Đồ án Thiết kế nhà máy đường sản xuất đường RS theo phương pháp hiện đại năng suất 4500 tấn mía/ngày

bốc ra từ hiệu 3 dùng gia nhiệt lần 1 R : Hơi thứ bốc ra từ hiệu 1 dung cho nấu đường D0 : Hơi sống vào hiệu 1 Wi : Lượng hơi thứ bốc ra từ các hiệu (i = 14) (Kg/h) W : Tổng lượng hơi thứ bốc ra ở 4 hiệu (Kg/h) G1, G2 : Lượng dung dịch đầu và dung dịch cuối (Kg/h) Xđ, Xc : Nồng độ dung dịch đầu và cuối (Kg/h) 5.1.1. Lượng nước bốc hơi của quá trình cô đặc. W = [6-Tr191] Gđ = 4838,85 (tấn/ngày) = 201618,75 (kg/h) (Bảng 4.2) Xđ = 13,39% , Xc = 60% (Bảng 4.2) Thay số vào ta có: W = = 156624,17 (kg/h) Sau nhiều lần tính toán, dựa vào tỷ lệ hơi nước bốc lên sau khi tính, ta suy ra lượng nước bốc lên ở các hiệu theo tỉ lệ: W1: W2 : W3 : W4 = 4,6 : 2,4 : 1,6 : 1,4 Ta có : W1/4,6 = W2/2,4 = W3/1,6 = W4/1,4 = 15662,42 (kg/h) Vậy : W1 = 15662,42 x 4,6 = 70870,95 (kg/h) W2 = 15662,42 x 2,4 = 35858,89 (kg/h) W3 = 15662,42 x 1,6 = 22584,55 (kg/h) W4 = 15662,42 x 1,4 = 20106,29 (kg/h) 5.1.2. Nồng độ Bx ở các nồi. Bx1 = Gđ = 201618,75 x = 20,64 % Bx2 = Gđ = 28,45 % Bx3 = Gđ = 37,86 % Bx4 = Gđ = 60 % 5.1.3. Xác định áp suất và nhiệt độ ở mỗi nồi. Gọi : P1 : là áp suất hơi đốt vào hiệu I (P1 = 23 at). Chọn P1 = 2,95at. P2, P3, P4: là áp suất hơi thứ vào các hiệu II, III, IV. Pn : là áp suất tuyệt đối của hơi thứ đi vào tháp ngưng tụ. Chọn Pn = 0,25 at.(Pn = 0,20,3at) Hiệu số áp suất cả hệ thống là: DP = P1 - Pn = 2,29 - 0,25 = 2,7 (at) Giả thuyết tỉ số phân phối áp suất giữa các nồi: [7-Tr39] DP1 : DP2 : DP3 : DP4 = 11/40 : 10,3/40 : 9,7/40 : 9/40 (Theo E.Hugot) Ta có: = = = = = 0,27(at) DP1 = 0,7425 at = P1 - P2 Þ P2 = P1 - DP1 = 2,208 at DP2 = 0,695 at = P2 - P3 Þ P3 = P2 - DP2 = 1,513 at DP3 = 0,655 at = P3 - P4 Þ P4 = P3 - DP3 = 0,858 at DP4 = 0,608 at = P4 - Pn Þ Pn = P4 - DP4 = 0,25 at Căn cứ vào tỉ số phân phối áp suất ta xác định được áp suất, nhiệt độ của hơi thứ và hơi đốt. Cho tổn thất nhiệt độ của hơi trên đường ống là 10C. Bảng 5.1: Bảng áp suất hơi và nhiệt độ tương ứng của các hiệu ( tra bảng I.25 [13-Tr314] ) Loạihơi Hiệu I Hiệu II Hiệu III Hiệu IV P (at) t(0C) P (at) t(0C ) P (at) t(0C ) P (at) t(0C ) Hơi đốt 2,95 132,24 2,208 122,37 1,513 110,96 0,858 94,85 Hơi thứ 2,28 123,37 1,56 111,96 0,889 95,85 0,256 64,7 5.1.4. Xác định tổn thất nhiệt độ trong quá trình bốc hơi. 5.1.4.1. Tổn thất do tăng nhiệt độ sôi, (D‘i). Trong cùng một điều kiện áp lực, nhiệt độ sôi của dung dịch đường cao hơn nhiệt độ sôi của nước. Nhiệt độ cao hơn đó gọi là độ tăng nhiệt độ sôi. Dựa vào nhiệt độ hơi thứ và nồng độ dung dịch đường ở các hiệu bốc hơi. (Tra bảng 4-1, [6-Tr198]) Ta có: Bx1 = 20,64 % Þ D‘1 = 0,410C Bx2 = 28,45 % Þ D‘2 = 0,620C Bx3 = 37,86 % Þ D‘3 = 1,120C Bx4 = 60 % Þ D‘4 = 2,7 0C åDi’ = D‘1 + D‘2 + D‘3 + D‘4 = 4,85 0C 5.1.4.2. Tổn thất nhiệt dộ áp suất thủy tĩnh, ( D “i). Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh là do áp suất cột dung dịch trong thiết bị gây nên. Từ nồng độ đường, nhiệt độ hơi thứ, chiều cao cột nước ta có thể tìm được nhiệt tổn thất. Chọn chiều cao cột chất lỏng bằng 1m. (Tra theo hình IV-4, [6-Tr199]). Ta có các giá trị tổn thất áp suất thủy tĩnh các hiệu như sau: D”1 = 0,81 0C, D”2 = 1,16 0C, D”3 = 1,59 0C, D”4 = 4,5 0C åD” = D”1 + D”2 +D”3 +D”4 = 8,06 0C 5.1.4.3. Tổn thất nhiệt độ do trở lực đường ống, (D’”i). Hơi thứ từ hiệu trước qua hiệu sau, bằng đường ống nối giữa hai hiệu, chịu ảnh hưởng trở lực của đường ống làm giảm nhiệt độ. Theo thực tế, tổn thất nhiệt đường ống giữa hai hiệu là 11,5 0C. [6-Tr199] Chọn D’”i = 10C _ åD ’” = 30C 5.1.4.4. Tổng tổn thất nhiệt độ trong toàn bộ hệ thống. åD = åD’ + åD” + åD ’” = 15,910C 5.1.4.5. Tổng hiệu số nhiệt độ có ích của hệ thống bốc hơi. åDt = tđ – tc - åD Trong đó: tđ : là nhiệt độ hơi đốt vào hiệu I tc : là nhiệt độ hơi thứ ra khỏi hiệu IV _ åDt = 132,24 – 64,7 – 15,91 = 51,63 0C 5.1.5. Nhiệt độ sôi của dung dịch trong các hiệu bốc hơi. Áp dụng công thức: ts = tht + D’i + D”i +D’”i tht: nhiệt độ hơi thứ của từng hiệu. Hiệu I : ts1 = tht1 + D1‘ + D”1 + D‘”1 = 123,37 + 0,41 + 0,81+1 = 125,590C Hiệu II : ts2 = tht2 + D2‘ + D”2 + D‘”2 = 111,96 + 0,62 + 1,12+1 = 114,7 0C Hiệu III : ts3 = tht3 + D3‘ + D”3 + D‘”3 = 95,58 +1,12 +1,59+1 = 99,29 0C Hiệu IV :ts4 = tht4 + D4‘ + D”4 + D‘”4 = 64,7 + 2,7 + 4,5+1 = 72,9 0C 5.1.6 Hiệu số nhiệt độ hữu ích của các hiệu.(Dti) Dti = t0hơi đốt - t0sôi của dung dịch Dt1 = 132,24 -125,59 = 6,65 0C Dt2 = 122,37-114,7 = 7,67 0C Dt3 = 110,96 -99,29 = 11,76 0C Dt4 = 94,85 -72,9 = 21,95 0C Tra bảng I.250 [1-Tr312] và lập bảng chế độ nhiệt của hệ thống. Bảng 5.2: Chế độ nhiệt của hệ thống bốc hơi TT HẠNG MỤC ĐƠN VỊ HIỆU I HIỆU II HIỆU III HIỆU IV 1 Áp suất hơi đốt At 2,95 2,208 1,513 0,858 2 Nhiệt độ hơi đốt 0C 132,24 122,37 110,96 94,85 3 Hàm nhiệt hơi đốt Kcal/kg 651,36 647,88 643,3 636,92 4 Ẩn nhiệt hơi đốt Kcal/kg 518,74 525,55 533,1 543,06 5 Áp suất hơi thứ At 2,28 1,56 0,889 0,256 6 Nhiệt độ hơi thứ 0C 123,37 111,96 95,85 64,7 7 Hàm nhiệt hơi thứ Kcal/kg 648 643,68 637,34 624,4 8 Ẩn nhiệt hơi thứ Kcal/kg 524,91 532,48 542,48 560,15 9 Nhiệt độ sôi của d.dịch 0C 125,59 114,7 99,29 72,9 10 Hiệu số nhiệt độ hữu ích 0C 6,65 7,67 11,76 21,95 11 Nhiệt độ nước ngưng 0C 130,24 120,37 108,96 92,85 5.2 Cân bằng nhiệt cho hệ đun nóng. Nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng nước mía từ nhiệt độ tđ đến tc được tính theo công thức: Qc = G.C. (tc – tđ ), Kcal/h [6-Tr191] Trong đó: G: Lượng nước mía cần đun nóng, (kg/h ) Dt = tc - tđ : Độ chênh lệch nhiệt độ trước và sau đun nóng, 0C C : Nhiệt dung riêng của dung dịch (Kcal/kg.0C) Theo E.Hugot [15-Tr34] C = 1-0,0057 x B (Kcal/kg.0C) B: nồng độ Bx của dịch đường (%) Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh: Qtt = k.Qc k = 310% so với lượng hơi dùng [6-Tr192]. Chọn k = 10% = 0,1. Vậy nhiệt lượng cần dùng là: Q = Qc + Qtt = 1,1.G.C.Dt (Kcal/h) Lượng hơi thứ cần dùng để đun nóng được tính theo công thức: E = Q/ri (kg/h), [4-Tr12] Trong đó: Q: nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng, (kcal/h) TT Hạng mục Đơn vị Đun nóng lần 1 Đun nóng lần 2 Đun nóng lần 3 1 Lượng NM cần