Đồ án Thiết kế nhà máy bia 10 triệu lít/năm

Çy cđa vá thiÕt bÞ. l: hƯ sè dÉn nhiƯt cđa vá thiÕt bÞ, vá thiÕt bÞ lµm b»ng thÐp kh«ng rØ nªn: l = 300 kcal/m².h.®é : hƯ sè dÉn nhiƯt trung b×nh cđa cỈn bÈn b¸m vµo 2 phÝa vá thiÕt bÞ. ®èi víi h¬i n­íc ®èi víi chÊt h÷u c¬, dung dÞch muèi TÝnh Δt: Thùc chÊt h×nh thøc trao ®ỉi nhiƯt ë ®©y lµ h×nh thøc trao ®ỉi nhiƯt kiĨu gi¸n tiÕp. C«ng thøc tÝnh: 90° 119,6° 119,6° 50° Δt1: hiƯu sè lín nhiƯt ®é h¬i nãng vµ nhiƯt ®é khèi dÞch cÇn ®un tíi 90°C. Δt1 = 119.6 – 90 = 29,6 (°C) Δt2: hiƯu sè gi÷a nhiƯt ®é h¬i nãng vµ khèi dÞch cÇn ®un. Δt1 = 119.6 – 50 = 69,6 (°C) VËy ta cã: TÝnh F: DiƯn tÝch bỊ mỈt truyỊn nhiƯt: HƯ sè an toµn lµ 1,2 nªn diƯn tÝch truyỊn nhiƯt thùc lµ: 3,8 ´ 1,2 = 4,6 (m2) §Ỉc tÝnh kü thuËt cđa nåi hå ho¸: Nåi th©n trơ, ®¸y vµ n¾p h×nh c«n ®­ỵc chÕ t¹o b»ng vËt liƯu thÐp kh«ng rØ. §­êng kÝnh nåi 2000mm, chiỊu cao phÇn th©n trơ 1200mm, ®un nãng b»ng h¬i n­íc b·o hoµ ¸p suÊt 4 bar. Hép gi¶m tèc c«ng suÊt 5 kw, tèc ®é 1430 vßng/phĩt, tèc ®é ®Çu ra 15/30 vßng/phĩt. KÕt cÊu hƯ thèng c¸nh khuÊy kÝn, ch¾c ch¾n, ªm. BỊ dµy th©n nåi d = 4mm, ®¸y nåi d = 5mm, n¾p nåi d = 4mm. Th©n vµ ®¸y d­íi bäc c¸ch nhiƯt b«ng thủ tinh dµy 100mm, bªn ngoµi bäc thÐp kh«ng rØ, cã cÇu c¸ch nhiƯt víi th©n nåi. N¾p hinh c«n, cã cưa ng­êi tiªu chuÈn, cã c«ng t¾c an toµn, cã ®Ìn chiÕu s¸ng halogen 24V, 100W, cã qu¶ cÇu CIP vƯ sinh. èng tho¸t h¬i f300, d = 2mm lµm b»ng thÐp kh«ng rØ, cao qu¸ m¸i 1,5-2m, cã chơp ng¨n m­a, l­íi chèng chim, chuét. TÝnh to¸n vµ chän thiÕt bÞ ®­êng ho¸ TÝnh kÝch th­íc nåi. Chän thiÕt bÞ ®­êng ho¸: Chän thiÕt bÞ hå ho¸ cã 2 vá, ®¸y vµ n¾p h×nh nãn cã c¸c kÝch th­íc nh­ sau §­êng kÝnh D. ChiỊu cao trơ H = 0,6D. §¸y h×nh nãn cã gãc nhän a1 = 15°C, chiỊu cao h1. N¾p h×nh nãn cã gãc nhän a2 = 25°C , chiỊu cao h2. h h2 h1 d TÝnh kÝch th­íc nåi Tỉng l­ỵng dÞch ®em ®­êng ho¸ lµ 10284 kg. Khèi l­ỵng riªng d = 1,08 nªn thĨ tÝch cđa dÞch ®­êng ho¸ lµ: HƯ sè sư dơng nåi lµ h = 0,8 vËy thĨ tÝch thùc cđa nåi lµ: VËy thĨ tÝch nåi lµ: Þ Chän ®­êng kÝnh nåi lµ D = 2800mm. Líp vë ¸o h¬i dµy 100mm §­êng kÝnh ngoµi: Dn = 2800 + 2 ´ 100 = 3000mm ChiỊu cao trơ: H = 2800 ´ 0,8 = 2300mm ChiỊu cao ®¸y: h1 = 2800 ´ 0,134 = 400mm ChiỊu cao n¾p: h2 = 2800 ´ 0,233 = 700mm Chän c¸nh khuÊy cong cã d¹ng h×nh má neo. Tra sỉ tay ho¸ c«ng 1 cã ®­êng kÝnh c¸nh khuÊy lµ: d = D/1,2 = 3000/1.2 = 2500 mm. TÝnh diƯn tÝch truyỊn nhiƯt. C«ng thøc tÝnh diƯn tÝch bỊ mỈt truyỊn nhiƯt lµ: Q: tỉng l­ỵng nhiƯt dïng ®Ĩ n©ng nhiƯt ®é dÞch ch¸o lªn c¸c ®iĨm dõng nhiƯt ®é. K: hƯ sè truyỊn nhiƯt tõ h¬i ®Õn dÞch, kcal/m²h.®é. Dttb: hiƯu sè nhiƯt ®é trung b×nh. T: thêi gian Qm: l­ỵng nhiƯt cÇn cung cÊp cho dÞch ch¸o trong giai ®o¹n nhÊt ®Þnh. Qtt = 5% Qm: l­ỵng nhiƯt tỉn thÊt ra m«i tr­êng xung quanh. TÝnh Q: Q ®­ỵc x¸c ®Þnh bëi chu k× t¶i nhiƯt lín nhÊt, ®ã lµ chu k× n©ng nhiƯt ®é nåi dÞch ho¸ tõ 65°C lªn 76°C trong 10 phĩt. Q = mCDt = (m1C1 + m2C2)Dt m1: khèi l­ỵng chÊt kh« trong dÞch (kg) m1 = 545,69 + 1123 ´ 0,995 ´ 0,93 + 0,05 ´ 545,69 ´ 0,995 ´ 0,93 = 1559,61 (kg) m2: khèi l­ỵng n­íc trong dÞch (kg) m2 = m2 = 3160 + 86,3 + 5436,4 + 76,1 = 8758,8 (kg) C: nhiƯt dung riªng cđa khèi dÞch, kcal/kg°C. Tra sỉ tay ho¸ c«ng I cã: C1 tû nhiƯt cđa chÊt hoµ tan: C1 = 0,34 (kcal/m².h.