Đồ án Thiết kế nhà máy đường thô hiện đại năng suất 2300 tấn mía/ngày

n ta được: åDt = 132,1 – 69,7 – 15,41 = 46,99 (oC). 5.1.4.5. Nhiệt độ sôi của dịch đường và hiệu số nhiệt độ ở các hiệu : - Nhiệt độ sôi của dịch đường ở các hiệu được xác định theo công thức sau: tSi = tHi + D1i + D2i (oC) (4.8) Với: tSi: Nhiệt độ sôi của dịch đường ở hiệu thứ i (i = 1 ÷ 4). tHi: Nhiệt độ hơi thứ của hiệu thứ i (i =1 ÷ 4). D1i , D2i: Tổn thất nhiệt độ do tăng nhiệt độ sôi và tổn thất tĩnh áp. - Hiệu số nhiệt độ có ích của các hiệu : Tổn thất nhiệt độ nhiệt độ có ích được xác định theo công thức sau: Dti = tHD – tSi (oC) (4.9) Với: Dti: Hiệu số nhiệt độ có ích của hiệu thứ i (i =1 ÷ 4). tHD: Nhiệt độ hơi đốt của hiệu thứ i. tSi: Nhiệt độ sôi của dịch đường ở hiệu thứ i. Từ (4.5) và (4.6) và giá trị hơi đốt theo bảng (4.4) ta có kết quả như sau: Bảng 5.6: Nhiệt độ sôi của dịch đường và hiệu số nhiệt độ có ích ở các hiệu Thông số Hiệu 1 Hiệu 2 Hiệu 3 Hiệu 4 tSi (oC) 124,52 113,98 100,31 75,9 Dti (oC) 7,58 8,42 10,99 20 Bảng 5.7: Tổng hợp chế độ cấp và sử dụng hơi của hệ bốc hơi STT Hạng mục Đơn vị Hiệu 1 Hiệu 2 Hiệu 3 Hiệu 4 1 Hơi đốt Áp suất at 2,94 2,21 1,51 0,89 2 Nhiệt độ oC 132,1 122,1 111,3 95,9 3 Nhiệt lượng riêng Kcal/kg 651,3 647,89 643,8 637,92 4 Ẩn nhiệt hoá hơi Kcal/kg 518,6 525,13 532,4 541,47 5 Hơi thứ Áp suất at 2,28 1,58 0,92 0,37 6 Nhiệt độ oC 123,4 112,3 96,9 69,7 7 Nhiệt lượng riêng Kcal/kg 648,2 644,3 638,04 626,59 8 Ẩn nhiệt hoá hơi Kcal/kg 524,5 531,12 541,34 557,22 9 Nhiệt độ sôi dung dịch oC 124,52 113,98 100,31 75,9 10 Nhiệt độ nước ngưng oC 130,1 120,1 109,3 93,9 11 Hiệu số nhiệt độ có ích oC 7,58 8,42 10,99 20 5.2. Cân bằng nhiệt cho hệ đun nóng : Nhiệt lượng cần để nâng nhiệt độ nước mía từ td đến nhiệt độ sôi ts được xác định theo công thức sau: Q = b G C Dt, Kcal/h [4, 191] (4.10) Trong đó: · G: Khối lượng nước mía vào gia nhiệt, Kg/h. · C: Nhiệt dung riêng nước mía, Kcal/kg oC. C = 1 – 0,006Bx [6, 34] · Dt = tc – td: Hiệu nhiệt độ trước và sau khi đun nóng, oC. · b: Hệ số tổn thất nhiệt do bức xạ, b = 1,03 ÷ 1,1 [4, 192]. Lượng hơi để đun nóng xác định theo công thức: E = [4, 191] (4.11) Trong đó: · Q : Nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng, Kcal/h. · ri : Ẩn nhiệt hoá hơi của hơi đốt, Kcal/kg. Theo (4.10) và (4.11) ta tính được kết quả theo bảng sau: Bảng 5.8: Tổng kết lượng hơi dùng cho gia nhiệt STT Hạng mục Gia nhiệt I Gia nhiệt II Gia nhiệt III 1 KL dung dịch ( Kg/h) 99647,5 101229,17 102379,2 2 Hệ số tổn thất nhiệt b 1,05 1,07 1,1 3 Phạm vi gia nhiệt 25 - 75 70 - 105 100 - 115 4 Nồng độ chất khô Bx (%) 13,77 13,61 13,15 5 Nhiệt dung riêng của dung dịch (kcal/kgoC) 0.9174 0.9183 0.9211 6 Nhiệt lượng Q (Kcal/h) 4799267.74 3481456.71 1555974.44 7 Ẩn nhiệt hóa hơi (Kcal/kg) 541,34 531,12 524,5 8 KL hơi thứ E (Kg/h) 8865,53 6554,93 2966,59 9 Lượng hơi cần dùng(Kg/h) 8865,53 6554,93 2966,59 5.3. Cân bằng nhiệt cho nấu đường : Dùng hơi thứ hiệu 1 để nấu đường có: P1 = 2,28 at, to = 