Tính toán thiết kế hệ thống cô đặc 1 nồi dung dịch nước cà chua

Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG
Bộ môn Công nghệ thực phẩm

NHIỆM VỤ NIÊN LUẬN KỸ THUẬT CƠ SỞ

Họ tên sinh viên: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
Lớp:

Công nghệ thực phẩm khóa 29

Thời gian thực hiện: từ 23/10/2006 đến 08/12/2006
TÊN NIÊN LUẬN:
Tính toán thiết kế hệ thống cô đặc 1 nồi dung dịch nước cà chua
Số liệu ban đầu:
-

Năng suất nhập liệu:

3 tấn/h

-

Nồng độ đầu:

8%

-

Nồng độ cuối:

40 %

-

Nhiệt độ nhập liệu:

30 0C

-

Áp suất hơi đốt:

250 kPa

-

Áp suất hơi thứ:

65 kPa

-

Loại thiết bị:

cô đặc màng

KẾT QUẢ THU NHẬN:
-

Bản thuyết minh số liệu tính toán thiết bị chính, thiết bị phụ và tính cơ khí một số
chi tiết

-

Bản vẽ thiết bị chính khổ A1

Cán bộ hướng dẫn

T.s Nguyễn Văn Mười

1


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

NHẬN XÉT CỦA THẦY HƯỚNG DẪN
............................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................

...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
...................................................................................................
2


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

MỤC LỤC
Trang
NHIỆM VỤ NIÊN LUẬN KỸ THUẬT CƠ SỞ.....................................................................01
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN................................................................................................02

LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................................06
PHẦN I: GIỚI THIỆU..............................................................................................................07
A.TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU...............................................................................07
B. QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC....................................................................................................09
C. CÁC LOẠI THIẾT BỊ CÔ ĐẶC:..................................................................................09
1.Thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn trung tâm..................................................................09
2.Thiết bị cô đặc phòng đốt treo.......................................................................................09
3.Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài....................................................................................09
4.Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức............................................................................10
5.Thiết bị cô đặc màng......................................................................................................10
6. Thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lõng..........................................................................10
THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔ ĐẶC...............................................................................13
Phần II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH..............................................................................14
I. TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU.......................................................................................14
II. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG............................................................................14
2.1. Xác định áp suất và nhiệt độ......................................................................................14
2.2. Xác định tổn thất nhiệt độ..........................................................................................15
2.2.1. Tổn thất nhiệt độ do nồng độ tăng cao.............................................................15
2.2.2. Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh tăng cao................................................16
2.3. Nhiệt độ sôi và hiệu số nhiệt độ hữu ích trong hệ thống cô đặc...............................16
2.3.1. Nhiệt độ sôi của dung dịch................................................................................16
2.3.2. Hiệu số nhiệt độ hữu ích trong hệ thống cô đặc...............................................17
III. TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT CỦA BUỒNG ĐỐT...........................................17
3.1. Tính hệ số truyền nhiệt..............................................................................................17
3.1.1. Tính hệ số cấp nhiệt khi hơi ngưng tụ α1 .........................................................18
3.1.2. Tính hệ số cấp nhiệt α 2 .....................................................................................18

3

Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

3.2. Nhiệt lượng tiêu thụ cho quá trình cô đặc.................................................................21
3.2.1. Nhiệt lượng dùng để đun nóng dung dịch đến nhiệt độ sôi.............................22
3.2.2. Nhiệt lượng để bốc hơi nước............................................................................22
3.2.3. Nhiệt lượng tổn thất..........................................................................................22
3.3. Lượng hơi đốt cần thiết cho quá trình cô đặc............................................................23
3.4. Tính bề mặt truyền nhiệt............................................................................................23
IV. TÍNH KÍCH THƯỚC BUỒNG BỐC VÀ BUỒNG ĐỐT.........................................23
4.1. Tính kích thước buồng bốc........................................................................................23
4.2. Kích thước buồng đốt................................................................................................24
4.2.1. Xác định tổng số ống truyền nhiệt....................................................................24
4.2.2. Xác định đường kính trong buồng đốt..............................................................24
4.3. Kích thước các ống dẫn.............................................................................................24
4.3.1. Ống nhập liệu....................................................................................................25
4.3.2. Ống tháo sản phẩm............................................................................................25
4.3.3. Ống dẫn hơi đốt.................................................................................................26
4.3.4. Ống dẫn hơi thứ.................................................................................................26
TỔNG KẾT THIẾT BỊ CHÍNH...............................................................................................28
PHẦN III: THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BADOMET...................................................................29
I. LƯỢNG NƯỚC LẠNH LÀM NGUỘI TƯỚI VÀO THIẾT BỊ NGƯNG TỤ
BADOMET ................................................................................................................................29
II. THỂ TÍCH KHÔNG KHÍ VÀ KHÍ KHÔNG NGƯNG CẦN RÚT RA KHỎI THIẾT
BỊ NGƯNG TỤ...........................................................................................................................29
2.1. Nhiệt độ không khí....................................................................................................29
2.2. Khối lượng không khí cần rút ra khỏi thiết bị ngưng tụ...........................................30
2.3. Thể tích không khí rút ra khỏi thiết bị ngưng tụ ở 00C và 760mmHg......................30

2.4. Thể tích không khí cần rút ra khỏi thiết bị ngưng tụ trong điều kiện làm việc của
thiết bị...........................................................................................................................................30
III. CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BADOMET.......31
3.1. Đường kính trong của thiết bị ngưng tụ....................................................................31
3.2. Kích thước tấm ngăn..................................................................................................31
3.3. Chiều cao của thiết bị ngưng tụ.................................................................................32
3.4. Đường kính ống Badomet.........................................................................................33

