THUC HANH kỹ thuật quá trình thiết bị

BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

BÀI 1: CÔ ĐẶC
(THIẾT BỊ CÔ ĐẶC GIÁN ĐOẠN MỘT NỒI)
1.1.1.

MỤC ĐÍCH CỦA QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC

•

Làm tăng nồng độ của chất hòa tan trong dung dịch.

•

Tách chất rắn hòa tan ở dạng rắn (kết tinh).

•

Tách dung môi ở dạng nguyên chất (nước cất).

1.1.2.

ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG GIÁN ĐOẠN

 Ưu điểm:
 Dễ vận hành, thao tác dễ dàng.
 Giữ được chất lượng, tính chất sản phẩm, hay các cấu tử dễ bay hơi do dung

dịch sôi ở nhiệt độ thấp hơn.

 Nhập liệu và tháo sản phẩm đơn giản, không cần ổn định lưu lượng.
 Có thể cô đặc đến các nồng độ khác nhau.
 Không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dịch.
 Cấu tạo đơn giản giá thành thấp.
 Nhược điểm:
 Quá trình cô đặc không ổn định do nhiệt độ và áp suất không ổn dịnh, tính chất

hóa lý của dung dịch thay đổi liên tục theo nồng độ, thời gian.
 Nhiệt độ hơi thứ thấp, không dùng được cho mục đích khác.
 Khó giữ được độ chân không trong thiết bị.

Trang 1


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

1 kg đường

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

6 kg dung dịch

PHẦN 2: XỬ LÝ SỐ
Thời
gian
τ
(phút)

LIỆU

0

Nồng độ
dd
đường
(Brix)
19

Lượng
nước
ngưng V
(ml)
0

Nhiệt
Nhiệt độ
độ nước nước ra
vào tv
tr (0C)
(0C)
30
40

Nhiệt độ
nước
ngoài vỏ
tng (0C)
75

Nhiệt

độ dd
tdd (0C)

Nhiệt độ
hơi thứ
tht (0C)

68

67

10

20

700

30

40

75

68

67

20

22

410

30

40

75

68

67

30

23

420

30

40

75

68

67

40

25

200

30

40

75

68

67

50

27

600

30

40

75

68

67

60

34

420

30

40

75

68

67

70

39

420

30

40

75

68

67

80

44

370

30

40

75

68

67

90

53

300

30

40

75

68

67

100

57

170

30

40

75

68

67

110

61

100

30

40

75

68

67

1

Tính khối lượng dung dịch đường nhập liệu:

2

Tính lượng nước ngưng thực tế trong quá trình cô đặc:
W* = Vngưng. ρ ngưng ( kg)

Trong đó:
Vngưng : Tổng thể tích nước ngưng thu được trong suốt quá trình thực nghiệm.

Trang 2


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

ρngưng : Khối lượng riêng nước ngưng ( kg/m3)( Nước ngưng tra ở 30oC
Khối lượng

Lượng nước

riêng

ngưng W*

700

995.68

0.697

20

410

995.68

0.408

30

420

995.68

0.418

40

200

995.68

0.199

50

600

995.68

0.597

60

420

995.68

0.418

70

420

995.68

0.418

80

370

995.68

0.368

90

300

995.68

0.298

100

170

995.68

0.169

110

100

995.68

0.995

Thời gian

Thể tích

10

 Giả sử lượng nước ngưng thực tế bằng với lượng nước ngưng theo lí thuyết thì

ta mới tính được xc và sai số.( lúc này sai số giữa nước ngưng thực tế và nước
ngưng lí thuyết =0)
Với W=W*,Ta có Gc=Gđ-W , Xc=Gđ* Xđ/Xc
3

Tính sai số giữa lý thuyết và thực nghiệm:

+ Nồng độ cuối của quá trình
% SS Xc =

xc − xc*
xc

Trang 3

.100

(%)


