Đồ án Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS hiện đại năng suất 3.800 tấn mía/ngày

/h) W3 = 10557,48 x 2,25 = 23754,33 (kg/h) W4 = 10557,48 x 1,35 = 14252,598 (kg/h) 5.1.2. Nồng độ Bx ở các nồi : Bx1 = Gđ = 166367 =20,125 % Bx2 = Gđ =166367x = 29,82 % [1– Tr 323] Bx3 = Gđ = 43,496 % Bx4 = Gđ = 59,999 % » 60 % 5.1.3. Xác định áp suất và nhiệt độ mỗi nồi: Nhiệt độ sôi của nước mía ở hiệu 1 lớn hơn 100oC, do đó hơi đốt dùng cho bốc hơi hiệu 1 có áp suất sao cho nhiệt độ của nó cao hơn nhiệt độ sôi của dung dịch, nhưng không nên cao quá để giảm chi phí đầu tư thiết bị chịu lực. Theo kinh nghiệm của các nhà máy thường chọn hơi đốt (2-3)at Gọi: Po:Áp suất hơi đốt vào hiệu I, chọn Po=2,8(at) P1, P2, P3: Áp suất hơi đốt vào các hiệu 2,3,4 (at) P4 :Áp suất hơi thứ từ hiệu 4 đi vào tháp ngưng. Chọn P4=0,2at để ngưng tụ hơi nước và tạo độ chân không cần thiết cho bốc hơi hiệu 4 Hiệu số áp suất của cả hệ thống bốc hơi DP = Po – P4 = 2,8 - 0,2 = 2,6 at Chọn tỉ số phân phối hiệu số áp suất ở các hiệu như sau :::=11/40:10,3/40:9,7/40:9/40 Ta có : = = = = = 0,26(at) D P1 = 0,715 at = P0 - P1 Þ P1 = P1 - DP1 = 2,085 at D P2 = 0,6695 at = P2 - P1 Þ P2 = P1 - DP2 = 1,415 at D P3 = 0,631 at = P3 - P2 Þ P3 = P2 - DP3 = 0,785 at D P4 = 0,585 at = P3 - P4 Þ P4 = P3 - DP4 = 0,2 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 [9 – Trang 314] Loạihơi Hiệu I Hiệu II Hiệu III Hiệu IV TB ngưng tụ P(at) t(0C) P (at) t(0C) P (at) t(0C) P (at) t(0C) P (at) t(0C) Hơi đốt 2,8 130,2 2,085 121 1,415 109 0,785 92,4 0,2 59,7 Hơi thứ 2,16 122 1,46 110 0,81 93,4 0,21 60,7 5.1.4. Xác định tổn thất nhiệt độ trong quá trình bốc hơi:( D ‘i) 5.1.4.1. Tổn thất do tăng nhiệt độ sôi:( D ‘i) Dựa vào nhiệt độ hơi thứ và nồng độ dung dịch đường ở các hiệu bốc hơi. (Tra bảng IV-1, 198, 4), ta có: Ta có: Bx1 = 20,125 % Þ D ‘1 = 0,410C Bx2 = 29,82 % Þ D ‘2 = 0,690C Bx3 = 43,496 % Þ D ‘3 = 1,480C Bx4 = 60 % Þ D ‘4 = 2,70C åDi’ = D ‘1 + D ‘2 +D ‘3 +D ‘4 = 5,28 0C 5.1.4.2. Tổn thất nhiệt dộ áp suất thủy tĩnh: ( D “i) Trong lòng dung dịch,càng xuống sâu nhiệt độ sôi của dung dịch càng tăng do áp lực của cột chất lỏng.Hiệu số của dung dịch ở giữa ống truyền nhiệt và trên mặt thoáng gọi là tỏn thất nhiệt dộ do áp suất thuỷ tĩnh.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 ∆’’i = t(P+∆P) – tP, [7-trang 200] Với t(P+P): là nhiệt độ sôi ứng với Ptb. tP: Nhiệt độ sôi dung dịch ứng với áp suất P trên bề mặt dung dịch. h: chiều cao cột chất lỏng từ giữa ống (m). Chọn h = 1m Bảng 5.2: Tổn thất nhiệt độ do áp suất thuỷ tĩnh [4- trang 199] Hạng mục Hiệu 1 Hiệu 2 Hiệu 3 Hiệu 4 Bx (%) 20,125 29,82 43,496 60,00 Nhiệt độ hơi thứ (oC) 122 110 93,4 60,7 D” (oC) 0,6 1 2,1 5,5 åD” = D”1 + D”2 +D”3 +D”4 = 9,2 0C 5.1.4.3. Tổn thất nhiệt độ do trở lực đường ống (D ‘”i) : Hơi thứ từ hiệu trước qua hiệu sau, qua đường ống giữa hai hiệu, chịu ảnh hưởng trở lực của đường ống làm giảm nhiệt độ. Dựa vào thực tế, tổn thất nhiệt đường ống giữa hai hiệu là 11,5 0C.