123,4oC. Giả sử nhiệt độ tổn thất trên đường vận chuyển dịch đường là 1oC thì hơi thứ dùng cho nấu đường là: to = 122,4oC, P1 = 2,21 at. Cân bằng nhiệt lượng cho phần nấu đường: [2, 318] - Nhiệt lượng vào: + Nhiệt do hơi đốt mang vào: QHD = D I , Kcal/h. + Nhiệt do nguyên liệu mang vào: QNL = Gd Cd td , Kcal/h. - Nhiệt lượng ra: + Nhiệt do sản phẩm mang ra: QN = Gc Cc tc , Kcal/h. + Nhiệt do hơi thứ mang ra: QHT = W IHT , Kcal/h. + Nhiệt do nước ngưng mang ra: QNg = tNg D CNg , Kcal/h. + Nhiệt do tổn thất ra ngoài: Qtt = 0,1 D I , Kcal/h. Phương trình cân bằng nhiệt: QHD + QNL = QNo + QHT + QNg + Qtt Hay: DI + GdCdtd = GcCctc + WIHT + tNgDCNg + 0,1DI Þ D = , Kg/h. (4.12) Trong đó: · D: Lượng hơi thứ cần thiết dùng để nấu đường, Kg/h. · I: Nhiệt lượng riêng hơi đốt, Kcal/kg · tNg: Nhiệt độ nước ngưng, oC. tNg nhỏ hơn 2oC so với tHD của hiệu đó. · IHT: Nhiệt lượng riêng của hơi thứ, Kcal/kg. · Gc, Gd: Khối lượng đường non và nguyên liệu nấu đường, Kg/h. · Cc, Cd: Nhiệt dung riêng của đường non và nguyên liệu, Kcal/kg.oC. 5.3.1. Cân bằng nhiệt cho nấu non A : 5.3.1.1. Chọn chế độ nấu non A : Chọn độ chân không buồng bốc là 660 mmHg, tương ứng với áp suất hơi thứ là 0,13 at và nhiệt độ 50,50C. Hàm nhiệt hơi thứ: iht = 618,4 (Kcal/kg), ẩn nhiệt hơi thứ: rht =567,6 (Kcal/kg) 5.3.1.2. Nguyên liệu nấu non A : (số liệu từ [bảng 4.5, 37] ) Bảng 5.9: Lượng nguyên liệu dùng nấu non A Mật chè Mật A Hồ B Hồi dung C Non A Tấn/ngày 461,07 33,8 89,47 74 464,97 Kg/h 19211,25 1408,33 3727,92 3083,33 19373,75 Trong quá trình nấu đường ta dùng một lượng nước bổ sung để điều chỉnh. Lượng nước sử dụng được lấy bằng 5% so với lượng đường non thu được. Khối lượng nước dùng để điều chỉnh là: 0,05 19373,75 = 965,69 (Kg/h). - Tổng lượng nguyên liệu dùng nấu non A: GNL = 19211,07+ 1408,33+ 3727,92+ 3083,33 + 965,69 = 28396,54 (Kg/h). - Khối lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu là: WA = GNL – Gnon A = 28396,54 – 19373,75 = 8995,79 (Kg/h). - Nhiệt độ sôi non A và nguyên liệu: + Tổn thất nhiệt độ do tăng nhiệt độ sôi: D’ = 0,003872 [4, 197] (4.13) Trong đó: · Da: độ tăng nhiệt độ sôi ở áp suất thường [hình IV-2_4, 196]. · T : nhiệt độ tuyệt đối của hơi thứ, oK. · r : ẩn nhiệt hoá hơi của hơi thứ, Kcal/kg. + Tổn thất nhiệt độ do áp suất thuỷ tĩnh gây ra D’’ [hình IV-4/ 4, 199]. + Nhiệt độ sôi của đường non A là: tSA = tHT + D’ + D’’ (4.14) Từ (4.13), (4.14) và các thông số đã chọn ta có kết quả sau: Bảng 5.10: Kết quả tính nhiệt độ sôi của dung dịch đường Hạng mục Bx (%) Da (oC) tHT (oC) T (oK) D’ (oC) D’’ (oC) tSA (oC) Non A 92 28 50,5 323,8 4,9 14,4 70,1 Trong thực tế nấu đường nhiệt độ nguyên liệu nấu và nước chỉnh lý bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của dung dịch đường là 3 ÷ 5oC. Chọn nhiệt độ nguyên liệu và nước chỉnh lý là 74oC. Nhiệt dung riêng của dịch đường là: C = 1 – 0,006Bx (Kcal/kgoC). Nhiệt lượng cung cấp cho nấu đường là: Q = G C t (Kcal/h). Bảng 5.11: Kết quả tính tổng nguyên liệu nấu non A STT Nguyên liệu Bx (%) G (kg/h) t (oC) C (Kcal/kgoC) Q(Kcal/h) 1 Mật chè 60 19211.25 75 0.64 922140.00 2 Mật A 82 1408.33 75 0.51 53657.37 3 Hồ B 85 3727.92 75 0.49 137001.06 4 Hồi dung C 64 3083.33 75 0.62 142449.85 5 Non A 92 19373.75 70.1 0.45 608428.74 6 Nước chỉnh lý 968.69 75 1.00 72651.75 7 Tổng 47773.27 1936328.77 5.3.1.3. Cân bằng nhiệt nấu non A : Nhiệt lượng vào: - Do nguyên liệu:QNL= å Q – Qnon A = 1936328,77 – 608428,74 = 1327900,03 (Kcal/h) - Do hơi đốt: QHD = D I. Với I là nhiệt lượng riêng của hơi đốt. Nhiệt lượng ra: - Do đường non: QN = 1124177,6 (Kcal/h). - Do hơi thứ: QHT = WA IHT = 8995,79 618,4 = 5562996,54 (Kcal/h). - Do nước ngưng mang ra: QNg = tNg D CNg: Với : · tNg là nhiệt độ nước ngưng ở mỗi hiệu, oC. · CNg là nhiệt dung riêng của nước ngưng. Hơi đốt dùng nấu đường là hơi thứ của hiệu 1, tHT = 123,4oC. Do tổn thất nhiệt trên đường ống dẫn là 2oC nên nhiệt độ nước ngưng là: tNg = 121,4oC, theo bảng I.251 [1, 314] ta có: + Nhiệt dung riêng của nước ngưng là: CNg = 1,014(Kcal/kg oC). + Nhiệt lượng riêng của nước ngưng là: I = 647,7(Kcal/kg). 5.3.1.4. Lượng hơi cần nấu non A : Từ (4.9) thay số vào ta có lượng hơi cần dùng nấu đường là: DA = = 8434,74 (Kg/h). Trong nấu đường để đảm bảo quá trình nấu được ổn định thì lượng hơi thứ sử dụng phải chiếm 60%, còn lại dùng hơi sống để nấu [4, 215]. - Lượng hơi thứ nấu non A: RA = DA 60% = 8434,74 0,6 = 5060,84 (Kg/h). - Lượng hơi sống nấu A: D’A = DA – RA = 8434,74 – 5060,84 = 3373,9 (Kg/h). 5.3.2. Cân bằng nhiệt nấu non B : Chọn chế độ chân không buồng bốc là 632,2 mmHg tương ứng áp suất P = 0,17at và nhiệt độ 56,040C. Hàm nhiệt hơi thứ: iht = 620,6 (Kcal/kg), ẩn nhiệt hơi thứ: rht = 564,7 (Kcal/kg). Tính tương tự như ở non A được nhiệt độ sôi non B tSB = 74,130C, do đó chọn nhiệt độ của các nguyên liệu và nước chỉnh lý vào nấu là 790C. Bảng 5.12: Tổng kết nhiệt nguyên liệu dùng để nấu non B STT Nguyên liệu Bx(%) G (Kg/h) t (oC) C (Kcal/kgoC) Q(Kcal/h) 1 Mật A 82 4919,58 79 0,51 197432,58 2 Hồi dung C 64 1403,33 79 0,62 68291,65 3 Giống B 90 476,67 79 0,46 17322,19 4 Non B 96 5584,03 74,13 0,42 175512,32 5 Nước 7% 390,88 79,00 1,00 30879,69 6 Tổng 12774,49 489438,43 Tính tương tự như ở non A, ta có - Lượng hơi cần nấu non B là: DB = = 2485,15 (Kg/h). Lượng hơi thứ sử dụng thường chiếm khoảng 60% hơi nấu đường non. - Lượng hơi thứ dùng nấu non B: RB = 0,6 2485,15 = 1491,09 (kg/h). - Lượng hơi sống dùng để nấu non B: D’B = 2485,15 – 1491,09 = 994,06 (kg/h). 5.3.3. Cân bằng nhiệt nấu non C : Chọn chế độ nấu đường non C tương tự như nấu non B. Nhiệt độ sôi của non C là:tSC = 75,130C, do đó chọn nhiệt độ của các nguyên liệu và nước chỉnh lý vào nấu là 790C. Bảng 5.13: Tổng kết nhiệt nguyên liệu nấu non C STT Nguyên liệu Bx (%) G (kg/h) t (oC) C(Kcal/kgoC) Q (kcal/h) 1 Mật A 82 2761,25 79 0,51 110814,49 2 Mật B 84 2945,42 79 0,50 115413,34 3 Giống C 90 1484,17 79 0,46 53934,74 4 Non C 99 6158,33 75,13 0,41 187846,19 5 Nước 10% 615,83 79 1,00 48650,57 6 Tổng 516659,32 Tính tương tự như ở non A, ta có: - Lượng hơi nấu non C: D = = 1907,51 (kg/h). Lượng hơi thứ sử dụng thường chiếm khoảng 60% hơi nấu đường non. - Lượng hơi thứ nấu non C: RC = 0,6 1907,51 = 1144,51(kg/h). - Lượng hơi sống nấu non C: D’C = 1907,51 – 1144,51 = 763 (kg/h). 5.3.4. Cân bằng nhiệt cho nấu giống B, C : Chọn chế độ nấu giống tương tự nấu non B. Tính toán tương tự như ở non B được nhiệt độ sôi của giống: tsg = 73,040C, do đó chọn nhiệt độ của các nguyên liệu và nước chỉnh lý 770C. Bảng 5.14: Nhiệt dùng cho chế độ nấu giống B và C STT Nguyên liệu Bx(%) G (kg/h) t (oC) C(Kcal/kgoC) Q (kcal/h) 1 Mật chè 60 1402,08 77 0,64 69094,50 2 Mật A 82 1125,83 77 0,51 44037,97 3 Giống B, C 90 1960,83 73,04 0,46 65880,75 4 Nước 7% 137,26 77 1,00 10569,02 5 Tổng 189582,24 Tính tương tự như ở non A, ta có: - Lượng hơi nấu giống: Dg==820,23 (kg/h). Lượng hơi thứ sử dụng thường chiếm khoảng 60% hơi nấu giống. - Lượng hơi thứ nấu giống: Rg = 0,6 820,23 = 492,14 (kg/h). - Lượng hơi sống nấu giống: D’g = 820,23 – 492,14 = 328,09 (kg/h). Bảng 5.15: Tổng kết nhiệt lượng và hơi cho nấu đường Hạng mục Q ( Kcal/h) Lượng hơi D’(kg/h) Hơi thứ R(kg/h) Nấu non A 1936328.77 3373,9 5060,84 Nấu non B 489438,43 994,06 1491,09 Nấu non C 516659,32 763 1144,51 Nấu giống 189582,24 328,09 492,14 Tổng 3132008,76 5459,05 8188,58 5.4. Cân bằng nhiệt cho hệ bốc hơi : 5.4.1. Tính lượng nước bốc hơi : 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. Hệ thống bốc hơi được biểu diễn theo sơ đồ sau:E3 E2 E1 Do 4 3 2 1 R1 W’4 W’3 W’2 W’1 Ta có hệ phương trình: W’3 = W’4 (1) W’2 = W’4 + E3 (2) W’1 = W’4 + E3 + E2 (3) Do = W’4 + E3 + E2 + E1 + R1 (4) Từ (1) đến (3) ta có: W = 4.W’4 + 3.E3 + 2.E2 + E1 + R1 (5) Trong đó: [ Số liệu lấy từ bảng (4.8) và bảng (4.15) ] · E1: Lượng hơi thứ hiệu 1 dùng gia nhiệt 3: E1 = 2968,72 (kg/h) · E2: Lượng hơi thứ hiệu 2 dùng gia nhiệt 2: E2 = 6551,2 (kg/h). · E3: Lượng hơi thứ hiệu 3 dùng gia nhiệt 1: E3 = 8874,84 (kg/h). · R: Tổng lượng hơi thứ dùng cho nấu đường: R= R1 = 8188,58 (kg/h). · W: Tổng lượng hơi nước bốc hơi của cả hệ: W = 79906,9 (kg/h). Thay số vào (5) ta có: W’4 = 7255,67 (kg/h). Từ (4) ta có tổng lượng hơi sống cần cho bốc hơi: Do = 33839,01 (kg/h). 5.4.2. Lượng hơi dùng cho hệ thống cô đặc : Xem như không tính đến tổn thất nhiệt khử của nước và nhiệt tổn thất ra môi trường, ta lập phương trình cân bằng nhiệt cho hệ 4 hiệu như sau: Hiệu 1: Do(Ih – INg1) = Gd C1(tS1 – td) + W1(I1 – C tS1). Hiệu 2: (W1 – E1 – R).(I1 – INg2) = (Gd – W1). C2.(tS2 – tS1) + W2.(I2 – Cn.tS2). Hiệu 3: (W2 – E2).(I2 – INg3) = (Gd – W1 – W2).C3.(tS3 – tS2) + W3(I3 – Cn.tS3). Hiệu 4: (W3 – E3).(I3 – INg4) = (Gd – W1 – W2 – W3).C4(tS4 – tS3) + W4(I3–CntS4). Trong đó: · Do: Lượng hơi đốt cần tiêu tốn ở hiệu 1, Kg/h. · Gd: Khối lượng dung dịch đầu, Kg/h. · Wi: Lượng hơi nước bốc hơi ở hiệu thứ i, Kg/h. · R, Ei : Lượng hơi thứ lấy ra ở các hiệu, Kg/h. · Ih: Hàm nhiệt hơi đốt hiệu 1, Kcal/kg. · Ii: Hàm nhiệt hơi thứ của các hiệu, Kcal/kg. · INgi: Hàm nhiệt nước ngưng của hơi đốt trong các hiệu, Kcal/kg. · Cn, Ci: Nhiệt dung riêng của nước và dung dịch ở các hiệu, Kcal/kg.oC. · tSi: Nhiệt độ sôi của nước mía trong các hiệu thứ i, oC. Thông số nhiệt độ của hệ thống bốc hơi tra từ bảng I.215/ [9, 317] và các số liệu tính được ở phần trước ta lập được [bảng 4.14]. - Lượng hơi thứ lấy ra ở các hiệu: + Hiệu 1: E1 = 2968,72 (kg/h), R = 8188,58 (kg/h). + Hiệu 2: E2 = 6551,2 (kg/h). + Hiệu 3: E3 = 8874,84 (kg/h). - Lượng dung dịch đầu:(Nước mía trong vào hệ cô đặc): Gd = 102379,2(kg/h), Bxd = 13,17 % [Mục 4.1.1.1, 39] - Nhiệt độ đầu của nước mía vào cô đặc: td = 115oC. Bảng 5.16: Thông số của hệ thống bốc hơi Hạng mục Hiệu 1 Hiệu 2 Hiệu 3 Hiệu 4 Hàm nhiệt hơi thứ (Kcal/kg) 648,5 644,37 638,28 626,59 Hàm nhiệt hơi đốt(Kcal/kg) 651,6 648,12 644 637,92 Hàm nhiệt nước ngưng(Kcal/kg) 130,5 120,32 109,8 94,49 Nhiệt dung riêng (Kcal/kg.oC) 0,89 0,83 0,74 0,64 Khối lượng hơi đốt Do (kg/h) 33839,01 Nhiệt độ sôi (oC) 125,2 114,58 100,91 75,9 Từ 4 phương trình cân bằng nhiệt ở trên và số liệu bảng 4.14 ta tính được: + Lượng hơi thứ bốc ra ở hiệu 1 theo (1): W1 = = = 32012,62 (kg/h). + Nồng độ chất tan của nước mía ra khỏi hiệu I : Bx1 = = = 19,16 (%). + Lượng hơi hơi thứ bốc ra ở hiệu 2 theo phương trình (2) ta có: W2 = Thay số ta có : W2 = 21447,26 (kg/h). + Nồng độ chất tan nước mía ra khỏi hiệu 2 : Bx2 = = = 27,56 (%). + Lượng hơi thứ bốc ra ở hiệu 3 theo phương trình (3) ta có: W3 = Thay số ta có : W3 = 16021,72 (kg/h). + Nồng độ chất tan nước mía ra khỏi hiệu 3 : Bx3 = = = 40,98 (%). + Lượng hơi thứ bốc hơi ở hiệu 4 theo phương trình (4) ta có: W4 = Thay số ta có : W4 = 8266,17 (kg/h). + Nồng độ chất tan nước mía ra khỏi hiệu 4 : Bx4 = = 54,74 (%). Bx4 = 54,74 => lượng hơi đốt vào hiệu 1 là thiếu. Để cô đặc đến nồng độ 60%, ta chọn lại Do = 34713 kg/h. Tính toán như trên ta có các giá trị sau: Hiệu 1: W1 = 32903,62 kg/h, Bx1 = 19,09 %. Hiệu 2: W2 = 21962,63 kg/h, Bx2 = 28%. Hiệu 3: W3 = 16630,92 kg/h, Bx3 = 45,16 %. Hiệu 4: W4 = 8493,83 kg/h, Bx4 = 60,08 %. 5.4.3. Tính sai số: Sai số được xác định theo công thức: h = 100 (4.15) Với: h : sai số cần tính, %. WTT : lượng hơi thực tế tính được, Kg/h. WLT : lượng hơi giả thuyết chọn ban đầu, Kg/h. Từ số liệu tính được và (4.15) ta có kết quả tính sai số sau: Bảng 5.17: Kết quả tính sai số Các hiệu W thực tế (kg/h) W giả thuyết (kg/h) Sai số (%) Hiệu 1 32012,62 32992,92 2,97 Hiệu 2 21447,26 22134,50 3,10 Hiệu 3 16021,72 16566,06 3,29 Hiệu 4 8266,17 8213,43 0,64 Kết quả sai số theo bảng đều nhỏ hơn 5% nên giả thuyết hơi là hợp lý. 5.5. Nhiệt dùng cho các yêu cầu khác : Trong sản xuất đường các công đoạn gia nhiệt khác ít được chú ý nhiều do tiêu tốn không lớn lượng hơi dùng cho mục đích gia nhiệt. Tuy nhiên với khối lượng công việc lớn như vậy thì việc sử dụng nhiệt cho các mục đích khác sẽ gây ra sự tổn thất khá lớn nhiên liệu của nhà máy, đó là: - Nhiệt lượng cần cung cấp để nâng nhiệt dịch đường từ t1 đến t2: Q = G C Dt (kcal/h) (4.16) Trong đó: · G : khối lượng dung dịch, kg/h. · C : nhiệt dung riêng của dung dịch, Kcal/kg.oC. · Dt = t2 – t1 : hiệu nhiệt độ trước và sau khi gia nhiệt, oC. - Nhiệt tổn thất: Nhiệt tổn thất được chọn là 10% so với lượng nhiệt sử dụng. Vậy lượng nhiệt sử dụng là: Q’ = 1,1 Q (kg/h). (4.17) - Chọn các thông số hơi sống tương tự như nấu đường: P = 2,94 at; IHD = 651,63kcal/kg; CNg = 1,014 kcal/kgoC; tNg = 130,1oC. Þ Lượng hơi sống cần dùng là: D = (kg/h). (4.18) 5.5.1. Nhiệt lượng dùng cho hồi dung C và đường hồ B : Sau khi ly tâm đường B và C có nhiệt độ 50oC được hoà tan lại làm nguyên liệu nấu non A. Hồ B và hồi dung C được nâng lên nhiệt độ 75oC trước khi nấu. Từ (4.13) ÷ (4.15) ta có kết quả theo bảng sau: Bảng 5.18: Tổng kết nhiệt đường hồ B và hồi dung C Hạng mục G (kg/h) C (kcal/kgoC) Dt(oC) Q (kcal/h) Q’ (kcal/h) D1 (kg/h) Đường hồ B 3727,92 0,46 25 42871,08 47158,19 90,84 Hồi dung C 3083,33 0,62 25 47791,61 52570,78 101,27 Tổng 6811,25 90662,70 99728,96 192,11 5.5.2. Nhiệt dùng cho gia nhiệt nguyên liệu nấu đường : Để đơn giản trong tính toán ta giả thuyết rằng các nguyên liệu được nâng nhiệt độ từ 25÷78oC. Tính toán như phần nhiệt cho hồ B và hồi dung C ta có kết quả sau: Bảng 5.19: Nhiệt lượng dùng gia nhiệt nguyên liệu nấu đường Hạng mục G(kg/h) C Dt(oC) Q(kcal/h) Q’(kcal/h) D2(kg/h) Mật chè 20613,33 0,64 50,00 659626,56 725589,22 1397,70 Mật A 10214,99 0,51 50,00 259460,75 285406,82 549,78 Mật B 2945,42 0,50 50,00 73635,50 80999,05 156,03 Giống B,C 1960,83 0,46 50,00 45099,09 49609,00 95,56 Nước bổ sung 2112,66 1,00 50,00 105633,00 116196,30 223,83 Tổng 1143454,90 1257800,39 2422,90 5.5.3. Nhiệt đun nóng nước rửa máy lọc chân không : Các thông số: - Khối lượng nước rửa bùn: G = 55,2 tấn/ngày = 2300 kg/h [Bảng 3.2, 30] - Nhiệt độ nước rửa: t2 = 80oC. - Nhiệt dung riêng của nước: C = 1,004 kcal/kgoC. - Lượng nhiệt cần dùng: Q’3 = 1,1 G C Dt = 1,1 2300 1,004 ( 80 – 25) = 139706,6 (kg/h). Lượng hơi cần dùng: D3 = = = 269,12 (kg/h). 5.5.4. Nhiệt dùng cho đun nóng nước thẩm thấu: Các thông số: - Khối lượng nước thẩm thấu: G = 575 tấn/ngày = 23958,33 kg/h [Bảng 3.1, 24]. - Nhiệt dung riêng của nước: C = 1,004 kcal/kgoC. - Nhiệt độ nước thẩm thấu đun nóng từ 25 ÷ 45oC. - Nhiệt lượng cần dùng: Q’4 = 1,1 G C Dt = 1,1 23958,33 1,004 (45 – 25) = 529191,6(kg/h). - Lượng hơi cần dùng là: D4 = = 1019,4 (kg/h). 5.5.5. Nhiệt dùng cho việc rửa thiết bị: - Lượng hơi sử dụng cho yêu cầu này lấy khoảng 0,5% so với mía. Þ D5 = = 479,17 (kg/h). 5.5.6. Nhiệt dùng cho quá trình sấy đường: Quá trình sấy với nhiệt độ cao 80oC, đường thu được có độ ẩm thấp là 0,1%. Các thông số: + Độ ẩm của đường trước và sau khi sấy: w1 = 0,8%, w2 = 0,1%. + Nhiệt độ của đường vào và ra khỏi máy sấy là: 1 = 45oC, 2 = 60oC + Độ ẩm không khí vào và ra khỏi máy sấy: j1 = 85%, j2 = 40%. + Nhiệt độ không khí vào calorife và ra máy sấy: t1 = 25oC, t2 = 60oC + Hàm ẩm không khí vào và ra khỏi máy sấy đồ thị I–X [2160]. X1 = 0,025 (kg/kg kkk), và X2 = 0,053 (kg/kg kkk). + Nhiệt lượng riêng của không khí khô được xác định theo công thức: I = ( 1000 + 1,97.103.X). t + 2493.103.X (J/kg) [3, 156]. Þ I1 = 21,18 kcal/kg; I2 = 47,46 kcal/kg. + Khối lượng đường vào sấy: G1 = 9542,5 kg/h [Bảng 3.7, 36]. - Lượng nước bốc hơi: W = G1 = = 66,86 (kg/h). - Khối lượng đường thu được: G2 = G1 – W = 9542,5 – 66,86 = 9475,64 (kg/h). - Lượng không khí khô vào sấy: L = (kg/h) [3, 165]. Thay số vào công thức trên ta được: L = = 2387,86 (kg/h). - Tính cân bằng nhiệt cho quá trình sấy: + Nhiệt lượng vào: Do không khí mang vào: Q1 = L I1 ( kcal/h). Do đường thô mang vào: Q2 = G1 C1 1 (kcal/h). Nhiệt do caloriphe cung cấp: Q3 (kcal/h). + Nhiệt lượng ra: Do không khí ẩm ra: Q4 = L I2 (kcal/h). Do đường khô mang ra: Q5 = G2 C2 2 (kcal/h). Do tổn thất: Q6 = 0,1 Q3 (kcal/h). Với C là nhiệt dung riêng của đường, C = 1 – 0,006.Bx. + Phương trình cân bằng nhiệt cho quá trình sấy: LI1 + G1C11 + Q3 = LI2 + G2C22 + 0,1Q3 Þ Q3 = [ L.(I2 – I1) + G2C22 – G1C11] = [2387,86.(47,46 –21,18) +(9475,6460 – 9542,525)0,41] = 220047 (kcal/h). Nhiệt để đun nóng không khí là nhiệt của hơi sống. Có P = 3 at. - Lượng hơi đốt là: D6 = = = 423,88 (kg/h). - Tổng lượng hơi dùng cho hồi dung và các yêu cầu khác: D = S Di. Với Di là hơi dùng cho các nhu cầu khác đã tính ở trên. Þ D = D1 + D2 + D3 + D4 + D5 + D6 = 192,11 + 2422,9 + 269,12 + 1019,4+ 479,17+ 423,88 = 4806,58 (kg/h). Bảng 5.20: Tổng kết lượng hơi đốt dùng trong nhà máy STT Hạng mục Khối lượng (kg/h) % so với mía 1 Hơi dùng nấu đường 5459,05 5,7 2 Hơi dùng cho bốc hơi 34713 36,22 3 Hơi dùng cho yêu cầu khác 4806,58 5,02 4 Tổng khối lượng hơi dùng 44978 46,93 Lượng hơi tổn thất không xác định giả sử là 5% so với lượng hơi tính toán. Khi đó tổng lượng hơi thực tế dùng trong nhà máy là: Dtt = 1,05 44978 = 47226,9 (kg/h) - Tỷ lệ hơi dùng cho các bộ phận so với mía: h = 100 = 100 = 49,28 (%). Với tỷ lệ này thì phương án dùng hơi trên là hợp lý. PHẦN VI: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 6.1. Chọn bộ máy ép. Nhà máy làm việc với năng suất: 2300 tấn mía/ngày hay 95,83 tấn/h. Căn cứ vào thực tế và lý thuyết. Dựa vào năng suất của nhà máy Chọn hệ ép gồm 4 máy ép, mỗi máy có 3 trục: Trục trước, trục đỉnh và trục sau với kích thước 3 trục ép như nhau, đường kính trục ép: D x L = 1000 x 2000 (mm). 6.1.1. Tính tốc độ trục ép. Tốc độ trục ép: C = 0,55 x (5.1) [4 -63] Trong đó: C : Năng suất nhà máy. C = 95,83 (T/h). C’ : Hệ số xử lý của máy băm. C’ = 1,2. w : Tốc độ vòng của trục ép. D,L : Đường kính và chiều dài trục ép. N : Số trục ép. N = 12 f : % chất xơ trong mía. f = 0,1068. Trong thực tế, thường năng suất máy ép lớn hơn tính toán 1,2 lần. Từ (5.1) ta có: w = 1,2 x = = 2,88 (v/ph). Tốc độ máy ép thõa mãn điều kiện: V =.D. £ 18.D [61, 4] Trong thực tế sản xuất có thể sử dụng tốc độ trục ép tăng dần hoặc giảm dần. Để chế tạo máy ép đơn giản, ta chọn tốc độ các máy ép giống nhau.