Mô tả:
9/18/2014
BỐC HƠI
(evaporation)
Trần Văn Hùng
ÁP SUẤT HƠI BÃO HOÀ
Áp suất p, ở đó chất lỏng hoặc chất rắn cân bằng với hơi
của nó ở nhiệt độ xác định. Khi ASHBH bằng áp suất khí
quyển thì chất lỏng sôi. Nhiệt độ lúc đó là nhiệt độ sôi của
chất lỏng. Trong sự thăng hoa, ASHBH là áp suất ở đó
chất rắn cân bằng với hơi của nó. Nếu áp suất của hơi
chưa tới giá trị ASHBH thì hơi gọi là hơi khô, các phân tử
chất lỏng tiếp tục bay hơi. ASHBH là hàm đồng biến của
nhiệt độ. Vd. nước có p = 17,5 mmHg ở 20 oC; p = 760
mmHg (1 atm) ở 100 oC; p = 2 atm ở 120 oC; p = 4 atm ở
143 oC.
1
9/18/2014
ĐIỂM SÔI
Nhiệt độ bay hơi hay điểm bay hơi hay điểm sôi
của một chất lỏng là nhiệt độ mà khi đạt tới ngưỡng đó
thì chất chuyển trạng thái từ lỏng sang khí.
Khi nói tới như nhiệt độ của thay đổi ngược lại (tức là
từ trạng thái khí sang trạng thái lỏng), nó được coi là
nhiệt độ ngưng tụ hay điểm ngưng tụ.
NHIỆT LƯỢNG BAY HƠI
Nhiệt lượng bay hơi hay nhiệt bay hơi của một hợp
chất hóa học được định nghĩa là nhiệt lượng cần thiết
để cung cấp cho một đơn vị đo về lượng chất đó (như
đơn vị đo khối lượng hay số phân tử như mol) để nó
chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí, tại nhiệt
độ bay hơi.
Nhiệt lượng bay hơi cũng đúng bằng nhiệt lượng tỏa
ra bởi một đơn vị đo lượng vật chất khi nó chuyển từ
trạng thái khí sang lỏng, tại nhiệt độ ngưng tụ.
Trong hệ thống đo lường quốc tế, đơn vị đo của nhiệt
lượng bay hơi là Joule trên kilôgam, J·kg-1 hay J/kg,
hoặc Joule trên mol.
2
9/18/2014
Evaporator
Equipment used in evaporation, the process of boiling a
liquid in order to reduce its volume
Need
•Reduces transportation cost
•Storage costs
• Prepare for the next Unit operation – drying,
crystallisation etc.
• Reduces deteriorative chemical reactions
• Better microbiological stability
• Recovery of solvent
Evaporator
Driving force:
Temperature difference in between steam chest
temperature and product temperature.
Result :
Volatile solvent is removed from the feed.
Solution (volatile solvent + non volatile solute)
Concentrate (Higher solute Conc.)
3
9/18/2014
Examples
Concentration of milk to produce condensed milk
Concentration of juices
Concentration of NaOH, NaCl from aqueous solutions to
produce salt.
Ether recovery from fat extraction
Basic Parts of an Evaporator
Heat-exchanger
Vacuum
Vapour separator
Condenser
4
9/18/2014
Evaporator
Vaccum for non
condensable
Coolant In
Vapor out
Coolant out
Condensor unit
Vapor
Separator
Feed in
Steam in (Saturated
vapor)
Heat Exchanger
Condensate out
(Saturated Liquid)
Product out
MỤC ĐÍCH & PHẠM VI ÁP DỤNG
5
9/18/2014
I. MỤC ĐÍCH
-
Làm tăng nồng độ chất tan
Tách chất rắn hoà tan ở dạng tinh thể (kết tinh)
Thu dung môi ở dạng nguyên chất
Tiết kiệm năng lượng
QUÁ TRÌNH BỐC HƠI (CÔ ĐẶC) TIẾN HÀNH Ở ÁP SUẤT?