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

Trong đó
xc

: Nồng độ chất khô trong sản phẩm sau cô đặc theo lý thuyết [phần khối lượng].

xc*

: Nồng độ chất khô trong sản phẩm cô đặc theo thực tê đo bằng Bx kế, [phần khối

lượng].
1. Tính khối lượng dung dịch đường nhập liệu:

Dòng nhập liệu là dung dịch đường có nồng độ chất khô là 19 Bx được pha từ 1kg đường
saccharose 99.85 Bx và dung môi là nước.
khối lượng dòng nhập liệu:
Gd=mH2O+msaccharose
msaccharose 99.85

19
19

mH2O 0

80.85

suy ra
Gd = mH2O + msaccharose = 4.255+1= 5.255 kg

Thể tích dung dịch nhập liệu ( Vđ).
ta có Gđ = Vđ.ρđ (kg).
Trang 4


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

 Vđ = Gđ :ρ đ = 5.255 :1.05598 = 4.976 (l)
2. Tính lượng dung dịch đường thực tế sau quá trình cô đặc:

Gc =Vc *ρ c = 100 * 1.33681 = 133.681 (kg)
Trong đó:
Gc: Thể tích dung dịch đường thu được sau quá trình thực nghiệm.
ρc : Khối lượng riêng của dung dịch đường ở 61 Bx
3.

Tính lượng nước ngưng thực tế trong quá trình cô đặc:
W* = Vngưng. ρ ngưng ( kg)
Vngưng = 0 + 700 + 410 + 420 + 200 + 600 + 420 + 420 + 370 +

300 + 170 + 100 = 4110 (ml) = 0.004110 (m3)
W* = 0.004110 * 995.68 = 4.092 (kg)
Trong đó:
Vngưng : Tổng thể tích nước ngưng thu được trong suốt quá trình thực nghiệm.
ρngưng : Khối lượng riêng nước ngưng ( kg/m3)
( Nước ngưng tra ở 30oC) ρ ngưng =995.68


Do lượng dung dịch cô đặc thất thoát nhiều qua các lần lấy mẫu, nên ta giả sử
lượng nước ngưng thực tế không thất thoát vàbằng với lượng nước ngưng theo lí
thuyết thì ta mới tính được sai số

.( lúc này sai số giữa nước ngưng thực tế và

nước ngưng lí thuyết =0)
Với W=W*

Trang 5


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

Ta có Gc=Gđ-W , Xc=Gđ* Xđ/Gc
Gc=5.255 – 4.092 = 1.163 (kg)
Xc = 5.255 * 19 : 1.163 = 85.85 (Bx)
4.

Tính sai số giữa lý thuyết và thực nghiệm:
+ Nồng độ cuối của quá trình

= 28.94%
Trong đó
: Nồng độ chất khô trong sản phẩm sau cô đặc theo lý thuyết [phần khối lượng].
: Nồng độ chất khô trong sản phẩm cô đặc theo thực tê đo bằng Bx kế, [phần khối
lượng].
Giải thích kết quả sai số.

•

Sai số của nồng độ tương đối lớn giữa thưc tế và lí thuyết nguyên nhân do quá
trình thao tác lấy mẫu làm thất thoát lượng lớn dung dịch trong quá trình lấy mẫu.

 Giả sử độ Bx đo được thực tế đúng với Bx theo lí thuyết thì ta mới tính được

lượng nước ngưng W và sai số(lúc này sao số của nồng độ lí thuyết và thực tế=0)
Ta có

Xc = Xc* , W = Gđ(1-Xđ/Xc), Gc = Gđ*Xđ/Xc

+ Lượng nước ngưng thu được trong quá trình cô đặc:

(%)
Trang 6


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

Trong đó W : Lượng hơi thứ theo lý thuyết, [kg]; kg/s
W*: Lượng hơi thứ theo thực tế, [kg]; kg/s
5. Tính năng lượng và các đại lượng chưa biết

+ Tính cân bằng nhiệt cho thiết bị ngưng tụ và xác định lưu lượng nước sử dụng
trong giải nhiệt ngưng tụ.
Ta có: r = Cn.tn
Với: Cn là nhiệt dung riêng của nước ngưng ở 30°C = 4200j/kg.độ

tn là nhiệt độ nước ngưng tụ =30°C.

