Tiểu luận đồ án thiết kế thiết bị cô đặc nước mía với năng suất 8000kg

• Tác giả: Nguyễn Thị Như Ngọc
• Người hướng dẫn: GVHD: Nguyễn Hữu Quyền
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Thiết Kế Thiết Bị Cô Đặc Nước Mía Năng Suất 8000Kg
• Loại tài liệu: Đồ Án
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: TP.HCM

• LỜI CẢM ƠN
• NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC MÍA ĐƯỜNG
• 1.1. Giới thiệu chung
• 1.2. Nguyên liệu và sản phẩm
• 1.2.1. Đặc điểm nguyên liệu
• 1.2.2. Đặc điểm sản phẩm
• 1.2.3. Biến đổi của nguyên liệu và sản phẩm
• 1.2.4. Yêu cầu nguyên liệu và sản phẩm
• 1.3. Cô đặc và quá trình cô đặc
• 1.3.1. Định nghĩa cô đặc
• 1.3.2. Bản chất của sự cô đặc
• 1.3.3. Ứng dụng của cô đặc
• 1.3.4. Các phương pháp cô đặc
• 1.3.5. Đánh giá khả năng phát triển cùa sự cô đặc
• 1.4. Các thiết bị cô đặc
• 1.4.1. Phân loại và ứng dụng (Khảo sát trong phạm vi cô đặc nhiệt)
• 1.4.2. Thiết bị cô đặc một nồi có ống tuần hoàn trung tâm
• 1.4.3. Các thiết bị và chi tiết
• 1.4.4. Yêu cầu thiết bị và vấn đề năng lượng
• 2. CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CÔ ĐẶC NƯỚC MÍA 1 NỒI LIÊN TỤC
• 2.1. Hệ thống cô đặc 1 nồi liên tục
• 2.1.1. Nguyên lý hoạt động của thiết bị cô đặc
• 2.1.2. Nguyên lý hoạt động của nồi cô đặc
• 2.1.3. Nguyên lý hoạt động của ống tuần hoàn trung tâm
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH
• 3.1. Cân bằng vật chất và năng lượng
• 3.1.1. Dữ kiện ban đầu
• 3.1.2. Cân bằng vật chất
• 3.1.3. Tổn thất nhiệt độ
• 3.1.3.1. Tổn thất nhiệt độ do nồng độ tăng (∆ ’)
• 3.1.3.2. Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh (∆’’)
• 3.1.4. Cân bằng năng lượng
• 3.1.5. Cân bằng nhiệt lượng
• 3.1.6. Phương trình cân bằng nhiệt
• 3.2. Thiết kế thiết bị chính
• 3.2.1. Tính toán truyền nhiệt cho thiết bị cô đặc
• 3.2.1.1. Nhiệt tải phía tường (qv)
• 3.2.1.2. Tiến trình tính các nhiệt tải riêng
• 3.2.1.3. Hệ số truyền nhiệt tổng quát K cho quá trình cô đặc
• 3.2.1.4. Diện tích bề mặt truyền nhiệt
• 3.2.2. Tính kích thước của thiết bị cô đặc
• 3.2.2.1. Tính kích thước buồng đốt
• 3.2.2.2. Tính kích thước buồng bốc
• 3.2.2.3. Tính kích thước các ống dẫn
• 3.2.2.4. Tổng kết về đường kính
• 3.2.3. Tính bền cơ khí cho thiết bị cô đặc
• 3.2.3.1. Tính cho buồng đốt
• 3.2.3.2. Tính cho buồng bốc
• 3.2.3.3. Tính cho đáy thiết bị
• 3.2.3.4. Tính cho nắp thiết bị
• 3.2.3.5. Tính mặt bích
• 3.2.3.6. Tính vỉ ống
• 3.2.4. Khối lượng và trai treo
• 3.2.5. Tính toán thiết bị phụ
• 3.2.5.1. Thiết bị truyền nhiệt
• 3.2.5.2. Tính thiết bị ngưng tụ baromet
• 3.2.5.3. Bồn cao vị
• 3.2.5.4. Bơm đưa nước vào thiết bị ngưng tụ
• 3.2.5.5. Bơm đưa dung dịch nhập liệu lên bồn cao vị
• 3.3. TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về cô đặc mía đường

Ngành công nghiệp mía đường tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, với nhiều nhà máy được xây dựng. Thiết bị cô đặc đóng vai trò quan trọng trong quy trình sản xuất, giúp nâng cao nồng độ đường trong dung dịch. Việc cải tiến thiết bị cô đặc là cần thiết để nâng cao hiệu quả sản xuất. Các thiết bị cô đặc hiện nay chủ yếu được phân loại theo cấu tạo và phương thức hoạt động. Đặc biệt, thiết bị cô đặc một nồi có ống tuần hoàn trung tâm được ưa chuộng nhờ khả năng giữ nguyên chất lượng sản phẩm.

