Đồ án Thiết kế nhà máy sản xuất đường thô hiện đại năng suất 2150 tấn mía/ngày theo phương pháp khuếch tán

KL mật B nấu non C: G14 = G8 + G12 = 11,016 + 9,948 = 20,965 (T) - KL đường B sản xuất được: G15 = G13 – G14 = 47,647 – 20,965 = 26,682 (T) - KL giống B nấu non B thường là 6-8% so với non B. Chọn 8%. G16 = G13 x 8% = 47,647 x 0,08 = 3,812 (T). - Nấu giống B từ mật chè và mật A. Ap mật chè: 82,095 KL mật chè Ap giống B: 72 Ap mật A. 66 KL mật A. Ap giống B – Ap mật A. Ap mật chè – Ap mật A. + KL mật chè nấu giống B: G17 = G16 x = 3,812 x = 1,421(T). + KL mật A nấu giống B: G18 = G16 – G17 = 3,812 – 1,421 = 2,391 (T). Ap giống B – Ap non B AP giống B – AP mật A - Nấu non B từ giống và mật A: + KL mật A nấu non B: G19 = G16 x = x 3,812 = 2,541 (T). + KL non B đã nấu được: G20 = G16 + G19 = 3,812 + 2,541 = 6,353 (T) + KL non B cần nấu thêm: G21 = G13 – G20 = 47,647 – 6,353 = 41,294 (T). - Nấu thêm non B từ mật A và hồi dung C: Ap hồi dung C 82. KL hồi dung C Ap non B Ap non B – Ap mật A. Ap hồi dung – Ap mật A Ap mật A. 66 68 KL mật A. + KL hồi dung C nấu non B: G22 = G21 x = x 41,294 = 5,126 (T). + KL mật A nấu thêm non B = G23 = G21- G22 = 41,294 – 5,126 = 36,132 (T). Tổng kết phần tính nguyên liệu nấu non B theo bảng 4.5. Bảng 4.5 - Tổng kết nấu non B. STT Hạng mục KL chất khô Ap (%) Pol (%) 1 Mật chè 1,421 82,095 1,167 2 Mật A. 41,064 66 27,102 3 Hồi dung C 5,162 82 4,233 Tổng 47,647 32,502 Thử độ tinh khiết non B: Ap = 100 x = 68,082 % phù hợp giả thuyết 4.3.4. Tính đường non A - Chọn hiệu suất kết tinh non A: K = 52 (%). - KL non A cần nấu: G24 = G1 x 1/K = 76,051 x x 100 = 146,252 (T). - KL mật A thu được: G25 = G24 – G1 = 146,252 – 76,051 = 70,201 (T) - KL mật A còn lại: G26 = G25 – (G19 + G23 + G18 + G11 +G7) = 70,201 – ( 41,064 + 22,827) = 6,311 (T). Ap đường B - Ap mật chè Ap hồ B – Ap mật chè - KL đường hồ B nấu non A: ( dùng mật chè để đường hồ B) G27 = G15 x =x 26,682 = 72,607 (T). - KL mật chè đường hồ B: G28 = G27 – G15 = 72,607 – 26,682 = 45,924 (T). - KL mật chè nấu non A. G29 = 100 – (G6 + G17 + G28) = 100 – (4,017 + 1,421 + 45,924) = 48,548 (T) - KL hồi dung C nấu non A: G30 = G4 – G22 = 23,949 – 5,162 = 18,787 (T). Bảng 4.6 - Tổng kết nấu non A STT Hạng mục KL chất khô Ap ( %) Pol (%) 1 Mật chè 94,472 82,095 77,257 2 Mật A. 6,311 66 4,165 3 Đường hồ B 72,607 85 62,716 4 Hồi dung C 18,787 82 15,405 Tổng 192,177 159,543 Thử lại độ tinh khiết non A: Ap = 100 x = 83,02 (%). Phù hợp giả thuyết. 