®é) C2 tû nhiƯt cđa n­íc: C2 = 1 (kcal/m².h.®é) Þ Qm = (1559,61 ´ 0,34 + 8758,8 ´ 1) (76 -65) = 102179,74 (kcal) NhiƯt tỉn thÊt: Qtt = 5% Qm = 0,05 ´ 102179,74 = 5108,99(kcal) VËy l­ỵng nhiƯt cÇn cung cÊp lµ: TÝnh K: C«ng thøc tÝnh hƯ sè truỊn nhiƯt k a1: hƯ sè cÊp nhiƯt tõ h¬i n­íc nãng vµo vá thiÕt bÞ. a1 = 6000 kcal/m².h.®é a2: hƯ sè cÊp nhiƯt cđa dÞch \ p: ¸p suÊt cđa h¬i n­íc §Ĩ ®¶m b¶o vËn hµnh s¶n xuÊt cÇn ¸p suÊt h¬i p = 2at Þ (kcal/m².h.®é) d = 5mm = 0,005m: bỊ dÇy cđa vá thiÕt bÞ. l: hƯ sè dÉn nhiƯt cđa vá thiÕt bÞ, vá thiÕt bÞ lµm b»ng thÐp kh«ng rØ nªn: l = 300 kcal/m².h.®é : hƯ sè dÉn nhiƯt trung b×nh cđa cỈn bÈn b¸m vµo 2 phÝa vá thiÕt bÞ. ®èi víi h¬i n­íc ®èi víi chÊt h÷u c¬, dung dÞch muèi TÝnh Δt: Thùc chÊt h×nh thøc trao ®ỉi nhiƯt ë ®©y lµ h×nh thøc trao ®ỉi nhiƯt kiĨu gi¸n tiÕp. C«ng thøc tÝnh: 76° 119,6° 119,6° 65° Δt1: hiƯu sè lín nhiƯt ®é h¬i nãng vµ nhiƯt ®é khèi dÞch cÇn ®un tíi 76°C. Δt1 = 119.6 – 65 = 54,6 (°C) Δt2: hiƯu sè gi÷a nhiƯt ®é h¬i nãng vµ khèi dÞch cÇn ®un. Δt1 = 119.6 – 76 = 43,6 (°C) VËy ta cã: TÝnh F: DiƯn tÝch bỊ mỈt truyỊn nhiƯt: HƯ sè an toµn lµ 1,2 nªn diƯn tÝch truyỊn nhiƯt thùc lµ: 12,4 ´ 1,2 = 15 (m2) §Ỉc tÝnh kü thuËt cđa nåi ®­êng ho¸: ThiÕt bÞ nÊu malt lµ thiÕt bÞ gia nhiƯt lo¹i hai vá th©n trơ, ®¸y vµ n¾p h×nh c«n ®­ỵc lµm b»ng vËt liƯu thÐp kh«ng rØ. §­êng kÝnh nåi 2000mm, chiỊu cao phÇn th©n trơ 1700mm, thĨ tÝch nåi 170hl, ®un nãng b»ng h¬i n­íc b·o hoµ ¸p suÊt 4 bar. Hép gi¶m tèc c«ng suÊt 5 kw, tèc ®é 1430 vßng/phĩt, tèc ®é ®Çu ra 15/30 vßng/phĩt. KÕt cÊu hƯ thèng c¸nh khuÊy kÝn, ch¾c ch¾n, ªm. BỊ dµy th©n nåi d = 4mm, ®¸y nåi d = 5mm, n¾p nåi d = 4mm. Th©n vµ ®¸y d­íi bäc c¸ch nhiƯt b«ng thủ tinh dµy 100mm, bªn ngoµi bäc thÐp kh«ng rØ, cã cÇu c¸ch nhiƯt víi th©n nåi. N¾p h×nh c«n, cã cưa ng­êi tiªu chuÈn, cã c«ng t¾c an toµn, cã ®Ìn chiÕu s¸ng halogen 24V, 100W, cã qđa cÇu CIP vƯ sinh. èng tho¸t h¬i f300 d = 2mm lµm b»ng thÐp kh«ng rØ, cao qu¸ m¸i 1,5-2m, cã chơp ng¨n m­a, l­íi chèng chim, chuét. tÝnh vµ chän thiÕt bÞ läc dÞch ®­êng Chän thïng läc ®¸y b»ng. Thïng h×nh trơ, lµm b»ng thÐp kh«ng gØ, cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau: Kho¶ng c¸ch tõ ®¸y thËt ®Õn ®¸y gi¶ lµ 20 cm. HƯ sè ®ỉ ®Çy th©n trơ lµ 0,8. §­êng kÝnh D. ChiỊu cao trơ H = 0,4D, chiỊu cao ®Ønh h = 0,15D. T¹o gãc nghiªng ë ®¸y gi¶ lµ 1,5°. TÝnh to¸n Sau ®­êng ho¸ l­ỵng n­íc bay h¬i kho¶ng 4%. Theo phÇn tÝnh to¸n c©n b»ng vËt liƯu, ®Ĩ s¶n xuÊt ®­ỵc 100l bia ta cã l­ỵng dÞch sau khi ®­êng ho¸ lµ 98,72 kg. Þ VËy l­ỵng dÞch sau khi ®­êng ho¸ cđa 1 mỴ lµ: (1,07 lµ khèi l­ỵng riªng cđa dÞch ®­êng) TÝnh chiỊu cao cđa thßng läc: khi dïng thïng läc, theo kinh nghiƯm thùc tÕ th× cø 1 kg b· kh« cho tõ 1,8l b· (®é Èm b· chiÕm 80%). Theo tÝnh c©n b»ng s¶n phÈm, khi t¹o ra thµnh phÈm 100l th× thu ®­ỵc 20,785 kg b· ­ít. VËy l­ỵng b· läc 1 mỴ lµ: 2078,5 ´ 1,8 = 3741,3 lÝt (kho¶ng 3,7413 m3). Thùc tÕ muèn läc x¶y ra