Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch nước nho hoạt động liên tục một nồi

MỤC LỤC
MỤC LỤC ........................................................................................................................ i
DANH SÁCH BẢNG .................................................................................................... iv
QUY ƯỚC KÝ HIỆU .................................................................................................... iv
ĐẶT VẤN ĐỀ................................................................................................................ vi
ĐỀ TÀI THIẾT KẾ ....................................................................................................... vii
Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ..................................................................... 1
1.1 TỔNG QUAN VỀ NHO ....................................................................................1
1.1.1. Giới thiệu về nho ........................................................................................1
1.1.2 Thành phần hóa học ....................................................................................1
1.2 GIỚI THIỆU VỀ Q TRÌNH CƠ ĐẶC.........................................................2
1.2.1 Định nghĩa cô đặc ........................................................................................2
1.2.2 Phân loại phương pháp cô đặc.....................................................................3
1.2.3 Phân loại thiết bị cô đặc và ứng dụng .........................................................3
1.2.4 Các loại thiết bị cơ đặc chính ......................................................................4
Chương 2: QUY TRÌNH CƠ ĐẶC DUNG DỊCH NHO ........................................... 6
2.1 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CÔ DẶC ..........................6
2.2 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA ỐNG TUẦN HOÀN TRUNG TÂM ..........6
Chương 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG....................................... 8
3.1 CÁC THÔNG SỐ VÀ SỐ LIỆU BAN ĐẦU ....................................................8
3.2. CÂN BẰNG VẬT CHẤT ................................................................................8
3.2.1 Phương trình cân bằng vật chất của q trình bốc hơi – cơ đặc.................8
3.2.2 Tổn thất nhiệt độ trong hệ ..........................................................................8
3.3 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG ........................................................................11
3.3.1 Nhiệt dung riêng ........................................................................................11
3.3.2 Nhiệt lượng riêng ......................................................................................11
3.4 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG .........................................................................12
3.5 TÍNH TỐN TRUYỀN NHIỆT CHO THIẾT BỊ CƠ ĐẶC ..........................13
3.5.1 Nhiệt tải riêng phía hơi ngưng (q1) ...........................................................13
3.5.2. Nhiệt tải riêng phía dung dịch (q2): .........................................................14
3.5.3 Nhiệt tải riêng phía tường (qv) ..................................................................15

3.5.4 Hệ số truyền nhiệt K cho q trình cơ đặc ................................................16
3.5.5 Tính nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp .......................................................16
3.5.6. Diện tích bề mặt truyền nhiệt ...................................................................16
Chương 4: THIẾT BỊ CHÍNH ................................................................................... 17
4.1. BUỒNG ĐỐT .................................................................................................17
4.1.1 Tính số ống truyền nhiệt ...........................................................................17
4.1.2 Đường kính ống tuần hoàn trung tâm........................................................17
i


4.1.3 Đường kính buồng đốt...............................................................................17
4.2 BUỒNG BỐC ..................................................................................................18
4.2.1 Đường kính buồng bốc ..............................................................................18
4.2.2. Chiều cao buồng bốc hơi ..........................................................................18
4.2.3 Tính kích thước các ống dẫn .....................................................................19
CHƯƠNG 5: THIẾT BỊ PHỤ .................................................................................... 22
5.1. CÂN BẰNG VẬT LIỆU ................................................................................22
5.1.1. Lượng nước lạnh cần thiết để tưới vào thiết bị ngưng tụ .........................22
5.1.2. Thể tích khí khơng ngưng và khơng khí được hút ra khỏi thiết bị ...........22
5.2. KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ NGƯNG TỤ ........................................................23
5.2.1 Đường kính thiết bị ngưng tụ ....................................................................23
5.2.2 Kích thước tấm ngăn .................................................................................24
5.2.3 Chiều cao thiết bị ngưng tụ .......................................................................25
5.2.4. Tính kích thước ống baromet ...................................................................27
5.3. CHỌN BƠM ...................................................................................................28
5.3.1. Bơm chân khơng.......................................................................................28
Chương 6: TÍNH TỐN CƠ KHÍ ............................................................................. 30
6.1 BỀ DÀY BUỒNG ĐỐT ..................................................................................30
6.2 BỀ DÀY BUỒNG BỐC ..................................................................................31
6.3. BỀ DÀY ĐÁY BUỒNG ĐỐT: .....................................................................32

6.4 BỀ DÀY ĐÁY NÓN BUỒNG ĐỐT:.............................................................33
6.5 BỀ DÀY NẮP BUỒNG BỐC: ........................................................................34
6.6 TÍNH BỀ DÀY LỚP CÁCH NHIỆT CỦA THÂN THIẾT BỊ .......................34
6.7 CHỌN MẶT BÍCH..........................................................................................35
6.7.1 Mặt bích để nối với đáy, nắp của buồng đốt và buồng bốc.......................35
6.7.2 Mặt bích để nối các ống dẫn ......................................................................35
6.8 TÍNH VĨ ỐNG .................................................................................................36
6.9 TAI TREO .......................................................................................................37
6.9.1 Khối lượng bích .........................................................................................37
6.9.2 Khối lượng ống truyền nhiệt .....................................................................38
6.9.3 Khối lượng ống tuần hoàn trung tâm ........................................................38
6.9.4 Khối lượng vỉ ống ....................................................................................38
6.8.5 Khối lượng buồng bốc ...............................................................................38
6.9.6 Khối lượng buồng đốt ...............................................................................38
6.9.7 Khối lượng nắp buồng bốc ........................................................................38
6.9.8 Khối lượng đáy buồng đốt .........................................................................39
6.9.9 Khối lượng đoạn thu hẹp trung gian nối buồng đốt và buồng bốc............39
ii


6.10 KÍNH QUAN SÁT ........................................................................................40
6.11 CỬA NGƯỜI .................................................................................................40
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 43

iii


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1 Thành phần hóa học của nho .................................................................... 2

