Đề tài Thiết kế hệ thống lạnh cho nhà máy bia công suất 50 triệu lít/năm

uá trình lên men phụ) Q22: Tổn thất nhiệt qua bao che còn lại. Tổn thất nhiệt qua bao che còn lại là Q22 = k.(Ft - Ft' ).t2 = 0,309.(153,7 -111,545).(42 -16) = 339,76 (W ) Vậy QI2 = Q21 + Q22 = 1304,2 + 339,76 = 1856,26 (W) Tổn thất lạnh khi tính thêm 10% do vận hành do nắp tank không được bảo ôn QI2 =1856,26.110% = 2041,8 (W) = 1756(kcal/h) A.2.1.2.Tổn thất lạnh ở tank thành phẩm Tank thành phẩm có thông số sau Đường kính tank D = 2,5 m Chiều cao phần trụ H =7,5 m Chiều cao chóp elip h2 =0,37 m Chiều cao đáy nón h1 = 2,1 m *Tổn thất lạnh Diện tích hình trụ F1 = .D.H =3,14.(2,5 +2.0,15).7,5 = 65,94 (m2) Diện tích chóp elip F2 = .D.h2 =3,14.2,5. 0,37 = 2,9 (m2) Diện tích đáy nón F3 = 0,5..D.l = 0,5..D. h1.(1/cos30) = 0,5.3,14.2,5. 2,1.(1/cos30) = 9,5 (m2 ) Diện tích tổng cộng Ft = F1 +F2 +F3 = 65,94 + 2,9 + 9,5 =78 (m2 ) Chiều dài áo lạnh là 3 m Diện tích áo lạnh là Ft' =.D.h.2 =2.3,14.2,5.3 = 47 (m2 ) Hệ số truyền nhiệt k = 0,309 W/m2.K Nhiệt độ bảo quản là 00C Tổn thất lạnh ở tank thành phẩm QI3 = Q31 + Q32 Q31 :tổn thất nhiệt qua thành áo. Q32 :tổn thất nhiệt qua bao che còn lại. ta có Q31 = k.F1'. t = 0,309.47.(42 – (-2)) = 639 W =549,55 (kcal/h ) Nhiệt truyền qua phần còn lại của tank Q32 = k.(Ft - Ft' ).t = 0,309.(78 - 47).(42 - 0) = 389,34 (W) hay Q32 =334,8 (kcal/h) Vậy QI3 = Q31 + Q32 = 549,55 + 334,8 = 884,35 (kcal/h ) Tổn thất lạnh khi tính thêm 10% do vận hành do nắp tank không được bảo ôn QI3 = 884,35.110% = 972,78 (kcal/h ) Số tank của lên men chính là 4 tank Số tank của lên men phụ là 8 tank Số tank của tank thành phẩm là 3 tank Vậy tổng tổn thất nhiệt từ các tank là QI123 = 4.QI1 + 8.QI2 + 3.QI3 = 4.1904,3 + 8.1756 +3.972,78 = 24583,5 (kcal/h) A.2.1.3.Nhiệt tổn thất qua vách cách nhiệt thùng nước 2 0C Thùng nước 20C có kích thước sau : Thể tích thùng 50 m3 Đường kính trong D =3,7 m Chiều cao trụ H = 5 m Chiều cao chóp đỉnh h = 0,48 m Diện tích hình trụ F1 =.D.H =3,14.(3,7 +2.0,15).(5 +0,15) = 64,68 (m2 ) Diện tích chóp nón F2=0,5..D.l= 0,5..D.h2. (1/cos75) = 0,5.3,14.(3,7 + 0,3).0,48/cos75 = 11,64(m2) (Với l = h2. (1/cos75) vì chóp nón có góc ở đỉnh 750) Diện tích đáy F3 = 3,14.3,72.(1/4) =10,74 (m2 ) Diện tích tổng cộng Ft = F1 +F2 +F3 = 64,68 +11,64 +10,74 = 87 (m2 ) Hình 12: Thùng chứa nước lạnh Vậy tổn thất lạnh cho thùng nước 20C là QI4 = k.Ft.t = 0,309.87.(42 - 2) = 1075 W = 925 (kcal/h) A.2.1.4.Tổn thất nhiệt qua thành thùng glycol Thùng glycol có 2 hình trụ thông nhau mỗi bình có dung tích 22m3 . Một bình cấp một bình hồi. Đặc tính kỹ thuật : Chiều cao phần trụ H = 7 m Đường kính thùng D = 2 m Nhiệt độ trong thùng -50C Cách nhiệt Polytstirol dày 100 mm Diện tích phần trụ F1 = p.D.H = 3,14.2.7 = 43,9 (m2 ) Diện tích phần đáy F2 = p.D2.(1/4) = 3,14.22.1/4 = 3,14 (m2 ) Diện tích đỉnh F3 = 4 (m2) Diện tích tổng cộng của hai thùng Ft = 2(F1 + F2 + F3 ) = 2.(43,9 + 3,14 + 4) = 102 (m2) Hình 13: Thùng chứa glycol Nhiệt độ môi trường t = 370C (Do phần lớn diện tích bề mặt của thùng nằm trong nhà ) k = Với a1 =23,3 W/m2.K Hệ số toả nhiệt phía ngoài không khí d =0,15 m Chiều dày lớp cách nhiệt l =0,047 W/m.K Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt Các lớp bọc tôn inox có d rất lớn và có Hệ số dẫn nhiệt l rất lớn lên có thể bỏ qua a2 lớn nên có thể coi 1/a2 » 0. di = 0,1 m li Hệ số dẫn nhiệt của cách nhiệt = 0,047 W/m.K k = =0,46 (W/m2.K ) Vậy QI5 = k.F.t = 0,46.102.(37 - (-5)) = 1970 W =1694 (kcal/h ) A.2.1.5.Tổn thất lạnh qua bình bay hơi bình tách lỏng Hiện tại bình bay hơi chưa thiết kế nên không thể tính được nhiệt tổn thất. Nhưng theo kinh nghiệm thì lượng tổn thất khoảng QI6 = 1500 W = 1290 (kcal/h) A.2.1.6.Tổn thất nhiệt qua phòng lọc Phòng lọc có kích thước D10m x R6m x C4m, nhiệt độ 70C, cách nhiệt 100 mm Polytstirol. Diện tích tính toán được gần đúng : F = (10 + 6).2.4 + 2.10.6 = 248 (m2 ) Lớp vữa trát dày 0,02 m Lớp tường gạch dày 0,2 m Lớp bi tum chống ẩm dày 0,006 m Lớp cách nhiệt dày 0,1 m Hình 14 : Tường phòng lọc ta có k = = = 0,379 (W/m2.K ) a1 =23,3 W/m2.K Hệ số toả nhiệt bên ngoài d1 = 0,02 m ;l1 = 0,88 W/m.K : 3 lớp vữa trát d2 = 0,2 m ; l2 = 0,81 W/m.K : 1 lớp tường gạch d3 = 0,06 m ;l3 = 0,23 W/m.K : 1bitum chống ẩm d4 = 0,1 m ; l4 = 0,047 W/m.K : 1 lớp polystirol a = 0,8 W/m2.K Hệ số toả nhiệt phía trong buồng lạnh Q = k.F.t = 0,379.248.(37,7 – 7) = 2885,6 W =2485,2 (kcal/h ) Nhiệt do người vận hành (2 người ) 2.350 = 700 W = 602,9 (kcal/h ) Nhiệt toả do đèn gồm 4 bóng đèn 40 W vậy nhiệt toả ra do đèn khoảng 137,8 kcal/h Nhiệt toả ra do bơm bia: bơm bia có công suất 5,5 kW 5,5.1000.1.0,7 = 3850 W = 2885,6 W = 3316 (kcal/h ) Tổng tổn thất do phòng lọc Q17 = 2485,2 + 602,9 + 138,8 + 3316 = 6541,9 (kcal/h ) A.2.1.7.Tổn thất nhiệt ở phòng bảo quản hoa Phòng bảo quản hoa có kích thước D7 x R4 xC4 m, nhiệt độ bảo quản 20C Diện tích tính toán nhiệt được tính gần đúng như phòng lọc: F = (7+4).2.4 +2.7.4 = 112 (m2) Cách nhiệt giống phòng lọc nên k = 0,379 (W/m2.K) Nhiệt tổn thất qua vách Q18 = k.F.t = 0,379.112.(37,7 –2) = 1515,4 W = 1305 (kcal/h) Nhiệt do đèn do người, do mở cửa có thể bỏ qua vì rất bé A.2.1.8.Tổn thất nhiệt do phòng gây rửa men Phòng gây rửa men có kích thước D8 xR6 x C4 m, giả sử nhiệt độ trong phòng là 20C cách nhiệt giống phòng lọc thì ta tính nhiệt giống như phòng lọc : Diện tích bao che F = 2.(8 +6).4 + 8.6.2 = 208 (m2) Nhiệt tổn thất qua bao che Q = k.F.t = 0,379.208.(37,7 – 2) = 2814,3 W = 2418 (kcal/h) Nhiệt toả ra do người làm việc 2.350 = 700 W = 602,9 (kcal/h ) Nhiệt do động cơ toả ra khoảng 3617,2 kcal/h Nhiệt do chiếu sáng 4.80 = 320 W = 275,6 (kcal/h ) Tổng tổn thất nhiệt ở phòng gây rửa men QI9 = 2418 + 602,9 + 3617,2 + 275,6 = 7864,5 (kcal/h) Tổng tổn thất nhiệt: QI = QI123 + QI4 + QI5 + QI6 + QI7 + QI8 + QI9 = 24583,5+925 +1694 + 1290 + 6541,9 + 1305 +7864,5 = 44203,95(kcal/h) A.2.2.Tính nhiệt lượng QII A.2.2.1.Lượng nhiệt cần làm lạnh nhanh Thông số làm lạnh nhanh Nhiệt độ nước lạnh vào 20C Nhiệt độ nước lạnh ra 750C Nhiệt độ dịch đường vào 900C Nhiệt độ dịch đường ra 50C Lượng nhiệt cần làm lạnh nhanh 20000 lít trong 40 phút Phương trình cân bằng Gn.Cpn.tn = Gd.Cpd.td Vậy lượng nước cần dùng để làm lạnh Gn = = = 22321 (kcal/h) Sản xuất nước lạnh với công suất 23000 lít/h từ nhiệt độ 270C xuống 20C Vậy lượng nhiệt cần sản xuất nước lạnh để làm lạnh dịch bia QII1 = Gn.Cpn.