đun (G) kg/h 194990,63 199181,25 201618,75 2 Nồng độ Bx(B) % 14,36 14,34 13,39 3 Nhiệt độ đầu ( td ) 0C 25 55 100 4 Nhiệt độ cuối ( tc ) 0C 60 105 115 5 Dt = td - tc 0C 35 50 15 6 NDR của dung dịch Kcal/kg.0C 0,918 0,918 0,924 7 Nhiệt lượng cần dùng (Q) Kcal/h 6891553,8 10056661,3 3073879,5 8 Ẩn nhiệt hơi cung cấp(r) Kcal/Kg 543,39 533,4 520,59 9 Lượng hơi cung cấp(E) Kcal/h 12682,5 18853,9 5904,6 Bảng 5.3: Kết quả cân bằng nhiệt cho hệ đun nóng ri : ẩn nhiệt hơi thứ hiệu I, (Kcal/kg) Ghi chú: Nhiệt lượng đun nóng lần I, II, III tương ứng do hơi thứ hiệu III, II, I cung cấp. 5.3. Cân bằng nhiệt cho hệ nấu đường. Dùng hơi thứ hiệu I để nấu đường: t0 = 123,37 0C, P = 2,28(at) Chọn tổn thất nhiệt trên đường ống là 10C t0 = 122,37 0C, P = 2,208 (at) Cân bằng nhiệt lượng cho nấu đường: Nhiệt vào : + Do hơi đốt mang vào : D.I (Kcal/h) + Do nguyên liệu mang vào : Qngl = G.C.t (Kcal/h) Nhiệt ra : + Do đường non mang ra : Qnon = Gnon .Cnon .tnon (Kcal/h) + Do hơi thứ mang ra : W.iht (Kcal/h) + Do nước ngưng mang ra : D.Cn.tn (Kcal/h) + Do tổn thất :Qtt = 10% D.I (Kcal/h) Phương trình cân bằng nhiệt : D.I + Qngl = W.iht + D.Cn.tn + Qtt (1) Từ (1) suy ra : D = (2) Trong đó: tn : Nhiệt độ nước ngưng, (0C) Cn: Nhiệt dung riêng của nước ngưng, (kcal/kg0C) I : Hàm nhiệt của hơi đốt, (kcal/kg) 5.3.1. Nấu non A: Nguyên liệu nấu A gồm: - Mật chè : 915,13 (tấn/ngày) = 38130,42 (kg/h) - Đường hồ B: 242,32 (tấn/ngày) = 10096,78 (kg/h) - Hồi dung C : 61,84 (tấn/ngày) = 2576,75 (kg/h) - Loãng A : 149,9 (tấn/ngày) = 6245,85 (kg/h) - Lượng non A nấu được: 990,37 (tấn/ngày) = 41265,42 (kg/h) Lượng nước chỉnh lý: lấy bằng 5% non A = 2063,27 (kg/h) Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non A : W = Gngl + Gnướcchỉnhlí - GnonA = 17847,65 (kg/h) a. Chọn chế độ nấu A: Chọn chế độ chân không của buồng bốc ở nồi nấu A là 650 mmHg tương ứng với áp suất hơi thứ: P = 0,14 at. [13-Tr312] Nhiệt độ hơi thứ : tht = 520C [13-Tr314] Hàm nhiệt hơi thứ : iht = 618,9 (Kcal/kg) [13-Tr315] Ẩn nhiệt hơi thứ : rht = 566,7 (Kcal/kg) [13-Tr315] b. Tính nhiệt độ sôi của đường non A: Tổn thất nhiệt độ do tăng nhiệt độ sôi (D’). Áp dụng công thức : D’ = 0,003872.a.T2/r (0C) [6-Tr197] Trong đó: a: Độ tăng nhiệt độ sôi ở áp lực thường. Với Bx = 93% D a = 28 0C [6-Tr196] T = 52 + 273 = 325 (0K) r = 2372,66 (J/kg) [13-Tr314] _ D’ = 0,003872 x 28 x 3252/2372,66 = 4,28 (0C) Tổn thất áp suất thủy tĩnh : Bx = 93%, tht = 52 0C Chọn h = 1,4m. Tra theo hình IV-4 (6-Tr199) ta được D’’=11,50C. Vậy nhiệt độ sôi của dung dịch non A : tsA = tht + D’ +D “ = 52 + 4,82 + 11,5 = 68,32 0C Nguyên liệu đưa vào nấu phải có nhiệt độ sôi lớn hơn nhiệt độ trong nồi từ 3-5 0C. Chọn nhiệt độ của nguyên liệu đưa vào và nhiệt độ của nước chỉnh lí là: 72 0C. Nhiệt dung riêng của các loại nguyên liệu và non A được tính theo công thức: C = 1-0.0057 x Bx (Kcal/kg.0C ) Bảng 5.4: Kết quả tính toán các thông số nấu non A. TT Nguyên liệu nấu non A Bx (%) Khối lượng (kg/h) T (0C) C (kcal/kg0C) 1 Mật chè 60,31 38130,42 72 0,656 2 Mật loãng A 72 6245,85 