Bài giảng chương 7: Các thiết bị nhiệt

91 CHƯƠNG 7 : CÁC THIẾT BỊ NHIỆT 1. THIẾT BỊ ðUN NÓNG -CHẦN - HẤP - LÀM HÉO : 1.1. Khái niệm: 1.1.1. Công dụng và phạm vi ứng dụng: 1. Công dụng: Quá trình ñun nóng, chần, hấp, làm héo ñược sử dụng trong công nghiệp thực phẩm có thể với mục ñích sau: - Mục ñích chuẩn bị: + ðun nóng xirô trước khi cô ñặc ñể tăng cường quá trình bốc hơi . + ðun nóng sản phẩm trước khi vào hộp ghép nắp. + Chần các loại quả ñể dễ bóc vỏ. - Tạo ñiều kiện cho các quá trình phản ứng, quá trình sinh học, lý học, thực hiện thuận lợi ... - Mục ñích khai thác: + Làm tăng khả năng thủy phân tinh bột cao. + Làm tăng khả năng trích ly + Làm tăng hiệu suất ép ... - Mục ñích chế biến: + Làm chín sản phẩm, tăng giá trị dinh dưỡng và khả năng hấp thụ. + Làm bay hơi những thành phần gây mùi, vị lạ, có mục ñích tẩy mùi, - Mục ñích bảo quản. - Mục ñích hoàn thiện sản phẩm. 2. Phạm vi ứng dụng: Khá phổ biến. - Trong công nghiệp sản xuất ñồ hộp rau quả. - Trong công nghiệp sản xuất ñường. - Trong công nghiệp chế biến cây nhiệt ñới. - Trong công nghiệp lạnh ñông, sấy rau quả. - Trong công nghiệp lên men. - Trong công nghiệp sản xuất dầu, tinh dầu ... 1.1.2. Phân loại: Các thiết bị ñun nóng, chần, hấp và làm héo có thể phân loại theo các cách sau: 92 1. Theo phương thức làm việc: - Thiết bị làm việc gián ñoạn. - Thiết bị làm việc liên tục. 2. Theo phương thức ñun nóng - Thiết bị ñun nóng gián tiếp. - Thiết bị ñun nóng kết hợp. 3. Theo áp suất làm việc: - Thiết bị làm việc ở áp suất thường - Thiết bị làm việc ở áp suất chân không. 4. Theo cấu tạo thiết bị: - Thiết bị truyền nhiệt hai vỏ. - Thiết bị dạng khung bản, dạng ống chùm, ống bọc ống ... - Thiết bị kiểu thùng quay, kiểu băng tải, kiểu trục xoắn... 1.2. Thiết bị ñun nóng: 1.2.1. Thiết bị ñun nóng hai vỏ làm việc gián ñoạn: ðây là loại thiết bị làm việc ở áp suất thường.Thường dùng ñể ñun nóng nước, các loại dung dịch dùng ñể chần (dung dịch muối, dung dịch axit nitric ..), các dung dịch ñể rót vào hộp (dung dịch ñường, nước pha...), trong sản xuất bia... chất tải nhiệt là hơi nước bão hòa, truyền nhiệt gián tiếp. * Phân loại: - Thiết bị hở có hoặc không có cánh khuấy - Thiết bị kín có hoặc không có cánh khuấy * Ưu ñiểm của thiết bị: - Cấu tạo ñơn giản, vận hành dễ dàng. - Sử dụng ñược cho nhiều loại sản phẩm. * Nhược ñiểm: - Áp suất hơi thấp, sự phân bố nhiệt không ñều. - Bề mặt truyền nhiệt không lớn, nên thời gian ñun lâu . - Làm việc gián ñoạn. *Cấu tạo và nguyên tắc làm việc: 93 . Hình 7.1: Thiết bị ñun nóng hai vỏ không có cánh khuấy a) Sơ ñồ nguyên tắc thiết bị ñun nóng 2 vỏ b) cấu tạo bình ngưng tụ - Cấu tạo: Hình 7.1a Hình 7.1b 1. Phòng hơi 1 Cốc. 2. Van xả khí không ngưng 2.Phao 3. Sản phẩm 3. Thân bình