= 2,88 (v/ph). .6.1.2. Kiểm tra tính hợp lý của máy ép. Theo kết quả tính toán, để ép 1 tấn mía trong một giờ thì diện tích ép là 0,6-0,9 m2. Chọn bề mặt ép là 0,75 m2. Vậy với năng suất của nhà máy ta xác định được diện tích trục ép là: S = G x 0,75 = 95,83 x 0,75 = 71,88 (m2). Số trục ép sử dụng cần đáp ứng đủ năng suất của nhà máy. N = = = 11,46. Chọn 12 trục. Nên chọn bộ trục ép với kích thước D×H = 1000×2000 là thích hợp 6.2. Băng tải mía. Chọn loại băng tải kiểu tấm, gồm những lá thép ghép kề nhau, được gắn trên hệ xích dở con lăn. Băng tải được bố trí ở đầu công đoạn ép nhằm chuyển mía băm được thuận lợi hơn. Hệ băng tải vận chuyển gồm hai phần: Phần bằng và phần nghiêng. - Phần bằng: Được đặt ngang với mặt đất có chiều dài được tính theo công thức sau: L1 = 5 x C1/3 = 5 x 95,831/3 = 22,88 m. - Phần nghiêng: Phần nghiêng được đặt sau băng chuyền ngang, nằm nghiêng so với mặt đất một góc là 17 – 21o nhằm chuyển mía lên hệ máy ép. Chọn băng chuyền nghiêng góc 20o [4-37]. Thông số của băng chuyền nghiêng: + Chiều cao phần nghiêng của băng: 3 m. + Chiều dài làm việc của phần nghiêng: L2 = h/sina = = 8,77 m. Các thông số kĩ thuật. - Chiều rộng băng chuyền lấy bằng chiều rộng trục ép: 2000mm. - Tốc độ băng chuyền: V = 0,5 x Vtrục ép = 0,5 x x D x w = = 4,52 (m/ph). - Công suất động cơ điện: 45 Kw. 6.3. Máy băm. Hiện nay máy băm là thiết bị không thể thiếu trong các nhà máy đường, được sử dụng để băm mía thành những mảnh nhỏ, phá vỡ các tế bào mía và san mía thành lớp. Trong hệ thống xử lý mía trước khi ép thưòng bố trí hai máy băm. 6.3.1. Máy băm 1. Chọn dao băm kiểu lưỡi vuông, khoảng cách giữa các lưỡi là d= 45 mm. Số lưỡi dao: N1 = – 1. [4 -40] = - 1 = 43. Chọn 44 lưỡi. Đĩa dao: Đĩa gồm hai lưỡi dao, tổng số đĩa lắp dao là 22 đĩa. Máy băm quay cùng chiều với băng chuyền mía. Tốc độ quay đĩa là: 400-600 v/ph. Chọn tốc độ là 450 v/ph. Công suất động cơ được tính là: Ndc = 1,25 x 9,382 x c (Kw). [4-42]. Trong đó: 1,25 là hệ số an toàn. 9,382 là công suất động cơ điện cho 1 tấn xơ/h. c là lượng xơ mía băm được trong 1 h. c = 10,68 T/h. Þ Công suất động cơ: Ndc = 1,25 x 9,382 x 10,68 = 125,24. Kw. 6.3.2. Máy băm 2. Chọn dao băm giống trên, khoảng cách các lưỡi dao là:d = 35mm. [4 -40]. Số lưỡi dao N2 = = 56,14. chọn 58 lưỡi. Mỗi đĩa lắp 2 dao đỗi diện nhau, số đĩa lắp dao là: 29 đĩa. Tốc độ dao: 550 v/ph. Động cơ truyền động: Ndc = 1,25 x 14,72 x c Kw. Với: 14,72 là công suất động cơ điện cho 1 tấn mía trong h. Þ Công suất động cơ là: Ndc= 1,25 x 14,72 x 10,68 =196,5 Kw. 6.4. Cân định lượng. Cân được sử dụng trong nhà máy phục vụ cho việc định lượng chính xác khối lượng nước mía, khối lượng đường…chuẩn bị cho công đoạn tiếp theo. Số liệu phần cân bằng vật chất ta có: Khối lượng NMHH qua cân: G = 2372,4 T/ngày = 98,85 T/h - Thể tích NMHH qua cân: V = 2289,4 m3/ngày = 95,4 m3/h. Chọn cân tự động loại 4 tấn nước mía /mẻ. Số mẻ nước mía cần cân trong 1h là: Nmẻ = = = 24,71. Chọn 25 mẻ. - Thể tích một mẻ nước mía qua cân: V’ = = = 3,82 (m3/mẻ) - Thể tích t