4


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

3.5. Chiều cao ống Badomet.............................................................................................33
3.6. Chọn đường kính các ống dẫn của thiết bị ngưng tụ................................................35
IV. CÔNG SUẤT BƠM.........................................................................................................35
4.1. Áp suất toàn phần của bơm.......................................................................................35
4.2. Công suất của bơm.....................................................................................................35
TỔNG KẾT THIẾT BỊ NGƯNG TỤ VÀ BƠM.....................................................................38
PHẦN IV: TÍNH CƠ KHÍ........................................................................................................39
I. BUỒNG ĐỐT....................................................................................................................40
1.1. Bề dày của thân hình trụ............................................................................................40
1.2. Đáy và nắp.................................................................................................................41
1.2.1. Chiều dày đáy elip.............................................................................................41
1.2.2. Chiều dày vĩ ống...............................................................................................42
II. BUỒNG BỐC...................................................................................................................43
2.1. Nắp thiết bị.................................................................................................................43

2.1.1. Chiều dày tính theo áp suất trong.....................................................................43
2.1.2. Chiều dày tính theo áp suất ngoài.....................................................................43
2.2. Chiều dày buồng bốc.................................................................................................45
III. CHỌN MẶT BÍCH VÀ ĐỆM......................................................................................46
3.1. Mối ghép bích giữa thân với đáy và nắp...................................................................46
3.2. Mối ghép bích để nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn.......................................46
IV. TAY TREO THIẾT BỊ..................................................................................................47
4.1. Khối lượng buồng đốt................................................................................................47
4.1.1. Khối lượng thân buồng đốt...............................................................................47
4.1.2. Khối lượng ống truyền nhiệt.............................................................................47
4.1.3. Khối lượng vĩ ống.............................................................................................47
4.1.4. Khối lượng của đáy...........................................................................................48
4.2. Khối lượng buồng bốc...............................................................................................48
4.2.1. Khối lượng thân.................................................................................................48
4.2.2. Khối lượng nắp..................................................................................................48
4.3. Khối lượng dung dịch trong thiết bị..........................................................................49
4.4. Tổng khối lượng của thiết bị.....................................................................................49
PHẦN V: TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................51

5


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

LỜI NÓI ĐẦU
Sau khi đã được học qua phần lý thuyết về các quá trình và thiết bị cơ bản trong công
nghệ chế biến thực phẩm và chúng em đã có điều kiện tìm hiểu thực tế, tận mắt được nhìn thấy

cấu tạo của các thiết bị cơ bản trong nhà máy sản xuất thực phẩm( Nhà máy đường Bến Tre),
nay chúng em được trực tiếp thiết kế một thiết bị nhằm phục vụ cho ngành công nghệ thực
phẩm như thiết bị cô đặc hay thiết bị sấy. Và đây cũng là cơ hội để chúng em có thể hiểu hơn
về cách thiết kế một thiết bị dùng trong chế biến thực phẩm.Ngoài ra, nó còn giúp cho sinh
viên chúng em có được kỹ năng tìm hiểu tài trên mạng, cũng như trong thư viện,…
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt là sự
huớng dẫn của thầy Nguyễn Văn Mười đã giúp em hoàn thành đồ án.
Tuy nhiên, với phần kiến thức còn hạn hẹp của mình thì đồ án sẽ không tránh được
những sai sót, mong quý thầy cô đóng góp để đồ án được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

6


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

PHẦN I: GIỚI THIỆU
A.Tổng quan về nguyên liệu:
Cây cà chua( Lycopercium esculentum Mill)
Họ cà: Solanaceae
Tên tiếng Anh: Tomato.
Cà chua có nguồn gốc tại Pêru và Ecuador, là các nước
Nam Mỹ thuộc khu vực nhiệt đới khô nhiều nắng. Cà chua
là loại rau quả có giá trị kinh tế cao, hàm lượng vitamin lớn,
đặc biệt là vitamin C- có vai trò quan trọng trong việc phát triển cơ thể, giúp tăng cường sức
đề kháng, phòng ngừa được nhiều bệnh nhiễm trùng và giải độc tốt.
Ở Việt Nam, lịch sử trồng cà chua chỉ mới hơn 100 năm. Trong những năm gần đây ở

nước ta, diện tích trồng cà chua ngày một tăng. Điều kiện thiên nhiên, khí hậu và đất đai nước
ta rất thích hợp cho cà chua sinh trưởng và phát triển. Vì vậy, cà chua được trồng rộng rãi ở
nước ta, chủ yếu ở vùng đồng bằng và trung du Bắc Bộ.
Cà chua có nhiều giống, mỗi giống có đặc tính công nghệ riêng, thuận lợi cho nhu cầu sử
dụng đa dạng, chúng khác nhau về hình dáng, độ lớn, màu sắc, chất lượng quả,…Theo giá trị
sử dụng và hình dạng quả, có thể chia cà chua ra làm ba nhóm giống sau:
- Cà chua hồng: là loại quả được trồng phổ biến hiện nay. Quả có hình dạng như quả
hồng, không có múi hoặc múi không rõ. Chất lượng tươi cũng như chế biến đều cao do thịt
quả dày, hàm lượng đường cao. Hầu hết đây là nhóm giống được lai tạo.
- Cà chua múi: quả to, nhiều múi rõ rệt, phần lớn các giống thuộc nhóm này có chất
lượng kém hơn so với cà chua hồng nên ít được sử dụng trong sản xuất.
- Cà chua bi: quả nhỏ, hơi bầu và dài, thường được trồng rộng rãi ở các vùng núi cao và
ven biển miền Trung. Cà chua thuộc nhóm này thường chứa lượng acid cao, hạt nhiều, khả
năng chống chịu khá cao nên được sử dụng làm vật liệu tạo giống.
Quả cà chua có giá trị dinh dưỡng rất cao. Trong quả có các loại vitamin A, B, C, D.
Vitamin C trong quả cà chua khi nấu chín chỉ bị bay hơi tương đối ít, phần lớn hàm lượng của
chúng được giữ lại là do trong cà chua có chứa các acid citric, các acid này vừa có tác dụng
bảo vệ vitamin C vừa có tác dụng làm tiêu được các chất béo.

