầu tiên vào thiết bị đun hoa Sau đó hai quá trình cứ diễn ra song song: dịch đường bên ngoài cứ chảy vào và dịch đường bên trong thiết bị cứ sôi Phút chót của quá trình phải được xác định bằng lượng protein kết tủa
và nồng độ chất hòa tan đã đạt được trong dịch đường Để quyết định phải dừng quá
Trang 21trình đun ở nồng độ nào của dịch đường, phải căn cứ vào giải pháp và hệ thống thiết bị làm nguôi dịch hiện đang sử dụng tại cơ sở đó
Trường độ đun sôi với hoa phụ thuộc vào chất lượng của nguyên liệu, cường độ đun, nồng độ chất hòa tan của dịch đường và nhiều yếu tố khác
1.6.2.2 Hàm lượng và phương pháp nạp
Lượng hoa houblon cần dùng để nấu với dịch đường dao động trong một khoảng rất rộng, từ 100-700g/hl Lượng này phụ thuộc vào mức độ đắng của loại bia cần sản xuất, chất lượng của hoa, thành phần hóa học của nước và nhiều yếu tố khác
Để đảm bảo sự đồng nhất về lực đắng của các lô hoa khác nhau, ta cần phải biết hàm lượng của - acid đắng (hợp phần α), hàm lượng β-acid đắng và hàm lượng β-nhựa mềm Tổng của hàm lượng β-acid đắng và β-nhựa mềm là hợp phần β của hoa
Từ đây sử dụng công thức gần đúng của Wollmer ta tính được lượng hoa cần phải sử dụng
Lực đắng = Hợp phần α +
Bình thường thì mức độ đắng của các loại bia khác nhau lên men từ dịch đường 12% dao động trong khoảng 800-1800 đơn vị/hl Hàm lượng chất đắng trong dịch đường khoảng 65-170 mg/l còn ở trong bia là từ 35-100 mg/l Ở một số nước người ta kiểm tra độ đắng trên cơ sở hàm lượng của izohumulon
10-Houblon được nạp vào nồi đun ở dạng khác nhau với nhiều phương án khác nhau
nạp lúc dịch đường vừa bơm đầy nồi nấu
sau khi sôi 30 phút
Trang 22ngay từ lúc kết thúc quá trình nấu 30 phút
ngay từ lúc bơm dịch đường vào nồi nấu
Trao đổi nhiệt dạng vách ngăn
Trao đổi nhiệt loại hồ nhiệt
Trao đổi nhiệt dạng hỗn hợp
Trong kĩ thuật cũng như trong sản xuất thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp thông qua vách ngăn là loại được sử dụng phổ cập nhất
1.7.3 Các loại thiết bị trao đổi nhiệt thường gặp
1.7.3.1 Loại vỏ bọc
Ưu điểm: chế tạo đơn giản, dễ vận hành, dễ bảo dưỡng và sữa chữa
Nhược điểm: Hệ số truyền nhiệt không cao, thiết bị công kềnh
Trang 231.7.3.2 Loại ống
Ống xoắn
Ưu điểm: tạo bề mặt trao đổi nhiệt lớn
Nhược điểm: Chế tạo phức tạp, hệ số truyền nhiệt nhỏ, khó làm sạch phía trong ống
Cấu tạo: Có vỏ trụ, bên trong lắp các ống trao đổi nhiệt Trên vỏ và nắp thiết bị
có các cửa để dẫn chất tải nhiệt vào và ra Các ống trao đổi nhiệt bên trong có thể bố trí theo hình lục giác đều hình tròn đồng tâm, hình vuông
Hình 1.1 Cấu tạo chung thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm
Nguyên lý hoạt động: Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm dựa trên nguyên lý trao
đổi nhiệt gián tiếp giữa 2 lưu chất chuyển động bên trong và bên ngoài ống truyền nhiệt
Để tăng cường hiệu quả trao đổi nhiệt, người ta tạo ra chiều chuyển động của lưu chất trong và ngoài ống theo phương vuông góc hoặc chéo dòng Tùy theo ứng dụng cụ thể
Trang 24mà bố trí kiểu dòng chảy khác nhau Lưu chất chảy ngoài ống được chứa trong vỏ trụ (Shell) còn lưu chất chảy trong lòng ống được chứa khoang đầu Toàn bộ bó ống được đặt trong vỏ trụ
Phân loại: Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm được chia thành nhiều loại
khác nhau, căn cứ vào kiểu cấu tạo, dòng chảy của khoang đầu (Tube Side Channel) hoặc căn cứ vào kiểu cấu tạo, kiểu phân bố dòng chảy trong vỏ (Shell) của thiết bị Theo tiêu chuẩn của TEMA, thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm căn cứ theo đặc
điểm của phần vỏ ngoài (Shell), và kiểu dòng chảy được chia thành các dạng chính:
Hình 1.2 Các dạng cơ bản của thiết bị trao đổi nhiệt của ống chùm
Ưu điểm: kết cấu gọn, chắc chắn, công nghệ chế tạo không phức tạp, bề mặt truyền
nhiệt lớn, dễ vệ sinh, sữa chữa
Nhược điểm: Khó chế tạo bằng vật liệu dòn, giá thành cao
1.7.3.3 Loại có dạng tấm
Ưu điểm: Đảm bảo hệ số truyền nhiệt cao với hiệu suất trở kháng thủy lực thấp
Thiết bị gọn nhẹ, chi phí chế tạo thấp Làm việc đáng tin cậy, không bị rò rỉ Kết hợp hài hòa giữa lắp đặt và bảo dưỡng
Nhược điểm:chế tạo các tấm truyền nhiệt thường phức tạp phải qua xử lí nhiệt và
gia công phức tạp
1.7.4 Cấu tạo và ứng dụng một số dạng thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm
Dưới đây trình bày cấu tạo các loại thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm được sử dụng phổ biến nhất hiện nay theo phân loại của tiêu chuẩn TEMA
- Loại có hai khoang cho dòng chảy trong ống với một đầu ống di chuyển tự do (floating head): sử dụng cho trường hợp nhiệt độ giữa hai lưu thể chênh lệch lớn
Trang 25- Loại có chùm ống cố định với hai dòng chảy (cho lưu thể ngoài ống): được sử dụng cho trường hợp nhiệt độ giữa hai lưu thể chênh lệch không lớn, tốc độ lưu thể phía ngoài ống cần được kiểm soát ở mức thấp
- Loại có chùm ống cố định với vành bù giãn nở nhiệt: Loại này được lắp đặt theo phương thẳng đứng, sử dụng cho trường hợp hai lưu thể có nhiệt độ chênh lệch lớn, thường dùng cho quá trình ngưng tụ
- Loại có hai khoang cho dòng chảy trong ống với một đầu ống di chuyển tự do (floating head) : được sử dụng cho trường hợp nhiệt độ giữa hai lưu thể chênh lệch lớn
- Loại có ống trao đổi nhiệt hình chữ U với hai khoang lưu thể chảy ngoài ống : Loại này được sử dụng cho trường hợp nhiệt độ giữa hai lưu thể chênh lệch lớn, tốc độ lưu thể chảy ngoài ống cần được tăng tốc độ (để tăng hiệu quả truyền nhiệt, giảm cặn đóng kết)
- Loại “ ấm đun” (Kettle): Loại này thường được sử dụng để gia nhiệt hoặc trao đổi nhiệt có quá trình ngưng tụ
1.8 CHỌN THIẾT BỊ
Mỗi loại thiết bị trao đổi nhiệt đều có ưu và nhược điểm riêng Tuy nhiên, vì tính chất của nguyên liệu và sự tối ưu của thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm nên người viết chọn thiết bị nồi đun sôi gia nhiệt gián tiếp kiểu ống chùm trung tâm để đun sôi dịch đường với hoa houblon Hệ thống thiết bị làm việc gián đoạn.Vì thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm có hệ số trao đổi nhiệt lớn, diện tích bề mặt truyền nhiệt rất lớn, có thể đến hàng nghìn mét vuông và loại thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và hóa chất
1.9 CÁC THIẾT BỊ VÀ CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG NỒI ĐUN SÔI
