Thiết kế nhà máy chế biến thủy sản - Chương 6

Thiết kế nhà máy chế biến thủy sản - Chương 6.

Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnhCHƯƠNG 6TÍNH ĐIỆN, HƠI, NƯỚC, LẠNH6.1.TÍNH ĐIỆN [8]Điện sử dụng trong nhà máy gồm 2 mục đích:− Điện để chạy máy, thiết bò gọi là điện động lực.− Điện để chiếu sáng.6.1.1. Tính điện động lựcBảng 6.1: Tổng kết công suất các thiết bò, máy móc trong nhà máy.Thiết bò – máySố lượngCông suất (kW)Số giờ làm việc tối đa trong ngày (h)Tổng công suất (kWh)Tủ cấp đông tiếp xúc 500 kg/mẻ 1 30 12 360Tủ cấp đông tiếp xúc 750 kg/mẻ 1 30 12 360Thiết bò cấp đông IQF 250T 1 35 6 210Thiết bò cấp đông IQF 350T 1 35 7,5 262,5Máy rã đông block 1 1,5 1,5 2,25Máy mạ băng block 1 1,5 1,5 2,25Máy đá vẩy 1 33 8 264Máy đóng gói chân không 2 5 3 30Tủ hấp 2 ngăn 1 4 9 36Máy xay thòt 1 1 1 1Máy cắt rau củ 1 0,75 1 0,75Máy cắt sợi 1 0,5 1 0,5SVTH: Ngô Anh Thư -69- Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnhMáy ly tâm 1 4 1 4Máy trộn 1 0,4 1 0,4Máy nhào bột 1 9 1,5 13,5Máy cán bột 1 2,25 7,5 16,875Quạt công nghiệp 5 0,25 12 15Máy rà kim loại 1 0,5 4,5 2,25Hệ thống lạnh 100 100Tổng cộng 1681,275Công suất sử dụng điện năng của các phân xưởng phụ trợ lấy bằng 10% công suất động lực của phân xưởng chính. Công suất động lực của nhà máy:Pđl = 1,1 x 1681,275 = 1849,4 kWhCông suất tính toán:Ptt = knc x Pđl = 0,6 * 1849,4 = 1109,64 kWhVới knc: hệ số nhu cầu, knc = 0,6.6.1.2. Tính điện chiếu sángĐiện chiếu sáng được tính 1 cách tương đối bằng 10% công suất động lực:Pcs = 0,1 ×Pđl = 0,1 ×1849,4 = 184,94 kWh6.1.2.1. Xác đònh hệ số công suất và dung lượng bù Xác đònh hệ số công suấtTrong nhà máy, các động cơ sử dụng thường không đồng bộ, chúng tiêu thụ một công suất phản kháng lớn để tạo từ trường nên hệ số cosϕ tương đối thấp, do đó ta tính cosϕ trung bình chứ không tính cosϕ làm việc ở chế độ đònh mức.cosϕ = 22ttttttQPP+ Trong đó Qtt: công suất phản kháng, kW. Qtt = PttΣ * tgϕtbSVTH: Ngô Anh Thư -70- Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnhPttΣ = Ptt + Pcs * KcsVới Kcs: hệ số không đồng thời của các bóng đèn, Kts = 0,9.→ PttΣ = 1109,64 + 184,94 * 0,9 = 1276,086 kWhChọn cosϕtb = 0,6 → tgϕtb = 1,33.→ Qtt = 1276,086 * 1,33 = 1697,2 kVAR Tính dung lượng bùCần phải nâng cao cosϕ để giảm tổn thất điện trên đường dây, giảm tổn thất do máy và các thiết bò không đồng bộ.Công suất bộ tụ cần đặt:Qb = Ptt * (tgϕ1 - tgϕ2)Trong đó:tgϕ1 = 1,33 (ứng với cosϕ1 = 0,6: hệ số công suất ban đầu)tgϕ2 = 0,48 (ứng với cosϕ2 = 0,9: hệ số công suất cần nâng)→ Qb = 1109,64 * (1,33 – 0,48) = 943,194 kVARChọn bộ tụ 3 pha, công suất 40 kVAR do Liên Xô