Zużycie energii cieplnej w zakładach produkcyjnych – gorzelnia rolnicza

Michał Żelaziński

TRiL gr. I

Dane:

p	LZ	zw	wr	η	Qw	t1	t2	JZP KR	D(JZPPS)	M
0,8	4	16,18,20	88	0,67	22	82	6,8,10	2,06	540	4000

Objaśnienia: p - ciśnienie LZ - liczba zacierów zs - zawartość skrobi wr - wydajność reakcji ŋ - sprawność kotła parowego Qw - wartość opałowa paliwa t1 - temperatura skroplin t2 - temperatura wody zasilającej (świeżej) JZP KR - jednostkowe zuzycie pary wodnej D (JZPPS) - jednostkowe zapotrzebowanie pary wodnej do parowania surowca M – masa

p	LZ	zw	wr	η	Qw^r	t1	t2	JZP KR	D(JZPPS)	M
0,8	4	0,16	0,88	0,67	22	82	6	2,06	540	4000
0,8	4	0,16	0,88	0,67	22	82	8	2,06	540	4000
0,8	4	0,16	0,88	0,67	22	82	10	2,06	540	4000
0,8	4	0,18	0,88	0,67	22	82	6	2,06	540	4000
0,8	4	0,18	0,88	0,67	22	82	8	2,06	540	4000
0,8	4	0,18	0,88	0,67	22	82	10	2,06	540	4000
0,8	4	0,20	0,88	0,67	22	82	6	2,06	540	4000
0,8	4	0,20	0,88	0,67	22	82	8	2,06	540	4000
0,8	4	0,20	0,88	0,67	22	82	10	2,06	540	4000

1. Obliczenie ilości alkoholu etylowego o stężeniu 92%, jaką można otrzymać z 4 zacierów o masie(4Mg) ziemniaków zakładając zawartość skrobi w surowcu (zw = 0,16;0,18;0,20 ),oraz wydajność reakcji (wr= 0,88). Uzyskamy z poniższego wzoru :

$$Z = \frac{\left( \text{LZ} \right)*\ M*\left( \text{zs}_{1,2,3} \right)*\ 92}{162}*wr$$

$$Z_{1} = \frac{4*\ 4000*0,16*\ 92}{162}*0,88 = \mathbf{1279\ kg}$$

Z₂ =  1439, 3 kg

Z₃ =  1599, 2 kg

2 . Modyfikując poprzez dodanie w mianowniku gęstości alkoholu etylowego ( 0.79 kg/dm³) powyższy wzór możemy obliczyć objętość alkoholu etylowego :

$$V = \frac{\left( \text{LZ} \right)*\ M*\left( \text{zs}_{1,2,3} \right)*\ 92}{162*0,79}*wr$$

$$V_{1} = \frac{4\ *\ 4000*0,16\ *\ 92}{162*0,79}*0,88 = \mathbf{1619,5\ }\mathbf{\text{dm}}^{\mathbf{3}}$$

V₂ =  1821, 9 dm³

V₃ =  2024, 3 dm³

3. Obliczam ilość pary wodnej D zużytej do parowania 4 zacierów przy jednostkowym zapotrzebowaniu pary wodnej do parowania surowca(D(JZPPS)) = 560kg/h

$$D = \ \left( \text{LZ} \right)*3\frac{h}{\text{zacier}}*D(JZPPS)$$

D = 4  * 3 * 560 = 6720 kg

4. Obliczam ilość zużytej pary wodnej podczas ratyfikacji Z_(1,2,3) kg alkoholu przyjmując , że średnie zużycie pary wodnej na 1000 dm³ spirytusu ratyfikowanego wynosi 2,10 kg/dm³.