Trang 261.10 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA THIẾT BỊ
Thiết bị làm việc gián đoạn, ở áp suất thường, kỹ thuật thực hiện một chu kỳ làm việc của thiết bị như sau:
Dịch đường sau khi lọc trong có nhiệt độ 650C được cấp vào cửa nạp liệu vào trong thân nồi đun Cấp hơi bảo hòa vào vỏ thiết bị gia nhiệt ống chùm nằm bên trong nồi qua cửa hơi đốt Dịch đường đi vào các ống truyền nhiệt thì nóng lên khối lượng riêng giảm xuống nên nó sẽ đi lên phía trên qua tấm định hướng đi lên phía trên gặp nón phân tán thì bắn ra xung quanh nón rơi xuống nồi Thực hiện trao đổi nhiệt với lượng dịch đường trong nồi, nhiệt độ giảm xuống khối lượng riêng giảm nên dịch đường lại
đi vào các ống truyền nhiệt Và cứ tiếp tục như vậy tạo ra một dòng đối lưu liên tục đi vào và ra thiết bị gia nhiệt Đến khi dịch đường được gia nhiệt lên đến nhiệt độ sôi là
1050C mất khoảng 30 phút Cho lượng hoa houblon đã tính toán vào và duy trì ở nhiệt
độ 1050C trong 60 phút Kết thúc quá trình ta xả dịch đường qua cửa tháo sản phẩm Lượng hoa houblon là rất nhỏ nên trong trường hợp này ta chỉ quan tâm đến quá trình cấp nhiệt cho dịch đường
Trang 27CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH
Lưu đồ tính toán:
Tính toán cân bằng vật chất
Dữ kiện đề bài (V,
tđ), yêu cầu thiết bị
Tính toán cân bằng năng lượng
nhiệt trung tâm
Trang 28Tính kết cấu thiết bị truyền nhiệt
Tính kết cấu và chọn thiết bị phụ
Trang 29 Thể tích dịch đường trước khi houblon hóa: V=1000 (lít)
Nhiệt độ dịch đường trước khi houblon hóa là t2đ = 650C
Nhiệt độ dịch đường được đun sôi đạt đến nhiệt độ: t2c = 1050C
Chọn hơi bảo hòa ở áp suất 3at để đun nóng
Thời gian đun sôi dịch đường với hoa houblon từ 1-1,5h Chọn thời gian gia nhiệt là 30 phút, thời gian duy trì nhiệt độ ở 1050C là 60 phút
Sử dụng 70% hoa viên (8% -acid đắng) và 30% cao hoa (30% -acid đắng)
Goi m là khối lượng hoa sử dụng
=> Khối lượng hoa viên là 0,7m (g)
Trang 30Khối lượng cao hoa là 0,3m (g)
=> Lượng chất đắng trong hoa viên là: 0,08 0,7m = 0,056m (g)
Lượng chất đắng trong cao hoa là: 0,3 0,3m = 0,09m(g)
Xem như cao hoa hòa tan hoàn toàn Chỉ tính lượng bã cho hoa viên
Lượng chất khô không tan trong hoa viên là 70%
Độ ẩm bã hoa là 85%
=> Lượng bã hoa là:
= 1640,71(g)
=> Lượng nước trong bã hoa: 1640,71 0,85= 1394,6 (g)
2.1.2.3 Tính lượng nước trong dịch đường ban đầu
Lượng nước trong dịch đường trước khi houblon hóa (dịch có nồng độ 120Bx ) là: mnước = 1027,25 (1- 0,12) = 903,98 (kg)
Tổn thất do bốc hơi trong quá trình nấu dịch hoa là 10% Tuy nhiên trong 10% này chỉ có khoảng 0,5% lượng hơi thoát ra ngoài Còn phần hơi còn lại sẽ ngưng tụ rơi
xuống nồi
Lượng nước bay hơi là: mnước =G2
= 1027,25
= 0,514(kg)
=> Xem như lượng nước bay hơi không đáng kể so với ban đầu nên coi như nồng độ dịch đường sau quá trình đun sôi là không thay đổi ,không cần cho thêm nước vào và nhiệt lượng tổn thất là không đáng kể
2.1.3 Cân bằng năng lượng
Trang 31 Chọn nồng độ dịch đường trước khi thực hiện quá trình houblon hóa là 120Bx
Khối lượng riêng của dịch đường tại nhiệt độ trung bình 850C là = 1015,05(kg/m3) Vậy khối lượng của dịch đường là:
Giai đoạn duy trì cho dịch đường sôi ở 1050C trong **= 60 phút = 3600s
Nhiệt lượng cung cấp để gia nhiệt dung dịch đường từ 650C lên 1050C
Q2 = G2 .C2 .T= 1015,05 3965,25 (105 - 65) = 160997,08.103 (J)
Q2*=
= 89442,822 (W)
Trong đó:
G2 : khối lượng của dịch đường tại nhiệt độ 850C
C2: nhiệt dung riêng của dịch đường 120Bx ở nhiệt độ trung bình 850C được tính bằng công thức I.50/ Trang 153, [ ]
C2 =4190-(2514-7,542.t).x
=> C2= 4190-(2514-7,542.85).0,12 = 3965,25 (J/kg.K)
Nhiệt lượng để duy trì khối dịch ở 1050C trong 60 phút là nhiệt lượng cần cung cấp do tổn thất từ nắp, thân, đáy và nhiệt lượng tổn thất do sự bay hơi
Tổng nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình đun sôi: Qt = (J)
Phương trình cân bằng nhiệt lượng:
Q = Qtỏa = Qthu+ Qtt
=> QT =
=> D.( = + = +
Trong đó
Trang 32D: Lưu lượng dòng hơi bão hòa (kg)
G2: lưu lượng dòng dung dịch đường (kg)
Nước ngưng chảy ra có nhiệt độ bằng nhiệt độ của hơi đốt vào ( không có quá trình lạnh sau khi ngưng) thì ( 2203,69 kJ/kg (ẩn nhiệt ngưng
tụ của hơi nước bảo hòa)
Do nhiệt độ hơi bão hòa bằng nhiệt độ nước ngưng ở trạng thái lỏng sôi
Gia nhiệt bằng hơi bão hòa, áp suất hơi là 3 at => tD= 132,90C (tra bảng I.251/Trang 314/[ ] )
(Phần này được tính trong phần tổn thất bên dưới)
2.2 THIẾT KẾ BỘ PHẬN ĐUN NÓNG BÊN TRONG
2.2.1 Tính toán truyền nhiệt cho thiết bị trao đổi nhiệt
2.2.1.1 Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình
Thiết bị trao đổi nhiệt ta đang tính là thiết bị làm việc liên tục Quá trình trao đổi nhiệt chính xảy ra giữa hơi nước bảo hòa đang ngưng tụ ở bên ngoài ống và dịch đường chuyển động trong ống Như vậy trong quá trình trao đổi nhiệt, dọc theo bề mặt truyền nhiệt từ cửa vào đến cửa ra chỉ có dịch đường thay đổi nhiệt độ còn hơi bão hòa ngưng tụ ở nhiệt độ không đổi là t1= 132,90C Vì vậy hiệu nhiệt độ trung bình ttb có thể tính như sau:
2.2.1.2 Hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi:
Áp dụng công thức V.101, Trang 28, [ ]
Trong đó:
– Hệ số cấp nhiệt phía hơi bão hòa ngưng tụ; W/(
Trang 33 r - ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước bão hòa ở nhiệt độ t1= 132,90C
Tại t1= 132,90C, ẩn nhiệt =2165188,71 J/kg (Tra bảng I.250/ Trang 312/ [ ])
ho - chiều cao ống truyền nhiệt, chọn h0 = 0.8 m )
A - hệ số đối với nước phụ thuộc vào nhiệt độ màng nước ngưng
tm=
tv1: là nhiệt độ của vách ngoài tiếp xúc với màng nước ngưng
t1: Nhiệt độ của hơi bão hòa
Sau nhiều lần tính lặp, ta chọn nhiệt độ vách ngoài tv1= 130,882
=> tm = =
= 131,8910C
A là hằng số màng ngưng (Tra ở trang 28/ [ ] ) tại tm =131,8910C => A=191,57
=> Chênh lệch nhiệt độ giữa vách ngoài ống và hơi nước bảo hòa:
2.2.1.3 Hệ số cấp nhiệt về phía dung dịch cần đun sôi
Chọn chế độ chảy rối với Re=10500 Nên hệ số cấp nhiệt được tính theo công thức V.40/ Trang 14/ [ ]:
Nu = 0,021
Nu = => =
Trong đó:
d : kích thước hình học có nghĩa
Pr : chuẩn số Prandtl tính theo nhiệt độ trung bình về phía dung dịch cần đun sôi
Prt : chuẩn số Prandtl tính theo nhiệt độ trung bình của tường
Trang 34Các chuẩn số khác tính theo nhiệt độ trung bình của dòng dịch cần đun sôi
hệ số hiệu chỉnh