Bảng 3.1 Nhiệt độ của hệ thống cô đặc ......................................................................... 10
Bảng 3.2 Bảng nhiệt dung riêng ..................................................................................... 12
Bảng 5.1 Kích thước các thành phần của thiết bị ngưng tụ ..................................... 26
Bảng 6.1 Kích thước bích nối buồng đốt, buồng bốc. ................................................. 35
Bảng 6.2 Kích thước bích nối các ống dẫn. ............................................................. 36
Bảng 6.3 Khối lượng bích ........................................................................................ 38
Bảng 6.4 Số liệu kích thước tai treo ......................................................................... 40
Bảng 6.5 Kích thước kính quan sát .......................................................................... 40
Bảng 6.6 Kích thước cửa người ............................................................................... 41

iv


QUY ƯỚC KÝ HIỆU
Để đơn giản trong việc chú thích tài liệu, quy ước ký hiệu như sau:
-

Với

x, STQTTB T1, y: Sổ tay q trình và thiết bị Cơng nghệ hóa chất, tập 1.
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
x, STQTTB T2, y: Sổ tay quá trình và thiết bị Cơng nghệ hóa chất, tập 2.
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
x, sổ tay thiết kế, Phạm Văn Thơm, y: Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất và chế
biến thực phẩm đa dụng. Trường đại học Cần Thơ
x, QTTB tập 3, y: Các quá trình và thiết bị trong cơng nghệ hóa chất và thực
phẩm, tập 3 – Các quá trình và thiết bị truyền nhiệt. Nhà xuất bản khoa học
và kỹ thuật Hà Nội.
x, QTTB tập 5, y: Q trình và thiết bị cơng nghệ hóa học tập 5. Trường đại
học bách khoa TP. HCM.

x: số chỉ cơng thức, số bảng, hình.
y: số trang.

v


ĐẶT VẤN ĐỀ
Với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, ngành công nghiệp
nước ta đang phải đối mặt với nhiều thử thách. Để trở thành một kỹ sư, đặc biệt là
kỹ sư công nghệ thực phẩm, chúng em nhận thức được rằng việc tính tốn, thiết kế
máy móc, thiết bị là một việc quan trọng và cần thiết.
Kỹ thuật cô đặc đã ra đời từ rất lâu và được ứng dụng rất phổ biến trong cơng
nghệ hóa chất đặc biệt là trong công nghiệp sản xuất thực phẩm. Sự cô đặc các thực
phẩm dạng lỏng như trà, cà phê, nước trái cây,..là một trong những phương pháp
bảo vệ tốt nhất đặc tính vốn có của chúng, bảo quản lâu, giảm chi phí bảo quản và
vận chuyển. Sau khi phục hồi lượng nước mất đi sau quá trình cô đặc, sản phẩm
thực tế gần như ban đầu.
Theo sự phân cơng của giáo viên hướng dẫn nên nhóm nhận nhiệm vụ của đồ
án với đề tài: Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch nước nho hoạt động liên tục một
nồi (buồng đốt trong, thiết bị tuần hoàn giữa) với năng suất 1100kg/h.
Vì đồ án Quá trình và Thiết bị là đề tài lớn đầu tiên nhóm đảm nhận nên
thiếu sót và hạn chế trong q trình thực hiện là khơng tránh khỏi. Do đó, chúng em
rất mong nhận được thêm góp ý, chỉ dẫn từ thầy, cơ giáo để củng cố và mở rộng
kiến thức chuyên môn.

vi


ĐỀ TÀI THIẾT KẾ
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch nước nho hoạt động liên tục một nồi

(buồng đốt trong, thiết bị tuần hoàn giữa) với năng suất 1100 kg/h.
Số liệu ban đầu:
-

Nồng độ đầu: 16%
Nồng độ cuối: 48%

u cầu tính tốn:
-

Kích thước thiết bị chính (nồi cô đặc): buồng bốc, buồng đốt, đáy, nắp.
Thiết bị phụ: thiết bị ngưng tụ Baromet.

vii


Đồ án Quá Trình và Thiết bị

Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
1.1 TỔNG QUAN VỀ NHO
1.1.1. Giới thiệu về nho
Nho là một loại quả mọc trên các cây dạng dây leo thân gỗ hoặc để chỉ
chính các lồi cây này. Các loài cây này thuộc về họ Vitaceae. Quả nho mọc thành
chùm từ 6 đến 300 quả, chúng có màu đen, lam, vàng, lục, đỏ-tía hay trắng. Khi
chín, quả nho có thể ăn tươi hoặc được sấy khơ để làm nho khô, cũng như được
dùng để sản xuất các loại rượu vang, thạch nho, nước quả, dầu hạt nho vì nó có
hương vị đậm đà, vị ngọt, mạnh của cồn cân đối với độ chua, chát của acid, tannin,
lại thêm các vị phong phú của glyxerin, axit amin…
Nho là loại trái cây giàu chất đường dễ chuyển hóa trong cơ thể, tạo thành
nhiều loại vitamin. Hợp chất đường có trong quả nho chủ yếu là đường glucose, cơ

thể hấp thụ trực tiếp được, sau đó là đường fructose và saccharose… Do đó, thường
xuyên ăn nho sẽ có tác dụng bổ ích rất lớn đối với những người thần kinh suy
nhược, người mệt mỏi yếu sức cũng như những người già yếu. Trong quả nho,
lượng lớn acid tartaric có tác dụng hỗ trợ tiêu hóa rất tốt, hợp chất đường và chất sắt
trong quả nho khơ rất cao, có tác dụng tốt đối với trẻ em và phụ nữ, cũng như những
người cơ thể suy nhược, thiếu máu.
1.1.2 Thành phần hóa học

1


Đồ án Quá Trình và Thiết bị
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của nho

Thành phần hóa
học cuống nho
(%)

Thành phần hóa
học của hạt nho
(%)

Thành phần hóa
học của dịch quả
nho (%)

Thành phần hóa
học của vỏ nho
(%)

Nước: 75 - 80

Nước: 25 - 45

Nước: 70 - 78

Nước: 25 - 45

Cellulose: 7 - 10

Glucid: 34 - 36

Đường: 20 - 25

Cellulose: 18 - 20

Tannin: 1 - 3

Lipid: 10 - 20

Acid hữu cơ:

