CHƯƠNG 5: CHỌN VÀ TÍNH THIẾT BỊ
5.2 Tính toán thiết bị
5.2.1 Tính toán kích thước thùng chứa cho 2 dây chuyền
Chọn thùng chứa sữa nguyên liệu ban đầu có thân hình trụ, đáy hình chỏm cầu,làm bằng thép không gỉ.
Gọi D: đường kính thân hình trụ r: bán kính hình chỏm cầu
H: chiều cao thân hình tru h: chiều cao của phần chỏm cầu
H0: chiều cao của thùng, H0 = H + 2h Hình 5. 1 Thùng cân bằng
Sinh viên thực hiện: Bùi Thị Thúy Giáo viên hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 54
Thể tích của thùng tính theo công thức:
V = 2Vc + Vtr Vtr: Thể tích phần thân trụ Vc: Thể tích phần chỏm cầu
Vtr: Thể tích phần thân trụ
Chọn H = 1,3D, h = 0,3D Thể tích phần hình trụ:
2 2
1.3 3
1, 021
4 4
tr
D H D D
V = = = D
Thể tích phần chỏm cầu:
2
2 2 2 3
c
h 0,3D D
V (h 3r ) (0,3 D) 3 0,132D
6 6 2
= + = + =
Ta có thể tích thùng: V = 1,021D3 + 2 ×0,132D3 = 1,285D3 Vậy: 3 V
D= 1,285 (*)
Mỗi ca làm việc trong 8 tiếng, trong đó có thời gian vệ sinh thiết bị, giao nhận ca vì vậy thời gian làm việc trong 1 ca của thiết bị là 7,5 giờ. Chọn hệ số chứa đầy của các thùng là 0,85.
Năng suất công đoạn đổi sang m3/h: ( m / h )3 3
V V (lit / ca)
7,5 10
= (lít/ca)
Thùng chứa cân bằng: 39, 2653
V 5, 235
7,5 10
= =
(m3/h) Thể tích thực của thùng chứa: th 5, 235
V 6,16
= 0,85 = (m3/h)
3 V 3 6,16
D 1,687(m) 1687(mm)
1, 285 1, 285
= = = = , H = 1,3D = 2193 (mm),
h = 0,3D = 506 (mm), H0 = H + 2h = 3205 (mm).
Vậy chọn 1 thùng chứa sữa nguyên liệu có kích thước 1687 × 3205 (mm).
- Cream 40% có tỷ trọng 0,971 (kg/l).
- Tỷ trọng của dung dịch muối 20% ở 10oC là 1,269 (kg/l) . -Tỷ trọng của huyết thanh sữa là 1,025 (kg/l).
Sinh viên thực hiện: Bùi Thị Thúy Giáo viên hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 55
5.2.1.2 Silo chứa đường
Tính toán kích thước silo:
Gọi D: đường kính của thân trụ HT: chiều cao của thân hình trụ h: chiều cao của thân hình chóp.
r: bán kính chóp (r = D/4).
Chọn HT = 1,3D; h = 0,3D Gọi VSilo: thể tích silo chứa.
Vtrụ: thể tích phần hình trụ.
Vc: thể tích phần chỏm cầu
Ta có: VSilo = Vtrụ + Vc , trong đó:
𝑉𝑡𝑟ụ =𝜋 × 𝐷2× 𝐻
4 =3,14 × 𝐷2× 1,3𝐷
4 = 1,021𝐷3
𝑉𝑐 =𝜋 × ℎ × (ℎ2+ 3𝑟2)
6 = 0,132𝐷3 Suy ra: VSilo = Vtrụ + Vc = 1,021D3 + 0,132D3 = 1,153D3 Như vậy: 3
1,153 VSilo
D=
Lượng đường RE dùng cho một ca là: 1,809 tấn/ca.
Ta chọn thời gian đường lưu trong thùng là 1 ca. Khối lượng riêng của đường RE là 1,587 kg/m3 .
Thể tích của lượng đường là: 1,809 1,140 1,587
V = = (𝑚3)
Chọn thùng chứa đường bằng thép không rỉ, thân hình trụ, đáy chỏm cầu và hệ số chứa đầy của thùng là 0,85: 1,140 1,341
V = 0,85 = (𝑚3/𝑐𝑎)
Chọn 1 thùng chứa đường. Áp dụng công thức [5.9], ta được:
𝐷 = √1,341 1,153
3
= 1,052 𝑚
Chọn D = 1,4m. Vậy: 𝐻 = 1,3 × 1,052 = 1368(𝑚)
D HT
h r
Hình 5. 2 Silo chứa đường
Sinh viên thực hiện: Bùi Thị Thúy Giáo viên hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 56
ℎ = 0,3 × 1,052 = 316(𝑚), 𝐻0 = 1684(𝑚)
Vậy chọn 1 thùng chứa đường có kích thước D x H0 = 1052 x 1684 mm.
5.2.1.3 Thùng chứa cream
Lượng cream bổ sung: 1,881 tấn/ca.
Với tỷ trọng cream là 0,971 (kg/l), lượng cream tính theo lít/ca là:
Vậy thể tích thùng chứa là: 1,881 103 1940
0,971 = (lit/ca) =1940 m3/ca.
1,940
2, 282
= 0,85 =
Vth (m3)
Sử dụng thiết bị có hình dạng như hình 5.2. Đường kính của thân trụ là:
Công thức 5.3: 3 2, 282 1, 255 1,153
= =
D (m) = 1255(mm)
Suy ra: H = 1,3 × 1255 = 1882 (mm) h = 0,3 × 1255 = 376,5 (mm)
r = D/4 = 314 (mm) Chiều cao của thùng chứa là: H' =2258(mm)
Vậy ta cần dùng 1 thùng chứa cream với kích thước là:
Đường kính: D = 1255 mm
Chiều cao: H’ = 2258mm, thể tích: V = 2,282 m3 5.2.1.4 Thùng chứa bột gầy
Sữa bột gầy có tỷ trọng từ 0,65 – 0,75 (kg/l), ta chọn 0,65 (kg/l). Lượng sữa bột gầy tính theo (lít/ca) là: 2, 084 1000 3206,154
0, 65 = (lít/ca) = 3,206 m3/ca
Chọn thùng chứa sữa bột gầy có thân hình trụ, đáy hình nón cụt, làm bằng thép tương tự kiểu dáng silo chứa đường (hình 5.2).
Có công thức 5.3: 3 1,153
Vth
D=
Theo bảng 4.6, lượng sữa bột gầy là 2,084 tấn/ca, chọn hệ số chứa đầy của thùng là 0,85, thể tích thực của thùng chứa là: th 3, 206
V 3, 772
= 0,85 = (m3)
Sinh viên thực hiện: Bùi Thị Thúy Giáo viên hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 57
th
3, 206
V 3, 772
= 0,85 = (m3)
3 Vth 3 3,772
D 1, 484
1,153 1,153
= = = (m) = 1484(mm)
Suy ra: H = 1,3 × 1484 = 1929 (mm)
h = 0,3 × 1484 = 446 (mm), d = 1484/4 = 372(mm) Chiều cao của thùng chứa là: H' =2375(mm)
Vậy ta cần dùng 1 thùng chứa cream với kích thước là:
Đường kính: D = 1484 mm, chiều cao: H’ = 2375mm
Đối với các thùng chứa trung gian sử dụng thùng có hình dạng như hình 5.1.
Tính toán theo (*), ta có bảng tổng kết kích thước của các thùng chứa như sau:
Bảng 5.2 Các thùng chứa ST
T Tên thùng chứa
Năng suất (m3/h)
Số lượng
Thông số (mm)
D H0 H h
Chung cho cả 2 dây chuyền 1 Thùng cân bằng chứa
sữa nguyên liệu 5,235 1 1687 3205 2193 506
Sữa tiệt trùng có đường
2 Thùng chứa sữa sau định lượng
4,833 1 1555 2955 2022 467
3 Thùng chứa sữa bột gầy 0,401 1 724 1375 1014 73
4 Thùng chứa đường 0,152 1 496 942 645 149
5 Thùng chứa sau chuẩn
hóa 1 4,390 1 1507 2862 1958 452
6 Thùng chứa sữa sau tiệt
trùng 4,239 1 1489 2828 1935 447
Phô mai ủ chín
7 Thùng chứa sữa định 0,936 1 900 1710 1170 270
Sinh viên thực hiện: Bùi Thị Thúy Giáo viên hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 58
Hình 5.3 Thiết bị lọc thủy [17]
lượng
8 Thùng chứa cream 0,304 1 1255 2258 1882 314 9 Thùng chứa sữa sau
chuẩn hóa 1.108 1 952 1808 1237 285
10 Thùng chứa huyết thanh
sữa 0,613 1 782 1485 1016 234
11 Thùng chứa dung dịch
muối 0,031 1 569 1080 739 170