THIẾT KẾ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC DUNG DỊCH ĐƯỜNG MÍA MỘT NỒI LIÊN TỤC ÁP SUẤT CHÂN KHÔNG (Autocad + thuyết minh chi tiết)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
---------------------

ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊ
THIẾT KẾ THIẾT BỊ CƠ ĐẶC DUNG DỊCH
ĐƯỜNG MÍA MỘT NỒI LIÊN TỤC ÁP SUẤT
CHÂN KHƠNG VỚI NĂNG SUẤT SẢN PHẨM
1000 (KG/H)

SVTH:
GVHD:

1. Nguyễn Trọng Tính
MSSV:
2. Nguyễn Thái Thành MSSV:
TS. Phạm Hồng Huy Phước Lợi

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2021

18128064
18128056


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
---oOo---

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY VÀ THIẾT BỊ
Giáo viên hướng dẫn: TS. Phạm Hoàng Huy Phước Lợi
Họ và tên sinh viên thực hiện:
MSSV
1. Nguyễn Trọng Tính
18128064
2. Nguyễn Thái Thành
18128056
Tên đồ án: THIẾT KẾ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC DUNG DỊCH ĐƯỜNG MÍA MỘT
NỒI LIÊN TỤC ÁP SUẤT CHÂN KHƠNG
1.
Nhiệm vụ của đồ án:
Nhiệm vụ cụ thể của đồ án môn học này là Thiết kế thiết bị cô đặc dung dịch
đường mía một liên tục áp suất chân khơng nồng độ 12% đến nồng độ 20%.
2.
Các số liệu ban đầu:
- Dung dịch đường mía.
- Nồng độ nhập liệu xd = 12% (khối lượng).
- Nồng độ sản phẩm xc = 20% (khối lượng).
- Năng suất sản phẩm Gc = 1000 (kg/h).
- Áp suất chân không tại thiết bị ngưng tụ Pck = 0,7 (at).
3.
Yêu cầu về phần thuyết minh và tính tốn:
- Tìm hiểu về cơ đặc, phân loại và ứng dụng của loại thiết bị cơ đặc này.
- Tính tốn cơng nghệ và xác định bề mặt trao đổi nhiệt, phân bố ống và các kích
thước cơ bản của thiết bị.
- Tính bền các chi tiết của thiết bị.
4.
Yêu cầu về trình bày bản vẽ
- Thể hiện bản vẽ lắp thiết bị trên 02 bản vẽ khổ A 1, A3 (Vẽ trích các kết cấu điển

hình).
- 02 bản vẽ quy trình cơng nghệ khổ A1, A3.
5.
u cầu khác:
- Thực hiện và thông qua đồ án đồ án đúng tiến độ.
6.
Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 8/3/2021
7.
Ngày hoàn thành đồ án: 10/8/2021

TRƯỞNG BỘ MƠN

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 8 năm 2021
Giảng viên hướng dẫn

Phạm Hoàng Huy Phước Lợi
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HÓA HỌC – THỰC PHẨM

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA


BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

---------------------------------

MƠN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ 2 – NĂM HỌC 2020 – 2021
MÃ MÔN HỌC: PWPD322703

1. GVHD: TS. Phạm Hoàng Huy Phước Lợi
2. Sinh viên: Nguyễn Trọng Tính 3. MSSV: 18128064
4. Tên đề tài: THIẾT KẾ THIẾT BỊ CƠ ĐẶC DUNG DỊCH ĐƯỜNG MÍA MỘT NỒI
LIÊN TỤC ÁP SUẤT CHÂN KHÔNG VỚI NĂNG SUẤT SẢN PHẨM 1000
(KG/H).
5. Kết quả đánh giá:
STT

Nội dung

Thang

Điểm

điểm

số

1

Xác định được đối tượng và u cầu thiết kế

0 – 1,0

1,0

2

Lập qui trình cơng nghệ và tính tốn được các chi tiết thiết bị

0 – 2,5

2,5

3

Đánh giá được sự phù hợp, điểm mạnh, yếu của thiết kế

0 – 0,75

0,5

4

Lập được kế hoạch triển khai thực hiện thiết kế

0 – 0,75

0,5

5

Lập được bản vẽ với phần mềm chuyên dụng

0 – 2,5

2,5

6

Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, chính xác và logic

0 – 1,0

1,0

7

Hồn thành trách nhiệm cá nhân trong nhóm

0 – 0,75

0,75

8

Thực hiện đúng kế hoạch công việc được GV giao

0 – 0,75

0,75

10

9,5

TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ: Chín phẩy năm)

Ghi chú: GV HƯỚNG DẪN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm

6. Các nhận xét khác (nếu có)
Có tinh thần ham học hỏi, chịu khó, hồn thành tốt đồ án
7. Kết luận
Được phép bảo vệ : ◻

Không được phép bảo vệ : ◻
Ngày 15 tháng 8 năm 2021
Người nhận xét
(Ký & ghi rõ họ tên)

Phạm Hoàng Huy Phước Lợi
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC – THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
---------------------------------

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

MƠN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ 2 – NĂM HỌC 2020 – 2021


MÃ MƠN HỌC: PWPD322703

1. GVHD: TS. Phạm Hồng Huy Phước Lợi
2. Sinh viên: Nguyễn Thái Thành 3. MSSV: 18128056
4. Tên đề tài: THIẾT KẾ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC DUNG DỊCH ĐƯỜNG MÍA MỘT NỒI
LIÊN TỤC ÁP SUẤT CHÂN KHƠNG VỚI NĂNG SUẤT SẢN PHẨM 1000
(KG/H).

5. Kết quả đánh giá:
STT

Nội dung

Thang

Điểm

điểm

số

1

Xác định được đối tượng và yêu cầu thiết kế

0 – 1,0

1,0

2

Lập qui trình cơng nghệ và tính tốn được các chi tiết thiết bị

0 – 2,5

2,5

3

Đánh giá được sự phù hợp, điểm mạnh, yếu của thiết kế

0 – 0,75

0,5

4

Lập được kế hoạch triển khai thực hiện thiết kế

0 – 0,75

0,5

5

Lập được bản vẽ với phần mềm chuyên dụng

0 – 2,5

2,5

6

Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, chính xác và logic

0 – 1,0

1,0

7

Hồn thành trách nhiệm cá nhân trong nhóm

0 – 0,75

0,75

8

Thực hiện đúng kế hoạch công việc được GV giao

0 – 0,75

0,75

10

9,5

TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ: Chín phẩy năm)

Ghi chú: GV HƯỚNG DẪN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm

6. Các nhận xét khác (nếu có)
Có tinh thần ham học hỏi, chịu khó, hồn thành tốt đồ án.
7. Kết luận
Được phép bảo vệ : ◻

Không được phép bảo vệ : ◻
Ngày 15 tháng 8 năm 2021
Người nhận xét

(Ký & ghi rõ họ tên)

Phạm Hoàng Huy Phước Lợi
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC – THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
---------------------------------

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA
GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

MÔN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ 2 – NĂM HỌC 2020 – 2021
MÃ MÔN HỌC: PWPD322703

1. GVPB:


2. Sinh viên: Nguyễn Trọng Tính

3. MSSV: 18128064

4. Tên đề tài: THIẾT KẾ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC DUNG DỊCH ĐƯỜNG MÍA MỘT NỒI
LIÊN TỤC ÁP SUẤT CHÂN KHƠNG VỚI NĂNG SUẤT SẢN PHẨM 1000
(KG/H). 5. Kết quả đánh giá:
STT

Nội dung

Thang

Điểm

điểm

số

1

Lập qui trình cơng nghệ và tính tốn được các chi tiết thiết bị

0 – 2,5

2

Lập được bản vẽ với phần mềm chuyên dụng

0 – 2,5

3

Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, chính xác và logic

0 – 1,0

4

Trình bày được những nội dung cốt lõi của đồ án

0 – 1,0

5

Trả lời được các câu hỏi phản biện

0 – 3,0

TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ:

10

……………………………………….)
Ghi chú: GV HƯỚNG DẪN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm

6. Các nhận xét khác (nếu có)

Ngày …… tháng 08 năm 2021
Người phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC – THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
---------------------------------

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA
GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

MÔN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ 2 – NĂM HỌC 2020 – 2021
MÃ MÔN HỌC: PWPD322703

1. GVPB:
2. Sinh viên: Nguyễn Thái Thành

3. MSSV: 18128056


4. Tên đề tài: THIẾT KẾ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC DUNG DỊCH ĐƯỜNG MÍA MỘT NỒI
LIÊN TỤC ÁP SUẤT CHÂN KHÔNG VỚI NĂNG SUẤT SẢN PHẨM 1000
(KG/H).
5. Kết quả đánh giá:
STT

Nội dung

Thang

Điểm

điểm

số

1

Lập qui trình cơng nghệ và tính tốn được các chi tiết thiết bị

0 – 2,5

2

Lập được bản vẽ với phần mềm chuyên dụng

0 – 2,5

3

Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, chính xác và logic

0 – 1,0

4

Trình bày được những nội dung cốt lõi của đồ án

0 – 1,0

5

Trả lời được các câu hỏi phản biện

0 – 3,0

TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ:

10

……………………………………….)

Ghi chú: GV HƯỚNG DẪN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm

6. Các nhận xét khác (nếu có)

Ngày …… tháng 08 năm 2021
Người phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Để đồ án Quá trình và Thiết bị đạt kết quả tốt đẹp, nhóm chúng em đã nhận được
nhiều sự hỗ trợ, giúp đỡ từ nhiều tổ chức, cá nhân. Với tình cảm sâu sắc, chân thành,
cho phép chúng em được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cá nhân, tổ chức đã tạo điều
kiện giúp đỡ trong quá trình học tập và nghiên cứu đề tài.
Trước hết, chúng em cũng xin cảm ơn đến các thầy cơ trong Khoa Cơng nghệ Hóa học
& Thực phẩm Trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh đã truyền đạt kiến
thức về các quá trình thiết bị trong cơng nghệ hóa học cũng như các kiến thức liên
quan, giúp chúng em có được cơ sở lý thuyết vững vàng, tạo điều kiện thuận lợi trong
suốt quá trình làm nghiên cứu đồ án.
Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Phạm Hoàng Huy Phước Lợi, giảng
viên Khoa Kỹ thuật hóa học Trường Đại học Bách khoa TP. Hồ Chí Minh đã tận tình
hướng dẫn, chỉ bảo chúng em trong quá trình thực hiện đồ án môn học.
Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm cịn hạn chế của một sinh viên, đồ án
này khơng tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý
kiến của các thầy cơ để chúng em có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức của mình,
phục vụ tốt hơn cơng tác thực tế sau này.
Xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thái Thành
Nguyễn Trọng Tính

1


MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH ẢNH
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1 Đơi nét về ngành cơng nghiệp mía đường
1.2

Đặc điểm của ngun liệu và sản phẩm trong q trình cơ đặc

v
vi
1
2
2
2

1.2.1

Đặc điểm nguyên liệu

2

1.2.2

Đặc điểm sản phẩm

2

1.2.3

Biến đổi nguyên liệu và sản phẩm

3

1.2.4

Yêu cầu chất lượng sản phẩm và giá trị sinh hóa

3

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ
2.1 Cơ đặc và q trình cơ đặc

4
4

2.1.1

Định nghĩa

4

2.1.2

Các phương pháp cô đặc

4

2.1.3

Bản chất của sự cô đặc do nhiệt

4

2.1.4

Ứng dụng của sự cô đặc

4

2.1.5

Đánh giá khả năng phát triển của sự cô đặc

4

2.2

Các thiết bị cô đặc nhiệt

5

2.2.1

Phân loại và ứng dụng

5

2.2.2

Hệ thống cô đặc chân không liên tục

6

2.2.3

Các thiết bị và chi tiết trong hệ thống cô đặc

6

2.2.4

Chọn quy trình cơng nghệ

7

CHƯƠNG 3 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
3.1 Dữ kiện ban đầu
3.2

Cân bằng vật chất

10
10

10

3.2.1

Suất lượng nhập liệu (Gd)

10

3.2.2

Tổng lượng hơi thứ bốc lên (W)

10

3.3

Cân bằng năng lượng

11

3.3.1

Chế độ nhiệt độ

11

3.3.2

Các tổn thất nhiệt độ

12

3.3.3

Cân bằng nhiệt lượng

14

CHƯƠNG 4

TÍNH TỐN TRUYỀN NHIỆT CHO THIẾT BỊ CƠ ĐẶC
2

17


4.1

Nhiệt tải riêng phía hơi ngưng (q1)

17

4.2

Nhiệt tải riêng phía dung dịch (q2)

17

4.3

Nhiệt tải riêng phía tường (qv)

19

4.4

Tiến trình tính nhiệt tải riêng

20

4.5

Hệ số truyền nhiệt K cho quá trình cơ đặc

21

4.6

Diện tích bề mặt truyền nhiệt

21

CHƯƠNG 5 TÍNH THIẾT BỊ CƠ ĐẶC
5.1 Tính buồng đốt

22
22

5.1.1

Thể tích dung dịch đầu trong thiết bị

22

5.1.2

Thể tích dung dịch cuối

22

5.1.3

Tính chọn đường kính buồng đốt

22

5.2

Tính kích thước đáy nón của buồng đốt

24

5.3

Tính buồng bốc

25

5.3.1

Đường kính buồng bốc

25

5.3.2

Chiều cao buồng bốc

26

5.3.3

Tính kích thước nắp elip có gờ của buồng bốc

27

5.4

Tính kích thước các ống dẫn liệu, tháo liệu

27

5.4.1

Ống nhập liệu

27

5.4.2

Ống tháo liệu

28

5.4.3

Ống dẫn hơi đốt

28

5.4.4

Ống dẫn hơi thứ

28

5.4.5

Ống dẫn nước ngưng

28

5.4.6

Ống xả khí khơng ngưng

28

5.4.7

Tổng kết về đường kính ống

28

CHƯƠNG 6 TÍNH CƠ KHÍ CHO CÁC CHI TIẾT THIẾT BỊ
6.1 Tính cho buồng đốt

30
30

6.1.1

Sơ lược về cấu tạo

30

6.1.2

Tính tốn

30

6.2

Tính cho buồng bốc

32

6.2.1

Sơ lược cấu tạo

32

6.2.2

Tính tốn

32

6.3

Tính cho đáy thiết bị

6.3.1

35

Sơ lược về cấu tạo

35
3


6.3.2
6.4

Tính tốn

35

Tính nắp thiết bị

40

6.4.1

Sơ lược cấu tạo

40

6.4.2

Tính tốn

40

Tính mặt bích

42

6.5

6.5.1

Sơ lược về cấu tạo

42

6.5.2

Chọn mặt bích

42

6.6

Tính vỉ ống

43

6.6.1

Sơ lược cấu tạo

43

6.6.2

Tính tốn

44

6.7

Tính tai treo chân đỡ

45

6.7.1

Thể tích các bộ phận thiết bị

45

6.7.2

Chọn chân đỡ tai treo:

49

CHƯƠNG 7 TÍNH THIẾT BỊ PHỤ
7.1 Thiết bị ngưng tụ Baromet

50
50

7.1.1

Chọn thiết bị ngưng tụ

50

7.1.2

Tính tốn

51

7.2

Bồn cao vị

56

7.3

Tính tốn thiết bị gia nhiệt sơ bộ

57

7.3.1

Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu

58

7.3.2

Tính tốn thiết bị

58

7.4

Bơm

63

7.4.1

Bơm chân khơng

63

7.4.2

Chọn bơm chân khơng

64

7.5

Cửa sửa chữa (cửa người)

64

7.6

Kính quan sát

65

KẾT LUẬN
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

66
67

DANH MỤC BẢNG

4


Bảng 3.1 Áp suất tuyệt đối và nhiệt độ sôi của hơi tại 0,3 (at)
Bảng 3.2 Áp suất và nhiệt độ của hơi thứ tại khoảng nội suy
Bảng 3.3 Nhiệt độ và hệ số hiệu chỉnh f
Bảng 3.4 Áp suất và nhiệt độ hơi tại khoảng nội suy Ptb = 0,381 (at)
Bảng 3.5 Áp suất và ẩn nhiệt của hơi thứ
Bảng 4.1 Số liệu theo nồng độ của dung dịch (a)
Bảng 4.2 Số liệu theo nồng độ dung dịch (b)
Bảng 4.3 Các giá trị của A theo nhiệt độ tm
Bảng 5.1 Bố trí ống truyền nhiệt
Bảng 5.2 Áp suất và khối lượng riêng của hơi
Bảng 5.3 Tổng kết về các loại đường kính ống
Bảng 6.1 Các giá trị của qc
Bảng 6.2 Các giá trị của qc
Bảng 6.3 Số liệu của bích nối buồng bốc và buồng đốt
Bảng 6.4 Số liệu của bích nối buồng đốt và đáy
Bảng 6.5 Số liệu của bích nối buồng bốc và nắp
Bảng 6.6 Số liệu kích thước của tai treo
Bảng 7.1 Kích thước của thiết bị ngưng tụ
Bảng 7.2 Số liệu của thiết bị ngưng tụ
Bảng 7.3 Các yếu tố gây trở lực
Bảng 7.4 Bảng giá trị A theo tm
Bảng 7.5 Bố trí ống truyền nhiệt cho thiết bị gia nhiệt
Bảng 7.6 Mặt bích kính quan sát

DANH MỤC HÌNH ẢNH
5

11
11
12
13
15
18
18
20
24
25
29
34
39
43
43
43
49
52
53
57
61
63
65


Hình 2.1 Các loại thiết bị cơ đặc
Hình 2.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ
Hình 2.3 Thiết bị cơ đặc có ống tuần hồn trung tâm
Hình 3.1 Thiết bị cơ đặc một nồi