b×nh th­êng th× chiỊu cao lãp b· n»m trong kho¶ng 0,3-0,5 m. Chän chiỊu cao líp b· h1 = 0,4m. Þ DiƯn tÝch phÇn b· läc lµ: ChiỊu cao phÇn dÞch trªn b· 0,6m. Þ DiƯn tÝch phÇn dÞch läc trªn b· lµ: Tỉng diƯn tÝch thïng läc lµ: S = S1 + S2 = 6,8+ 9,4 = 16,2 (m2) Tõ c«ng thøc: ChiỊu cao thïng: H = 0,4D = 0,4 ´ 4,5 + 0,2 = 2(m) ChiỊu cao ®Ønh: h = 0,15D = 0,15 ´ 2,6 = 0,4 (m) TÝnh sè èng dÉn dÞch: theo thùc tÕ s¶n xuÊt th× cø 0,8-1,2 m2 diƯn tÝch läc cÇn 1 èng dÉn dÞch ra (chän 0,8). Þ Sè èng dÉn dÞch lµ: Chän sè èng dÉn dÞch lµ 7 èng, ®­êng kÝnh èng dÉn f = 60 mm. Chän dao: chiỊu cao dao h2 = 0,5H = 0,5 ´ 2,5 = 1,3 (m) §­êng kÝnh trơc dao: d = 0,8D = 0,8 ´ 2,6 = 2 (m) §éng c¬ 5 kw. D¶i qu¹t gåm: tÊm l­íi dµy 5 mm, tỉng diƯn tÝch cđa c¸c lç chiÕm 8-10% diƯn tÝch ®¸y, lç l­íi cã h×nh mĩi cam c¾t ngang. §Ỉc tÝnh kü thuËt cđa thïng: ThiÕt bÞ nµy lµ thiÕt bÞ läc ®¸y b»ng cã r¨ng cµo, dung tÝch 220hl, ®­êng kÝnh 4500mm, chiỊu cao 2000mm. §é dµy n¾p, th©n d = 4mm, ®¸y d = 6mm. Thêi gian mét mỴ läc kh«ng qu¸ 90 phĩt, cã hƯ thèng ®iỊu chØnh tèc ®é läc, cã hƯ thèng ®Þnh l­ỵng n­íc rưa b· tõng giai ®o¹n. N¾p nåi cã khe cưa ®Ĩ th¸o, l¾p l­íi läc. M« t¬ gi¶m tèc c«ng suÊt 5kw cho c¸nh khuÊy, hƯ thèng c¸nh khuÊy, ®¶o b·, c¾t g¹t b· cã kÕt cÊu d¹ng ®Ỉc biƯt, tèc ®é quay 0,8 – 8 vßng/phĩt, trơc ngang vµ 12 dao g¹t b· b»ng inox, 12 c¸nh c¾t b·, b¹c thau, bƯ ®ì, chÌn lµm kÝn b»ng cao su thùc phÈm chÞu nhiƯt, m« t¬ 2kw, hép gi¶m tèc ®Ĩ n©ng h¹ c¸nh khuÊy cã hƯ thèng an toµn vµ ®Ìn b¸o vÞ trÝ lƯ xuèng c¸nh khuÊy. Vßng trßn CIP trªn n¾p nåi ®­êng kÝnh 1500 g¾n 5 vßi phun rưa ®Ỉc biƯt b»ng inox. HƯ thèng CIP d­íi ®¸y nåi gåm 16 vßi phun inox, van ®iỊu chØnh ¸p lùc. Vßng trßn gom dÞch ®­êng kÝnh 1200mm, èng ®­êng kÝnh 60 nèi víi 7 ®Çu gom dÞch tõ ®¸y nåi. Thïng trung gian sau läc cã kÝnh quan s¸t ®é trong, thĨ tÝch 0,6 m3, van lÊy mÉu f10. B¶o «n th©n vµ ®¸y b»ng b«ng thủ tinh dµy 100mm, bªn ngoµi bäc bäc inox tÊm dµy 1,5mm cã cÇu c¸ch nhiƯt. Van x¶ b· f600 b»ng thÐp kh«ng rØ cã vÝt ®Þnh vÞ, cã ®Ìn chiÕu s¸ng halogen 24V, 100W, cưa ng­êi tiªu chuÈn, cã kÝnh quan s¸t. B¬m sang nåi nÊu hoa ho¹t ®éng tù ®éng theo mùc n­íc trong thïng trung gian. èng tho¸t h¬i f300, d = 2mm lµm b»ng thÐp kh«ng rØ, cao qu¸ m¸i 1,5-2m, cã chơp ng¨n m­a, l­íi chèng chim, chuét. Chän thïng chøa b· g¹o vµ b· malt. L­ỵng b· läc 1 mỴ lµ 2,0785 m3. Chän thïng chøa b·: dù trï b· ®­ỵc lÊy ®i hÕt sau mçi ngµy lµm viƯc, tøc lµ chøa ®­ỵc 4 mỴ. VËy thĨ tÝch l­ỵng b· ph¶i chøa lµ: (0,8 lµ hƯ sè ®ỉ ®Çy cđa b· trong thïng chøa). Chän 1 thïng chøa b· duy nhÊt cho nhµ m¸y cã h×nh trơ, ®¸y h×nh nãn cã c¸c th«ng sè: §­êng kÝnh D, chiỊu cao trơ H = 1,5D. §¸y h×nh nãn cã gãc a = 60°, chiỊu cao ®¸y h. Ta cã c«ng thøc: VËy chiỊu cao trơ lµ: H = 1,8 ´ 1,5 = 2,8 (m). ChiỊu cao ®¸y lµ: h = 0,87 ´ 1,8 = 1,6 (m). §é dµy cđa thiÕt bÞ d = 5 mm. ThiÕt bÞ cã 4 ch©n, cã khung gia cè, chiỊu cao ®¸y c¸ch mỈt ®Êt kho¶ng 1 m, van x¶ b· cã ®­êng kÝnh 250 mm. TÝnh vµ chän thiÕt bÞ nÊu hoa. TÝnh kÝch th­íc nåi. Chän thiÕt bÞ nÊu hoa: Chän thiÕt bÞ nÊu hoa cã 2 vá, ®¸y vµ n¾p h×nh nãn cã c¸c kÝch