Khoáng: 1,5 - 2%

0,2 -0,5
Khoáng: 1,5 - 2

Tannin: 4 - 8

Acid hữu cơ:

Hợp chất nitơ:

0,3 - 1,2

4-6

Đường: 0,3 - 0,5

Khoáng: 1 - 4

Nhựa: 1,2

Khoáng

Acid hữu cơ: 1

Pectin: 0,1 - 0,3

Tannin: 0,5 - 2

Hợp chất chứa Nitơ:
0,05 - 0,1

Chất màu
(anthocyan)

Và các vitamin

Chất mùi

Acid dễ bay hơi
0,5 - 1

(Nguồn: />
1.2 GIỚI THIỆU VỀ Q TRÌNH CƠ ĐẶC
1.2.1 Định nghĩa cơ đặc
Cơ đặc là q trình làm bay hơi một phần dung môi của dung dịch chứa chất
tan khơng bay hơi ở nhiệt độ sơi, với mục đích:
- Làm tăng nồng độ chất tan.
- Tách chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể (kết tinh).
- Thu dung môi ở dạng nguyên chất.
Cô đặc được tiến hành ở nhiệt độ sôi, ở mọi áp suất (áp suất chân không, áp
suất thường hay áp suất dư), trong thiế t bi ̣cô đă ̣c mô ̣t nồ i hay nhiề u nồ i và quá trin
̀ h
có thể gián đoa ̣n hay liên tu ̣c.
Hơi bay ra trong q trình cơ đặc thường là hơi nước (gọi là hơi thứ), có
nhiệt độ cao, ẩn nhiệt hóa hơi lớn nên được sử dụng làm hơi đốt cho các nồi cô đặc.
(Phạm Xuân Toản, 2003)

2


Đồ án Quá Trình và Thiết bị

1.2.2 Phân loại 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: khi hạ nhiệt độ đến một mức nào đó thì một cấu tử sẽ

tách ra dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để tăng
nồng độ chất tan. Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngồi tác dụng lên mặt
thống mà q trình kết tinh đó xảy ra ở nhiệt độ cao hay thấp và đôi khi
phải dùng đến máy lạnh.
1.2.3 Phân loại thiết bị cô đặc và ứng dụng
 Theo cấu tạo
- Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hồn tự nhiên) dùng cơ đặc dung
dịch khá lỗng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn dễ dàng qua bề mặt
truyền nhiệt.
- Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ
1,5 – 3,5 m/s tại bề mặt truyền nhiệt nhằm tăng cường hệ số truyền nhiệt,
dùng cho dung dịch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh trên bề mặt
truyền nhiệt.
- Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, màng này tiếp xúc với bề mặt
truyền nhiệt và được gia nhiệt đến nhiệt độ bốc hơi một cách nhanh chóng.
Thiế t bị này thích hợp cho các thực phẩm chứa thành phần mẫn cảm như sữa,
nước trái cây và hoa quả ép.
 Theo phương pháp thực hiện
- Cô đặc ở áp suất thường (thiết bị hở): có nhiệt độ sôi, áp suất không đổi.
Thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định nhằm
đạt được năng suất cực đại và thời gian cô đặc là ngắn nhất. Tuy nhiên nồng
độ dung dịch đạt được là không cao.
- Cô đặc áp suất chân không: dung dịch có nhiệt độ sơi dưới 100oC, áp suất
chân khơng. Dung dịch tuần hồn tốt, ít tạo cặn, sự bay hơi nước 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 chân khơng, cơ
áp lực hay phối hợp cả hai phương pháp và 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 cơ đặc gián đoạn. Có thể được điều
khiển tự động nhưng hiện chưa có cảm biến đủ tin cậy.

 Theo áp suất làm việc
Hệ thống cô đặc ở áp suất thường cho các dung dịch không phân hủy ở nhiệt
độ cao. Dùng hệ thống cô đặc ở áp suất chân không nhằm hạ thấp nhiệt độ của dung

3


Đồ án Quá Trình và Thiết bị

dịch để giữ chất lượng của sản phẩm và các thành phần mẫn cảm với nhiệt độ (tính
chất tự nhiên, màu, mùi, vị, đảm bảo lượng vitamin…).
(Phạm Văn Bôn và cộng sự. Trường đại học bách khoa TP. HCM.)
1.2.4 Các loại thiết bị cô đặc chính
1.2.4.1 Thiết bị cơ đặc ống tuần hồn trung tâm
Đây là loại thiết bị có phần dưới là phịng đốt, trong đó có ống truyền nhiệt
và ống tuần hồn tương đối lớn, dung dịch ở trong ống còn hơi đốt đi vào khoảng
trống phía ngồi ống. Khi làm việc dung dịch trong ống truyền nhiệt sôi tạo thành
hỗn hợp hơi - lỏng có khối lượng riêng giảm đi và bị đẩy từ dưới lên trên miệng
ống, còn 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 trong ống ít hơn. Vì vậy,
khối lượng riêng của hỗn hợp hơi - lỏng ở đây lớn hơn trong ống truyền nhiệt, sẽ bị
đẩy xuống dưới. Kết quả là trong thiết bị có chuyển động tuần hoàn tự nhiên từ dưới
lên trong ống truyền nhiệt và từ trên xuống trong ống tuần hoàn.
Ưu điểm của thiết bị cơ đặc ống tuần hồn trung tâm là cấu tạo đơn giản, dễ
sửa chữa và làm sạch. Nhược điểm là vận tốc tuần hồn nhỏ (khơng q 1,5m/s) và
bị giảm do ống tuần hoàn cũng bị đun nóng. Ứng dụng của thiết bị cơ đặc ống tuần
hồn trung tâm là dùng để cô đặc dung dịch nhớt và dung dịch tạo thành váng, cặn.
1.2.4.2 Thiết bị cô đặc phịng đốt treo
Là loại thiết bị có phịng đốt đặt giữa thiết bị, khoảng trống vành khăn ở giữa
phòng đốt và vỏ đóng vai trị là ống tuần hồn. Ưu điểm của thiết bị cơ đặc phịng

