Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 5 : TÍNH HƠI - LẠNH – ĐIỆN – NƯỚC

CHƯƠNG 5 : TÍNH HƠI - LẠNH – ĐIỆN – NƯỚC

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đại học Bách Khoa HN



Đồ án tốt nghiệp



- Đảm bảo vệ sinh cho sản xuất.

- Hơi nóng truyền nhiệt đều, không xảy ra hiện tượng truyền nhiệt cục bộ,

dễ điều chỉnh nhiệt độ bằng cách điều chỉnh áp suất hơi.

- Thuận tiện cho việc vận hành các thiết bị, không cồng kềnh, phức tạp,

chiếm ít diện tích trong phân xưởng.

- Người ta sử dụng hơi nước bão hòa vì hệ thống truyền nhiệt lớn, nhanh

ngưng tụ.

Để chọn được nồi hơi và biết nhu cầu về nguyên liệu ta cần tính đương

lượng hơi cần thiết dùng trong mỗi ca, ngày, tháng của thời gian tiêu thụ nhiều

nhất.

5.1.1 Tính nhiệt tiêu tốn trong quá trình gia nhiệt

Lượng nhiệt tiêu tốn để gia nhiệt các sản phẩm được tính theo cơng thức:

Qi = Gs Cs (T2 - T1)

Trong đó:

Gs : Lượng dịch sữa cần đun nóng trong 1 ngày sản xuất (kg)

T1, T2: Nhiệt độ đầu và cuối của sữa (oC)

Cs: Nhiệt dung riêng của từng loại sản phẩm sữa

Cs = ( 100-W) Cck/100 + W Cn/100.

Cck: Nhiệt dung riêng của chất khô ( kcal/kg.oC)

Cn: Nhiệt dung riêng của nước ( kcal/kg.oC)



5.1.1.1 Sữa tiệt trùng

- Quá trình gia nhiệt li tâm làm sạch sữa tươi nguyên liệu:

Gsữa = 200 000 kg/ngày

Csữa = ( 100 – 87) 0,35/100 + 87 1/100 =0,92 (kcal/kg.oC)

T1 = 4oC

T2 = 45oC

Lượng nhiệt tiêu tốn trong quá trình gia nhiệt li tâm làm sạch:

Q11 = 200 000  0,92  (45 - 4) =7 544 000 (kcal/ngày)

- Quá trình gia nhiệt đồng hóa :

GVHD: PGS. TS Lâm Xuân Thanh



63



SVTH: Bùi Xuân Trường



Đại học Bách Khoa HN



Đồ án tốt nghiệp



Cs = ( 100 – 80,5 ) 0,35/100 + 80,5 1/100 =0,87 (kcal/kg.oC).

Gs= 210 378,15 (kg/ngày)

T1 = 45oC

T2 = 70oC

Lượng nhiệt tiêu tốn trong q trình gia nhiệt đồng hóa:

Q12 = 210 378,15 0,87 (70 - 45) = 4 575 724,8 (kcal/ngày)

- Quá trình gia nhiệt tiệt trùng :

Gs= 210 378,15 (kg/ngày)

T1 = 70oC

T2 = 140oC

Lượng nhiệt tiêu tốn trong quá trình gia nhiệt tiệt trùng:

Q13 = 210 378,15 0,87 (140 - 70) = 12 812 029,3 (kcal/ngày)

Vậy, tổng lượng nhiệt cần tiêu tốn cho quá trình gia nhiệt sữa tiệt trùng:

Q1 = Q11 + Q12 + Q13 = 24 931 754,1 (kcal/ngày)



5.1.1.2 Sữa chua yoghurt

- Quá trình gia nhiệt li tâm làm sạch :

Gsữa = 100 000 kg/ngày

Csữa = ( 100 – 87) 0,35/100 + 87 1/100 =0,92 (kcal/kg.oC)

T1 = 4oC

T2 = 45oC

Lượng nhiệt tiêu tốn trong quá trình gia nhiệt li tâm làm sạch:

Q21 = 100 000 0,92 (45 - 4) = 3 772 000 (kcal/ngày)

- Quá trình gia nhiệt đồng hóa :

Cs = ( 100 – 76,4) 0,35/100 + 76,4 1/100 = 0,85(kcal/kg.oC)

Gs= 108 456,39 (kg/ ngày)

T1 = 45oC

T2 = 70oC

Lượng nhiệt tiêu tốn cho quá trình nâng nhiệt để đồng hóa:

GVHD: PGS. TS Lâm Xuân Thanh



64



SVTH: Bùi Xuân Trường



Đại học Bách Khoa HN



Đồ án tốt nghiệp



Q22 = 108 456,39 0,85 (70 - 45) = 2 304 698,3 (kcal/ngày)

- Quá trình gia nhiệt thanh trùng

Gs= 108 456,39 (kg/ ngày)

T1 = 70oC

T2 = 95oC

Lượng nhiệt tiêu tốn cho quá trình nâng nhiệt thanh trùng:

Q23 = 108 456,39 0,85 (95 - 70) = 2 304 698,3 (kcal/ngày)

Tổng lượng nhiệt cần tiêu tốn cho quá trình gia nhiệt sữa chua:

Q2 = Q21 + Q22 + Q23= 8 381 396,6 (kcal/ngày)



5.1.1.3 Bơ

- Quá trình gia nhiệt thanh trùng :

Cs = ( 100 – 51) 0,35/100 + 51 1/100 = 0,68 (kcal/kg.oC).

Gs= 4 675,77 (kg/ngày)

T1 = 4oC

T2 = 95oC

Lượng nhiệt tiêu tốn trong quá trình gia nhiệt thanh trùng:

Q3 = 4 675,77 0,68 (95 - 4) = 289 336,6 (kcal/ngày)

Vậy, tổng lượng nhiệt cần tiêu tốn cho quá trình gia nhiệt bơ:

Q3 = 289 336,6 (kcal/ngày)

5.1.2 Tính hơi cung cấp cho các thiết bị gia nhiệt

Hơi tiêu tốn cho các thiết bị gia nhiệt được tính theo cơng thức :



Trong đó:

D: Lượng hơi cung cấp cho các thiết bị (kg/h)

Q: Lượng nhiệt tiêu tốn cho các thiết bị (kcal)

Ih: Hàm nhiệt của hơi nước (kcal/kgoC)

In: Hàm nhiệt của nước ngưng (kcal/kgoC)

η: Hệ số hữu ích (η = 0,9)

GVHD: PGS. TS Lâm Xuân Thanh



65



SVTH: Bùi Xuân Trường



Đại học Bách Khoa HN



Đồ án tốt nghiệp



Ta có: Ở Pw = 2,5 at thì:

Ih = 649,3 (kcal/kgoC)

In = 126,7 (kcal/kgoC)



5.1.2.1 Lượng hơi tiêu tốn cho quá trình gia nhiệt sữa tiệt trùng

Lượng nhiệt tiêu tốn cho quá trình gia nhiệt sữa tiệt trùng là:

Q1 = 24 931 754,1 (kcal/ngày)

Vậy lượng hơi tiêu tốn cho thiết bị gia nhiệt sữa tiệt trùng:

D1 



Q1

24931754,1

� 

�0,9  42936, 4

Ih  In

649,3  126, 7

(kg/ngày)



5.1.2.2 Lượng hơi tiêu tốn cho quá trình gia nhiệt sữa chua Yoghurt

Q2 = 8 381 396,6 (kcal/ngày)

=>



D2 



Q2

8 381 396, 6

� 

�0,9  14434

Ih  In

649,3  126, 7

(kg/ngày)



5.1.2.3 Lượng hơi tiêu tốn cho quá trình gia nhiệt bơ.

Q3 = 289 336,6 (kcal/ngày)

=>



D3 



Q3

289 336, 6

� 

�0,9  498,3

Ih  In

649,3  126, 7

(kg/ngày)