th­íc nh­ sau §­êng kÝnh D. ChiỊu cao trơ H = 0,6D. §¸y h×nh nãn cã gãc nhän a1 = 15°C, chiỊu cao h1. N¾p h×nh nãn cã gãc nhän a2 = 25°C , chiỊu cao h2. h h2 h1 d TÝnh kÝch th­íc: ThĨ tÝch nåi nÊu hoa ph¶i chøa ®­ỵc l­ỵng dÞch sau khi läc vµ n­íc rưa b·. HƯ sè ®ỉ ®Çy cđa nåi ph¶i thÊp v× dÞch khi s«i ë nhiƯt ®é cao sÏ trµo lªn chiÕm mét thĨ tÝch lín, chän hƯ sè ®ỉ ®Çy lµ 0,7. L­ỵng dÞch ®­êng tr­íc khi ®­a vµo nÊu hoa lµ 108,737l tÝnh cho 100l bia thµnh phÈm cïng víi l­ỵng n­íc rưa b·lµ 4284,2 lÝt. VËy 1 mỴ sÏ lµ: V = 108,737 ´ 100 + 4284,2 = 15,2 (m3) VËy thĨ tÝch nåi lµ: Þ Chän ®­êng kÝnh nåi lµ D = 3600mm. Líp vë ¸o h¬i dµy 100mm §­êng kÝnh ngoµi: Dn = 3400 + 2 ´ 100 = 3800mm ChiỊu cao trơ: H = 3600 ´ 0,6 = 2200mm ChiỊu cao ®¸y: h1 = 3600 ´ 0,134 = 500mm ChiỊu cao n¾p: h2 = 3600 ´ 0,233 = 800mm TÝnh diƯn tÝch truyỊn nhiƯt. C«ng thøc tÝnh diƯn tÝch bỊ mỈt truyỊn nhiƯt lµ: Q: tỉng l­ỵng nhiƯt dïng ®Ĩ n©ng nhiƯt ®é dÞch ch¸o lªn c¸c ®iĨm dõng nhiƯt ®é. K: hƯ sè truyỊn nhiƯt tõ h¬i ®Õn dÞch, kcal/m²h.®é. Dttb: hiƯu sè nhiƯt ®é trung b×nh. T: thêi gian Qm: l­ỵng nhiƯt cÇn cung cÊp cho dÞch ch¸o trong giai ®o¹n nhÊt ®Þnh. Qtt = 5% Qm: l­ỵng nhiƯt tỉn thÊt ra m«i tr­êng xung quanh. TÝnh Q: Q ®­ỵc x¸c ®Þnh bëi chu k× t¶i nhiƯt lín nhÊt, ®ã lµ chu k× n©ng nhiƯt ®é nåi dÞch ho¸ tõ 70°C lªn 100°C trong 30 phĩt. Q = mCDt + m: khèi l­ỵng dÞch ®­êng tr­íc khi nÊu hoa cho 1 mỴ nÊu (kg) m1 = 108,737 ´ 100 = 10873,7 (kg) C: nhiƯt dung riªng cđa khèi dÞch, kcal/kg°C. Tra sỉ tay ho¸ c«ng I cã: (kcal/m².h.®é) C1 tû nhiƯt cđa chÊt hoµ tan: C1 = 0,34 (kcal/m².h.®é) C2 tû nhiƯt cđa n­íc: C2 = 1 (kcal/m².h.®é) W: ®é Èm cđa dÞch, % Þ Qm = 10873,7 ´ 0,9 ´ (100 -70) = 293589,9 (kcal) NhiƯt tỉn thÊt: Qtt = 5% Qm = 0,05 ´ 293589,9 = 14679,5(kcal) VËy l­ỵng nhiƯt cÇn cung cÊp lµ: TÝnh K: C«ng thøc tÝnh hƯ sè truỊn nhiƯt k a1: hƯ sè cÊp nhiƯt tõ h¬i n­íc nãng vµo vá thiÕt bÞ. a1 = 6000 kcal/m².h.®é a2: hƯ sè cÊp nhiƯt cđa dÞch \ p: ¸p suÊt cđa h¬i n­íc §Ĩ ®¶m b¶o vËn hµnh s¶n xuÊt cÇn ¸p suÊt h¬i p = 2at Þ (kcal/m².h.®é) d = 5mm = 0,005m: bỊ dÇy cđa vá thiÕt bÞ. l: hƯ sè dÉn nhiƯt cđa vá thiÕt bÞ, vá thiÕt bÞ lµm b»ng thÐp kh«ng rØ nªn: l = 300 kcal/m².h.®é : hƯ sè dÉn nhiƯt trung b×nh cđa cỈn bÈn b¸m vµo 2 phÝa vá thiÕt bÞ. ®èi víi h¬i n­íc ®èi víi chÊt h÷u c¬, dung dÞch muèi TÝnh Δt: Thùc chÊt h×nh thøc trao ®ỉi nhiƯt ë ®©y lµ h×nh thøc trao ®ỉi nhiƯt kiĨu gi¸n tiÕp. C«ng thøc tÝnh: 70° 100° 119,6° 119,6° Δt1: hiƯu sè lín nhiƯt ®é h¬i nãng vµ nhiƯt ®é khèi dÞch cÇn ®un tíi 100°C. Δt1 = 119.6 – 100 = 19,6 (°C) Δt2: hiƯu sè gi÷a nhiƯt ®é h¬i nãng vµ khèi dÞch cÇn ®un. Δt1 = 119.6 – 70 = 49,6 (°C) VËy ta cã: TÝnh F: DiƯn tÝch bỊ mỈt truyỊn nhiƯt: HƯ sè an toµn lµ 1,2 nªn diƯn tÝch truyỊn nhiƯt thùc lµ: 18 ´ 1,2 = 22 (m2) §Ỉc tÝnh kü thuËt cđa nåi nÊu hoa: ThiÕt bÞ nÊu lµ lo¹i thiÕt bÞ h×nh trơ, gia nhiƯt kiĨu èng chïm, dung tÝch 260hl, chiỊu cao 1800mm, ®­êng kÝnh trơ 3000mm lµm b»ng thÐp kh«ng rØ, th©n d = 4mm, ®¸y d = 5mm, ®un nãng b»ng h¬i b·o hoµ. HƯ thèng phun xÞt níc dïng vƯ sinh nåi víi 4 ®Çu phun CIP 20 m3/h. N¾p c«n ë ®Ønh 