4.3.5. Khối lượng các thành phần tính theo năng suất nhà máy Hệ số sản xuất K = = = 3,09154 TL chất khô sản phẩm hay bán thành phẩm = K x TL chất khô tính theo 100 tấn chất khô mật chè TL đường trong thành phẩm hay bán thành phẩm = (TL chất khô x AP)/ 100 TL thành phẩm hay bán thành phẩm = Thể tích thành phẩm hay bán thành phẩm = TL thành phẩm hay bán thành phẩm /ρ Bảng 4.7 - Tổng kết công đoạn nấu đường Hạng mục Ap (%) Bx (%) d (T/m3) Tính cho 2150 tấn/ngày TLCK (T/ngày) TL (T/ngày) V (m3/ngày) % so với mía Mật chè 82,095 60,167 1,28972 309,154 513,827 398,403 23,899 Non A 83 93 1,50387 452,144 486,177 323,284 22,613 Mật A 66 80 1,41421 217,029 271,287 191,829 12618 Cát A 99 99,2 235,115 237,490 11,046 Non B 68 95 1,51814 147,301 155,054 102,134 7,212 Mật B 40 84 1,44112 64,813 77,158 53,540 3,589 Cát B 90 98 1,53988 82,489 84,172 54,662 3,915 Non C 56 99 1,54719 148,078 149,574 96,674 6,957 Mật C 30 84 1,44112 74,039 88,142 61,162 4,100 Cát C 82 97 1,53260 74,039 76,329 49,804 3,550 Giống B 72 90 1,48259 11,784 13,093 8,831 0,609 Giống C 72 90 1,48259 34,058 37,842 25,524 1,760 Hồ B 85 85 1,44794 224,466 264,078 182,382 12,283 Hồi dung C 82 65 1,31866 58,081 89,356 67,763 4,156 CHƯƠNG V: CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 5.1. Hệ cô đặc nhiều nồi 5.1.1. Lượng nước bốc hơi của quá trình cô đặc - Lượng nước bốc hơi được tính theo công thức: W = [1-59] Với: Gđ = 5129,254 (tấn/ngày) = 213718,917 (kg/h) (Bảng 4.2) C1 = 6,061% ; C2 = 60% (Bảng 4.2) Thay số vào ta có: W = = 192129,744 (kg/h) - Giả sử lượng nước bốc lên ở các hiệu theo tỉ lệ : W1: W2 : W3 : W4 = 7: 6 : 4,5 : 1,5 Ta có : W1/7 = W2/6 = W3/4,5 = W4/1,5 = W/19 = 10112,092 (kg/h) Vậy : W1 = 10112,092 x 7 = 70784,643 (kg/h) W2 = 10112,092 x 6 = 60672,551 (kg/h) W3 = 10112,092 x 4,5 = 45504,413 (kg/h) W4 = 10112,092 x 1,5 = 15168,138 (kg/h) 5.1.2. Nồng độ Bx ở các nồi. Bx1 = Gđ = 213718,917 x = 9,063 % Bx2 = Gđ = 15,747 % [1-Tr323] Bx3 = Gđ = 35,241 % 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 = 3 at. P2, P3, P4: 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 = 0,26 at.(Pn = 0,20,3 at) Hiệu số áp suất cả hệ thống là: DP = P1 - Pn = 3 - 0,26 = 2,74 at - Giả thuyết tỉ số phân phối áp suất giữa các nồi: [5-39] DP1 : DP2 : DP3 : DP4 = : :: (Theo E.Hugot) Ta có: = = = = = 0,274 at DP1 = 0,754 at = P1 - P2 Þ P2 = P1 - DP1 = 2,247 at DP2 = 0,706 at = P2 - P3 Þ P3 = P2 - DP2 = 1,541 at DP3 = 0,664 at = P3 - P4 Þ P4 = P3 - DP3 = 0,877 at DP4 = 0,617 at = P4 - Pn Þ Pn = P4 - DP4 = 0,26 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 bốc hơi 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 3 132,9 2,247 122,885 1,541 111,52 0,877 95,464 Hơi thứ 2,291 123,885 1,594 111,96 0,912 96,464 0,269 66,1 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 dộ tăng nhiệt độ sôi. Dựa vào nhiệt độ hơi thứ và nồng độ dung dịch đường ở các hiệu bốc hơi. (Tra bảng IV-1, [3-Tr198]) Ta có: Bx1 = 9,063 % Þ D‘1 = 0,085 0C Bx2 = 15,747 % Þ D‘2 = 0,332 0C Bx3 = 35,241 % Þ D‘3 = 0,672 0C Bx4 = 60 % Þ D‘4 = 2,7 0C åDi’ = D‘1 + D‘2 + D‘3 + D‘4 = 3,789 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 2 m. (Tra theo hình IV-4, [3-199]). Ta có các giá trị tổn