Thiết kế nhà máy chế biến thủy sản - Chương 6

Thiết kế nhà máy chế biến thủy sản - Chương 6.

CHƯƠNG 6

TÍNH ĐIỆN, HƠI, NƯỚC, LẠNH

6.1 TÍNH ĐIỆN 8

Điện sử dụng trong nhà máy gồm 2 mục đích:

 Điện để chạy máy, thiết bị gọi là điện động lực

 Điện để chiếu sáng

6.1.1 Tính điện động lực

Bảng 6.1: Tổng kết công suất các thiết bị, máy móc trong nhà máy.

lượng

Công suất (kW)

Số giờ làm việc tối đa trong ngày (h)

Tổng công suất (kWh)

Máy ly tâm 1 4 1 4

Với knc: hệ số nhu cầu, knc = 0,6

6.1.2 Tính điện chiếu sáng

Điện chiếu sáng được tính 1 cách tương đối bằng 10% công suất động lực:

Pcs = 0,1 ×Pđl = 0,1 ×1849,4 = 184,94 kWh

6.1.2.1 Xác định hệ số công suất và dung lượng bù

 Xác định hệ số công suất

Trong nhà máy, các động cơ sử dụng thường không đồng bộ, chúng tiêu thụmột công suất phản kháng lớn để tạo từ trường nên hệ số cos tương đối thấp, dođó ta tính cos trung bình chứ không tính cos làm việc ở chế độ định mức

tt tt

tt

Q P

P

 Trong đó Qtt: công suất phản kháng, kW

Qtt = Ptt * tgtb

 Tính dung lượng bù

Cần phải nâng cao cos để giảm tổn thất điện trên đường dây, giảm tổn thất

do máy và các thiết bị không đồng bộ

Công suất bộ tụ cần đặt:

Qb = Ptt * (tg1 - tg2)

Trong đó:tg1 = 1,33 (ứng với cos1 = 0,6: hệ số công suất ban đầu)

tg2 = 0,48 (ứng với cos2 = 0,9: hệ số công suất cần nâng)

b

Q

Tính lại hệ số công suất: cos2 = 2 2

tt tt

tt

Q P

P

 = P2 (Q n* 4 ) 2

P

tt tt



6.1.2.2 Chọn máy biến áp

Để đảm bảo nhà máy hoạt động liên tục, chọn máy biến áp có công suất saocho phụ tải làm việc với công suất 80% công suất định mức của máy, khi đó máysẽ làm việc kinh tế nhất

Công suất máy biến áp:

P = 0,8 * Sđm 

2 cos

Ngoài ra, nhà máy cần có máy phát điện để phòng tránh sự cố mất điện gâyhỏng sản phẩm Dự kiến chọn 3 máy phát điện, mỗi máy có công suất là 750kWh

6.2 TÍNH HƠI 24

Lượng hơi cần cung cấp cho toàn phân xưởng sản xuất trong 1 giờ:

D = D’ + D”

Trong đó: D’: Lượng hơi cần cung cấp cho quá trình hấp trong phân xưởng thực

phẩm chế biến, D = 550 kg/h (xem bảng 4.8)

D”: Lượng hơi cần cung cấp cho quá trình luộc, hấp (phòng khi cầnsản xuất các sản phẩm có qua luộc, hấp như tôm luộc, nghêu hấp…)trong phân xưởng thủy sản Lấy D” = D’ = 550 kg/h

 D = D’ + D” = 550 + 550 = 1100 kg/h.

Chọn nồi hơi ống nước Model MW 1500 của công ty TNHH Hồng Nhựt vớinăng suất hơi ở 100oC là 1500 kg/h

6.3 TÍNH NƯỚC

- Nước phục vụ cho nồi hơi

Quá trình ngưng tụ sử dụng lại 80% nước và nồi hơi làm việc 16 h/ngày

Vậy lượng nước hao phí cho nồi hơi trong 1 ngày:

1000

2 , 0

* 1100 2

, 0

- Nước vệ sinh nhà xưởng: 30 m3/ngày

- Nước dùng trong quá trình sản xuất, chế biến: 50 m3/ngày

- Nước sinh hoạt: trung bình 1 công nhân sử dụng 40l nước/ ngày

306 công nhân sử dụng: 306 x 40 = 12240 l nước/ngày = 12,24 m3 nước/ngày

- Nước dùng cho tưới cây: 1 l/h.m2

Tổng lượng nước dùng cho tưới cây :1 x 2000 x 24 = 48000 l nước/ ngày = 48

Trong đó: Q1: tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh

Q2: tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm

Q3: tổn thất lạnh để thông gió phòng lạnh

Q4: tổn thất lạnh trong vận hành

6.4.1.1 Chi phí lạnh cho phòng trữ đông thủy sản

 Q1: Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh.

Q 1 = Q 11 + Q 12 + Q 13

Trong đó: Q11: tổn thất lạnh qua các vách và mái

Q12: tổn thất lạnh qua nền

Q13: tổn thất lạnh do bức xạ mặt trời

 Xác định Q11

Q11 = K * F * (tng – ttr)

Trong đó: K: hệ số truyền nhiệt của vách và mái, W/m2K

F: diện tích mặt ngoài của các vách và mái, m2

tng: nhiệt độ không khí bên ngoài, oC

ttr: nhiệt độ không khí bên trong phòng lạnh, ttr = -18oC

vách ngoài không tiếp xúc với ngoài trời nên Q13 = 0

* Như vậy, Q1 = Q11 + Q12 + Q13 = 3007 + 1397 + 0

Q 1 = 4404W

 Q2: tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm.

Do nhiệt độ sản phẩm nhập vào phòng trữ đông có nhiệt độ tương ứng với

nhiệt độ phòng nên Q2 = 0.

 Q3: tổn thất lạnh để thông gió phòng lạnh.

Tổn thất lạnh để thông gió được tính trong các trường hợp phòng lạnh có sựtrao đổi không khí trong phòng với không khí ngoài phòng Trường hợp này thườngxảy ra đối với các phòng trữ lạnh rau quả, còn các loại phòng khác thì không cần

thiết Do đó, Q3 = 0.

 Q4: tổn thất lạnh trong vận hành.

Q 4 = Q 41 + Q 42 + Q 43 + Q 44

Trong đó: Q41: tổn thất lạnh do chiếu sáng

Q42: tổn thất lạnh do có người làm việc trong phòng

Q43: tổn thất lạnh do có các loại máy công tác làm việc trong phòng lạnh

Q44: tổn thất lạnh do mở cửa phòng lạnh

Q41 = A * F

Trong đó: F: diện tích phòng lạnh, F = 190m2

A: lượng nhiệt tỏa ra do chiếu sáng trên 1m2 phòng lạnh, A = 1 kcal/m2h

Trong đó: N: công suất động cơ điện, chọn N = 2KW

K: hệ số dự trữ công suất động cơ điện, K = 1,1

 Q43 = 2 / 1,1 = 1,818 kW = 1818W

Q44 = B * F

Trong đó: F: diện tích phòng lạnh, F = 190m2

B: tổn thất lạnh do mở cửa trên 1m2 phòng lạnh, B = 2,3 W/m2

6.4.1.2 Chi phí lạnh cho phòng trữ đông thực phẩm chế biến

Tương tự, ta cũng tính được:

 Q1: Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh.

 Q2: tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm: Q2 = 0.

 Q3: tổn thất lạnh để thông gió phòng lạnh: Q3 = 0.

 Q4: tổn thất lạnh trong vận hành.

Q 4 = Q 41 + Q 42 + Q 43 + Q 44

6.4.1.3 Chi phí lạnh cho phòng trữ đông thịt heo

 Q1: Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh.

Q 1 = Q 11 + Q 12 + Q 13

Q11 = K * F * (tng – ttr)

 Q11 = 0,58 * (4 * 4,2) * 0 + 0,46 * (4 * 4,2) * ((-4) – (-18) + 0,41 * (6 * 4,2) *(15 – (-18)) * 2 + 0,2 * (6 * 4) * (30 – (-18))

 Xác định Q13: Q13 = 0

* Như vậy, Q1 = Q11 + Q12 + Q13 = 1021 + 176 + 0 = 1197W

 Q2: tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm: Q2 = 0.

 Q3: tổn thất lạnh để thông gió phòng lạnh: Q3 = 0.

 Q4: tổn thất lạnh trong vận hành.

6.4.1.4 Chi phí lạnh cho phòng trữ đông nguyên liệu thủy sản đông lạnh

 Q1: Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh.

Q 1 = Q 11 + Q 12 + Q 13

Q11 = K * F * (tng – ttr)

 Q11 = 0,58 * (4 * 4,2) * 0 + 0,41 * (4 * 4,2) * (15 – (-18) + 0,41 * (12 * 4,2) *(15 – (-18)) * 2 + 0,2 * (12 * 4) * (30 – (-18))

 Q2: tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm: Q2 = 0.

 Q3: tổn thất lạnh để thông gió phòng lạnh: Q3 = 0.

 Q4: tổn thất lạnh trong vận hành.

Q = 4962W

6.4.1.5 Chi phí lạnh cho phòng mát trữ nguyên liệu thủy sản tươi sống

 Q1: Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh.

Trong đó: G:lượng sản phẩm cần làm lạnh, tấn, G = 21,77 tấn/2 ngày

 : thời gian làm lạnh,  = 4h

i1 và i2: enthalpi của sản phẩm trước và sau khi làm lạnh, kJ/kg

 Q4: tổn thất lạnh trong vận hành.

6.4.1.6 Chi phí lạnh cho phòng chờ đông

 Q1: Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh.

Trong đó: K: hệ số truyền nhiệt của vách bao che, K = 0,4 W/m2K.

F: bề mặt của vách bao che bị bức xạ mặt trời, F = 2 * 4,2 = 8,4m2

b : nhiệt độ dư đặc trưng cho bức xạ mặt trời, b = 4,6oC

 Q3: tổn thất lạnh để thông gió phòng lạnh: Q3 = 0.

 Q4: tổn thất lạnh trong vận hành.

6.4.1.7 Chi phí lạnh cho môi trường làm việc bên trong phân xưởng sản xuất

 Q1: Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh.

Q 1 = Q 11 + Q 12 + Q 13

Q11 = K * F * (tng – ttr)

Vì vách tiếp xúc với ngoài trời nên: tng = ttb + 0,25 * tmax

Trong đó: ttb: nhiệt độ trung bình trong 1 tháng nóng nhất, ttb = 29oC

tmax: nhiệt độ cực đại tuyệt đối tại nơi xây dựng nhà máy lạnh

Trong đó: K: hệ số truyền nhiệt của vách bao che, K = 0,58 W/m2K.

F: bề mặt của vách bao che bị bức xạ mặt trời

b : nhiệt độ dư đặc trưng cho bức xạ mặt trời

 Q13 = 0,58 * (72 * 4,2) * 5,6 + 0,58 * (72 * 4,2) * 4,6 + 0,58 * (42 * 4,2) * 5,6 +0,58 * (42 * 4,2) * 4,6 = 2833W

* Như vậy, Q1MN = Q11 + Q12 + Q13 = 42188 + (-12701) + 2833 = 32320W

Q 1DL = Q11 + Q12 + Q13 = 42188 + 0 + 3310 = 45021W

 Q2: tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm: Q2 = 0.

 Q3: tổn thất lạnh để thông gió phòng lạnh: Q3 = 0.

Q3 = n * V *  * (ing – itr )

Trong đó: n: số người sống hoặc làm việc trong phòng, n = 103 + 203 = 306

V: nhu cầu không khí tươi cho 1 người, V = 20 m3/h

: khối lượng riêng của không khí,  = 1,222 kg/m3

ing và itr: enthalpy của không khí bên ngoài và bên trong phòng

Trong đó: N: công suất động cơ điện, chọn N = 100 kW

K: hệ số dự trữ công suất động cơ điện, K = 1,1

6.4.2 Chu trình lạnh và chọn máy nén

Sử dụng tác nhân lạnh là NH 3

6.4.2.1 Các phòng trữ đông

Các phòng trữ đông bao gồm:

 Phòng trữ đông thủy sản (1)

 Phòng trữ đông thực phẩm chế biến (2)

 Phòng trữ đông nguyên liệu thủy sản đông lạnh (3)

 Phòng trữ đông thịt heo (4)

Bảng 6.2 : Tổng kết các kết quả tính toán nhiệt ở các phòng trữ đông 5

 Xác định các thông số của chu trình lạnh

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh:

t0 = tb – t0

Với tb: nhiệt độ buồng lạnh, tb = -18oC

t0: hiệu nhiệt độ yêu cầu, t0 = 8 – 13oC, chọn t0 = 12oC

 t0 = (-18) – 12 = -30oC

Nhiệt độ ngưng tụ:

tk = tw2 + tk (thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước)

Với tw2: nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng

tw2 = tw1 + (2 – 6oC)

tw1: nhiệt độ nước tuần hoàn vào bình ngưng, chọn tw1 = 31oC

Chọn tql = 4oC  t5 = t5’ – 4 = 40 – 4 = 36oC

Nhiệt độ hơi hút: th = t0 + (5 – 15oC) = -30 + 10 = -20oC

lgP

4 2

h

Tk, Pk 5' 5 3 8 7

To, Po

Ttg, Ptg 9 1'

10 1

4

k

5' 5

Thiết bị ngưng tụ Q

Nén cao áp

2

8 3

Tiết lưu 1

Bình trung gian

1' 1

0

Q 9

Thiết bị bay hơi

Nén hạ áp 6

10

Tiết lưu 2 7

Hình 6.1: Chu trình 2 cấp nén bình trung gian có ống xoắn 5

Bảng 6.3: Thông số các điểm nút chu trình 7

 Chọn máy nén

 Tính cấp áp thấp

Năng suất lạnh riêng: q0 = h1’ – h10 = 1722 – 520 = 1202 kJ/kg

Lưu lượng hơi thực tế: m1 =

Hệ số cấp máy nén hạ áp: HA =

tg

tg tg

T

T P

P P P

P P c P

P

0

0 0 0

Với: c: tỷ số thể tích chết, c = 0,03 – 0,05, chọn c = 0,05

P0 = Ptg = 0,005 – 0,01 MPa, chọn P0 = Ptg = 0,01 MPa

1198 , 0

01 , 0 1198 , 0 1198

, 0

01 , 0 4317 , 0

* 05 , 0 1198

, 0

01 , 0 1198 , 0

V

 = 00,,01869 = 0,026 m3/s = 94 m3/h

 Chọn 1 máy nén 1 cấp loại 4A của hãng MYCOM có V ltMN = 129,3 m 3 /h

Năng suất lạnh : 5 tấn lạnh Nhật Bản = 19,3 kW

 Tính cấp áp cao (bình trung gian ống xoắn)

Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cấp cao, do h5 = h7 nên:

m3 = m1 *

7 3

6 2

h h

h h

Hệ số cấp máy nén cao áp: CA =

k

tg tg

tg tg tg

k k tg

tg tg

T

T P

P P P

P P c P

P P

01 , 0 4317 , 0 4317

, 0

01 , 0 5559 , 1

* 05 , 0 4317

, 0

01 , 0 4317 , 0

Năng suất lạnh : 7,8 tấn lạnh Nhật Bản = 30 kW

6.4.2.2 Phòng chờ đông và phòng mát

Bảng 6.4: Tổng kết các kết quả tính toán nhiệt ở phòng chờ đông và phòng mát 5

 Xác định các thông số của chu trình lạnh

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh:

t0 = tb – t0

Với tb: nhiệt độ buồng lạnh, tb = 0oC

t0: hiệu nhiệt độ yêu cầu, t0 = 8 – 13oC, chọn t0 = 10oC

 t0 = 0 – 10 = -10oC

Nhiệt độ ngưng tụ

tk = tw2 + tk (thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước)

Với tw2: nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng

2 2'

k

Q

3' 3

Thiết bị ngưng tu ï

3'

h

1 1'

To, Po

4

1 1'

Q 0

4

Thiết bị bay hơi

Hình 6.2: Chu trình 1 cấp amoniac 5

Nhiệt độ quá lạnh: tql = tw1 + (3 – 5oC) = 31 + 4 = 35oC

Nhiệt độ hơi hút: th = t0 + (5 – 15oC) = -10 + 5 = -5oC

Bảng 6.5: Thông số các điểm nút chu trình 7

 Chọn máy nén

Năng suất lạnh riêng: q = h – h = 1749 – 665 = 1084 kJ/kg

Lưu lượng môi chất qua máy nén: mtt =

Hệ số cấp:  =

k

k k

T

T P

P P P

P P c P

P

0

0 0 0

01 , 0 2914 , 0 2914

, 0

01 , 0 5559 , 1

* 05 , 0 2914

, 0

01 , 0 2914 , 0

 Chọn 1 máy nén 1 cấp loại 2A của hãng MYCOM có V ltMN = 58,2 m 3 /h

6.4.2.3 Phân xưởng sản xuất

Bảng 6.6 : Tổng kết các kết quả tính toán nhiệt cho phân xưởng 5

 Xác định các thông số của chu trình lạnh

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh:

t0 = tb – t0

Với tb: nhiệt độ buồng lạnh, tb = 15oC

t0: hiệu nhiệt độ yêu cầu, t0 = 8 – 13oC, chọn t0 = 5oC

 t0 = 15 + 5 = 20oC

Nhiệt độ ngưng tụ

tk = tw2 + tk (thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước)

Với tw2: nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng

Nhiệt độ quá lạnh: tql = tw1 + (3 – 5oC) = 31 + 4 = 35oC

Nhiệt độ hơi hút: th = t0 + (5 – 15oC) = 20 + 5 = 25oC

Bảng 6.7: Thông số các điểm nút chu trình 7

 Chọn máy nén

Năng suất lạnh riêng: q0 = h1’ – h4 = 1777 – 665 = 1112 kJ/kg

Lưu lượng môi chất qua máy nén: mtt =

0

0

q Q

= 1821112,37 = 0,164 kg/s

Thể tích hút thực tế: Vtt = mtt * v1 = 0,164 * 0,16 = 0,0262 m3/s

Hệ số cấp:  =

k

k k

T

T P

P P P

P P c P

P

0

0 0 0

01 , 0 8582 , 0 8582

, 0

01 , 0 5559 , 1

* 05 , 0 8582

, 0

01 , 0 8582

1 cấp loại 2A hãng MYCOM,

VltMN = 58,2 m3/hPhân xưởng sản

1 cấp loại 4A hãng MYCOM,

VltMN = 129,3 m3/h