Luận văn trà xanh Matcha Soymilkcác bạn có thể tham khảo thêm nhiều tài liệu và luận văn ,bài mẫu điểm cao tại teamluanvan.com

1. Viết đề tài giá sinh viên – ZALO:0973.287.149-TEAMLUANVAN.COM
`Tải tài liệu tại kết bạn zalo : 0973.287.149
6
0 G7
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
--------
ĐỒ ÁN I – QUÁ TRÌNH VÀ
THIẾT BỊ CNTP
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC MỘT NỒI ĐỂ CÔ ĐẶC
DUNG DỊCH NƯỚC XOÀI ÉP NĂNG SUẤT 300KG/MẺ
Sinh viên thực hiện :
MSSV :
Lớp :
Giảng viên hướng dẫn :

2. Viết đề tài giá sinh viên – ZALO:0973.287.149-TEAMLUANVAN.COM
`Tải tài liệu tại kết bạn zalo : 0973.287.149
Hà Nội 06/2021

3. EBOOKBKMT.COM
`Tải tài liệu tại kết bạn zalo : 0973.287.149
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU.............................................................................................................3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI.................................................................4
1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU ............................................................ 4
1.2 KHÁI QUÁT VỀ QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC .................................................. 5
1.2.1 Khái niệm............................................................................................... 5
1.2.2 Các phương pháp cô đặc...................................................................... 6
1.2.2.1 Cô đặc bằng phương pháp lạnh đông ............................................. 6
1.2.2.2 Cô đặc bằng phương pháp thẩm thấu ngược................................. 7
1.2.2.3 Cô đặc bằng bốc hơi nhờ nhiệt độ ................................................... 7
1.2.3 Những biến đổi của quá trình cô đặc.................................................. 7
1.2.4 Bản chất của quá trình cô đặc do nhiệt .............................................. 8
1.2.5 Ứng dụng quá trình cô đặc .................................................................. 8
1.3 THIẾT BỊ CÔ ĐẶC BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT............................. 8
1.3.1 Phân loại..................................................................................................... 8
1.3.2 Yêu cầu về công nghệ và thiết bị.............................................................. 9
1.3.3 Các phương pháp cấp nhiệt cho hệ thống ........................................ 10
1.3.4 Các thiết bị và chi tiết trong hệ thống cô đặc................................... 10
CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ..........................................................11
2.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ .................................... 11
2.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC 1 NỒI................................. 12
2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG........................................................................ 13
CHƯƠNG III: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG TÍNH THIẾT
KẾ THIẾT BỊ CHÍNH.............................................................................................14
3.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT .............................................................................. 14
3.2 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG ....................................................................... 15
3.2.1 Tổn thất nhiệt độ ..................................................................................... 16

4. EBOOKBKMT.COM
`Tải tài liệu tại kết bạn zalo : 0973.287.149
3.2.2 Tính cân bằng nhiệt lượng cho các giai đoạn ....................................... 19
3.3 TÍNH THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH....................................................... 24
3.3.1 Hệ số truyền nhiệt trong quá trình sôi.............................................. 24
3.3.1.1 Các kí hiệu và công thức.............................................................. 24
3.3.1.2 Phía hơi đốt thành thiết bị........................................................... 25
3.3.1.3 Từ thành thiết bị tới dung dịch................................................... 25
3.3.1.4 Giai đoạn cấp nhiệt từ thành đến dung dịch ............................. 27
3.3.1.5 Hệ số truyền nhiệt K ................................................................... 27
3.3.2 Hệ số truyền nhiệt để đưa dung dịch ban đầu từ 20o
C lên 65,95o
C30
3.3.2.1 Các kí hiệu và công thức.............................................................. 30
3.3.2.2 Phía hơi ngưng ............................................................................. 30
3.3.2.3 Phía vách....................................................................................... 31
3.3.2.4 Phía dung dịch.............................................................................. 31
3.3.2.5 Hệ số truyền nhiệt ........................................................................ 32
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH .................................................34
4.1 Tính kích thước buồng đốt......................................................................... 34
4.1.1 Tính thể tích vật liệu ............................................................................... 34
4.1.2 Tính đường kính và chiều cao buồng đốt............................................. 34
4.2 Tính thời gian cô đặc và diện tích bề mặt truyền nhiệt........................... 36
4.3 Tính kích thước không gian bốc hơi ............................................................ 38
4.3.1 Tính đường kính buồng bốc hơi(Dbh).................................................... 38
4.3.2 Tính chiều cao buồng bốc hơi................................................................. 39
4.3.3 Chiều dày thân buồng bốc hơi của thiết bị ........................................... 40
4.4 Tính kích thước nắp thiết bị ......................................................................... 40
CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ ....................................42
5.1 Tính các đường ống dẫn cửa......................................................................... 42
5.1.1 Ống và cửa nhập liệu............................................................................... 42

5. EBOOKBKMT.COM
`Tải tài liệu tại kết bạn zalo : 0973.287.149
5.1.2 Ống và cửa tháo liệu................................................................................ 42
5.1.3 Ống dẫn hơi thứ....................................................................................... 43
5.1.4 Ống dẫn hơi đốt ....................................................................................... 43
5.1.5 Ống dẫn nước ngưng............................................................................... 43
5.2 Thiết bị ngưng tụ dạng ống chùm ................................................................ 44
5.2.1 Tính hiệu nhiệt độ trung bình ................................................................ 46
5.2.2 Tính hệ số cấp nhiệt phía nước α2.......................................................... 46
5.2.3 Tính tổng nhiệt trở .................................................................................. 47
5.2.4 Hệ số cấp nhiệt phía hơi α1 ..................................................................... 47
5.2.5 Số ống truyền nhiệt ................................................................................. 48
5.2.6 Chia ngăn cho thiết bị ngưng tụ............................................................. 48
5.2.7 Tính kích thước thiết bị ngưng tụ.......................................................... 49
5.2.8 Tính toán các chi tiết khác...................................................................... 50
5.3 Tính toán chọn tai treo.................................................................................. 51
5.3.1 Khối lượng thiết bị (MTB) ....................................................................... 51
5.3.2 Khối lượng dung dịch.............................................................................. 51
5.4 Mối ghép bích................................................................................................. 52
5.4.1 Bích nối nắp với thân thiết bị ................................................................. 52
5.4.2 Bích nối buồng đốt với thân thiết bị ...................................................... 53
5.4.3 Bích nối nắp với thân của thiết bị ngưng tụ.......................................... 53
5.5 Chọn đệm........................................................................................................ 54
5.6 Chọn kính quan sát........................................................................................ 54
5.7 Tính toán chọn cánh khuấy .......................................................................... 54
5.8 Tính chọn bơm chân không .......................................................................... 56
KẾT LUẬN...............................................................................................................58
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................59

6. EBOOKBKMT.COM
`Tải tài liệu tại kết bạn zalo : 0973.287.149

7. EBOOKBKMT.COM
3
LỜI MỞ ĐẦU
Bộ môn “Quá trình và thiết bị công nghệ thực phẩm” cung cấp những kiến thức cần
thiết cho sinh viên và kĩ sư công nghệ thực phẩm, kĩ sư chế biến nông sản, thủy hải
sản và kĩ sư máy thực phẩm. Ngoài ra bộ môn này góp phần nào tới kĩ sư các ngành
kĩ thuật sản xuất, có khả năng vận dụng vào trong thực hành sản xuất công nghiệp liên
quan, hiểu sâu hơn về nghiên cứu sản xuất máy móc thiết bị hiện đại trên thế giới,
nhất là trong thời đại hiện nay mà máy móc khoa học đang phát triển không ngừng.
Trong đề tài đồ án được giao: “Tính toán thiết kế hệ thống cô đặc 1 nồi để cô đặc
dung dịch nước xoài ép năng suất 300kg/mẻ” ,chủ yếu đề cập đến các quá trình xảy
ra trong thiết bị cô đặc 1 nồi , hiểu được cấu trúc, cách vận hành hệ thống cũng như
biết tính toán được các thông số công nghệ cần thiết phục vụ cho việc thiết kế thiết bị
Như chúng ta biết cô đặc ứng dụng rất nhiều trong quá trình sản xuất hóa chất và thực
phẩm, nhất là trong các ngành sản xuất nước quả cô đặc, hóa chất,…Xoài là một loại
cây ăn quả được trồng nhiều ở Việt Nam, cho sản lượng thu hoạch hàng năm lớn, vì
vậy gây ra một số khó khăn trong quá trình bảo quản nguyên quả. Để tăng thời gian
bảo quản cũng như tạo ra những sản phẩm mới phục vụ nhu cầu trong nước cũng như
xuất khẩu thì ép quả lấy nước sau đó đem cô đặc cũng là một giải pháp hay, tiết kiệm
chi phí, kéo dài thời gian bảo quản mà vẫn giữ được giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm.
Vì đây là đồ án đầu tiên được thực hiện dưới thời sinh viên nên không thể tránh khỏi
những thiếu sót,em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ các thầy cô để hoàn
thiện kiến thức của mình hơn
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện

8. EBOOKBKMT.COM
4
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
Tính toán thiết kế hệ thống cô đặc 1 nồi để cô đặc dung dịch nước xoài ép:
- Năng suất theo sản phẩm: 300kg/mẻ
- Nồng độ đầu: 10Bx
- Nồng độ cuối: 55Bx
1.1TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU
Xoài thuộc họ đào lộn hột (Anacadiaceae), có tên khoa học là Mangifera indica
L. Đây là loại cây ăn quả nhiệt đới, có nguồn gốc từ Ấn Độ và các vùng giáp ranh
như Việt Nam, Myanmar, Malaysia,…
Tại Việt Nam, xoài được trồng nhiều nhất ở Đồng bằng sông Cửu Long và một số khu
vực miền Trung, Tây Bắc..., . Theo số liệu thống kê vào năm 2017, Việt Nam có diện
tích trồng lên tới 92.746 ha và sản lượng đạt 788.233 tấn, trong đó ĐBSCL là vùng
sản xuất xoài lớn nhất, chiếm đến 46,1% diện tích và 64.4% sản lượng xoài của cả
nước; tiếp theo là vùng Đông Nam Bộ (chiếm 19,2% diện tích và 64,4% sản lượng
xoài cả nước)
Xoài có giá trị dinh dưỡng cao, phù hợp cho mọi lứa tuổi. Trong 100g xoài chín chứa:
nước 86,5g; glucid 15,9g; protein 0,6g; lipid 0,3g; tro 0,6g; các chất khoáng: Ca, P,
Fe ; các vitamin: A , B1, C ; cung cấp 62 calo, 78% nhu cầu vitamin A mỗi ngày,46%
nhu cầu vitamin C,…
Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng có trong 100 g xoài
Thành phần Hàm lượng Đơn vị
Nước 84 %
Glucid 15 g
Protein 0 g
Lipid 0 g
Chất xơ 1 µg

9. EBOOKBKMT.COM
5
Vitamin A 40 mg
Vitamin B1 0,5 mg
Vitamin B2 0,06 mg
Vitamin C 53 mg
Vitamin E 1 mg
Canxi 10 mg
Photpho 15 mg
Sắt 0,3 mg
Nguyên liệu cô đặc ở dạng dung dịch gồm:
- Dung môi: nước
- Các chất hòa tan chiếm chủ yếu là đường Saccaroze và nhiều cấu tử với hàm
lượng rất thấp (coi như không có). Các cấu tử này xem như không bay hơi
trong quá trình cô đặc.
1.2KHÁI QUÁT VỀ QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC
1.2.1 Khái niệm
Cô đặc là quá trình làm mất nước (dung môi) trong dung dịch (dung dịch là hỗn hợp
giữa dung môi và chất rắn hòa tan trong dung môi) để thu được dung dịch có nồng độ
chất rắn cao.
Quá trình cô đặc được tiến hành ở nhiệt độ sôi, mọi áp suất (áp suất chân không, áp
suất thường, áp suất dư) trong hệ thống một hoặc nhiều thiết bị cô đặc. Trong đó:
- Cô đặc chân không dung cho các dung dịch có nhiệt độ sôi cao, dễ phân hủy
bởi nhiệt.
- Cô đặc ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển dung cho dung dịch không bị phân
hủy ở nhiệt độ cao như các dung dịch muối vô cơ, sử dụng hơi thứ cho cô đặc
và cho các quá trình đun nóng khác
- Cô đặc ở áp suất khí quyển thì hơi thứ không được sử dung mà thải ra ngoài
không khí. Đây là phương pháp đơn giản nhưng không kinh tế