thất áp suất thủy tĩnh các hiệu như sau: D”1 = 0,49 0C D”2 = 0,95 0C D”3 = 1,78 0C D”4 = 4,5 0C åD” = D”1 + D”2 +D”3 +D”4 = 7,72 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. [3-200] Chọn D ‘”i = 10C _ åD ‘” = 3 0C 5.1.4.4. Tổng tổn thất nhiệt độ trong toàn bộ hệ thống. åD = åD’ + åD” + åD ‘” = 14,509 0C 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 = 132,9 – 66,1 – 14,509 = 52,291 0C 5.1.5. Nhiệt độ sội 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. Hiệu I : ts1 = tht1 + D1‘ + D”1 = 123,885 + 0,085 + 0,49 = 124,46 0C Hiệu II : ts2 = tht2 + D2‘ + D”2 = 112,52 + 0,332 + 0,95 = 113,802 0C Hiệu III : ts3 = tht3 + D3‘ + D”3 = 96,464 +0,672 +1,78 = 98,9160C Hiệu IV : ts4 = tht4 + D4‘ + D”4 = 66,1 + 2,7 + 4,5 = 73,3 0C 5.1.6 Hiệu số nhiệt độ hữu ích của các hiệu.(Dti) Dti = t0hơi đốt - t0sôi của dung dịch Dt1 = 132,9 -124,46 = 8,44 0C Dt2 = 122,885 – 113,802 = 9,083 0C Dt3 = 111,52 – 98,916 = 12,604 0C Dt4 = 95,464 - 73,3 = 22,164 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 ĐVT Hiệu I Hiệu II Hiệu III Hiệu IV 1 Áp suất hơi đốt at 3 2,247 1,541 0,877 2 Nhiệt độ hơi đốt 0C 132,9 122,885 111,52 95,464 3 Hàm nhiệt hơi đốt Kcal/kg 651,6 648,061 643,858 637,501 4 Ẩn nhiệt hơi đốt Kcal/kg 518,1 524,802 532,138 542,137 5 Áp suất hơi thứ at 2,291 1,594 0,912 0,269 6 Nhiệt độ hơi thứ 0C 123,885 112,52 96,464 66,1 7 Hàm nhiệt hơi thứ Kcal/kg 648,268 644,225 637,944 625,06 8 Ẩn nhiệt hơi thứ Kcal/kg 524,41 531,475 541,484 559,181 9 Nhiệt độ sôi của d.dịch 0C 124,46 113,802 98,916 73,3 10 Hiệu số nhiệt độ hữu ích 0C 8,44 9,803 12,604 22,164 11 Nhiệt độ nước ngưng 0C 131,9 121,885 110,52 94,464 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 [2-199] 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 : C = 1 - 0,0057.B (Kcal/kg.0C) [2-200] Với B: nồng độ Bx của dịch đường (%) - Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh: Qtt = k.Qc, với k = 310% so với lượng hơi dùng [2-192]. 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) [11-57] Trong đó: Q: nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng, (kcal/h) ri : ẩn nhiệt hơi thứ hiệu I, (Kcal/kg) Bảng 5.3 - Kết quả cân bằng nhiệt cho hệ đun nóng Hạng mục Đơn vị Đun nóng lần 1 Đun nóng lần 2 Đun nóng lần 3 Lượng NM cần đun (G) kg/h 212308,250 212823,097 213718,391 Nồng độ Bx(B) % 6,2 6,213 6,061 Nhiệt độ Đầu ( td ) 0C 25 85 100 Nhiệt độ cuối ( tc ) 0C 90 105 115 Dt = td - tc 0C 65 20 15 NDR của dung dịch Kcal/kg.0C 0,965 0,965 0,965 Nhiệt lượng cần dùng (Q) Kcal/h 16029938,385 4942835,076 3723133,689 Ẩn nhiệt hơi cung cấp (r) Kcal/Kg 541,484 531,475 524,41 Lượng hơi cung cấp(E) Kcal/h 29603,716 9300,221 7099,662 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 = 123,885 0C; P = 2,291 at Chọn tổn thất nhiệt trên đường ống là 10C t0 = 122,885 0C; P = 2,222 (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 + 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 Bảng 5.4 - Lượng nguyên liệu dùng để nấu non A Mật chè Mật A Hồ B Hồi dung C Non A Tấn/ngày 249,452 24,387 264,078 89,356 486,177 Kg/h 10393,815 1016,116 11003,237 3723,164 20257,363 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 chỉnh lý là: 0,05 x 20257,363 = 1012,868 kg/h Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non A : W = Gngl + Gnướcchỉnhlí - GnonA = 6891,837 (kg/h) a. Chọn chế độ nấu A Chọn chế độ chân không của buồng bốc ở nồi nấu A là 640 mmHg tương ứng với áp suất hơi thứ: P = 0,145 at. [10-312] Nhiệt độ hơi thứ : tht = 52,067 0C [10-314] Hàm nhiệt hơi thứ : iht = 618,933 (Kcal/kg) [10-315] Ẩn nhiệt hơi thứ : rht = 566,833 (Kcal/kg) 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) [3-197] Trong đó: a: Độ tăng nhiệt độ sôi ở áp lực thường. Với Bx = 93% D a = 28 0C [3-196] T = 52,067 + 273 = 325,067 0K r = 2375,122 J/kg [10-314] _ D’ = 0,003872 x 28x 325,0672/2375,122 = 4,823 0C - Tổn thất áp suất thủy tĩnh (∆”): ∆P = ρ.h 10-4/2 (at) Với Bx = 93% => ρ = 1503,87 (Kg/m3) Chọn h = 2 m => P = 10-4 x 1503,87 x 1,4/2 = 0,15 (at) => Áp suất giữa ống là: P = 0,14 + 0,15 = 0,29 (at) => t = 63,80C (nhiệt độ sôi của dung dịch ứng với P = 0,29 (at) Tổn thất nhiệt độ do tĩnh áp là: ∆” = 63,8 – 52,067 = 11,733 0C - Vậy nhiệt độ sôi của dung dịch non A : tsA = tht + D’ +D “ = 52,067 + 4,823 + 11,733 = 68,623 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. Bx (Kcal/kg.0C) Bảng 5.5 - Kết quả tính toán các thông số nấu non A Nguyên liệu nấu non A Bx (%) Khối lượng (kg/h) T (0C) C (kcal/kg0C) Q (Kcal/h) Mật chè 60,167 10393,815 72 0,567 424317,104 Mật A 80 1016,116 72 0,544 39799,231 Hồi dung C 65 3723,164 72 0,629 168614,651 Hồ B 85 11003,237 72 0,515 408000,028 Nước chỉnh lý 5% 1012,868 72 1,0 72926,496 Non A 93 20257,363 68,623 0,47 653356,88 c. Cân bằng nhiệt nấu non A - Nhiệt vào: Tổng nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: Qvào = q1 + q2 +q3 + q4 + q5 = 1113657,243 Kcal/h - Nhiệt ra: + Nhiệt do hơi thứ mang ra: Qht = WA . Iht = 6891,837 x 618,933 = 4265585,35 Kcal/h + Nhiệt do đường non A mang ra : Qnon = 653356,88 Kcal/h Hơi đốt dùng nấu đường là hơi thứ của hiệu I, tht = 123,885 0C. Do tổn thất nhiệt trên đường ống dẫn là 1oC nên nhiệt độ nước ngưng là: tng = 122,885 0C . Vì vậy theo [1-Tr318] ta có: + Nhiệt dung riêng của nước ngưng là: Cng = 1,012 Kcal/kg + Nhiệt lượng riêng của nước ngưng là: I = 647,35 Kcal/kg Do đó lượng hơi đốt cần dùng là: D = = = 8303,852 kg/h Để bảo đảm cho sự ổn định của quá trình nấu đường ta dùng 70% lượng nhiệt là hơi thứ. [3-Tr215] - Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu non A là: RA = DA x 60% = 5812,696 kg/h - Lượng hơi sống dùng cho nấu non A là: D’A = DA- RA = 2491,156 