Thiết kế nhà máy chế biến thủy sản - Chương 6

Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh
CHƯƠNG 6
TÍNH ĐIỆN, HƠI, NƯỚC, LẠNH
6.1.TÍNH ĐIỆN [8]
Điện sử dụng trong nhà máy gồm 2 mục đích:
− Điện để chạy máy, thiết bò gọi là điện động lực.
− Điện để chiếu sáng.
6.1.1. Tính điện động lực
Bảng 6.1: Tổng kết công suất các thiết bò, máy móc trong nhà máy.
Thiết bò – máy
Số
lượng
Công
suất
(kW)
Số giờ làm
việc tối đa
trong ngày
(h)
Tổng công
suất
(kWh)
Tủ cấp đông tiếp xúc 500 kg/mẻ 1 30 12 360
Tủ cấp đông tiếp xúc 750 kg/mẻ 1 30 12 360
Thiết bò cấp đông IQF 250T 1 35 6 210
Thiết bò cấp đông IQF 350T 1 35 7,5 262,5
Máy rã đông block 1 1,5 1,5 2,25
Máy mạ băng block 1 1,5 1,5 2,25
Máy đá vẩy 1 33 8 264
Máy đóng gói chân không 2 5 3 30
Tủ hấp 2 ngăn 1 4 9 36

Máy xay thòt 1 1 1 1
Máy cắt rau củ 1 0,75 1 0,75
Máy cắt sợi 1 0,5 1 0,5
SVTH: Ngô Anh Thư -69-
Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh
Máy ly tâm 1 4 1 4
Máy trộn 1 0,4 1 0,4
Máy nhào bột 1 9 1,5 13,5
Máy cán bột 1 2,25 7,5 16,875
Quạt công nghiệp 5 0,25 12 15
Máy rà kim loại 1 0,5 4,5 2,25
Hệ thống lạnh 100 100
Tổng cộng 1681,275
Công suất sử dụng điện năng của các phân xưởng phụ trợ lấy bằng 10% công
suất động lực của phân xưởng chính. Công suất động lực của nhà máy:
P
đl
= 1,1 x 1681,275 = 1849,4 kWh
Công suất tính toán:
P
tt
= k
nc
x P
đl
= 0,6 * 1849,4 = 1109,64 kWh
Với k
nc
: hệ số nhu cầu, k
nc

= 0,6.
6.1.2. Tính điện chiếu sáng
Điện chiếu sáng được tính 1 cách tương đối bằng 10% công suất động lực:
P
cs
= 0,1 ×P
đl
= 0,1 ×1849,4 = 184,94 kWh
6.1.2.1. Xác đònh hệ số công suất và dung lượng bù
 Xác đònh hệ số công suất
Trong nhà máy, các động cơ sử dụng thường không đồng bộ, chúng tiêu thụ
một công suất phản kháng lớn để tạo từ trường nên hệ số cosϕ tương đối thấp, do
đó ta tính cosϕ trung bình chứ không tính cosϕ làm việc ở chế độ đònh mức.
cosϕ =
22
tttt
tt
QP
P
+

Trong đó Q
tt
: công suất phản kháng, kW.
Q
tt
= P
tt
Σ
* tgϕ

tb
SVTH: Ngô Anh Thư -70-
Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh
P
tt
Σ
= P
tt
+ P
cs
* K
cs
Với K
cs
: hệ số không đồng thời của các bóng đèn, K
ts
= 0,9.
→ P
tt
Σ
= 1109,64 + 184,94 * 0,9 = 1276,086 kWh
Chọn cosϕ
tb
= 0,6 → tgϕ
tb
= 1,33.
→ Q
tt
= 1276,086 * 1,33 = 1697,2 kVAR
 Tính dung lượng bù

Cần phải nâng cao cosϕ để giảm tổn thất điện trên đường dây, giảm tổn thất
do máy và các thiết bò không đồng bộ.
Công suất bộ tụ cần đặt:
Q
b
= P
tt
* (tgϕ
1
- tgϕ
2
)
Trong đó:tgϕ
1
= 1,33 (ứng với cosϕ
1
= 0,6: hệ số công suất ban đầu)
tgϕ
2
= 0,48 (ứng với cosϕ
2
= 0,9: hệ số công suất cần nâng)
→ Q
b
= 1109,64 * (1,33 – 0,48) = 943,194 kVAR
Chọn bộ tụ 3 pha, công suất 40 kVAR do Liên Xô sản xuất (2 x KC2 – 0,38 –
40 – 3Y1)
Số bộ tụ cần dùng:
===
40

943,194
4
b
Q
n
23,6 cái → Chọn n = 24 cái.
Tính lại hệ số công suất: cosϕ
2
=
22
tttt
tt
QP
P
+
=
22
)4*( nQP
P
tttt
tt
−+
→ cosϕ
2
=
22
)40*242,1697(64,1109
64,1109
−+
= 0,83.

