Энергетические расчеты

3.2      Энергетические расчеты

Основными потребителями электроэнергии на заводе являются: технологическое оборудование, принудительная вентиляция и лампы освещения.

Потребление электроэнергии технологическим оборудованием

Определяем потребление электроэнергии при производстве 15000 дал вина сухого выдержанного. Для этого необходимо рассчитать время работы каждого вида оборудования, используемого при производстве вина.

Для определения часового расхода электроэнергии проводим расчет по формуле:

E = (M * N) / П,

где: Е – потребляемая электроэнергия, кВт;

М – объем продукта на операцию, дал или т;

N – мощность электродвигателя, кВт;

П – производительность оборудования, дал/ч или т/ч

Расчет потребления электроэнергии для первичного виноделия

Определяем затраты электроэнергии для линии переработки винограда ВПЛ-20К. Время работы линии определяем по формуле:

Т = М / П = 272 / 20 = 13,6 ч

Потребление электроэнергии: (272 * 31) / 20 = 421,9 кВт

Количество насосов при работе с суслом – 1 насос ВЦН-10. Количество перекачек всего объема сусла - 4 и одна запасная перекачка – 5, объем перекачиваемого сусла – 16200 дал или 162 м³, тогда:

Т = (162 * 5) / 10 = 81 ч;

Потребление электроэнергии составит: (162 * 5) * 2,2 / 10 = 178,2 кВт

Потребление электроэнергии бродильной установкой ВБУ-4Н:

Время работы установки рассчитываем, исходя из ее производительности 3000 дал/сутки: Т = 16200 / 3000 = 5,4 сут. или 129,6 ч

Потребление электроэнергии составит: (16200 * 11) / 3000 = 59,4 кВт

Расчет потребления электроэнергии для вторичного виноделия:

-  резервуары-смесители, используются 2 резервуара общим объемом (40 + 16) = 56 м³. Резервуары используются 2 раза, время работы мешалки принимаем в среднем 4 часа. Количество циклов загрузки резервуаров: 150 * 2 / 56 = 5,4

Общее время использования: Т = 5,4 * 4 =21,6 ч

Потребление электроэнергии составит: (150 * 1) / 56 =2,7 кВт

- насосы центробежные ВЦН-10 для перекачки виноматериалов:

Из расчетов оборудования (п. 3.1) следует, что потребное количество перекачек 10, тогда время Т = (150 *10) / (10 * 2) = 75 ч.

Потребление электроэнергии 2-мя насосами составит: (150 * 10 * 4,4) / 10 = 660 кВт

-  фильтрпресс ФКО 20 для фильтрации жидких дрожжей и виноматериалов:

общий объем фильтруемых материалов – 32129 дал, производительность пресса 900 дал/ч, тогда Т = 32129 / 900 = 35,7 ч.

Потребление электроэнергии составит: (32129 * 2,2) / 900 = 78,5 кВт

- мембранный фильтр для контрольной фильтрации виноматериалов:

Т = 15094,5 / 350 = 43,1 ч; Е = (15094,5 *2,5) / 350 = 107,8 кВт

-  линия розлива вина, включая транспортеры имеет общую производительность 6000 бут/ч, общий выпуск бутылок составит 215,1 тыс.шт,

Т = 215100 / 6000 = 36 ч;

Е = Т * 31

суммарная мощность оборудования – 31,85 кВт:,85 = 1146,6 кВт

Полученные данные сводим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 – Расход электроэнергии на работу оборудования

Принимаем процент неучтенной электроэнергии равным 15 %, тогда общее суммарное потребление составит 3053,4 кВт, в том числе в первичном виноделии – 758,4 кВт и во вторичном – 2295,0 кВт.

Расчет потребности в электроэнергии для освещения цехов

Площадь реконструируемого цеха – 900 м², высота – 12 м, высота подвески светильников – 6 – 8 м, продолжительность рабочей смены – 8 ч, количество смен – 1.

По требованию к освещенности помещения относятся к группе, не требующей большой точности при выполнении операций, поэтому принимаем освещенность – 150 лк. Устанавливаем лампы дневного света ЛД-40.

Количество ламп находим по формуле определения светового потока:

F = (e * S * K * z) / u * n, где

e – необходимая освещенность, лк;

S – площадь помещения, м²;

K – коэффициент запаса = 1,5;

Z – поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность освещения;

u – коэффициент использования светового потока;

n – необходимое количество ламп, шт;

F – световой поток 1-ой лампы.

Исходя из формулы светового потока, количество ламп п определяется по формуле:

п = (е * S * K *z) / u * F;

Z = (a * b) / H_p * (a + b), где

а и b – соответственно длина и ширина помещения, м;

Н_р – высота подвески светильника, м

Z цеха выдержки, моечного отделения и склада = (12 * 12) / 6 * (12 + 12) = 1,0;

-«- цеха обработки = (18 * 12) / 8 * (12 + 18) = 0,9;

-«- тарного склада = (12 * 6) / 6 * (12 + 6) = 0,72;

-«- цеха розлива = (30 * 6) / 8 * (30 + 6) = 0,63

Принимаем коэффициент отражения светового потока от потолка = 50 %, от стен – 30 %. При таких условиях и = 42 %.