PWR = LZ * Z_{(1, 2, 3)} * 2, 10

PWR₁ = 4 * 1619, 5 * 2, 10 =  13603, 8 kg

PWR₂ = 4 * 1821 * 2, 10 =  15296, 4 kg

PWR₃ = 4 * 2024, 3 * 2, 10 =  17004, 1 kg

4. Obliczam wpływ zawartości skrobi w ziemniakach (zs) i liczby zacierów (LZ) przy wydajności reakcji 88% na zużycie paliwa rzeczywistego w gorzelni ( w kg ) w warunkach, gdy stosowana para wodna ma ciśnienie 0,8MPa.

$$B_{\text{rz}} = \ \frac{\text{\ D}\left( i - i \right) + \ \text{PWR}_{1,2,3}(i - i)}{\eta*\ Q_{w}^{r}}*LZ$$

Dla T_{2 =} 6 oraz PWR₁

$$B_{rz1} = \ \frac{\ 6720\left( 2,767 - 0,025 \right)_{1} + {13603,8}_{1}(2,767 - 0,345)}{0,67*\ 22}*4 = \mathbf{13941,6\ kg\ pal.rzecz.}$$

Dla T_{2 =} 8 oraz PWR₁

$$B_{rz2} = \frac{\ 6720\left( 2,767 - 0,034 \right)_{2} + {13603,8}_{1}(2,767 - 0,345)}{0,67*22}*4 = \mathbf{13925,1\ kg\ pal.rzecz.}$$

Dla T_{2 =} 10 oraz PWR₁

$$B_{rz3} = \ \frac{\ 6720\left( 2,767 - 0,042 \right)_{3} + {13603,8}_{1}(2,767 - 0,345)}{0,67*\ 22}*4 = \mathbf{13910,6\ kg\ pal.rzecz.}$$

Dla T_{2 =} 6 oraz PWR₂

$$B_{rz4} = \ \frac{\ 6720\left( 2,767 - 0,025 \right)_{1} + {15296,4\ }_{2}(2,767 - 0,345)}{0,67*\ 22}*4 = \mathbf{15054,0\ kg\ pal.rzecz.}$$

Dla T_{2 =} 8 oraz PWR₂

$$B_{rz5} = \ \frac{\ 6720\left( 2,767 - 0,034 \right)_{2} + {15296,4\ }_{2}(2,767 - 0,345)}{0,67*\ 22}*4 = \mathbf{15039,5\ kg\ pal.rzecz.}$$

Dla T_{2 =} 10 oraz PWR₂

$$B_{rz6} = \ \frac{\ 6720\left( 2,767 - 0,042 \right)_{3} + {15296,4\ }_{2}(2,767 - 0,345)}{0,67*\ 22}*4 = \ \mathbf{15023,0\ kg\ pal.rzecz.}$$

Dla T_{2 =} 6 oraz PWR₃

$$B_{rz7} = \ \frac{\ 6720\left( 2,767 - 0,025 \right)_{1} + {17004,1}_{3}\left( 2,767 - 0,345 \right)}{0,67*\ 22}*4 = \ \mathbf{16176,4\ kg\ pal.rzecz.}$$

Dla T_{2 =} 8 oraz PWR₃

$$B_{rz8} = \ \frac{\ 6720\left( 2,767 - 0,034 \right)_{2} + {17004,1}_{3}\left( 2,767 - 0,345 \right)}{0,67*\ 22}*4 = \ \mathbf{16161,8\ kg\ pal.rzecz.}$$

Dla T_{2 =} 10 oraz PWR₃

$$B_{rz9} = \ \frac{\ 6720\left( 2,767 - 0,042 \right)_{3} + {17004,1}_{3}(2,767 - 0,345)}{0,67*\ 22}*4 = \ \mathbf{16145,4\ kg\ pal.rzecz.}$$

Obliczam wskaźnik jednostkowego zużycia paliwa rzeczywistego.

$$W\ pal.rzecz. = \ \frac{B_{\text{rz\ }}\lbrack kg\ pal.rzecz.\rbrack}{V\ \lbrack\text{dm}^{3}\rbrack}$$

$$\text{Wpal.rzecz\ }_{1} = \ \frac{13941,6}{1619,5} = 8,61$$

$$\text{Wpal.rzecz}_{\ 2} = \ \frac{13925,1}{1619,5} = 8,60$$

$${\text{Wpal.rze}\text{cz}}_{\ 3} = \ \frac{13910,6\ }{1619,5} = 8,59$$

$$\text{Wpal.rzecz}_{\ 4} = \ \frac{15054,0}{1821,9} = 8,26$$

$$\text{Wpal.rzecz\ }_{5} = \ \frac{15039,5}{1821,9} = 8,25$$

$$\text{Wpal.rzecz\ }_{6} = \ \frac{15023,0}{1821,9} = 8,25$$

$$\text{Wpal.rzecz}_{\ 7} = \ \frac{16176,4}{2024,3} = 7,99$$

$$\text{Wpal.rzecz}_{\ 8} = \ \frac{16161,8}{2024,3} = 7,98$$

$$\text{Wpal.rzecz\ }_{9} = \ \frac{16145,4}{2024,3} = 7,98$$

Obliczam zużycie paliwa umownego

Q_w^rB_rz = Q_uB_u

Stąd

$$B_{u} = \frac{Q_{w}^{r}B_{\text{rz}}}{Q_{u}}$$

$$B_{u1} = \ \frac{22*\ 13941,6}{29,3} = 10468,1$$

$$B_{u2} = \ \frac{22*\ 13925,1}{29,3} = 10455,7$$

$$B_{u3} = \ \frac{22*\ 13910,6}{29,3} = 10444,8$$

$$B_{u4} = \ \frac{22*\ 15054,0}{29,3} = 11303,3$$

$$B_{u5} = \ \frac{22*\ 15039,5}{29,3} = 11292,5$$

$$B_{u6} = \ \frac{22*\ 15023,0}{29,3} = 11280,1$$

$$B_{u7} = \ \frac{22*\ 16176,4}{29,3} = 12146,1$$

$$B_{u8} = \ \frac{22*\ 16161,8}{29,3} = 12135,1$$

$$B_{u9} = \ \frac{22*\ 16145,4}{29,3} = 12122,8$$

Obliczam wskaźnik jednostkowego zużycia paliwa umownego - kg pal. um./dm3 alkoholu dla kolejnych B_u oraz V _1,2,3

$$W\ pal.um. = \ \frac{B_{u}\lbrack kg\ pal.rzecz.\rbrack}{V\ \lbrack\text{dm}^{3}\rbrack}$$

$$\text{Wpal.um\ }_{1} = \ \frac{10468,1}{1619,5} = 6,46$$

$${W\text{pal.um}}_{\ 2} = \ \frac{10455,7}{1619,5} = 6,46$$

$$\text{Wpal.um}_{\ 3} = \ \frac{10444,8\ }{1619,5} = 6,45$$

$$\text{Wpal.um}_{\ 4} = \ \frac{11303,3}{1821,9} = 6,20$$

$$\text{Wpal.um\ }_{5} = \ \frac{11292,5}{1821,9} = 6,20$$

$$\text{Wpal.um\ }_{6} = \ \frac{11280,1}{1821,9} = 6,19$$

$$\text{Wpal.um}_{\ 7} = \ \frac{12146,1}{2024,3} = 6,00$$

$$\text{Wpal.um}_{\ 8} = \ \frac{12135,1}{2024,3} = 5,99$$

$$\text{Wpal.um\ }_{9} = \ \frac{12122,8}{2024,3} = 5,99$$

Obliczam efektywność energetyczną produkcji alkoholu etylowego względem paliwa umownego - dm3 alkoholu/kg pal. um.

$$EE\ pal.um. = \ \frac{{V\ \lbrack\text{dm}^{3}\rbrack\ B}_{u}\lbrack kg\ pal.rzecz.\rbrack}{B_{u}\lbrack kg\ pal.rzecz.\rbrack}$$

$$\text{EE\ pal.u}\text{m.}_{\ 1} = \ \frac{1619,5}{6,46}\ 250,7$$

$$\text{EE\ pal.u}\text{m.}_{\ 2} = \ \frac{1619,5}{6,46}\ 250,7$$

$$\text{EE\ pal.u}\text{m.}_{\ 3} = \ \frac{1619,5}{6,45} = \ 251,1$$

$$\text{EE\ pal.u}\text{m.}_{\ 4} = \ \frac{1821,9}{6,20} = \ 293,9$$

$$\text{EE\ pal.u}\text{m.}_{\ 5} = \ \frac{1821,9}{6,20} = 293,9$$

$$\text{EE\ pal.u}\text{m.}_{\ 6} = \ \frac{1821,9}{6,19} = 294,3$$

$$\text{EE\ pal.u}\text{m.}_{\ 7} = \ \frac{2024,3}{6,0} = 337,4$$

$$\text{EE\ pal.u}\text{m.}_{\ 8} = \ \frac{2024,3}{5,99}337,9$$

$$\text{EE\ pal.u}\text{m.}_{\ 9} = \ \frac{2024,3}{5,99} = 337,9$$