SVTH: Ngô Anh Thư -71-
Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh
6.1.2.2. Chọn máy biến áp
Để đảm bảo nhà máy hoạt động liên tục, chọn máy biến áp có công suất sao
cho phụ tải làm việc với công suất 80% công suất đònh mức của máy, khi đó máy
sẽ làm việc kinh tế nhất.
Công suất máy biến áp:
P = 0,8 * S
đm
≥
2
cos
ϕ
Σtt
P
→ S
đm
=
8,0*cos
2
ϕ
Σtt
P
=
8,0*83,0
1276,086
= 1921,82 kVA
Chọn 2 máy biến áp loại TM 1000/10, dung lượng đònh mức 1000 kVA.
Ngoài ra, nhà máy cần có máy phát điện để phòng tránh sự cố mất điện gây
hỏng sản phẩm. Dự kiến chọn 3 máy phát điện, mỗi máy có công suất là 750kWh.

6.2.TÍNH HƠI [24]
Lượng hơi cần cung cấp cho toàn phân xưởng sản xuất trong 1 giờ:
D = D’ + D”
Trong đó: D’: Lượng hơi cần cung cấp cho quá trình hấp trong phân xưởng thực
phẩm chế biến, D = 550 kg/h (xem bảng 4.8).
D”: Lượng hơi cần cung cấp cho quá trình luộc, hấp (phòng khi cần
sản xuất các sản phẩm có qua luộc, hấp như tôm luộc, nghêu hấp…)
trong phân xưởng thủy sản. Lấy D” = D’ = 550 kg/h.
→ D = D’ + D” = 550 + 550 = 1100 kg/h.
Chọn nồi hơi ống nước Model MW 1500 của công ty TNHH Hồng Nhựt với
năng suất hơi ở 100
o
C là 1500 kg/h.
6.3.TÍNH NƯỚC
-Nước phục vụ cho nồi hơi
Quá trình ngưng tụ sử dụng lại 80% nước và nồi hơi làm việc 16 h/ngày.
Vậy lượng nước hao phí cho nồi hơi trong 1 ngày:
V
nh

===
1000
2,0*11002,0*
n
D
ρ
0,22 m
3
-Nước vệ sinh thiết bò: 20 m
3

/ ngày.
SVTH: Ngô Anh Thư -72-
Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh
-Nước vệ sinh nhà xưởng: 30 m
3
/ngày
-Nước dùng trong quá trình sản xuất, chế biến: 50 m
3
/ngày.
-Nước sinh hoạt: trung bình 1 công nhân sử dụng 40l nước/ ngày.
306 công nhân sử dụng: 306 x 40 = 12240 l nước/ngày = 12,24 m
3
nước/ngày.
-Nước dùng cho tưới cây: 1 l/h.m
2
Tổng lượng nước dùng cho tưới cây :1 x 2000 x 24 = 48000 l nước/ ngày = 48
m
3
nước/ngày.
-Nước phục vụ phòng cháy chữa cháy: 2 l/s sử dụng trong 15 phút  1800 l/ngày
= 1,8 m
3
/ngày.
-Thất thoát: 5%.
Vậy lượng nước cần dùng trong ngày:
V
n
= 0,22 + 20 + 30 + 50 + 12,24 + 48 + 1,8 + 0,5%V
n
= 171 m

3
/ngày
6.4.TÍNH LẠNH [5, 6, 7]
6.4.1. Tính chi phí lạnh
Tổng tổn thất lạnh Q:
Q = Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
Trong đó: Q
1
: tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh.
Q
2
: tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm.
Q
3
: tổn thất lạnh để thông gió phòng lạnh.
Q
4
: tổn thất lạnh trong vận hành.
6.4.1.1. Chi phí lạnh cho phòng trữ đông thủy sản
 Q
1
: Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh.
Q

1
= Q
11
+ Q
12
+ Q
13
Trong đó: Q
11
: tổn thất lạnh qua các vách và mái.
Q
12
: tổn thất lạnh qua nền.
Q
13
: tổn thất lạnh do bức xạ mặt trời.
SVTH: Ngô Anh Thư -73-
Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh
− Xác đònh Q
11
Q
11
= K * F * (t
ng
– t
tr
)
Trong đó: K: hệ số truyền nhiệt của vách và mái, W/m
2
K.

