thiết kế hệ thống sản xuất đá cây, công suất 30 tấn ngày dêm
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (669.7 KB, 55 trang )
1
LỜI NÓI ĐẦU
•
•
•
•
•
•
Đồ án thiết kế hệ thống lạnh là một môn rất quan trọng đối với ngành Điện
-Nhiệt lạnh nó giúp chúng ta tổng hợp các lại kiến thức đã học ở cac môn :Nhiệt
dộng lực học ,Truyền Nhiệt,Thiết bị lạnh, Kỹ thuật lạnh …
đống thời giúp chúng ta tập làm quên với công việc thiết kế -tính toán nhằm làm
cơ sở cho việc thiết kế Đồ án Tốt Nghiệp .
Cuốn “đồ án tốt nghiệp” bao gồm thiết kế và tính toán hệ thống sản suất đá cây,
hệ thống cấp đông và chu trình sử dụng thiết bị van tiết lưu nhiệt trong hệ thống
lạnh.
Thông qua tài liệu này giúp chúng ta có thể hiểu sâu hơn về ngành nhiệt lạnh,phát
huy khả năng tư duy sáng tạo và thiết kế hệ thống lạnh trong cuộc sống. Và dùng
làm tài liệu tham khảo cho các sinh viên làm đồ án tốt nghiệp
Lần đầu cuốn sách chắc chắn không tránh khỏi thiết sót, chúng em vui mừng được
thầy cô đọc và góp ý kiến qua đó chúng em có thể hoàn thiện đồ án tốt nghiệp tốt
hơn.
Xin chân thành cảm ơn.
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
2
PHẦN I:
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ
THỐNG LẠNH
ĐỀ TÀI:A
THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẢN XUẤT
ĐÁ CÂY
• ( công suất: 30 tấn/ngày dêm ; môi chất R22; tại : Tp.HCM )
( Hình: CÂY ĐÁ )
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
3
MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HỆ THỐNG MÁY ĐÁ CÂY
Phương pháp sản xuất đá cây là một trong những phương pháp cổ điển nhất. Đá
cây được sản xuất trong các bể dung dịch muối lạnh, có nhiệt độ khoảng –10oC. Nước
được đặt trong các khuôn có kích thước nhất định, theo yêu cầu sử dụng. Khối lượng
thường gặp nhất của các cây đá là 12,5; 25; 50 kg. Ưu điểm của phương pháp sản xuất đá
cây là đơn giản, dể thực hiện, đá có khối lượng lớn nên vận chuyển bảo quản được lâu
ngày, đặc biệt dùng cho việc bảo quản cá, thực phẩm khi vận chuyển đi xa. Ngoài ra đá
cây cũng được sử dụng làm đá sinh hoạt và giải khát của nhân dân.
Tuy nhiên, đá cây có một số nhược điểm quan trọng như: chi phí đầu tư, vận hành lớn,
các chỉ tiêu về vệ sinh không cao do có nhiều khâu không đảm bảo vệ sinh, tính chủ động
trong sản xuất thấp do thời gian đông đá lâu. Đi kèm theo hệ thống máy đá cây phải trang
bị thêm nhiều hệ thống thiết bị khác như: hệ thống cẩu chuyển, hệ thống cấp nước khuôn
đá, bể nhúng đá, bàn lật đá, kho chứa đá, máy xay đá. Vì vậy ngày nay trong kỹ thuật chế
biến thực phẩm người ta ít sử dụng đá cây. Nếu có trang bị cũng chỉ nhằm bán cho tàu
thuyền đánh cá để bảo quản lâu ngày.
Do khối đá lớn nên sản xuất đá cây thường có thời gian làm đá khá lâu từ 17 đến 20
tiếng, vì vậy để giảm thời gian làm đá người ta có các biện pháp sau:
- Làm lạnh sơ bộ nước trước khi cho vào khuôn đá.
