Đề tài tìm HIỂU về THIẾT bị cô dặc

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ
KHOA CƠ KHÍ-CÔNG NGHỆ
--------

HỌC PHẦN:QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT

Đề tài: TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ CÔ DẶC

Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Toản
Sinh viên thực hiện:
1. Nguyễn Văn Tuấn
7. Trương Dương Truyền
2. Đặng Thị Diễm My
8. Võ Văn Tuấn
3. Phạm Thị Làn
9. Nguyễn Thị Tuyết
4. Trần Quốc Trí
10. Nguyễn Thị Thanh Trúc
5. Trần Đình Trung
11.
6. Lê Quang Tú
Nhóm: 8/1

Huế, 05/2015
1


PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
Truyền nhiệt là lĩnh vực đóng vai trò quan trọng, không thể thiếu trong
hầu hết các quá trình hoá học, thực phẩm, sinh học, môi trường…Trong đó

quá trình cô đặc và làm lạnh là hai quá trình có vai trò đặc biệt quan trọng.
Thực hiện quá trình cô đặc có nhiều phương pháp và sử dụng nhiều thiết
bị khác nhau để tăng năng suất, tiết kiệm thời gian, chi phí và đạt hiệu quả
kinh tế cao nhất.
Trong công nghệ chế biến thực phẩm phải sử dụng một năng lượng lớn
cho một số công nghệ: cô đặc, chưng cât, sấy,...nguồn năng lượng ngày càng
khan hiếm. Do đó phải tìm các phương pháp tối ưu để tiết kiện năng lượng
trong chế biến thực phẩm là vấn đề cấp thiết mà thật tế đặt ra.
Vì thế, trong bài tiểu luận này chúng em sẽ đưa ra một số thiết bị cô đặc,
sẽ làm rõ: ưu, nhược điểm cũng như ứng dụng của các thiết bị này trong sản
xuất để chọn các thiết bị ứng dụng trong các quá trình sản xuất một cách hợp
lý, tiết kiệm nhưng vẫn đáp ứng yêu cầu của nhà sản xuất.

2


PHẦN 2: NỘI DUNG
2.1. KHÁI NIỆM CHUNG
2.1.1. Định nghĩa
Cô đặc là quá trình làm bay hơi một phần dung môi của dung dịch chứa
chất tan không bay hơi, ở nhệt độ sôi, 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 (cất nước)
2.1.2. Một số tính chất vật lý của dung dịch liên quan đến quá trình cô
đặc
2.1.2.1. Bản chất vật lý của quá trình bốc hơi
Khi bay hơi các phân tử lỏng cần khắc phục lực liên kết ở trạng thái
lỏng và trở lực của áp suất bên ngoài, khi đó các phân tử bay hơi cần phải
thu nhiệt bên ngoài. Lượng nhiệt lấy đi trong quá trình bay hơi ở nhiệt độ

xác định của một đơn vị khối lượng chất lỏng gọi là ẩn nhiệt bay hơi. Khi
nhiệt độ tăng thì ẩn nhiệt bay hơi giảm, ở nhiệt độ tới hạn ẩn nhiệt bay hơi
bằng không.
Khi sôi chất lỏng bốc hơi ở trên mặt thoáng chất lỏng mà phần chủ yếu
là các bọt hơi được tạo thành trong lòng dung dịch. Các bọt hơi là nhưng
tâm tạo thành hơi, trong quá trình bốc hơi các bọt hơi tăng dần kích thước
và nhờ lực đẩy Acsimet nó sẽ bị đẩy lên mặt thoáng đồng thời các bọt hơi
khác cũng được hình thành. Kết quả hơi được chuyển liên tục từ bên trong
lòng chất lỏng đến bề mặt thoáng.
Điều kiện để tạo thành bọt hơi là áp suất hơi trong bọt bằng áp suất
lỏng xung quanh nó:

Ph(trong bọt) =Pl(xung quanh)