(t2 – t1) = 23000.1.(27 – 2) = 575000 (kcal/h) A.2.2.2.Lượng nhiệt để sản xuất nước lạnh cho công nghệ Công nghệ cần nước lạnh 20C với tốc độ sản xuất nước là 1840 kg/h QII2 = Gcn.Cp.(t2 - t1) = 1840.1.(27 – 2) = 46000 (kcal/h) A.2.2.3.Nhiệt sinh ra trong quá trình lên men Nhiệt sinh ra trong quá trình lên men khoảng 6300 kJ trên 1000 lít trong toàn bộ quá trình lên men. Mỗi ngày nấu 8 mẻ, mỗi mẻ nấu 16,5m3 Lượng dịch bia nấu trong 1 ngày: 8.16,5 = 132 (m3/mẻ) Nhiệt lượng lên men là 6300.132 = 831600 (kJ) Chia đều nhiệt lượng đó cho 24h trong ngày ta có dòng nhiệt thải ra trong quá trình lên men QII3 = =9,625 kW =8277,5 (kcal/h) A.2.2.4.Lượng nhiệt trong các quá trình hạ nhiệt độ công nghệ Lượng nhiệt trong các quá trình hạ nhiệt độ công nghệ của lên men chính và lên men phụ và bia thành phẩm được tính từ lúc lên men đến thành phẩm bia được hạ nhiệt độ từ 160C xuống 00C QII4 = m.Cp.t = V.r.Cp t = .1034,2.3,85.16 = 97328 W= 83702(kcal/h) Với V = m3 /s (tính từ 132 m3/ngày) r= 1034,2 kg/m3 Khối lượng riêng của bia Cp = 3,875 kJ/kg.K Nhiệt dung riêng của bia t = 16 - 0 = 16 K A.2.2.5.Nhiệt tổn thất do khâu gây rửa men Nhiệt lượng cần làm lạnh dịch bia 9 m3 từ 450C xuống 00C trong 8h QII5 = m.Cp.t = V.r.Cp t = .3,89.45 = 54703 (kcal/h) Tổng nhiệt lượng QII QII = QII1 + QII2 +QII3 + QII4 + QII5 = 575000 + 46000 + 8277,5 + 83702+ 54703 = 767682,5 (kcal/h) A.2.3.Tính dòng nhiệt vận hành Dòng nhiệt do bơm Qb = 0,5.6.5,5.0,9 = 14,85 kW = 12789,5 (kcal/h) 0,5: Hệ số làm việc không đồng thời 6 Số Lượng bơm 6 chiếc 5,5 kW Công suất của động cơ 0,9 Hiệu suất của động cơ Dòng nhiệt do phòng lọc Ql = 6541,9 kcal/h Dòng nhiệt do gây rửa men Qr = 7864,5 kcal/h Tổng dòng nhiệt do vận hành QIII = Qb + Ql + Qr = 12789,5 + 6541,9 + 7864,5 = 27196 (kcal/h ) Tổng công suất lạnh Qmoi = QI + QII + QIII = 44203 + 767682 + 27196 = 839082 (kcal/h) Đây là tổng năng suất lạnh của hệ mới Hệ cũ có công suất lạnh khoảng Qcu = 250000 (kcal/h) Vậy tổng công suất lạnh cho toàn bộ nhà máy Q0 = Qmoi + Qcu = 839082 + 250000 = 1089082 (kcal/h) Để đảm bảo sự hoạt động an toàn của nhà máy cần có công suất dự phòng 20%. Vậy Q0tt = 1089082.1,2 = 1297449,6( kcal/h) B.Tính toán thiết kế hệ thống lạnh B.1.Tính toán chu trình Theo tính toán chương trước ta có năng suất lạnh Q0 = 1297449,6 kCal/h. Theo bảng (4.1) sách [3] máy nén lạnh có kí hiệu N12WB sử dụng NH3 của Nhật Bản có năng suất lạnh tiêu chuẩn Q0tc = 528,4 kW = 454424 (kCal/h.) Chế độ tiêu chuẩn của máy lạnh bình thường dùng NH3 Nhiệt độ ngưng tụ tk = 350C Nhiệt độ bay hơi t0 = -100C Chế độ làm việc của máy tk= 420C , t0 = -100C . Với điều kiện đã cho chu trình máy lạnh một cấp được biểu diễn trên hình: Hình 15: Chu trình máy lạnh Ở điều kiện tiêu chuẩn ta có: Từ đồ thị lgp-i của NH3 trong phần phụ lục của sách [4] ta tìm được: i1 = 1749 kJ/kg ; i3 = 663,6 kJ/kg ; i2 = 1960kJ/kg Pk = 1,35 MPa, P0 = 0,29 MPa Thể tích hơi hút vào máy nén v = 0,43 m3/kg Tỷ số nén ở điều kiện tiêu chuẩn: Năng suất lạnh riêng ở điều kiện tiêu chuẩn: q0 = i1 - i3 = 1749 - 663,6 = 1085,4 (kJ/kg) Điều kiện làm việc ta có : i1 = 1749 k J/kg, i3 = 697,3 kJ/kg, i2 = 1980 kJ/kg Pk = 1,644 MPa , P0 = 0,29 MPa Thể tích hơi hút vào máy nén v = 0,43 m3/kg Tỷ số nén ở điều kiện làm việc Năng suất lạnh riêng ở điều kiện làm việc: qo = i1 - i3 = 1749 - 697,3 = 1051,3 (kJ/kg) Từ hình (4.1) sách [3] với máy nén cỡ lớn không có con trượt ta tìm được l tc= 0,81 l1v = 0,76. Năng suất lạnh quy đổi của máy nén từ chế độ tiêu chuẩn sang chế độ làm việc: Q0 = Q0tc. = 454424. = 413134,9 (kcal/h) Số máy nén N12WB cần chọn để đạt năng suất lạnh yêu cầu n = » 3 Chọn số máy nén là 3 chiếc. Vậy năng suất lạnh thực tế là : Q0 = n.Q0 = 3.413134,9 = 1239404,7(kcal/h) Với một máy nén có Q0MN ở chế độ làm việc ta có lượng môi chất G1 : Q0MN = G1.q0 ÞG1===0,456 kg Công suất của một máy nén khi nén đoạn nhiệt Ns = G1.(i1 - i2) = 0,456.(1980 - 1749) = 105,4 (kW) Công suất tiêu thụ điện năng của một máy nén khi có hiệu suất toàn bộ h = 0,65 Nđ == = 162,2 (kW) Công suất điện lắp đặt máy nén là Nlđ = 3.162,2 = 486,6 (kW) Nhiệt toả ra trong thiết bị ngưng tụ khi 2 máy chạy là Qk = 2.G.(i2-i3) = 2.0,456.(1980-697,3) = 1169,8 (kW) B.2.Thiết kế thiết bị ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ có nhiều loại như: Bình ngưng tụ ống vỏ, thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử và kiểu ống lồng, thiết bị ngưng tụ kiểu panen, thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước và không khí, thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi, thiết bị ngưng tụ làm mát không khí. Mỗi loại thiết bị có một ưu điểm riêng, ta có thể chọn một trong các thiết bị kiểu như trên làm thiết bị ngưng tụ cho nhà máy. Nhưng khi xét đến tính hiệu quả, tính kinh tế thì ta chọn thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi làm thiết bị ngưng tụ cho nhà máy. Khi sử dụng thiết bị ngưng tụ kiểu dàn bay hơi thì chúng ta tiết kiệm được lượng nước và chúng ta làm giảm được lượng điện tiêu thụ. Theo bài tập (6.4) sách [5] ta tính thiết bị ngưng tụ Công suất nhiệt của dàn ngưng theo phần tính trước ta có Qk = 1169,8 kW Độ ẩm và nhiệt độ không khí khí quyển tu= 37,7 0C, ju = 76% Môi chất lạnh Amoninac NH3 (R717) 1.Bề mặt truyền nhiệt : Bề mặt ống trơn (ống thép) đường kính 32x2,5mm Đường kính ngoài d1 = 32 mm Đường kính trong d2 = 27 mm Chiều dày ống d = 2,5 mm 2.Gới hạn làm lạnh của không khí : tương ứng với trạng thái 1 xác định theo đồ thị h-x, nhiệt độ bão hoà ở h1: tgh = 33,60C 3.Nhiệt độ ngưng tụ: Nhiệt độ nước làm lạnh thường lớn hơn giới hạn làm lạnh khoảng 4¸80C , còn nhiệt độ ngưng có thể lấy cao hơn nhiệt độ nước 3¸50C . Vậy có thể chọn sơ bộ nhiệt độ ngưng như sau: Hình16: Sự trao đổi nhiệt trong dàn ngưng tụ tk = tgh + 5,4 +3 = 33,6 + 5,4 + 3 = 420C 4.Lưu lượng khối lượng không khí qua thiết bị ngưng tụ : Mkk = 3,25.rkk.Qk.10-2 rkk : Khối lượng riêng của không khí ở tu và ju và có thể xác định theo công thức rkk = Với d1 :Độ chứa ẩm của khí quyển (vào thiết bị ngưng tụ ),xác định trên đồ thị