Câu hỏi đồ án cô đặc

Cơ đặc:
Cơ đặc là gì? Có mấy phương pháp cơ đặc?
Cô đặc là phương pháp thường được dùng để tăng nồng độ một cấu tử nào đó
trong dung dịch hai hay nhiều cấu tử, bằng cch tách một phần dung mơi ra khỏi dung
dịch.
Có 2 phương pháp cơ đặc:
Phương pháp nhiệt: dưới tác dụng nhiệt, dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang
trạng thái hơi khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất bên ngồi tác dụng lên mặt
thoáng dung dịch.
Phương pháp lạnh: khi hạ thấp nhiệt độ đến mức độ u cầu nào đó thì một cấu tử
được tách ra dưới dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để
tăng nồng độ chất tan.
So sánh 2 phương pháp.
Phương pháp nhiệt
-D
​ ễ bị quá nhiệt cục bộ làm hỏng
sản phẩm.
- ​Sản phẩm dễ bị thay đổi màu sắc,
đơi khi có mùi.
-​ H
​ iệu suất cô đặc cao.

Phương pháp lạnh
-​ ​Sản phẩm không bị hỏng do nhiệt.
-​ ​Sản phẩm không bị đổi màu và mùi.
-​ ​Hiệu suất cô đặc thấp.
-​ ​Thiết bị phức tạp.

-​ T
​ hiết bị đơn giản.
Cô đặc khác chưng cất?

Cô đặc thì chỉ có dung mơi bay hơi, cịn chất tan khơng bay hơi. Cịn chưng cất thì
cả dung mơi và chất tan đều bay hơi (với hàm lượng khác nhau)
Bồn cao vị để làm j? bỏ được không ? chiều cao bao nhiêu? Cách tính?
Có nhiệm vụ cung cấp dung dịch cho hệ thống 1 cách ổn định. Nó hoạt động dựa
vào thế năng để cung cấp động năng cho hệ thống. Do đó vận tốc v dung dịch cung
cấp cho thiết bị được ổn định, thêm vào đó tiết diện ống dẫn S cố định do đó Q cố
định (Vì Q= v.S).
Trên ngun tắc ta có thể bỏ qua bồn cao vị, nhưng rất khó để hệ thống thiết bị
hoạt động ổn định do đó việc sử dụng bồn cao vị là cần thiết.


Ta tính bồn cao vị dựa vào lưu lượng dịng chảy của thiết bị (năng suất thiết bị) và
dựa vào đường kính ống dẫn cho trước, ta tính được vận tốc cần thiết của dịng chảy,
từ đó ta tính được tổn thất cục bộ của ống dẫn dung dịch và dựa vào cơng thức sau ta
tính được chiều cao cần thiết của bồn cao vị.
= (*)
Phương trình cân bằng năng lượng.
Theo hương tính tốn như trên nhận được giá trị Z1​=13 m.

Cách xác định sự rò rỉ hơi?
Sau 1 thời gian hoạt động có thể xảy ra hiện tượng rị rỉ hơi trong buồng đốt, sự rò
rỉ này gây nên các hiện tượng xấu như:
Thất thoát dung dịch, ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống (nếu áp suất nồi lớn hơn
áp suất hơi).
Nếu nước ngưng chảy vào hệ thống sẽ làm tăng thêm lượng dung môi cần bốc hơi
(nếu áp suất nồi thấp hơn áp suất hơi).
Trường hợp 1 ta có thể thường xuyên kiểm tra lượng nước ngưng tụ có lẫn dung
dịch cơ đặc hay khơng. Đối với dung dịch đường thường sử dụng α​-naphtol, nếu xuất
hiện vệt tím thì có nghĩa nước ngưng đã có lẫn dung dịch đường.( α​-naphtol có thể
phát hiện đường tới nồng độ 50 ppm).

Đối với trường hợp 2 thì việc xác định khó khăn hơn. Ta phải kiểm tra áp suất các
chùm ống. Dấu hiệu đặc trưng của cô đặc đường khi bị hượng tượng rị rỉ này là dung
dịch có 1 mùi riêng biệt.
Ống chảy tràn? Cơng dụng?
Ống chảy tràn có nhiệm vụ giữ cho mực chất lỏng cố định tại bồn cao vị.
Lưu lượng kế loại j? cách lắp đặt? nguyên tắc hoạt động?
Lưu lượng kế loại Ratomet.
Nguyên lý hoạt động: do tác động của dòng chảy (từ dưới lên) tạo ra sự thay đổi
tiết diện giữa thành ống và con độn. Lưu lượng càng lớn thì con độn càng được đẩy
lên cao và dừng ở một vị trí ổn định (vị trí khi lực tác dụng bởi dịng lưu chất cân bằng
với trọng lượng của con độn.