5.1.3 Tổng lượng hơi cần dùng

Tổng lượng hơi cần dùng cho các quá trình gia nhiệt:

Dtb = D1 + D2 + D3 = 57 868,7 (kg/ngày)

Lượng hơi tiêu tốn trong 1 giờ cho các quá trình gia nhiệt:

Dtb = 57 868,7 /24 = 2 411,2(kg/h)

Riêng nồi hơi cần 10% tổng lượng hơi cần dùng cho thiết bị:

Dnh = 10% × 2 411,2 = 241,12 (kg/h).

Số công nhân nhà máy cần là 254 người, lượng hơi chi phí dùng trong sinh

hoạt của một người là 0,2% so với tổng lượng hơi dùng cho các thiết bị gia

nhiệt. Vậy lượng hơi cần thiết sử dụng cho quá trình sinh hoạt của con người là:

Dsh = 0,2%2542411,2 = 1224,9 (kg/h).

GVHD: PGS. TS Lâm Xuân Thanh



66



SVTH: Bùi Xuân Trường



Đại học Bách Khoa HN



Đồ án tốt nghiệp



Lượng hơi cho chạy vệ sinh thiết bị, tiệt trùng bồn chứa chiếm khoảng 20%

tổng lượng hơi cần dùng cho các thiết bị. Vậy lượng hơi dùng để vệ sinh là:

Dvs = 20% 2 411,2 = 482,24 (kg/h).

Tổng lượng hơi tiêu thụ cho toàn nhà máy là:

D = Dtb + Dnh + Dsh + Dvs

D = 2 411,2+ 241,12 + 1224,9 + 482,24 = 4 359,5 (kg/h)

5.1.4 Chọn nồi hơi

Dựa vào lượng hơi cần dùng mà ta chọn nồi hơi. Ta chọn 2 nồi hơi mã hiệu

LD2.5/14WH do Việt Nam sản xuất

- Kiểu ống lò ống lửa, nằm ngang

- Năng suất hơi: 2.500 kg/h

- Áp suất làm việc: 14 kg/cm2

- Nhiệt độ hơi bão hòa: 197oC

- Hiệu suất: 90%

5.1.5 Tính nhiên liệu

Nhà máy sử dụng nhiên liệu là dầu FO, loại này đốt cung cấp một nhiệt

lượng lớn 11.000 – 12.000 kcal/kg. Dùng dầu FO sẽ giảm được ô nhiễm môi

trường.

Lượng nhiên liệu u cầu cho lò hơi tính theo cơng thức:



Trong đó:

D: Năng suất nồi hơi, D = 2.500 kg/h

ih: Nhiệt hàm của hơi ở áp suất làm việc, ih = 666 kcal/kg

in: Nhiệt hàm của nước đưa vào nồi hơi, in = 35 kcal/kg

q: Nhiệt trị (lượng kcal thu được khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu dầu)

q = 12.000 kcal/kg

η: Hệ số hữu ích của nồi: η = 0,89

Nhà máy sử dụng 2 nồi hơi. Vậy lượng dầu cần dùng là:

(kg/h)

GVHD: PGS. TS Lâm Xuân Thanh



67



SVTH: Bùi Xuân Trường



Đại học Bách Khoa HN



Đồ án tốt nghiệp



Lượng nhiên liệu tiêu thụ cho 1 ca là: 295,4 × 8 = 2 363,2 (kg/ca)

Lượng nhiên liệu tiêu thụ cho 1 ngày là: 295,4 × 24 = 7 089,6 (kg/ngày)

Lượng nhiện liệu sử dụng trong 1 năm sản xuất là:

7 089,6 × 300 = 2 126 880 (kg/năm)

5.2 Tính lạnh

Trong q trình sản xuất các sản phẩm sữa, ngay từ khi thu nhận sữa tươi

đến các công đoạn chế biến hay bảo quản thành phẩm đều cần đến quá trình làm

lạnh. Vì vậy, cần phải có những tính tốn cụ thể về chi phí lạnh trong sản xuất để

có phương án chọn máy lạnh cho nhà máy.

