cấu tạo, nguyên tắc làm việc, ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của các thiết bị cô đặc

N
h
ó
m
BÀI TIỂU LUẬN
Môn:
Các quá trình và thiết bị truyền nhiệt
Đề tài:
Cấu tạo, nguyên tắc làm việc, ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng
của các loại thiết bị cô đặc.
Giảng viên hướng dẫn:
SVTH:
GỒM CÓ 5 LOẠI THIẾT BỊ CÔ ĐẶC CHỦ YẾU SAU:
I- Thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn ở tâm
I- Thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn ở tâm
II- Thiết bị cô đặc phòng đốt treo
II- Thiết bị cô đặc phòng đốt treo
III- Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài
III- Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài
IV- Thiết bị cô đặc cưỡng bức
IV- Thiết bị cô đặc cưỡng bức
V- Thiết bị cô đặc loại màng
V- Thiết bị cô đặc loại màng
VI- Thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lỏng
VI- Thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lỏng
VII- Thiết bị cô đặc loại rôto
VII- Thiết bị cô đặc loại rôto
`

1- Cấu tạo
1- Phòng đốt

2- Ống truyền nhiệt
3- Ống tuần hoàn
4- Phòng bốc hơi
5- Phòng bốc hơi
I- Thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn ở tâm
`

2- Nguyên tắc làm việc
- Đầu tiên dung dịch sẽ được cho vào các ống
truyền nhiệt và ống tuần hoàn qua van, sau đó mở
van hơi cho hơi vào. Phải để dung dịch phủ kín
toàn bộ các ống mới được mở van hơi. Nhằm
tránh hiện tượng cháy nổ.
- Tại phòng đốt này, dung dịch trong các ống sẽ
được truyền nhiệt từ hơi đốt ở bên ngoài. Trong
ống truyền nhiệt dung dich sẽ sôi lên và trở thành
hỗn hợp hơi-lỏng. Hỗn hợp này nóng nên khối
lượng riêng giảm đi và bị đẩy từ dưới lên miệng
ống. Còn trong ống tuần hoàn, thể tích dung dịch
theo một đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn hơn ống
truyền nhiệt do đó lượng hơi tạo ra ít hơn, dẫn đến
khối lượng của hỗn hợp hơi-lỏng lớn hơn và sẽ bị
đẩy xuống dưới.
I- Thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn ở tâm
`

2- Nguyên tắc làm việc
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.

- Phía trên phòng đốt là phòng bốc hơi. Ở đây, hơi
thứ sẽ mang theo những cấu tử. Vì thế, có bộ phận
tách bọt nhằm thu hồi lại những cấu tử.
- Trong quá trình truyền nhiệt, dung dịch được cô
đặc sẽ thoát ra qua cửa II , nước ngưng tụ sẽ thoát
ra qua cửa IV. Còn hơi thứ sau khi được loại cấu
tử sẽ thoát ra qua cửa V
I- Thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn ở tâm
`

3- Đặc điểm, ưu nhược điểm

Đăc điểm: Vận tốc tuần hoàn của loại thiết bị
này thường không quá 1,5m/s. Khi năng suất
thiết bị quá lớn ta có thể thay ống tuần hoàn
bằng vài ống có đường kính nhỏ hơn.

Ưu điểm: Thiết bị cô đăc có ống tuần hoàn ở
tâm có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, dể sửa
chữa và làm sạch.

Nhược điểm: Vận tốc tuần hoàn chậm, và có
thể bị giảm do ống tuần hoàn bị nóng lên.
I- Thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn ở tâm
4- Phạm vi áp dụng
Áp dụng với lượng sản phẩm ít, năng suất
không quá lớn.

1- Cấu tạo
1- Vỏ thiết bị

2- Phòng đốt
3- Ống truyền nhiệt
4- Ống dẫn hơi đốt
5- Tai đỡ
II- Thiết bị cô đặc phòng đốt treo
2- Nguyên tắc làm việc
- Đầu tiên dung dịch sẽ được cho vào ống
truyền nhiệt (3), cho hơi đốt vào phòng đốt
(2) qua ống dẫn hơi đốt (4).
- Tại phòng đốt này, dung dịch trong các ống
truyền nhiệt (3) được truyền nhiệt, dung dịch
sẽ sôi lên và trở thành hỗn hợp hơi – lỏng.
Hỗn hợp này nóng nên khối lượng riêng giảm
đi và bị đẩy từ dưới lên miệng ống.
`

3- Đặc điểm, ưu nhược điểm

Đăc điểm: Phòng đốt 2 đặt ở giữa thiết bị,
khoảng trống vành khăn ở giữa phòng đốt
và vỏ đóng vai trò ống tuần hoàn.

Ưu điểm: Phòng đốt có thể lấy ra ngoài
khi cần sữa chữa hoặc làm sạch. Vận tốc
tuần hoàn lớn hơn vì vỏ ngoài không bị đốt
nóng

Nhược điểm: Thiết bị có cấu tạo phức tạp
và kích thước lớn do có khoảng trống hình
vành khăn.

II- Thiết bị cô đặc phòng đốt treo
4- Phạm vi áp dụng
Áp dụng khi yêu cầu đạt năng suất vừa.
Áp dụng cho các loại sản phẩm có độ
nhớt khác nhau.

1.1- Cấu tạo
1- Phòng đốt
2- Phòng bốc hơi
3- Ống tuần hoàn
4- Bộ phận tách bọt
5- Ống dẫn hỗn hợp lỏng - hơi
III- Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài
1.2- Nguyên tắc làm việc
- Dung dịch đi vào phòng đốt 1 được đun sôi
tạo thành hỗn hợp lỏng – hơi đi qua ống 5
vào phòng bốc hơi, ở đây hơi thứ được tách
ra đi lên phía trên, dung dịch còn lại đi về
phòng đốt 1 theo ống tuần hoàn 3.
1- Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài kiểu đứng

1.3- Đặc điểm, ưu nhược điểm
III- Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài
1- Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài kiểu đứng

Đăc điểm: Các ống truyền nhiệt có thể
làm dài (đến 7m) nên cường độ tuần
hoàn lớn, do đó cường độ hơi lớn.

Ưu điểm: Có thể ghép một vài phòng

đốt vào một buồng bốc hơi để làm việc
thay thế khi cần làm sạch và sửa chữa
đảm bảo quá trình làm việc liên tục.

Nhược điểm: Thiết bị có cấu tạo phức
tạp và kích thước lớn.
1.4- Phạm vi áp dụng
Áp dụng khi yêu cầu năng suất cao,
dùng cho các loại dung dịch có độ nhớt
khác nhau.

III- Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài
1- Phòng đốt
2- Phòng bốc hơi
2.2- Nguyên tắc làm việc
- Dung dịch đi vào phòng
đốt 1 được đun sôi tạo
thành hỗn hợp lỏng – hơi đi
qua phòng bốc hơi, ở đây
hơi thứ được tách ra đi lên
phía trên.
2- Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài kiểu nằm ngang
2.1- Cấu tạo

2.3- Đặc điểm, ưu nhược điểm
III- Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài
2- Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài kiểu nằm ngang

Đăc điểm: Phòng đốt là thiết bị truyền nhiệt ống chữ U. Dung dịch
ở nhánh dưới của ống truyền nhiệt chuyển động từ trái qua phải, còn

ở nhánh trên từ phải qua trái.

Ưu điểm: Phòng đốt được đặt trên một chiếc xe nhỏ và dễ dàng
tách ra khỏi phòng bốc hơi để làm sạch và sửa chữa. Loại này có
cường độ dung dịch lớn, dễ dàng tháo phòng đốt để sửa chữa và làm
sạch.

Nhược điểm: Thiết bị có cấu tạo
phức tạp và kích thước lớn
1.4- Phạm vi áp dụng
Áp dụng khi yêu cầu năng
suất cao, dùng cho các loại
dung dịch có độ nhớt khác
nhau.

IV- Thiết bị cô đặc cưỡng bức
1- Phòng đốt
2- Phòng bốc hơi
3- Ống tuần hoàn
4- Bơm tuần hoàn
2- Nguyên tắc làm việc
- Dung dịch đưa vào phòng đốt 1
bằng bơm tuần hoàn, dung dịch đặc
đi ra ở phần dưới của phòng bốc
hơi, còn phần chính chảy về ống 3
do bơm tuần hoàn hút và trộn lẫn
với dung dịch đầu đi vào phòng đốt.
1- Cấu tạo

IV- Thiết bị cô đặc cưỡng bức


Đăc điểm: Vận tốc dung dịch trong ống truyền nhiệt bằng1,5 đến
3,5m/s, do đó hệ số cấp nhiệt lớn hơn trong tuần hoàn tự nhiên tới 3
đến 4 lần và có thể làm việc được ở điều kiện hiệu số nhiệt độ có ích
nhỏ (3-5
0
C) vì cường độ tuần hoàn không phụ thuộc vào hiệu số nhiệt
độ mà phụ thuộc vào năng suất của bơm.
3- Đặc điểm, ưu nhược điểm

Ưu điểm: Hiệu suất cao, không phụ thuộc vào hiệu số nhiệt độ. Thiết
bị này tránh được hiện tượng bám cặn trên bề mặt truyền nhiệt và có
thể cô đặc những dung dịch có độ nhớt lớn mà tuần hoàn tự nhiên
khó thực hiện.

Nhược điểm: Tốn năng lượng để bơm, kết cấu phức tạp.
4- Phạm vi áp dụng
•
Được ứng dụng khi cường độ bay hơi lớn
•
Có thể thực hiện ở những thiết bị khác nhau như: Phòng đốt ngoài,
phòng đốt treo.

