PI Nuớc ngung Hơi nuớc PIPI PI PI Van điện từ Van tiết lu Van 3 ngả Van một chiều Đồng hồ áp suất PI CO2 đến các hộ tiêu thụ PI Fin lọc cặn Van chặn ghi chú: Van an toàn PI TI PI TI PI 2 3 4 5 6 14 13 12 15 11 10 19 16 17 18 20 21 78 9 PI Không khí Nớc sạch CO2 từ TANK đến LS+ 1 LS- 1- Ba lông CO2; Tháp rửa; 3- Máy nén CO2; 4,5- Bình làm mát cấp 1 và cấp 2; 6,8- Tháp hấp thụ; 7,9- Tháp làm khô; 10- Bảo vệ ba lông; 11- Tách lỏng hệ CO2; 12- Hoá hơi CO2; 13- Bình chứa CO2 lỏng; 14- Bình ngng CO2; 15- Tách lỏng HT lạnh; 16- Tách dầu; 17- Máy lạnh; 18- Bộ làm mát trung gian HT lạnh; 19- Bình ngng; 20- Bình chứa; 21- Tháp GN Hình 5-3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống ngng tụ CO2 223 Nguyên lý thhoạt động của hệ thống thu hồi CO 2 nh sau: Khí CO 2 từ các tank lên men đợc dẫn đến balon (1), sau đó đợc đa qua tháp rửa (2), ở đây các bọt bia bị cuốn theo đợc rửa sạch, chỉ còn khí CO 2 và đợc dẫn sang bình tách lỏng để tách các giọt nớc bị cuốn theo dòng. Khí CO 2 đợc nén qua 2 cấp, mỗi cấp đều đợc làm mát bằng nớc ở các bình 4, 5. Khí CO 2 đợc đa qua bình hấp thụ (6) để hấp thụ hết các mùi và các chất cặn bẩn và sau đó đến bình làm khô (7) để làm khô trớc khi đa đến làm lạnh ở bình ngng tụ CO 2 (14). ở bình ngng tụ CO 2 đợc làm lạnh và ngng tụ lại thành lỏng và chảy xuống bình chứa (13). Trong quá trình bảo quản, nếu CO 2 trong bình hoá hơi bốc lên phía trên sẽ đợc làm lạnh và ngng chảy lại xuống bình. Khi cần sử dụng, lỏng CO 2 đợc dẫn sang dàn hoá hơi (12) để hoá hơi trớc khi đa đến các hộ tiêu thụ. Hệ thống có trang bị 02 bộ bình hấp thụ và làm khô, mục đích là trong khi các bình (6) và (7) đang hoạt động thì các bình (8) và (9) tiến hành hoàn nguyên. Để hoàn nguyên ngời ta sử dụng hơi từ lò hơi đi vào phần vỏ bên ngoài các bình để sấy khô các bình nhằm thực hiện hoàn nguyên. 5.1.2 Tính toán nhiệt nhà máy bia Hệ thống lạnh nhà máy bia có các tổn thất nhiệt chính sau đây: - Tổn thất do truyền nhiệt qua tất cả các thiết bị sử dụng và bảo quản lạnh. - Tổn thất nhiệt do làm lạnh nhanh dịch đờng húp lông hoá sau hệ thống nấu. - Tổn thất nhiệt để làm lạnh các đối tợng khác. 5.1.2.1 Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt ở các thiết bị sử dụng và bảo quản lạnh Tổn thất nhiệt ở tất cả các thiết bị làm lạnh, bao gồm: - Các tank lên men và tank thành phẩm; - Bình bay hơi làm lạnh glycol; - Thùng glycol; - Thùng nớc 1 o C; - Các thùng men giống; 224 Việc tính tổn thất nhiệt ở các thiết bị này có đặc điểm tơng tự nhau, đó là tổn thất nhiệt chủ yếu qua vách có dạng hình trụ, bên ngoài tiếp xúc không khí, bên trong là môi trờng lạnh (Môi chất lạnh, glycol, dịch bia hoặc nớc lạnh) Khi tính tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của