72 0,5896 3 Hồi dung C 87 2576,75 72 0,504 4 Hồ B 85 10096,78 72 0,515 5 Non A 93 41265,42 68,32 0,47 6 Nước chỉnh lý 5(% non A) 2063,27 72 1,0 c. Cân bằng nhiệt nấu non A: Nhiệt vào: + Mật chè vào: q1 = G1.C1.tv = 1800976 (Kcal/h) + Loãng A vào : q2 = G2.C2.tv = 265143,83 (Kcal/h) + Hồi dung C : q3 = G3.C3.tv = 97401,15 (Kcal/h) + Hồ B vào : q4 = G4.C4.tv = 374388,6 (Kcal/h) + Nước chỉnh lý : q5 = G5.C5.tv = 148555,44 (Kcal/h) Tổng nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: Qvào = q1 + q2 +q3 + q4 + q5 = 2686465,02 (Kcal/h) Nhiệt ra: + Nhiệt do hơi thứ mang ra: Qht = WA . Iht = 17847,65 x 618,9 = 11045910,59 (Kcal/h) + Nhiệt do đường non A mang ra : Qnon = G.C.t = 41265,42 x 0,47 x 68,32 = 1325049,14 (Kcal/h) Ta dùng hơi thứ hiệu I (R) để thực hiện quá trình nấu đường. Ta có nhiệt độ: t0ht = 123,370C, do tổn thất nhiệt đường ống 10C nên t = 122,37 _ iht = 647,88(Kcal/kg) tn = 120,370C; Cn = 1,014(Kcal/kg.0C) [`13-Tr168] Do đó lượng hơi đốt cần dùng là: D = = = 21005,9 (kg/h) Để bảo đảm cho sự ổn định của quá trình nấu đường ta dùng 60% lượng nhiệt là hơi thứ [6-Tr215]. - Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu non A là: RA = DA x 60% = 12603,54 (kg/h) - Lượng hơi sống dùng cho nấu non A là: D’A = DA- RA = 8402,36 (kg/h) 5.3.2. Nấu non B. a. Chọn chế độ nấu non B. Chọn chế độ nấu chân không của buồng bốc ở nồi nấu non B là 640 mmHg ứng với áp suất là: 0,158 at. Ta có tht = 54,10C, iht = 620,03 (Kcal/kg), rht = 565,47 (Kcal/kg) b. Tính nhiệt độ sôi của đường non B. Tổn thất nhiệt độ do tăng nhiệt độ sôi (D’). Áp dụng công thức : D’ = 0,003872 x a x T2/r (0C) [6-Tr197] Trong đó: a: Độ tăng nhiệt độ sôi ở áp lực thường. Với Bx = 94% Da = 29 0C [6-Tr196] T = 54,1 + 273 = 327,1 (0K) r = 2369,35 (J/kg) [13-Tr314] _ D’ = 0,003872 x 29 x327,12/2369.35 = 5,06 (0C) * Tổn thất áp suất thủy tĩnh: Bx = 94%, tht = 54,1 0C Chọn h = 1,4m. Tra theo hình IV-4 (6-Tr199) ta được D’’=11,30C. Vậy nhiệt độ sôi của dung dịch non B : tsA = tht + D’ +D “ = 54,1 + 5,06 + 11,3 = 70,43 0C Nguyên liệu đưa vào nấu phải có nhiệt độ sôi lớn hơn nhiệt độ trong nồi từ 3-50C. Chọn nhiệt độ của nguyên liệu đưa vào và nhiệt độ của nước chỉnh lí là: 750C. Nhiệt lượng từ các loại nguyên liệu đưa vào tính theo công thức Q = G.C.t (kcal/h). Bảng 5.5 Kết quả thông số nấu non B. TT Nguyên liệu nấu non B Bx Khối lượng (kg/h) T (0C) C (kcal/kg.0C) Q (kcal/h) 1 Mật chè 60,31 730,8 75 0,656 359553,6 2 Nguyên A 76 13577,58 75 0,5668 577182,93 3 Hồi dung C 87 5032,87 75 0,504 190242,49 4 Non B 94 14151,75 70,43 0,464 462472,4 5 Nước chỉnh lý 5% non B 707,59 75 1 53069,25 Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non B: W = Gngl + Gnướcchỉnhlí - GnonB = 5897,09 (kg/h) c. Cân bằng nhiệt nấu B. Tổng nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: Qvào = q1 + q2 +q3 + q5 = 1180488,27 (kcal/h) Nhiệt ra: + Nhiệt do hơi thứ mang ra: Qht = WA . Iht = 5897,09x 620,03 = 3656372,71(kcal/h) + Nhiệt do đường non B mang ra: Qnon = 462472,4 (kcal/h) Ta dùng hơi thứ hiệu I (R) để thực hiện quá