7


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

Trong quả xanh có 0.1- 0.3% tinh bột, khi quả chin hầu hết tinh bột chuyển thành đường .
Vị đắng của cà chua là do solarnin, lượng chất này trong cà chua còn xanh là 4 mg% và tăng
lên 8 mg% khi cà chua chín.

Cà chua rất giàu vitamin C(20- 40 mg%) và carotene(1.2- 1.6 mg%). Ở độ chín hoàn toàn,
lượng vitamin C và carotene đạt tỷ lệ cao nhất, lượng acid giảm, lượng đường tăng, thịt quả có
vị ngọt hơn lúc còn xanh. Lượng protopectin giảm làm cho vỏ dễ tách ra và quả bị mềm hơn.
Cà chua chín cây có chất lượng tốt hơn so với cà chua chín trong thời gian bảo quản. Lớp
thịt càng dày, buồng đựng hạt càng bé, chất lượng quả càng cao.
Với cà chua, chúng ta có thể chế biến thành các sản phẩm khác nhau, chẳng hạn như: nước
ép cà chua cô đặc, cá sốt cà,…

Bảng 1: Thành phần hóa học của cà chua
Thành phần

Tỷ lệ

Nước

84 - 88 %

Đường

3-6%

Protein

0.25 - 1 %

Axit

0.25 - 0.5 %

Cellulose

0.8 %

Chất tro

0.4 %

Vitamin C

10 - 40 mg%

Caroten

1.2 - 1.6 mg%

Vitamin B1

0.05 - 16.5 mg%

Vitamin B2

0.05 - 0.07 mg%

Vitamin PP

0.5 - 16.5 mg%

Axit Pentotenic

100 - 165 mg%

8


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

B. QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC:
Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hòa tan trong dung dịch bằng cách tách
bớt một phần dung môi qua dạng hơi.
Quá trình cô đặc thường tiến hành ở trạng thái sôi, nghĩa là áp suất hơi riêng phần của dung
môi trên bề mặt dung dịch bằng áp suất làm việc của thiết bị.
Quá trình cô đặc có thể tiến hành ở các áp suất khác nhau(áp suất chân không, áp suất
thường hay áp suất dư ). Khi làm việc ở áp suất thường(áp suất khí quyển ) ta dùng thiết bị hở,
còn khi làm việc ở áp suất khác ta dùng thiết bị kín.
Quá trình cô đặc có thể làm việc liên tục hay gián đoạn, có thể tiến hành ở hệ thống cô đặc
một nồi hay hệ thống cô đặc nhiều nồi.
Quá trình cô đặc được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa học và thực phẩm như cô
đặc xút, đường, sữa, cà chua… với mục đích làm tăng nồng độ của các dung dịch loãng.

C. CÁC LOẠI THIẾT BỊ CÔ ĐẶC:
1.Thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn trung tâm: dùng để cô đặc các dung dịch có độ nhớt
lớn, những dung dịch có thể có nhiều váng, cặn.
- Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, dễ cọ rửa và sửa chữa
- Khuyết điểm: tốc độ tuần hoàn nhỏ, nên hệ số truyền nhiệt thấp
2.Thiết bị cô đặc phòng đốt treo: dùng để cô đặc dung dịch có kết tinh và được ứng dụng
rộng rãi trong công nghiệp hóa chất.
- Ưu điểm:

+ Mức độ đối lưu mạnh.
+ Hơi thứ bốc lên gặp ống dẫn hơi đốt nên càng bốc mạnh.
+ Phòng đốt có thể tháo ra khỏi thiết bị để cọ rửa và sữa chữa.
- Khuyết điểm:cấu tạo phức tạp và kích thước thiết bị lớn.
3.Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài:
- Ưu điểm :
+ Giảm bớt được khoảng cách theo chiều cao giữa buồng đốt và không gian bốc hơi, có
thể điều chỉnh được sự tuần hoàn.
+ Hoàn toàn tách hết bọt, vì buồng đốt cách xa không gian hơi.
+ Có khả năng sử dụng không gian hơi như là một bộ phận phân ly loại ly tâm.
+ Một không gian hơi có thể nối với hai hay nhiều buồng đốt và như vậy có thể luân
phiên nhau sữa chữa buồng đốt mà không phải ngừng sản xuất.

9


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

4.Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức:
- Ưu điểm: tránh được hiện tượng bám cặn trên bề mặt truyền nhiệt và có thể cô đặc
những dung dịch có độ nhớt lớn mà tự nhiên khó thực hiện.
- Khuyết điểm: tốn điện năng để bơm.
5.Thiết bị cô đặc màng :
- Ưu điểm : áp suất thủy tĩnh nhỏ nên tổn thất nhiệt độ do thủy tĩnh nhỏ. Có thể cô đặc
dung dịch có nồng độ cao.
- Khuyết điểm :
+ Khó làm sạch vì ống dài.

