Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất bia công suất 50 triệu lít/năm

Đối với em là một sinh viên thuộc viện KHCN Nhiệt Lạnh, sau quá trìnhhọc tập dới sự dẫn dắt của các thầy cô trong ngành, nay đã có cho mình một khốikiến thức tơng đối đầy đủ, nên việc g

Mục lục

Lời nói đầu 4

Chơng I : 6

Giới thiệu tổng quan về công ty cổ phần bia Nghệ An và sự cần thiết phải mở rộng nhà máy bia, nâng công suất 50 triệu lít/năm 6

I.1.Giới thiệu tổng quan về công ty cổ phần bia 6

I.2.Sự cần thiết phải mở rộng Nhà máy bia nâng công suất lên 50 triệu lít/năm7 I.2.1.Hiện trạng công nghiệp bia trên thế giới 7

I.2.2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Viêt Nam 8

I.2.3.Định hớng phát triển nền công nghiệp bia Việt Nam đến năm 2005 9

I.2.4.Sự cần thiết phải mở rộng Nhà máy bia nâng công suất lên 50 triệu lít/năm 9

Chơng II : Giới thiệu quy trình công nghệ, tính toán và lựa chọn thiết bị 11

II.1.Quy trình công nghệ sản xuất bia 11

II.1.2.Quy trình sản xuất 12

II.2 Tính toán và lựa chọn thiết bị 12

II.2.1 Tính nhiên liệu chính cho 1000 lít bia 12

II.2.1.1.Tính lợng malt và gạo 12

1.Tính lợng chất hoà tan của malt, gạo 12

2.Lợng malt cần dùng cho 1000 lít bia 14

II.2.1.2.Lợng hoa houblon 14

II.2.1.3.Tính lợng nớc tiêu dùng cho 1000 lít bia 15

II.2.1.4.Tính toán về lợng men 15

II.2.1.5 Tính lợng cácbonnic (CO2 ) cần nạp cho bia trớc khi xuất xởng 16

II.2.2.Tính thiết kế nhà nấu 17

II.2.2.1.Công suất nhà nấu 17

II.2.2.2.Tính chọn thiết bị cho xởng nấu 18

1.Tính chọn thùng chứa malt lót 18

2.Tính chọn nồi hồ hoá 19

3 Tính chọn nồi đờng hoá 21

4.Tính chọn nồi lọc bã 22

5.Tính chọn nồi nấu hoa 23

6.Tính chọn thùng lắng xoáy 24

7.Tính chọn hệ thống CIP 25

8.Chọn thiết bị làm nguội dịch đờng 25

9.Thiết bị làm lạnh nớc (thiết bị trao đổi nhiệt ) 26

10.Tank chứa nớc lạnh 20C 26

11.Tank chứa nớc nóng 26

12 Thiết bị sục khí vào nớc lạnh nhanh 26

13.Thiết bị định lợng men vào dịch nha 26

14.Thiết bị lên men 27

15.Tank thành phẩm 29

chơng III : Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho nhà máy bia công suất 5o triệu lít/năm 30

A.Cân bằng nhiệt và cân bằng lạnh 30

A.1 Cân bằng nhiệt 30

A.1.1.Tính nhiệt cho các thiết bị nhà nấu 30

1 Quá trình nấu trong nồi hồ hoá 30

3.Quá trình nấu trong nồi hoa 32

A.1.1.2.Tính nhiệt cần cung cấp cho hệ thống nồi nấu 33

A.1.1.2.1.Nhiệt cần cung cấp cho nồi hồ hoá 33

1.Nhiệt cần cung cấp để nâng dịch cháo từ 750C lên 1000C 34

2.Nhiệt lợng truyền ra ngoài môi trờng 34

Nhiệt tính cho bề mặt vách phẳng 40

A.1.1.2.2.Nhiệt cần cung cấp cho nồi đờng hoá 42

1.Nhiệt cần cung cấp để nâng dịch đờng từ 650C lên 750C 43

2.Nhiệt truyền ra ngoài môi trờng 44

A.1.1.2.3.Nhiệt cần cung cấp cho nồi hoa 47

1.Nhiệt cần cung cấp để nâng dịch đờng từ 750C lên 1000C 47

2.Nhiệt lợng truyền ra ngoài môi trờng 48

A.1.2.Tính nhiệt cho hệ thống CIP nhà nấu 51

1.Nhiệt lợng cần cung cấp để nâng nhiệt độ của nớc từ 200C nên 800C.51 2.Nhiệt lợng toả ra môi trờng 52

A.1.3.Nhiệt lợng cần cung cấp để gia nhiệt cho nớc nóng dùng để nấu bia 54

1.Nhiệt lợng cần cung cấp để nâng nhiệt độ của nớc 54

2 Nhiệt lợng toả ra môi trờng 54

A.1.4.Nhiệt lợng cần cho chiết chai 55

A.2.Tính cân bằng lạnh 56

A.2.1.Tính nhiệt lợng QI 56

A.2.1.1.Tổn thất nhiệt với tank 116 m3 56

A.2.1.2.Tổn thất lạnh ở tank thành phẩm 60

A.2.1.3.Nhiệt tổn thất qua vách cách nhiệt thùng nớc 2 0C 61

A.2.1.4.Tổn thất nhiệt qua thành thùng glycol 62

A.2.1.5.Tổn thất lạnh qua bình bay hơi bình tách lỏng 64

A.2.1.6.Tổn thất nhiệt qua phòng lọc 64

A.2.1.7.Tổn thất nhiệt ở phòng bảo quản hoa 65

A.2.1.8.Tổn thất nhiệt do phòng gây rửa men 66

A.2.2.Tính nhiệt lợng QII 66

A.2.2.1.Lợng nhiệt cần làm lạnh nhanh 66

A.2.2.2.Lợng nhiệt để sản xuất nớc lạnh cho công nghệ 67

A.2.2.3.Nhiệt sinh ra trong quá trình lên men 67

A.2.2.4.Lợng nhiệt trong các quá trình hạ nhiệt độ công nghệ 67

A.2.3.Tính dòng nhiệt vận hành 68

B.Tính toán thiết kế hệ thống lạnh 69

B.1Tính toán chu trình 69

B.2.Thiết kế thiết bị ngng tụ 71

B.3.Thiết bị bay hơi 78

B.4.Tính chọn thiết bị phụ 83

B.4.1.Bình chứa cao áp 84

B.4.2 Bình tách dầu 84

B.4.3.Bình chứa dầu 85

B.5.Quy trình vận hành, xử lý sự cố hệ thống lạnh 85

B.5.1 Quy trình vận hành hệ thống lạnh NH3 85

B.5.2.Sửa chữa, xử lý sự cố hệ thống lạnh (MYCOM) 91

Chơng iv : Phân tích tính mới tính hiện đại và tiết kiệm năng lợng trong đồ án thiết kế 93

IV.1.Phân tích tính mới tính hiện đại 93

IV.2.Tiết kiện năng lợng trong đồ án 96

KÕt luËn 98 Tµi LiÖu Tham Kh¶o 99

Lời nói đầu

Ngày nay bia đóng một vai trò quan trọng trong đời sống con ngời Nó làmột loại giải khát có độ cồn thấp, có chất dinh dỡng cao, có mùi vị thơm, ngon

và bổ dỡng Khi ta uống một lợng bia thích hợp, không những có lợi cho sứckhoẻ, ăn cơm ngon dễ tiêu hoá mà còn giảm đợc sự mệt mỏi sau những ngày làmviệc mệt nhọc