10. EBOOKBKMT.COM
6
Trong công nghiệp thực phẩm và hóa chất thường làm đậm đặc dung dịch nhờ đun
sôi gọi là quá trình cô đặc. Đặc điểm của cô đặc là dung môi được tách ra khỏi dung
dịch ở dạng hơi, còn chất hòa tan trong dung dịch sẽ không bay hơi do vậy nồng độ
dung dịch tăng dần lên, khác với chưng cất trong chưng cất thì các cấu tử trong hỗn
hợp cùng bay hơi chỉ khác nhau về nồng độ.
Hơi của dung môi được tách ra khỏi dung dịch được gọi là hơi thứ, hơi thứ ở nhiệt độ
cao có thể dung để đun nóng thiết bị khác. Nếu dung hơi thứ để đun nóng một thiết bị
khác ngoài thiết bị cô đặc thì được gọi là hơi phụ.
Quá trình cô đặc có thể diễn ra trong một nồi hoặc nhiều nồi, gián đoạn hoặc liên tục.
Quá trình cô đặc có thể thực hiện ở các áp suất khác nhau tùy từng vào yêu cầu kĩ
thuật. Khi dùng ở áp suất thường (áp suất khí quyển) thì có thể dung thiết bị hở, còn
khi làm việc ở áp suất khác thì dùng thiết bị kín cô đặc trong chân không (áp suất
thấp) vì nó có ưu điểm : khi áp suất giảm thì nhiệt độ sôi của dung dịch cũng giảm
theo khi đó độ chênh lệch giữa nhiệt độ hơi buồng đốt và dung dịch tăng do diện tích
bề mặt truyền nhiệt giảm.
Cô đặc nhiều nồi là sử dụng hơi thứ thay cho hơi đốt nên nó có ý nghĩa kinh tế cao về
sử dụng nhiệt và nó hoạt động dựa trên nguyên tắc sau: Hơi đốt của nồi thứ nhất sử
dụng hơi từ nồi hơi, hơi thứ của nồi thứ nhất làm hơi đốt cho nồi thứ hai, hơi thứ của
nồi thứ hai làm hơi đốt cho nồi thứ ba…hơi thứ cuối cùng đi vào thiết bị ngưng tụ.
Do có tổn thất nhiệt độ nên nhiệt đun nóng nồi sau bao giờ cũng thấp hơn nồi trước,
bởi vậy mà người ta thường cô đặc dung dịch ở nồi thứ nhất với áp suất dư còn các
nồi sau đều ở áp suất chân không. Trong hệ thống cô đặc nhiều nồi dung dịch chuyển
dịch từ nồi này sang nồi tiếp theo, qua mỗi nồi dung môi bay hơi đi một phần, nồng
độ dung dịch tăng lên, đến cuối cùng nồng độ dung dịch đạt được như yêu cầu thì
người ta tháo dịch vào thùng chứa.
1.2.2 Các phương pháp cô đặc
1.2.2.1 Cô đặc bằng phương pháp lạnh đông
Khi làm lạnh đông chậm, các phân tử nước sẽ kết tinh và lớn dần lên tạo thành khối
băng, tách khỏi dung dịch ban đầu. Quá trình cô đặc này phụ thuộc nhiều vào nhiệt
độ lạnh đông, số lượng tinh thể đá tạo thành. Sử dụng phương pháp này sẽ tránh gây

11. EBOOKBKMT.COM
7
mất vitamin, các chất thơm và các chất dễ bị phân hủy bơi nhiệt. Tuy nhiên, chi phí
năng lượng và chi phí thiết bị cho phương pháp này cao.
1.2.2.2 Cô đặc bằng phương pháp thẩm thấu ngược
Khi ngăn hai dung dịch khác nhau bằng tấm màn bán thấm, nước sẽ đi từ dung dịch
có nồng độ chất khô thấp đến nơi có nồng độ chất khô cao để hai bên đạt nồng độ cân
bằng. Trong phương pháp này, dưới tác dụng cơ học của dung dịch có nồng độ cao
hơn áp suất thẩm thấu, làm nước đi theo chiều ngược lại từ nơi có nồng độ chất khô
cao đến nơi có nồng độ chất khô thấp. Phương pháp này có ưu điểm là hạn chế tối đa
mất mát các thành phần cơ bản của dung dich. Tuy nhiên, phương pháp này làm mất
một số muối khoáng và không được thanh trùng bổ sung.
1.2.2.3 Cô đặc bằng bốc hơi nhờ nhiệt độ
Đây là phương pháp phổ biến nhất hiện nay. Nhờ nhiệt độ, dung dịch được đun sôi và
lúc này, nước trong dung dịch diễn ra quá trình chuyển khối từ pha từ lỏng sang hơi
và tách ra khỏi dung dịch. Phương pháp này được dùng phổ biến, trang thiết bị tương
đối đơn giản. Tuy nhiên, do sử dụng nhiệt độ nên không tránh khỏi tổn thất một số
chất dinh dưỡng dễ bị phân hủy bởi nhiệt. Ngoài ra, trong quá trình bốc hơi, hơi nước
cuốn theo các chất thơm và các chất dễ bay hơi khác của dung dịch.
1.2.3 Những biến đổi của quá trình cô đặc
 Biến đổi vật lý
- Khi dung dịch bay hơi: nồng độ chất hòa tan sẽ tăng, do đó tính chất của
dung dịch sẽ thay đổi. Tính chất của dung dịch thay đổi theo thời gian cô
đặc và nồng độ của dung dịch ở áp suất không đổi.
- Khi nồng độ tăng: hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, hệ số cấp nhiệt phía
dung dịch giảm. Nhưng khối lượng riêng, độ nhớt, tổn thất do nồng độ sẽ
tăng.
 Biến đổi hóa học
- Thay đổi pH của môi trường: do tính chất thủy phân amit của các cấu tử tạo
thành axit.
- Độ kiềm tăng.
- Đóng cặn, do số muối canxi hòa tan rất chậm trong nồng độ cao, do phân
hủy của một số muối axit hữu cơ tạo thành kết tủa.

12. EBOOKBKMT.COM
8
- Phân hủy chất cô đặc làm tăng tổn thất.
- Tăng màu: do phân hủy các sản phẩm cô đặc dưới điều kiện nhiệt độ và áp
suất.
- Do kết quả của phản ứng Maye maillard là phản ứng ngưng tụ giữa đường
khử và amino axit, tạo thành các chất màu dạng keo chứa Nito.
 Biến đổi sinh học
- Tiêu diệt vi sinh vật (ở nhiệt độ cao)
- Hạn chế khả năng hoạt động của vi sinh vật ở nồng độ cao
1.2.4 Bản chất của quá trình cô đặc do nhiệt
Dựa theo thuyết động học phân tử : Để tạo thành hơi thì nhiệt tác dụng lên bề mặt
thoáng phải lớn hơn tốc độ giới hạn. Phân tử khi bay hơi sẽ thu nhiệt để khắc phục
trạng thái lỏng và trở lực bên ngoài. Do vậy ta cần cấp nhiệt để các phân tử đủ năng
lượng để thực hiện quá trình này.
Bên cạnh đó sự bay hơi chủ yếu do các bọt khí hình thành trong quá trình cấp nhiệt
và chuyển động liên tục, do sự chênh lệch về khối lượng riêng giữa các phân tử trên
bề mặt và dưới đáy tạo nên sự tuần hoàn tự nhiên trong nồi cô đặc
1.2.5 Ứng dụng quá trình cô đặc
Ứng dụng trong sản xuất hóa chất, thực phẩm, dược phẩm.
Mục đích: để đạt được nồng độ dung dịch theo yêu cầu, hoăc đưa dung dịch qua trạng
thái bão hòa để kết tinh.
Ví dụ về ứng dụng của quá trình cô đặc trong sản xuất các loại thực phẩm: đường, các
loại nước ép rau, củ, quả: cà chua, dứa, xoài,…
1.3 THIẾT BỊ CÔ ĐẶC BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT
1.3.1 Phân loại
Theo cấu tạo, tính chất của nhóm đối tượng cần cô đặc
* Nhóm 1: Dung dịch đối lưu tự nhiên, dung dịch loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo
dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt

13. EBOOKBKMT.COM
9
* Nhóm 2: Dung dịch đối lưu cưỡng bức dung bơm để tạo vận tốc dung dịch từ
1,5- 3,5 m/s tại bề mặt truyền nhiệt. Ưu điểm: tăng hệ số truyền nhiệt, độ nhớt
cao, kết tinh trên bề mặt truyền nhiệt.
* Nhóm 3: Dung dịch chảy thành màng mỏng, chảy một lần, tránh tiếp xúc quá
lâu làm biến chất sản phẩm.
Theo phương pháp thực hiện quá trình
* Cô đặc áp suất thường có nhiệt độ sôi áp suất không đổi. Thường dung cô đặc
dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định và thời gian cô đặc ngắn.
* Cô đặc áp suất chân không dung dịch có nhiệt độ sôi thấp hơn do có áp suất
chân không.
* Cô đặc nhiều nồi mục đích là tiết kiệm hơi đốt, nhưng số nồi không nên lớn
quá vì sẽ làm giảm hiệu quả tiết kiệm hơn so với chi phí đề ra. Do sử dụng hơi
thứ của nồi trước làm hơi đốt của nồi sau nên có ý nghĩa kinh tế cao.
1.3.2 Yêu cầu về công nghệ và thiết bị
 Yêu cầu công nghệ
 Đảm bảo nồng độ chất khô theo quy định
 Giảm tổn thất chất khô
 Giảm tốc độ đóng cặn trong nồi bốc hơi
 Nâng cao hiệu quả sử dụng nhiệt năng, giảm tổn thất nhiệt
 Yêu cầu thiết bị
* Về cấu tạo, thiết bị cô đặc có nhiều loại nhưng chúng đều có 3 bộ phận chính
như sau:
Bộ phận nhận nhiệt: Ở thiết bị đun nóng bằng hơi nước, bộ phận nhận nhiệt
là dàn ống gồm nhiều ống nhỏ, trong đó hơi nước ngưng tụ ở bên ngoài các
ống, truyền nhiệt cho dung dịch chuyển động bên trong các ống
Không gian để phân ly: Hơi dung môi tạo ra còn chưa cả dung dịch nên phải
có không gian lớn để tách dung dịch rơi trở lại bộ phận nhận nhiệt
Bộ phận phân ly: để tách các giọt dung dịch còn lại trong hơi
* Những yêu cầu chung cần đảm bảo khi chế tạo các thiết bị cô đặc:
 Thích ứng được với tính chất đặc biệt của dung dịch cần được cô đặc: độ nhớt
cao, khả năng tạo bọt lớn, tính ăn mòn kim loại,…

14. EBOOKBKMT.COM
10
 Có hệ số truyền nhiệt lớn vì khi nồng độ tăng, hệ số truyền nhiệt sẽ giảm mạnh.
 Tách ly hơi thứ cấp tốt, đảm bảo hơi thứ cấp sạch để có thể cho ngưng tụ lấy
nhiệt cho cấp cô đặc tiếp theo.
 Hơi đốt đảm bảo phân bố đều trong không gian bên ngoài giữa các ống của
giàn ống.
 Đảm bảo tách các khí không ngưng còn lại sau khi ngưng tụ hơi đốt.
 Dễ dàng cho việc làm sạch bề mặt trong các ống vì khi dung dịch bốc hơi bên
trong các ống sẽ làm bẩn mặt bên trong của ống (tạo cặn).
1.3.3 Các phương pháp cấp nhiệt cho hệ thống
 Phương pháp bốc hơi áp lực: Các nồi bốc hơi làm việc dưới áp lực.
 Phương pháp bốc hơi chân không: Các nồi bốc hơi đều làm việc ở điều kiện
chân không.
 Phương pháp áp lực chân không: Thiết bị đầu làm ở áp suất cao, thiết bị cuối
làm việc ở áp suất chân không
1.3.4 Các thiết bị và chi tiết trong hệ thống cô đặc
 Các thiết bị chính
 Ống tuần hoàn, ống truyền nhiệt, nồi hai vỏ, …
 Ống nhập liệu, ống tháo liệu
 Buồng đốt , buồng bốc hơi
 Đáy, nắp
 Các ống dẫn: hơi đốt, hơi thứ, nước ngưng, khí không ngưng
 Các thiết bị phụ
 Các bể chứa: nguyên liệu, sản phẩm,…
 Các loại bơm: bơm dung dịch, bơm nước, bơm chân không;
 Thiết bị gia nhiệt;
 Thiết bị ngưng tụ: Baromet; ống chùm,…
 Thiết bị đo và điều chỉnh.
 Lưu lượng kế
 Thùng cao vị
 Các van,…

15. EBOOKBKMT.COM
11
CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
2.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Quá trình cô đặc có thể được tiến hành trong một thiết bị cô đặc một nồi hoặc nhiều
nồi, làm việc liên tục hoặc gián đoạn.
Cô đặc là quá trình sử dụng một nguồn nhiệt để cấp nhiệt cho dung dịch để làm bốc
hơi dung dịch cần cô đặc thu được dung dịch có nồng độ cao hơn.
Cô đặc chân không là quá trình cô đặc mà thiết bị cô đặc hoạt động ở áp suất chân
không, thấp hơn áp suất khí quyển, mục đích làm giảm nhiệt độ sôi của dung dịch cô
đặc, giúp cho dung dịch giữ được chất lượng, không bị biến chất do nhiệt độ cao.
Ngoài ra quá trình làm việc ở nhiệt độ thấp giúp giảm tổn hao về năng lượng do chênh
lệch nhiệt độ với môi trường thấp.
Hệ thống cô đặc cũng rất đa dạng, có thể là hệ thống đơn chiếc một nồi cô, hặc hệ
thống nhiều nồi và tận dụng nhiệt của hơi thứ để cấp nhiệt cho các nồi khác giúp giảm
rất nhiều chi phí năng lượng.
Trong đề tài này, ta chọn thiết bị để cô đặc là thiết bị nồi 2 vỏ có cánh khuấy vì một
số lí do như:
- Năng suất theo sản phẩm không lớn lắm (300kg/mẻ)
- Cấu tạo thiết bị đơn giản, dễ vận hành
- Dễ dàng vệ sinh thiết bị
- Phù hợp với các loại dung dịch nước quả hoặc dung dịch có độ nhớt cao,…
- Cánh khuấy được thiết kế sẽ có tác dụng khuấy trộn dung dịch, tránh hiện
tượng dung dịch bị đóng cặn trong quá trình cô đặc