[4 –trang 200] Chọn D ‘”i = 10C Þ åD ‘” = 40C 5.1.4.4. Tổng tổn thất nhiệt độ trong toàn bộ hệ thống : åD = åD’ + åD” + åD ‘” = 18,480C 5.1.4.5. Tổng hiệu số nhiệt độ có ích của hệ thống bốc hơi : åDt = tđ – tnt - åD Trong đó : tđ : là nhiệt độ hơi đốt vào hiệu I tnt : là nhiệt độ hơi thứ ra khỏi tháp ngưng tụ Þ åDt = 130,2 – 59,7 – 18,48 = 52,02 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 ; tht : nhiệt độ hơi thứ của từng hiệu. ts1 = tht1 + D1‘ + D”1 = 122 + 0,41 + 0,6 = 123,01 0C ts2 = tht2 + D2‘ + D”2 = 110 + 0,69 + 1 = 111,69 0C ts3 = tht3 + D3‘ + D”3 = 93,4 +1,48 +2,1 = 96,98 0C ts4 = tht4 + D4‘ + D”4 = 60,7 + 2,7 +5,5 =68,9 0C 5.1.6. Hiệu số nhiệt độ hữu ích của các hiệu (Dti): Dti = t0hơi đốt - t0sôi của dung dịch Dt1 = 130,2 -123,01 = 7,19 0C Dt3 = 109 -96,98 = 12,02 0C Dt2 = 121 -111,69 = 9,31 0C Dt4 = 92,4 -68,9 = 23,5 0C Bảng 5.3: 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 2,8 2,085 1,415 0,785 2 Nhiệt độ hơi đốt 0C 130,2 121 109 92,4 3 Hàm nhiệt hơi đốt Kcal/kg 650,7 647,7 642,9 636,3 4 Ẩn nhiệt hơi đốt Kcal/kg 519,9 526,2 533,7 543,9 5 Áp suất hơi thứ at 2,16 1,46 0,81 0,21 6 Nhiệt độ hơi thứ 0C 122 110 93,4 60,7 7 Hàm nhiệt hơi thứ Kcal/kg 647,7 643,3 636,6 622,7 8 Ẩn nhiệt hơi thứ Kcal/kg 525,4 533,1 543,3 562,7 9 Nhiệt độ sôi của d.dịch 0C 123,01 111,69 96,98 68,9 10 Hiệu số nhiệt độ hữu ích 0C 7,19 9,31 12,02 23,5 11 Nhiệt độ nước ngưng tụ 0C 129,2 120 108 91,4 5.2. Cân bằng 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 = k.G.C. (tc – tđ ), Kcal/h [4-Trang 191] 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) [9-Trang 181] Với t là nhiệt độ của dung dịch (0C); C = Với Cđ,Cc: Nhiệt dung riêng của dung dịch ở nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối. Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh: Qtt = k.Qc Với: k = 310% so với lượng hơi dùng [4-Trang 192]. Chọn k = 8% = 0,08 Vậy nhiệt lượng cần dùng là: Q = Qc + Qtt = 1,08.G.C.Dt (Kcal/h) Lượng hơi thứ cần dùng để đun nóng được tính theo công thức : E = Q/ri (kg/h), [4-Trang 12] Trong đó: Q: nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng, (kcal/h) ri : ẩn nhiệt hơi thứ hiệu I, (Kcal/kg) Áp dụng các công thức trên để tính nhiệt cho các thiết bị đun nóng lần 1, lần 2, lần 3 ta có bảng 5.4 Bảng 5.4 : Kết quả cân bằng nhiệt cho hệ đun nóng Thông số Đun nóng lần 1 Đun nóng lần 2 Đun nóng lần 3 G, kg/h 156946,3 160225,4 163867,1 Bx, % 14,362 14,38 13,458 