Đồ án: Thiết kế thiết bị cô đặc nước dứa năng suất 3 tấn/h

Mục tiêu của đồ án “Thiết kế thiết bị cô đặc nước dứa năng suất 3 tấn/h” là thiết kế hệ thống cô đặc dứa từ nồng độ chất khô 15% đến 60% với năng suất 3 tấn/h đạt tiêu chuẩn xuất khẩu. Đồ án này đề cập đến các vấn đề liên quan đến các kiến thức cơ bản về quá trình cô đặc dung dịch nước dứa, quy trình công nghệ, tính toán cân bằng vật chất, năng lượng, sự truyền nhiệt cho thiết bị cô đặc, tính chi tiết cho thiết bị chính và những thiết bị phụ cần thiết theo yêu cầu.

Đ  ÁN QUÁ TRÌNH & THI T B  TRONG CÔNG NGH  TH C PH M Ồ Ế Ị Ệ Ự Ẩ

Đ   TÀI:   Ề THI T   K   THI T   B   CÔ   Đ C   CHO Ế Ế Ế Ị Ặ  

Thành ph  H  Chí Minh 1/11/2016ố ồ

L I M  Đ UỜ Ở Ầ

M c tiêu c aụ ủ   đ  ánồ   “Thi tế   kế  thiết  bị  cô  đ c ặ   nư c ớ   d aứ   năng  su tấ  3t nấ /h” là thi t k  h  th ng cô đ c d a t  n ng đ  ch t khô 15% đ n ế ế ệ ố ặ ứ ừ ồ ộ ấ ế 60% v iớ  năng su t ấ 3 t n/h đ t tiêu chu n xu t kh u.ấ ạ ẩ ấ ẩ

Đ  án này ồ đề  cập đ nế  các v nấ  đề  liên quan đ nế  các ki nế  thức cơ b nả  về quá trình cô  đ c dung d ch nặ ị ước d a,ứ  quy trình công ngh ,ệ  tính toán cân bằng v tậ  

ch t,ấ  năng lượng, sự truyền nhi tệ  cho thi tế  bị cô đ c,ặ  tính chi ti tế  cho thi tế  bị chính 

và những thi tế  bị phụ cần thi tế  theo yêu c u.ầ

Trong quá trình thưc hi nệ  đề tài này, em hi uể  đư c: viợ ệc thi tế  kế hệ th ngố  thi tế  bị ph cụ  vụ cho nhi m vệ ụ kỹ thuật là  m tộ  yêu c uầ  không thể thiếu đ iố  v iớ  một k  sỹ ư công nghệ thực phẩm. Do đó để trở thành một ngư iờ  k  sỹ ư thực th ,ụ  

c nầ  ph iả  nắm vững các ki nế  thức về môn h cọ  Quá trình thi t bế ị trong Công nghệ Hóa­ Thực phẩm. Ngoài ra, vi cệ  gi iả  các bài toán công ngh ,ệ  hay thực hiện công tác thi tế  kế máy móc, thi tế  bị và dây chuyền công nghệ cũng r tấ  c nầ  thi tế  đ iố  v iớ  

m tộ  kỹ sư trong tư ngơ  lai

Đây cũng là bước đ u ầ tiên để thực hi nệ  m tộ  công vi c h tệ ế  sức m iớ  mẻ nên 

có th  cóể  r tấ  nhi uề  sai sót. Nhưng sự xem xét và đánh giá khách quan c aủ  thầy sẽ 

là ngu n đ ngồ ộ  viên và khích lệ đ iố  v iớ  em, để những l nầ  thi tế  kế sau đư cợ  thực 

hi nệ  t t đ pố ẹ  h n,ơ  hoàn thiện hơn

Xin chân thành cám ơn!

M C L C Ụ Ụ

CHƯƠNG I: T NG QUAN 1Ổ

CH T 11Ấ

CHƯƠNG III:TÍNH TOÁN THI T B  CÔ Đ C 19Ế Ị Ặ

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN C  KHÍ CHI TI T THI T Ơ Ế Ế

B 25Ị

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THI T B  Ế Ị

PH 40Ụ

THI T K  THI T B  CÔ Đ C CHO DUNG D CH N Ế Ế Ế Ị Ặ Ị ƯỚ C D A Ứ

được thành l p t i Hawaii, Philippines, Đông Nam Á, Florida và Cuba. D a đã trậ ạ ứ ở thành m t trong nh ng lo i cây ăn trái ph  bi n nh t trên th  gi i.ộ ữ ạ ổ ế ấ ế ớ  (Morton& Julia 

D a có các lá gai m c thành c m hình hoa th  Các lá dài và có hình d ngứ ọ ụ ị ạ  

gi ng mũi mác và có mép lá v i răng c a hay gai. Hoa m c t  ph n trung tâm c aố ớ ư ọ ừ ầ ủ  

c m lá hình hoa th , m i hoa có các đài hoa riêng c a nó. Chúng m c thành c m hìnhụ ị ỗ ủ ọ ụ  

đ u r n ch c trên thân cây ng n và m p. Các đài hoa tr  thành m p và ch a nhi uầ ắ ắ ắ ậ ở ậ ứ ề  

nước và phát tri n thành m t d ng ph c h p để ộ ạ ứ ợ ược bi t đ n nh  là qu  d a (quế ế ư ả ứ ả 

gi ), m c   phía trên c m lá hình hoa th ả ọ ở ụ ị

1.3. Các gi ng d a và vùng tr ng t i Vi t Namố ứ ồ ạ ệ

D a Victoria (d a tây, d a hoa) có các gi ng:ứ ứ ứ ố

D a hoa Phú Th : thu c nhóm Queen, tr ng đứ ọ ộ ồ ược n i đ t chua x u. Lá cóơ ấ ấ  nhi u gai và c ng, qu  nh , th t qu  vàng đ m, th m, ít nề ứ ả ỏ ị ả ậ ơ ước, giòn

