Cung cấp năng lượng – nước

Chương 6 CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG – NƯỚC 6.1 Hơi Hơi cung cấp cho sản xuất chủ yếu dùng cho các mục đích sau: hơi dùng cho cô đặc sữa, hơi dùng gia nhiệt sữa trong khâu trộn, hơi cung cấp cho máy thanh trùng, hơi để vệ sinh thiết bị. Lượng hơi cung cấp cho thiết bị cô đặc sữa D1: - Suất lượng sản phẩm: Trong đó: - Nồng độ chất khô trước cô đặc: - Nồng độ chất khô sau cô đặc: - Suất lượng nhập liệu theo nguyên liệu: kg/ngày kg/ngày. - Lượng hơi thứ bốc lên: W = kg/ngày. - Suất lượng hơi đốt cần cung cấp (tổn thất nhiệt 5%): , kg/h. Trong đó: - ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi đốt ở 3at: - ẩn nhiệt hóa hơi của hơi thứ ở 600C: kg hơi/ngày. Lượng hơi cần cung cấp cho sữa để nâng nhiệt độ từ 40C lên 600C trong khâu trộn D2: - Nhiệt lượng cần cung cấp: Trong đó: m - khối lượng của một mẻ trộn: m = 8.888,9kg C - nhiệt dung riêng của sữa trộn: C = 3.900J/kg.độ - thời gian trung bình của một mẻ trộn: phút=2h - Lượng hơi đốt cần thiết để cung cấp tạo nước nóng với điều kiện nước nóng sau khi trao đổi nhiệt được tuần hoàn để sử dụng trở lại (lấy tổn thất nhiệt là 5%): - Lượng hơi đốt cung cấp cho sữa ở khâu trộn trong một ngày (6 mẻ trộn): kg hơi/ngày Lượng hơi cung cấp cho máy thanh trùng D3: - Nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ của sữa từ 600C lên 820C của một mẻ thanh trùng là: Trong đó: m - khối lượng nguyên liệu của một mẻ thanh trùng: m = 8755,45kg C = 3900 J/kg.độ - thời gian thanh trùng một mẻ: = 0,75h - Lượng hơi đốt cần cung cấp để tạo nước nóng với điều kiện nước nóng sau khi trao đổi nhiệt được tuần hoàn sử dụng lại (lương nhiệt tổn thất xem là 5%): - Lượng hơi cung cấp cho thanh trùng trong một ngày: kg hơi/ngày Hơi để vệ sinh thiết bị: - Chọn vận tốc hơi cần thiết đi trong các ống dẫn sữa của các bồn () để vệ sinh là 10m/s. - Lượng hơi cần thiết để vệ sinh là: /h - Lượng hơi cần thiết để vệ sinh thiết bị trong một ngày với thời gian vệ sinh 20 phút: kg hơi/ngày Vậy lượng hơi cần cung cấp trong một ngày là: kg hơi/ngày Năng suất hơi cần thiết của nồi hơi: kg hơi/h Nên chọn nồi hơi có năng suất 3 tấn hơi/h. 6.2 Điện 6.2.1 Điện chiếu sáng Chọn loại đèn sử dụng chủ yếu của nhà máy là đèn huỳnh quang có các đặc tính sau: - Chiều dài bóng: 1,2m - Đường kính bóng: 38mm - Công suất: 40W - Điện áp: 220V Điện dùng cho chiếu sáng chọn bằng 15% điện dùng cho trang thiết bị. 6.2.2 Điện dùng cho trang thiết bị Bảng 6.1 Công suất điện dùng cho các thiết bị máy móc STT Tên thiết bị Số lượng (cái) Công suất kW Công suất tổng kW 1 Bơm vận chuyển 11 25,6 2 Bơm chân không 1 4,5 4,5 3 Phối trộn 1 21 21 4 Đồng hóa 1 105,82 105,82 5 Cô đặc 1 50 50 6 Kết tinh 2 1,5 3,0 7 Rót 1 1,5 1,5 8 Máy dập nắp lon 1 13,8 13,8 9 Máy dập đáy lon 1 13,8 13,8 10 Máy làm thân lon 1 7,5 7,5 11 Máy dán nhãn 1 2 2 12 Các động cơ của băng truyền lon 5 0,5 2,5 13 Các động cơ khuấy 9 Trung bình 1,5 13,5 14 Nồi hơi 1 30 30 15 Các sử dụng khác (quạt, máy tính, hệ thống điều khiển…) 10 10 Tổng 304,52 - Chi phí điện cho chiếu sáng của phân xưởng (số giờ chiếu sáng trung bình cho mỗi ngày là 12h): A1 = 15% x 304,52 x 12 = 548,136 kWh/ngày - Chi phí điện cho trang thiết bị máy móc trong ngày (24h): A2 = 304,52 x 24 x 0,9 = 6.577,63 kWh/ngày Với 0,9 là hệ số tương ứng với mức độ làm việc trong ngày. Vậy lượng điện nhà máy sử dụng: A = A1 + A2 = 7.125,8 kWh/ngày = 7.125,8 x 300 ngày/năm = 2,14 triệu kWh/năm. 6.3 Nước 6.3.1 Nước sinh hoạt Nước vệ sinh, tắm giặt: - Tổng số công nhân viên phục vụ sản xuất dự kiến: 90 người/3ca. Tiêu chuẩn sử dụng nước cho mỗi người 140 lít/ngày. Lượng nước cần cho mục đích vệ sinh, tắm giặt là: V1 = 90 x 140 = 12600 lít/ngày = 12,6 m3/ngày. Nước ăn uống: - Tiêu chuẩn sử dụng nước cho mỗi người là 25 lít/ngày. Lượng nước cần là : V2 = 90 x 25 = 2250 lít/ngày = 2,25m3/ngày. Vậy tổng lượng nước cần cho sinh hoạt: V’ = V1 + V2 = 14,85 m3/ngày 6.3.2 Nước sản xuất Nước sử dụng trong các thiết bị trao đổi nhiệt với điều kiện phải được tuần hoàn sử dụng lại trong ngày (thời gian tuần hoàn chọn là 2h). - Thiết bị làm lạnh sữa: Nhiệt lượng trao đổi cần thiết: Trong đó: G - năng suất sữa cần làm lạnh: 15.000 lít/h C = 3900 J/kg.độ - khối lượng riêng của dung dịch sữa: t1 – nhiệt độ sữa tiếp nhận vào: t1 = 80C t2 – nhiệt độ sữa vào bồn trữ: t1 = 40C Sử dụng nước làm lạnh có nhiệt độ vào 20C, ra 60C. Lượng nước cần sử dụng: = 14,04m3/ngày Với - nhiệt dung riêng của nước. Lượng nước cần trong một ngày (tuần hoàn lại sau 2h): Vl = 14,04.2 = 28,08m3/ngày - Thiết bị thanh trùng: Nhiệt lượng của thanh trùng tỏa ra đủ để cung cấp cho dòng sữa vào tăng nhiệt độ từ 600C đến nhiệt độ sơ bộ t’. Nhiệt độ thanh trùng là 820C và sau thanh trùng được làm nguội về 700C. Vậy: t’ = (82 – 70) + 60 = 72 0C Tổng nhiệt lượng trao đổi trong giai đoạn thanh trùng: Với G = 11333,92 lít/h = 14054,06 kg/h – năng suất thanh trùng. Dùng nước nóng có nhiệt độ 900C để thanh trùng, nhiệt độ cuối sau thanh trùng là 800C. Vậy lưu lượng nước nóng cần cung cấp cho thanh trùng (lấy tổn thất nhiệt là 5%): /ngày Lượng nước cần trong một ngày: V2 =13,8.2 = 27,6m3/ngày - Thiết bị gia nhiệt sữa khi trộn V3 và làm nguội V4: Lưu lượng nước sử dụng chọn bằng với thiết bị thanh trùng: V2=V3 = V4 - Nước dùng để ngưng tụ hơi trong thiết bị baromet: Lượng nước cần tưới vào thiết bị ngưng tụ: Trong đó: W - lượng hơi thứ đi vào thiết bị ngưng tụ: W=3263,2kg/h - enthanpy của hơi thứ: Cn - nhiệt dung riêng trung bình của nước: Cn= 4180,5 J/kg.độ - nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của nước lạnh - nhiệt độ của nước ngưng (bằng nhiệt độ của hơi thứ): h Lượng nước cần trong ngày cho mục đích này là: V5 = 73,11.2 = 146,22 m3/ngày - Nước dùng cho nồi hơi: Nồi hơi sử dụng cho phân xưởng có năng suất 3 tấn hơi/ngày » 3m3 nước/h. Lượng nước cấp cần thiết cho nồi hơi trong ngày với điều kiện có tuần hoàn sử dụng lại: V6 = 3 x 2 = 6 m3 nước/h - Nước sử dụng để vệ sinh thiết bị: Vệ sinh thiết bị được thực hiện bằng cách dùng nước để chạy thay sữa trong hệ thống thiết bị trong 30 phút sau mỗi ca. Ngoài ra, vệ sinh còn được thực hiện ở một số thiết bị sau mỗi mẻ trộn. Lấy lưu lượng nước chạy trong hệ thống thiết bị là 5 m3 /h. Lượng nước vệ sinh trong một ngày 3 ca là : 5 x 0,5(h) x 3 = 7,5m3. Các giai đoạn vệ sinh chọn tổnglượng nước sử dụng vệ sinh là 7,5 m3. Vậy lượng nước vệ sinh là: V7 = 7,5 + 7,5 = 15m3/ngày Tổng lượng nước cần cho sản xuất: V’’ = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 + V6 + V7 = 278,1m3/ngày Tổng lượng nước cần cung cấp cho phân xưởng là: V = V’ + V’’ = 292,95m3/ngày Chọn V = 300m3/ngày = 300 x 300(ngày/năm) = 90.000 m3/năm