V- Thiết bị cô đặc loại màng
1- Phòng đốt
2- Phòng bốc hơi
3- Bộ phận tách bọt
4- Ống dẫn
2- Nguyên tắc làm việc
- Dung dịch chuyển động dọc theo bề mặt

truyền nhiệt ở dạng màng mỏng từ dưới lên
trên. Phòng đốt 1 là một thiết bị truyền nhiệt
ống chùm dài 6-9m, hơi đốt đi vào phía ngoài
ống, dung dịch vào đáy thiết bị chứa 1/4 -1/5
chiều cao ống truyền nhiệt. Khi sôi, hơi thứ
chiếm hầu hết tiết diện của ống đi từ dưới lên
với vận tốc rất lớn kéo theo màng chất lỏng ở
1- Cấu tạo
bề mặt ống cùng đi lên, khi màng chất lỏng đi từ dưới lên tiếp tục bay hơi,
nồng độ dung dịch tăng lên dần đến miệng ống là đạt nồng độ cần thiết.

V- Thiết bị cô đặc loại màng

Đăc điểm: Có hệ số truyền nhiệt lớn khi mức chất lỏng thích hợp,
lượng chất lỏng thích hợp được xác định bằng thực nghiệm. Nếu mức
chất lỏng quá cao hệ số truyền nhiệt sẽ giảm, ngược lại nếu mức chất
lỏng quá thấp, bề mặt truyền nhiệt của ống ở phía trên sẽ bị khô, khi
đó quá trình cấp nhiệt phía trong ống là quá trình cấp nhiệt từ thành
ống tới hơi.
3- Đặc điểm, ưu nhược điểm

Ưu điểm: Áp suất thuỷ tĩnh nhỏ, do đó tổn thất thuỷ tĩnh bé.

Nhược điểm: Khó làm sạch vì ống dài, khó điều chỉnh khi áp suất
hơi đốt và mức dung dịch thay đổi, không thích hợp đối với dung
dịch nhớt và dung dịch kết tinh
4- Phạm vi áp dụng
Áp dụng đối với loại chất lỏng thích hợp được xác định bằng thực
nghiệm.

VI- Thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lỏng
1- Phòng đốt
2- Phòng sỏi
3- Vòng đồng tâm
4- Ống tuần hoàn
5- Phòng bốc hơi
6- Đáy hình phễu
2- Nguyên tắc làm việc
1- Cấu tạo
- Hỗn hợp hơi lỏng đi từ phòng sôi đi lên phòng
bốc hơi 5, hơi thứ đi lên phía trên ra ngoài; dung
dịch còn lại đi xuống phòng đốt qua ống tuần
hoàn 4; phần kết tinh lắng xuống đáy 6. Phòng
đốt có nhiệm vụ đun nóng dung dịch rồi đi vào
tấm ngăn áp suất thuỷ tĩnh giảm dung dịch sôi

VI- Thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lỏng

Đăc điểm: Thiết bị gồm phòng đốt 1, phía trên phòng đốt là phòng
sôi 2 cao gần 3m, phân trên phòng sôi đặt những tâm ngăn hình tròn
đồng tâm tạo thành những khe hình vành khăn. Tác dụng của tấm
ngăn làm cho quá trình sôi ổn định không cản trở sự tuần hoàn ở khu
vực sôi. Thiết bị có vận tốc tuần hoàn lớn (đến 3m/s).
3- Đặc điểm, ưu nhược điểm

Ưu điểm: Ống truyền nhiệt ít bị bám cặn, thích hợp với các dung
dịch đậm đặc, kết tinh và dung dịch có độ nhớt lớn.

Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp, thiết bị cồng kềnh.
4- Phạm vi áp dụng

•
Áp dụng dùng các dung dịch đậm đặc, kết tinh và dung dịch có độ
nhớt lớn.

VII- Thiết bị cô đặc loại rôto
1- Thân thiết bị
2- Bao hơi
3- Rô to
4- Cánh
2- Nguyên tắc làm việc
1- Cấu tạo
- Dung dịch đầu đưa vào ở phần trên thiết
bị do cánh quay, dưới tác dụng của lực ly
tâm làm văng chất lỏng ra thành thiết bị
và chuyển động xoáy. Màng mỏng tiếp
xúc với thiết bị được đun nóng bởi bao
hơi 2; Hơi thứ bay ra được đưa lên phía
trên rồi ra ngoài. Sản phẩm được tháo ra
từ đáy thiết bị.

VII- Thiết bị cô đặc loại rô to

Đăc điểm: Thân thiết bị có 1 bao hơi 2 và rô to quay 3, các cánh 4
lắp vào trục thẳng đứng.
3- Đặc điểm, ưu nhược điểm

Ưu điểm: Cường độ truyền nhiệt lớn, dung dịch bị hơi thứ kéo theo
nhỏ. Dùng để cô đặc loại dung dịch dạng keo, đặc sệt.

Nhược điểm: Cấu tạo và gia công phức tạp, giá thành cao do cần bộ

phận chuyển động quay.
4- Phạm vi áp dụng
•
Dùng để cô đặc dung dịch không bền nhiệt hoặc dung dịch có độ
nhớt cao, dung dịch dạng keo, đặc sệt.
The End!
Cảm ơn sự quan tâm
theo dõi
của cô và các bạn!