h-x : d1 = x1 = 0,032 kg/kg P1: áp suất khí quyển ở trạng thái 1 R : Hằng số khí của không khí lấy R = 287 J/kg.K T1 : Nhiệt độ không khí môi trường T1 = t1 + 273 rkk == = 1,078 (kg/m3 ) 5.Entanpi của không khí ra khỏi thiết bị h2 Trạng thái không khí ra (2) có entanpi tính theo biểu thức tính nhiệt h2 = h1 + (kJ/kgkk) Với h1 = 125,2 kJ/kg xác định trên đồ thị h-x ở trạng thái 1 Mkk = 3,25.rkk.Qk.10-2 = 3,25.1,078.1169,8.10-2 = 41 (kg/s) h2 = h1 + = 125,2 + = 153,7 (kJ/kgkk) 6.Hệ số toả nhiệt từ vách ngoài của ống tới màng nước a1 = 0,85.9750.m11/3 (W/m2.K) m1: Lưu lượng của nước xối trên một mét chiều dài của ống , chọn theo kinh nghiệm m1 = 0,05 kg/m.s Với 0,085: Là hệ số điều chỉnh do xối nước không đều a1 = 0,85.9750.m11/3 = 0,85.9750.0,051/3 = 3053,14 (W/m2.K) 7.Xác định bề mặt truyền nhiệt F1: được xác định theo phương pháp tính lặp, trước hết chọn sơ bộ giá trị dòng nhiệt q1 và tìm F1 theo điều kiện truyền nhiệt từ amoninac tới nước. Sau đó xác định các thông số của nước, không khí và giá trị F1 theo điều kiện truyền nhiệt truyền chất Các phép tính cụ thể như sau: Xác định hệ số toả nhiệt về phía amoniac a2 = 9733.q2-0,2 . d2-0,3 (W/m2.K) Để xác định được a2 ta cần chọn sơ bộ mật độ dòng nhiệt q2 về phía amoniac có thể xác định như sau q2 = q1. Chọn sơ bộ q1 = 1750 W/m2 Vậy q2 = 1750.= 2304 (W/m2) a2 = 9733.(2304)-0,2 . (0,027)-0,3 = 6114,2 (W/m2.K ) Hệ số truyền nhiệt k qua vách ống k = Với là tổng nhiệt trở của vách ống dd =0,06.10-3 m Chiều dày lớp dầu bám ld =0,12 W/m.K Hệ số dẫn nhiệt của dầu lc = 1,2 W/m.K Hệ số dẫn nhiệt của cáu ds =0,1.10-3 m Chiều dày lớp sơn chống gỉ ls = 0,58 W/m.K Hệ số dẫn nhiệt của sơn chống gỉ d =2,5.10-3 m Chiều dày ống thép l = 45,3 W/m.K Hệ số dẫn nhiệt của thép = 10-3.() = 10-3.() = 1,17.10-3 (W/m.K) k = = =591,2 (W/m2.K) Nhiệt độ nước giải nhiệt trong thiết bị tw, được xác định theo phương trình truyền nhiệt : q1 = k.(tk – tw) Þtw = tk - = 42 - = 38,7 0C Entanpi của không khí bão hoà ở nhiệt độ tw đó là entanpi hw của không khí ở trạng thái w có tw và j = 100% Entanpi trung bình của không khí htb xác định theo công thức hw – htb = Vậy htb = hw - = 159,62 - = 143,4(kJ/kg) Trên đồ thị h-x đường htb =const cắt đường 1- m tại m có giá trị nhiệt độ ttb, ở nhiệt độ trung bình này ta xác định được các thông số vật lý của không khí Nhiệt dung riêng Cpk = 1,005 kJ/kg.K Khối lượng riêng rk = 1,136 kg/m3 Độ nhớt động học nk = 16,585.10-6 m2 /s Hệ số dẫn nhiệt lk = 0,02746 W/m.K Trị số Pranlt Pr = 0,699 Diện tích bề ngoài của dàn ngưng tụ : F = = 668,45 (m2) Kiểm tra điều kiện truyền nhiệt truyền chất giữa nước và không khí F1 = A là hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ tw 0C 10 15 20 25 30 35 40 A 0,99 0,98 0,97 0,96 0,95 0,94 0,93 Từ tw ta tìm được A = 0,93 b Hệ số kể đến sự tăng diện tích mặt ngoài của màng nước tạo thành tia và bọt lấy trong khoảng 1,5 ¸2 , ở đây ta chọn b = 1,6 s = kg/m2..s Xác định hệ số toả nhiệt akk từ bề mặt ống so le tới không khí giá trị tiêu chuẩn Nusselt trong trường hợp này Nu = C.Rem.Pr.n.ez Để xác định tiêu chuẩn Re, phải chọn tốc độ không khí qua chùm ống, chọn wk = 6 m/s Re = = = 11576,7 Nếu 103 < Re < 2.105 thì chọn bước ống theo chiều ngang (S2) và theo chiều đứng (vuông góc theo hướng chảy S1) tỷ số này < 2 hằng số C được tính theo quan hệ C=0,53.()0,2 = 0,53.()0,2 = 0,36 Và số mũ m = 0,6 n= 0,36 Hệ số toả nhiệt về phía không khí akk = Chọn số hàng ống theo chiều chuyển động của không khí (phương thẳng đứng) z = 10 thì hệ số hiệu chỉnh ảnh hưởng của hàng ống z theo chiều chuyển động của không khí ez = 0,94 Vậy Nu = 0,36.11576,70,6.0,6990,36.0,94 = 81,58 Hệ số toả nhiệt về phía không khí: akk = = = 70 (W/m2.K) Hệ số lưu lượng: s = = 0,07 (kg/m2.s) Diện tích bề mặt ngoài của dàn ngưng là: F1 = = 692,89 (m2) Sai số giữa hai giá trị F1 là F1 = » 3 % F1 £ 3% Vậy F1 tính được ở trên là chấp nhận được Chọn F1 = 692,89 m2 8. Lượng nước phun : Lượng nước phun M được chọn theo kinh nghiệm, phụ thuộc vào phụ tải nhiệt Qk của thiết bị Vậy M = 2,3. = 2,3. = 26,9 (kg/s) 9.Lượng nước bay hơi và lượng nước tổng bị cuốn theo gió Lượng nước bay hơi Mb = mkk.(x2 – x1) = 41.(0,0446 - 0,032) = 0,516 (kg/s) Tổng nước bị gió cuốn theo bằng tổng lượng nước bay hơi và lượng nước bị gió cuốn đi Lượng nước bị gió cuốn thường lấy bằng 10% lượng nước bay hơi. Vậy tổng lượng nước bị cuốn theo gió Mbt = 1,1.Mb = 1,1.516 = 0,568 (kg/s) 10.Các kích thước cơ bản của thiết bị ngưng tụ bốc hơi. Do diện bề mặt ngoài của dàn ngưng có F = 692,89 m2 rất lớn, do đó nếu cứ để thế tính toán ta sẽ được một thiết bị ngưng tụ rất lớn, cồng kềnh, rất khó chế tạo. Vì thế ta phải thiết kế 2 dàn ngưng tụ có công suất bằng nhau, mỗi dàn có diện tích F1 = 0,5.F = 0,5.692,89 = 346,445 (m2) Tính kích thước của 2 dàn ngưng tụ Tổng chiều dài tính trên mặt cắt thiết bị : L = (m) Số ống trên mặt cắt của thiết bị (z) khi chọn chiều dài mỗi ống thẳng l = 5 m z =(ống) Lấy z = 690 ống Bề rộng mặt cắt của thiết bị được xác định theo quan hệ B = ( +2).S2 = (+2).S2 = 1,81 (m) Với bước ngang S2 của chùm ống được chọn theo kinh nghiệm : S2 = (2 ¸ 2,3).d1 ta chọn S2 = 2.d1 = 2.0,032 = 0,064 (m) Số ống trong một đơn nguyên theo chiều thẳng đứng nd xác định theo nd = (ống) Lấy nd = 25 ống Chiều cao của dàn ống h được xác định theo : h = S1.nd = 0,0554.25 = 1,385 (m) (Các ống bố trí theo đỉnh của tam giác đều nên bước ống theo chiều đứng (S1) được xác định theo công thức :S1 = .S2 = .0,064 = 0,0554 m) Diện tích để cho không khí đi qua Fkk = l.B – l.d1. ( +2) = 5.1,81 – 5.0,032. ( +2)= 4,52 (m2 ) Kiểm tra tốc độ của không khí wkk = = = 4,5 (m/s) Như vậy tốc độ không khí thoả mãn B.3.Thiết bị bay hơi Nhà máy bia có năng suất 18 triệu lít/năm có khả năng mở rộng năng suất nên 50 triệu lít /năm do vậy kĩ thuật thiết kế bình bay hơi ta thiết kế bình bay hơi cho nhà máy có công suất 50 triệu lít / năm Hệ thống lạnh có năng xuất lạnh khi ba máy chạy 1297449,6 kcal/h =1506,5 kW. Hệ thống lạnh sử dụng 3 máy nén MYCOM có ký hiệu N12WB. Thiết bị bay hơi là bình bay hơi ống vỏ nằm ngang kiểu ngập (có bình tách lỏng nằm ngang) để làm lạnh chất tải lạnh. Chất tải lạnh là Etylen glycol 35%. Etylen glycol được làm lạnh trong bình bay hơi từ -10C xuống -60C, sau đó đưa bình chứa Etylen glocol để đưa đến các hộ tiêu thụ lạnh như các thiết bị sản suất nước 20C cho công đoạn làm lạnh nhanh dịch bia, áo lạnh, tank lên men, tank thành phẩm, các phòng lọc bia, bảo quản nguyên liệu.. . 