Cân bằng năng lượng mới

Cân bằng năng lượng mới

CHƯƠNG 5 TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

5.1 TÍNH CẤP NHIỆT

5.1.1.Quá trình phối liệu

- Nhiệt độ hỗn hợp ban đầu t1 = 450C

- Nhiệt độ phối liệu t2 = 600C

- Nhiệt dung riêng của hỗn hợp dầu: chh = 1,896 kJ/kg0C [1]

397,807 kg

- Nhiệt lượng cung cấp cho quá trình phối trộn:

Qpl = md x chh x (t2 – t1)

= 397,807 x 1,896 x (60 – 45)

= 11313,631 kJ

- Với tổn thất nhiệt 5% ta có:

- Nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình phối liệu:

Q = Qpl / (100% - 5%)

= 11313,631 / 0,95

= 11909,085 kJ

- Chúng ta sử dụng hơi 3 bar để gia nhiệt nguyên liệu trong quá trình phối trộn

- Lượng hơi 3 bar cần cung cấp cho quá trình phối liệu:

H = Q / (0,9 x r)

+ r = 2141 kJ/kg: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 3 bar[3]

+ 0,9: lượng hơi ngưng 90%

H = Q / (0,9 x r)

= 11909,085/ (0,9 x 2141)

= 6,953

- Mỗi ngày, chúng ta làm 3 ca, mỗi ca 8 mẻ, do đó:

-Lượng nhiệt tiêu tốn trong ngày cho quá trình phối liệu trong ngày:

Q’pl = Q x (3 x 8)

= 11909,085 x 24 = 285818,04 kJ

- Lượng hơi 3 bar cần cung cấp trong ngày:

Hpl = H x ( 3 x 8)

= 6,953 x 24 = 166,872 kg

5.1.2 Quá trình nóng chảy lại shortening

- Nhiệt độ hỗn hợp ban đầu t1 = 180C

- Nhiệt độ nóng chảy t2 = 700C

kg

- Nhiệt lượng cung cấp cho quá trình nóng chảy

shortening:

Qnc = msp x csp x (t2 – t1)

= 25,126 x 1,896 x (70 – 18)

= 2477,222 kJ

- Với tổn thất nhiệt 5% ta có:

- Nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình nóng chảy:

= 2477,222 / 0,95

= 2607,603 kJ

- Chúng ta sử dụng hơi 3 bar để gia nhiệt nguyên liệu trong quá trình nóng chảy

- Lượng hơi 3 bar cần cung cấp cho quá trình nóng chảy:

H = Q / (0,9 x r)

+ r = 2141 kJ/kg: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 3 bar[3]

+ 0,9: lượng hơi ngưng 90%

H = Q / (0,9 x r)

= 2607,222/ (0,9 x 2141)

= 2,01 kg

- Mỗi ngày, chúng ta làm 3 ca, mỗi ca 8 mẻ, do đó:

-Lượng nhiệt tiêu tốn trong ngày cho quá trình nóng

chảy trong ngày:

Q’nc = Q x (3 x 8)

= 2607,222 x 24 = 62573,328 kJ

- Lượng hơi 3 bar cần cung cấp trong ngày:

Hnc = H x ( 3 x 8)

= 2,01 x 24 = 48,255 kg

5.2 TÍNH CẤP LẠNH

5 2.1 Quá trình làm lạnh nhanh

- Nhiệt độ làm lạnh : t2 = 180C

- Nhiệt dung riêng của hỗn hợp : chh = 1,896 kJ/kg0C[1]

- Nhiệt lượng cần lấy đi cho quá trình làm lạnh:

Qll = mhh x chh x (t1 – t2)

= 447,368 x 1,896 x (60 – 18)

= 35624,808 kJ

- Mỗi ngày, chúng ta làm 3 ca, mỗi ca 8 mẻ, do đó:

- Lượng nhiệt cần lấy đi trong ngày cho quá trình làm lạnh:

Q’ll = Q x (3 x 8)

= 35624,808 x 3 x 8

= 854995,405kJ

5.2.2 Kho ủ

- Kích thước kho lạnh: dài x rộng x cao = 9 m x 6 m x 5m

V x p x a x ( ing – itr)

Trong đó:

V = 270 m3: thể tích kho lạnh

26,70C [3]

a = 1: hệ số tuần hoàn không khí

điểm nóng nhất ở Vũng Tàu có độ ẩm 80% và nhiệt độ 370C) [4]

itr = 70kJ/kg : entanpy không khí bên trong phòng ủ

 Qll = 270 x 1,2 x 1 x (125 - 70) = 17820 kJ

- Tổn thất lạnh qua tường, sàn, trần và chiếu sáng Q’ll :

- Tổng năng suất lạnh cung cấp cho kho ủ:

5.3 TÍNH CẤP HƠI VÀ CẤP NƯỚC

5.3.1 Quá trình phối liệu

- Như đã tính ở trên, ta có:

Lượng hơi 3 bar cần cung cấp trong ngày:

Hpl = 166,872 kg

5.3.2 Quá trình nóng chảy

- Như đã tính ở trên , ta có:

Lượng hơi 3 bar cần cung cấp trong ngày:

Hnc = 48,255 kg

5.3.2 Tính hơi cung cấp cho chạy CIP

- Quá trình chạy CIP sau mỗi ca được thưc hiện như sau:

phút

phút

phút

phút

phút

- Chọn hệ thống: Nhãn hiệu Tetra Alcip 100

 Điện: 220/400V, AC, 50/60Hz

 Năng suất: 6000 l/h

 Công suất điện (bao gồm bơm và bộ điều khiển):

11 kW

 Hệ thống gồm: bồn chứa xút, bồn chứa acid, 1 thiết bị trao đổi nhiệt, bơm, bộ điều khiển

 Kích thước chung 1 hệ thống: D x R x C = 3 x 2 x 3 (m)

Lượng nước:

N1 = Q * T1

+ Q = 6000 kg/h: lưu lượng nước sử dụng cho 1 lần chạy CIP trong 1 giờ

+ T1 = 3 phút

N1 = 6000 * (3 / 60)

= 300 kg

Lượng hơi 3 bar:

H1 = (N1 * c * (t2 – t1)) / (0,9 * r)

+ t1 = 300C : nhiệt độ nước lạnh

+ t2 = 500C : nhiệt độ nước sau khi gia nhiệt

+ r = 2141 kJ/kg: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 3 bar [3]

+ 0,9: lượng hơi ngưng 90%

H1 = (300 * 4,18 * (50 – 30)) / (0,9 * 2141)

= 13,02kg

Lượng nước:

N2 = Q * T2

= 6000 * (10 / 60)

= 1000 kg

Lượng hơi 3 bar:

H2 = (N2 * c * (t2 – t1)) / (0,9 * r)

= (1000 * 4,18 * (75 – 30)) / (0,9 * 2141)

= 97,62 kg

Lượng NaOH 1%:

Gk = N2 * 1%

= 1000 * 1%

= 10 kg

Lượng nước:

N3 = Q * T3

= 6000 * (3 / 60)

= 300 kg

Lượng hơi 3 bar:

H3 = (N3 * c * (t2 – t1)) / (0,9 * r)

= (300 * 4,18 * (50 – 30)) / (0,9 * 2141)

= 13,02 kg

phút:

Lượng nước:

N4 = Q * T4

= 6000 * (5 / 60)

= 500 kg

Lượng hơi 3 bar:

H4 = (N4 * c * (t2 – t1)) / (0,9 * r)

= (500 * 4,18 * (95 – 30)) / (0,9 * 2141)

= 70,51 kg

Lượng nước:

N5 = Q * T5

= 6000 * (10 / 60)

= 1000 kg

- Tổng tiêu hao cho chạy CIP cho từng thiết bị sau mỗi ca: Lượng nước:

Nc = N1 + N2 + N3 + N4 + N5

= 300 + 1000 + 300 + 500 + 1000

= 3100 kg

Lượng hơi 3 bar:

Hc = H1 + H2 + H3 + H4

= 13,02 + 97,62 + 13,02 + 70,51

= 194,17 kg

Lượng NaOH:

Gkc = 10 kg

- Mỗi ngày chúng ta tiến hành sản xuất 3 ca, do đó:

- Tổng tiêu hao cho chạy CIP cho từng thiết bị trong 1

ngày:

Lượng nước:

Nn = Nc * 3

= 3100 * 3

= 9300kg

Lượng hơi 3 bar:

Hn = Hc * 3

= 194,17 * 3

= 582,51 kg

Lượng NaOH:

Gkn = Gkc * 3

= 10 * 3

= 30 kg

- Chúng ta sẽ chạy CIP cho 5 thiết bị, do đó:

- Tổng tiêu hao cho chạy CIP cho các thiết bị trong 1 ngày: Lượng nước:

NCIP = Nn * 5

= 9300 * 5

= 46500kg

Lượng hơi 3 bar:

HCIP = Hn * 5

= 582,51 * 5

= 2912,55 kg

Lượng NaOH:

Gkn = Gkn * 5

= 30 * 5

= 150 kg

5.4 TÍNH VÀ CHỌN NỒI HƠI, MÁY CẤP LẠNH, HỆ CẤP NƯỚC

5.4.1 Tính và chọn nồi hơi

- Tổng lượng hơi tính toán sử dụng trong 1 ngày:

Htt = Hpl + Hnc + HCIP

= 166,872 + 48,255 +2912,55

= 3127,677 kg

- Với tổn thất trên đường ống dẫn hơi là 5%.

- Chọn lượng hơi dùng để cung cấp cho bồn chứa để giữ

 Tổng lượng hơi sử dụng trong 1 ngày:

H = Htt / (100% - 15%)

= 3127,677 / 0,85

= 3679,62kg

- Mỗi ngày, nhà máy làm việc 24 giờ

- Năng suất bốc hơi tính toán:

Hbh = H / 24 giờ

= 3679,62 / 24 giờ

= 153,318kg/h

- Chọn nồi hơi của công ty Hải Tân [22]

- Thông số kỹ thuật:

+ Công suất: 120 kW

+ Năng suất hơi: 200 kg/h

+ Dầu DO: 12,44 l/h

+ Diện tích tiếp nhiệt: 6,1 m2

+ Kích thước: dài x rộng x cao: 1750 x 850 x 900

+ Van hơi chính: 32

+ Van cấp nước: 20

+ Van an toàn: 25

+ Van xả đáy: 25

+ Đường kính ống khói: 180mm

5.4.2 Tính và chọn máy lạnh[2]

- Chọn máy nén lạnh cho thiết bị làm lạnh nhanh

Năng suất lạnh cần cung cấp cho thiết bị làm

lạnh:Qll’= 854995,405 kJ

Năng suất làm lạnh trong 1h: 854995,405 / 24 =

35624,808 kJ/h = 9,896 kW

- Chọn máy nén lạnh 2AT80 của Long Biên Hà Nội:

+ Tốc độ quay : 600 vòng/ phút

+ Số lượng xylanh :2

+ Đường kính xylanh : 80 mm

+ Hành trình pittong : 70 mm

+ Công suất động cơ máy nén : 7kW.

+ Điện áp : 220/380V

+ Năng suất lạnh : 11,6 kW

- Chọn máy lạnh cho kho lạnh

- Năng suất lạnh cần cung cấp kho ủ: Q* = 23166 kJ

= 965,25kJ/h=268,125 W

- Chọn máy lạnh của hãng Gao Xiang Trung Quốc loại FNH – 0.6/2

+ Năng suất lạnh : 581 W

+ Số quạt điện : 1 cái

+ Đường kính quạt : 200 mm

+ Công suất động cơ : 35 W.

+ Diện tích trao đổi nhiệt: 2 m2

5.4.3 Tính và chọn hệ thống cấp nước

- Nhà máy sử dụng nước để chạy CIP, nước sinh hoạt và các hoạt động khác

Lượng nước sử dụng cho quá trình chạy CIP trong 1 ngày:

NnCIP = 46500kg

Lượng nước dùng cho sinh hoạt và các hoạt động khác :

Nk= 20% NnCIP = 9300 kg

Lượng nước dùng để giữ nhiệt bồn chứa nguyên liệu:

Ng = 10% NCIP = 4650 kg

Tổng lượng nước cần dùng trong 1 ngày:

Mn = Nk + NnCIP + Ng

= 9300 + 46500 + 4650

= 60450 kg

- Với tổn thất trên đường ống là 5%

Lượng nước cần sử dụng cho nhà máy trong 1 ngày:

= 60450/ 0,95

- Chọn bồn chứa nước có kích thước:

+ Đường kính: 6 m

+ Chiều cao: 3 m

- Chiều cao của đài nước phải tạo được áp lực và áp lực đó phải thắng được áp lực toàn bộ trong đường ống

Chiều cao của đài nước:

Hđ = H1 + H2 + Z1 – Zđ

đài nước

Hđ = H1 + H2 + Z1 – Zđ

= 7,2 + 2 + 4

= 13,2 m

- Chọn chiều cao đài nước là 14 m

5.5 TÍNH CẤP ĐIỆN

Bảng 5.1: Bảng tổng hợp công suất các thiết bị

(kW)

bản mỏng

35

- Tổng công suất thiết bị:

- Tổng công suất khác:

Pk = 10% * PTB

= 10% * 290,10785

= 29,010785 kW

- Công suất điện tiêu thụ:

Ptt = PTB + Pk

= 290,10785 + 29,010785

= 319,118635 kW

- Đối với các thiết bị, cos  thường nằm trong khoảng 0,55 – 0,65 Ta chọn cos = 0,6

- cos = 0,6  tg = 4/3

- Công suất phản kháng:

Qtt = Ptt * tg

= 319,118635 * (4/3)

= 425,492 kW

- cos2 = 0,95  tg2 = 0,329

Qbù = Ptt * (tg – tg2)

= 319,118635 * (4/3 – 0,329)

= 320,501 kW

- Tính lại hệ số công suất cos’ và công suất biểu kiến

Stt

Hệ số công suất:

cos’ = Ptt / [Ptt2 + (Qtt - Qbù )2]1/2

= 319,118635 / [319,1186352 + (425,492 –

320,501)2]1/2

= 0.9499

Công suất biểu kiến:

Stt = Ptt / cos’

= 319,118635 / 0.9499

= 335,946 kW

- Chọn máy biến áp của công ty thiết bị điện Thibidi với công suất tối đa 350 kW

5.6.TÍNH SỐ CÔNG NHÂN LÀM VIỆC TRONG PHÂN XƯỞNG

Khu vực làm việc Số công nhân làm việc

Tiếp nhận nguyên liệu 2

Cd = [Ct x (Ncd – Ntt)] / Ntt

Với Ct : số công nhân thực tế

Ntt : Số ngày làm việc thực tế bình quân (300

ngày/năm)

Ncd: Số ngáy làm việc theo chế độ

Ncd = 1 - (CN + 2)

1: thời gian theo lịch ( 365 ngày/ năm)

CN : số ngày chủ nhật (48 ngày/ năm)

2 :số ngày lễ (12 ngày)

Ncd = 305 ngày

- Số công nhân dự trư õ:

Cd = [16 x (305 – 300)]/ 300 = 0,27 người

- Chọn số công nhận dự trữ: 1 người

- Chọn số người giám sát: 2 người

- Tổng số công nhân cần : 16 + 1+ 2 = 19 người

KẾT LUẬN

- Shortening là nguồn nguyên liệu cung cấp chất béo quan trọng trong công nghiệp chế biến thực phẩm và người tiêu dùng Với sự đổi mới không ngừng của công nghệ đã góp phần làm đa dạng hóa và nâng cao chất lượng sản phẩm shortening giúp nhu cầu của người tiêu dùng về shortening tăng Hiện nay, ở nước ta số lượng nhà máy sản xuất shortening không nhiều.Vì vậy việc xây dựng phân xưởng sản xuất shortening trong tương lai là cần thiết và có tính khả thi

- Về công nghệ, phân xưởng đã được thiết kế dựa trên công nghệ sản xuất hiện đại với hệ thống máy móc và thiết bị chính chủ yếu được chọn từ các hãng nổi

tiếng của nước ngoài như hãng Mueller, Cherry Burrel,

Gertenberg Schoder, Chempac…

- Về địa điểm xây dựng phân xưởng đã được xem xét trên nhiều cơ sở như nhân công, điện, nước, giao thông vận tải, cơ sở hạ tầng, thị trường…

- Với công nghệ hiện đại và địa điểm xây dựng thuận lợi sẽ đảm bảo cho phân xưởng hoạt động hiệu quả