thiết kế hệ thống lạnh cho nhà máy chế biến thuỷ sản và thực phẩm đông lạnh xuất khẩu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.27 MB, 111 trang )
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu 5
CHƯƠNG I - GIỚI THIỆU NHÀ MÁY VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 6
1.1. Giới thiệu về nhà máy 6
1.2. Nhiệm vụ thiết kế 7
1.2.1. Tủ cấp đông tiếp xúc 1000 kg/mẻ 8
1.2.2. Hầm đông gió 3000 kg/mẻ 8
1.2.3. Máy đá vảy 20 tấn/ngày .8
1.2.4. Thông số tính toán ngoài trời 8
CHƯƠNG II - THIẾT KẾ TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000 KG/MẺ 9
2.1. Đặc tính kỹ thuật của tủ cấp đông tiếp xúc 1000 kg/mẻ 9
2.2. Xác định kích thước tủ cấp đông tiếp xúc 1000 kg/mẻ 10
2.2.1. Kích thước , số lượng khay và các tấm lắc cấp đông 10
2.2.2. Kích thước tủ cấp đông tiếp xúc 11
2.3. Cấu trúc xây dựng và tính chiều dày cách nhiệt của tủ cấp đông tiếp xúc
1000 kg/mẻ 12
2.3.1. Cấu trúc xây dựng 12
2.3.2. Xác định chiều dày cách nhiệt 12
2.3.3. Tính kiểm tra hiện tượng đọng sương 13
2.3.4. Tính kiểm tra đọng ẩm 14
2.4. Tính nhiệt tủ cấp đông tiếp xúc 1000 kg/mẻ 14
2.4.1. Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt qua kết cấu bao che Q
1
14
2.4.2. Tổn thất nhiệt do sản phẩm mang vào Q
2
15
2.4.2.1.Tổn thất do sản phẩm mang vào 15
2.4.2.2. Tổn thất do làm lạnh khay cấp đông 16
2.4.2.3. Tổn thất do châm nước 16
2.4.3. Tổn thất nhiệt do mở cửa Q
3
17
2.4.4. Xác định tải nhiệt cho thiết bị và cho máy nén 18
2.5. Thành lập sơ đồ , tính toán chu trình lạnh và tính chọn máy nén 18
2.5.1. Chọn các thông số của chế độ làm việc 18
2.5.1.1. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t
0
18
2.5.1.2. Nhiệt độ ngưng tụ t
k
18
2.5.1.3. Nhiệt độ quá lạnh t
ql
19
2.5.1.4. Nhiệt độ hơi hút t
h
19
2.5.2. Thành lập sơ đồ và tính toán chu trình lạnh 19
2.5.2.1. Thành lập sơ đồ 20
2.5.2.2. Tính toán chu trình lạnh và chọn máy nén 24
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
CHƯƠNG III - THIẾT KẾ HẦM ĐÔNG GIÓ 3000 KG/MẺ 34
3.1. Đặc tính kỹ thuật của hầm cấp đông gió 3000 kg/mẻ 34
3.2. Xác định kích thước của hầm cấp đông gió 3000 kg/mẻ 35
3.2.1. Dung tích hầm cấp đông 35
3.2.2. Diện tích hầm cấp đông 35
3.3. Cấu trúc xây dựng và tính chiều dày cách nhiệt của hầm đông gió 3000 kg/mẻ 35
3.3.1. Cấu trúc xây dựng 35
3.3.2. Tính chiều dày cách nhiệt 36
3.3.2.1. Tính chiều dày cách nhiệt tường và trần 36
3.3.2.2. Tính chiều dày cách nhiệt nền 38
3.4. Tính nhiệt hầm cấp đông 3000 kg/mẻ 39
3.4.1. Tổn thất do truyền nhiệt qua kết cấu bao che Q
1
39
3.4.1.1. Tổn thất qua tường , trần 40
3.4.1.2. Tổn thất qua nền 40
3.4.2. Tổn thất do sản phẩm mang vào Q
2
41
3.4.2.1. Tổn thất do sản phẩm mang vào 41
3.4.2.2. Tổn thất do làm lạnh khay cấp đông 41
3.4.2.3. Tổn thất do làm lạnh xe chất hàng 42
3.4.2.4. Tổn thất nhiệt do làm lạnh nước châm 43
3.4.3. Tổn thất nhiệt do vận hành Q
3
44
3.4.3.1. Tổn thất nhiệt do mở cửa Q
31
44
3.4.3.2. Tổn thất nhiệt do chiếu sáng buồng Q
32
44
3.4.3.3. Tổn thất nhiệt do người toả ra Q
33
44
3.4.3.4. Tổn thất nhiệt do các động cơ quạt Q
34
45
3.4.3.5. Tổn thất nhiệt do xả băng Q
35
45
3.4.4. Xác định tải nhiệt cho thiết bị và cho máy nén 46
3.5. Thành lập sơ đồ , tính toán chu trình lạnh và tính chọn máy nén 46
3.5.1. Chọn các thông số của chế độ làm việc 46
3.5.1.1. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t
0
47
3.5.1.2. Nhiệt độ ngưng tụ t
k
47
3.5.1.3. Nhiệt độ quá lạnh t
ql
47
3.5.1.4. Nhiệt độ hơi hút t
h
47
3.5.2. Thành lập sơ đồ và tính toán chu trình lạnh 48
3.5.2.1. Thành lập sơ đồ 48
2.5.2.2. Tính toán chu trình lạnh và chọn máy nén 53
CHƯƠNG IV - THIẾT KẾ MÁY ĐÁ VẢY 20 TẤN/NGÀY 59
4.1. Giới thiệu máy đá vảy 20 tấn/ngày 59
4.2. Giới thiệu kho chứa đá vảy 20 tấn/ngày 59
4.3. Chọn cối đá vảy 60
4.4. Xác định kích thước cối đá vảy 61
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
4.5. Kết cấu cách nhiệt 61
4.6. Tính nhiệt hệ thống cối đá vảy 62
4.6.1. Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt Q
1
62
4.6.1.1. Nhiệt truyền qua kết cấu bao che cối đá 63
4.6.1.2. Nhiệt truyền kết cấu bao bể nước tuần hoàn 65
4.6.2. Tổn thất nhiệt do làm lạnh nước đá Q
2
66
4.6.3. Tổn thất nhiệt do mô tơ dao cắt đá tạo ra Q
3
67
4.6.4. Xác định tải nhiệt của máy nén và năng suất lạnh của máy nén 67
4.7. Thành lập sơ đồ , tính toán chu trình lạnh và tính chọn máy nén 68
4.7.1. Chọn các thông số của chế độ làm việc 68
4.7.1.1. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t
0
68
4.7.1.2. Nhiệt độ ngưng tụ t
k
68
4.7.1.3. Nhiệt độ quá lạnh t
ql
69
4.7.1.4. Nhiệt độ hơi hút t
h
69
4.7.2. Thành lập sơ đồ và tính toán chu trình lạnh 69
4.7.2.1. Thành lập sơ đồ 70
4.7.2.2. Tính toán chu trình lạnh và chọn máy nén 74