Theo nguyên tắc hoạt động như trên lưu lượng kế phải lắp đặt sao cho dòng chảy
của dung dịch từ dưới lên trên.
Khí khơng ngưng? Gồm khí j? tác hại của nó?
Các khí khơng ngưng bao gồm: NOx​, SO​x​, CO​x​,… là các khí lẫn trong hơi đốt vào
thiết bị gia nhiệt, nhưng không ngưng tụ được. Nếu ta không cho thóat đi thì những
khí này sẽ tích tụ dần dần trong chùm ống và chiếm thể tích hơi đốt, làm giảm khả
diện tích truyền nhiệt (giảm hiệu suất của thiết bị).
Do lượng khí khơng ngưng rất ít nên ống tháo khí khơng ngưng được bố trí ở chỗ
xa nhất đối với cửa dẫn hơi đốt vào, vị trí này hơi đốt khó đến nhất và có khả năng tạo
thành các túi khí,​ và phải bố trí van để điều chỉnh lượng hơi thốt, vì thơng thường nó
khơng hoạt động liên tục.
Cấu tạo bẫy hơi? Hoạt động?
Đó là một hộp nhỏ. Gồm 1 xupát được điều kiển bởi 1 phao. Khi nước ngưng tụ
đạt đến 1 mức cố định nào đó, dung dịch sẽ đẩy phao lên đồng thời supát mở, và nước
được tháo ra ngoài. Khi nước tháo đến 1 giới hạn thì phao sẽ tự xác lập vị trí cân bằng
tương ứng với lượng nước ngưng.
Cấu tạo thiết bị tách giọt? hoạt động?

Nguyên tắc chung là hơi thứ khi bốc hơi có thể mang theo dung dịch dạng lỏng do
đó ta phải tách lượng dung dịch này lại nhằm giảm tổn thất dung dịch. Để thu hồi
dung dịch ta cho hơi bay qua thiết bị tách giọt. tại thiết bị tách giọt hơi được thay đổi
hướng đi liên tục. Do đó dung dịch mất năng lượng và rơi trở lại theo ống dẫn.
Thiết bị tách giọt của em có cấu tạo như hình vẽ. Thiết bị có cấu tạo gồm chùm
ống ở giữa và 1 nắp chụm nhằm mất năng lượng khi hơi đi qua. Hơi đi qua ống và bay
ngược xuống dưới và thoát qua ống tháo hơi thứ. Còn dung dịch khi và chạm vào
thành ống hoặc nắp chụm sẽ mất năng lượng nên được rơi trở lại nồi cơ đặc.
Δ​T hữu ích? Cách tính? Nói lên cái j?
Hiệu số nhiệt độ hữu ích được tính theo công thức:
Δ​t​i​=T​1​ – (T​2​+​ΣΔ​1​)
ΣΔ​1​: tổn thất chung của thiết bị, bao gồm: tổn thất do nồng độ tăng cao, tổn thất do áp
suất thủy tĩnh, tổn thất do trở lực thủy lực trên đường ống.

T​1​: nhiệt độ hơi đốt khi vào thiết bị.


T​2​: nhiệt độ hơi đốt của nồi kế tiếp (tức nhiệt độ của dung môi được bốc hơi)
Từ hiệu số nhiệt độ hữu ích ta tính được nhiệt độ sơi của dung dịch.
t​S​=T​1​ - ​Δt​ ​i

Ưu nhược điểm của thiết bị em làm so với thiết bị cùng loại khác cấu tạo?
Thiết bị em chọn là thiết bị cô đặc buồng đốt trong ống tuần hồn trung tâm có đặc
điểm là:
Cấu tạo đơn giản, dễ cọ rửa cũng như sửa chữa nhưng tốc độ tuần hồn cịn bé nên
hệ số truyền nhiệt thấp.
Dùng để cơ đặc dung dịch có độ nhớt cao, có nhiều váng, cặn.
Thiết bị dạng này khơng áp dụng cho các dung dịch dễ kết tinh khi cơ đặc.
Thiết bị Baromet? Tính tốn ntn? Bao nhiêu ngăn? Chiều cao mỗi ngăn?
Thiết bị baromet có nhiệm vụ ngưng tụ hơi thứ từ buồng đốt 2.