ngưng 4. bề mặt trao ñổi nhiệt 4.Van thoát 5. Bình ngưng . Thiết bị có vỏ bên trong tiếp xúc với thực phẩm nên ñược chế tạo bằng thép không rỉ, hoặc thép có lớp men chống ăn mòn, còn vỏ ngoài ñược làm bằng thép hay gang, và thường ñược bọc ngoài một lớp cách nhiệt. - Nguyên tắc làm việc: Hơi nước theo van vào phòng hơi (1) truyền nhiệt cho sản phẩm qua bề mặt trao ñổi nhiệt (4), khí không ngưng ñược xả ñịnh kỳ theo van (2), còn nước ngưng ñược tháo qua van xả nước ngưng hoặc qua bình ngưng 5. Bình ngưng tụ (5) làm việc như sau: Khi thân (3) (hình 7.1b) tập trung ñược một lượng nước ngưng nào ñó thì phao 2 nối liền với van thoát 4 ñược nâng lên theo hướng vào cốc 1 và các lỗ thoát mở ra ñể tháo nước ngưng. Khi tháo ñược một phần nước ngưng ra ngoài thì phao sẽ hạ xuống và ñậy kín lỗ tháo nhưng không cho hơi thoát ra khỏi ống tháo. 94 ðể tăng cường khả năng truyền nhiệt và ñun nóng ñều, có thể sử dụng thiết bị ñun nóng 2 vỏ có cánh khuấy như hình 7.2, các dạng cánh khuấy có cấu tạo khác nhau phụ thuộc loại sản phẩm cần ñun nóng trong thiết bị Hình 7.2: Nồi nấu hai vỏ có cánh khuấy . Với cấu tạo và nguyên tắc làm việc tương tự, trong nhà máy bia người ta dùng nồi ñun hoa houblon ñể ñun sôi dung dịch ñường với hoa houblon nhằm trích ly chất của hoa (hình 7.3). Thiết bị có thân hình trụ, ñáy lồi hoặc lõm. Nắp dạng hình bán cầu có gắn ống thoát hơi và cửa quan sát. Hình 7.3. Nồi ñun hoa 1.Áo hơi 2. van tháo dịch 3. cánh khuấy 4. Hộp giảm tốc 5. Ống thoát hơi 6. Cửa quan sát 7. Áp kế hơi 8. Ống dẫn dịch vào nồi 9. Ống dẫn hơi 10. Hơi ngưng 95 1.2.2. Thiết bị ñun nóng hai vỏ làm việc liên tục (ở áp suất thường) . Thường sử dụng ñể ñun nóng các dung dịch có ñộ nhớt lớn. ðây là loại thiết bị làm việc liên tục, có năng suất lớn. 1. Cấu tạo : (hình 7.4) 1. Vỏ bên trong 6. Khoang không 2. Vỏ bên ngoài. 7. Cửa nguyên liệu vào 3. Nắp thiết bị 8. Cửa sản phẩm ra 4. Trụ rỗng 9. Van cấp hơi 5. Cánh xoắn 10. Van tháo nước ngưng. Hình 7.4. Thiết bị ñun nóng 2 vỏ làm việc liên tục 2. Nguyên tắc làm việc: Thiết bị có cấu tạo dạng hình trụ nằm, gồm hai vỏ (1) và (2) hệ nắp (3) có thể tháo mở ñược. Hơi ñược cấp vào qua van (9) vào khoảng không (6) và trụ rỗng (4) ñể ñun nóng, nước ngưng ñược tháo qua van tháo nước ngưng (10). Dung dịch ñi vào cửa nạp (7) nhờ cánh xoắn (5) chuyển dần vào trong thiết bị, sau khi ñun nóng sản phẩm ñược tháo ra theo cửa (8) 1.2.3. Thiết bị ñun nóng kiểu ống: Mục ñích: ñể ñun nóng các loại nước quả và các loại rau quả ñã nghiền nhỏ. Thiết bị làm việc liên tục. a. Thiết bị ñun nóng kiểu ống chùm (Hình 7.5) -Ưu ñiểm: Cơ cấu gọn, chắc chắn, bề mặt truyền nhiệt lớn - Cấu tạo : 1. Cửa sản phẩm vào 6. Ống truyền nhiệt. 