1.Để tính toán bình bay hơi ống vỏ nàm ngang NH3 làm lạnh Etylen glycol cho công nghệ sản xuất bia ta chọn: Nhiệt độ etylen glycol vào bình bay hơi tc1 = -10C Nhiệt độ etylen glycol ra bình bay hơi tc2 = -60C Nhiệt độ bay hơi của mỗi chất lạnh t0 = -100C Hình 17: Sự trao đổi nhiệt trong bình bay hơi 2.Hiệu Nhiệt trung bình logarit: 3.Thông số vật lý của dung dịch Etylen glycol 35% ở nhiệt độ trung bình: Theo bảng (6-10) sách [6] ta tìm được : Khối lượng riêng r = 1045 kg/m3 Nhiệt dung riêng c = 3,55 kJ/kg.K Hệ số dẫn nhiệt l = 0,46 W/m.K Độ nhớt động học u = 5,61.10-6 m2/s Độ nhớt động lực m = 5,86.10-3 N.s/m2 Trị số Prandit Pr = 42,5 4.Xác định kích thước cơ bản bề mặt truyền nhiệt bình bay hơi: Có ống là loại ống thép trơn với kích thước cụ thể: Đường kính ngoài dn = 27 mm Đường kính trong dt =21 mm Độ dày của ống d = 3 mm 5.Xác định tốc độ chất tải lạnh đi trong ống: Chọn sơ bộ chất tải lạnh đi trong ống wc= 1,7 m/s từ đó xác định được số ống trong một lối: = 111,5 (ống) Chọn số ống nt=112 ống khi đó vận tốc chất tải lạnh wc=1,69 m/s 6.Xác định tiêu chuẩn Reynolds Vì Re nằm trong vùng 2000¸1000 nên chế độ chảy là quá độ 7.Xác định tiêu chuẩn Nusselt Với chế độ chảy nối Nu được xác định theo biểu thức: Nu = 0,021.Re0,8.Pr0,34. qd Trong đó qd=0,94 Nu = 0,021.6326,70,8.42,50,43.0,94 = 108,8 8.Xác định hệ số toả nhiệt phía Etylen glycol theo bề mặt của ống (W/m2 K) 9.Xác định mật độ dòng nhiệt về phía tải lạnh là dung dịch Etylen glycol theo diện tích bề mặt trong của ống: Trong đó tc:nhiệtđộ trung bình của dung dịch etylen glycol tv:nhiệt độ vách ống ålà tổng trở của ống và các lớp cáu bẩn dd=0,06.10-3m là bề dày lớp dầu bám. v dung dịch cồn Thành ống t 0 di da lớp cặn t t°C q 2 t c i q Hình18: Ống dần dung dịch glycol ld = 0,14 W/mK hệ số dẫn nhiệt của dầu dc = 0,5.10-3 m là bề dày lớp cáu bẩn về phía etylen glycol lc = 2,3 W/m.K hệ số dẫn nhiệt của cáu bẩn về phía dung dịch etylen glycol d = 3,5.10-3 m là bề dày ống thép l = 45,3 W/m.K hệ số dẫn nhiệt của thép Vậy qi = Mật độ dòng nhiệt về phía môi chất lạnh NH3, sôi tính theo diện tích bề mặt trong của ống. qa = la.(tv - t0) Theo phương trình (5-39)sách [6] ta có: Xác định mật độ dòng nhiệt bằng phương pháp đồ thị từ hệ phương trình q = qi = -875,2.(tv + 3,5) (1) qa = 773,3.(tv + 10)5/3 (2) Lập bảng tính ta có tv 0C -7 -7,3 -7,5 -7,52 -7,7 -7,9 -8 q1 W/m2 3063,2 3325,8 3517,3 3675,8 3850,9 3850,9 3938,4 qa W/m2 4825,6 3561,7 3561,8 3513,7 3099 2663,1 2456 Hình 19: Đồ thị 2 đường mật độ dòng nhiệt Từ đồ thị trên ta tìm được giao điểm của hai đường có giá trị tương ứng tv = 7,520C q = 3515 W/m2 10.Xác định diện tích truyền nhiệt theo bề mặt trong ống trao đổi nhiệt : Fi = (m2) Do diện tích truyền nhiệt theo bề mặt trong ống trao đổi nhiệt rất lớn. Nên khi chế tạo ta gặp nhiều khó khăn. Do đó để đảm bảo chế tạo và vận chuyển dễ dàng ta thiết kế 2 bình bay hơi có công suất bằng nhau. Diện tích truyền nhiệt cho mỗi bình là Fi = 0,5.428,59 = 214,295 (m2) Khi đó tổng số ống trong một lối là nt = 0,5.112 = 56 (ống) 11.Xác định tổng chiều dài ống truyền nhiệt L= (m) 12.Bố trí trong bình bay hơi Các ống được bố trí trên các đỉnh của các tam giác đều và toàn bộ chùm ống bố trí trên mặt sàng có hình lục giác. Bước ống được tính theo kinh nghiệm. S = (1,24 ¸ 1,45).da Chọn S = 1,4.da = 1,4.0,027 = 0,038 (m) Khoảng cách giữa các ống theo chiều thẳng đứng là : S1 = = = 33 (mm) Số ống bố trí trên đường chéo lớn nhất của lục giác ngoài cùng : m= n: Số ống trong bình n = nt.z z : Số lối của chất tải lạnh, thường chọn z = 4¸12 trên cơ sở chất tải lạnh phù hợp đã chọn ở phần trên nt = 56. Nếu chọn z= 8 ta có tổng số ống n = 112.8 = 896 (ống) m= == 24,4 Chọn m = 25 ống 13.Đường kính trong bình bay hơi Đường kính mặy sàng: Ds = m.S = 25.38 = 950 (mm) Đường kính trong của bình phải chọn lớn hơn để bố trí gioăng của nắp tạo lối cho chất tải lạnh chuyển động qua lại trong bình bay hơi ở đây chọn đường kính thân bình: Di = 1000 mm Chiều dài ống trao đổi nhiệt : l= = (m) B.4.Tính chọn thiết bị phụ Trong hệ thống lạnh ngoài thiết bị chính còn có thiết bị phụ, như bình chứa cao áp, bình tách dầu, bình tách dầu … B.4.1.Bình chứa cao áp Bình chứa cao áp được bố trí ngay sau dàn ngưng tụ dùng để chứa môi chất ở áp suất cao, giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ, duy trì áp suất cấp lỏng cho van tiết lưu. Dung tích bình chứa cao áp được tính như sau. Theo công thức (6.2) sách [6] với áp suất cấp lỏng từ trên xuống ta có thể tính như sau: Vc = 1,2. (m3) VBH là tổng dung tích của tất cả các ống trong bình bay hơi. dn = 28 mm dtr = 21 mm, tổng chiều dài ống trong bình bay hơi L = 6499,72 m Với dng = 28 mm ta có mỗi mét ống V = 6,51.10-4m3 VBH = 6499,72.6,51.10-4 = 4,2 (m3) Vc = 0,7.VBH = 0,7.4,2 = 2,94 (m3) Chọn bình có = 1 m, Chiều dài 4 m B.4.2. Bình tách dầu NH3 là môi chất không hoà tan dầu bôi trơn. Nên khi máy chạy thì một phần dầu ở dạng hơi sẽ theo NH3 đi đến các thiết bị như dàn ngưng, bình bay hơi. Khi dầu đến các thiết bị này thì nó có thể bám lên các bề mặt ống và làm giảm khả năng trao đổi nhiệt. Vì vậy để hạn chế dầu đến các thiết bị này thì ta đặt bình tách dầu ở ống đẩy của máy nén. Việc chọn bình tách dầu phụ thuộc vào đường kính đầu đẩy của môi chất lạnh. Đường kính ống kính được tính theo công thức (6.1) sách [6] d= Với w : tốc độ hơi ở ống vào bình tách dầu chọn w = 20 m/s m: Lưu lượng môi chất lạnh m= 0,456 kg/s v2: Thể tích riêng hơi nén ở phía đầu đẩy máy nén v2 = 0,43 m3 /kg d= = = 0,11 (m) Chọn d = 0,108 m bình tách dầu có kích thước = 0,4 m, chiều dài l = 1,5 m B.4.3.Bình chứa dầu Bình chứa dầu nhằm mục đích thu gon dầu từ các bình tách dầu và các bầu dầu của toàn bộ hệ thống, giảm nguy hiểm khi xả dầu và giảm tổn thất môi chất khi xả dầu khỏi hệ thống lạnh. Chọn bình tách dầu có kích thước = 0,35 m l = 0,762 m B.5.Quy trình vận hành, xử lý sự cố hệ thống lạnh. B.5.1. Quy trình vận hành hệ thống lạnh NH3. 