trình nấu đường. Ta có nhiệt độ: t0ht = 123,370C,do tổn thất nhiệt đường ống 1 0C nên t = 122,37 _ iht = 647,88 (kcal/kg) tn = 120,370C ; Cn = 1,014(kcal/kg.0C) [13-Tr168] Do đó lượng hơi đốt cần dùng là: D = = = 6379,4 (kg/h) Để bảo đảm cho sự ổn định của quá trình nấu đường ta dùng 60% lượng nhiệt là hơi thứ [6-Tr215]. - Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu non B là : RB = DB x 60% = 3827,64 (kg/h) - Lượng hơi sống dùng cho nấu non A là : D’B = DB- RB = 2551,76 (kg/h) 5.3.3. Nấu non C: a. Chọn chế độ nấu non C. Chọn chế độ nấu chân không của buồng bốc ở nồi nấu non B là 640 mmHg ứng với áp suất là: 0,158 at. Ta có tht = 54,10C, iht = 620,03 (kcal/kg), rht = 565,47 (kcal/kg) b. Tính nhiệt độ sôi của đường non C. Tổn thất nhiệt độ do tăng nhiệt độ sôi (D’). Áp dụng công thức: D’ = 0,003872.a.T2/r (0C) [6-Tr197] Trong đó: a : Độ tăng nhiệt độ sôi ở áp lực thường. Với Bx = 98% D a = 30 0C [6-Tr196] T = 54,1 + 273 = 327,1 (0K) r = 2369,35 (J/kg) [13-Tr314] _ D’ = 0,003872 x 30 x327,12/2369,35 = 5,24 (0C) * Tổn thất áp suất thủy tĩnh: Bx = 98%, tht = 54,1 0C Chọn h = 1,4m. Tra theo hình IV-4 (6-Tr199) ta được D’’=11,570C. Vậy nhiệt độ sôi của dung dịch non B: tsA = tht + D’ +D “ = 54,1 + 5,24 + 11,57 = 70,91 0C Nguyên liệu đưa vào nấu phải có nhiệt độ sôi lớn hơn nhiệt độ trong nồi từ 3-50C. Chọn nhiệt độ của nguyên liệu đưa vào và nhiệt độ của nước chỉnh lí là: 750C. Nhiệt lượng từ các loại nguyên liệu đưa vào tính theo công thức Q = GCt (kcal/h) Bảng 5.6 Kết quả thông số nấu non C. TT Nguyên liệu nấu non C Bx Khối lượng (Kg/h) T ( 0C ) C (kcal/kg.0C) Q (kcal/h) 1 Giống C 84 2249,38 75 0,656 110669,5 2 Nguyên A 76 8254,22 75 0,5668 350886,89 3 Mật B 85 7370,74 75 05155 284971,24 4 Non C 98 14636,88 70,91 0,4414 430106,24 5 Nước chỉnh lý 5% non C 731,84 75 1 54888 Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non C: W = Gngl + Gnướcchỉnhlí - GnonC = 3969,3 (kg/h) b. Cân bằng nhiệt nấu non C. Tổng nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: Qvào = q1 + q2 +q3 + q5 = 801415,63 (kcal/h) Nhiệt ra do hơi thứ mang ra: Qht = Wc . Iht = 3969,3 x 620,03 = 3461085,08 (kcal/h) Nhiệt ra do đường non B mang ra : Qnon = 430106,24 (kcal/h) Ta dùng hơi thứ hiệu I (R) để thực hiện quá trình nấu đường. Ta có nhiệt độ: t0ht = 123,370C,do tổn thất nhiệt đường ống 1 0C nên t = 122,37 _ iht = 647,88 (kcal/kg) tn = 120,370C ; Cn = 1,014 ( kcal/kg.0C) [13-Tr168] Do đó lượng hơi đốt cần dùng là: D = = = 4537,06 (kg/h) Để bảo đảm cho sự ổn định của quá trình nấu đường ta dùng 60% lượng nhiệt là hơi thứ [6-Tr215]. - Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu non C là: Rc = Dc x 60% = 2722,24 (kg/h) - Lượng hơi sống dùng cho nấu non C là : D’c = Dc- Rc = 1814,82 (kg/h) 5.3.4. Nấu giống B,C. a. Chọn chế độ nấu giống B,C. Chọn chế độ nấu chân không của buồng bốc ở nồi nấu non B là 640 mmHg ứng với áp suất là: 0,158 at. Ta có tht = 54,10C, iht = 620,03 (Kcal/kg), rht = 565,47 (kcal/kg) b. Tính nhiệt độ sôi của đường non B. Tổn thất nhiệt độ do tăng nhiệt độ sôi (D’). Áp dụng công thức: D’ =0,003872.a.T2/r (0C) [6-Tr197] Trong đó: a: Độ tăng nhiệt độ sôi ở áp lực thường. Với Bx = 84% D a = 17 0C [6-Tr196] T = 54,1 + 273 = 327,1 (0K) r = 2369,35(J/kg) [11-Tr314] _ D’ = 0,003872 x 17 x 327,12/2369,35 = 2,97 (0C) * Tổn thất áp suất thủy tĩnh : Bx = 94%, tht = 54,1 0C Chọn h = 1,4m. Tra theo hình IV-4 (6-Tr199) ta được D’’= 9,130C. Vậy nhiệt độ sôi của dung dịch giống B,C. tsA = tht + D’ +D “ = 54,1 + 2,97 + 9,13 = 66,2 Nguyên liệu đưa vào nấu phải có nhiệt độ sôi lớn hơn nhiệt độ trong nồi từ 3-5 0C. Chọn nhiệt độ của nguyên liệu đưa vào và nhiệt độ của nước chỉnh lí là: 700C. Nhiệt lượng từ các loại nguyên liệu đưa vào tính theo công thức Q = GCt (kcal/h). Bảng 5.7 Kết quả thông số nấu giống B, C. TT Nguyên liệu nấu non B Bx Khối lượng (Kg/h) T ( 0C ) C (kcal/kg.0C) Q (kcal/h) 1 Mật chè 60,31 3966,98 70 0,656 182163,72 2 Nguyên A 76 2602,68 70 0,5668 103263,93 3 Giống B, C 84 5203 66,2 0,521 179452,51 Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu giống B, C W = Gngl - Gnon giống B,C = 1366,66 (kg/h) c. Cân bằng nhiệt nấu giống B,C. Tổng nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: Qvào = q1 + q2 = 285427,65 (kcal/h) Nhiệt ra do hơi thứ mang ra: Qht = W.Iht = 1366,66 x 620,03 =847370,2 (kcal/h) Nhiệt do giống B, C mang ra QgiongB,C = 179452,51 (kcal/h) Ta dùng hơi thứ hiệu I (R) để thực hiện quá trình nấu đường. Ta có nhiệt độ: t0ht = 123,370C, do tổn thất nhiệt đường ống 1 0C nên t = 122,37 _ iht = 647,88 (kcal/kg) tn = 120,370C ; Cn = 1,014 (kcal/kg.0C) [13-Tr168] Do đó lượng hơi đốt cần dùng là : D = = = 1609,63 (kg/h) Để bảo đảm cho sự ổn định của quá trình nấu giống ta dùng 60% lượng nhiệt là hơi thứ [5-Tr215]. - Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu giống B, C là: RB,C = DB,C x 60% = 967,78 (kg/h) - Lượng hơi sống dùng cho nấu giống B, C là: D’B,C = DB,C - RB,C = 643,85 (kg/h) Bảng 5.5: Tổng kết nhiệt trong quá trình nấu. TT Hạng mục Nấu A Nấu B Nấu C Nấu giống Tổng hơi 1 Hơi sống (kg/h) 8402,36 2551,76 1814,82 643,85 13412,79 2 Hơi thứ (kg/h) 12603,54 3827,64 2722,24 967,78 20121,12 5.4. Cân bằng nhiệt cho hệ cô đặc. 5.4.1. Tính lượng hơi nước bốc hơi. Lượng nước bốc hơi của hệ cô đặc: W = 156624,17(kg/h) Theo phương pháp đơn giản: Phương pháp này dựa trên giả thuyết rằng 1kg hơi đốt làm bốc hơi 1 kg hơi nước. Ngoài ra phương pháp này không kể đến quá trình tự bay hơi và nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh. Gọi Wi ( i = 1 4 ): là hơi nước bốc hơi ở hiệu thứ i. D0: Lượng hơi cung cấp cho hiệu I R: Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu đường. E1, E2, E3: Lượng hơi thứ ở các hiệu dùng để gia nhiệt lần III, II, I. Sơ đồ bốc hơi Ta có hệ phương trình: W1 = D0 W2 = D0 – R – E1 W3 = D0 – R – E1 – E2 W4 = D0 – R – E1 – E2 – E3 W = 4D0 - (3R + 3E1 + 2E2 + E3) (*) Trong đó: E1 = 12682,5(kg/h) E2 = 18853,9 (kg/h) E3 = 5904,6 (kg/h) W = 156624,17 (kg/h) R = RA + RB + RC +RB,C =20121,2 (kg/h) Từ phương trình (*) ta có: D0 = = 74661,92 (kg/h) 5.4.2. Lượng hơi dùng cho hệ cô