THÍ NGHIỆM CHUYÊN NGÀNH MÁY - THIẾT BỊ HÓA HỌC

TRÍCH :
Mục đích thí nghiệm:
Tiến hành thí nghiệm cô đặc dung dịch đường ở áp suất chân không. Tính toán cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng. So sánh giữa tính toán và thực tế.
Kết quả thí nghiệm :
Nồng độ dung dịch đầu xđ = 11%
Nồng độ dung dịch cuối xc = 18%
Nhiệt độ dung dịch đầu tđ = 30.5oC
Nhiệt độ dung dịch cuối tc = 68oC
Lượng dung dịch đưa vào nồi cô đặc mđ = 7.792 kg
Lượng nước ngưng sau quá trình cô đặc Wtt = 2.75 lít
LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM:
Định nghĩa cô đặc :
Cô đặc là phương pháp dùng để nâng cao nồng độ các chất hoà tan trong dung dịch hai hay nhiều cấu tử. Quá trình cô đặc của dung dịch lỏng - rắn hay lỏng- lỏng có chênh lệch nhiệt sôi rất cao thường được tiến hành bằng cách tách một phần dung môi (cấu tử dể bay hơi hơn). Đó là các quá trình vật lý - hóa lý.
Các phương pháp cô dặc
Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng.
Phương pháp lạnh: khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó thì một cấu tử sẽ tách ra dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để tăngnồng độ chất tan.Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng mà quá trình kết tinh đó xảy ra ở nhiệt độ cao hay thấp và đôi khi phải dùng đến máy lạnh.
2.3. Ứng dụng của sự cô đặc:
Dùng trong sản xuất thực phẩm: dung dịch đường, mì chính,các dung dịch nước trái cây…
Dùng trong sản xuất hóa chất: NaOH, NaCl, CaCl2, các muối vô cơ …


2.4. Đánh giá khả năng phát triển của sự cô đặc:
Hiện nay, phần lớn các nhà máy sản xuất hoá chất, thực phẩm đều sử dụng thiết bị cô đặc như một thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn. Mặc dù chỉ là một hoạt động gián tiếp nhưng rất cần thiết và gắn liền với sự tồn tại của nhà máy. Cùng với sự phát triển của nhà máy thì việc cải thiện hiệu quả của thiết bị cô đặc là một tất yếu. Nó đòi hỏi phải có những thiết bị hiện đại, đảm bảo an toàn và hiệu suất cao. Đưa đến yêu cầu người kỹ sư phải có kiến thức chắc chắn hơn và đa dạng hơn, chủ động khám phá các nguyên lý mới của thiết bị cô đặc.
BỊ THÍ NGHIỆM:
Thiết bị thí nghiệm


Buồng đốt (I) gồm có các ống truyền nhiệt và một ống tuần hoàn trung tâm. Dung dịch đi trong ống, hơi đốt được tạo ra (VI) sẽ đi trong khoảng không gian phía ngoài ống làm nóng dung dịch phía trong buồng đốt (I). Một phần khí ngưng tạo thành nước ngưng thoát ra ngoài qua ống thoát nước ngưng và chứa trong bồn chưa nước ngưng (VII).
Buồng bốc(II) để tách hơi ra khỏi dung dịch, trong buồng bóc còn có bộ phận tách bọt để tách bọt để tách những giọt lỏng ra khỏi hơi thứ. Hơi thứ bay lean ở buồng bốc sau khi qua bộ phận tách lỏng sẽ đi qua bộ phận ngưng tụ(III) để ngưng tụ lại thành nước lỏng chứa trong bồn chứa nước (IV) rồi xả ra ngoài .
3.2. Nguyên liệu và sản phẩm của quá trình cô đặc mía đường:
a) Đặc điểm nguyên liệu:
Nguyên liệu cô đặc ở dạng dung dịch, gồm:
Dung môi: nước.
Các chất hoà tan: gồm nhiều cấu tử với hàm lượng rất thấp (xem như không có) và chiếm chủ yếu là đường saccaroze. Các cấu tử này xem như không bay hơi trong quá trình cô đặc.
Đường chiếm 11% khối lượng dung dịch
b) Đặc điểm sản phẩm:
Sản phẩm ở dạng dung dịch, gồm:
Dung môi: nước.
Các chất hoà tan: có nồng độ cao, yếu vẫn là saccaroze.
c)Biến đổi của nguyên liệu và sản phẩm trong quá trình cô đặc:
Trong quá trình cô đặc, tính chất cơ bản của nguyên liệu và sản phẩm biến đổi không ngừng.
*Biến đổi tính chất vật lý:
Thời gian cô đặc tăng làm cho nồng độ dung dịch tăng dẫn đến tính chất dung dịch thay đổi:
Các đại lượng giảm: hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, hệ số cấp nhiệt, hệ số truyền nhiệt.
Các đại lượng tăng: khối lượng riêng dung dịch, độ nhớt, tổn thất nhiệt do nồng độ, nhiệt độ sôi.

*Biến đổi tính chất hoá học:
Thay đổi