D a Na hoa: lá ng n và to, qu  to h n d a hoa Phú Th , ph m ch t ngon,ứ ắ ả ơ ứ ọ ẩ ấ  năng su t cao.ấ

D a Cayen: lá ch  có ít gai   đ u mút lá, lá dài cong lòng máng, qu  to, khi ch aứ ỉ ở ầ ả ư  chín qu  màu xanh đen, khi chín chuy n màu da đ ng. Qu  nhi u nả ể ồ ả ề ước, th t vàngị  ngà, m t d a to và nông, v  m ng, thích h p v i đóng h p.ắ ứ ỏ ỏ ợ ớ ộ

D a ta thu c nhóm Red Spanish: ch u bóng r p, có th  tr ng xen trong vứ ộ ị ợ ể ồ ườ  n

qu , vả ườn cây lâm nghi p. D a Cayen tr ng ph  bi n ệ ứ ồ ổ ế ở Tam Đi pệ , Ninh Bình

D a ta (ứ Ananas comosus var spanish hay Ananas comosus sousvar ­ red spanish) 

là cây ch u bóng t t, có th  tr ng   dị ố ể ồ ở ưới tán cây khác. Qu  to nh ng v  ít ng tả ư ị ọ

D a m t (ứ ậ Ananas comosus sousvar ­ Singapor spanish) có qu  to, th m, ngon,ả ơ  

tr ng nhi u   Ngh  Anồ ề ở ệ  và Thanh Hóa

D a tây hay d a hoa (ứ ứ Ananas comosus queen) được du nh p t  1931, tr ng nhi uậ ừ ồ ề   các đ i vùng

ở ồ  Trung du. Qu  bé nh ng th m, ng tả ư ơ ọ

D aứ   không   gai   (Ananas   comosus cayenne)   được   tr ng  ồ ở Ngh   Anệ , Qu ngả  Trị, L ng   S nạ ơ   Cây   không   a   bóng   Qu   to   h n   các   gi ng   trêư ả ơ ố n. 

(khoahocchonhanong.com)

1.4. Giá tr  dinh dị ưỡng

Trong 100g ph n ăn đầ ượ ủc c a d a cung c p:ứ ấ

Năng lượng: 202 kJ (48 Kcal)

H  tr  h  mi n d ch:ỗ ợ ệ ễ ị  vitamin C  trong d aứ   có ch c năng chính nh  m t ch tứ ư ộ ấ  

ch ng oxi hóa tan trong nố ước c a c  th , giúp c  th  ch ng l i các g c t  do.ủ ơ ể ơ ể ố ạ ố ự  

Đi u này khi n cho ề ế d aứ  tr  nên vô cùng h u d ng trong vi c ch ng l i nh ngở ữ ụ ệ ố ạ ữ  

b nh lý nh  b nh tim, x  v a đ ng m ch và đau kh p.ệ ư ệ ơ ữ ộ ạ ớ

Làm xương ch c kh e:ắ ỏ  D aứ   ch a g n 75% lứ ầ ượng mangan (m t khoáng ch tộ ấ  quan tr ng) c n thi t cho c  th , có vai trò quan tr ng trong vi c phát tri nọ ầ ế ơ ể ọ ệ ể  

xương và các mô liên k t. Do đó, d a là m t l a ch n hoàn h o cho nh ngế ứ ộ ự ọ ả ữ  

ngườ ới l n tu i có xổ ương đang ngày tr  nên giòn h n.ở ơ

Thúc đ y quá trình tiêu hóaẩ : Gi ng nh  nhi u lo i rau và qu  khác, d a ch aố ư ề ạ ả ứ ứ  nhi u ch t x  giúp tiêu hóa. Thêm vào đó, d aề ấ ơ ứ   còn  ch a m t lứ ộ ượng đáng kể bromelain, m t lo i enzym phân h y protein, t  đó đ y nhanh quá trình tiêu hóa.ộ ạ ủ ừ ẩ

Ch ng viêmố : Bromelain cũng đã được ch ng minh là có đ c tính ch ng viêm, cóứ ặ ố  

th  giúp làm gi m nguy c  đau kh p và s ng t y. Viêm quá m c có th  d n t iể ả ơ ớ ư ấ ứ ể ẫ ớ  

m t lo t các b nh nguy hi m, bao g m c  ung th , và theo m t s  nhà dinhộ ạ ệ ể ồ ả ư ộ ố  

dưỡng h c thì bromelain có th  giúp phòng ng a b nh. Tuy nhiên, ch a cóọ ể ừ ệ ư  nghiên c u c  th  v  vi c li u bromelain trong d a có k t qu  tứ ụ ể ề ệ ệ ứ ế ả ương t  hayự  không

Gi m đông máu:ả  Bromelain có th  ngăn ng a hình thành máu đông, khi n choể ừ ế  

d a tr  thành món ăn c c t t cho ngứ ở ự ố ười có nguy c  b  đông máu. ơ ị (Morton& Julia 

F, 2011 )