Khi đời sống xã hội phát triển thì nhu cầu tiêu thụ bia đối với con ngờingày càng nhiều, thậm chí đó là nớc giải khát không thể thiếu đợc đối với ngờidân phơng tây

Đối với nớc ta là một nớc đang trên đà phát triển, cùng với khí hậu nhiệt

đới nóng ẩm, do đó nhu cầu tiêu thụ bia đóng một vai trò quan trọng Trong khi

đó ở nớc ta lợng bia do các nhà máy sản xuất ra vẫn còn thấp Vì vậy để đáp ứng

đợc nhu cầu tiêu thụ, ta phải xây dựng thêm các nhà máy sản xuất bia mới Khixây dựng sản xuất bia mới thì ngoài việc lựa chọn công nghệ sản xuất, thiết kếcác thiết bị, dây truyền sản xuất còn phải tính toán lợng nhiệt và thiết kế hệthống lạnh, nhằm cung cấp đủ lợng nhiệt cho toàn bộ nhà máy

Đối với em là một sinh viên thuộc viện KHCN Nhiệt Lạnh, sau quá trìnhhọc tập dới sự dẫn dắt của các thầy cô trong ngành, nay đã có cho mình một khốikiến thức tơng đối đầy đủ, nên việc giao thiết kế nhà máy bia là khá phù hợp

Qua đây em xin chân thành cảm ơn tới thầy giáo TS Đinh Văn Thuận, kỹ

s Phạm Tuấn Anh, các thầy cô giáo trong Viện, các bạn bè đồng nghiệp đã tậntình chỉ bảo, hớng dẫn để đồ án của em hoàn thành đạt yêu cầu

Với sự hạn chế của bản thân, nên bản đồ án này chắc chắn không tránhkhỏi những thiếu sót Em rất mong đợc sự chỉ bảo, góp ý thêm của các thầy cô vàcác bạn

Sinh Viên:

Nguyễn Văn Hiếu

Lời Cam Đoan

1.Bản đồ án tốt nghiệp này do tôi tự lập tính toán, thiết kế và nghiên cứu dới sựhớng dẫn của thầy giáo: TS Đinh Văn Thuận

2.Để hoàn thành bản đồ án này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu tham khảo đã đợcghi trong bản các tài liệu tham khảo, không sử dụng tài liệu nào khác mà không

đợc liệt kê ở phần tài liệu tham khảo

Ký tên

Sinh Viên: Nguyễn Văn Hiếu

Chơng I:

Giới thiệu tổng quan về công ty cổ phần bia Nghệ An và

sự cần thiết phải mở rộng nhà máy bia, nâng công suất

50 triệu lít/năm

I.1.Giới thiệu tổng quan về công ty cổ phần bia Nghệ An

Nhà máy bia Nghệ An nằm trong thành phố Vinh Nghệ An thuộc miềntrung của Việt Nam đây chính là cầu nối giữa hai miền Nam Bắc, do đó vị trí địa

lý của nhà máy bia rất thuận tiện cho sự phát triển của nhà máy bia, nó là đầumối giao thông thuận tiện cho việc cung cấp bia cho các tỉnh miền Trung, miềnNam, miền Bắc Nhà máy bia nằm trên khu vực miền trung với điều kiện thời tiếtkhắc nhiệt do đó nhu cầu giải khát là một yếu tố cần thiết nhất là đối với bia Vớibia đây là một loại giải khát rất phổ biến và rất đợc nhiều ngời dân a chuộng.Miền trung là nơi có nguồn lực lao động rất lớn, con ngời miền trung có sự chămchỉ, cần cù Chính vì thế mà việc tăng công suất của nhà máy bia Nghệ An lên 50triệu lít/năm là một điều rất quan trọng Nhà máy bia Nghệ An trớc kia với sốvốn đầu t nhỏ, nhà máy đã đầu t xây lắp với công suất ban đầu là 3 triệu lít/ nămsản xuất với dây truyền công nghệ Đan Mạch sau đó công xuất của nhà máy liên

nhu cầu tiêu thụ bia lớn ban lãnh đạo nhà máy quyết định nâng công suất lên 50triệu lít/năm, với vị trí địa lý thuận lợi nhà máy lại nằm trên dải đất rộng củathành phố Vinh Nhà máy dần dần mở rộng bằng cách mua thêm các mảnh đấtgần nhà máy bia Để mở rộng nhà máy bia với quy mô sản suất lớn hơn, chất l-ợng hơn Nhà máy ngoài các trang thiết bị máy móc của hệ thống cũ còn sử dụng

đợc nay tăng thêm năng suất của nhà máy lên, ta cần bổ xung thêm các trangthiết bị máy móc hiện đại hơn, chất lợng hơn Để đảm bảo yêu cầu sản suất phùhợp với công nhân sao cho an toàn hơn dễ sử dụng vận hành hơn

Trang thiết bị của nhà máy bia Nghệ An hiện nay còn sử dụng tốt, nh đốivới hệ thống tank lên men, nhà máy hiện nay có 22 tank nằm trong nhà gần hệthống nấu cũ và hệ thống nhà chiết bia ngoài ra còn có 12 tank lên men có dungtích 36 m3 mới đợc lắp đặt Đối với hệ thống nhà hơi cung cấp cho nhà máy hiệnnay gồm có 2 lò của Đức với công suất của từng lò là 3 tấn/h và 2 tấn/h Còn đốivới hệ thống lạnh hiện nay có 3 máy nén NH3, một bình bay hơi và một bìnhchứa glycol Hệ thống nồi nấu cũ, với một nồi malt, một nồi cháo, một nồi lọc,một nồi lắng, một nồi hoa và hai nồi nớc sôi với quy mô nhỏ Do đó để nângcông suất của nhà máy nên 50 triệu lít/năm ta cần phải bổ xung thêm một số thiết

bị mới, nh thêm các tank lên men, nâng công suất lạnh, công suất lò hơi

I.2.Sự cần thiết phải mở rộng Nhà máy bia nâng công suất lên 50 triệu

lít/năm

I.2.1.Hiện trạng công nghiệp bia trên thế giới

Sản xuất và tiêu thụ bia trên thế giới

Sản xuất và tiêu thụ bia ở Châu á

Châu á là một trong những khu vực tiêu dùng bia đang tăng nhanh, cácnhà nghiên cứu thị trờng nhận định rằng Châu á đang ngày càng giữ vị trí dẫn

đầu trên thị trờng bia thế giới

Trong khi sản xuất bia ở Châu Âu suy giảm từ năm 1989-1993 tăng bìnhquân 4,4% năm, thì Châu á, trớc kia, nhiều nớc có mức tiêu thụ bia trên đầu ngờithấp, đến nay bình quân 6,5% năm Thái Lan có mức tăng bình quân cao nhất26,5% năm, tiếp đến là Philippin 22,2% năm, Malaysia 21,7% năm, Indonesia17,7% năm

Năm 1939 sản lợng bia của Nhật là 30 triệu lít một năm và mức tiêu thụbình quân đầu ngời tơng đơng ở Việt Nam hiện nay, năm 1960 sản lợng bia vợtquá 100 triệu lít một năm, đến năm 1998 mức tiêu thụ bình quân đầu ngời là 55,6lít/ngời/ năm

Công nghiệp bia của Trung Quốc, từ năm 1980 tới 1993 sản lợng bia tăng

từ 69,8 triệu lít nên 1,230 triệu lít, tức tăng 17 lần Thời kì từ năm 1981 đến

1987, mức tăng trởng trên 30% năm, từ năm 1988 tốc độ tăng trởng bình quânmỗi năm trên 20%.

