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

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

Thiết kế nhà máy sản xuất đường thô đại suất 2150 mía/ngày theo phương pháp khuếch tán CHƯƠNG III: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 3.1.3 Chọn phương pháp nầu chế độ nấu 3.1.3.1 Chọn phương pháp nấu Có phương pháp nấu đường: nấu đường gián đoạn nấu đường liên tục Theo tài liệu nấu đường liên tục có nhiều ưu điểm: + Năng suất tăng lên 25% + An toàn + Tổn thất đường thấp + Dễ tự động hoá Tuy nhiên, nấu đường liên tục chưa áp dụng rộng rãi khó khăn sau: + Thiết bị phức tạp, thao tác khó, địi hỏi thiết bị, dụng cụ kiểm tra thao tác phải đồng + Chất lượng đường chưa tốt Vì đồ án này, em chọn phương pháp nấu đường gián đoạn, nhiều hạn chế phù hợp với điều kiện nước ta: thiết bị đơn giản, thao tác tương đối dễ dàng 3.1.3.2 Chọn chế độ nấu Trong ngành sản xuất đường nay, người ta thường sử dụng chế độ nấu đường: nấu hệ, nấu hệ, nấu hệ Đối với chế độ nấu hệ, có nhiều ưu điểm: thể tích đường non nhỏ, chất lượng đường thương phẩm đồng nhất, giảm hệ số nấu lại, suất nấu tăng lên đáng kể…tuy nhiên lượng đường lại mật cuối nhiều gây tổn thất đường, làm giảm hiệu kinh tế Với chế độ nấu hệ giảm tổn thất đường mật cuối dây chuyền công nghêi tương đối phức tạp, tốn nhiều thiết bị…Vì ta chọn chế độ nấu hệ có ưu điểm: AP mật chè > 80% phù hợp với chất lượng mía trồng nước ta, thu đường có độ tinh khiết cao, giảm tổn thất đường mật cuối Mật chè Non A Đường A Non B Mật A Đường B Mật B Non C Đường C Mật cuối Đường hồ B Hồi dung C 3.2.2.5 Nấu đường – Trợ tinh – Ly tâm a Nấu đường - Mục đích: Nấu đường tách nước từ mật chè, đưa dung dịch đến nồng độ bão hoà tạo điều kiện thuận lợi cho xuất tinh thể đường nuôi cho tinh thể đường lớn lên đến kích thước theo yêu cầu bảo đảm chất lượng đường thành phẩm Sản phẩm trình nấu đường gọi đường non, gồm tinh thể đường mật - Ta chọn chế độ nấu đường hệ Đây chế độ nấu phổ biến để nhận đường cát với độ tinh khiết cao Nấu đường tiến hành điều kiện chân không, tuỳ thuộc vào loại đường giai đoạn thông thường áp suất từ 640 – 670 mmHg, nhiệt độ 60 – 700C nhờ tránh tượng phân huỷ caramen hoá đường Sacaroza Thời gian nấu mẻ sau: + Non A: - h/mẻ, nhiệt độ nấu 60 – 650C + Non B: - h/mẻ, nhiệt độ nấu 70 – 800C + Non C: - 12 h/mẻ, nhiệt độ nấu 70 – 800C - Chọn thiết bị nấu đường dạng ống chùm thẳng đứng có ống tuần hoàn trung tâm đảm bảo cho đối lưu đường non có độ nhớt lớn, thiết bị có tốc độ truyền nhiệt lớn, cấu tạo đơn giản nên dễ dàng vệ sinh lắp đặt Hình 3.11 – Thiết bị nấu đường [16] c Trợ tinh - Mục đích: Để tinh thể đường ổn định, tiếp tục nấu chế độ chân không, độ nhớt đường non lớn nên tốc độ kết tinh phần đường lại chậm, thời gian kéo dài ảnh hưởng đến chất lượng màu sắc sản phẩm, không hiểu kinh tế Vì vây nấu đến nồng độ chất khô định nồi, tiến hành cho đường non vào thiết bị trợ tinh để trợ tinh thêm, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho trình ly tâm - Nguyên tắc trình trợ tinh giảm nhiệt độ làm cho đường non tiếp tục bão hoà kết tinh + Đối