5.2.1 Chi phí làm lạnh cho sản phẩm

Chi phí lạnh cho q trình làm lạnh dịch sữa được tính theo cơng thức:

Q = Gs Cs (t1 - t2)

Trong đó:

Gs: Lượng dịch sữa cần làm lạnh trong 1 ngày (kg)

Cs: Nhiệt dung riêng của sữa (kcal/kgoC)

t1, t2: Nhiệt độ đầu và cuối của dịch sữa (oC)



5.2.1.1 Chi phí làm lạnh cho sữa tươi nguyên liệu

Sữa tươi thu nhận tại nhà máy cần được làm lạnh ngay xuống nhiệt độ 4 0C.

Giả sử trường hợp nhà máy thu mua sữa tươi tại các trạm thu mua và được vận

chuyển về nhà máy bằng các ơ tơ có bảo ôn. Khi đó sữa tại các trạm thu mua sữa

đã được làm lạnh xuống nhiệt độ 4-6 0C. Tuy nhiên trong quá trình bơm vận

chuyển sau khi vận chuyển về nhà máy thì nhiệt độ lên đến 100C.

Ta có :

Gs = 300 000 kg/ngày

Cs = 0,92 kcal/kgoC

t1 = 10oC

t2 = 4oC

Nhiệt cần để làm lạnh nhanh sữa tươi nguyên liệu:

Q1 = 300 000×0,92×(10 – 4) = 1 656 000 (kcal/ngày)



GVHD: PGS. TS Lâm Xuân Thanh



68



SVTH: Bùi Xuân Trường



Đại học Bách Khoa HN



Đồ án tốt nghiệp



5.2.1.2 Chi phí làm lạnh cho sữa tiệt trùng

Nhiệt cần để làm lạnh sữa sau khi tiệt trùng:

Q2 = Gs Cs (t1 - t2)

Gs: Lượng dịch sữa cần làm lạnh trong 1ngày (kg)

Cs: Nhiệt dung riêng của sữa tiệt trùng (kcal/kgoC)

t1, t2: Nhiệt độ đầu và cuối của dịch sữa (oC)

Ta có:

Gs = 210 378,15 kg/ngày

Cs = 0,87 kcal/kgoC

t1 = 140oC

t2 = 20oC

Q2 = 210 378,15 0,87 (140 – 20) = 21 963 478,9 (kcal/ngày)



5.2.1.3 Chi phí làm lạnh cho sữa chua Yoghurt

- Lượng nhiệt cần làm lạnh sữa đến nhiệt độ lên men:

Gs = 108 456,39 kg/ngày

Cs = 0,85 kcal/kgoC

t1 = 95oC

t2 = 43oC

Q31 = 108 456,39 0,85 (95 – 43) = 4 793 772,4 (kcal/ngày)

- Lượng nhiệt để làm lạnh sữa sau lên men:

Gs = 108 456,39 kg/ngày

Cs = 0,85 kcal/kgoC

t1 = 43oC

t2 = 15oC

Q32 = 108 456,39 0,85 (43 – 15) = 2 581 262 (kcal/ngày)

=> Q3 = Q31 + Q32 = 7 375 034,4 (kcal/ngày)



5.2.1.4 Chi phí lạnh cho bơ

- Lượng nhiệt cần làm lạnh cream 40% sau khi tiêu chuẩn hóa sữa nguyên liệu:

GVHD: PGS. TS Lâm Xuân Thanh



69



SVTH: Bùi Xuân Trường



Đại học Bách Khoa HN



Đồ án tốt nghiệp



Ta có:

Gs = 4 675,77 kg/ngày

Cs = 0,68 kcal/kgoC

t1 = 45oC

t2 = 4oC

Q41 = 4 675,77 0,68 (45 – 4) = 130 360,5 (kcal/ngày)