đốt treo là phịng đốt có thể lấy ra ngồi khi cần sửa chửa, làm sạch và vận tốc tuần
hồn tốt hơn vì vỏ ngồi khơng bị đốt nóng. Nhược điểm của thiết bị này là cấu tạo
phức tạp và có kích thước lớn. Thiết bị cơ đặc phịng đốt treo dùng để cơ đặc dung
dịch kết tinh.
1.2.4.3 Thiết bị cơ đặc phịng đốt ngồi
 Thiết bị cơ đặc phịng đốt ngồi kiểu đứng
Dung dịch đi vào buồng đốt ở bên ngoài đặt đứng, dung dịch được bốc hơi ở
buồng bốc, hơi thứ được tách ra đi lên phía trên, dung dịch cịn lại đi về phòng đốt.
Ưu điểm của thiết bị này là cường độ tuần hoàn, cường độ bốc hơi lớn và có thể
ghép nhiều buồng đốt với một buồng bốc để tiện cho quá trình sửa chữa, làm sạch
mà vẫn đảm bảo thiết bị làm việc liên tục. Nhược điểm của thiết bị này là buồng đốt
đứng nên thiết bị cao và việc xử lý điều khiển khó khăn.
 Thiết bị cơ đặc phịng đốt ngồi kiểu nằm ngang
Loại này có phịng đốt là thiết bị hình chữ U. Dung dịch ở nhánh dưới của
ống truyền nhiệt chuyển động từ trái sang phải cịn ở nhánh trên thì từ phải qua trái.
4


Đồ án Quá Trình và Thiết bị

Ưu điểm của thiết bị này là buồng đốt được gắn vào một chiếc xe nhỏ dễ dàng tách
ra sửa chữa, làm sạch và cường độ tuần hồn lớn.
1.2.4.4 Thiết bị cơ đặc tuần hồn cưỡng bức
Dung dịch đi vào phịng đốt bằng bơm tuần hồn rồi đi ra phía dưới của
phịng bốc, cịn phần chính thì về lại trộn với dung dịch đầu. Ưu điểm của thiết bị
cơ đặc tuần hồn cưỡng bức là hệ số cấp nhiệt (α) lớn, làm việc được ở điều kiện
hiệu số nhiệt độ có ích nhỏ (3-5oC), giảm được hiện tượng bám cặn trên bề mặt
truyền nhiệt và có thể cơ đặc dung dịch có độ nhớt cao. Nhược điểm của thiết bị này
là tốn nhiều năng lượng cho bơm. Thiết bị này dùng để cô đặc những dung dịch có
độ nhớt lớn, cường độ bay hơi lớn.

1.2.4.5 Thiết bị cô đặc loại màng
Dung dịch chuyển động dọc theo bề mặt truyền nhiệt ở dạng màng mỏng từ
dưới lên trên. Phòng đốt là thiết bị loại ống chùm dung dịch đi trong ống cịn hơi
đốt đi ngồi ống. Khi sôi, hơi thứ chiếm hầu hết tiết diện của ống đi từ dưới lên kéo
theo màng chất lỏng và tiếp tục bay hơi, nồng độ dung dịch lên đến miệng là đạt
được nồng độ cần thiết. Ưu điểm của thiết bị cô đặc loại màng là áp suất thuỷ tĩnh
nhỏ nên tổn thất thuỷ tĩnh bé. Nhược điểm là khó làm sạch vì ống dài, khó điều
chỉnh áp suất hơi đốt và mức dung dịch thay đổi và khơng thích hợp với dung dịch
nhớt và dung dịch kết tinh.
1.2.4.6 Thiết bị cơ đặc có vành chất lỏng
Thiết bị này gồm phịng đốt, phía trên phịng đốt là phịng sơi. Trên phịng
sơi là những tấm ngăn hình trịn đồng tâm tạo thành những khe hình vành khăn, từ
phịng sơi hỗn hợp hơi-lỏng đi lên phòng bốc hơi. Hơi thứ đi lên ra ngồi, dung dịch
cịn lại đi xuống phịng đốt phần kết tinh lắng xuống đáy. Phịng đốt có tác dụng
nung nóng dung dịch khơng có tác dụng sơi. Dung dịch chỉ sôi khi đi vào các tấm
ngăn. Ưu điểm của thiết bị này là vận tốc tuần hoàn lớn (đến 3m/s) và thiết bị ít
bám cặn. Nhược điểm là cấu tạo thiết bị phức tạp. Ứng dụng của thiết bị này là sử
dụng cô đặc dung dịch đậm đặc, kết tinh và dung dịch có độ nhớt lớn.
1.2.4.7 Thiết bị cơ đặc loại rơto
Thiết bị có rơto quay, có bao hơi, các cánh lắp vào trục thẳng đứng. Dung
dịch đầu đưa vào bên trên thiết bị, có cánh quay, dưới tác dụng của ly tâm chất lỏng
văng ra thành thiết bị và chuyển động xoáy. Màng mỏng tiếp xúc với thiết bị được
nung nóng bởi bao hơi. Hơi thứ được đưa lên phía trên rồi ra ngồi cịn sản phẩm
được tháo ra qua đáy thiết bị. Ưu điểm của thiết bị này là cường độ truyền nhiệt lớn,
dung dịch bị hơi thứ kéo theo nhỏ và có thể cô đặc dung dịch dạng keo, đặc sệt.
Nhược điểm là cấu tạo, gia công phức tạp, giá thành cao. (Phạm Xuân Toản, 2003)

5

Đồ án Q Trình và Thiết bị

Chương 2: QUY TRÌNH CÔ ĐẶC DUNG DỊCH NHO
2.1 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CÔ DẶC
Dung dịch từ bể chứa nguyên liệu được bơm lên bồn cao vị để ổn áp, từ bồn
cao vị dung dịch chảy qua lưu lượng kế để định lượng rồi chảy xuống thiết bị gia
nhiệt và được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi rồi đi vào thiết bị cơ đặc thực hiện q trình
bốc hơi.
Dung dịch sau khi cơ đặc được bơm ra ở phía dưới thiết bị cô đặc đi vào bể
chứa sản phẩm. Hơi thứ và khí khơng ngưng đi ra phía trên của thiết bị cô đặc 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 khơng ngưng được bơm chân khơng hút
ra ngồi.
Ngun lý làm việc của nồi cô đặc : phần dưới của thiết bị là buồng đốt gồm có các
ống truyền nhiệt và một ống tuần hoàn trung tâm. Dung dịch đi trong ống, hơi đốt (hơi
nước bão hịa) sẽ đi trong khoảng khơng gian phía ngồi ống.
2.2 NGUN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA ỐNG TUẦN HỒN TRUNG TÂM
Do ống tuần hồn có đường kính lớn hơn rất nhiều so với các ống truyền nhiệt do
đó hệ số truyền nhiệt nhỏ, dung dịch sẽ sơi ít hơn so với dung dịch trong ống truyền nhiệt.
Khi sôi dung dịch sẽ có ds = 0,5 dd do đó sẽ tạo ra áp lực đẩy dung dịch từ trong ống
tuần hoàn sang ống truyền nhiệt. Kết quả là tạo một dịng chuyển động tuần hồn trong
thiết bị. Để ống tuần hồn trung tâm hoạt động có hiệu quả dung dịch chỉ nên cho vào
khoảng 0,4 – 0,7 chiều cao ống truyền nhiệt. Phần phía trên thiết bị là buồng bốc để tách
hơi ra khỏi dung dịch, trong buồng bốc cịn có bộ phận tách bọt để tách những giọt lỏng ra
khỏi hơi thứ.
Hơi đốt theo ống dẫn hơi đưa vào buồng đốt ở áp suất 2,025 at. Hơi thứ ngưng tụ
theo ống dẫn nước ngưng chảy ra ngoài và phần khí khơng ngưng được xả ra ngồi theo
cửa xả khí khơng ngưng.
Hơi thứ bốc lên theo ống dẫn thiết bị ngưng tụ Baromet, toàn bộ hệ thống (thiết bị
ngưng tụ Baromet, thiết bị cô đặc) làm việc ở điều kiện chân không do bơm chân không

tạo ra.
Dung dịch nho được bơm ra ngoài theo ống tháo sản phẩm nhờ bơm ly tâm, vào
thùng chứa sản phẩm.

6


Đồ án Quá Trình và Thiết bị

Sơ đồ quy trình công nghệ
1 – Bơm
2 – Bể chứa dung dịch
3 – Bồn cao vị
4 – Lưu lượng kế
5 – Nồi cô đặc
6 – Ngưng tụ baromet
7 – Tách giọt lỏng
8 – Bơm chân không
9 – Bể chứa sản phẩm
10 – Bể chứa nước ngưng

7


Đồ án Quá Trình và Thiết bị

Chương 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
3.1 CÁC THÔNG SỐ VÀ SỐ LIỆU BAN ĐẦU
- Dung dịch cô đặc: nước nho
- Nồng độ đầu (xđ): 16%

- Nồng độ cuối (xc): 48%
- Áp suất hơi đốt (tự chọn): 2,025 at  nhiệt độ của hơi đốt: 1200C (Tra bảng
I.251, STQTTB T1, 314).
- Áp suất thiết bị ngưng tụ (tự chọn): 0,1258 at  nhiệt độ hơi thứ trong thiết
bị ngưng tụ: 500C ( Tra bảng I.250, STQTTB T1, 314).
- Năng suất sản phẩm: 1100 kg/h.
3.2. CÂN BẰNG VẬT CHẤT
3.2.1 Phương trình cân bằng vật chất của q trình bốc hơi – cơ đặc
Gđ = G c + W
Gđ.xđ = Gc.xc
Trong đó:
Gđ , Gc: lưu lượng ban đầu (vào) và cuối cùng (ra) của dung dịch (kg/s)
W: lượng hơi thứ (kg)
xđ , xc: nồng độ chất tan trong dung dịch đầu và cuối, phân khối lượng.
Lượng hơi thứ bốc ra:
W = Gc (

xc
xđ

-1) = 1100.(

0,48
0,16

-1) = 2200 (kg/h)

Lưu lượng ban đầu của dung dịch:
Gđ = Gc + W = 1100 + 2200 = 3300 (kg/h)
3.2.2 Tổn thất nhiệt độ trong hệ

’’’ là tổn thất nhiệt độ hơi thứ trên đường ống dẫn từ buồng bốc đến thiết bị ngưng
tụ. Chọn ’’’ = 1.
’’’ = tht – tnt (VI.14, STQTTB T2, 60)
Với tht: nhiệt độ hơi bão hòa ứng với áp suất Pht (áp suất hơi thứ) của hơi thứ (0C)
tnt: nhiệt độ hơi bão hòa ứng với áp suất Pnt trong thiết bị ngưng tụ (0C)
 tht = tnt + ’’’ = 50 +1 = 510C
Áp suất buồng bốc ( bảng I.250, STQTTB T1, 312): ở nhiệt độ hơi thứ 510C
là 0,1327 at.

8


Đồ án Quá Trình và Thiết bị

Tổn thất nhiệt độ trong hệ thống cô đặc: tổn thất do nồng độ, tổn thất do áp
suất thủy tĩnh và tổn thất do trở lực đường ống.
3.2.2.1 Tổn thất nhiệt độ do nồng độ
Hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ sôi của dung dịch và nhiệt độ sôi của dung môi
nguyên chất ở áp suất bất kì gọi là tổn thất nồng độ ’ được xác định theo công thức
gần đúng của Tisenco:
’ = '0 .f (VI.10, STQTTB T2, 59)
Trong đó:
'0 : tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt độ sôi của
dung môi ở áp suất thường.
f: Hệ số hiệu chỉnh.
Với f = 16,2

T2
r

(VI.11, STQTTB T2, 59)

Với T: nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ở áp suất đã cho (0K)
r: ẩn nhiệt hóa hơi của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc (J/kg)
xc = 48% => ′0 = 2,10C (Hình VI.2, STQTTB T2, 60)
f = 16,2