CHƯƠNG V – TÍNH CHỌN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 83
5.1. Tính chọn thiết bị ngưng tụ 83
5.1.1. Thông số thiết bị ngưng tụ 83
5.1.2. Tính toán các thông số của thiết bị ngưng tụ 83
5.1.2.1. Phụ tải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ 83
5.1.2.2. Xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của tháp ngưng tụ 84
5.1.2.3. Lưu lượng khối lượng của không khí qua thiết bị ngưng tụ 84
5.1.2.4. Entanpi của không khí ra khỏi thiết bị 85
5.1.2.5. Hệ số toả nhiệt của vách (ngoài ) của ống tới màng nước 85
5.1.2.6. Lượng nước phun 85
5.1.2.7. Lượng nước bay hơi và lượng nước tổng bị cuốn theo gió 85
5.1.2.8. Các kích thước cơ bản của thiết bị ngưng tụ bay hơi 86
5.1.2.9. Lượng nước làm mát cung cấp cho thiết bị ngưng tụ 87
5.2. Tính chọn dàn lạnh cho hầm cấp đông 87
5.2.1. Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của dàn lạnh 88
5.2.2. Lưu lượng không khí qua mỗi dàn 88
CHƯƠNG VI – TÍNH CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 89
6.1. Bình trung gian 89
6.1.1. Công dụng 89
6.1.2. Tính chọn bình trung gian 89
6.2. Bình tách dầu 91
6.3. Bình tách lỏng 92
6.4. Bình chứa cao áp 93
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
6.5. Bình chứa dầu 94
CHƯƠNG VII – TÍNH CHỌN ĐƯỜNG ỐNG 95
7.1. Tính chọn đường ống cho tủ cấp đông tiếp xúc 1000 kg/mẻ 95
7.1.1. Các thông số đã biết 95
7.1.2. Tính toán để chọn đường ống 95
7.1.2.1. Tính chọn đường ống cho cấp hạ áp 95
7.1.2.2. Tính chọn đường ống cho cấp cao áp 96
7.2. Tính chọn đường ống cho hầm đông gió 3000 kg/mẻ 98
7.2.1. Các thông số đã biết 98
7.2.2. Tính toán để chọn đường ống 98
7.2.2.1. Tính chọn đường ống cho cấp hạ áp 98
7.2.2.2. Tính chọn đường ống cho cấp cao áp 99
7.3. Tính chọn đường ống cho máy đá vảy 20 tấn/ngày 101
7.3.1. Các thông số đã biết 101
7.3.2. Tính toán để chọn đường ống 101
7.3.2.1. Tính chọn đường ống cho cấp hạ áp 101
7.3.2.2. Tính chọn đường ống cho cấp cao áp 102
CHƯƠNG VIII- VẬN HÀNH ,BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LẠNH 104
8.1. Những vấn đề chung 104
8.2. Điều kiện làm việc bình thường của hệ thống lạnh 104
8.3. Khởi động và ngừng hệ thống hai cấp 105
8.4. Bảo dưỡng hệ thống lạnh 107
8.4.1. Bảo dưỡng thiết bị bay hơi 107
8.4.2. Bảo dưỡng thiết bị ngưng tụ 107
8.4.3. Bảo dưỡng máy nén 107
8.4.4.Xả dầu ra khỏi hệ thống amoniăc 108
BẢNG CÁC KÝ HIỆU QUI ƯỚC 109
TÀI LIỆU THAM KHẢO 110
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
LỜI NÓI ĐẦU
Từ lâu con người đã biết tận dụng lạnh của thiên nhiên như băng tuyết để ướp
lạnh bảo quản thực phẩm. Từ thế kỷ thứ 19 phương pháp làm lạnh nhân tạo đã ra đời và
phát triển đến đỉnh cao của khoa học kỹ thuật hiện đại.
Ngày nay kỹ thuật lạnh đã đi sâu vào nhiều lĩnh vực khoa học như : Công nghệ
thực phẩm, công nghệ cơ khí chế tạo máy, luyện kim, y học và ngay cả kỹ thuật điện
tử Lạnh đã được phổ biến và đã gần gũi với đời sống con người. Các sản phẩm thực
phẩm như : Thịt, cá, rau, quả, tôm, mực nhờ có bảo quản mà có thể vận chuyển đến
nơi xa xôi hoặc bảo quản trong thời gian dài mà không bị hư thối. Điều này nói lên được
tầm quan trọng của kỹ thuật lạnh trong đời sống con người.
Nước ta có bờ biển dài nên tiềm năng về thuỷ sản rất lớn, các xí nghiệp đông lạnh
có mặt trên mọi miền của đất nước. Nhưng để sản phẩm thuỷ sản đông lạnh của Việt
Nam có chổ đứng vững vàng trên thị trường nội địa và thế giới đòi hỏi phải nâng cao
chất lượng công nghệ làm lạnh nên nhiều xí nghiệp đang dần dần thay đổi công nghệ làm
lạnh nhằm đáp ứng nhu cầu đó
Do thời gian và kiến thức có hạn, sự mới mẽ của thiết bị và chưa có kinh nghiệm
thực tế, được sự cho phép của thầy giáo hướng dẫn em chọn đề tài thiết kế hệ thống lạnh
cho nhà máy chế biến thuỷ sản và thực phẩm đông lạnh xuất khẩu.
Trong quá trình tính toán, thiết kế chắc chắn còn nhiều thiếu sót, rất mong những
ý kiến đóng góp và chỉ dạy của thầy cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã chỉ dạy và giúp đỡ tận tình để đồ án này
hoàn thành đúng thời hạn.
Đà nẵng, Tháng 05 năm 2004.
Sinh Viên Thực Hiện
Nguyễn Đức Hùng
CHƯƠNG I
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
GIỚI THIỆU NHÀ MÁY VÀ NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ
1.1/ GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY
Nhà máy chế biến thuỷ sản và thực phẩm đông lạnh xuất khẩu ra đời dựa trên nhu
cầu phát triển tiềm năng thuỷ sản của Thành phố, nhằm đưa Đà Nẵng trở thành một trong
những thành phố phát triển mạnh về chế biến thuỷ sản và thực phẩm đông lạnh xuất
khẩu.
• Địa Điểm : Khu công nghiệp và dịch vụ thuỷ sản Thọ Quang, Thành phố Đà
Nẵng.
• Chủ đầu tư : Công ty thủy sản và thương mại Thuận Phước .
• Các gói thầu : Cung cấp, lắp đặt máy móc thiết bị phục vụ sản xuất giai đoạn
I, bao gồm 8 gói thầu, cụ thể như sau :
- Gói thầu 1 : Cung cấp và lắp đặt :
+ Dây chuyền cấp đông IQF xoắn, mạ băng, tái đông 500 kg/ giờ.
+ Dây chuyền cấp đông IQF tấm phẳng, mạ băng, tái đông 500 kg/giờ.
+ Dây chuyền hấp, mạ băng, tái đông 500 kg/ giờ. ( Không bao gồm máy
IQF)
- Gói thầu 2 : Cung cấp và lắp đặt
+ Hầm đông 3000 kg/ mẻ 3 giờ
+ 2 tủ đông tiếp xúc mỗi tủ 1.000 kg/ mẻ 1,5 giờ
+ 2 tủ đông gió mỗi tủ 250 kg/giờ.
- Gói thầu 3 : Cung cấp và lắp đặt
+ 3 máy đá vảy mỗi máy 20 tấn/24 giờ
+ 2 máy đá vảy mỗi máy 30 tấn/24 giờ
+ 5 kho đá vảy phù hợp với 5 máy đá vảy trên (không bao gồm dàn lạnh ).
- Gói thầu 4 : Cung cấp và lắp đặt
+ Các kho lạnh (khôngbao gồm dàn lạnh )
- Gói thầu 5 : Cung cấp
+ Hệ thống lạnh NH
3
trung tâm bao gồm : Các máy nén lạnh. Dàn ngưng tụ
có thiết bị chống đóng cặn nước. Các bình áp lực. Thiết bị lọc ga ammonia
cho hệ thống lạnh. Thiết bị xả khí không ngưng tự động. Hệ thống van và các
thiết bị kiểm soát, điều khiển hệ thống, bơm ammonia kết nối với các thiết bị.
+ Dàn lạnh NH
3
các loại cho các kho lạnh.
+ Hệ thống điện hệ thống lạnh : Tủ điện động lực, điều khiển có PLC và hệ
thống điều khiển trung tâm bằng máy tính.
+ Cung cấp thiết kế kỹ thuật chi tiết, bản vẽ thi công và bản vẽ hoàn công,
tài liệu kỹ thuật, hồ sơ kiểm định từng thiết bị và toàn bộ hệ thống.
- Gói thầu 6 :
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
* Lắp đặt
+ Hệ thống lạnh gói thầu số 5 và đầu nối các thiết bị gói thầu số 1, 2, 3, 4.
+ Hệ thống điều hoà không khí và làm lạnh nước chế biến.
* Cung cấp :
+ Đường ống thuộc hệ thống lạnh NH
3
theo thiết kế của gói thầu 5
+ Ga ammonia, dầu lạnh
+ Thiết kế và cung cấp vật tư hệ thống điều hoà không khí và hệ thống làm
lạnh nước chế biến.
- Gói thầu 7 : Cung cấp và lắp đặt :
+ Hệ thống kệ chứa hàng các kho lạnh .
- Gói thấu 8 : Cung cấp và lắp đặt :
+ Một hệ thống lò hơi 750 kg/ giờ cho dây chuyền hấp.
* Tóm lại : Toàn bộ nhà máy chế biến thuỷ sản và thực phẩm đông lạnh
xuất khẩu có 1 hệ thống lạnh trung tâm dùng môi chất NH
3
, bao gồm :
- 3 dây chuyền IQF, mỗi dây chuyền có năng suất 500 kg/giờ
- 2 tủ đông tiếp xúc, mỗi tủ 1.000 kg/ 1,5 giờ
- 2 tủ đông gió, mỗi tủ 250 kg/giờ
- 1 hầm đông gió 3.000 kg/3giờ
- 2 máy đá vảy, mỗi máy 30 tấn/ngày
- 3 máy đá vảy, mỗi máy 20 tấn/ngày
- 1 kho lạnh thương mại bao gồm
+ 1 kho 1.500 tấn
+ 3 kho 250 tấn
+ các hành lang kho
- 2 kho chờ đông, mối kho 50 tấn
- 1 kho làm mát sản phẩm 10 tấn
- 1 thiết bị làm lạnh nước cho điều hoà không khí 900 KW
- 1 thiết bị làm lạnh nước chế biến 20 m
3
/ h
- Hệ thống điều hoà không khí toàn nhà máy.
♦ Nguồn vốn :
Vốn phát triển sản xuất của công ty thuỷ sản và thương mại Thuận Phước.
1.2/ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Do thời gian có hạn, được sự hướng dẫn của thầy , em đã tính toán và thiết kế
1 hệ thống lạnh bao gồm :
- 1 tủ đông tiếp xúc 1.000 kg/1,5giờ
- 1 hầm đông gió 3.000 kg/3giờ
- 1 máy đá vẩy 20 tấn/ngày
1.2.1/ Tủ cấp đông tiếp xúc 1.000 kg/mẻ
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
- Năng suất : 1.000 kg/mẻ
- Thời gian cấp đông cho mỗi mẻ : 1,5 giờ
- Nhiệt độ không khí trong tủ : t = - 35
o
C
- Sản phẩm : Tôm, cá ( qua chế biến )
- Môi chất lạnh : NH
3
- Phương pháp cấp dịch : bơm dịch
- Kiểu cấp đông : Kiểu tiếp xúc trực tiếp 2 mặt
- Nhiệt độ sản phẩm vào cấp đông : + 10
o
C
- Nhiệt độ nước châm : + 5
o
C
- Nhiệt đọ tàn sản phẩm cuối quá trình cấp đông : - 18
o
C
1.2.2/ Hầm đông gió 3.000 kg/mẻ
- Năng suất : 3.000 kg/mẻ
- Thời gian cấp đông cho mỗi mẻ : 3 giờ
- Sản phẩm : cá
- Môi chất lạnh : NH
3
- Nhiệt độ không khí trong hầm : t = - 35
o
C
- Nhiệt độ sản phẩm vào cấp đông : + 10
o
C
- Nhiệt độ tâm sản phẩm cuối quá trình cấp đông : - 18
o
C
- Số lượng khay cấp đông trong tủ : 600 cái
- Khối lượng sản phẩm trong mỗi khay : 5 kg sản phẩm dạng rời
- Phương pháp cấp dịch : tiết lưu trực tiếp vào dàn lạnh
1.2.3/ Máy đá vẩy 20 tấn/ngày
- Năng suất : 20 tấn/ngày
- Nhiệt độ nước vào : + 25
o
C
- Độ dày đá vẩy : 2,5 mm
- Môi chất lạnh : NH
3
- Nhiệt độ bay hơi : - 23
o
C
- Hiệu suất làm đá : 1 lít nước tạo ra 1 kg đá vẩy khô
1.2.4/ Thông số tính toán ngoài trời
- Nhiệt độ không khí ngoài trời : t = 38
0
C
- Độ ẩm : ϕ = 77%
- Nhiệt độ đọng sương : t
s
= 34
0
C
- Nhiệt độ nhiệt kế ướt : t
ư
= 34,5
0
C
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
CHƯƠNG II
THIẾT KẾ TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC
1000KG/MẺ
2.1/ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ
- Vỏ tủ đông cách nhiệt chế tạo bằng nguyên vật liệu ngoại nhập trên dây chuyền
thiết bị công nghệ mới, đồng bộ của Italya, sản xuất theo công nghệ sạch ( CFC free )
bằng máy phun foam áp lực cao.
- Vật liệu cách nhiệt là Polyurethane dày 150mm. Tỷ trọng đạt tiêu chuẩn
40
÷
42 kg/m
3
, hệ số dẫn nhiệt
02,0018,0 ÷=
λ
W/m.K có độ đồng đều và độ bám cao.
Hai mặt của vỏ tủ được bọc bởi thép không rỉ INOX dày 0,6mm.
- Khung đỡ ben bằng thép mạ kẽm được lắp ở mặt bên trên của tủ có kết cấu chịu
lực để đỡ ben và bơm dầu thuỷ lực.
- Ben thuỷ lực nâng hạ các tấm lắc đặt trên tủ. Pittông và cầu dẫn ben thuỷ lực
làm bằng thép không rỉ đảm bảo yêu cầu vệ sinh. Hệ thống có bệ phân phối dầu cho
truyền động bơm thuỷ lực.
- Các vật liệu bên trong tủ có khả năng tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm đều là loại
vật liệu không rỉ.
- Khung cùm plate, ống dẫn hướng và các ống góp hút cấp dịch bằng INOX.
- Các thanh đỡ của các tấm plate trên cùng và dưới cùng làm bằng nhựa PA.
- Vỏ tủ đông được trang bị 1 bộ cửa kiểu bản lề ở cả 2 bên, một bên 2 cánh và một
bên 4 cánh, vật liệu cách nhiệt là Polyurethane dày 150mm, 2 mặt cửa bọc bằng thép
không rỉ INOX. Các chi tiết bản lề, tay khoá cửa bọc bằng thép không rỉ Inox, roăn cửa
bằng cao su chịu lạnh định hình đặc chủng với điện trở chống dịch .
- Vỏ tủ đông được chế tạo nguyên khối, bọc bằng Inox có kết cấu chống bọt nước
vào bên trong tủ. Khung sườn tủ bên trong cách nhiệt bằng các thanh thép chịu lực định
hình và gia cường, xương gổ khung tủ để tránh cầu nhiệt được làm bằng gổ satimex
tẩm dầu nhờ đó mà tủ có độ bền và cứng vững rất cao trong suốt quá trình sử dụng.
- Tấm trao đổi nhiệt dạng nhôm đúc có độ bền cơ học và chống ăn mòn cao, tiếp
xúc 2 mặt. Các ống cấp dịch cho các tấm lắc bằng cao su chịu áp lực cao.
- Tủ có trang bị nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ bên trong tủ trong quá trình vận
hành.
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
Hình 2-1 : Tủ cấp đông tiếp xúc
2.2/ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ
2.2.1/ Kích thước số lượng khay và các tấm lắc cấp đông
Khi cấp đông các mặt hàng thuỷ sản và thịt, thường người ta cấp đông sản
phẩm theo từng khay.
- Kích thước khay cấp đông tiêu chuẩn như sau :
+ Đáy trên : 277 x 217 mm
+ Đáy dưới : 267 x 207 mm
+ Cao : 70 mm
- Kích thước tấm lắc cấp đông tiêu chuẩn :
2200 x 1250 x 22 mm
( dài x rộng x cao )
- Số lượng sản phẩm chứa trên một tấm lắc :
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
1 tấm lắc chứa được 36 khay sản phẩm, 1 khay chứa 2 kg sản phẩm.
Như vậy : Khối lượng sản phẩm trên 1 tấm lắc là :
36 x 2 = 72 kg
- Khối lượng trên một tấm lắc kể cả nước châm :
m =
kg103
%70
72
=
- Số lượng tấm lắc có chứa hàng :
N
1
=
103
E
m
E
=
* Trong đó E là Năng suất tủ cấp đông ; E = 1.000 kg/mẻ
N
1
=
7,9
103
000.1
=
Chọn N
1
= 10 tấm lắc.
- Số lượng tấm lắc thực tế :
N = N
1
+ 1 = 10 + 1 = 11 tấm lắc.
2.2.2/ Kích thước tủ cấp đông tiếp xúc
Kích thước tủ cấp đông được xác định dựa vào kích thước và số lượng các
tấm lắc.
a/ Xác định chiều dài trên tủ
- Chiều dài các tấm lắc L
1
= 2.200 mm
- Chiều dài tủ cấp đông : Chiều dài tủ cấp đông bằng chiều dài của tấm lắc
cộng với khoản hở hai đầu.
- Khoảng hở hai đầu các tấm lắc vừa đủ để lắp đặt, xử lý các ống gas mềm
và các ống góp gas. Khoảng hở đó là 400 mm. Vậy chiều dài của tủ là :
L
1
= 2.200 + 2 x 400 = 3.000 mm
Chiều dài phủ bì là :
L = 3.000 + 2
CN
δ
Trong đó
CN
δ
: Chiều dày của lớp cách nhiệt.
b/ Xác định chiều rộng bên trong tủ
Chiều rộng bên trong tủ bằng chiều rộng của các tấm lắc cộng thêm
khoảng hở ở hai bên, khoảng hở mỗi bên là 125 mm.
Vậy chiều rộng của tủ là :
W
1
= 1250 + 2 x 125 = 1500 mm
Chiều rộng phủ bì là :
W = 1500 + 2
CN
δ
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
c/ Xác định chiều cao bên trong tủ
Khoảng cách cực đại giữa các tấm lắc h
max
= 105 mm
Chiều cao bên trong tủ :
H
1
= N
1
x 105 + h
1
+ h
2
Trong đó :
N
1
: Số tấm lắc chứa hàng .
h
1
: Khoảng hở phía dưới các tấm lắc, h
1
= 100 mm
h
2
: Khoảng hở phía trên, h
2
= 400
÷
450 mm
Vậy ta có : H
1
= 10 x 105 + 100 + 450 = 1600 mm
Chiều cao bên ngoài hay chiều cao phủ bì của tủ là :
H = H
1
+ 2
CN
δ
= 1600 + 2
CN
δ
Trong đó :
CN
δ
: Chiều dày của lớp cách nhiệt.
2.3/ CẤU TRÚC XÂY DỰNG VÀ TÍNH CHIỀU DÀY CÁCH NHIỆT CỦA TỦ
CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000 KG/MẺ
2.3.1/ Cấu trúc xây dựng
- Vỏ tủ cấp đông có cấu tạo gồm các lớp : Lớp cách nhiệt poly- urethane
dày 150 mm được chế tạo theo phương pháp rót ngập, có mật độ 40
÷
42
kg/m
3
, có hệ số dẫn nhiệt
λ
= 0,018
÷
0,02 W/m.K , có độ đồng đều và độ
bám cao, hai mặt được bọc bằng Inox dày 0,6 mm.
Bảng 2-1 : Các lớp vỏ tủ cấp đông
STT Lớp vật liệu
Độ dày
mm
Hệ số dẫn nhiệt
W/m.K
1 Lớp Inox 0,6 22
2 Lớp poly urethane 150 0,018
÷
0,02
3 Lớp Inox 0,6 22
- Khung sườn vỏ tủ được chế tạo từ thép chịu lực và gỗ để tránh cầu nhiệt.
Để tăng tuổi thọ cho gỗ người ta sử dụng loại gỗ satimex có tẩm dầu.
- Vật liệu bên trong tủ làm bằng thép không rỉ Inox, đảm bảo điều kiện vệ
sinh thực phẩm cho hàng cấp đông.
2.3.2/ Xác định chiều dày cách nhiệt
- Từ công thức tính hệ số truyền nhiệt k
k =
2
1
1
11
1
αλ
δ
λ
δ
α
+++
∑
=
cn
cn
i
i
n
j
, W/m
2
.K
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
- Ta có thể tính được chiều dày lớp cách nhiệt :
++−=
∑
=
n
i
i
ik
cncn
1
21
111
αλ
δ
α
λδ
- Trong đó :
cn
δ
: độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, m
cn
λ
: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, W/m.K
k : hệ số truyền nhiệt, W/m
2
.K
1
α
: hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng) tới tủ cấp
đông, W/m
2
.K
2
α
: hệ số toả nhiệt của vách tủ cấp đông vào tủ cấp đông, W/m
2
.K
- Tra bảng 3.7/ Sách hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh (HDTKHTL) Trang 65
chọn :
1
α
= 23,3 W/ m
2
.K
2
α
= 10,5 W/ m
2
.K
- Trang bảng 3.3/ Sách HDTKHTL trang 63 chọn :
k = 0,19 W/ m
2
.K
i
δ
: Bề dày của lớp vật liệu thứ i, m
i
λ
: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/mK
- Vậy ta có :
CN
δ
=
++−
21
1
1
1
2
11
αλ
δ
α
λ
k
CN
= 0,02
++−
5,10
1
22
6,0
2
3,23
1
19,0
1
= 0,1014 m.
Ta chọn chiều dày cách nhiệt là
CN
δ
= 150 mm
Lúc đó ta có hệ số truyền nhiệt thực là :
k
t
=
5,10
1
02,0
15,0
22
6,0
2
3,23
1
1
1
2
1
1
21
1
1
+++
=
+++
αλ
δ
λ
δ
α
CN
CN
= 0,13 W/m
2
.K
2.3.3/ Tính kiểm tra hiện tượng đọng sương
Điều kiện để vách ngoài không đọng sương là :
k
t
≤
k
s
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
- k
s
: Hệ số truyền nhiệt lớn nhất cho phép để bề mặt ngoài không bị đọng
sương
k
s
= 0,95
21
1
1
tt
tt
S
−
−
α
Trong đó : t
1
: Nhiệt độ không khí bên ngoài
0
C
t
2
: Nhiệt độ không khí bên trong tủ đông
0
C
t
S
: Nhiệt độ đọng sương
0
C
Tra bảng 1.1/ Sách HDTKHTL _Trang 7 :
Thì nhiệt độ vào mùa hè ở Đà Nẵng là : t
1
= 38
0
C
Độ ẩm là :
ϕ
= 77%
Ta tra đồ thị h-x/ Sách HDTKHTL _Trang 9 :
Ta sẽ tìm được :
Nhiệt độ đọng sương t
S
= 34
0
C
Nhiệt độ nhiệt kế ướt t
ư
= 34,5
0
C
Mặc khác ta có nhiệt độ bên trong tủ cấp đông là t
2
= -35
0
C
Do đó : k
s
= 0,95. 23,3
( )
2128,1
3538
3438
=
−−
−
Ta thấy k
t
= 0,13 < k
s
= 1,2128
Như vậy vách ngoài không bị đọng sương
2.3.4/ Tính kiểm tra đọng ẩm
- Đối với tủ cấp đông, vở tủ được bao bọc bằng Inox ở cả hai bên nên hoàn
toàn không có ẩm lọt vào lớp cách nhiệt nên hoàn toàn không có hiện
tượng ngưng tụ ẩm trong lòng kết cấu.
2.4/ TÍNH NHIỆT TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ
Tổn thất nhiệt trong tủ cấp đông gồm có :
- Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che
- Tổn thất nhiệt do sản phẩm, khay cấp đông và do nước châm vào
- Tổn thất nhiệt do mở cửa
2.4.1/ Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt qua kết cấu bao che Q
1
- Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che được định nghĩa là tổng các dòng nhiệt
tổn thất qua tường bao, trần và nền của tủ cấp đông do sự chênh lệch
nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong tủ cộng với các dòng
nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần.
- Do tủ cấp đông được đặt trong nhà xưởng nên không chịu ảnh hưởng bởi
bức xạ mặt trời. Vì vậy ta chỉ xét tổn thất nhiệt qua tường bao, trần và nền
của tủ cấp đông.
- Mặt khác chiều dày cách nhiệt của các bề mặt tủ là như nhau tức là đều
dày 150 mm kể cả cửa tủ cấp đông. Do vậy ta có :
Q
1
= k
t
. F ( t
1
– t
2
), W
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
Trong đó :
- k
t
: Hệ số truyền nhiệt thực qua kết cấu bao che xác định theo
chiều dày cách nhiệt , W/m
2
.K
Theo tính toán ở mục ( 2.3.2) ta có K
t
= 0,13 W/m
2
.K
- F : Diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m
2
- t
1
: Nhiệt độ môi trường bên ngoài,
0
C. t
1
= 38
0
C
- t
2
: Nhiệt độ bên trong tủ cấp đông,
0
C. t
2
= - 35
0
C
Theo tính toàn ở mục ( 2.2) ta có kích thước phủ bì của tủ cấp đông là :
- Chiều dài : L = 3000 + 2
CN
δ
= 3000 + 2 x 150 = 3300 mm
- Chiều rộng : W = 1500 + 2
CN
δ
= 1500+ 2x 150 = 1800mm
- Chiều cao : H = 1600 + 2
CN
δ
= 1600 + 2 x 150 = 1900mm
Lúc đó ta có : F = 2F
1
+ 2 F
2
+ 2F
3
Trong đó :
2F
1
: Diện tích bề mặt trần và nền của tủ, m
2
2F
2
: Diện tích bề mặt trước và sau của tủ, m
2
2F
3
: Diện tích hai mặt bên của tủ , m
2
==> F = 2 ( F
1
+ F
2
+ F
3
)
= 2 ( 3,3 x 1,8 + 3,3 x 1,9 + 1,8 x 1,9) = 31,26 m
2
Vậy : Q
1
= k
t
. F ( t
1
– t
2
) , W
= 0,13 x 31,26 [ 38 – ( -35) ] = 296,657 W
2.4.2/ Tổn thất do sản phẩm mang vào Q
2
Tổn thất Q
2
gồm :
- Tổn thất do sản phẩm mang vào Q
21
- Tổn thất làm lạnh khay cấp đông Q
22
- Ngoài ra một số sản phẩm khi cấp đông người ta tiến hành châm thêm
nước để mạ 1 lớp băng trên bề mặt làm cho bề mặt phẳng đẹp, chống oxi
hoá thực phầm, nên cũng cần tính thêm tổn thất do làm lạnh nước Q
23
2.4.2.1/ Tổn thất do sản phầm mang vào
Tổn thất do sản phẩm mang vào được tính theo công thức sau :
Q
21
= E
( )
3600
21
x
ii
ℑ
−
, kW
Trong đó :
- E : Năng suất tủ cấp đông, kg/mẻ ; E = 1000 kg/mẻ
- i
1
, i
2
: Entanpi của sản phẩm ở nhiệt độ đầu vào và đầu ra,kJ/ kg. Do sản
phẩm trước khi đưa vào tủ cấp đông đã được làm lạnh ở kho chờ đông,
nên nhiệt độ sản phẩm đầu vào sẽ là t
1
= 10
0
C. Nhiệt độ trung bình đầu ra
của các sản phẩm cấp đông là t
2
= -18
0
C
ℑ
: Thời gian cấp đông 1 mẻ, giờ/mẻ
ℑ
= 1,5 giờ
Tra bảng 4.2/ Sách HDTKHTL – Trang 81, ta có :
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
i
1
= 283 kJ/kg
i
2
= 5 kJ/kg
Vậy :
Q
21 =
( )
36005,1
52831000
x
−
=
51,481481 kW = 51481,481 W
2.4.2.2/ Tổn thất do làm lạnh khay cấp đông
Q
22
= M
Kh
( )
3600
21
x
ttC
P
ℑ
−
, kW
Trong đó :
M
Kh
: Tổng khối lượng khay cấp đông, kg
- Theo tính toán ở mục (2.2.1) thì số khay chứa sản phẩm sẽ là :
11 x 36 = 396 khay
- Một khay có khối lượng khoảng 1,5 kg và có dung tích chứa 2 kg sản
phẩm.
Do vậy tổng số khối lượng khay cấp đông sẽ là :
M
Kh
= 396 x 1,5 = 594 kg
C
P
: Nhiệt dung riêng của vật liệu khay cấp đông, kJ/kg.K
- Khay cấp đông có vật liệu làm bằng nhôm có C
P
= 0,896 kJ/kg.K
t
1
, t
2
: Nhiệt độ của khay trước và sau khi cấp đông,
0
C
- Nhiệt độ của khay trước khi cấp đông bằng nhiệt độ môi trường tức là :
t
1
= 38
0
C
- Nhiệt độ của khay sau khi cấp đông t
2
= - 35
0
C
ℑ
: thời gian cấp đông, giờ .
ℑ
= 1,5 giờ
Vậy :
Q
22
= 594 .
( )
[ ]
36005,1
3538896,0
x
−−
= 3,74528 kW = 3745,28 W
2.4.2.3/ Tổn thất do châm nước
Tổn thất do châm nước được tính theo công thức :
Q
23
= M
n
3600x
q
O
ℑ
, kW
Trong đó :
M
n :
Khối lượng nước châm, kg
- Khối lượng nước châm chiếm khoảng 5
÷
10 % khối lượng hàng cấp
đông, thường người ta châm dày khoảng 5mm.
Theo tính toán ở mục ( 2.4.2.2 ) thì tổng số khay chứa sản phẩm là 396
khay, mà 1 khay chứa được 2 kg sản phẩm .
- Do đó khối lượng hàng cấp đông là : 396 x 2 = 792 kg
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
- Khối lượng nước châm là : M
n
= 792
100
10
= 79,2 kg
ℑ
: thời gian cấp đông, giờ
ℑ
= 1,5 giờ
q
o
: Nhiệt dung cần làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khi
đông đã hoàn toàn, kJ/kg
- Nhiệt làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khi đông đá hoàn toàn
q
o
được xác định theo công thức :
q
o
= C
Pn
. t
1
+ r + C
Pđ
2
t
Trong đó :
- C
Pn
: Nhiệt dung riêng của nước ; kJ/kg.K
C
Pn
= 4,186 kJ/kg.K
- r : Nhiệt đông đặc, kJ/kg
r = 333,6 kJ/kg
- C
Pđ
: Nhiệt dung riêng của đá, kJ/kg.K
C
Pđ
= 2,09 kJ/kg.K
- t
1
: Nhiệt độ nước đầu vào ,
o
C
t
1
= 5
o
C
- t
2
: Nhiệt độ đông đá,
o
C
t
2
= -5
o
C
÷
-10
o
C
Thay vào ta có :
q
o
= 4,186 . 5 + 333,6 + 2,09
10−
= 375,43 kJ/kg
Vậy :
Q
23
= 79,2 .
=
36005,1
43,375
x
5,506306 kW = 5506,306 W
Như vậy tổn thất Q
2
sẽ là :
Q
2
= Q
21
+ Q
22
+ Q
23
= 51481,481 + 3745,28 + 5506,306
= 60733,067 W
2.4.3/ Tổn thất nhiệt do mở cửa Q
3
Tổn thất nhiệt do mở cửa được tính theo công thức
Q
3
= B . F , W
F : Diện tích của tủ cấp đông, m
2
Theo như tính toán ở mục ( 2.4.1 ) ta có :
Chiều dài tủ là : L = 3,3 m
Chiều rộng tủ là : W = 1,8 m
Do dó F = 3,3 x 1,8 = 5,94 m
2
B : Dòng nhiệt khi mở cửa, W/m
2
Tra bảng 4.4/ Sách HDTKHTL – Trang 87 chọn B = 20 W /m
2
Vậy Q
3
= 20 x 5,94 = 118,8 W
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
2.4.4/ Xác định tải nhiệt cho thiết bị và cho máy nén
• Tải nhiệt cho thiết bị : Dùng để tính toán bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết cho
thiết bị bay hơi. Để đảm bảo được nhiệt độ trong tủ ở những điều kiện bất lợi
nhất, ta phải tính toán tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần có
giá trị cao nhất.
Q
TB
= Q
1
+ Q
2
+ Q
3
, W
= 296,657 + 60733,067 + 118,8
= 61148,524 W
• Tải nhiệt cho máy nén :
Q
MN
= 80% Q
1
+ 100%Q
2
+ 75%Q
3
=
8,118.
100
75
067,60733.
100
100
657,296
100
80
++
= 61059,492 W
2.5/ THÀNH LẬP SƠ ĐỒ , TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH VÀ TÍNH CHỌN
MÁY NÉN
2.5.1/ Chọn các thông số của chế độ làm việc
Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng bốn nhiệt độ sau :
- Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t
o
- Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất t
k
- Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu t
ql
- Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt) t
qn
2.5.1.1/ Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh
- Phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh
- Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh dùng để tính toán thiết kế có thể lấy như
sau :
t
o
= t
b
-
∆
t
o
t
b
: Nhiệt độ tủ cấp đông
t
b
= - 35
0
C
∆
t
o
: hiệu nhiệt độ yêu cầu ,
o
C
Theo sách HDTKHTL trang 158 ta có
Chọn
∆
t
o
= 9
o
C
Vậy ta có : t
o
= -35 –9 = -44
o
C
2.5.1.2/ Nhiệt độ ngưng tụ t
k
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
- Phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ
t
k
= t
w
+
∆
t
k
,
o
C
Trong đó :
t
w
: Nhiệt độ nước tuần hoàn,
o
C
Do thiết bị ngưng tụ được chọn để thiết kế trong hệ thống lạnh là thiết bị
ngưng tụ kiểu dàn ngưng bay hơi .
Vì vậy t
w
= t
ư
+ ( 4
÷
8 k )
Mà t
ư
= 34,5
o
C
==> t
w
= 34,5 + ( 4
÷
8 k ) chọn 39
o
C
∆
t
k
: hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu,
o
C
∆
t
k
= 3
÷
5
o
C
Thay vào ta có :
t
k
= 39 + (3
÷
5
o
C ) chọn 42
o
C
2.5.1.3/ Nhiệt độ quá lạnh t
ql
Là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi đi vào van tiết lưu
t
ql
= t
w1
+ (3
÷
5
o
C )
Trong đó :
t
w1
: nhiệt độ nước vào dàn ngưng,
o
C
t
w1
= 30
o
C
Thay vào ta có :
t
ql
= 30 + ( 3
÷
5
o
C)
Chọn t
ql
= 33
o
C
2.5.1.4/ Nhiệt độ hơi hút t
h
Là nhiệt độ của hơi trước khi vào máy nén. Nhiệt độ hơi hút bao giờ cũng
lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất .
Với môi chất là NH
3
, Nhiệt độ hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi từ 5 đến 15
o
C,
nghĩa là độ quá nhiệt hơi hút
∆
t
h
= 5
÷
15 K là có thể đảm bảo độ an toàn cho
máy khi làm việc.
t
h
= t
o
+ ( 5
÷
15)
o
C
= -44
o
C + ( 5
÷
15)
o
C
Chọn t
h
= -35
o
C
2.5.2/ Thành lập sơ đồ và tính toán chu trình lạnh
Ta nhận thấy :
P
o
( t
o
= - 44
o
C ) = 0,0576 MPa
P
k
( t
k
= 42
o
C) = 1,6429 MPa
Do đó ta có :
Tỷ số nén
52,28
0576,0
6429,1
===
o
k
p
p
π
Ta thấy tỷ số nén π = 28,52 > 9
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
Vì vậy ta chọn chu trình lạnh máy nén 2 cấp làm mát trung gian hoàn toàn bình
trung gian có ống xoắn .
2.5.2.1/ Thành lập sơ đồ
Hình 2-2 : Chu trình hai cấp nén bình trung gian có ống xoắn
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 20
t
o
, P
o
t
K
, P
K
5’
5
6
8 7
9
3
1’
1
2
4
T
S
P
tg
6
8
TL
2
TL
1
7
5’
4
2
1
1’
NT
BH
NCA
NHA
BTG
3
5
BH : Bình bay hơi
NHA :Máy nén hạ áp
NCA : Máy nén cao áp
NT : Bình ngưng tụ
TL
1
, TL
2
: Van tiết lưu 1 và 2.
BTG Bình trung gian
9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
Hình 2-3 : Chu trình biểu diễn trên đồ thị T-S
Hình 2-4 : Chu trình biểu diễn trên đồ thị lgP-h
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 21
t
o
,P
o
t
K
,P
K
P
tg
9
8
7
6 5 5’
1’
1
2
4
h
3
lg
P
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
1/ Chu trình hoạt động như sau
Hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi được máy nén hạ áp nén đoạn nhiệt đến
áp suất trung gian (điểm 2) rồi được sục vào bình trung gian và được làm mát
hoàn toàn thành hơi bão hoà khô, hỗn hợp hơi bão hoà khô tạo thành ở bình
trung gian được máy nén cao áp hút về và nén đoạn nhiệt đến áp suất ngưng tụ
P
K
(điểm 4). Sau đó đi vào thiết bị ngưng tụ và nhả nhiệt trong môi trường làm
mát ngưng tụ thành lỏng cao áp (điểm 5). Tại đây nó chia ra làm 2 dòng, một
dòng nhỏ thì đi qua van tiết lưu 1 giảm áp suất đến áp suất trung gian P
tg
(điểm 7) rồi đi vào bình trung gian. Tại đây lượng hơi tạo thành do van tiết
lưu 1 cùng với lượng hơi tạo thành do làm mát hoàn toàn hơi nén trung áp và
lượng hơi tạo thành do làm quá lạnh lỏng cao áp trong ống xoắn được hút về
máy nén cao áp . Một dòng lỏng cao áp còn lại đi vào trong ống xoắn của bình
trung gian và được quá lạnh đẳng áp đến điểm 6 sau đó đi qua van tiết lưu 2
giảm áp suất đến áp suất bay hơi (điểm 9). Sau đó đi vào thiết bị bay hơi nhận
nhiệt của sản phẩm cần làm lạnh hoá hơi đẳng áp đẳng nhiệt thành hơi (1’) và
chu trình cứ thế tiếp tục .
2/ Các quá trình của chu trình
- 1’-1: Quá nhiệt hơi hút
- 1-2 : Nén đoạn nhiệt áp hạ áp từ P
o
lên P
tg
- 2-3 : Làm mát hơi quá nhiệt hạ áp xuống đường bảo hoà x = 1
- 3-4 : Nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ P
tg
lên P
x
- 4-5’-5 : Làm mát ngưng tụ và quá lạnh lỏng trong dàn ngưng tụ
- 5-7 : Tiết lưu từ áp suất P
K
vào bình trung gian
- 5-6 : Quá lạnh lỏng đẳng áp trong bình trung gian
- 6-9 : Tiết lưu từ áp suất P
K
xuống P
o
- 9-1’ : Bay hơi thu nhiệt của môi trường lạnh .
3/ Xác định chu trình hai cấp bình trung gian ống xoắn
a/ Thông số trạng thái của các điểm nút của chu trình
Bảng 2-2 : Các thông số trạng thái tại các điểm nút cơ bản của chu trình
Điểm nút t,
o
C p, MPa h, kJ/kg v, m
3
/kg Trạng thái
1’
1
2
- 44
- 35
70
0,0576
0,0576
0,3151
1401
1421,1
1636,4
1,902
2,1
0,521
Hơi bão hoà
Hơi quá nhiệt
Hơi quá nhiệt
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
3
4
5’
5
6
7
8
9
-8
112
42
33
-5
-8
-8
-44
0,3151
1,6429
1,6429
1,6429
1,6429
0,3151
0,3151
0,0576
1451,8
1660,6
391,14
352,78
177,19
352,78
163,55
177,19
0,387
0,128
0,00173
0,00169
0,00155
0,387
0,00154
1,902
Hơi bão hoà
Hơi quá nhiệt
Lỏng bão hoà
Lỏng bão hoà
Lỏng quá lạnh
Hơi bão hoà
Lỏng trung áp
Hơi bão hoà ẩm
Theo bảng hơi bão hoà ta xác định được :
P
o
( t
o
= - 44
o
C ) = 0,0576 MPa
P
k
( t
k
= 42
o
C) = 1,6429 MPa
Từ đó ta có áp suất trung gian .
P
tg
=
31,06429,1.0576,0. ≈=
KO
PP
MPa
Ta suy ra t
tg
= t
3
= -8
o
C
- Chọn nhiệt độ quá lạnh lỏng trong ống xoắn bình trung gian
t
6
= -5
o
C cao hơn nhiệt độ trong bình trung gian 3
o
C, do đó nhiệt độ
trong bình trung gian sẽ là t
8
= - 8
o
C.
b/ Năng suất lạnh riêng q
o
q
o
= h
1’
– h
9
= 1401 – 177,19 = 1223,81 kJ/kg
c/ Năng suất lạnh riêng thể tích
q
v
=
1,2
81,1223
1
=
V
q
O
= 582,766 kJ/m
3
d/ Công nén riêng
l = l
1
+
1
23
.
m
lm
kJ/kg
m
1
: Lưu lượng môi chất qua máy nén hạ áp
m
3
: Lưu lượng môi chất qua máy nén cao áp
l
1
, l
2
: Công nén riêng cấp hạ áp và cấp cap áp
Cân bằng Entanpi ở bình trung gian ta có :
m
1
. h
5
+ ( m
3
– m
1
) h
7
+ m
1
h
2
= m
3
h
3
+ m
1
h
6
⇔
m
3
( h
3
– h
7
) = m
1
( h
5
– h
7
– h
6
– h
2
)
⇔
1
3
m
m
=
73
6752
hh
hhhh
−
−−+
Thay vào ta có :
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
L = l
1
+
73
6752
hh
hhhh
−
−−+
.l
2
Mà theo đồ thị LgP-h ta có :
l
1
= h
2
– h
1
l
2
= h
4
– h
3
h
5
= h
7
Thay vào ta có :
l = ( h
2
– h
1
) +
( )( )
73
3462
hh
hhhh
−
−−
= ( 1636,4 – 1421,1 ) +
( )( )
78,3528,1451
8,14516,166019,1774,1636
−
−−
= 215,3 + 277,231
= 492,531 kJ/kg
e/ Năng suất nhiệt riêng
q
k
= ( h
4
– h
5
)
1
3
m
m
, kJ/kg
mà
73
6752
1
3
hh
hhhh
m
m
−
−−+
=
do h
5
= h
7
nên
73
62
1
3
hh
hh
m
m
−
−
=
Vậy ta có :
q
k
= (h
4
– h
5
)
( )
( )
73
62
hh
hh
−
−
= ( 1660,6 – 352,78 )
( )
( )
78,3528,1451
19,1774,1636
−
−
= 1736,441 kJ/kg
f/ Hệ số lạnh
531,492
81,1223
==
l
q
O
ε
= 2,484
2.5.2.2/ Tính toán chu trình lạnh và chọn máy nén
A/ Tính toán cấp hạ áp
1/ Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén hạ áp
m
1
=
O
O
q
Q
kg/s
Trong đó :
Q
o
: Năng suất lạnh của máy nén , W
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH
Q
o
=
b
QK
MN
.
, W
Với :
K : Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ
thống lạnh .
K = 1,1 ( Sách HDTKHTL – Trang 92 )
b: Hệ số thời gian làm việc. Chọn b = 0,7
Q
MN
: Tổng nhiệt tải của máy nén đối với một nhiệt độ bay hơi
Theo tính toán ở phần ( 2.4.4) Ta có Q
MN
= 61059,492 W
Thay vào ta có :
Q
o
=
7,0
492,61059.1,1
= 95950,630 W
≈
95,95 kW
Vậy m
1
=
81,1223
95,95
=
O
O
q
Q
= 0,0784 kg/s
2/ Thể tích hút thực tế của máy nén hạ áp
V
ttHA
= m
1
. v
1
= 0,0784. 2,1 = 0,16464 m
3
/s
3/ Hệ số cấp máy nén
tg
O
O
OO
m
O
tgtg
O
OO
HA
T
T
P
PP
P
PP
c
P
PP
.
1
∆−
−
∆+
−
∆−
=
λ
Trong đó :
P
o
: Áp suất tại thời điểm môi chất sôi.
P
o
= 0,0576 MPa
P
tg
: Áp suất trung gian
P
tg
= 0,3151 MPa
Theo sách HDTKHTL – Trang 168 :
Lấy
∆
P
o
=
∆
P
tg
= 0,005
÷
0,01 MPa
m = 0,95
÷
1,1 đối với máy nén amoniac
c : Tỷ số thể tích chết
c = 0,03
÷
0,05
T
o
: Nhiệt độ tuyệt đối sôi
T
o
= -44 + 273 = 229
o
K
T
tg
: Nhiệt độ trung gian của môi chất
T
tg
= -8 + 273 = 265
o
K
Thay vào ta có
SVTH : NGUYỄN ĐỨC HÙNG TRANG 25
