Đồ Án Đồ án: Sản xuất biodiesel từ mỡ cá da trơn

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG

SẢN XUẤT BIODIESEL TỪ MỠ CÁ DA TRƠN 50 000 L/NGÀY

​ MỤC LỤC​ TÓM TẮT NỘI DUNG 5
I. Đặt vấn đề:. 6
II. Tổng quan về lý thuyết của qui trình sản xuất biodiesel từ mỡ cá da trơn:. 6
II.1. Thành phần của mỡ cá. 6
II.1.1. Phương trình phản ứng. 6
II.1.2. Phương động học của quá trình. 7
II.2. Cơ sở lý thuyết để tính toán thiết kế hệ thống thiết bị sản xuất biodiesel và phần mềm mô phỏng bằng Matlab: 8
II.2.1. Hệ thống thiết bị: 8
II.2.1.1.Mô hình đồ họa của hệ thống thiết bị 8
II.2.1.2 Nguyên tắc hoạt động của mô hình: 8
II.2.2 Cơ sở lý thuyết của thiết bị khuấy trộn gián đoạn: 9
II.2.2.1. Giới thiệu về thuyết bị phản ứng:. 9
II.2.2.2. Đặc trưng nhiệt trong thiết bị phản ứng:. 9
II.2.2.3. Chế độ nhiệt tối ưu:. 9
II.2.2.4.Các giải pháp để duy trì chế độ nhiệt tối ưutrong thiết bị phản ứng: 10
II.2.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ quá trình phản ứng của thiết bị: 10
II.2.2.6. Thời gian lưu của thiết bị:. 10
II.3. Cơ sở lý thuyết mô phỏng phần chương trình điều khiển tối ưu quá trình bằng Matlab: 11
II.3.1. Nguyên lý cực đại Pontrjaghin: 11
II.3.1.1. Bài toán tác động nhanh. 12
II.3.1.2. Tính chất hàm hamilton: 14
II.3.2. Qui trình xây dựng chương trình Matlab điều khiển tối ưu cho hệ thống sản xuất biodiesel: 14
II.3.2.1 Mô hình điều khiển: 14
II.3.2.2. Thuật toán lập trình trong Matlab dựa theo các bước tính toán của S.Nagaraja Rao và Rein Luus: 17
II.4. Một số kết quả của chương trình: 18
III. Qui trình tính toán thiết kế hệ thống thiết bị:. 21
III.1.1. Mô tả: 21
III.1.2.Cân bằng vật chất và năng lượng cho thiết bị chính: 21
III.1.2.1.Tính cân bằng vật chất: 21
III.1.2.2.Tính toán cơ khí cho thiết bị chính: 22
III.1.2.3. Tính cân bằng năng lượng cho thiết bị chính: 24
III.1.3.Tính toán thiết bị phụ: 27
III.1.3.1.Tính toán thiết bị hoàn lưu methanol: 27
III.1.3.1.Tính toán thiết bị thu hồi methanol: 33
Phụ lục. 39
Tài liệu tham khảo:



LỜI CẢM ƠN​ Biodiesel là nhiên liệu cần thiết cho vấn đề về an ninh năng lượng toàn cầu cho tương lai. Cùng với việc nghiên cứu công nghệ để có thể sản xuất biodiesel hàng loạt trong nước là vấn đề mang tính cấp bách cho Việt Nam trong thế kỉ XXI.
Là một sinh viên chuyên ngành Máy Thiết Bị, luôn đòi hỏi phải tiếp cận với những vấn đề mới trong công nghiệp, xu hướng phát triển đất nước trong lĩnh vực mình nghiên cứu, đó là lý do Tôi chọn đề tài này. Mặt dù tính toán thiết kế của một sinh viên không thể nào là hoàn hảo, và đưa vào sản xuất, nhưng từ đó Tôi cũng sẽ rút được nhiều kinh nghiệm cho bản thân, không ngừng học hỏi để giỏi chuyên môn hơn.
Trong một thời gian dài thực hiện, Tôi đã nhận được sự giúp đỡ,hướng dẫn tận tình của PGS.TSKH. Lê Xuân Hải trong việc đánh giá, phân tích và nhìn nhận vấn đề dưới góc nhìn của một nhà khoa học thực thụ, cũng như cung cấp các nguồn tài liệu tham khảo quí báu trong quá trình thực hiện. Được Thầy truyền đạt kiến thức về Nguyên Lý Cực Đại của Pontrjaghin, thuật toán giải quyết vấn đề và những qui cách khi đặt bài toán tối ưu cho vấn đề. Hướng dẫn sử dụng Matlab giải hệ phương trình động học của quá trình bằng phương pháp số để từ đó tìm ra các thông số công nghệ quan trọng trong quá trình tính toán thiết kế.
Tôi cũng chân thành cảm ơn đến Chủ nhiệm bộ môn Thầy Vũ Bá Minh và đoàn thể giáo viên bộ môn ngành Máy & Thiết Bị đã tạo điều kiện cho tôi được bảo vệ lại đồ án chuyên ngành của mình.
Sinh viên


TÓM TẮT NỘI DUNG
Nội dung bài viết được chia làm 3 phần chính
Phần 1: Tổng quan các kiến thức nền tản về thiết bị khuấy trộn làm việc gián đoạn, nội dung của nguyên lý cực đại Pontrjaghin, thuật toán để mô phỏng quá tình bằng Matlab
Phần 2: Dựa trên thuật toán tiến hành viết lệnh trên Matlab để mô phỏng quá trình, đồng thời truy suất ra các kết quả, từ đó làm cơ sở cho quá trình tính toán thiết kế hệ thống sản xuất, nguyên tắc điều khiển hệ thống tuân theo kết quả của chương trình.
Phần 3: Tính toán cho thiết bị chính (thiết bị khuấy trộn).
- Tính cân bằng vật chất cho thiết bị dựa trên quá trình truyền chất.
- Tính cân bằng về năng lượng cho thiết bị dựa trên quá trình truyền nhiệt.
Dựa trên kết tính toán cân bằng vật chất và năng lượng ta có thể tính toán cơ khí chế tạo cho thiết bị đó.
Phụ lục
Bảng kết quả tính toán của chương trình Matlad

I. Đặt vấn đề
Tính toán thiết kế hệ thống sản xuất biodiesel từ mỡ cá da trơn đòi hỏi các thiết bị phải đơn giản nhưng hiệu quả cao, không đơn thuần chỉ tạo ra biodiesel mà còn yêu cầu về mặt chất lượng sản phẩm, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp đây được xem là tiêu chí hàng đầu trong việc chọn lựa thiết bị và kiểu dáng thiết bị phản ứng. Kết quả chương trình mô phỏng bằng Matlab là số liệu để tính toán thiết kế thiết bị nên đòi hỏi phải có độ chính xác và tin cậy trong phạm vi chấp nhận được. Xây dựng trên có cơ sở của quá trình và thuật toán rõ ràng.
II. Tổng quan về lý thuyết của qui trình sản xuất biodiesel từ mỡ cá da trơn
II.1.Thành phần của mỡ cá
Phần lớn là các ester và các acid béo tự do có mạch C từ C12 đến C22 trong đó hàm luợng
C18H34O2 chiếm 40%
C16H32O2 chiếm 28%
C18H32O2 chiếm 13%
C18H36O2 chiếm 8 %
C14H28O2 chiếm 4 %

,/,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.