I.2.2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ bia ở Viêt Nam

Bia đợc đa vào Việt Nam từ năm 1890 cùng với sự xuất hiện của nhà máybia Sài Gòn và nhà máy bia Hà Nội, nh vậy bia Việt Nam đã có lịch sử trên mộttrăm năm

Bia là loại sản phẩm có tỉ suất lợi nhuận cao, tạo nguồn thu ngân sách

đáng kể thông qua thuế tiêu thụ đặc biệt và thuế thu nhập doanh nghiệp

Hiện nay do nhu cầu thị trờng, chỉ trong thời gian ngắn ngành sản xuất bia

đã có những phát triển mạnh mẽ thông qua việc đầu t mở rộng nhà máy bia đã có

từ trớc và xây dựng các nhà máy bia thuộc Trung Ương và địa phơng quản lý, cácnhà máy bia liên doanh với nớc ngoài

Ngành bia là một trong những ngành có mức thuế TTĐB cao nên hàngnăm nộp vào ngân sách nhà nớc đáng kể

Hiện trạng và năng lực sản xuất

Theo thống kê hiện nay, cả nớc có khoảng trên 320 nhà máy bia và các cơ

sở sản xuất bia với tổng năng lực sản suất đạt trên 800 triệu lít một năm

Bia địa phơng ở 311 cơ sở, chiếm 97,18% số cơ sở nhng sản lợng chỉchiếm 31,41% sản lợng bia cả nớc (đạt 241 triệu lít) và đạt 60,73% công suấtthiết kế

Bên cạnh đó, 7 nhà máy bia liên doanh với nớc ngoài đạt 172 triệu lít/năm, chiếm 27,5% lợng bia của nớc và mới chỉ đạt 58,1% công suất thiết kế

Hai công ty bia Sài Gòn và Hà Nội thuộc tổng công ty Rợu-Bia -Nớc giảikhát Việt Nam sản xuất đạt 230 triệu lít/năm (chiếm 30,4% sản lợng bia của cảnớc) và vợt công suất 105,13% là hai đơn vị có hiệu quả kinh tế nhất hiện nay

Từ năm 1995-1997 tăng trởng bình quân 22% năm

Hiệu quả kinh kế

Theo số liệu thu nhập đợc, các nhà máy bia lớn nh: Bia Sài Gòn, Bia HàNội có hiệu quả kinh tề rất cao Bình quân 1 đồng vốn tạo ra 0,72 đống lãi, và 1

đồng tài sản cố định làm ra đợc 2,74 đồng doanh thu, nộp ngân sách đợc 1,56

đồng, hơn hẳn những cơ sở sản suất có quy mô nhỏ (nh bia Thái Bình, ThanhHoá, Đồng Nai) bình quân 1 đồng tài sản cố định chỉ tạo ra đợc 1,31 đồng doanhthu và nộp ngân sách 0,52 đồng (tơng ứng bằng 47% so với các cơ sở bia ở Trung

Ương)

Công ty bia Sài Gòn và Công ty bia Hà Nội cứ một tỷ lít bia thì nộp ngânsách từ 3,5 đến 4 tỷ đồng

Năm 1996:

Công ty bia Hà Nội nộp ngân sách 119,041 tỷ đồng.

Năm 2000:

Tổng công ty Rợu –Bia –Nớc giải khát Việt Nam nộp 1425,7 tỷ đồng,

v-ợt 10% so với năm 1999

I.2.3.Định hớng phát triển nền công nghiệp bia Việt Nam đến năm 2005.

Do mức sống ngày càng tăng, mức tiêu thụ bia ngày càng cao Không kểcác nớc Châu Mỹ, Châu Âu có mức tiêu thụ bia theo đầu ngời rất cao do có thóiquen uống bia từ rất lâu đời, các nớc Châu á tiêu thụ bình quân 17 lít cho mộtngời trong một năm

Theo nghiên cứu của nớc ngoài, bia hiện nay chiếm khoảng từ 50% đến96% tổng mức tiêu thụ các loại đồ uống có cồn trên thị trờng các nớc Đông Nam

á

Mức tiêu thụ bình quân theo đầu ngời vào năm 2005 đạt 17 lít cho một

ng-ời trong một năm, sản lợng bia đạt khoảng 1500 lít, tức là tăng gấp hai lần so vớinăm 1999, bình quân tăng 20% năm

I.2.4.Sự cần thiết phải mở rộng Nhà máy bia nâng công suất lên 50 triệu lít/ năm

Việc tăng năng suất, quy hoạch tổng thể, đầu t chiều sâu, đổi mới côngnghệ sản xuất, hiện đại hoá dây chuyền sản xuất bia Ngoài việc đáp ứng đợc nhucầu cung cấp bia cho ngời tiêu thụ Nâng cao tính hiện đại hoá của dây truyềncông nghệ, làm cho dây chuyền sản xuất ổn định, an toàn, ngời công nhân dễdàng điều khiển đợc các thiết bị phuc vụ cho công việc của mình, đồng thời nângcao hiệu suất công việc Làm giảm nhân lực lao động, tiết kiệm nguồn tài chínhcho nhà máy Ngoài ra còn tiết kiệm đợc nguyên nhiên liệu nh: điện nớc, xăngdầu Việc tăng năng suất quy hoạch tổng thể đầu t chiều sâu, đổi mới công nghệ,hiện đại hoá dây chuyền sản xuất còn làm cho sự quản lý của cán bộ nhà máy đ-

ợc dễ dàng chính xác

Với nhiệm vụ phải thực hiện là phục hồi và phát triển công ty do sức cạnhtranh mạnh mẽ của các loại bia trên thị trờng trong lên kinh tế mở cửa, hội nhậpkhu vực và xu thế phát triển mạnh của ngành công nghiệp bia, nớc giải khát do

đó việc tiết kiệm năng lợng, quy hoạch tổng thể, nâng công suất, tính hiện đạicủa dây chuyền công nghệ là rất cần thiết

Chơng II : Giới thiệu quy trình công nghệ, tính toán và

lựa chọn thiết bị II.1.Quy trình công nghệ sản xuất bia

Bia đợc sản xuất theo quy trình ủ men cổ điển trong khoảng thời gian 12 ngày

Với thời gian lên men chính 7 ngày

Thời gian lên men phụ 4 ngày

Tàng trữ bia 1 ngày

II.1.1.Quy trình công nghệ

Chọn nguyên liệu chính: Malt mua của các nớc Châu Âu nh Bỉ, Đan Mạch,Pháp Đợc chứa bảo quản trong Cilo một thời gian để bảo đảm ổn định và mùithơm