1.6. Quy trình s n xu t d a cô đ cả ấ ứ ặ

Đ c đi m c a quá trình cô đ c là dung môi đặ ể ủ ặ ược tách ra kh i dung d ch ỏ ị ở 

d ng h i còn dung ch t hòa tan trong dung d ch không bay h i. Do đó n ng đ  c aạ ơ ấ ị ơ ồ ộ ủ  dung ch t s  tăng d n lên, khác v i quá trình ch ng c t, c u t  trong h n h p nàyấ ẽ ầ ớ ư ấ ấ ử ỗ ợ  cùng bay h i, ch  khác nhau v  n ng đ ,   m i nhi t đ  H i c a dung môi tách raơ ỉ ề ồ ộ ở ỗ ệ ộ ơ ủ  trong quá trình cô đ c g i là h i th , h i th    nhi t đ  cao có th  đun nóng m tặ ọ ơ ứ ơ ứ ở ệ ộ ể ộ  thi t b  khác.ế ị

Cô đ c đặ ược ti n hành   nhi t đ  sôi,   m i áp su t nh : áp su t chânế ở ệ ộ ở ọ ấ ư ấ  không, áp su t thấ ường (áp su t khí quy n hay áp su t d ), trong h  th ng thi t b  côấ ể ấ ư ệ ố ế ị  

đ c m t n i, hay trong h  th ng thi t b  cô đ c nhi u n i. Quá trình cô đ c có thặ ộ ồ ệ ố ế ị ặ ề ồ ặ ể gián đo n hay liên t c.ạ ụ

Khi cô đ c gián đo n: dung d ch cho vào thi t b  m t l n r i cô đ c đ nặ ạ ị ế ị ộ ầ ồ ặ ế  

n ng đ  yêu c u, ho c cho vào liên t c trong quá trình b c h i đ  gi  m c dungồ ộ ầ ặ ụ ố ơ ể ữ ứ  

d ch không đ i đ n khi n ng đ  dung d ch trong thi t b  đã đ t yêu c u s  l y raị ổ ế ồ ộ ị ế ị ạ ầ ẽ ấ  

m t l n, sau đó l i cho dung d ch m i đ  cô đ c.ộ ầ ạ ị ớ ể ặ

Khi cô đ c liên t c trong h  th ng m t n i ho c nhi u n i, dung d ch và h iặ ụ ệ ố ộ ồ ặ ề ồ ị ơ  

đ t cho vào liên t c, s n ph m cũng đố ụ ả ẩ ượ ấc l y ra liên t c. Quá trình cô đ c có thụ ặ ể 

th c hi n   áp su t khác nhau tùy theo yêu c u k  thu t. Khi làm vi c   áp su tự ệ ở ấ ầ ỹ ậ ệ ở ấ  

thường thì có th  dùng thi t b  h ; còn làm vi c   áp su t khác thì dùng thi t b  kínể ế ị ở ệ ở ấ ế ị  

cô đ c trong chân không vì có  u đi m là: khi áp su t gi m thì nhi t đ  sôi c aặ ư ể ấ ả ệ ộ ủ  dung d ch cũng gi m, do đó hi u s  nhi t đ  gi a h i đ t và dung d ch tăng, nghĩaị ả ệ ố ệ ộ ữ ơ ố ị  

là có th  gi m để ả ược b  m t truy n nhi t.ề ặ ề ệ

Cô đ c bao g m h  th ng cô đ c m t n i và nhi u n i. V i cô đ c m t n iặ ồ ệ ố ặ ộ ồ ề ồ ớ ặ ộ ồ  

thường đượ ức  ng d ng khi năng su t nh  và nhi t năng không có giá tr  kinh t ụ ấ ỏ ệ ị ế  Còn cô đ c nhi u n i là quá trình s  d ng h i th  thay h i đ t, do đó có ý nghĩaặ ề ồ ử ụ ơ ứ ơ ố  kinh t  cao v  s  d ng nhi t. (Nguy n T n Dũng, 2015)ế ề ử ụ ệ ễ ấ

2.2. Các phương pháp cô đ cặ

Phương pháp nhi t (đun nóng): Dung môi chuy n t  tr ng thái l ng sang tr ngệ ể ừ ạ ỏ ạ  thái h i dơ ưới tác d ng c a nhi t khi áp su t riêng ph n b ng áp su t tác d ngụ ủ ệ ấ ầ ằ ấ ụ  lên m t thoáng ch t l ng.ặ ấ ỏ

Phương pháp l nh: Khi h  th p nhi t đ  đ n m t m c nào đó thì m t c u t  sạ ạ ấ ệ ộ ế ộ ứ ộ ấ ử ẽ tách ra d ng tinh th  đ n ch t tinh khi t, thạ ể ơ ấ ế ường là k t tinh dung môi đ  tăngế ể  

n ng đ  ch t tan. Tùy tính ch t c u t  và áp su t bên ngoài tác d ng lên m tồ ộ ấ ấ ấ ử ấ ụ ặ  thoáng mà quá trình k t tinh đó x y ra   nhi t đ  cao hay th p và đôi khi ph iế ả ở ệ ộ ấ ả  dùng đ n máy l nh.ế ạ

2.3. Phân lo i và  ng d ngạ ứ ụ

2.3.1. Theo c u t oấ ạ

Có nhi u cách phân lo i khác nhau nh ng t ng quát l i cách phân lo i theo đ cề ạ ư ổ ạ ạ ặ  

đi m c u t o sau đây là d  dàng và tiêu bi u nh t.ể ấ ạ ễ ể ấ

Thi t b  cô đ c đế ị ặ ược chia làm sáu lo i thu c ba nhóm ch  y u sau đây:ạ ộ ủ ế

Nhóm 1: Dung d ch đ c đ i l u t  nhiên (hay tu n hoàn t  nhiên) đ i v i nhómị ượ ố ư ự ầ ự ố ớ  này thường có hai lo i nh  sau:ạ ư

