CHUONG I
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
1.1 Tình hình phát triển của công nghiệp sản xuất bia
1.2 Quy trình công nghệ sản xuất bỉa 1.2.1 Nguyên liệu sản xuất bia: Thành phần của bia gồm: e Nước : 75 + 80%, e Lượng cồn: 3 + 6% e Luong chất hoà tan 10 + 15%, e CO;: 0,3 + 0,4% và một số chất khác
Bia được sản xuất từ các nguyên liệu chính là malt đại mạch, hoa
Trang 2Xay, ngâm nước 52°C+ 75°C Duong hoa Xử lí Xay nhỏ Dịchhoá | 86C Dun soi — Loc Ba Nước nha bán thành phẩm Nấu hoa — Lọc hoa Cặn hoa Nước nha 80°C Lạnh nhanh | 72°C
Men giống Lên men chính sC Thu hồi CO, Lên men phụ | 0c | Chai téc CO, Can men Loc bia œc | Bão hoà CO,
Bia thành phẩm | 0l”
Chiết Box Chiết chai Chiết lon
Bia hơi Thanh trùng Nhập kho
Trang 31.2.2 Các bước tiến hành sản xuất: 1 Hệ thống thiết bị: 2 Kỹ thuật nấu: 1.2.3 Nhu cầu lạnh cấp cho một số phòng trong quy trình sản xuất:
Tên phòng Nhiệt độ (°C) | Nhu cầu lạnh (k]/m”)
Bảo quản hoa huplông -2 4200 Phòng lên men +2 đến +6 5000 Phòng bảo quản 0 đến +2 5000 Phòng lọc bia +2 6300 Phòng chiết và xếp +5 5000 Phòng bảo quản đá -5 6700
Việc thiết kế phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:
Cần phải căn cứ vào diện tích mặt bằng sản xuất của nhà máy Cần phải kinh tế: Vốn đầu tư nhỏ, có thể sử dụng máy và thiết bị trong nước
Tận dụng được các thiết bị sắn có nhằm tiết kiệm vốn
Trang 4TINH TOAN KIEM TRA HE THONG
2.1 Các số liêu ban dau:
Phân xưởng lên men công suất 5 triệu lít/ năm có 35 tăng
-_ Bốn máy nén MYCOM một cấp dùng môi chất lạnh NH; (R717) gồm | may N4WA (80kW) va 3 may N4WB (165kW)
- Hé th6ng lanh gidn tiép su dung chat tai lanh 14 nudc mudi NaCl Bốn dàn ngưng tụ kiểu tưới nước 8 dàn ống chia thành 2 loại: một
loại có chiều dài 2.9 m và một loại dài 3,2 m 2.2 Tính tốn tồn bơ hệ thống hiên tai: 2.2.1 Các thông số về nhiệt độ: , Loe ty = -15°C
- Nhiét do s6i (ty) cua moi chat lanh NH;: - Cac thong sé khi tuong của địa phương
Dia phuong Nhiệt độ, [” C] Do am,%
Trang 55 2.2.2 Tinh toán hệ thống máy nén: Chu trình hoạt động cơ bản của hệ thới " ^^ A 2 >1 NT : Ga) TLX 1 Fm 1 7] 4 L Ạ v | r Sg
Qo mm aus B Dung dịch muối
Trang 62.2.3 Tinh tốn các thơng số của hệ thống lạnh:
e_ Độ quá nhiệt hơi hút f„ = 10°C_, độ quá lạnh lỏng ty = 5°C
e_ Công suất trên trục Newzawa = 26,2[kW], Newzwg = 53,6 [kW] Từ các thông số của hệ thống ta thiết lập bảng tính toán kiểm tra: Kết quả
TT Đại lượng Công thức N4WA N4WB
Năng suất lạnh Qy=72,17[KW] | Qạ=147,31|kW] Hệ số làm lạnh q4 hụ,—h 1 c ‘ =— 4 7% = lythuyet(e) |* ~ 7 ana, e=3,1 Hệ số so sánh với T —T, _ 2 chu trinh Cacno b =£ T, ° v= 0,7209 [%] Nhiệt độ trung mm t„= 38,5[°C] 3 bình nước làm m2 0 mát bình ngưng T =t +273 T,,=311,50K]
Nhiệt độ trung ty thon - -12ƒ0
4 bình của muối |Ív = —” ty= -12['C]
được làm lạnh =
qua dan BH Ty=ty+ 273 Ty=261[°K]
5 Hiéu suat exergi 8 Ín=e.C=Dap T, Ty Nex=481% | 1.70 =
Trang 72.2.4 Tính toán dàn ngưng tụ:
Bìnhngung kiểu tưới nước
5 B Nước tân hồn Khơng LH 3 4 Trong đó: 1- Ong tách lỏng 6- Ong dẫn nước tuần hoàn 2 - Ống dẫn tách không khí 7 — Dàn ống ngưng tụ
3 - Máng tưới nước 8 — Phiếu xả tràn
4 - Thùng phân phối nước tưới 9— Bể chứa nước tuần hoàn
5- Ong dẫn nước bổ sung 10 — Bình chứa lỏng NH,
Diện tích truyền nhiệt của các dàn ngưng: F=nJ/7d.l F=5,52 [m’] Nhiệt lượng có thể trao đổi trên các đàn ngưng: Q,=Ek At Q, = 690,02 [kW] Lượng nhiệt lớn nhất thực tế trao đổi trên các dàn ngưng là: Quy = 1227,46 [kW]
Trang 8Tính toán bơm cấp cho dàn ngưng tH:
- Nhiệt độ ngưng tụ: t, = 45[°C]
- Nhiệt độ nước vào và ra khỏi bình ngưng: t, =36|°C],t„`= 41[°C]
- Nang suat lanh: Qoygwa = 72,17 [KW], Qoxawn = 147,31 [kW]
- Lượng nước làm mát cần cho dan ngung: G,= = 32,98 [kg/s]
- Lưu lượng thể tích của nước làm mát: V„= &, ø= 1000 [kg/mỶ]
p
V, = › = 3228 = 0.03298 [m/s] = 118,73[m?/h]
Hiện nhà máy đang sử dụng 5 bơm ly tâm của Nga loại 3K — 9 dé tưới nước cho dàn ngưng tụ,
e Năng suất mỗi bơm 50,4 m”/h
e Hiệu suất bơm 72[%]
e Công suất trên trục N =5,5 [kW]
Lưu lượng nước lớn nhất mà các bơm có thể cung cấp được: V„= 5 50,5 = 252,5 [m”/h]
Lưu lượng này thừa để đáp ứng yêu cầu sản xuất và thực tế thường chỉ sử dụng 3 máy còn 2 máy đóng vai trò dự phòng
Trang 92.2.5 Tính toán thiết bị bay hơi:
Thiết bị bay hơi theo kiểu gián tiếp: môi chất lạnh NH; làm lạnh chất tải lạnh nước muối Quá trình TĐN diễn ra nhờ thiết bị bay hơi
kiểu dàn ống hình xương cá
Tổng diện tích truyền nhiệt của thiết bị bay hơi là: E=ŠF= I10+ 40 +30 = 180 m”
Tính kiểm tra:
-_ Tải nhiệt riêng của thiết bị bay hơi: qy = k At= 2900 [W/m”]
- Dién tích truyền nhiệt của thiết bị BH: F = 2 = 177,35 [m’]
Nhận xét:
e Thiết bị truyền nhiệt nhà máy hiện dùng chỉ đủ đáp ứng nhu cầu sản xuất bia công suất 5 triệu lit/ năm
e Khi mở rộng nhà máy lên 10 triệu lit/ năm, nhiệt cấp cho quy trình sản xuất gồm lạnh cấp cho lạnh nhanh, cho các tăng, các phân xưởng tăng lên Do đó, nhà máy đã có phương án thay
thế chất tải lạnh nước muối bằng chất tải lạnh glycol Ưu điểm
Trang 102.2.6 Tinh todn đường ống hơi hút, hơi đẩy:
a Bảng kết quả tính toán kiểm tra: Máy nén Ống hơi hút Ống hơi đẩy | Ống dẫn lỏng Tính kiểm tra | d,=40[mm] | d,=17,5[mm] | d,=12 [mm] N4WA - Hiện dùng d, = 45 [mm] d, = 18 [mm] d, = 15 [mm] Tính kiểm tra | d, = 57,6 [mm] dạ = 25 [mm] d, = 17,4 [mm] N4WB - Hiện dùng d,, = 60 [mm] dạ = 25 [mm] d, = 20 [mm] b Kết luận:
Hệ thống đường ống nhà máy đang sử dụng luôn đáp ứng được yêu cầu sản xuất hiện tại và cả khi mở rộng nhà máy
Trang 1111
2 2.7 Khi mở rộng nhà máy lên 10 triệu linăm:
Sản lượng bia một tháng khi đã mở rộng: 1.000.000 [lit / tháng] Mỗi tháng làm việc 25 ngày, vậy mỗi ngày lượng bia được nấu là:
e Khi mo rong lên 10 triệu li/năm: 40.000 [lit / ngày]
Một ngày nấu 4 mẻ, khi mở rộng, mỗi mẻ sẽ nấu 10.000 [lit /mẻ] 2 I KR & .2.8 Kết luận về hệ thống thiết bị sản xuất của nhà máy: Hệ thống dàn ngưng tụ: Hệ thống dàn bay hơi:
Hệ thống bơm, đường ống hơi hút, hơi đẩy:
Hệ thống các nôi, tăng sản xuất:
Cần lắp đặt thêm một nồi đường hoá có dung tích tối thiểu 6,5 m
Kích thước nồi ¿ 2100 x H 2600 x A 3 [mm]
Lắp đặt thêm một nồi lọc dung tích 6,5 mỶ
Nồi nấu hoa huplông dung tích 14 m hiện có đủ khả năng đáp ứng khi nhà máy nâng công suất lên 10 triệu lit/năm
Trang 12CHUONG III TINH TOAN HE THONG LANH Tính cân bằng nhiệt: Nhu cầu lạnh của hệ thống đúng bằng đồng tổn thất nhiệt: Q=Q,+Q;+Q;+Q, Tính dòng nhiệt tổn thất Q,: Q, = 44,32 [kW] Tinh dong nhiét ton that Q,: Q, = 380,3 [kW] Tính dòng nhiệt ton that O,: Q, = 25,7 [kW]
Nhu cầu lạnh của toàn bộ hệ thống khi đã mở rộng:
Q=>Q= Q,+Q;+Q,=| 450,33 [kW]
Kết luân:
Trang 1313
CHUONG IV
TINH TOAN TANG LEN MEN
4.1 Hé théng tăng lên men:
Hiện nhà máy sử dụng loại tăng tự hành có dạng thân trụ, đáy côn, có áo lạnh bao bọc bên ngoài, tăng được cách nhiệt bằng polystirol dày
100 mm, 2000 x H 6650 [mm], V = 15m Khi mở rộng, số lượng
tăng là 70 tăng Nhiệt độ glycol vào áo lạnh —6°C và ra là —1°C
Quá trình lên men dịch đường trong các tăng : e Thời gian lên men chính: 6 ngày
e Thời gian lên men phụ: l4 ngày
4.2 Tính tổn thất nhiệt tăng lên men:
e_ Diện tích vách ngoài của tăng: F, = 27,8 [m”]
e_ Diện tích áo lạnh glycol: F, = 14,06 [m”] «_ Hệ số truyền nhiệt k: k=0,46 [W/ m”K] e Luong ton that nhiét
a.Thời kỳ lên men chính t,= 6°C: Q= 484,66 [W]
b Thời kỳ lên men phụ 2°C: Q= 38,8995 [W] C Tính toán diện tích áo lạnh glycol:
- Dién tich TDN của áo lạnh theo yêu cầu là: F= 14,02 [m']
Trang 144.3 Tính bình chứa glycol: V =n.h.(D + 2.b/2).b.11
e Luong glycol qua do lanh của 70 tăng lên men: V, = 16,7 [m*] e©_ Lượng glycol qua áo lạnh của 5 tăng chứa bia: V;=0,5 [mi] e Lượng glycol qua áo lạnh bồn chứa men là: V; =0,05 [mỶ] e_ Lượng glycol qua áo lạnh của bồn gây men: V, = 0,05 [m*] e Luong glycol tiéu ton cho dàn lạnh, đường ống lấy khoảng 10%
Với hệ số điền đây 0,8 , V bình chứa glycol là: Vay = 23,7875 [m7]
Kế luận:
Trang 1515
CHUONG V
NANG CAP - BO SUNG THIET BI
5.1 Hé thong dan ngung tu:
Tăng số dàn ống của các dàn ngưng lên 12 dàn ống:
Diện tích truyền nhiệt của các dàn ngưng: F = 8,278 [m”] Nhiệt lượng có thể trao đổi trên các DN: Q, = E.k At2 1841,2 [kW] Kết luân:
Trang 165.2 Hé thống dan bay hơi:
Binh bay hơiống vỏ nằm ngang dùng chất tải lạnh slycol: Bình ngưng ng vỏ Amôniắc 5 6 Hoi NH3 7 8 9 ” 15 Loe 13 12 14 16
1 Nhiệt độ Glycol vào và ra bình BH là : tạ, = -1°C, t„ = -6°C 2 Kích thước cơ bản bê mặt truyên nhiệt bình BH:
Bình dùng loại ống chùm bằng thép trơn Dy 25 với kích thước: e Đường kính ngoài d,= 32 mm
e Đường kính trong d,= 27,5 mm e Chiểu dày ống ö = 2,25 mm
3 Tốc độ CTL đi trong ống: œ„ = l,5 m/s, c6 n; = 31 Ong
4 Mat dé dong nhiét CTL glycol theo dién tich bê mặt trong ống:
g, = 6447 [W/ m?| t, = -11,126°C
Trang 1717