16. EBOOKBKMT.COM
12
2.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC 1 NỒI
Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ hệ thống cô đặc chân không một nồi sử dụng nồi
hai vỏ có cánh khuấy
1.Thùng chứa nguyên liệu ; 2. Bơm nhập liệu ; 3. Ống dẫn hơi đốt; 4. Cửa nhập
liệu ; 5. Buồng bốc; 6. Quả cầu CIP; 7. Ống dẫn hơi thứ ; 8.Cửa thoát khí không
ngưng; 9. Buồng đốt; 10. Cửa thoát nước ngưng; 11. Cửa tháo sản phẩm; 12. Cốc
tách nước ngưng; 13. Thùng chứa sản phẩm; 14. Thiết bị đo áp suất; 15. Thiết bị
ngưng tụ; 16. Bộ phận tách lỏng; 17. Bơm chân không; 18. Bể chứa nước ngưng

17. EBOOKBKMT.COM
13
2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Khởi động bơm chân không đến áp suất Pck = 0,2 at.
Sau đó bơm dung dịch ban đầu có nồng độ 10% (10Bx) từ bể chứa nguyên liệu (1)
vào nồi cô đặc bằng bơm ly tâm (2) qua lưu lượng kế và đi vào buồng bốc hơi (4)
trong thiết bị cô đặc, sau khi nhập đủ 1650 kg thì dừng.
Khi nhập đủ 1650 kg thì bắt đầu cấp hơi đốt (hơi nước bão hòa ở áp suất 3at).
Dung dịch nước xoài được đun nóng tới nhiệt độ sôi, dung dịch sẽ tạo hỗn hợp lỏng
– hơi (phần hơi sẽ đi lên trên buồng bốc (5). Dung dịch trong buồng bốc hơi được gia
nhiệt bởi hơi đốt trong buồng bốc. Dung dịch trong buồng bốc sẽ sôi và bốc hơi, hơi
thứ và khí không ngưng bốc ra được dẫn vào ống dẫn hơi thứ (7) vào thiết bị ngưng
tụ dạng ống chùm (15) ( thiết bị ngưng tụ này gồm nhiều ống truyền nhiệt nhỏ và
được ngưng tụ bằng nước lạnh đi bên ngoài ống ), sau khi ngưng tụ thành lỏng sẽ chảy
qua bộ phận tách lỏng(16), còn phần khí không ngưng sẽ được bơm hút chân
không(17) hút ra ngoài ống. Nước ngưng được đưa xuống bể chứa nuớc ngưng(18).
Hơi đốt khi ngưng tụ chảy ra ngoài qua cửa thoát nước ngưng(10), qua cốc tách nước
ngưng(12) rồi được xả ra ngoài thùng chứa nước ngưng.
Quá trình cứ tiếp tục đến khi đạt nồng độ 55% (55Bx) thì ngưng cấp hơi đốt, sau đó
tháo sản phẩm ra bằng cửa tháo sản phẩm và đưa vào bể chứa (13).

18. EBOOKBKMT.COM
14
CHƯƠNG III: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
TÍNH THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH
 Số liệu ban đầu:
 Dung dịch nước xoài ép có:
- Nồng độ ban đầu: 10Bx
- Nồng độ cuối: 55Bx
 Chọn nhiệt độ ban đầu là 20ºC
 Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất 3at
 Chọn áp suất ngưng tụ Pck=0,2 at
 Cô đặc gián đoạn với năng suất 300kg/mẻ
3.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT
 Phương trình cân bằng vật chất cho các giai đoạn:
Gđ = Gc + W
Gđ.xđ = Gc.xc
Trong đó: Gđ,Gc: lượng dung dịch đầu, dung dịch cuối của mỗi giai đoạn, kg
xđ, xc: nồng độ dung dịch đầu, dung dịch cuối của mỗi giai đoạn, %
W: lượng hơi thứ bốc ra của mỗi giai đoạn, kg
 Chia lượng dung dịch nhập vào theo các khoảng nồng độ : 10%, 25%, 40%,
55%
 Giai đoạn từ 40% đến 55%
Có: xđ = 40%=0,4; xc = 55%=0,55; Gc = 300kg
𝐺đ = 𝐺𝑐 ×
𝑥𝑐
𝑥đ
= 300 ×
0,55
0,4
= 412,5 (kg)
Lượng hơi thứ bốc ra: W= 𝐺đ − 𝐺𝑐 = 412,5 − 300 = 112,5 (kg)
 Giai đoạn từ 25 đến 40%
Có xđ = 25%=0,25; xc = 40%=0,4; Gc = 412,5 kg
𝐺đ = 𝐺𝑐 ×
𝑥𝑐
𝑥đ
= 412,5 ×
0,4
0,25
= 660 (kg)

19. EBOOKBKMT.COM
15
Lượng hơi thứ bốc ra: W= 𝐺đ − 𝐺𝑐 = 660 − 412,5 = 247,5 (kg)
 Giai đoạn từ 10% đến 25%
xđ = 10%=0,1; xc = 25%=0,25; Gc = 660kg
𝐺đ = 𝐺𝑐 ×
𝑥𝑐
𝑥đ
= 660 ×
0,25
0,1
= 1650 (kg)
Lượng hơi thứ bốc ra: W= 𝐺đ − 𝐺𝑐 = 1650 − 660 = 990 (kg)
 Tổng lượng hơi thứ bốc ra trong toàn bộ quá trình cô đặc:
Wtổng= 990+247,5+112,5= 1350 (kg)
 Tổng lượng nhập liệu ban đầu: Gđ = 1650kg
Bảng 3.1. Tóm tắt kết quả cân bằng vật chất
Nồng độ dung dịch, % 10 25 40 55
Khối lượng dung dịch, kg 1650 660 412,5 300
Lượng hơi thứ đã bốc hơi, kg 0 990 247,5 112,5
Khối lượng riêng dung dịch,
kg/m3
1039,98 1105,51 1178,53 1259,76
3.2 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
Chọn áp suất thiết bị ngưng tụ P0=0,2 at
Suy ra nhiệt độ hơi thứ ở thiết bị ngưng tụ t0= 59,7ºC
(Bảng I. 251 trang 314 Tài liệu [1])
Chọn tổn thất nhiệt độ từ nồi cô đặc về thiết bị ngưng tụ 𝛥′′′
= 0,5
o
C
Nhiệt độ hơi thứ ở buồng đốt t1 = 59,7 + 0,5 = 60,2o
C.
Đây cũng là nhiệt độ sôi của dung môi (là nước) trên mặt thoáng dung dịch
Với 𝑡𝑠𝑑𝑚= 60,2o
C.
⇒Áp suất trên mặt thoáng dung dịch trong buồng bốc hơi là P1≈0.2031 at

20. EBOOKBKMT.COM
16
(Bảng I.250 trang 312 Tài liệu [1])
3.2.1 Tổn thất nhiệt độ
Tổn thất nhiệt độ trong hệ thống cô đặc bao gồm: tổn thất do nồng độ, tổn thất do áp
suất thủy tĩnh và tổn thất do trở lực đường ống.
 Tồn thất nhiệt do nồng độ ∆′
– Nhiệt độ sôi dung dịch
Theo công thức Tisenco (VI.9 trang 59 Tài liệu [2]):
∆′
= ∆0
′
. 𝑓 , °𝐶
Trong đó: ∆0
′
: tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch tính lớn hơn nhiệt
độ sôi của dung môi ở áp suất thường (áp suất khí quyển)
f: hệ số hiệu chỉnh tính theo công thức 𝑓 = 16,2.
𝑇2
𝑟
với T là nhiệt độ sôi của
dung môi nguyên chất ở áp suất đã cho (K) và r là ẩn nhiệt hóa hơi của dung
môi nguyên chất ở áp suất làm việc (J/kg)
Tại giá trị P1= 0,2031 at, ta tính ra r= 2358.103
J/kg (Bảng I.251 trang 314 Tài
liệu [1]) ,từ đó tính được 𝑓 = 16,2.
(60,2+273)2
2358.103
= 0,76
* Tính tại nồng độ 10% :
Ta có ∆0
′
= 0,16 ( Hình VI.2 trang 60 Tài liệu [2])
Suy ra ∆′
= 0,16 × 0,76 = 0,12 o
C
Nhiệt độ sôi dung dịch là 𝑡𝑠𝑑𝑑 = 60,2 + 0,12 = 60,32 o
C

21. EBOOKBKMT.COM
17
Tính tương tự tại các nồng độ khác, ta thu được kết quả:
Bảng 3.2. Kết quả tính toán tổn thất nhiệt do nồng độ
Nồng độ dung dịch, % 10 25 40 55
Tổn thất ∆𝟎
′
0,16 0.51 1,12 2,33
Tổn thất ∆′ 0,12 0,39 0,85 1,77
Nhiệt độ sôi dung dịch 60,32 60,59 61,05 61,97
 Tổn thất nhiệt do áp suất thủy tĩnh ∆′′
Đây là tổn thất nhiệt do sự chênh lệch nhiệt độ sôi của lớp chất lỏng trên đáy
buồng bốc hơi so với lớp chất lỏng có nhiệt độ sôi trung bình (thường lấy nhiệt
độ sôi của lớp chất lỏng ở giữa buồng bốc).
Ta có : 𝛥′′ =ttb – t1
Mà áp suất thuỷ tĩnh ở lớp giữa của khối chất lỏng cần cô đặc :
Ptb = P1 + (Δh+ h/2). 𝜌dds . g (N/m2
)
Hay Ptb = P1 + (Δh + h/2). 𝜌dds . g .
1
9,81.104
(at)
Trong đó:
ttb : nhiệt độ sôi của dung dịch ứng với áp suất Ptb

22. EBOOKBKMT.COM
18
t1 : nhiệt độ sôi của dung dịch ứng với áp suất P1 trên mặt thoáng
P1 : áp suất hơi thứ trên bề mặt dung dịch (N/m2
)
𝛥h : chiều cao của lớp dung dịch sôi kể từ đáy buồng bốc hơi đến mặt
thoáng của dung dịch (m) .Thường chọn 𝛥h = 0,5m
h : chiều cao buồng đốt (m) ; h=1,5m
𝜌dds : khối lượng riêng của dung dịch khi sôi (kg/m3
), 𝜌dds =0,5𝜌
g : gia tốc trọng trường (m/s2
).Thường chọn g = 9,81 m/s
* Tính tại thời điểm dung dịch có nồng độ 10%
Ta có: Ptb = 0,2031 + (0,5 + 0,75)× 519,99×9,81×
1
9,81×104
= 0,268 at
Theo Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1], ta có tại áp suất 0,268 at, ta nội suy
được 65,82 o
C.
Vậy tại áp suất 0,268 at, nhiệt độ sôi của H2O là 65,83 0
C
Độ tăng nhiệt độ do cột thủy tĩnh là: 𝛥′′ =ttb – t1 = 65,83 – 60,2 = 5,63 o
C
=> nhiệt độ sôi dung dịch Đường 10% ở áp suất Ptb là
𝑡𝑠𝑑𝑑(𝑃𝑡𝑏) = 60,32 + 5,63 = 65,95 o
C

23. EBOOKBKMT.COM
19
Tính tương tự cho các khoảng nồng độ khác ta có
Bảng 3.3. Kết quả tính toán
Nồng độ dung dịch, % 10 25 40 55
∆,,
, o
C. 5,62 5,98 6,43 6,88
𝒕𝒔𝒅𝒅(𝑷𝒕𝒃), at 65,95 66,59 67,46 68,85
3.2.2 Tính cân bằng nhiệt lượng cho các giai đoạn
* Cân bằng nhiệt lượng: 𝛴 nhiệt vào = 𝛴 nhiệt ra
* Nhiệt lượng vào gồm có:
- Do dung dịch đầu: Gđ, cđ, tđ
- Do hơi đốt: D.(1-𝜙).i”D
- Độ ẩm của hơi: 𝜙.D.c.𝜃
* Nhiệt lượng ra gồm có:
- Hơi thứ mag ra: W.i”w
- Nước ngưng tụ: D.c.𝜃
- Sản phẩm mang ra: Gc, cc, tc
- Nhiệt cô đặc: Qcđ
- Nhiệt tổn thất: Qtt
- Độ ẩm của hơi: 𝜑 = 0,05
* Phương trình cân bằng nhiệt:
𝜙. 𝐷. 𝑐. 𝜃 + 𝐷. (1 − 𝜙). 𝑖𝐷
′′
+ 𝐺ñ.𝑐ñ. 𝑡ñ = 𝐺𝑐. 𝑐𝑐. 𝑡𝑐 + 𝑊. 𝑖𝑤
′′
+ 𝐷. 𝑐. 𝜃 + 𝑄𝑡 ± 𝑄𝑐ñ
Với
D : lượng hơi đốt sử dụng, kg
𝜙 = 5% : tỉ lệ nước ngưng bị cuốn theo

24. EBOOKBKMT.COM
20
𝜃 : nhiệt độ nước ngưng, o
C
c : nhiệt dung riêng nước ngưng ở 𝜃𝑜
𝐶, J/kg độ
cđ, cc : nhiệt dung riêng dung dịch đầu và cuối mỗi giai đoạn, J/kg độ
tđ, tc : nhiệt độ dung dịch đầu và cuối mỗi giai đoạn, o
C
𝑖𝐷
′′
: entanpi của hơi đốt, J/kg
𝑖𝑤
′′
: entanpi của hơi thứ, J/kg
Qt: nhiệt lượng tổn thất, J
Qcđ: nhiệt lượng cô đặc, J
* Nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp
QD = D.(1-𝜙).(𝑖𝐷
′′
− 𝑐. 𝜃) = D.(1-𝜙).r
r = 𝑖𝐷
′′
− 𝑐. 𝜃 : nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất PĐ
* Nhiệt dung riêng của dung dịch
 Nếu x < 20% ta tính C theo công thức:
Cdd = 4186 (1- x) ( Công thức I.42 trang 152 Tài liệu [1])
 Nếu x >20% thì C được tính theo công thức
Cdd = cht . x + 4186 (1-x)( Công thức I.43 trang 152 Tài liệu [1])
Trong đó:
x: nồng độ dung dịch
Cht: nhiệt dung riêng của chất hòa tan khan( không chứa nước)

25. EBOOKBKMT.COM
21
Cht được tính theo công thức 𝐶ℎ𝑡 =
𝑛𝐶×𝐶𝐶+𝑛𝐻×𝐶𝐻+𝑛𝑂×𝐶𝑂
𝑀𝐶12𝐻22𝑂11
Với nC, nH, nO : số nguyên tử C,H,O trong hợp chất
CC, CH,CO : nhiệt dung riêng của các nguyên tố C,H,O. Tra bảng I.141
trang 152 Tài liệu [1] ta có: CC = 7500 (J/kg.độ)
CH = 9630 (J/kg.độ)
CO = 16800 (J/kg.độ)
Vậy Cht=
7500×12+9630×22+16800×11
342
= 1423 (J/kg.độ)
Vậy nhiệt dung riêng của dung dịch theo nồng độ:
Nồng độ dung dịch, % 10 25 45 55
Nhiệt dung riêng, J/kg 3764,4 3495,3 3080,8 2666,4
* Chọn hơi đốt có áp suấ t Pđ = 3at => thđ = 132,9o
C
* Nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 3 at là
r = 2171.103
J/kg độ (Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1])
Entanpi của hơi thứ ở 60,2 o
C, 𝑖𝑤
′′
=2608,3×103
J/kg (Bảng I.250 trang 312
Tài liệu [1])
* Tổn thất nhiệt Qt = 0.05×QD
* Xem nhiệt cô đặc Qcđ là không đáng kể
 Giai đoạn đưa dung dịch từ 10% lên 65,95o
C
Gđ = Gc = 1650 kg

26. EBOOKBKMT.COM
22
cđ = cc = 3767,4 J/kg độ
tđ = 20o
C; tc =65,95o
C; W = 0 kg
Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình:
Q1 =1650×3767,4× (65,95 - 20) =2,86×108
J
Nhiệt lượng cần cung cấp (kể cả tổn thất):
QD1 =
𝑄1
0,95
= 3,01×108
J
Lượng hơi đốt sử dụng:
D1 =
𝑄1
(1−0,05).𝑟
= 138 kg
 Giai đoạn đưa dung dịch từ 10% đến 25%
Gđ = 1650 kg ; cđ =3767,4 J/kg độ ; tđ =65,95o
C
Gc = 660 kg ; cc = 3495,3 J/kg độ ; tc = 66,59o
C
W = 990 kg
Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình:
Q2=660× 3495,3 ×66,59 – 1650×3767,4×65,95 + 990×2608,2×103
 Q2 = 23,3×108
J
Nhiệt lượng cần cung cấp ( kể cả tổn thất )

27. EBOOKBKMT.COM
23
QD2 =
𝑄2
0,95
= 24,5×108
J
Lượng hơi đốt sử dụng: D2 =
𝑄2
(1−0,05).𝑟
= 1128 kg
 Giai đoạn từ 25% đến 40%
Gđ = 660 kg ; cđ =3495,3 J/kg độ ; tđ =66,59o
C
Gc = 412,5 kg ; cc = 3080,8 J/kg độ ; tc = 67,46o
C
W = 247,5 kg
Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình:
Q3=412,5×3080,8×67,46 – 660× 3495,3 ×66,59+ 247,5×2608,2×103
 Q3 = 5,78×108
J
Nhiệt lượng cần cung cấp ( kể cả tổn thất )
QD3 =
𝑄2
0,95
= 6,08×108
J
Lượng hơi đốt sử dụng: D3 =
𝑄3
(1−0,05).𝑟
= 280 kg
 Giai đoạn từ 40% đến 55%
Gđ = 412,5 kg ; cđ =3080,8 J/kg độ ; tđ =67,46o
C
Gc = 300 kg ; cc = 2666,4 J/kg độ ; tc = 68,85o
C
W = 112,5 kg

28. EBOOKBKMT.COM
24
Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình:
Q4=300× 2666,4 ×68.84 –412,5×3080,8×67,46 + 112,5×2608,2×103
 Q4 = 2,63×108
J
Nhiệt lượng cần cung cấp ( kể cả tổn thất )
QD4 =
𝑄2
0,95
= 2,77×108
J
Lượng hơi đốt sử dụng: D4 =
𝑄4
(1−0,05).𝑟
= 127 kg
 Tổng nhiệt lượng cung cấp là : Qtổng=Q1+Q2+Q3+Q4= 34,5× 108
J
 Tổng lượng hơi đốt sử dụng là: Dtổng=D1+D2+D3+D4= 1674 kg
 Lượng hơi đốt riêng
Driêng=
𝐷𝑡ổ𝑛𝑔
𝑊𝑡ổ𝑛𝑔
=
1674
1350
= 1,24 kg hơi đốt/ kg hơi thứ
Bảng 3.4. Tóm tắt quá trình cân bằng năng lượng
Nồng độ dung dịch, % 10 25 40 55
Nhiệt lượng hữu ích, J×108 2,86 23,3 5,78 2,63
Tổng nhiệt lượng cung cấp 3,01 24,5 6,08 2,77
Lượng hơi đốt sử dụng, kg 138 1128 280 127
3.3TÍNH THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH
3.3.1 Hệ số truyền nhiệt trong quá trình sôi
3.3.1.1 Các kí hiệu và công thức
𝛼1 : hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi, W/m2
K
𝛼2 : hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sôi, W/m2
K
q1 : nhiệt tải riêng phía hơi ngưng, W/m2
q2 : nhiệt tải riêng phía dung dịch sôi, W/m2
qv : nhiệt tải riêng phía vách buồng đốt, W/m2

29. EBOOKBKMT.COM
25
tv1: nhiệt độ trung bình vách ngoài buồng đốt, o
C
tv2 : nhiệt độ trung bình vách trong buồng đốt, o
C
tD : nhiệt độ hơi đốt, tD = 132.9o
C
tdd : nhiệt độ dung dịch sôi, o
C
∆𝑡1= 𝑡𝐷 − 𝑡𝑣1
∆𝑡2= 𝑡𝑣1 − 𝑡𝑑𝑑
∆𝑡𝑣
= 𝑡𝑣1 − 𝑡𝑣2
𝑡𝑚 =
1
2
(𝑡𝐷 + 𝑡𝑣1
): nhiệt độ màng nước ngưng, o
C
3.3.1.2 Phía hơi đốt thành thiết bị
Ta có: q1 = α1.Δt1 (1)
Theo công thức V.101 trang 28 Tài liệu [2]: 𝛼1 = 2.04 × 𝐴 × √
𝑟
𝛥𝑡1×𝐻
4
(2)
Với A=(
𝜌2.𝜆3
𝜇
)
0.25
phụ thuộc vào nhiệt độ màng tm
tm, o
C 40 60 80 100 120 140 160 180 200
A 139 155 169 179 188 194 197 199 199
Trong đó:
𝜌 : khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ tm, kg/m3
𝜆: hệ số cấp nhiệt của nước ở nhiệt độ tm, W/mK
𝜇: độ nhớt của nước ở nhiệt độ tm, Pas
r: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi ở nhiệt độ tD, r = 2171×103
J/kg
3.3.1.3 Từ thành thiết bị tới dung dịch
Ta có: q2 =𝛼2. 𝛥𝑡2 (3)
Theo công thức VI.27 trang 71 Tài liệu [2]:

30. EBOOKBKMT.COM
26
𝛼2 = 𝛼𝑛. (
𝜆𝑑𝑑
𝜆𝑛
)
0.565
. [(
𝜌𝑑𝑑
𝜌𝑛
)
2
.
𝑐𝑑𝑑
𝑐𝑛
.
𝜇𝑛
𝜇𝑑𝑑
]
0.435
(4)
Trong đó:
 𝜆𝑛, 𝜌𝑛, 𝑐𝑛, 𝜇𝑛: hệ số dẫn nhiệt (W/mK), khối lượng riêng (kg/m3
), nhiệt dung
riêng (J/kg độ), độ nhớt (Pas) của nước
 𝜆𝑑𝑑, 𝜌𝑑𝑑, 𝑐𝑑𝑑, 𝜇𝑑𝑑 : các thông số của dung dịch theo nồng độ
 𝛼𝑛: hệ số cấp nhiệt tương ứng của nước, W/m2
K
𝛼𝑛 = 0.56 × 𝑞0.7
× 𝑝0.15
(5), (công thức V.90 trang 26 Tài liệu [2])
Với: q: nhiệt tải riêng, W/m2
p: áp suất tuyệt đối trên mặt thoáng, N/m2
p = p1 = 0.2031 at = 19924,11 N/m2
 Các thông số của nước: (Bảng I.249 trang 310 Tài liệu [1])
tsdm = 60,2o
C
𝜌𝑛 =983,1 kg/m3
cn = 4183 J/kg độ
𝜇𝑛= 0.47×10-3
Ns/m2
𝜆𝑛= 65.9×10-2
W/mK
 Các thông số của dung dịch
𝜇𝑑𝑑 nội suy theo ở I.112 trang 114 Tài liệu [1] (ở 40o
C)
𝜆𝑑𝑑 tính theo công thức I.32 trang 123 Tài liệu [1]
𝜆 = 3.58 × 10−8
× 𝑐𝑑𝑑 × 𝜌𝑑𝑑 × √
𝜌𝑑𝑑
𝑀𝑑𝑑
3
, W/mK
Mdd =
1
𝑥
342
+
1−𝑥
18
Với: x : nồng độ dung dịch

31. EBOOKBKMT.COM
27
Cdd và 𝜌𝑑𝑑 xác định theo nồng độ
Nồng độ dung
dịch, %
10 25 40 55
Tsdd,
o
C 65,95 66,59 67,46 68,85
𝝆𝒅𝒅 , kg/m3 1039,98 1105,51 1178,53 1259,76
cdd , J/kg độ 3767,4 3495,3 3080,8 2666,4
𝝁𝒅𝒅 , Ns/m2
0,973 ×10-
3
1,425×10-3
3,021×10-3 4,030×10-3
Mdd 19,88 23,58 28,98 37,58
𝝀𝒅𝒅, W/mK 0,525 0,499 0,447 0,388
3.3.1.4 Giai đoạn cấp nhiệt từ thành đến dung dịch
Ta có: 𝑞𝑣 =
∆𝑡𝑣
∑ 𝑟𝑣
(6) ⇒ 𝛥𝑡𝑣=𝑞𝑣. ∑ 𝑟𝑣
Trong đó: ∑ 𝑟𝑣 =
1
𝑟1
+
𝛿𝑣
𝑟𝑣
+
1
𝑟2
Lấy
1
𝑟1
=
1
𝑟2
=
1
4000
(W/mK)
Bề dày vách buồng đốt δv = 2 mm
Hệ số dẫn nhiệt qua vách λv = 17,5 W/mK
=> ∑ 𝑟𝑣 =
1
𝑟1
+
𝛿𝑣
𝑟𝑣
+
1
𝑟2
=
1
4000
+
2×10−3
17,5
+
1
4000
= 6,143×10-4
3.3.1.5 Hệ số truyền nhiệt K
𝐾 =
1
1
𝛼1
+∑ 𝑟𝑣+
1
𝛼2
, W/m2
K

32. EBOOKBKMT.COM
28
Do không biết chính xác nhiệt độ vách ống truyền nhiệt nên phải thực hiện tính lặp
như sau:
1- Chọn 𝑡𝑣1
(< tD ) ⇒ 𝛥𝑡1
2- Tính 𝛼1theo công thức (2)
3- Tính q1 theo công thức (1)
4- Tính 𝛥𝑡𝑣theo công thức (6) với qv = q1⇒ 𝑡𝑣2
, 𝛥𝑡2
5- Tính 𝛼𝑛theo công thức (5) với q = q1
6- Tính 𝛼2theo công thức (4)
7- Tính q2 theo công thức (3)
8- Tính qtb =
1
2
. (𝑞1 + 𝑞2)
9- Xác định sai số ss =
𝑞1−𝑞𝑡𝑏
𝑞1
Nếu ss > 5% thì chọn lại 𝑡𝑣1
và lặp lại quá trình tính đến khi đạt sai số nhỏ
10- Tính K theo công thức (7)
Tính K cho các giai đoạn:
 Tính ở nồng độ 10%
 Chọn 𝑡𝑣1
=124,3o
C => Δt1 = 8,6o
C
 Tính α1
tm=
1
2
× (132.9 + 124,3) = 128,6 o
C => A = 190,58
⇒ 𝛼1 = 2.04 × 𝐴 × √
𝑟
𝛥𝑡1×𝐻
4
= 2.04 × 190,58 × √
2171×103
8,6×1.5
4
= 7874,54 W/m2
K
𝑞1 = 𝛼1 × ∆𝑡1
= 7946,62 ×8,6 = 67721,02 W/m2
∆𝑡𝑣
= 𝑞1 × ∑ 𝑟𝑣 = 67721,02 × 6,143×10-4
= 41,60 o
C
= >𝑡𝑣2
= 124,3 − 41,6 = 82,7 o
C
= > 𝛥𝑡2 = 84,1 − 65,95 = 16,75 o
C

