Gọi t =e
clà khản năng bốc hơi trong một nồi.
Trong một nồi đa hiệu, cái thực sự cĩ giá trị chính là diện tích và độ sụt nhiệt độ, cịn t của một nồi là số đo sử dụng m2 và độ sụt nhiệt độ mà ta phải tính căn cứ vào vị trí đứng của nồi đĩ trong một dãy các nồi bốc hơi.
t = e
Ta cĩ: +t1 = e1 c1 = 32941,67 4,3 = 7660,85. +t2 = e2 c2 = 10316,67 3,37 = 3061,33. +t3 = e3 c3 = 10316,76 2,41 = 4280,78. +t4 = e4 c4 = 10316,76 1,23 = 8387,537. 5.1.2.2. Tính tốn chỉ số lặp + r4 = ∆3 ∆4 =√ t3 2 × t4 =√ 4280,78 2 × 8387,537 = 0,5. + r3 = ∆2 ∆3 =√ (1 + 1 r4) 2 × (t3 + t4 ×r4) =√ (1+ 0,51) × 3061,33 2 × (4280,78 + 8387,537 × 0,5) = 0,74. + r2= ∆1 ∆2 = √ (1 + r1 3 + r 1 3 × r4) ×3061,33 2 × (t2+ t3× r3+ t4× r3× r4) = √ (1+ 1 0,74 + 0,74 × 0,51 )× 7660,85 2×(3061,33+ 4280,78× 0,74+ 8387,537× 0,74× 0,5) = 1,44. + r1 = 1 + 1 r2 + 1 r2 × r3 + 1 r2 × r3 × r4 =1 + 1 1,44 + 1 1,44 × 0,74 + 1 1,44 × 0,74 × 0,5 = 4,51. 5.1.2.3. Tính các độ sụt nước lý thuyết + ∆1 = ∆ r1 = 54,7 4,51 = 12,130C. + ∆2 = ∆1 r2 = 12,13 1,44 = 8,420C. + ∆3 = ∆2 r3 = 8,42 0,74 = 11,380C.
+ ∆4 = ∆3
r4 = 11,38
0,5 = 22,760C.
5.1.2.4. Cải chính các độ sụt đã tìm được
Sự cải chính chủ yếu ở các trường hợp là thêm vào độ sụt đã cĩ được ở cơng đoạn bốc hơi.
Với một hệ bốc hơi 4 hiệu: (theo E.Hugot). - Cho nồi 1: 0,8%.
- Cho nồi 2: 0,6%. - Cho nồi 3: 0,3%. - Cho nồi 4: -1,7%.
Các độ sụt nhiệt độ được cải chính như sau: - ∆1 = 12,13 + 54,7 × 0,008 = 12,570C. - ∆2 = 8,42 + 54,7 × 0,006 = 8,750C. - ∆1 = 11,38+54,7 × 0,003 = 11,550C. - ∆1 = 22,76+54,7 × (-0,017) = 21,80C.
5.1.2.5. Thang cải chính nhiệt độ
Bảng 5.1. Kết quả cải chính nhiệt độ
Hơi nước d0C Nước mía 0C Độ sụt thực
0C Hơi thứ 122 Hiệu 1 108,6 0,8 109,4 12,6 Hiệu 2 98,5 1,3 99,8 8,8 Hiệu 3 84,8 2,1 86,9 11,6 Hiệu4 56,9 6,1 63 21,8
5.1.2.6. Tính tốn các diện tích gia nhiệt
S1 = e1 c1 = 32941,67 0,0008×(100 – 21)(122 – 54)×12,6 = 608,35m2 chọn s1 =615m2. S2 = e2 c2 = 10316,67 0,0008×(100 – 29,11)(108,6 – 54)×8,8 = 378,6m2 chọn s2 = 385 m2.
S3 = e3 c3 = 10316,67 0,0008×(100 – 37,36)(98,5 – 54)×11,6 = 399m2 chọn s3 = 410m2. S4 = e4 c4 = 10316,67 0,0008×(100 – 52,45)(84,8 – 54)×21,8 = 404m2 chọn s4 = 410m2. Chọn thiết bị cơ đặc:
Chọn thiết bị cơ đặc ống chum cĩ ống tuần hồn trung tâm.
Dựa vào thực tế chọn kích thước ta cĩ các ống truyền nhiệt như sau:
a. Nồi 1
Diện tích trao đổi nhiệt: S1 = 615m2.
Kích thước: d t× dn × L: 0,038 × 0,041 × 3 (m).
Được chế tạo bằng thép khơng rỉ SUS 304.
Số ống truyền nhiệt được tính: n = S1
π×L×dt = 615
π×3×0,038 = 1718,069 chọn n = 1719 ống.
Đường kính ống tuần hồn trung tâm được tính theo cơng thức thực nghiệm: D = n×d
2n
E Với d2
n: Đường kính ngồi của ống truyền nhiệt.
E: Hệ số tuần hồn. Với sự tuần hồn tự nhiên theo thực tế, chọn E = 3,8. D = 1719×0,41
2
3,8 = 0,724 chọn D = 0,73(m).
Chiều cao buồng bốc hơi: thường h = (1-1,2) × L. Chọn h =1,2 × 3 = 3,3m.
Chiều cao của phần đáy: 0,8m.
Chiều cao của phần thốt hơi nước: 0,8m.
Chiều cao bộ phận thu hồi đường: 1,2m.
Tổng chiều cao tồn bộ thiết bị là: H = 3 + 3,3 + 0,8 + 0,8 + 1,2 = 9,1m.
b. Nồi 2
Kích thước: dt × dn × L: 0,038 × 0,041 × 3 (m).
Được chế tạo bằng thép khơng rỉ SUS 304.
Số ống truyền nhiệt được tính: n = S2
π×L×dt = 385
π×3×0,038 = 1075,54 chọn n = 1076 ống.
Đường kính ống tuần hồn trung tâm được tính theo cơng thức thực nghiệm: D = n×d
2 n
E Với d2
n: Đường kính ngồi của ống truyền nhiệt.
E: Hệ số tuần hồn. Với sự tuần hồn tự nhiên theo thực tế, chọn E =3,8. D = 1076×0,41
2
3,8 = 0,460 chon D = 0,46(m).
Chiều cao buồng bốc hơi: thường h = (1-1,2) × L Chọn h = 1,2 × 3 = 3,3m.
Chiều cao của phần đáy: 0,8m.
Chiều cao của phần thốt hơi nước: 0,8m.
Chiều cao bộ phận thu hồi đường: 1,2m.
Tổng chiều cao tồn bộ thiết bị là: H = 3 + 3,3 + 0,8 + 0,8 + 1,2 = 9,1m.
c. Nồi 3
Diện thích trao đổi nhiệt: S2 = 410m2.
Kích thước: dt × dn × L: 0,038 × 0,041 × 2,8 (m).
Được chế tạo bằng thép khơng rỉ SUS 304.
Số ống truyền nhiệt được tính: n = S3
π×L×dt = 410
π×2,8×0,038 = 1227,192 chọn n = 1228 ống.
Đường kính ống tuần hồn trung tâm được tính theo cơng thức thực nghiệm: D = n×d
2n
E Với d2
n: Đường kính ngồi của ống truyền nhiệt.
D = 1228×0,41
2
3,8 = 0,543 chọn D = 0,55(m).
Chiều cao buồng bốc hơi: thường h = (1-1,2) × L. Chọn h =1,2 × 2,8 = 3,36m.
Chiều cao của phần đáy: 0,8m.
Chiều cao của phần thốt hơi nước: 0,8m.
Chiều cao bộ phận thu hồi đường: 1,2m.
Tổng chiều cao tồn bộ thiết bị là: H = 2,8 + 3,36 + 0,8 + 0,8 + 1,2 = 8,96m.
d. Nồi 4
Diện thích trao đổi nhiệt: S2 = 410m2.
Kích thước: dt × dn × L: 0,038 × 0,041 × 2,5 (m).
Được chế tạo bằng thép khơng rỉ SUS 304.
Số ống truyền nhiệt được tính: n = S4
π×L×dt = 410
π×2,5×0,038 = 1374,45 chọn n = 1375 ống.
Đường kính ống tuần hồn trung tâm được tính theo cơng thức thực nghiệm: D = n×d
2 n
E Với d2
n: Đường kính ngồi của ống truyền nhiệt.
E: Hệ số tuần hồn. Với sự tuần hồn tự nhiên theo thực tế, chọn E = 3,8. D = 1375×0,412
3,8 = 0,6 chọn D = 0,6(m).
Chiều cao buồng bốc hơi: thường h = (1-1,2) × L. Chọn h = 1,2 × 2,5 = 3m.
Chiều cao của phần đáy: 0,8m.
Chiều cao của phần thốt hơi nước: 0,8m.
Chiều cao bộ phận thu hồi đường: 1,2m.
Tổng chiều cao tồn bộ thiết bị là: H = 2,5 + 3 + 0,8 + 0,8 + 1,2 = 8,3m.
5.1.3. Tính tốn thiết bị lắng nổi
Thời gian lưu lại là 35 phút.
Hệ số chứa đầy: 0,9
Thể tích sirup sau khi lọc:
V = khối lượng sirup sau khi lọc×thời gian lưu lại trơng thùng 60×hệ số chứa đầy
= 21,74×35
60×0,9 = 14,09m3.
Chọn thể tích bể lắng nổi là 15m3.
Bơm sirup đi nấu:
Chọn bơm cĩ lưu lượng 20m3/h.
Chiều cao cột áp: 35mH2O.
Cơng suất: 7,5kw.
Số lượng: 2 máy.
5.1.4. Tính tốn thiết bị lắng chìm
Khối lượng sirup trước khi lọc: G =2 117,36 tấn/ngày = 88,22m3/h.
Thời gian lưu lại là 60 phút.
Hệ số chứa đầy: 0,9
Thể tích sirup sau khi lọc:
V = khối lượng sirup trước khi lọc×thời gian lưu lại trơng thùng 60×hệ số chứa đầy
= 88,22×60
60×0,9 = 98m3. Chọn thể tích bể lắng nổi là 100m3.
Bơm sirup đi nấu
Chọn bơm cĩ lưu lượng 120m3/h.
Chiều cao cột áp: 35mH2O.
Cơng suất: 22kw.
5.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị
5.2.1. Thiết bị cơ đặc
5.2.1.1. Sơ đồ hệ thống thiết bị cơ đặc
Để cơ đặc nước mía ta dùng phương pháp bốc hơi áp lực-chân khơng và sử dụng hệ 4 hiệu để bốc hơi. Cấu tạo nồi bốc hơi gồm hai đoạn thân trịn cĩ đường kính khác nhau, buồng bay hơi cĩ đường kính lớn hơn đường kính buồng đun nĩng để cĩ lợi cho nước đường chạy qua ống tuần hồn rồi đi vào nồi.
Hình 5. 1. Hệ thống bốc hơi
5.2.1.2. Cấu tạo của thiết bị cơ đặc
a. Cấu tạo
Hình 5.2. Cấu tạo thiết bị bốc hơi
6 13 8 14 4 3 1 5 2 16 9 10 17 11 7
Hình 5.3. Thiết bị bốc hơi
1. Mật chè vào. 2. kính quan sát. 3. Ống truyền nhiệt.
4. Ống dẫn khí khơng ngưng. 5. Nĩn thu hồi đường.
6. Ống tuần hồn.
7. Tháp ngưng tụ hơi và tạo chân khơng.
8. cửa vệ sinh.
9. Nước lạnh bơi vào. 10. Baromet.
11. Thùng chứa nước. 12. Mật chè đi ra. 13. Cửa xả cặn. 14. Hơi nước vào. 15. Ống xả nước ngưng. 16. Ống dẫn hơi nước thứ.
b. Nguyên lý hoạt động
Nước mía được hút vào thiết bị bốc hơi I (hiệu I), tại đây nước mía được đun nĩng do trao đổi nhiệt với hơi nước (hơi tuabin + hơi nước), cịn hiệu II sử dụng hơi thứ của hiệu I làm hơi đốt, tương tự hiệu III sử dụng hơi thứ của hiệu II và hiệu IV sử dụng hơi thứ của hiệu III làm hơi đốt. Do trao đổi nhiệt, nước mía được đun nĩng và sơi. Vì các ống truyền nhiệt nhỏ, diện tích truyền nhiệt lớn nên nhiệt độ trong ống truyền nhiệt lớn hơn trong ống tuần hồn, do đĩ tỷ trọng nước mía ở trong ống truyền nhiệt nhỏ hơn trong ống tuần hồn nên sẽ tạo nên vịng tuần hồn làm nước mía ở trong ống truyền nhiệt đi lên và trong ống tuần hồn đi xuống.
Trong quá trình sơi và đối lưu, nước mía bay hơi làm cho nồng độ mật chè ở các hiệu lần lượt tăng lên, đến cuối cùng thì Bx = 55-60%. Nước mía chuyển từ hiệu I đến hiệu IV là do sự chênh lệch áp suất giữa các hiệu, áp suất ở hiệu I > hiệu II > hiệu III > hiệu IV nên nhiệt độ ở hiệu I > hiệu II > hiệu III > hiệu IV.
Hơi thứ ở hiệu I được tận dụng đi nấu đường. Nước ngưng ở các hiệu được xả ra để cung cấp cho lị hơi hoặc làm nước thẩm thấu, hồi dung, ly tâm, nấu đường, khí khơng ngưng cho về cột ngưng tụ.
5.2.2. Thiết bị lắng nổi
Thiết bị lắng nổi cĩ cấu tạo như hình vẽ, gồm vỏ ngồi là một ống trịn, phía trong gồm các cơn chắn nước mía.
5.2.2.1. Cấu tạo
Hình 5.4. Cấu tạo thiết bị lắng nổi
12 11 10 4 2 9 8 1 3 5 7 6 THIẾT BỊ LẮNG NỔI
Hình 5.5. Thiết bị lắng nổi
1. Mật chè vào. 2. Cánh khuấy. 3. Sống trung tâm. 4. Mâm phân phối. 5. Tấm gạt bọt. 6. Động cơ.
7. Ống dẫn bọt ra. 8. Van xả đáy.
9. Van xả nước vệ sinh. 10. Xi phơng tăng giảm. 11. Bình thơng nhau. 12. Mật chè ra.
5.2.2.2. Nguyên lý hoạt động
Mật chè sau khi qua thiết bị bốc hơi được bơm qua máy khuấy trộn thêm H3Po4
giúp kết tủa, tạo bọt và làm bề mặt bọt bền sau đĩ qua thiết bị lắng nổi để loại chất lơ lửng mà trong quá trình lắng chìm khơng kết tủa được do khối lượng riêng quá bé.
Khi mật chè được đưa vào thiết bị lắng nổi, ta sục khí vào làm cho các chất lơ lửng này bám vào bọt khí nổi lên và được cần gạt ra ngồi.
5.2.3.1. Cấu tạo
Hình 5.6. Cấu tạo thiết bị lắng chìm
1 2 3 5 4 8 7 6 10 9 11 THIẾT BỊ LẮNG CHÌM
Hình 5.7. Thiết bị lắng chìm
1. Nước mía vào. 2. Động cơ. 3. Cánh gơm bùn. 4. Mâm phân phối. 5. Gạt gơm bùn. 6. Bạt chắn.
7. Van xả bùn.
8. Van xả bùn cuối, tháo vệ sinh. 9. Ống thơng áp.
10. Ống trung tâm.
11. Van lấy nước mía trong.
5.2.3.2. Nguyên lý hoạt động
Nước mía từ bồn chứa trung gian sẽ được bơm sang bồn chứa nước mía hỗn hợp, H3PO4 cũng được cho trực tiếp vào bồn này. Sau đĩ, nước mía hỗn hợp được gia nhiệt ở thiết bị gia nhiệt 1 sử dụng hơi thứ ở hiệu 1. Sau gia nhiệt 1, nước mía sẽ được gia vơi vào pH trung tính đồng thời làm kết tủa các cặn bẩn. Ngồi ra, vơi cịn
cĩ tác dụng ngăn cản đường Saccharose chuyển hĩa thành đường khử khơng mong muốn. Nước mía tiếp tục được dẫn qua thiết bị gia nhiệt 2 và đạt nhiệt độ khoảng 1050C, phản ứng vơi hĩa xảy ra hồn tồn. Sau đĩ, nước mía hỗn hợp được đưa qua thiết bị tản hơi, giảm nhiệt độ cịn khoảng 980C cho vào bồn lắng chìm. Tại đây, cặn bẩn hình thành sẽ được lắng xuống đáy bồn và được tháo qua van xả bùn, cịn phần nước mía trong sẽ được dẫn xuống bồn chứa nước mía trong. Phần bùn sẽ được bơm lên vít tải bùn phối trộn với bã mía mịn qua thiết bị sang bên khu lị hơi. Bùn hỗn hợp được cho vào thiết bị lọc bùn, nước được tách ra sẽ gộp lại thùng nước mía hỗn hợp. Phần bã bùn bị cuốn xuống bể lắng bùn và được tận dụng làm phân vi sinh.