25°, cã cđa vƯ sinh ®­êng kÝnh 450mm, ®Ìn chiÕu s¸ng 24V, 100W, cã c«ng t¾c. èng tho¸t h¬i f300, d = 2mm lµm b»ng thÐp kh«ng rØ, cao qu¸ m¸i 1,5-2m, cã chơp ng¨n m­a, l­íi chèng chim, chuét. Gia nhiƯt chïm èng bªn trong, mỈt sµn dµy 10mm, cã nãn ng¨n s«i trµo vµ ®¶o dÞch; thêi gian nÊu s«i 70 – 80 phĩt, cã qu¶ cÇu vƯ sinh. B¶o «n th©n vµ ®¸y b»ng b«ng thủ tinh dµy 100mm, bªn ngoµi bäc inox dµy 1,5mm. Ch©n nåi b»ng èng inox, ®¸y nåi b»ng thÐp kh«ng rØ dµy 6mm. mét ®¼êng èng n¹p theo ph­¬ng tiÕp tuyÕn víi thµnh nåi lµm b»ng thÐp kh«ng rØ, ®­ỵc hµn vµo thµnh nåi. ThiÕt bÞ ®un n­íc nãng. TÝnh kÝch th­íc nåi. N­íc nãng trong qu¸ tr×nh nÊu bao gåm: N­íc vƯ sinh: n­íc rưa thiÕt bÞ. N­íc c«ng nghiƯp: n­íc dïng ®Ĩ nÊu vµ rưa b·. TÝnh n­íc vƯ sinh: Sau khi hoµn thµnh mét mỴ nÊu ta cÇn vƯ sinh nåi nÊu b»ng n­íc nãng. Mçi nåi cÇn 300l víi hƯ thèng nÊu vµ mçi hƯ thèng gåm c¸c nåi: hå ho¸, nåi ®­ßng ho¸, nåi läc ®¸y b»ng, nåi nÊu hoa, thïng l¾ng xo¸y; cã tÊt c¶ 5 thïng cÇn vƯ sinh. VËy l­ỵng n­íc cÇn dïng lµ: Nvs = 4 ´ 5 ´ 300 = 6000 (l). TÝnh n­íc cho d©y truyỊn nÊu: L­ỵng n­íc dïng cho rưa b· lµ: N1 = 4284,5 (l). L­ỵng n­íc dïng ®Ĩ nÊu vµ ®­êng ho¸: N2 = 3160 + 5436,4 = 8596,4 (l) VËy l­ỵng n­íc dïng cho c«ng nghiƯp lµ: Ncn = N1 + N2 = 8596,4 + 4284,5 = 12880,9 (l) Þ VËy tỉng l­ỵng n­íc cÇn dïng lµ: N = 6000 + 12880,9 = 18880,9 (l) = 18,88(m3) Chän thiÕt bÞ: ThiÕt bÞ ®­ỵc chän d¹ng th©n trơ, n¾p h×nh chám cÇu cã c¸c th«ng sè kü thuËt: §­êng kÝnh D, chiỊu cao trơ H = 2D. ChiỊu cao n¾p: h = 0,15D. HƯ sè ®ỉ ®Çy cđa thïng: 0,8. ® VËy thĨ tÝch thùc cđa thïng lµ: Ta cã c«ng thøc: VËy ®­êng kÝnh thïng D = 2,5 m. ChiỊu cao trơ: H = 5 m; chiỊu cao n¾p h = 0,4 m. TÝnh diƯn tÝch truyỊn nhiƯt. C«ng thøc tÝnh diƯn tÝch bỊ mỈt truyỊn nhiƯt lµ: Q: tỉng l­ỵng nhiƯt dïng ®Ĩ n©ng nhiƯt ®é dÞch ch¸o lªn c¸c ®iĨm dõng nhiƯt ®é. K: hƯ sè truyỊn nhiƯt tõ h¬i ®Õn dÞch, kcal/m²h.®é. Dttb: hiƯu sè nhiƯt ®é trung b×nh. T: thêi gian Qm: l­ỵng nhiƯt cÇn cung cÊp cho dÞch ch¸o trong giai ®o¹n nhÊt ®Þnh. Qtt = 5% Qm: l­ỵng nhiƯt tỉn thÊt ra m«i tr­êng xung quanh. TÝnh Q: Q ®­ỵc x¸c ®Þnh bëi chu k× t¶i nhiƯt lín nhÊt, ®ã lµ chu k× n©ng nhiƯt ®é tõ 25°C lªn 50°C trong 30 phĩt. Q = mCDt + m: khèi l­ỵng dÞch ®­êng tr­íc khi nÊu hoa cho 1 mỴ nÊu (kg) m1 = 18880,9 (kg) C: nhiƯt dung riªng cđa khèi n­íc, kcal/kg°C. Tra sỉ tay ho¸ c«ng I cã: C = 1 (kcal/m².h.®é) Þ Qm = 18880,9 ´ 1 ´ (50 -25) = 472022,5 (kcal) NhiƯt tỉn thÊt: Qtt = 5% Qm = 0,05 ´ 472022,5 = 23601,125 (kcal) VËy l­ỵng nhiƯt cÇn cung cÊp lµ: TÝnh K: C«ng thøc tÝnh hƯ sè truỊn nhiƯt k a1: hƯ sè cÊp nhiƯt tõ h¬i n­íc nãng vµo vá thiÕt bÞ. a1 = 6000 kcal/m².h.®é a2: hƯ sè cÊp nhiƯt cđa dÞch \ p: ¸p suÊt cđa h¬i n­íc §Ĩ ®¶m b¶o vËn hµnh s¶n xuÊt cÇn ¸p suÊt h¬i p = 2at Þ (kcal/m².h.®é) d = 5mm = 0,005m: bỊ dÇy cđa vá thiÕt bÞ. l: hƯ sè dÉn nhiƯt cđa vá thiÕt bÞ, vá thiÕt bÞ lµm b»ng thÐp kh«ng rØ nªn: l = 300 kcal/m².h.