2. Cửa sản phẩm ra 7. Khoảng không 3. ðường hơi vào 8. Lớp bọc cách nhiệt 4. Van xả nước ngưng 9. Chân ñế 96 5. Xả khí không ngưng 10. Nắp thiết bị. Hình 7.5. thiết bị ñun nóng kiểu ống chùm - Nguyên tắc: Sản phẩm vào cửa (1) ñược ñi dích dắc trong các ống (6) và sau khi ñun nóng ñược ra cửa (2). Hơi ñược cấp vào theo ñường ống (3) và phân bổ vào khoảng không (7) truyền nhiệt cho các ống (6), nước ngưng ñược xả theo van (4), còn khí không ngưng xả ñịnh kỳ theo van (5) . Thiết bị ñược bọc cách nhiệt (8), và tựa trên giá ñỡ (9) . Nắp thiết bị (10) có thể tháo lắp ñể vệ sinh ống khi cần. Thường chiều dài ống L = 2m, Φ ống = 32/34mm, vận tốc vsản phẩm = 0,2 ÷ 3m/s Cách chia ngăn trong thiết bị ống chùm: Khi cần tăng tốc ñộ của chất tải nhiệt ñể tăng hiệu quả truyền nhiệt, người ta chia thiết bị làm nhiều ngăn ( Hình 8.6) b. Thiết bị ñun nóng kiểu ống bọc ống: (hình 7.7) Ưu ñiểm: hệ số truyền nhiệt lớn vì có thể tạo ra tốc ñộ lớn ở cả hai chất tải nhiệt. chế tạo ñơn giản. Nhược ñiểm : Cồng kềnh. Giá thành cao vì tốn nhiều kim loại. Khó làm sạch khoảng không giữa hai ống Cấu tạo : 1. Cửa sản phẩm vào 4. Cửa hơi vào 2. Cửa sản phẩm ra 5. Khoảng không 3. Ống truyền nhiệt 6. Xả nước ngưng . 1 3 5 8 7 6 2 9 4 10 1 3 5 8 7 6 2 9 4 10 97 Hình 7.7. Thiết bị ñun nóng kiểu ống bọc ống * Nguyên tắc làm việc: ðây là loại thiết bị làm việc liên tục, hơi và sản phẩm ñi ngược chiều. Sản phẩm ñược bơm vào cửa (1) ñi trong ống truyền nhiệt (3), sau khi ñun nóng ñược ra cửa (2) Hơi ñược vào theo ống (4) và ñược phân bổ vào khoảng không (5) bọc quanh các ống truyền nhiệt (5). Nước ngưng ñược xả theo van xả nước ngưng (6). 1.3. Thiết bị chần - hấp: 1.3.1. Thiết bị chần - hấp trục xoắn: 1. Cấu tạo: (Hình 7.8). 1. Cửa nguyên liệu vào 4. ðường ống cấp hơi 2. Cửa nguyên liệu ra 5. ðường ống cấp nước, dung dịch 3. Trục xoắn rỗng 6. Bộ phận truyền ñộng. 2. Nguyên tắc làm việc: Nguyên liệu cần chần vào phểu nhận (1) nhờ trục xoắn (3) chuyển dần ñến cửa tháo (2). Trục xoắn (3) rỗng và có ñục lỗ, chuyển ñộng nhờ hệ truyền ñộng (6). Nước hoặc dung dịch chần ñược cấp vào theo ñường ống (5). Hơi cấp vào theo ñường ống (4) vào trục xoắn (3) thoát qua các lỗ trên trục và ñun nóng trực tiếp dung dịch chần. Thiết bị làm việc liên tục, ở áp suất thường. 1 2 3 4 5 6 1 98 Hình 7.8. Thiết bị chần hấp kiểu trục xoắn 1.3.2. Thiết bị chần băng tải: - Cấu tạo: 1. Cửa nguyên liệu vào 5. Vòi nước rửa 2. Băng tải 6. Cửa nguyên liệu ra 3. Thùng chần 7. ðường nước cấp 4. Ống hơi 8. ðường nước xả. . Hình 7.9. Thiết bị chần băng tải - Nguyên tắc làm việc: Nguyên liệu vào cửa nạp (1) và ñược vận chuyển trên băng tải (2) trong thùng chần (3) có chứa nước nóng hoặc dung dịch chần nóng. Băng tải (2) ñược cấu tạo bằng dây xích truyền ñộng trên có gắn các lá kim loại ghép có gờ ngang ñể giữ sản phẩm, hoặc lưới sắt hay gàu chứa vật liệu. 1 2 3 4 5 6 3 6 2 4 5 1 7 8 99 Thùng chần (1) làm bằng kim loại và có nắp mở ñược khi cần thiết. Dung dịch hoặc nước chần ñược ñun nóng nhờ các ống phun hơi (4) ñặt ở giữa hai nhánh băng tải. Vật liệu sau khi chần có thể ñược làm nguội hoặc rửa sạch nhờ hệ thống vòi rửa (5). Sản phẩm sau khi chần ñược ra ở máng (6), thường máng có ñộ nghiêng 400. Nước vào thiết bị theo ñường cấp (7), khi cần mở xả nước hoặc dung dịch khỏi thiết bị theo ñường (8). 1.3.3. Thiết bị chần kiểu thùng quay: Dùng ñể chần các loại nguyên liệu có kích thước nhỏ và thời gian chần tương ñối lâu như : ðậu côve ... 1. Cấu tạo : Hình 7.10 1. Thùng quay 4. Trục quay phụ 2. Lá kim loại 5. Thùng chần 3. Bánh xe ñỡ 6. Ống phun hơi. Hình 7.10. Thiết bị chần kiểu thùng quay 2. Nguyên tắc làm việc: Vật liệu ñược vào thùng quay (1) làm bằng thép lá, trên bề mặt có ñục lỗ φ = 3 ÷ 4mm, bên trong thùng có gắn các lá kim loại (2) theo hình xoắn ốc từ ñầu ñến cuối thùng ñể chuyển vật liệu từ ñầu ñến cuối thiết bị, thùng quay ñược ñặt trên các bánh xe ñỡ (3) và quay ñược nhờ các trục quay phụ (4). Thùng quay ñược ñặt trong thùng chần (5) bọc ngoài, chứa nước hoặc dung dịch chần và ñược ñun nóng nhờ hệ thống ống phun hơi (6) ñặt phía dưới. 1.3.4. Thiết bị hấp băng tải: 1. Cấu tạo: Hình 7.11 : Sơ ñồ máy hấp băng tải dùng ñể hấp chè . 1. Bộ phận gạt chè 6. Buồng làm lạnh 1 3 5 3 6 3 4 2 100 2. Hệ thống ống hơi 7. Băng chuyền làm nguội 3. Buồng hấp 8. Máng chứa chè 4. Ống thoát hơi 9. Giá ñỡ 5. Ống thổi không khí lạnh 10. Băng chuyền hấp chè Hình 7.11. Sơ ñồ máy hấp nguyên liệu chè 2. Nguyên tắc làm việc: Vật liệu nhờ bộ phận gạt (1) ñể phân bố ñều ở băng chuyền hấp chè (10) ñược ñặt trong buồng hấp (3). Hơi nước ñược phun vào phòng qua hệ thống ống phun hơi (2) và hơi ẩm ñược thoát ra ống (4) . Sau khi ra khỏi phòng hấp chè ñược rơi xuống băng chuyền (7) ñi vào phòng làm nguội (6), tại ñây không khí lạnh ñược thổi vào qua hệ thống ống (5) nhờ quạt ly tâm, sau ñó vào máng chứa (8). Thường vận tốc băng chuyền 2m/ phút, thời gian hấp khoảng 2 phút. 1.4. Thiết bị làm héo: 1.4.1. Khái niệm: - Công ñoạn làm héo ñược sử dụng trong sản xuất chè ñen, chè xanh, trước khi qua các công ñoạn tiếp (vò, sấy, lên men...) - Thiết bị làm việc liên tục, sử dụng không khí nóng ñể làm héo chè nguyên liệu. + Ở sản xuất chè ñen, làm héo nhằm mục ñích giảm hàm lượng ẩm trong nguyên liệu từ 75 - 80% xuống còn 60 ÷ 65% ñể chè trở nên mềm, tạo ñiều kiện cho 101 quá trình vò, lên men tiếp theo. Công ñoạn này sử dụng không khí nóng 42 ÷ 470C. với ñộ ẩm 20 ÷ 30%, thời gian làm héo 1 ÷ 4 giờ. + Ở sản xuất chè xanh, làm héo nhằm mục ñích diệt men vốn có trong nguyên liệu nhằm ñình chỉ quá