I. Thiết kế thiết bị cô đặc chân không 5 lít
Đồ án tốt nghiệp tập trung vào thiết kế thiết bị cô đặc chân không 5 lít cho quy trình làm việc gián đoạn. Mục tiêu chính là tính toán, thiết kế và chế tạo một hệ thống cô đặc chân không nhỏ gọn, phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm. Hệ thống này được thiết kế để xử lý nhiều loại nguyên liệu khác nhau, bao gồm dung dịch nước mía đường, nước quả, cà phê và sữa. Thiết kế ưu tiên việc giữ nguyên màu sắc, mùi hương và các hợp chất sinh học quý giá trong nguyên liệu sau quá trình cô đặc. Việc sử dụng hệ thống ống xoắn trao đổi nhiệt đảm bảo quá trình trao đổi nhiệt đồng đều, phù hợp với quy mô nhỏ và khả năng thực hiện của sinh viên. Quá trình tự động hóa được tích hợp để điều khiển việc cấp và ngưng nhiệt, tiết kiệm năng lượng.
1.1 Tính toán và thiết kế thiết bị chính
Phần này tập trung vào tính toán thiết kế thiết bị chính của hệ thống cô đặc chân không 5 lít. Cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng được thực hiện để xác định các thông số thiết kế quan trọng. Các tính toán bao gồm việc xác định kích thước nồi cô đặc (chiều cao H = 0,3 m, đường kính trong D = 0,2 m), nồi gia nhiệt (H = 0,2m, D = 0,25m), và thiết bị ngưng tụ. Vật liệu được lựa chọn để đảm bảo khả năng chịu áp suất và nhiệt độ. Bản vẽ kỹ thuật chi tiết được tạo ra để hướng dẫn quá trình chế tạo. Các yếu tố như cơ khí thiết bị chính, hiệu quả truyền nhiệt, và an toàn thiết bị được xem xét kỹ lưỡng. Thiết kế 3D có thể được sử dụng để trực quan hóa thiết kế và tối ưu hóa hiệu suất. Phân tích thiết kế đảm bảo hệ thống đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và vận hành ổn định. Giải pháp cô đặc chân không được lựa chọn dựa trên tính chất của nguyên liệu và yêu cầu về chất lượng sản phẩm. Vật liệu thiết bị cô đặc chân không được lựa chọn cẩn thận để đảm bảo độ bền và khả năng chịu ăn mòn. Hiệu quả cô đặc chân không được đánh giá thông qua các thử nghiệm thực tế.
1.2 Tính toán thiết bị phụ trợ
Ngoài thiết bị chính, đồ án cũng bao gồm tính toán thiết bị phụ trợ. Tính toán thiết bị gia nhiệt đảm bảo cung cấp đủ nhiệt lượng cho quá trình cô đặc. Tính toán bơm nước nóng xác định lưu lượng và áp suất cần thiết. Tính toán thiết bị ngưng tụ nhằm đảm bảo hiệu quả làm lạnh và thu hồi hơi nước. Tính toán bơm hút chân không cần đảm bảo đạt được mức chân không cần thiết cho quá trình. Lựa chọn thiết bị dựa trên các thông số kỹ thuật, độ tin cậy và chi phí. An toàn thiết bị là yếu tố quan trọng được xem xét trong quá trình lựa chọn và thiết kế. Bảo trì thiết bị cô đặc chân không được xem xét để đảm bảo hoạt động lâu dài của hệ thống. Quản lý chất lượng thiết bị cô đặc chân không được thực hiện để đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra. Chi phí thiết bị cô đặc chân không được tối ưu hóa trong quá trình thiết kế. Ứng dụng thiết bị cô đặc chân không trong thực tiễn được phân tích để đánh giá giá trị của đồ án.
1.3 Gia công lắp đặt và vận hành
Phần này mô tả quá trình gia công, lắp đặt và vận hành hệ thống. Các phương pháp gia công như cắt gọt, hàn, uốn ống và đánh bóng được sử dụng. Lựa chọn thiết bị điện và khí cụ điện phù hợp với hệ thống điều khiển. Thiết kế mạch điện đảm bảo an toàn và hiệu quả. Nguyên lý điều khiển hệ thống cô đặc được trình bày rõ ràng. Thử nghiệm cô đặc với các nguyên liệu khác nhau được thực hiện để kiểm tra hiệu quả của hệ thống. Hiệu chỉnh thiết bị dựa trên kết quả thử nghiệm. Quá trình làm việc gián đoạn được mô phỏng và tối ưu hóa. Khắc phục sự cố thiết bị cô đặc chân không được trình bày để đảm bảo vận hành suôn sẻ. Quy trình sản xuất thiết bị cô đặc chân không được tối ưu hóa. Xu hướng thiết bị cô đặc chân không được nghiên cứu để phát triển hệ thống trong tương lai. Mô phỏng thiết bị cô đặc chân không được sử dụng để đánh giá hiệu suất trước khi chế tạo. Nguyên lý hoạt động thiết bị cô đặc chân không được giải thích để hiểu rõ quá trình hoạt động.
II. Phân tích và đánh giá
Đồ án này cung cấp một giải pháp thiết kế và chế tạo thiết bị cô đặc chân không 5 lít có giá trị thực tiễn cao. Hệ thống này có thể được sử dụng trong các phòng thí nghiệm của trường đại học để phục vụ nghiên cứu và giảng dạy. Việc sử dụng hệ thống ống xoắn trao đổi nhiệt và tự động hóa giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng. Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống có khả năng cô đặc các nguyên liệu khác nhau mà vẫn giữ được chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, hệ thống có dung tích nhỏ, chỉ phù hợp cho quy mô phòng thí nghiệm. Việc mở rộng quy mô sản xuất cần nghiên cứu thêm.