với đường non A B mật A, B dung phối liệu nấu lại nên việc kết tinh làm lạnh khơng cần phải nghiêm ngặt Vì sử dụng thiết bị trợ tinh có cánh khuấy ruột gà + Đối với trợ tinh C, mật C mật cuối tạp chất nhiều, độ nhớt cao, không dùng nấu lại nên yêu cầu phải làm cho tinh thể đường hấp thụ phần đường mẫu dịch mức độ cao để giảm tổn thất đường mật cuối Vì thiết bị trợ tinh C phải có hệ thống cánh khuấy làm lạnh cưỡng đồng thời gian trợ tinh dài + Trợ tinh non A – 4h, trợ tinh non B – 6h, trợ tinh non C 18 – 20h - Thiết bị trợ tinh: Chọn thiết bị trợ tinh A, B loại trợ tinh ngang dạng ống xoắn ruột gà, thiết bị trợ tinh C đĩa khuyết quay Hình 3.12 - Thiết bị trợ tinh ngang [13] CHƯƠNGIV: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.3 Tính tốn cơng đoạn nấu đường Chọn chế độ nấu đường theo sơ đồ sau Mật chè Non A Giống B Giống C Đường A Mật A Non B Non C Đường B Đường hồ Mật B Đường C Mật cuối Hồi dung C Nấu non A, B Dựa vào độ tinh khiết, nồng độ chất khô sản phẩm nguyên liệu, tra bảng [V-5/(10-263)] Chọn giá trị Ap Bx nguyên liệu, thành phẩm bán thành phẩm theo bảng 4.3 Cơ sở tính cho 100 chất khô mật chè Bảng 4.3 - Ap, Bx nguyên liệu thành phẩm STT Hạng mục Mật chè Non A Non B Non C Mật A Mật B Ap (%) 82,095 83 68 56 66 40 Bx (%) 60,167 93 95 99,2 80 84 10 11 12 13 Mật cuối (rỉ) Đường A Đường B Đường C Giống B, C Hồ B Hồi dung C 30 98,5 90 82 72 85 82 84 99 98 97 90 85 65 4.3.1 Tính đường thành phẩm - Lượng đường thành phẩm sản xuất từ 100 chất khô mật chè: Ap mật chè - Ap mật C 82,095 − 30 G1 =100 x = x100 = 76,051 (T) 98,75 − 30 Ap đường A- Ap mật C - Khối lượng mật rỉ: G2 = 100 – G1 = 100 – 76,051 = 23,949 (T) 4.3.2 Tính đường non C * KL non C cần nấu: Ap đường C - Ap mật C 82 − 30 G3 = G2 x Ap đường C - Ap non C = 23,949 x = 47,898 (T) 82 − 56 * KL đường C sản xuất từ non C: G4 = G3 – G2 = 47,898 – 23,949 = 23,949 (T) * Tính phối liệu nấu non C - Lượng giống nấu non C: G5 = G3 x 23 = 47,898 x 0,23 = 11,016 (T) [3-249] 100 - Nấu giống C từ mật chè mật A Theo công thức nhân chéo [3-261] Ap mật chè: 82,095 KL mật chè Ap giống C: 72 Ap mật A: 66 KL mật A + KL mật chè nấu giống C: Ap giống C – Ap mật A 72 − 66 G6 = G5 x = 11,016 = 4,107 (T) 82,095 − 66 Ap mật chè – Ap mật A + KL mật A nấu giống C: G7 = G5 – G6 = 11,016 – 4,107 = 6,910 (T) - Nấu non C từ mật B giống C: Ap giống C – Ap non C + KL mật B nấu non C:G8 = G5 x = 11,016(T) Ap non C – Ap mật B + KL non C nấu: G9 = G5 + G8 = 11,016 + 11,016 = 22,032 (T) - KL đường non cần nấu thêm: G10 = G3 – G9 = 47,898 – 22,032 = 25,865 (T) - Nấu non C từ mật A mật B: Ap mật A.66 KL mật A Ap non C: 56 Ap mật B 40 KL mật B + KL mật A nấu thêm non C: Ap non C – Ap mật B 56 − 40 G11 = G10 x = 25,865 x = 15,917 (T) Ap mật A – Ap mật B 66 − 40 + KL mật B nấu thêm non C: G12 = G10 – G11 = 25,865 – 15,917 = 9,948 (T) Bảng 4.4: Tổng kết phối liệu nấu non C STT Hạng mục Mật chè Mật A Mật B Tổng KL chất khô 4,107 22,827 20,965 47,898 Thử lại độ tinh khiết non C: Ap = 100 x Ap (%) 82,095 66 40 Pol (%) 3,372 15,066 8,386 26,824 26,824 = 56,002 % Phù hợp giả thuyết 