- Cô đặc ở áp suất chân không (âm)
- Cô đặc ở áp suất dư (dương)
- Cô đặc ở áp suất thường (áp suất khí quyển)
1 atmosphere = 760 mmHg = 29.92 inHg = 14.7 lb/in2 = 101.3 KPa
II. PHẠM VI ÁP DỤNG
Sản xuất
Sản xuất
Sản xuất
Sản xuất
đường
kẹo
sữa
chè
6
9/18/2014
Sö õa tö ôi
Léïc
40-45oC
Caën
Câïakn âéaù
Gia nâieät
Ñéàná âéaù
Thanh tìïø
ná
Siìé
ñö ôø
ná
Maàm tinâ
tâek
To = 1370C
t = 4s
Coâ ñaëc
To = 65-70oC
P = 20-30KPa
Laø
m náïéäi
Keát tinâ
T10 = 300C
T20 = 15-18oC
Baé bì
véâtìïø
ná
Câieát ìéùt
Naép
Gâeùp naép
Qui trình sữa cô đặc
To=55-80oC
P= 10-25MPa
To = 10oC
Daùn nâaõn
Baûé ëïaûn
Saûn pâakm
Sö õa náïóeân
æieäï
Câïakn âéùa
Tâanâ tìïø
ná
Coâ ñaëc
Qui trình sản xuất sữa bột
Ñéàná âéùa
Saáó
Xö û æóù
Baé bì
Baé áéùi
Sö õa béät
náïóeân kem
7
9/18/2014
Dö ùa ñéùná
âéäp
Nö ôùc tâaûi
Pâaân loaïi
Dö ùa
Rö ûa
Caét goït
Ñéùná hoäp
Héäp
Nước
Lỏi, vụn
Dòcâ ìæ
EÙp
Tìaùi nhoû
Xö û æóù
Phối trộn
EÙp
Baõ
Caën
Léïc
Baø
i kâs
Caën
Baõ
Ló taâm
Tâanâ trùng
Bao bì
Réùt baé bì
Baûé éân
Tâï âéài câaát tâôm
Coâ ñaëc
Pâéái tìéän
Laø
m æaïnâ
Nö ôùc dö ùa céâñaëc
Sản xuất bột cam
8
9/18/2014
Nö ôùc
Ñö ôø
ná
Maïcâ nâa
Câïakn bòsóìïp
Naáï
Laø
m náïéäi nâanâ
Câaát maø
ï
Pâéái tìéän
Tinâ daàï
baïc âaø
Ñònâ âìnâ
Pâeápâakm
Laø
m náïéäi
Giaáó áéùi
Baé áéùi
Baé nâö ïa
Ñéùná tïùi
Tâïø
ná
Ñéùná tâïøná
Sản xuất kẹo bạc hà
Keïé baïc âaø
Trà
Trà hòa tan
Nghiền
Nước
Trích ly
Bã
Lọc
Bã
Phối trộn
Sấy tầng sôi
Cô đặc
Phối chế
Đóng gói
Sấy phun
Làm ẩm
9
9/18/2014
Xö û æóùsô
béä
Msa
Naáï
ñö ôøná R2
Baõ
Nö ôùc tâakm tâaáï
EÙp,taùcâ
baõ
Sö õa véâi
Gia véâi sô
béä
Saáó
Tìôïtinâ câaân
kâéâná
Câö ùa vaø
é
cócæén
Naáï
ñö ôøná R1
Ñéùná baé
Béác âôi
Saûn pâakm
Xéâná CO2
æaàn 1
Sö õa véâi
Léïc æaàn 1
Xéâná CO2
æaàn 2
tâan âéaït tsnâ
Kâs SO2
Naáï
ñö ôø
ná R3
Tìôïtinâ câaân
kâéâná
Ló taâm
R3
Sản xuất đường mía
Tìaé ñéki
ién
Gia nâieät
æaàn II
Kâs CO2
Ló taâm
R2
Ló taâm
R1
Gia nâieät
æaàn I
Kâs CO2
Tìôïtinâ câaân
kâéâná
Ñö ôø
ná B
Léïc
Cacbénat
âéùa
Saáó
Gia véâi
Ló taâm
Céâñaëc
Xéâná SO2
æaàn 1
Héài dïná
Béài tinâ
Béài tinâ
Céâñaëc
Ló taâm
Naáï
ñö ôøná B
Ló taâm
Léïc æaàn 2
Maät
B
Maät A
Nö ôùc
Xéâná SO2
æaàn 2
Béài tinâ
Léïc
kiekm tìa
Naáï
ñö ôø
ná A
Ñö ôøná C câö a saáó
Maät ìó
Céâñaëc
NƯỚC MÍA HỖN HỢP
Bèc h¬i
Läc
MËt chÌ kh« (55 - 600 Bx)
C©n
X«ng SO2 mËt chÌ
(pH = 5,8 - 6,2)
Gia nhiÖt lÇn thø I (55 - 600C)
SO2
Ca(OH)2
X«ng SO2 (pH = 3,0 4,00C)
Trung hòa (pH = 3,0 4,00C)
MËt chÌ tinh
Gia nhiÖt II (t = 100 - 1040C)
NÊu ®êng
L¾ng Níc bïn Läc ch©n kh«ng Bïn läc
Níc mÝa trong
Gia nhiÖt III (115 - 1200C)
Níc läc trong
Sản xuất đường mía
10
9/18/2014
11
9/18/2014
12
9/18/2014
13
9/18/2014
III. ĐẶC TÍNH CỦA CHẤT LỎNG
-
Sự cô đặc (Concentration)