trình oxy hoá các chất nhất là tanin, giữ cho sản phẩm có màu xanh và vị chát ñặc trưng. Công ñoạn này sử dụng không khí nóng 170 ÷ 1900C, thời gian diệt men 3 ÷ 6 phút. 1.4.2. Cấu tạo và nguyên tắc làm việc: 1. Cấu tạo: (Hình 7.12) Thiết bị diệt men: 1. Máng chứa nguyên liệu 6. Quạt không khí nóng 2. Băng tải nâng 7. Ống thoát hơi ẩm 3. Bộ phận gạt ñều 8. Máng hứng sản phẩm. 4. Băng chuyền diệt men 9. Buồng diệt men 5. Băng chuyền làm nguội. 10. Buồng làm nguội. Thiết bị áp dụng trong nhà máy sản xuất chè xanh . Hình 7.12. Thiết bị diệt men Axian- Lominatgie 2. Nguyên tắc làm việc: Nguyên liệu ñược ñưa vào máng chứa (4) nhờ băng tải nâng (2) có gắn bộ phận gạt ñều (3) ñưa nguyên liệu vào thiết bị. ðầu tiên nguyên liệu vào buồng diệt men (9) cấu tạo chính gồm có bốn băng chuyền (4). Tại buồng (9) không khí nóng ñược thổi qua các lớp nguyên liệu nhờ quạt Lò tạo không khí nóng Máy diệt men 102 (6) hút không khí nóng từ lò tạo không khí nóng. Sau ñó hơi ẩm ñược thoát ra theo hệ thống ống thoát (7) và ñược thu hồi về lò tạo không khí nóng. Sau khi diệt men, nguyên liệu ñến khu vực làm nguội (10) gồm ba băng chuyền (5) và rơi vào máng hứng sản phẩm (8). 3. Ưu ñiểm: - Dây chuyền sản xuất gọn, thuận lợi cho việc cơ khí hoá, tự ñộng hoá. - Sản phẩm có chất lượng cao, tỷ lệ phế phẩm ít. - Chi phí nhân công, nhiên liệu, ñiện giảm 2,5 ÷ 3 lần. 1.4.3. Thiết bị làm béo chè: Thiết bị làm việc dạng liên tục, sử dụng cho sản xuất chè ñen ( hình 7.13) . Hình 7.13. Thiết bị làm héo chè kiểu Marơñalâysvili Thiết bị là một hòm kim loại kín, bên trong có 5 băng chuyền phẳng theo phương nằm ngang ñặt trong 5 tầng. Các tầng ñều ñược bọc trong lưới bằng ñồng thau ñể chè héo khỏi bay, băng chuyền chỉ làm việc mặt trên. Vật liệu ñi từ băng chuyền trên cùng chuyển dần xuống các băng chuyền tiếp theo và ra khỏi thiết bị. Không khí nóng ñược dẫn vào từ tầng 1 qua ống dẫn khí nóng, có ñục lỗ ñặt ở khoảng giữa vòng ñai truyền của băng chuyền 1, chui qua các lớp nguyên liệu, sau ñó nhờ tấm hướng mà không khí nóng theo ñường ống dẫn dồn xuống ống dẫn không khí nóng của tầng 2, và tiếp tục không khí nóng lần lượt luồn qua mặt trên của 5 tầng băng chuyền trước khi ñược dẫn thải ra khỏi máy. Ngoài ra, thiết bị còn có các cửa ñiều chỉnh ñể mở bổ sung không khí nóng, lạnh vào dưới các tầng băng chuyền khi cần thiết. 103 Hỗn hợp không khí nóng là không khí nóng ñược ñun nóng trong caloriphe trộn với không khí hút từ bề ngoài vào ở phòng hỗn hợp cho có ñộ ẩm và nhiệt ñộ theo yêu cầu. 2. THIẾT BỊ CÔ ðẶC (bốc hơi) . 