1.Khởi động. a.Nguyên tắc chung: Trước khi cho hệ thống làm việc, phải xem sổ trực để biết rõ nguyên nhân dừng máy trước đó. Nếu máy được dừng bình thường và nghỉ chưa quá một ngày thì người vận hành có quyền mở máy. Sau khi sửa chữa, bảo dưỡng định kì hay máy nghỉ quá một ngày thì phải có ý kiến của cán bộ kĩ thuật thì mới được khởi động máy theo biên bản kiểm nghiệm bàn giao và nhật kí phòng trực. b.Thao tác mở máy: Làm các công việc kiểm tra: xem xét bên ngoài máy nén, đảm bảo không gian thuận tiện không ảnh hưởng đến công việc chạy máy. Kiểm tra dầu trong máy nén Kiểm tra các van khoá của hệ thống, chúng phải ở trạng thái mở, chỉ có các van ở đầu hút, đầu đẩy và van điều chỉnh khởi động của máy nén là trạng thái đóng. Cho nước vào áo nước làm mát máy nén, vào bình ngưng và dàn quá lạnh nếu có. Mở van giảm tải máy nén khi khởi động. Quay tay trục khuỷu ít nhất hai vòng trước khi đóng mạch động cơ. Khi máy đạt số vòng quay định mức thì mở van khoá đẩy và mở ngay van giảm tải. Từ từ mở van hút máy nén đồng thời lắng nghe tiếng máy gõ trong máy, nếu có lỏng về phải đóng ngay rồi từ từ mở nhỏ theo chế độ hút hơi ẩm. Theo dõi áp suất dầu, không cho phép tiếp tục chạy máy nếu áp suất dầu không cao hơn áp suất hút quá 0,5 bar. Từ từ mở van tiết lưu để cấp lỏng cho hệ thống. Mở quạt hoặc bơm glycol của thiết bị bay hơi. Khi đưa hệ thống vào làm việc phải theo dõi liên tục các thông số làm việc, các áp kế, nhiệt kế và đảm bảo máy chạy êm. 2.Ngừng máy. Đóng van tiết lưu để ngừng cấp lỏng, giảm áp suất trong thiết bị bay hơi để sau này máy khởi động lại nhẹ. Đóng van hút máy nén. Hút hết hơi trong vỏ máy. Ngắt mạch động cơ sau khi máy nén không còn quay nữa thì đóng van đẩy. Ngừng cấp nước làm mát máy nén, bình ngưng và thiết bị quá lạnh. Ngừng khuâý glycol, nhưng có thể bơm glycol làm việc tiếp tục trong một khoảng thời gian nữa để tận dụng lạnh của glycol. Kiểm tra tình trạng máy và thiết bị: Dầu máy,các mối nắp ghép, nếu có hư hỏng phải khắc phục ngay và ghi nhật ký vận hành. 3.Kỹ thuật vận hành và thiết bị. a.Yêu cầu vận hành. Máy làm việc ổn định ở hành trình khô với các thông số chế độ yêu cầu b.Dấu hiệu làm việc bình thường. Máy chạy êm, không rung không có tiếng gõ lạ. Thân máy và xilanh nóng đều. Không bị chảy dầu, không rò qua các mối nối mặt bích, nắp. c.Các trường hợp phải ngừng máy. Có tiếng gõ lạ và va đập mạnh. Áp suất dầu giảm, không đủ dầu, dầu bị đốt nóng quá mức, nhiệt độ đầu đẩy tăng quá cao 1500C. Rò amoniac ra ngoài. Mất nước làm mát máy nén do hỏng bơm, tắc ống dẫn, van nước hỏng... d.Chú ý trong thao tác vận hành. Chỉ đóng điện chạy máy khi đã quay tay thử và mở van giảm tải. Chỉ khởi động khi van hút đóng. Sau khi mở van đẩy thì mở van hút từ từ, tránh để máy làm việc với hành trình ẩm. Khi máy bị đốt cháy quá mức do sự cố mất nước thì không nên cho nước lạnh vào ngay để tránh ứng suất nhiệt làm hỏng máy Năng suất máy nén được điều chỉnh phù hợp với phụ tải thiết bị bay hơi một cách liên tục hoặc thêm vào hay ngắt đi một số máy nén làm việc song song tuỳ thuộc nhiệt độ lạnh thấp quá hay cao quá. 4.Thiết bị ngưng tụ. Nhiệt độ ngưng tụ không cao hơn nhiệt độ nước làm mát ra quá 5 đến 80C (áp suất ngưng tụ không quá cao) Nhiệt độ và áp suất ngưng tụ ở trị số cho phép, không bị rò amoniac vào nước hay ra ngoài không khí. Chú ý đề phòng dàn ngưng bị rò môi chất làm tổn hao môi chất và làm ô nhiễm môi trường. Tuỳ theo phụ tải, nhiệt độ nước làm mát và trạng thái làm việc của dàn ngưng mà điều chỉnh lưu lượng nước phù hợp. 5.Thiết bị bay hơi. Hiệu chỉnh từ từ van tiết lưu đạt độ mở cần thiết cấp lỏng cho thiết bị bay hơi để giữ được chế độ nhiệt độ, độ ẩm yêu cầu. Đảm bảo không rò rỉ môi chất lạnh và dung dịch muối. Nhiệt độ và áp suất sôi ở trị số cho phép. Không bị rò rỉ amoniac, bề mặt truyền nhiệt không bị phủ dầu và bẩn. Nhiệt độ sôi nhỏ hơn nhiệt độ glycol ra khỏi thiết bị từ 3 đến 5 0C. Không khởi động bơm dung dịch glycol khi nhiệt độ trong bể chưa đạt được nhiệt độ quy định mà chỉ cho quạt khuấy làm việc. Khi thiết bị bay hơi ở trong hệ thống có nhiều máy nén làm việc song song thì thận trọng mở van tiết lưu từ từ để tránh nạp lỏng quá mức đề phòng lỏng về đầu hút máy nén. 6.Bình chứa cao áp. Duy trì mức lỏng ổn định theo quy định (khoảng 50% dung tích). Mức lỏng thấp sẽ kéo theo giảm công suất lạnh, mà tiêu thụ điện năng vẫn lớn. Theo dõi áp suất, mức lỏng, van an toàn, thường xuyên và định kì xả khí, xả dầu 7.Bơm li tâm Đảm bảo chiều cao cột lỏng đầu hút không nhỏ hơn 1,5 mm Khởi động bơm: mở van hút mở bơm xả khí. Chạy bơm theo dõi áp kế và dòng điện I < Idm. Khi đạt vòng quay định mức thì mở van đẩy. Điều chỉnh bơm và cách thay đổi số vòng quay (nếu có) hoặc thay đổi độ mở van đẩy. Theo dõi mức dầu, nắp bít, độ đốt nóng của bơm và động cơ, các chỉ số áp kế, áp suất đầu đẩy của bơm phải lớn hơn áp suất của hệ thống 2,5 đến 3 bar. Ngừng bơm: đóng van đẩy ngắt điện đóng van hút và van áp kế. 8.Các dụng cụ tự động. a.Van tiết lưu nhiệt. Van tiết lưu phải làm việc ổn định, tin cậy, cấp lỏng để đạt chế độ nhiệt độ và công suất lạnh yêu cầu. Chỉ khi chế độ làm việc của hệ thống lạnh thay đổi thì mới cần hiệu chỉnh lại van. Độ quá nhiệt của hơi tại chỗ đặt bầu cảm nhiệt không lớn hơn 3 đến 5 0C. Độ quá nhiệt của hơi sau thiết bị bay hơi trong phạm vi cho phép. Có tuyết bám ở phía nửa thân van phía môi chất đi ra. Định kì kiểm tra van và độ quá nhiệt của môi chất, sự tiếp xúc và tình trạng bầu cảm nhiệt, ống mao dẫn. Đề phòng các hư hỏng: thân van bị đóng băng hoàn toàn do tắc ống lọc và do đó độ quá nhiệt của hơi ra khỏi thiết bị bay hơi cũng lớn. Tan hết giá thân băng do van tiết lưu đóng hoàn toàn vì gẫy ống cảm biến, rò môi chất nạp của van do đó cả áp suất bay hơi cũng giảm. b. Rơ le nhiệt độ Đóng ngắt chính xác và giữ ổn định nhiệt độ lạnh yêu cầu. Giữ sạch các tiếp điểm, đảm bảo tiếp xúc tốt. Đảm bảo điều kiện tiếp xúc và cách nhiệt của bầu cảm nhiệt, ống mao dẫn và bầu cảm nhiệt luôn kín, không bị rò môi chất nạp làm rơle mất tác dụng. Nối đất thân rơle. c.Rơle áp suất. Các rơle áp suất cao và các rơle áp suất thấp phải làm việc tin cậy, đóng, ngắt dứt khoát, không chập chờn rung động. Sau 750 đến 1000 giờ làm việc rơle áp suất phải kiểm tra định kì một lần. d.Van điện từ Van điện từ phải đóng mở ổn định theo dòng điện. Đảm bảo kín khi đóng, thông hết khi mở, không rung không kêu, ống hay thân van phải được nối đất. Van trên đường cấp lỏng hay van dung dịch glycol: các dàn lạnh phải làm việc ổn định, đạt nhiệt độ và công suất lạnh yêu cầu. Máy nén khởi động dễ. Van khởi động máy nén : máy nén khởi động bình thường, nhiệt độ đầu đẩy không tăng nhiều. Van trên đường cấp nước làm mát: cấp nước kịp thời để thiết bị ngưng tụ bình thường. Lọc bẩn phía đầu van bị hỏng, cuộn dây bị ẩm, hỏng cách điện làm điện trở giảm hay bị đứt. 9.