33. EBOOKBKMT.COM
29
Theo công thức (5) ta có:
𝛼𝑛 = 0,56 × (67221,02)0,7
× (19924,11)0,15
= 6309,76 W/m2
K
Theo công thức (4) ta có:
α2= 5951,16 × (
0,525
0,659
)
0,565
× [(
1039,98
983,1
)
2
×
3767,4
4183
×
0,47×10−3
0,973×10−3
]
0,435
=>α2= 4049,54 W/m2
K
𝑞2 = 𝛼2 × ∆𝑡2
=4049,54 × 16,75 = 67821,84 W/m2
𝑞𝑡𝑏 =
1
2
× (𝑞1 + 𝑞2) =
1
2
× (67721,02 + 67821,84) = 67771,43W/m2
 Sai số = |
𝑞1 − 𝑞𝑡𝑏
𝑞1
| =|
67721,02 − 67771,43
67721,02
| = 0,0007 = 0,70% (thoả mãn)
 Vậy tv1 = 124,3 o
C
 Hệ số truyền nhiệt K =
1
1
7874,54
+6,143×10−4+
1
4049,54
= 1011,91 (W/m2
K)
Tính tương tự cho các nồng độ khác ta có:
 Nồng độ 25%: 𝑡𝑣1
=126o
C (thỏa mãn)
 Nồng độ 40%: 𝑡𝑣1
=127,2o
C (thỏa mãn)
 Nồng độ 55%: 𝑡𝑣1
=128o
C (thỏa mãn)

34. EBOOKBKMT.COM
30
Bảng 3.5. Kết quả
Nồng độ dung dịch, % 10 25 40 55
Tsdd, o
C 65,95 66,59 67,46 68,85
q1, W/m2 67721,02 57486,67 49859,27 44540,96
q2, W/m2 67821,84 58836,52 50541,62 44349,97
qtb, W/m2 67771,43 58161,6 50541,62 44445,46
α1, W/m2
K 7874,54 8331,4 8747,24 9089,99
α2, W/m2
K 4049,54 2441,41 1759,73 1394,83
K, W/m2
K 1011,91 874,18 771,08 693,84
Sai số, % 0,074 1,17 1,37 0,21
3.3.2 Hệ số truyền nhiệt để đưa dung dịch ban đầu từ 20o
C lên 65,95o
C
3.3.2.1 Các kí hiệu và công thức
Các kí hiệu , , q1, q2, qv, , , tD, tdd, , tm như mục 1.1
3.3.2.2 Phía hơi ngưng
q1 = α1× t1
α1 = 2,04 × 𝐴 × √
𝑟
∆𝑡1×𝐻
4
Với A được xác định theo tm
r = 2171×103
J/kg
H= 1,5m
1
 2
 1
v
t 2
v
t v
2
1 t
,
t
,
t 



35. EBOOKBKMT.COM
31
3.3.2.3 Phía vách
𝑞𝑣 =
∆𝑡𝑣
∑ 𝑟𝑣
𝑣ớ𝑖 ∑ 𝑟𝑣 = 6,143.10−4
(𝑊/𝑚2
𝐾)
3.3.2.4 Phía dung dịch
q2 = α2 × Δt2
Trong đó:
(Công thức V.35 trang 12 Tài liệu [2])
𝐺𝑟 =
𝑔.𝑙3.𝜌𝑑𝑑
2
.𝛽.∆𝑡
𝜇𝑑𝑑
2 (Công thức V.39 trang 13 Tài liệu [2])
- C và n phụ thuộc vào Pr và Gr như sau
- Gr.Pr thì Nu = 0.5
- Gr.Pr thì
- thì
- Gr.Pr thì
- l : chiều cao ống truyền nhiệt, l = 1.5 m
- 𝜌𝑑𝑑, 𝛽𝑑𝑑, 𝜆𝑑𝑑, 𝜇𝑑𝑑, 𝑐𝑑𝑑 : khối lượng riêng (kg/m3
), hệ số dãn nở thể tích (K-1
), hệ
số dẫn nhiệt (W/mK), độ nhớt (Pa.s), nhiệt dung riêng (J/kg độ) của dung dịch lấy ở
nhiệt độ màng .𝑡𝑚 =
1
2
(𝑡̅dd+𝑡𝑣2
)
- Với:
𝑡̅dd =
1
2
× (65,94 + 20) = 42,98 o
C
cdd = 3767,4 J/kg độ
ρdd = 1039,98 kg/m3
l
.
Nu
l
.
Nu dd
2
dd
2 






 n
Pr
.
Gr
.
C
Nu 
dd
dd
dd.
c
Pr



3
10

500
10 3

 
  125
.
0
Pr
.
Gr
18
.
1
Nu 
7
10
.
2
500
Pr
.
Gr 
   25
.
0
Pr
.
Gr
54
.
0
Nu 
7
10
.
2
   33
.
0
Pr
.
Gr
135
.
0
Nu 

36. EBOOKBKMT.COM
32
𝜇𝑑𝑑 = 0,973 × 10−3
Ns/m2
𝜆𝑑𝑑 = 0.525𝑊/𝑚𝐾
 dd = 0,503 K-1
3.3.2.5 Hệ số truyền nhiệt
, W/m2
K
Trình tự tính lặp
(1) Chọn 𝑡𝑣1
=> Δt1
(2) Tính α1
(3) Tính q1
(4) Tính Δtv => 𝑡𝑣2
=> Δt2
(5) Tính Nu => α2
(6) Tính q2
(7) qtb =
1
2
× (𝑞1 + 𝑞2)
(8) Tính sai số = |
𝑞1 − 𝑞𝑡𝑏
𝑞1
| ≤ 5% (thỏa mãn)
Thực hiện tính lặp
(1). Chọn tv1= 119,1 o
C
=>∆𝑡1 = 132,9 − 119,1 = 13,8 o
C
tm=
1
2
(132,9 + 119,1) = 126 o
C
=> A=189,93
(2). Tính 𝛼1 = 2,04 × 189,93 × √
2171×103
13,8×1,5
4
= 6972,62 (W/m2
K)
(Theo công thức V.101 trang 28 Tài liệu [2])
(3). Tính 𝑞1 = 𝛼1 × ∆𝑡1 = 6972,62 × 11,6 = 96222,18 W/m2
(4). Có 𝛥𝑡𝑣 = 𝛼1 × ∑ 𝑟𝑣 = 59,11 o
C
 


2
v
1
1
r
1
1
K



37. EBOOKBKMT.COM
33
=>𝑡𝑣2
= 119,1 − 59,11 = 59,99 o
C
=>∆𝑡2 = 59,99 – 42,97 = 17,02 o
C
(5). Tính α2
Ta có : Pr =
cdd×μdd
λdd
=
3767,4×0,973.10−3
0,525
= 6,98
𝑡𝑚
′
=
1
2
× (42,97 + 69,35) = 51,48 o
C =>β= 0,494×10-3
(K-1
)
=>Gr =
𝑔.𝑙3.𝜌𝑑𝑑
2
.𝛽.∆𝑡
𝜇𝑑𝑑
2 =
9,81×(1039,98)2×(1,5)3×0,494×26,38
(0,973×10−3)2
= 3,18×1014
Nhận xét: Vì Gr.Pr > 2×107
nên = 15656
𝛼2 =
𝑁𝑢.𝜆𝑑𝑑
𝑙
=
15656×0,525
0,525
= 5749,44 (W/m2
K)
(6). q2= α2×Δt2 = 93263,94 (W/m2
)
(7). qtb = 94743,06 (W/m2
)
(8). Sai số =1,54% < 5% => thỏa mãn
Hệ số truyền nhiệt 𝐾 =
1
1
6972,62
+6,143×10−4
+
1
5479,44
= 1063,58 (W/m2
K)
  33
.
0
Pr
.
Gr
135
.
0
Nu 

38. EBOOKBKMT.COM
34
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
4.1Tính kích thước buồng đốt
4.1.1 Tính thể tích vật liệu
Đối với thiết bị làm việc gián đoạn, lượng nguyên liệu ban đầu nạp vào thiết bị là Gđ
(kg), nguyên liệu có khối lượng riêng là 𝜌đ (kg/m3
), thể tích Vnl (m3
), được tính theo
công thức Vnl =
Gđ
ρđ
, m3
Với các giá trị được tính ở trên: Gđ = 1650 (kg), 𝜌đ = 1039,98 (kg/m3
), ta có:
Vnl=
1650
1039,98
= 1,59 (m3
)
Nếu trong quá trình gia công cần có nước thì thể tích có ích Vc chính bằng tổng thể
tích nguyên liệu đầu và thể tích của nước Vn :
𝑉
𝑐 = 𝑉𝑛𝑙 + 𝑉
𝑛 , m3
Do trong quá trình cô đặc ta không sử dụng thêm nước nên ta có :
Vc = Vnl = 1,59 m3
.
Lại có: Thể tích của thiết bị V phụ thuộc vào thể tích có ích Vc và hệ số chứa đầy αc:
𝑉 =
𝑉𝑐
𝛼𝑐
, m3
Trong đó αc là hệ số chứa đầy, nó phụ thuộc vào tính chất của nguyên liệu có tạo bọt
hay không tạo bọt, phụ thuộc vào thiết bị nằm đứng hay nằm ngang,… ( Tra bảng I.2
trang 24 Tài liệu [3])
Chọn giá trị αc = 0,804 ta có: V=
𝑉𝑐
𝛼𝑐
= 1,98 (m3
)
4.1.2 Tính đường kính và chiều cao buồng đốt
Từ thể tích của thiết bị V, ta dễ dàng tính được đường kính D và chiều cao H của vỏ
trong thiết bị (chưa kể chiều dày của vỏ).
Đường kính vỏ trong của thiết bị hai vỏ hình trụ đặt đứng được xác định như sau:

39. EBOOKBKMT.COM
35
Dtr= √
V
π
4
K+K′
3
m
Trong đó:
K =
H
D
= 0,7 lấy theo cấu tạo thiết kế;
K’: tỉ số phụ thuộc vào hình dạng của đáy. Ở đây ta chọn đáy hình cầu, tra bảng
I.1 trang 22 Tài liệu [3] được giá trị K’ = 0,071
Dtr = √
1,98
𝜋
4
×0,7+0,071
3
= 1,47 m ≈ 1,5 m
Chiều cao của vỏ trong đặt thẳng đứng là H được tính từ công thức:
𝐻 = 𝐾. 𝐷tr= 0,7 . 1,5 = 1,05 ( m).
Ta có kích thước buồng đốt:
 Đường kính trong: Dtr = 1,5 m
 Chiều cao H = 1,05 m.
Ta chọn đáy hình bầu dục với chiều cao: h =
𝐷𝑡𝑟
4
=
1500
4
= 375 (mm)
Chiều cao đáy được chọn là 380 mm = 0,38 m
Với yêu cầu công nghệ tiêu chuẩn ta chọn bề dày của thiết bị trao đổi nhiệt là dt =
3mm. Do vậy độ dày của vách truyền nhiệt là : 𝛿 = 3mm.
Trên thành buồng đốt, với lớp vỏ thiết bị bên ngoài đường kính trong của vỏ ngoài
lớn hơn đường kính ngoài của vỏ trong khoảng từ 60÷120mm. Ta chọn khoảng cách
này bằng 100mm.
Đường kính ngoài của vỏ trong: 1500 + 3×2 = 1506 mm
Đường kính trong của vỏ ngoài: 1506 + 100 = 1606 mm
Chọn chiều dày vỏ ngoài là 5 mm (Do ngăn cản quá trình tuyền nhiệt ra khỏi môi
trường)
Đường kính ngoài của vỏ ngoài là: 1606 + 5×2 = 1616mm
Đối với đáy buồng đốt, khoảng cách giữa hai đáy của vỏ trong và vỏ ngoài là từ

40. EBOOKBKMT.COM
36
30÷60 mm. Ta chọn khoảng cách này là 40 mm.
4.2Tính thời gian cô đặc và diện tích bề mặt truyền nhiệt
4.2.1 Thời gian cô đặc
 Phương trình truyền nhiệt cho khoảng thời gian nhỏ dT
dQ= K.F(T-t).dT
 Giả sử đến cuối quá trình, dung dịch vân ngập hết bề mặt truyền nhiệt nên F
và T không thay đổi
𝐹. 𝑑𝑇 =
𝑑𝑄
𝐾(𝑇−𝑡)
 Lấy tích phân ta có: F.T2 = ∫
𝑑𝑄
𝐾(𝑇−𝑡)
𝑄
0
(*)
Trong đó:
T2: Thời gian cô đặc ( không kể thời gian gia nhiệt cho dung dịch đầu đến 65,95o
C
Q: Nhiệt lượng tiêu tốn cho cả quá trình này, J
 Ta tính tích phân (*) bằng phương pháp đồ thị, cần xác định Q và
1
𝐾.(𝑇−𝑡)
ở từng
thời điểm:
Bảng 4.1 Kết quả
Nồng độ dung dịch, % 10 25 40 55
Q×10-8
, J 0 23,3 29,08 31,71
tsdd, o
C 65,95 66,59 67,46 68,85
K, W/m2
.K 1011,91 874,18 771,08 693,84
T-t 66,59 66,31 65,44 64,05
𝟏
𝑲. (𝑻 − 𝒕)
× 𝟏𝟎𝟓 1,5 1,7 2,0 2,3