Sự tạo bọt (Foaming)
Tính nhạy cảm với nhiệt độ (Temperature Sensitivity)
Sự hình thành muối(Salting)
Sự hình thành cặn (Scaling)
Sự bám bẩn (Fouling)
Sự ăn mòn (Corrosion)
Chất lượng sản phẩm (Product Quality)
Và một vài thuộc tính khác: mối nguy về phóng xạ, đặc tính
làm sạch, nhiệt độ dung dịch…
14
9/18/2014
ĐỐI LƯU CỦA DUNG DICH
Dung dịch
Gia nhiệt
Dung dịch đạt trạng thái sôi
Nước từ thể lỏng chuyển
sang thể khí → tạo bọt
Thể tích dung dịch nở ra
do bị gia nhiệt
Tỷ trọng dung dịch trong ống gia nhiệt thấp hơn
dung dịch trên ống gia nhiệt chưa bị gia nhiệt
ĐỐI LƯU
15
9/18/2014
IV. TRUYỀN NHIỆT TRONG HỆ THỐNG BỐC HƠI
16
9/18/2014
IV.1 Dẫn nhiệt (Heat Conduction).
Dẫn nhiệt là quá trình truyền nhiệt từ phần tử này đến
phần tử khác của vật chất khi chúng tiếp xúc trực tiếp
với nhau.
a. Định luật Fourier :
dt
.dF .dT , ( J )
dn
dt
Q .F , (W )
dn
dQ
dQ.dn
J .m
W
2 0 0
dF .dt.dT m .s. C m. C
b. Dẫn nhiệt ổn định qua tường phẳng một lớp và nhiều lớp
Q
(t1 t 2).F , (W )
Q
t1 t 2.F , (W )
i n
i
i 1
i
17
9/18/2014
c. Dẫn nhiệt ổn định qua tường ống với một lớp và nhiệt lớp
Q
2. .L(t1 t 2 )
r
1
.2,3. log 2
r1
Q
2. .L(t1 t 2 )
r
1
.2,3. log i 1
ri
i 1 i
i n
IV.2 Đối lưu (Heat Convection).
Quá trình vận chuyển nhiệt lượng do các phần tử chất
lỏng, khí có nhiệt độ khác nhau(khối lượng riêng khác
nhau) đổi chỗ cho nhau.
a. Định luật Newton
dQ (tT t ).dF .dT , ( J )
Q (tT t ).F
W
Q
0
2
(
t
t
).
F
T
C.m
18
9/18/2014
IV.3 Trao đổi nhiệt phức tạp
a. Truyền nhiệt đẳng nhiệt
Xảy ra trong trường hợp nhiệt độ của hai lưu thể đều không thay đổi
theo cả vị trí và thời gian. Ví dụ trong trường hợp cô đặc
b. Truyền nhiệt biến nhiệt
- Truyền nhiệt biến nhiệt ổn định:
Là trường hợp hiệu số nhiệt độ giữa hai lưu thể biến đổi theo vị trí
nhưng không biến đổi theo thời gian. Xảy ra trong trường hợp trao
đổi nhiệt liên tục
- Truyền nhiệt biến nhiệt không ổn định:
Là trường hợp hiệu nhiệt độ giữa hai lưu thể có biến đổi theo thời
gian và không gian. Xảy ra trong trường hợp trao đổi nhiệt gián
đoạn
a1.Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường phẳng
- Nhiệt truyền từ lưu thể nóng đến bề mặt tường (cấp nhiệt).
- Nhiệt dẫn qua tường (dẫn nhiệt)
- Nhiệt truyền từ mặt tường đến lưu thể nguội (cấp nhiệt).
Q
(t1 - t2).F
1
1
(
)
1 2
1
K
1
1
)
1 2
1
K
, (W/m 2 .0 C)
n
i
1
1
(
)
1 i 1 i 2
(
Q W
2 0
t.F m . C
K
19
9/18/2014
a.2 Truyền nhiệt đẳng nhiệt qua tường ống
Q
K
1
1
1
r2 1
(2,3 lg .)
1.r1 2.r 2
r1
.2 .L(t1 t 2)
1
1
1
r2 1
(2,3 lg .)
1.r1 2.r 2
r1
Q W
0
2 .L.t m. C
K t
V. THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
- Thiết bị gia nhiệt
- Thiết bị ngưng tụ
20
- Xem thêm -