Phần VI: Tính toán nhu cầu năng lượng, nhu cầu nước của nhà máy

3. Lượng nhiệt lạnh cấp cho hệ thống cấp men giống

Lượng nước rửa sữa men kết lắng ứng với 1 tank lên men có thể tích bằng 3 lần thể tích sữa men kết lắng ứng với một tank lên men

V_n = 3 × 2184 = 6552(l), hay G_n = 6552(kg)

Nước ban đầu vào có nhiệt độ 25˚C, để thực hiện quá trình rửa men kết lắng nước cần được làm lạnh xuống 1 – 2˚C, Δt_n = 24˚C. Ở điều kiện này nhiệt dung riêng trung bình của nước là: C_n = 4,185(kJ.kg^-1.độ^-1)

Nhiệt lạnh cần cung cấp để làm lạnh nước là:

Q_{rửa men} = G_n × C_n × Δt_n = 6552 × 4,185 × 24 = 658.10³(kJ)

Lượng men kết lắng ứng với 1 tank lên men là 2184(l) có thể tái sử dụng được khoảng 1100(l), khi hoạt hoá sẽ cho 5000(l) men giống có thể cấp để lên men dịch đường ứng với 2 tank.

* Bảo quản men:

Men sữa sau rửa, kiểm tra hoạt lực cần được bảo quản lạnh ở nhiệt độ 0 – 2˚C. Thực hiện bảo quản ngay trong thùng rửa men, tổn thất lạnh trong quá trình bảo quản là:

Q_tt = K × F × Δt (kJ/h)

K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m^-2.độ^-1.h^-1)

Nhiệt độ không khí bên ngoài t_ng = 32˚C

Nhiệt độ bảo quản men sữa t_tr = 0˚C

Δt = t_ng – t_tr = 32˚C

F: Diện tích truyền nhiệt (m²)

Coi tổn thất lạnh chủ yếu ở thân trụ của thùng thì:

F = π × D_ng × H = π × 1,8 × 2,52 = 14,3(m²)

Suy ra: Q_tt = K × F × Δt = 1,2 × 14,3 × 32 = 547,2(kJ/h)

Lượng nhiệt lạnh cần cấp để bảo quản men trong một ngày là:

Q_{bảo quản} = 24 × Q_tt = 24 × 547,2 = 13,1.10³(kJ)

* Hoạt hoá men:

Men sữa trước khi tái sử dụng được hoà trộn với lượng dịch đường có thể tích gấp 4 lần thể tích men sữa và để nhiệt độ tăng từ từ tới gần nhiệt độ lên men 8˚C. Trong quá trình hoạt hoá độ cồn của dịch tăng lên tới khoảng 0,3%.

Thể tích dịch men sữa đã hoạt hoá bằng 1/100 thể tích dịch ứng với 1 tank lên men: 1092(l). Coi tỷ khối của dịch bằng 1. Khối lượng cồn được tạo ra là:.

0,003 × 1092 = 3,276(kg)

Tương ứng với lượng cồn tạo thành, nhiệt lượng toả ra là:

Q = × 3276 = 5,56(kJ)

Tổn thất lạnh trong quá trình hoạt hoá:

Q_tt = K × F × Δt (kJ/h)

K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m^-2.độ^-1.h^-1)

Nhiệt độ không khí bên ngoài t_ng = 32˚C

Nhiệt độ men hoạt hoá t_tr = 8˚C

Δt = t_ng – t_tr = 24˚C

F: Diện tích truyền nhiệt (m²)

Coi tổn thất lạnh chủ yếu ở phần thân trụ của thiết bị thì:

F = π × D_ng × H = π × 1,2 × 1,57 = 5,9(m²)

Suy ra: Q_tt = K × F × Δt = 1,2 × 5,9 × 24 = 170,5(kJ/h)

Thời gian hoạt hoá men khoảng 6h, thì lượng nhiệt lạnh cần cấp cho quá trình hoạt hoá men là: Q_{hoạt hoá} = Q + 6 ×Q_tt = 5,56 + 6 × 170,5 ≈ 10³(kJ)

► Lượng nhiệt lạnh lớn nhất cần cấp trong một ngày để tái sử dụng men kết lắng là:

Q_{men sữa KL} = Q_{rửa men} + Q_{bảo quản} + Q_{hoạt hoá} = 658.10³+ 13,1.10³+ 10³ = 672,1.10³(kJ)

b. Lượng nhiệt lạnh cần cấp để nhân men

Lượng dịch đường sử dụng để nhân men cấp II bằng 1/10 lượng dịch lên men, tức có thể tích 10920(l). Dịch đường sử dụng để nhân men có nồng độ chất chiết 12˚Bx, có khối lượng riêng 1,048kg/l.