2.1. Khái niệm: 2.1.1. ðịnh nghĩa: " Quá trình cô ñặc là quá trình hoá hơi dung dịch ñể lấy chất rắn bị hoà tan còn lại trong dung dịch ở nồng ñộ cao hơn " . - Dung dịch là hỗn hợp giữa dung môi và chất rắn bị hòa tan trong dung môi. Dung môi thường gặp là nước. - Trong quá trình cô ñặc, hơi của dung môi tạo ra gọi là hơi thứ cấp. Quá trình hoá hơi dung môi có thể là quá trình bay hơi trên bề mặt dung dịch (tốc ñộ tạo hơi của quá trình này chậm), hoặc là quá trình sôi (bốc hơi) xảy ra trong toàn bộ dung dịch (tốc ñộ tạo hơi của quá trình lớn). Trong công nghiệp thường gặp quá trình bốc hơi. Quá trình bốc hơi có thể xảy ra ở ñiều kiện áp suất thường, áp suất dư hoặc chân không. 2.1.2. Mục ñích và phạm vi sử dụng: 1. Mục ñích: Cô ñặc nhằm mục ñích chuẩn bị, hoặc hoàn thiện sản phẩm, hoặc nhằm mục ñích chế biến hoặc mục ñích tăng thời gian bảo quản cho sản phẩm. 2. Phạm vi sử dụng: - Trong sản xuất ñường, mì chính . - Trong sản xuất ñồ hộp rau quả: như cô ñặc cà chua, purê... - Trong công nghiệp chế biến sữa. 2.1.3. Phân loại thiết bị: 1. Theo nguyên lý làm việc: - Thiết bị làm việc gián ñoạn. - Thiết bị làm việc liên tục. Thiết bị làm việc gián ñoạn ñược dùng cho loại có công suất nhỏ hoặc với dung dịch ñặc có ñộ nhớt cao mà không thể dùng bơm ñể lấy dung dịch ra, hoặc trong trường hợp khi cần bốc hơi toàn bộ dung môi. Nhược ñiểm là tổn thất nhiệt lớn. Thiết bị làm việc liên tục thường gồm nhiều cấp (nhiều nồi), ñược sử dụng với thiết bị có công suất lớn . Ưu ñiểm tổn thất nhiệt nhỏ. 104 2. Theo áp suất của dung dịch bên trong thiết bị: - Thiết bị làm việc ở áp suất dư - Thiết bị làm việc ở áp suất khí quyển - Thiết bị làm việc ở ñiều kiện chân không. Thường sử dụng thiết bị cô ñặc làm việc ở chân không trong các trường hợp sau: + Nếu ở áp suất khí quyển (Pkq) mà nhiệt ñộ sôi của dung dịch lớn làm phân huỷ và thay ñổi chất lượng (màu sắc, mùi vị ...) của sản phẩm. Ví dụ: ðường, sữa, dịch rau quả... + Nếu ở Pkq mà nhiệt ñộ sôi của dung dịch lớn dẫn ñến ñòi hỏi nhiệt ñộ của hơi ñốt lớn. Ví dụ: dung dịch KCl ... + Với thiết bị nhiều tầng, các cấp sau hoặc cuối cùng thường phải ở ñiều kiện chân không. 3. Theo phương pháp cấp nhiệt: - Thiết bị dùng hơi nước - Thiết bị dùng nước nóng, dầu nóng... - Thiết bị dùng ñiện - Thiết bị dùng khói của phản ứng cháy nhiên liệu (loại cũ) 4. Theo cấu tạo thiết bị: - Thiết bị giàn ống ñứng. - Thiết bị có giàn ống nằm ngang, nằm nghiêng - Thiết bị có buồng ñốt treo - Thiết bị ống chùm, dạng hai vỏ, dạng ruột gà ... 5. Theo sự chuyển ñộng của dung dịch trong thiết bị: - Thiết bị cô ñặc dung dịch tuần hoàn tự nhiên - Thiết bị cô ñặc dung dịch tuần hoàn cưỡng bức - Thiết bị cô ñặc kiểu màng chất lỏng. 2.1.4. Yêu cầu về thiết bị cô ñặc: 1. Cấu tạo chung: Về cấu tạo thiết bị cô ñặc có nhiều loại, nhưng nhìn chung các thiết bị ñều có 3 bộ phận chính sau: - Bộ phận nhận nhiệt - Không gian ñể phân ly. 105 - Bộ phận phân ly: Nhằm ñể tách các