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 620 mmHg ứng với áp suất là: 0,157 at và tht = 54,58 0C; iht = 621,902 (Kcal/kg); rht = 567,294 (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) [3-197] Trong đó: a: Độ tăng nhiệt độ sôi ở áp lực thường. Với Bx = 94% Da = 29,5 0C [3-196] T = 327,58 0K; r = 2369,751 (J/kg) _ D’ = 0,003872 x 29,5x327,582/2369,751 = 5,172 0C - Tổn thất áp suất thủy tĩnh (∆”): Tính tương tự như ở phần nấu non A ta được ∆” = 10,79 0C - Vậy nhiệt độ sôi của dung dịch non B : tsB = tht + D’ +D “ = 54,58 + 5,172 + 10,79 = 70,542 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: 740C. Nhiệt lượng từ các loại nguyên liệu đưa vào tính theo công thức Q = G.C.t (kcal/h). Bảng 5.6 - Kết quả thông số nấu non B Nguyên liệu nấu non B Bx Khối lượng (Kg/h) T (0C) C (kcal/kg.0C) Q (kcal/h) Mật chè 60,167 304,22 74 0,657 14790,568 Mật A 80 6612,02 74 0,544 266173,477 Hồi dung C 65 1022,926 74 0,629 47613,114 Nước chỉnh lý 5% non B 323,029 74 1 23904,146 Non B 95 6460,588 70,542 0,458 208958,073 Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non B: W = Gngl + Gnướcchỉnhlí - GnonB = 1801,607 (kg/h) c. Cân bằn nhiệt nấu B. - Tổng nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: Qvào = q1 + q2 +q3 + q4 = 352481,305 (Kcal/h) - Nhiệt ra: + Nhiệt do hơi thứ mang ra: Qht = WA . Iht = 1801,607 x 621,902 = 1120422,997 (Kcal/h) + Nhiệt do đường non B mang ra: Qnon = 208958,073 (Kcal/h) - Ta dùng hơi thứ hiệu I để thực hiện quá trình nấu đường, do đó lượng hơi đốt cần dùng là: D = = = 2243,93 (kg/h) Để bảo đảm cho sự ổn định của quá trình nấu đường ta dùng 70% lượng nhiệt là hơi thứ. [3-215] - Lượng hơi thứ hiệu I dùng nấu non B là: RB = DB x 60% = 1570,751 (kg/h) - Lượng hơi sống dùng nấu non B là: D’B = DB- RB = 673,179 (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 620 mmHg ứng với áp suất là: 0,157 at và tht = 54,58 0C; iht = 621,902 (Kcal/kg); rht = 567,294 (Kcal/kg) b. Tính nhiệt độ sôi của đường non C Tính tương tự như ở nấu non A và non B ta có được D’ = 5,26 0C; D’’=10,970C. Vậy nhiệt độ sôi của dung dịch non B: tsC = tht + D’ +D “ = 54,58 + 5,26 + 10,97 = 70,81 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: 74 0C. Nhiệt lượng từ các loại nguyên liệu đưa vào tính theo công thức Q = G.C.t Bảng 5.7 - 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 90 1576,757 74 0,487 56823,169 2 Mật A 80 2562,889 74 0,544 103171,66 3 Mật B 84 3214,911 74 0,521 123947,679 4 Non C 99 6232,24 70,81 0,434 191526,333 5 Nước chỉnh lý 311,612 74 1 23059,288 Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non B: W = Gngl + Gnướcchỉnhlí - GnonC = 1433,929 (kg/h) b. Cân bằng mhiệt nấu non C - Tổng nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: Qvào = 307028,796 (Kcal/h) - Nhiệt ra do hơi thứ mang ra: Qht = Wc . Iht = 1433,929 x 621,902 = 