®é : hƯ sè dÉn nhiƯt trung b×nh cđa cỈn bÈn b¸m vµo 2 phÝa vá thiÕt bÞ. ®èi víi h¬i n­íc ®èi víi chÊt h÷u c¬, dung dÞch muèi TÝnh Δt: Thùc chÊt h×nh thøc trao ®ỉi nhiƯt ë ®©y lµ h×nh thøc trao ®ỉi nhiƯt kiĨu gi¸n tiÕp. C«ng thøc tÝnh: 50° 119,6° 119,6° 25° Δt1: hiƯu sè lín nhiƯt ®é h¬i nãng vµ nhiƯt ®é khèi dÞch cÇn ®un tíi 50°C. Δt1 = 119.6 – 50 = 69,6 (°C) Δt2: hiƯu sè gi÷a nhiƯt ®é h¬i nãng vµ khèi dÞch cÇn ®un. Δt1 = 119.6 – 25 = 94,6 (°C) VËy ta cã: TÝnh F: DiƯn tÝch bỊ mỈt truyỊn nhiƯt: HƯ sè an toµn lµ 1,2 nªn diƯn tÝch truyỊn nhiƯt thùc lµ: 12 ´ 1,2 = 14 (m2) §Ỉc tÝnh kü thuËt cđa thiÕt bÞ. ThiÕt bÞ ®­ỵc chÕ t¹o b»ng thÐp kh«ng gØ, h×nh trơ trßn, cÊu trĩc hµn ®øng, cã kÕt cÊu b¶o «n tèt. ThiÕt bÞ dïng ®Ĩ chøa n­íc ®· xư lý tõ hƯ thèng xư lý n­íc, cung cÊp cho nhµ nÊu ®Ĩ dïng cho nÊu bia, rưa b· vµ vƯ sinh thiÕt bÞ. Dung tÝch 24 m3. §­êng kÝnh 2500 mm. ChiỊu cao 5000 mm. BỊ dµy vËt liƯu: 5 mm. Trang bÞ cđa bån gåm cã: cưa ng­êi ®­êng kÝnh 400 mm, cã 1 nhiƯt kÕ vµ cã èng ®o møc n­íc. TÝnh vµ chän thïng l¾ng xo¸y. TÝnh kÝch th­íc thïng. L­ỵng dÞch sau ®un hoa cho mçi mỴ lµ 11,210 m3. Sư dơng thïng l¾ng xo¸y ®Ĩ l¾ng cỈn vµ lµm l¹nh nhanh s¬ bé víi hƯ sè ®ỉ ®Çy 0,7. ThĨ tÝch thùc cđa thïng lµ: Nåi l¾ng xo¸y ®¸y b»ng khi l¾p ®Ỉt ph¶i ®Ĩ nghiªng (8-10%) ®Ĩ dÞch ®­ỵc th¸o ra hªt, c¸c th«ng sè kü thuËt cđa nåi: §­êng kÝnh D. ChiỊu cao trơ H = 0,6D. N¾p h×nh nãn cã gãc nhän a = 25°C, chiỊu cao n¾p h. h h d ThĨ tÝch thïng tÝnh theo c«ng thøc: VËy ®­êng kÝnh nåi l¾ng xo¸y D = 3 m. ChiỊu cao trơ H = 0,6 ´ 3 = 1,8 m. ChiỊu cao n¾p h = 0,233 ´ 3 = 0,7 m. §Ỉc tÝnh kü thuËt cđa thiÕt bÞ. ThiÕt bÞ nµy rÊt ®¬n gi¶n chØ lµ mét thiÕt bÞ h×nh trơ cã dung tÝch 16m3, ®­êng kÝnh 3000mm, chiỊu cao 1800mm. Th©n trơ d = 4mm, n¾p thïng d = 4mm c«n ë ®Ønh 25°, lèc trªn m¸y chuyªn dơng; ®¸y ph¼ng d = 5mm, cưa ng­êi chui tiªu chuÈn. ®Ìn chiÕu s¸ng 24V, 100W, cã b¶o vƯ, cã c«ng t¾c. èng tho¸t h¬i f300, d = 2mm lµm b»ng thÐp kh«ng rØ, cao qu¸ m¸i 1,5-2m, cã chơp ng¨n m­a, l­íi chèng chim, chuét. ®¸y nåi ph¼ng, nghiªng vỊ phÝa cưa x¶ 2%, inox dµy 6mm, cã qu¶ cÇu vƯ sinh. Cã c¸c èng thủ ®Ĩ kiĨm tra møc, dƠ vƯ sinh, dƠ kiĨm tra. TÝnh vµ chän hƯ thèng CIP cho nhµ nÊu bia. HƯ thèng CIP cho nhµ nÊu bia cã 3 thïng gåm: 1 thïng chøa NaOH 2%. 1 thïng chøa axit HNO3 0,1%. 1 thïng chøa n­íc. Mçi mỴ nÊu xong th­êng ®­ỵc vƯ sinh víi thĨ tÝch chÊt láng b»ng 5% thĨ tÝch thïng nÊu. Cã 4 mỴ trong 1 ngµy, tuy nhiªn chØ tÝnh cho mét mỴ nÊu. V× thïng nÊu hoa lín nhÊt nªn tÝnh thĨ tÝch mçi thïng CIP theo thĨ tÝch thïng nÊu hoa. ThĨ tÝch thïng nÊu hoa: V = 16 m3. HƯ sè sư dơng cđa thïng CIP lµ 0,9, vËy thĨ tÝch cđa mçi thïng CIP lµ: Chän cÊu t¹o thïng: §­êng kÝnh D. ChiỊu cao trơ H = 1,5D. §¸y h×nh nãn cã gãc nhän a1 = 15°C, chiỊu cao h1. §¸y h×nh nãn cã gãc nhän a2 = 15°C, chiỊu cao h2. C«ng thøc tÝnh thĨ tÝch thïng: VËy ®­êng kÝnh nåi l¾ng xo¸y D = 1 m. ChiỊu cao trơ H = 1,5 ´ 1 = 1,5 m. ChiỊu cao ®¸y h1 = 0,134 ´ 1 = 0,134 m. ChiỊu cao n¾p h2 = 0,134 ´ 1 = 0,134 m. Trªn n¾p thïng cã cưa ®­a ho¸ chÊt vµo thïng theo tõng mỴ, cã ®­êng èng dÉn n­íc ®· xư lý ®Ĩ hoµ tan vµ pha lo·ng ho¸ chÊt. Nh­ỵc ®iĨm cđa thïng lµ kh«ng tù ®éng ho¸, ph¶i pha ho¸ chÊt theo tõng mỴ. ¦u ®iĨm lµ thiÕt bÞ gän, kh«ng cång kỊnh, dƠ vËn hµnh thao t¸c. TÝnh