3


2.1.2.2. Nhiệt hòa tan
Khi hòa tan một chất rắn vào trong một dung môi có hai quá trình xảy
ra:
- Do tương tác giữa các phần tử của dung môi và các phần tử của chất
tan mà mạng lưới tinh thể của chất tan bị phá hủy. Đây là quá trình thu
nhiệt của dung môi, nên nhiệt độ của dung môi lạnh đi (nhiệt nóng chảy).
- Tạo thành mối liên kết giữa các phân tử của chất tan với các phân tử
của dung môi gọi là quá trình solvat hóa (nếu dung môi là nước thì gọi là
quá trình hydrat hóa). Đây là quá trình tỏa nhiệt (nhiệt solvat).
Vậy nhiệt hòa tan là tổng của hai lượng nhiệt trên ( nhiệt hòa tan =
nhiệt nóng chảy + nhiệt solvat). Như thế, nhiệt hòa tan của một chất có thể
dương hoặc âm, tùy theo tính chất của chất hòa tan và dung môi. Đối với
những chất dễ tạo thành quá trình solvat (hay hydrat) hóa thì nhiệt hòa tan

dương ( tỏa nhiệt); còn những chất không tạo thành solvat thì nhiệt hòa tan
âm (thu nhiệt).
Khi tính toán cân bằng nhiệt của quá trình cô đặc, chúng ta cần phải
biết nhiệt hòa tan để thêm nhiệt vào hay bớt nhiệt đi. Các giá trị về nhiệt
hòa tan thường tra trong các sổ tay quá trình và thiết bị.
2.1.2.3. Nhiệt độ sôi của dung dịch và tổn thất nhiệt độ
Nhiệt độ sôi của dung dịch là một thông số kỹ thuật rất quan trọng khi
tính toán và thiết kế thiết bị cô đặc, vì từ nhiệt độ sôi của dung dịch ta
chọn chất tải nhiệt để đun nóng với các thông số vật lý thích hợp sẽ chọn
được chế độ làm việc thích hợp của thiết bị.
4


Nhiệt độ sôi của dug dịch phụ thuộc vào tính chất của dung môi và chất
tan, đặc biệt là nồng độ chất tan (khi nồng độ tăng thì nhiệt độ sôi tăng).
Nhiệt độ sôi cua dung dịch luôn luôn lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi
nguyên chất ở cùng một áp suất. Điều này có thể giải thích theo định luật
Raoult:

PS −P
n
=
(2.1)
PS
N
Trong đó: Ps : áp suất hơi bão hòa của dung môi nguyên chất.
P: áp suất hơi bão hòa của dung môi trên dung dịch.
n: số mol của chất tan.
N: số mol của dung môi.

Từ biểu thức (2.1) ta thấy:

n
> 0 ⇒ PS > P , nghĩa là áp suất hơi bão hòa
N

của dung môi nguyên chất lón hơn áp suất hơi bão hòa của dung môi trên
dung dịch ở cùng một nhiệt độ. Nghĩa là ở cùng một áp suất thì nhiệt độ
sôi của dung dịch luôn luôn lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi nguyên
chất.
Cũng từ công thức (2.1) ta thấy khi nồng độ tăng thì nhiệt độ sôi tăng,
vì khi số mol chất tan (n) tăng thì áp suất hơi bão bòa của dung môi trên
dung dịch( P) giảm, tức là nhiệt độ sôi của dung dịch tăng.
Hiệu số giữa nhiệt độ sôi của dung dịch (t) và nhiệt độ sôi của dung
môi nguyên chất (ts ) khi ở cùng một áp suất là ∆' :
∆' = t - ts (2.2)

5


∆' là độ tăng nhiệt độ sôi của dung dịch so với dung môi nguyên chất ở

cùng một áp suất. Trong cô đặc người ta thường gọi là tổn thất nhiệt độ do
nồng độ. ∆' là thông số vật lý của dung dịch, nó phụ thuộc vào nồng độ
chất tan, nồng độ chất tan tăng thì ∆' tăng. ∆' còn phụ thuộc vào bản chất
của chất tan và dung môi, đồng thời nó còn phụ thuộc vào áp suất.
Khi tổn thất nhiệt độ do nồng độ ở áp suất bất kì, người ta sử dụng qui
tắc Babo: “ độ giảm tương đối của áp suất hơi bão hòa của dung môi trên
dung dịch ở một nồng độ đã cho là một đại lượng không đổi, không phụ
thuộc vào nhiệt độ sôi”. Nghĩa là:

PS − P
P
= const ⇒
= const (2.3)
PS
PS

Từ biểu thức (2.2) ta biết nhiệt độ sôi của dung dịch đã cho ứng với
một áp suất nào đó thì ta có thể xác định được nhiệt độ sôi của dung dịch ở
áp suất khác bất kì.
Ví dụ: tính nhiệt độ sôi của dung dịch ở áp suất 0,75 at, biết rằng ở áp
suất thường dung dịch sôi ở 110oC.
Tra bảng nhiệt độ 110oC thì có áp suất hơi bão hòa Ps = 1,46 at. Do đó
ta có:
P
1
=
= 0,685 = const
PS 1,46

Khi ở áp suất 0,75 at thì nhiệt độ sôi của dung dịch tương ứng với nhiệt
độ tại Ps của hơi bão hòa:
0,75
0,75
= 0,685 ⇒ Ps =
= 1,095at
PS
0,685

Tra bảng ở Ps ở 1,095 at ta có nhiệt độ sôi của nược là 102oC, đây chính

là nhiệt độ sôi của dung dịch ở áp suất 0,75 at, ở áp suất 0,75 at ta có nhiệt
độ sôi của nước là 91,2oC.
6


∆' =102-91,2=10,8oC

Vậy:

Qui tắc Babo áp dụng cho dung dịch loãng, đối với dung dịch đặc ta
phải thêm hệ số hiệu chỉnh (dùng phương pháp Ttasenco).
Phương pháp Tiasenco:
∆' = ∆' 0 .f

(2.4)

T 2S
f= 16,2.
: hệ số hiệu chỉnh.
r

trong đó: Ts: nhiệt độ sôi của dung môi, oK.
r: ẩn nhiệt hóa hơi, J/Kg.
∆' 0 : tổn thất nhiệt độ ở áp suất thường (tra bảng hay dùng đồ thị

(VI.2 STQT&TB tập 2, trang 314)).
Nhiệt độ sôi của dung dịch còn phụ thuộc vào độ sâu của dung dịch, do
chịu tác dụng của áp suất của cột chất lỏng (gọi là hiệu ứng áp suất thủy
tĩnh) nên càng xuống sâu nhiệt độ sôi càng tăng. Trên bề mặt thoáng chất
lỏng có nhiệt độ sôi thấp nhất. Tổn thất nhiệt đô do áp suất thủy tĩnh bằng

hiệu số nhiệt độ sôi của dung dịch tại lớp chất lỏng có nhiệt độ trung bình
(thường chọn nhiệt độ sôi trung bình ở ½ độ cao của ống truyeeng nhiệt)
với nhiệt độ sôi của dung dịch trên bề mặt thoáng.

∆' ' = t ( P +∆P ) − t P (2.5)
Ta tính áp suất thủy tĩnh ở độ sâu trung bình của khối chất lỏng cần cô đặc
là:

Ptb = P0 + ( h1 +

h2
).ρddsoi .g (2.6)
2

Trong đó: P0: áp suất hơi thứ trên bề mặt dung dịch, N/m2.
h1: chiều cao của lớp dung dịch sôi kể từ miệng ống truyền
nhiệt đến bề mặt thoáng dung dịch, thường chọn là 0,5m.
7


h2: chiều cao của ống truyền nhiệt, m.
ρddsôi: khối lượng riêng của dung dịch khi sôi, kg/m3.
g: gia tốc trọng trường (g=9,81m/s2)
Vậy:

∆" = t tb − t 0 (2.7)
Trong đó: ttb: nhiệt độ sôi ứng với áp suất Ptb, oC.
t0: nhiệt độ sôi ứng với áp suất P0, oC.
Tổn thất nhiệt do trở lực thủy lực gây nên trên đường ống dẫn hơi thứ ∆' " .
Thường chọn ∆' " =1÷1,5oC.