sản xuất (2 x KC2 – 0,38 – 40 – 3Y1)Số bộ tụ cần dùng: ===40 943,1944bQn 23,6 cái → Chọn n = 24 cái.Tính lại hệ số công suất: cosϕ2 = 22ttttttQPP+ = 22)4*( nQPPtttttt−+→ cosϕ2 = 22)40*242,1697(64,110964,1109−+ = 0,83.SVTH: Ngô Anh Thư -71- Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh6.1.2.2. Chọn máy biến ápĐể đảm bảo nhà máy hoạt động liên tục, chọn máy biến áp có công suất sao cho phụ tải làm việc với công suất 80% công suất đònh mức của máy, khi đó máy sẽ làm việc kinh tế nhất.Công suất máy biến áp:P = 0,8 * Sđm ≥ 2cosϕΣttP → Sđm = 8,0*cos2ϕΣttP = 8,0*83,01276,086 = 1921,82 kVAChọn 2 máy biến áp loại TM 1000/10, dung lượng đònh mức 1000 kVA.Ngoài ra, nhà máy cần có máy phát điện để phòng tránh sự cố mất điện gây hỏng sản phẩm. Dự kiến chọn 3 máy phát điện, mỗi máy có công suất là 750kWh.6.2.TÍNH HƠI [24]Lượng hơi cần cung cấp cho toàn phân xưởng sản xuất trong 1 giờ:D = D’ + D”Trong đó: D’: Lượng hơi cần cung cấp cho quá trình hấp trong phân xưởng thực phẩm chế biến, D = 550 kg/h (xem bảng 4.8).D”: Lượng hơi cần cung cấp cho quá trình luộc, hấp (phòng khi cần sản xuất các sản phẩm có qua luộc, hấp như tôm luộc, nghêu hấp…) trong phân xưởng thủy sản. Lấy D” = D’ = 550 kg/h.→ D = D’ + D” = 550 + 550 = 1100 kg/h.Chọn nồi hơi ống nước Model MW 1500 của công ty TNHH Hồng Nhựt với năng suất hơi ở 100oC là 1500 kg/h.6.3.TÍNH NƯỚC -Nước phục vụ cho nồi hơiQuá trình ngưng tụ sử dụng lại 80% nước và nồi hơi làm việc 16 h/ngày.Vậy lượng nước hao phí cho nồi hơi trong 1 ngày:Vnh ===10002,0*11002,0*nDρ 0,22 m3-Nước vệ sinh thiết bò: 20 m3/ ngày.SVTH: Ngô Anh Thư -72- Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh-Nước vệ sinh nhà xưởng: 30 m3/ngày-Nước dùng trong quá trình sản xuất, chế biến: 50 m3/ngày.-Nước sinh hoạt: trung bình 1 công nhân sử dụng 40l nước/ ngày. 306 công nhân sử dụng: 306 x 40 = 12240 l nước/ngày = 12,24 m3 nước/ngày.-Nước dùng cho tưới cây: 1 l/h.m2Tổng lượng nước dùng cho tưới cây :1 x 2000 x 24 = 48000 l nước/ ngày = 48 m3 nước/ngày.-Nước phục vụ phòng cháy chữa cháy: 2 l/s sử dụng trong 15 phút  1800 l/ngày = 1,8 m3/ngày.-Thất thoát: 5%.Vậy lượng nước cần dùng trong ngày:Vn = 0,22 + 20 + 30 + 50 + 12,24 + 48 + 1,8 + 0,5%Vn = 171 m3/ngày6.4.TÍNH LẠNH [5, 6, 7]6.4.1. Tính chi phí lạnhTổng tổn thất lạnh Q:Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4Trong đó: Q1: tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh.Q2: tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm.Q3: tổn thất lạnh để thông gió phòng lạnh.Q4: tổn thất lạnh trong vận hành.6.4.1.1. Chi phí lạnh cho phòng trữ đông thủy sản Q1: Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh.Q1 = Q11 + Q12 + Q13Trong đó: Q11: tổn thất lạnh qua các vách và mái.Q12: tổn thất lạnh qua nền.Q13: tổn thất lạnh do bức xạ mặt trời.SVTH: Ngô Anh Thư -73- Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh− Xác đònh Q11Q11 = K * F * (tng – ttr)Trong đó: K: hệ số truyền nhiệt của vách và mái, W/m2K.F: diện tích mặt ngoài của các vách và mái, m2tng: nhiệt độ không khí bên ngoài, oCttr: nhiệt độ không khí bên trong phòng lạnh, ttr = -18oC→ Q11 = [0,58 * (19 * 4,2) * 0] + [0,41 * (19 * 4,2) * (15 – (-18))] + [0,41 * (10 * 4,2) * (15 – (-18))] * 2 + [0,2 * (19 * 10) * (30 – (-18))]→ Q11 = 3007W− Xác đònh Q12Q12 = K * F * (t – ttr)Trong đó: K: hệ số truyền nhiệt của nền, K = 0,35 W/m2KF: diện tích nềnF = 19 * 10 = 190 m2t: nhiệt độ trung bình của không khí trong các rãnh thông gió (nền có bố trí các rãnh thông gió), t = 3oCttr: nhiệt độ không khí bên trong phòng lạnh, ttr = -18oC→ Q12 = 0,35 * 190 * [3 – (-18)] = 1397W− Xác đònh Q13: do phòng trữ đông thủy sản được đặt bên trong phân xưởng, vách ngoài không tiếp xúc với ngoài trời nên Q13 = 0* Như vậy, Q1 = Q11 + Q12 + Q13 = 3007 + 1397 + 0Q1 = 4404W Q2: tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm.Do nhiệt độ sản phẩm nhập vào phòng trữ đông có nhiệt độ tương ứng với nhiệt độ phòng nên Q2 = 0. Q3: tổn thất lạnh để thông gió phòng lạnh.SVTH: Ngô Anh Thư -74- Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnhTổn thất lạnh để thông gió được tính trong các trường hợp phòng lạnh có sự trao đổi không khí trong phòng với không khí ngoài phòng. Trường hợp này thường xảy ra đối với các phòng trữ lạnh rau quả, còn các loại phòng khác thì không cần thiết. Do đó, Q3 = 0. Q4: tổn thất lạnh trong vận hành.Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44Trong đó: Q41: tổn thất lạnh do chiếu sáng.Q42: tổn thất lạnh do có người làm việc trong phòng.Q43: tổn thất lạnh do có các loại máy công tác làm việc trong phòng lạnh.Q44: tổn thất lạnh do mở cửa phòng lạnh.− Xác đònh Q41Q41 = A * FTrong đó: F: diện tích phòng lạnh, F = 190m2A: lượng nhiệt tỏa ra do chiếu sáng trên 1m2 phòng lạnh, A = 1 kcal/m2h→ Q41 = 190 * 1 = 190 kcal/h = 221W− Xác đònh Q42Q42 = 0,35 * n, kWTrong đó: n: số người làm việc trong phòng, n = 2.→ Q42 = 0,35 * 2 = 0,7 kW = 700W− Xác đònh Q43Q43 = KN, kWTrong đó: N: công suất động cơ điện, chọn N = 2KWK: hệ số dự trữ công suất động cơ điện, K = 1,1.→ Q43 = 2 / 1,1 = 1,818 kW = 1818W− Xác đònh Q44Q44 = B * FSVTH: Ngô Anh Thư -75- Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnhTrong đó: F: diện tích phòng lạnh, F = 190m2B: tổn thất lạnh do mở cửa trên 1m2 phòng lạnh, B = 2,3 W/m2→ Q44 = 190 * 2,3 = 437W* Như vậy, Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 = 221 + 700 + 1818 + 437 = 3176W Tổng tổn thất lạnh đối với phòng trữ đông thủy sảnQ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 4404 + 0 + 0 + 3176Q = 7580W6.4.1.2. Chi phí lạnh cho phòng trữ đông thực phẩm chế biếnTương tự, ta cũng tính được: Q1: Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh.Q1 = Q11 + Q12 + Q13− Xác đònh Q11Q11 = K * F * (tng – ttr)→ Q11 = [0,58 * (10 * 4,2) * 0] + [0,41 * (10 * 4,2) * (15 – (-18))] + [0,41 * (10 * 4,2) * (15 – (-18))] * 2 + [0,2 * (10 * 10) * (30 – (-18))]→ Q11 = 2665W− Xác đònh Q12Q12 = K * F * (t – ttr)K = 0,35 W/m2K, F = 10 * 10 = 100 m2, t = 3oC, ttr = -18oC.→ Q12 = 0,35 * 100 * [3 – (-18)] = 735W− Xác đònh Q13: Q13 = 0* Như vậy, Q1 = Q11 + Q12 + Q13 = 2665 + 735 + 0 = 3400W Q2: tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm: Q2 = 0. Q3: tổn thất lạnh để thông gió phòng lạnh: Q3 = 0. Q4: tổn thất lạnh trong vận hành.Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44SVTH: Ngô Anh Thư -76- Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh− Xác đònh Q41Q41 = A * FF = 100m2, A = 1 kcal/m2h.→ Q41 = 100 * 1 = 100 kcal/h = 116W− Xác đònh Q42: Q42 = 700W− Xác đònh Q43: Q43 = 1818W− Xác đònh Q44Q44 = B * FF = 100m2, B = 3,5 W/m2.→ Q44 = 100 * 3,5 = 350W* Như vậy, Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 = 116 + 700 + 1818 + 350 = 2984W Tổng tổn thất lạnh đối với phòng trữ đông thực phẩm chế biếnQ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 3400 + 0 + 0 + 2984Q = 6384W6.4.1.3. Chi phí lạnh cho phòng trữ đông thòt heo Q1: Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh.Q1 = Q11 + Q12 + Q13− Xác đònh Q11Q11 = K * F * (tng – ttr)→ Q11 = [0,58 * (4 * 4,2) * 0] + [0,46 * (4 * 4,2) * ((-4) – (-18)] + [0,41 * (6 * 4,2) * (15 – (-18))] * 2 + [0,2 * (6 * 4) * (30 – (-18))]→ Q11 = 1021W− Xác đònh Q12Q12 = K * F * (t – ttr)K = 0,35 W/m2K, F = 6 * 4 = 24 m2, t = 3oC, ttr = -18oC.→ Q12 = 0,35 * 24 * [3 – (-18)] = 176WSVTH: Ngô Anh Thư -77- Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh− Xác đònh Q13: Q13 = 0* Như vậy, Q1 = Q11 + Q12 + Q13 = 1021 + 176 + 0 = 1197W Q2: tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm: Q2 = 0. Q3: tổn thất lạnh để thông gió phòng lạnh: Q3 = 0. Q4: tổn thất lạnh trong vận hành.Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44− Xác đònh Q41Q41 = A * FF = 24m2, A = 1 kcal/m2h.→ Q41 = 24 * 1 = 24 kcal/h = 29W− Xác đònh Q42: Q42 = 700W− Xác đònh Q43: Q43 = 1818W− Xác đònh Q44Q44 = B * FF = 24m2, B = 7 W/m2.→ Q44 = 24 * 7 = 168W* Như vậy, Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 = 29 + 700 + 1818 + 168 = 2715W Tổng tổn thất lạnh đối với phòng trữ đông thòt heo đông lạnhQ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 1197 + 0 + 0 + 2715Q = 3912W6.4.1.4. Chi phí lạnh cho phòng trữ đông nguyên liệu thủy sản đông lạnh Q1: Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh.Q1 = Q11 + Q12 + Q13− Xác đònh Q11Q11 = K * F * (tng – ttr)SVTH: Ngô Anh Thư -78- [...]... Ngô Anh Thư -8 2- Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh − Xác đònh Q43: Q43 = 909W − Xác đònh Q44 Q44 = B * F F = 4m2, B = 11 ,6 W/m2 → Q44 = 4 * 11 ,6 = 46W * Như vậy, Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 = 5 + 700 + 909 + 46 = 166 0W Tổng tổn thất lạnh đối với phòng chờ đông  Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 358 + 20348 + 0 + 166 0 Q = 22 366 W 6. 4.1.7  Chi phí lạnh cho môi trường làm việc bên trong phân xưởng sản xuất Q1:... với phân xưởng sản xuất  Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 45498 + 0 + 38224 + 133193 = 2 169 15W 6. 4.2 Chu trình lạnh và chọn máy nén Sử dụng tác nhân lạnh là NH3 6. 4.2.1 Các phòng trữ đông Các phòng trữ đông bao gồm: − Phòng trữ đông thủy sản (1) − Phòng trữ đông thực phẩm chế biến (2) − Phòng trữ đông nguyên liệu thủy sản đông lạnh (3) − Phòng trữ đông thòt heo (4) SVTH: Ngô Anh Thư -8 5- Chương 6: Tính điện,... τ Trong đó: G:lượng sản phẩm cần làm lạnh, tấn, G = 21,77 tấn/2 ngày τ : thời gian làm lạnh, τ = 4h i1 và i2: enthalpi của sản phẩm trước và sau khi làm lạnh, kJ/kg i1(20) = 3 36, 1 kJ/kg và i2(0) = 265 ,8 kJ/kg → Q2 = G * (i1 − i2 ) 21,77 * (3 36, 1 − 265 ,8) = 3 ,6 * τ 3 ,6 * 4 → Q2 = 1 06, 28 KW = 1 062 80W  Q3: tổn thất lạnh để thông gió phòng lạnh: Q3 = 0 SVTH: Ngô Anh Thư -8 0- Chương 6: Tính điện, hơi, nước,... nén bình trung gian có ống xoắn [5] Bảng 6. 3: Thông số các điểm nút chu trình [7] SVTH: Ngô Anh Thư -8 7- Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh Điểm h P (Mpa) 1’ -3 0 0,1198 1 -2 0 0,1198 2 65 0,4317 1925 3≡8 0 0,4317 1 760 4 95 1,5559 Hơi quá nhiệt 5’ 40 1,5559 Lỏng bão hòa 5 36 1,5559 Lỏng quá lạnh 6 4 1,5559 520 Lỏng quá lạnh 7 0 0,4317 67 0 Hơi ẩm 9 0 0,4317 10 -3 0 0,1198 nút (kJ/kg) V (m3/kg) Trạng thái... điện, hơi, nước, lạnh Bảng 6. 2 : Tổng kết các kết quả tính toán nhiệt ở các phòng trữ đông [5] Q1 (W) Máy nén lạnh Q3 (W) Q4 (W) Σ Q (W) Dàn (MN) Tên Q2 (W) (DL) MN DL MN DL 1 4404 4404 0 0 0 0 2 3400 3400 0 0 0 0 3 2052 2052 0 0 0 0 4 1197 1197 0 0 0 0 MN =0,75*31 76 =2382 =0,75*2984 =2238 =0,75*2910 =2183 =0,75*2715 =20 36 DL MN DL 31 76 67 86 7580 2984 563 8 63 84 2910 4235 4 962 2715 3233 3912 19882 22838... 