Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất shortening GVHD:TS. Lại Mai Hương
CHƯƠNG 5
TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯNG
5.1. TÍNH CẤP NHIỆT
5.1.1.Quá trình phối liệu
- Nhiệt độ hỗn hợp ban đầu t
1
= 45
0
C
- Nhiệt độ phối liệu t
2
= 60
0
C
- Nhiệt dung riêng của hỗn hợp dầu: c
hh
= 1,896 kJ/kg
0
C [1]
- Khối lượng hỗn hợp dầu phối trộn trong 1 mẻ: m
d
= 397,807 kg
- Nhiệt lượng cung cấp cho quá trình phối trộn:
Q
pl
= m
d
x c
hh
x (t

2
– t
1
)
= 397,807 x 1,896 x (60 – 45)
= 11313,631 kJ
- Với tổn thất nhiệt 5% ta có:
- Nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình phối liệu:
Q = Q
pl
/ (100% - 5%)
= 11313,631 / 0,95
= 11909,085 kJ
- Chúng ta sử dụng hơi 3 bar để gia nhiệt nguyên liệu trong quá trình phối trộn.
- Lượng hơi 3 bar cần cung cấp cho quá trình phối liệu:
H = Q / (0,9 x r)
+ r = 2141 kJ/kg: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 3 bar[3]
+ 0,9: lượng hơi ngưng 90%
H = Q / (0,9 x r)
= 11909,085/ (0,9 x 2141)
= 6,953
- Mỗi ngày, chúng ta làm 3 ca, mỗi ca 8 mẻ, do đó:
-Lượng nhiệt tiêu tốn trong ngày cho quá trình phối liệu trong ngày:
Q’
pl
= Q x (3 x 8)
= 11909,085 x 24 = 285818,04 kJ
SVTH: Vũ Lê Hoàng Vân Trang
59
Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất shortening GVHD:TS. Lại Mai Hương

- Lượng hơi 3 bar cần cung cấp trong ngày:
H
pl
= H x ( 3 x 8)
= 6,953 x 24 = 166,872 kg
5.1.2. Quá trình nóng chảy lại shortening
- Nhiệt độ hỗn hợp ban đầu t
1
= 18
0
C
- Nhiệt độ nóng chảy t
2
= 70
0
C
- Nhiệt dung riêng của sản phẩm: c
sp
= 1,896 kJ/kg
0
C[1]
- Khối lượng hỗn hợp sản phẩm trong 1 mẻ: m
sp
= 25,126 kg
- Nhiệt lượng cung cấp cho quá trình nóng chảy shortening:
Q
nc
= m
sp
x c

sp
x (t
2
– t
1
)
= 25,126 x 1,896 x (70 – 18)
= 2477,222 kJ
- Với tổn thất nhiệt 5% ta có:
- Nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình nóng chảy:
Q = Q
nc
/ (100% - 5%)
= 2477,222 / 0,95
= 2607,603 kJ
- Chúng ta sử dụng hơi 3 bar để gia nhiệt nguyên liệu trong quá trình nóng
chảy.
- Lượng hơi 3 bar cần cung cấp cho quá trình nóng chảy:
H = Q / (0,9 x r)
+ r = 2141 kJ/kg: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 3 bar[3]
+ 0,9: lượng hơi ngưng 90%
H = Q / (0,9 x r)
= 2607,222/ (0,9 x 2141)
= 2,01 kg
- Mỗi ngày, chúng ta làm 3 ca, mỗi ca 8 mẻ, do đó:
-Lượng nhiệt tiêu tốn trong ngày cho quá trình nóng chảy trong ngày:
Q’
nc
= Q x (3 x 8)
= 2607,222 x 24 = 62573,328 kJ

- Lượng hơi 3 bar cần cung cấp trong ngày:
SVTH: Vũ Lê Hoàng Vân Trang
60
Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất shortening GVHD:TS. Lại Mai Hương
H
nc
= H x ( 3 x 8)
= 2,01 x 24 = 48,255 kg
5.2. TÍNH CẤP LẠNH
5. 2.1. Quá trình làm lạnh nhanh
- Nguyên liệu được cấp lạnh để giảm nhiệt độ từ 60
0
C xuống 18
0
C để thực hiện
quá trình làm lạnh
- Nhiệt độ nguyên liệu ban đầu: t
1
= 60
0
C
- Nhiệt độ làm lạnh : t
2
= 18
0
C
- Nhiệt dung riêng của hỗn hợp : c
hh
= 1,896 kJ/kg
0

C[1]
- Khối lượng nguyên liệu trong 1 mẻ: m
hh
= 447,368 kg
- Nhiệt lượng cần lấy đi cho quá trình làm lạnh:
Q
ll
= m
hh
x c
hh
x (t
1
– t
2
)
= 447,368 x 1,896 x (60 – 18)
= 35624,808 kJ
- Mỗi ngày, chúng ta làm 3 ca, mỗi ca 8 mẻ, do đó:
- Lượng nhiệt cần lấy đi trong ngày cho quá trình làm lạnh:
Q’
ll
= Q x (3 x 8)
= 35624,808 x 3 x 8
= 854995,405kJ
5.2.2. Kho ủ
- Kích thước kho lạnh: dài x rộng x cao = 9 m x 6 m x 5m.
⇒ Thể tích kho lạnh: V = 270 m
3
- Nhiệt độ trong kho ủ: 26,7

