I. CÂN BẰNG NHIỆT CHO NẤU ĐƯỜNG
1. Cân bằng nhiệt cho nấu no nA
Đường non A được nấu từ các loại nguyên liệu là mật chè, hồ B, hồi dung C, mật A2. Lượng chất khô, trọng lượng dung dịch và nồng độ mỗi loại nguyên liệu nấu A được tổng hợp theo năng suất như sau:
Bảng 5.1. Nguyên liệu nấu A
Nguyên liệu Nồng
độ 0Bx
Tính theo 100 tấn chất khô mật chè
Tính theo năng suất 1200 tấn mía/ngày
TLCK (tấn/ngày) TLCK (tấn/ngày) TLDD (tấn/ngày) TLDD (kg/h) (1) (2) (3) (4) = (3) x k (5) = (4)/(2) (6) Mật chè 55 89,63 140,82 256,04 10668,33 Hồ B 85 30,72 48,26 56,78 2365,83 Hồi dung C 60 25,84 40,6 67,67 2819,58 Mật A2 74 0,15 0,24 0,32 13,33 Non A 93 146,34 229,91 247,22 10300,83
Với hệ số k = TLCK mật chè theo năng suất TLCK mật chè tính theo phối liệu =
157,11
100 = 1,5711 % lượng nước bốc hơi so với mía = Tổng TLDD nguyên liệu A - TLDD non A
TL mía ép/ ngày x100
= 380,81 - 247,22
1200 x 100 = 11,13% so với mía
Chọn hệ số bốc hơi nấu A: kA = 1,25, lượng hơi tiêu hao nấu A được tính: DA = 1,25 x 11,13 = 13,92% so với mía
1.1.Chọn chế độ nấu A
Chọn chế độ chân không của buồng bốc ở nồi nấu A là 680 mmHg, tương ứng với áp suất hơi thứ của nồi nấu non A là 0,109 at.
Nhiệt độ hơi thứ : tht = 47,010C [T314–4] Hàm nhiệt hơi thứ: iht = 616,62 (kcal/kg) [T314–4]
40
Ẩn nhiệt hơi thứ : rht = 569,61 (kcal/kg) [T314–4]
1.2.Tính nhiệt độ sôi của đường non A
- Tổn thất nhiệt do độ tăng nhiệt độ sôi (’):
Tổn thất nhiệt do tăng nhiệt độ sôi được tính theo công thức Tisenco:
’ = a x f
Với ’ : độ tăng nhiệt độ sôi ở áp lực bất kỳ. a: độ tăng nhiệt độ ở áp lực bình thường.
f: hệ số hiệu chỉnh,f = 0,003872 x T
2
r
T: nhiệt độ tuyệt đối của hơi đốt (0K) r: ẩn nhiệt hóa hơi (J/kg).
a được tra trên đồ thị IV-2 (T196 – 2) về độ tăng nhiệt độ sôi của dung dịch đường với Bx = 93%, ta có a = 290C. T = 47,01 + 273 = 320,010C r = 2386,76 J/kg. f = 0,003872 x (320,01) 2 2386,76 = 0,17
=> Độ tăng nhiệt độ sôi : ’ = 0,17 x 29 = 4,930C
- Tổn thất nhiệt do áp suất thủy tĩnh (’’):
P = .h.10-4/2 (at)
Brix = 93% => = 1506,4 (kg/m3)
Chọn h = 1m
=> P = 1506,4 x 1 x 10-4/2 = 0,08 (at)
=> Áp suất ở điểm cách bề mặt dung dịch 1m là: P = 0,109 + 0,08 = 0,189 (at) => t0 = 58,350C
Điểm sôi trên bề mặt dung dịch là 47,010C, điểm sôi cách bề mặt 1m là 58,350C (nhiệt độ sôi của dung dịch tương ứng với áp suất 0,189 at).
Tổn thất nhiệt do tĩnh áp là ’’ = 58,35 – 47,01 = 11,340C Tổng tổn thất nhiệt là = ’+ ’’ = 4,93 + 11,34 = 16,270C
41
=> Nhiệt độ sôi của đường non A là tsA = tht + = 47,01 + 16,27 = 63,280C.
- Nguyên liệu đưa vào nấu phải có nhiệt độ sôi lớn hơn nhiệt độ trong nồi từ 3 – 50C. Chọn nhiệt độ của nguyên liệu đưa vào là 650C.
- Nhiệt dung riêng của các loại nguyên liệu và non A được tính theo công thức : C = 1 – 0,0057.Bx (kcal/kg.0C)
Bảng 5.2. Kết quả tính toán các thông số nấu non A
Nguyên liệu nấu non A Bx (%) Khối lượng (kg/h) T (0C) C (kcal/kg.0C) Q (kcal/h) Mật chè 55 10668,33 65 0,687 476394,28 Hồ B 85 2365,83 65 0,516 79349,94 Hồi dung C 60 2819,58 65 0,658 120593,44 Mật A2 74 13,33 65 0,578 500,81 Non A 93 10300,83 63,28 0,469 305687,51 Nước chỉnh lý 515,04 65 1 33477,7
Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non A: WA = Gnl + Gnước chỉnh lý – Gnon A
= (10668,33 + 2365,83 + 2819,58 + 13,33 + 515,04) - 10300,83 = 6081,28 (kg/h)
1.3.Cân bằng nhiệt nấu non A
- Nhiệt vào :
Tổng nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào :
Q = Q1 + Q2 + Q3+ Q4 + Q5 = 710316,17 (kcal/h)
- Nhiệt ra :
Nhiệt do hơi thứ mang ra : Qht = WA x Iht = 5566,24 x 616,62 = 3749838,87 (kcal/h)
Nhiệt do đường non A mang ra: Qnon = 305687,51 (kcal/h)
- Do đó lượng hơi cần dùng là: DA = Qht+ Qnon - Qnl
0,9I - tn.Cn =
3749838,87 + 305687,51 - 710316,17
42
Để đảm bảo nấu đường ổn định, lượng hơi thứ dùng nấu đường chiếm 60%, còn lại sử dụng hơi sống.
Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu non A:
RA = DA x 60% = 7153,53 x 60% = 4292,12 (kg/h) Lượng hơi sống dùng dùng cho nấu non A:
D’A = DA - RA = 2861,41 (kg/h).