Проект варочного отделения пивоваренного завода производительностью 4,7 млн. дал пива в год

 

4.2 Расход пара

Основной расход пара в производстве пива приходится на варочный цех при приготовлении пивного сусла. Кроме этого, пар используется для подогрева воды в бутылкомоечных машинах, воды для мойки кег, стерилизации установки чистой культуры дрожжей, для мойки оборудования и суслопроводов.

Расход тепла для приготовления сусла 1 варки.

Расход пара на варку зависит от сорта пива, для которого готовится сусло, от режимов варки и от характеристики машин и аппаратов, потребляющих пар.

Для принятого ассортимента пива наибольшее количество пара потребуется на варку сусла пива «Портер брестский» из солода, камельного солода и сахара, т.к. для этого сусла при затирании значительное количество пара расходуется для подработки несоложеной части затора и объем сусла из единицы сырья получается наибольшим.

Расход тепла на подогрев воды для затирания.

Для затирания по принятому режиму расходуется 4 л воды, подогретой до 56^оС на 1 кг зернопродуктов. В заторный котел поступает 20% несоложеного сырья и 10% солода от массы зернопродуктов, т.е.   При температуре холодной воды 12^оС  в наиболее не благоприятный период года – зимой – расход тепла для подогрева воды составит:

где 4,1868 – теплоемкость воды, кДж/(кг*К).

Количество заторной массы равно: При температуре затираемых зернопродуктов 12^оС температура заторной массы: Расход тепла на подогрев несоложеной части затора до кипения составит:

где 3,63 – теплоемкость заторной массы, которая определяется как средневзвешенная величина теплоемкостей солода и воды:

Расход тепла на кипячение несоложеной части затора рассчитывается исходя из предположения, что в заторном аппарате выпаривается в течение часа 5% воды от количества подвергаемой кипячению массы. При продолжительности кипячения 30мин расход тепла будет равен:

где 2259,2 – теплота парообразования при 98,07кПа, кДж/кг.

При тепловом КПД 0,95 затратится тепла на подогрев и кипячение несоложеной части затора:   После кипячения в заторном котле остается заторной массы: После кипячения несоложеной части затора в нее добавляются вода и остальные 3850 кг солода. В результате затирания температура заторной массы должна быть равна 52,55^оС, вода добавляется в количестве 4л на 1кг солода, т.е. В результате смешивания несоложеной части затора, воды и солода масса затора будет равной:

Для достижения требуемой температуры заторной массы 52,55^оС добавляемая вода должна иметь температуру:   Расход тепла на подогрев воды:   Расход тепла на подогрев заторной массы до 72^оС: Из общей части затора откачивается 40% жидкой части затора (или ), а оставшаяся густая часть (или ) подогревается до кипения. На эти цели расходуется тепла:

Для кипячения густой части затора при продолжительном кипячении (30мин) с интенсивностью выпаривания 5% в час от массы затора потребуется тепла: В результате кипячения густой части затора испарится воды: Масса затора после кипячения будет равна:

Расход тепла на подогрев всего затора и на подогрев и кипячение густой его части при тепловом КПД 0,95 составит:   В период тепловой обработки густой части затора температура жидкой его части понизится до 65^оС, а при перекачке температура густой части – до 85-90^оС. Температура всей массы затора будет равна:   При площади фильтрации 15,9м² и высоте подситового пространства 0,012м воды для заливки сит потребуется:   или 190кг, а тепла для подогрева воды до 80^оС:

Для выщелачивания дробины расходуется 4л воды, подогретой до 80^оС, на 1кг затираемых зернопродуктов. Расход тепла для подогрева воды на выщелачивание дробины из одной варки составит:

Из 100кг зернопродуктов получается 618,0 кг горячего сусла. В процессе варки выпаривается около 15% воды от объема сусла и промывных вод, поступающих в сусловой котел. Т.о. общее количество сусла и промывных вод, подвергаемых кипячению составит: При классе единицы объема при 62^оС равной 1,038кг/м³, соответствующей массовой долей сухих веществ, равной 9,5% и удельной теплоемкости сусла 3,96кДж/(кг*К) расход тепла для подогрева его до кипения будет равен:

Для подогрева сусла из 5500кг зернопродуктов до кипения тепла потребуется:   В процессе кипячения выпаривается воды: а расход тепла для выпаривания воды составляет:

Для выпаривания воды из сусла одной варки тепла потребуется:

Расход тепла на варку сусла при КПД котла 0,95 составит:

Сводные данные суммарного расхода тепла при приготовлении сусла одной варки (кДж) по операциям:

Подогрев воды для затирания несоложеных зернопродуктов с солодом Подогрев и кипячение несоложеной части затора Подогрев всего затора и подогрев, и кипячение густой его части Подогрев воды для заливки сит, выщелачивания пивной дробины Варка сусла с хмелем   Всего

1215846,7 1986283,1   5922215,3   54093,5 14389369,8 23567808,4

При энтальпии пара 2716кДж/кг, давлении 0,245МПа и охлаждении конденсата до 100^оС расход пара на варку составит: а на 100кг затираемых зернопродуктов:

Суточный расход пара при 5,4 варки в сутки составит:

Кроме приготовления сусла горячая вода (м³)  расходуется на следующие операции:

Мойка оборудования варочного цеха Промывание суслопровода Мойка оборудования отделения охлаждения Прочие нужды Всего

6,75 22,5 2,25 11,88 43,38

Для указанных целей используется вода с отделения охлаждения сусла, имеющая температуру 30^оС и дополнительно подогреваемая до 60^оС, для чего потребуется тепла: . Кроме того пар расходуется на выщелачивание хмелевой дробины , на что расходуется тепла : 9900*(80-12)*4,1868=2818553,8 кДж. Суточный расход пара составит:  

где 100 – температура конденсата, ^оС.

На пропарку трубопроводов диаметром 50-80мм расход пара принимаем 0,2-0,4кг/м и давлении 0,5МПа, т.о суточный расход пара равен:

С учетом потерь тепла 10% суточный расход составит: или 64,9т.

Максимальный часовой расход пара принимается 12% от суточного и составляет:   Расход пара на 1дал пива составит:

где 1,82– средний расход зернопродуктов на 1дал пива, кг;

      30400 – суточный расход зернопродуктов, кг.

4.3 Расход холода

В технологическом процессе холод расходуется для охлаждения сусла до температуры брожения.

Расчет холода для охлаждения сусла. В теплообменнике сусло охлаждается до 30^оС водопроводной водой, а от 30 до 6^оС – рассолом. Из 30,4 т зернопродуктов, перерабатываемых в сутки получается   сусла с массовой долей сухих веществ в начальном сусле:

При удельной теплоемкости сусла:   и плотности сусла 1,0442кг/л для охлаждения его от 30 до 6^оС должно быть отведено тепла:

4.4 Расчет потребного количества электроэнергии

4.4.1 Электрическая силовая нагрузка

 

Мощность электродвигателя должна соответствовать выражению:

Р_н ≥ Р_м,

где  Р_н - номинальная мощность электродвигателя, кВт;

       Р_м - потребляемая мощность, кВт.

Основные технические данные рассматриваемых типов привода представлены в таблице 8.1.1.

Находим расчетную максимальную потребную активную и реактивную мощности силовой нагрузки по формулам:

Р_мах=К_с*ΣР _у,

Q_мах= Р_мах *tgφ_ср,

где Р_мах - расчетная максимальная потребная активная мощности силовой нагрузки, кВт;

      К_с - коэффициент спроса силовой нагрузки, К_с=0,5;

      ΣР_у – суммарная установочная мощность, кВт;

       Q_мах- расчетная максимальная потребная реактивная мощность силовой нагрузки, кВт;

       tgφ_ср- средневзвешенный тангенс сдвига фаз,  tgφ_ср=1,17.

