TÍNH LƯỢNG HƠI TIÊU THỤ TRONG NHÀ MÁY

Một phần của tài liệu Thiết kế nhà máy sản xuất 2 sản phẩm: nectar xoài 20 tấn sản phẩm/ca và nước chanh leo (nước quả trong) năng suất 15 tấn sản phẩm/ca (Trang 150)

Mục đích: hơi được sử dụng để cung cấp nhiệt cho quá trình chần, gia nhiệt tại công đoạn phối trộn – gia nhiệt và công đoạn thanh trùng.

Nhiệt lượng cần cho quá trình gia nhiệt:

Q=m.c.t (**) Trong đó:

Q: là nhiệt lượng cần cung cấp (kJ)

m: khối lượng nguyên liệu cần gia nhiệt (kg) C: nhiệt dung riêng (kJ/kg)

𝛥t: biến thiên nhiệt độ (°C)

3.1. Phân xưởng sản xuất nectar xoài 3.1.1. Thiết bị chần: 3.1.1. Thiết bị chần:

Biến thiên nhiệt độ trong quá trình chần nâng nhiệt nước từ 25 ℃ đến 90 ℃ Năng suất tiêu thụ nước của thiết bị chần là 200 kg/h

151

Một ngày thiết bị chần hoạt động 7h. Vậy lượng nhiệt cần cung cấp cho thiết bị chần trong 1 ngày là:

Qc = 200 x 7 x 4,2 x (90-25) = 382200 (kJ/ngày)

3.1.2. Thiết bị chuẩn bị dịch syrup

- Khối lượng dịch cần nấu là: 1888,65 kg/h trong đó: + Đường 285,95 kg/h có nhiệt dung riêng 1,26 kJ/kg + Acid citric: 5,73 kg/h

+ Pectin 9,55 kg/h + CMC: 1,53 kg/h

+ Nước 1585,95 kg/h có nhiệt dung riêng 4,2 kJ/kg

Vì khối lượng của pectin, CMC và acid citric quá nhỏ nên ta có thể bỏ qua. Vậy nhiệt dung riêng trung bình của dịch syrup là:

285, 95.1, 26 1585, 95.4, 2 3, 75( / ) 285, 95 1585, 95 d C    kJ kg

Dịch syrup được nâng từ nhiệt độ thường (20 ℃ đến 100 ℃ ). Vậy lượng nhiệt cần cung cấp cho thiết bị chuẩn bị dịch syrup trong 1 ngày là:

Qcb = 1888,65 x 7 x 3,75 x (100-20) = 3967104,05 (kJ/ngày)

3.1.3. Thiết bị thanh trùng:

Nhiệt độ dịch trước khi vào thanh trùng là khoảng 85°C Nhiệt độ biến thiên từ 85°C - 95°C

Khối lượng sản phẩm cần thanh trùng trong thời gian 1 ngày : 2550,72.8=20405,76 (kg/ngày) Khối lượng bao bì là 190g/lọ thủy tinh

Tại công đoạn thanh trùng có: 108519 chai

152

 Tổng khối lượng sản phẩm và bao bì trong 1 ngày là: m= mdịch + mbao bì = 20405,76 + 20618,61 ≈ 41024,37 kg % khối lượng xoài = 20405, 76.30%.100% 14, 92%

41024, 37 

% khối lượng dịch = 20405, 76.70%.100% 34,82%

41024, 37 

% khối lượng bao bì = 100 – 14,92-34,82 ≈ 50,26%

Bao bì thủy tinh có nhiệt dung riêng Cthủy tinh = 835 (J/kg.độ) Nhiệt dung riêng của sản phẩm được tính theo công thức :

Csản phẩm = Cdịch x % KL dịch + Cxoài x % KL xoài+ Cbao bì x % KL bao bì = 3,75 x 34,82% + 1,038 x 14,92%+0,835.50,26% ≈ 1,88 (kJ/kg.độ) Thay vào công thức (**) ta tính được:

Qtt = m x C x 𝛥t = 41024,37 x 1,88 x (95 – 85) ≈ 771258,16(kJ/ngày)

Vậy tổng nhiệt lượng cần dùng cho 1 ngày của phân xưởng sản xuất nectar xoài là: Qsx = Qc+ Qcb + Qtt

= 382200 +3967104,05+771258,16 ≈ 5120562,21(kJ/ngày) Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình vận hành là 5%

Giả sử lượng hơi nước ngưng tụ là 90%

Với r là ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 4 at là r = 2150 (kJ/kg), t° = 138°C Khi đó ta có lượng hơi cần cho 1 ngày ở phân xưởng sản xuất nectar xoài là:

1, 05. 5120562, 21.1, 05 2778, 6 0, 9. 0, 9.2150 sx Q H r    (kg hơi/ngày)

Lượng hơi cần cho 1 giờ ở dây chuyền sản xuất nectar xoài là 2778,6:8=347,32(kg hơi/h)

153

3.2. Phân xưởng sản xuất nước chanh leo 3.2.1. Thiết bị chuẩn bị dịch syrup: 3.2.1. Thiết bị chuẩn bị dịch syrup:

- Khối lượng dịch cần nấu là: 1553,96 kg/h trong đó: + Đường 260,29 kg/h có nhiệt dung riêng 1,26 kJ/kg +Vitamin C 0,78 kg/h

+ Nước 1292,91 kg/h có nhiệt dung riêng 4,2 kJ/kg

Vì khối lượng của vitamin C quá nhỏ nên ta có thể bỏ qua. Vậy nhiệt dung riêng trung bình của dịch syrup là: 260, 29.1, 26 1292, 91.4, 2 3, 71( / ) 260, 29 1292, 91 d C    kJ kg

Dịch syrup được nâng từ nhiệt độ thường (20 ℃ đến 100 ℃ ). Vậy lượng nhiệt cần cung cấp cho thiết bị chuẩn bị dịch syrup trong 1 ngày là:

Qcb = 1553,96 x 7 x 3,71 x (100-20) = 3228507,3 (kJ/ngày)

3.2.2. Thiết bị thanh trùng:

Nhiệt độ dịch trước khi vào thanh trùng là khoảng 85°C Nhiệt độ biến thiên từ 85°C - 95°C

Khối lượng sản phẩm cần thanh trùng trong thời gian 1 ngày : 1903,41.8=15227,28 (kg/ngày) Khối lượng bao bì là 190g/lọ thủy tinh

Tại công đoạn thanh trùng có: 81390 chai

Khối lượng bao bì = 81390 x 190 x 10-3≈ 15464,1 kg

 Tổng khối lượng sản phẩm và bao bì trong 1 ngày là: m= mdịch + mbao bì = 15227,28 + 15464,1 ≈ 30691,38 kg % khối lượng dịch = 15227, 28.100% 49, 61%

30691, 38 

154

Bao bì thủy tinh có nhiệt dung riêng Cthủy tinh = 835 (J/kg.độ) Nhiệt dung riêng của sản phẩm được tính theo công thức : Csản phẩm = Cdịch x % KL dịch + Cbao bì x % KL bao bì = 3,71 x 49,61% + 0,835.50,39% ≈ 2,26 (kJ/kg.độ) Thay vào công thức (**) ta tính được:

Qtt = m x C x 𝛥t = 30691,38 x 2,26 x (95 – 85) ≈ 693625,19 (kJ/ngày)

Vậy tổng nhiệt lượng cần dùng cho 1 ngày của phân xưởng sản xuất nước chanh leo là: Qsx = Qcb + Qtt

= 3228507,3+693625,19≈ 3922132,49 (kJ/ngày) Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình vận hành là 5% Giả sử lượng hơi nước ngưng tụ là 90%

Với r là ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 4 at là r = 2150 (kJ/kg), t° = 138°C Khi đó ta có lượng hơi cần cho 1 ngày ở phân xưởng sản xuất nước chanh leo là:

1, 05. 3922132, 49.1, 05 2128, 29 0, 9. 0, 9.2150 sx Q H r    (kg hơi/ngày)

Lượng hơi cần cho 1 giờ ở dây chuyền sản xuất nước chanh leo là 2128,29:8=266,04(kg hơi/h)

3.3. Chọn nồi hơi

Dựa vào lượng hơi cần cho các thiết bị sản xuất, nhà máy chọn thiết bị nồi hơi đốt than hộp khói khô.

Năng suất: 400 kg hơi/h Áp suất làm việc: 8 kg/cm2 Nhiệt độ hơi bão hòa: 175°C Hiệu suất: 86 ÷ 87%

155 Điều khiển hoàn toàn tự động

3.4. Tính nhiên liệu

Nhiên liệu được sử dụng ở đây là than đá

Lượng nhiên liệu yêu cầu cho nồi hơi được tính:

.( ) . h n p D i i G n Q  

D – năng suất tổng cộng các nồi hơi phải thường xuyên chạy, D = 400 [kg/h] ih – nhiệt hàm của hơi ở áp suất làm việc, ih = 662,4 [kcal/kg]

in – nhiệt hàm của nước đưa vào nồi hơi, in = 60 [kcal/kg] Qp – năng suất tỏa nhiệt của than đá, Qp = 6453,15 [kcal/kg] n – hệ số sử dụng hữu ích của nồi, n = 75%

 400.(662, 4 60) 49, 79( / )

0, 75.6453,15

G   kg h

Lượng than dự trù tiêu tốn trong 1 năm là: 49,79 x 8x280= 111529,6 (kg)

CHƯƠNG 6 : TÍNH XÂY DỰNG 1. Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy:

1.1. Cơ sở dữ liệu cho việc thiết kế tổng mặt bằng của nhà máy

Xác định phương án tổng mặt bằng cho nhà máy là một công việc quan trọng nhất của thiết kế kiến trúc. Để lên được phương án thiết kế tổng mặt bằng, nhà thiết kế cần có các cơ sở dữ liệu sau:

Các dữ liệu về công nghệ như: lưu trình công nghệ, sơ đồ cấp nước, cấp hơi, cấp lanh, khí nén… từ nguồn đến các địa chỉ sử dụng.

Đặc điểm các khu vực sản xuất và khu vực phụ trợ: các khu vực dễ gây cháy nổ, các khu vực dễ gây mất vệ sinh, các khu vực cần tạo vi khí hậu, các khu vực phát sinh bụi bẩn, các khu vực có mật độ người qua lại nhiều, các khu vực có mức độ nhiễm vi sinh vật cao, các khu vực có mật độ phương tiện giao thông qua lại nhiều…

156 Các số liệu về khảo sát xây dựng:

Đặc điểm địa hình khu đất.

Tài liệu về địa chất, khí tượng, thủy văn, chế độ mưa gió, nhiệt độ, độ ẩm… Cảnh quan xung quanh khu vực xây dựng nhà máy.

1.2. Các nguyên tắc thiết kế tổng mặt bằng nhà máy

Thiết kế tổng mặt bằng của nhà máy là tìm phương án để xếp đặt các hạng mục công trình vào khuôn viên (tường bao) nhà máy đó. Việc xác định vị trí các hạng mục công trình phải giải quyết được các vấn đề sau đây:

Thể hiện được mối quan hệ giữa nhà máy và các khu, cụm công nghiệp, với thành phố hoặc các khu dân cư, tuyến giao thông, việc cấp thoát nước, hệ thống liên lạc viễn thông… trong điều kiện hiện tại và sự phát triển trong tương lai.

Thể hiện được mối quan hệ chặt chẽ giữa các phân xưởng với các công trình của nhà máy.

Tổ chức các tuyến giao thông nội bộ một cách khoa học, hợp lý, có phương án dự phòng khi mở rộng trong tương lai.

Giải quyết vấn đề bảo vệ môi trường sinh thái tạo vi khí hậu trong nhà máy bằng các biện pháp: xác định đúng hướng mở cửa của các phân xưởng, cân đối giữa các phần “bê tông” với cây xanh, thảm cỏ, hồ điều hòa

1.3. Phân chia khu đất thành các phân khu Phân chia khu đất theo đặc điểm chức năng: Phân chia khu đất theo đặc điểm chức năng:

Khu trước nhà máy:

Khu này thường bố trí các hạng mục: cổng ra vào nhà máy, nhà thường trực, nhà hành chính, nhà giới thiệu sản phẩm, các trung tâm nghiên cứu, nhà đào tạo, nhà phục vụ sinh hoạt như nhà ăn, phòng y tế…

Các hạng mục này có thể bố trí tập trung hoặc phân tán tùy thuộc vào quy mô của nhà máy.

157

Khu này bố trí phân xưởng sản xuất chính, sản xuất sản phẩm phụ, các phân xưởng phụ trợ, nhà nồi hơi, cấp khí nén.

Khu vực kho tàng trữ và phục vụ giao thông vận tải

Khu vực này bố trí các nhà kho nguyên liệu, phụ tùng thiết bị, vật tư sản xuất, kho sản phẩm… Các phương tiện giao thông vận tải, các phương tiện sửa chữa máy móc, thiết bị, đường ống… đều có thể bố trí ở khu vực này.

1.4. Phân luồng giao thông trên khu đất

Trong nhà máy sẽ hình thành hai luồng giao thông khác nhau, đó là luồng chuyển động của hàng hóa và luồng chuyển động của con người. Luồng hàng là luồng di chuyển của nguyên liệu, vật liệu, thành phẩm trong từng phân xưởng và giữa các phân xưởng với nhau. Luồng người là sự đi lại của người từ phân xưởng nọ sang phân xưởng kia, từ khu vực này sang khu vực khác.

Phân luồng giao thông là biện pháp cần thiết để đảm bảo sự hợp lý tối đa trong sản xuất và an toàn lao động. Luồng người và luồng hàng nên độc lập với nhau để tránh gây xung đột.

1.5. Tiết kiệm đất, nâng cao mật độ xây dựng

Mật độ xây dựng là tỷ số giữa tổng diện tích chiếm đất của các công tình xây dựng (không bao gồm diện tích hồ điều hòa, cây xanh, thảm cỏ, sân bóng…) trên tổng diện tích lô đất.

Để tiết kiệm đất và tăng mật độ xây dựng, có thể thực hiện theo 4 giải pháp: Hợp khối nhà và công trình

Lựa chọn hình dáng mặt bằng nhà và công trình Tăng số tầng của nhà

158

1.6. Phương án dự phòng nâng cao công suất nhà máy sau này

Mục đích: dự phòng đất cho khả năng mở rộng và nâng công suất sản xuất của nhà máy đê không bị lúng túng khi sau này công việc sản xuất phát triển. Có thể mở rộng sản xuất theo các hướng sau:

Mở rộng tất cả các phân xưởng Xây dựng thêm các phân xưởng

Tăng ca sản xuất một số phân xưởng và xây mới hoặc mở rộng một số phân xưởng

2. Sắp xếp thiết bị vào mặt bằng phân xưởng

2.1. Các nguyên tắc sắp xếp thiết bị vào mặt bằng phân xưởng

Trong một nhà xưởng có thể sắp xếp nhiều dây chuyền song song, cùng sản xuất một loại bán thành phẩm hoặc thành phẩm.

Trong một dây chuyền sản xuất, các thiết bị có thể lắp đặt ở các độ cao khác nhau để tận dụng triệt để khả năng tự chảy của nguyên liệu hoặc bán thành phẩm

Đường đi của nguyên liệu và bán thành phẩm trong phân xưởng là đường ngắn nhất, hạn chế đến mức thấp nhất sự thay đổi hướng đi của chúng.

Các thiết bị có kích thước lớn nên đặt ở vị trí sâu trong phân xưởng, không đặt chắn cửa sổ làm che tối bên trong và ảnh hưởng đến việc lưu thông ánh sáng.

2.2. Các qui định sắp xếp thiết bị vào mặt bằng phân xưởng

Các cửa sổ và cửa ra vào nhà xưởng phải đủ cho việc chiếu sáng và thuận tiện cho việc đi lại, phải làm đúng kích thước quy chuẩn để đảm bảo thi công nhanh chóng và dễ dàng.

Để đảm bảo vệ sinh và các điều kiện an toàn lao động, khi lắp đặt thiết bị vào phân xưởng cần tuân theo các quy định sau đây:

Các khu vực sử dụng nhiếu nhiệt, sử dụng áp lực hơi lớn phải có tường ngăn cách cao ít nhất 1,8m.

Giữa các thiết bị với phần xây dựng của nhà như tường, cột, cửa đi phải có khoảng cách nhất định để đi lại. Cần phải bố trí sao cho thuận tiện trong việc thao tác và duy tu bảo dưỡng và sửa chữa từng thiết bị.

159

Giữa hai dãy thiết bị phải có lối đi rộng ít nhất 1,8m, nếu có các loại xe chuyên dụng như xe điện động chở vật liệu, xe tự hành bảo trì thiết bị… qua lại thì lối đi phải để rộng 3m.

Trên các dàn đặt thiết bị mà trên đó có người làm việc hoặc phải thường xuyên lên đó quan sát, giám sát thiết bị thì phải làm sàn rộng 1,5 – 2m, có thang lên rộng 0,7m và sàn phải làm cao, cách mặt nền nhà từ 2m trở lên.

Những thiết bị đặt sâu dưới đất như nồi thanh trùng, các nồi chứa… phải có nắp đậy kín hoặc có thành cao so với nền nhà 0,8m.

Các đường ray để cho tời điện chạy, chuyển bán thành phẩm hoặc vật liệu sản xuất từ vị trí này sang vị trí kia phải đặt cao ít nhất 4m.

Tại những khu vực sử dụng nhiều nhiệt không nên lắp cửa kính.

2.3. Các điều kiện bảo hiểm cần phải tuân thủ

Các phân xưởng có chiều dài lớn phải có nhiều cửa phụ để thoát hiểm nhanh khi xảy ra sự cố trong phân xưởng.

Các thiết bị áp lực hoặc chân không phải đặt cách nhau trên 0,8m.

Các đường ống dẫn hơi, lạnh, nguyên liệu, khí nén… phải sơn đúng màu qui định. Các đường ống dẫn hơi và lạnh phải được bảo ôn và không được lắp đặt trên cao mà phía dưới là vị trí làm việc của những người khác.

3. Tính diện tích xây dựng

3.1. Diện tích các khu vực sản xuất 3.1.1. Phân xưởng sản xuất chính 3.1.1. Phân xưởng sản xuất chính

Phân xưởng gồm 2 dây chuyền sản xuất hoạt động không song song mà chéo tháng nhau

Căn cứ vào việc chọn thiết bị theo yêu cầu công nghệ và việc bố trí các thiết bị trên mặt bằng phân xưởng sản xuất chính, ta thiết kế nhà sản xuất chính có các thông số kích thước sau:

Kích thước: 48x30 x 7,8 m Bước cột: 6m

160 Diện tích: 48x30 = 1440 m2

3.1.2. Kho nguyên liệu chính

Căn cứ vào lượng nguyên liệu cần thiết cho một ngày sản xuất, đặc điểm của nguyên liệu để tính diện tích kho. Do vùng nguyên liệu ở rất gần với nhà máy sản xuất nên ta nhập nguyên liệu dự trữ trong tối đa 3 ngày.

Tổng nguyên liệu cần để sản xuất trong 1 ngày là:

Với các tháng sản xuất nectar xoài: M=11458,88 kg/ngày Với các tháng sản xuất nước chanh leo: M= 7130,49 kg/ngày Khối lượng nguyên liệu cần bảo quản trong 3 ngày là:

Với các tháng sản xuất nectar xoài Mt = 3 x M = 3x 11458,88 = 34376,64 (kg) Với các tháng sản xuất nước chanh leo Mt = 3 x M = 3x 7130,49 = 21391,47 (kg) Diện tích chất tải F được tính theo công thức:

. v G F g h  (m2) Trong đó:

G: tổng lượng nguyên liệu cần bảo quản, kg, G = Mt gv : định mức chất tải rắn, kg, chọn gv = 400 tấn/m2 h: chiều cao chất tải , xếp bằng thủ công, chọn h = 1,5 m

 Diện tích chất tải:

Với các tháng sản xuất nectar xoài: 34376, 64 2

57, 29( )

400.1, 5

F   m

Với các tháng sản xuất nước chanh leo: 21391, 47 2

35, 65( )

400.1, 5

F   m

Diện tích cần xây dựng F1 được tính theo công thức: 𝐹𝑥𝑑 = 𝐹

ᵝ𝐹 (𝑚

2)

161 Do 20 m2 < F < 100 m2 nên ᵝF = 0,7.

Một phần của tài liệu Thiết kế nhà máy sản xuất 2 sản phẩm: nectar xoài 20 tấn sản phẩm/ca và nước chanh leo (nước quả trong) năng suất 15 tấn sản phẩm/ca (Trang 150)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(200 trang)