Energochłonność gorzelni rolniczej.

Szymon Milewski TRIL grupa I

Dane wejściowe:

- ciśnienie (p) stosowanej pary wodnej : 0,6 MPa,

- liczba zacierów (LZ) : 7,

- zawartość skrobi w ziemniakach (zs): 15%, 17%, 20%,

- sumaryczna wydajność reakcji chemicznych (wr) = 84%,

- współczynnik sprawności cieplnej kotła parowego η= 0,56,

- wartość opałowa paliwa rzeczywistego Q_w^r= 26MJ/kg,

- entalpia wody (skroplin) (i₁’) przy temperaturze 77°C = 322,3 kJ/kg

- entalpia wody zasilającej (skroplin) (i₂’) przy temperaturze 10°C = 41,9 kJ/kg

- waga jednego zacieru (M) = 4 Mg = 4000kg

- jednostkowe zużycie pary w kolumnie rektyfikacyjnej:2; 2,1;2,2 Mg/1000 dm³ (kg/dm³)

Etap I

Zawartość skrobi w ziemniakach dla jednego zacieru (4 Mg ziemniaków):

4000kg zawiera M·(zs) skrobii, tj 4000·0,15=600kg; 4000·0,17=680kg; 4000·0,2=800kg

(C₆H₁₀O₅)_n -------> 2_nC₂H₅OH

162n 2n46

600kg Z₁

---------------------------------------

Z₁=$\ \frac{600kg\ 2n 46}{162n}\ $· 0,84=286,2kg

Z₂=$\ \frac{680kg\ 2n 46}{162n}\ $· 0,84=324,4kg

Z₃=$\ \frac{800kg\ 2n 46}{162n}\ $· 0,84=381,6kg

W tabeli 1 przedstawiono wyniki obliczeń ilości otrzymanego alkoholu dla pozostałych zmiennych.

Tabela 1. Wpływ liczby zacierów (LZ) i zawartości skrobi w ziemniakach (zs) na ilość otrzymanego alkoholu (w kg) przy wydajności reakcji 84%

LZ	0,15	0,17	0,20
7	2003,4	2270,8	2671,2

Uwzględniając gęstość alkoholu w tabeli 2 podano objętość otrzymanego alkoholu.

Tabela 2. Wpływ liczby zacierów (LZ) i zawartości skrobi w ziemniakach (zs) na objętość otrzymanego alkoholu (w dm³) przy wydajności reakcji 84%

LZ	0,15	0,17	0,20
7	2536,146	2874,299	3381,528

Etap II

Obliczenia ilości pary wodnej (D) zużywanej do parowania jednego zacieru:

1 zacier · 3h/zacier · 480 kg/h = 1440kg

Stąd odpowiednio:

7 zacierów - 10080kg

Etap III

Przyjmując, że średnie zużycie pary wodnej na 1000 dm³ spirytusu rektyfikowanego wynosi 2; 2,1; 2,2 Mg (tj. kg/dm³) oblicza się rzeczywiste zużycie pary.

Przykładowe obliczenie ilości pary wodnej o ciśnieniu 0,6 MPa, której entalpia wynosi 2763kJ/kg.

2536,146dm³ · 2kg/dm³= 5072,3kg

Pozostałe wyniki przedstawiono w tabeli 3.

Tabela 3. Wpływ jednostkowego zużycia pary wodnej (kg/dm³) i zawartości skrobi w ziemniakach (zs) na ilość pary wodnej zużywanej podczas rektyfikacji (w kg) przy wydajności reakcji 84%

	2	2,1	2,2
0,15	5072,3	5325,9	5579,5
0,17	5748,6	6036	6323,5
0,2	6763	7101,2	7439,3

$$\eta = \frac{D_{1} + D_{2} + D_{3\ }(i" - i_{2}^{'}) + D_{4\ }(i" - i_{1}^{'})}{{B_{\text{rz}}Q}_{w}^{r}}$$

Na podstawie wzoru na sprawność cieplną kotła parowego otrzymuje się:

, kg

Podstawiając do wzoru odpowiednie wartości liczbowe, zużycie paliwa dla zs=15% i jednostkowego zużycia paliwa 2 (kg/dm³) wynosi:

$B_{\text{rz}} = \frac{10080kg\left( 2,763\ \frac{\text{MJ}}{\text{kg}} - 0,0419\ \ \frac{\text{MJ}}{\text{kg}} \right) + 5072,3\left( 2,763\frac{\text{MJ}}{\text{kg}} - 0,3223\frac{\text{MJ}}{\text{kg}} \right)}{0,56 \times 26\frac{\text{MJ}}{\text{kg}}} =$1968,87

Kolejno otrzymuje się wyniki dla zs = 17% i 20%:

B_rz== 2847,4 kg

B_rz == 3017,4kg

Następnie należy policzyć te wartości dla jednostkowego zużycia paliwa 2,1 (kg/dm³), oraz 2,2 jednostkowego zużycia paliwa 2 (kg/dm³) odpowiednio dla 15, 17 i 20% zawartości skrobii:

-2,1 (kg/dm³), zawartość skrobi 15%

B_rz== 2776,5 kg

-2,1 (kg/dm³), zawartość skrobi 17%

B_rz== 2895,5 kg

-2,1 (kg/dm³), zawartość skrobi 20%

B_rz== 3074 kg

-2,2 (kg/dm³), zawartość skrobi 15%

B_rz== 2819 kg

-2,2 (kg/dm³), zawartość skrobi 17%

B_rz== 2943,7 kg

-2,2 (kg/dm³), zawartość skrobi 20%

B_rz== 3130,7 kg