T2
r

= 16,2

(273+ tht )2
rht

Với tht = 510C => rht = 2377,65 kJ/kg (Bảng I.251,

STQTTB T1, 314)
 f = 16,2

(273+51 )2
2377,65*1000

= 0,72

’ = ′0 . 𝑓 = 2,1. 0,72 = 1,50C
3.2.2.2 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh
Áp suất thủy tĩnh ở lớp giữa của khối chát lỏng cần cô đặc:
Ptb = P0 + (h1 +

h2
) dds .g (N/m2) (VI.12, STQTTB T2, 60)
2

Trong đó:
P0 : áp suất hơi thứ trên mặt thoáng dung dịch (N/m2)
h1: chiều cao lớp dung dịch sôi kể từ miệng trên ống truyền nhiệt đến mặt
thoáng dung dịch (m)
h2: chiều cao ống truyền nhiệt (m)
dds khối lượng riêng của dung dịch khi sôi (kg/m3)

9


Đồ án Quá Trình và Thiết bị

g: gia tốc trọng trường
Với xtb =

xđ + xc
2

=

16 + 48
2

= 32%   dd =1139,3 (kg/m3) (Bảng II.11, Sổ tay thiết kế,

Phạm Văn Thơm, 43)

 dds = 1139,3/2= 610,9 (kg/m3)
Chọn h1 = 0,5 m, h2 = 2 m
Áp suất trung bình:
Ptb = P0 + (h1 +

h2
2
610,9
) dds .g = 0,1258 + (0,5 + )
.9,81 = 0,2174 at
2
2 9,81*104

 ttb = 61,260C (Bảng I.251, STQTTB T1, 314)
∆’’ = ttb - t0

Ta có:
Trong đó:

ttb: Nhiệt độ sôi dung dịch ứng với áp suất Ptb, độ
t0: Nhiệt độ sôi của dung dịch ứng với áp suất P0, độ
∆’’ = 61,26 – 51,5 = 9,760C
3.2.2.3 Tổn thất nhiệt độ do trở lực đường ống
Chọn tổn thất do trở lực đường ống ’’’ = 1
3.2.2.4 Tổn thất nhiệt độ cho cả hệ thống
  ’ + ’’ + ’’’ = 1,5 + 9,76 + 1 = 12,260C
3.2.2.5 Chênh lệch nhiệt độ hữu ích của nồi và cả hệ thống
Tổng chênh lệch nhiệt độ của cả hệ thống:
t = thđ – tnt = 120 – 50 = 700C
Tổng chênh lệch hữu ích của cả hệ thống:

thi = t -  = 70 – 12,26 = 57,740C
Nhiệt độ cuối của dung dịch trong nồi:
tc = tnt + ’+’’+’’’ = 50 + 1,5 + 9,76 + 1 = 62,260C
Bảng 3.1 Nhiệt độ của hệ thống cô đặc

Nhiệt độ

’

’’

’’’

thi

tc

1,50C

9,760C

10C

57,740C

62,260C

10

Đồ án Quá Trình và Thiết bị

3.3 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG
3.3.1 Nhiệt dung riêng
Nhiệt dung riêng của dung dịch có nồng độ nhỏ hơn 20% tính theo cơng thức sau:
Cdd = 4186.(1-x) (J/kg.độ) (I.43, STQTTB T1, 152)
Với:
x: nồng độ chất tan, phần khối lượng (%)
Nhiệt dung riêng đầu: Cđ = 4186*(1- 0,16) = 3516,24 (J/kg.độ)
Nhiệt dung riêng của dung dịch có nồng độ lớn hơn 20% tính theo cơng thức sau:
Cc = Cht .xc + 4186 (1-xc)

(J/kg.độ) (I.44, STQTTB T1, 152)

Với: Cht nhiệt dung riêng của chất hịa tan khơng nước (J/kg.độ)
Áp dụng công thức (I.41, STQTTB T1, 152)
M.Cht = nici
M: khối lượng mol của đường
Cht: nhiệt dung riêng của hợp chất hóa học (J/kg.độ)
ni: số nguyên tử của các nguyên tố trong hợp chất
ci nhiệt dung nguyên tử của các nguyên tố tương ứng (J/kg nguyên tử.độ)
(bảng I.141 STQTTB, 152).
Với : CC = 7500 (J/kg nguyên tử.độ); CH = 9630 (J/kg nguyên tử.độ); CO = 16800
(J/kg nguyên tử.độ)

Vậy Cht =
=

nC cC  nH cH  nO cO
M C6 H12O6

7500*6+9630*12+16800*6
180

= 1452 (J/kg.độ)

Vậy Cc = Cht .xc + 4186 (1-xc)
= 1452*0,48+4186*(1-0,48) = 2873,68 (J/kg.độ)
3.3.2 Nhiệt lượng riêng
Gọi I là nhiệt lượng riêng của hơi đốt (J/kg)
i là nhiệt lượng riêng của hơi thứ (J/kg)
Tra bảng (I.250, STQTTB T1, 312)

11


Đồ án Quá Trình và Thiết bị
Bảng 3.2 Bảng nhiệt dung riêng

Hơi đốt

Hơi thứ

T0 C

I.10-3 (J/kg)

T0 C

i.10-3 (J/kg)

120

2711

51

2589,54

3.4 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
Nhiệt vào:
Do dung dịch đầu: GđCđtđ
Do hơi đốt: D(1-  ) i’’D
Độ ẩm của hơi :  Dc 
Nhiệt ra:
Hơi thứ mang ra: W.i’’W
Nước ngưng tụ: Dc 
Sản phẩm mang ra: Gc.Cc.tc
Nhiệt cô đặc: Qcđ
Nhiệt tổn thất: Qtt
Tỉ lệ tổn thất :  = 0,05 và độ ẩm của hơi  = 0,05
Phương trình cân bằng nhiệt:
 Dc  + GđCđtđ + D(1-  ) i’’D = W.i’’W + D.C.  + Gc.Cc.tc  Qcđ + Qtt

Có thể bỏ qua:
Nhiệt lượng do hơi nước bão hoà ngưng tụ trong đường ống dẫn hơi đốt vào
buồng đốt: φDc  = 0
Nhiệt cơ đặc: Qcđ = 0
Nước ngưng chảy ra có nhiệt độ bằng nhiệt độ của hơi đốt vào (không có q
lạnh sau khi ngưng) thì (i’’D - cθ) = rD= 2207,075 kJ/kg ở Pht=2,025 at (ẩn nhiệt
ngưng tụ của hơi đốt). (Bảng I.251, STQTTB T1, 314)