2.2. MỘT SỐ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC
2.2.1. Thiết bị cô đặc dạng tấm anfalaval
2.2.1.1. Cấu tạo

1. Buồng đốt dạng tấm anfalaval; 2. Buồng bốc hơi; 3. Bình cân bằng:
4. Bình chứa nước ngưng tụ.
2.2.1.2. Nguyên tắc hoạt động
8


Kiểm tra thiết bị, hệ thống van và một số bộ phận phụ khác để đảm bảo an
toàn trong quá trình thực hiện, báo cho các bộ phận để chuẩn bị.
Nguyên liệu được đưa vào bình cân bằng số 3 để tiến hành phân tách
dung dịch và làm cho dung dịch ổn định.
Sau đó, dung dịch đi xuống đáy thiết bị vào buồng đốt 1 (buồng đốt là các
tấm cacxet ghép lại với nhau). Tại buồng đốt, dung dịch sẽ đi từ dưới lên, hơi
vào thiết bị theo cửa dẫn đi từ trên xuống thực hiện quá trình đối lưu truyền
nhiệt giữa dung dịch và hơi làm cho dung dịch sôi lên đến khi đạt nồng độ
chất khô theo yêu cầu. Lúc này khí không ngưng được sinh ra và thoát lên
phía trên theo đường ống dẫn đến thiết bị baromet để tạo chân không cho
toàn bộ hệ thống.
Nguyên liệu sẽ ra khỏi buồng đốt di chuyển theo đường ống qua buồng
bốc hơi 2 để phân tách hai pha lỏng và hơi. Hơi thứ sinh ra ở buồng cân bằng
được đun nóng liên tục trước khi cho vào buồng bốc hơi. Tại buồng bốc hơi,
dung dịch lỏng nặng sẽ rớt xuống đi ra để tiếp tục làm nguyên liệu cho các
hiệu sau. Còn hơi thứ sẽ đi lên phía trên buồng bốc hơi để làm hơi đốt cho
các hiệu sau. Nếu hơi thứ chưa đạt yêu cầu, còn nhiễm nhiều cấu tử thì người
ta tiến hành thu hồi các cấu tử quý có trong hơi thứ sau đó mới chuyển hơi
thứ đến bộ phân kế tiếp.
Ở buồng đốt số 1, hơi sau khi gia nhiệt xong nhiệt độ sẽ giảm xuống tạo

thành nước ngưng tụ chứa trong bình chứa nước ngưng số 4 rồi theo ống tháo
nước đi ra ngoài.
2.2.1.3. Ưu, nhược điểm của thiết bị

9


• Ưu điểm
- Hệ số truyền nhiệt cao gấp 20 – 30 lần các thiết bị cô đặc thông thường.
- Có thể mở rộng công suất một cách dễ dàng, làm việc có năng suất và
hiệu quả cao.
- Có tính tự động hóa cao.
- Quá trình tuần hoàn dung dịch chỉ xảy ra một lần.
- Thời gian dung dịch lưu trong thiết bị ngắn nên hạn chế được các quá
trình phá hủy dung dịch.
- Quá trình cô đặc đạt được yêu cầu nhiệt độ của sản phẩm, hạn chế sự
nhiễm cấu tử ở sản phẩm.
- Dễ vệ sinh.
- Khi gặp sử cố thì tháo ra nhanh chóng, giảm thời gian sữa chữa.
• Nhược điểm
- Giá thành thiết bị đắt.
- Thể tích lưu trữ của thiết bị nhỏ.
- Chế độ tự động hóa cao nên yêu cầu người vận hành phải có kinh nghiệm
và tay nghề cao.
- Tôc đọ gia nhiệt nhanh nên trong một số trường hợp có thể gây cháy sản
phẩm.
- Dễ bị đóng cặn trên bề mặt đường ống trong quá trình hoạt động.
2.2.1.4. Ứng dụng
Thiết bị dạng tấm alfalaval được ứng dụng rộng rãi trong nghành công
nghiệp thực phẩm. Đặc biệt được sử dụng trong quy trình cô đặc mía, nước

ép rau quả các loại.
2.2.1.5. Sự cố và cách khắc phục
1.

Trong quá trình hoạt động việc tháo nước ngưng tụ không tốt, nước đọng

lại trong buồng đốt sẽ làm giảm lượng hơi vào buồng đốt giảm tốc độ bốc
hơi.
 Cần mở van tháo nước ngưng ở buồng đốt to hơn để việc thoát nước
ngưng tụ được dễ dàng.
2. Khí không ngưng tồn tại trong buồng đốt sẽ làm giảm hệ số cấp nhiệt của
hơi dẫn đến giảm năng suất bốc hơi. Việc thoát khí không tốt ở một hiệu nào
10


