TÍNH ĐIỆN HƠI NƯỚC LẠNH

5.1. TÍNH ĐIỆN:

Điện dùng trong nhà máy bao gồm: + Điện chiếu sáng.

+ Điện dùng cho động lực.

 Yêu cầu điện dùng cho chiếu sáng:

- Ánh sáng phải phân bố đều. khơng có bóng tối và khơng làm lố mắt. - Đảm bảo chất lượng của độ rọi và hiệu quả chiếu sáng đối với cơng trình - Đảm bảo chất lượng quang thông. màu sắc ánh sáng và độ sáng tối thiểu.

 Yêu cầu điện dùng cho động lực:

Công suất của các động cơ tại các phân xưởng phải phù hợp với yêu cầu của thiết bị trong dây chuyền. Nếu ta chọn hệ số dự trữ cơng suất q nhỏ thì dễ gây q tải khi làm việc. Ngược lại nếu chọn q lớn thì sẽ tiêu thụ nhiều cơng suất đồng thời làm giảm hệ số công suất cos do chạy non tải.

5.1.1.Điện dùng cho chiếu sáng:

Ta có cơng thức tính như sau:

Ptc =

Ptd

Sp  Ptd = Ptc. Sp (W).

Trong đó: + Ptd: Tổng cơng suất các đèn . W.

+ Ptc: Công suất chiếu sáng tiêu chuẩn trên một đơn vị diện tích. W/m2

+ Sp: Diện tích của phịng m2.

Nếu gọi Po: là cơng suất tiêu chuẩn của đèn. W

Ta có số bóng đèn khi chưa làm trịn: nd=

Ptd Po

Sau khi tính được số bóng đèn và làm trịn ta có được số bóng đèn dùng thực tế nc Tính cơng suất sử dụng thực tế theo cơng thức:

Pcs = nc x Po

Bảng 5.1: Bảng tính cơng suất của các cơng trình. STT Tên cơng trình Diện tích. Sp (m2) Độ rọi (Lux) Pt W/m2 Ptd (W) Po (W) nc (cái) Pcs (W) 1 Phân xưởng sản xuất chính 2500 50 11,3 28250 200 141 28200 2 Phòng thường trực- bảo vệ (2

cái) 12 10 3,6 43,2 40 2 80

3 Nhà xe 2 bánh 160 10 3,6 576 40 14 560

4 Nhà vệ sinh,giặt là,phát áo quần 48 20 4 192 40 5 200

5 Nhà hành chính (2 tầng) 160 30 4 640 40 16 640

6 Nhà ăn 160 20 4 640 40 16 640

7 Kho thành phẩm 4080 40 7 28560 200 143 28600

8 Kho nguyên vật liệu 6000 40 7 42000 200 210 42000

9 Trạm biến áp 24 10 3,6 86,4 40 2 80

10 Khu xử lí nước thải 40 20 6 240 100 2 200

11 Phân xưởng cơ điện 54 20 6 324 40 8 320

12 Kho chứa nhiên liệu 48 10 3,6 172,8 40 4 160

13 Nhà nồi hơi 54 40 7 378 100 4 400

14 Nhà phát diện dự phòng 36 27 7 252 100 3 300

15 Khu lạnh trung tâm 36 20 7 252 100 3 300

16 Khu cung cấp và xử lí nước 60 10 3,6 216 100 2 200

17 Chiếu sáng các khu vực khác 20 6 0 100 9 900

18 Gara ô tô 48 10 3,6 172,8 40 4 160

20 Kho hóa chất 24 10 3,6 86,4 40 2 80

Tổng 104380

Công suất chiếu sáng thực tế là: 104,38W = 104,38KW.

 Tính phụ tải chiếu sáng: P’cs = K1x Pcs (KW).

Trong đó: K1: hệ số đồng bộ giữa các đèn có giá trị từ 0,91, lấy K1 =1 Pcs: tổng công suất chiếu sáng

P’cs = 104,38 1 104,38  (KW)

5.1.2. Tính cơng suất động lực:

Bảng 5.2: Thống kê điện tiêu thụ cho động lực.

STT Tên thiết bị Số lượng Công suất

tiêu thụ KW

Tổng công suất

1 Tiếp nhận sữa tươi 1 7,5 7,5

2 Thiết bị làm lạnh từ xe bồn vào. 1 7,5 7,5

3 Bồn tạm chứa 2 5 10

4 Bồn cân bằng cho máy ly tâm 1 2,2 2,2

5 Thiết bi trao đổi nhiệt dạng tấm 1 7 7

6 Thiết bị ly tâm 1 11 11

7 Bồn chứa sau ly tâm 1 3,9 3,9

8 Hệ thống máy thanh trùng 1 16 16

10 Bồn chứa sữa sau thanh trùng 2 5 10 11 Hệ thống gia nhiệt trước khi phối trộn 1 10,5 10,5

12 Thiết bị phối trộn 1 11,5 11,5

13 Bồn chứa cream 1 3,9 3,9

14 Bồn trộn 2 5 10

15 Hệ thống làm lạnh sau trộn 1 12,5 12,5

16 Bồn chứa sau phối trộn 1 5 5

17 Thiết bị lọc khi bơm sang UHT 1 6,6 6,6

18 Hệ thống UHT 1 16 16

19 Bồn chứa sau UHT 1 7,5 7,5

20 Máy chiết A3 speed 2 11 22

21 Hệ thống máy bao gói (máy bắn ống hút,

đóng màng co, đóng thùng, indate) 1 29 29

22 Bơm HPT 6 1 6

23 Bơm ly tâm 8 2 16

Tổng 237,1

Tổng công suất điện cho động lực: Pđl = 237,1 (KW).

 Phụ tải điện năng cho động lực: P’đl = Pđl x Kđl (KW).

Với Kđl: Hệ số động lực phụ thuộc vào mức độ mang tải của các thiết bị và sự làm việc không đồng đều của các thiết bị, thường Kđl = 0,50,6, chọn Kđl = 0,6

 Vậy công suất nhà máy nhận được từ bộ phận thứ cấp của trạm biếm áp hay máy phát điện là: Ptt = P’cs + P’đl = 104,38+142,26 = 246,64 (KW),

5.1.3. Tính điện năng tiêu thụ hằng năm:

 Tính điện năng tiêu thụ cho chiếu sáng ACS = PCS.T.K (KW.h).

Trong đó: PCS =  Pđèn = 104,38 KW

K: hệ số đồng bộ giữa các đèn từ 0,9  1 ; lấy K =1. T: hệ số sử dụng tối đa (h). T = K1. K2. K3.

K1: Thời gian thắp sáng trong một ngày: K1 = 24 h.

K2: Số ngày làm việc bình thường trong tháng. K2 = 30 ngày. K3: Số tháng làm việc trong một năm. K3 = 11,3 tháng.

T = 24x11,3x30=8136(h)

Thay số ta có: ACS = 104,38 x 8136x 1 = 849.235,68 (KW.h).

 Điện năng tiêu thụ cho động lực:

Adl = Pdl.T.K (KW.h).

Trong đó: K: hệ số động lực cần dùng, chọn K = 0,6.

T: thời gian hoạt động trong năm T = 24x11,3x30=8136(h).

 Adl = 0,6x8136x237,1 = 1.157.427,36 (KW.h).

 Điện năng tiêu thụ cho toàn nhà máy trong năm:

A = A’ .(ACS + Adl) (KW.h).

A’: Điện năng tổn hao trên đường dây. lấy A’ = 3 % (ACS +Adl). A = 1,03. (849.235,68 + 1.157.427,36)=2.066.862,931(KW.h).

Chọn máy biến áp

Hệ số cos đối với phần chiếu sáng có thể lấy bằng 1.

 Tính cơng suất phản kháng Qtt2 = Ptt. tg 1 (KVA).

Với các thiết bị động lực hệ số cos = 0,6  tg = 1,33 Vậy Qtt2 =246,64x1,33 = 328,031 (KVA).

 Tính dung lượng bù:

nâng hệ số cos 1 = 0,6 lên cos2 = 0,9  0,96. Qb = Ptt. (tg1 - tg2) (KVA), Với cos2 = 0,92 ta có tg2 = 0,426.  Qb = 246,64. (1,33 – 0,426) = 222,962(KVA).  Xác định số tụ điện: Số lượng tụ điện cần dùng: n=Qp q = 222,962 10 =22,29≈22 . Vậy chọn n = 22tụ.

Sau khi chọn tụ ta thử lại và tính được cos thực tế theo công thức sau:

Costt = Ptt2 √P2tt2 +(Qtt2−n.q)2 Costt = 246,64 √246,642+(328,031−22x10)2=0,916

 Chọn máy biến áp Pchọn= Ptt Cosϕtt= 246,64 0,916 =269,257 (KVA). Chọn máy biến áp 3 pha cách ly 300 KVA.

Loại máy biến áp: Máy biến áp 3 pha; Xuất xứ: Việt Nam . Hãng sản xuất: FAVITEC .

Công suất (KVA): 300 . Công nghệ: Lõi tôn xếp . Tần số: 50Hz .

Trọng lượng(Kg): 2000.

5.2. TÍNH HƠIVÀ NHIÊN LIỆU: 5.2.1. Tính chi phí hơi:

 Chi phí hơi sử dụng cho các thiết bị:

Trong các nhà máy thực phẩm, để cấp nhiệt cho các thiết bị người ta thường sử dụng tác nhân là hơi nước bão hồ. Thường được dùng với mục đích gia nhiệt như: tiệt trùng sữa, thanh trùng sữa, nâng nhiệt sữa, chạy rửa thiết bị… Ngoài ra hơi nước còn được dùng để phục vụ cho sinh hoạt, vô trùng cho các thiết bị trước và sau mỗi ca sản xuất.

Sử dụng hơi nước trong sản xuất có một số ưu điểm sau:

- Hơi nóng truyền nhiệt đều, khơng xảy ra hiện tượng truyền nhiệt cục bộ, dễ điều chỉnh nhiệt độ bằng cách điều chỉnh áp hơi.

- Thuận tiện cho việc vận hành các thiết bị, khơng cồng kềnh, phức tạp, chiếm một phần diện tích nhỏ trong phân xưởng.

- Không gây độc hại, đảm bảo vệ sinh cho sản xuất, nên được dùng cho sản xuất thực phẩm.

- Khơng ăn mịn thiết bị, có thể vận chuyển đi xa bằng ống. - Đảm bảo vệ sinh cho sản xuất.

Để chọn được nồi hơi và biết được nhu cầu về nhiên liệu, ta cần tính được lượng hơi cần sử dụng trong một ca sản xuất, với tất cả các thiết bị cùng hoạt động.

5.2.1.1. Lượng nhiệt cần dùng cho quá trình gia nhiệt ly tâm:

Q1= GsCs (t2 – t1) kcal Trong đó:

Gs: là lượng sữa cần gia nhiệt.

t2: nhiệt độ sữa sau khi gia nhiệt 450C t1: nhiệt độ sữa trước khi gia nhiệt 100C

Cs: Nhiệt dung riêng của sữa có độ khơ 12,5%. Cs = Cn (1- B) + CckB (kcal/kg.oC.) Trong đó:

Cn: nhiệt dung riêng của nước, kcal/kg.oC. Cck: nhiệt dung của chất khô, kcal/kg,oC. B: hàm lượng chất khơ, %.

Cs=1×(1−0,125)+0,95×0,125=0,994(kcal/kg.oC) . Gs = 6805,08 (l/mẻ) = 6805,08 ×1,04 = 7077,28 (kg/mẻ).

t2=45oC , t1=10oC

Q1=7077,28×0,994×(45−10)=246218,57(kcal) .

5.2.1.2. Lượng nhiệt cần dùng cho q trình gia nhiệt trước bài khí:

Q2 = GsCs (t2 – t1) kcal. Trong đó:

Gs: là lượng sữa cần gia nhiệt. t2: nhiệt độ sữa sau khi gia nhiệt t1: nhiệt độ sữa trước khi gia nhiệt.

Cs: Nhiệt dung riêng của sữa có độ khơ 12,5%. Cs = Cn (1- B) + CckB kcal/kg.oC. Trong đó:

Cn: nhiệt dung riêng của nước, kcal/kg.oC. Cck: nhiệt dung của chất khô, kcal/kg.oC. B: hàm lượng chất khơ, %

Cs=1×(1−0,125)+0,95×0,125=0,994kcal/kg.oC .

Gs = 6675,68 (l/mẻ)=6675,68×1,04=6942,71 (kg/mẻ).

t2=65oC , t1=6oC

Q2=6942,71×0,994×(65−6)=407162,17(kcal) .

Q3= GsCs (t2 – t1) kcal. Trong đó:

Gs: là lượng sữa cần gia nhiệt. t2: nhiệt độ sữa sau khi gia nhiệt. t1: nhiệt độ sữa trước khi gia nhiệt.

Cs: Nhiệt dung riêng của sữa có độ khơ 12,5%. Cs = Cn (1- B) + CckB kcal/kg.oC. Trong đó:

Cn: nhiệt dung riêng của nước, kcal/kg.oC. Cck: nhiệt dung của chất khơ, kcal/kg.oC. B: hàm lượng chất khơ, %.

Cs=1×(1−0,125)+0,95×0,125=0,994kcal/kg.oC .

Gs = 6662,33 (l/mẻ) = 6662,33×1,04=6928,82 (kg/mẻ).

t2=65oC , t1=40oC .

Tính lượng nhiệt cho hồn ngun ta có nhiệt độ của sữa trong q trình đồng hóa là:

Q1=6928,82×0,994×(65−40)=172181,18(kcal) .

5.2.1.4. Lượng nhiệt cần dùng cho quá trình thanh trùng:

Q4 = GsCs (t2 – t1) kcal Trong đó:

Gs: là lượng sữa cần gia nhiệt. t2: nhiệt độ sữa sau khi thanh trùng t1: nhiệt độ sữa trước khi thanh trùng

Cs: Nhiệt dung riêng của sữa có độ khơ 12,5%. Cs = Cn (1- B) + CckB kcal/kg.oC. Trong đó:

Cn: nhiệt dung riêng của nước, kcal/kg.oC. Cck: nhiệt dung của chất khơ, kcal/kg.oC. B: hàm lượng chất khơ, %.

Cs=1×(1−0,125)+0,95×0,125=0,994kcal/kg.oC .

Gs = 6655,77 (l/mẻ) = 6655,77×1.04=6921.90(kg/mẻ).

t2=75oC , t1=600C

Q4=6921,90×0,994×(75−60)=103205,53(kcal) .

5.2.1.5. Lượng nhiệt cần dung cho quá trình gia nhiệt trước trộn:

Q5 = GsCs (t2 – t1) kcal. Trong đó:

Gs: là lượng dịch sữa cần tiệt trùng trong một ca, kg. Cs: của dịch sữa có độ khơ 12,5%.

t1: nhiệt độ sữa trước khi gia nhiệt 60C

Gs = 6642,36 (l/mẻ)= 6642,36 ×1,04=6908,05 (kg).

Lượng sữa cần gia nhiệt chỉ chiếm 25% so với lượng sữa cần phối trộn: 6908,05x0,25=1727,01 (kg/mẻ).

Cs=1×(1−0,125)+0,95×0,125=0,994kcal/kg.oC

Q5=1727,01×0,994×(65−6)=101282,23(kcal) .

5.2.1.6. Lượng nhiệt dùng cho đồng hóa lần 2:

Q6 = GsCs (t2 – t1) kcal. Trong đó:

Gs: là lượng dịch sữa cần tiệt trùng trong một mẻ kg. Cs: là tỷ nhiệt của dịch sữa có độ khơ 12,5%.

t2: nhiệt độ sữa sau khi đồng hóa 750C t1: nhiệt độ sữa trước khi gia nhiệt 700C

Gs = 6958,33 (l/mẻ) = 6958,33×1,04=7236,6¿kg)

Cs=1×(1−0,125)+0,95×0,125=0,994kcal/kg.oC .

Q6=7236,6 ×0,994×(75−70)=35965,90(kcal) .

5.2.1.7. Lượng nhiệt tiêu tốn trong quá trình tiệt trùng sữa:

Trong đó:

Gs: là lượng dịch sữa cần tiệt trùng trong một mẻ, kg. Cs: là tỷ nhiệt của dịch sữa có độ khơ 12,5%.

t2: nhiệt độ sữa sau tiệt trùng 1400C t1: nhiệt độ sữa trước khi tiệt trùng 900C

Gs = 6951,41(l/mẻ) = 6951,41×1,04=7229,47 kg

Cs=1×(1−0,125)+0,95×0,125=0,994kcal/kg.oC .

Q7=7229,47 ×0,994×(140−90)=359304,66(kcal)

5.2.2. Lượng nhiệt tiết kiệm được:

Q8 = GsCs (ts1 – ts2).

Trong đó: - ts1 là nhiệt độ sữa nóng được làm nguội bằng nước lạnh. - ts2 là nhiệt độ sữa sau khi làm nguội.

5.2.2.1 Lượng nhiệt tiết kiệm được trong công đoạn thanh trùng:

Lượng sữa trong công đoạn thanh trùng là: 6921.90 (kg/mẻ).

- ts1 là nhiệt độ sữa nóng được làm nguội bằng nước lạnh 550C - ts2 là nhiệt độ sữa sau khi làm nguội 350C

Cs=1×(1−0,125)+0,95×0,125=0,994kcal/kg.oC .

Q7.1=6921,90 ×0,994×(55−35)=137607,37(kcal) .

Lượng sữa trong công đoạn tiệt trùng là: 7229,47 (kg/mẻ).

- ts1 là nhiệt độ sữa nóng được làm nguội bằng nước lạnh 950C - ts2 là nhiệt độ sữa sau khi làm nguội 350C

Cs=1×(1−0,125)+0,95×0,125=0,994kcal/kg.oC .

Q7.2=7229,47 ×0,994×(95−35)=431165,59(kcal) .

Vậy tổng lượng nhiệt cần cấp là: QQ1 ... Q Q8 7.1Q7.2 (kcal)

Q = 246218,57 + 407162,17 + 172181,18 + 103205,53 + 101282,23 + 35965,90 + 359304,66 – (137607,37 + 431165,59) = 856547,28 (kcal)

Vậy lượng hơi cần cấp là:

D=856547,28

(649,3−126,7)×0,9=1821,12kg .

Lượng hơi cán bộ cơng nhân viên trong 1h là: 77×0,5=38,5(kg).

Lượng hơi dùng để chạy vệ sinh thiết bị, tiệt trùng bồn chứa chiếm khoảng 20% tổng lượng hơi: 0,2×1821,12=364,22(kg/h).

Tổng lượng hơi tiêu thụ trong toàn nhà máy trong một giờ là:

1821,12+38,5+364,22=2222,84(kg/h).

5.2.3: Nhiên liệu:

Chọn nồi hơi:1 nồi hơi đốt dầu ống lò lệch tâm:

Công suất hơi: 3000 ~ 4000 kg/h. Áp suất hơi: 10 bar.

 Dầu FO sử dụng cho lò hơi:

D=G(ih−in) Q.η .

Trong đó:

Q: nhiệt lượng của dầu . Q = 6728,2 kcal/kg . G: năng suất hơi . G =2222,84 kg/h .

: hiệu suất lò hơi .  = 70 % .

ih: hàm nhiệt của hơi ở áp suất làm việc . ih = 657,3 kcal/kg . in: hàm nhiệt của nước ở áp suất làm việc . in = 152,2 kcal/kg .

D=2222,84 .(657,3−152,2)

6728,2×0,7 =166,87(kg/h)

Lượng dầu sử dụng trong một năm:

410,781×24×365=2.306.123,712 (kg/năm).

 Xăng: Sử dụng 600 lít/ngày

Lượng xăng sử dụng trong 1 năm: 206.400 (l/năm).

 Dầu DO: Dùng cho máy phát điện,sử dụng 8 (l/ngày). Lượng dầu DO sử dụng trong 1 năm: 2.752 (lít/năm) .

 Dầu nhờn: Dùng bơi trơn các thiết bị 10 (lít/ngày). Lượng dầu DO sử dụng trong 1 năm: 3.440 (lít/năm).

5.3. Chi phí lạnh dùng cho sản xuất:

5.3.1. Chi phí lạnh cho bảo quản sữa tươi nguyên liê ̣u:

Trong đó:

Gs: khối lượng sữa tươi (kg/mẻ)

Cs: Nhiê ̣t dung riêng của sữa tươi (kcal/kg.oC) t1. t2: nhiê ̣t đô ̣ sữa trước và sau khi làm lạnh (oC)

- Gs =144230,77 (l/ngày) = 6868,13 (l/mẻ) = 7142,85 (kg/mẻ) - Cs = 0.994 kcal/kg.oC (với hàm lượng chất khô là 12.5%) - t1 = 10oC, t2 = 4oC

 Q1=7142,85×0,994×(10−4)=42599,96 (kcal/mẻ)

5.3.2. Chi phí lạnh cho q trình thanh trùng:

Sữa sẽ được làm nguội bằng nước xuống 35 0C rồi mới làm nguội tiếp lạnh.

5.3.2.1. Lượng nước cần cấp để làm nguội sữa là:

Qn1=Gs×Cs×(t1−t2) . (kg/mẻ)

Trong đó:

Gs: khối lượng sữa tươi (kg/ca)

Cs: Nhiê ̣t dung riêng của sữa tươi (kcal/kg.oC) t1, t2: nhiê ̣t đô ̣ sữa trước và sau khi làm lạnh (oC)

- Gs = 7142,85 (kg/mẻ)

- Cs = 0.994 kcal/kg.oC (với hàm lượng chất khô là 12.5%) - t1 = 75oC, t2 = 35oC

 Qn1=7142,85×0,994×(75−35)=283999,72 (kcal/mẻ). Lượng nước cần làm nguội là:

Theo định luận bảo tồn ta có:

Qn1=Qn=m.cn.(ts−tt) Suy ra: Q c(ts−tt)= 283999,72 1×(35−25)=28399,972(l) =28,39997(m3). 5.3.2.2. Chi phí làm lạnh: Q2=Gs×Cs×(t1−t2) . (kg/mẻ) Trong đó:

Gs: khối lượng sữa tươi (kg/ca).

Cs: Nhiê ̣t dung riêng của sữa tươi (kcal/kg.oC). t1. t2: nhiê ̣t đô ̣ sữa trước và sau khi làm lạnh (oC).

- Gs = 7142,85 (kg/mẻ)

- Cs = 0.994 kcal/kg.oC (với hàm lượng chất khô là 12.5%). - t1 = 35 oC, t2 = 6 oC

 Q2=7142,85×0,994×(35−6)=205899,79 (kcal/mẻ).

5.3.3. Chi phí lạnh cho q trình tiệt trùng:

Sữa sau khi tiệt trùng sẽ được làm nguội bằng nước lạnh xuống 35 0C.

Trong đó:

Gs: khối lượng sữa tươi (kg/ca).

Cs: Nhiê ̣t dung riêng của sữa tươi (kcal/kg.oC). t1, t2: nhiê ̣t đô ̣ sữa trước và sau khi làm lạnh (oC).

- Gs = 6951,41 (l/mẻ) = 7229,47(kg/mẻ)

- Cs = 0.994 kcal/kg.oC (với hàm lượng chất khô là 12,5%). - t1 = 90oC, t2 = 35oC.

 Qn2=7229,47×0,994×(90−35)=395235,12 (kcal/mẻ).

Lượng nước cần làm nguội là: Theo định luận bảo tồn ta có:

Qn1=Qn=m.cn.(ts−tt) Suy ra: Q c(ts−tt)= 395235,12 1×(35−25)=39523,51(l)=39,524m 3

Nhiê ̣t làm lạnh sau khi UHT

Q9 = Gs Cs (t1 – t2) (kcal/ca).

Gs: lượng dịch cần làm lạnh sau UHT (kg/mẻ).