Hình 4.1 Sơ đồ truyền nhiệt từ hơi đốt đến dung dịch qua vách
Hình 6.1 Các thơng số của mặt bích
Hình 6.2 Tai treo cho thiết bị thẳng đứng
Hình 7.1 Thiết bị ngưng tụ baromet
Hình 7.2 Thiết bị gia nhiệt

5
8
9
10
19
42
49
50
58

MỞ ĐẦU
Ngành cơng nghiệp thực phẩm ln đóng vai trò chủ đạo trong cơ cấu và giá trị sản
xuất cơng nghiệp ở nước ta. Trong đó, ngành cơng nghiệp mía đường đã và đang giữ
một vị thế quan trọng. Đây là ngành công nghiệp lâu đời, thúc đẩy phát triển nhiều
ngành công nghiệp khác và cả ngành nông nghiệp trồng cây lấy đường. Chính vì vậy,
để hiểu rõ hơn về các quy trình cơng nghiệp trong ngành đường mía và điển hình là
quy trình cơ đặc, nhóm chúng em đã thực hiện đồ án mang tên “Thiết kế thiết bị cơ đặc
dung dịch đường mía một nồi liên tục áp suất chân không với năng suất sản phẩm
1000 (kg/h)”.
Trong kế hoạch đào tạo đối với sinh viên năm thứ ba của Khoa Cơng nghệ Hóa học &
Thực phẩm. Đồ án quá trình và thiết bị là một cơ hội để chúng em hệ thống kiến thức
về các quá trình và thiết bị trong cơng nghệ hóa học, tiếp cận thực tế thơng qua việc
tính tốn, thiết kế và lựa chọn các chi tiết của một thiết bị với các số liệu cụ thể, thông
dụng.

Dưới sự hướng dẫn của TS. Phạm Hoàng Huy Phước Lợi, đồ án đã nêu rõ các vấn đề
liên quan đến các kiến thức cơ bản của q trình cơ đặc dung dịch mía đường, quy
trình cơng nghệ, tính tốn cân bằng vật chất, năng lượng, sự truyền nhiệt cho thiết bị
cơ đặc, tính chi tiết cho thiết bị chính cũng như những thiết bị phụ cần thiết theo yêu
cầu.

6


CHƯƠNG 1
1.1

TỔNG QUAN

Đơi nét về ngành cơng nghiệp mía đường

Việt Nam là quốc gia nhiệt đới, do đó điều kiện thổ nhưỡng và tự nhiên phù hợp cho
sản xuất cây mía. Mặc dù đã có từ lâu đời, ngành đường Việt Nam chỉ được thực sự
phát triển từ năm 1995, khi chương trình cơng nghiệp hóa – hiện đại hóa ngành mía
đường được khởi động.
Sau giai đoạn tăng trưởng thần tốc, ngành mía đường Việt Nam đang dần bước vào
giai đoạn bão hòa. Sản lượng tiêu thụ đường trong nước tăng với tốc độ trung bình
khoảng 24%, từ 0,64 triệu tấn/năm giai đoạn 1994 – 1998 lên tới 1,57 triệu tấn/năm
trong giai đoạn 2013 – 2018. Tuy nhiên, tốc độ tăng trưởng đang giảm dần qua từng
giai đoạn. Theo dự báo của OECD-FAO, tiêu thụ đường nội địa tại Việt Nam sẽ đạt
khoảng 1,8 triệu tấn vào năm 2023, mức tiêu thụ trung bình ước đạt khoảng 1,76 triệu
tấn/năm cho giai đoạn 5 năm từ 2019 – 2023. Tốc độ tăng trưởng tiêu thụ của giai
đoạn này so với 5 năm trước ước đạt ~12%.
Do vị trí địa lý nằm gần Thái Lan, đường nội địa sẽ gặp phải cạnh tranh lớn với đường
Thái giá rẻ nhập khẩu chính ngạch về Việt Nam. Đường Thái Lan là đối thủ chính của

tồn ngành và các doanh nghiệp mía đường Việt Nam. Nhìn chung, ngành đường Việt
Nam vẫn chưa xây dựng được vị thế của mình trên bản đồ đường thế giới cũng như
trong khu vực. Sản xuất đường trong nước vẫn mang tính chất tự cung tự cấp, chưa có
khả năng cạnh tranh được với đường nhập khẩu, chưa xuất khẩu được đường Việt Nam
ra trường quốc tế.[1]
Chính vì thế, việc cải tiến sản xuất, nâng cao, mở rộng nhà máy, đổi mới dây chuyền
thiết bị công nghệ, tăng hiệu quả các quá trình là hết sức cần thiết và cấp bách, đòi hỏi
phải chuẩn bị từ ngay bây giờ. Trong đó, cải tiến thiết bị cơ đặc là một yếu tố quan
trọng khơng kém trong hệ thống sản xuất vì đây là một thành phần không thể xem
thường.
1.2
1.2.1

Đặc điểm của ngun liệu và sản phẩm trong q trình cơ đặc
Đặc điểm nguyên liệu

Nguyên liệu cô đặc ở dạng dung dịch, gồm:
7


● Các chất hòa tan: Gồm nhiều cấu tử với hàm lượng rất thấp (xem như khơng có) và
chiếm chủ yếu là đường saccarose. Các cấu tử này xem như khơng bay hơi trong
q trình cơ đặc.
● Dung mơi: Nước.
1.2.2 Đặc điểm sản phẩm
Sản phẩm ở dạng dung dịch, gồm:
● Các chất hịa tan: Có nồng độ cao hơn nồng độ ban đầu.
● Dung môi: Nước.
1.2.3 Biến đổi nguyên liệu và sản phẩm
Trong q trình cơ đặc, tính chất cơ bản của nguyên liệu và sản phẩm biến đổi không