Điều chỉnh chế độ nhiệt độ của hệ thống lạnh Nhiệt độ sôi và nhiệt độ đầu hút máy nén. + Nhiệt độ sôi: Ổn định ở giá trị hợp lí quy định. Khi t0 giảm 10K thì công suất lạnh của máy có thể giảm 4 đến 5% và suất tiêu hao điện năng có thể tăng 3 đến 4%. Khi nhiệt độ sôi giảm: nhiệt độ làm lạnh thấp, công suất dàn lạnh tăng nhưng kéo theo hàng loạt các yếu tố bất lợi như công suất lạnh của máy nén giảm và suất tiêu hao điện năng tăng, năng suất hút giảm. Do đó cả hệ số cấp và lưu lượng môi chất qua máy nén cũng giảm. Khi nhiệt độ sôi tăng chủ yếu là không đạt nhiệt độ làm lạnh yêu cầu và tăng độ quá nhiệt của hơi hút. +Nhiệt độ hơi hút th: Khi th đã ở giá trị thích hợp thì nhiệt độ hơi hút phải được điều chỉnh để có độ quá nhiệt hợp lí cho phép, giữ cho máy làm việc ở hành trình khô mà công suất nhiệt ở dàn lạnh vẫn cao. 10.Nhiệt độ ngưng tụ (tk) và nhiệt độ đàu đẩy của máy nén. + Nhiệt độ ngưng tụ tk: Cung cấp cho thiết bị ngưng tụ đủ nước hay không khí làm mát để tạo nhiệt độ ngưng tụ ở giá trị thấp có thể được. Khi tk tăng thì áp suất ngưng tụ pk cũng tăng làm tăng tỷ số nén và tiêu hao điện năng, đồng thời hệ số nạp và lưu lượng khối lượng của hơi qua máy nén giảm. +Nhiệt độ đầu đẩy máy nén (td): td cao quá làm giảm khả năng bôi trơn, tạo cặn hoặc dầu bị cháy. Bảo dưỡng các thiết bị bay hơi: Bình bay hơi và dàn lạnh muối, định kì tháo dầu và với máy nén, thường xuyên hiệu chỉnh nồng độ nước muối, cọ rửa bề mặt truyền nhiệt ít nhất mỗi năm một lần. Bảo dưỡng thiết bị ngưng tụ: ít nhất một tháng một lần phải xả dầu. Lau chùi bằng bàn chải lông sau đó rửa bằng nước ấm ở nhiệt độ khoảng 500C. Nếu bề mặt dàn ngưng có các lớp bẩn bám dính thì rửa bằng dung dịch NaCO3 ấm nồng độ khoảng 5% sau đó thổ khô bằng không khí nén. Kiểm tra không khí lọt vào thiết bị ngưng tụ. Bảo dưỡng máy nén: Cứ sau khoảng 72 đến 100 giờ làm việc phải thay dầu máy nén, 5 lần đầu phải thay dầu hoàn toàn, dùng khí nén thổi sạch và đổ dầu mới vào. Cứ 3 tháng làm việc phải tháo và kiểm tra các cụm chi tiết. Phá cặn áo nước làm mát. Nếu trong đường ống dẫn nước và mặt trong áo nước làm mát bị đóng cặn thì phải cho axit clohiđric 25% và ngâm 8 đến 12 giờ sau đó rửa cẩn thận bằng d NaOH 10 đến 15% và rửa lại bằng nước sạch. Xả dầu ra khỏi hệ thống amoniac. B.5.2.Sửa chữa, xử lý sự cố hệ thống lạnh (MYCOM) Dấu hiệu Triệu chứng Nguyên nhân Lỗi phát sinh Biện pháp khắc phụ (1) Động cơ điện không hoạt động (1) Động cơ gầm rú và không khởi động được Không quay được bánh đà dù đã tháo dây đai A.Do lỗi động cơ B.Dây đai quá chặt. C.Tải quá lớn (áp suất ở phía cao áp và trên cácte nén quá cao ) D.Do điện áp thấp. E.áo xylanh, piston secmăng hoặc bộ phận kim loại (cơ cấu bịt ổ trục bị kẹt ) F.Do mối nối một pha tới hệ thống điều khiển tự động hoặc các thiết bị điện không đúng Do cầu chì nổ Động cơ bị ngắt mạch Động cơ bị ngắt mạch. Động cơ bị ngắt mạch áo xylanh, piston hoặc cơ cấu bịt ổ trục bị kẹt Các thiết bị tự động bị hỏng a.Kiểm tra sửa chữa hoặc thay thế b.Điều chỉnh c.Mở van giảm tải để giảm áp suất trên cácte. Đóng van chặt đầu hút, mở van chặt đầu đẩy và khởi động lại máy nén d.Kiểm tra nguồn cấp e.Tháo kiểm tra điều chỉnh thay thế các chi tiết hư hỏng. f.Kiểm tra và điều chỉnh. (2) Không có phản ứng khi ấn nút công tắc G.Cầu chì nổ H.Tiếp xúc công tắc từ không tốt, hoặc rơle bảo vệ quá tải vẫn đang làm việc I.Dây điện đứt J.Công tắc OP hoặc HP vẫn ở chế độ làm việc không được đặt lại. Máy nén ngừng chạy g. Kiểm tra và thay thế h.Kiểm tra sửa chữa hoặc thay thế i. Kiểm tra sửa chữa hoặc thay thế j.Đặt lại công tắc đặt lại vị trí khởi tạo (3) Có nguồn khi tay tiếp xúc với công tắc từ và mất nguồn khi bỏ tay ra K.Các mối nối với các thiết bị không đúng. L.Tiếp xúc bị hỏng Máy nén ngừng chạy k.Kiểm tra và điều chỉnh l.Kiểm tra điều chỉnh hoặc thay thế (4) Động cơ dừng một thời gian ngắn sau khi khởi động M.Công tắc OP ngắt.Dầu bị thả ra, áp suất dầu thấp. N.Áp suất đầu đẩy quá cao công tắc HP ngắt. Dàn ngưng có hkí không ngưng, áp suất đầu hút quá cao. O.Lỏng chảy ngược về cácte làm tăng áp suất kết quả là công tắc OP làm việc. P.Các mối nối tới thiết bị điều khiển tự động và công tắc từ không đúng. Q.Rơle bảo vệ đang làm việc hoặc công tắc OP kích hoạt. Máy nén ngừng hoặc bị kẹt Động cơ bị ngắt hoặc máy nén ngừng chạy Máy nén ngừng chạy Hệ thống điều khiển bị hỏng hoặc cháy. Không thể thực hiện được Chờ đến khi công tắc lưỡng kim nguội đi. Trong trường hợp này chuyển công tắc OP sang "Manaul" và khởi độnh lại máy, Sau khoảng 10 phút chuyển công tắc về Atomatic sau khi điều tra nguyên nhân. CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH TÍNH MỚI TÍNH HIỆN ĐẠI VÀ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG ĐỒ ÁN THIẾT KẾ IV.1.Phân tích tính mới tính hiện đại Nhà máy bia nghệ An được nắp đặt để nâng công suất nhà máy từ 18 triệu lít/năm lên 50 triệu lít/năm với đầy đủ các tính hiện đại, các yêu cầu công nghệ sản xuất bia theo tiêu chuẩn quốc tế. Hệ thống hoạt động một cách ổn định, an toàn các thiết bị được chế tạo khi hoạt động phải đảm bảo được sự vệ sinh chung, không gây ảnh hưởng độc hại với sức khoẻ con nguời, cũng như môi trường xung quanh. Đối với hệ thống nấu được chế tạo và nắp đặt theo công nghệ tiên tiến nhất, các hoạt động của thiết bị nồi nấu hoàn toàn điều khiển tự động và bán tự động. Chính vì thế mà hệ thống hoạt động một cách chính xác, đạt hiệu quả cao, an toàn cho người sử dụng. Hệ thống nồi nấu được nắp đặt hệ thống điều khiển tự động hoá quá trình hoạt động. Hơi được cung cấp từ nồi hơi được đưa đến nồi hồ hoá thì trước tiên phải đi qua một loạt các van điều khiển, sau đó hơi được đi vào nồi qua một van chặn điều chỉnh tinh. Khi hơi vào trong nồi nấu thì hơi có tác dụng nấu chín nguyên vật liệu như gạo, malt lót, các nguyên vật liệu này được cung cấp tự động ở ngoài vào trong nồi nhờ bộ phận cánh khấy được cấu tạo đặc biệt, khuấy đều tạo một dịch cháo đồng đều, tơi, không bị vón cục. Khi dịch cháo đã đủ nhiệt độ thì nhờ một van ngắt điều chỉnh bằng nhiệt độ được đặt trong nồi sẽ tự động ngắt không cho cấp hơi vào nồi. Do đó sự hoạt động của nồi cháo có một hiệu quả rất cao và đặc biệt là rất chính xác. Tương tự như vậy sự hoạt động của nồi đường hoá dưới tác dụng của các van, các động cơ các đồng hồ đo sự hoạt động của hệ thống nấu nàycũng chính xác, an toàn và được điều chỉnh dễ dàng. Hệ thống nồi đường hoá được thiết kế hai chiếc dể đảm bảo hoạt động luôn phiên nhau, tạo được tính liên tục trong sản xuất, đồng thời cũng tạo thời gian nghỉ của từng nồi tạo điều kiện cho thiết bị có tuổi thọ nâu bền hơn. Với nồi lọc bã được cấu tao thích hợp, có thể lọc bã được hiệu suất cao. Đối với hệ thống lọc bã ta cũng dùng 2 nồi lọc bã để chúng thay phiên nhau hoạt động sao cho hiệu quả và đảm bảo an toàn nhất. Đối với nồi húp lông hoá, được cấu tạo hợp lý, hệ thống hơi được đưa vào giữa nồi với hệ thống trao đổi nhiệt có hiệu suất cao tạo điều kiện cho nồi nấu có thể nấu đến nhiệt độ thích hợp. Khi đó nhờ một rơle nhiệt độ điều khiển có thể ngắt tự động nhờ một contacto điều khiển bằng nhiệt độ. Hệ thống này cũng được cấu tạo gồm hai nồi húp lông cúng hoạt động luôn phiên nhau vừa tạo điều kiện cho hệ thống nấu hoạt động được liên tục vừa đảm bảo khả năng an toàn, thời gian sử dụng của nồi húp lông hoá cao Khi hệ thống nấu hoạt động, dịch cháo và malt khi qua nồi húp lông tại đây do quá trình công nghệ mà ta thêm vào đó một số các loại thảo dược có tác dụng làm cho dịch bia được thơm do đó trong dịch bia có một lượng chất bã. Vì vậy cần bố trí thêm một thùng lắng xoáy có tác dụng lọc lượng bã này tạo cho dịch bia được trong. Nồi lọc bã có cấu tạo với một hệ thống động cơ quay tạo một lực ly tâm quay tròn trong nồi. Khi đó nhờ lực ly tâm mà ta có thể lọc được dịch bia tinh khiết hơn. Hệ thống nồi nấu được thiết kế với một loạt các hệ thống đường đi đường đến để dẫn các nhiên liệu, dịch bia, hơi...Với một loạt các van điều khiển tự động. Các động cơ hoạt động theo chế độ làm việc của từng nồi. Chính sự cấu tạo của từng nồi nấu, sự điều khiển tự động hoá của hệ thống là những tính mới hiện đại của hệ thống nấu. Tính hiện đại của công nghệ còn được thể hiện qua hệ thống tank lên men với sự cấu tạo phù hợp: có thân hình trụ, đáy dưới hình nón, đáy trên dạng bombê (elip). Kết cấu tank đảm bảo kỹ thuật, sức bền. Toàn bộ tank được bảo ôn cách nhiệt bằng plyurethane. Phía đáy tank có của vệ sinh, cụm bích, van chân không, van một chiều, van an toàn. Tank được cấu tạo với 3 lớp áo lạnh, được làm lạnh bằng glycol với môi chất lạnh glycol có thể làm lạnh ở nhiệt độ rất thấp, mà glycol không có khả năng ăn mòn kim loại do đó sử dụng môi chất này rất tốt rất phù hợp với các loại tank. Vật liệu chế tạo tank là inox có khả năng vừa chịu trọng lực lớn lại không bị oxi hoá, nên có khả năng chống gỉ rất tốt, tank đựơc vệ sinh sạch sẽ. Hệ thống tank còn được điều khiển bằng một loạt các van tự động và bán tự động làm cho sự vận hành của tank được dễ dàng, an toàn cho người sử dụng. Đồng thời còn đạt được sự chính xác và hiệu quả cao. Tank được thiết kế theo công nghệ tiên tiến nhất, với các phần tiếp xúc với dịch bia được chế tạo bằng inox của Averta-Thuỵ Điển.Tank có khả năng làm việc ở chế độ áp suất 1,5 bar áp suất thử bền có thể 3 bar. Hệ thống lạnh của nhà máy để đảm bảo đủ công suất ta phải bố trí hệ thống lạnh với 3 máy nén N12WB của Nhật Bản với môi chất lạnh NH3. Ba máy nén này hoạt động độc lập cung cấp lạnh cho nhà máy. Môi chất lạnh khi đi qua hệ thống máy nén thì được nén ở áp suất cao sau đó được đi qua bình tách dầu. Tại đây dầu được tách ra và được đưa tới bình chứa dầu, để sau đó dầu được đem đi lọc và sau đó được đem quay lai máy nén. Sau khi môi chất lạnh đi qua bình tách dầu, môichất lạnh được đi tới dàn ngưng tụ, tại đây môi chất lạnh được làm mát bằng dàn nước để hạ nhiệt độ của môi chất lạnh từ dạng hơi xuống dạng lỏng, sau đó môi chất lạnh ở dạng lỏng này được đưa đến bình chứa cao áp. Từ bình chứa cao áp môi chất lạnh tiếp tục được đưa đên dàn bay hơi sau khi đã đi qua hệ thống van tiết lưu. Tại dàn bay hơi môi chất lạnh được bay hơi và làm lạnh glycol, khi làm lạnh glycol môi chất lạnh chuyển từ dạng lỏng sang dạng hơi rồi được đưa về máy nén để tiếp tục một chu trình khác. Tại dàn bay hơi môi chất lạnh làm lạnh môi chất lạnh glycol đây là quá trình làm lạnh gián tiếp. Glycol sau khi được làm lạnh thì chuyển đến bình chứa glycol 1 và 2 thông nhau. Từ bình chứa này glycol được cung cấp đi để làm lạnh các hệ thống, thiết bị khác. Sau khi được làm lạnh các thiết bị các hệ thống khác glycol được quay lại bình chứa glycol để tiếp tục được bơm quay trở lại bình bay hơi để đưa nhiệt độ glycol quay lại nhiệt độ ban đầu. Hệ thống lạnh ở đây được sử dụng các van điều khiển tự động, hoạt động một cách chính xác, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và an toàn cũng như đảm bảo vệ sinh môi trường xung quanh. Trước đây hệ thống cũ của nhà máy cần phải có nhiều người để thực hiện nhưng bây giờ với sự thiết kế với công nghệ tiên tiến do đó chỉ cần một số ít người có thể điều khiển, theo dõi công việc của hệ thống một cách chính xác, an toàn tiện lợi cho người sử dụng. Tính mới tính hiện đại còn được thể hiện qua những dây truyền công nghệ, vừa gọn nhẹ vừa gọn gàng, an toàn các thiết bị cho nhà máy thực hiện chính xác hiệu quả, không gây ra các sự cố đáng kể, các thiết bị được nắp đặt theo một quy mô hợp lý tạo ra sự ngăn nắp, gọn gàng cho nhà máy. Với chỉ trong một không gian như trước nhưng bây giờ công suất thiết kế của nhà máy lại cao hơn nhiều so với trước đây. Đó là do công nghệ được cải tạo đáng kể, với trang thiết bị hiện đại hơn rất nhiều so với trước đây. Các hệ thống đã dần dần được cải tạo từ làm việc bằng tay đến bán tự động, tự động hoá hoàn toàn một số thiết bị. Chính vì những lý do trên mà ta thấy được tính mới, tính hiện đại của dây truyền công nghệ sản xuất mới. IV.2.Tiết kiện năng lượng trong đồ án Một vấn đề quan trọng được đề ra trong bản thiết kế dây truyền công nghệ sản xuất mới bây giờ là tính tiết kiệm năng lượng. Tiết kiệm năng lượng trong sản xuất rất quan trọng, nó làm giảm chi phí cho nhà máy về việc cung cấp năng lượng trong sản xuất. Tiết kiệm năng lượng trong sản xuất ở đây là tiết kiệm nguyên vật liệu trong sản xuất như : than,dầu, điện, nước...Đồng thời cũng kể đến nhân công làm việc. Trước tiên ta xét đến các trang thiết bị, máy móc trong bản thiết kế mới. Do các thiết bị ở đây được chế tạo theo công nghệ tiên tiến nhất hiện nay. Như đối với các nồi trong hệ thống nấu được cấu tạo thích hợp, vừa có khẳ năng gia nhiệt tốt đồng thời nhiệt được cung cấp cho các hệ thống được bố trí thích taọ điều kiện cho nguyên liệu nấu chín nhanh không bị vón cục khê...Đối với nồi đường hoá và hồ hoá. Hơi được đưa vào từ lò hơi tới các nồi nấu này thông qua một số van điều chỉnh tự động. Sau đó đưa vào hệ thống này qua một dàn trao đổi nhiệt ở dưới đáy nồi. Đồng thời với động cơ cánh khấy tạo điều kiện cho nguyên liệu nấu có khả năng tơi xốp, trao đổi nhiệt trong nồi nấu được nhanh hơn do sự xáo trộn trong nồi do đó tiết kiện được hơi. Còn đối với nồi húp lông hoá thì hệ thống cung cấp nhiệt lại được bố trí khác. Dàn trao đổi nhiệt được đưa vào trong lòng của nồi nấu. Do tính chất của nồi này bây giờ chỉ chứa dịch cháo và malt cùng với các thảo dược cho vào nồi nâú. Do sự bố trí như thế tạo ra hiệu suất cao nhất cho nồi nấu. Sự tiết kiệm năng lượng đặc biệt được xét ở đây là quá trình dùng hơi trong hệ thống nồi nấu như sau: Khi dịch bia từ nồi nắng xoáy đang ở nhiệt độ cao, yêu cầu của công nghệ là phải làm lạnh nhanh để thay đổi môi trường đột ngột cho các loại vi khuẩn độc hại chết. Quá trình làm lạnh nhanh được thực hiện trong thiết bị làm lạnh nhanh. Thiết bị này thực hiện một quá trình thay đổi nhiệt của nước lạnh 20C với dịch bia nóng. Khi đó nước ở đầu ra của thiết bị khi đó sẽ tăng nhiệt độ lên khoảng 800C. Lượng nước nóng ta thu hồi vào một tank chứa nước nóng. Tank này có nhiệm vụ cung cấp nước cho các nồi nấu. Do đó ta có thể tận dụng được lượng nhiệt của nước 800C này. Chính vì thế mà nồi nấu được gia nhiệt rất nhanh tiét kiệm được lượng hơi làm giảm nhiên liệu cho nồi hơi. Đồng thời ta còn tiết kiệm được lượng nước cho nhà máy. Đây là một điều rất quan trọng trong quá trình tiết kiệm năng lượng. Đối với các tank lên men của hệ thống cũng được cấu tạo đặc biệt vừa tạo hiệu suất cho tank đảm được nhiệt độ mong muốn đồng thời tránh tổn thất nhiệt ra ngoài môi trường. Tank được cấu tạo với 3 lớp áo lạnh với môi chất lạnh glycol có hệ số trao đổi nhiệt cao tạo được cho tank có đủ nhiệt độ để thực hiện quá trình lên men. Đồng thời tank có một lớp áo cách nhiệt bằng vật liệu polyurethane có hệ cách nhiệt rất cao, với độ dầy áo cách nhiệt được tính toán hợp lý. Do đó nhiệt trong tank được bảo quản tốt tránh tình trạng tổn thất nhiệt ở mức thấp nhất, hợp lý nhất. Vì vậy nhiệt sẽ được cung cấp ít hơn làm tiết kiệm năng lượng cho quá trình sản xuất. Đối với hệ thống lạnh với máy nén MyCom của Nhật Bản có công suất cao nhưng tiêu tốn điện năng ít, chúng hoạt động không bị rò rỉ môi chất lạnh đồng thời với các rơle tự động khi đủ năng suất lạnh máy tự ngắt để tránh tổn thất điện năng, lại có đủ năng suất lạnh cho nhà máy. Các thiết bình bay hơi, bình ngưng tụ được thiết kế với hệ số trao đổi nhiệt tốt nhất. Các đường ống được thiết kế sao cho khả năng tổn thất cục bộ, tổn thất ma sát khi môi chất lạnh đi bên trong nhỏ nhất. Đồng thời được bảo ôn cẩn thận tránh hiện tượng tổn thất nhiết nhiệt. Tiết kiệm năng lượng cho hệ thống lạnh được sử dụng một số trang thiết bị hiện đại, như các van an toàn, các rơle điều chỉnh vừa tạo khả năng an toàn, dễ sử dụng, vừa có tác dụng làm giảm năng lượng tổn thất ít nhất. KẾT LUẬN Bản đồ án của em bao gồm 4 chương Chương I:”Giới thiệu tổng quan về Công ty cổ phần bia Nghệ An và sự cần thiết phải mở rộng nhà máy bia nâng công suất lên 50 triệu lít/năm”. Trong chương này em đã sử dụng một số tài liệu có liên quan về tình hình thực trạng bia trên thế giới và Việt Nam, đồng thời với một thời gian ngắn em được thăm quan thực tế ở nhà máy bia Nghệ An em đã giới thiệu được phần nào về nhà máy bia Nghệ An và sự cần thiết phải mở rộng nhà máy bia này. Chương II: “Giới thiệu quy trình công nghệ, tính toán và lựa chọn thiết bị“. Với một số tài liệu tham khảo về quy trình công nghệ sản xuất bia và các tài liệu có liên quan đến tính toán và lựa chọn thiết bị, em đã giới thiệu và tính toán khá về công nghệ sản xuất bia Chương III: “Tính toán, thiết kế hệ thống lạnh cho nhà máy bia công suất 50 triệu lít/năm “ Trong chương này em đã vận dụng kiến thức đã học, cùng các tài liệu tham khảo của các thầy cô trong bộ môn, các số liệu thực tế của nhà máy bia Nghệ An, nói chung em tính toán khá đầy đủ. Chương IV: ‘Phân tích tính mới tính hiện đạivà tiết kiệm năng lượng trong đồ án” Với sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn em đã hiểu được phần nào về tính mới, tính hiện đại, và tiết kiệm năng lượng trong đồ án. Do khối lượng tính toán khá lớn và sự hiểu biết của em về công nghệ sản xuất bia còn hạn chế. Vì thế không tránh khỏi những sai sót em rất mong được sự chỉ bảo góp ý của các thầy cô. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Bùi Hải – TS Dương Đức Hồng – TS Hà Mạnh Thư Thiết bị trao đổi nhiệt Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội – 1999 [2] PGS. TSKH Trần Văn Phú Kỹ thuật sấy cơ sở. Nhà xuất bản giáo dục [3] PGS. TS Bùi Hải – PGS. TS Trần Thế Sơn Bài tập truyền nhiệt và kỹ thuật lạnh cơ sở Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật [4]PGS. TS Nguyễn Đức Lợi Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật [5] PGS. TS Nguyễn Đức Lợi – PGS. TS Phạm Văn Tuỳ Bài tập kỹ thuật lạnh Nhà xuất bản giáo dục [6] PGS. TS Nguyễn Đức Lợi – PGS. TS Phạm Văn Tuỳ Kỹ thuật lạnh cơ sở Nhà xuất bản giáo dục [7] PGS. TS Nguyễn Đức Lợi – PGS. TS Phạm Văn Tuỳ – TS Đinh Văn Thuận Kỹ Thuật Lạnh ứng dụng Nhà xuất bản giáo dục [8] PGS. TS Bùi Hải Chuyên đề I [9]Dự án khả thi đầu tư mở rộng côsng suất nhà máy bia Nghệ An