47,898 4.3.4 Tính đường non B - Lượng non B cần nấu: G13 = (G8 + G12) x Ap đường B – Ap mật B Ap đường B – Ap non B 90 − 40 = x(11,016 +9,948) = 47,647 (T) 90 − 68 - 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 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 mật A Ap mật chè: 82,095 KL mật chè Ap giống B: 72 Ap mật A 66 KL mật A + KL mật chè nấu giống B: Ap giống B – Ap mật A 72 − 66 G17 = G16 x = 3,812 x = 1,421(T) 82,095 − 66 Ap mật chè – Ap mật A + KL mật A nấu giống B: G18 = G16 – G17 = 3,812 – 1,421 = 2,391 (T) - Nấu non B từ giống mật A: + KL mật A nấu non B: G19 = G16 x Ap giống B – Ap non B AP giống B – AP mật A 72 − 68 = x 3,812 = 2,541 (T) 72 − 66 + KL non B 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 hồi dung C: Ap hồi dung C 82 KL hồi dung C Ap non B 68 Ap mật A 66 KL mật A Ap non B – + KL hồi dung C nấu non B: G22 = G21 x Ap mật A = 68 − 66 hồi dung x 41,294Ap = 5,126 (T).– 82 − 66 Ap mật A + 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 Mật chè Mật A Hồi dung C Tổng KL chất khô 1,421 41,064 5,162 47,647 Thử độ tinh khiết non B: Ap = 100 x Ap (%) 82,095 66 82 Pol (%) 1,167 27,102 4,233 32,502 32,502 = 68,082 % phù hợp giả thuyết 47,647 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) 52 - KL mật A thu được: G25 = G24 – G1 = 146,252 – 76,051 = 70,201 (T) - KL mật A lại: G26 = G25 – (G19 + G23 + G18 + G11 +G7) = 70,201 – ( 41,064 + 22,827) = 6,311 (T) - KL đường hồ B nấu non A: ( dùng mật chè để đường hồ B) Ap đường B - Ap mật chè 90 − 82,095 G27 = G15 x = x 26,682 = 72,607 (T) Ap hồ B – Ap 85 − 82,095 mật chè hồ B: G28 = G27 – G15 = 72,607 – 26,682 = 45,924 (T) - KL mật chè đường - 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 Mật chè Mật A Đường hồ B Hồi dung C Tổng KL chất khô 94,472 6,311 72,607 18,787 192,177 Thử lại độ tinh khiết non A: Ap = 100 x Ap ( %) 82,095 66 85 82 Pol (%) 77,257 4,165 62,716 15,405 159,543 159,543 = 83,02 (%) Phù hợp giả thuyết 192,177 4.3.5 Khối lượng thành phần tính theo suất nhà máy Hệ số sản xuất K = 309,154 TL chaˆt khoˆ maˆt chè = = 3,09154 100 100 TL chất khô sản phẩm hay bán thành phẩm = K x TL chất khơ tính theo 100 chất khơ mật chè TL đường thành phẩm hay bán thành phẩm = (TL chất khô x AP)/ 100 TL thành phẩm hay bán thành phẩm = TL chât khoˆ x100 Bx 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 Ap (%) Bx (%) d (T/m3) Mật chè 82,095 60,167 Non A 83 Mật A Hạng mục Tính cho 2150 tấn/ngày TLCK (T/ngày) TL (T/ngày) V (m3/ngày) % so với mía 1,28972 309,154 513,827 398,403 23,899 93 1,50387 452,144 486,177 323,284 22,613 66 80 1,41421 217,029 271,287 191,829 12618 Cát A 99 99,2 235,115 237,490 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 11,046 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 5.3 Cân nhiệt cho hệ nấu đường Dùng thứ hiệu I để nấu đường: t0 = 123,885 0C; P = 2,291 at Chọn tổn thất nhiệt đường ống 10C ⇒ t0 = 122,885 0C; P = 2,222 (at) Cân nhiệt lượng cho nấu đường: - Nhiệt vào : + Do đốt mang vào : D.I (Kcal/h) + Do nguyên liệu mang vào : Qngl = G.C.t (Kcal/h) - Nhiệt : + Do đường