D(1 - φ)( i’’D - cθ) + GđCđtđ = GcCctc + W i’’W + Qtt
Thay Qtt = εQD = 0,05QD
QD= D(1 - ε)(1 - φ)( i’’D - cθ) = Gđ(Cctc - Cđtđ) + W(i’’W - Cctc)

12


Đồ án Quá Trình và Thiết bị

D=

Gđ (Cc t c  C đ t đ )  W (iw''  Cc t c )
(1   )(1   )rD

=

1100* (2873,68 * 62,26  3300* 52,5)  2200(2653,9 *103  2873,68 * 62,26)
(1  0,05) * (1  0,05) * 2207,075 *103

= 2736,7 (kg/h)
Lượng hơi đốt tiêu tốn riêng:

m

D
2736,7
=
= 1,24 (kg hơi đốt/kg hơi thứ ).
W
2200

Trong đó:
D : lượng hơi đốt dùng cơ đặc
W: lượng hơi thứ thốt ra khi cơ đặc
3.5 TÍNH TỐN TRUYỀN NHIỆT CHO THIẾT BỊ CƠ ĐẶC
Quá trình truyền nhiệt gồm 3 giai đoạn:
+ Nhiệt truyền từ hơi đốt đến bề mặt ngoài của ống truyền nhiệt với hệ
số cấp nhiệt 1 và nhiệt tải riêng q1
+ Dẫn nhiệt qua thành ống
+ Nhiệt truyền từ bề mặt ống đến dung dịch với hệ số cấp nhiệt  2 và
nhiệt tải riêng q2
Ta có:
t1 = thd - tT1
t2 =tT2 - tc
t = tT1 - tT2
3.5.1 Nhiệt tải riêng phía hơi ngưng (q1)
Hệ số cấp nhiệt 1, với ống truyền nhiệt đặt thẳng đứng thì hệ số 1 đối với
hơi bão hịa ngưng tụ được tính theo cơng thức (V.101, STQTTB T2, 28)

 r 
1  2,04 * A * 

 H * t1 

0, 25

 q1  1 * t1

Trong đó:
r: ẩn nhiệt ngưng tụ của nước ở áp suất hơi đốt là 2,025 at.

Tra bảng I.251 STQTTB T1, 314 : r = 2207,075*103 J/kg

13


Đồ án Quá Trình và Thiết bị

H: chiều cao ống truyền nhiệt
A: phụ thuộc nhiệt độ màng nước ngưng tm = (thd + tT1)/2
A tra STQTTB T2, 29.
với thd, tT1: nhiệt độ hơi đốt và vách phía hơi ngưng.
1 - hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng, W/m2 độ
Chọn t1 = 4,9 tT1 = thd - t1 = 120 – 4,9 = 115,10C
Ta suy ra tm =

thđ + tT1
2

= 117,55  A = 186,89 (STQTTBT2, 29)

 r 
1  2, 04* A * 

 H * t1 

0,25

2207,075*103 0,25
= 2,04*186,89*(
) = 8305,47 (W/m2 độ)

2 * 4,9

q1= 1 .t1 = 8305,47 *4,9 = 40696,78 (W/m2)
3.5.2. Nhiệt tải riêng phía dung dịch (q2):
Theo công thức VI.27, STQTTBT2, 71:

  dd 
2  n * 

 n 

0,565

   2  C   
*  dd  *  dd  *  n
 n   Cn   dd



 

0,435

W/m2 độ

Trong đó:
n: hệ số cấp nhiệt của nước khi cô đặc theo nồng độ dung dịch
n = 45,3*p0,5*t2,33 (Sổ tay thiết kế Thiết kế, Phạm Văn Thơm, 234)
Độ dẫn nhiệt của dung dịch:

dd  A * C *  dd * 3

 dd

(I.32, STQTTBT1, 123)

M dd

= 3,58*10-8 * 2873,68* 1139,3 * 3

1221,8
= 0,24 (W/m.độ)
180

dd - độ nhớt dung dịch
dd = 4,79*10-3 N.s/m2 (tra bảng I.112, STQTTBT1, 114, vì khơng có tài
liệu nào thể hiện độ nhớt của glucose, nên lấy độ nhớt của đường mía ở cùng nồng
độ)

14


Đồ án Q Trình và Thiết bị

Chọn nhiệt độ tính toán  2 theo tC = 62,260C
Tra bảng (I.249, STQTTBT1, 310) ta được:
Cdd = CC = 2873,68 J/kg.độ (nhiệt dung riêng của dung dịch)
Cn = 4183 J/kg.độ (nhiệt dung riêng của nước)
n = 0,45*10-3 N.s/m2 (độ nhớt nước)
 dd = 1139,3 kg/m3 (khối lượng riêng dung dịch)

n= 981,98 kg/m3 (khối lượng riêng nước)
n = 66,08*10-2 W/ m.độ (độ dẫn nhiệt của nước)
3.5.3 Nhiệt tải riêng phía tường (qv)
Xem q trình truyền nhiệt là ổn định
t2 = tT2 - tc mà tT2 = tT1 - q1  r
Với  r = r1 + r2 + r3
Chọn hơi đốt (hơi nước bão hòa) là nước sạch, theo (V.I, STQTTBT2, 4)
r1 = 0,464*10-3 nhiệt trở của cặn mặt ngồi (m2.độ.W)
Dung dịch cần cơ đặc: nho (V.I, STQTTBT2, 4)
r2 = 0,387*10-3 (m2.độ.W)
Chọn bề dày ống truyền nhiệt  = 0,002 (m), vật liệu chế tạo thiết bị cơ đặc là thép
cacbon thường có mã hiệu CT3 và  = 50 W.m/độ (bảng XII.7, STQTTBT2, 313)
 r3 =

 0.002
=
= 4*10-5 (m2.độ.W)