F: diện tích mặt ngoài của các vách và mái, m
2
t
ng
: nhiệt độ không khí bên ngoài,
o
C
t
tr
: nhiệt độ không khí bên trong phòng lạnh, t
tr
= -18
o
C
→ Q
11
= [0,58 * (19 * 4,2) * 0] + [0,41 * (19 * 4,2) * (15 – (-18))] + [0,41 * (10 *
4,2) * (15 – (-18))] * 2 + [0,2 * (19 * 10) * (30 – (-18))]
→ Q
11
= 3007W
− Xác đònh Q
12
Q
12
= K * F * (t – t
tr
)
Trong đó: K: hệ số truyền nhiệt của nền, K = 0,35 W/m
2

K
F: diện tích nền
F = 19 * 10 = 190 m
2
t: nhiệt độ trung bình của không khí trong các rãnh thông gió (nền có bố
trí các rãnh thông gió), t = 3
o
C
t
tr
: nhiệt độ không khí bên trong phòng lạnh, t
tr
= -18
o
C
→ Q
12
= 0,35 * 190 * [3 – (-18)] = 1397W
− Xác đònh Q
13
: do phòng trữ đông thủy sản được đặt bên trong phân xưởng,
vách ngoài không tiếp xúc với ngoài trời nên Q
13
= 0
* Như vậy, Q
1
= Q
11
+ Q
12

+ Q
13
= 3007 + 1397 + 0
Q
1
= 4404W
 Q
2
: tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm.
Do nhiệt độ sản phẩm nhập vào phòng trữ đông có nhiệt độ tương ứng với
nhiệt độ phòng nên Q
2
= 0.
 Q
3
: tổn thất lạnh để thông gió phòng lạnh.
SVTH: Ngô Anh Thư -74-
Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh
Tổn thất lạnh để thông gió được tính trong các trường hợp phòng lạnh có sự
trao đổi không khí trong phòng với không khí ngoài phòng. Trường hợp này thường
xảy ra đối với các phòng trữ lạnh rau quả, còn các loại phòng khác thì không cần
thiết. Do đó, Q
3
= 0.
 Q
4
: tổn thất lạnh trong vận hành.
Q
4
= Q

41
+ Q
42
+ Q
43
+ Q
44
Trong đó: Q
41
: tổn thất lạnh do chiếu sáng.
Q
42
: tổn thất lạnh do có người làm việc trong phòng.
Q
43
: tổn thất lạnh do có các loại máy công tác làm việc trong phòng lạnh.
Q
44
: tổn thất lạnh do mở cửa phòng lạnh.
− Xác đònh Q
41
Q
41
= A * F
Trong đó: F: diện tích phòng lạnh, F = 190m
2
A: lượng nhiệt tỏa ra do chiếu sáng trên 1m
2
phòng lạnh, A = 1 kcal/m
2

h
→ Q
41
= 190 * 1 = 190 kcal/h = 221W
− Xác đònh Q
42
Q
42
= 0,35 * n, kW
Trong đó: n: số người làm việc trong phòng, n = 2.
→ Q
42
= 0,35 * 2 = 0,7 kW = 700W
− Xác đònh Q
43
Q
43
=
K
N
, kW
Trong đó: N: công suất động cơ điện, chọn N = 2KW
K: hệ số dự trữ công suất động cơ điện, K = 1,1.
→ Q
43
= 2 / 1,1 = 1,818 kW = 1818W
− Xác đònh Q
44
Q
44

= B * F
SVTH: Ngô Anh Thư -75-
Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh
Trong đó: F: diện tích phòng lạnh, F = 190m
2
B: tổn thất lạnh do mở cửa trên 1m
2
phòng lạnh, B = 2,3 W/m
2
→ Q
44
= 190 * 2,3 = 437W
* Như vậy, Q
4
= Q
41
+ Q
42
+ Q
43
+ Q
44
= 221 + 700 + 1818 + 437

= 3176W
 Tổng tổn thất lạnh đối với phòng trữ đông thủy sản
Q = Q
1
+ Q
2

+ Q
3
+ Q
4
= 4404 + 0 + 0 + 3176
Q = 7580W
6.4.1.2. Chi phí lạnh cho phòng trữ đông thực phẩm chế biến
Tương tự, ta cũng tính được:
 Q
1
: Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh.
Q
1
= Q
11
+ Q
12
+ Q
13
− Xác đònh Q
11
Q
11
= K * F * (t
ng
– t
tr
)
→ Q
11

= [0,58 * (10 * 4,2) * 0] + [0,41 * (10 * 4,2) * (15 – (-18))] + [0,41 * (10 *
4,2) * (15 – (-18))] * 2 + [0,2 * (10 * 10) * (30 – (-18))]
→ Q
11
= 2665W
− Xác đònh Q
12
Q
12
= K * F * (t – t
tr
)
K = 0,35 W/m
2
K, F = 10 * 10 = 100 m
2
, t = 3
o
C, t
tr
= -18
o
C.
→ Q
12
= 0,35 * 100 * [3 – (-18)] = 735W
− Xác đònh Q
13
: Q
13

= 0
* Như vậy, Q
1
= Q
11
+ Q
12
+ Q
13
= 2665 + 735 + 0

= 3400W
 Q
2
: tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm: Q
2
= 0.
 Q
3
: tổn thất lạnh để thông gió phòng lạnh: Q
3
= 0.
 Q
4
: tổn thất lạnh trong vận hành.
Q
4
= Q
41
+ Q

42
+ Q
43
+ Q
44
SVTH: Ngô Anh Thư -76-
Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh
− Xác đònh Q
41
Q
41
= A * F
F = 100m
2
, A = 1 kcal/m
2
h.
→ Q
41
= 100 * 1 = 100 kcal/h = 116W
− Xác đònh Q
42
: Q
42
= 700W
− Xác đònh Q
43
: Q
43
= 1818W

− Xác đònh Q
44
Q
44
= B * F
F = 100m
2
, B = 3,5 W/m
2
.
→ Q
44
= 100 * 3,5 = 350W
* Như vậy, Q
4
= Q
41
+ Q
42
+ Q
43
+ Q
44
= 116 + 700 + 1818 + 350

= 2984W
 Tổng tổn thất lạnh đối với phòng trữ đông thực phẩm chế biến
Q = Q
1
+ Q

2
+ Q
3
+ Q
4
= 3400 + 0 + 0 + 2984
Q = 6384W
6.4.1.3. Chi phí lạnh cho phòng trữ đông thòt heo
 Q
1
: Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh.
Q
1
= Q
11
+ Q
12
+ Q
13
− Xác đònh Q
11
Q
11
= K * F * (t
ng
– t
tr
)
→ Q
11

= [0,58 * (4 * 4,2) * 0] + [0,46 * (4 * 4,2) * ((-4) – (-18)] + [0,41 * (6 * 4,2) *
(15 – (-18))] * 2 + [0,2 * (6 * 4) * (30 – (-18))]
→ Q
11
= 1021W
− Xác đònh Q
12
Q
12
= K * F * (t – t
tr
)
K = 0,35 W/m
2
K, F = 6 * 4 = 24 m
2
, t = 3
o
C, t
tr
= -18
o
C.
→ Q
12
= 0,35 * 24 * [3 – (-18)] = 176W
SVTH: Ngô Anh Thư -77-
Chương 6: Tính điện, hơi, nước, lạnh
− Xác đònh Q
13

: Q
13
= 0
* Như vậy, Q
1
= Q
11
+ Q
12
+ Q
13
= 1021 + 176 + 0

= 1197W
 Q
2
: tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm: Q
2
= 0.
 Q
3
: tổn thất lạnh để thông gió phòng lạnh: Q
3
= 0.
 Q
4
: tổn thất lạnh trong vận hành.
Q
4
= Q

41
+ Q
42
+ Q
43
+ Q
44
− Xác đònh Q
41
Q
41
= A * F
F = 24m
2
, A = 1 kcal/m
2
h.
→ Q
41
= 24 * 1 = 24 kcal/h = 29W
− Xác đònh Q
42
: Q
42
= 700W
− Xác đònh Q
43
: Q
43
= 1818W

− Xác đònh Q
44
Q
44
= B * F
F = 24m
2
, B = 7 W/m
2
.
→ Q
44
= 24 * 7 = 168W
* Như vậy, Q
4
= Q
41
+ Q
42
+ Q
43
+ Q
44
= 29 + 700 + 1818 + 168

= 2715W
 Tổng tổn thất lạnh đối với phòng trữ đông thòt heo đông lạnh
Q = Q
1
+ Q

2
+ Q
3
+ Q
4
= 1197 + 0 + 0 + 2715
Q = 3912W
6.4.1.4. Chi phí lạnh cho phòng trữ đông nguyên liệu thủy sản đông lạnh
 Q
1
: Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh.
Q
1
= Q
11
+ Q
12
+ Q
13
− Xác đònh Q
11
Q
11
= K * F * (t
ng
– t
tr
)
SVTH: Ngô Anh Thư -78-