Bảng kết quả tính cân bằng nhiệt cho thiết bị ngưng tụ

Trang 7


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

SST

W
(kg)

Nhiệt

Nhiệt độ

ngưng tụ

hơi thứ

r (j/kg) *

tht (0C)

Lượng
nhiệt
ngưng
tụ Qnt

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

Nhiệt độ

Nhiệt độ Lưu

nước vào

nước ra

lượng

tv (0C)

tr (0C)

nước Gn

1

0.700

126000

67

88200

30

40

2

0.410

126000

67

51660

30

40

3

0.420

126000

67

52920

30

40

4

0.200

126000

67

25200

30

40

5

0.600

126000

67

75600

30

40

6

0.420

126000

67

52920

30

40

7

0.420

126000

67

52920

30

40

8

0.370

126000

67

46620

30

40

9

0.300

126000

67

37800

30

40

10

0.170

126000

67

21420

30

40

11

0.100

126000

67

12600

30

40

Tính cân bằng nhiệt cho thiết bị cô đặc và xác định lượng nhiệt mà nguồn nóng
cung cấp.
Nhiệt dung riêng của dung dịch đường:

Trong đó: t là nhiệt độ của dung dịch (0C).
x là nồng độ của dung dịch (%).
+ Q1 = Gđ.Cđ.tđ : nhiệt do dung dịch mang vào.

+ Q2 = Gn.Cn.tn: nhiệt do nước nóng cung cấp
+ Q3 = Gc.Cc.tc: nhiệt lượng do dung dịch đường mang ra

Trang 8

+


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

+ Q4 = W.i’: nhiệt do hơi thứ mang ra
+ Q5 = Gn.Cn.tn’: nhiệt còn lại sau khi làm nóng dung dịch đường
+ Q6 = Qcđ: nhiệt do quá trình cô đặc.
+ Q7 = Qmt nhiệt tổn thất ra môi trường

6 . Vẽ đồ thị :
+ Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa chỉ số Bx với thời gian cô đặc.
Thời
gian

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

(p)

10

110

0

Nồng
độ

19

20

22

23

25

27

(Bx)

Trang 9

34

39

44

53

57

61


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

+ Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa lượng nước ngưng thu được và thời gian cô đặc.
Thời
gian

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

(p)

10
0

110

Lượng
nước
ngưng

0

70
0

410 420 200 600 420 420 370

30

17

0

0

100

(ml)

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ GIẢI THÍCH.
Thiết bị cô đặc chân không 1 nồi sử dụng trọng thí nghiệm cô đặc, giúp chúng ta
thực hành và hiểu về qui trình cũng như cách vận hành của thiết bị cô đặc. Đây là quá
Trang 10


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

trình làm tăng nồng độ của dung dịch bằng cách tách một phần dung môi ở nhiệt độ sôi,
nhờ làm việc trong môi trường chân không, nên nhiệt độ sôi của dung dịch đường giảm,
làm giảm sự hao phí nhiệt năng và giúp cho sản phẩm không bị biến tính khi ở nhiệt độ
cao.
Tuy nhiên, trong quá trình thí nghiệm đã mắc phải những sai số lớn. Do những nguyên
nhân sau:
•

Cách vận hành thiết bị chưa đúng làm ảnh hưởng tới nhiệt độ của dung dịch

•

Bảng thông số của thiết bị không ổn định vì nhiều yếu tố bên ngoài tác động và do
chủ quan dẫn đến việc đọc thông số không chính xác

•

Thao tác thí nghiệm còn chậm chưa chính (vd: mở hoặc đóng nhầm valve).

•

Việc làm tròn số khi tính toán

•

Những sai số sẵn có trong thiết bị (vd: do thiết bị hoạt động không ổn định hoặc
thiết bị vệ sinh chưa sạch

•

Lấy nước ngưng bằng ống đong cho kết quả tương đối

Với qui mô phòng thí nghiệm, nên việc sai sót là không thể tránh khỏi tuy nhiên để
giảm hạn chế những sai sót ảnh hưởng đến kết quả sinh viên cần nắm vững kiến thức
trước khi thí nghiệm, và đảm bảo thiết bị đã sẵn sàng để thiết bị hoạt động tốt nhất (vd:
vệ sinh thiết bị, vận hành thiết bị trước để đạt nhiệt độ và áp suất yêu cầu của bài)...

Trang 11


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

Bài 2: CHƯNG CẤT
PHẦN 1: LÝ THUYẾT
MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
Khảo sát ảnh hưởng của lưu lượng hoàn lưu và vị trí mâm nhập liệu lên sản phẩm,
trạng thái nhiệt động của nhập liệu liệu trên số mâm thực, hiệu suất của một cột chưng cất
và độ tinh khiết cảu sản phẩm
PHẦN 2: XỬ LÝ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM
Các thông số ban đầu
Mâm thứ 5
- Lưu lượng dòng nhập liệu: =10 (lít/h) = 0,01 (m3/h)
-

Lưu lượng dòng hoàn lưu: =10 (lít/h)= 0,01 (m3/h)
Lưu lượng dòng sản phẩm đỉnh: =460 (lít/h) = 0,46 (m3/h)

-

Độ rượu

-

-

= 14 (phần khối lượng)

Độ rượu
= 79 (phần khối lượng)
Mnước = 18
Mêtanol = 46
TF = 440C
 Ρnước = 825 (kg/m3)
 Ρetanol = 990,8(kg/m3)
Trang 12


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

Ρhh = 907,9(kg/m3)
TL0 = 360C
 Ρnước = 831 (kg/m3)
 Ρetanol = 996,8(kg/m3)
 Ρhh = 904,9(kg/m3)
 Tính toán
- Lượng sản phẩm đỉnh và đáy thu được:

Gọi: F là lượng nhập liệu ban đầu (phần mol)
D là lượng sản phẩm đỉnh (phần mol)
W là lượng sản phẩm đáy (phần mol)
Cân bằng vật chất cho toàn bộ hệ thống: F = D + W
Cân bằng vật chất cho cấu tử dễ bay hơi: F. XF = D.XD + W.XW
Chuyển từ phần khối lượng sang phần mol


=

(1)
(2)

(phần mol)

=
(phần mol)
Tính MtbF = XF.Mêtanol +(1 – XF).Mnước
= 0,05885 . 46 + (1 – 0,05885).18 = 19,6317 (Kg/Kmol)
MtbD = XD.Mêtanol +(1 – XD).Mnước
= 0,5954 . 46 + (1 – 0,5954).18 = 34,6712 (Kg/Kmol)
Suất lượng dòng nhập liệu:
= 5,61.10-7 (Kmol/h)
=1,47.10-5 (Kmol/h)
Từ (1): F = D + W  W = F - D = 5,61.10-7 - 1,47.10-5 = - 1,41.10-5 (Kmol/h)
Từ (2) F. XF = D.XD + W.XW
Trang 13


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

 XW =

= 0,62 (Phần mol)

Tính tỉ số hoàn lưu:
Viết phương trình làm việc số mâm lý thuyết
- Phương trình nồng độ làm việc của đoạn cất

-

Phương trình nồng độ làm việc của đoạn chưng

Vẽ và xác định số mâm của tháp chưng cất

-

x
y

Từ số liệu cân bằng của pha êtanol – nước ta vẽ đường cân bằng:
0
0

5
33

10

44

20
53

30
58

40
61

50
65

60
69

70
75

80
82

90
90

100
100

Dựng đường làm việc của tháp bao gồm đường làm việc của phần cất, phần chưng. Trên

đồ thị Y – X ta lần lượt vẽ các bậc thang từ đó xác ddingj số mâm lý thuyết là:
Mâm thứ 3
- Lưu lượng dòng nhập liệu: =10 (lít/h) = 0,01 (m3/h)
-

Lưu lượng dòng hoàn lưu: =10 (lít/h)= 0,01 (m3/h)
Lưu lượng dòng sản phẩm đỉnh: =305 (lít/h)= 0,305 (m3/h)
Độ rượu XF = 14 (phần khối lượng)
Độ rượu XD = 78 (phần khối lượng)
Mnước = 18
Mêtanol = 46
TF = 470C
 Ρnước = 989,9(kg/m3)
 Ρetanol = 822,75 (kg/m3)
 Ρhh = 906,33(kg/m3)
Trang 14


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

TL0 = 400C
 Ρnước = 992 (kg/m3)
 Ρetanol = 928(kg/m3)
 Ρhh = 960(kg/m3)
 Tính toán
- Lượng sản phẩm đỉnh và đáy thu được:
Gọi: F là lượng nhập liệu ban đầu (phần mol)
D là lượng sản phẩm đỉnh (phần mol)
W là lượng sản phẩm đáy (phần mol)
Cân bằng vật chất cho toàn bộ hệ thống: F = D + W

Cân bằng vật chất cho cấu tử dễ bay hơi: F. XF = D.XD + W.XW
Chuyển từ phần khối lượng sang phần mol

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

-

=

(1)
(2)

(phần mol)

=
(phần mol)
Tính MtbF =XF.Mêtanol +(1 – XF).Mnước
= 0,05885 . 46 + (1 – 0,05885).18 = 19,6317 (Kg/Kmol)
MtbD =XD.Mêtanol+(1 – XD).Mnước
= 0,58112 . 46 + (1 – 0,5811).18 = 34,27 (Kg/Kmol)
Khối lượng riêng của hỗn hợp nhập liệu
Suất lượng dòng nhập liệu:
= 5,62.10-7 (Kmol/h)
= 9,27.10-6 (Kmol/h)
Từ (1): F = D + W  W = F - D = 5,62.10-7 - 9,27.10-6 = -8,71.10-6(Kmol/h)
Từ (2) F. XF = D.XD + W.XW
Trang 15


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

 XW =

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

= -7,05.10-4 (Phần mol)

Tính tỉ số hoàn lưu:
Viết phương trình làm việc số mâm lý thuyết
- Phương trình nồng độ làm việc của đoạn cất

-

Phương trình nồng độ làm việc của đoạn chưng

Vẽ vàxác định số mâm của tháp chưng cất

Dựng đường làm việc của tháp bao gồm đường làm việc của phần cất, phần chưng. Trên
đồ thị Y – X ta lần lượt vẽ các bậc thang từ đó xác ddingj số mâm lý thuyết là:

-

Mâm thứ 1
Lưu lượng dòng nhập liệu:

=10 (lít/h) =0,01 (m3/h)

Lưu lượng dòng hoàn lưu: =10 (lít/h)= 0,01 (m3/h)
- Lưu lượng dòng sản phẩm đỉnh: =195 (lít/h) = 0,195 (m3/h)
- Độ rượu XF = 14 (phần khối lượng)

- Độ rượu XD = 50 (phần khối lượng)
- Mnước = 18
- Mêtanol = 46
- TF = tL0 = 500C
 Ρnước = 989 (kg/m3)
 Ρetanol = 820,5(kg/m3)
 Ρhh = 904,75(kg/m3)
- Tính toán
- Lượng sản phẩm đỉnh và đáy thu được:
Gọi: F là lượng nhập liệu ban đầu (phần mol)
D là lượng sản phẩm đỉnh (phần mol)
W là lượng sản phẩm đáy (phần mol)
-