- Bỏ phần lỏi chưa đóng băng, phần nước có nhiều muối hoà tan. Với phương pháp này
thời gian làm đông đá giảm 40-50%.
- Giảm nhiệt độ nước muối xuống –15oC, thời gian giảm 25%, nhưng chi phí điện năng
lớn.
Một trong những điểm khác của sản xuất đá cây, là để lấy đá ra khỏi khuôn cần phải
nhúng trong bể nước cho tan một phần đá mới có thể lấy ra được. Để làm tan đá có thể
lấy nước nóng từ thiết bị ngưng tụ. Do phải làm tan đá nên có tổn thất một phần lạnh nhất
định.
Thiết bị quan trọng nhất của hệ thống máy đá cây là bể muối. Thông thường bể muối
được xây dựng từ gạch thẻ và có lớp cách nhiệt dày 200mm, bên trong bể là hệ thống
khung đỡ các linh đá, dàn lạnh. Đại bộ phận các thiết bị trong bể đá là thép nên quá trình
ăn mòn tương đối mạnh, sau một thời gian làm việc nhất định nước muối đã nhuộm màu
vàng của Rứ sắt, chất lượng vệ sinh không cao.
Trong khi sản xuất nhớ chú ý nước vào khuôn chỉ chiếm khoảng 9/10 thể tích, để khi làm
lạnh nước giãn nở và không thể tràn ra bể, làm giảm nồng độ muối, ảnh hưởng tới nhiệt
độ đông đặc của nước đá trong bể
Sản xuất đá cây không thể thực hiện liên tục và tự động hoá cao được, do các khâu ra đá,
cấp nước cho các khuôn đá, chiếm thời gian khá lâu và khó tự động. Hệ thống còn có
nhiều khâu phải làm bằng tay như vào nước, ra đá, vận chuyển, bốc xếp đá, xay đá.
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
4
I:THIẾT KẾ THỂ TÍCH VÀ MẶT BẰNG BỂ ĐÁ
Một số thông số cụ thể của một bể đá:
+ công suất của bể đá :30 tấn/ngày dêm
+ nhiệt độ buồng lạnh: -20 0 C
+ Nhiệt độ nước vào : 42 0 C
+ Môi chất : R22
+ Địa điểm lắp đặt tại : Tp.HCM
1:Để xác định kích thước của bể đá phải căn cứ vào số khuôn đá ,dàn lạnh .kích thước,
khối lượng của cây đá , linh đá ,hệ thống tuần hoàn nước muối bên trong bể …
2: Xác định số lượng- kích thước khuôn đá :
- số lượng khuôn đá được xác định dựa vào năng suất bể đá và sớ lượng khuôn đá .
- các bể đá có công suất từ 5 tấn trở lên thì đều dung khuôn 50 kg.
Đá cây thường được sản xuất với loại khuôn và các kích thước chuan sau: (theo
sách “hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh”Nguyễn đức lợi, trang 192)
Khối
lượng
Cây đá (kg)
khối
lượng
khuôn (kg)
50
27.5
Kích thước khuôn mm
chiều cao
(mm)
1115
Đáy lớn
(mm)
380x190
Đáy bé
(mm)
340x160
thời gian
đông đá
(h)
16
Bảng 2.1: kích thước khuôn đá
Máy đá có công suất 30 tấn /ngày đêm trở lên đều sử dụng khuôn 50 kg các khuôn được
bố trí thành linh.
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
5
75
15.0000
225
45.0000
40
1
8.00 10
425
2
85.0 000
1805
361. 0000
Hình 1: giới thiệu linh đá 7 cây x50 kg/1cây
-Số lượng linh đá đươc
xác định
1-khung
linh :đá ;2-vị trí móc cẩu;3-khuôn đá 50 kg;
ta có : khoảng cách giữa các khuôn đá trong linh đá là 225mm, 2 khuôn 2 đầu cách nhau
40mm để móc cẩu, khoảng hở hai đầu còn lại là 75mm:
vì vậy chiều dài của linh đá được xác định :
L=n 1 x 225 + 2x75 + 2x40
n 1 :là số khuôn đá trên 1 linh đá :n 1 =7 khuôn.
vậy:L=1805 mm
chiều rộng của linh đá là 425mm, chiều Cao linh đá là 1150mm.