Lo i 1: Có bu ng đ t trong (đ ng tr c v i bu ng b c h i); Có th  có  ng tu nạ ồ ố ồ ụ ớ ồ ố ơ ể ố ầ  hoàn trong hay  ng tu n hoàn ngoàiố ầ

Lo i 2: Có bu ng đ t ngoài (không đ ng tr c v i bu ng b c h i).ạ ồ ố ồ ụ ớ ồ ố ơ

Nhóm 2: Dung d ch đ i l u c ng b c (tu n hoàn c ng b c) đ i v i nhóm nàyị ố ư ưỡ ứ ầ ưỡ ứ ố ớ  

thường có hai lo i nh  sau:ạ ư

Lo i 3: Có bu ng đ t trong, có  ng tu n hoàn ngoài. ạ ồ ố ố ầ

Lo i 4: có bu ng đ t ngoài, có  ng tu n hoàn ngoài.ạ ồ ố ố ầ

Nhóm 3: Dung d ch ch y thành màng m ng, lo i này th ng cũng có hai lo i:ị ả ỏ ạ ườ ạ

Lo i 5: Màng dung d ch ch y ngạ ị ả ược lên, có th  có bu ng đ t trong hay bu ng đ tể ồ ố ồ ố  ngoài

Lo i 6: Màng dung d ch ch y xuôi, có th  có bu ng đ t trong hay bu ng đ t ngoài.ạ ị ả ể ồ ố ồ ố

Ph m vi  ng d ngạ ứ ụ

a) Nhóm 1:

TBCĐ nhóm 1 ch  y u dùng đ  cô đ c dung d ch khá loãng có đ  nh t th p, đ mủ ế ể ặ ị ộ ớ ấ ả  

b o s  tu n hoàn t  nhiên c a dung d ch d  dàng qua b  m t truy n nhi t. T  sả ự ầ ự ủ ị ễ ề ặ ề ệ ỷ ố 

gi a chi u dài c a  ng truy n nhi t v i đữ ề ủ ố ề ệ ớ ường kính c a nó: H/d dủ ưới 50. Đ cặ  

đi m lo i  ng ng n H/d <30ể ạ ố ắ

b) Nhóm 2:

TBCĐ nhóm 2 có dùng b m đ  đ i l u cơ ể ố ư ưỡng b c dung d ch, t c đ  chuy n đ ngứ ị ố ộ ể ộ  

c a dung d ch t  (1.5÷3.5) m/s t i khu v c b  m t truy n nhi t.  u đi m chính c aủ ị ừ ạ ự ề ặ ề ệ Ư ể ủ  nhóm này là tăng cường h  th ng truy n nhi t K; dùng đệ ố ề ệ ược cho các dung d ch kháị  

đ c s t, có đ  nh t khá cao, gi m đặ ệ ộ ớ ả ượ ực s  bám c n hay k t tinh t ng ph n b  m tặ ế ừ ầ ề ặ  truy n nhi t. Có lo i dùng cánh khu y đ t   trung tâm bu ng đ t đ  tu n hoànề ệ ạ ấ ặ ở ồ ố ể ầ  dung d ch.ị

c) Nhóm 3:

TBCĐ nhóm này ch  cho phép dung d ch ch y màng (màng m ng hay màng h iỉ ị ả ỏ ơ  

m ng) qua b  m t truy n nhi t m t l n (xuôi hay ngỏ ề ặ ề ệ ộ ầ ược) đ  tránh s  tác d ngể ự ụ  nhi t đ  lâu làm bi n ch t m t s  thành ph n c a dung d ch (ch ng h n nh  dungệ ộ ế ấ ộ ố ầ ủ ị ẳ ạ ư  

d ch sinh t , nị ố ước qu  ép, dung d ch lên men, s a, ).(Nguy n T n Dũng, 2015)ả ị ữ ễ ấ

2.3.2. Theo phương pháp th c hi n quá trìnhự ệ

Cô đ c áp su t thặ ấ ường (thi t b  h ): có nhi t đ  sôi, áp su t không đ i.ế ị ở ệ ộ ấ ổ  

Thường dùng cô đ c dung d ch liên t c đ  gi  m c dung d ch c  đ nh đ  đ t năngặ ị ụ ể ữ ứ ị ố ị ể ạ  

su t c c đ i và th i gian cô đ c là ng n nh t. Tuy nhiên, n ng đ  dung d ch đ tấ ự ạ ờ ặ ắ ấ ồ ộ ị ạ  

được là không cao

Cô đ c áp su t chân không: dung d ch có nhi t đ  sôi dặ ấ ị ệ ộ ưới 100oC, áp su tấ  chân không. Dung d ch tu n hoàn t t, ít t o c n, s  bay h i nị ầ ố ạ ặ ự ơ ước liên t c.ụ

Cô đ c nhi u n i: m c đích chính là ti t ki m h i. Có th  cô chân không, côặ ề ồ ụ ế ệ ơ ể  

áp l c hay ph i h p c  hai phự ố ợ ả ương pháp. Đ c bi t có th  s  d ng h i th  cho m cặ ệ ể ử ụ ơ ứ ụ  đích khác đ  nâng cao hi u qu  kinh t  ể ệ ả ế

Cô đ c liên t c: cho k t qu  t t h n cô đ c gián đo n. Có th  k t h p đi uặ ụ ế ả ố ơ ặ ạ ể ế ợ ề  khi n t  đ ng.(ể ự ộ  Ph m Văn Bôn&Nguy n Đình Th ,2006).ạ ễ ọ