non mang : Qnon = Gnon Cnon tnon (Kcal/h) + Do thứ mang : W.iht (Kcal/h) + Do nước ngưng mang : D.Cn.tn (Kcal/h) + Do tổn thất (Kcal/h) :Qtt = 10% D.I Phương trình cân nhiệt : D.I + Qngl = W.iht + D.Cn.tn + Qtt + Qnon (1) Từ (1) suy : D= W.i ht + Qnon − Qngl 0,9.I − t n C n (2) Trong đó: tn : Nhiệt độ nước ngưng, (0C) Cn: Nhiệt dung riêng nước ngưng, (kcal/kg0C) I : Hàm nhiệt đốt, (kcal/kg) 5.3.1 Nấu non A Bảng 5.4 - Lượng nguyên liệu dùng để nấu non A Tấn/ngày Kg/h Mật chè Mật A Hồ B Hồi dung C Non A 249,452 24,387 264,078 89,356 486,177 10393,815 1016,116 11003,237 3723,164 20257,363 Trong trình nấu đường ta dùng lượng nước bổ sung để điều chỉnh Lượng nước sử dụng lấy 5% so với lượng đường non thu Khối lượng nước dùng chỉnh lý là: 0,05 x 20257,363 = 1012,868 kg/h Lượng nước bốc trình nấu non A : W = Gngl + Gnướcchỉnhlí - GnonA = 6891,837 (kg/h) a Chọn chế độ nấu A Chọn chế độ chân không buồng bốc nồi nấu A 640 mmHg tương ứng với áp suất thứ: P = 0,145 at Nhiệt độ thứ [10-312] : tht = 52,067 0C Hàm nhiệt thứ : iht = 618,933 (Kcal/kg) Ẩn nhiệt thứ [10-314] [10-315] : rht = 566,833 (Kcal/kg) b Tính nhiệt độ sơi đường non A - Tổn thất nhiệt độ tăng nhiệt độ sôi (∆’) Áp dụng công thức : ∆’ = 0,003872 ∆ a.T2/r (0C) [3-197] Trong đó: ∆ a: Độ tăng nhiệt độ sôi áp lực thường Với Bx = 93% ⇒ ∆ a = 28 0C [3-196] T = 52,067 + 273 = 325,067 0K r = 2375,122 J/kg [10-314]  ∆’ = 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 = m => ∆ P = 10-4 x 1503,87 x 1,4/2 = 0,15 (at) => Áp suất ống là: P = 0,14 + 0,15 = 0,29 (at) => t = 63,80C (nhiệt độ sôi dung dịch ứng với P = 0,29 (at) Tổn thất nhiệt độ tĩnh áp là: ∆” = 63,8 – 52,067 = 11,733 0C - Vậy nhiệt độ sôi dung dịch non A : tsA = tht + ∆’ +∆ “ = 52,067 + 4,823 + 11,733 = 68,623 0C - Nguyên liệu đưa vào nấu phải có nhiệt độ sôi lớn nhiệt độ nồi từ 35 0C Chọn nhiệt độ nguyên liệu đưa vào nhiệt độ nước chỉnh lí là: 72 0C - Nhiệt dung riêng loại nguyên liệu non A tính theo cơng thức: C = 1-0,0057 Bx (Kcal/kg.0C) Bảng 5.5 - Kết tính tốn thơng số nấu non A Nguyên liệu nấu non A Mật chè Mật A Hồi dung C Hồ B Nước chỉnh lý 5% Non A Bx (%) 60,167 80 65 85 93 Khối lượng (kg/h) 10393,815 1016,116 3723,164 11003,237 1012,868 20257,363 T ( C) 72 72 72 72 72 68,623 C (kcal/kg0C) 0,567 0,544 0,629 0,515 1,0 0,47 Q (Kcal/h) 424317,104 39799,231 168614,651 408000,028 72926,496 653356,88 c Cân nhiệt nấu non A - Nhiệt vào: Tổng nhiệt lượng nguyên liệu mang vào: Qvào = q1 + q2 +q3 + q4 + q5 = 1113657,243 Kcal/h - Nhiệt ra: + Nhiệt thứ mang ra: Qht = WA Iht = 6891,837 x 618,933 = 4265585,35 Kcal/h + Nhiệt đường non A mang : Qnon = 653356,88 Kcal/h Hơi đốt dùng nấu đường thứ hiệu I, t ht = 123,885 0C Do tổn thất nhiệt đường ống dẫn oC nên nhiệt độ nước ngưng là: t ng = 122,885 0C Vì theo [1-Tr318] ta có: + Nhiệt dung riêng nước ngưng là: Cng = 1,012 Kcal/kg + Nhiệt lượng riêng nước ngưng là: I = 647,35 Kcal/kg Do lượng đốt cần dùng là: D= = Q ht + Qnon − Qngl 0,9.I − t n C n 4265585,35 + 653356,88 - 1113657,243 = 8303,852 kg/h 0,9 x647,35 − 122,885 x1,012 Để bảo đảm cho ổn định