1.1. Đặc điểm nguyên liệu và sản phẩm

Nguyên liệu sử dụng trong quá trình cô đặc là dung dịch nước mía, với nồng độ đường thấp. Sản phẩm sau khi cô đặc có nồng độ cao hơn, đảm bảo các cấu tử quý được giữ nguyên. Quá trình cô đặc không chỉ thay đổi tính chất vật lý mà còn ảnh hưởng đến tính chất hóa học và sinh học của sản phẩm. Việc kiểm soát các yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

1.2. Các phương pháp cô đặc

Có nhiều phương pháp cô đặc khác nhau, bao gồm cô đặc bằng nhiệt và cô đặc bằng lạnh. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với từng loại sản phẩm. Cô đặc bằng nhiệt thường được sử dụng trong sản xuất thực phẩm, trong khi cô đặc bằng lạnh thích hợp cho các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả và chất lượng sản phẩm.

II. Hệ thống cô đặc nước mía 1 nồi liên tục

Hệ thống cô đặc nước mía 1 nồi liên tục được thiết kế để tối ưu hóa quy trình sản xuất. Nguyên lý hoạt động của thiết bị dựa trên việc sử dụng hơi nước bão hòa để gia nhiệt dung dịch. Dung dịch được bơm từ bể chứa lên bồn cao vị, sau đó được gia nhiệt và đưa vào thiết bị cô đặc. Hơi nước ngưng tụ sẽ cung cấp nhiệt cho dung dịch, giúp nâng cao nồng độ đường trong sản phẩm. Hệ thống này không chỉ đảm bảo hiệu suất cao mà còn giúp tiết kiệm năng lượng.

2.1. Nguyên lý hoạt động của thiết bị cô đặc

Thiết bị cô đặc hoạt động theo nguyên lý tuần hoàn tự nhiên, với dung dịch được đun nóng và tạo thành hỗn hợp lỏng-hơi. Hơi nước ngưng tụ sẽ truyền nhiệt cho dung dịch, giúp quá trình bốc hơi diễn ra hiệu quả. Hệ thống này cho phép thu hồi hơi thứ và khí không ngưng, đảm bảo quy trình sản xuất liên tục và ổn định.

2.2. Yêu cầu thiết bị và vấn đề năng lượng

Yêu cầu đối với thiết bị cô đặc bao gồm khả năng truyền nhiệt cao, dễ dàng bảo trì và sửa chữa. Việc giảm thiểu tổn thất năng lượng cũng là một yếu tố quan trọng trong thiết kế. Hệ thống cần đảm bảo rằng sản phẩm có thời gian lưu nhỏ để tránh phân hủy, đồng thời duy trì chất lượng sản phẩm trong suốt quá trình sản xuất.

III. Tính toán và thiết kế thiết bị chính

Quá trình tính toán và thiết kế thiết bị cô đặc là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Cân bằng vật chất và năng lượng là bước đầu tiên trong thiết kế, giúp xác định các thông số cần thiết cho thiết bị. Các yếu tố như tổn thất nhiệt độ và áp suất cũng cần được xem xét kỹ lưỡng. Việc tính toán kích thước và bền cơ khí cho thiết bị là cần thiết để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành.

3.1. Cân bằng vật chất và năng lượng

Cân bằng vật chất và năng lượng giúp xác định lượng nguyên liệu cần thiết và năng lượng tiêu thụ trong quá trình cô đặc. Việc này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn giảm thiểu chi phí. Các thông số như nồng độ đầu vào và đầu ra, nhiệt độ và áp suất cũng cần được tính toán chính xác để đảm bảo hiệu quả của thiết bị.

3.2. Tính toán thiết bị phụ

Thiết bị phụ như bồn chứa, bơm và thiết bị ngưng tụ cũng cần được tính toán kỹ lưỡng. Các thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì quy trình sản xuất liên tục và ổn định. Việc lựa chọn thiết bị phù hợp sẽ giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu chi phí vận hành.