Cđ, Kcal/kg0C 0,92 0,93 0,944 Cc, Kcal/kg0C 0,93 0,941 0,948 C, Kcal/kg0C 0,926 0,935 0,946 tđ, oC 25 58 100 tc,0C 60 105 115 Q, Kcal/h 5493559,9 7604393,6 2511296,1 r, Kcal/kg 543,3 533,1 525,4 E, kg/h 10111,5 14264,4 4779,8 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 cho hệ nấu đường Dùng hơi thứ hiệu I để nấu đường: t0 = 122 0C, P = 2,16(at) Chọn tổn thất nhiệt trên đường ống là 10C t0 = 121 0C, P = 2,09 (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 = 8% D.I (Kcal/h) Phương trình cân bằng nhiệt : D.I + Qngl = W.iht + D.Cn.tn + Qtt + Qnon (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 : 692,96 (tấn/ngày) = 28873,33 (kg/h) - Đường hồ B: 263,918 (tấn/ngày) = 10996,58 (kg/h) - Hồi dung C : 128,36 (tấn/ngày) = 5348,33 (kg/h) - Loãng A : 68,529 (tấn/ngày) = 2855,375 (kg/h) - Lượng non A nấu được : 831,88 (tấn/ngày) = 34661,66 (kg/h) - Lượng nước chỉnh lý : lấy bằng 5% non A = 1733,08 (kg/h) Tổng lượng nguyên liệu nấu non A: Gngl = 28873,33 +10996,58 + 5348,33 + 2855,375 = 48073,615 (kg/h) Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non A : W = Gngl + Gnướcchỉnhlí - GnonA = 15145,035 (kg/h) 5.3.1.1. Chọn chế độ nấu A : Chọn chế độ chân không của buồng bốc ở nồi nấu A là 620 mmHg [5- trang 132] tương ứng với áp suất hơi thứ: P = 0,18 at [9-Trang 312 ]. - Nhiệt độ hơi thứ: tht = 57,50C - Hàm nhiệt hơi thứ : iht = 621,2 (Kcal/kg) - Ẩn nhiệt hơi thứ: rht = 568,6 (Kcal/kg) [9-Tr314 ] 5.3.1.2. 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) [4 –Trang 197 ]. Trong đó: a: Độ tăng nhiệt độ sôi ở áp lực thường. Với Bx = 93% D a = 28 0C [4 –Trang 196 ]. T = 50,5 + 273 = 330,5 (0K) , r = 2378,6 (J/kg) [9-Trang 314 ]. Þ D’ = 0,003872 . 28 . = 4,77 (0C) * Tổn thất áp suất thủy tĩnh : Bx = 93%, tht = 74,77 0C Chọn h = 1,4m Þ ta được D’’=12,50C [ 5 - Tr199 ]. Þ Nhiệt độ sôi của dung dịch non A: tsA = tht +D’+D “ = 57,5 + 4,77 +12,5 =74,770C 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: 78 0C. Nhiệt dung riêng của các loại nguyên liệu và non A được tính theo công thức: : C = (Kcal/kg.0C ) Bảng 5.5: 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 60,1 28873,33 77 0,71 2 Mật loãng A 72 2855,375 77 0,66 3 Hồi dung C 65 5348,33 77 0,69 4 Hồ B 85 10996,58 77 0,59 5 Non A 93 34661,66 67,7 0,56 6 Nước chỉnh lý (5%nonA) 1733,08 77 1,00 c. Cân bằng nhiệt nấu non A : Nhiệt vào: + Mật chè vào : q1 = G1.C1.tv = 1455504,56 (Kcal/h) + Loãng A vào : q2 = G2.C2.tv = 133802,87 (Kcal/h) + Hồi dung C : q3 = G3.C3.tv = 262014,68 (Kcal/h) + Hồ B vào : q4 = G4.C4.tv = 460646,73 (Kcal/h) + Nước chỉnh lý : q5 = G5.C5.tv = 123048,68 (Kcal/h) Tổng nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: Qvào = q1 + q2 +q3 + q4 + q5 = 2435017,52 (Kcal/h) Nhiệt ra: + Nhiệt do hơi thứ mang ra: Qht = WA . Iht = 15145,035 x 621,2 = 9362660,64 (Kcal/h) + Nhiệt do đường non A mang ra : Qnon = G.C.t = 34661,66 x 0,56 x 74,7 = 1314092,85 (Kcal/h) Ta dùng hơi thứ hiệu I (R) để thực hiện quá trình nấu đường. Ta có nhiệt độ: t0ht = 1220C Þ iht = 647,7 (Kcal/kg) ; tn = 121 (0C) ; Cn = 1,016(Kcal/kg.0C) Do đó lượng hơi đốt cần dùng là: = 17917,05 (kg/h) Để bảo đảm cho sự ổn định của quá trình nấu đường ta dùng 64% lượng nhiệt là hơi thứ [4-Trang 215]. - Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu non A là: RA = DA x 64% = 11466,91 (kg/h) - Lượng hơi sống dùng cho nấu non A là: D’A = DA- RA = 6450,14 (kg/h) 5.3.2.Cân bằng nhiệt cho nấu non B 5.3.2.1.Các thông số nấu non B: Chọn độ chân không của buồng bốc là 625 (mmHg), tương ứng với áp suất hơi thứ p = 0,17(at). Ta có: tht = 56,040C, iht = 620,6 (Kcal/kg), rht = 564,7 (Kcal/kg) Tương tự như cách tính ở trên ta Ta tính được nhiệt độ sôi non B là tsB = tht + D’ +D “ =56,04+5,3+10,5 =71,8 oC. Yêu cầu nhiệt độ nguyên liệu nấu và nước chỉnh lí phải cao hơn nhiệt độ sôi trong nồi 3-5 oC Þ Chọn nhiệt độ nguyên liệu nấu và nước chỉnh lí :75 oC Bảng 5.6. Kết quả các thông số nấu non B TT Nguyên liệu nấu non B Bx (%) Khối lượng (kg/h) t (0C) C (kcal/kg.0C ) Qnlv (Kcal/kg) 1 Giống B 85 1004,29 75 0,605 45393,15 2 Mật A 80 9850,7 75 0,628 462168,8 3 Hồi dung C 65 2799,79 75 0,69 144325,5 4 Non B 96 10858,75 71,8 0,55 400041,6 5 Nước chỉnh lý (8% non B) 868,7 75 1 60780 Cân bằng nhiệt nấu non B : Tương tự non A Do đó lượng hơi đốt cần dùng là: DB = 4483,22 (kg/h) Để bảo đảm sự ổn định của quá trình nấu đường ta dùng 65% lượng nhiệt là hơi thứ , còn lại sử dụng hơi sống. - Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu non B : 4483,220,65 = 2914,093(Kg/h) - Lượng hơi sống dùng cho nấu non B : 4483,22 0,35 = 1569,127(Kg/h) 5.3.3.Cân bằng nhiệt cho nấu non C 5.3.3.1.Các thông số nấu non C: Chọn tương tự như nấu non B Chọn chế độ nấu chân không của buồng bốc ở nồi nấu non C là 650 mmHg [5- trang 132] ứng với áp suất là: 0,15 at.Ta có tht = 54,80C, iht = 620,2 (Kcal/kg), rht = 565,1 (Kcal/kg) Ta tính được nhiệt độ sôi non C là tsC = tsC = tht + D’ +D “ = 71,4 0C. Chọn nhiệt độ nguyên liệu và nước chỉnh lí đưa vào nấu non C là 760C. Bảng 5.7. Kết quả các thông số nấu non C TT Nguyên liệu nấu non C Bx (%) Khối lượng (kg/h) t (0C) C (kcal/kg.0C) Qnlv (Kcal/kg) 1 Giống C 85 2866,08 76 0,605 131489,9 2 Mật A 80 4574,25 76 0,628 217833,3 3 Mật B 85 5621,1 76 0,606 257885,9 4 Non C 99 10699,71 71,6 0,533 406750,6 5 Nước chỉnh lý (10% non C) 1069,9 76 1 81000,8 5.3.3.2. Cân bằng nhiệt nấu non C : Tương tự như trên, ta tính được DC =4243,75(Kg/h) Để bảo đảm sự ổn định của quá trình nấu đường ta dùng 65% lượng nhiệt là hơi thứ , còn lại sử dụng hơi sống - Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu non C : 4243,75 x 0,65 = 2758,43(Kg/h) - Lượng hơi sống dùng cho nấu non C : 4243,75 x 0,35 = 1485,31(Kg/h) 5.3.4. Nấu giống B,C: Chọn chế độ nấu chân không của buồng bốc ở nồi nấu non B là 625 mmHg ứng với áp suất là: 0,17 at. Ta có: tht = 56,040C, iht = 620,9 (Kcal/kg), rht = 564,7 (Kcal/kg) Ta tính được nhiệt độ sôi giống là tsg = 68,2 0C. Chọn nhiệt độ nguyên liệu và nước chỉnh lí đưa vào nấu giống là 720C. Bảng 5.8. Kết quả các thông số nấu giống B, C Nguyên liệu nấu giống B,C Bx (%) Khối lượng (Kg/h) T (0C) C (Kcal/kg0C) Q (Kcal/h) Mật chè 60,1 2139,08 72 0,71 108926,5 Mật A 80 2480,5 72 0,62 110296,5 Giống B,C 85 3870,37 68,2 0,59 155133,6 Nước chỉnh lý 7(%) 270,9 72 1 19432,8 Tính toán tương tự ta có: - Lượng hơi thứ dùng cho nấu giống là: 554,3 kg/h. - Lượng hơi sống dùng cho nấu giống là:298,4 kg/h. Bảng 5.9: 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) 6450,14 1569,127 1485,31 298,4 11996,67 2 Hơi thứ(kg/h) 11466,91 2914,093 2785,43 554,3 21551,59 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 (5.3) và bảng (5.8) ] · E1: Lượng hơi thứ hiệu 1 dùng gia nhiệt 3: E1 = 4779,8 (kg/h) · E2: Lượng hơi thứ hiệu 2 dùng gia nhiệt 2: E2 = 14264,4 (kg/h). · E3: Lượng hơi thứ hiệu 3 dùng gia nhiệt 1: E3 = 10111,5 (kg/h). · R: Tổng lượng hơi thứ dùng cho nấu đường: R= R1 = 24441,7 (kg/h). · W: Tổng lượng hơi nước bốc hơi của cả hệ: W = 128801,33 (kg/h). Từ phương trình (5) ta có: = = 10179,96(kg/h) = 10179,13 (kg/h) = 20290,6(kg/h) = 34555,86(kg/h) D0 = 63776,53 (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 khử nước và nhiệt tổn thất. Theo phương trình cân bằng nhiệt, Qvào = Qra + Hiệu 1: D0(ih - ing1) = Gđ.C1(ts1- tsđ) + W1(i1-Cn. ts1) (1) + Hiệu 2: (W1-E1-R)(i1-ing2) = (Gđ -W1).C2(ts2 - ts1) + W2(i2-Cn. ts2) (2) + Hiệu 3: (W2- E2)(i2 - ing3) = (Gđ- W1- W2).C3(ts3- ts2) + W3(i3-Cn.ts3) (3) + Hiệu 4: (W3-E3)(i3-ing4) = (Gđ- W1- W2- W3).C4(ts4- ts3) + W4(i4-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 5.10: Kết quả tra bảng và tính toán Hàm nhiệt của hơi ih i1 i2 i3 i4 650,7 647,7 643,3 636,6 622,7 Hàm nhiệt nước ngưng Nhiệt dung riêng dung dịch ing1 ing2 ing3 ing4 C1 C2 C3 C4 129,6 120,3 108,1 91,1 0,93 0,89 0,82 0,74 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) 63776,53 166367 24441,7 4779,8 14264,4 10111,5 tđ(oC) ts1(oC) ts2(oC) ts3(oC) ts4(oC) 130,2 123,01 111,69 96,98 68,9 Từ (1) = 65675.92 (kg/h) Lượng hơi bốc ra từ nồi 2: = 38184,39 (kg/h) Lượng hơi bốc ra từ nồi 3: = 22790,32 (kg/h) Lượng hơi bốc ra từ nồi 4: = 12253,4 (kg/h) · Nồng độ dung dịch ở các nồi: Bx1 = Gđ22,38% Bx2 = Gđ = 36,05 % Bx3 = Gđ = 56,75 % Bx4 = Gđ = 82,07 % Bx4 = 57,9 lượng hơi đốt vào hiệu 1 là quá lớn. Để cô đặc đến nồng độ 60%, ta chọn lại Do = 59927,55 Nồi 1: thay Do = 59927,55 vào (1’) ta tính được: W1 = 61840,68 kg/h => Bx1 = 21,56 % Nồi 2: thay số vào (2’) ta tính được: W2 = 34443,1 kg/h =>Bx2 = 32,16 %. Nồi 3: thay số vào (3’) ta tính được: W3 = 21634,4 kg/h => Bx3 = 46,22 %. Nồi 4: thay số vào (4’) ta tính được: W4 = 11452,38 kg/h => Bx4 = 60%. Þ Do = 59927,55 là phù hợp 5.5. Nhiệt dùng cho các yêu cầu khác 5.5.1 Nhiệt dùng cho hồi dung: Đường B và C sau khi ly tâm được đem đi hồ và hồi dung để nấu đường non A. Trước khi đưa vào nấu, các nguyên liệu được nâng lên t0 = 75,0C. Đường B và C sau khi ly tâm có nhiệt độ 500C. Lượng nhiệt cung cấp được tính theo công thức: Q = G.C.Dt (Kcal/h) (1) Trong đó: G: Khối lượng dung dịch, (kg/h) C: Nhiệt dung riêng của dung dịch, (Kcal/kg.0C). Dt: Hiệu số nhiệt độ trước và sau khi gia nhiệt, (0C). a. Đường hồ B: QB = GB.CB.Dt = 10954,9 x 0,59 x 25 = 161584,8 (kcal/h) b. Hồi dung C: QC = GC.CC.Dt = 8116,6 x 0,69 x 25 = 140011,35 (kcal/h) Tổng nhiệt lượng dùng: Q1 = QB + QC = 301596,13 (kcal/h) Lượng nhiệt tổn thất: Chọn 10% Q1, Nhiệt lượng thật sự cần: Q1’ = 1,1.Q1 = 331755,7 (kcal/h) Lượng hơi sống để gia nhiệt: P = 2,8at, nhiệt lượng riêng i = 650,7 (kcal/kg) Cn : nhiệt dung riêng của nước ngưng, Cn = 1,014 (kcal/kgoC) tn : nhiệt độ của nước ngưng, tn = 129,2oC Dùng hơi sống để gia nhiệt nên lượng hơi cần dùng là : D1 = = = 638,37 (kg/h) 5.5.2. Nhiệt dùng cho gia nhiệt các loại mật, giống: Để đơn giản trong tính toán ta giả thuyết các nguyên liệu đều được nâng lên 750C. Lượng nhiệt được tính theo công thức : Q = G.C.t (Kcal/h) Với nhiệt tổn thất 10% so với tổng lượng hơi dùng. Bảng 5.11: Nhiệt dùng cho gia nhiệt TT Hạng mục G (kg/h) C (Kcal/kg.0C) T (0C) Q (Kcal/h) 1 Mật chè 36622,5 0,71 75 1950148,1 2 Loãng A 2844,3 0,66 75 140792,9 3 Nguyên A 16840,13 0,628 75 793170,1 4 Mật B 5599,38 0,606 75 254491,8 5 Giống B,C 3855,42 0,605 75 174939,7 Tổng 3313542,6 Lượng hơi đốt cần dùng là : D2 = = 6375,98 (kg/h) 5.5.3. Nhiệt dùng cho li tâm: Lượng hơi dùng cho li tâm khoảng 23 % so với lượng non A. Chọn 3% [4 –Trang 285] Lượng đường non A nấu được là : 34527,5 (kg/h) Lượng hơi cần dùng: D3 = 3% x 34527,5= 1035,83 (kg/h) 5.5.4. Nhiệt dùng cho sấy đường thành phẩm: Đường thành phẩm trước khi sấy có nhiệt độ 600C, độ ẩm W1 = 0,5%. Ta sấy đường ở nhiệt độ 70800C và độ ẩm còn lại sau khi sấy W2 = 0,05%. Lượng nước bốc hơi: W = (kg/h) [10–Trang 165] Với G1: khối lượng đường cát trước lúc sấy. G1 = 16731,08(kg/h) G2 = G1 - W (kg/h) W = 75,32 (kg/h) Þ G2 = 16655,76 (kg/h) Không khí