CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN HƠI − NƯỚC − ĐIỆN − LẠNH

6.1. Tính lượng hơi cho nhà máy

6.1.1. Lượng nhiệt tính cho nồi nấu

6.1.1.1. Lượng nhiệt cung cấp cho nồi hồ hóa

Khối lượng dịch cháo của một mẻ là: G₁ = (123,75/459,48) x 40.000 = 10773,03 (kg)

Lượng nhiệt cần cung cấp để nâng nhiệt độ của khối dịch từ 38^oC lên 58^oC là:

Q₁₁ = G₁ x C₁₁ (T₂ − T₁) = 10773,05 x 0,88 x (58 − 38) = 189605,68 (kcal)

Lượng nhiệt cần duy trì khối dịch ở 58^oC là: Q₁₂ = i x W₁

Trong đó: i: hàm nhiệt của hơi nước, i = 640 kcal/kg^oC.

W₁: lượng nước bay hơi trong giai đoạn này, W₁ = 2% G₁.

→ Q₁₂ = 640 x 2% x 10773,05 = 137895,04 (kcal)

Lượng nhiệt để nâng khối cháo từ 58^oC lên 100^oC là: Q₁₃ = (G₁ − 0,02G₁) x C₁₁ x (T₂ − T₁) = 0,98 x 10773,05 x 0,88 x (100 − 58) = 390208,5 (kcal)

Lượng nhiệt để duy trì khối cháo sôi là: Q₁₄ = i x

W₂: hàm nhiệt của hơi nước, i = 640 kcal/kg^oC

W₁: lượng nước bay hơi trong giai đoạn này, W₁ = 3% G₁.

Q₁₄ = 640 x 3% x 10773,05 = 206842,56 (kcal)

Lượng nhiệt để cung cấp cho nồi hồ hóa là: Q1 = Q11+ Q12 + Q13 + Q14

= 189605,68 + 137895,04 + 390208,5 + 206842,56

= 924552,78 (kcal)

Tổn thất nhiệt trong nồi hồ hóa là: Lượng nhiệt đun nóng thiết bị: 2%

Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh: 2%

Lượng nhiệt tiêu tốn cho khoảng trống: 1% ∑Tiêu hao = 2% + 2% + 1% = 5%

Vậy lượng nhiệt thực tế cần cung cấp cho nồi hồ hóa là:

6.1.1.2. Lượng nhiệt cung cấp cho nồi đường hóa

Tổng lượng dịch trong nồi đường hóa sau khi hội cháo là: G₂ = 31780,48 (kg)

Trong đó C₁: nhiệt dung riêng của chất hòa tan, C₁ = 0,34 kcal/kg^oC

C₂: nhiệt dung riêng của nước, C₂ = 1 (kcal/kg^oC).

W₂₁: hàm ẩm của dịch, W₂₁ = 79,66%

Nhiệt lượng cần để giữ khối dịch ở 52^oC là Q₂₁ = i x W₂₁

Trong đó: i: hàm nhiệt của hơi nước, i = 640 kcal/kg^oC.

W₂₁: lượng nước bay hơi trong giai đoạn này, W₂₁ = 1,5% G₂.

→ Q₂₁ = 640 x 1,5% x 31780,48 = 305092,6 (kcal)

Nhiệt lượng cần để nâng khối dịch từ 52^oC lên 65^oC là Q₂₂ = G₂₂ x C₂₁ (T₂ − T₁)

Với G₂₂ = G₂ − 0,015G₂ = 31780,48 − 0,015 x 31780,48 = 31303,77 (kg)

Q₂₂ = (31780,48 − 0,015 x 31780,48) x 0,87 x (65 − 52) = 354045,67 (kcal)

Nhiệt lượng cần để giữ khối dịch ở 65^oC trong vòng 30 phút là Q₂₃ = i x W₂₃

Trong đó: i: hàm nhiệt của hơi nước, i = 640 kcal/kg^oC.

W₂₃ : lượng nước bay hơi trong giai đoạn này, W₂₁ = 2% G₂₂.

Q₂₃ = 640 x 2% x 31303,77 = 400688,29 (kcal)

Nhiệt lượng cần để nâng khối dịch từ 65^oC lên 72^oC là Q₂₄ = (G₂₂ − 2%G₂₂) x C₂₁ x (T₂ − T₁) = (31303,77 − 2% x 31303,77) x 0,87 x (72 − 65) = 186827,16 (kcal)

Nhiệt lượng để duy trì khối dịch ở 72^oC Q₂₅ = W₂₅ x i

Trong đó: i: hàm nhiệt của hơi nước, i = 640 kcal/kg^oC.

W₂₃ : lượng nước bay hơi trong giai đoạn này, W₂₁ = 3% G₂₄

Q₂₅ = 3% x (31303,77 − 2% x 31303,77) x 640 = 589011,73 (kcal)

Nhiệt lượng cần để nâng khối dịch từ 72^oC lên 78^oC là Q₂₆ = (G₂₄ − 3%G₂₄) x C₂₁ x (T₂ − T₁) = (30677,7 − 3% x 30677,7) x 0,87 x (78 − 72) = 155333,44 (kcal)

Nhiệt lượng để duy trì khối dịch ở 78^oC là: Q₂₇ = W₂₇ x i

Trong đó: i: hàm nhiệt của hơi nước, i = 640 kcal/kg^oC.

W₂₃ : lượng nước bay hơi trong giai đoạn này, W₂₁ = 3% G₂₆ Q₂₇ = 3%(30677,7 − 3% x 30677,7) x 640 = 571341,48 (kcal)

Nhiệt lượng cần cung cấp cho nồi đường hóa là: Q2 = Q21 + Q22 + Q23 + Q24 + Q25 + Q26 + Q27 = 305092,6 + 354045,67 + 400688,29 + 186827,16 + 589011,73 + 155333,44 + 571341,48 = 2562340,37 (kcal)

Tổn hao nhiệt trong nồi đường hóa là 5%

Vậy lượng nhiệt thực tế cần cung cấp là:

6.1.1.3. Lượng nhiệt cung cấp cho nồi nấu hoa

Khối lượng dịch đường trước khi đun hoa trong trường hợp sản xuất một mẻ bia nồng độ cao là: G₃ = [(516,93 x 40000) / 459,48] + [(516,93 x 40000 x 0,05) / 459,48] = 47251,37 (kg)

Tỷ nhiệt của khối dịch là: Nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ của khối dịch từ nhiệt độ ban đầu 78^oC lên nhiệt độ sôi 100^oC là:

Q₃₁ = G₃ x C₃₁ x (T₂ − T₁) = 47251,37 x 0,91 x (100 − 78) = 945972,42 (kcal) Nhiệt lượng để duy trì khối nhiệt sôi là:

Q₃₂ = i x W₃₂ = i x G₃ x 0,05 = 640 x 47251,37 x 0,05 = 1512043,84 (kcal)

Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho nồi nấu hoa là:

Q₃ = Q₃₁ + Q₃₂ = 945972,42 + 1512043,84 = 2458016,26 (kcal)

6.1.1.4. Nhiệt để đun nước nóng

Lượng nước nóng cần cho một mẻ nấu bia nồng độ cao là: 8618,44 + 17236,88 = 25855,32 (lít)

Lượng nhiệt để đun nước từ 30^oC lên 78^oC là: Q₄ = G x C x (T₂ − T₁)

= 25855,32 x (78 − 30) = 1241055,36 (kcal)

Nhiệt lượng tổn thất là 5%. Vậy nhiệt lượng thực tế cần cung cấp là:

6.1.1.5. Tổng nhiệt lượng cho một mẻ nấu

Q = Qhh + Qđh + Qđun hoa + Qnn = 973213,45 + 2697200,4 + 2587385,53 + 1306374,06 = 5235573,44 (kcal)

6.1.2. Tính lượng nhiệt cho phân xưởng hoàn thiện

6.1.2.1. Lượng nhiệt để thanh trùng bia chai

Lượng bia chai cần thanh trùng trong một ngày là 397388,6 chai (loại 500ml).

Khối lượng của mỗi chai bia là 0,65 kg/chai, C = 1 kcal/kg^oC.

Vậy nhiệt lượng cần cung cấp là

Q = 397388,6 x 0,65 x 1 x (75 − 25) = 12915129,5 (kcal)

6.1.2.2. Lượng nhiệt để hấp vỏ chai, thanh trùng đường ống thiết bị và thiết bị gây men

Lượng nhiệt để hấp vỏ chai, thanh trùng đường ống thiết bị và thiết bị gây men là khoảng 200 kg hơi/giờ.

6.1.3. Tính lượng hơi

Vậy tổng lượng hơi cần cung cấp trong một giờ là

D_T = D₁ + D₂ = 2423,87 + 1203,7 = 3627,57 (kg hơi/giờ)

6.1.4.Chọn nồi hơi

Dựa vào hơi cần cung cấp ta chọn nồi hơi có các đặc điểm sau:

• Nồi hơi dùng nguyên liệu là than
• Năng suất 4000 kg hơi/giờ
• Áp suất làm việc: 8 at
• Nhiệt độ hơi 183^oC
• Diện tích bề mặt đốt nóng 55m²
• Thể tích chứa nước 3,5 m³
• Đường kính ống sinh hơi: 620 mm
• Đường kính nồi hơi: 3000 mm
• Chiều cao nồi hơi: 4000 mm
• Hệ số hữu ích: 75%
• Số lượng nồi cần dùng: 2 chiếc

Tính kích thước cho nhà nồi hơi:

Nhà nồi hơi được xây dựng phía sau nhà máy gần bãi chứa than và xỉ than.

Đường kính nồi hơi là 3m, chiều cao nồi hơi là 4m, số lượng nồi hơi là 2 nồi. Vậy ta chọn nhà nồi hơi có các đặc điểm sau:

• Diện tích: 108 m²
• Kích thước: 12 x 9 x 6 (m)

6.1.5. Tính nhiên liệu cho nồi hơi

Nhà máy sử dụng than là nguồn cung cấp chính để làm nhiên liệu. Ở đây dùng than antvits làm nhiên liệu cho nồi hơi vì nhiệt lượng cung cấp từ từ, mua dễ dàng mà giá cũng không đắt.

Nhiệt lượng từ 1kg than cung cấp là 6500 kcal

Ta xây dựng bãi chứa than chứa được lượng than đủ cung cấp cho 2 ngày.

Vậy diện tích bãi chứa than là:

• Diện tích: 108 m²
• Kích thước: 12 x 9 x 6 (m)
• Mái tôn, tường lửng cao 4m.

6.2. Tính toán nước cho nhà máy

Nhà máy sử dụng nước từ nhà máy nước của tỉnh, có sử dụng thêm giếng khoan, tuy nhiên nước giếng khoan trước khi đưa vào sản xuất đã được nhà máy xử lý đạt theo yêu cầu kỹ thuật.

6.2.1.Tính nước dùng trong phân xưởng nấu

Lượng nước dùng trong sản xuất bia 14^oBx trong một ngày là:

V11 = Vhồ hóa + Vđường hóa + Vrửa bã

= 43092,19 + 86184,38 + 130834,86 = 260111,43 lít/ngày

Lượng nước dùng để pha loãng cho ra bia 12^oBx và 10^oBx trong một ngày là: V_{nước pha} = V₁₂^o_Bx + V₁₀^o_Bx = 150290 + 29120 = 179410 (lít/ngày)

Tổng lượng nước sản xuất dùng cho bia thành phẩm là:

V = 260111,43 + 179410 = 439521,43 (lít/ngày)

Lượng nước dùng để vệ sinh thiết bị hồ hóa, đường hóa, thùng lọc, lắng xoáy, sàn nhà, đường ống chiếm 10% lượng nước cần dùng. Vậy tổng lượng nước cần dùng trong 1 ngày là: V₁ = 439521,43 x 1,1 = 483473,57 (lít/ngày)

6.2.2. Lượng nước dùng để làm lạnh nhanh dịch đường

Tổng lượng nước cần dùng cho quá trình làm lạnh nhanh dịch đường trong một ngày là: G₂ = 5 x (G₂₁ + G₂₂) = 5 x (117656,6 + 55367,68) = 865121,4 (kg)

Quá trình làm lạnh nhanh tổn thất khoảng 15%

Vậy lượng nước cần để làm lạnh cả ngày là:

V₂ = 865121,4 x 1,15 = 994889,61 (lít/ngày)

6.2.3. Nước dùng trong phân xưởng lên men

Nước rửa thiết bị lên men lấy bằng 5% thể tích thiết bị. Mỗi ngày phải vệ sinh một tank, mỗi tank có thể tích 223,03 (m³) = 223030 lít. Vậy lượng nước dùng vệ sinh một ngày là: 1 x 223030 x 5% = 11151,5 (lít/ngày)

Nước dùng để vệ sinh nền nhà là 3 lít/ngày.

Diện tích sàn nhà khoảng 50 x 25 = 1250 m²

Vậy lượng nước cần để vệ sinh sàn nhà là: 1250 x 3 = 3750 (lít/ngày)

Vậy tổng lượng nước dùng trong phân xưởng lên men là:

V₃ = 11151,5 + 3750 = 14901,5 (lít/ngày)

6.2.4. Nước dùng trong nhân men giống và rửa men

Nước dùng trong thùng rửa sữa men trong một ngày khoảng 4000 lít.

Nước dùng cho vệ sinh thùng gây men giống cấp I, cấp II, rửa sữa men chiếm 5% thùng, tức là: 0,05 x (17,84 + 5,95 + 16) = 1,99 (m³) = 1990 lít.

Vậy lượng nước dùng cho nhân giống và rửa sữa men là: V₄ = 4000 + 1990 = 5990 (lít)

6.2.5. Nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện

6.2.5.1. Nước rửa bock

Mỗi ngày sử dụng 4000 bock, nước rửa cần 10 lít/bock.

Mỗi ngày lượng nước cần cho rửa bock là: 4000 x 10 = 40000 (lít)

Nước rửa máy chiết bock là 800 lít/ngày.

Vậy tổng lượng nước dùng trong rửa bock và máy chiết bock là: V₅₁ = 40000 + 800 = 40800 (lít)

6.2.5.2. Nước rửa chai

Mỗi ngày dùng 397388,6 chai, mỗi chai rửa hết 1 lít. Vậy lượng nước cần dùng để rửa là: 397388,6 x 1 = 397388,6 (lít)

Lượng nước dùng cho rửa máy chiết chai là 1000 lít/ngày

Vậy tổng lượng nước dùng cho rửa chai và máy chiết chai là:

V₅₂ = 397388,6 + 1000 = 398388,6 (lít/ngày)

6.2.5.3. Lượng nước dùng cho thanh trùng

Lượng nước cần cho thanh trùng là: V₅₃ = 4 x (4000 + 3000 + 3200 + 7000) = 68800 (lít)

6.2.5.4. Lượng nước dùng cho vệ sinh tank chứa bia thành phẩm

Lượng nước dùng để vệ sinh tank chứa bia thành phẩm chiếm 5% thể tích tank.

V₅₄ = 4 x 0,05 x 62,5 = 12,5 (m³/ngày)

6.2.5.5. Nước dùng để rửa phân xưởng hoàn thiện

Diện tích phân xưởng hoàn thiện khoảng 42 x 24 = 864 (m²)

1m² diện tích phân xưởng hoàn thiện cần 3 lít nước rửa.

Vậy tổng lượng nước rửa sàn phân xưởng hoàn thiện là: V₅₅ = 864 x 3 = 2592 (lít/ngày)

Vậy tổng lượng nước dùng cho phân xưởng hoàn thiện trong một ngày là:

V₅ = V₅₁ + V₅₂ + V₅₃ + V₅₄ + V₅₅ = 40800 + 398388,6 + 68800 + 12500 + 2592

= 523080,6 (lít/ngày)

6.2.6. Nước dùng cho nồi hơi

Theo tính toán thì lượng nước dùng cho nồi hơi bằng lượng hơi cung cấp cho nhà máy. Nhưng thường để tiết kiệm, ta cần thu hồi khoảng 80% lượng nước ngưng. Vậy lượng nước dùng cho nồi hơi bằng 20% lượng hơi cung cấp.

V₆ = 4030,63 x 24 x 0,2 = 19347,02 (lít/ngày)

6.2.7. Nước dùng để pha loãng cho ra bia thành phẩm

Theo thông số ban đầu, sản xuất bia nồng độ cao từ đó pha loãng thành 60% bia chai và 40% bia hơi nên ta có thể tích nước dùng để pha trong một ngày là:

V₇ = 100000 x 0,1456 + 100000 x 0,42 = 56560 lít/ngày

6.2.8. Nước dùng cho việc khác

Nước vệ sinh và các yêu cầu phụ khác tính bình quân theo đầu người là 38 lít/người/ngày.

Tổng số người trong nhà máy là 250 người.

Vậy tổng lượng nước cần dùng là: V₈ = 250 x 38 = 9500 lít/ngày

6.2.9. Tổng lượng nước dùng cho nhà máy

Tổng lượng nước dùng cho nhà máy là: V=V₁+V₂+V₃+V₄+V₅+V₆+V₇+V₈

= 483473,57 + 994889,61 + 14901,5 + 5990 + 523080,6 + 19347,02 + 56560 + 9500 = 2107742,3 (lít/ngày)

Tính kích thước cho khu xử lý nước:

Lượng nước dùng cho nhà máy trong một ngày là 2107742,3 lít/ngày trong đó: nước dùng cho phân xưởng nấu là 483473,57 lít/ngày, nước dùng làm lạnh nhanh là 994889,61 lít/ngày, nước dùng cho phân xưởng lên men là 14901,5 lít/ngày, nước dùng cho nhân men giống và rửa men là 5990 lít/ngày, nước dùng để pha loãng cho ra bia thành phẩm là 56560 lít/ngày, nước rửa chai 398388,6 lít/ngày, nước rửa bock là 40800 lít/ngày.

Tổng cộng là 1995003,28 lít/ngày, lượng nước này chủ yếu là dùng nước máy, còn lại 112739,02 lita/ngày có thể bổ sung nước giếng có xử lý. Vì vậy cần có khu chứa nước và xử lý nước có:

Diện tích: 216 m²

Kích thước: 18 x 12 x 4,8 (m)

6.3. Tính toán điện tiêu thụ cho nhà máy

Nhà máy sử dụng điện được mua từ Trung Quốc, sử dụng vào mục đích chiếu sáng và động lực.

6.3.1. Tính lượng phụ tải chiếu sáng

Nhà máy có sử dụng đèn sợi đốt thông thường và bố trí đèn neon vào các nơi cần thiết.

6.3.1.1. Cách bố trí đèn

Trong phân xưởng sản xuất việc bố trí đèn phụ thuộc và các thông số sau:

• Chiều cao đèn phụ thuộc vào chiều cao thiết bị, vị trí làm việc, thường lấy H = 2,5 − 4,5m.
• Khoảng cách giữa các đèn: L = 2 −
• Khoảng cách đèn ngoài cùng đến tường: l = (0,25 − 0,35)L

Phương pháp tính phụ tải theo công suất riêng, theo phương pháp này nếu trên 1 m² sàn nhà có công suất chiếu sáng là p thì toàn bộ sàn nhà S có công suất chiếu sáng là: P = p x S (công suất tính)

Ở đây ta dùng loại đèn có công suất P_đ = 0,1kw

6.3.1.2. Tính toán đèn chiếu sáng

Đèn chiếu sáng phân xưởng nấu Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

Tổng số bóng của phân xưởng nấu là: 8 x 6 = 48 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,1 x 48 = 4,8 (kw)

Đèn chiếu sáng phân xưởng lên men (trong nhà) Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

Tổng số bóng trong phân xưởng lên men là: 9 x 3 = 27 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,1 x 27 = 2,7 (kw)

Đèn chiếu sáng phân xưởng hoàn thiện Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

Tổng số bóng trong phân xưởng hoàn thiện là: 9 x 13 = 117 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,1 x 117 = 11,7 (kw)

Kho chứa nguyên liệu Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

Tổng số bóng trong kho chứa nguyên liệu là: 9 x 13 = 117 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,1 x 117 = 11,7 (kw)

Kho sản phẩm

Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

A = 54m

B = 36m

n₁ =  +1 = 19 bóng

n₂ =  +1 = 13 bóng

Tổng số bóng trong kho chứa sản phẩm là: 19 x 13 = 247 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,1 x 247 = 24,7 (kw)

Xưởng cơ điện

Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

A = 24m

B = 18m

Tổng số bóng trong phân xưởng cơ điện là: 9 x 7 = 63 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,1 x 63 = 6,3 (kw)

Đèn chiếu sáng phân xưởng nồi hơi Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

Tổng số bóng trong phân xưởng nồi hơi là: 5 x 4 = 20 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,1 x 20 = 2 (kw)

Bãi chứa than

Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

A = 12m

B = 9m

Tổng số bóng trong bãi chứa than là: 5 x 4 = 20 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,06 x 20 = 1,2 (kw)

Trạm biến thế

Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

A = 6m

B = 6m

n₁ =  +1 = 3 bóng

n₂ =  +1 = 3 bóng

Tổng số bóng trong trạm biến thế là: 3 x 3 = 9 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,1 x = 0,9 (kw)

Kho vỏ chai, bock

Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

A = 54m

B = 36m

Tổng số bóng trong kho vỏ chai là: 9 x 3 = 247 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,1 x 247 = 24,7 (kw)

Gara ô tô

Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

A = 24m

B = 12m

Tổng số bóng trong gara ô tô là: 9 x = 45 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,06 x 45 = 2,7 (kw)

Nhà xử lý nước

Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

A = 18m

B = 12m

Tổng số bóng trong nhà xử lý nước là: 7 x 5 = 35 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,1 x 35 = 3,5 (kw)

Nhà lạnh và thu hồi CO₂

Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

A = 18m

B = 12m

Tổng số bóng trong nhà lạnh và thu hồi CO₂ là: 7 x 5 = 35 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,1 x 35 = 3,5 (kw)

Nhà hành chính

Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

A = 18m

B = 6m

Tổng số bóng trong nhà hành chính là: 7 x 3 = 21 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,06 x 21 = 1,26 (kw)

Hội trường, câu lạc bộ

Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

A = 24m

B = 18m

Tổng số bóng trong hội trường, câu lạc bộ là: 9 x 7 = 63 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,06 x 63 = 3,78 (kw)

Nhà ăn ca

Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

A = 18m

B = 9m

Tổng số bóng trong nhà ăn ca là: 7 x 4 = 28 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,06 x 28 = 1,68 (kw)

Nhà giới thiệu sản phẩm

Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

Tổng số bóng trong nhà giới thiệu sản phẩm là: 7 x 4 = 28 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,06 x 28 = 1,68 (kw)

Nhà để xe đạp, xe máy

Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

A = 18m

B = 9m

Tổng số bóng trong nhà để xe là: 7 x 4 = 28 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,06 x 28 = 1,68 (kw)

Nhà vệ sinh, tắm giặt, thay quần áo

Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

A = 18m

B = 6m

Tổng số bóng là: 7 x 3 = 21 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,06 x 21 = 1,26 (kw)

Phòng bảo vệ

Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

A = 4m

B = 4m

Tổng số bóng trong phòng bảo vệ là: 2 x 2 = 4 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,06 x 4 = 0,24 (kw)

Phòng y tế

Chọn L = 3m → l = 0,25 x 3 = 0,75m

A = 9m

B = 8m

Tổng số bóng trong phân xưởng lên men là: 4 x 4 = 16 bóng

Vậy công suất chiếu sáng là: P = P_đ x n = 0,06 x 16 = 0,96 (kw)

Đèn chiếu sáng đường đi trong nhà máy

Cứ 10m bố trí 1 bóng, khoảng 40 bóng đèn công suất của bóng là 0,1kw

P₂ = 40 x 0,1 = 4 kw

Bảng 6.1: Các khu vực, nhà dùng đèn chiếu sáng

6.3.2. Tính phụ tải sản xuất

Gồm các máy móc hoạt động dưới tác dụng của động lực

Bảng 6.2: Công suất các thiết bị trong nhà máy

Ngoài những thiết bị máy móc kể trên, trong nhà máy còn có các loại phụ tải động lực khác như quạt hút, quạt đẩy, trạm xử lý nước, xưởng cơ điện... Ta lấy bằng 15% phụ tải động lực kể trên. Vậy phụ tải động lực của toàn nhà máy là:        

P_đl = 358,2 x 1,15 = 411,93 (kw/h)

Phụ tải của toàn nhà máy là: P_t = P_cs + P_đl = 116,94 + 411,93 = 528,87 kw/h 6.3.3. Xác định phụ tải tính toán

Mục đích tính toán là để xác định công suất thực tế của nhà máy nhằm tính toán và chọn máy biến áp, máy phát điện cho phù hợp.

Công thức tính toán phụ tải như sau: P_tt = K_c x P_đl

Trong đó:

K_c: hệ số phụ thuộc mức mang tải của thiết bị. Đối với phụ tải chiếu sáng thì K_c = 0,9; đối với phụ tải động lực thì K_c = 0,6

Vậy phụ tải tính toán của nhà máy là:

P_tt = 0,9 x 116,94 + 0,6 x 411,93 = 352,4 kw/h

6.3.4. Xác định công suất và dung lượng bù

6.3.4.1. Xác định hệ số cống suất cos φ

Hệ số công suất cos φ dùng để xác định phụ tải làm việc thực tế là không đồng thời mang phụ tải, tức là rất hiếm khi hay không có chế độ làm việc của phụ tải theo mức tính toán ở trên. Nếu ở chế độ làm việc theo tính toán định mức

6.3.4.2. Tính dung lượng bù

Mục đích là nâng hệ số cos φ bằng cách dùng tụ điện.

Công thức xác định dung lượng bù:

Q_bù = P_tt x (tg φ₁ ± tg φ₂)

tg φ₁: tương ứng với cos φ₁ hệ số công suất ban đầu

tg φ₂: tương ứng với cos φ₂ hệ số công suất được nâng lên khi có thêm tụ điện.

Ta có:

cos φ₁ = 0,65 → tg φ₁ = 1,169

cos φ₂ = 0,95 → tg φ₂ = 0,329

Vậy Q_bù = 352,4 x (1,169 ± 0,329) = 527,89 kw/h

6.3.5. Chọn máy biến áp

Máy biến áp được chọn theo thông số kỹ thuật sau:

6.3.6. Tính điện tiêu thụ hàng năm

6.3.6.1. Điện năng tính cho thắp sáng

Điện năng tính cho thắp sáng được xác định theo công thức: A_cs = P_cs x T x K_k  (kw/h)

Trong đó:

P_cs: công suất chiếu sáng = 116,94 kw

T: thời gian sử dụng tối đa

T = K₁ x K₂ x K₃

K₁: số giờ chiếu sáng trong ngày = 12 giờ

K₂: số ngày làm việc trong tháng = 25 ngày

K₃: số tháng làm việc trong năm = 12 tháng

K_k: hệ số đồng thời = 0,9

Vậy A_cs = 116,94 x (12 x 25 x 12) x 0,9 = 378885,6 kw/năm

Công suất tiêu thụ bình quân = 378885,6 / (12 x 25 x 12) = 105,25 kw/h

6.3.6.2. Điện năng cho động lực

Điện năng cho động lực được xác định theo công thức: A_đl = P_đl x T x K_c  (kw/h)

Trong đó:

P_đl: công suất động lực = 411,93 kw

K_c: hệ số đồng thời = 0,6

T: thời gian sử dụng tối đa

Làm việc 3 ca thì T = 4 x 3 x 25 x 12 = 3600 giờ/năm

Làm việc 2 ca thì T = 4 x 2 x 25 x 12 = 2400 giờ/năm

Làm việc 1 ca thì T = 4 x 1 x 25 x 12 = 1200 giờ/năm

Trung bình trong nhà máy thì:

• 2/5 động lực chính phụ hoạt động 3 ca
• 2/5 động lực chính phụ hoạt động 2 ca
• 1/5 động lực chính phụ hoạt động 1 caTa có:

A₁ = 2/5 x 3600 x 411,93 x 0,6 = 355907,52 kw

A₂ = 2/5 x 2400 x 411,93 x 0,6 = 237271,68 kw

A₃ = 1/5 x 1200 x 411,93 x 0,6 = 59317,92 kw

Vậy A_đl = 355907,52 + 237271,68 + 59317,92 = 652497,12 kw

6.3.6.3. Tổng công suất tiêu thụ cả năm

A = K_m x (A_cs + A_đl)

Trong đó K_m: hệ số tổn hao trên mạng hạ áp, K_m = 1,06

A = 1,06 x (378885,6 + 652497,12) = 1093265,68 kw/năm

Tính kích thước cho trạm biến thế

Diện tích:   36m²

Kích thước:  6 x 6 x 6 (m)

6.4. Tính toán lạnh cho nhà máy

6.4.1. Lượng nhiệt cần cho thiết bị làm lạnh nhanh

Ở thiết bị làm lạnh nhanh, dịch đường được làm lạnh từ 90^oC xuống 12^oC. Lượng nhiệt cần cung cấp cho 1 mẻ được tính theo công thức:

Q = G x C x (T₁ − T₂)

Trong đó:

G: khối lượng của dịch đường, G = 42582,92 (kg)

C = 0,921 kcal/kg^oC

T₁ = 90^oC

T₂ = 12^oC

Q = 42582,92 x 0,921 x (90 − 12) = 3059071,8 kcal/kg

Lượng nhiệt cần cung cấp cho một ngày là: Q₁ = 3059071,8 x 5 = 15295359 kcal/ngày.

6.4.2. Nhiệt lạnh cung cấp cho quá trình lên men chính để duy trì nhiệt độ lên men

6.4.2.1. Nhiệt lượng để hạ nhiệt độ sinh ra trong quá trình lên men tính cho một ngày lên men mạnh nhất

Nhiệt lượng được tính theo công thức: Q = G x q

Trong đó:

G: khối lượng chất khô lên men trong một ngày mạnh nhất q: Lượng nhiệt tỏa ra khi lên men 1kg đường (kcal)

Ta có phương trình lên men: C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + Q

180g → 28 calo

Lượng dịch đường đi vào lên men trong 1 ngày là 178423,4 lít.

Dịch đường 14^oBx có d = 1,0568 kg/l. Vậy khối lượng dịch đường có trong 1 ngày lên men là: 178423,4 x 1,0568 = 188557,84 (kg)

Chọn nồng độ cơ chất lên men mạnh nhất = 2%/ngày. Vậy lượng chất khô được lên men trong một ngày là: 188557,84 x 0,14 x 0,02 = 527,96 (kg/ngày) Q₂₁ = 527,96 x 155,56 = 82129,45 kcal/ngày

6.4.2.2. Nhiệt lạnh tổn thất qua các lớp cách nhiệt

Q₂₂ = F x K x (T_n − T_t)

Trong đó:

K: hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt, K = 0,3 kcal/m².h^oC T_n: nhiệt độ bên ngoài tank lên men, T_n = 30^oC

T_t: nhiệt độ bên trong tank lên men, T_t = 12^oC

Q₂₂ = 0,3 x 228,79 x (30 − 12) = 1235,46 kcal/ngày

6.4.2.3. Lượng nhiệt lạnh để làm nước rửa sữa men

Lượng nước lạnh để rửa sữa men thường bằng hai lần lượng men cần rửa.

Vậy lượng nước lạnh cần rửa là: 2136,76 x 2 = 4273,52 (lít)

Lượng nước cần rửa sữa men trong một ngày khoảng 4300 lít. Lượng nhiệt để làm lạnh nước từ 25^oC xuống 2^oC là: Q₂₃ = 4300 x 1 x (25 − 2) = 98900 kcal/ngày

Tổn hao lạnh do bảo quản sữa men khoảng 60000 kcal/ngày. Vậy lượng nhiệt cần để lên men chính là: Q₂ = Q₂₁ + Q₂₂ + Q₂₃ + 60000 = 82129,45 + 1235,46 + 98900 + 60000 = 242264,91 kcal/ngày

6.4.3. Tính nhiệt lạnh cần thiết để hạ nhiệt độ bia từ lên men chính xuống lên men phụ

Lượng nhiệt lạnh cần để hạ từ 12^oC xuống 1^oC được tính là: Q₃ = G x C x (T₂ − T₁)

Trong đó:

G: lượng bia non có trong một tank lên men (một ngày) có hàm lượng chất khô

14^oBx có d = 1,0568 kg/lít.

Do đó G = 204065,5 x 1,0568 = 215656,42 kg Tỷ nhiệt của bia non là:

C = C₁ x X₁ + C₂ x X₂

Trong đó:

C₁: tỷ nhiệt của chất hòa tan, C₁ = 0,34 kcal/kg^oC

C₂: tỷ nhiệt của nước, C₂ = 1 kcal/kg^oC

X₁: hàm lượng chất khô, X₁ = 0,14

X₂: hàm lượng của nước trong bia, X₂ = 1 − 0,14 = 0,86C = 0,14 x 0,34 + 0,86 x 1 = 0,91 kcal/kg^oC

Q = 215656,42 x 0,91 x (12 − 1) = 2158720,76 kcal/ngày

Lượng nhiệt tổn thất qua lớp cách nhiệt là 10%. Vậy lượng nhiệt cần thiết là:

Q₃ = 2158720,76 x 1,1 = 2374592,8 kcal/ngày

6.4.4. Tính lượng nhiệt lạnh cho cả quá trình lên men phụ

Trên thực tế cứ một lít bia non tổn hao 0,25 kcal/ngày.

Lượng bia non có trong một tank lên men của một ngày là 215656,42 kg.

Vậy nhiệt lượng cần cho một ngày là: Q₄₁ = 215656,42 x 0,25 = 53914,1 kcal/ngày

Tổn thất qua lớp cách nhiệt là: Q₄₂ = F x K x (T_n − T_t)

Trong đó:

K: hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt, K = 0,3 kcal/m²h^oC T_n: nhiệt độ bên ngoài tank lên men, T_n = 30^oC

T_t: nhiệt độ bên trong tank lên men, T_t = 1^oC

F: diện tích xung quanh tank lên men, F = 228,79m².

Q₄₂ = 228,79 x 0,3 x (30 − 1) x 24 = 47771,35 kcal/ngày

Tổng lượng nhiệt lạnh cung cấp cho cả quá trình lên men phụ là:

Q₄ = 53914,1 + 47771,35 = 101685,45 kcal/ngày

6.4.5. Tính nhiệt lạnh cho thùng men giống

Lượng men giống cần cho một ngày là 21367,63 lít. Trong quá trình cần cung cấp O₂ đầy đủ để nuôi sinh khối.

Dịch đường đưa vào lên men 14^oBx có d = 1,0568 kg/lít. Vậy khối lượng dịch đường là: 213680,68 x 1,0568 = 225817,74 kg

Lượng chất hòa tan có trong dịch đường là: 225817,74 x 0,14 = 31614,48 kg

Trong đó chỉ có khoảng 70% đường có khả năng lên men: 31614,48 x 0,7 = 22130,13 kg, 1kg đường lên men tỏa ra 155,56 kcal. Vậy lượng nhiệt tạo thành trong một ngày là: Q₅₁ = 22130,13 x 155,56 = 3442563,9 kcal/ngày Tổn thất qua các lớp cách nhiệt của thùng men giống là: Q₅₂ = (F₁ + F₂) x K x (T_n − T_t)

Trong đó:

K hệ số truyền nhiệt qua lớp cách nhiệt, K = 0,3 kcal/m²h^oC T_n: nhiệt độ bên ngoài tank lên men, T_n = 30^oC

T_t: nhiệt độ bên trong tank lên men, T_t = 1^oC

F₁: diện tích xung quanh thùng men giống cấp 1.

F₂: diện tích xung quanh thùng men giống cấp 2.

Tổng nhiệt lượng cung cấp cho cả thùng nhân men giống là:

Q₅ = Q₅₁ + Q₅₂ = 3442563,9 + 8179,05 = 3450742,95 kcal/ngày

6.4.6. Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp để hạ nhiệt độ bia sau khi lọc từ 5⁰C xuống 1^oC để nạp CO₂

Sau khi lọc nhiệt độ của bia tăng lên 5^oC ta cho vào thiết bị nạp CO₂ có hệ thống làm lạnh bằng glycol để hạ nhiệt độ xuống 1^oC. Nhiệt lạnh được tính theo công thức sau: Q₆ = G x C x (T₁ − T₂)

Trong đó:

G: khối lượng bia cần nạp CO₂ trong một ngày G = 201001,1 x 1,0568 = 212417,96 kg

C: tỷ nhiệt của bia sau khi lọc

C = C₁ x X₁ + C₂ x X₂ = 0,34 x 0,14 + 1 x 0,86 = 0,91 kcal/kg^oC

Q₆ = 212417,96 x 0,91 x (5 − 1) = 773201,38 kcal/ngày

Lượng nhiệt tổn thất qua lớp cách nhiệt là 10%. Vậy lượng nhiệt lạnh cần thiết là:

Q₆ = 773201,38 x 1,1 = 850521,52 kcal/ngày

6.4.7. Tổng nhiệt lạnh cần cung cấp cho nhà máy

Q_t = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆ = 15295359 + 242264,91 + 2374592,8 + 101685,45 + 3450742,95 + 850521,52 = 22315166,63 kcal/ngày

6.4.8. Chọn máy lạnh

Lượng nhiệt lạnh cần cung cấp cho nhà máy trong một giờ là:

Q_t/24 = 22315166,63 / 24 = 929798,6 kcal/giờ

Vậy ta chọn máy lạnh nén cấp một có thể chạy luân phiên hoặc đồng thời.

Các đặc tính kỹ thuật cho máy lạnh:

• Số xi lanh: 6 xi lanh
• Năng suất lạnh: 1 triệu kcal/giờ
• Công suất động cơ: 70kw.

 Sưu tầm và biên soạn bởi: Valve Men Team