Tính tốn ta dựa vào lượng hơi thứ cần thiết ngưng tụ ta tính được lượng nước cần
thiết ngưng tụ từ đó ta tính được các kích thước cần thiết như đường kính, chiều cao
thiết bị.
Theo tính tốn như trên ta có H=10 m, D=0,12 m, số bậc là 4, số ngăn là 8 khoảng
cách giữa các ngăn là 400 mm.
Bơm tại vị trí ra khỏi nồi cô đặc 2 để làm j? cần hay ko?
Bơm tháo liệu dùng để lấy nguyên liệu ra khỏi thiết bị. Do áp suất bên trong thiết
bị 2 là áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển (áp suất chân khơng) do đó dung dịch khơng
tự chảy ra ngồi được nên cần bơm tháo liệu.
Dung dịch cơ đặc? Tính chất quan trọng của nó?
Dung dịch cơ đặc của em là đường có tính chất đặc trưng là độ nhớt dung dich khá
cao và độ nhớt của đường tăng theo chiều tăng nhiệt độ và giảm theo chiều tăng nhiệt
độ. Dung dịch có nhiều váng, cặn.
Cách chọn bao nhiêu nồi? có đặc điểm j giữa các nồi?
Để tiết kiệm năng lượng (tiết kiệm hơi đốt) người ta thường sử dụng hệ thống cô
đặc nhiều nồi. Số nồi tăng lên thì lượng hơi đốt tiêu tốn giảm nhưng chi phí thiết bị
tăng lên. Việc xác định số nồi tối ưu ta căn cứ vào tổng chi phí cho từng trường hợp


​ ố nồi tối ưu sẽ là số nồi ứng với tổng chi
với giả định số nồi khác nhau (2,3,4…). S
phí nhỏ nhất. Kinh nghiệm cho thấy với hệ thống thiết bị làm việc trong điều kiện
chân không số nồi thích hợp nhất khơng q 5, cịn với hệ thống thiết bị làm việc ở áp
suất cao thì số nồi không quá 3. Và đối với cô đặc dung dịch đường thông thường là từ
2 – 3 nồi.
Cách lấy mẫu? chiều dài của thiết bị lấy mẫu?
Thiết bị lấy mẫu có cấu tạo dạng ống trụ. Có cấu tạo kín nhằm khơng cho dung
dịch bên trong di chuyển bên ngồi. Nó được bít kít bởi 1 lớp đệm cao su. Ống đệm
này trong khi sử dụng sẽ hao mòn và được 2 vít siết chặt hơn. Đến khi vít bít kín thì ta
tiến hành thay thế lớp đệm cao su. Chiều dài thiết bị phải cân đối giữa phần trong và

ngoài, tốt hơn là bên trong dài hơn để dễ dàng lấy mẫu.
Kính quan sát? Bao nhiêu cái thì được? cách lắp đặt?
Kính quan sát có nhiệm vụ chính là có thể quan sát hoạt động của dung dịch trong
thiết bị do đó kính quan sát phải đặt ở vị trí có thể quan sát được mực chất lỏng trong
thiết bị. Trong thiết bị chọn mực chất lỏng cao hơn buồng đốt 0,1m. Do đó, kính quan
sát đặt ở vị trí từ 0,1-0,2 so với mực chất lỏng, và phải bố trí ít nhất 2 kính quan sát
cùng trục đối chiếu nhau để tận dụng ánh sáng bên ngoài.
Ống chùm? Bao nhiêu ống? Cách tính? Có mấy cách lắp ống? em chon cách
nào? Hình vẽ?
Ống chùm là thiết bị gia nhiệt cho dung dịch bên trong buồng đốt. Ta tính số ống
dựa vào yêu cầu cần thiết về bề mặt truyền nhiệt của thiết bị
F= .
Trong đó K là hệ số dẫn nhiệt của thiết bị dựa chủ yếu vào hệ số tỏa nhiệt phí hơi
nước và dung dịch α​1​, ​α​2​.
K=
Q: nhiệt lượng cần thiết để bốc hơi lượng dung mơi u cầu.
ΔT
​ : khoảng nhiệt độ hữu ích.
Số ống truyền nhiệt yêu cầu là: 606 ống. bề mặt truyền nhiệt 100 m2​. Số ống chọn
là 747 ống trừ số ống cho ống tuần hoàn là 130 ống. Số ống cịn lại là: 617 ống.
Có 3 cách lắp ống chùm vào vỉ ống là nong ống, hàn ống và ghép bằng ổ đệm.
Trong bài em chọn cách hàn ống vì đơn giản nhất và cũng dễ dàng thay thế ống khi hư
hỏng.


Cách sắp xếp ống trên mạng ống?
Thông thường người ta sắp xếp ống theo 2 cách phổ biến sau:
​ ​Ống sắp xếp theo hình 6 cạnh (cách chọn trong bài của em).
​ ​Sắp xếp theo hình trịn đồng tâm.
Các phương án sắp xếp nồi cô đặc?