tank lên men, tank thành phẩm và thùng men giống chúng ta gặp khó khăn về 2 vấn đề : - Dọc theo bề mặt bên trong của tank có vị trí tiếp xúc với dịch bia, có vị trí tiếp xúc với glycol và có nơi tiếp xúc với không khí nên khó xác định hệ số toả nhiệt bên trong. Vì vậy, một cách gần đúng có thể coi nh tổn thất từ dịch bia ra môi trờng xung quanh. - Phần thân hình trụ, phần đáy và đỉnh có thể hình côn hoặc hình elip khá khó xác định. Để đơn giản bài toán tạm qui đổi diện tích toàn bộ ra dạng hình trụ và bên trong coi nh tiếp xúc với một môi trờng lạnh nhất định nào đó. Tổn thất do truyền nhiệt qua thân trụ có thể đợc tính theo công thức sau : Q = k.h.t (5-1) trong đó: 22 1 11 1 ln 2 1 1 1 dd d d k i i i ++ = + , W/m 2 .K (5-2) h - Chiều cao hay dài qui đổi của bình, m; d 1 , d 2 là đờng kính ngoài cùng và trong cùng của lớp vật liệu vỏ, m; 1 - Hệ số toả nhiệt bên trong, W/m 2 .K; 2 - Hệ số toả nhiệt bên ngoài, W/m 2 .K; t = t 1 - t 2 : Hiệu nhiệt độ không khí bên ngoài và môi chất bên trong; i - Hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu, W/m.K. Bảng 5-1: Các thông số các thiết bị Thiết bị Môi chất bên trong Nhiệt độ Cách nhiệt 1. Tank lên men, thành phẩm, men giống Dịch bia đứng yên 8 o C 100mm 2. Thùng glycol Glycol có chuyển động -5 o C 150mm 225 3. Bình bay hơi Lỏng NH 3 đang sôi -15 o C 150mm 4. Thùng nớc 1 o C Nớc lạnh đứng yên 1 o C 100mm Bảng 5-2 :Thông số cách nhiệt các thiết bị STT Tên lớp vật liệu Độ dày, mm Hệ số dẫn nhiệt W/m.K 1 Lớp inox vỏ ngoài 0,5 ữ 0,6 45,3 2 Lớp polyurethan 100 ữ 150 0,018 ữ 0,020 3 Lớp thân bên trong 3 ữ 4 45,3 5.1.2.2 Tổn thất nhiệt do làm lạnh dịch đờng Nhiệt cần làm lạnh dịch đờng từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ bảo quản đợc thực hiện qua hai giai đoạn: - Giai đoạn 1: Làm lạnh dịch bia sau hệ thống nấu (khoảng 80 o C) xuống 20 o C bằng nớc lạnh 1 o C. - Làm lạnh tiếp bằng glycol từ 20 o C xuống 8 o C Tất cả các tổn thất do làm lạnh này đều là phụ tải của máy nén lạnh do đó không cần phân biệt giai đoạn, mà đợc tính từ 80 o C xuống 8 o C: Việc tính phụ tải lạnh máy nén sẽ rất khác nhau tuỳ thuộc vào quan điểm và cách thiết kế hệ thống lạnh. Để hạ nhanh dịch đờng húp lông hoá sau hệ thống nấu nếu sử dụng phơng pháp làm lạnh trực tiếp, sẽ đòi hỏi máy lạnh có công suất rất lớn. Ngợc lại nếu sử dụng nớc lạnh 1 o C để làm lạnh, nhờ quá trình tích lạnh thì công suất lạnh yêu cầu sẽ bé hơn nhiều. Theo quan điểm này, phụ tải nhiệt cần thiết để làm lạnh dịch đờng húp lông hoá đợc tính nh sau: 360024 ).(. 