vµ chän thiÕt bÞ lµm l¹nh nhanh. §Ỉc tÝnh kü thuËt cđa thiÕt bÞ. M¸y trao ®ỉi nhiƯt tÊm b¶n 1 cÊp lµm b»ng thÐp kh«ng rØ, cã kÕt cÊu khung víi c¬ cÊu Ðp bäc thÐp kh«ng rØ, tÊm b¶n b»ng thÐp kh«ng rØ dµy 0,1mm, gio¨ng b»ng cao su, c¸c bÝch nèi b»ng thÐp kh«ng rØ. Cã bé ®iỊu chØnh l­u l­ỵng n­íc ®¸ tan ®Ĩ ®¶m b¶o nhiƯt ®é ra lu«n ỉn ®Þnh theo yªu cÇu. M¸y cã thĨ h¹ nhiƯt ®é cđa dÞch ®êng nãng tõ 96°C xuèng 8°C b»ng c¸ch trao ®ỉi nhiƯt víi n­íc ®¸ tan tõ 2° lªn 80°C víi c«ng suÊt 200hl/h. Cã chØ thÞ ®o nhiƯt ®é dÞch ®Õn hƯ thèng lªn men. TÝnh diƯn tÝch truyỊn nhiƯt. C«ng thøc tÝnh diƯn tÝch bỊ mỈt truyỊn nhiƯt lµ: Q: tỉng l­ỵng nhiƯt dïng ®Ĩ n©ng nhiƯt ®é dÞch ch¸o lªn c¸c ®iĨm dõng nhiƯt ®é. K: hƯ sè truyỊn nhiƯt tõ h¬i ®Õn dÞch, kcal/m²h.®é. Dttb: hiƯu sè nhiƯt ®é trung b×nh. T: thêi gian Qm: l­ỵng nhiƯt cÇn cung cÊp cho dÞch ch¸o trong giai ®o¹n nhÊt ®Þnh. Qtt = 5% Qm: l­ỵng nhiƯt tỉn thÊt ra m«i tr­êng xung quanh. TÝnh Q: Q ®­ỵc x¸c ®Þnh bëi chu k× t¶i nhiƯt lín nhÊt, ®ã lµ chu k× gi¶m nhiƯt ®é khèi dÞch tõ 96°C xuèng 8°C trong 120 phĩt. Q = mCDt + m: khèi l­ỵng dÞch ®­êng sau l¾ng xo¸y cđa 1 mỴ, coi qu¸ tr×nh bay h¬i kh«ng ®¸ng kĨ, (kg) m1 = 10789 (kg) r = 1,07 Þ m = 10789 ´ 1,07 = 11544,23 C: nhiƯt dung riªng cđa khèi dÞch, kcal/kg°C. Tra sỉ tay ho¸ c«ng I cã: C = 0,95 (kcal/m².h.®é) Þ Qm = 11544,23 ´ 0,95 ´ (96 -8) = 965097,63 (kcal) NhiƯt tỉn thÊt: Qtt = 5% Qm = 0,05 ´ 965097,63 = 48254,88 (kcal) VËy l­ỵng nhiƯt cÇn cung cÊp lµ: TÝnh K: C«ng thøc tÝnh hƯ sè truỊn nhiƯt k a1: hƯ sè cÊp nhiƯt tõ h¬i n­íc nãng vµo vá thiÕt bÞ. a1 = 6000 kcal/m².h.®é a2: hƯ sè cÊp nhiƯt cđa dÞch \ p: ¸p suÊt cđa h¬i n­íc §Ĩ ®¶m b¶o vËn hµnh s¶n xuÊt cÇn ¸p suÊt h¬i p = 2at Þ (kcal/m².h.®é) d = 5mm = 0,005m: bỊ dÇy cđa vá thiÕt bÞ. l: hƯ sè dÉn nhiƯt cđa vá thiÕt bÞ, vá thiÕt bÞ lµm b»ng thÐp kh«ng rØ nªn: l = 300 kcal/m².h.®é : hƯ sè dÉn nhiƯt trung b×nh cđa cỈn bÈn b¸m vµo 2 phÝa vá thiÕt bÞ. ®èi víi h¬i n­íc ®èi víi chÊt h÷u c¬, dung dÞch muèi TÝnh Δt: Thùc chÊt h×nh thøc trao ®ỉi nhiƯt ë ®©y lµ h×nh thøc trao ®ỉi nhiƯt kiĨu gi¸n tiÕp. C«ng thøc tÝnh: 80° 96° 8° 2° Δt1: hiƯu sè lín nhiƯt ®é gi÷a h¬i l¹nh vµ khèi dÞch. Δt1 = 96 – 2 = 94 (°C) Δt2: hiƯu sè gi÷a nhiƯt ®é gi÷a n­íc vµ khèi dÞch. Δt1 = 80 – 8 = 72 (°C) VËy ta cã: TÝnh F: DiƯn tÝch bỊ mỈt truyỊn nhiƯt: HƯ sè an toµn lµ 1,2 nªn diƯn tÝch truyỊn nhiƯt thùc lµ: 6 ´ 1,2 = 7,2 (m2) Chän diƯn tÝch mçi tÊm truyỊn nhiƯt lµ 0,6 ´ 0,8 (m2) Þ Sè tÊm lµ: (tÊm) tÝnh vµ chän m¸y nÐn khÝ. Kh«ng khÝ ®­ỵc nÐn qua m¸y nÐn khÝ, sau ®ã ®­ỵc läc qua mµng siªu läc ®Ĩ läc bơi. TÝnh to¸n: L­ỵng khÝ cÇn cung cÊp ®¶m b¶o cung cÊp 6 mg O2/lÝt dÞch lªn men. Ta biÕt phÇn khèi l­ỵng mµ O2 chiÕm so víi kh«ng khÝ s¹ch (ë nhiƯt ®é th­êng lµ 0,23). VËy khèi l­ỵng kh«ng khÝ s¹ch cÇn cung cÊp lµ: TÝnh cho 1 mỴ nÊu: M= 26,09 ´ 10681 = 278667,29 (mg) = 279 (kg) Qui ®ỉi ra thĨ tÝch riªng: Khèi l­ỵng riªng cđa kh«ng khÝ ®­ỵc tÝnh nh­ sau: Trong ®ã r, ro lÇn l­ỵt lµ khèi l­ỵng riªng cđa kh«ng khÝ s¹ch t¹i ®iỊu kiƯn nhiƯt ®é lµ 0°C vµ 20°C vµ cïng ¸p suÊt khÝ quyĨn. Tra sỉ tay ho¸ c«ng I ta cã ro = 