Khối lượng dịch đường dùng để nhân giống cấp II là:

10920 × 1,048 = 11444(kg)

Lượng chất khô có trong dịch đường nhân men cấp II là:

0,12 × 11444 = 1373(kg)

Trong đó có 80% chất chiết là đường có khả năng lên men. Ta coi trong lượng chất chiết chuyển hoá chiếm 60% tổng lượng chất chiết có trong dịch đường, thì khối lượng chất khô chuyển hoá là:

0,6 × 1373 = 824(kg).

Coi chất khô chuyển hoá là đường maltose, 1 kg đường maltose lên men toả ra nhiệt lượng 913,1kJ.

Nhiệt lượng toả ra là: Q₁ = 913,1 × 824 = 752,4.10³(kJ)

Tổn thất lạnh:

Q_tt = K × F × Δt (kJ/h)

K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m^-2.độ^-1.h^-1)

Nhiệt độ không khí bên ngoài t_ng = 32˚C

Nhiệt độ nhân men sản xuất t_tr = 16˚C

Δt = t_ng – t_tr = 16˚C

F: Diện tích truyền nhiệt (m²)

Coi tổn thất lạnh chủ yếu ở phần thân trụ của thiết bị thì:

F = π × D_ng × H = π × 2,4 × 2,77 = 20,9(m²)

Suy ra: Q_tt = K × F × Δt = 1,2 × 20,9 × 16 = 401(kJ/h)

Tổn thất lạnh trong một ngày là:

Q₂ = 24 × Q_tt = 24 × 401 = 9,6.10³(kJ)

Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp để nhân men cấp II là:

Q_{NMcấp II} = Q₁ + Q₂ = 752,4.10³+ 9,6.10³ = 762.10³(kJ)

Thể tích dịch nhân men cấp I bằng 1/3 thể tích dịch nhân men cấp II, tức là có thể tích: 3640 (l), cũng nhân men ở 16˚C và sử dụng dịch đường có nồng độ chất chiết 12˚Bx.

Ta cũng coi lượng chất chiết chuyển hoá chiếm 60% tổng lượng chất chiết trong dịch đường thì nhiệt lượng do nhân men cấp I toả ra bằng 1/3 nhiệt lượng do nhân men cấp II toả ra:

Q₁’ = Q₁/3 = 752,4.10³/3 = 250,8.10³(kJ)

Tổn thất lạnh:

Q_tt = K × F × Δt (kJ/h)

K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m^-2.độ^-1.h^-1)

Nhiệt độ không khí bên ngoài t_ng = 32˚C

Nhiệt độ nhân men sản xuất t_tr = 16˚C

Δt = t_ng – t_tr = 16˚C

F: Diện tích truyền nhiệt (m²)

Coi tổn thất lạnh chủ yếu ở phần thân trụ của thiết bị thì:

F = π × D_ng × H = π × 1,8 × 2,01 = 11,4(m²)

Suy ra: Q_tt = K × F × Δt = 1,2 × 11,4 × 16 = 218(kJ/h)

Tổn thất lạnh trong một ngày là:

Q₂’ = 24 × Q_tt = 24 × 218 = 5,2.10³(kJ)

Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp để nhân men cấp I là:

Q_{NM cấp I} = Q₁’ + Q₂’ = 250,8.10³ + 5,2.10³ = 256.10³(kJ)

► Lượng nhiệt lạnh lớn nhất cần cấp để thực hiện quá trình nhân men trong một ngày là:

Q_{nhân men} = Q_{NM cấp II} + Q_{NM cấp I} = 762.10³ + 256.10³= 1018.10³(kJ)