đó thì áp suất hiệu trước tăng cao và hiệu đó có hiện tượng giảm áp suất đột
ngột.
 Cần mở to van xả khí không ngưng cho đến khi trở lại bình thường.
3. Trong quá trình hoạt động, để tránh hiện tượng tổn thất dung dịch ra
ngoài khi bốc hơi cần khống chế tốc độ bay hơi và chiều cao của cột dung
dịch.
Nếu chiều cao dung dịch lớn cần mở to van để dung dịch chảy ra một ít.
Để đạt hiệu số nhiệt độ hữu ích lớn cần duy trì chiều cao dung dịch ổn định.
Nếu độ chân không hai hiệu liền nhau sai khác không nhiều, dung dịch
không chảy từ hiệu trước ra hiệu sau được cần mở to van để dung dịch ra
hoặc điều chỉnh độ chân không hiệu đó nhỏ lại, tăng độ chân không ở hiệu
sau.
4. Nếu lượng hơi thứ hút dùng luôn thay đổi dẫn đến hiệu số nhiệt độ có ích
cũng thay đổi ảnh hưởng đến nồng độ dung dịch.
 Trong điều kiện vận hành ổn định cần hút lượng hơi thứ ổn định.

5. Độ chân không càng cao, nhiệt độ sôi càng thấp, áp suất hơi càng lớn,
dung dịch sôi càng mạnh.
Nếu độ chân không cao hơn nữa, độ nhớt lớn ảnh hưởng đến quá trình đối
lưu và truyền nhiệt. Trường hợp áp suất hơi ở hiệu một không đủ, độ chân
không các hiệu tăng cao, ảnh hưởng đến năng suất bốc hơi.
 Cần mở to van hơi hiệu một, điều chỉnh van hơi ở buồng đốt các hiệu sau,
đóng nhỏ van dung dịch sạch đến khi bình thường.
Ngược lại, đóng nhỏ van hơi hiệu một (giảm nguồn nhiệt vào), mở to van
chân không, ống thoát nước ngưng tụ và van dung dịch vào.
6. Trên bề mặt đường ống có đóng cặn.
 Thường xuyên theo dõi để lau chùi và vệ sinh sạch sẽ tránh hiện tượng tắc
đường ống.
11


2.2.2. Thiết bị cô đặc loại màng
2.2.2.1. Cấu tạo

1. Hơi thứ; 2. Phòng bốc hơi; 3. Hơi đốt; 4. Ống dẫn; 5. Sản phẩm ra;
6. Phòng đốt; 7.Cửa tháo nước ngưng; 8. Bơm; 9. Khí không ngưng.

12


2.2.2.2. Nguyên tắc hoạt động
Kiểm tra thiết bị, hệ thống van và một số bộ phận phụ khác để đảm bảo an
toàn trong quá trình thực hiện, báo cho các bộ phận để chuẩn bị. Hơi đốt đi
vào phòng đốt theo cửa số 3đi phía ngoài ống, dung dịch vào đáy thiết bị nhờ
bơm số 8chiếm khoảng 1/4- 1/5 chiều cao ống truyền nhiệt.
Tại buồng đốt nguyên liệu sẽ đi từ dưới lên hơi đốt đi từ trên xuống, ở đây

sẽ diễn ra quá trình đối lưu truyền nhiệt giữa dung dịch và hơi đốt làm cho
dung dịch sôi lên đến khi đạt nồng độ chất khô theo yêu cầu thì sản phẩm sẽ
được dẫn vào ống dẫn số 4 và đưa ra cửa tháo nguyên liệu số 5. Nước ngưng
tụ sẽ được tháo ra ngoài qua cửa tháo nước ngưng số 7, khí không ngưng sẽ
được thoát ra ngoài qua cưa sô 9.
Hơi thứ của quá trình sẽ đi vào thiết bị ngưng tụ baromet qua cửa số 1 để
ngưng tụ các cấu tử do hơi thứ mang theo, khí sạch sau khi ngưng tự sẽ được
đưa vào bơm chân không để tạo chân không cho toàn hệ thống.
2.2.2.3. Ưu, nhược điểm
• Ưu điểm
- Khi làm việc do vận tốc của màng lỏng lớn nên có hệ sổ trao đổi nhiệt
cao.
- Tránh được hiện tượng bám cặn trên bề mặt truyền nhiệt.
- Thiết bị đơn giản, gọn, dễ sữa chữa và lắp ráp.
- Áp suất thuỷ tĩnh nhỏ, do đó tổn thất thủy tĩnh ít.
• Nhược điểm
- Cần tốn năng lượng để bơm, thường sử dụng khi có độ bay hơi lớn.
-

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.