+ Khó điều chỉnh khi áp suất hơi đốt và mức dung dịch dao động, không thích hợp với
dung dịch nhớt và dung dịch kết tinh.
6. Thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lõng: loại thiết bị này thích hợp với các dung dịch
đậm đặc, kết tinh và dung dịch nhớt.
- Ưu điểm:
+ Tốc độ tuần hoàn tương đối lớn.
+ Bề mặt truyền nhiệt ít bị bám cặn.
*Đặc điểm của loại thiết bị dự định thiết kế:
- Loại và kiểu cấu tạo của thiết bị cô đặc được lựa chọn trên cơ sở những tính chất lý hoá
của dung dịch cần cô đặc như độ nhớt, tổn thất nhiệt độ sôi,… Các tính chất của dung dịch
đồng thời còn quyết định cả việc lựa chọn vật liệu để chế tạo thiết bị.
- Cấu tạo của thiết bị cô đặc cần thoả mãn yêu cầu chung về mặt công nghệ cũng như về
mặt kết cấu và phải đạt được những chỉ tiêu kinh tế- kỹ thuật tối ưu.
+ Thỏa mãn yêu cầu về công nghệ nghĩa là bảo đảm chất lượng cao nhất của sản phẩm,
với dung dịch này đó là tính chất trong suốt không biến màu, với dung dịch khác đó là sản
phẩm không bị phân hủy ở nhiệt độ cao và cả hai trường hợp đều liên quan đến thời gian lưu
của dung dịch trong thiết bị. Các loại thiết bị cô đặc phải đảm bảo lượng sản phẩm bị tổn thất
là ít nhất.
+ Yêu cầu về mặt kết cấu thiết bị bao gồm năng suất cao, cường độ truyền nhiệt lớn với
thể tích thiết bị nhỏ nhất và tốn ít kim loại chế tạo, cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, làm việc ổn
định và đáng tin cậy, thuận tiện khi quan sát, lắp ráp, thay thế và sửa chữa.
+ Ngoài ra thiết bị cũng phải thỏa mãn yêu cầu: như đối với thiết bị trao đổi nhiệt, cụ
thể là có hệ số truyền nhiệt lớn, tách khí không ngưng khỏi hơi đốt và bọt khí khỏi hơi thứ tốt,
tháo nước ngưng liên tục và triệt để,..
-Với các dung dịch tạo bọt mạnh nên dùng thiết bị loại màng với màng đi từ dưới lên.

10


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

*THIẾT BỊ CÔ ĐẶC MÀNG :
- Trong thiết bị này, dung dịch chuyển động dọc theo bề mặt truyền nhiệt ở dạng màng
mỏng từ dưới lên trên. Phòng đốt là thiết bị truyền nhiệt dạng ống chùm 6- 9m. Khi khởi
động thiết bị cho hơi đốt vào trước, sau đó cho tiếp dung dịch vào từ dưới lên và chiếm
khoảng 1/4 - 1/5 chiều cao ống truyền nhiệt. Khi sôi hơi thứ chiếm hầu hết tiết diện của ống và
đi từ dưới lên với tốc độ rất lớn(20 m/s ) kéo theo màng chất lỏng ở bề mặt ống cùng đi lên.
- Khi màng chất lỏng đi từ dưới lên tiếp tục bay hơi, nồng độ dung dịch tăng dần và lên
đến miệng ống thì đạt được nồng độ cần thiết.
- Hỗn hợp hơi - lỏng đi ra khỏi ống với tốc độ rất lớn đập vào các cánh cong của bộ phận
tách bọt có dạng xoắn ốc nên hỗn hợp hơi - lỏng quay tròn, do đó sinh ra lực ly tâm làm cho
các hạt lỏng bắn ra xung quanh, nhờ vậy quá trình phân ly hơi và lỏng được thực hiện triệt để.
- Thiết bị loại này có hệ số truyền nhiệt lớn khi mức chất lỏng thích hợp.
- Nếu mức chất lỏng cao quá, hệ số truyền nhiệt sẽ giảm( đối với màng đi từ dưới lên) vì
vận tốc chất lỏng giảm; ngược lại nếu mức chất lỏng thấp, bề mặt truyền nhiệt của ống ở phía
trên sẽ bị khô( vì dung môi bốc hơi hết ), khi đó quá trình cấp nhiệt phía trong ống sẽ là quá
trình cấp nhiệt từ thành ống tới hơi chứ không phải tới lỏng. Do đó, hiệu quả truyền nhiệt sẽ
giảm đi nhanh chóng. Thường mức chất lỏng thích hợp xác định bằng thực nghiệm.
-Ưu điểm : áp suất thủy tĩnh nhỏ nên tổn thất nhiệt độ do thủy tĩnh nhỏ. Có thể cô đặc
dung dịch có nồng độ cao.
-Khuyết điểm :
+Khó làm sạch vì ống dài.
+Khó điều chỉnh khi áp suất hơi đốt và mức dung dịch dao động, không thích hợp với
dung dịch nhớt và dung dịch kết tinh.

11

Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

1
12
11

10
9
8
1. Ống dẫn hơi thứ.
2. Ống dẫn hơi đốt.

2
7

3. Buồng đốt.
4. Ống nhập liệu.
5. Đáy buồng đốt.
6. Ống tháo nước ngưng.
7. Ống dẫn khí không ngưng.
8. Ống tháo sản phẩm.
9. Kính thăm.
10. Cửa vệ sinh.

3

11. Buồng bốc.
12. Nắp buồng bốc.

5

6

4
Hình: Thiết bị cô đặc màng

12


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔ ĐẶC :
Nguyên liệu là cà chua sau khi được nghiền, đun nóng, chà ta được dung dịch cà chua có hàm
lượng chất khô là 8% và nhiệt độ dung dịch cà chua ban đầu 30 0C được bơm lên thùng chứa
cao vị phía trên. Khi khởi động thiết bị cho hơi đốt vào trước, sau đó cho tiếp dung dịch cà
chua vào từ dưới lên và chiếm khoảng 1/4 – 1/5 chiều cao ống truyền nhiệt với năng suất là
3000 kg/h. Hơi đốt (hơi bão hòa) được dẫn vào van trên của buồng đốt và hơi sẽ đi vào khoảng
trống giữa các ống truyền nhiệt với áp suất không đổi là 250 kPa ( P tuỵêt đối = 3.55at ), ( nhiệt độ
của hơi đốt là 138.6 0C ), hơi đốt sẽ đun nóng dung dịch cà chua đến nhiệt độ sôi là 72.5 0C ở áp
suất làm việc là 65 kPa. Khi sôi hơi thứ chiếm hầu hết tiết diện của ống và đi từ dưới lên với
tốc dộ rất lớn( 35m/s ) kéo theo màng chất lỏng ở bề mặt ống cùng đi lên. Hơi thứ sẽ bốc lên
trong buồng bốc và được tách bọt, sau đó được dẫn qua thiết bị badomet để ngưng tụ hơi thành
nước. Khi màng chất lỏng đi từ dưới lên tiếp tục bay hơi, nồng độ dung dịch tăng dần và lên

đến miệng ống thì đạt được nồng độ cần thiết là 40% chất khô và được tháo liên tục nhờ ống
tháo sản phẩm phía dưới buồng đốt. Ở badomet, hơi thứ được dẫn từ dưới lên, còn nước lạnh
(280C) được xối từ trên xuống ở dạng tia nhờ các tấm ngăn có lổ và các tấm ngăn được xếp so
le nhau. Hơi thứ phần lớn được ngưng tụ và chứa trong thùng chứa nước ngưng tụ dưới chân
của baromet, phần hơi còn lại được dẫn qua thiết bị phân ly lỏng - hơi và ngưng tụ hoàn toàn
thành nước và đổ lại thùng chứa nước ngưng tụ, còn khí được hút ra ngoài nhờ bơm chân
không.