Men sữa có thể tái sử dụng 7 lần, tức là để thực hiện 8 chu kì lên men chỉ cần nhân men cho 1 chu kì đầu còn tái sử dụng men kết lắng trong 7 chu kì sau. Mặt khác ta có Q_{nhân men} > Q_{men sữa KL}. Do đó lượng nhiệt lạnh lớn nhất cần cung cấp trong một ngày để cấp men giống là:

Q_{Cấp men} = Q_{nhân men} = 1018. 10³(kJ)

4. Lượng nhiệt lạnh cấp cho phân xưởng hoàn thiện

Bia sau lên men có nhiệt độ 2˚C được làm lạnh xuống –1˚C trước khi thực hiện quá trình lọc trong bia, Δt = 3˚C. Ở điều kiện này ta lấy nhiệt dung riêng trung bình của nước và chất tan quy theo đường tan là:

C_n = 4,190(kJ.kg^-1.độ^-1),

C_t = 1,672(kJ.kg^-1.độ^-1).

Bia sau lên men có nồng độ chất khô là 2,5˚Bx. Nhiệt dung riêng của bia:

C = 0,975C_n + 0,025C_t = 4,127(kJ.kg^-1.độ^-1)

Lượng bia sau lên men ứng với 1 tank lên men: 105 m³. Bia có nồng độ chất khô 2,5˚Bx, có khối lượng riêng 1,01kg/l. Khối lượng bia tươi là:

G = 105000 × 1,01 = 106050 v(kg)

Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp để hạ nhiệt độ bia ứng với một tank lên men là:

Q₁ = G.C.Δt = 106050 .4,127.3 = 1313.10³(kJ)

Bia sau lọc nhiệt độ sẽ tăng lên đến khoảng 1 – 2˚C, sẽ được tàng trữ trong 4 thùng chứa có vỏ áo lạnh và bảo ôn để giữ ở nhiệt độ 1 – 2˚C.

Tổn thất lạnh trong quá trình này là:

Q_tt = K × F × Δt (kJ/h)

K: Hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt K = 1,2(kJ.m^-2.độ^-1.h^-1)

Nhiệt độ không khí bên ngoài t_ng = 32˚C

Nhiệt độ bia tàng trữ t_tr = 1 – 2˚C

Δt = t_ng – t_tr = 31˚C

F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt (m²)

Coi tổn thất nhiệt chủ yếu ở thân trụ của các thùng tàng trữ thì:

F = π × D_ng × H = π × 3,2 × 4,5 = 45,2(m²)

Suy ra: Q_tt = K × F × Δt = 1,2 × 45,2 × 31 = 1683(kJ/h)

Tổn thất lạnh trong 1 ngày ở cả 4 thùng tàng trữ là:

Q₂ = 4 × 24 × Q_tt = 4 × 24 × 1683 = 162.10³(kJ)

Lượng nhiệt lạnh cấp cho phân xưởng hoàn thiện trong một ngày:

Q_{Hoàn thiện} = Q₁ + Q₂ = 1313.10³ + 162.10³ = 1475.10³(kJ)

5. Hệ thống lạnh

Tổng lượng nhiệt lạnh lớn nhất cần cung cấp một ngày cho hệ thống sản xuất chính:

Q_Lạnh = Q_{Lạnh nhanh} + Q_{Lên men} + Q_{Cấp men} + Q_{Hoàn thiện} =

= 11556.10³+ 15442.10³+ 1018. 10³+ 1475.10³= 29491.10³(kJ)

Tổn hao lạnh trên hệ thống đường ống vận chuyển lưu thể và các thùng chứa nước, glycol… khoảng 10% tổng lượng nhiệt lạnh tiêu thụ cho hệ thống sản xuất chính của nhà máy.

Tổng lượng nhiệt lạnh tiêu thụ cho hệ thống sản xuất chính của nhà máy một ngày:

Q_Lạnh’ = Q_Lạnh/0,9 = 29491.10³/0,9 = 32768.10³(kJ)

Chọn hệ thống lạnh có công suất 600kW, sử dụng môi chất lạnh là NH₃, chất tải lạnh trung gian là nước glycol 26%. Nước glycol được làm lạnh xuống nhiệt độ khoảng – 4˚C đến – 2˚C được chứa trong thùng glycol cấp từ đây nước glycol được đưa đi để làm lạnh các bộ phận, nước glycol sau cấp lạnh nhiệt độ tăng lên khoảng 5 – 7˚C được chứa trong bình glycol hồi lại được đưa qua hệ thống làm lạnh để trở thành nước glycol lạnh, Δt = 9˚C.

