THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT SỮA THANH TRÙNG 7,5 TRIỆU LÍT/NĂM Nhóm: Lê Thành Đạt Lê Thị Quyên Nguyễn Thị Ánh Đào Diệp Mai Thy Ngô Tấn Lợi Mai Tường Vy 5. Tính hơi STT Thiết bị sử dụng hơi Nhiệt độ hơi đốt ( 0 C) Áp suất (at) i h (kcal/kg) i n (kcal/kg) 1 Gia nhiệt sơ bộ 104 0 C 1,2 641,1 104,3 2 Tiệt trùng cream 140 0 C 4 654,9 143,7 3 Gia nhiệt trước bài khí 104 0 C 1,2 641,1 104,3 4 Thanh trùng 110 0 C 1,4 642,8 108,9 5.1. Lượng nhiệt và hơi cung cấp cung cấp cho thiết bị gia nhiệt sơ bộ Q 1 ’= G s *C s *(t 2 – t 1 ) Trong đó: Q 1 ’ : là nhiệt hửu ích dùng để gia nhiệt G s : là lượng sữa cần gia nhiệt C s : là nhiệt dung riêng của sữa có nồng đô chất khô là 13% C s = C n *(1-B) + (C ck *B) C n : là nhiệt dung riêng của nước Kcal/kg 0 c C ck : là nhiệt dung riêng của chất khô Kcal/kg 0 c B: là hàm lượng chất % Suy ra: C s = 1*(1-0,13) + (0,95*0,13)=0,9935 Kcal/kg 0 c t 2 : là nhiệt độ của sữa sau khi gia nhiệt Bảng 5. Bảng liệt kê các thiết bị sử dụng hơi và các thông số sử dụng cho tính lượng hơi đốt ( các thông số được tra trong bảng I.251 sổ tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất tập 1) t 3 : là nhiệt độcủa sữa trước khi gia nhiệt Ta có: G s = 1513,12 (lít/h) = 1558,5 (Kg/h) t 2 =45 0 c t 1 =4 0 c Suy Ra : Q 1 ’ =1558,5 *0,9935*(45-4)=63483,8 (Kcal /h)  Lượng nhiệt tổn thất do bức xạ là Q 1 ’’=10%Q 1 ’  Lượng nhiệt tổn thất do bản thân thiết bị hấp thụ Q 1 ’’’ =20% Q 1 ’  Lượng nhiệt cần cung cấp Q 1 =Q 1 ’+Q 1 ’’+ Q 1 ’’’ = 1,3Q 1 ’= 82528,94 kcal/h  Lượng hơi đốt cần cung cấp cho thiết bị D 1 =   =   = 153,7 kg/h Trong đó : D 1 : là lượng hơi đốt cung cấp cho thiết bị gia nhiệt sơ bộ Q 1 là nhiệt lượng cung cấp cho thiết bị gia nhiệt sơ bộ i h : là nhiệt lượng riêng của hơi nước, i h = 641,1 kcal/kg i n : la nhiệt lương riêng của nước , i n = 104,3 kcal/kg 5.2. Lượng nhiệt cần dùng cho thiết bị tiệt trùng cream Q 2 ’= G s *C s *(t 2 – t 1 ) Trong đó: Q 2 ’ : là lượng nhiệt hửu ích dùng để tiệt trùng G s : là lượng sữa cream cần tiệt trùng C s : là nhiệt dung riêng của sữa có nồng đô chất khô là 13% C s = C n *(1-B) + (C ck *B) C n : là nhiệt dung riêng của nước Kcal/kg 0 c C ck : là nhiệt dung riêng của chất khô Kcal/kg 0 c B: là hàm lượng chất khô % Suy ra: C s = 1*(1-0,13) + (0,95*0,13)=0,9935 Kcal/kg 0 c t 2 : là nhiệt độ của cream sau khi gia nhiệt t 3 : là nhiệt độcủa cream trước khi gia nhiệt G s = 87,43 =90,1 (kg/h) t 2 = 130 0 C t 1 = 4 0 C Suy Ra Q 2 ’= 90,1 *0,9935*(130-4)= 11278,8 Kcal/h  Chọn nhiệt tổn thất do bức xạ : Q 2 ’’=10%Q 2 ’  Lượng nhiệt tổn thất do bản thân thiết bị hấp thụ Q 2 ’’’ =20% Q 2 ’  Lượng nhiệt cần cung cấp cho thiết bị Q 2 =Q 2 ’+Q 2 ’’+Q 2 ’’’ =1,3Q 2 ’=14662,44 (kcal/h)  Lượng hơi đốt cung cấp cho thiết bị tiệt D 2 =   =   = 28,68 (kg/h) Trong đó : D 2 : là lượng hơi đốt cung cấp cho thiết bị tiệt trùng cream Q 2 là nhiệt lượng cung cấp cho thiết bị tiệt trùng cream i h : là nhiệt lượng riêng của hơi nước, i h = 654,9 kcal/kg i n : la nhiệt lương riêng của nước , i n = 143,7 kcal/kg 5.3. Lượng nhiệt cần dùng cho thiết bị gia nhiệt trước bài khí Q 3 = G s *C s *(t 2 – t 1 ) Trong đó: Q 3 ’ : lượng nhiệt hửu ích dùng để gia nhiệt G s : là lượng sữa cần gia nhiệt C s : là nhiệt dung riêng của sữa có nồng đô chất khô là 13% C s = C n *(1-B) + (C ck *B) C n : là nhiệt dung riêng của nước Kcal/kg 0 c C ck : là nhiệt dung riêng của chất khô Kcal/kg 0 c B: là hàm lượng chất khô % Suy ra: C s = 1*(1-0,13) + (0,95*0,13)=0,9935 Kcal/kg 0 c t 2 : là nhiệt độ của sữa sau khi gia nhiệt t 1 : là nhiệt độ sữa trước khi gia nhiệt G s =1459,68 lít/h = 1502,77 (kg/h) t2= 65 0 C t 1 = 4 0 C Suy Ra Q 3 = 1502,77 *0,9935*(65-4)= 91073,12 Kcal/giờ  Chọn nhiệt tổn thất do bức xạ : Q 3 ’’=10%Q 3 ’  Lượng nhiệt tổn thất do bản thân thiết bị hấp thụ Q 3 ’’’ =20% Q 3 ’  Lượng nhiệt cần cung cấp cho thiết bị Q 3 =Q 3 ’+Q 3 ’’+Q 3 ’’’ =1,3Q 3 ’=118395 kcal/h  Lượng hơi đốt cung cấp cho thiết D 3 =   =   = 220,56kg/h Trong đó : D 3 : là lượng hơi đốt cung cấp cho thiết bị gia nhiệt trước khi bài khí Q 3 là nhiệt lượng cung cấp cho thiết bị gia nhiệt trước khi bài khí i h : là nhiệt lượng riêng của hơi nước, i h = 641,1 kcal/kg i n : la nhiệt lương riêng của nước , i n = 104,3 kcal/kg 5.4. Lượng nhiệt cần gia nhiệt cho thiết bị thanh trùng Q 5 = G s *C s *(t 2 – t 1 ) Trong đó: Q 4 ’ : lượng nhiệt hửu ích cho quá trình thanh trùng G s : là lượng sữa cần gia nhiệt C s : là nhiệt dung riêng của sữa có nồng đô chất khô là 13% C s = C n *(1-B) + (C ck *B) C n : là nhiệt dung riêng của nước Kcal/kg 0 c C ck : là nhiệt dung riêng của chất khô Kcal/kg 0 c B: là hàm lượng chất khô % Suy ra: C s = 1*(1-0,15) + (0,95*0,15)=0,9925 Kcal/kg 0 c t 2 : là nhiệt độ của sữa sau khi gia nhiệt t 1 : là nhiệt độ sữa trước khi gia nhiệt G 4 = 2232,4 lít/h = 2299,372 kg/h t 2 = 75 0 C t 1 = 55 0 C Suy Ra Q 4 = 2299,372 *0,9925*(75 - 55)= 45642,54 Kcal/h  Chọn nhiệt tổn thất do bức xạ : Q 4 ’’=10%Q 4 ’  Lượng nhiệt tổn thất do bản thân thiết bị hấp thụ Q 4 ’’’ =20% Q 4 ’  Lượng nhiệt cần cung cấp cho thiết bị Q 4 =Q 4 ’+Q 4 ’’+Q 4 ’’’ = 1,3Q 4 ’= 59335,3 kcal/h  Lượng hơi đốt cung cấp cho thiết D 4 =   =   = 111,14 kg/giờ Trong đó : D 4 : là lượng hơi đốt cung cấp cho thiết bị thanh trùng Q 4 là nhiệt lượng cung cấp cho thiết bị thanh trùng i h : là nhiệt lượng riêng của hơi nước, i h = 642,8 kcal/kg i n : la nhiệt lương riêng của nước , i n = 108,9 kcal/kg Bảng tổng kết lượng hơi sử dụng cho các thiết bị STT Thiết bị sử dụng hơi Năng suất tiêu thụ hơi (kg/h) 1 Gia nhiệt sơ bộ 153,7 2 Tiệt trùng cream 28,68 3 Gia nhiệt trước bài khí 220,56 4 Thanh trùng 111,14 6. Tính đường kính ống dẫn hơi STT Thiết bị sử dụng hơi Khối lượng riêng của hơi kg/m 3 1 Gia nhiệt sơ bộ 0,6865 2 Tiệt trùng cream 2,12 3 Gia nhiệt trước bài khí 0,6865 4 Thanh trùng 0,7631 Bảng 6. khối lượng riêng của hơi nước cho các thiết bị sử dụng hơi ( các thông số được tra trong bảng I.251 sổ tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất tập 1) 6.1. Thiết bị gia nhiệt sơ bộ Dường kính ống dẫn d=    Trong đó : d : là đường kính ống dẫn D: là năng suất tiêu thu hơi của thiết bị Kg/h : là khối lượng riêng của hơi Kg/m 3 : là vận tốc trung bình của hơi trong ống dẫn m/s.  tối ưu cho ông dẫn hơi nằm trong khoảng (2530) m/s. Chọn = 30m/s d=    =0,051 m= 51 mm Chọn d=60mm 6.2. Thiết bị tiệt trùng cream Dường kính ống dẫn d=    Trong đó d : là đường kính ống dẫn D: là năng suất tiêu thu hơi của thiết bị Kg/h : là khối lượng riêng của hơi Kg/m 3 : là vận tốc trung bình của hơi trong ống dẫn m/s.  tối ưu cho ông dẫn hơi nằm trong khoảng (2530) m/s. Chọn = 30m/s d=    =0,013 m= 13 mm Chọn d=20mm 6.3. Thiết bị gia nhiệt trước bài khí Dường kính ống dẫn d=    Trong đó : d : là đường kính ống dẫn D: là năng suất tiêu thu hơi của thiết bị Kg/giờ : là khối lượng riêng của hơi Kg/m3 : là vận tốc trung bình của hơi trong ống dẫn m/s.  tối ưu cho ông dẫn hơi nằm trong khoảng (2530) m/s. Chọn = 30m/s d=    = 0,062 m= 62 mm Chọn d= 80mm 6.4. Thiết bị thanh trùng Dường kính ống dẫn d=    Trong đó : d : là đường kính ống dẫn D: là năng suất tiêu thu hơi của thiết bị Kg/giờ : là khối lượng riêng của hơi Kg/m3 : là vận tốc trung bình của hơi trong ống dẫn m/s.  tối ưu cho ông dẫn hơi nằm trong khoảng (2530) m/s. Chọn = 30m/s d=    = 0,041 m= 41 mm Chọn d=60 mm 7. Vẻ giản đồ hơi và đường trung bình tiệu thụ hơi STT Thiết bị sử dụng hơi Đặc điểm làm việc thiết bị Năng suất tiêu thụ hơi (kg/h) Số thiết bị Tổng năng suất tiêu thụ hơi (kg/h) 1 Gia nhiệt sơ bộ Liên tục 153,7 1 153,7 2 Tiệt trùng cream Gián đoạn 28,68 2 57,36 3 Gia nhiệt trước bài khí Liên tục 220,56 1 220,56 4 Thanh trùng Gián đoạn 111,14 2 222,28 Bảng 7.1.Đặc điểm làm việc và năng suất tiêu thụ hơi của từng thiết bị 7.1. Giản đồ hơi 700 600 500 400 15 30 45 60 75 90 105 115  Thiết bị tiệt trùng cream:  Thiết bị thanh trùng: Đường trung bình: D tb =   =595,91 kg/h 75%Max= 0,75*653,425=490,425 (kg/h). Suy ra D tb >75%Max. Chọn D tb  𝑻𝑩𝑳𝑻  𝟑𝟕𝟒 𝟐𝟔 653,9 (max) 431,62 653,9  𝑇𝐵𝐿𝑇: tổng năng suất hơi của các thiết bị sử dụng hơi liên tục 8. Tính toán chọn nồi hơi  Lượng hơi cung cấp cho tất cả thiết bị trung bình 1h sẻ là D tb = 595,91.  Lượng hơi hao hụt do bức xạ: 10%  Lượng hơi hao hụt do đường ống: 5%  Lượng hơi hoa hụt do rò rỉ: 5%  Tổn thất do nước ngưng: 12%  Tổn thất do bản thân nồi hơi hấp thu nhiệt: 15% Suy ra  Lượng hơi cần tạo ra từ lò hơi là: 47%D tb +D tb = 1,47D tb = 875,98 (kg/h) Chọn nồi hơi: Năng suất hơi : 1000 Kg/h + Áp suất hơi : 10at +Nhiệt độ 179 0 C + Kích thước : 4200 x 3570 x 3850 (mm) + Mặt chịu nhiệt : 42 (m 2 ) Nồi hơi làm việc liên tục cung cấp hơi cho toàn thiết bị Số lượng : n=   = 0,875 Cần 1 thiết bị cug cấp hơi. Tuy nhiên trong quá trình không tránh khỏi trường hợp nồi hơi bị hư nên cần 1 nồi hơi dư phòng 9. Tính lượng nhiên liệu tiêu thụ để tạo ra hơi nước bảo hòa  Nguyên liệu chọn cho nồi hơi để tạo ra hơi bảo hòa là dầu FO  Lượng dầu FO cần cung cấp cho nồi hơi: B=     Trong đó : Q : Nhiệt trị thấp làm việc của dầu FO , Q = 41131 KJ/kg = 9825,8 Kcal/kg D : Năng suất hơi , D = 1000 kg/h .  : Hiệu suất lò hơi ,  = 70 % . i h :Entalpy của hơi quá nhiệt , i h = 2781,7 kJ/kg = 664,4 kcal/kg kết quả này được tra từ bảng I.254.sổ tay thiết bị và hóa chất tâp 1, nhà xuất bảng khoa học kỹ thuật i nc : Entalpy của nước cấp , i nc = 181,3 kcal/kg . kết quả này được tra từ bảng I.251.sổ tay thiết bị và hóa chất tâp 1, nhà xuất bảng khoa học kỹ thuật D=   = 70,23 kg/giờ Lượng dầu sử dụng trong một ngày 70,23*24 = 1685,52 kg/ngày Lượng dầu sử dụng trong một tuần 1685,52 *7 = 11798,64 kg/ngày Lượng dầu sử dụng trong một tháng 1685,52 *30 = 50565,6 kg/tháng Lượng dầu sử dụng trong một năm: 1685,52 *365 = 615214,8 kg /năm Bảng giá trị nhiệt trị thấp của một số nhiên liệu thông dụng (tham khảo): Loại nhiên liệu Nhiệt trị (kJ/kg) Than ít bitum loại A 24490 – 26823 Than ít bitum loại B 22158 – 24490 Than ít bitum loại C 19358 – 22158 Than non loại A 14693 - 19358 Than non loại B 14693 Dầu nặng (dầu FO) 41131 - 43138 Dầu Diesel (dầu DO) 43138 Khí hóa lỏng LPG 39927 - 54900 Khí thiên nhiên 55979 ( hay 37118 kJ/m 3 ở 1atm và 20 o C) . THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT SỮA THANH TRÙNG 7,5 TRIỆU LÍT/NĂM Nhóm: Lê Thành Đạt Lê Thị Quyên Nguyễn Thị Ánh Đào Diệp Mai. thiết bị thanh trùng Q 5 = G s *C s *(t 2 – t 1 ) Trong đó: Q 4 ’ : lượng nhiệt hửu ích cho quá trình thanh trùng G s : là lượng sữa cần gia nhiệt C s : là nhiệt dung riêng của sữa có nồng. bị tiệt trùng cream Q 2 ’= G s *C s *(t 2 – t 1 ) Trong đó: Q 2 ’ : là lượng nhiệt hửu ích dùng để tiệt trùng G s : là lượng sữa cream cần tiệt trùng C s : là nhiệt dung riêng của sữa có