đặc: Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt cho hệ thống cô đặc 4 hiệu, không tính đến nhiệt tổn thất do cô đặc làm tăng nồng độ và nhiệt tổn thất ra môi trường. Theo phương trình cân bằng nhiệt, Qvào = Qra + Hiệu 1 : D0(ihđ - ing1) = Gđ.C1(ts1- tđ) + W1(iht1 - Cn. ts1) (1) + Hiệu 2 : (W1-E1-R)(i1-ing2) = (Gđ -W1).C2(ts2 - ts1) + W2(iht2 - Cn. ts2) (2) + Hiệu 3 : (W2- E2)(i2 - ing3) = (Gđ - W1- W2).C3(ts3- ts2) + W3(iht3-Cn.ts3) (3) + Hiệu 4 : (W3-E3)(i3-ing4) = (Gđ- W1- W2- W3).C4(ts4- ts3) + W4(iht4 - Cn.ts4) (4) Trong đó: D0 : Lượng hơi sống tiêu tốn ở hiệu 1 (kg/h) Gđ : Lượng dung dịch đầu (kg/h) Wi : Lượng nước bốc lên ở các hiệu (kg/h) R,Ei : Lượng hơi thứ lấy ra ở các hiệu (kg/h) ih : Hàm nhiệt của hơi đốt hiệu I (kcal/kg) ii : Hàm nhiệt của hơi thứ của các hiệu (kcal/kg) ing : Hàm nhiệt nước ngưng từ hơi đốt trong các hiệu (kcal/kg) Cn : Nhiệt dung riêng của nước, Cn = 1,014 (kcal/kg.0C) Ci : Nhiệt dung riêng của dung dịch ở các hiệu (kcal/kg.0C) Bảng 5.6: Tính toán và tra bảng các thông số của quá trình bốc hơi Hàm nhiệt của hơi (Kcal/kg) TT i 1 2 3 4 ihđ 651,36 647,65 643,3 636,92 iht 648 643,68 637,34 624,4 Hàm nhiệt nước ngưng ứng với nhiệt độ nước ngưng Nhiệt dung riêng dung dịch ứng với Bx của dung dịch 130,240C 120,370C 108,960C 92,850C 13,39% 20,64% 28,45% 37,86% ing1 ing2 ing3 ing4 C1 C2 C3 C4 130,85 120,7 108,7 92,82 0,921 0,882 0,838 0,784 D0 (kg/h) Gđ (kg/h) Lượng hơi phụ lấy ra ở các hiệu R (kg/h) E1 (kg/h) E2 (kg/h) E3 (kg/h) 74661,92 201618,75 20121,2 12682,5 18853,9 5904,6 Nhiệt độ sôi của d.dịch (0C) td ts1 ts2 ts3 ts4 115 125,59 114,854 99,87 72,9 Nồi : Lượng hơi bốc ra từ nồi 1: Từ (1) (1’) = 70870,95 (kg/h) Nồi 2: Lượng hơi bốc ra từ nồi 2: (2’) = 35858,89 (kg/h) Nồi 3: Lượng hơi bốc ra từ nồi 3: (3’) = 23584,55 (kg/h) Nồi 4: Lượng hơi bốc ra từ nồi 4: (4’) = 20106,29 (kg/h) Nồng độ dung dịch ở các nồi: Bx1 = Gđ20,65 % Bx2 = Gđ = 28,45 % Bx3 = Gđ = 37,86 % Bx4 = Gđ = 52,73 % Bx4 = 52,73% suy ra lượng hơi đốt vào hiệu I ít hơn so với lượng hơi cần thiết để cô đặc mật chè đến nồng độ 60%, ta chọn lại Do = 76270 (kg/h). Nồi 1: thay Do = 76270 vào (1’) ta tính được: W1 = 72478,56 kg/h Bx1 = 20,91 %. Nồi 2: thay số vào (2’) ta tính được: W2 = 37619,75 kg/h Bx2 = 29,5 %. Nồi 3: thay số vào (3’) ta tính được: W3 = 25106,67 kg/h Bx3 = 40,65 %. Nồi 4: thay số vào (4’) ta tính được: W4 = 21427,22 kg/h Bx4 = 60,01%. Sai số so với giả thiết ban đầu: h1 = x 100 = 0,58 % h2 = x 100 = 0,05% h3 = x 100 = 0,15% h4 = x 100 = 2,37% Như vậy: h1, h2, h3, h4 < 5%. Vậy coi như giả thiết về phân phối hơi là phù hợp. 5.5. Nhiệt dùng cho những yêu cầu khác. 5.5.1. Lượng hơi dùng cho li tâm. Lượng hơi dùng cho li tâm khoảng 23 % so với lượng non A. Chọn 3% Lượng đường non A nấu được là: 41265,42 (kg/h) Lượng hơi cần dùng: D1= 3%41265,42 = 1237,96 (kg/h) 5.5.2.Lượng hơi dùng cho lọc chân không. Lượng hơi dùng cho lọc chân không khoảng 2% so với mía. . Khối lượng mía = = 187500(kg/h) D2 = 0,02 187500 = 3750(kg/h) 5.5.3. Nhiệt dùng gia nhiệt cho nguyên liệu đem