Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
Thiết bị cô đặc dung dịch nước cam một nồi, làm việc gián đoạn có ống tuần hoàn trung tâm với năng suất nhập liệu 2000kgh
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
2.3.2.1. 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
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
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
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
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 nhiều loại thiết bị được sử dụng trong công nghiệp sản xuất hoá chất và thực phẩm với những mục đích khác nhau. Trong đó thiết bị cô đặc hỗ trợ rất lớn cho quá trình chế biến thực phẩm. Cô đặc tạo ra sản phẩm mới làm tăng hương vị, chất lượng của sản phẩm 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 này trình bày về thiết bị cô đặc dung dịch nước cam một nồi, làm việc gián đoạn có ống tuần 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 và công nghệ thực phẩm. Ngoài ra còn giúp sinh viên có thể tiếp cận thực tế thông qua việc lựa chọn, tính toán và thiết kế các chi tiết của một thiết bị với các số liệu cụ thể và thực tế.
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
Đề tài: THIẾT KẾ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC DUNG DỊCH NƯỚC CAM
Các thông số kỹ thuật:
- Nguyên liệu: dung dịch nước cam
- Nồng độ đầu: 10%
- Nồng độ cuối: 40%
- Năng suất: 2000 kg/giờ
- Loại thiết bị: 1 nồi, làm việc gián đoạn, tuần hoàn tự nhiên, buồng đốt trong, ống tuần hoàn trung tâm
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC
1.1.1. Khái niệm
Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hòa tan trong dung dịch bằng cách tách bớt một phần dung môi dạng hơi.
Quá trình cô đặc thường tiến hành ở trạng thái sôi. Nghĩa là áp suất hơi riêng phần của dung môi trên mặt dung dịch bằng áp suất làm việc của thiết bị.
Quá trình cô đặc được dùng phổ biến trong công nghiệp với mục đích làm tăng nồng độ các dung dịch loãng hay để tách các chất rắn hòa tan (trường hợp này phải kèm theo quá trình kết tinh), ví dụ cô đặc dung dịch đường, dung dịch muối, dung dịch nước trái cây,...
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 việc gián đoạn hay liên tục. Khi cô đặc gián đoạn: dung dịch cho vào thiết bị một lần rồi cô đặc đến nồng độ yêu cầu, hay cho vào liên tục trong quá trình bốc hơi để giữ mức dung dịch không đổi đến khi nồng độ dung dịch trong thiết bị đã đạt yêu cầu sẽ lấy 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 đốt cho vào liên tục, sản phẩm cũng được lấy ra liên tục. Quá trình cô đặc có thể thực hiện ở các áp suất khác nhau tùy theo yêu cầu kỹ thuật, khi làm việc ở áp suất thường (áp suất khí quyển) thì có thể dùng thiết bị hở; còn làm việc ở áp suất khác thì dùng thiết bị kín cô đặc trong chân không (áp suất thấp) vì có ưu điểm là: khi áp suất giảm thì nhiệt độ sôi của dung dịch cũng giảm, do đó hiệu số nhiệt độ giữa hơi đốt 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 ta dùng hơi thải của các quá trình sản xuất khác. Quá trình cô đặc chân không ứng dụng để cô đặc những dung dịch ở nhiệt độ sôi cao (ở áp suất thường) có thể sinh ra những 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 quá trình đun nóng khác.
Cô đặc ở áp suất khí quyển thì hơi thứ không được sử dụng mà được thải ra ngoài 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,...), bằng dòng 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 hay đun nóng bằng hơi, 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
1.2.1. 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, Trung Quốc, 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, tinh dầu cam, mứt cam, nước cam cô đặc,...
Thành phần hóa học:
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của cam
Thành phần Hàm lượng
Nước 87,5%
Protein 0,9%
Carbohydrate 8,4%
Acid hữu cơ 1,3%
Cellulose 1,6%
Calcium 34mg%
Sắt 23mg%
Caroten 0,4mg%
Vitamin C 40mg%
1.2.2. Quy trình
Hình 1.2 Sơ đồ quy trình cô đặc nước cam
1. Thùng chứa nguyên liệu.
2. Bơm nguyên liệu.
3. Thùng cao vị.
4. Lưu lượng kế.
5. Buồng đốt.
6. Buồng bốc.
7. Bơm dung dịch.
8. Thùng chứa sản phẩm.
9. Thiết bị ngưng tụ.
10. Ống Baromet
Thuyết minh quy trình:
Dung dịch nước cam từ nồng độ đầu 10% từ thùng chứa được bơm lên thùng cao vị. Từ đây dung dịch được đưa qua thùng lưu lượng kế. Ở lưu lượng kế có thề điều chỉnh lượng dung dịch đi vào buồng đốt, tại đây dung dịch được đun nóng đến nhiệt độ sôi. Dung dịch sôi tạo hỗn hợp - lỏng hơi lên buồng bốc. Một phần hơi cuốn theo dung dịch gặp tấm chắn ngưng tụ rồi rơi xuống. Hơi thứ và không khí ngưng tụ đi ra phía bên ngoài của thiết bị cô đặc vào thiết bị ngưng tụ ngưng tụ thành chất lỏng chảy ra ngoài thùng chứa
Hơi đốt được đưa vào nồi là hơi nước bão hòa có áp suất (theo thang áp suất tuyệt đối với đơn vị áp suất kỹ thuật). Khí không ngưng tụ được tháo ra ngoài qua thiết bị ngưng tụ kiểu ống đứng. Tác dụng của thiết bị thu hồi bọt là giữ lại những hạt nước ngưng tụ bị khí không ngưng tụ cuốn theo, những giọt nước này lắng lại trong thiết bị cô đặc và sản phẩm được tháo ra ngoài qua thùng chứa sản phẩm. Sản phẩm sau khi ra khỏi buồng bốc có nồng độ đạt yêu cầu 40% và được đưa vào bể chứa 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 ống tuần 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 phía ngoài ống. Phía trên phòng đối gọi là phòng tách hơi thứ khỏi hỗn hợp hơi – lỏng còn gọi là buồng bốc. Trong buồng bốc có bộ phận tách bọt dùng để tách những giọt lỏng do hơi thứ mang theo. Dung dịch được đưa vào đáy phòng bốc hơi, chảy vào trong các ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn trung tâm, hơi đốt được đưa vào phòng đốt.
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. Trong ống tuần hoàn, thể tích dung dịch theo một đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn hơn so với ống truyền nhiệt do đó lượng hơi tạo ra ít hơn vì vậy khối lượng riêng của hỗn hợp hơi lỏng ở đây lớn hơn trong ống truyền nhiệt. Do đó chất lỏng sẽ di chuyển từ trên xuống dưới rồi đi vào ống truyền nhiệt lên trên và trở lại ống tuần hoàn tạo nên dòng tuần hoàn tự nhiên.
Tại bề mặt thoáng của dung dịch ở phòng bốc hơi, hơi thứ tách ra khỏi dung dịch 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 có nồng độ tăng dần.
Khi năng suất của thiết bị lớn, có thể thay một ống tuần hoàn trung tâm bằng một 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 ống truyền nhiệt.
Thiết bị cô đặc loại này có ưu điểm là: cấu tạo đơn giàn, dễ cọ rửa và sửa chữa, 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.
KẾT LUẬN
Sau thời gian nghiên cứu và tìm hiểu đề tài, nhóm đã tính toán và lựa chọn được thiết bị cô đặc phù hợp với hệ thống cô đặc nước cam 1 nồi làm việc với năng suất 2000kg/h, xác định được những thông số kỹ thuật của thiết bị theo bảng sau:
Bảng tóm tắt thông số thiết bị
Tên chi tiết Kích thước
dt (mm) S (mm) H (mm)
Buồng bốc 1600 1,83 2000
Buồng đốt 1200 50 2000
Nắp buồng bốc 1600 - 350
Đáy buồng đốt 1200 - 1039
Ống dẫn hơi thứ 90 2 -
Ống dẫn hơi đốt 140 2 -
Ống nhập liệu 25 2 -
Ống tháo sản phẩm 17 2 -
Ống tháo nước ngưng 150 2 -
Ống truyền nhiệt 34 2 2
Ống tuần hoàn trung tâm 400 4 2
Thiết bị ngưng tụ 2000 10 3700
Ống dẫn hơi thứ vào thiết bị ngưng tụ 100 2 -
Ống dẫn hơi nước vào thiết bị ngưng tụ 80 2 -
Ống dẫn hơi nước ra thiết bị ngưng tụ 70 2 -
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Thiết bị cô đặc dung dịch nước cam một nồi, làm việc gián đoạn có ống tuần hoàn trung tâm với năng suất nhập liệu 2000kgh
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
2.3.2.1. 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
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
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
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
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 nhiều loại thiết bị được sử dụng trong công nghiệp sản xuất hoá chất và thực phẩm với những mục đích khác nhau. Trong đó thiết bị cô đặc hỗ trợ rất lớn cho quá trình chế biến thực phẩm. Cô đặc tạo ra sản phẩm mới làm tăng hương vị, chất lượng của sản phẩm 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 này trình bày về thiết bị cô đặc dung dịch nước cam một nồi, làm việc gián đoạn có ống tuần 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 và công nghệ thực phẩm. Ngoài ra còn giúp sinh viên có thể tiếp cận thực tế thông qua việc lựa chọn, tính toán và thiết kế các chi tiết của một thiết bị với các số liệu cụ thể và thực tế.
ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
Đề tài: THIẾT KẾ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC DUNG DỊCH NƯỚC CAM
Các thông số kỹ thuật:
- Nguyên liệu: dung dịch nước cam
- Nồng độ đầu: 10%
- Nồng độ cuối: 40%
- Năng suất: 2000 kg/giờ
- Loại thiết bị: 1 nồi, làm việc gián đoạn, tuần hoàn tự nhiên, buồng đốt trong, ống tuần hoàn trung tâm
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC
1.1.1. Khái niệm
Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hòa tan trong dung dịch bằng cách tách bớt một phần dung môi dạng hơi.
Quá trình cô đặc thường tiến hành ở trạng thái sôi. Nghĩa là áp suất hơi riêng phần của dung môi trên mặt dung dịch bằng áp suất làm việc của thiết bị.
Quá trình cô đặc được dùng phổ biến trong công nghiệp với mục đích làm tăng nồng độ các dung dịch loãng hay để tách các chất rắn hòa tan (trường hợp này phải kèm theo quá trình kết tinh), ví dụ cô đặc dung dịch đường, dung dịch muối, dung dịch nước trái cây,...
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 việc gián đoạn hay liên tục. Khi cô đặc gián đoạn: dung dịch cho vào thiết bị một lần rồi cô đặc đến nồng độ yêu cầu, hay cho vào liên tục trong quá trình bốc hơi để giữ mức dung dịch không đổi đến khi nồng độ dung dịch trong thiết bị đã đạt yêu cầu sẽ lấy 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 đốt cho vào liên tục, sản phẩm cũng được lấy ra liên tục. Quá trình cô đặc có thể thực hiện ở các áp suất khác nhau tùy theo yêu cầu kỹ thuật, khi làm việc ở áp suất thường (áp suất khí quyển) thì có thể dùng thiết bị hở; còn làm việc ở áp suất khác thì dùng thiết bị kín cô đặc trong chân không (áp suất thấp) vì có ưu điểm là: khi áp suất giảm thì nhiệt độ sôi của dung dịch cũng giảm, do đó hiệu số nhiệt độ giữa hơi đốt 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 ta dùng hơi thải của các quá trình sản xuất khác. Quá trình cô đặc chân không ứng dụng để cô đặc những dung dịch ở nhiệt độ sôi cao (ở áp suất thường) có thể sinh ra những 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 quá trình đun nóng khác.
Cô đặc ở áp suất khí quyển thì hơi thứ không được sử dụng mà được thải ra ngoài 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,...), bằng dòng 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 hay đun nóng bằng hơi, 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
1.2.1. 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, Trung Quốc, 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, tinh dầu cam, mứt cam, nước cam cô đặc,...
Thành phần hóa học:
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của cam
Thành phần Hàm lượng
Nước 87,5%
Protein 0,9%
Carbohydrate 8,4%
Acid hữu cơ 1,3%
Cellulose 1,6%
Calcium 34mg%
Sắt 23mg%
Caroten 0,4mg%
Vitamin C 40mg%
1.2.2. Quy trình
Hình 1.2 Sơ đồ quy trình cô đặc nước cam
1. Thùng chứa nguyên liệu.
2. Bơm nguyên liệu.
3. Thùng cao vị.
4. Lưu lượng kế.
5. Buồng đốt.
6. Buồng bốc.
7. Bơm dung dịch.
8. Thùng chứa sản phẩm.
9. Thiết bị ngưng tụ.
10. Ống Baromet
Thuyết minh quy trình:
Dung dịch nước cam từ nồng độ đầu 10% từ thùng chứa được bơm lên thùng cao vị. Từ đây dung dịch được đưa qua thùng lưu lượng kế. Ở lưu lượng kế có thề điều chỉnh lượng dung dịch đi vào buồng đốt, tại đây dung dịch được đun nóng đến nhiệt độ sôi. Dung dịch sôi tạo hỗn hợp - lỏng hơi lên buồng bốc. Một phần hơi cuốn theo dung dịch gặp tấm chắn ngưng tụ rồi rơi xuống. Hơi thứ và không khí ngưng tụ đi ra phía bên ngoài của thiết bị cô đặc vào thiết bị ngưng tụ ngưng tụ thành chất lỏng chảy ra ngoài thùng chứa
Hơi đốt được đưa vào nồi là hơi nước bão hòa có áp suất (theo thang áp suất tuyệt đối với đơn vị áp suất kỹ thuật). Khí không ngưng tụ được tháo ra ngoài qua thiết bị ngưng tụ kiểu ống đứng. Tác dụng của thiết bị thu hồi bọt là giữ lại những hạt nước ngưng tụ bị khí không ngưng tụ cuốn theo, những giọt nước này lắng lại trong thiết bị cô đặc và sản phẩm được tháo ra ngoài qua thùng chứa sản phẩm. Sản phẩm sau khi ra khỏi buồng bốc có nồng độ đạt yêu cầu 40% và được đưa vào bể chứa 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 ống tuần 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 phía ngoài ống. Phía trên phòng đối gọi là phòng tách hơi thứ khỏi hỗn hợp hơi – lỏng còn gọi là buồng bốc. Trong buồng bốc có bộ phận tách bọt dùng để tách những giọt lỏng do hơi thứ mang theo. Dung dịch được đưa vào đáy phòng bốc hơi, chảy vào trong các ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn trung tâm, hơi đốt được đưa vào phòng đốt.
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. Trong ống tuần hoàn, thể tích dung dịch theo một đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn hơn so với ống truyền nhiệt do đó lượng hơi tạo ra ít hơn vì vậy khối lượng riêng của hỗn hợp hơi lỏng ở đây lớn hơn trong ống truyền nhiệt. Do đó chất lỏng sẽ di chuyển từ trên xuống dưới rồi đi vào ống truyền nhiệt lên trên và trở lại ống tuần hoàn tạo nên dòng tuần hoàn tự nhiên.
Tại bề mặt thoáng của dung dịch ở phòng bốc hơi, hơi thứ tách ra khỏi dung dịch 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 có nồng độ tăng dần.
Khi năng suất của thiết bị lớn, có thể thay một ống tuần hoàn trung tâm bằng một 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 ống truyền nhiệt.
Thiết bị cô đặc loại này có ưu điểm là: cấu tạo đơn giàn, dễ cọ rửa và sửa chữa, 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.
KẾT LUẬN
Sau thời gian nghiên cứu và tìm hiểu đề tài, nhóm đã tính toán và lựa chọn được thiết bị cô đặc phù hợp với hệ thống cô đặc nước cam 1 nồi làm việc với năng suất 2000kg/h, xác định được những thông số kỹ thuật của thiết bị theo bảng sau:
Bảng tóm tắt thông số thiết bị
Tên chi tiết Kích thước
dt (mm) S (mm) H (mm)
Buồng bốc 1600 1,83 2000
Buồng đốt 1200 50 2000
Nắp buồng bốc 1600 - 350
Đáy buồng đốt 1200 - 1039
Ống dẫn hơi thứ 90 2 -
Ống dẫn hơi đốt 140 2 -
Ống nhập liệu 25 2 -
Ống tháo sản phẩm 17 2 -
Ống tháo nước ngưng 150 2 -
Ống truyền nhiệt 34 2 2
Ống tuần hoàn trung tâm 400 4 2
Thiết bị ngưng tụ 2000 10 3700
Ống dẫn hơi thứ vào thiết bị ngưng tụ 100 2 -
Ống dẫn hơi nước vào thiết bị ngưng tụ 80 2 -
Ống dẫn hơi nước ra thiết bị ngưng tụ 70 2 -
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links