41. EBOOKBKMT.COM
37
 Vẽ đồ thị với: trục hoành: Q,
trục tung:
1
𝐾.(𝑇−𝑡)
× 105
Hình 4.1 Đồ thị để xác định thời gian cô đặc
 Từ việc tích phân đồ thị ta có:
- Giai đoạn 1(từ 10% đến 25%): S1 = F.T1 = 36115 m2
.s
- Giai đoạn 2(từ 25% đến 40%): S2 = F.T2 = 10404 m2
.s
- Giai đoạn 3(từ 40% đến 55%): S3 = F/T3 = 5654,5 m2
.s
 Tổng quá trình cô đặc từ 10% đến 55% là S = F.T = 52173,5 m2
.s
 Chọn thời gian cô đặc là 40 phút
 Bề mặt trao đổi nhiệt là F = 21,73 m2
 Thời gian các giai đoạn là:
- Giai đoạn 1: T1 =
36115
21,73
= 1662 (s)
- Giai đoạn 2: T2 = 478,79 (s)
- Giai đoạn 3: T3 = 260,19 (s0
 Thời gian gia nhiệt ban đầu là: Q = K.Δt.F.T
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 23.3 29.08 31.71
1(T-t)*K
Q
Đồ thị xác định thời gian cô đặc

42. EBOOKBKMT.COM
38
Suy ra T =
𝑄
𝐾.∆𝑡.𝐹
Với: Q: Nhiệt lượng dùng cho gia nhiệt
K: Hệ số gia nhiệt cho quá trình gia nhiệt, W/m2
K
Δt: Chênh lệch nhiệt độ, K
Δt =
(132,9‒20)‒(132,9‒65,95)
𝑙𝑛(
132,9 ‒20
132,9 ‒ 65,95
)
= 87,93 K
Vậy T =
2,68×108
1063,58×87,93×21,73
= 118,41 ≈ 2 phút
 Chọn thời gian nhập liệu: 15 phút
 Chọn thời gian tháo liệu: 15 phút
 Tổng thời gian cô đặc 1 mẻ là: 15+2+15+40 = 72 phút
 Chọn tổng thòi gian cô đặc là 72 phút
4.3 Tính kích thước không gian bốc hơi
Kích thước không gian bốc hơi phải đủ lớn để vận tốc hơi thứ trong đó không lớn
hơn vận tốc lắng của các hạt lỏng bị cuốn theo.
4.3.1 Tính đường kính buồng bốc hơi(Dbh)
Theo mục 5 trang 289 Tài liệu [4] ta có:
Năng suất tính theo thể tích hơi thứ Vh = 𝑊. 𝜐ht (m3
)
Với: W là năng suất hơi thứ, W = 1350 kg
𝜐ht: thể tích riêng hơi thứ tại 60,2 o
C(m3
/kg), 𝜐ht=1,02(m3
/kg) (bảng I.5 trang
11 Tài liệu [1])
Vh = 𝑊. 𝜐ht = 1350 × 1,02 = 1377 (m3
)
Tốc độ hơi đi trong buồng hơi (chọn đường kính buồng hơi bằng đường kính buồng
đốt)
ωh =
Vh
π.Dtr
4
×3600
=
1377
𝜋×1,47
4
×3600
= 0,33 (m/s)
Theo mục 6.5.1.2 trang 263 Tài liệu [4], vận tốc lắng hạt lỏng tính theo công thức:

43. EBOOKBKMT.COM
39
𝜔𝑙 = √
4.𝑔.(𝜌𝑙−𝜌ℎ).𝑑ℎ𝑙
3.𝜉.𝜌ℎ
, (m/s)
Trong đó:
 𝜌𝑙, 𝜌ℎ - khối lượng riêng của chất lỏng và của hơi thứ (kg/m3
)
 𝑑ℎ𝑙 - đường kính hạt lỏng; dhl = 0,0002 (m)
 𝜉 -hệ số trở lực phụ thuộc vào chế độ làm việc (phụ thuộc vào chuẩn số
Re)
 𝜔ℎ- vận tốc hơi thứ trong buồng hơi,vận tốc này phải nhỏ hơn vận tốc
lắng 𝜔𝑙 (m/s)
 𝑣ℎ𝑡 - độ nhớt động của hơi thứ; v = 0,2.10-6
(m2
/s)
Tra bảng I.5 trang 11 Tài liệu [1] ta có 𝜌ℎ = 0,98 (kg/m3
)
Khối lượng riêng dung dịch ở nồng độ 55Bx 𝜌𝑙 = 1259,76 (kg/m3
)
Tính Re =
𝝎𝒉.𝒅𝒉𝒍
𝒗𝒉𝒕
=
0,33×0,0002
0,2×10−6 = 330.
Vì Re<500, lấy 𝜉 =
18,6
(𝑅𝑒)0,6
=
18,6
3300,6
= 0,57 (theo mục 6.5.1.2 trang 263 Tài liệu [4]
Vận tốc lắng 𝜔𝑙 = √
4.𝑔.(𝜌𝑙−𝜌ℎ).𝑑ℎ𝑙
3.𝜉.𝜌ℎ
= 2,43 (m/s)
Vậy vận tốc hơi thứ bé hơn vận tốc lắng của hạt nên ta không cần tính lại đường kính
buồng bốc hơi. 𝐷𝑏ℎ ≥ 𝐷𝑏𝑑 = 1500 (mm).
Chọn 𝐷𝑏ℎ = 1500 (mm) để đảm bảo tính cân đối của thiết bị cũng như đảm bảo khả
năng bốc hơi.
4.3.2 Tính chiều cao buồng bốc hơi
Chiều cao buồng bốc hơi được tính phụ thuộc vào thời gian hơi thứ đi trong đó đủ để
các hạt lỏng lắng xuống và đồng thời tính đến tính chất tạo bọt của dung dịch. Để đảm
bảo các yêu cầu trên, chiều cao buồng bốc hơi thường bằng 1,2 ÷ 3,0 lần buồng đốt.
Ta chọn hệ số 2 suy ra:
𝐻𝑏ℎ = 𝐻𝑏𝑑 × 2 = 1,05 × 103
× 2 = 2100 (mm)

44. EBOOKBKMT.COM
40
4.3.3 Chiều dày thân buồng bốc hơi của thiết bị
Chiều dày thân được tính theo công thức chiều dày của hình trụ ngắn chịu áp suất
ngoài:
𝑆𝑏ℎ = 𝐷𝑏ℎ ×(
𝑚×𝑃
2,59×𝐸
×
𝐻𝑏ℎ
𝐷𝑏ℎ
)0,4
+ C = 8 (mm)
Với : Dbh =1500 mm – đường kính trong buồng bốc hơi
H = 3150 mm – Chiều cao buồng bốc hơi
E = 2,2.104
(𝑁. 𝑚𝑚−2
) - mô đun đàn hồi thép làm thân.
C = 2 (mm) – hệ số do ăn mòn, bào mòn và dung sai.
m = 1 – hệ số ổn định.
P= 0,08 (N.mm-2
) – áp suất ngoài
4.4 Tính kích thước nắp thiết bị
Ta chọn nắp hình bầu dục (elip) vì nó có các ưu điểm như: sự phân bố ứng suất điều
hòa hơn hình vòm và kích thước gọn hơn hình bán cầu.
Theo công thức 9.14 – trang 378 – tài liệu [4], chiều dày thiết bị được tính theo công
thức:
𝑠 =
1,3.𝑃.𝐷𝑡𝑟.𝑦𝑒
4.[𝜎].𝜑−1,3.𝑃
+ 𝐶 (mm)
Trong đó: P=0,08 (N.mm-2
) – áp suất tác động lên thành nắp thiết bị.
Dtr =1470 (mm) – đường kính trong của buồng hơi.
[𝜎]=5,2 (N.mm-2
) - ứng suất bền cho phép của thép (SUS 304).
𝜑 = 0,80 ÷ 0,95 - hệ số an toàn mối hàn. Chọn 𝜑 = 0,90.
𝐶 = 1 ÷ 3 (mm) – hệ số dư do gia công, ăn mòn. Chọn C = 2 (mm).
ye – hệ số phụ thuộc tỷ số
𝐷𝑡𝑟
2ℎ
với h là chiều cao nắp thiết bị.
Theo bảng thực nghiệm – trang 379 – tài liệu [4], ta chọn ye = 1,0 với tỷ số
𝐷𝑡𝑟
2ℎ
= 2
khi ℎ =
𝐷𝑡𝑟
4
.

45. EBOOKBKMT.COM
41
Thay lần lượt các giá trị áp suất tác động buồng hơi (Pbh); đường kính trong của buồng
hơi (Dbh) ta tính được chiều dày, chiều cao nắp (snắp, hnắp) .
snắp=
1,3×0,08×1500×1,0
4×5,2×0,90−1,3×0,08
= 8,4 (mm)
Chọn snắp = sbh = 8 mm. Khi đó hnắp =
𝐷𝑏ℎ
4
=
1500
4
= 375 mm => Chọn hnắp = 380 mm
Bảng 4.2: Tóm tắt kích thước thiết bị chính
Đường
kính
trong,
mm
Đường
kính
ngoài,
mm
Chiều
cao, mm
Chiều
dày,mm
Khoảng
cách
giữa 2
đáy, mm
Buồng đốt 1500 1050
Đáy 380 40
Vỏ trong 1506 3
Vỏ ngoài 1606 1616 5
Buồng bốc hơi 1500 8
Nắp thiết bị 380 8

46. EBOOKBKMT.COM
42
CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ
5.1 Tính các đường ống dẫn cửa
5.1.1 Ống và cửa nhập liệu
 Lưu lượng nhập liệu
Vnl =
1,59
900
= 1,76×10-3
m3
/s
 Chọn vận tốc dung dịch đi trong ống
𝜔 = 1.5m/s (trang 74 Tài liệu [2])
 Vậy đường kính ống nhập liệu
dnl = √
4.𝑉𝑛𝑙
𝜋.𝜔
= √
4.×1,5
𝜋×1,5×900
= 0,0381 = 38 mm
 Chọn ống thép tiêu chuẩn theo bảng XIII.33 trang 435 Tài liệu [2]
- Đường kính trong 100 mm
- Bề dày 3,5 mm
- Chiều dài ống 100 mm
5.1.2 Ống và cửa tháo liệu
 Lượng sản phẩm thu được 300kg
 Thời gian tháo liệu 15 phút = 900 s
 Lưu lượng tháo liệu:
Vtl =
300
1259,76
900
= 2,64×10-4
m3
/s
 Chọn vận tốc dung dịch đi trong ống
𝜔 = 1,5m/s (trang 74 Tài liệu [2])
 Vậy đường kính ống tháo liệu
dtl = √
2,64×10−4
𝜋×1,5
= 0,00748 m = 7,48 mm
 Chọn ống tháo liệu:
- Đường kính trong 50 mm
- Bề dày 3,5 mm
- Chiều dài 70 mm

47. EBOOKBKMT.COM
43
5.1.3 Ống dẫn hơi thứ
 Lượng hơi thứ trong giai đoạn đầu 990 kg
 Vậy lưu lượng hơi thứ
Vht =
990
0,2224×4320
= 1,03 m3
/s ( 𝜌ℎơ𝑖 𝑡ℎứ = 0,2224kg/m3
)
 Chọn vận tốc hơi đi trong ống vht = 25 m/s
 Đường kính ống dẫn hơi thứ
dht = √
4.𝑉ℎ𝑡
𝜋.𝑣ℎ𝑡
= √
4×1,03
𝜋×25
= 0,229 m = 229 mm
 Chọn ống dẫn hơi thứ
- Đường kính trong: dht = 200 mm
- Bề dày: 9,5 mm
- Chiều dài: 140 mm
5.1.4 Ống dẫn hơi đốt
 Lượng hơi đốt D = 1674 kg
 Thời gian cô đặc và gia nhiệt 42 phút = 2520s
 Khối lượng riêng hơi đốt ở 3 at 𝜌ℎñ = 1,628kg/m3
 Lưu lượng hơi đốt
𝑉ℎñ =D/(𝜌ℎñ. T ) =
1674
1,628×2520
= 0,41 m3
/s
 Chọn vận tốc hơi đốt vhđ = 25 m/s
 Đường kính ống dẫn hơi đốt
dhđ = √
4.𝑉ℎđ
𝜋.𝑣ℎ𝑑
= √
4×0,23
𝜋×25
m = 0,1445 m = 144,5 mm
 Chọn ống dẫn hơi đốt
- Đường kính trong: dhđ=150 mm
- Bề dày S = 5 mm
- Chiều dài 115 mm
5.1.5 Ống dẫn nước ngưng
 Lượng nước ngưng mn = 1674 kg
 Thời gian ngưng 42 phút = 2520s