-​ X
​ uôi chiều: hơi đốt và dung dịch đi cùng chiều với nhau từ nồi đầu đến nồi cuối.
-N
​ gược chiều: hơi đốt đi từ nồi đầu đến nồi cuối còn dung dịch đi từ nồi cuối đến nồi
đầu.
- ​Chéo dòng: dung dịch đồng thời đi vào cùng nồi và sản phẩm cũng được lấy ra ở mỗi
nồi, còn hơi đốt đi từ nồi này sang nồi khác.
Hệ thống cô đặc xuôi chiều thường dùng phổ biến hơn cả do nó có ưu điểm hơn
cả. Dung dịch tự di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất giữa các
nồi. Nhiệt độ sôi của nồi trước cao hơn nồi sau. Khuyết điểm của cô đặc xuôi chiều là
nhiệt độ dung dịch các nồi sau thấp dần, nhưng nồng độ của dung dịch thì tăng dần
làm cho độ nhớt dung dịch tăng nhanh, kết quả là ​hệ số truyền nhiệt giảm từ nồi đầu
đến nồi cuối.
Cịn trong ​hệ thống cơ đặc ngược chiều, áp suất nồi trước lớn hơn nồi sau do đó
dung dịch khơng tự chảy từ nồi này sang nồi kia, phải dùng bơm để vận chuyển. Ưu
điểm của hệ thống này hệ số truyền nhiệt trong các nồi hầu như khơng giảm đi mấy do
dung dịch có nhiệt độ cao nhất sẽ đi vào nồi cuối nên độ nhớt khơng tăng mấy. Ngồi
ra, lượng nước bốc hơi ở nồi cuối sẽ nhỏ hơn khi cô đặc xuôi chiều do đó lượng nước
dùng làm ngưng tụ hơi trong thiết bị ngưng tụ sẽ nhỏ hơn.
Hệ thống cơ đặc chéo dịng ít sử dụng nhất. Nó chỉ sử dụng khi yêu cầu nồng độ
của dung dịch không cao lắm, hoặc khi dung dịch cơ đặc có kết tinh, vì khi đó dung
dịch có kết tinh di chuyển từ nồi nọ sang nồi kia dễ làm tắc ống.
Tại vị trí cấp hơi có cấu tạo ntn? Vì sao có cấu tạo như vậy?
Tại vị trí cấp hơi có bộ phận tấm chặn và ống tăng cứng vì hơi đốt nhập vơ với vận
tốc khá lớn 10-20m/s nếu tác dụng trực tiếp với ống sẽ làm cháy ống (mau hư ống)
Cấu tạo thiết bị tháo nước ngưng?


Thiết bị tháo nước ngưng có cấu tạo như hình vẽ nhằm hạn chế tối đa lượng hơi
đốt thoát ra theo ống tháo nước ngưng. Nước ngưng sẽ dâng lên và chảy ra ngồi

trong khi đó hơi đốt khơng thể thốt ra ngồi được.
Một vài câu hỏi khác:
Có bao nhiêu thiết bị truyền nhiệt?
Ưu nhược điểm thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống?
Dung dịch đi như thế nào trong thiết bị?
Theo cấu tạo, thiết bị cô đặc gồm những loại nào?
Áp suất trong các thiết bị, áp suất hơi, nhiệt độ hơi, nhiệt độ sôi dung dịch.
Cách sắp ống trên mạng ống ngòai 2 cách trên còn cách nào khác khơng? (ngũ điểm).
Ống truyền nhiệt có kích thước to hay nhỏ có ảnh hưởng j ko? (các ống có kích thước nhỏ
cho hệ số truyền nhiệt tốt hơn vì khoảng cách trung bình của các phần tử nước đến diện tích
truyền nhiệt giảm. nhưng nhỏ thì khó thơng rửa hơn).
Phần nhô ra khỏi mặt sàn ống của ống truyền nhiệt là khoảng bao nhiêu? (2-3 mm).

Sự phân chia cấp chiều dài theo số nồi?
Thường thì nồi đầu có chiều dài ống truyền nhiệt cao hơn. Khi hư hỏng người ta
cắt bớt ống và di chuyển nó xuống 1 cấp.(vì diện tích truyền nhiệt nồi sau thường nhỏ
hơn nồi trước).
Lưu ý:​ khi nêu lên 1 công thức, ta phải nêu lên ý nghĩa các thơng số trong cơng
thức đó, cũng như các tính tốn các giá trị đó.
Và các thơng số kỹ thuật của các thiết bị trong hệ thống phải thuộc vì sẽ bị hỏi