891763,313 (Kcal/h) - Nhiệt ra do đường non C mang ra : Qnon = 191526,333 (Kcal/h) - Ta dùng hơi thứ hiệu I để thực hiện quá trình nấu đường, do đó lượng hơi đốt cần dùng là: D = = = 1783,064 (kg/h) Để bảo đảm cho sự ổn định của quá trình nấu đường ta dùng 70% lượng nhiệt là hơi thứ. - Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu non C là: Rc = Dc x 60% = 1248,145 (kg/h) - Lượng hơi sống dùng cho nấu non C là: D’c = Dc- Rc = 534,919 (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 620 mmHg ứng với áp suất là: 0,157 at và tht = 54,58 0C; iht = 621,902 (Kcal/kg); rht = 567,294 (Kcal/kg) b. Tính nhiệt độ sôi của đường non B - Tính tương tự như các phần trên ta có: D’ = 4,383 0C ; D’’= 10,59 0C. - Vậy nhiệt độ sôi của dung dịch giống B,C. ts = tht + D’ +D “ = 54,58 + 4,383 + 10,59 = 69,553 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: 730C. Nhiệt lượng từ các loại nguyên liệu đưa vào tính theo công thức Q = G.C.t ( kcal/h). Bảng 5.8 - Kết quả thông số nấu nấu giống B và C TT Nguyên liệu nấu non B Bx Khối lượng (Kg/h) T ( 0C ) C (kcal/kg.0C) Q (kcal/h) 1 Mật chè 60,167 1183,463 73 0,657 56760,069 2 Mật A 80 1497,539 73 0,544 59470,269 3 Giống B, C 90 2122,318 69,553 0,487 71867,144 Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non B W = Gngl - Gnon giống B,C = 558,684 kg/h c. Cân bằng nhiệt nấu giống B,C - Tổng nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: Qvào = q1 + q2 = 116230,338 kcal/h - Nhiệt ra do hơi thứ mang ra: Qht = W.Iht = 558,648 x 621,902 = 347424,308 (Kcal/h) - Nhiệt do Giống B, C mang ra QgiongB,C = 71867,144 (Kcal/h) - Ta dùng hơi thứ hiệu I để thực hiện quá trình nấu đường, do đó lượng hơi đốt cần dùng là : D = = = 680,314 (kg/h) Để bảo đảm cho sự ổn định của quá trình nấu giống ta dùng 70% lượng nhiệt là hơi thứ. - Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu giống B, C là: RB,C = DB,C x 60% = 476,22 (kg/h) - Lượng hơi sống dùng cho nấu giống B, C là: D’B,C = DB,C - RB,C = 204,094 (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) 2491,156 673,179 534,919 204,094 3903,348 2 Hơi thứ(kg/h) 5812,696 1570,751 1248,145 476,22 9107,812 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 = 192129,744 (kg/h) - Gọi: Wi ( i = 1 – 4 ): là hơi nước bốc hơi ở hiệu thư i. D1: Lượng hơi cung cấp cho cung cấp cho hệ cô đặc R: Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu đường. E1, E2, E3: Lượng hơi thư ở các hiệu dùng để gia nhiệt lần III, II, I. - Lượng nước bốc hơi ở các hiệu được xác định theo phương pháp đơn giản có nghĩa là giả thuyết rằng 1kg hơi đốt làm bốc hơi 1 kg hơi nước (không kể đến quá trình tự bay hơi và nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh). Do đó ta có: W1 = D1 W2 = D1 – R – E1 W3 = D1 – R – E1 – E2 W4 = D1 – R – E1 – E2 – E3 W = 4D1 - (3R + 3E1 + 2E2 + E3) (*) - Trong đó: E1 = 7099,662 (kg/h); E2 = 9300,221 (kg/h) E3 = 29603,716 (kg/h) ; W = 192129,744 (kg/h) R = 9107,812 (kg/h) - Từ phương trình (*) ta có: D1 = = 72239,081 (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 : D1(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: 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, ing : Hàm nhiệt của hơi thứ và nước ngưng của 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 - Hàm nhiệt của hơi Hàm nhiệt của hơi (Kcal/kg) TT i 1 2 3 4 ihđ 651,6 648,061 643,858 637,501 iht 648,268 644,225 637,944 625,06 Bảng 5.11 - Hàm nhiệt nước ngưng và nhiệt dung riêng của dung dịch Hàm nhiệt nước ngưng Nhiệt dung riêng dung dịch ing1 ing2 ing3 ing4 C1 C2 C3 C4 132,659 122,428 110,886 94,698 0,966 0,937 0,878 0,721 Bảng 5.12 - Lượng hơi phụ lấy ra ở các hiệu 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) 78547,911 213718,917 9107,812 7099,662 9300,221 29603,716 Bảng 5.13 - Nhiệt độ sôi của dung dịch ở các hiệu Nhiệt độ sôi của dung dịch (0C) td ts1 ts2 ts3 ts4 115 124,46 113,802 98,916 73,3 - Lượng hơi bốc ra ở các nồi: + Nồi : Lượng hơi bốc ra từ nồi 1: Từ (1): (1’) = 69753,574 (kg/h) + Nồi 2: Lượng hơi bốc ra từ nồi 2: (2’) = 58972,105 (kg/h) + Nồi 3: Lượng hơi bốc ra từ nồi 3: (3’) = 46078,360 (kg/h) + Nồi 4: Lượng hơi bốc ra từ nồi 4: (4’) = 15230,458 (kg/h) - Nồng độ dung dịch ở các nồi: Bx1 = Gđ= 8,898 % Bx2 = Gđ = 15,241 % Bx3 = Gđ = 33,287 % Bx4 = Gđ = 54,692 % - Với Bx4 = 54,692 % 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 D1 = 73440 (kg/h). + Nồi 1: thay D1 = 73440 vào (1’) ta tính được: W1 = 70853,226 kg/h Bx1 = 9,067 %. + Nồi 2: thay số vào (2’) ta tính được: W2 = 59238,273 kg/h Bx2 = 15,490 %. + Nồi 3: thay số vào (3’) ta tính được: W3 = 46194,158 kg/h Bx3 = 38,604 %. + Nồi 4: thay số vào (4’) ta tính được: W4 = 15845,916 kg/h Bx4 = 60,005 %. - Sai số so với giả thiết ban đầu: h1 = x 100 = 0,097 % h2 = x 100 = 2,421 % h3 = x 100 = 1,493 % h4 = x 100 = 4,277 % - 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: 20257,363 (kg/h) - Lượng hơi cần dùng: D2= 3%.20257,363 = 607,721 (kg/h) 5.5.2.Lượng hơi dùng cho lọc chân không - Lượng hơi dùng cho lọc chân không khoảng 2% SVM . TLM = = 89583,333 (kg/h) D3 = 0,02.89583,333 = 1791,667 (kg/h) 5.5.3. Nhiệt dùng cho thiết bị khuếch tán - Lượng hơi tiêu thụ cho thiết bị khuếch tán theo cataloge là 80–85 kg/tấn mía. - Vậy lượng hơi cần dùng: D4 = = 7614,58 (kg/h). 5.5.4. Nhiệt dùng cho việc rửa thiết bị - Lượng hơi sử dụng cho yêu cầu này lấy khoảng 0,5% so với mía. D5 = 0,5% x 89583,333 = 447,917 (kg/h). 5.5.5. 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 – 75 0C, chỉ trừ hồ B và hồi dung C do được ly tâm nên nhiệt đo ban đầu là 50 0C - Nhiệt lượng được tính theo công thức: Q = G.C.t (kcal/h) Bảng 5.14 - 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 2