Nhiệt độ trung bình của dịch đường:
= = 132,9 - 44,97 = 87,93 0C Tại t2= 87,930C Tra các thông số:
Độ nhớt: = 0,0004983 (N/m2.s)
Khối lượng riêng dung dịch: 2=1013,05 (kg/m3) (Tra bảng phụ lục/[ ] )
Nhiệt dung riêng của dung dịch theo công thức I.50/Trang 153/ [ ]
C2 =4190 - (2514-7,542.t).x = 4190-(2514-7,542.87,93).0,12 = 3967,9 (J/kg)
Trong đó: x=12% - nồng độ dịch đường
t = 87,930C- nhiệt độ trung bình phía dịch đường (0C)
Hệ số dẫn nhiệt 2: tính theo công thức I.32/Trang 123/[ ]
2 = A.Cp .√Trong đó:
A =3,58.10-8 : là hệ số phụ thuộc vào mức độ liên kết của chất lỏng (Tra trang 123/[ ])
= 7,13.10-3
Trang 35nhiệt độ thành ống phía hơi
Tổng nhiệt trở đối với thành ống truyền nhiệt:
Chọn chiều dày ống truyền nhiệt = 0,001m=1 mm
Chênh lệch nhiệt độ của vách ngoài và vách trong ống truyền nhiệt:
= ∑ = 26837,61.0,000912= 24,480C Nhiệt độ trung bình vách trong ống truyền nhiệt:
Trang 362.độ) Trong đó:
d1 = 0,025 (m):đường kính hình học có nghĩa- đường kính trong của ống truyền nhiệt
T= 0,526 (W/m2.K) là hệ số dẫn nhiệt
=> Nhiệt tải riêng phía dịch đường q2= =1443,26 18,47= 26657,01(W/m2)
Ta có: | |.100 = | | 100% = 0,67% < 5% (sai số có thể chấp nhận được)
Sau khi tính lặp ta nhận thấy đây vẫn là giá trị thích hợp nhất
2.2.1.4 Xác định hệ số trao đổi nhiệt tổng quát K
K được tính thông qua các hệ số cấp nhiệt:
Vì =
= 1,08 < 2 nên ta có thể coi như vách của các ống là vách phẳng
Hệ số trao đổi nhiệt tổng quát:
Trang 37Với: d1- đường kính trong của ống truyền nhiệt
d2- đường kính ngoài của ống truyền nhiệt
hệ số cấp nhiệt phía hơi nước (W/m2.độ)
:hệ số cấp nhiệt phía dung dịch cần đun sôi(W/m2.độ)
2.2.1.5 Diện tích bề mặt truyền nhiệt
F=
=
= 3,34 (m
2)
Trong đó:
F=3,34 m2 – diện tích bề mặt truyền nhiệt
l =0.8(m) - là chiều dài của ống truyền nhiệt
d- đường kính trong của ống truyền nhiệt
dn- đường kính ngoài của ống truyền nhiệt
Trang 38 Xác định số ống trên cạnh lục giác lớn nhất là a
n = 3a.(a-1)+1=61=> a = ) (công thức V.139 /[ ])
Xác định số ống trên đường chéo của lục giác lớn nhất là b:
b = 2a-1=2.5-1=9 (ống) (công thức V.139 /[ ])
Đường kính trong của thiết bị ống chùm là:
Theo công thức V.140/Trang 49/[ ]
Dtbđ= t.(n-1)+4.d2= 0,03645.(9-1)+4.0,027= 0,3996 0,4 (m) Trong đó:
t-bước ống (m)
d2=0,027 m- đường kính ngoài của ống truyền nhiệt
a-số ống trên cạnh lục giác lớn nhất
b-số ống trên đường chéo xuyên tâm của hình lục giác
n-tổng số ống
2.2.2.3 Kiểm tra diện tích truyền nhiệt
Phân bố 61 ống truyền nhiệt được bố trí theo hình lục giác đều như sau:
Tổng số ống không kề các ống trong các hình viên phân 61
=>Diện tích bề mặt truyền nhiệt lúc này là:
Trang 39 Có đường kính trong đỉnh là d’’=200mm
Chiều cao ¼ chiều cao bộ phận gia nhiệt => h’=200mm
Chọn bề dày bằng bề dày của buồng đốt là 5mm
Chọn thể tích làm việc của thiết bị Vtb= 1500 (l)
H: chiều cao thân hình trụ
Dt: đường kính trong của thân thiết bị
h1, h2: chiều cao của nắp, đáy elip
Quan hệ giữa chiều cao H, đường kính Dt và chiều dài L
1< < 30 và 10 (sổ tay II/trang 359)
Chọn H =1,5 , hn= hđ = Dt ,
Trong đó: hđ, hn lần lượt là chiều cao của đáy và nón của thiết bị
Ta có: Vtb= Vthân+Vđáy+Vnắp