21 2 x ttCG Q pd = , W (5-3) + G d Lợng dịch đờng húp lông hoá trong một ngày đêm, kg/ngày đêm; + C p Nhiệt dung riêng của dịch đờng húp lông hoá. Dịch đờng sau húp lông hoá là một hỗn hợp rất phức tạp phụ thuộc vào loại nguyên liệu và thiết bị công nghệ sản xuất. Vì vậy nhiệt dung riêng của dịch đờng húp lông hoá không có giá trị cố định và chính xác cho tất cả các hệ thống. Một cách gần đúng có thể lấy theo nhiệt dung riêng của nớc; 226 + t 1 , t 2 - Nhiệt độ của dịch đờng trớc và sau khi đợc làm lạnh. Sau khi qua hệ thống nấu và đợc đa húp lông hoá ở nhiệt độ sôi 100 o C, dịch đờng đợc đa sang thiết bị lọc và thùng lắng xoáy trớc khi đợc làm lạnh, vì vậy nhiệt độ t 1 khoảng 80 o C, nhiệt độ đầu ra phải đạt nhiệt độ bảo quản trong tank lên men, tức t 2 = 8 o C. 5.1.2.3 Tổn thất nhiệt để làm lạnh các đối tợng khác. Trong các nhà máy bia công suất lạnh do máy lạnh tạo ra còn đợc sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau, tuỳ thuộc thực tế tại nhà máy và cần phải đợc tính đến, cụ thể là: 1. Tổn thất để làm lạnh trung gian trong hệ thống thu hồi CO 2 - Q 31 Việc làm mát trung gian sau các cấp nén của máy nén CO 2 trong hệ thống thu hồi khí này đợc thực hiện bằng nhiều phơng pháp: Sử dụng nớc hoặc glycol của hệ thống làm lạnh và bảo quản bia. Trong trờng hợp cuối, cần phải tính tổn thất này, khí tính phụ tải lạnh của máy làm lạnh glycol. Trong trờng hợp này, một cách gần đúng có thể lấy công suất lạnh cần thiết để làm mát trung gian 2 cấp, bằng tổng công suất nhiệt làm mát trung gian ở các cấp của máy nén CO 2 : Q 31 = Q tg1 + Q tg2 , W (5-4) Q 31 - Tổn thất nhiệt để làm mát trung gian, W Q tg1 , Q tg2 Công suất làm mát trung gian của máy nén CO 2 , W 2. Bảo quản hoa Q 32 Hoa húp lông sâu khi sấy đợc tiến hành phân loại và sau đó xông SO2. Công việc xông hơi đợc tiến hành trong buồng kín. Liều lợng lu huỳnh đem sử dụng khoảng 0,5 ữ1 kg /100 kg hoa. Mục đích là để hạn chế quá trình ôxi hoá và sự phát triển của vi sinh. Sau khi xông hơi hoa đợc ép chặt thành bánh và xếp vào túi polyetylen, hàn kín và cho vào thùng kim loại đem đi bảo quản. Hoa húp lông đợc bảo quản ở chế độ nhiệt độ khoảng 0,5 ữ 2 o C. Tổn thất nhiệt ở kho bảo quản hoa húp lông bao gồm tất cả các tổn thất tơng tự nh các kho bảo quản khác. 3. Điều hoà không khí Q 33 227 . sau hệ thống nấu nếu sử dụng phơng pháp làm lạnh trực tiếp, sẽ đòi hỏi máy lạnh có công suất rất lớn. Ngợc lại nếu sử dụng nớc lạnh 1 o C để làm lạnh, nhờ quá trình tích lạnh thì công suất lạnh. vỏ, m; 1 - Hệ số toả nhiệt bên trong, W/m 2 .K; 2 - Hệ số toả nhiệt bên ngoài, W/m 2 .K; t = t 1 - t 2 : Hiệu nhiệt độ không khí bên ngoài và môi chất bên trong; i - Hệ số dẫn nhiệt. làm lạnh trung gian trong hệ thống thu hồi CO 2 - Q 31 Việc làm mát trung gian sau các cấp nén của máy nén CO 2 trong hệ thống thu hồi khí này đợc thực hiện bằng nhiều phơng pháp: Sử dụng