Báo cáo tính toán kho lạnh bảo quản sản phẩm

MỤC LỤC

MỤC LỤC......................................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ KHO LẠNH BẢO QUẢN SẢN PHẨM.................................................................3
1.1 Kho lạnh bảo quản sản phẩm.................................................................................................................3
1.2. Phân loại kho lạnh bảo quản.................................................................................................................4
1.3 Các vấn đề về cấp đông thực phẩm........................................................................................................6
1.3.1 Phân loại giới hạn làm lạnh.................................................................................................................6
1.3.2 Một số biến đổi của thực phẩm trong quá trình bảo quản lạnh đông................................................6
1.3.3 Các phương pháp và thiết bị kết đông thực phẩm.............................................................................8
1.4 Môi chất lạnh..........................................................................................................................................9
1.4.1 Định nghĩa...........................................................................................................................................9
1.4.2 Môi chất lạnh NH3..............................................................................................................................9
1.5 Ứng dụng của kỹ thuật lạnh..................................................................................................................11
1.5.1. Bảo quản thực phẩm.......................................................................................................................11
1.5.2. Sấy thăng hoa..................................................................................................................................11
1.5.3. Công nghiệp hóa chất......................................................................................................................11
1.5.4. Điều hòa hóa chất............................................................................................................................11
CHƯƠNG 2 : CHU TRÌNH LẠNH...................................................................................................................12
CHƯƠNG III: TÍNH CHỌN MÁY NÉN............................................................................................................14
3.1 : Chọn môi chất cho tủ cấp đông..........................................................................................................14
3.2 Tính chu trình lạnh và chọn máy nén....................................................................................................15
3.2.1 Tính chu trình lạnh............................................................................................................................15
3.2.2 Chọn máy nén....................................................................................................................................20
CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ PHỤ............................................................................................22
4.1. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGUNG TỤ.........................................................................................................22
4.1.1 . vai trò của thiết bị ngưng tụ............................................................................................................22
4.1.2 . Cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị ngưng tụ........................................................................22
4.1.3 Tính thiết bị ngưng tụ........................................................................................................................24
4.2 Thiết bị bay hơi....................................................................................................................................26
4.2.1.vai trò của thiết bị bay hơi................................................................................................................26

1


4.2.2. Tinh chọn thiết bị bay hơi.................................................................................................................26
CHƯƠNG 5. QUY TRÌNH VẬN HÀNH,BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA...............................................................27
I. Vận Hành Hệ Thống Kho Lạnh.................................................................................................................27
1. Chuẩn bị vận hành hệ thống lạnh kho lạnh............................................................................................27
2.Vận hành..................................................................................................................................................28
3.Dừng máy................................................................................................................................................30
II. Quy Trình Bảo Dưỡng Hệ Thống Lạnh, Bảo Dưỡng Kho Lạnh.................................................................31
1.Bảo dưỡng máy nén................................................................................................................................31
2. Bảo dưỡng thiết bị ngưng tụ..................................................................................................................32
3. Bảo dưỡng thiết bị bay hơi.....................................................................................................................32
4. Bảo dưỡng van tiết lưu...........................................................................................................................32
5. Bảo dưỡng tháp giải nhiệt......................................................................................................................33
6. Bảo dưỡng bơm.....................................................................................................................................33
7. Bảo dưỡng quạt......................................................................................................................................33
KẾT LUẬN....................................................................................................................................................34
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................................................35

2


CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ KHO LẠNH BẢO QUẢN SẢN PHẨM
1.1 Kho lạnh bảo quản sản phẩm
Kho lạnh bảo quản là kho được sử dụng để bảo quản các loại thực phẩm,nông sản,
rau quả , các sản phẩm của công nghiệp hóa chất, công nghiệp thục phẩm ,công
nghiệp nhẹ.
Hiện nay kho lạnh được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp chế biến thực phẩm

và chiếm một tỷ lệ lớn nhất . Các dạng mặt hàng bảo quản gồm :
- Kho lạnh bảo quản thực phẩm chế biến như : thịt , hải sản , đồ hộp ….
- Bảo quản các sản phẩm y tế, dược liệu .
- Kho bảo quản sữa .
- Kho bảo quản và lên men bia.
- Cần phải đáp ứng các yêu cầu khắt khe của sản phẩm suất khẩu .
- Cần có khả năng cơ giới hóa cao trong các khâu bốc dỡ xếp xắp hàng .
- Có giá trị kinh tế : vốn đầu tư nhỏ , có thể sử dụng máy và thết bị trong nước …
Với những yêu cầu nhiều khi mâu thuẫn nhau như trên ta phải đưa ra những
phương pháp thiết kế với hoàn cảnh Việt Nam .
Nói chung khi nhiệt độ nhỏ hơn 10

thì vi sinh vật gay thối rữa và vi khuẩn gây

bệnh bị kiềm chế phần nào hoạt động của chúng. Khi nhiệt độ nhỏ hơn 0
phát triển của chúng rất thấp , ở -5

-10

thì tỉ lệ

thì hầu hết chúng không hoạt động.

