II Thiết kế phân xưởng sản xuất Gelatine da cá [2, 3, 7, 8, 9] 1 Chọn quy trình công nghệ
3. Tính cân bằng năng lượng 1 Cấp nhiệt
3.1 Cấp nhiệt
3.1.1 Cấp nhiệt trong qúa trình rửa
Nước cần sử dụng trong quá trình rửa là nước đun sôi. Lượng nước cần để gia nhiệt là O,2m3/tấn.
Lượng nhiệt cần cung cấp để gia nhiệt nước từ 25°C đến 100°C
q=m.c.(ts −td)= 200.4,187.(100-25)=62805 kJ Tổn thất trong quá trình gia nhiệt là 10%
Lượng nhiệt thực sự trong quá trình gia nhiệt: 62805/0,9=69783 kJ Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình sản xuất
Q=69783.20=1395660 kJ Thời gian gia nhiệt là 15 phút
Công suất điện trở cần sử dụng 2000kW (hiệu suất 80%)
3.1.2 Cấp nhiệt trong quá trình trích ly
Nhiệt dung riêng của hỗn hợp nguyên liệu Tính nhiệt dung riêng nguyên liệu:
× + × + ×
= béo protein nước
NL
% béo C %Protein C %nước C C 100 Với: Cbéo = 2,09 (kJ/kgđộ) Cprotein = 1,93 (kJ/kgđộ) Cnước = 4,187 (kJ/kgđộ) 11,12.2, 09+ 1,93 65, 47.4,187+ = NL 22,61. C 100 CNL=3,41(kJ/kgđộ)
Nhiệt dung riêng của hỗn hợp trích ly lần 1 = × NL+ × nước 1 % NL C %nước C C 100 3, 41 3,89 + = = 1 1,6.4,187 C 2,6 (kJ/kgđộ)
Nhiệt dung riêng của hỗn hợp trích ly lần 4: C4=3,834(kJ/kgđộ) Nhiệt lượng cần cung cấp
Q=23948.5.(2,6.3,888+3.3,928+2,2.3,834+2,2.3,834) Q=4641410 kJ
Tổn thất trong quá trình gia nhiệt là 10% Lượng nhiệt cần : 5157122 kJ
Công suất của điện trở 300 kW ( hiệu suất 80%)
3.1.3 Nhiệt cung cấp cho quá trình sấy
- Thiết bị sấy phun hai dòng chọn đường kính hạt là 100µm do đó tổng bề mặt truyền nhiệt cho 1m3 nguyên liệu là 62360 m2
- Khối lượng riêng của dung dịch là 1,225 Kg/L - Thể tích của dung dịch trước khi sấy là V=7,154m3
- Lượng nhiệt do dòng tác nhân sấy cung cấp Q=α. .(F t−θ).t
α: Hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy vào vật liệu sấy, W/m2.độ F : bề mặt vật liệu, m2
t, θ: Nhiệt độ của tác nhân sấy, vật liệu, độ Q=62360.100.3600= 22449600 kj
- Lượng nhiệt cung cấp thực tế Q’=160604438 kj - Công suất cần cung cấp 6236 kW
3.2 Cấp điện
Điện dùng trong phân xưởng có 2 loại: - Điện động lực: điện vận hành thiết bị - Điện dân dụng: điện thắp sáng và sinh hoạt
3.2.1 Điện động lực:
Bảng 4.1: Công suất điện của các thiết bị chính trong phân xưởng
Thiết bị Công suất (kW) Số lượng Tổng công suất
(kW)
Bơm 3 7 21
Cánh khuấy phối trộn 3 2 6
Thiết bị lọc màng 5 1 5
Decanter 15 1 15
Thiết bị trao đổi ion 5 1 5
Thiết bị siêu lọc 5 1 5
Bảng 4.2: Bảng tính toán điện năng tiêu thụ của phân xưởng trong ngày
Bơm 21 2 42
Cánh khuấy phối trộn 6 3 9
Thiết bị lọc màng 5 2 10
Decanter 15 2 30
Thiết bị trao đổi ion 5 1 5
Thiết bị siêu lọc 5 1 5
Tổng 57 101
Điện năng tiêu thụ cho động lực hàng ngày 101 kW.h
3.2.2 Điện dân dụng:
Điện dân dụng phục vụ cho sinh hoạt, thắp sáng… Điện dân dụng lấy bằng 10% điện động lực 5,7 kW. Hệ số sử dụng không đồng thời k = 0,8
Công suất tính toán: Pddtt =4,56kW.
Thời gian sử dụng trong ngày: 2 ca (16 giờ)
Điện năng tiêu thụ: Pddtt x thời gian sử dụng = 4,56x 16 =72,96 kW.h
3.2.3 Tổng lượng điện tiêu thụ hàng năm:
Tổng lượng điện tiêu thụ hàng ngày: P = 72,96 + 101 = 173,96 kW.h/ngày Tổng lượng điện tiêu thụ hàng năm là:
P = 173,96kW.h/ngày x 300 ngày/năm = 5218,8 kW.h/năm
3.3 Cấp nước
Cấp nước cho nhà máy phục vụ các mục đích chính sau: Nước công nghệ đi vào sản phẩm.
Nước dùng vệ sinh thiết bị, nhà xưởng. Nước sinh hoạt.
Chọn nguồn nước sử dụng
Nước sinh hoạt, vệ sinh thiết bị nhà xưởng và nhà xưởng: sử dụng nguồn nước máy của thành phố chứa bồn chứa, nước từ bể này chảy xuống hệ thống vòi nước.
Tính toán lượng nước sử dụng Nước sử dụng vệ sinh thiết bị
Lượng nước sử dụng để vệ sinh thiết bị trong ngày là 1000 L/ngày Hệ số dự phòng k = 1,5
Nước sử dụng cho sinh hoạt:
Nước cho công nhân sử dụng, lấy trung bình 35L/người/ngày Hệ số bù trừ: k = 1,5
Số công nhân trong phân xưởng là 24 người Lượng nước sinh hoạt trong một ngày G2 =35.24.1,5=1260L/ngày.
Nước vệ sinh nhà xưởng và các hoạt động khác Chọn G3=20%.( G1 + G2 )=552L/ngày
Lượng nước cung cấp cho sản xuất Quá trình Nhiệt độ nước Thời gian thực
hiện(phút) Lượng nước sử dụng
Rửa (loại béo) 100 O,2m3/tấn
Trương nở 30 0,43m3/tấn
Rửa (loại acid) 30 O,2 3
m /tấn
Trích ly 540 6m3/tấn
Tổng lượng nước sử dụng
G= G1+G2 + G3=1500+1260+552=3312L/ngày Chọn bồn nước:
Chọn bồn nước đặt trên cao tạo áp lực cho đường ống, nước được bơm thẳng từ giếng khoan lên bồn nước.
Sử dụng bồn nước có sức chứa 4000 L, đặt ở độ cao 2,5 m.
3.4 Cấp hơi
Tổng lượng nhiệt cung cấp cho một mẻ sản xuất: Q=1395660+5157122+160604438=167157220kj Công suất của thiết bị cấp hơi
P= 8536kW