ngừng.
● Biến đổi tính chất vật lý
- Thời gian cơ đặc tăng làm cho nồng độ dung dịch tăng dẫn đến tính chất dung
dịch thay đổi.
- Các đại lượng giảm: Hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, hệ số cấp nhiêt, hệ số truyền
nhiệt.
- Các đại lượng tăng: Khối lượng riêng dung dịch, độ nhớt, tổn thất nhiệt do nồng
độ, nhiệt độ sơi.
● Biến đổi tính chất hóa học
- Thay đổi pH môi trường: Thường là giảm pH do các phản ứng phân hủy amit (ví
dụ: Asparagin) của các cấu tử tạo thành các acid.
- Đóng cặn bẩn: Do trong dung dịch chứa một số muối Ca 2+ ít hịa tan ở nồng độ
cao, phân hủy muối hữu cơ tạo kết tủa.
- Phân hủy chất cơ đặc.
- Tăng màu do caramen hóa đường, phân hủy đường khử, tác dụng tương hỗ giữa
các sản phẩm phân hủy và các amino acid.
● Biến đổi sinh học
- Tiêu diệt vi sinh vật (ở nhiệt độ cao).
- Hạn chế khả năng hoạt động của các vi sinh vật ở nồng độ cao.
1.2.4 Yêu cầu chất lượng sản phẩm và giá trị sinh hóa
Đảm bảo các cấu tử quý trong sản phẩm có mùi, vị đặc trưng được giữ nguyên. Nồng
độ và độ tinh khiết sản phẩm theo u cầu. Thành phần hóa học chủ yếu khơng đổi.

8


CHƯƠNG 2

GIỚI THIỆU QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ

2.1 Cơ đặc và q trình cơ đặc
2.1.1 Định nghĩa
Cơ đặc là phương pháp dùng để nâng cao nồng độ các chất hoà tan trong dung dịch
gồm hai hay nhiều cấu tử. Quá trình cô đặc của dung dịch lỏng – rắn hay lỏng – lỏng
có chênh lệch nhiệt độ sơi rất cao thường được tiến hành bằng cách tách một phần
dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn). Đó là các q trình vật lý – hố lý. Tuỳ theo tính
chất của cấu tử khó bay hơi (hay khơng bay hơi trong q trình đó), ta có thể tách một
phần dung mơi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt độ (đun nóng) hoặc
phương pháp làm lạnh kết tinh.
2.1.2 Các phương pháp cơ đặc
Phương pháp nhiệt (đun nóng): Dung mơi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi
dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất tác dụng lên mặt
thoáng chất lỏng.
Phương pháp lạnh kết tinh: Khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó, một cấu tử sẽ
tách ra dưới dạng tinh thể của đơn chất tinh khiết (thường là kết tinh dung mơi để tăng
nồng độ chất tan). Tùy tính chất của cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt
thống mà q trình kết tinh đó xảy ra ở nhiệt độ cao hay thấp và đôi khi ta phải dùng
máy lạnh.
2.1.3 Bản chất của sự cô đặc do nhiệt
Để tạo thành hơi (trạng thái tự do), tốc độ chuyển động vì nhiệt của các phân tử chất
lỏng gần mặt thoáng sẽ lớn hơn tốc độ giới hạn. Phân tử khi bay hơi sẽ thu nhiệt để
khắc phục lực liên kết ở trạng thái lỏng và trở lực bên ngồi. Do đó, ta cần cung cấp
nhiệt để các phân tử đủ năng lượng thực hiện quá trình này.
Bên cạnh đó, sự bay hơi xảy ra chủ yếu là do các bọt khí hình thành trong q trình
cấp nhiệt và chuyển động liên tục, do sự chênh lệch khối lượng riêng của các phân tử ở

9


bề mặt và dưới đáy tạo nên sự tuần hoàn bên trong nồi cơ đặc. Tách khơng khí và lắng

keo sẽ ngăn chặn sự tạo bọt khi cô đặc.
2.1.4 Ứng dụng của sự cô đặc
Dùng trong sản xuất thực phẩm: Dung dịch đường, mì chính, các dung dịch nước trái
cây…
Dùng trong sản xuất hóa chất: NaOH, NaCl, CaCl2, các muối vô cơ…
2.1.5 Đánh giá khả năng phát triển của sự cô đặc
Hiện nay, phần lớn các nhà máy sản xuất hóa chất, thực phẩm đều sử dụng thiết bị cơ
đặc như một thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn. Mặc dù chỉ là một
hoạt động gián tiếp nhưng rất cần thiết và gắn liền với sự tồn tại của nhà máy. Cùng
với sự phát triển của nhà máy thì việc cải thiện hiệu quả của thiết bị cơ đặc là một tất
yếu. Nó địi hỏi phải có những thiết bị hiện đại, đảm bảo an toàn và hiệu suất cao. Đưa
đến yêu cầu người kỹ sư phải có kiến thức chắc chắn hơn và đa dạng hơn, chủ động
khám phá các nguyên lý mới của thiết bị cô đặc.
2.2 Các thiết bị cô đặc nhiệt
2.2.1

Phân loại và ứng dụng

❖ Theo cấu tạo

Hình 2.1 Các loại thiết bị cơ đặc
● Nhóm 1: Dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hồn tự nhiên). Thiết bị cơ đặc nhóm
này có thể cơ đặc dung dịch khá lỗng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn dễ dàng
qua bề mặt truyền nhiệt. Bao gồm:
10