Tuy nhiên có một số loài vi khuẩn và nấm mốc khi hạ thấp nhiệt độ chúng vẫn phát
triển được. Do đó, muốn bảo quản được thực phẩm, nhất là các mặt hàng thủy hải
sản trong thời gian dài thì nhiệt độ phải dưới -15 .
Như vậy quá trình quản lạnh có tác dụng như sau :
- Ở nhiệt độ thấp các phản ứng sinh hóa trong nguyên liệu giảm xuống. Trong
phạm vi hoạt động bình thường cứ hạ 10

thì các phản ứng sinh hóa giảm xuống

1/2 1/3, khi hạ xuống thấp sẽ làm ức chế các hoạt động về sinh lý của vi khuẩn
cũng như nấm men.
3


- Dưới tác dụng của nhiệt độ thấp, nước trong động vật thủy sản bị đóng bang làm
cơ thể động vật bị mất nước, vi khuẩn thiếu nước nên giảm phát triển và còn có khi
bị tiêu diệt. Nói chung khi nhiệt độ hạ xuống thấp thì chỉ có tác dụng kiềm chế vi
khuẩn hơn là giết hết chúng.
1.2. Phân loại kho lạnh bảo quản
Có nhiều khiểu kho bảo quản dựa trên căn cứ và phân loại khác nhau :
a .Theo công dụng : Người ta có thể phân loại các kho lạnh như sau :
- Kho lạnh sơ bộ : Dùng làm lạnh sơ bộ hay bảo quản tạm thời các sản phẩm tại các
nhà máy chế biến trươc khi chuyến sang một khâu chế biến khác .
- Kho chế biến : Được sử dụng trong các nhà máy chế biến và bảo quản thực phẩm
( nhà máy đồ hộp , nhà máy sữa , nhà máy chế biến thủy hải sản , nhà máy suất
khẩu thịt , . . . ) . Các kho lạnh thường có dung tích lớn , cẩn phải trang bị hệ thống
có công suất lạnh lớn . Phụ tải của kho lạnh luôn phải thay đổi do phải suất nahpj
hàng thường xuyên .
- Kho lạnh phân phối , trumg chuyển : Dùng điều hòa cung cấp thực phẩm cho các
khu dân cư , thàn phố và dự trữ nâu dài . Kho lạnh phân phối thường cố dung tích
lớn , dự trữ được nhiều mặt hàng và có ý nghĩa rất lớn đối với cuộc sống sinh hoạt
của cả một cộng đồng .
- Kho thương nghiệp: Kho lạnh bảo quản các mặt hàng thực phẩm của hệ thống
thương nhiệp . Kho dùng bảo quản tạm thời các mặt hàng của doanh nghiệp đang
được bày bán trên thị trường .
- Kho vận tải ( trên tàu thủy , tàu hỏa , ô tô ) : Đặc điểm của kho là dung tích lớn ,
hàng bảo quản mang tính tạm thời để vận chuyển từ nơi này đến nơi khác .

- Kho sinh hoạt : Đây là kho rất nhỏ được dùng trong các hộ gia đình , khách sạn ,
nhà hàng dùng bảo quản một lượng hàng nhỏ .
b .Theo nhiệt độ
Người ta có thể chia ra :
- Kho bảo quản lạnh : Nhiệt độ bảo quản nằm trong khoảng - 20C đến -50C . Đối
với một số rau quả ở vùng nhiệt đới cân bảo quản ở nhiệt độ cao hơn ( đối vơi
chuối >10 0C , đối với chanh > 40C ) . Nội dung các mặt hàng chủ yếu là rau quả
và các mặt hàng nông sản .
- Kho bảo quản đông : Kho bảo quản được sử dụng để bảo quản các mặt hàng đã
qua cấp đong . Đó là sản phẩm có nguồn gốc từ động vật .Nhiệt độ bảo quản phụ
thuộc vào thời gian , loại thực phẩm bảo quản . Tuy nhiên nhiệt độ tối thiểu bảo
4


quản cũng phải -180C để các vi sinh vật không thể phát triển làm hư hại sản phẩm
trong qúa trình bảo quản .
- Kho đa năng : nhiệt độ bảo quản là -120 C , buồng bảo quản đa năng thường được
thiêt kế ở -120 C nhưng khi cần bảo quản lạnh có thể đưa lên nhiệt độ bảo quản
00C hoặc khi cần bảo quản đông có thể đưa nhiệt độ xuống -180C tùy theo yêu cầu
công nghệ . Khi cần có thể sử dụng buồng đa năng để gia lạnh sản phẩm . Dàn đa
năng thường được trang bị dàn quạt nhưng cũng có thể trang bị dàn tường hoặc dàn
trần đối lưu không khí tự nhiên .
- Kho gia lạnh : Được dùng làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi trường xuống nhiệt
độ bảo quản lạnh hoặc để gia lạnh sơ bộ cho những sản phẩm lạnh đông trong
phương pháp kết đông 2 pha . Tùy theo yêu cầu quy trình công nghệ gia lạnh nhiệt
độ buồng có thể xuống -50C và có thể nâng lên vài độ trên nhiệ độ đóng băng của
sản phẩm được gia lạnh . Bồng gia lạnh thường được trang bị dàn quạt để tăng tốc
độ gia lạnh cho sản phẩm .
- Kho bảo quản nước đá : Nhiệt độ tối thểu -40C .
c . Theo dung tích chứa