- Lượng nhiệt cần làm lạnh cream 40% sau khi thanh trùng:

Gs = 4 675,77 kg/ngày

Cs = 0,68 kcal/kgoC

t1 = 95oC

t2 = 5oC

Q42 = 4 675,77 0,68 (95 – 5) = 286 157,1 (kcal/ngày)

=> Q4 = Q41 + Q42 = 416 517,6 (kcal/ngày)



5.2.1.5 Tổng chi phí lạnh cho sản phẩm

Vậy tổng chi phí lạnh cho sản phẩm q trình sản xuất là:

Qsảnphẩm = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 31 411 030,9 (kcal/ngày)

5.2.2 Tính chi phí kho lạnh



5.2.2.1 Tính diện tích kho lạnh

Do sữa chua và bơ sau khi đóng gói cần được bảo quản lạnh nên cần thiết

kế kho lạnh để bảo quản sản phẩm và lưu kho trước khi thương mại hóa.

Sữa chua yoghurt bảo quản ở 4-6 0C thời gian lưu kho là 3 ngày còn bơ bảo

quản ở - 18 0C thời gian lưu kho là 10 ngày.

* Sữa chua yoghurt

Thời gian lưu kho 3 ngày.Lượng sữa chua sản xuất trong 1 ngày bằng lượng

lưu kho và ủ chín trong 1 ngày

Vậy số thùng carton (mỗi thùng chứa 48 hộp) là: 18 987 3 = 56 961 (thùng)

Kích thước thùng là: 420 280 110mm

Chiều cao xếp kho là: 3,5m

Vậy số thùng xếp cao là: 3500/110 = 32 (thùng)

GVHD: PGS. TS Lâm Xuân Thanh



70



SVTH: Bùi Xuân Trường



Đại học Bách Khoa HN



Đồ án tốt nghiệp



Diện tích chiếm chỗ cho mỗi thùng là: 0,420,28 = 0,1176 (m2)

Diện tích sử dụng là: 56 961 0,1176/32 = 209,33 (m2)

Hệ số diện tích sử dụng là 0,7

Hệ số chất tải G = 0,6 tấn/m3

Vậy diện tích thực tế cho phòng bảo quản lạnh và ủ chín sữa chua là:

F = 209,33 / ( 0,70,6 )= 498,4 (m2).

Vậy chọn kho lạnh chứa sữa chua yoghurt có F = 498,4 (m2)

* Bơ

Số thùng carton (mỗi thùng chứa 48 hộp) là: 184 10 = 1840 (thùng)

Kích thước thùng là: 420280110mm

Chiều cao xếp kho là: 3,5m

Vậy số thùng xếp cao là: 3500/110 = 32 (thùng)

Diện tích chiếm chỗ cho mỗi thùng là: 0,420,28 = 0,1176 (m2)

Diện tích sử dụng là: 1840 0,1176 /32= 6,76 (m2)

Hệ số diện tích sử dụng là 0.7

Hệ số chất tải G = 0,6 tấn/m3

Vậy diện tích thực tế cho phòng bảo quản lạnh và ủ chín sữa chua là:

F = 6,76 / ( 0,70.6 )= 16,1 (m2).

Vậy chọn kho lạnh chứa bơ có F = 16,1 (m2)

Tổng diện tích kho lanh là: 498,4 + 16,1 = 514,5 (m2)

Chọn kho lạnh diện tích 540 m 2 với D x R = 30 x 18 × 7,2 m



5.2.2.2 Cấu trúc kho lạnh

Để đảm bảo cách nhiệt tốt giữa kho và môi trường bên ngồi, ta dùng lớp

vật liệu cách nhiệt, có khả năng chịu nhiệt tốt. Do đó vật liệu phải cách nhiệt tốt

đồng thời kết cấu bền chắc. Vật liệu phải có đặc tính sau đây:

- Hệ số dẫn nhiệt thấp từ 0,12 – 0,63 (W/m2oC)

