STT Hạng mục công trình Diện tích (m2) Pcs riêng (W/m2) Pcs (W)
1 Phân xưởng SX chính 1440 10 14400
2 Kho nguyên liệu chính 100 4 400
3 Kho nguyên liệu phụ 64 4 256
4 Kho thành phẩm 400 4 1600
5 Phân xưởng cơ khí 72 5 360
6 Phân xưởng lò hơi 72 8 576
7 Trạm biến áp 36 4 144
9 Trạm cấp nước 72 4 288 10 Nơi tập kết rác 54 1 54 11 Nhà hành chính+ nhà ăn 162 7 1134 12 Nhà giới thiệu sản phẩm 162 7 1134 13 Nhà đê xe đạp, xe máy 135 4 540 14 Gara oto 90 4 360 15 Phòng bảo vệ 24 8 192 16 Nhà vệ sinh 24 5 120
17 Kho vật tư, thiết bị 48 5 240
18 Kho bao bì 60 5 300
Tổng 22530
Vậy công suất chiếu sáng trong ngày của nhà máy là: Pcs = 22530 W = 22,53 kW
Tổng công suất tiêu thụ trong ngày của nhà máy là: Với các tháng sản xuất nectar xoài:
Pt = Pcs + Pđl = 22,53 + 585,396=607,926 (kW) Với các tháng sản xuất nước chanh leo:
Pt = Pcs + Pđl = 22,53 + 612,206=634,736 (kW)
1.3. Xác định phụ tải tính toán
Trong phân xưởng sản xuất, có nhiều máy móc cùng hoạt động, công suất các động cơ đó là công suất đặt. Thực tế cho thấy các máy hoạt động rất ít khi vận hành đê cho động cơ làm việc ở chế độ định mức. Mặt khác, các động cơ thực tế rất ít khi làm việc đồng thời cùng nhau.
Phụ tải tính toán cho động lực được tính theo công thức: Ptt1 = Ktt1 x Pđl
Trong đó:
Phụ tải tính toán cho động lực tính theo ngày: Với các tháng sản xuất nectar xoài:
Ptt1 = 0,6x 585,396= 351,24 (kW) Với các tháng sản xuất nước chanh leo: Ptt1 = 0,6x 612,206= 367,32 (kW)
Phụ tải tính toán cho chiếu sáng được tính theo công thức: Ptt2 = Ktt2 x Pcs
Trong đó:
Ktt2 – hệ số không đồng bộ của các đèn, thường Ktt2 = 0,9 Pcs – công suất điện chiếu sáng, [kW]
Ptt2 = 0,9 x22,53 = 20,277 kW
Tổng công suất thực tế mà xí nghiệp nhận được từ trạm biến áp sẽ là Với các tháng sản xuất nectar xoài:
Ptt = Ptt1 + Ptt2 = 351,24 + 20,277 = 371,517 kW Với các tháng sản xuất nước chanh leo:
Ptt = Ptt1 + Ptt2 = 367,32 + 20,277= 387,597 kW
1.4. Tính điện năng tiêu thụ hằng năm
1.4.1. Điện năng cho thắp sáng:
Acs = K x Pcs x T x Nc x N (KWh) Trong đó:
Acs – điện năng tiêu thụ cho thắp sáng cả năm Pcs – công suất điện chiếu sáng [kW]
T – thời gian sử dụng tối đa
K – hệ số các đèn làm việc đồng thời, K = 0,9 N – hệ số sự cố, n = 1,1
Nc – hệ số hao tổn trên mạng điện, nc = 1,03
Với dây chuyền sản xuất nectar xoài:
T = 8 x179 = 1432 (h) Thay số ta tính được
Acs = 0,9 x 22,53 x 1432 x 1,03 x 1,1 ≈ 32898,54 [kWh]
T = 8 x101 = 808 (h) Thay số ta tính được
Acs = 0,9 x 22,53 x 808 x 1,03 x 1,1 ≈ 18562,86 (kWh)
1.4.2. Điện năng cho điện động lực:
Ađl = Kc x Pđl x T x Nc [kWh] Trong đó: Kc = 0,6 – 0,7
Với dây chuyền sản xuất nectar xoài:
Ađl = 0,6 x585,396 x1432x1,03 ≈ 518061,41[kWh] Với dây chuyền sản xuất nước chanh leo:
Ađl = 0,6 x612,206 x808 x1,03 ≈ 305701,39[kWh]
1.4.3. Điện năng tiêu thụ hằng năm:
A = Ađl + Acs =518061,41+305701,39+32898,54+18562,86 ≈ 875224,2 [kWh]
2. Tính lượng nước tiêu thụ
2.1. Tính toán lượng nước tiêu thụ
Mục đích của việc tính lượng nước cấp trong 1 ngày của nhà máy là đê biết nhu cầu về nước, từ đó có phương án thiết kế, hệ thống xử lý nước thải đầu vào. Từ phương án thiết kế, ta mới có thê khái toán đưuọc vốn đầu tư mua sắm thiết bị xử lý nước, xây dựng nhà xưởng, xây dựng hệ thống đường ống lắp đặt đến các vị trí dùng nước. Tổng lượng nước cần dùng trong 1 ngày bao gồm:
Nước sản xuất Nước sinh hoạt
Nước tưới cây xanh, cứu hỏa, tưới đường giao thông nội bộ…
Đê tính được lượng nước sản xuất, ta phải xác định được các vị trí dùng nước và nhu cầu ở vị trí đó.
2.1.1. Nước dùng trong sản xuất
Đây là lượng nước quan trọng. Lượng nước trung bình cho 1 kg sản phẩm, kê cả nước vệ sinh, lau rửa phòng, xưởng thiết bị là 15 lít/kg.
Vsx = (20000+15000).15=525000 (l)
2.1.2. Nước dùng cho sinh hoạt:
Nước dùng cho nhà vệ sinh, rửa chân tay: 10 m3/ngày
V1 = 10000 (lít/ngày)
Nước dùng cho nhà ăn tập thê: 30 lít/1 ngày.1 người V2 = 30 x 125 = 3750 (lít/ngày)
Nước dùng cho rửa xe: 200 lít/ngày.1xe. Nhà máy có 2 xe tải đê vận chuyên hàng hóa. Trung bình mỗi ngày mỗi xe rửa 1 lần.
V3 = 200 x 2 = 400 (lít/ngày)
Tổng lượng nước dùng cho sinh hoạt là:
Vsh = V1 + V2 + V3 = 10000 + 3750 + 400 = 14150 (lít/ngày) Chi phí nước cho hoạt động phòng cháy chữa cháy:
Vpccc = Vsh /2 = 14150 : 2 = 7075 (lít/ngày) Tổng lượng nước dùng trong 1 ngày của nhà máy là:
Vt = Vsx + Vsh + Vpccc = 525000 + 14150 + 7075 = 546225 (lít/ngày)
Lượng nước dùng trong 1 năm là:
Vnước = Vt x 280 = 546225x280 (lít/năm) = 152943000 (l/năm)=152943 (m3/năm)
2.2. Hệ thống thoát nước trong nhà máy
Nước thải của nhà máy đồ hộp rau quả thường chứa một lượng nhất định vi sinh vật và các hóa chất công nghiệp ngoài các tạp chất vô cơ, bụi bẩn…
Do vậy việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải là cần thiết đê đảm bảo cho quá trình sản xuất được bền vững và góp phần bảo vệ môi trường.
Nước từ nhà máy thực phẩm thải ra thường chia làm hai loại:
Nước sạch: Từ các phần nước ngưng, nước làm nguội… loại này có thê tiến hành lắng lọc và tái sử dụng được.
Nước bẩn: là nước từ phân xưởng sản xuất và các nhà vệ sinh thải ra, nước rửa các thiết bị. Nguồn nước này được thải xuống cống của nhà máy và được tập trung lại tai khu xửa lý nước thải vào đường rãnh thoát nước.
Bên trong các phân xưởng đều có cửa cống đê thu nhận nước thải và đổ ra hai đường cống ngầm ở hai bên phân xưởng của nhà máy sản xuất chính.
Với các chậu rửa, nhà vệ sinh thì cần dùng các phễu hứng nước thải và làm khóa nước xi-phong đê tránh bốc mùi hôi thối.
Với nước rửa xe hay nước mưa thì cần bố trí các cửa thu nước xuống cống ngầm. Tổng lượng nước thải trong 1 ngày của nhà máy là:
V= Vt – Vnsp =546225 – (14000 +15000) = 517225 (lít/ngày) Trong đó:
Vt: tổng lượng nước dung trong 1 ngày của nhà máy. Vnsp: tổng lượng nước có trong sản phẩm.
Lượng nước thải trong 1 năm là:
Vnt= 517225 x 280 =144823000 (lít/năm) = 144823 (m3/năm)
3. Tính lượng hơi tiêu thụ trong nhà máy
Mục đích: hơi được sử dụng đê 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)
t: biến thiên nhiệt độ (°C)
3.1. Phân xưởng sản xuất nectar xoài
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
Nhiệt dung riêng của nước là : 4,2 kJ/kg
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
+ 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 thê 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
Khối lượng bao bì = 108519 x 190 x 10-3≈ 20618,61 kg
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 t = 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)
3.2. Phân xưởng sản xuất nước chanh leo
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 thê 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 =
% khối lượng bao bì = 100 – 49,61 ≈ 50,39%
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 t = 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
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%
Điều khiên 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. Đê 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 điêm 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…
Các số liệu về khảo sát xây dựng: Đặc điêm 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 đê 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:
Thê 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 triên trong tương lai.
Thê 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:
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 thê bố trí tập trung hoặc phân tán tùy thuộc vào quy mô của nhà máy.
Khu sản xuất:
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