0
C
- Tổn thất lạnh cho không khí trong phòng kho ủ: Q
ll
= V x p x a x ( i
ng
– i
tr
)
Trong đó:
V = 270 m
3
: thể tích kho lạnh
p = 1,2kg/m
3
: khối lượng riêng của không khí ở 26,7
0
C [3]
a = 1: hệ số tuần hoàn không khí
i
ng
= 125 kJ/kg : entanpy không khí bên ngoài kho (thời điểm nóng nhất ở
Vũng Tàu có độ ẩm 80% và nhiệt độ 37
0
C) [4]
SVTH: Vũ Lê Hoàng Vân Trang
61
Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất shortening GVHD:TS. Lại Mai Hương
i
tr

= 70kJ/kg : entanpy không khí bên trong phòng ủ (độ ẩm 83%, nhiệt
độ 26,7
0
C)[5]
⇒ Q
ll
= 270 x 1,2 x 1 x (125 - 70) = 17820 kJ
- Tổn thất lạnh qua tường, sàn, trần và chiếu sáng Q’
ll
:
Chọn Q’
ll
= 30%Q
ll
= 30% x 17820 = 5346 kJ
- Tổng năng suất lạnh cung cấp cho kho ủ:
Q* = Q
ll
+ Q
ll
’ = 17820 + 5346 = 23166 kJ.
5.3. TÍNH CẤP HƠI VÀ CẤP NƯỚC
5.3.1. Quá trình phối liệu
- Như đã tính ở trên, ta có:
Lượng hơi 3 bar cần cung cấp trong ngày:
H
pl
= 166,872 kg
5.3.2. Quá trình nóng chảy
- Như đã tính ở trên , ta có:

Lượng hơi 3 bar cần cung cấp trong ngày:
H
nc
= 48,255 kg
5.3.2. Tính hơi cung cấp cho chạy CIP
- Quá trình chạy CIP sau mỗi ca được thưc hiện như sau:
+ Tráng rửa thiết bò với nước ấm ở 50
0
C trong 3 phút.
+ Bơm tuần hoàn dung dòch NaOH 1% ở 75
0
C trong 10 phút.
+ Tráng rửa thiết bò với nước ấm ở 50
0
C trong 3 phút.
+ Thanh trùng thiết bò với nước nóng ở 95
0
C trong 5 phút.
+ Làm nguội thiết bò với nước ở 30
0
C trong 10 phút.
- Chọn hệ thống: Nhãn hiệu Tetra Alcip 100
• Điện: 220/400V, AC, 50/60Hz.
• Năng suất: 6000 l/h.
• Công suất điện (bao gồm bơm và bộ điều khiển): 11 kW.
• Hệ thống gồm: bồn chứa xút, bồn chứa acid, 1 thiết bò trao đổi nhiệt,
bơm, bộ điều khiển.
• Kích thước chung 1 hệ thống: D x R x C = 3 x 2 x 3 (m).
- Tráng rửa thiết bò với nước ấm ở 50
0

C trong 3 phút:
SVTH: Vũ Lê Hoàng Vân Trang
62
Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất shortening GVHD:TS. Lại Mai Hương
Lượng nước:
N
1
= Q * T
1
+ Q = 6000 kg/h: lưu lượng nước sử dụng cho 1 lần chạy CIP trong 1 giờ.
+ T
1
= 3 phút
N
1
= 6000 * (3 / 60)
= 300 kg
Lượng hơi 3 bar:
H
1
= (N
1
* c * (t
2
– t
1
)) / (0,9 * r)
+ c = 4,18 kJ/kg
0
C: nhiệt dung riêng của nước [3]

+ t
1
= 30
0
C : nhiệt độ nước lạnh
+ t
2
= 50
0
C : nhiệt độ nước sau khi gia nhiệt
+ r = 2141 kJ/kg: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 3 bar [3]
+ 0,9: lượng hơi ngưng 90%
H
1
= (300 * 4,18 * (50 – 30)) / (0,9 * 2141)
= 13,02kg
- Bơm tuần hoàn dung dòch NaOH 1% ở 75
0
C trong 10 phút:
Lượng nước:
N
2
= Q * T
2
= 6000 * (10 / 60)
= 1000 kg
Lượng hơi 3 bar:
H
2
= (N

2
* c * (t
2
– t
1
)) / (0,9 * r)
= (1000 * 4,18 * (75 – 30)) / (0,9 * 2141)
= 97,62 kg
Lượng NaOH 1%:
G
k
= N
2
* 1%
= 1000 * 1%
= 10 kg
- Tráng rửa thiết bò với nước ấm ở 50
0
C trong 3 phút:
Lượng nước:
N
3
= Q * T
3
SVTH: Vũ Lê Hoàng Vân Trang
63