trình nấu đường ta dùng 70% lượng nhiệt thứ [3-Tr215] - Lượng thứ hiệu I dùng cho nấu non A là: RA = DA x 60% = 5812,696 kg/h - Lượng 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 buồng bốc nồi nấu non B 620 mmHg ứng với áp suất là: 0,157 at tht = 54,58 0C; iht = 621,902 (Kcal/kg); rht = 567,294 (Kcal/kg) b Tính nhiệt độ sơi đường non B - Tổn thất nhiệt độ tăng nhiệt độ sôi (∆’) Áp dụng công thức : ∆’ = 0,003872 x ∆ a x T2/r (0C) [3-197] Trong đó: ∆ a: Độ tăng nhiệt độ sôi áp lực thường Với Bx = 94% ⇒ ∆a = 29,5 0C [3-196] T = 327,58 0K; r = 2369,751 (J/kg)  ∆’ = 0,003872 x 29,5x327,582/2369,751 = 5,172 0C - Tổn thất áp suất thủy tĩnh (∆”): Tính tương tự phần nấu non A ta ∆” = 10,79 0C - Vậy nhiệt độ sôi dung dịch non B : tsB = tht + ∆’ +∆ “ = 54,58 + 5,172 + 10,79 = 70,542 0C Nguyên liệu đưa vào nấu phải có nhiệt độ sơi lớn nhiệt độ nồi từ 3-5 C Chọn nhiệt độ nguyên liệu đưa vào nhiệt độ nước chỉnh lí là: 740C Nhiệt lượng từ loại nguyên liệu đưa vào tính theo cơng thức Q = G.C.t (kcal/h) Bảng 5.6 - Kết thông số nấu non B Nguyên liệu nấu non B Mật chè Mật A Hồi dung C Nước chỉnh lý 5% non B Non B Bx 60,167 80 65 95 Khối lượng (Kg/h) 304,22 6612,02 1022,926 323,029 6460,588 T (0C) 74 74 74 74 70,542 C Q (kcal/h) (kcal/kg.0C) 0,657 14790,568 0,544 266173,477 0,629 47613,114 23904,146 0,458 208958,073 Lượng nước bốc q trình nấu non B: W = Gngl + Gnướcchỉnhlí - GnonB = 1801,607 (kg/h) c Cân bằn nhiệt nấu B - Tổng nhiệt lượng nguyên liệu mang vào: Qvào = q1 + q2 +q3 + q4 = 352481,305 (Kcal/h) - Nhiệt ra: + Nhiệt thứ mang ra: Qht = WA Iht = 1801,607 x 621,902 = 1120422,997 (Kcal/h) + Nhiệt đường non B mang ra: Qnon = 208958,073 (Kcal/h) - Ta dùng thứ hiệu I để thực trình nấu đường, lượng đốt cần dùng là: D= = Q ht + Qnon − Qngl 0,9.I − t n C n 1120422,997 + 208958,073 - 352481,305 = 2243,93 (kg/h) 0,9 x621,902 − 122,885 x1,012 Để bảo đảm cho ổn định trình nấu đường ta dùng 70% lượng nhiệt thứ [3-215] - Lượng thứ hiệu I dùng nấu non B là: RB = DB x 60% = 1570,751 (kg/h) - Lượng 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 buồng bốc nồi nấu non B 620 mmHg ứng với áp suất là: 0,157 at tht = 54,58 0C; iht = 621,902 (Kcal/kg); rht = 567,294 (Kcal/kg) b Tính nhiệt độ sơi đường non C Tính tương tự nấu non A non B ta có ∆’ = 5,26 0C; ∆’’=10,970C Vậy nhiệt độ sôi dung dịch non B: tsC = tht + ∆’ +∆ “ = 54,58 + 5,26 + 10,97 = 70,81 0C Nguyên liệu đưa vào nấu phải có nhiệt độ sôi lớn nhiệt độ nồi từ 3-5 C Chọn nhiệt độ nguyên liệu đưa vào nhiệt độ nước chỉnh lí là: 74 0C Nhiệt lượng từ loại nguyên liệu đưa vào tính theo công thức Q = G.C.t Bảng 5.7 - Kết thông số nấu non C T Nguyên liệu Bx Khối lượng T ( 0C ) C Q (kcal/h) T nấu non C Giống C Mật A Mật B Non C Nước chỉnh lý 90 80 84 99 (Kg/h) 1576,757 2562,889 3214,911 6232,24 311,612 74 74 74 70,81 74 (kcal/kg.0C) 0,487 56823,169 0,544 103171,66 0,521 123947,679 0,434 191526,333 23059,288 Lượng nước bốc trình nấu non B: W = Gngl + Gnướcchỉnhlí - GnonC = 1433,929 (kg/h) b Cân mhiệt nấu non C - Tổng nhiệt lượng nguyên liệu mang vào: Qvào = 307028,796 (Kcal/h) - Nhiệt thứ mang ra: Qht = Wc Iht = 1433,929 x 621,902 = 891763,313 (Kcal/h) - Nhiệt đường non C mang : Qnon = 191526,333 (Kcal/h) - Ta dùng thứ hiệu I để thực trình nấu đường, lượng đốt cần dùng là: D= = Q ht + Qnon − Qngl 0,9.I − t n C n 891763,313 + 191526,333 - 307028,796 = 1783,064 (kg/h) 0,9 x621,902 − 122,885 x1,012 Để bảo đảm cho ổn định trình nấu đường ta dùng 70% lượng nhiệt thứ - Lượng thứ hiệu I dùng cho nấu non C là: Rc = Dc x 60% = 1248,145 (kg/h) - Lượng 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 buồng bốc nồi nấu non B 620 mmHg ứng với áp suất là: 0,157 at tht = 54,58 0C; iht = 621,902 (Kcal/kg); rht = 567,294 (Kcal/kg) b Tính nhiệt độ sơi đường non B - Tính tương tự phần ta có: ∆’ = 4,383 0C ; ∆’’= 10,59 0C - Vậy nhiệt độ sôi dung dịch giống B,C ts = tht + ∆’ +∆ “ = 54,58 + 4,383 + 10,59 = 69,553 0C Nguyên liệu đưa vào nấu phải có nhiệt độ sơi lớn nhiệt độ nồi từ 3-5 C Chọn nhiệt độ nguyên liệu đưa vào nhiệt độ nước chỉnh lí là: 730C Nhiệt lượng từ loại nguyên liệu đưa vào tính theo cơng thức Q = G.C.t ( kcal/h) Bảng 5.8 - Kết thông số nấu nấu giống B C TT Nguyên liệu nấu non B Mật chè Mật A Giống B, C Bx 60,167 80 90 Khối lượng (Kg/h) 1183,463 1497,539 2122,318 T ( 0C ) 73 73 69,553 C (kcal/kg.0C) 0,657 0,544 0,487 Q (kcal/h) 56760,069 59470,269 71867,144 Lượng nước bốc trình nấu non B W = Gngl - Gnon giống B,C = 558,684 kg/h c Cân nhiệt nấu giống B,C - Tổng nhiệt lượng nguyên liệu mang vào: Qvào = q1 + q2 = 116230,338 kcal/h - Nhiệt thứ mang ra: Qht = W.Iht = 558,648 x 621,902 = 347424,308 (Kcal/h) - Nhiệt Giống B, C mang QgiongB,C = 71867,144 (Kcal/h) - Ta dùng thứ hiệu I để thực q trình nấu đường, lượng đốt cần dùng : D = = Q ht + Q giongB ,C − Qngl 0,9.I − t n C n 347434,308 + 71867,144 - 116230,338 = 680,314 (kg/h) 0,9 x 621,902 − 122,885 x1,012 Để bảo đảm cho ổn định trình nấu giống ta dùng 70% lượng nhiệt thứ - Lượng thứ hiệu I dùng cho nấu giống B, C là: RB,C = DB,C x 60% = 476,22 (kg/h) - Lượng 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 trình nấu TT Hạng mục Hơi sống(kg/h) Hơi thứ(kg/h) Nấu A Nấu B Nấu C 2491,156 673,179 534,919 5812,696 1570,751 1248,145 Nấu giống 204,094 476,22 Tổng 3903,348 9107,812 5.5 Nhiệt dùng cho yêu cầu khác 5.5.1 Lượng dùng cho li tâm - Lượng dùng cho li tâm khoảng ÷ % so với lượng non A Chọn 3% - Lượng đường non A nấu là: 20257,363 (kg/h) - Lượng cần dùng: D2= 3%.20257,363 = 607,721 (kg/h) 5.5.2.Lượng dùng cho lọc chân không - Lượng dùng cho lọc chân không khoảng 2% SVM TLM = 2150x1000 = 89583,333 (kg/h) 24 D3 = 0,02.89583,333 = 1791,667 (kg/h) 5.5.3 Nhiệt dùng cho thiết bị khuếch tán - Lượng tiêu thụ cho thiết bị khuếch tán theo cataloge 80–85 kg/tấn mía - Vậy lượng cần dùng: D4 = 2150.85 = 7614,58 (kg/h) 24 5.5.4 Nhiệt dùng cho việc rửa thiết bị - Lượng sử dụng cho yêu cầu 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 nấu đường - Để đơn giản cho tính tốn ta giả thuyết nguyên liệu nâng nhiệt từ 25 – 75 0C, trừ hồ B hồi dung C ly tâm nên nhiệt đo ban đầu 50 0C - Nhiệt lượng tính theo cơng thức: Q = G.C ∆ t (kcal/h) Bảng 