Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn máy và tự động hóa các thiết bị trong CNSH-CNTP BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN HỌC: Kỹ thuật đo lường và điều khiển các quá trình thiết bị trong CNSH-CNTP GVHD: TS.NGUYỄN ĐỨC TRUNG GVCC: TS.NGUYỄN MINH HỆ Họ tên: ĐOÀN NHƯ QUỲNH MSSV: 20123454 Lớp : Kĩ thuật thực phẩm 1 – K57. Hà Nội, tháng 12 năm 2014- 2015 BÀI 1: CÁC THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG: 1 Thùng ổn nhiệt có đảo trộn. Hình 3.2 : thiết bị ổn nhiệt có đảo trộn - Mục đích : giữ ổn định nhiệt độ sản phẩm tại một nhiệt độ nhất định. Làm nóng tăng độ hòa tan, làm đều nguyên liệu. - Cấu tạo : Thiết bị gồm hai khoang, khoang ngoài chứa nước nóng có tác dụng cấp nhiệt,, khoang trong chứa sản phẩm, hệ thống động cơ cánh khuấy. Ngoài ra còn có bơm, hệ thống van tự động, bình gia nhiệt, bình ngưng, hệ thống bảng điều khiển,ống dẫn - Nguyên lý hoạt động : Nguyên liệu được đưa vào khoang chứa nguyên liệu, cung cấp hơi đun nóng nước và bơm vào khoang cấp nhiệt. Nhờ sự trao đổi nhiệt giữa hai khoang, nguyên liệu được làm nóng, động cơ hoạt động làm quay cánh khuấy, giúp nguyên liệu được nóng đều.Nước nóng sẽ được tuần hoàn để đảm bảo cung cấp nhiệt ổn định cho nguyên liệu.Nhiệt độ nước nóng sẽ được điều chỉnh nhờ van đóng mở tự động. Tùy theo yêu cầu của các loại nguyên liệu mà có thể cho thêm vào gia vị, phụ gia khác nhau, sau khi kết thúc quá trình, nguyên liệu được tháo ra ở van xả dưới đáy. - Đo lường và điều khiển : Nhiệt độ là thông số công nghệ chính.Qua bảng điều khiển ta thiết lập giá trị mong muốn của nhiệt độ. Cảm biến nhiệt độ truyền tín hiệu của nhiệt độ trong nồi đo được về bộ điều khiển từ đó quyết định độ mở của van hơi. 2 Máy nghiền. Hình 3.2 : máy nghiền 1 Vỏ nghiền thiết bị 4. Cửa máy nghiền 2 Đĩa quay 5. Trục động cơ 3 Cánh nghiền 6. Má nghiền - Mục đích : nguyên liệu sẽ được làm nhỏ trước khi thực hiện các công đoạn tiếp theo - Cấu tạo : gồm 1 động cơ gắn liền với trục có cánh nghiền. trong khoang nghiền có cánh nghiền và má nghiền, ngoài ra còn có bảng hệ thống điều khiển và đường ống dẫn nước để vệ sinh thiết bị. - Nguyên lý hoạt động : nguyên liệu sau khi được rửa sạch , ( nguyên liệu có kích thước lớn thì thái trên cửa nghiền của thiết bị nghiền. Nhờ động cơ có cánh nghiền, nguyên liệu được băm miếng thích hợp) được đưa đến cửa nghiền và ép vào má nghiền. Qua các lỗ nhỏ trên má nghiền, nguyên liệu ra ngoài theo cửa ra ở phía dưới vào phễu của thiết bị đun. - 3 Thiết bị gia nhiệt trục vít Hình 1 : thiết bị gia nhiệt trục vít - Mục đích : phá vỡ các liên kết cơ bản trong nguyên liệu làm nhuyễn nguyên liệu, tiêu diệt bớt vi sinh vật, giữ màu, giúp gia nhiệt cho nguyên liệu để tiến hành các dễ dàng hơn các thao tác và công đoạn phía sau. - Cấu tạo : Gốm có động cơ, hệ thống trục vít, hệ thống điều khiển van hơi ( bằng tay và tự động ), van ổn áp.Thân thiết bị gồm 2 khoang, khoang trong chứa nguyên liệu, khoang ngoài chứa hơi, có lớp vỏ cách nhiệt. Ngoài ra còn có phễu cho nguyên liệu vào, bảng điều khiển, đồng hồ chỉ áp suất, áp lực… 1 Nguyên liệu vào 2 Hơi nước vào 3 Hơi nước ra 4 Nước vệ sinh vào 5 Nước vệ sinh ra 6 Lớp cách nhiệt 7 Lớp áo hơi gia nhiệt 8 Sản phẩm sau khi gia nhiệt. - Nguyên lý họat động : Hệ thống van hơi được đưa vào trong khoang giữa đến khoảng nhiệt độ yêu cầu thì đóng van lại. Nguyên liệu sau khi được nghiền sẽ qua phễu và vào khoang trong của thiết bị. Nhờ hệ thống trục vít, nguyên liệu được dẫn và đảo trộn. Khoang ngoài chứa hơi cấp nhiệt nên sẽ làm nóng nguyên liệu ở khoang trong. Nguyên liệu sau khi được đun nóng và đảo trộn sẽ được đưa ra ngoài qua cửa ra của thiết bị theo chiều vít xoắn. 4 Máy thanh trùng liên tục. Hình 3.4 : máy thanh trùng liên tục - Mục đich : thanh trùng sản phẩm sau khi đóng chai, chống lại sự sâm nhập của vi sinh vật , kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. - Cấu tạo : Gồm 3 khoang chứa nước: khoang nóng thanh trùng C và khoang nước ấm C để giảm nhiệt, và khoang làm mát chứa nước thường, động cơ của băng tải sản phẩm, hệ thống vòi phun, bơm, đồng hồ chỉ nhiệt độ, áp suất… Ngoài ra còn có hệ thống đường dây dẫn, ống xả, bảng điều khiển, van xả tự động và van cấp hơi, giơle tự ngắt… - Nguyên lý hoạt động : Nhờ bơm, nước được bơm đầy vào các khoang, mở van hơi bằng tay và tự động để hơi nước sục vào trong khoang chứa nước nóng đến nhiệt độ cần thiết, ta đóng van tay lại , van tự động mở để nó tự động điều chỉnh nhiệt độ. Mở nhỏ đường hơi sang khoang nước ấm đến nhiệt độ 50 - C ta đóng van lại. Sản phẩm thanh trùng được đưa vào đầu băng tải nhờ động cơ băng tải đi vào trong khoang nước nóng nhờ hệ thống bơm và vòi phun nước nóng được phun đều lên sản phẩm. Thời gian thanh trùng phụ thuộc vào từng loại sản phẩm. Tiếp đó hệ thống băng tải chạy, đưa phần sản phẩm này tiếp tục đến khoang nước làm ấm. Nước ấm được đưa lên vòi phun nhờ bơm và làm giảm bớt nhiệt độ của sản phẩm, tăng thời gian thanh trùng và tránh hiện tượng rạn nứt trai do nhiệt độ giảm nhanh đột ngột trước khi sang khoang nước thường. Tại đây sản phẩm được làm nguội trước khi theo bằng chuyền ra ngoài. Kết thúc quá trình thanh trùng, phần hơi được chuyển ra ngoài qua ống xả. 5 Nồi hai vỏ. Hình 3.5 : thiết bị nồi nấu hai vỏ - Mục đích : gia nhiệt cho sản phẩm, giữ màu và tạo độ đều, độ mịn cho sản phẩm . - Cấu tạo : Gồm có động cơ cánh khuấy, hệ thống đồng hồ chỉ áp suất, nhiệt độ ; hệ thống van xả hơi, ổn áp… Thân thiết bị gồm 2 khoang: khoang trong chứa sản phẩm, khoang ngoài chứa hơi. - Nguyên lý hoạt động : Sản phẩm sau khi chà được đưa vào thiết bị nồi 2 vỏ. Khi thiết bị hoạt động, khoang hơi sẽ làm nóng sản phẩm, kết hợp với sự hoạt động của động cơ cánh khuấy, sản phẩm sẽ được nóng đều. Tiến hành rót sản phẩm ra ngoài bằng cần rót. 6 Thiết bị cô đặc chân không Hình 3.6 : thiết bị cô đặc chân không - Mục đích : làm giảm lượng nước trong sản phẩm mà nhiệt độ quá cao không giữ được nguyên chất lượng thành phẩm. Dùng cho những sản phẩm yêu cầu nhiệt độ chế biến không quá cao ( C) - Cấu tạo : Gồm khoang đun nóng nguyên liệu, khoang nước ngưng, bơm chân không, động cơ cánh khuấy. Ngoài ra còn có phễu chất thơm, bảng điều khiển, hệ thống van và đường dẫn hơi, dẫn nước, đồng hồ đo áp suất, nhiệt độ, chân không… - Nguyên lý hoạt động : nguyên liệu được đưa vào khoang đun nóng nhờ sự chênh lệch áp suất chân không trong khoang và áp suất khí quyển bên ngoài, và được đảo trộn nhờ động cơ cánh khuấy. Hơi được cấp vào khoang đun nóng, làm sôi nguyên liệu đến hiện tượng bốc hơi. Phần hơi nước sẽ được hút sang khoang ngưng, sau đó được làm mát và ngưng tụ. Để tăng hiệu suất bốc hơi ta dùng bơm hút chân không để bơm hút hơi, khí và tạo độ chân không. Để đảm bảo cho quá trình cô đặc thì nhiệt độ phải giữ ở khoảng , tránh nhiệt độ quá cao sản phẩm bị hút theo đường hơi. Quá trình bốc hơi sẽ làm nguyên liệu dần bị cô đặc. Lấy mẫu sản phẩm qua cửa thử và kiểm tra độ cô đặc bằng thiết bị chuyên dùng. Có thể bổ xung thêm chất phụ gia qua phễu chất thơm. Nước ngưng ở bình có thước đo để ta dễ dàng kiểm tra và tháo nước ngưng tránh hiện tượng bị tràn. Khi lấy sản phẩm phải tiến hành ngừng cấp hơi, mở van xả áp tăng áp suất bên trong thiết bị cho bằng với áp suất bên ngoài.Mở van xả đáy thiết bị, sản phẩm sẽ tự động chảy xuống. Các thiết bị đo lường và điều khiển tự động - Thiết bị đo và hiển thị tại chỗ : nhiệt kế giãn nở được cố định ở vỏ thiết bị phần chân cắm vào dung dich ( có vỏ bảo vệ) để xác định nhiệt độ của dung dịch. Dải đo của thiết bị từ C, thang đo là C. - Thiết bị đo áp suất : + áp kế chân không : đo áp suất chân không bên trong buồng cô đặc, được cố định phía bên trên của buồng bốc. Dải đo từ -1 – 1,5 Bar, thang đo là 0,05 Bar. + áp kế đo áp suất của khí đốt, được lắp đặt ở đầu tiếp ống dẫn hơi và thiết bị cô đăc. + thiết bị đo thể tích là ống thủy tinh nối thông hai đồng với bình chứa nước ngưng, chỉ thị thể tích nước ngưng. 7 Thiết bị thanh trùng ống lồng ống. Hình 3.7 thiết bị thanh trùng ống lồng ống - Mục đích : thanh trùng sản phẩm ở dạng lỏng, tiêu diệt vi sinh vật, gia nhiệt cho sản phẩm. - Cấu tạo : Hệ thống ống lồng ống gốm 2 lớp: lớp ngoài là nhiệt, lớp trong là nguyên liệu. Hệ thống bơm trục vít, bơm nước, thùng chứa nguyên liệu, thiết bị đảo trộn hơi và nước. Ngoài ra còn có bảng điều khiển, đồng hồ đo nhiệt độ, áp suất, các van an toàn và van tự đông… Thiết bị điều khiển gồm có : - Bảng điều khiển, 2 bộ điều khiển tự động,bộ chuyển đổi điện khí, cảm biến, đồng hồ đo nhiệt tại chỗ, đồng hồ đo áp suất, các van an toàn,và 2 van tự động ổn đinh nhiệt độ. Thiết bị đo này có một bộ điều chỉnh nhiệt độ tư động để ổn định nhiệt độ thanh trùng và nhiệt độ làm nóng. D : đồng hồ đo nhiệt độ : nhiệt độ đầu ra của thanh trùng G : đồng hồ đo nhiệt độ nguội E : bộ điều khiển nhiệt độ thanh trùng F : bộ thanh trùng nhiệt độ ra của sản phẩm H : bộ điều chỉnh nhiệt độ - Cảm biến mức để khi nào đầy thì không bơm nữa - Các van sử dụng là van màng, nếu không có thể sử dụng van nào đó mà có thể dễ dàng điều chỉnh độ mở. - Áp suất điều khiển để tác động vào van màng này để cho nó hoạt động từ 0,2-1bar - Độ mở của van là từ 0-100% tuyến tính phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển. - Cảm biến đo nhiệt điện trở đưa về bộ điều khiển cũng là tín hiệu điện nhưng có bộ chuyển đổi điện –khí chuyển 4-20mA thành 0,2-1bar. - Bộ điều khiển tự động biến đổi ra tín hiệu điện, tín hiệu điện biến đổi ra tín hiệu khí nén, tín hiệu khí nén đó đưa áp suất về van bắt van đó dừng ở vị trí mà theo tín hiệu điều khiển. Nguyên lý hoạt động: dung dịch chạy trong ống nhỏ bên ngoài khoảng không gian giữa 2 ống là tác nhân nhiệt. Nhiệt này do ta đặt. Quá trình gồm 2 giai đoạn : thanh trùng và làm nguội. Nguyên liệu được đưa vào thùng chứa rồi được bơm vào hệ thống ống lồng ống. Bao gồm 3 quá trình :trao đổi nhiệt với nước nóng ở 8 ống, lưu nhiệt,trao đổi nhiệt với nước thường ở 2 ống. Quá trình nguyên liệu chuyển động trong hệ thống này,, mở van hơi cung cấp nhiệt. Sự thay đổi nhiệt giữa 2 khoang thông qua bề mặt lớp vỏ ống sẽ sảy ra. Sản phẩm thu nhiệt cho tới khi đạt độ nóng cần thiết sẽ được lấy ra ở cuối đường ống. Nếu sản phẩm chưa đạt yêu cầu sẽ được hồi lưu về thùng chứa để tiến hành làm nóng lại.Nhờ quá trình thay đổi nhiệt độ đột ngột và quá trình lưu nhiệt ở thời gian dài ở nhiệt độ nóng nên nhiều VSV có hại và gây bệnh bị tiêu diệt. 8 Thiết bị cô đặc màng. [...]... thu được các thông số hoạt động từ đó có thể điều chỉnh quá trình cô đặc sao cho phù hợp Quan trọng nhất là các bộ phận cảm biến có chức năng điều khiển TIC1 điều khiển lượng hơi cấp cho quá trình cô đặc từ đó điều khiển nhiệt độ quá trình cô đặc Cảm biến tốc độ động cơ cánh tạo màng để có thể điều chỉnh tốc độ phù hợp 9 Hệ thống CIP - - Hình 3.9 hệ thống CIP Là hệ thống vệ sinh tẩy rửa thiết bị mà không... b Đo nhiệt độ bằng một số phương pháp khác nhau trên cùng một thiết bị công nghệ: - - Đo bằng nhiệt kế thủy ngân Đo bằng nhiệt kế kim loại Xây dựng các đường đồ thị khác nhau tại cùng một thời điểm của 2 thiết bị đo và lí giải sự khác biệt, đặc tính của phương pháp đo? 1.2/ Một số giai đo n xảy ra trong quá trình đo nhiệt độ 1.2.1/ Giai đo n 1 Đầu tiên, khi mới cấp nhiệt, nhiệt độ không thể tăng ngay... tăng lên 6 và dần dần hạ nhiệt về mức 60.6 sát với nhiệt độ điểm đặt 60 KẾT LUẬN : 77Thông qua đợt thí nghiệm môn “ Kĩ thuật đo lường và điều khiển các quá trình thiết bị trong CNSH – CNTP” chúng em đã hiểu hơn về các dụng cụ đo cũng như cách thức hoạt động của chúng trong các thiết bị cụ thể.Do còn nhiều thiếu sót nên em mong nhận được sự chỉ bảo của quý thầy cô để từ đó có thể hoàn thiện hơn kiến thức... xuống lò xo nhả ra sinh momen dự trữ để khử ứng lực dư BÀI 3: ĐO LƯỜNG CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ( THỰC HÀNH) 1/ Đo nhiệt độ 1.1/ Mục đích a Bài toán cấp nhiệt - Đặt giá trị nhiệt độ: Sv Đo giá trị nhiệt độ thực tế: Pv Bài toán cấp nhiệt: + Khi PvSv thì bộ điều khiển ngắt cấp nhiệt Suy ra: Khảo sát quá trình cấp nhiệt đến khi đạt nhiệt độ như thế nào? b Đo nhiệt độ bằng một... : thiết bị cô đặc màng Cấu tạo : gồm có bình chứa nguyên liệu và bình chứa thành phẩm, thiết bị cô đặc gồm 2 khoang : khoang ngoài chứa hơi nóng, khoang trong chứa sản phẩm, 2 bơm pittong, 1 bơm chân không, động cơ tạo màng, bình nước ngưng, ống thủy Ngoài ra còn có bảng điều khiển và hệ thống các van hơi, van nước, van điều chỉnh chân không - Nguyên lý hoạt động : nguyên liệu đi từ bình chứa vào thiết. .. thùng chứa dung dịch axit(HNO3), kiềm( NaOH), nước vô trùng Các thùng này đều có hệ thống dẫn tới máy bơm để có thể vận chuyển 3 loại dung dịch trên vào cùng 1 đường ống tới các thiết bị khác Cùng với thiết bị gia nhiệt cho dung dịch làm sạch và đầu phun dung dịch trong các thiết bị Nguyên lý hoạt động : tùy theo hệ thống CIP yêu cầu, và loại thiết bị mà hệ thống CIP được vận hành khác nhau Nguyên lý chung... cho thiết bị, sau đó sẽ lần lượt cho chạy các máy bơm để bơm dung dịch axit, kiềm, nước tới thiết bị Các dung dịch tẩy rửa đều được đun nóng trước khi đưa đến các thiết bị cần làm sạch nên hệ thống có 1 bộ cảm biến nhiệt độ có chức năng điều khiển độ giãn nở của van cấp hơi gia nhiệt Bộ cảm biến chuyển tín hiệu điện sang áp suất để điều chỉnh áp suất của van màng, thay đổi độ mở của van BÀI 2: ĐO LƯỜNG... cường độ tác động Nếu cường độ tác động nhỏ thì quán tính nhỏ nhưng quá trình cấp nhiệt sẽ chậm nên: giai đo n đầu công suất lớn, quá trình đạt giá trị đặt nhanh; khi gần đến đích giảm công suất xuống để giảm độ trượt tự nhiệt độ 1.2.4/ Giai đo n 4 Nhiệt độ giảm do tổn thất nhiệt hoặc thiết bị khác lấy nhiệt -> Bảo ôn tốt để tổn thất nhiệt là ít Sau quá trình mất nhiệt, tùy theo tốc độ mất nhiệt mà nhiệt... đổi độ mở của van BÀI 2: ĐO LƯỜNG CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ( NHIỆT ĐỘ VÀ ÁP SUẤT) Tìm hiểu một số thiết bị đo nhiệt độ, áp suất 1 Đo nhiệt độ - Nhiệt độ : đại lượng đặc trưng cho mức độ nóng, lạnh của vật chất - Thiết bị đo : nhiệt kế - Phương pháp đo 1.1/Nhiệt kế thủy tinh( phương pháp dãn nở nhiệt):  Nguyên lý làm việc Dựa trên sự phụ thuộc của thể tích chất lỏng vào nhiệt độ, nhiệt độ tăng thì thể... càng chậm Bản chất của quá trình truyền nhiệt: hiệu suất quá trình truyền nhiệt Công suất lớn, hiệu suất nhỏ thì quá trình truyền nhiệt kém Bề mặt truyền nhiệt sạch, hệ số truyền nhiệt lớn thì truyền nhiệt tốt 1.2.3/ Giai đo n 3 Nhiệt độ tăng dần đến Pv=Sv Thời gian để Pv=Sv tùy thuộc vào: - Tốc độ cấp nhiệt Công suất cấp nhiệt Dung tích đối tượng cần nâng nhiệt Khi Pv=Sv, bộ điều khiển ngắt cấp nhiệt, . Học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn máy và tự động hóa các thiết bị trong CNSH-CNTP BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN HỌC: Kỹ thuật đo lường và điều khiển các quá trình thiết bị trong CNSH-CNTP GVHD: TS.NGUYỄN. xả đáy thiết bị, sản phẩm sẽ tự động chảy xuống. Các thiết bị đo lường và điều khiển tự động - Thiết bị đo và hiển thị tại chỗ : nhiệt kế giãn nở được cố định ở vỏ thiết bị phần chân cắm vào dung. toàn và van tự đông… Thiết bị điều khiển gồm có : - Bảng điều khiển, 2 bộ điều khiển tự động,bộ chuyển đổi điện khí, cảm biến, đồng hồ đo nhiệt tại chỗ, đồng hồ đo áp suất, các van an toàn,và