3 :xác định kích thước bên trong bể đá ;
Kích thước bể đá phải đủ để bố trí các khuôn đá , dàn lạnh ,bộ cánh khuấy và các khe hở
để nước muối chuyển động tuần hoàn .Ta chọn cách bố trí dàn lạnh ỡ giữa còn 2 dãy
khuôn ỡ hai bên
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
3
6
Dựa vào bảng 6-13 sách “hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh “ trang 194 . ta xác định được
kích thước của bể đá với công suất 30 tấn:
Năng
suất
(tấn)
số
khuôn
đá
(chiếc )
số linh
đá
tổng
số
bề rộng
linh
ngăn dàn
dá ở 1 lạnh
Dài
bên
(mm)
(mm)
rộng
(mm)
Cao
(mm)
30
600
86
43
4610
1250
900
21525
muốn xác định kích thước bên ngoài phải cộng thêm chiều dày kết cấu cách nhiệt
bố trí bể đá với linh đá 7 khuôn đá 35 tấn có 100 linh :
21525
4570
900
BƠM
TUẦN
NGĂN
LẮP
DÀNHOÀN
XƯƠNG CÁ
Bể đá 30 tấn/24 giờ, có 86 linh , mỗi linh 7 khuôn 50 kg
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
7
Hình ảnh các linh đá được bố trí trong nhà máy sản xuất đá cây
4:Thời gian làm đá :
thời gian làm đá được xác định bởi công thức:
A
bo (bo + B)
tm
Trong đó :- tm.nhiệt độ nước muối trong bể.
- bo. chiều rộng khuôn ( lấy cạnh ngắn của tiết diện khuôn; bo =0,190)
ao
- A,B .các hệ số phụ thuộc vào tỉ số n=
bo
Do khuôn ta hình chữ nhật nên ta chọn khuôn n=2 thì A=4540 ;B=0,026
4540
[0,190(0,190 + 0,026)] = 18,6 ( h)
vậy: τ =
− 10
τ=
II:TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT –CÁCH ẨM
Kho lạnh xậy dựng theo kiểu truyền thống ,cách nhiệt buồng bằng các vật liệu thông
thường vẫn rẻ hơn và phù hợp với điều kiện Việt Nam .ta chọn phương pháp cách nhiệt
thủ công bằng polystirol.
1:Xác định chiều dày cách nhiệt :
a- xác định chiều dày cách nhiệt cho tường:
chiều dày cách nhiệt
δ cn = λ cn
[
δ cn
xác định theo công thức :
n
1
1
δi
1
−( +∑
+
]
k α1 i =1 λi α 2)
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
8
trong đó: -
α 1 hệ số toả nhiệt phía ngoài W/m2 K.
-
α 2 hệ số toả nhiệt của vách buồng và buồng lạnh.
δ cn độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt ;(m)
-
- λ cn ; hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt W/m2 K.
2
-k ; hệ số truyền nhiệt cho trước ,W/m k
-
δi − λi;
dộ dày,(m);và hệ số dẫn nhiệt (W/m K) của lớp thứ i
Cấu trúc xây dựng tường bao:
Hình 3: mặt cắt ngang của tường.
1-:vữa trác xi măng.