5.14 - Tính lượng dùng để gia nhiệt nguyên liệu nấu đường TT Nguyên liệu Mật chè Mật A Khối lượng (kg) 21409,458 11303,625 C (kcal/kg.0C) ∆ t (0C) Q (kcal/h) 0,657 0,544 50 50 703300,695 307458,6 Mật B Hồ B Hồi dung C Giống B,C 3214,917 11003,25 3723,167 2122,292 Tổng Q 0,521 0,515 0,629 0,487 50 25 25 50 83748,588 141666,844 58546,801 51677,81 1811500,338 Với P = 3at, I = 651,6 (kcal/h), Cng = 1,014; tng = 131,9 0C Q - Lượng cần dùng: D6 = I − C t = 3498,095 (kg/h) hd ng n CHƯƠNG VI: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 6.3 Thiết bị công đoạn nấu đường thành phẩm 6.3.1 Thiết bị nấu đường 6.3.1.1 Hệ số truyền nhiệt Theo thực nghiệm sản xuất nhà máy hệ số K có là: - Nồi nấu A: KA = 500 Kcal/m2.h.oC - Nồi nấu B: KB = 200 Kcal/m2.h.oC - Nồi nấu C: KC = 90 Kcal/m2.h.oC 6.3.1.2 Nhiệt lượng cung cấp cho nấu đường - Nhiệt lượng cần cho nồi nấu là: Q = D’ IHD + R IHT Trong đó: D’ lượng sống bổ sung để nấu đường, kg/h R lượng thứ dùng nấu đường, kg/h IHD hàm nhiệt đốt vào nấu đường, Kcal/kg IHT hàm nhiệt thứ nấu đường, Kcal/kg Theo số liệu tính từ bảng 5.14 phần CBN thay vào công thức ta tính giá trị sau Bảng 6.4 - Nhiệt lượng cung cấp cho nấu đường Nồi nấu D’(kg/h) R (kg/h) IHD(Kcal/kg) IHT(Kcal/kg) Q (kcal/h) Nấu A 2491,156 5812,696 651,6 648,268 5391422,06 Nấu B 673,179 1570,751 651,6 648,268 1456911,05 Nấu C 534,919 1248,145 651,6 648,268 1187685,68 6.3.1.3 Bề mặt truyền nhiệt - Diện tích truyền nhiệt tính theo cơng thức: F = Qi (m2) K i × ∆t i Trong đó: Qi nhiệt lượng cung cấp cho nồi nấu thứ I, Kcal/h Ki hệ số truyền nhiệt nồi nấu I, Kcal/m2hoC ∆ti = t HT – tSi hệ số nhiệt độ có ích, oC Với tHT = 123,885 oC nhiệt độ thứ [phần CBVC] tSi nhiệt độ sôi dung dịch nồi nấu thứ I, oC Bảng 6.5 - Diện tích bề mặt truyền nhiệt nồi nấu Nồi nấu Q (Kcal/h) K (Kcal/m2hoC) tSi (oC) ∆ti (oC) F (m2) Non A 5391422,06 500 68,623 55,262 195,12 Non B 1456911,05 200 70,542 53,343 136,56 Non C 1187685,68 90 70,81 53,075 248,63 Căn vào kết tính tốn, chọn nồi nấu đường gián đoạn kiểu tuần hoàn tự nhiên ống tuần hồn trung tâm Tính theo nồi nấu có diện tích bề mặt lớn - F = 248,63 (m2) Chọn F = 250 m2 - Kích thước ống truyền nhiệt: dn x dtr x l =110 x 105 x 1100 (mm) (thực tế) - Số ống truyền nhiệt tính theo cơng thức sau: nC = FC 250 = 689,33 (ống) = π d tr l 3,14 x0,105 x1,1 Chọn theo qui chuẩn nC = 721 (ống) [BảngVI,11-48] - Diện tích thiết diện ống tuần hồn trung tâm khoảng 15 ÷ 20% tổng diện tích ống H tht truyền nhiệt [12-Tr75] ⇒ Chọn 20 % 0,2 x 0,105 x3,14 S th = x721 = 1,25 m2 - Ðường kính ống tuần hồn: x1,25 4.Sth = 1,26(m) Dth = = 3,14 π Db Dt Hb H ngh Hd H dáy - Chọn chiều dày ống tuần hồn 0,01 m Vậy đường kính ngồi ống tuần hoàn Dnth = 1,26 + 0,01 x = 1,28 (m) - Ðường kính buồng đốt: Dt = 0,4.