- Khó điều chỉnh khi áp suất hơi đốt và mực dung dịch thay đổi.
- Không thích hợp đối với dung dịch nhớt và dung dịch kết tinh.

13


2.2.2.4. Ứng dụng

-Thiết bị ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghệ thực phẩm.
- Thiết bị cô đặc loại màng được sử dụng trong các nhà máy đường, bột ngọt,
bánh kẹo, bia rượu.
- Dùng để cô đặc nước quả như cà chua, dứa…
- Cô đặc các sản phẩm sữa.
2.2.2.5. Các sự cố và cách khắc phục
1. Hơi thừa : gây ra các phản ứng sinh màu, phản ứng cháy, caramen hóa,
làm hư hỏng bề mặt truyền nhiệt của các ống truyền nhiệt (làm lẫn lộn các
cấu tử hơi và nguyên liệu).
 Khắc phục: giảm hơi hoặc tăng nguyên liệu vào.
2. Hơi không đảm bảo: quá trình truyền nhiệt xay ra lâu hơn, làm cho sản
phẩm ra không đảm bảo.
 Khắc phục: Tăng hơi hoặc tăng nguyên liệu vào.
3. Nguyên liệu: nguyên liệu ít, làm hỏng bề mặt truyền nhiệt của ống truyền
nhiệt.
 Khắc phục: giảm hơi, tăng nguyên liệu vào.
4. Nước ngưng tụ: khi nước ngưng tụ không thể đưa ra ngoài, nó sẽ dâng
lên làm triệt tiêu hơi gây tổn thất nhiệt, các sản phẩm ra không đảm bảo
yêu cầu.
 Khắc phục: giảm hơi và nguyên liệu vào, sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống
tháo nước ngưng thường xuyên.
5. Thiết bị: các thiết bị bị ăn mòn hóa học, điện hóa, bề mặt truyền nhiệt bị
hỏng.
 Khắc phục: Theo dõi và bảo dưỡng thường xuyên.
6. Các dụng cụ đo: Sau một thời gian làm việc các dụng cụ sẽ bị hư hỏng.
 Khắc phục: kiểm tra trước khi vận hành, tiến hành thay thế khi bị hỏng.
7. Sản phẩm: sản phẩm ra không đảm bảo do hơi không đủ.
 Khắc phục: tăng hơi, giảm nguyên liệu vào.
8. Các thiết bị phụ trợ: các ron, van bị hỏng gây thất thoát hơi.
14

 Khắc phục: Tiến hành thay thế, sửa chữa.
9. Bám cặn ở ống truyền nhiệt
 Khắc phục: kiểm tra thường xuyên và vệ sinh định kỳ.
2.2.3.Thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lỏng
2.2.3.1. Cấu tạo

1. Phòng đốt; 2. Phòng sôi; 3. Tấm ngăn; 4. Ống tuần hoàn;
5. Phân ly; 6. Đáy hình phễu kết tinh.
2.2.3.2. Nguyên tắc hoạt động
Kiểm tra thiết bị, hệ thống van và một số bộ phận phụ khác để đảm bảo an
toàn trong quá trình thực hiện, báo cho các bộ phận để chuẩn bị.
Dung dịch đi vào cửa dẫn dung dịch ở bên dưới thiết bị đi lên, hơi đốt
dẫn vào đi từ trên xuống.Tại phòng đốt thì dung dịch đi trong các ống truyền
nhiệt còn hơi nóng đi bên ngoài ống, tại đây sẽ diễn ra quá trình đối lưu
truyền nhiệt giữa hơi nóng và nguyên liệu nguyên liệu bị nóng lên nhưng
chưa sôi vì áp suất thủy tĩnh lớn. Sau đó, nguyên liệu sẽ được chuyển lên
15


phòng sôi số 2. Từ phòng sôi hỗn hợp hơi nóng đi vào các tấm ngăn số 3 do
ở đây áp suất thủy tĩnh giảm đi dung dịch sẽ sôi lên hỗn hợp hơi lỏng đi lên
phòng bốc hơi 5. Tại đây, dung dịch đi xuống phòng đốt qua ống ống tuần
hoàn 4, phần kết tinh xuống đáy số 6 và được dẫn ra ngoài qua cửa tháo sản
phẩm. Tác dụng của tấm ngăn này làm cho quá trình sôi ổn định không cản
trở sự tuần hoàn ở khu vực sôi, hơi thứ đi lên phía trên và được dẫn ra ngoài
và đi vào thiết bị ngưng tụ baromet khí lẫn cấu tử sau khi ngưng tụ sẽ được
đi vào thiết bị thu hồi bọt, khí sạch sau khi thu hồi bọt sẽ được đưa vào bơm
chân không để tạo chân không cho toàn hệ thống.

2.2.3.3. Ưu, nhược điểm
• Ưu điểm
- Vận tốc tuần hoàn lớn.
- Dung dịch không sôi trong ống truyền nhiệt nên ít bị bám cặn.
- Thích hợp với dung dịch đậm đặc, kết tinh và có độ nhớt lớn.
• Nhược điểm
- Cấu tạo phức tạp.
- Kích thước lớn do có khoảng trống hình vành khăn .
2.2.3.4. Ứng dụng
- Dùng để cô đặc dung dịch đậm đặc,kết tinh.
2.2.3.5. Các sự cố và cách khắc phục
1. Nước ngưng tụ bị nhiễm cấu tử do van bị hở, ống truyền nhiệt hoạt ống
tuần hoàn trung tâm bị vỡ gây hiện tượng rõ rĩ.
 Công tác chuẩn bị cần tiến hành cẩn thận, khi có sự cố xảy ra cần tiến
hành sửa chữa và thay thế kịp thời.
2. Cháy nguyên liệu do hơi vào có nhiệt độ quá cao, bề dày dung dịch mỏng.
 Cần điều chỉnh nhiệt độ hơi vào và lượng dung dịch vào cho thích hợp.
3. Đóng cặn trong các ông truyền nhiệt do sử dụng lâu ngày
 Thường xuyên phải vệ sinh thiết bị sau một thời gian sử dụng nhất định.
2.2.4.Thiết bị cô đặc loại roto
2.2.4.1. Cấu tạo

16


1. Thân thiết bị; 2. Bao hơi; 3. Roto; 4. Cánh
2.2.4.2. Nguyên tắc hoạt động
Kiểm tra thiết bị và một số bộ phận phụ khác để đảm bảo an toàn trong
quá trình thực hiện, báo cho các bộ phận để chuẩn bị.
Trong thân thiết bị 1 có bao hơi 2 và rôto 3,các cánh 4 lắp vào trục thẳng

đứng. Dung dịch đầu được đưa vào hai bên phần đầu thiết bị, hơi đốt vào từ
các cửa bên hông thiết bị. Thân thiết bị được chia ra 3 buồng đốt với cửa cho
hơi đốt vào và cửa tháo nước ngưng ở mỗi buồng. Trục roto làm cánh quay,
dưới tác dụng của lực li tâm làm văng chất long ra thành thiết bị và chuyển
động xoáy. Màng mỏng tiếp xúc với thành thiết bị và được đun nóng bởi bao
17


hơi số 2. Hơi thứ bay ra được đưa lên phía trên rồi được đưa ra ngoài. Sản
phẩm đạt yêu cầu được tháo ra từ đáy thiết bị.
2.2.4.3. Ưu, nhược điểm
• Ưu điểm
- Cường độ truyền nhiệt lớn.
- Dung dịch bị hơi thứ kéo theo không hiều.
- Dùng để cô đặc loại dung dịch keo,đặc sệt.
- Qúa trình cô đặc diễn ra gần như hoàn toàn.
• Nhược điểm
- Cấu tạo và gia công phức tạp.
- Giá thành cao do cần thiết bị chuyển động quay.
2.2.4.4. Ứng dụng
- Để cô đặc dung dịch không bền nhiệt hoặc dung dịch có độ nhớt cao.
2.2.4.5. Các sự cố và cách khắc phục
- Dễ bị tắc nghẽn trong thiết bị.
- Bao hơi dễ bị hỏng.
 Kiểm tra về sinh định kì bên trong thiết bị tránh để đóng cặn thành thiết
bị.

18

2.2.5. Thiết bị cô đặc có bơm nhiệt
2.2.5.1. Cấu tạo
P1

7

P0
2

1

4
3

P2

6
5

1. Thân thiết bị; 2. bơm tuye; 3. Khí không ngưng; 4. Nguyên liệu vào;
4. Nước ngưng; 6. Sản phẩm; 7. Hơi đốt.
2.2.5.2. Nguyên tắc hoạt động
Kiểm tra thiết bị, hệ thống van và một số bộ phận phụ khác để đảm bảo an
toàn trong quá trình thực hiện, báo cho các bộ phận để chuẩn bị.
Ban đầu, hơi đốt có áp suất cao P1 đi vào bơm tuye số 2 và giãn đồng thời
hơi thứ có áp suất P0 bị hút vào bơm tuye. Rồi từ tuye hỗn hợp hơi đi ra với
áp suât P2 rồi vào thiết bị phân tách. Lượng hơi có áp suất cao thì đi vào thiết
bị còn lượng hơi có nhiệt độ thấp thì không sử dụng đi ra ngoài thiết bị.
Nguyên liệu đi vào thiết bị qua cửa số 4 và được phân phối vào các ống
truyền nhiệt. Hơi đốt vào thiết bị qua cửa hơi đốt vào. Tại các ống truyền

nhiệt xảy ra qua trình đối lưu truyền nhiệt giữa hơi đốt và nguyên liệu.
Nguyên liệu được đun nóng sôi lên, khi đạt được yêu cầu thì được đưa ra
19


ngoài qua cửa số 6 để tiến hành các công đoạn tiếp theo. Nước không ngưng
thì được tháo ra qua cửa số 5 còn khí không ngưng thì được thải ra qua cửa
số 3.
Hơi thứ bốc lên theo thiết bị ra ngoài và đi vào bơm tuye để nén đến áp
suất P1 và đi vào thiết bị để tiến hành quá trình cô đặc.
2.2.5.3. Ưu, nhược điểm
• Ưu điểm
- Cấu tạo đơn giản, rẻ, được sử dụng phổ biến.
• Nhược điểm
- Hiệu suất cô đặc thấp.
- Tốn năng lượng để bơm.
2.2.5.4. Ứng dụng
- Cô đặc những nguyên liệu dễ phân hủy ở nhiệt độ cao,hoặc dung dịch có
tổn thất nhiệt độ lớn và hơi đốt chỉ cung cấp ở áp suất thấp.
2.2.4.5. Sự cố và cách khắc phục
1. Hư hỏng do thiết bị gây ra nguyên nhân là do: nguyên liệu vào, hệ thống
van mòn, dung dịch đun nóng.
 Sửa lại van, hàn lại đường ống, thay thế các linh kiện khác thông qua các
trung tâm kiểm định để đảm bảo độ an toàn.
2. Nước ngưng tụ nhiễm cấu tử do: thiết bị hư hỏng vì bề mặt truyền nhiệt bị
rung, ống típ, mặt bích bị hư hỏng do hiện tượng thủy kích gây ra.
 Ngưng hoạt động để kiểm tra thiết bị, thay thế các bộ phận bị hỏng sau đó
vận hành lại.
3. Đóng cặn thành thiết bị do trong thiết bị tồn tại dạng nước cứng tạm thời
và nước cứng vĩnh cửu. Vì vậy hiện tượng thủy kích làm cho các ống truyền

nhiệt bị thủng, bề mặt truyền nhiệt bị hỏng, sản phẩm bị hòa lẫn vào nước
ngưng tụ sau quá trình bay hơi tạo ra lớp cặn trên bề mặt thiết bị thì khả năng
nhận nhiệt độ tăng cao tạo nên chênh lệch áp suất dễ dẫn đến hiện tượng
cháy nổ.
20


 Kiểm tra các đường ống, do thời gian đun nóng dài nên phải kiểm tra
nguồn hơi và nguồn nguyên liệu vào.
4. Các dụng cụ đo lường không chính xác do các thiết bi tiếp xúc với các
cấu tử lâu ngày nó sẽ bị mài mòn do trong các cấu tử có chứa các ion gây
oxy hóa.
 Thay dụng cụ khác thông qua các trung tâm kiểm định để đảm bảo độ an
toàn, chính xác.

21