2.4. Nguyên t c cô đ c hai n i xuôi chi uắ ặ ồ ề

N i th  nh t dung d ch đồ ứ ấ ị ược đun b ng h i đ t; h i th  nh t c a n i này vàoằ ơ ố ơ ứ ấ ủ ồ  đun n i th  hai. H i th  c a n i th  hai đồ ứ ơ ứ ủ ồ ứ ược đ a vào thi t b  ng ng t  Dung d chư ế ị ư ụ ị  

đi vào l n lầ ượ ừ ồ ọt t  n i n  sang n i kia, qua m i n i dung môi đồ ỗ ồ ược b c h i m tố ơ ộ  

ph n, n ng đ  c a dung d ch tăng d n lên.ầ ồ ộ ủ ị ầ

Đi u ki n c n thi t đ  truy n nhi t trong các n i là ph i có chênh l ch nhi tề ệ ầ ế ể ề ệ ồ ả ệ ệ  

đ  gi a h i đ t và dung d ch sôi, hay nói cách khác là ph i có chênh l ch áp su tộ ữ ơ ố ị ả ệ ấ  

gi a h i đ t và h i th  trong các n i. Nghĩa là, áp su t làm vi c trong các n i ph iữ ơ ố ơ ứ ồ ấ ệ ồ ả  

gi m d n vì h i th  c a n i trả ầ ơ ứ ủ ồ ước làm h i đ t c a n i sau. ơ ố ủ ồ

Cô đ c hai n i có hi u qu  kinh t  cao v  s  d ng h i đ t so v i m t n i.ặ ồ ệ ả ế ề ử ụ ơ ố ớ ộ ồ  

Vì n u ta gi  thi t r ng c  m t kg h i đ a vào đ t nóng thì làm bay h i đế ả ế ằ ứ ộ ơ ư ố ơ ược m tộ  

kg h i th  Nh  v y c  m t kg h i đ t đi vào n i đ u s  làm b c h i đơ ứ ư ậ ứ ộ ơ ố ồ ầ ẽ ố ơ ượ ốc s  kg 

h i th  tơ ứ ương  ng v i s  n i trong h  th ng cô đ c. Hay nói cách khác là lứ ớ ố ồ ệ ố ặ ượ  ng

h i đ t làm b c h i m t kg h i th  t  l  ngh ch v i s  n i. Ví d , khi cô đ c haiơ ố ố ơ ộ ơ ứ ỷ ệ ị ớ ố ồ ụ ặ  

n i: m t kg h i đ t vào n i đ u s  làm b c h i m t kg h i đ t c a n i đ u: m tồ ộ ơ ố ồ ầ ẽ ố ơ ộ ơ ố ủ ồ ầ ộ  

kg h i th  này s  đ a sang n i th  hai cũng làm bay h i đơ ứ ẽ ư ồ ứ ơ ược 1 kg h i th  n a.ơ ứ ữ  

Nh  v y, đ i v i h  th ng cô đ c hai n i, ta đư ậ ố ớ ệ ố ặ ồ ược 2 kg h i th  V y lơ ứ ậ ượng h i đ tơ ố  tính cho m t kg h i th  là 0.5 kg.(ộ ơ ứ  Ph m Văn Bôn& Nguy n Đình Th , 2006)ạ ễ ọ

Nhi t đ  c a dung d ch   các n i sau ệ ộ ủ ị ở ồ th p d n, nh ng n ng đ  c a dung d ch sauấ ầ ư ồ ộ ủ ị  

l i tăng d n làm cho đ  nh t c a dung d ch tăng nhanh, k t qu  là h  s  truy nạ ầ ộ ớ ủ ị ế ả ệ ố ề  nhi t s  gi m t  n i đ u đ n n i cu i.ệ ẽ ả ừ ồ ầ ế ồ ố

2.5. V t li u và phậ ệ ương pháp

D a là nguyên li u có đ  nh t cao, có nhi u váng c n, ta ch n thi t b  cô đ cứ ệ ộ ớ ề ặ ọ ế ị ặ  

có  ng tu n hoàn trung tâm, 2 n i, làm vi c liên t c. Thi t b  cô đ c d ng này cóố ầ ồ ệ ụ ế ị ặ ạ  

c u t o đ n gi n, d  s a ch a, làm s ch. Đ ng th i, có th  t n d ng tri t đấ ạ ơ ả ễ ử ử ạ ồ ờ ể ậ ụ ệ ể ngu n h i. Quá trình cô đ c đồ ơ ặ ược ti n hành   áp su t chân không nh m làm gi mế ở ấ ằ ả  nhi t đ  sôi c a dung d ch, gi m đệ ộ ủ ị ả ược chi phí năng lượng, h n ch  nh ng bi n đ iạ ế ữ ế ổ  

c a ch t tan. Nh ng t c đ  tu n hoàn còn bé, nên h  s  truy n nhi t th p.ủ ấ ư ố ộ ầ ệ ố ề ệ ấ