Световой поток для ламп ЛД-40 составляет 1960, тогда количество ламп для освещения по цехам составит:

-  для цеха выдержки, моечного отделения и склада, п = (150 * 432 * 1,5 *1,0) / 1960 *1,42 = 35 шт;

-  для цеха обработки: п = (150 * 216 * 1,5* 0,9) / 1960 * 1,42 = 16 шт;

-  для тарного склада: п = (150 * 72 * 1,5 * 0,72) / 1960 * 1,42 = 5 шт;

-  для цеха розлива: п = (150 * 180 * 1,5 * 0,63) / 1960 * 1,42 = 10 шт

Общее количество ламп составит 66 шт. Поскольку в 1 светильнике 2 лампы, число светильников = 33 шт.

 Определяем суточный расход электроэнергии на освещение: при продолжительности освещения 8 часов и мощности ламп 40 Вт:

33 * 8 * 40 / 1000 = 10,6 кВт/сут

В течение года на освещение понадобится: 10,6 * 250 = 2650 кВт

Всего расход электроэнергии составит: 2650 + 3053,4 = 5703,4 кВт

3.3 Расчет воды, пара и тепловые расчеты

Водоснабжение

Винодельческие заводы являются крупными потребителями воды питьевой и технического назначения. Вода расходуется на технологические нужды, например, на мойку оборудования, полов, подготовку некоторых вспомогательных материалов, проведение лабораторных анализов; на полив территории, на хозяйственно-бытовые потребности и т.п.

Проектирование водопроводов начинается с определения расчетного количества воды, которое находится по нормам водопотребления.

Расчет воды на питьевые нужды определяется по формуле:

Q_nut = K * N * g * L * n , где

K – коэффициент часовой неравномерности потребления воды = 3;

N – число работающих в смену = 10 чел;

g – норма потребления = 25 л/чел.*смену;

L –количество рабочих дней в году = 250;

n –количество смен = 1

Q = 3 * 10 * 25 * 250 * 1 = 187500 л = 188 м³

Расчет потребности в воде на пользование душевыми:

Q_душ = g * a * 0.75 * N * L, где

a – коэффициент, учитывающий количество работающих душевых = 1;

g – норма расхода воды на 1 душевую сетку = 200 л/ч;

0,75 – коэффициент, учитывающий фактическое время работы душевых сеток при норме 45 мин;

Q = 200 * 1 * 0,75 * 10 * 250 = 376000 л = 376 м³ (188 м³ – холодной и 188 м³ горячей воды).

Расход воды на производственные нужды определяется ее расходом на отдельные технологические операции и мойку оборудования и помещений.

Поскольку реконструкция затрагивает вторичное виноделие, то берем известные цифры по расходу воды на переработку винограда:

-  расход воды на 1 дал выброженных виноматериалов составит 0,03 м³, тогда на 15553,5 дал расход составит 466 м³, из них по 233 м³ горячей и холодной воды;

-  расход воды на выдержку, обработку и розлив вина составляем пооперационно, результаты сводим в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 – Нормы расхода воды на обработку и розлив вина

Всего: 1588,3 1337,0

Общий расход воды сведен в таблицу 3.4

Таблица 3.4 – Общее потребление воды на производство вина

Суммарный расход воды составит 4222,3 м³.

Среднесуточный расход воды = 4222,3 / 250 = 16,9 м³/сут.

Расчет расхода пара

Расход пара будет складываться из затрат пара на нагревание воды и на парку бочек. На технологические нужды вода подогревается до 65 ^оС при начальной температуре воды 12 ^оС. Расход пара определяется по формуле:

D = (G * C (t_k– t_n) / (i_n – I_k), где:

G – количество горячей воды, кг

C – теплоемкость воды = 4,19

t_k- конечная температура воды, ^оС

t_n– начальная температура воды, ^оС

i_k – теплосодержание конденсата = 428,6 кДж/кг

i_n - теплосодержание пара = 2687 кДж/кг

Д = (1758000 * 4,19 *(65 – 12) / (2687 – 428,6) = 172865 кг

Парку бочек проводим перед заливом и после каждого цикла выдержки вина, т.е. 4 раза. Расход пара – 1,4 кг/ м³, следовательно:

Д_боч = 1,4 * 4 * 0,6 * 84 = 285,0 кг

Общий расход пара составит 173150 кг

Расчет затрат холода

Затраты холода складываются из расхода холода на охлаждение сусла перед отстаиванием и при брожении. Поскольку снижение температуры сусла в обоих процессах будет составлять примерно 8 ^оС, то при расчетах мы удваиваем количество продукта. Определяем потребностьв холоде по формуле:

Q = 2 (C * V_c* d * p * K) / 1000, где:

C – теплоемкость 1 л сусла = 3,96

V_c – объем сусла, л

P – плотность сусла, г/см³

D – содержание сухих веществ в сусле, %

K - степень сбраживания сусла = 0,5

Q = 2 *(3,96 * 163000 * 19 * 1,078 * 0,5) / 1000 = 13221,0 кДж