Ở điều kiện này lấy thông số trung bình của nước glycol 26% là:

Nhiệt dung riêng: C = 3,76(kJ.kg^-1.độ^-1)

Khối lượng riêng: d = 1062(kg/m³)

Lượng nước glycol cần cấp tương ứng với một ngày là:

G_{nước glycol} = = = 968.10³(kg)

Thể tích nước glycol tuần hoàn trong một ngày là:

V_{nước glycol} = G/d = 968.10³/1062 = 912(m³)

Như vậy trong một giờ lượng nước glycol tuần hoàn khoảng 38 m³.

Sử dụng 2 thùng chứa nước glycol, 1 thùng nước glycol cấp và 1 thùng nước glycol hồi mỗi thùng có thể tích khoảng 30 – 35m³.

Sử dụng thùng chứa nước glycol thân trụ đường kính D cao H = 1,5D, đáy cầu nhô ra h₁ = 0,1D, nắp cầu nhô lên h₂ = 0,1D, thể tích thùng:

V = = = 1,218D³

Ta có: 1,218D³ = 35(m³)

Suy ra: D = 3,06(m)

Quy chuẩn: D = 3,0; H = 4,5m; h₁ = 0,3m; h₂ = 0,3m

Thể tích thực của thùng: V = 1,218D³ = 1,218.3,0³ = 32,9(m³)

Thùng có vỏ cách nhiệt dày 100mm, đường kính ngoài của thùng: D_ng = 3,2m
* Thùng nước đá:

Lượng nước đá cần dùng trong một ngày để làm lạnh nhanh là:

6 × 20007 = 120042(kg)

Lượng nước đá cần để rửa sữa men kết lắng trong một ngày là: 6552 (kg)

Tổng lượng nước đá tiêu tốn trong một ngày là: 120042+ 6552= 126594(kg) tức là khoảng 127m³.

Sử dụng thùng nước đá thân trụ đường kính D cao H = 1,5D, đáy bằng, nắp cầu nhô lên h₂ = 0,1D.

Thể tích thùng là: = = 1,178D³

Thùng chứa được lượng nước đá tương ứng với 2 mẻ nấu, tức là chứa được 40,4m³ nước đá. Thể tích sử dụng của thùng 90% thì thùng cần đạt thể tích: 40,4/0,9 = 45(m³)

Ta có: 1,178D³ = 45(m³) Suy ra: D = 3,37(m)

Quy chuẩn: D = 3,4m; H = 5,1 h₂ = 0,34

Thể tích thực của thùng:

V = 1,178D³ = 1,178.3,4³ = 46,3(m³)

Thùng có lớp vỏ áo lạnh và cách nhiệt dày 100mm, vỏ áo lạnh được sử dụng để giữ lạnh cho nước trong thùng.

Đường kính ngoài của thùng là: D_ng = 3,6m.

Каталог: nonghocbucket -> UploadDocument server07 id114188 190495
UploadDocument server07 id114188 190495 -> ChuyêN ĐỀ ĐIỀu khiển tán sắC
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Trong khuôn khổ Hội nghị của fifa năm 1928 được tổ chức tại Amsterdam (Hà Lan), Henry Delaunay đã đưa ra một đề xuất mang tính đột phá đối với lịch sử bóng đá
UploadDocument server07 id114188 190495 -> MỤc lục phần I: MỞ ĐẦU
UploadDocument server07 id114188 190495 -> «Quản trị Tài sản cố định trong Công ty cổ phần Điện lực Khánh Hòa»
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Khóa luận tốt nghiệp 2010 Mục tiêu phát triển kinh tế xã hội trong thời kì tới 85
UploadDocument server07 id114188 190495 -> ĐỒ Án tốt nghiệp tk nhà MÁY ĐƯỜng hiệN ĐẠi rs
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Đề tài: Qúa trình hình thành và phát triển an sinh xã hội ở Việt Nam
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Chuyên đề tốt nghiệp Trần Thị Ngọc – lt2 khct L ời cảM ƠN
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Địa vị của nhà vua trong nhà nước phong kiến Việt Nam

tải về 1.16 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn: