- Hiệu suất làm sạch
P (at) t (0C) (at) t (0C) (at) t (0C) (at) t (0C) (at) t (0C) Hơ
4.3. Cân bằng nhiệt cho nấu đường
Dùng hơi thứ hiệu I để nấu đường : t = 123,952 0C, p1 = 2,327 at Chọn tổn thất trên đường ống là 2 0C
Suy ra t = 121,952 0C, p = 2,172 at
* Cơng thức tính: (Cân bằng nhiệt lượng cho nấu đường) Nhiệt vào :
+ Do hơi đốt mang vào : Qhđ = D x I, kcal/h
+ Do nguyên liệu mang vào : Qngl = Gngl x Cnglx tngl, kcal/h Nhiệt ra:
+ Do đường non mang ra: Qnon = Gnon x Cnon x tnon, kcal/h + Do hơi thứ mang ra : Qht = W x Iht , kcal/h
+ Do nước ngưng mang ra: Qn = D x Cn x tn, kcal/h + Do tổn thất : Qtt = 8% x D x I, kcal/h
Phương trình cân bằng nhiệt: Qvào = Qra Qhđ + Qngl = Qnon + Qht + Qn + Qtt
Hay DxI + GnglxCnglxtngl = GnonxCnonxtnon + WxIht + DxCnxtn + 0,08xDxI (I) Từ (I) suy ra:
D = ,kg/h (II) Trong đó:
D: lượng hơi cần thiết dùng cho nấu đường, kg/h I: nhiệt lượng riêng của hơi đốt, kcal/kg
tn: nhiệt độ nước ngưng, 0C
Cn: nhiệt dung riêng của nước ngưng, kcal/kg.0C W: lượng hơi nước bốc hơi, kg/h
Qnon + Qht - Qngl
Iht: hàm nhiệt hơi thứ, kcal/h
Gnon, Gngl: khối lượng đường non và nguyên liệu nấu, kg/h
Cnon, Cngl: nhiệt dung riêng của đường non và của nguyên liệu, kcal/kg.0C
4.3.1. Nấu non A
Nguyên liệu nấu A gồm:
- Mật chè: 2142,974 tấn/ngày = 89290,583 kg/h [CBVC-43] - Đường hồ B: 279,685 tấn/ngày = 11653,542 kg/h
- Hồi dung C: 456,883 tấn/ngày = 19036,125 kg/h
- Lượng non A nấu được: 1839,747 tấn/ngày = 76656,125 kg/h - Lượng nước chỉnh lý: lấy bằng 5% non A = 3832,806 kg/h + Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non A:
WA = Gngl + Gnước chỉnh lý - GnonA = 47157,598 kg/h
Chọn chế độ nấu non A
Khi nấu đường, độ chân không nấu A thường 680÷700 mmHg. Chọn độ chân khơng buồng bốc là 680 mmHg = 680
760= 0,895 at. Vậy, áp suất hơi thứ là: P = 1 - 0,895 = 0,105 at
Tra bảng [314] ta có:
Nhiệt độ hơi thứ: tht = 46,3 0C
Hàm nhiệt hơi thứ: Iht = 616,325 kcal/kg
Nhiệt độ sôi của đường non A
- Tổn thất do tăng nhiệt độ sôi (∆’):
Từ nhiệt độ hơi thứ và nồng độ Bx = 93 %. Áp dụng công thức:
∆’ =0,003872x ∆axT2/r [5- 197] Trong đó: .∆a : Độ tăng nhiệt độ sơi ở áp lực thường, (0C)
Với Bx = 93 % ∆a = 28 0C [5- 196] T: Nhiệt độ tuyệt đối của hơi thứ: T = 46,3 + 273 = 319,3 0K
∆’ = 0,003872 x 28 x 319,32/2375,378 = 4,653 0C - Tổn thất nhiệt độ do tĩnh áp (∆”):
Bx = 93 % [CBVC- 44] tht = 46,3 0C
Chọn h = 1,6 m => Δ” = 13,054 0C Nhiệt độ sôi của dung dịch non A:
ts = tht + Δ’ + Δ” = 46,3 + 4,653 + 13,054 = 64,007 0C
Để giữ nhiệt độ sôi trong nồi, nguyên liệu đưa vào nấu phải có nhiệt độ sơi lớn hơn nhiệt độ trong nồi từ 3÷5 0C nên ta chọn nhiệt độ đưa vào là 74 0C và nhiệt độ nước chỉnh lý là 79 0C.
Nhiệt dung riêng của các loại nguyên liệu và non A được tính theo công thức:
4190 .(2514 7,542. )4186,8 4186,8
Bx t
C= − −
, kcal/kg.0C [12- 153] Trong đó: t: nhiệt độ của dung dịch, 0C
Bx: nồng độ chất khô dung dịch (phần khối lượng), %
Áp dụng công thức: Q = G x C x t, Kcal/h ta có nhiệt lượng của nguyên liệu mang vào và đường non mang ra được tính tốn và trình bày ở bảng 4.3.
Bảng 4.3. Kết quả các thơng số nấu non A
TT Nguyên liệu nấu non A (%)Bx G
(kg/h) T ( 0C) (kcal/kg.C 0C) qi (kcal/h) 1 Mật chè 60,036 89290,583 74 0,72 4757402,262 3 Hồ B 87 11653,542 74 0,594 512243,092 4 Hồi dung C 58 19036,792 74 0,73 1028367,504 5 Nước chỉnh lý - 3832,806 79 1,001 303094,466 6 Non A 93 76656,125 64,007 0,566 2777095,184
Tổng lượng nguyên liệu nấu non A:
Gngl = Gmật chè + Ghồ B + Ghồi dung C = 123831,723 kg/h * Cân bằng nhiệt cho nấu non A:
+ Tổng nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: Qngl = q1 + q2 + q3 + q4 = 6601107,324 kcal/h - Nhiệt ra:
+ Nhiệt do hơi thứ mang ra:
Qht = WA x Iht = 29064406,59 kcal/h + Nhiệt do đường non A mang ra :
Qnon = G x C x t = 2777095,184 kcal/h
Ta dùng hơi thứ hiệu I để thực hiện quá trình nấu đường. t0 = 123,952 0C => i = 648,438 kcal/kg
Do nhiệt độ vào là 123,952 0C
Ta có nhiệt độ nước ngưng nhỏ hơn nhiệt độ đốt từ 2÷30C.
=> chọn tnước ngưng = 121,952 0C => Cn = 1,014 kcal/kg0C [I.148, 12- 166] Do đó lượng hơi đốt cần dùng là:
D1 =
= 53373,23 kcal/h
Để bảo đảm cho sự ổn định của quá trình nấu đường ta dùng 70÷80 % lượng nhiệt là hơi thứ, chọn 70 %. + Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu non A là:
RA = D1 x 70% = 53373,23 x 70% = 37361,261 kg/h + Lượng hơi sống cần dùng cho nấu non A là:
D1A = 53373,23 - 37361,261 = 16011,969 kg/h
4.3.2. Nấu non B
Chọn chế độ nấu non B: chọn chế độ chân không của buồng bốc ở nồi nấu
non B là 638,4 mmHg tương ứng với áp suất hơi thứ : P = 0,16 at. Tra bảng [I.251, 12- 313] ta được:
+ Nhiệt độ hơi thứ : t0ht = 54,82 0C
+ Hàm nhiệt hơi thứ : iht = 620,14 kcal/kg
Tổn thất nhiệt trong nấu non B được tính tương tự non A ta có: Δ’ = 4,644 0C và =>Δ” = 12 0C
=> Nhiệt độ sôi của dung dịch đường non B:
ts = tht + Δ’ + Δ” = 54,82 + 4,644 + 12 = 71,464 0C
Chọn nhiệt độ nguyên liệu vào là 76 0C và nhiệt độ nước chỉnh lý là 79 0C . Nhiệt dung riêng được tính theo cơng thức:
C = , kcal/kg.0C [12- 153]
Nhiệt lượng của nguyên liệu mang vào và đường non B mang ra được tính tốn tương tự như đường non A và được trình bày ở bảng 4.4.
Bảng 4.4. Bảng thông số kỹ thuật nấu non B
TT Nguyên liệu (%)Bx G (kg/h) T (0C) C (Kcal/kg.0C) qi (Kcal/h) 1 Giống B 82 5958,833 76 0,621 281233,082 3 Nguyên A 82 5760,083 76 0,621 271852,877 4 Loãng A 80 8347,208 76 0,63 399664,319 5 Nước chỉnh lý - 848,296 79 1,001 67082,399 6 Non B 96 16965,917 71,464 0,548 664423,856
-Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non B: WB = khối lượng nguyên liệu - khối lượng đường non = 3948,503 kg/h
* Cân bằng nhiệt cho nấu non B: - Nhiệt do nguyên liệu mang vào:
+ Giống B: q1 = G1 x C1 x tv = 281233,082 kcal/h + Nguyên A: q2 = G2 x C2 x tv= 271852,877 kcal/h + Loãng A: q3 = G3 x C3 x tv = 399664,319 kcal/h + Nước chỉnh lý: q4 = G4 x C4 x tv = 67082,399 kcal/h Tổng nhiệt do nguyên liệu mang vào là:
Qngl = q1 + q2 + q3 + q4 = 1019832,677 kcal/h - Nhiệt ra :
Qnon = Gnon x Cnon x tnon = 664423,856 kcal/h
+ Nhiệt lượng do hơi thứ mang ra: qht = WB x Iht = 2448624,65 kcal/h
Từ phương trình cân bằng nhiệt (I) của nấu non A ta có D2 =
Hơi đốt nấu đường là hơi thứ hiệu I: (tương tự nấu non A) t = 123,952 0C => i = 648,438 kcal/h
tn = 121,952 0C => Cn = 1,014 kcal/kg0C [I.148, 12- 166] Do đó lượng hơi đốt cần dùng:
D2 = 4426,305 kg/h
Để bảo đảm cho sự ổn định của quá trình nấu đường ta dùng 60÷70 % lượng nhiệt là hơi thứ, chọn 70 %.[215]
- Lượng hơi thứ hiệu I (R) dùng cho nấu non B là: RB = D2 x 70% = 4426,305 x 70% = 3098,414 kg/h - Lượng hơi sống cần dùng cho nấu non B là:
D2B = D2 - RB = 4426,305 - 3098,414 = 1327,891 kg/h
4.3.3 Nấu non C
Chọn chế độ nấu: Chế độ nấu non C cũng như nấu non B, nguyên liệu
vào nấu có nhiệt độ là 76 0C, nước chỉnh lý là 79 0C.
Nhiệt lượng của nguyên liệu mang vào và đường non B mang ra được tính tốn tương tự như đường non A và được trình bày ở bảng 4.5.
Bảng 4.5. Bảng thông số kỹ thuật nấu non C
TT Nguyên liệu (%)Bx G (kg/h) T (0C) C (kcal/kg.0C) qi (kcal/h) 1 Giống C 82 7923,958 76 0,621 373979,122 2 Nguyên A 82 14262,583 76 0,621 673136,867 3 Mật B 86 10073,667 76 0,602 460890,413 4 Nước chỉnh lý - 1093,844 79 1,001 86500,09
5 Non C 99 21876,875 71,464 0,534 834860,403 - Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non C:
WC = Gngl + Gnước chỉnh lý - Gnon C = 11477,177 kg/h
* Cân bằng nhiệt cho nấu non C:
- Nhiệt do nguyên liệu mang vào:
+ Giống C: q1 = G1 x C1 x tv = 373979,122 kcal/h + Nguyên A: q2 = G2 x C2 x tv = 673136,867 kcal/h + Mật B : q3 = G3 x C3 x tv = 460890,413 kcal/h + Nước chỉnh lý: q4 = G x C4 x tv = 86500,09 kcal/h Tổng nhiệt do nguyên liệu mang vào là:
Qngl = q1 + q2 + q3 + q4 = 1594506,492 kcal/h
- Nhiệt lượng ra:
+ Nhiệt lượng do đường non C mang ra:
Qnon = Gnon x Cnon x tnon = 834860,403 kcal/h + Nhiệt do hơi thứ mang ra:
qht = WC x Iht = 7117456,545 kcal/h
Từ phương trình cân bằng nhiệt (I) (của nấu non A) ta có D3 =
- Hơi đốt nấu đường là hơi thứ hiệu I:
t0C = 123,952 0C => i = 648,438 kcal/h
t0n = 121,952 0C => Cn = 1,014 kcal/kg.0C [I.148, 12- 166] Do đó lượng hơi đốt cần dùng:
D3 =
= 13444,199 kg/h
Để bảo đảm cho sự ổn định của q trình nấu đường ta dùng 60÷70 % lượng nhiệt là hơi thứ, chọn 60 %.
- Lượng hơi thứ hiệu I (R) dùng cho nấu non C là:
RC = D3 x 60% = 13444,199 x 60% = 8066,519 kg/h - Lượng hơi sống cần dùng cho nấu non C là:
D3C = D3 - RC = 13444,199 - 8066,519 = 5377,68 kg/h