48. EBOOKBKMT.COM
44
 Khối lượng riêng nước ngưng ở 132,9o
C: 𝜌𝑛 = 932,277kg/m3
 Lưu lượng nước ngưng
Vnn =
1674
932,277×2520
= 7,125×10-4
 Chọn vận tốc nước ngưng chảy trong ống vnn = 1,5 m/s
 Đường kính ống dẫn nước ngưng
dnn = √
4.𝑉𝑛𝑛
𝜋.𝑣𝑛𝑛
= √
4×7,125×10−4
𝜋×1,5
= 0,02459 mm = 25 mm
 Chọn ống dẫn nước ngưng:
- Đường kính trong: dnn = 25 mm
- Bề dày S = 3,5 mm
- Chiều dài 70 mm
Bảng 5.1. Tóm tắt kích thước các đường ống dẫn và cửa:
Ống Đường kính trong, mm Bề dày, mm Chiều dài, mm
Nhập liệu 100 3,5 100
Tháo liệu 50 3,5 70
Hơi thứ 200 9,5 115
Hơi đốt 150 4 125
Nước ngưng 25 3,5 70
5.2 Thiết bị ngưng tụ dạng ống chùm
 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ
Qnt= Gp.rp, kW
Với: Qnt : nhiệt ngưng tụ, kW
rp = P
a .rb +(1- p
a ).rt

49. EBOOKBKMT.COM
45
Tại P= 0,2031 tra bảng IX-2a trang 135 tài liệu [2] ta cóTP=60,20
C.Tại nhiệt độ
này ta có:
rb= 401.103
J/kg và rt=382.103
J/kg
rp = 0,2031 x 401.103
+(1-0,2031) 382.103
= 385,8.103
J/kg
Do đó: Qnt =(1350 385,8)/3600 = 144,68 kW
 Lưu lượng nước lạnh cần thiết:
𝐺𝑛 = 𝑊
𝑖 − 𝐶𝑛. 𝑡𝑛2
𝐶𝑛. (𝑡𝑛2 − 𝑡𝑛1)
Trong đó
Gn : lượng nước cần cung cấp, kg
W : lượng hơi thứ cần ngưng, kg
i = 2608,3×103
J/kg: entanpi của hơi thứ ở áp suất ngưng tụ 0.2031 at, (bảng
I.251 trang 314 Tài liệu [1])
Cn = 4178 J/kg độ : nhiệt dung riêng trung bình của nước, J/kg độ
tn1, tn2: nhiệt độ vào và ra của nước, o
C. Lấy tn1 = 25o
C và tn2 = 45o
C
Vậy: Gn = 1350 ×
2608,3×103− 4178×45
4178×(45−25)
= 39102,34 kg/h
Chọn kết cấu của bề mặt truyền nhiệt bình ngưng là chùm ống trơn bằng thép dài 2
m, đường kính ngoài dn=25 mm và đường kính trong dtr=20 mm.
Tác nhân làm mát là nước lạnh, nhiệt độ nước vào 25o
C, nhiệt độ nước ra 45o
C
Nhiệt độ hơi thứ tại thiết bị ngưng tụ 59,7 o
C

50. EBOOKBKMT.COM
46
5.2.1 Tính hiệu nhiệt độ trung bình
Chênh lệch nhiệt độ tại đầu vào: Δt1 = 59,7 – 25 = 34,7 o
C
Chênh lệch nhiệt độ tại đầu ra: Δt1= 59,7- 45 = 14,7 o
C
Hiệu nhiệt độ trung bình giữa hơi thứ và nước
𝛥𝑡𝑏 =
𝛥𝑡1 − 𝛥𝑡2
𝑙𝑛
𝛥𝑡1
𝛥𝑡2
=
34,7 − 14,7
𝑙𝑛
34,7
14,7
= 23,29℃
5.2.2 Tính hệ số cấp nhiệt phía nước α2
 Các thông số của nước ở 36,41 o
C
- Khối lượng riêng ρnước = 933,6 kg/m3 (Bảng I.5 trang 11 Tài liệu [1])
- Độ nhớt: µnước = 0,7028×10-3
(Bảng I.102 trang 94 Tài liệu [1])
- Nhiệt dung riêng Cnước = 4179,2 J/kg.độ (Bảng I.
- Hệ số dẫn nhiệt λnước = 0,628 W/m.độ
 Chuẩn số Prandtl của nước: 𝑃𝑟 =
𝐶×µ
𝜆
=
4179,2×0,7028×10−3
0,628
= 4,68
 Chuẩn số Nusselt của nước được tính theo phương trình với nhiệt độ trung bình
của lưu thể:
𝑁𝑢 = 0.021 × 𝜀𝑘 × 𝑅𝑒0.8
× 𝑃𝑟0.43
× (
𝑃𝑟
𝑃𝑟𝑇
)
0.25
Trong đó:
Chọn chế độ dòng chảy trong thiết bị truyền nhiệt Re > 104
(chế độ chảy xoáy)
Chọn Re= 10000
εk là hệ số hiệu chỉnh tính đến ảnh hưởng của tỷ số giữa chiều dài ống và đường
kính ống.
𝐿
𝑑
=
1,2
0,02
= 60 > 50
Chọn εk = 1 ( Bảng V.2 trang 15 Tài liệu 2)
 Thay số liệu ta được

51. EBOOKBKMT.COM
47
𝑁𝑢 = 0,021 × 1 × 100000.8
× 4,680,43
× (
4,68
𝑃𝑟𝑇
)
0.25
= 64,62 × (
4,68
𝑃𝑟𝑇
)
0.25
 Từ công thức 𝑁 =
𝛼2×𝑑
𝜆
⇒ 𝛼2 =
𝑁𝑢×𝜆
𝑑
𝑊/𝑚2. độ
 Hệ số cấp nhiệt phía nước α2
𝛼2 =
𝑁𝑢 × 𝜆
𝑑
=
64,62 × 0,628
0,02
× (
4,68
𝑃𝑟𝑇
)
0.25
= 2029,07 × (
4,68
𝑃𝑟𝑇
)
0.25
𝑊/𝑚2. độ
5.2.3 Tính tổng nhiệt trở
Ở trên ta đã tìm được 𝛴𝑟 = 6,143×10-4
5.2.4 Hệ số cấp nhiệt phía hơi α1
 Chọn Δt1 = 3,5 o
C => 𝛥𝑡𝑇1
= 56,2 o
C
 Tính 𝛼1
𝑡𝑚 =
1
2
× (59,7 + 56,2) = 57,95𝑜
𝐶 ⇒ 𝐴 = 153,36
α1 = 2,04 × 𝐴 × √
𝑟
∆𝑡.𝐻
4
= 2,04 × 153,36 × √
2358×103
3,5×1,2
4
= 8563,79 W/m2
K
 q1 = α1.∆t1 = 8563,79×3,5 = 29973,26 W/m2
 Chênh lệch nhiệt độ giữa hai thành ống:
∆𝑡 = 𝑞1. ∑𝑟 = 29973,26 × 6,143 × 10−4
= 18,41℃
 Nhiệt độ tường phía nước:
𝑡𝑇2
= 𝑡𝑇1 − ∆𝑡 = 56,2 − 18,41 = 37,79℃
 Chênh lệch nhiệt độ giữa thành ống và ống nước:
𝛥𝑡𝑇2
= 𝑡𝑇2
− 𝑡𝑛𝑡𝑏 = 37,79 – 23,29 = 14,50 ℃
Tại 𝑡𝑇2
= 37,79℃
𝜇 = 0,6842 × 10 −3
𝑘𝑔/𝑚. 𝑠 (bảng I.102 trang 95 Tài liệu [1] sau đó nội suy kết quả)
𝐶𝑝 = 4178,89 𝐽/𝑘𝑔. ℃ (bảng I.149 trang 168 chất Tài liệu [1] sau đó nội suy kết
quả)

52. EBOOKBKMT.COM
48
𝜆 = 0,630 𝑊/𝑚. ℃ (bảng I.129 trang 133 Tài liệu [1] sau đó nội suy kết quả)
Vậy 𝑃𝑟𝑇 =
𝜇.𝐶𝑝
𝜆
=
0,6842×10−3×4178,97
0,630
= 4,54
Khi đó hệ số cấp nhiệt phía nước là
𝛼2 = 2029,07 × (
4,68
𝑃𝑟𝑇
)
0.25
= 2029,07 × (
4,68
4,54
)
0.25
= 2044,53 𝑊/𝑚2. độ
Nhiệt tải riêng phía nước là:
𝑞2 = 𝛼2. ∆𝑡2 = 2044,53 × 14,50 = 29645,68 𝑊/𝑚2
So sánh: 𝜂 = |
𝑞1−𝑞2
𝑞1
| =|
29973,26−29645,68
29973,26
| × 100% = 1,09% < 5% (thỏa mãn)
Hệ số truyền nhiệt K =
1
1
∝1
+∑ 𝑟+
1
∝2
=
1
1
8563,79
+6,143×10−4+
1
2044,53
= 819,55 W/m2
.độ
Do q1 và q2 có sai số nhỏ, nên qtb =
𝑞1+𝑞2
2
=
29973,26+29645,68
2
= 29809,47 W/m2
Bề mặt truyền nhiệt 𝐹 =
𝑄
𝑞𝑡𝑏
=
144,68×103
29809,47
= 4,85 (𝑚2
)
5.2.5 Số ống truyền nhiệt
Số ống 𝑛 =
𝐹
𝜋×𝑑𝑡𝑑×𝑙
=
4,85
𝜋.×0,0225×1,2
= 57 (ố𝑛𝑔)
Với dtđ =
1
2
×(dtr+dng) =
1
2
×(0,02+0,025) = 0,0225 m
Theo Bảng V.11 trang 48 Tài liệu [2], ta có:
- Chọn tổng số ống n = 61 ống
- Xếp ống theo kiểu hình 6 cạnh ( kiểu bàn cờ)
- Số ống trên đường xuyên tâm của hình 6 cạnh: b = 9
- Chiều dài ống truyền nhiệt l =1,2 m, đường kính trong (dtr) là 20mm và đường
kính ngoài (dng) là 25mm
5.2.6 Chia ngăn cho thiết bị ngưng tụ
Lượng nước cần để ngưng tụ hoàn toàn hơi thứ là coi lượng nhiệt tổn thất ra ngoài
môi trường là 5%

53. EBOOKBKMT.COM
49
𝐺𝑐 =
1,05×𝑄
𝐶𝑝×(𝑡𝑐−𝑡𝑑)
=
1,05×144,68×103
4179,3.(45−25)
= 1,81 (𝑘𝑔/𝑠)
Vận tốc của nước đi trong ống:
𝜔 =
4𝐺𝑐
𝑚𝜌𝜋𝐷2
=
4 × 1,81
61 × 993,6 × 𝜋. 0,022
= 0,095(𝑚/ 𝑠)
Chuẩn số Reynolds:
𝑅𝑒𝑡𝑡 =
𝜌𝜔𝐷
𝜇
=
993,6 × 0,05 × 0,02
0,7028 × 10−3
= 2700
Vậy số lối cần chia là:
𝑚 =
𝑅𝑒
𝑅𝑒𝑡𝑡
=
10000
2700
= 3,7
Số lối chia là m = 4 (lối) với n1 =
𝑛
𝑚
=
61
4
Tính lại chuẩn số Reynolds sau khi chia lối
𝑅𝑒𝑡𝑡 =
4𝐺𝑐
𝜋. 𝐷𝜇.
𝑚
𝑛
=
4 × 1,82
𝜋 × 0,02 × 0,7028 × 10−3 ×
61
4
= 10801,22 > 10000
Thỏa mãn chế độ chảy rối
5.2.7 Tính kích thước thiết bị ngưng tụ
 Đường kính thiết bị ngưng tụ được tính theo công thức:
Dt = t×(b-1)+ 4×d ( công thức V.140 trang 49 Tài liệu [2])
Với: t là bước ống lấy bằng khoảng từ (1,2 ÷ 1,5). dn
t= 1,5 × 0,025 = 0,0375 (m) = 37,5 (mm)
d = dng = 0,025m.
Thay số ta có: Dt = 0,0375×(9 – 1) + 4×0,025 = 0,4 m = 400 mm
 Độ dày vỏ ngoài thiết bị
Theo cơ sở tính toán thiết bị, thì thiết bị thuộc loại vỏ mỏng chịu áp suất trong,
nên chiều dày của vỏ được tính theo công thức:
𝛿𝑣 =
𝑃. 𝐷𝑡
2[𝜎𝑘]𝜑
+ 𝐶(𝑐𝑚)

54. EBOOKBKMT.COM
50
Trong đó:
P – áp suất bên trong vỏ, bằng áp suất khí quyển: 0,1 (N/mm2
);
Dt – đường kính trong của vỏ: Dt = 400 (mm)
[σk] = 101 N/mm2
- ứng suất kéo cho phép của thép;
φ – hệ số bền mối hàn giáp mối bằng máy: φ = 0,8;
C – hệ số bổ sung: C = 2 (mm);
⇒ 𝛿𝑣 =
𝑃. 𝐷𝑡
2[𝜎𝑘]𝜑
+ 𝐶 =
400 × 0,1
2 × 101 × 0,8
+ 2 = 2,24(𝑚𝑚)
Để đảm bảo độ bền cơ học chọn độ dày vỏ thiết bị là δv = 6 (mm)
 Đáy và nắp thiết bị
- Ta chọn nắp thiết bị là nắp hình elip do trong thiết bị phải chia thành nhiều lối,
Nắp elip sẽ giảm trở lực thủy lực hơn nắp phẳng và dễ chế tạo hơn nắp hình
bán cầu.
- Chiều cao của nắp thiết bị: hb = 0,25.D = 0,25×400 = 100 (mm).
- Chọn chiều cao nắp thiết bị là 100 (mm).
5.2.8 Tính toán các chi tiết khác
 Đường kính ống dẫn nước lạnh vào và ra
Vận tốc nước đi vào trong thiết bị là v= 1,5 m/s. Từ phương trình lưu lượng
ta tính được đường kính trong của ống dẫn nước
𝑑𝑛1
= √
4𝐺𝑛
𝜋𝜌𝑣
= √
4 × 1,82
3,14 × 993,6 × 1,5
= 0,039 (𝑚)
Chọn 𝑑𝑛1
= 𝑑𝑛2
= 0,04 m = 40 mm
 Đường kính ống dẫn hơi thứ:
Ta lấy đường kính ống dẫn hơi thứ vào thiết bị ngưng tụ bằng đường kính ống
dẫn hơi thứ ra khỏi buồng bốc hơi. Suy ra D = 200 mm
 Đường kính ống thoát khí không ngưng: chọn đường kính 15 mm