50

  r = 0,464*10-3 + 0,387*10-3 + 4*10-5 = 8,91*10-4 (m2.độ.W)
Ta tính được tT2 = tT1 - q1  r = 115,1- 40696,78*8,91*10-4 = 78,840 C
t2 = 78,84 – 62,26 = 16,580 C
n = 45,3 *0,13270,5* 16,582,33 = 11458,16(W/m2 độ)

  dd 
2  n * 

 n 

0,565

   2  C   
*  dd  *  dd  *  n
 n   Cn   dd

0,24


= 11458,16* 

2
 66,08 * 10 

0 , 565



 

0,435

 1221,8  2  2873,68   0,45 * 103 

* 
 *
 * 
3 
 981,98   4183   4,79 * 10 

15

0 , 435


Đồ án Quá Trình và Thiết bị

= 2373,72 (W/m2. Độ)
Vậy q2 = 2.t2 = 2373,72*16,58 = 39354,38 (W/m2)
So sánh q1 và q2 ta thấy:
40696,78  39354,38
q1  q12
*100% =
*100% = 3,2% < 5%
q1
39354,38

Nhiệt tải trung bình là:
qtb1 =

q1  q 2
= 40025,58 (W/m2)
2

3.5.4 Hệ số truyền nhiệt K cho quá trình cơ đặc
Trong đó giá trị K được tính thơng qua hệ số cấp nhiệt:
K 

1
1

1

r 

1

2

=

1
1
1
 8,91*10 4 
8305,47
2373,72

= 697,99 (W/m2.độ)

3.5.5 Tính nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp
Q = D.r() =

2736,7 * 2207,075*103
= 1,68*106 (J/s)
3600

3.5.6. Diện tích bề mặt truyền nhiệt
Từ CT 3.14, QTTB tập 3, 144:
Q

1,68 *106
F=

 41,69
K .t hi 697,99.57,74

(m2)

Chọn F = 50 (m2) (Chọn F trong dãy chuẩn theo QTTB tập 5, 193)
Trong đó:
F: diện tích bề mặt truyền nhiệt (m2)
Q: nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp (W)
K: hệ số truyền nhiệt tổng quát (W/m2.độ)
 thi: hiệu số nhiệt độ hữu ích của thiết bị (0C)

16


Đồ án Quá Trình và Thiết bị

Chương 4: THIẾT BỊ CHÍNH
4.1. BUỒNG ĐỐT
4.1.1 Tính số ống truyền nhiệt
Chọn loại ống truyền nhiệt có đường kính 38x2 mm nên:
d = dt = dn -2.  = 0,038-2.0,002 = 0,034 (mm) ( vì d = dtr 1>2) (theo bảng
V1.6, STQTTB T2, 80).
Chọn chiều cao của ống truyền nhiệt là h = 2 (m).
F
50


 234 (ống)
dt h  * 0,034 * 2

n=

Theo bảng quy chuẩn số ống truyền nhiệt V.11, STQTTBT2, 48.
Chọn n = 271 ống.
Chọn cách xếp ống theo hình 6 cạnh.
Số hình 6 cạnh là: 9
Số ống trên đường xuyên tâm của lục giác b = 19 ống
4.1.2 Đường kính ống tuần hồn trung tâm
Diện tích tiết diện ngang của ống tuần hoàn Fth (CT III.25, Sổ tay thiết kế, Phạm
Văn Thơm, 121):

 .Dth2
4.Fth
Fth 
 Dth 
4

Trong trường hợp đối lưu tự nhiên, tuần hoàn trong: Fth = (0,25  0,30) FD , với Fo là diện
tích tiết diện ngang của tất cả ống truyền nhiệt; chọn Fth= 0,3.Fo
Fth = 0,3.
Vậy: Dth =

d 2 n
4

4 Fth





 0,3.

 .0,0342.271
4

4.0,074



 0,074(m 2 )

 0,307(m)

Chọn Dth = 325 mm
4.1.3 Đường kính buồng đốt
Dt = t.(b-1) + 4.dn

(V.141, STQTTB T2, 49)

Trong đó: t là bước ống, thường chọn t = (1,2  1,5).dn
Chọn t =1,5.dn =1,5.0,038 = 0,057 (m)

17


Đồ án Quá Trình và Thiết bị

 Dt = 0,057(19-1)+4.0,038 = 1,178 (m)
Chọn Dt =1,2 m (Bảng XIII.6, STQTTB T2, 359)
Kiểm tra diện tích truyền nhiệt:
Dth  t( b-1 )  b 

Dth
0,325
1 
 1  6,7
t
0,057

Chọn b = 7 (ống) (Theo bảng V.11, STQTTB T2, 48 )
Vậy số ống truyền nhiệt đã bị thay thế bởi ống tuần hoàn trung tâm là n:
3
3
4
b = 1  (n '  1)  n '  (b 2  1)  1  (7 2  1)  1  37
4
4
3

Số ống truyền nhiệt còn lại là:
n” = 271 – 37 = 234 ống
Kiểm tra diện tích truyền nhiệt:
F = 3,14*H*(n’’.dt + Dth) = 3,14*2*(234*0,034+0,325) = 52 > 50 (thỏa mãn)
4.2 BUỒNG BỐC
4.2.1 Đường kính buồng bốc
Thể tích của buồng bốc (khơng gian hơi), chiều cao, đường kính của buồng

bốc và bản chất dung dịch có mối quan hệ với nhau. Thường người ta tính thể tích
buồng bốc. Có thể chọn đường kính hoặc chiều cao buồng bốc.
Chọn Dt = 1,8 m (Theo Bảng XIII.6, STQTTB T2, 359)
4.2.2. Chiều cao buồng bốc hơi
Thể tích khơng gian hơi được xác định

Vkgh 

W
 h .u tt

( VI.24,STQTTB T2, 71)

Trong đó:
Vkgh: là thể tích không gian hơi (m3).
W: là lượng hơi thứ bốc lên trong thiết bị (m3).
Hơi thứ là hơi dung môi nguyên chất  h: là khối lượng riêng của hơi thứ
là 0,083 (kg/m3) ở áp suất 0,1258 at (STQTTB T1, 315)
utt: là cường độ bốc hơi thể tích cho phép của khoảng không gian hơi trong
một đơn vị thời gian (m3/m3.h).

18