Diện tích truyền nhiệt tính theo bề mặt trong ống trao đổi nhiệt: Các ống bố trí trên đỉnh của tam giác đều Bước ống S = 45 mm - Khoảng cách giữa các hàng ống: S, = 38,97 [mm] - S6 6ng n= 124 6ng Duong kinh trong cua binh bay hoi: -Đường kính mặt sàng: D,=585 [mm] -Đường kính thân bình: D,= 610 mm D,= 630 mm = 10mm
Xác định chiêu dài ống trao đổi nhiệt: Ì = 7,45 [m]
Trang 185.3 Hiéu suat thap giai nhiét:
Vào thời điểm mùa hè, nhiệt thực toả ra tại các dàn ngưng tụ là lớn nhất Nước sau khi trao đổi nhiệt ở dàn ngưng có nhiệt độ cao Để đạt hiệu quả kinh tế, lắp đặt thêm 2 tháp giải nhiệt FRK — 80 [kW] của hãng RINKI sẽ tiết kiệm được một lượng lớn nước Lượng nước cần bổ sung cho tháp không lớn, chỉ khoảng 3 + 10 [%] lượng nước tuần hoàn
e Lưu lượng nước 17,4 [l/s] e_ At của nước At = 5 [“C] e Chiều cao tháp 2487 [mm] e Đường kính ngoài của tháp D = 2230 [mm] e Quạt gió 450 [m”/h], 6 = 1200 [mm] e M6 to quat 1,5 [kW]Vong quay 12 [vg/s] e Độ ồn 58,5 dBA e Khối lượng khô 420 [kg], khối lượng ướt 1260 [kg] e Chiều cao tháp 2487 [mm]
e Kích thước ống nối đường nước vào/ra là: 100/100 [mm] e_ Kích thước ống nối đường chảy tràn 20 [mm]
5.4 Một số thiết bi phu của hê thống: e Binh tach long
Trang 1919
CHUONG VI
HE THONG THU HOI CO,
Sơ đồ hê thống thu hồi CO,:
CO; sinh ra ở Phao chứa CO,
tăng lên men 30 m3
May nén Binh lam Cac binh
CO; hai cấp khô khí chứa CO,
Trang 20
Tính toán máy nén khí 2 cấp của hê thống thu hồi CO, :
Sơ đồ máy nén 2 cấp 2 tiết lưu, làm mát trung gian hoàn toàn: Q: TL1 NT TL2 10 - Nhiét d6 bay hoi ty = - 30°C, nhiét do ngung tu t,= 45°C - Năng suất lạnh Qạ = 70 kW Ap suat py =1,2 bar, p, =18 bar Pig = VP:-Po = 4,65 bar Entanpi h h h h,=h, h hạ=h; | h,=h,› [kJ/kg] 1720 1 1880 2 1835 3 1750 2090 5 640 475
Lượng môi chat G, qua nén ha ap: G, = 0,056 [kg/s] Lượng môi chất G, qua nén cao áp: G,= 0,0686 [kg/s] Công suất nén đoạn nhiệt : N, = 32,284 [kW] Tính toán bình ngưng của hê thống thu hồi CO, :
Nhiệt độ nước vào và ra khỏi BN: t„¡= 389 C, t,„= 43° C Lưu lượng nước qua bình ngưng: m,= 3,28 kg/s
Tốc độ nước bình ngưng œ, = l,5 m/ s
Diện tích bề mặt truyền : F=12,53 [m”]
Bình ngưng ống vỏ nằm ngang amoniäc có kí hiệu KTJ - 20
Trang 2121
MUC LUC
CHUONGI: TIM HIEU VE CONG NGHE SAN XUAT BIA
1.1 TINH HiNH PHAT TRIEN CUA CONG NGHIEP SAN XUAT BIA
1.2 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
CHƯƠNGII: TÍNH TỐN KIỀM TRA HỆ THỐNG 2.1
CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU
2.2TÍNH TỐN TỒN BỘ HỆ THỐNG HIỆN TẠI
I Hệ thống máy nén, hệ thống lạnh ,dàn ngưng, thiết bị bay hơi,
I Kế luận về hệ thống thiết bị sản xuất của nhà máy
CHƯƠNGIII: TÍNH TỐN HỆ THỐNG LẠNH
3.1 NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG LẠNH
3.2 TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT
CHUONGIV: TINH TOAN HE THONG TANG LEN MEN
4.1 HE THONG TANG LEN MEN
4.2 TINH TON THAT NHIET TANG LEN MEN
CHUONGV: NANG CAP - BO SUNG THIET BI
CHUONGVI: TINH TOAN HE THONG THU HOI CO,