- Có buồng đốt trong (đồng trục buồng bốc), ống tuần hồn trong hoặc ngồi.
- Có buồng đốt ngồi (khơng đồng trục buồng bốc).
● Nhóm 2: Dung dịch đối lưu cưỡng bức (tuần hồn cưỡng bức). Thiết bị cơ đặc

nhóm này dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1,5 (m/s) đến 3,5 (m/s) tại bề mặt
truyền nhiệt. Ưu điểm chính là tăng cường hệ số truyền nhiệt K, dùng được cho các
dung dịch khá đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh trên bề mặt truyền
nhiệt. ao gồm:
- Có buồng đốt trong, Bống tuần hồn ngồi.
- Có buồng đốt ngồi, ống tuần hồn ngồi.
● Nhóm 3: Dung dịch chảy thành màng mỏng. Thiết bị cô đặc nhóm này chỉ cho
phép dung dịch chảy dạng màng qua bề mặt truyền nhiệt một lần (xuôi hay ngược)
để tránh sự tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất một số thành phần của dung dịch.
Đặc biệt thích hợp cho các dung dịch thực phẩm như nước trái cây, hoa quả ép.
Bao gồm:
- Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt trong hay ngồi: Dung dịch sơi tạo bọt
khó vỡ.
- Màng dung dịch chảy xi, có buồng đốt trong hay ngồi: Dung dịch sơi ít tạo bọt
và bọt dễ vỡ.
❖ Theo phương thức thực hiện q trình
● Cơ đặc áp suất thường (thiết bị hở): Nhiệt độ sôi và áp suất không đổi; thường
được dùng trong cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định, nhằm đạt
năng suất cực đại và thời gian cô đặc ngắn nhất.
● Cơ đặc áp suất chân khơng: Dung dịch có nhiệt độ sôi thấp ở áp suất chân không.
Dung dịch tuần hồn tốt, ít tạo cặn và sự bay hơi dung môi diễn ra liên tục.
● Cô đặc nhiều nồi: Mục đích chính là tiết kiệm hơi đốt. Số nồi khơng nên q lớn vì
nó làm giảm hiệu quả tiết kiệm hơi. Người ta có thể cơ đặc chân khơng, cô đặc áp
lực hay phối hợp cả hai phương pháp. Đặc biệt có thể sử dụng hơi thứ cho mục
đích khác để nâng cao hiệu quả kinh tế.
● Cô đặc liên tục: Cho kết quả tốt hơn cô đặc gián đoạn. Có thể được điều khiển tự
động nhưng hiện chưa có cảm biến đủ tin cậy.
Đối với mỗi nhóm thiết bị, ta đều có thể thiết kế buồng đốt trong, buồng đốt ngồi, có
hoặc khơng có ống tuần hồn. Tùy theo điều kiện kỹ thuật và tính chất của dung dịch,
ta có thể áp dụng chế độ cơ đặc ở áp suất chân không, áp suất thường hoặc áp suất dư.

2.2.2 Hệ thống cơ đặc chân khơng liên tục
Mục đích: Để giữ được chất lượng của sản phẩm và thành phần quý (tính chất tự
nhiên, màu, mùi, vị, đảm bảo lượng vitamin…) nhờ nhiệt độ thấp và không tiếp xúc
oxy.
❖ Ưu điểm:
● Nhập liệu đơn giản: Nhập liệu liên tục bằng bơm hoặc bằng độ chân không trong
thiết bị.
11


●
●
❖
●
●
●

Tránh phân hủy sản phẩm, thao tác, khống chế dễ dàng.
Cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa, làm sạch.
Nhược điểm:
Năng suất thấp và tốc độ tuần hồn nhỏ vì ống tuần hồn cũng bị đốt nóng.
Nhiệt độ hơi thứ thấp, khơng dùng được cho mục đích khác.
Hệ thống phức tạp, có thiết bị ngưng tụ chân khơng.

2.2.3 Các thiết bị và chi tiết trong hệ thống cơ đặc
❖
●
●
●
●

❖
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●

Thiết bị chính:
Ống nhập nhiệu, ống tháo liệu.
Ống tuần hoàn, ống truyền nhiệt.
Buồng đốt, buồng bốc, đáy, nắp.
Các ống dẫn: Hơi đốt, hơi thứ, nước ngưng, khí khơng ngưng.
Thiết bị phụ:
Bể chứa ngun liệu.
Bể chứa sản phẩm.
Bồn cao vị.
Lưu lượng kế.
Thiết bị gia nhiệt.
Thiết bị ngưng tụ baromet.
Bơm nguyên liệu vào bồn cao vị.
Bơm tháo liệu.
Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ.
Bơm chân không.

Các van.
Thiết bị đo nhiệt độ, áp suất.

2.2.4 Chọn quy trình cơng nghệ
2.2.4.1 Quy trình cơng nghệ
Theo tính chất của nguyên liệu và sản phẩm cũng như điều kiện kỹ thuật của đề, nhóm
em lựa chọn thiết bị cơ đặc chân khơng một nồi liên tục có buồng đốt trong và ống
tuần hồn trung tâm. Thiết bị cơ đặc loại này có cấu tạo đơn giản, dễ vệ sinh và sửa
chữa.
Cô đặc ở áp suất chân không làm giảm nhiệt độ sơi của dung dịch, giảm chi phí năng
lượng, hạn chế việc chất tan bị lôi cuốn theo và bám lại ở trên thành thiết bị (làm hư
thiết bị).
Tuy nhiên, loại thiết bị và phương pháp này cho tốc độ tuần hồn dung dịch nhỏ (vì
ống tuần hồn cũng được đun nóng) và hệ số truyền nhiệt thấp.

12


Hình 2.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ
2.2.4.2 Ngun lý hoạt động của hệ thống cô đặc một nồi liên tục
Dung dịch từ bể chứa nguyên liệu được bơm lên bồn cao vị để ổn áp. Từ bồn cao vị,
dung dịch định lượng bằng lưu lượng kế đi vào thiết bị gia nhiệt sơ bộ và được đun
nóng đến nhiệt độ sôi.
Thiết bị gia nhiệt sơ bộ là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm: Thân hình trụ, đặt
thẳng đứng, bên trong gồm nhiều ống nhỏ. Các đầu ống được giữ chặt trên vỉ ống và vỉ
ống được hàn dính vào thân. Dung dịch đi từ dưới lên ở bên trong ống. Hơi nước bão
hòa ngưng tụ trên bề mặt ngoài của ống và cấp nhiệt cho dung dịch để nâng nhiệt độ
của dung dịch lên nhiệt độ sôi.
Dung dịch sau khi gia nhiệt sẽ chảy vào thiết bị cơ đặc để thực hiện q trình bốc hơi.
Trong nồi cô đặc, dung dịch được đun sôi, bốc hơi cô đặc trong chân không. Hơi thứ

bốc lên theo ống dẫn vào thiết bị ngưng tụ baromet, ngưng tụ thành lỏng chảy ra ngồi
bồn chứa, phần khơng ngưng qua bộ phận tách giọt để chỉ cịn khí theo bơm chân
khơng ra ngoài. Sản phẩm đặc được bơm đưa đến bồn chứa sản phẩm.
2.2.4.3 Nguyên lý hoạt động của thiết bị cô đặc ống tuần hoàn trung tâm
Phần dưới của thiết bị là buồng đốt, gồm có các các ống truyền nhiệt và một ống tuần
hoàn trung tâm. Dung dịch đi trong ống còn hơi đốt (hơi nước bão hòa) đi trong
khoảng khơng gian ngồi ống.