Р_мах=0,5*418,9=209,45 кВт

Q_мах= 209,45*1,17=245,1 кВт.

Определяем полную расчетную максимальную потребляемую мощность силовой нагрузки по формуле;   

S_р= с*√(ΣР_мах )²+( Σ Q_мах)², кВт,

где S_р- полная расчетная максимальная потребляемая мощность силовой нагрузки;

     с- коэффициент смещения максимумов, с=0,85÷0,95;

S_р= 0,9*√(209,45)²+(245,1)² =290,2 кВт.

 Основные технические данные приводов приведены в таблице 6

 

 

Таблица 6 – Основные технические данные приводов

 

Рабочая машина	Приводной электродвигатель						Количество двигателей, шт.	Установочная мощность, Ру,кВт
Наименование	Потребная мощность, Рм,кВт	Тип	Номинальная мощность, Рн,кВт	КПД	Число оборотов n, об/мин	Коэффициент мощности
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Транспортер	1,6	ЧА100L643	2,2	80	1000	0,77	1	2,2
Конвейер	0,12	ЧА100L643	1,1	80	1000	0,77	8	8,8
Нория НЦГ-10	1,6	ЧА100L643	2,2	80	1000	0,77	1	2,2
Шнек	1,6	ЧА100L643	2,2	80	1000	0,77	1	2,2
Полировочная	2,2	ЧА80Л243	2,2	88	3000	0,88	2	4,4
машина
Дробилка	26,6	ЧА100-2	27,1	60	1500	0,7	2	54,2
Заторный аппарат	15	АО2-42-2	15	88	59,5	0,91	2	30
Е-2355
Насос ФГ144/10,5	10	ЧА100-2	10	80	960	0,7	2	20
Фильтрационный	17,7	АОА2-326	17,7	80	6	0,7	1	17,7
аппарат Е-2318
Насос 31/2К-6	5	АО-42-2	1,7	80	2900	0,8	2	10
Сусловарочный	10	АО2-42-2	10	88	30	0,91	1	10
аппарат Е-2328
Дробилка для хмеля	21	ЧА100-2	22	80	960	0,7	1	22
Насос 6-НДВ	25	ЧА100L643	1,1	80	1000	0,77	1	55
Всего								418,9

 

4.4.2 Осветительная нагрузка

 

Расчет освещения по цехам ведется методом удельной мощности. В качестве источников света принимаются лампы накаливания общего назначения с нормальной световой отдачей (ГОСТ 2239-60). Расчетная высота Н_р вычисляется по формуле:

                                           Н_р=Н - h_с - h_p=h_п - h_p,

где    Н_р - расчетная высота, м;

Н- высота помещения, м;

h_с- высота от светильника до пола, м;           

h_p - высота рабочей поверхности, м;

h_п- высота подвеса, м.

В таблице 7 указаны установленные мощности на осветление.

 

Таблица 7 – Установленная мощность на осветление

 

№ п/п	Наименование помещения	Площадь м2	Осве- щенность Е, лк	Высота помеще ния, Н,м	Расчет- ная высо- та, Нр,м	Тип светиль ника		Удельная мощность Р2,Вт/м2	Общая уста- новочная мощность, Роу,Вт
1	Подработоч ное отделение:
	1 этаж	144	30	4,8	4,38	СО		19	2736
	2 этаж	144	30	4,8	4,38	СО		19	2736
	3 этаж	144	30	4,8	4,38	СО		19	2736
	4 этаж	144	30	4,8	4,38	СО		19	2736
	5 этаж	144	30	4,8	4,38	СО		19	2736
2	Варочный цех:	250	30	4,8	4,38	Уз		15,8	3634
3	Складские	414	10	4,8	4,38		РЭ	2,7	1117,8
	помещения:
ВСЕГО									18431,8