Khích thước kho lạnh phụ thuộc chủ yếu vào dung tích chứa hàng của nó . Do đặc
điểm về khả năng chất tải cho mỗi loại thực phẩm khác nhau nên thường quy ra tấn
thịt khả năng chứa 50 ,100 , 200 , 300 , …. Tấn thịt .
d .Đặc điểm cách nhiệt
Người ta chia ra :
- Kho xây : Là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên ngoài người ta bọc thép
cách nhiệt . Kho xây chiếm diện tích lớn , giá thành tương đối cao , không đẹp ,
khó tháo dỡ và di chuyển . Mặt khác về mặt thẩm mỹ và vệ sinh kho xây dựng
không đảm bảo tốt . Vì vậy hiện nay người ta ít sử dụng kho xây dựng để bảo quản
thực phẩm .
- Kho panel : Được lắp ghép từ các tấm panel tền chế từ poliuretan và được lắp
ghép với nhau bằng các móc khóa cam locking va mộng âm dương . Kho panel có
hình thức đẹp , gọn và giá thành tương đối rẻ , rất tiện lợi khi lắp đặt tháo dỡ và bảo
quản các mặt hàng thực phẩm , nông sản , thuốc men , dược liệu.
Hiện nay nhiều doanh nghiệp nước ta đã sản xuất ra các tấm cách nhiệt panel đạt
tiêu chuẩn cao . Vì thế hầu hết các xí nghiệp công nghiệp thực phẩm đều sử dụng
kho panel để bảo quản hàng hóa .

5


1.3 Các vấn đề về cấp đông thực phẩm
1.3.1 Phân loại giới hạn làm lạnh
• Nhiệt độ đóng băng của thực phẩm
• Nước nguyên chất đóng bang ở 0 . Tuy nhiên điểm đóng bang của
thực phẩm thì khác, vì nồng độ muối khoáng và các chất hòa tan trong
dịch tế bào của thực phẩm thay đổi tùy theo từng loại thực phẩm nên
chúng có điểm đóng bang khác nhau và thường nhỏ hơn 0.
• Các cấp làm lạnh thực phẩm
ứng với khoảng nhiệt độ sản phẩm sau cấp đông người ta phân biệt các cấp làm

lạnh như sau:
- Làm lạnh: khi nhiệt độ sản phẩm cuối quá trình nằm trong khoảng:
< t < 20
- Làm lạnh đông (cấp đông): khi nhiệt độ sản phẩm sau cấp đông nằm trong
khoảng:

-100 < t <

- Làm lạnh thâm độ: khi nhiệt độ của sản phẩm sau cấp đông trong khoảng:
-273 < t < -100
• Cơ chế đóng bang trong thực phẩm khi cấp đông
Nước trong thực phẩm do có hòa tan các chất tan nên nhiệt độ đóng băng
thấp hơn
Khi hạ nhiệt độ xuống thấp các dạng nước trong thực phẩm đóng băng dần
tùy theo mức độ liên kết của chúng với tế bào.
Khi hạ nhiệt độ xuống thấp bằng nhiệt độ cấp đông, trước tiên các tinh thể đá
xuất hiện ở gian bào (khoảng trống giữa các tế bào). Khi đến điểm đóng băng đa số
nước ở gian bào kết tinh và làm tang nồng độ chất tan lên cao hơn trong tế bào. Do
đó áp suất thẩm thấu tang lên làm cho nước trong tế bào có xu hướng ra ngoài qua
gian bào, qua màng bán thấm của tế bào. Nếu tốc độ làm lạnh chậm thì nước trong
tế bào ra sẽ làm cho các tinh thể hiện diện lớn lên mà không tạo tinh thể mới.
Do đó, nếu hạ nhiệt chậm tế bào bị mất nước, các tinh thể đá tạo ra sẽ to và
chèn ép làm rách màng tế bào, cấu tạo mô cơ bị biến dạng, làm giảm chất lượng sản
phẩm.
1.3.2 Một số biến đổi của thực phẩm trong quá trình bảo quản lạnh đông.
a. Sự biến đổi về nhiệt vật lý
6


Sự kết tinh của nước đá

Trong quá trình cấp đông nước tách ra và đông thành các tinh thể, làm cho
sản phẩm trở nên rắn, tăng thể tích một ít. Khi nước trong thực phẩm kết tinh tạo
thành mạng tinh thể xen kẽ giữa các thành phần khác tạo nên cấu trúc vững chắc,
nhưng khi làm tan băng, phục hồi trang thái ban đầu thì cấu trúc thực phẩm bị mềm
yếu hơn, kém đàn hồi hơn do các tinh thể làm rách cấu trúc tế bào thực phẩm.
Đối với các sản phẩm đông lạnh trong quá trình bảo quản nếu chúng ta
không duy trì được nhiệt dộ bảo quản ổn định sẽ dẫn đến sự kết tinh lại của nước
đá.Đây là hiện tượng gây ảnh hưởng xấu cho sản phẩm bảo quản. Do nồng độ chất
tan trong các tinh thể nước đá khác nhau thì khác nhau, nên nhiệt độ kết tinh và
nhiệt độ nóng chảy cũng khác nhau.
Sự biến đổi màu sắc
Đồng thời với quá trình trên màu sắc thực phẩm cũng biến đổi do hiệu ứng
quang học do tinh thể đá khúc xạ ánh sang. Màu sắc thực phẩm khi nước đóng
băng phụ thuộc tính chất ánh quang của các tinh thể nước đá.
Bay hơi nước
Trong quá trình làm lạnh đông có hiện tượng mất nước, giảm trọng lượng
sản phẩm. Đó là sự bay hơi nước vào không khí từ bề mặt sản phẩm, do chênh lệch
mật độ giữa không khí sát bề mặt và không khí xung quanh.
Khuếch tán nước
Khi cấp đông xảy ra hiện tượng khuếch tán nước trong cấu trúc thực phẩm,
nước khuếch tán là do các nguyên nhân:
- Sự chênh lệch nhiệt độ gây nên do chênh lệch mật độ .
- Sự lớn lên của các tinh thể nước đá luôn thu hút nước từ những vị trí chưa
kết tinh dẫn đến làm cho nước từ nơi có nồng độ chất tan thấp chuyển đến nơi có
nồng độ chất tan cao.
Các thong số nhiệt vật lý thay đổi
- Biến đổi nhiệt dung: nhiệt dung sản phẩm thay đổi là do nước trong thực
phẩm đã đóng băng.
- Biến đổi hệ số dẫn nhiệt.
- Biến đổi hệ số dẫn nhiệt độ.

b. Biến đổi hóa học

7


Trong quá trình bảo quản đông lạnh các biến đổi sinh hóa, hóa học diễn ra
chậm. Các thành phần dễ bị biến đổi là các protein hòa tan, lopid, vitamin,…
-Sự biến đổi protein: trong các loại protein thì protein hòa tan trong nước là
dễ bị phân giải nhất, sự phân giải chủ yếu dưới dạng tác dụng của enzyme có sẵn
trong thực phẩm. Sự khuếch tán nước do kết tinh lại và thăng hoa của nước đá gây
nên sự biến tính protein hòa tan. Biến đổi protein làm giảm chất lượng sản phẩm
khi sử dụng.
- Sự biến đổi của lipid: dưới tác động của enzyme nội tạng làm cho chất béo
bị phân giải cộng với quá trình thăng hoa nước đá làm cho oxy xâm nhập vào thực
phẩm.
- Các chất màu bị oxy hóa cũng làm thay đổi màu sắc của sản phẩm.
c. Biến đổi do vi sinh
Trước khi làm lạnh thực phẩm thường được rửa sạch để loại bỏ các tạp chất
nơi chứa nhiều loại vi sinh vật.
Đối với sản phẩm đông lạnh có nhiệt độ thấp hơn -15

và được bảo quản

ổn định thì số lượng vi sinh vật giảm theo thời gian và ngược lại.
1.3.3 Các phương pháp và thiết bị kết đông thực phẩm
Thiết bị cấp đông có rất nhiều dạng, hiện nay ở nước ta sử dụng phổ
biến các hệ thống sau:
-Kho cấp đông gió.
-Tủ cấp đông tiếp xúc.
-Tủ cấp đông gió.

-Hệ thống cấp đông dạng rời, có băng chuyền IQF.
+ Hệ thống cấp đông có băng chuyền cấp đông
thẳng
+ Hệ thống cấp đông có bằng chuyền dạng xoắn.
+ Hệ thống cấp đông siêu tốc.
-Hệ thống cấp đông nhúng nitơ lỏng.

8


1.4 Môi chất lạnh
1.4.1 Định nghĩa
Môi chất lạnh là chất môi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động
ngược chiều để hấp thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh và thải nhiệt ra môi
trường có nhiệt độ cao hơn.Môi chất tuần hoàn được trong hệ thống lạnh nhờ quá
trình nén.
Phân loại:
 Dựa vào thành phần hóa học:
 Môi chất vô cơ: NH3(R717), CO2(R744)…
 Môi chất hữu cơ: hydrocarbon, halocarbon…
 Dựa vào nhiệt độ sôi và áp suất bão hòa
 Môi chất có áp suất sôi cao: R744
 Môi chất có áp suất sôi trung bình: R213, R134
 Nhóm môi chất có áp suất sôi thấp: R717, R507
Ngoài ra còn dựa vào tính độc hại và tính dễ cháy nổ để phân loại.
1.4.2 Môi chất lạnh NH3
- NH3 là chất khí không màu, có mùi khai, cháy trong oxy ngọn lửa có
màu vàng.
- Là chất lạnh rẻ tiền, dễ bảo quản, có thể sản xuất trong nước.
- Tuy NH3 độc hại nhưng nó vẫn được coi là môi chất của hiện tại và

tương lai.
Hình 1.1 Môi chất NH3
9


 Tính chất nhiệt động:
- Nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển: -33,35
- Nhiệt độ đông đặc: -77,7
- Nhiệt độ ngưng tụ: 32
- Áp suất ngưng tụ khoảng 12
-

15 kg/

(0 )= 0.64

- Năng suất lạnh riêng khối lượng
- Năng suất lạnh riêng thể tích

lớn.
lớn (máy nén và thiết bị gọn nhẹ.

- Nhiệt độ cuối tầm nén cao( làm mát đầu xilanh và phải hút hơi bão
hòa).
- Độ nhớt nhỏ, tính lưu động cao.
- Hệ số dẫn nhiệt và trao đổi nhiệt lớn.
- Bền vững trong khoảng nhiệt độ và áp suất công tác, chỉ phân hủy
ở 260
 Tính chất hóa học

- NH3 không tác dụng với phi kim, kim loại đen chế tạo máy và kim
loại màu( trừ Cu và hợp kim của Cu)
- NH3 hòa tan vô tận trong
- NH3 không hòa tan dầu bôi trơn.
- Khi có ngọn lửa NH3 có thể gây cháy nổ ở nồng đọ 13% - 16% và
tự cháy ở 600
 Tính chất sinh lý
- Độc hại với con người, gây kích thích niêm mạc mắt và dạ dày, gây
co thắt các cơ quan hô hấp, làm bỏng da.
- Ở nồng độ 0,007 – 0,1% thể tích không khí bắt đầu có sự hủy hoại
cơ quan hô hấp. Từ 0,2 – 0,3% có thể làm mù mắt hoặc chết ngạt
trong 30 phút.
- NH3 làm giảm chất lượng thực phẩm
 Biện pháp an toàn
- Khi tiếp xúc với NH3 phải mang mặt nạ phòng độc, khi sử lý sự cố
hệ thống ít nhất phải có hai người.
- Khi bị ngạt phải đưa ra chỗ thoáng nhưng phải ấm, xông hơi ấm và
uống các chất kích thích: cà phê, trà nóng…
10


- Khi bị bỏng phải nhanh chóng rửa bằng nước sạch và ấm, nặng thì
đưa đi bệnh viện.
1.5 Ứng dụng của kỹ thuật lạnh
1.5.1. Bảo quản thực phẩm
Lĩnh vực quan trọng nhất của kỹ thuật lạnh là dung để bảo quản thực
phẩm. Theo thống kê thì khoảng 80% năng suất lạnh được sử dụng tỏng công
nghiệp bảo quản thực phẩm.
Để bảo quản thực phẩm ngoài phương pháp sấy khô, phóng xạ, bao bì,
xử lý khí…phương pháp, làm lạnh tỏ ra có rất nhiều ưu điểm như ít làm giảm chất

lượng, màu sắc, mùi vị thực phẩm trong nhiều tháng, thậm chí là nhiều năm.
Thực ra thời gian bảo quản còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ ẩm,
phương pháp bao gói, thành phần không khí nơi bảo quản, chất lượng bán thành
phẩm,…nhưng nhiệt độ đóng vai trò quan trọng nhất.
1.5.2. Sấy thăng hoa
Sản phẩm sấy đầu tiên được kết đông xuống -20

sau đó được sấy

bằng cách hút chân không nên chất lượng sản phẩm hầu hết như được
giữ nguyên vẹn. Khi sử dụng sản phẩm được tái hấp thụ nước và giữ
nguyên được trạng thái ban đầu cả về chất lượng, màu sắc, mùi vị…
Do giá thành sấy thăng hoa rất tốn nên chủ yếu dung trong ngành y,
dược.
1.5.3. Công nghiệp hóa chất
Ứng dụng quan trọng nhất trong công nghệ hóa chất là việc hóa lỏng
và tách khí như công nghiệp sản xuất khí clo, amoniac, carbonic,các loại khí đốt,
khí sinh học, khí thiên nhiên, hóa lỏng và tách không khí…
1.5.4. Điều hòa hóa chất
Điều hòa không khí công nghiệp và tiện nghi ngày nay là không thể
thiếu và thực sự đang phát triển rất mạnh mẽ. Các yêu cầu nghiêm ngặt về nhiệt độ,
độ ẩm và thành phần không khí trong các quy trình sản xuất như vải,sợi, in ấn, điện
tử, máy tính, quang học, y tế,… nhất thiết phải có điều hòa.

11


CHƯƠNG 2 : CHU TRÌNH LẠNH


Nguyên lý hoạt động

Chu trình này cơ bản giống chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu làm mát trung gian hoàn
toàn. Khác biệt cơ bản của nó với chu trình làm mát trung gian hoàn toàn là dòng
môi chất lỏng từ thiết bị ngưng tụ đi ra chia làm 2 nhánh. Một nhánh nhỏ qua tiết
lưu thứ nhất vào bình trung gian để làm mát hơi về máy nén cao áp xuống trạng
thái bão hòa khô.Còn nhánh chính được dẫn qua ống xoắn của bình trung gian,
được làm quá lạnh sau đó vào van tiết lưu 2 xuống áp suất

để cấp cho dàn bay

hơi.Như vậy năng suất lạnh của phần lỏng đi qua van tiết lưu 1 chỉ để hạ nhiệt độ
của hơi từ máy nén hạ áp tới nhiệt độ bão hòa và dùng để quá lạnh phần lỏng trước
khi đưa vào van tiết lưu 2.Lỏng tiết lưu từ áp suất

xuống áp xuất

chỉ qua van

TL2.Nếu thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn là lý tưởng thì nhiệt độ lỏng ra khỏi ống
xoắn (
suất

) bằng nhiệt độ trung gian

và sau khi tiết lưu đẳng entanpy xuống áp

môi chất sẽ có trạng thái 11’.Nhưng thực tế tổn thất trao đổi nhiệt không

thuận nghịch nên nhiệt độ lỏng

bao giờ cũng lơn hơn

từ 3 đến 5K. Năng

suất lạnh riêng thực tế nhỏ hơn năng suất lạnh lý thuyết một khoảng

Nhưng chu trình với bình trung gian có ống xoắn có ưu thế vận hành là dầu bôi trơn
từ máy nén hạ áp không đi vào tuyến lỏng để vào thiết bị bay hơi, do đó không làm
12


bám lên thiết bị bay hơi tạo lớp cản trở trao đổi nhiệt. Chu trình này được ứng dụng
rộng rãi trong thực tế cho môi chất

tuy phải chịu tổn thất nhỏ về năng suất

lạnh.
Chu trình với bình trung gian có ống xoắn được tính toán giống chu trình làm mát
trung gian hoàn toàn không ống xoắn.
=
Nếu biết hiệu nhiệt độ

(thường lấy 3

định được

13

5K) ta có thể xác

CHƯƠNG III: TÍNH CHỌN MÁY NÉN
3.1 : Chọn môi chất cho tủ cấp đông
Môi chất lạnh thường được dùng trong hệ thống lớn là NH 3 , NH3 tuy có nhược
điểm độc hại nhưng có ưu điểm về mặt kinh tế cũng như tính chất nhiệt động , tổn
thất áp suất trên đường ống và các cửa van nhỏ vì vậy ta chọn môi chất NH 3 cho tủ
cấp đông .
Tổng quan về môi chất lạnh NH3
- NH3 là chất khí không màu , có mùi khai , cháy trong oxy và có ngọn nửa
màu vàng .
- Là chất lạnh rẻ tiền , dễ bảo quản , dễ kiếm , có thể sản xuất trong nước
- Tuy NH3 được coi là độc hại nhưng vẫn coi là môi chất của hiện tại và
tương lai .
Tính chất nhiệt động :
-

Nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển : - 33,35oC .
Nhiệt độ sôi đông đặc : -77,7oC .
Nhiệt độ ngưng tụ : 32oC .
Áp suất ngưng tụ khoảng : 12 – 15 kg/cm3 .
Năng suất lạnh riêng khối lượng qo lớn .
Năng suất lạnh riêng thể tích qo lớn ( máy nén và thiết bị ngọn nhẹ ).
Nhiệt độ cuối tầm nén cao ( làm mát dầu bằng xi lanh và phải hút hơi bão
hòa ).
- Độ nhớt nhỏ , tính lưu động cao ( tổn thất áp suất nhỏ đường ống và các
van gọn nhẹ ).
- Hệ số dẫn nhiệt và trao đổi nhiệt lớn ( thận lợi cho việc thiết kế chế tạo
thiết bị ngưng tụ bay hơi .
- Bền vững trong nhiệt độ và áp suất công tác ,chỉ phân hủy ở nhiệt độ

260o C ( tuy nhiên nếu xilanh làm bằng thép và có mặt ẩm làm chất xúc
tác thì ở nhiệt độ 110 – 120oC đã bị phân hủy ).
Tính chất hóa học
- NH3 không tác dụng với phi kim , kim loại chế tạo máy và kim loại màu
( trừ Cu và hợp kim của Cu ) .
14


- NH3 hòa tan vô tận trong H 2O ( không bị tác van tiết lưu nhưng phải
khống chế ẩm <0,1 % ) .
- NH3 không hòa tan dầu bôi trơn .
- Hỗn hợp với Hg sẽ gây nổ .
- Khi có ngọn nửa NH3 có thể gây cháy ở nồng độ 13% - 16% và tự cháy ở
600 0C .
Tính chất sinh lý
- Độc hại với con người , ngây kích thích viêm mạc mắt và dạ dày , gây co
thắt cơ quan hô hấp và gây bỏng da .
- Ở nồng độ 0,001 – 0,1% thể tích không khí có thể ngây hại cơ quan hô
hấp . Từ 0,2% - 0,3% có thể làm mù mắt hoặc làm chết ngạt tronh 30
phút .
- NH3 làm giảm chất lượng sản phẩm .
Biện pháp an toàn
- Khi tiếp xúc NH3 , phải mang mặt lạ phòng độc , khi sử lý sự cố hệ thống
phải có ít nhất 2 người .
- Khi bị ngạt phải đưa ra chỗ thoáng nhưng phải ẩm , xông hơi ẩm và uống
các chất kích thích : cà phê , trà nóng , . . .
- Khi bị bỏng phải nhanh chóng rửa bằng nước sạch và ẩm . Nếu lặng phải
đưa đi bệnh viện .
3.2 Tính chu trình lạnh và chọn máy nén
3.2.1 Tính chu trình lạnh

- Nhiệt độ bay hơi t0 = -300C
- Nhiệt độ không khí
tư =

=

= 37,80C

- Độ ẩm không khí lúc 13h30 của tháng nóng nhất
ϕ1 = 71%
- Nhiệt độ bầu ướt tra trên đồ thị là h-x của không khí
tư = 32,50C
- Nhiệt độ nước tuần hoàn
tw = tư + ∆tw = 32,5 + 3,5 = 360C
15


(chọn∆tw =3,50C, ∆tk = 40C
 Nhiệt độ ngưng tụ
tk = tw + ∆tK = 36 + 4 = 400C
- Áp suất ngưng tụ tra bảng NH3
PK = 15,56 bar
- Áp suất bay hơi: P0 = 1,2 bar
- Tỉ số áp suất
π=

>9

16

Đồ thị lgp-h của NH3 trong đó ptgnằm chính giữa pk và po

17


18


Bảng các thông số điểm nút của chu trình
Điểm nút
1’
1
2
3
4≡8
5
6
7
9
10
11
tqn = -250C

Nhiệt độ t0C

Áp suất

Entanpy

Thể tích

-30
-25
42
40
0
82
40
0
0
-30
-30

P,Mpa
1.2
1.2
4.32
4.32
4.32
15.56
15.56
4.32
4.32
15.56
1.2

h,KJ/kg
1722
1729

1970
1786
1760
1930
687
687
500
363
363

v,m3/kg
0.96
0.769
0.29

- Áp suất trung gian
Ptg =

= 4,32 bar

- Nhiệt độ trung gian
ttg = 00C
- Năng suất lạnh riêng
q0 = h1’ – h11 = 1722 – 363 = 1359 KJ/Kg
- Lưu lượng qua máy nén hạ áp

- Lưu lượng qua máy nén cao áp qua cân bằng entanpy ở bình trung gian
m4 = m1.
- Công nén riêng và công nén đoạn nhiệt
19

+ l1 = h2 – h1 = 1970 – 1729 = 241 KJ/Kg
l4 = h5 – h4 = 1930 – 1760 = 170KJ/Kg
+ Ns1 = m1.l1 = 0,147.241 = 35,43 (KW)
Ns4 = m4.l4 = 0,195.170 = 33,15 (KW)
- Hệ số lạnh chu trình

- Hiệu suất exegi

- Thể tích hút thực tế
Vtt1 = m1.V1 = 0,147.0,769 = 0,1130 m3/S
Vtt4 = m4.V4 = 0,195.0,29 = 0,056 m3/S
- Thể tích quét pittong Vlt = Vtt/λ
Tra đồ thị: λ1 = λ4 = 0,875
(m3/s)

(m3/s)
3.2.2 Chọn máy nén
Vlt1 = 0,129 m3/s = 464,4 m3/h
Vlt4 = 0,064 m3/s =230,4 m3/h
 Chọn 1 máy nén 2 cấp MYCOM amomac N124B
Có thể tính quét mỗi pittong là 183,2 m3/h
12 pittong hạ áp có Vlt1 = 2198,4 m3/h
4 pittong cao áp cáo Vlt = 732,8 m3/h

20


tK, 0C

400C

Kí hiệu

N124B

Pittong
ΦxS, mm

130Φx100s

Số xi

Tốc

lanh

độ

12÷4

870
960

21

Ne,

Thể tích

quét,

Q0.1000Kcal/h
-30

m3/h
1108,8
1123,3

183,2
202,2

KW ở
t0
-30
106,0
117,0


CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ PHỤ
4.1. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGUNG TỤ
4.1.1 . vai trò của thiết bị ngưng tụ
Thiết bị ngưng tụ có nhiệm vụ : khi máy nén nén môi chất từ trạng thái hơi bão
hòa thành hơi quá nhiệt và được thiết bị ngưng tụ làm môi chất chuyển trạng
thái lỏng . Thiết bị ngưng tụ có ảnh hưởng tới áp suất và nhiệt độ của chu trình
lạnh do đó ảnh hưởng tới hiệu quả và an toàn của hệ thống . Khi thiết bị
ngưng tụ lam việc kém hiệu quả thì các thông số của hệ thống sẽ bị ảnh xấu đi
như :
-

Năng suất lạnh của hệ thống giảm , tổn thất tiết lưu tăng .
Nhiệt độ cuối của quá trình nến tăng.
Công nén tăng , động cơ có thể bị quá tải .
Độ an toàn giảm do áp suât phía cao tăng , rơle HP có thể tác động dừng
máy nén . . .
- Nhiệt độ cao ảnh hưởng tới độ nhớt của dầu , dẫn tới cháy dầu . . .
4.1.2 . Cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị ngưng tụ
Trên hình 4.1 trình bày cấu tạo bình ngưng tụ ống chùm nằm ngang sử dụng trong
hệ thống lạnh NH3 . Bình ngưng tụ có thân hình trụ lằm ngang làm từ
vật liệu thép CT3 , bên trong là các ống trao đổi nhiệt bằng thép áp lực C29 . các
ống trao đổi nhiệt được hàn kín hoặc nút nên hai mặt sàn hai đầu . Để có thể hàn
hoặc nút các ống trao đổi nhiệt vào mặt sàn , nó phải có độ dày khá lớn từ 20

30

mm . Hai đầu thân bình là các nắp bình . Các nắp bình tạo thành các vách phân
dòng nước để nước tuần hoàn nhiều lần trong bình ngưng . Mục đích tuần hoàn
nhiều nần là để tăng thời gian tiếp xúc của nước với môi chất , tăng tốc độ chuyển
động của nước trong các ống trao đổi niệt nhằm nâng cao hệ số tỏa nhiệt

. Cứ

mỗi lần nước chuyển động từ đầu náy đến đầu kia của bình tì gọi là một pass . Ví
dụ bình ngưng 4 pass , là bình có nước chuyển động qua lại 4 lần . Một trong
22


những vấn đề cần quan tâm khi chế tạo bình ngưng là bố trí số lượng ống của các
pass sẽ khác nhau , tạo lên tổn thất áp lực không cần thiết .

Hình 4.1 . cấu tạo bình ngưng ống chùm nằm ngang
1 – nắp bình , 2 - ống xả khí không ngưng , 3 - ống cân bằng , 4 - ống trao đổi nhiệt
, 5 - ống ga vào , 6 - ống lắp va an toàn , 7 - ống lắp áp kế , 8- ống xả hơi của nước ,
9 - ống nước ra , 10 - ống nước vào , 11 - ống xả cặn , 12- ống lỏng về bình chứa
Các trang thiết bị đi kèm theo bình ngưng gồm : van an toàn , đồng hồ áp suất với
khoảng làm việc tư 0

30 kg/cm2 là hợp lý nhất , đường ống ga vào , đường cân

bằng , đường xả khí không ngưng , đường lỏng về bình chứa cao áp , đường ống
nước vào và ra các va xả khí và cặn đường nước . Để gas phân bố đều trong bình
trong quá trình làm việc đường ống gas vào phân thành 2 nhánh bố trí hai đầu bình
và đường ống lỏng về bình chứa nằm ở tâm bình .
Nguyên lý làm việc của bình như sau : gas từ máy nén được đưa vào bình từ hai
nhánh ở hai đầu bình và bao phủ lên không gian giữa cấc ống trao đổi nhiệt và thân
bình . Bên trong bình gas quá nhiệt trao đổi nhiệt với nước lạnh chuyển động bên
trong các ống trao đổi nhiệt và ngưng tụ lại thành lỏng . Lỏng ngưng tụ bao nhiêu
lập tức cháy ngay về bình chứa đặt bên dưới bình ngưng . Một số hệ thống không
có bình chứa cao áp mà sử dụng một phần bình ngưng àm bình chứa . Trong trường
hợp này người ta không bố trí các các ống trao đổi nhiệt phần dưới của bình . Để
lỏng ngưng tụ chảy thuận lợi phải có ống cân bằng nối phần hơi bình ngưng với
bình chứa cao áp .

23


4.1.3 Tính thiết bị ngưng tụ
- Thiết bị ngưng tụ bay hơi: QK = Q0 + NS
Bề mặt truyền nhiệt
Có : NS =

Nên ta được: Qk=Q0+NS=200+68,72=268,72
Đường kính ngoài: d1 = 25mm
Đường kính trong: d2 = 20mm
Chiều dài ống: S = 2,5mm
 QKK = QK.1,2 = 322,464 (KW)
- Hệ số truyền nhiệt qua vách ống

δđ = 0,06.10-3m bề dày lớp dầu bám
λ = 45,3 w/m.K - Hệ số dẫn nhiệt của thép
Vậy K = 610,77 w/m2K
- Diện tích bề mặt ngoài của dàn ngưng tụ
có q1 = h1’ – h11 = 1359
(m2)


- Lượng nước phun

Theo kinh nghiệm 200KW phụ tải nhiệt cần 4,6l nước phun
M = 4,6.

(Kg/s)

- Lượng nước bay hơi
Mb = MKK(0,0446-0,035) Kg/s
MKK = 3,25.ρKK.QK.10-2 (Kg/s)
(Kg/m2)
P1 = 9,81.10-4 N/m2
24

R = 287J/kg
T1 = tư + 273 = 305,5 (0K)
ρKK = 1,05.10-8 (kg/m2)
MKK = 9,17.10-8 (Kg/s)
Mb = 8,8.10-10 (Kg/s)
- Tổng chiều dài tính trên mặt cắt ngang

Theo kinh nghiệm ta có m1 = 0,05 Kg/s
- Số ống trên mặt cắt ngang của thiết bị khi chọn l = 4,5m

(Z lấy số nguyên 1,2,3….)
- Bước ngang B
Chọn S2 = 2d1 = 0,05m
 B = Z.0,05 = 0,65 (m)
- Số ống trong 1 đơn nguyên
=0,01
- Chiều cao của ống: h = S1.nđ
=0,043 (m)
- Diện tích cho không khí đi qua
FKK = l.B-l.d1.Z = 1,4625 (m2)

25