đ n nhi t đ  sôế ệ ộ i r i đi vào n i cô đ c ồ ồ ặ I đ  th c hi n quá trình b c h i. T i n i ể ự ệ ố ơ ạ ồ I 

nước trong dung d ch đị ường dưới tác d ng nhi t đ  t  t  b c h i   bu ng b c,ụ ệ ộ ừ ừ ố ơ ở ồ ố  

n ng đ  dung d ch đồ ộ ị ường trong h n h p l ng d n tăng lên khi đ t t i n ng đ  yêuỗ ợ ỏ ầ ạ ớ ồ ộ  

c u, thì dung d ch t  n i ầ ị ừ ồ I s  ch y qua n i ẽ ả ồ II do s  chênh l c áp su t   c  2 n i t oự ệ ấ ở ả ồ ạ  

ra ( áp su t cấ ó xu hướng đi t  cao đ n th p). H i th  b c lên   n i ừ ế ấ ơ ứ ố ở ồ I là h i nơ ướ  cbão hòa trong dung d ch đị ường s  theo  ng d n đi vào bu ng đ t c a n i cô đ cẽ ố ẫ ồ ố ủ ồ ặ  

th  hai và tr  thành h i đ t cho n i th  ứ ở ơ ố ồ ứ II cung c p nhi t lấ ệ ượng cho n i ồ II. Dòng dung d ch đi t  dị ừ ưới đáy n i ồ I vào n i ồ II, t i n i ạ ồ II ta ti n hành hút chân không t oế ạ  

áp su t th p h n môi trấ ấ ơ ường đ  ti n hành quá trình cô để ế ặc, dung d ch ti p t c đị ế ụ ượ  ccung c p nhi t lấ ệ ượng c n thi t cho quá trình bay h i ti p di n cho đ n khi n ng đầ ế ơ ế ễ ế ồ ộ 

dung d ch đị ường đáp  ng yêu c u. Sau khi s n ph m đ t n ng đ  ta dùng b m b mứ ầ ả ẩ ạ ồ ộ ơ ơ  dung d ch ra ngoài b  ch a s n ph m . H i th  và khí không ng ng   n i  ị ể ứ ả ẩ ơ ứ ư ở ồ II  sẽ 

được hút vào thi t b  ng ng t  Baromet, m t ph n ng ng t  thành l ng ch y raế ị ư ụ ộ ầ ư ụ ỏ ả  ngoài b n ch a, ph n không ng ng qua b  ph n tách b t đ  tách các h t l ng raồ ứ ầ ư ộ ậ ọ ể ạ ỏ  

kh i khí và đi ra ngoài môi trỏ ườ ng

Nguyên lý làm vi c c a n i cô đ c trong h  th ng: Ph n dệ ủ ồ ặ ệ ố ầ ướ ủi c a thi t b  làế ị  

bu ng đ t g m nhi u  ng truy n nhi t và m t  ng tu n hoàn trung tâm. Dung d chồ ố ồ ề ố ề ệ ộ ố ầ ị  

đi trong  ng, h i đ t s  đi vào kho ng không gian phía ngoài  ng. Nguyên t c ho tố ơ ố ẽ ả ố ắ ạ  

đ ng c a  ng tu n hoàn trung tâm là: do  ng tu n hoàn trung tâm có độ ủ ố ầ ố ầ ường kính l nớ  

h n r t nhi u so v i các  ng truy n nhi t do đó t  l  di n tích b  m t truy n nhi tơ ấ ề ớ ố ề ệ ỉ ệ ệ ề ặ ề ệ  trên m t đ n v  th  tích dung d ch trong đó sôi ộ ơ ị ể ị ít h n ( có nhi t đ  th p h n) so v iơ ệ ộ ấ ơ ớ  dung d ch trong  ng truy n nhi t. Khi đó dung d ch s  có kh i lị ố ề ệ ị ẽ ố ượng riêng l n h nớ ơ  

và t o áp l c đ y dung d ch t  trong  ng tu n hoàn sang  ng truy n nhi tạ ự ẩ ị ừ ố ầ ố ề ệ , k t quế ả 

là t o m t dòng chuy n đ ng tu n hoàn c a dung d ch trong thi t b  Đ   ng tu nạ ộ ể ộ ầ ủ ị ế ị ể ố ầ  hoàn trung tâm ho t đ ng hi u qu  dung d ch ch  nên cho vào kho ng 0,4 – 0,7ạ ộ ệ ả ị ỉ ả  chi u cao  ng truy n nhi t. Ph n phía trên thi t b  là bu ng b c đ  tách h i ra kh iề ố ề ệ ầ ế ị ồ ố ể ơ ỏ  dung d ch, trong bu ng b c còn có b  ph n tách gi t đ  tách nh ng gi t l ng raị ồ ố ộ ậ ọ ể ữ ọ ỏ  

kh i h i th ỏ ơ ứ

H i đ t theo  ng d n đ a vào bu ng đ t   áp su t ơ ố ố ẫ ư ồ ố ở ấ 4 at. H i th  ng ng t  theoơ ứ ư ụ  

ng d n n c ng ng qua b y h i ch y ra ngoài và ph n khí không ng ng đ c x

ra ngoài theo c a x  khí không ng ng.ử ả ư  (Ph m Văn Bôn, Nguy n Đình Th , 2006).ạ ễ ọ

CH ƯƠ NG II: CÂN B NG V T CH T Ằ Ậ Ấ

1. Tính toán năng su t nh p li u và tháo li uấ ậ ệ ệ

Năng su t nh p li u: Gấ ậ ệ D = 3000 kg/h

Gi  thi t phân b  h i th  trong các n iả ế ố ơ ứ ồ

Ch n t  s  gi a h i th  b c lên t  n i 1 và 2 là : = 1,2ọ ỷ ố ữ ơ ứ ố ừ ồ

N ng đ  cu i c a dung d ch ra kh i n i 1:ồ ộ ố ủ ị ỏ ồ

x'C = = =25,38

N ng đ  cu i c a dung d ch ra kh i n i 2:ồ ộ ố ủ ị ỏ ồ

x"C =  = = 60 (%)

2. Cân b ng nhi t lằ ệ ượng

2.1. Xác đ nh áp su t và nhi t đ  m i n iị ấ ệ ộ ỗ ồ

Hi u s  áp su t c a c  h  th ng cô đ cệ ố ấ ủ ả ệ ố ặ

Ch n áp su t trong thi t b  ng ng t  Baromet :0,2  atọ ấ ế ị ư ụ

Ta có nhi t đ  t i thi t b  ng ng t : Tệ ộ ạ ế ị ư ụ ng = 59,7 oC

Ch n áp su t h i đ t cho n i 1 là 4 atọ ấ ơ ố ồ

T ng chênh l ch áp su t gi a h i đ t c a n i 1 và áp su t trong thi t b  ng ngổ ệ ấ ữ ơ ố ủ ồ ấ ế ị ư  

Áp su t h i đ t n i 1: 2,062+2,147=4ấ ơ ố ồ

Theo b ng h i nả ơ ước ta xác đ nh nhi t đ  h i th  bão hòa và  n nhi t t o thànhị ệ ộ ơ ứ ẩ ệ ạ  

h i th  c a t ng n i:ơ ứ ủ ừ ồ

N i iồ Nhi t đ  h i th  bão hòaệ ộ ơ ứ  

Áp   su tấ  (at)

Nhi t   đệ ộ (oC)

Áp 

su tấ  (at)

Nhi t   đệ ộ (oC)

H iđ tơ ố P1= 4 T1=142,9 P2=2,062 T2=120,54 Png=0.2 Tng=59,7

H ithơ ứ P'1=2,062 T'1=120,54 P'2=0,2 T'2=59,7

2.3. Xác đ nh nhi t đ  t n th tị ệ ộ ổ ấ

T n th t nhi t đ  trong h  cô đ c bao g m: t n th t do n ng đ , t n th t doổ ấ ệ ộ ệ ặ ồ ổ ấ ồ ộ ổ ấ  

áp su t th y tĩnh và t n th t do tr  l c đấ ủ ổ ấ ở ự ường  ng.ố

0': t n th t nhi t đ  do tổ ấ ệ ộ sdd>tsdm   áp su t thở ấ ường

f: h  s  hi u ch nh vì thi t b  cô đ c làm vi c   áp su t khác v i áp su tệ ố ệ ỉ ế ị ặ ệ ở ấ ớ ấ  

thường

ri:  n nhi t hóa h i c a h i   nhi t đ  t’ẩ ệ ơ ủ ơ ở ệ ộ i, J/kg

t'i: nhi t đ  h i th  c a n i th  i, ệ ộ ơ ứ ủ ồ ứ oC

T  hình VI.2/60 sách s  tay quá trình và thi t b  công ngh  hóa ch t t p 2ừ ổ ế ị ệ ấ ậ

N i 1: v i n ng đ  cu i là 25,38%=> ồ ớ ồ ộ ố 0' = 0,88

N i 2: v i n ng đ  cu i là 60%=> ồ ớ ồ ộ ố 0'= 2,6

Trong các thi t b  cô đ c liên t c (tu n hoàn t  nhiên hay cế ị ặ ụ ầ ự ưỡng b c) thì n ngứ ồ  

đ  dung d ch sôi g n v i n ng đ  cu i (xộ ị ầ ớ ồ ộ ố C) do đó ' l y theo n ng đ  cu i dungấ ồ ộ ố  

2.3.2. T n th t nhi t do áp su t th y tĩnh (ổ ấ ệ ấ ủ ")

Theo b ng I.86 sách s  tay t p 1/59 xác đ nh kh i lả ổ ậ ị ố ượng riêng cua dung d chị  

đường t i 20ạ oC

Trong đó ρs: kh i lố ượng riêng c a dung d ch khi sôi (kg/m3), ρủ ị s = 0.5 ρdd

ρdd: kh i lố ượng riêng c a dung d ch (kg/mủ ị 3)

Hop: Chi u cao thích h p tính theo kính quan sát m c ch t l ng (m).ề ợ ự ấ ỏ

2.3.3. T n th t nhi t do tr  l c đổ ấ ệ ở ự ường  ngố

Ch p nh n t n th t nhi t đ  trên các đo n  ng d n dây th  t  n i này sangấ ậ ổ ấ ệ ộ ạ ố ẫ ứ ừ ồ  

n i kia và t  n i cu i đ n thi t b  ng ng t  là 1ồ ừ ồ ố ế ế ị ư ụ oC. Do đó:

2.4. Chênh l ch nhi t đ  h u ích   các n iệ ệ ộ ữ ở ồ

T ng chênh l ch nhi t đ  c a c  h  th ng:ổ ệ ệ ộ ủ ả ệ ố

2.6. Tính các h  s  truy n nhi t c a các n iệ ố ề ệ ủ ồ

Theo nhi t đ  sôi và n ng đ  trong các n i đã tính đệ ộ ồ ộ ồ ược, ta xác đ nh các thôngị  

s  v t lý và hóa lý c a dung d ch (kh i lố ậ ủ ị ố ượng riêng, h  s  d n nhi t, đ  nh t, nhi tệ ố ẫ ệ ộ ớ ệ  dung riêng)

Ch n đọ ường kính  ng và chi u dàiố ề

Tính h  s  truy n nhi t c a các bu ng đ t (m t bên h i nệ ố ề ệ ủ ồ ố ộ ơ ước ng ng t , m tư ụ ộ  bên dung d ch sôi) có chú ý l p c n bám    ng ch ng 0,5 mmị ớ ặ ở ố ừ

2.7. Tính nhi t dung riêng c a dung d ch   các n iệ ủ ị ở ồ

C= 4190 – (2541 – 7,542.t).x (J/Kg.đ )ộ

Trong đó t: nhi t đ  c a dung d chệ ộ ủ ị

x: n ng đ  kh i lồ ộ ố ượng c a dung d ch, ph n kh i lủ ị ầ ố ượng

Ban đ uầ : Nhi t dung c a dung d ch ban đ u (tệ ủ ị ầ d=114,806, x=15%)

2.7.1. Nhi t lệ ượng riêng

G i Dọ 1, D2: lượng h i đ t đi vào n i 1 và n i 2 (kg/h)ơ ố ồ ồ

Gđ, Gc lượng dung d ch đ u, cu i (kg/h)ị ầ ố

W, W1, W2: lượng h i th  b c lên   c  h  th ng và t ng n i (kg/h)ơ ứ ố ở ả ệ ố ừ ồ

I1, I2: hàm nhi t c a h i đ t   n i 1 và n i 2ệ ủ ơ ố ở ồ ồ

i1, i2: hàm nhi t c a h i th    n i 1 và n i 2ệ ủ ơ ứ ở ồ ồ

Cd, Cc: nhi t dung riêng c a dung d ch đ u và cu i (J/kg.đ )ệ ủ ị ầ ố ộ

tđ, tc: nhi t đ  đ u và cu i c a dung d ch ệ ộ ầ ố ủ ị oC

θ1,θ2: nhi t đ  nệ ộ ước ng ng   n i 1 và n i 2 ư ở ồ ồ oC

Qtt1, Qtt2: nhi t t n th t ra môi trệ ổ ấ ường xung quanh t  n i 1 và n i 2 (W)ừ ồ ồNhi t lệ ượng vào g m có:ồ

N i 1:ồ  Nhi t do h i đ t mang vào : Dệ ơ ố 1I1

Nhi t do dung d ch đ u mang vào: (Gệ ị ầ đ­W2).C2.ts2

N i 2:ồ  Nhi t do lệ ượng h i đ t mang vào (h i th  n i 1): Wơ ố ơ ứ ồ 1i1=D2I2

Nhi t do dung d ch sau n i 1 mang vào: Gệ ị ồ đCđtđ

Nhi t mang ra g m:ệ ồ

N i 1: H i th  mang ra: Wồ ơ ứ 1i1

Lượng h i th  b c lên   n i 2:ơ ứ ố ở ồ

Trong đó: D: lượng h i đ t dùng cô đ c (kg/h)ơ ố ặ

W: lượng h i th  thoát ra khơ ứ

s  l n h n n i I, nên ta ch  tính n i II t  đó cũng chính là kích thẽ ớ ơ ồ ỉ ồ ừ ước n i I.ồ

V n t c h i (Wậ ố ơ h ) c a h i th  trong bu ng b c ph i thông qua 70­80% v n t củ ơ ứ ố ố ả ậ ố  

І = H = 1.5 m chi u dài  ng truy n nhi t. ề ố ề ệ

D: đường kính  ng truy n nhi t.ố ề ệ

Ch n lo i  ng có đọ ạ ố ường kính 38 * 2mm   d = 38 ­ (2*2) = 34 mm.→

V y s   ng truy n nhi t n =  == 124.89  ng.ậ ố ố ề ệ ố

D a vào b ng V 11.2 /48b (s p x p  ng theo hình sáu c nh ki u bàn c ) ch nự ả ắ ế ố ạ ể ờ ọ  

s   ng = 127  ng .ố ố ố

4.3.2. Đường kính  ng tu n hoàn trung tâm:ố ầ

Dth=

Trong trường h p đ i l u t  nhiên ta ch n Fợ ố ư ự ọ th = 0.3 FD

V i Fớ D =là di n tích ti t di n ngang c a t t c   ng truy n nhi t .ệ ế ệ ủ ấ ả ố ề ệ

Ch n đọ ường kính chu n cho v  bu ng đ t Dẩ ỏ ồ ố bđ =1000 mm =1m. (d a vào b ng XIII .6 2/359 ).ự ả

4.3.4. Ki m tra b  m t truy n nhi t:ể ề ặ ề ệ

Ki m tra để ường kính  ng tu n hoàn:ố ầ

a là s   ng sáu c nh c a hình sáu c nh ngoài cùngố ố ạ ủ ạ

D a vào công th c V. 139 [2] /48 ta tính đự ứ ược:

là kh i lố ượng nh p li u (kg/mậ ệ 3)

4.3.5.1. Ống nh p li u n i I:ậ ệ ồ

Ch n v t li u ch  t o Z n i là nh  nhau v i b  dày b ng nhau. Ch n v t li uọ ậ ệ ế ạ ồ ư ớ ề ằ ọ ậ ệ  

là thép không g  X18H10T đ  ch  t o v  thi t b , đáy và n p.ỉ ể ế ạ ỏ ế ị ắ

Tra s  tay [2]/310 b ng XII.4 ta có các thông s :ổ ả ố

Trong đó: Ca là h  s  b  sung do ăn mòn hoa h c c a m i trệ ố ổ ọ ủ ộ ường (mm) Ca=1.

Cb là h  s  b  sung do bào mòn c  h c c a môi trệ ố ổ ơ ọ ủ ường Cb=0

Cc là h  s  b  sung do sai l ch khi ch  t o, l p ráp Cệ ố ổ ệ ế ạ ắ c=0 (xem v t li u n n cậ ệ ề ơ 

h c).ọ

Co h  s  b  sung đ  quy tròn kích thệ ố ổ ể ước (mm)

C=Ca+Cb+Cc+Co=1+0+0+2,156=3,156 (mm)

S=S’ + C=0,844+3,156 =4 (mm)