trước khi vào Caloriphe có t0 = 25,30C , độ ẩm 81% [9 –Trang 99] Không khí ra khỏi máy sấy có nhiệt độ t0 = 700C, độ ẩm 10,5 %. Lượng không khí khô vào máy sấy: L =(kg/h) [10 –Trang 165] X0, X2 : Là hàm ẩm của không khí trước và sau khi sấy (kg/kg kkk) Tra đồ thị I-d ứng với t0 và của không khí : [10-Hình 16-3 ] Ứng với trạng thái t0= 25,3 0C và = 81 % Þ X0 = 0,016 (kg/kg kkk) I0 = 14,2 (Kcal/kg kkk) t0 = 700C và = 10,5% Þ X2 = 0,02 (kg/kg kkk) I2 = 24,2 (Kcal/kg kkk) L = =18830(kg/h) Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy : + Nhiệt vào : - Do không khí mang vào: L.I0 = 18830.14,2 = 267386 (Kcal/h) - Do đường mang vào:G1.C1.t1 =16731,08 x 0,509 x 60 = 510967,18(Kcal/h) - Nhiệt đun nóng ở caloriphe: Qk + Nhiệt ra : - Do không khí mang ra: L.I2 = 18830 x 24,2 = 455686 (Kcal/h) - Do đường mang ra: G2.C2 t2 = 16655,76 x 0,509 x 70 = 593444,73 (Kcal/h) - Do tổn thất: Qm = 10%Qk = 0,1 Qk Phương trình cân bằng nhiệt: Qvào = Qra + Qm L.I0 + G1.C1 t1 + Qk = L.I2 + G2.C2 t2 + 0,1Qk Þ Qk = = 300863,94 (kcal/h) Để đun nóng caloriphe dùng nhiệt của hơi sống (P = 2.8at, t0 =130,20C). Lượng hơi cần dùng là: D4 = = 580,06 (kg/h) Vì vậy tổng lượng hơi dùng cho các nhu cầu khác là: D’=D1 + D2 + D3 + D4 = 8630,24 (kg/h) Bảng 5.12 : 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 11996,67 7,5 2 Hơi đốt dùng cho bốc hơi 59927,55 37,8 3 Hơi đốt dùng cho các nhu cầu khác 8630,24 5,44 Tổng (D) 80554,46 50,74 Lượng hơi mất mát không xác định: lấy bằng 5%D. Vậy tổng lượng hơi đốt thực tế dùng là : Dtt = 1,05.D = 80554,46 x 1,05 = 84582,183(kg/h) Tỉ lệ hơi dùng ở các bộ phận so với mía: h = = 53,42(%) Tỷ lệ hơi tương đối thấp, chứng tỏ lượng hơi dùng ít, tiết kiệm được chi phí cho nhà máy. PHẦN VI. TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 6.1. Thiết bị ép 6.1.1. Chọn bộ máy ép: Năng suất nhà máy 3800 tấn mía/ngày = 158,33 (tấn/h). Căn cứ vào lí thuyết và thực tế, chọn hệ máy ép gồm 5 bộ trục, mỗi bộ trục gồm các trục ép: trục đỉnh, trục trước, trục sau. . Theo qui chuẩn, có một số kích thước như sau: D x L = 1190 x 2300 (mm). D x L = 1240 x 2400 (mm). D x L = 1350 x 2500 (mm). Ta chọn trục có kích thước D x L = 1240 x 2400 (mm). 6.1.2. Tốc độ trục ép: Tốc độ trục ép được tính từ công thức : C = (tấn/h), [3-tr28] Trong đó C : năng suất ép của nhà máy: 158,33 (tấn/h) f : % xơ trong mía :11,04 % C': hệ số xử lí sơ bộ của máy băm, C' =1,2 (dùng hai bộ dao băm mía) D, L: đường kính của trục ép, D = 1,24 (m), L = 2,4(m) N: số trục ép, N = 15 W: tốc độ quay của trục ép, (v/ph) Để máy ép làm việc ổn định ta lấy năng suất máy ép gấp 1,2 lần. Vậy: = = 2,4 (vòng/phút) Tốc độ máy ép thõa mãn điều kiện : V =.D. £ 18.D [5 –Trang 28] 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. = 2,4 (v/ph) V = 2,4 x 3,14 x 1,35 = 9,3 (m/ph). 