13


Phía trên buồng đốt là phịng tách hơi thứ khỏi hỗn hợp hơi - lỏng còn gọi là buồng
bốc. Trong buồng bốc có bộ phận tách những giọt lỏng do hơi thứ mang theo.
Dung dịch được đưa vào đáy buồng bốc rồi chảy vào trong các ống truyền nhiệt và
ống tuần hoàn trung tâm, hơi đốt được đưa vào buồng 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 trên miệng ống.
Trong ống tuần hồn, 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 ống truyền nhiệt. Do đó, chất lỏng sẽ di chuyển từ trên
xuống dưới rồi đi vào trong ống truyền nhiệt lên trên và trở lại ống tuần hồn tạo nên
dịng tuần hồn tự nhiên.
Tại mặt thống của dung dịch ở buồng bốc, 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 buồng bốc, cịn dung dịch có nồng độ tăng dần tới
nồng độ yêu cầu được lấy một phần ở đáy thiết bị làm sản phẩm, đồng thời liên tục bổ
sung thêm một lượng dung dịch thiết bị.

Hình 2.3 Thiết bị cơ đặc có ống tuần hồn trung tâm

14


CHƯƠNG 3

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

3.1 Dữ kiện ban đầu
●
●
●
●
●
●
●
●
●

Dung dịch đường mía.
Nồng độ nhập liệu xd =12% (khối lượng).
Nồng độ sản phẩm xc =20% (khối lượng).
Năng suất sản phẩm Gc = 1000 (kg/h).
Áp suất chân không tại thiết bị ngưng tụ Pck = 0,7 (at).
Áp suất tuyệt đối Pc = Pa - Pck = 1 - 0,7= 0,3 (at).
Nguồn nhiệt là hơi nước bão hòa.
Áp suất hơi đốt là Pd = 3,0 (at).
Chọn nhiệt độ đầu của nguyên liệu td = 30 (0C).

3.2 Cân bằng vật chất

Hình 3.1 Thiết bị cơ đặc một nồi
3.2.1 Suất lượng nhập liệu (Gd)
Theo định luật bảo tồn chất khơ, theo công thức 5.16, trang 277, [2]:
G d .x d = G c .x c

⇒

Gd =

G C .x c 1000.0,2
 kg 
=
= 1666,67  
xd
0,12
 h 

3.2.2 Tổng lượng hơi thứ bốc lên (W)
Theo định luật bảo toàn khối lượng, theo công thức 5.16, trang 277, [2]:
Gd = Gc + W
15


 kg 
W = G d - G c = 1666.67 - 1000 = 666,67  
 h 
⇒

3.3 Cân bằng năng lượng
3.3.1 Chế độ nhiệt độ

● Áp suất buồng đốt là áp suất hơi bão hòa 3 (at). Tra bảng I.251, trang 315, [3], ta
được nhiệt độ hơi đốt là 132,9 (0C).
● Tính áp suất hơi thứ trong buồng bốc:
● Gọi là tổn thất nhiệt độ hơi thứ trên đường ống dẫn từ buồng bốc đến thiết bị
'''
o
ngưng tụ. Theo trang 280, [2], ta chọn Δ = 1 ( C) .
● Tính nhiệt độ hơi thứ trong buồng bốc tsdm( P0), theo công thức trang 280, [2]:
t sdm(Po) - t c = Δ ' ' '

t sdm(Po) = Δ ' ' ' + t c = 1+ t c
Trong đó:
- tc: Nhiệt độ hơi thứ trong thiết bị ngưng tụ baromet.
- tsdm(Po): Nhiệt độ sôi của dung môi ở áp suất P0 (mặt thoáng).
Tra bảng I.251, trang 314, [3], ta có:
Bảng 3.1 Áp suất tuyệt đối và nhiệt độ sôi của hơi tại 0,3 (at)
Áp suất tuyệt đối (at)

Nhiệt độ sơi (0C)

0,3

68,7

Từ đó ta tính được:
t sdm(Po) = Δ ' ' ' + t c = 1+ 68,7 = 69,7 ( oC)
Tra bảng I.250, trang 310, [3], ta có:
Bảng 3.2 Áp suất và nhiệt độ của hơi thứ tại khoảng nội suy
Nhiệt độ (0C)

Áp suất (at)

65

0,2550

70

0,3177

● Dùng công thức nội suy, ta tính được áp suất hơi thứ tại nhiệt độ 69,7 (0C) là:
P0 = 0,2550 +

0,3177 - 0,2550
.(69,7 - 65) = 0,314 (at)
70 - 65

16


3.3.2 Các tổn thất nhiệt độ
3.3.2.1 Tổn thất nhiệt độ do nồng độ (’ )
Theo VI.10, trang 59, [4], ta có:
Δ ' = f.Δ o'

Trong đó:
'
- Δ : Tổn thất nhiệt độ tại áp suất cô đặc.
-

Δ '0 : Tổn thất nhiệt độ ở áp suất khí quyển.
T2
f = 16,2.
r .
f: Hệ số hiệu chỉnh. Ta có
T: Nhiệt độ sơi của dung môi nguyên chất ở áp suất đã cho, 0K.
r: Ẩn nhiệt hóa hơi của dung mơi ngun chất ở áp suất làm việc, J/Kg.

Tra bảng VI.1, trang 59, [4], ta có:
Bảng 3.3 Nhiệt độ và hệ số hiệu chỉnh f
Nhiệt độ (0C)

f

65

0,7899

70

0,8177

Tại tsdm = 69,7 (0C). Dùng công thức nội suy, ta được:
0,8177 - 0,7899
f = 0,7899 +
.  69,7- 65  = 0,816
70 - 65
'
Với nồng độ cuối của dung dịch là 20% thì Δ 0 = 0,41 (vì khi cơ đặc có tuần hồn
'

dung dịch, thì hiệu số nhiệt độ tổn thất, tức Δ ta phải tính theo nồng độ cuối của dung
dịch. Tra theo đồ thị VI.2, trang 60, [4]).
'
o
⇒ Δ = f.Δ 0 = 0,816.0,41 = 0,335 ( C)

Δ 
'

Vậy tổn thất nhiệt do nồng độ

là 0,335 (0C).

3.3.2.2 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh (’’)
Theo công thức VI.12, trang 60, [4], ta có :
Ptb = Po + (h1 +

h2
).ρ dds .g
2

Trong đó:
- P0: Áp suất hơi thứ P0 = 0,314 (at).
- h1: Chiều cao lớp dung dịch sôi kể từ miệng trên ống truyền nhiệt đến mặt thoáng
dung dịch (m).
17


-

h2: Chiều cao ống truyền nhiệt (m).
ρdds: Khối lượng riêng của dung dịch khi sơi (kg/m3), Ta có
g: Gia tốc trọng trường = 9,81(m/s2).

ρ dds =

1
ρ dd
2 .

Vì đây là q trình cơ đặc liên tục nên tra theo nồng độ trung bình của dung dịch.
x + xc
12% + 20%
x tb = d
=
= 16%
2
2
Tra bảng I.86, trang 58, [3]:
 kg 
ρdd = 1065,34  3 
m 
⇒
 kg 
ρ dds = 532,67  3 
m 
⇒
Chọn h1 = 0,5 (m), h2 = 1,5 (m).



1,5  
1
Ptb = 0,314 +  0,5 +
= 0,381  at 
 .532,67.9,81.
4
2
9,81.10




⇒
Tra bảng I.251, trang 314, [3], ta có:
Bảng 3.4 Áp suất và nhiệt độ hơi tại khoảng nội suy Ptb = 0,381 (at)
Áp suất (at)

Nhiệt độ (0C)

0,3

68,7

0,4

75,4

Dùng công thức nội suy, ta suy ra được nhiệt độ sơi trung bình ứng với P tb là:
75,4 - 68,7
t tb = 68,7 +

.  0,381 - 0,3  = 74,13 ( oC)
0,4 - 0,3
Theo công thức trang 280, [2], ta có:

Δ ' ' = t sdd P0 +ΔP - t sdd(P0 )
'
Δ ' = t sdd(P0 ) - t sdm(P0 )


0,335
Với
và
'
t
= Δ + t sdm(P0 ) = 0,335 + 69,7 = 70,04 ( oC)
⇒ sdd(P0 )
● Do đó tính được tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh là:

Δ ' ' = 74,13 - 70,04 = 4,09 ( oC)

● Vậy tổng tổn thất do nhiệt độ là:
Δ = Δ ' + Δ ' ' + Δ ' ' ' = 0,335 + 4,09 + 1 = 5,43 (o C)

18


● Hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ hơi đốt của nồi và nhiệt độ hơi thứ khi đi vào thiết bị
ngưng tụ là: (theo VI.17, trang 67, [4]).
Δ t ch = t d - t c = 132,9 - 68,7 = 64,29 (o C)

● Chênh lệch nhiêt độ hữu ích: (theo VI.18, trang 67, [4])
Δ t hi = Δ t ch - Δ = 64,29 - 5,43 = 58,86 ( oC)

3.3.3 Cân bằng nhiệt lượng
3.3.3.1 Nhiệt lượng tiêu thụ cho cô đặc (QD)
Theo công thức VI.3, trang 57, [4], ta có:
Q D = Qd + Q bh + Q kn + Q tt
Trong đó:
- Qd: Nhiệt lượng dùng để đun nóng dung dịch đến nhiệt độ sơi, W.
- Qbh: nhiệt lượng làm bốc hơi nước, W.
- Qkn: Nhiệt lượng khử nước, W.
- Qtt: Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường, W.
3.3.3.2 Nhiệt lượng dùng để đun nóng dung dịch đến nhiệt độ sôi (Qd)
Theo công thức VI.8, trang 57, [4], ta có:
Q d = G d .C tb .  t s - t d 
Trong đó:
- Gd = 1666, 67 (kg/h).
- Ctb: Nhiệt dung riêng của dung dịch, J/kg.độ.
● Nhiệt dung riêng của dung dịch đường, theo trang 153, I.50, [3]:

C = 4190 - (2514 - 7,542t).x
Với t là nhiệt độ cuả dung dịch; x là nồng độ cuả dung dịch;
- Ở td = 30 (0C), x = 12% thì:

C1 = 4190 - (2514 - 7,542.30,00).0,12 = 3915,47 (J/kg. độ)
-

Ở ts = 69,90 (0C), x = 12% thì:
C2 = 4190 -  2514 - 7,542.69,90  .0,12 = 3792,64

(J/kg. độ)
Do trong q trình đun nóng dung dịch đến nhiệt độ sơi, khi đó dung dịch chưa bốc
hơi nên nồng độ dung dịch khơng thay đổi và chính là nồng độ đầu của nguyên liệu và
bằng 12%.
Ở nồng độ 12%, tra theo đồ thị hình VI.2, trang 60 [4]:
Δ = f.Δ 0 ' = 0,816.0,246 = 0,201 ( oC) (Với Δ 0 ' = 0,246 (o C) )
⇒

t sdd(P0 ) = Δ ' + t sdm(P0 ) = 0,201 + 69,7 = 69,90 ( oC)

19