2- gạch xây
3-bitum dầu lữa
4-giấy dầu
5-tấm polyurethane
6-tấm thép
2
3
1
2
1
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
3
4
6
5
4
5
6
GVHD:LÊ MINH HẢI
9
Theo bảng 3-1; 3-2 trang 81,83 sách “HDTKHTL” NGUYỄN ĐỨC LỢI
Ta có:
1`
STT Tên vật liệu cách nhiệt,
chiều dày vật hệ số dẫn nhiệt
λ (w/mk)
Cách ẩm
liệu
δ
(m)
1
vữa trác xi măng
0.015
0.88
2
gạch xây
0.2
0.82
3
Bitum dầu lữa
0.0025
0.18
4
giấy dầu
0.003
0.15
5
tấm polyuretheme
0.005
0.041
6
tấm thép
?
dộ
µ
dẫn
ẩm
0,012
0,014
0.000115
0.00018
0.006
0
với tf =10 => k=0,23 (w/m2 k)
tf : nhiệt độ sôi môi chất lạnh
Theo bảng 3.3 trang 84 sách “HDTKHTL”(trang 86 bảng 3-7 “HDTKHTL” NGUYỄN
ĐỨC LỢI
ta có : - α 1=23,3n (w/m2k)
- α 2=8(w/m2k)
vậy chiều dày lớp cách nhiệt là:
1
1
δ +δ +2δ +δ +δ + 1 )]
+
δ =λ [ k −(α +2δ
λ λ λ λ λ λ α
cn
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
cn
1
2
1
1
0,015 0,2 0,0025
0,003 0,005 1
−(
+2
+
+
+2
+
+ )]
0,23 23,3
0,88 0,82
0,18
0,15
42
8
=0,157 (m)
v ậy chọn chiều dày lớp cách nhiệt là δ cn=0,2(m)
_
H ệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che :
1
kt = 1 n δ 1
+∑ i +
= 0,041[
α
1
i =1
kt =
λ α
i
2
1
δ
δ
δ
δ
δ
δ
1
1
+ 2. 1 + 2 + 3 + 2. 4 + 5 + 6 +
α1
λ 2 λ3 λ3
λ 4 λ5 λ 6 α 2
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
10
kt =
v ậy
1
1
0,015 0,2 0,0025
0,003
0,2
0,005 1
+ 2.
+
+
+ 2.
+
+
+
α1
0,88 0,82
0,18
0,15 0,041
42
α2
k
t
= 0,17( w / m 2 k )
=0,20 (w/m2k)
b- xác định chiều dày cách nhiệt cho nền:
Hình cắt ngang nề của bể đá
1-tấm thép
2-bê tong chịu lực
3 bitum dầu lũa
34-tấm
polyuretheme
4
5-kênh sưởi nền
6 6-lớp bê tong đá dăm M200
7-nền đất
1
2
5
7
STT
Tên vật liệu cách nhiệt,
Cách ẩm
1
2
3
4
5
6
7
Tấm thép
Bêtông chịu lực
Bitum dầu lữa
Tấm polyuretheme
Kênh sưởi nền
Lớp bêtông đá dăm M200
Nền đất
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
chiều
vật
liệu
(m)
0,005
0,4
0,0025
?
0,2
-
dày hệ số dẫn nhiệt dộ dẫn ẩm
µ
λ (w/mk)
(g/mh.mmHg)
δ
42
1,5
0,18
0,041
1,28
-
0
0,004
0,000115
0,006
0,04
-
GVHD:LÊ MINH HẢI
11
Ta có công thức:
1
1
δ +2δ +δ +δ +δ + 1 )]
+2
δ =λ [ k −(α +δ
λ λ λ λ λ λ α
cn
1
2
3
5
6
7
1
2
3
5
6
7
cn
1
2
1
1
0,005
0,4
0,0025 0,003 0,2 1,2 1
−(
+
+2
+2
+
+
+
+ )]
0,23 23,3
42
1,5
0,18
0,15 0,5 0,7 8
=0,060 (m) =60 mm
chọn δ cn= 70(mm)
= 0,041[
kt =
kt =
1
1 δ1 δ 2 δ 3 δ 4 δ 5 δ 6 δ 7
1
+
+
+
+
+
+
+
+
α 1 λ 2 λ 3 λ 3 λ 4 λ5 λ 6 λ 7 α 2
1
= 0,219( w / m 2 k )
1
0,005
0,4
0,0025 0,07 0,003 0,2 1,2 1
+
+ 2.