13


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

Phần II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
I. TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU:
W?
F=2000kg/h
xF=8%

CÔ ĐẶC

P?
xP= 40%

F: lượng dung dịch vào thiết bị, kg/h
P: lượng dung dịch ra khỏi thiết bị, kg/h
W: lượng hơi thứ bốc lên trong hệ thống, kg/h

Chọn căn bản tính là 1 giờ
Cân bằng vật chất theo cấu tử chất khô, ta được:

xF * F = x p * P
⇒P=

x F * F 0.08 * 3000
=
= 600 kg / h
xP
0.4

Cân bằng vật chất cho toàn hệ thống, ta được:
F =W+P

⇒ W = F - P = 3000 - 600 = 2400 kg/h

II. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG:
2.1. Xác định áp suất và nhiệt độ:
Nồi cô đặc
Loại

Áp suất

Tháp ngưng tụ
Nhiệt độ

Áp suất

Nhiệt độ

(kPa)

Áp suất
(at)

( 0C)

( at)

( 0C)

Hơi đốt

250

3.55

138.6

0.33

70.5

Hơi thứ

65

0.34

71.5

( Chú thích: Nhiệt độ ở thiết bị ngưng tụ bằng nhiệt độ của hơi thứ trừ đi 1 0C, 10C là tổn thất
nhiệt do trở lực thủy học trên ống dẫn)

14


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

Hiệu số áp suất của hệ thống cô đặc:

∆Pt = P1 − Png
(Công thức III-4/105, Sổ tay thiết kế thiết bị hoá chất và chế biến thực phẩm đa dụng- T.S
PHAN VĂN THƠM)
Trong đó:
P1: áp suất hơi đốt, at
Png: áp suất ở tháp ngưng tụ, at
⇒ ∆Pt = 3.55 − 0.33 = 3.22 (at )

2.2. Xác định tổn thất nhiệt độ:
2.2.1. Tổn thất nhiệt độ do nồng độ tăng cao:
Theo BaBô, độ giảm tương đối của áp suất hơi bão hoà P của dung môi trên dung dịch ở
nồng độ đã cho là một đại lượng không đổi và không phụ thuộc vào nhiệt độ sôi. Tức là:

P
= K = const

P0
Trong đó:
P: áp suất hơi bão hòa của dung môi trên bề mặt dung dịch, at
P0: áp suất hơi bão hoà của dung môi nguyên chất, at
Đối với dung dịch có nồng độ nhất định thì quan hệ này không phụ thuộc vào nhiệt độ
sôi.
Ở áp suất thường P=1.033at thì dung dịch nước ép cà chua sôi ở nhiệt độ 101.2 0C
( Trang 131- Kỹ thuật sản xuất đồ hộp rau quả- Nguyễn Văn Tiếp_Quách Đình_ Ngô Mỹ Văn)
Ở nhiệt độ 101.20C, áp suất hơi nước bão hoà là 1.082at
Áp dụng quy tắc BaBô, ta có:
P
1.033
=K=
= 0.955
P0
1.082
Theo BaBô, giá trị K vẫn giữ nguyên tại mọi nhiệt độ của dung dịch. Do đó, tại nhiệt độ t
( nhiệt độ sôi của dung dịch cà chua ở áp suất làm việc P,= 0.34at)
P , 0.34
= , = K = 0.995
P0,
P0
⇒ P0, =

0.34
= 0.356 at
0.955

Như vậy nhiệt độ sôi của dung dịch nước ép cà chua ở áp suất 0.34at bằng nhiệt độ sôi của
nước ở áp suất 0.356at.

15


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

Ứng với áp suất 0.356at thì nước sôi ở nhiệt độ 72.50C
Như vậy, nhiệt độ sôi của dung dịch nước ép cà chua ở áp suất làm việc 0.34at ( 65kPa) là
72.50C
Ứng với áp suất làm việc 0.34at thì nhiệt độ sôi của dung môi là 71.3 0C
Như vậy, tổn thất nhiệt độ:
∆, = 72.5 − 71.3 = 1.2 0 C

2.2.2. Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh tăng cao:
Sự tăng cao nhiệt độ sôi do áp suất thủy tĩnh phụ thuộc vào mực dung dịch trong thiết bị và
khối lượng riêng của nó.
Áp suất ở mức giữa dung dịch trong ống truyền nhiệt:

Pg = P0 + H g * γ , kp / m 2
(Công thức 5.15/301-Tính toán quá trình thiết bị trong công nghệ hoá chất và thực
phẩm_Tập 1- NGUYỄN BIN)
P0: áp suất ở bề mặt dung dịch, kp/m2
Hg: chiều cao từ mức dung dịch đến mức giữa của nó trong ống truyền nhiệt, m

ρ : khối lượng riêng của dung dịch, kg/m3
Hiệu ứng nhiệt độ qua áp suất thủy tĩnh là:

∆t t 2 = t g − t 0
(Công thức 5.16/301-Tính toán quá trình thiết bị trong công nghệ hoá chất và thực phẩm_Tập
1- NGUYỄN BIN)
tg: nhiệt độ sôi tương ứng với áp suất Pg,( 0C)
t0: nhiệt độ sôi tương ứng với áp suất P0, (0C)
Do ưu điểm của thiết bị cô đặc màng là áp suất tĩnh nhỏ nên tổn thất nhiệt độ do áp suất
thủy tĩnh nhỏ. Vì chiều cao cột dung dịch chỉ bằng 1/4- 1/5 chiều cao ống truyền nhiệt. Do vậy
ta có thể bỏ qua tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh ∆tt 2 = 0
Như vậy, nhiệt độ sôi của dung dịch nước ép cà chua ở áp suất làm việc ( 65kPa) trong
thiết bị cô đặc là ts= 72.50C
2.3. Nhiệt độ sôi và hiệu số nhiệt độ hữu ích trong hệ thống cô đặc:
2.3.1. Nhiệt độ sôi của dung dịch:
Theo những kết quả tính toán ở mục 2.2.1 và 2.2.2, ta có nhiệt độ sôi của dung dịch nước
ép cà chua là 72.50C

16


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

2.3.2. Hiệu số nhiệt độ hữu ích trong hệ thống cô đặc:
Hiệu số nhiệt độ hữu ích ∆t h được tính từ tổng hiệu suất nhiệt độ trừ tổng nhiệt độ tổn thất:

∆t h = ∆t ch − ∑ ∆tt
(Công thức 5.19/302- Tính toán quá trình thiết bị trong công nghệ hoá chất và thực
phẩm_Tập 1- NGUYỄN BIN)

∆tch : hiệu số nhiệt độ giữa hơi đốt và nhiệt độ cuối hệ thống( nước ngưng tụ ở thiết bị ngưng
tụ)
⇒ ∆t ch = 138.6 − 70.5 = 68.10 C

∑ ∆tt : tổng nhiệt độ tổn thất của hệ thống
∑ ∆ tt = ∆tt1 + ∆tt 2 + ∆tt 3 = ∆, + ∆,, + ∆,,,
∆, : tổn thất do nhiệt độ tăng cao
∆,, : tổn thất do áp suất thủy tĩnh
∆,,, : tổn thất nhiệt trên đường ống, ∆,,, =1

Như vậy, hiệu số nhiệt độ hữu ích:
∆t h = 68.1 − 2.2 = 65.9 0 C

III. TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT CỦA BUỒNG ĐỐT:
Bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt có thể tính theo công thức tổng quát sau:

F=

( )

Q
m2
K * ∆t i

(Công thức III-16/114- Sổ tay thiết kế thiết bị hoá chất và chế biến thực phẩm đa dụng- T.S
PHAN VĂN THƠM)
Trong đó:
Q: nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp, W
F: bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt, m2

∆ti : hiệu số nhiệt độ hữu ích, độ
3.1. Tính hệ số truyền nhiệt K:
Ta có
K=

1
1
δ
1
+ r1 + ∑ + r2 +
α1
α2
i =1 λ
n

(Công thức V.5/3- Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất_Tập 2)

17


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

Trong đó:

α1 : hệ số cấp nhiệt khi hơi nước ngưng tụ, W/m2độ

α 2 : hệ số cấp nhiệt thành thiết bị đến dung dịch, W/m2độ

λ : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống truyền nhiệt, W/mđộ

δ : chiều dày của ống truyền nhiệt, m

r1, r2: nhiệt trở của lớp cao cặn trên thành thiết bị phía hơi nước ngưng tụ và phía chất lõng sôi,
m2độ/ W
Do quá trình truyền nhiệt ta xét: truyền nhiệt qua thành ống thiết bị 1 lớp nên công thức
trên có thể viết lại:
K=

1
1
1
+ ∑r +
α1
α2

Trong đó:

δ

∑ r = r + λ + r : nhiệt trở của lớp cao cặn hai phía và bản thân thành thiết bị
1

2

3.1.1. Tính hệ số cấp nhiệt khi hơi ngưng tụ α1 :
α1 = 2.04 * A *

r

, W/m2độ
H * ∆t1

(Công thức V.101/28- Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất_ Tập 2)
r: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi đốt, r = 2154200 J/kg
H: chiều cao thẳng đứng của ống truyền nhiệt, m

∆t1 : hiệu số nhiệt độ giữa hơi nước ngưng tụ và thành ống truyền nhiệt phía tiếp xúc với hơi
đốt, 0C
A: hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ của màng nước ngưng tụ Tm
Tm =

t1 + tT 1
2

t1: nhiệt độ hơi nước ngưng tụ, 0C
tT1: nhiệt độ thành ống truyền nhiệt phía tiếp xúc với hơi, 0C
3.1.2. Tính hệ số cấp nhiệt α 2 :

α 2 = ψ * α n , W/m2độ

18


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

Trong đó:

ψ : hệ số điều chỉnh của dung dịch nước cà chua

λ
ψ =  d
 λn





0.565

 ρ
*  d
 ρ n

2

  Cd   µ n
 * 
 * 
C
  n   µd





0.435

(Công thức VIII.9/234- Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất và chế biến thực phẩm đa dụng- T.S
PHAN VĂN THƠM)
λn : độ dẫn nhiệt của nước, λn = 0.6695 W/mđộ
λd : độ dẫn nhiệt của dung dịch cà chua, λd = 0.643 W/mđộ
ρ n : khối lượng riêng của nước, ρ n = 976.3 kg/m3
ρ d : khối lượng riêng của dung dịch cà chua, ρ d = 1024.824 kg/m3
µ n : độ nhớt của nước, µ n = 0.0003885 N.s/m2
µ d : độ nhớt của dung dịch cà chua, µ d = 0.00154 N.s/m2
C n : nhiệt dung riêng của nước, C n = 4189 J/kgđộ
C d : nhiệt dung riêng của dung dịch cà chua, C d = 4000 J/kgđộ

( Các giá trị trên tra ở nhiệt độ sôi 72,50C)

 0.643 
⇒ψ = 

 0.6695 

0.565

 1024.824  2  4000   0.0003885 
* 
 *
*

 976.3   4189   0.00154 

0.453

= 0.549

α n : hệ số cấp nhiệt khi nước sôi sủi bọt

α n = 45.3 * P 0.5 * ∆t 22.33 , W/m2độ
(Công thức VIII.8b/234- Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất và chế biến thực phẩm đa dụng- T.S
PHAN VĂN THƠM)
P : áp suất làm việc, P = 0.34 at
∆t 2 : hiệu số nhiệt độ giữa thành ống truyền nhiệt phía tiếp xúc với dung dịch nước cà chua và

nhiệt độ sôi của dung dịch nước cà chua
Xét quá trình truyền nhiệt lượng từ hơi nước ngưng tụ cho dung dịch nước cà chua, ta thấy:
Nếu gọi:
q1: là nhiệt lượng truyền từ hơi nước ngưng tụ đến thành ống truyền nhiệt
q : là nhiệt lượng truyền xuyên qua thành ống truyền nhiệt
q2: là nhiệt lượng truyền từ thành ống truyền nhiệt đến dung dịch cà chua

19


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

Thì ta có:
q1= q = q2
Trong đó:

q1 = α1 * (t1 − tT 1 ) = α1 * ∆t1

q 2 = α 2 * ( tT 2 − t s ) = α 2 * ∆ t 2
q=

tT 1 − tT 2
∆t
=
∑r ∑r

⇒ ∆t = q * ∑ r = α1 * ∆t1 * ∑ r

δ

∑r = r + λ + r
1

2

: nhiệt trở của lớp cao cặn hai phía và bản thân thành thiết bị

Chọn:
 Chiều cao ống truyền nhiệt, H= 7.2 m
 Đường kính ngoài ống truyền nhiệt, dn= 0.02667 m
 Chiều dày thành ống truyền nhiệt, δ = 0.003912 m
Vật liệu làm ống truyền nhiệt: Thép không gỉ 30XGCA, λ = 37.6 W/mđộ
r1: nhiệt trở của hơi nước, r1= 0.000232 m2độ/ W
r2: nhiệt trở của hơi các hợp chất hữu cơ, r2= 0.000116 m2độ/ W
0.003912
⇒ ∑ r = 0.000232 +
+ 0.000116 = 0.0004520 , m2độ/ W
37.6

Theo điều kiện ban đầu, ta có:
Nhiệt độ của hơi đốt: t1=138.60C
Nhiệt độ sôi của dung dịch nước cà chua: ts=72.50C
Nhiệt độ hai bên thành ống truyền nhiệt tT1, tT2 chưa biết
Do vậy, ta giả sử:
Hiệu số nhiệt độ giữa hơi đốt và thành ống truyền nhiệt phía tiếp xúc với hơi đốt:
∆t1 = 17.6 0 C

⇒ tT 1 = t1 − ∆t1 = 138.6 − 17.6 = 1210 C

t1 + tT 1 138.6 + 121
=
= 129.80 C
2
2
Nội suy A theo giá trị tm, ta có: A= 190.940
(Trang 238- Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất và chế biến thực phẩm đa dụng- T.S PHAN VĂN
THƠM)
⇒ tm =

20


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

⇒ α1 = 2.04 * 190.940 * 4

2154200
= 4447.719 W/m2độ
7.2 * 17.6

⇒ q1 = 4447.719 * 17.6 = 78279.847 W/m2

⇒ ∆t = q1 * ∑ r = 78279.719 * 0.0004520 = 35.39 0 C
⇒ tT 2 = 121 − 35.39 = 85.610 C
⇒ ∆t 2 = 85.61 − 72.5 = 13.110 C
⇒ α n = 45.3 * 0.34 0.5 * 13.112.33 = 10621.219 W/m2độ
⇒ α 2 = 10621.219 * 0.549 = 5830.202 W/m2độ
⇒ q2 = 5830.202 * 13.11 = 76458.304 W/m2

Kiểm tra điều kiện:

q1 − q2
* 100% ≤ 5%
q1

Ta có:
q1 − q2
78279.847 − 76458.304
* 100% =
* 100% = 2.33% < 5% (thỏa điều kiện)
q1
78279.847

Do vậy, ta nhận các giá trị:
H= 7.2 m
α1 = 4447.719 W/m2độ

α 2 = 5830.202 W/m2độ

Hệ số truyền nhiệt K:
K=

1
1
1
+ 0.0004520 +
4447.719
5830.202

= 1178.693

W/m2độ

3.2. Nhiệt lượng tiêu thụ cho quá trình cô đặc:
Q= Qđn+ Qbh+ Qtt
(Công thức VI.5/57- Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất_ Tập 2)
Q: nhiệt lượng tiêu thụ cho quá trình cô đặc
Qđn: nhiệt lượng dùng để đun nóng dung dịch đến nhiệt độ sôi
Qđn= F * ( Cs * ts- Cđ * tđ)
F: lượng dung dịch nhập liệu, kg/s
Cđ,Cs: nhiệt dung riêng của dung dịch ở nồng độ đầu và cuối, J/kg0C

21


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

tđ,ts: nhiệt độ đầu và cuối của dung dịch, 0C
Qbh: nhiệt lượng làm bốc hơi nước
Qbh= W * r (W)
W: lượng nước cần bốc hơi, kg/s
r: ẩn nhiệt hoá hơi của nước(ở nhiệt độ sôi), J/kg
Qtt: nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh
Qtt=0.05 * Q (W)
3.2.1. Nhiệt lượng dùng để đun nóng dung dịch đến nhiệt độ sôi:
Qđn = F * (Cs * ts- Cđ * tđ)
Cđ = 3977 J/kg0C
Cs = 3204 J/kg0C
tđ = 300C
ts = 72.50C
F = 3000/3600 (kg/s)
⇒ Qdn =

3000
* ( 3204 * 72.5 − 3977 * 30 ) = 94150 ( W)
3600

3.2.2. Nhiệt lượng để bốc hơi nước:

Qbh = W * r
W= 2400/3600 (kg/s)
r = 2327000 J/kg ( Bảng II-7/39- Sổ tay thiết kế thiết bị hoá chất và chế biến thực phẩm đa
dụng- T.S PHAN VĂN THƠM)
⇒ Qbh =

2400
* 2327000 = 1551333.33 ( W)
3600

3.2.3. Nhiệt lượng tổn thất:
Qtt = 0.05 * Q = 0.05 * ( Qdn + Qbh + Qtt )

⇒ Qtt =

0.05 * ( Qdn + Qbh ) 0.05 * ( 94150 + 1551333.33)
=
= 86604.39 W
0.95
0.95

Nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình cô đặc trong 1 giây:
Q= Qđn+Qbh+Qtt=94150+1551333.33+86604.39=1732087.72 W
Nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình cô đặc trong 1 giờ:
Q, = Q*3600 = 1732087.72*3600 = 6.24*1009 W

22


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

3.3. Lượng hơi đốt cần thiết cho quá trình cô đặc:

D=

Q
, kg/s
r*x

(Công thức 5.3/298- Tính toán quá trình, thiết bị trong công nghệ hoá chất và thực phẩm_
Tập 1- NGUYỄN BIN)
Trong đó:
Q: nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình, W
r : ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi đốt(ở 138.60C), J/kg
r = 2154200 J/kg(Sổ tay thiết kế thiết bị hoá chất và chế biến thực phẩm- T.S PHAN VĂN
THƠM)
x: độ bão hoà của hơi nước, chọn x = 1
⇒D=

1732087.72
= 0.804 kg/s
2154200 * 1

3.4. Tính bề mặt truyền nhiệt:
F=

Q
1732087.72
=
= 22.3 m2
K * ∆ti 1178.693 * 65.9

IV. TÍNH KÍCH THƯỚC BUỒNG BỐC VÀ BUỒNG ĐỐT
4.1. Tính kích thước buồng bốc:
Db =

4 * Vb
,m
π * Hb

Hb: chiều cao buồng bốc, chọn Hb = 3 m
Vb: thể tích buồng bốc, được tính theo công thức sau:

Vb =

W
, m3
ρh *U t

W: lượng hơi thứ bốc lên trong thiết bị, W = 2400kg/h
ρ h : khối lượng riêng của hơi thứ, ρ h = 0.21191kg/m3

Ut: cường độ bốc hơi thể tích, Ut = 1663 m3/m3.h
⇒ Vb =
⇒ Db =

2400
= 6.81 m 3
0.21191 *1663
4 * 6.81
= 1.70 m
3.142 * 3

23


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

4.2. Kích thước buồng đốt:
4.2.1. Xác định tổng số ống truyền nhiệt:

n=

F
π *d *H

n: số ống truyền nhiệt
F: bề mặt truyền nhiệt, F= 22.3 m2
H: chiều dài ống truyền nhiệt, H= 7.2 m
d: đường kính ống truyền nhiệt, m
Với α1 < α 2 thì d = dn = 0.02667m: đường kính ngoài ống truyền nhiệt
n=

22.3
= 36.96 ống
3.142 * 0.02667 * 7.2

Ta chọn số ống truyền nhiệt là: n = 37 ống truyền nhiệt
Bề mặt truyền nhiệt chọn theo chuẩn:

F , = 37 * 3.142 * 0.02667 * 7.2 = 22.32 m2

Sai số do chọn ống truyền nhiệt theo chuẩn:

F − F,
F

* 100% =

22.3 − 22.32
22.3

* 100% = 0.11% < 5% ( chấp nhận sai số)

4.2.2. Xác định đường kính trong buồng đốt
Chọn bố trí ống truyền nhiệt theo hình lục giác:
Theo cách bố trí trên, ta có:
Số ống trên đường xuyên tâm của hình lục giác: 7 ống
Nếu gọi:
Dt: đường kính trong của buồng đốt
a: bước ống, chọn a = 0.05 m
b: khoảng cách từ đỉnh của hình lục giác đến thành trong của vỏ thiết bị buồng đốt, chọn b =
0.1 m
Thì ta có đường kính trong của buồng đốt: Dt = 6 * a + 2 * b = 6 * 0.05 + 2 * 0.1 = 0.5 m
4.3. Kích thước các ống dẫn:
Đường kính ống dẫn có thể tính theo công thức:
d=

Vs
,m

0.785 * ω

(Công thức VI.41/74- Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất_ Tập 2)

24


Đồ án môn học

SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG
MSSV:2030347

Đường kính các ống dẫn được quy chuẩn theo:
/> />Vs: lưu lượng dung dịch chảy trong ống, m3/s

Vs =

Gd
ρ

Gd: khối lượng dung dịch chảy trong ống, kg/s
ρ : khối lượng riêng của dung dịch, kg/m3
ω : vận tốc thích hợp của dung dịch chảy trong ống, m/s

4.3.1. Ống nhập liệu:
Lưu lượng dung dịch chảy trong ống:

3000
Vs = 3600 = 0.000801 m 3 s
1040.94

Đường kính ống nhập liệu:
d=

0.000801
= 0.0382 m
0.785 * 0.7

Chọn ω = 0.7 m/s
Chọn ống dẫn:
Đường kính ngoài: dn = 42.164 mm
Chiều dày thành ống: δ = 1.651 mm
4.3.2. Ống tháo sản phẩm:
Lưu lượng dung dịch chảy trong ống:
600
Vs = 3600 = 0.0001373 m 3 s
1213.612

Đường kính ống:
d=

0.0001373
= 0.0187 m
0.785 * 0.5

Chọn ω = 0.5 m/s
Do dung dịch ra có độ nhớt lớn , vì vậy nếu ống dẫn có đường kính nhỏ thì việc tháo liệu
trở nên khó khăn. Vì vậy ta chọn ống tháo sản phẩm như sau:
Đường kính ngoài: dn = 30.401 mm

25