3 36 = 2910W  Tổng tổn thất lạnh đối với phòng trữ đông nguyên liệu thủy sản đông lạnh Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 2052 + 0 + 0 + 2910 SVTH: Ngô Anh Thư -7 9- Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh Q = 4 962 W 6. 4.1.5 Chi phí lạnh cho phòng mát trữ nguyên liệu thủy sản tươi sống Q1: Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh  Q1 = Q11 + Q12 + Q13 − Xác đònh Q11 Q11 = K * F * (tng – ttr) ttr = 0oC → Q11 = [0, 46. .. bão hòa 3’ 40 1,5559 Lỏng bão hòa 3 35 1,5559 Lỏng quá lạnh 4 -1 0 0,2914 nút (kJ/kg) V (m3/kg) Trạng thái tác t (oC) 1749 Hơi bão hòa 0,45 66 5  Chọn máy nén Năng suất lạnh riêng: q0 = h1’ – h4 = 1749 – 66 5 = 1084 kJ/kg SVTH: Ngô Anh Thư -9 1- nhân lạnh Hơi quá nhiệt Hơi ẩm Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh Q0 5, 262 Lưu lượng môi chất qua máy nén: mtt = q = = 0,005 kg/s 1084 0 Thể tích hút thực tế:... (W) Σ Q (W) Dàn Máy nén (MN) Q2 (W) lạnh MN DL MN DL MN DL MN DL 166 0 160 3 2010 2337 3315 3899 4918 5909 (DL) PCĐ 358 350 0 0 0 0 PM 1 562 1 562 0 0 0 0 =0,75* 166 0 =1245 =0,75*2337 =1753 Tổng cộng Do có thêm tổn thất lạnh trên đường ống và trong các thiết bò nên năng suất lạnh của máy nén là: Q0 = 1,07 * QMN = 1,07 * 4918 = 5 262 W = 5, 262 kW  Xác đònh các thông số của chu trình lạnh Nhiệt độ sôi của... Chọn 1 máy nén 1 cấp loại 2A của hãng MYCOM có VltMN = 58,2 m3/h Với Pittong : D =95 mm, S = 76 mm Số xilanh :z=2 Tốc độ quay : 900 v/ph Năng suất lạnh : 7,8 tấn lạnh Nhật Bản = 30 kW SVTH: Ngô Anh Thư -8 9- Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh 6. 4.2.2 Phòng chờ đông và phòng mát Bảng 6. 4: Tổng kết các kết quả tính toán nhiệt ở phòng chờ đông và phòng mát [5] Q1 (W) Tên Q3 (W) Q4 (W) Σ Q (W) Dàn Máy nén... λ = 0 ,63 Thể tích hút lý thuyết: Vlt = 0,0023 V tt = 0 ,63 =0,0037 m3/s = 13 m3/h λ → Chọn 1 máy nén 1 cấp loại 2A của hãng MYCOM có VltMN = 58,2 m3/h 6. 4.2.3 Phân xưởng sản xuất Bảng 6. 6 : Tổng kết các kết quả tính toán nhiệt cho phân xưởng [5] Q1 (W) Máy lạnh (MN) Q3 (W) Q4 (W) Σ Q (W) Dàn nén Q2 (W) (DL) MN DL 0 0 32320 45021 MN DL 38224 38224 MN =0,75*133193 =99895 DL MN 133193 170439 DL 2 164 38 Do . 0,7 5Máy cắt sợi 1 0,5 1 0,5SVTH: Ngô Anh Thư -6 9- Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnhMáy ly tâm 1 4 1 4Máy trộn 1 0,4 1 0, 4Máy nhào bột 1 9 1,5 13, 5Máy. 0,83.SVTH: Ngô Anh Thư -7 1- Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh6.1.2.2. Chọn máy biến ápĐể đảm bảo nhà máy hoạt động liên tục, chọn máy biến áp có công suất