CHƯƠNG 6. TÍNH ĐIỆN-NƯỚC-XÂY DỰNG 6.1. Tính điện
Điện dùng cho nhà máy bao gồm điện dùng chiếu sáng và điện dùng cho động lực.
6.1.1. Điện dùng cho chiếu sáng
Điện năng chiếu sáng được tính theo cơng thức: Ptc= Pđ
Sp
Trong đĩ:
Ptc: Cơng suất chiếu sáng tiêu chuẩn (W/m2) Pđ: Tổng cơng suất các đèn (W).
Sp: Diện tích chiếu sáng (m2).
Số đèn:
nđ= Pđ Ptcđ
Với Ptcđ là cơng suất tiêu chuẩn của đèn.
Cách tính như sau:
Chọn độ rọi của đèn, giá trị này phụ thuộc vào yêu cầu của từng phịng làm việc, sau đĩ dựa vào số liệu ta cĩ giá trị Ptc rồi nhân với diện tích chiếu sáng của từng phịng được giá trị Pđ. Chọn Ptcđ cho từng phịng và từ đĩ tính được số lượng đèn cần thiết cho từng phịng.
Bảng 6.1. Kết quả tính tốn điện dùng cho chiếu sáng STT Độ rọi Ptcđ (w/m2) Diện tích (w) Pđ (w) Ptcđ (w) Số đèn Tính Chọn 1 Khu cơ đặc 50 11,3 600 6780 400 16,9 17 2 Khu lọc, lắng 40 11,3 1200 15600 400 39 39 3 Phịng hĩa nghiệm 30 8,5 42 357 250 1,5 2
Tổng cơng suất chiếu sáng
Pcs = ∑ Pđ = 6780 + 15600 + 357 = 22738 kw. Tổng phụ tải chiếu sáng Pttl = 1,05 × k1 × Pcs Với: 1,05: Hệ số lấy thêm. K1: Hệ số khơng đồng bộ, chọn K1 = 0,9. Vậy: Pttl = 1,05 × 0,9 × 22,737 = 22,486 kw. 6.1.2. Tính điện năng động lực
Kết quả như sau:
Bảng 6.2. Thơng số điện năng động lực
STT Hạng mục
Cơng suất định mức
(kw)
số lượng tổng cơng suất (kw)
1 Bơm nước mía đi cơ đặc 22 2 44
2 Bơm nước mía đi lắng chìm 22 2 44
Tổng cơng suất điện năng cho động lực: Pđl = 95,4kw.
Tổng phụ tải tính tốn cho động cơ: Ptt2 = Kđl × Pđl. Trong đĩ:
Kđl: Hệ số động lực phụ thuộc vào mức độ mang tải của thiết bị và sự làm việc khơng đồng bộ của thiết bị. Thường lấy Kđl = 0,5.
Ptt2 = 0,5 × 95,4 = 47,7 kw.
Vậy tổng điện năng tiêu thụ của phân xưởng cơ đặc, lắng lọc là: Ptt = Pttl + Ptt2 = 22,486 + 47,7 = 70,186 kw.
6.1.3. Tính điện năng tiêu thụ hàng năm
6.1.3.1. Điện năng chiếu sáng
Acs = Ptt2 × T
Ptt2: Điện năng tiêu thụ cho chiếu sáng.
Đối với sản xuất điện năng chiếu sáng: P1 = 22,38kw.
Đối với các bộ phận khác điện năng chiếu sáng: P2 = 0,357kw.
T: Thời gian chiếu sáng tối đa. T = k1 × k2 × k3 (h).
k1: Thời gian chiếu sáng trong một ngày. Đối với bộ phận sản xuất: k1 = 24h.