β sinα F d n + (D th + 2β d n ) (m) Ψ l [11-74] Trong đó: thường lấy β =1,3 ÷ 1,5; Chọn β = 1,5 dn = 0,11 (m) ψ : hệ số sử dụng lưới đỡ ống, ψ = 0,7 ÷ 0,9; Chọn ψ =0,8 l : chiều dài ống truyền nhiệt; l = 1,1 m Dth: đường kính ngồi ống tuần hồn Dth = 1,26 m sinα = sin600 = F : diện tích bề mặt truyền nhiệt thiết bị nấu, F = 250 m2 Dt = x 250 x0,11 (m) 2 + (1,26 + x1,5 x 0,11) = 4,33 0,8 x1,1 0,4 x1,5 x - Ðường kính buồng bốc: Db = 1,1Dt = 1,1.4,33 = 4,76 (m) - Chiều cao buồng bốc: Hb = (1,5 ÷ 2,5)L, chọn Hb = 2,5L (m) ⇒ Hb = 2,75 (m) - Chiều cao phần thoát thứ, chọn Htht = 1,3 (m) - Chiều cao đáy nồi: Hđáy = 0,8 (m) [11-388] - Phần nghiêng buồng đốt buồng bốc: Hngh = 0,3 (m) - Lỗ thoát đường non c = (m) - Ðường kính tháp thoát thứ: (m) ⇒ Tổng chiều cao nồi: H = Hb + Hđ + Hđáy + Htht + Hngh = 2,75 + 1,1 +0,8 + 1,3 + 0,3 = 6,25 (m) - Thể tích thiết bị chứa được: Vt = Vb + Vđ + Vđáy Vb: thể tích buồng bốc π.D 2b 3,14 x 4,76 Vb = x Hb = x 2,75 = 48,97 (m3) 4 Vđ: thể tích buồng đốt chứa đường non, Vd = π (d tr ) l.n π (d th ) l + = 8,23 (m3) 4 Vđáy: thể tích phần đáy chứa đường non, (Dđáy = Dt) π h day ( Dd + c + c.D d ) = 5,95 (m3) 12 Vđáy = - Thể tích nồi nấu đường non C là: Vt = Vb + Vđ + Vđáy = 48,97 + 8,23 + 5,95 = 63,15 (m3) - Hệ số chứa nấu đường non là: ϕ = 0,7 (thực tế sản xuất) Như thể tích đường non cho phép nấu là: Vcp = 44,21 (m3) - Tính số nồi nấu theo công thức sau: n= V0 x τ (nồi) 24 x V Trong đó: V0 : thể tích đường non nấu, t : thời gian nấu nồi, (m3/ngày) (h) V: dung tích nồi nấu được, (m3) - Dựa theo số liệu từ Bảng 4.7 [phụ lục 3] ta có bảng sau: Bảng 6.6 - Kết tính toán thiết bị nấu G ρ (tấn/ngày) (tấn/m3) Non A 486,177 1,50387 Non B 155,054 1,51814 Non C 149,574 1,54719 Hạng mục V0 V (m3/ngày) (m3/mẻ) 323,284 44,21 102,134 44,21 96,674 44,21 T (h) 10 n Chọn (nồi) 0,91 0,58 0,91 - Như vậy, chọn nồi nấu sau: + 01 nồi nấu A + 01 nồi nấu C + 01 nồi vừa dùng để nấu B vừa dùng để nấu giống xen kẽ 6.3.2 Thiết bị trợ tinh 6.3.2.1 Tính số lượng thiết bị - Thiết bị trợ tinh A, B thiết bị dạng ống xoắn ruột gà - Thiết bị trợ tinh C loại đĩa khuyết quay Thể tích thiết bị tính theo cơng thức: VTT = (1,1 – 1,25).VCP Trong đó: V thể tích có ích nồi nấu tương ứng, m3 VTT thể tích thiết bị trợ tinh, m3 VCP thể tích có ích, (m3) Chọn: VTT = 1,25.VCP - Số lượng thiết bị trợ tinh là: m = Vo × τ × n 24 × V Trong đó: Vo thể tích đường cần trợ tinh, m3/ngày τ thời gian trợ tinh, h n số nồi nấu đường Từ công thức ta kết theo bảng sau: Bảng 6.7 - Số lượng thiết bị trợ tinh Hạng mục Trợ tinh A Trợ tinh B Trợ tinh C Vo 323,284 102,134 96,674 τ 18 VCP 44,21 44,21 44,21 VTT 55,26 55,26 55,26 n 1 m 0,73 0,46 1,31 Chọn m 1 6.3.2.2 Kích thước thiết bị trợ tinh Chọn thiết bị có hình chữ nhật, đáy bán trụ đặt nằm ngang Cấu tạo thiết bị mơ tả theo hình sau: H2 L D H1 - Thể tích phần bán trụ tính theo cơng thức: Vt = π.D2.L (m3) Trong đó: Vt thể tích phần bán trụ, m3 D đường kính phần bán trụ, m Chọn D = 3000 mm L chiều dài thiết bị, m Chọn L = 6000 mm ⇒ Vt = x 3,14 x 32 x = 21,19 (m3) - Chiều cao phần bán trụ: H1 = 21,19 Vt = = 1,2 (m) 3× D×L - Thể tích phần hình chữ nhật: V2 = VTT – Vt = 55,26 – 21,19 = 34,07 (m3) - Chiều cao phần hình chữ nhật: H2 = 34,07 V2 = = 1,9 (m) D × L 3× - Chiều cao toàn thiết bị: H = H1 + H2 = 1,9 + 1,2 = 3,1 (m) Tổng kết: + Kích thước thiết bị: D x L x H = 3000 x 6000 x 3100 mm + Số lượng thiết bị: