BÀI BÁO CÁO-THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT SỮA THANH TRÙNG 7,5 TRIỆU LÍT,NĂM

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT SỮA THANH TRÙNG 7,5 TRIỆU LÍT/NĂM
Nhóm:
Lê Thành Đạt Lê Thị Quyên
Nguyễn Thị Ánh Đào Diệp Mai Thy
Ngô Tấn Lợi Mai Tường Vy
5. Tính hơi



STT
Thiết bị sử
dụng hơi
Nhiệt độ hơi đốt
(
0
C)
Áp suất
(at)
i
h

(kcal/kg)
i
n

(kcal/kg)
1
Gia nhiệt sơ bộ

104
0

C

1,2

641,1
104,3

2
Tiệt trùng cream

140
0
C

4

654,9

143,7

3
Gia nhiệt trước
bài khí

104
0
C

1,2

641,1
104,3

4
Thanh trùng
110
0
C
1,4
642,8
108,9

5.1. Lượng nhiệt và hơi cung cấp cung cấp cho thiết bị gia nhiệt sơ bộ
Q
1
’= G
s
*C
s
*(t
2
– t
1
)
Trong đó:
Q
1
’
: là nhiệt hửu ích dùng để gia nhiệt
G

s
: là lượng sữa cần gia nhiệt
C
s
: là nhiệt dung riêng của sữa có nồng đô chất khô là 13%
C
s
= C
n
*(1-B) + (C
ck
*B)
C
n
: là nhiệt dung riêng của nước Kcal/kg
0
c
C
ck
: là nhiệt dung riêng của chất khô Kcal/kg
0
c
B: là hàm lượng chất %
Suy ra: C
s
= 1*(1-0,13) + (0,95*0,13)=0,9935 Kcal/kg
0
c
t
2

: là nhiệt độ của sữa sau khi gia nhiệt
Bảng 5. Bảng liệt kê các thiết bị sử dụng hơi và các thông số sử dụng cho tính lượng
hơi đốt ( các thông số được tra trong bảng I.251 sổ tay quá trình thiết bị và công nghệ
hóa chất tập 1)
t
3
: là nhiệt độcủa sữa trước khi gia nhiệt
Ta có: G
s
= 1513,12 (lít/h) = 1558,5 (Kg/h)
t
2
=45
0
c
t
1
=4
0
c
Suy Ra : Q
1
’
=1558,5 *0,9935*(45-4)=63483,8 (Kcal /h)
 Lượng nhiệt tổn thất do bức xạ là Q
1
’’=10%Q
1
’
 Lượng nhiệt tổn thất do bản thân thiết bị hấp thụ Q

1
’’’
=20% Q
1
’

 Lượng nhiệt cần cung cấp Q
1
=Q
1
’+Q
1
’’+ Q
1
’’’
= 1,3Q
1
’= 82528,94 kcal/h
 Lượng hơi đốt cần cung cấp cho thiết bị D
1
=


=


= 153,7 kg/h
Trong đó :
D
1

: là lượng hơi đốt cung cấp cho thiết bị gia nhiệt sơ bộ
Q
1
là nhiệt lượng cung cấp cho thiết bị gia nhiệt sơ bộ
i
h
: là nhiệt lượng riêng của hơi nước, i
h
= 641,1 kcal/kg
i
n
: la nhiệt lương riêng của nước , i
n
= 104,3 kcal/kg
5.2. Lượng nhiệt cần dùng cho thiết bị tiệt trùng cream
Q
2
’= G
s
*C
s
*(t
2
– t
1
)
Trong đó:
Q
2
’

: là lượng nhiệt hửu ích dùng để tiệt trùng
G
s
: là lượng sữa cream cần tiệt trùng
C
s
: là nhiệt dung riêng của sữa có nồng đô chất khô là 13%
C
s
= C
n
*(1-B) + (C
ck
*B)
C
n
: là nhiệt dung riêng của nước Kcal/kg
0
c
C
ck
: là nhiệt dung riêng của chất khô Kcal/kg
0
c
B: là hàm lượng chất khô %
Suy ra: C
s
= 1*(1-0,13) + (0,95*0,13)=0,9935 Kcal/kg
0
c

t
2
: là nhiệt độ của cream sau khi gia nhiệt
t
3
: là nhiệt độcủa cream trước khi gia nhiệt
G
s
= 87,43 =90,1 (kg/h)
t
2
= 130
0
C
t
1
= 4
0
C
Suy Ra Q
2
’= 90,1 *0,9935*(130-4)= 11278,8 Kcal/h
 Chọn nhiệt tổn thất do bức xạ : Q
2
’’=10%Q
2
’
 Lượng nhiệt tổn thất do bản thân thiết bị hấp thụ Q
2
’’’

=20% Q
2
’

 Lượng nhiệt cần cung cấp cho thiết bị Q
2
=Q
2
’+Q
2
’’+Q
2
’’’
=1,3Q
2
’=14662,44 (kcal/h)
 Lượng hơi đốt cung cấp cho thiết bị tiệt D
2
=


=


= 28,68 (kg/h)
Trong đó :
D
2
: là lượng hơi đốt cung cấp cho thiết bị tiệt trùng cream
Q

2
là nhiệt lượng cung cấp cho thiết bị tiệt trùng cream
i
h
: là nhiệt lượng riêng của hơi nước, i
h
= 654,9 kcal/kg
i
n
: la nhiệt lương riêng của nước , i
n
= 143,7 kcal/kg
5.3. Lượng nhiệt cần dùng cho thiết bị gia nhiệt trước bài khí
Q
3
= G
s
*C
s
*(t
2
– t
1
)
Trong đó:
Q
3
’
: lượng nhiệt hửu ích dùng để gia nhiệt
G

s
: là lượng sữa cần gia nhiệt
C
s
: là nhiệt dung riêng của sữa có nồng đô chất khô là 13%
C
s
= C
n
*(1-B) + (C
ck
*B)
C
n
: là nhiệt dung riêng của nước Kcal/kg
0
c
C
ck
: là nhiệt dung riêng của chất khô Kcal/kg
0
c
B: là hàm lượng chất khô %
Suy ra: C
s
= 1*(1-0,13) + (0,95*0,13)=0,9935 Kcal/kg
0
c
t
2

: là nhiệt độ của sữa sau khi gia nhiệt
t
1
: là nhiệt độ sữa trước khi gia nhiệt
G
s
=1459,68 lít/h = 1502,77 (kg/h)
t2= 65
0
C
t
1
= 4
0
C
Suy Ra Q
3
= 1502,77 *0,9935*(65-4)= 91073,12 Kcal/giờ
 Chọn nhiệt tổn thất do bức xạ : Q
3
’’=10%Q
3
’
 Lượng nhiệt tổn thất do bản thân thiết bị hấp thụ Q
3
’’’
=20% Q
3
’

 Lượng nhiệt cần cung cấp cho thiết bị Q
3
=Q
3
’+Q
3
’’+Q
3
’’’
=1,3Q
3
’=118395 kcal/h
 Lượng hơi đốt cung cấp cho thiết D
3
=


=


= 220,56kg/h

Trong đó :
D
3
: là lượng hơi đốt cung cấp cho thiết bị gia nhiệt trước khi bài khí
Q
3
là nhiệt lượng cung cấp cho thiết bị gia nhiệt trước khi bài khí
i

h
: là nhiệt lượng riêng của hơi nước, i
h
= 641,1 kcal/kg
i
n
: la nhiệt lương riêng của nước , i
n
= 104,3 kcal/kg
5.4. Lượng nhiệt cần gia nhiệt cho thiết bị thanh trùng
Q
5
= G
s
*C
s
*(t
2
– t
1
)
Trong đó:
Q
4
’
: lượng nhiệt hửu ích cho quá trình thanh trùng
G
s
: là lượng sữa cần gia nhiệt
C

s
: là nhiệt dung riêng của sữa có nồng đô chất khô là 13%
C
s
= C
n
*(1-B) + (C
ck
*B)
C
n
: là nhiệt dung riêng của nước Kcal/kg
0
c
C
ck
: là nhiệt dung riêng của chất khô Kcal/kg
0
c
B: là hàm lượng chất khô %
Suy ra: C
s
= 1*(1-0,15) + (0,95*0,15)=0,9925 Kcal/kg
0
c
t
2
: là nhiệt độ của sữa sau khi gia nhiệt
t
1

: là nhiệt độ sữa trước khi gia nhiệt
G
4
= 2232,4 lít/h = 2299,372 kg/h
t
2
= 75
0
C
t
1
= 55
0
C
Suy Ra Q
4
= 2299,372 *0,9925*(75 - 55)= 45642,54 Kcal/h
 Chọn nhiệt tổn thất do bức xạ : Q
4
’’=10%Q
4
’
 Lượng nhiệt tổn thất do bản thân thiết bị hấp thụ Q
4
’’’
=20% Q
4
’

 Lượng nhiệt cần cung cấp cho thiết bị Q

4
=Q
4
’+Q
4
’’+Q
4
’’’
= 1,3Q
4
’= 59335,3 kcal/h
 Lượng hơi đốt cung cấp cho thiết D
4
=


=


= 111,14 kg/giờ




Trong đó :
D
4
: là lượng hơi đốt cung cấp cho thiết bị thanh trùng
Q
4

là nhiệt lượng cung cấp cho thiết bị thanh trùng
i
h
: là nhiệt lượng riêng của hơi nước, i
h
= 642,8 kcal/kg
i
n
: la nhiệt lương riêng của nước , i
n
= 108,9 kcal/kg

Bảng tổng kết lượng hơi sử dụng cho các thiết bị
STT
Thiết bị sử dụng hơi
Năng suất tiêu thụ hơi (kg/h)
1
Gia nhiệt sơ bộ

153,7
2
Tiệt trùng cream

28,68
3
Gia nhiệt trước bài khí

220,56
4
Thanh trùng

111,14

6. Tính đường kính ống dẫn hơi
STT
Thiết bị sử dụng hơi
Khối lượng riêng của hơi
kg/m
3
1
Gia nhiệt sơ bộ

0,6865
2
Tiệt trùng cream

2,12
3
Gia nhiệt trước bài khí

0,6865
4
Thanh trùng
0,7631

Bảng 6. khối lượng riêng của hơi nước cho các thiết bị sử dụng hơi ( các thông số
được tra trong bảng I.251 sổ tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất tập 1)
6.1. Thiết bị gia nhiệt sơ bộ
Dường kính ống dẫn d=




Trong đó :
d : là đường kính ống dẫn
D: là năng suất tiêu thu hơi của thiết bị Kg/h
: là khối lượng riêng của hơi Kg/m
3
: là vận tốc trung bình của hơi trong ống dẫn m/s.  tối ưu cho ông dẫn hơi
nằm trong khoảng (2530) m/s. Chọn = 30m/s
d=



=0,051 m= 51 mm
Chọn d=60mm
6.2. Thiết bị tiệt trùng cream
Dường kính ống dẫn d=




Trong đó
d : là đường kính ống dẫn
D: là năng suất tiêu thu hơi của thiết bị Kg/h

: là khối lượng riêng của hơi Kg/m
3

: là vận tốc trung bình của hơi trong ống dẫn m/s.  tối ưu cho ông dẫn hơi
nằm trong khoảng (2530) m/s. Chọn = 30m/s
d=



=0,013 m= 13 mm
Chọn d=20mm
6.3. Thiết bị gia nhiệt trước bài khí
Dường kính ống dẫn d=




Trong đó :
d : là đường kính ống dẫn
D: là năng suất tiêu thu hơi của thiết bị Kg/giờ
: là khối lượng riêng của hơi Kg/m3
: là vận tốc trung bình của hơi trong ống dẫn m/s.  tối ưu cho ông dẫn hơi
nằm trong khoảng (2530) m/s. Chọn = 30m/s
d=



= 0,062 m= 62 mm
Chọn d= 80mm
6.4. Thiết bị thanh trùng

Dường kính ống dẫn d=




Trong đó :
d : là đường kính ống dẫn
D: là năng suất tiêu thu hơi của thiết bị Kg/giờ
: là khối lượng riêng của hơi Kg/m3
: là vận tốc trung bình của hơi trong ống dẫn m/s.  tối ưu cho ông dẫn hơi
nằm trong khoảng (2530) m/s. Chọn = 30m/s
d=



= 0,041 m= 41 mm
Chọn d=60 mm
7. Vẻ giản đồ hơi và đường trung bình tiệu thụ hơi
STT
Thiết bị sử dụng hơi
Đặc điểm làm việc
thiết bị
Năng suất
tiêu thụ hơi
(kg/h)
Số
thiết
bị
Tổng năng
suất tiêu thụ

hơi (kg/h)
1
Gia nhiệt sơ bộ

Liên tục
153,7
1
153,7
2
Tiệt trùng cream

Gián đoạn
28,68
2
57,36
3
Gia nhiệt trước bài khí

Liên tục
220,56
1
220,56
4
Thanh trùng
Gián đoạn
111,14
2
222,28

Bảng 7.1.Đặc điểm làm việc và năng suất tiêu thụ hơi của từng thiết bị
7.1. Giản đồ hơi

700

600

500

400




15 30 45 60 75 90 105 115





 Thiết bị tiệt trùng cream:
 Thiết bị thanh trùng:


Đường trung bình: D
tb
=


=595,91 kg/h

75%Max= 0,75*653,425=490,425 (kg/h). Suy ra D
tb
>75%Max. Chọn D
tb







𝑻𝑩𝑳𝑻  𝟑𝟕𝟒 𝟐𝟔

653,9 (max)

431,62
653,9

𝑇𝐵𝐿𝑇: tổng năng suất hơi của các thiết bị sử dụng hơi liên tục
8. Tính toán chọn nồi hơi
 Lượng hơi cung cấp cho tất cả thiết bị trung bình 1h sẻ là D
tb
= 595,91.
 Lượng hơi hao hụt do bức xạ: 10%
 Lượng hơi hao hụt do đường ống: 5%
 Lượng hơi hoa hụt do rò rỉ: 5%
 Tổn thất do nước ngưng: 12%
 Tổn thất do bản thân nồi hơi hấp thu nhiệt: 15%
Suy ra
 Lượng hơi cần tạo ra từ lò hơi là: 47%D

tb
+D
tb
= 1,47D
tb
= 875,98 (kg/h)
Chọn nồi hơi: Năng suất hơi : 1000 Kg/h
+ Áp suất hơi : 10at
+Nhiệt độ 179
0
C
+ Kích thước : 4200 x 3570 x 3850 (mm)
+ Mặt chịu nhiệt : 42 (m
2
)
Nồi hơi làm việc liên tục cung cấp hơi cho toàn thiết bị
Số lượng : n=


= 0,875
Cần 1 thiết bị cug cấp hơi. Tuy nhiên trong quá trình không tránh khỏi trường hợp nồi hơi bị hư
nên cần 1 nồi hơi dư phòng
9. Tính lượng nhiên liệu tiêu thụ để tạo ra hơi nước bảo hòa
 Nguyên liệu chọn cho nồi hơi để tạo ra hơi bảo hòa là dầu FO
 Lượng dầu FO cần cung cấp cho nồi hơi:
B=





Trong đó :
Q : Nhiệt trị thấp làm việc của dầu FO , Q = 41131 KJ/kg = 9825,8 Kcal/kg
D : Năng suất hơi , D = 1000 kg/h .
 : Hiệu suất lò hơi ,  = 70 % .
i
h
:Entalpy của hơi quá nhiệt , i
h
= 2781,7 kJ/kg = 664,4 kcal/kg kết quả này được tra
từ bảng I.254.sổ tay thiết bị và hóa chất tâp 1, nhà xuất bảng khoa học kỹ thuật
i
nc
: Entalpy của nước cấp , i
nc
= 181,3 kcal/kg . kết quả này được tra từ bảng I.251.sổ
tay thiết bị và hóa chất tâp 1, nhà xuất bảng khoa học kỹ thuật
D=


= 70,23 kg/giờ
Lượng dầu sử dụng trong một ngày 70,23*24 = 1685,52 kg/ngày
Lượng dầu sử dụng trong một tuần 1685,52 *7 = 11798,64 kg/ngày
Lượng dầu sử dụng trong một tháng 1685,52 *30 = 50565,6 kg/tháng
Lượng dầu sử dụng trong một năm: 1685,52 *365 = 615214,8 kg /năm
Bảng giá trị nhiệt trị thấp của một số nhiên liệu thông dụng (tham khảo):
Loại nhiên liệu
Nhiệt trị (kJ/kg)
Than ít bitum loại A
24490 – 26823

Than ít bitum loại B
22158 – 24490
Than ít bitum loại C
19358 – 22158
Than non loại A
14693 - 19358
Than non loại B
14693
Dầu nặng (dầu FO)
41131 - 43138
Dầu Diesel (dầu DO)
43138
Khí hóa lỏng LPG
39927 - 54900
Khí thiên nhiên
55979 ( hay 37118 kJ/m
3
ở 1atm và
20
o
C)