1,293 (kg/ m3) Qui ®Þnh thêi gian b¬m dÞch vµo lªn men lµ 30 phĩt, ®©y chÝnh lµ thêi gian ph¶i hoµ trén hÕt l­ỵng kh«ng khÝ trªn, cịng lµ kho¶ng thêi gian m¸y ph¶i nÐn ®đ l­ỵng khÝ. N¨ng suÊt cđa m¸y nÐn khÝ cÇn ®¹t: TÝnh vµ chän thïng lªn men. TÝnh kÝch th­íc nåi. Chän thiÕt bÞ lªn men: Thïng lªn men h×nh trơ, n¾p h×nh chám cÇu, ®¸y c«n, cã c¸c kÝch th­íc: §­êng kÝnh D. ChiỊu cao trơ H = 3D. N¾p h×nh chám cÇu, chiỊu cao n¾p h1 = 0,15D. §¸y h×nh nãn cã gãc nhän a = 70°C, chiỊu cao h2. h h2 h1 d TÝnh kÝch th­íc: ThĨ tÝch h÷u Ých cđa thïng lªn men b»ng l­ỵng dÞch ®­êng chøa trong thïng, ë ®©y ta chän l­ỵng dÞch ®­êng cho c¶ ngµy s¶n xuÊt: Vd = 4VdÞch l¹nh =4 ´ 10681 = 42724 (l) = 42,724 (m³) HƯ sè ®ỉ ®Çy thïng lµ 0,8 vËy thĨ tÝch thùc cđa thïng lªn men lµ: ThĨ tÝch c¶ thïng tÝnh theo c«ng thøc: Þ Chän ®­êng kÝnh thïng D = 3m. ChiỊu cao trơ H = 3D = 9m. ChiỊu cao n¾p h1 = 0,5m. ChiỊu cao ®¸y h2 = 4,2m. ChiỊu cao thïng lªn men: thïng lªn men ®Ỉt c¸ch nỊn 1m, vËy chiỊu cao thïng tÝnh tõ nỊn nhµ lµ: Ht = 0,8 + h1 + H + h2 = 1 + 4,2 + 9 + 0,5 = 14,7 (m). DiƯn tÝch bỊ mỈt truyỊn nhiƯt: cø 1m3 dÞch cÇn 0,7 m2 mỈt truyỊn nhiªt: F = 0,7V = 0,7 ´ 42,724 = 29,9 (m2) TÝnh sè thïng lªn men: Sè thïng lªn men tÝnh theo c«ng thøc: T: chu k× lªn men, ngµy. Chän thêi gian lªn men chÝnh: 6 ngµy. Chän thêi gian lªn men phơ: 10 ngµy. → Chu k× lªn men: T = 6 + 10 + 1 = 17 (ngµy) Mçi thïng lªn men chøa l­ỵng dÞch lªn men b»ng l­ỵng dÞch ®­êng nÊu ®­ỵc trong mét ngµy nªn coi Vt = V. VËy sè thïng lµ N = 17 + 1 = 18 (thïng) §Ỉc tÝnh kü thuËt cđa thiÕt bÞ. Tank lªn men lµ thiÕt bÞ h×nh trơ nãn gåm 18 chiÕc, ®­ỵc ®Ỉt ngoµi trêi trªn sµn bª t«ng cao > 1m, ®¶m b¶o chÞu ®­ỵc t¶i träng, giã b·o. NhiƯt ®é m«i tr­êng kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn c«ng nghƯ lªn men, tỉn thÊt nhiƯt Ýt nhÊt, kÝn tuyƯt ®èi, kh«ng ®Ĩ n­íc m­a, n­íc vƯ sinh ngÊm vµo líp b¶o «n. VËt liƯu chÕ t¹o c¸c tank b»ng thÐp kh«ng rØ, ¸p suÊt lµm viƯc 1,5 bar; ¸p suÊt thư nghiƯm 2 bar; ®é ch©n kh«ng 0,1 mmHg. Dung tÝch sư dơng 53 m3; ®¸y 70°; nhiƯt ®é tõ (-3 ¸ -5)°C. §­êng kÝnh thïng D = 3m. ChiỊu cao trơ H = 3D = 9m. ChiỊu cao n¾p h1 = 0,5m. ChiỊu cao ®¸y h2 = 3,9m. B¶o «n b»ng bät PU tû träng 30-35 kg/m3, líp bäc b¶o «n ®ỵc s¬n chèng thÊm, bäc nilon 2 líp vµ vÊn chỈt b»ng d©y nhùa tỉng hỵp tr­íc khi bäc líp b¶o vƯ bªn ngoµi. Bäc kim lo¹i cho phÇn trơ b»ng inox sãng 0,7mm; bäc kim lo¹i cho phÇn ®¸y vµ ®Ønh bån h×nh c«n b»ng tÊm inox 1mm. chiỊu dµy ®¸y 6mm, th©n 5mm, ®Ønh 6mm, líp ¸o l¹nh 2,5mm. TÝnh vµ chän thïng g©y men cÊp 2. TÝnh kÝch th­íc thïng. Chän thïng gièng h×nh trơ, lµm b»ng thÐp kh«ng rØ. ThĨ tÝch thïng chøa võa ®đ cÊp gièng cho 1 ngµy lªn men, biÕt l­ỵng gièng dïng cho 1 mỴ b»ng 10% thĨ tÝch dÞch ®­êng cđa 1 thïng lªn men. L­ỵng gièng cÇn dïng lµ: V = 42,724 ´ 10% = 4,3 (m3) Þ VËy thĨ tÝch thùc cđa thïng lµ: (hƯ sè chøa ®Çy thïng lªn men lµ 0,9) Chän thïng g©y men cã c¸c th«ng sè kü thuËt: §­êng kÝnh D. ChiỊu cao trơ H = 3D. N¾p h×nh chám cÇu, chiỊu cao n¾p h1 = 0,15D. §¸y h×nh nãn cã gãc nhän a = 70°C, chiỊu cao h2. C«ng thøc tÝnh thĨ tÝ