Trang 16


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

Cân bằng vật chất cho toàn bộ hệ thống: F = D + W
Cân bằng vật chất cho cấu tử dễ bay hơi: F. XF = D.XD + W.XW
Chuyển từ phần khối lượng sang phần mol

=

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

(1)
(2)

(phần mol)

=
(phần mol)
Tính MtbF =XF.Mêtanol +(1 – XF).Mnước
= 0,05885 . 46 + (1 – 0,05885).18 = 19,6317 (Kg/Kmol)
MtbD =XD.Mêtanol+(1 – XD).Mnước
= 0,4540 . 46 + (1 – 0,4540).18 = 11,644 (Kg/Kmol)
Khối lượng riêng của hỗn hợp nhập liệu
Suất lượng dòng nhập liệu:
= 5,63.10-7 (Kmol/h)
= 6,21.10-6 (Kmol/h)
Từ (1): F = D + W
 W = F - D = 5,63.10-7 – 6,21.10-6 = -5,65.10-6(Kmol/h)
Từ (2) F. XF = D.XD + W.XW
 XW =

0,4931 (Phần mol)

Tính tỉ số hoàn lưu:
Viết phương trình làm việc số mâm lý thuyết
- Phương trình nồng độ làm việc của đoạn cất

Trang 17


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

-

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

Phương trình nồng độ làm việc của đoạn chưng

Vẽ và xác định số mâm của tháp chưng cất
Dựng đường làm việc của tháp bao gồm đường làm việc của phần cất, phần chưng. Trên
đồ thị Y – X ta lần lượt vẽ các bậc thang từ đó xác ddingj số mâm lý thuyết là:

Tính hiệu suất:
Với số mâm thực tế là N1 = 5
Số mâm lý thuyết là N2 = số bậc thang – 1

hiệu suất:
KẾT LUẬN VÀ GIẢI THÍCH
-

Hoàn lưu giúp tăng nồng độ sản phẩm đỉnh, tránh hiện tượng khô mâm.
Tỷ số hoàn lưu càng lớn thì lượng hỗn hợp lỏng sản phẩm đỉnh được đưa về càng cao.
Hơi từ tháp chưng cất đi lên thiết bị ngưng tụ tiếp xúc với lượng lỏng hoàn lưu này.
Trong hơi chứa hai thành phần: phần lớn cấu tử etanol và một phần nhỏ hơi nước. dòng
hoàn lưu cũng chứa hai thành phần: etanol và nước ở dạng lỏng. Do sự tiếp xúc giữa pha
hơi và pha lỏng, cấu tử etanol trong hơi sẽ lôi kéo một lượng etanol trong dung dịch hoàn
lưu, đồng thời hơi nước trong pha hơi sẽ được giữ lại một phần trong dung dịch hoàn lưu.
Lượng hơi sau khi tiếp xúc với dung dịch hoàn lưu sẽ có nồng độ cấu tử etanol cao hơn,
đồng thời giảm nồng độ cấu tử nước. Do đó khi được ngưng tụ, nồng độ sản phẩm đỉnh
càng tăng lên. Quá trình tiếp tục, sản phẩm đỉnh này sẽ được hoàn lưu lại, tương ứng sẽ
có nồng độ cấu tử hoàn lưu cao hơn dòng hoàn lưu ban đầu. Cứ thế sự tiếp xúc pha hơi và
pha lỏng kèm sự lôi cuốn cấu tử có độ bay hơi cao diễn ra liên tục, nồng độ sản phẩm
đỉnh thu được càng cao.
Với ý nghĩa của việc hoàn lưu như trên nên nếu bỏ qua hoàn lưu thì nồng độ sản

phẩm đỉnh sẽ không cao, hiệu suất sẽ thấp.
Trang 18


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM
-

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

Hiệu suất tổng quá của quá trình không cao. Để khắc phục trường hợp này ta cần điều
chỉnh lượng nhiệt cung cấp cho hệ thống. Khi điều chỉnh lượng nhiệt cung cấp cho hệ
thống thì nó ảnh hưởng cho áp suất hơi và lượng hơi trong hệ thống. Mặt khác từ kết quả
tính toán ta thấy hầu hết lượng hoàn lưu là từ dòng hoàn lưu cục bộ. Do đó, khi thay đổi
lượng nhiệt cung cấp cũng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm đỉnh. Tuy nhiên, nếu áp
suất hơi tăng lên và đồng thời lượng hơi cũng tăng thì dễ gây ra hiện tượng ngập lụt. Vì
vậy, cần chọn một giá trị thích hợp cho lượng nhiệt cung cấp.

Bài 3:

TRUYỀN NHIỆT ỐNG LỒNG ỐNG

PHẦN 1: LÝ THUYẾT
MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Trang 19


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

- Làm quen với thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống, các dụng cụ đo nhiệt độ và lưu
lượng lưu chất.
- Xác định hệ số truyền nhiệt trong quá trình truyền nhiệt giữa hai dòng lạnh và nóng
qua vách kim loại ở các chế dộ chảy khác nhau.
- Thiết lập cân bằng nhiệt lượng
PHẦN 2: XỬ LÝ SỐ LIỆU
1. Kết quả thí nghiệm truyền nhiệt trong ống chảy vuông góc
Lưu lượng dòng

3

nóng (lít/ph)
Lưu lượng dòng

9

t1v

t1R

t2v

t2R

t1v

t1R

t2v

t2R

t1v

t1R

t2v

t2R

3

66

54

30

40

63

56

30

41

62

55

30

41

6

66

53

30

39

63

54

30

41

61

54

30

41

9

65

52

30

39

62

53

30

40

60

53

30

40

lạnh (lít/ph)

2.

6

Tính toán cho truyền nhiệt vuông góc

Bảng 1: Nhiệt lượng tỏa ra của dòng nóng

Trang 20


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GN (l/p)

3

6

9

G1 (kg/s)

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

ρ1 (kg/m3)

t1v

t1R

t1tb

(°C)

(°C)

(°C)

0,04915

66

54

60

983

4190

2471,3

0,04916

63

56

59,5

983,2

4189,6

1441,7

0,04918

62

55

58,5

983,7

4188,8

1442

0,09832

66

53

59,5

983,2

4189,6

5357,7

0,09837

63

54

58,5

983,7

4188,8

3708,5

0,09841

61

54

984,13

4188,1

2885,1

0,14755

65

52

58,5

983,7

4188,8

8034,7

0,14762

62

53

57,5

984,13

4188,1

5564,2

0,14769

60

53

56,5

984,6

4187,4

4329,1

57,5

Suất lượng dòng nóng:
G1 = (kg/m3)
G1 = = 0,049 (kg/m3)
( Tương tự ta tính được tất cả các giá trị G1 như bảng 1)

-

Nhiệt lượng tỏa ra của dòng nóng: QN = G1.C1.( t1v – t1R),(w)
QN=0,04915.4190. (66 – 54) = 2471,3(w)
Trang 21

QN (w)

(j/kg.độ)

Cách tính:
-

C1


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

(Tương tự cho các giá trị khác như bảng 1)
Nhiệt lượng tỏa ra của dòng lạnh:
Bảng 2:
GL (l/p)

3

6

9

G2 (kg/s)

t2v
(°C)

t2R
(°C)

t2tb
(°C)

ρ2 (kg/m3)

C2
(j/kg.độ)

QL (w)

0,049675

30

40

35

993,5

4176,25

2074,55

0,049667

30

41

35,5

993,35

4176,125

2281,57

0,049667

30

41

35,5

993,35

4176,125

2281,57

0,0994

30

39

34,5

993,65

4177,4

3737,1

0,0993

30

41

35,5

993,35

4176,125

4561,58

0,0993

30

41

35,5

993,35

4176,125

4561,58

0,149

30

39

34,5

993,65

4177,4

5601,9

0,149

30

40

35

993,5

4176,25

6222,6

0,149

30

40

35

993,5

4176,25

6222,6

Cách tính:
-

Suất lượng dòng lạnh:
G2== = 0,049675 (kg/s)
( Tương tự ta tính được tất cả các giá trị G2như bảng 2)

-

Nhiệt lượng tỏa ra của dòng lạnh: QL= G2.C2. ( t2R– t2v) (w)
Trang 22


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

QN1= 0,049675.4176,25. (40-30)=2074,55(w)
(Tương tự cho các giá trị khác như bảng 2)
Tổn thất nhiệtBảng 3:
Stt

QN (w)

QL (w)

ΔQ= QN - QL (w)

1

2471,3

2074,55

396,75

2

1441,7

2281,57

-840,87

3

1442

2281,57

-839,7

4

5357,7

3737,1

1620,6

5

3708,5

4561,58

853,08

6

2885,1

4561,58

-1676,48

7

8034,7

5601,9

2432,8

8

5564,2

6222,6

-658,4

9

4329,1

6222,6

-1893,5

Hệ số truyền nhiệt logarit Δ tlog và hệ số truyền nhiệt dài thực nghiệm
Bảng 4
t1v (°C)

t1R (°C)

t2v (°C)

t2R (°C)

Δtmax

Δtmin

(°C)

(°C)

Δtlog(°C)

L (m)

KL *
(w/m.độ
)

66

54

30

40

33

14

23,29

1,05

84,83

63

56

30

41

33

15

22,83

1,05

95,18

62

55

30

41

32

14

21,77

1,05

99,81

Trang 23


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

66

53

30

39

36

14

23,39

1,05

152,46

63

54

30

41

33

13

21,47

1,05

202,35

61

54

30

41

31

13

20,71

1,05

209,77

65

52

30

39

35

13

22,21

1,05

268,4

62

53

30

40

32

13

21,09

1,05

281

60

53

30

40

30

13

20,33

1,05

291,5

Cách tính:
-

Hệ số truyền nhiệt logarit Δtlog

Δtmax= t1v - t2v = 66 - 30 = 36
Δtmin = t1R - t2R = 54 - 40 = 14

Nên

= = 23,29 °C

Trang 24


BÀI BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM

GVHD: Th.s Võ Văn Sim

(Tính lần lượt cho các giá trị còn lại)
GN

FN (m2)

(l/p

dtdN
(m)

WN

t1v

(m/s) (°C)

)

t1R
(°C

t1tb

ρ1

(°C) (kg/m3)

µN

ReN

(N.s/m2)

)
0,01

3

8

0,197

66

54

60

983

0,0004688

7435,4

0,197

63

56

59,5

983,2

0,0004734

7364,6

0,197

62

55

58,5

983,7

0,0004828

7224,9

0,394

66

53

59,5

983,2

0,0004734

14729,3

0,394

63

54

58,5

983,7

0,0004828

14449,9

0,394

61

54

57,5

984,13

0,0004922

14180,1

0,591

65

52

58,5

983,7

0,0004828

21674,8

0,591

62

53

57,5

984,13

0,0004922 221270,2

0,591

60

53

56,5

984,6

0,0005015 208856,9

0,01
8
0,01
0.000254
6

8
0,01
8
0,01
8
0,01
8
0,01

9

8

0,01
8
0,01
8
-

Hệ số truyền nhiệt dài thực nghiệm

KL* = = = 84,83 (w/m.độ)
( Tính tương tự cho các giá trị còn lại và kết quả như bảng 4)
Tiết diện, tốc độ chảy và chuẩn số Reynold của dòng nóng:
Trang 25