giọt dung dịch còn lại trong hơi. 2. Yêu cầu: Thiết bị cô ñặc cần ñảm bảo các yêu cầu sau ñây: - Thích ứng ñược với tính chất ñặc biệt của dung dịch như : ñộ nhớt, tính dễ bị trào, tính ăn mòn kim loại .... - Khả năng truyền nhiệt lớn, phân bố nhiệt ñều. - Tách ly hơi thứ cấp tốt, bảo ñảm hơi thứ cấp sạch ñể có thể cho ngưng tụ (không bám bẩn bề mặt ngưng), hoặc dùng cho cấp cô ñặc tiếp theo. - Bảo ñảm tách các khí không ngừng con lại sau khi ngưng tụ hơi ñốt. - Dễ dàng làm sạch bề mặt bên trong các ống. 2.2. Thiết bị cô ñặc ñốt nóng bằng hơi nước: ðây là loại thiết bị thông dụng, trong ñó ống vỏ lớn hình trụ có thể ñặt ñứng, nghiêng hoặc nằm ngang, thông dụng nhất là kiểu ống vỏ hình trụ ñứng, vì dễ lắp ñặt và chiếm ít diện tích. Tuỳ theo chuyển ñộng của dung dịch trong thiết bị, ta phân thành ba loại sau: - Thiết bị dung dịch tuần hoàn tự nhiên - Thiết bị dung dịch tuần hoàn cưỡng bức - Thiết bị màng mỏng chất lỏng: dung dịch không tuần hoàn. 2.2.1. Thiết bị cô ñặc dung dịch tuần hoàn tự nhiên: 1. Khái niệm: * Lực tạo ra sự chuyển ñộng tuần hoàn tự nhiên của dung dịch trong thiết bị gây nên là do ñộ chênh khối lượng riêng của dung dịch ñưa vào (chưa ñốt nóng) và của dung dịch ñược ñốt nóng (hỗn hợp hơi và lỏng), từ ñó tạo nên ñộ chênh áp suất ∆P. ∆P = H ( ρl - ρ ) = Σ ∆Pms + Σ ∆Pcb + ρ. 2 2ω Trong ñó: ∆P : ðộ chênh áp suất . H : Chiều cao cột chất lỏng . ρl : Khối lượng riêng của dung dịch ñưa vào. ρ : Khối lượng riêng của hổn hợp hơi và dung dịch, ∆Pms : Tổn thất áp suất do ma sát. ∆Pcb : Tổn thất áp suất cục bộ. ω : Tốc ñộ của dung dịch tuần hoàn. 106 * Bội số tuần hoàn K : K = W G Trong ñó: G : Khối lượng dung dịch tuần hoàn , (kg/ s) W : Lượng hơi thứ cấp tạo thành, (kg/ s) Với : G = 0,785 nd2ω ρ, (kg/ s) Trong ñó : n : Số ống d : ðường kính trong của ống , (m) ω : Tốc ñộ tuần hoàn ; (m/s) ρ : Khối lượng riêng của dung dịch, (kg/m3) ρ = ρr - b + ςn (1 - b) ρr : Khối lượng riêng của chất rắn hòa tan. ρl : Khối lượng riêng của dung môi. B : Nồng ñộ dung dịch. Thường trong các thiết bị thì K = 20 ÷ 30 . * Phân loại : Tùy theo vị trí giàn ống mà ta có: - Thiết bị với giàn ống ñứng. - Thiết bị với giàn ống nằm ngang . - Thiết bị với giàn ống nằm nghiêng. 2. Thiết bị: a. Thiết bị cô ñặc tuần hoàn tự nhiên giàn ống ñứng: (Hình 8.13) : Thiết bị có ống xuống ñưa dung dịch vào là một hoặc vài ống có ñường lớn và ñặt giữa giàn ống truyền nhiệt. (Hình 8.14, hình 8.15) : Thiết bị có ống xuống ñưa dung dịch vào ñặt ở ngoài giàn ống. * Cấu tạo: (Hình 8.13, 8.14,8.15) 1. Giàn ống truyền nhiệt 6. ðường sản phẩm ra 2. Không gian phân ly 7. ðường cấp hơi ñốt 3. Ống xuống ñưa dung dịch 8. ðường tháo nước ngưng 4. Bộ phân ly 9. ðường hơi thứ ra 107 5. ðường dung dịch vào . 10. Xả kh