6.1.3. Kiểm tra lại hệ máy ép: Theo thực tế hệ máy ép có trục cưỡng bức ép được 1 tấn mía trong 1 giờ, thì diện tích ép là :0,60,9 (m2), chọn 0,9 m2. Như vậy, với năng suất là 3800 tấn/ngày thì diện tích trục ép là : S = = 142,5(m2) Vậy số trục ép là: N == 15,2(trục) 15 trục Nên chọn hệ thống trục ép với kích thước DxH = 1240 x 2400 là thích hợp 6.2. 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 gồm hai phần: 6.2.1. Phần 1 (I1): được tính theo công thức: I1 = 5 Trong đó: C: năng suất nhà máy, C = 156,25 tấn mía/h _I1 = 5 = 27,05 (m). Chọn I1 =27,05 m = 27050 mm Phần bằng băng chuyền ngang đặt âm dưới đất (-1 m) để tiện cho việc đặt hệ thống băng tải mía và các hệ thống xử lý mía. 6.2.2. Phần nghiêng (I2): Chọn chiều cao vị trí đặt máy đánh tơi (so với mặt đất) h1 = 1,5 m. Chọn góc nghiêng băng chuyền là = 200. Þ độ cao từ băng chuyền ngang đến máy đánh tơi là: h2 = 1 + 1,5 = 2,5m = 2500 mm Ta có: I2 = = Tổng chiều dài băng chuyền: I1 + I2 = 34350 (mm) Chiều rộng băng chuyền lấy bằng chiều dài trục ép : 2500 (mm) Vận tốc băng chuyền: v = k. Vtrục ép (m/phút) Trong đó k: hệ số, k = 0,6 ÷ 0,9 (thực tế sản xuất) _ v = (0,6÷ 0,9) x 8,52 = 5,112 ÷ 7,668 (m/phút) 6.3. Máy băm mía:Dùng hai dao băm: 6.3.1. Máy băm 1: - Số lưỡi dao n1 = [4 –Trang 40] Trong đó: L : Chiều rộng của băng tải mía, L = 2500 (mm) d1 : Khoảng cách giữa các lưỡi dao, chọn d1 = 50 (mm) [4 -Tr40] _ n1 = = 49. Chọn 48 lưỡi, kiểu lưỡi vuông. + Đĩa dao: Hai lưỡi dao đối diện lắp trên cùng một đĩa Số đĩa dao là: 24 đĩa. + Đường kính hoạt động :1500 (mm) + Quay cùng chiều với băng chuyền.Tốc độ quay : 400600 (v/ph) chọn 500(v/ph) 6.3.2. Máy băm 2: - Số lưỡi dao n2 = Chọn d2 = 40 (mm), L = 2500 (mm). _ n1 = = 61,5. Chọn 60 lưỡi. => Số đĩa lắp dao là: 30 (đĩa). - Đường kính hoạt động : 1600 (mm) - Tốc độ quay : 520 (v/ph) 6.4. Máy đánh tơi: Năng suất công đoạn: 3800 (tấn/ngày) = 158,33 (tấn/h) Chọn máy đánh tơi kiểu búa. - Đường kính Rôto: D = [10 –Trang 230] Q : năng suất của hệ máy ép, Q = 158,33 (tấn/h) i : mức độ tơi từ 1015, chọn i = 15 K : hệ số thực nghiệm từ 46,2. Chọn K = 5 n: vận tốc quay của Rôto từ 500800 (v/ph) . Chọn n = 800 (v/ph) L : chiều dài Rôto, L =1800 (mm) D == 1,07 (m) 6.5. Cân tự động: Chọn loại cân tự động loại 4 tấn nước mía /mẻ. - Khối lượng nước mía hỗn hợp qua cân: 3748,32 (tấn/ngày) = 156,18 (tấn/h) - Thể tích nước mía hỗn hợp qua cân: 147,614 m3/h. - Số mẻ trong 1 giờ : = 39,045 mẻ 39 mẻ - Thể tích một mẻ qua cân : V' = V/số mẻ = = 3,78 m3/mẻ. - Thể tích thùng cân: Vt = V'/j Với j là hệ số chứa đầy. Chọn j = 0,8 _ Vt = 3,78 / 0,8 = 4,725 4,8 (m3) Hình 6.1. Cân tự độ