Thực hiện xay theo yêu cầu công nghệ của từng loại bia dự kiến nấu, sau

đó chuyển sang thùng hoà trộn

Đồng thời với quá trình này, thế liệu (gạo) đợc cho vào nấu (dịch hoá) tạinồi gạo

Thêm nớc ấm vào nồi hoà trộn, thực hiện quá trình ngâm, tiếp tục nângnhiệt lên 500C và duy trì nhiệt độ này trong một khoảng thời gian

Bơm dịch cháo gạo sang nồi hoà trộn để nâng nhiệt dịch cháo malt Sau đólấy khoảng 1/3 khối dịch vừa hoà trộn chuyển sang nồi nấu, nâng nhiệt đến sôi vàduy trì trong một khoảng thời gian Bơm toàn bộ khối dịch ở nồi nấu sang nồihoà trộn, để yên trong một khoảng thời gian sau đó mới chuyển sang nồi lọc

Tiến hành lọc và rửa bã: toàn bộ lợng dịch trong đợc chuyển sang nồi nấuhoa Bã đợc chuyển ra ngoài dùng cho chăn nuôi Thực hiện houblon tại nồihoublon với hoa houblon (dạng viên và tinh chất) Dịch đã houblon hoá chuyểnsang làm lạnh nhanh Dịch lạnh đợc nạp khí sạch (nhằm cung cấp oxi cho quátrình nên men) và men giống rồi cho vào tank lên men

Quá trình lên men sẽ xảy ra tại tank lên men Khi kết thúc quá trình lênmen chính, rút nhiệt để thực hiện quá trình lên men phụ Nhiều sản phẩm tựnhiên sẽ đợc tạo ra trong giai đoạn này, tạo hơng vị đặc trng cho bia Kết thúcquá trình lên men khi bia đã chín Khi bia đã chín chuyển sang lọc trong tại máylọc thô dạng đĩa và lọc tinh tại máy lọc khung bản, đảm bảo bia trong, có mùi vị,màu sắc đặc trng Bia trong sau lọc đợc chứa, bảo quản tại tank tàng trữ từ 1 đến

2 ngày để bia ổn định Khi bia đã ổn định đợc bơm qua máy chiết bia vào chai,lon và đóng nắp, đa sang thanh trùng, dán nhãn, nhập kho để tiêu thụ

II.1.2.Quy trình sản xuất

Xem hình H1

II.2 Tính toán và lựa chọn thiết bị

II.2.1 Tính nguyên liệu chính cho 1000 lít bia

II.2.1.1.Tính lợng malt và gạo

1.Tính lợng chất hoà tan của malt, gạo

a Tổn thất do khâu chiết bock là 3%

Vậy bia trớc khi chiết là:

f Khi làm lạnh từ 1000C xuống nhiệt độ lên men hệ số có thể tích

Thể tích dịch đờng sau khi đun sôi ở 1000C

1078,7.1,04 =1131 (lít)

CO2

Thu

Xử lý

Nạp Lọc

CO2

Chiết thùng

Xuất x ởng

Men sệt

Bã thải

Hình 1: Quy trình sản xuất

g.Dịch đờng có khối lợng riêng khoảng 1,043kg/lít

Khối lợng của dịch:

1131.1,043 =1180 (kg)h.Tổng lợng chất khô hoà tan trong dịch (với bia 11Bx)

1180.0,11 =129,8 (kg)

Trong quá trình đun sôi với hoa houblon có một lợng nhất định hoà tan kếttủa, nhng lại đợc bổ xung thêm, một lợng chất hoà tan từ hoa Do vậy coi lợngchất hoà tan trớc và sau khi đun hoa là không đổi Vậy tổng lợng chất hoà tan cần

có để có thể nhận đợc 1000 lít bia có nồng độ 110Bx là 129,8 kg

Chọn lợng chất hoà tan từ malt là70% từ gạo là 30%

Do đó lợng chất hoà tan từ malt sẽ là:

Hiệu suất hoà tan thực tế 68%

Tổn thất trong quá trình nghiền: 0,5%

Vậy tổng lợng malt cần dùng:

8 100

100 68

Hiệu suất hoà tan thực tế 80%

Tổn thất trong quá trình nghiền là 0,5%

Vậy lợng gạo cần dùng:

1 , 005 55 , 5

13 100

100 80

II.2.1.2.Lợng hoa houblon

Dùng 0,1 gam hoa và 1 gam hoa cánh cho một lít bia

Vậy lợng hoa cần dùng cho 1000 lít bia:

0,1.10-3.1000 = 0,1(kg) cao hoa = 0,1kg

1.10-3.1000 = 1 (kg) hoa cánh = 1kg

II.2.1.3.Tính lợng nớc tiêu dùng cho 1000 lít bia.

Khi nấu tỉ lệ nớc trên nguyên liệu: 5/l

Vậy lợng nớc tiêu dùng trong quá trình nấu:

Malt có độ ẩm 8% do đó lợng nớc có sẵn trong malt sẽ là:

Gạo có độ ẩm 13% do đó lợng nớc có sẵn trong gạo là:

55,5.0,13 =7,22 (lít)Trong quá trình hồ hoá, đờng hoá lọc bã lợng nớc bay hơi là 5%

Vậy lợng nớc còn lại trong dịch đờng sau khi lọc:

100 2 ,

II.2.1.4.Tính toán về lợng men

Nấm men ở đây thuộc chủng men Sachasomyces carlbergenis có thể sửdụng men giống và men tái sinh

Nếu sử dụng men giống, tỷ lệ giống cho vào thùng là 10% thể tích

Vậy dịch men giống cần dùng cho 1000 lít bia :

100

10 6 ,

Nếu sử men tái sinh, tỉ lệ tái sinh cho vào thùng là 1% thể tích

Vậy dịch men giống cần dùng cho 1000 lít bia:

100

1 6 ,

Trong thực tế sản xuất cứ 1000 lít dịch lên men thu hồi đợc 20 lít men sữa có độ

ẩm 85% Vậy lợng men sữa thu hồi là:

1000

20 6 ,

Trong số 21,43 lít men sữa chỉ có khoảng 50% đợc đem lên men cho mẻ sau

II.2.1.5 Tính lợng Cacbonnic (CO2 ) cần nạp cho bia trớc khi xuất xởng

Trong quá trình lên men đờng Maltoza biến đổi nh sau :

C12H22O11 + H2O  2C6H12O6+

2C6H12O6  4CO 2 + 4C2H5OH

C12H22O11 + H2O  4CO 2 + 4C2H5OH342g 4g 4,46 g

Từ một phân tử C12H22O11 tạo ra 4 phân tử CO 2 Nh vậy 342g C12H22O11 chuyểnhoá thành :

Ta coi một cách gần đúng lợng chất khô này lợng đờng Maltoza Vậy lợng CO 2

tạo ra trong quá trình lên men là:

342

176

Lợng CO 2 cần là: Trong quá trình lên men, CO 2 hoà tan trong bia là 2,5 g/l nhng

do tổn thất trong quá trình lọc lợng CO 2 còn lại là 2 g/l mà bia hơi thành phẩm

phải có hàm lợng CO 2 là 3,5 g/l tổn thất khi bão hoà là 20% Với hệ số tổn thất

1,2 Vậy lợng CO 2 cần nạp là :

(3,5 - 2).1035.1,2 = 1863 (g/l) = 1,863 (kg/l)

II.2.2.Tính thiết kế nhà nấu

II.2.2.1.Công suất nhà nấu

Đối với sản phẩm nớc giải khát nói chung và bia nói riêng, không phải lúc

thực tế qua các số liệu thống kê cho thấy rằng để đạt đợc sản lợng 50 triệulít/năm, thì sản lợng tiêu thụ đợc phân bố theo các tháng nh sau: vào các tháng cómùa ma sản lợng đạt khoảng 70% công suất trung bình Các tháng còn lại phảisản xuất đạt công suất 110% công suất trung bình.

Để sản xuất bia đạt công suất 50 triệu lít/năm thì ta có thể thiết kế nhàmáy với hai hệ nồi nấu, với hệ nồi nấu cũ có công suất ban đầu là 18 triệu lít/năm Do đó ta phải thiết kế hệ nhà nấu mới có công suất 32 triệu lít /năm mới đủkhả năng cho nhà máy hoạt động đủ công suất

Vậy đối với hệ mới ta phải tính toán thiết kế

Thời gian sản xuất thực tế: 300 ngày

Hệ số giảm thể tích dịch nấu từ 1000C xuống 200C là 0,96

Số mẻ nấu nhiều nhất trong ngày là: 8 mẻ

Một tuần có 1 ngày làm vệ sinh và ngày đó nấu 5 mẻ

Số mẻ bình quân cao nhất trong ngày là :

7 , 5

7

1 5 6 8





(mẻ/ngày)Công suất cho một mẻ nấu là :

16460 , 9

9 , 0 96 , 0 5 , 7 300

32000000

 (lít/mẻ) = 164 , 6 (hl/mẻ)Vậy chọn công suất cho nhà nấu 165 hl dịch nóng/mẻ

Khối l ợng nguyên liệu cho mỗi mẻ nấu

5 , 455 1 , 91

Vt = 632 , 6

8 , 0

1 , 506

4

.D2 H  D2 h  D3

24

3 V t

=

14 , 3 13

632 , 0 24

Do tổn thất khâu xay xát 5%

Vậy lợng gạo cho vào nồi hồ hoá là

6 , 6012

 (lít)Nồi nấu có hiệu suất sử dụng là 0,8

Vậy thể tích nồi hồ hoá là:

Vn= 6959

8 , 0

5567

 (lít)Chọn Vn =7 m3

Chọn nồi hồ hoá có thân hình trụ có đờng kính D, chiều cao phần trụ là H,

4

.

2 2

12

3 V n

=

 95 , 1

7 12

Hộp giảm tốc với tỉ số truyền 1/54

Vậy tốc độ của cánh khuấy 1450/54=27 (vòng/phút)

3 Tính chọn nồi đờng hoá

Lợng malt đem ngâm là 10% so với lợng gạo vậy lợng malt lót ngâm cho một mẻlà

915,75.0,995.0,1 = 91,1 (kg)

Do tổn thất khâu xay xát 5%

Vậy lợng malt cho vào nồi đờng hoá là

2392,5.0,995 - 91,1= 2289,4 (kg)

Vậy thể tích hỗn hợp là

V= 18286 , 3

08 , 1

2 , 19749

Nồi nấu có hiệu suất sử dụng là 0,85

Vậy thể tích nồi đờng hoá là

Vn= 21513

85 , 0

3 , 18286

 (m3 )Chọn Vn =21 m3

Chọn nồi đờng hoá có thân hình trụ có đờng kính D, chiều cao phần trụ là

H, chiều cao chóp đỉnh h1chiều cao đáy côn h2 Chế tạo bằng thép không gỉ Với h1 = 0,2.D

4

.

2 2

12

3 V n

=

 95 , 1

21 12

4

3 V n

=

 4 , 0

27 4

Hộp giảm tốc với tỉ số truyền 1/54

Vậy tốc độ của cánh khuấy 1450/54 = 27 (vòng/phút)

5.Tính chọn nồi nấu hoa

Ta nhận thấy rằng ở nhiệt độ cao dung dịch hoa nở ra rất lớn Do đó tachọn thể tích nồi nấu hoa bằng 1,4 thể tích nồi đờng hoá

Vậy thể tích nồi nấu hoa

V = 21.1,4 = 29,4 (m3)Chọn V = 29 m3

Thể tích nồi đợc tính theo công thức

V=

12

95 , 1 12

4

.

2 2

12

3 V n

=

 95 , 1

29 12

H = 0,4.D

Đờng kính của nồi lắng xoáy

D=

 4 , 0

4

3 V n

=

 4 , 0

27 4

Chiều cao phần trụ là

H = 0,4.D =1,76 (m)

7.Tính chọn hệ thống CIP

Hệ thống CIP của nhà máy bao gồm thùng CIP nóng và thùng CIP lạnh,hai thùng này có kích thớc bằng nhau, do đó ta chỉ cần tính cho một thùng CIPnóng

Sau mỗi mẻ nấu ta cần vệ sinh bằng nớc nóng, mỗi nồi cần 300 lít Vậy 5nồi cần 1500 lít Nớc nóng cần vệ sinh và rửa máy lọc là 500 lít, 200 lít vệ sinhcác thiết bị khác

Nh vậy dung tích nớc nóng trong CIP

1500 + 500 + 200 = 2200 (lít)

= 2,2(m3)Lấy hệ số sử dụng của CIP là 0,8

VCIP= 2 , 75

8 , 0

2 , 2

 (m3)Chọn VCIP = 2,7 (m3)

Tính đờng kính của thùng CIP là

VCIP=

12

45 , 3 12

15 , 0 4

11 12

4

.

3 3

3 1

7 , 2 12

45 , 3

12

H = 1,1.D = 1,1.1,44 = 1,58 (m)

h1= 0,15.D = 0,15.1,44 = 0,21 (m)

8.Chọn thiết bị làm nguội dịch đờng.

Chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm (máy lạnh nhanh) một khoang chấttải lạnh là nớc có nhiệt độ 20C để làm lạnh dịch đờng

Các thông số kỹ thuật

Nhiệt độ dịch đờng vào: từ 900C đến 950C

Nhiệt độ dịch đờng ra: 50C

Nhiệt độ nớc làm lạnh vào: 20C

Nhiệt độ nớc làm lạnh ra: 750C

Công suất 240 hl/h

Bơm và các phụ lion kèm theo

9.Thiết bị làm lạnh nớc (thiết bị trao đổi nhiệt ).

Chọn thiết bị dạng tấm, một khoang (máy làm lạnh nhanh) chất tải lạnh(dung dịch cồn 30%)

Các thông số kỹ thuật:

Bộ phận sục khí vào dịch đờng lạnh

Các phụ kiện kèm theo

13.Thiết bị định lợng men vào dịch nha.

, 16266 1087

16500 6 ,

Ta chọn tank lên men sao cho lợng dịch đờng sản suất trong 6 mẻ/tank

Vậy thể tích hữu ích của tank lên men là:

Vt = 16,26.6 = 97,5 (m3 )

Hệ số sử dụng của tank là 0,85

Vậy thể tích tổng thể của tank

Vt= 114 , 8 85

, 0

5 , 97

 (m3)

Ta lấy thể tích của tank là 116 m3

Ta chọn tank lên men có thân hình trụ

Toàn bộ các phần của tank đợc chế tạo bằng inox, các phần tiếp xúc vớidịch bia đợc chế tạo bằng inox của Averta-Thuỵ Điển

Tank làm việc ở chế độ áp suất 1,5 at áp suất thử bền là 3 bar

Thể tích của tank đợc tính theo công thức

Vt=

12

2 12

4

.

1 2

3 , 0 12

866 , 0 4

.

D D

116 12

166 , 10

12

Số lợng của tank đợc tính theo công thức

85 , 0 116000

300

11 10

32 6

= 11,89 (tank)

Chọn 12 tank lên men loại 116 m3

300 : Số ngày nấu trong một năm.

11 : Thời gian lên men tank và vệ sinh tank

Chiều cao phần trụ H =7,5 m

Chiều cao chóp elip h2 =0,37 m

Chiều cao đáy nón h1 = 2,1 m

Tank thành phẩm có tác dụng là dùng để chứa bia sau khi đã lên men, hạ và duytrì nhiệt độ của bia

chơng III: Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho nhà

máy bia công suất 5o triệu lít/năm

A.Cân bằng nhiệt và cân bằng lạnh

A.1 Cân bằng nhiệt

Nhiệt là nguồn năng lợng rất quan trọng trong quá trình sản xuất bia Nó

đợc sử dụng trong các nồi nấu, vệ sinh các thiêt bị bia, làm sạch chai và thanhtrùng bia trớc khi tiêu thụ

A.1.1.Tính nhiệt cho các thiết bị nhà nấu

A.1.1.1 Quá trình nấu

1 Quá trình nấu trong nồi hồ hoá.

a Quá trình nấu

Bơm nớc ấm vào nồi hồ hoá theo tỷ lệ thích hợp Cho cánh khuấy hoạt

động, cho bột gạo và 5 % malt lót vào để khuấy hoà trộn đều bột gạo malt lót vàonớc và giữ nhiệt độ hỗn hợp khoảng 32  350C trong 15 phút để hoạt hoá engim

có trong malt lót và để bột gạo ngấm đều vào nớc Việc cho malt lót vào có tácdụng tăng khả năng dịch hoá và hồ hoá của bột gạo, vì chúng có tác dụng làmgiảm bề dày của màng bột, tránh hiện tợng vón cục và làm sống tinh bột ở lõi,tránh hiện tợng tích tụ nhiệt gây ra hiện tợng cháy khét ở nồi cháo khi nhiệt độcao Tiếp đó nâng nhiệt độ hỗn hợp lên 720 C (nhiệt độ dịch hoá) dừng 20 phút đểcác hạt bột gạo to dịch hoá hoàn toàn Sau khi kết thúc giai đoạn dịch hoá, tiếptục nâng từ từ nhiệt độ hỗn hợp lên 860C và giữ nhiệt độ này khoảng 10 phút Lúcnày phần lớn tinh bột gạo đã đợc hồ hoá Sau đó hạ nhiệt độ xuống còn 750Cbằng cách cho nớc lạnh với tỷ lệ thích hợp vào Thêm 5% malt lót còn lại vào đểtinh bột dịch hoá tiếp làm dịch cháo loãng ra, quá trình truyền nhiệt dễ dàng,dừng ở nhiệt độ này khoản 20 phút Nâng nhiệt độ lên 100 0C trong khoảng thờigian 20 phút và giữ nhiệt độ này 55 phút để dịch cháo chìm hết, tạo điều kiệnthuận lợi cho quá trình dịch hoá

Trong khi bơm dịch cháo sang nồi malt bật cách khuấy của nồi malt hoạt

động đến mức tối đa, bơm làm hai lần, mỗi lần một nửa lợng cháo

b.Đồ thi nhiệt của nồi hồ hoá

Hình 6: Đồ thi nhiệt của nồi hồ hoá

2.Quá trình nấu trong nồi đờng hóa

a Quá trình nấu

Khi nồi cháo bắt đầu sôi trộn lợng malt còn lại với nớc theo tỷ lệ thích hợp

để khi nhiệt độ hồn hợp đạt 300C đến 350C, ngâm trong khoảng 20 phút để hoạthoá enzim trong malt Trong lúc này cánh khuấy hoạt động liên tục Khi nồi sôi

đợc 30 phút thì bơm một nửa sang nồi malt để đạt nhiệt độ 520C, giữ khoảng 30phút để enzim proteaza phân cách các phần tử protit có phân tử lợng cao thànhcác phân tử lợng protit hoà tan có phân tử lợng thấp peptid, pepton đặc biệt là cácaxit amin Mặt khác khối lợng phân tử protit sẽ làm tăng lợng chất hoà tan vàtránh cho bia bị đục

Bơm nốt nửa cháo còn lại sang nồi malt để nhiệt độ hỗ hợp đạt 650C, giữakhoảng 30 phút Tại nhiệt độ này dới tác dụng của bamiloga, các phân tử amiloga

và amilopectin sẽ phân huỷ thành đờng maltoza và các dextrin khác nhau Cácdextim bậc cao sẽ chuyển thành các dextrim bậc thấp, đồng thời tạo ra một lợng

đờng glucoza, khi đạt nhiệt độ 750C đợc 10 phút thì cứ 5 phút ta thử đờng bằngdung dịch iốt Tiến hành thử bằng cách nhỏ dung dịch đờng vào dung dịch iốtkhông thấy đổi màu, để thêm 15 phút thì kết thúc quá trình đờng hoá và tiếnhành lọc

b.Đồ thị nhiệt của nồi đờng hoá

Hình 7: Đồ thị nhiệt của nồi đờng hoá

3.Quá trình nấu trong nồi hoa

a.Quá trình nấu

Dịch đờng sau khi nấu có nhiệt độ 750C đợc đa vào nồi lọc Sau khi lọcxong dịch đờng ban đầu và dịch rửa bã đợc trộn lẫn với nhau trong thiết bị đunhoa Một yêu cầu luôn luôn đợc đảm bảo là không để nhiệt độ của dịch (dịch đ-ờng ban đầu và nớc rửa bã) hạ xuống dới 700C Để đảm bảo yêu cầu này ngay từlít dịch đờng đầu tiên chảy vào nồi đun hoa là phải cấp hơi vào và nâng nhiệt độchúng lên, nâng toàn bộ khối dịch này lên từ 700C đến 1000C trong thời gian 45phút Ta phải đa dịch đờng đã lọc vào sao cho vừa hết dịch thì dịch đờng cũngsôi Sau đó đun sôi dịch đờng với hoa trong 1,5h 2 h

Quá trình này nhằm mục đích trích ly chất đắng, tăng mùi thơm tăng cáchợp chất chứa nitơ và các thành phần khác của hoa houblon vào dịch đờng ngọt

để biến đổi nó thành dịch đờng có vị đắng và hơng thơm dịu của hoa, làm tăng

độ bền keo của dịch đờng và làm thành phần hoá học của nó đợc ổn định, tăngkhả năng giữ bọt và tạo bọt cho bia

b.Đồ thị nhiệt của nồi hoa

135 55

30 15

Hình 8: Đồ thị nhiệt của nồi hoa

A.1.1.2.Tính nhiệt cần cung cấp cho hệ thống nồi nấu.

A.1.1.2.1.Nhiệt cần cung cấp cho nồi hồ hoá

Nồi hồ hoá phải nâng nhiệt độ của dịch cháo từ 75 0C lên 1000C Nhiệt lợng cần

đợc cung cấp tính theo công thức:

Qhh=

20

60

(Q1 + Q2)

Qhh:là nhiệt lợng cần cung cấp trong một giờ, kcal/h

Q1:là nhiệt lợng cần cung cấp để nâng nhiệt độ dịch cháo từ 750C lên 1000C

Q2:là nhiệt truyền qua vỏ nồi ra ngoài

1.Nhiệt cần cung cấp để nâng dịch cháo từ 75 0 C lên 100 0 C

Theo sách [1] ta có:

Q1 = G.C.(t2 - t1)G: khối lợng dịch cháo; G = 5467 (kg)

C: nhiệt dung riêng của dịch cháo theo sách[2]:

100 100

100

C

w C

w







C1= 0,34 kcal/kg.K: Nhiệt dung riêng của chất hoà tan

C2 = 1 kcal/kg.K Nhiệt dung riêng của nớc

Do độ ẩm của malt là 8% của gạo là 13% nên lợng chất khô trong dung dịch là

100

) 13 100 ( 911 ) 8 100 (

1 ,

Với 91,1 :Lợng malt lót (kg)

911 :Lợng gạo (kg)

Lợng nớc có trong dung dịch

6012,6 – 876,3 = 5136,2 (kg)Hàm lợng ẩm của dịch

w = 60125136,,62 = 0,854Nhiệt dung riêng của khối dịch

100

4 , 85 34 , 0 100

4 , 85 100





= 0,9036 (kcal/kg.K)Vậy nhiệt lợng cần cung cấp để nâng dịch cháo từ 750C lên 1000C

Q1 = G.C.(t2-t1) = 6012,6.0,9036.(100 – 75) = 135824,6 (kcal)

2.Nhiệt lợng truyền ra ngoài môi trờng

Nhiệt lợng truyền ra ngoài môi trờng của bề mật ngoài nồi gạo đợc tínhtheo trao đổi nhiệt đôí lu

Theo công thức (8-1) sách [3] ta có phơng trình trao đổi nhiệt

Q = .F.(tw – tf)

Q: nhiệt lợng trao đổi trong thời gian 1 giây

F: diện tích trao đổi nhiệt

tw: Nhiệt độ trung bình của bề mật vật rắn

tf: nhiệt độ trung bình của môi trờng (nhiệt độ môi trờng ở đây là tính theomùa đông với tf = 170C )

Xác định hệ số trao đổi nhiệt 

tf11

Hình 9: Vách trụ của nồi hồ hoá

Lớp một đợc làm bằng inox dày 5 mm có hệ số dẫn nhiệt  = 50 W/m.K

Lớp 3 cũng đợc làm bằng Inox và dày 1 mm có hệ dẫn nhiệt  =50 W/mK

Vì 2 lớp Inox này rất mỏng và có hệ số dẫn nhiệt rất lớn nên khi tính toán

có thể bỏ qua ảnh hởng của hai lớp inox này

Lớp 2 là lớp bông thuỷ tinh có độ dày 100 mm và có hệ số dẫn nhiệt

 = 0,04 + 0,00015.tVì dịch cháo đợc tăng nghiệt độ từ 750C đến 1000C nên khi tính toán nhiệt thì hệ

số dẫn nhiệt của bông thuỷ tinh đợc lấy trung bình của dịch cháo khi tăng nhiệt

2 1

ln 2

1

d d

tw1 = 2 2 2

1

2 2

2 ln ( )

2

.

w f

t d

d d

Num = c.(Gr.Pr)n

mVới nhiệt độ xác định là nhiệt độ trung bình tm = 0,5.(tw2 +tf2 )

Writeln('***Kieu vach 1: vach nam ngang,2: vach dung***');

Write('Nhap kieu vach v ='); readln(v);

Write('Nhap nhiet do be mat ngoai cua vach tw =');readln(tw);

Write('Nhap chieu cao noi h=');readln(h);

Write('Nhap nhiet do moi truong tf =');readln(tf);

Write('Nhap nhiet do be mat trong cua vach tv =');readln(tv);

Write('Nhap nhiet do dau td =');readln(td);

Write('Nhap nhiet do cuoi tc =');readln(tc);

Write('Nhap he so dan nhiet dau xd =');readln(xd);

Write('Nhap he so dan nhiet cuoi xc =');readln(xc);

Write('Nhap do nhot dong hoc dau yd =');readln(yd);

Write('Nhap do nhot dong hoc cuoi yc =');readln(yc);

Write('Nhap tieu chuan Prandtl dau zd =');readln(zd);

Write('Nhap tieu chuan Prandtl cuoi zc =');readln(zc);

Write('Nhap duong kinh ngoai d2 =');readln(d2);

Write('Nhap duong kinh trong d1 =');readln(d1);

Write('Nhap be rong vach d =');readln(d);

Writeln('So lan lap i= ', i);

Writeln('Nhiet do be mat ngoai cua vach tw =', tw:3:2);

Writeln('Nhiet do trung binh tinh tm =', tm:3:2);

Writeln('He so dan nhiet cua bong thuy tinh L =',L:3:5);

Writeln('He so dan nhiet x =',x:12:5);

Writeln('Do nhot dong hoc y =',y:12:5);

Writeln('Tieu chuan Prandtl z=',z:12:5);

Writeln('He so dan no the tich b =',b:12:5);

Writeln('Tieu chuan Grashof G =',G:12:2);

Writeln('Gia tri GT =',GT:10:2);

Writeln('Tieu chuan Nusselt n=',n:5:2);

Writeln('He so toa nhiet an=',an:5:2);

Readln;

End

Với vách trụ có các thông số

Chiều cao nồi H = 1,43 m

Nhiệt độ môi trờng tf =170C

Đờng kính của nồi tính đến lớp bông thuỷ tinh Dt =2,39 m ;Dn =2,59 m

Tiêu chuẩn Nussel Nu = 184,57

Tính đờng kính tơng đơng cho đờng tròn khi ta chuyển từ diện tích xungquanh hình chóp sang diện tích hình tròn)

Diện tích hình chóp

Sc = .r.l = 3,14 ) 2 0 , 35 2

2

59 , 2 ( 2

59 , 2

 = 5,6 (m2 )Diện tích hình tròn tơng đơng

St =

4

14 ,

3 d2

Ta có Sc = St

Vậy dtd =

14 , 3

4

c S

=

14 , 3

4 6 , 5

= 2,76 (m)Mặt đáy dới có các áo trao đổi hơi quá nhiệt di trong các áo này truyềnnhiệt cho dịch cháo và cũng bị tổn thất một phần nhiệt ra ngoài môi trờng, hơiquá nhiệt đi vào trong có áp suất khoảng 4,5 bar ta có tlv = 147,920C

Dùng chung chơng trình Pascal để tính với việc nhập dtd vào ta thu đợc kếtquả nh sau:

Nhiệt độ bề mặt ngoài của nồi tw2 = 38,620C

Tiêu chuẩn Grashof G = 49,325.109

Tiêu chuẩn Nussel Nu = 307,93

Hệ số toả nhiệt  2 = 3,14 W/m2.K

Nhiệt toả ra môi trờng trong khoảng thời gian 20 phút = 1200s

Q22 = 2.F2.(tw - tf ) = 3,42.3,14

4

76 ,

2 2

.(38,62 – 17).1200 = 126,9 (kcal)

Tính nhiệt cho đỉnh nồi nấu

Do đỉnh nồi nấu không đợc bọc cách nhiệt và do chịu ảnh hởng nhiệt độ ởbên trong nồi nên theo thực tế thì nhiệt độ ở bề mặt đỉnh của nồi có nhiệt độkhoảng 400C

Xách định Nu

Num = c.(Gr.Pr)n

mVới nhiệt độ xác định là nhiệt độ trung bình

Tính đờng kính tơng đơng cho cho đờng tròn khi ta chuyển từ diện tích

Diện tích xung quanh của hình chóp sang diện tích hình tròn

Diện tích xung quanh của hình chóp

Sc = .r.l = 3,14 ) 2 0 , 478 2

2

59 , 2 ( 2

59 , 2

 = 5,6 (m2 )Diện tích hình tròn tơng đơng

St =

4

14 ,

3 d2

Ta có Sc = St

Vậy dtd =

14 , 3

4

c S

=

14 , 3

4 6 , 5

= 2,6 (m)Tiêu chuẩn Grashof

2 6

3 2

3

10 2 , 5 )

10 85 , 15 (

) 17 40 ( 6 , 2 00332 , 0 81 , 9

.

0265 , 0 8 , 447





td d

(W/m2K)

Hệ số toả nhiệt  2=4,57 W/m2K

Q23= 2.F2.(tw-tt)=4,57. ( ) 1200

4 d2 t w2 t t2

= 4,57.3,14 .( 40 17 ) 1200 119

4

6 ,

Qhh= 3 135824 , 6 3 344 , 68

20

60

A.1.1.2.2.Nhiệt cần cung cấp cho nồi đờng hoá.

Từ đồ thị nhiệt của nồi đờng hoá ta thấy lợng nhiệt lớn nhất cần cung cấpcho nồi đờng hoá ở giai đoạn tăng nhiệt độ của dịch cháo từ 650C lên 750C trongthời gian 15 phút

Nhiệt cần cung cấp cho nồi đờng hoá đợc tính theo công thức

Qdh = 1 2

15

60

15

60

Q

Q 

Qdh nhiệt lợng cần cung cấp cho nồi đờng hoá tính cho 1 giờ

Q1 nhiệt lợng cần cung cấp để nâng nhiệt độ của dịch cháo từ 650C nên 750C

Q2 nhiệt lợng truyền ra ngoài môi trờng

1.Nhiệt cần cung cấp để nâng dịch đờng từ 65 0 C lên 75 0 C

Theo công thức tính nhiệt (2-4) sách [1] ta có:

Q1 = G.C.(t2-t1)

G Lợng dịch cháo và malt đợc nâng nhiệt từ 650C lên 750C G = 19750,2 (kg)

C Nhiệt dung riêng của dịch đờng

t2 Nhiệt độ của dịch đờng sau khi nâng nhiệt độ t2 = 750C

t1 Nhiệt độ của dịch đờng trớc khi nâng nhiệt độ t1 = 650C

100 100

100

C w C

w







C1=0,34 kcal/kg.K: nhiệt dung riêng của chất hoà tan

C2 = 1 kcal/kg.K: nhiệt dung riêng của nớc

Do độ ẩm của malt là 8% của gạo là 13% nên lợng chất khô trong dung dịch là

100

) 8 100 (

5 , 2392





= 3116,85 (kg)Lợng nớc có trong dung dịch

19749,2 – 3116,85 = 16632,35 (kg)Hàm lợng ẩm của dịch

2 , 84 100





= 0,895 (kcal/kg.K)Vậy nhiệt lợng cần cung cấp để nâng dịch đờng từ 650C lên 750C

Q1 = G.C.(t2 - t1) = 19749,2.0,895.(75 - 65) = 176755,34 (kcal)

2.Nhiệt truyền ra ngoài môi trờng

Theo cách tính nh trớc và sử dụng trơng trình Pascal để tính

Xác định hệ số trao đổi nhiệt 

Tính cho mặt trụ

Lớp một đợc làm bằng inox dày 5 mm có hệ số dẫn nhiệt  = 50 W/m.KLớp 3 cũng đợc làm bằng inox và dày 1 mm có hệ dẫn nhiệt =50 w/mK.Vì 2 lớp inox này rất mỏng và có hệ số dẫn nhiệt rất lớn nên khi tính toán

có thể bỏ qua ảnh hởng của hai lớp inox này

Lớp 2 là lớp bông thuỷ tinh có độ dày 100 mm và có hệ số dẫn nhiệt

 =0,04 + 0,00015.tVì hỗn hợp đợc tăng nhiệt độ từ 650C đến 750C nên khi tính toán nhiệt thì hệ

số dẫn nhiệt của bông thuỷ tinh đợc lấy trung bình của hỗn hợp khi tăng nhiệt độ

t = 0,5.(75+65) = 700C

 = 0,04 + 0,00015.70 = 0,0505 (W/m.K )

tw2 Nhiệt độ bề mặt ngoài vách (Để xác định tw2, đồng thời xác định

Hệ số  ta phải lập phơng trình Pascal để tính)

Với vách trụ khi nhập:

Chiều cao nồi H = 2,04 m

Nhiệt độ môi trờng tf =170C

Đờng kính của nồi tính đến lớp bông thuỷ tinh Dt = 3,4 m; Dn = 3,6 m

Hệ số toả nhiệt  2 = 3,12 W/m2.K

Nhiệt toả ra môi trờng trong khoảng thời gian 15 phút = 900s

Q21 = 2.F1.(tw - tf ) = 3,42..D.H.(tw2 - tf2 ).900 = 3,12.3,14.3,6.2,04.(24,19 – 17).900 = 111,38 (kcal)

6 , 3

 = 10,87(m2 )Diện tích hình tròn tơng đơng

St =

4

14 ,

3 d2

Ta có Sc = St

Vậy dtd =

14 , 3

4

c S

=

14 , 3

4 87 , 10

= 3,7 (m)Mặt đáy dới có các áo trao đổi hơi quá nhiệt đi trong các áo này truyềnnhiệt cho dịch cháo và cũng bị tổn thất một phần nhiệt ra ngoài môi trờng, hơiquá nhiệt đi vào trong có áp suất khoảng 4,5 bar tlv = 147,920C

Dùng chung chơng trình Pascal để tính với việc nhập dtd vào ta thu đợc kếtquả nh sau:

Nhiệt độ bề mặt ngoài của nồi tw2 = 38,610C

Tiêu chuẩn Grashof G = 14,46.1010

Tiêu chuẩn Nussel Nu = 441,73

3 2

.(38,61 – 17).900 = 171 (kcal)

Tính nhiệt cho đỉnh nồi nấu