đi nấu đường. Để đơn giản cho tính toán ta giả thuyết các nguyên liệu đều được nâng nhiệt từ 25 – 80 0C, chỉ trừ hồ B và hồi dung C do được ly tâm nên nhiệt đo ban đầu là 50 0C ( đây là sản phẩm của quá trình nấu, nên nhiệt độ còn khá cao, sau khi đưa đi li tâm nhiệt độ tuy có giảm nhưng vẫn còn cao, ta chọn 50 0C ). Nhiệt lượng được tính theo công thức: Q = G.C.t (kcal/h) Bảng 5.7: Tính lượng hơi dùng để gia nhiệt nguyên liệu nấu đường. TT Nguyên liệu Khối lượng (kg) C (kcal/kg.0C) t (0C) Q (kcal/h) 1 Mật chè 44625 0,656 55 1610070 2 Mật loãng A 6245,83 0,566 55 215159,8 3 Mật nguyên A 19330,42 0,589 55 601755,97 4 Mật B 7370,42 0,515 55 202333,96 5 Hồ B 10096,67 0,515 30 155993,55 6 Hồi dung C 5032,92 0,504 30 76097,75 7 Giống B,C 5203,33 0,512 55 146525,87 Tổng Q 3001543,95 Vói P = 2,95at, I = 651,6 (kcal/h), Cnng = 1,014, tnng =130,24 Lượng hơi cần dùng: D3 = Q / (I - Cnng x tnng) = 5780 (kg/h) 5.5.4. Nhiệt dùng cho sấy. Khối lượng đường đi sấy : G1 = 15211,92 (kg/h), Đường thành phẩm trước khi sấy có nhiệt độ 60 0C sau khi sấy 75 0C Độ ẩm ban đầu của đường chưa sấy là 0,5% sau khi sấy 0,05%, Khối lượng đường sau khi sấy: 19121,45 Khối lượng nước bốc hơi: W = 68,49 (kg/h) Trạng thái không khí trước khi vào calorife T0 = 25 0C, = 85%(kg/h), x0 = 0,018 (kg/kgkkk), I0 = 16,8 (kcal/kg) T2 = 70 0C, = 10,5%, x2 = 0,02 (kg/kgkkk), I2 = 30 (kcal/kg) Không khí khô cần: L = W/(x2 - x0) = 52610 (kcal/kg) Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy: Nhiệt vào: Do không khí mang vào: L.I0 = 52610 x 16,8 = 883848 (kcal/kg) Do đường mang vào: G1.C1.t1 = 19226,67 x 0,509 x 60 = 587182,5 Nhiệt đun nóng cho calorife: Qk Nhiệt ra: Do không khí mang ra: L.I2 = 52610 x 30 = 1578300 (kcal/kg) Do đường mang ra: G2.C2.t2 = 19121,45 x 0,509 x 75 = 729961,35 (kcal/kg) Do tổn thất: Qm = 10% .Qk Phương trình cân bằng nhiệt: Qvào = Qra L.I0 + G1.C1.t1 +Qk = L.I2 + G2.C2.t2 + 0,1Qk Vậy: Qk = 930256,5(kcal/kg) Với P = 2,95at, I = 651,36 (kcal/h), Cnng = 1,014, tnng =130,24 Lượng hơi cần dùng: D4 = Qk / (I - Cnng x tnng) = 1791,38 (kg/h) Tổng lượng nhiệt dùng cho các nhu cầu khác: D1 + D2 + D3 +D4 = 12559,34 (kg/h) 5.8: Tổng hợp lượng hơi dùng cho nhà máy. TT Hạng Mục Khối Lượng (kg/h) % so với mía 1 Hơi đốt dùng cho nấu đường 37738,17 20 2 Hơi đốt dùng cho bốc hơi 76270 40,7 3 Hơi đốt dùng cho các nhu cầu khác 12559,34 6,7 4 Tổng (D) 126567,51 67,4 Tổng lượng hơi đốt thực tế dùng là: Dtt = 1,1.D = 1,1 x 126567,51 = 139224,26 ( kg/h) chương 6. TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 6.1. Thiết bị ở công đoạn ép. 6.1.1. Thiết bị ép. 6.1.1.1. Chọn bộ ép Năng suất nhà máy 4500 tấn mía/ngày = 187,5 (tấn/h). Căn cứ vào lí thuyết và thực tế, chọn hệ máy ép gồm 3 bộ trục, mỗi bộ trục gồm các trục ép: trục đỉnh, trục trước và trục sau. Theo năng suất nhà máy, ta chọn trục có kích thước: D x L = 813 x 1524 (mm) [24] 6.1.2. Băng chuyền mía: Chọn băng chuyền mía dạng tấm, gồm những lá thép ghép kề nhau, gắn trên hệ xích đỡ con lăn (Dựa theo thiết bị nhà máy đường Quảng Phú). Băng chuyền gồ