- Trọng lượng riêng nhỏ từ 75 – 300 (kg/m3)

- Không hút ẩm, bền cơ học, không cháy nổ



GVHD: PGS. TS Lâm Xuân Thanh



71



SVTH: Bùi Xuân Trường



Đại học Bách Khoa HN



Đồ án tốt nghiệp



Bảng 5.1: Kết cấu thép tường kho lạnh

STT



Vật liệu



Bề dày

(mm)



Hệ số cấp nhiệt



1



Hợp kim thép



2



5,566



2



Bitum (cách âm)



3



2,723



3



Styroco (cách nhiệt)



125



0,155



4



Bitum



3



2,723



5



Hợp kim thép - kẽm



2



5,666



(kJ/m.hoC)



Bảng 5.2: Kết cấu trần kho lạnh

STT



Vật liệu



1

2

3

4

5



Vữa xi măng

Giấy dầu quét Bitum

Styroco (cách nhiệt)

Giấy dầu quét Bitum

Lưới thép vữa xi măng



Bề dày

(mm)

5

3

125

3

5



Hệ số cấp nhiệt

(kJ/m.h.oC)

3,101

2,723

0,155

2,723

3,101



Bảng 5.3: Kết cấu nền kho lạnh

Bề dày



Hệ số cấp nhiệt



(mm)



(kJ/m.h.oC)



Vữa xi măng



200



3,101



2



Giấy dầu quét Bitum



3



2,723



3



Hợp kim thép – kẽm



100



5,566



4



Giấy dầu quét Bitum



3



2,723



5



Hợp kim thép – kẽm



100



5,566



STT



Vật liệu



1



5.2.2.3 Tổn thất qua trần

Tổn thất qua trần được tính theo cơng thức:

Q1 = k1 F   t

Trong đó: Tổng diện tích kho lạnh là:

F = 514,5 (m2). Chọn kho lạnh kích thước 30× 18 = 540 (m2)

GVHD: PGS. TS Lâm Xuân Thanh



72



SVTH: Bùi Xuân Trường



Đại học Bách Khoa HN



Đồ án tốt nghiệp



F: Diện tích trần kho lạnh F= 540m2

∆t: Chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài kho là 20oC

k1: Hệ số truyền nhiệt qua trần

1

k1 

1/ 1    /   1/  2



 1: Hệ số cấp nhiệt từ khơng khí đến phía trong của trần

 1 = 83,88 kcal/m2hoC

 2: Hệ số cấp nhiệt từ khơng khí đến phía ngồi của trần

 2 = 21 kcal/m2hoC



δ: Bề dày lớp cách nhiệt làm trần (m)

λ: Hệ số cách nhiệt tương ứng

1

k1 

1 / 83,88  2 0,005 / 3,101  2 0,003 / 2,723  0,125 / 0,155  1 / 21



= 1,147 (kJ/m2hoC) = 0,274 (kcal/m2hoC)

Vậy tổn thất lạnh qua trần là:

=> Q1 = 0,274 540 20 = 2 959,2 (kcal/h) = 71 020,8 (kcal/ngày)



5.2.2.4 Tổn thất qua nền

Tổn thất qua nền được tính theo cơng thức:

Q2 = k2 F   t

F: Diện tích nền kho lạnh ( F=540m2)

Tương tự phần trên ta có:

1

k2 

1 / 83,88  2 0,003 / 2,723  0,2 / 3,101  1 / 21  2 0,1 / 5,566



= 6,935 (kJ/m2hoC) = 1,657 (kcal/m2hoC)

Q2 = 1,657 540 20 = 17 895,6 (kcal/h) = 429 494,4 (kcal/ngày)



5.2.2.5 Tổn thất qua tường

Tổn thất qua tường được tính theo công thức:

Q3 = k3 F ∆t

GVHD: PGS. TS Lâm Xuân Thanh



73



SVTH: Bùi Xuân Trường



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 5 : TÍNH HƠI - LẠNH – ĐIỆN – NƯỚC

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×