55. EBOOKBKMT.COM
51
5.3 Tính toán chọn tai treo
 Chọn vật liệu làm tai treo là thép CT3
 Tai treo được hàn vào thiết bị, chọn số gân là 2
 Tra bảng XII.7/313 STQTTB [2]:
 Khối lượng riêng của thép CT3; ρ=7850 kg/m3
 Khối lượng riêng của thép không rỉ X18H10T :ρ=7900 kg/m3
 Khối lượng tổng cộng: M= MTB+Mdd
5.3.1 Khối lượng thiết bị (MTB)
 Khối lượng buồng đốt :
M1=
𝜋
4
× 𝐻 × (𝐷𝑛
2
− 𝐷𝑡𝑟
2
) × 𝜌 =
𝜋
4
× 1 × (1,6102
− 1,6002
) × 7900 = 199 kg
Với: Dn = 1610mm =1,610 m;Dtr = 1600mm = 1,600 m; H = 1m
 Khối lượng buồng bốc:
M2=
𝜋
4
× 𝐻 × (𝐷𝑛
2
− 𝐷𝑡𝑟
2
) × 𝜌 =
𝜋
4
× 1,2 × (1,5162
− 1,52
) × 7900 = 359 kg
Với: Dtr = 1500mm = 1,5m; Dn = Dtr+2.S= 1500+2.8 = 1516mm = 1,516m;
H =1200mm =1,2m
 Tra bảng X111.11 trang 384 Tài liệu [2], ta có:
 Khối lượng nắp (Dtr=1500mm, S = 12mm) là M3=252 kg
 Khối lượng đáy: (Dtr = 1610 mm, S = 12mm), M4= 285kg
 Khối lượng động cơ và cánh khuấy, M5=80kg
 Khối lượng các chi tiết phụ khác, M6=60kg
 Vậy MTB= M1+M2+M3+M4+M5+M6= 1235 kg
5.3.2 Khối lượng dung dịch
 Mdd = 1650 kg
 Tổng khối lượng nồi cô đặc là 2885 kg
 Chọn 4 tai treo, tải trọng cho mỗi tai treo là:
9,81×2885
4
= 7075 N

56. EBOOKBKMT.COM
52
Tra bảng XIII.36 trang 438 Tài liệu [2], ta có
Bề
mặt
đỡ
F.104,
m2
Tải
trọng
cho
phép
trên
một
tai
treo,
G.104,
N
Tải
trọng
cho
phép
lên
bề
mặt
đỡ,
q.106
N/m2
L
mm
B
mm
B1
mm
H
mm
S
mm
L
mm
a
mm
d
mm
Khối
lượng
một
tai
treo,
kg
72,5 0,5 0,69 100 75 85 155 6 40 15 18 1,23
5.4 Mối ghép bích
5.4.1 Bích nối nắp với thân thiết bị
Áp suất trong thiết bị: P = 0,18 N/mm2
Đường kính trong bích: Dt = 1500mm
Chọn bích liền bằng thép để nối thiết bị
Hình 5.1. Mô tả mối ghép bích
Db
D1
Dt
Dn
D
db
h

57. EBOOKBKMT.COM
53
 Tra bảng XIII.27 trang 420 Tài liệu [2], bích kiểu 1, ta được các thông số
Dt D Db D1 Dn Bu lông Chiều
cao
db z h
1500 1640 1590 1560 1513 M20 32 25
 Chọn đệm Amiang-Carton
-Bề dày: 3mm
-Áp suất lớn nhất chịu được: 0,6 N/mm2
-Nhiệt độ lớn nhất chịu được: 500o
C
5.4.2 Bích nối buồng đốt với thân thiết bị
 Tra bảng XIII.27 trang 420 Tài liệu [2], bích kiểu 1, ta được các thông số
Dt D Db D1 Dn Bu lông Chiều
cao
db z h
1600 1740 1690 1660 1613 M20 32 28
5.4.3 Bích nối nắp với thân của thiết bị ngưng tụ
 Tra bảng XIII.27 trang 420 Tài liệu [2], bích kiểu 1, ta được các thông số

58. EBOOKBKMT.COM
54
Dt D Db D1 Dn Bu lông Chiều
cao
db z h
400 515 475 450 411 M16 20 20
5.5 Chọn đệm
Để làm kín các mối ghép bích, chọn vật liệu làm đệm là vật liệu mềm, dễ bị biến
dạng
Chọn đệm paronit có bề dày S = 3mm
5.6 Chọn kính quan sát
Vật liệu chế tạo là thép 12MX và thủy tinh
Bố trí kính sao cho dễ dàng quan sát được mực chất lỏng. Đặt 2 kính giống nhau ở 2
bên buồng bốc hơi, tạo thành góc 180º
5.7 Tính toán chọn cánh khuấy
Đối với dung dịch nước xoài đem cô đặc là dung dịch đặc, có độ nhớt cao nên ta sử
dụng cánh khuấy mái chèo, tốc độ chậm.
Vật liệu: Trục ở đây được chọn thép C45 để chế tạo [σ]= 600MPa ứng suất uốn cho
phép, [τ]=14 N/mm ứng suất xoắn cho phép.
Đường kính sơ bộ trục được xác định theo công thức:
𝑑 ≥ √
5. 𝑇
𝜏
3
𝑚𝑚
𝑇 = 9,55.106
𝑃1
𝑛
Với 𝑃1- công suất động cơ (P1= 1,5 kW)
n- số vòng quay (n= 80 v/ph)

59. EBOOKBKMT.COM
55
=> T= 9,55.106
. 1,5 /80 = 179062,5 (Nmm)
Thay vào ta được:
𝑑 ≥ √
5 × 179062,5
14
3
= 39,99𝑚𝑚
Chọn d = 60 mm
 Kích thước trục:
- Kích thước trục 1: Đường kính trục: d = 60 mm
- Kích thước trục 2: Đường kính trục: d = 100 mm
 Chọn cánh khuấy mái chèo
- Chiều cao cánh h = 800 mm
- Đường kính cánh d = 1450 mm
- Chiều rộng cánh: b = 40 mm
- Đường kính trục lắp cánh khuấy dt = 120 mm
 Chọn động cơ khuấy:
- Tốc độ motor điện 1400 (4 cực điện- 4 poles tua chậm)
- Đường kính cốt (trục) của motor 25 mm
- Cường độ dòng điện lúc chưa có tải là 7.8-8.3 Ampe
- Hệ số bảo vệ bụi và nước IP 54,cấp chịu nhiệt F, chế độ làm mát toàn phần
- Trọng lượng motor 22 kg
- Nguyên liệu: tôn silic xanh cán nguội, dây đồng cách điện (dây ê may)
- Khoảng cách giữa 2 tâm lỗ chân đế dọc trục 140 mm
- Khoảng cách giữa 2 tâm lỗ chân đế ngang trục 160 mm
- Tổng chiều dài thân mô tơ 425 mm

60. EBOOKBKMT.COM
56
- Tổng chiều cao thân mô tơ 250 mm
Hình5.2. Motor cánh khuấy
5.8 Tính chọn bơm chân không
Ta chọn bơm cho hệ thống là bơm pít-tông tác dụng đơn (một chu kì hút đẩy). Theo
1.1 – trang 5 – Tài liệu 5, năng lượng cần thiết để dịch chuyển lượng khí cần thiết ra
khỏi thiết bị được tính theo công thức:
𝐸 = (𝑃2 + 𝜌
𝐶2
2
2
+ 𝜌𝑔𝐻2) − (𝑃1 + 𝜌
𝐶1
2
2
+ 𝜌𝑔𝐻1) [J.m-3
]
Trong đó:
- P1 = 20000 [N.m-2
], P2 = 100000 [N.m-2
] – Áp suất không khí tại đầu vào và ra
của bơm.
- 𝜌 = 1,3 [kg.m-3
] – khối lượng riêng không khí.
- g = 10 [m.s-2
] – gia tốc trọng trường.
- H1 = H2 = 13.6 [m] - chiều cao tại đầu vào và ra của bơm so với điểm hút
- C1 = 0 [m.s-1
], C2 = 10 [m.s-1
] – Vận tốc khí đầu vào và ra của bơm.
Thay số vào công thức ta có:
𝐸 = (100000 + 1,3.
102
2
+ 1,3.10.13,6) − (20000 + 0 + 1,3.10.13,6) [J.m-3
]
 E = 80065 [J.m-3
]

61. EBOOKBKMT.COM
57
Lượng khí cần hút ra Wkh = 8 [m3
.h-1
] = 2,3.10-3
[m3
.s-1
]
Suy ra công suất theo lý thuyết của bơm là:
Pbơm = E . Wkh = 80065 . 2,3.10-3
= 185 [W]
Công suất thực tế cần
𝑃𝑡𝑡 =
𝑃𝑏ơ𝑚
𝜂𝛴
[W]
Với 𝜂𝛴 là hệ số hiệu dụng tổng.
Hệ số hiệu dụng tổng:
𝜂𝛴 = 𝜂𝑄. 𝜂𝑃. 𝜂𝑚
Trong đó: 𝜂𝑄 = 0,90 ÷ 0,96 - hệ số hiệu dụng thể tích, chọn 𝜂𝑄 = 0,90.
𝜂𝑃 = 0,75 ÷ 0,96 - hệ số hiệu dụng áp suất, chọn 𝜂𝑃 = 0,75.
𝜂𝑚 = 0,92 ÷ 0.98 - hệ số hiệu dụng cơ học, chọn 𝜂𝑚 = 0,92.
(Mục 3 trang 24 Tài liệu 5)
Thay số vào ta có:
𝜂𝛴 = 𝜂𝑄. 𝜂𝑃. 𝜂𝑚 = 0,90.0,75.0,92 = 0,62
Công suất thực tế cần:
𝑃𝑡𝑡 =
𝑃𝑏𝑜𝑚
𝜂𝛴
=
185
0,62
= 300 (W)
Vậy ta chọn bơm chân không pít-tông tác dụng đơn, công suất 0,3 (kW)

62. EBOOKBKMT.COM
58
KẾT LUẬN
Về phương diện tính toán, các công thức tính toán sử dụng trong đồ án đều được tra
cứu và tham khảo dựa trên các tài liệu đáng tin cậy của các tác giả có nhiều năm kinh
nhiệm giảng dạy và thực tế. Các thông số về kích thước cơ bản đã được tính một cách
rõ ràng và logic. Các số liệu sau khi tính toán đã được giảng viên hướng dẫn góp ý,
chỉnh sửa để phù hợp hơn với thực tế.
Về phương diện thiết kế, bản vẽ đã trình bày rõ về hình dạng cũng như các kích thước
cơ bản của thiết bị; phóng to một số các kết cấu quan trọng như: các kết cấu ghép của
các mặt bích,…
Tuy nhiên, phần tính toán thiết kế vẫn còn nhiều hạn chế và thiếu sót như: chưa vẽ và
làm rõ kết cấu của bơm chân không pít-tông, động cơ cánh khuấy. Ngoài ra, do kinh
nghiệm thiết kế cũng như thực tế còn thiếu nên không thể tránh khỏi những thiếu sót
không đáng có. Vì vậy, trong thời gian tới, em sẽ tiếp tục học hỏi các kiến thức và kĩ
năng cần thiết để phần tính toán thiết kế thêm đầy đủ, hoàn thiện và sát hơn với thực
tế.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy ThS. đã cho em những gợi ý, những lời khuyên
và những kiến thức thực tế hữu ích để em có thể hoàn thành tốt đồ án của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!

63. EBOOKBKMT.COM
59
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Các tác giả - Sổ tay Quá trình và thiết bị Công nghệ hóa chất, Tập 1-
NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2006
[2] Các tác giả - Sổ tay Quá trình và thiết bị Công nghệ hóa chất, Tập 2-
NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2006
[3] Nguyễn Văn May - Thiết bị truyền nhiệt và chuyển khối - NXB Khoa
học và Kỹ thuật, 2006
[4] Tôn Thất Minh, Phạm Anh Tuấn, Nguyễn Tân Thành – “Giáo trình
các quá trình và thiết bị trong công nghệ thực phẩm & công nghệ sinh
học ,Tập II – Các quá trình và thiết bị trao đổi nhiệt” – NXB Bách Khoa
Hà Nội, 2016
[5] Nguyễn Văn May – “Giáo trình bơm quạt máy nén’’ – Trường Đại
học Bách Khoa Hà Nội xuất bản, 1993