+ 2.
+
+
+
+
+
23,3
42
1,5
0,18
0,041 0,15 0,5 0,7 8
C:Nắp đậy bể đá :
- chọn gỗ ngang thớ ( trang 387 bài tập NĐLH và KTL)
- chọn gỗ dày 0,03 (m)
-dẫn nhiệt λ g =0,14 (w/m2k)
Trên lớp gỗ phủ lớp bitum dầu lửa chống thấm có ( δ =0,001m ;
bảng 3-7 sách “HDTKHTL” có α 1=23,3 ; α 2=6,5 w/m2k)
Hệ số truyền nhiệt thực :
k
t
=
λ
dau
=0,18(w/m độ) tra
1
α
+ ∑ δ i + δ cn +
n
1
1
i =1
λ λ
i
cn
1
α
2
1
= 1 + 0,001 + 0,03 + 1 =2,4 (w/mk)
23,3 0,18 0,14 6,5
2:Tính kiểm tra đọng sương trên bề mặt ngòai vách cách nhiệt:
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
12
Vơi nhiệt độ trung bình cuả TP.HCM là 37,30c và độ ẩm 74%. dựa vảo đồ thị h-x hình 11:
Ta tra được ts=320C . để đảm bảo không đọng ẩm thì :
Tw1 > ts
a
t1
q
tw1
a
f 1
t2
Tw1: Nhiệt độ bề mặt phải bên ngòai ;
ts : Nhiệt độ đọng sương tra đồ thị h-x
Tính Tw1 :
Ta có mật độ dòng nhiệt q= k∆t =0,219(37,3-(-20))=12.55 (w/m2)
q
12.55
Mặt khác q= α 1 k∆t =α 1 (tf1-tw1) =>tw1 =tf1 =37,3=36,76oc.
23
,
3
α1
Ta thấy 36,76 >32 nên vách ngòai không bị đọng sương .
3- kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt
a- kiểm tra cho tường :
Hơi sẽ không đọng ẩm khi biểu thức này đúng
∑δ
λ
Trong đó ;
i.
≥ 1,6( p −
mt
i
∑δ
µ
i
p)
t
: Tổng trở lực dẫn ẩm
i
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
13
µ : Độ dẩn ẩm của lớp cách nhiệt.
p : Phân áp suất hơi nước của không khí ở môi trường xunh quanh
p : Phân áp suất của không khí ở trong phòng.
p = p (t =37,3 c). ϕ
i
mt
f
''
mt
o
mt
x
Tra bảng 7-10 “tính chất vật lý của không khí ẩm” trang118 sách “môi chất lạnh”
''
p =6388 pa
Và t= -10 c => p =259,445 pa
=38.33 mmHg
p =6388.80%= 4791
125
Ta có : với to =37,3oc =>
''
o
Vậy :
p
p
mt
p
''
(t= -100c) ϕ f
f
=
f
=295,445 .90% =233,5005 pa =1,753 mmHg
Vậy : vế phải :1,6(
p
Ta có vế trái :=
∑δ
µ
mt
i
p
f
)=58,52
0,015
0,2
0,0025
0,003
0,2
+
+
+2
+
0,012 0,014 0,000115
0,00018 0,006
=2.
i
=115,19
Vậy vế trái lớn hơn vế phải cho nên kết cấu tướng thỏa mãn không đọng ẩm.
b-Kiểm tra cho nền:
Ta có vế phải =58.52
∑δ
µ
Và vế trái =
i
=2
i
0,4
0,0025
0,77
0,2
+2
+
+
=260,145
0,004
0,000115 0,006 0,04
Vậy kết cấu nền không đọng ẩm:
(hoặc kiểm tra đọng ẩm:bằng phân áp suất hơi nước thực luôn luôn nhỏ hơn phân
áp suất bão hòa hơi nước p < p
)
x
h max
III:TÍNH TOÁN NHIỆT CHO KHO LẠNH
Muc đích của việc tính toán nhiệt cho ko lạnh là để xác định năng suất lạnh cảu
máy lạnh cần lắp đặt.
Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q :được xác định :
Q = Q +Q +Q +Q +Q
1
2
3
4
5
Trong đó :
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
14
Q :dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồn lạnh(kw).
Q :dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra.
Q :dòng nhiệt do thong gió.
Q :dòng nhiệt do vận hành.
Q :dòng nhiệt do sản phẩm khi hô hấp.
1-Dòng nhiệt do kết cấu bao che: Q
1
2
3
4
5
1
Là sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong buồng lạnh .
Q =Q + Q
1
Q
Q
11
11
12
:là tổn thất qua tường –trần –nền.
12
:ảnh hưởng của bức xạ mặt trời.
Q
11
= kF (t1-t2)
a) Tổn thất nhiệ qua tường –trần –nền:
Q =Q
11
11t
+ Q11tr + Q11n
-Tổn thất qua tường:
Q
11t
=kt.ft. ∆t
Trong đó:kt-hệ sô` truyền nhiệt của tường kt=0,20 w/m2k.
Ft –diện tich` tường của bể đá:ft=2(21525+4610).1250 mm=65.3 m
Vậy :
Q
∆t =(tmt-tnm)
=37,3+10
=47,3oc
11t
-tmt:nhiệt độ môi trường xunh quanh:=37,3oc.
-tnm:nhiệt độ nước muối:=-10oc.
=0,20 .65,3.(37.3+10) = 617,74(w)
-Tổn thất qua nắp (trần):
Q
11tr
=ktr .ftr ∆t
Chọn : ktr=2,4 w/m2k
Ftr=14,875x4,57=68 m2
Vậy:
Q
11tr
=2,4 .68.(37,3 +10)=7719,36 w
-Tổn thất qua nền:(lớp nền có sưởi)
Q
11 n
=kn.fn (tn –t2)
Fn :diện tích nền=ftr:diện tích trần=68 m2
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
15
T2=-10oc ;kn :hệ số truyền nhiệt của nền chọn = 0,219w/m2k.
Tn= nhiệt độ trung bình của nền khi có sưởi tn =4oc.
Q
Vậy :
=0,219 .65,3.(4+10)
11 n
=208 w
Từ đó ta có:
Q
11
=617,74+7719,36+208=8545.1 w
b)Tổn thất nhiệt do bức xạ:
Q =K F ∆
Trong đó : ∆ nhiệt độ dư ,đặc trưng ảnh hưởng của bức xạ mặt trời vào màu hè.
t 12
12
t 12
Do có kết cấu tường –trần khác nhau nên dòng nhiệt do bức xạ khác nhau :
_ Đối với tường :
Q
12t
∆
=kt.ft .
t 12
chọn
∆
t 12
=13oc theo hướng tây dối với bê tong:(theo bảng 4-1
trang 108.
Q
Vậy
=0,20.65,3. 13 =169,78 w
12t
_ đối với trần:
Q
12 tr
=ktr .fr .
∆
∆
12 tr
=19oc (màu xám ,bêtông,ximăng hoặc lớp phủ)
Ktr=2,4 ;ftr=68
Q12tr =2,4 .68. 19 =3100 w
Chọn
12 tr
Bảng tổng kết tính toán dòng nhiệt do bức xạ mặt trời:
STT
Kt w/m2k
Vách
∆
F. m2
t 12
o
c
Q
12
w
1
Tường
0,20
65.3
13
169,78
2
Nền
2,4
68
19
3100
Vậy :
Q
12
=169,78+3100 =3269,78 w
Q =8545,1+3227 =11814,88w
1
2:Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra:
Q
2
Ta có công thức tính toán sau:
Q =Q +Q
2
D
K
2
2
Trong đó:
Q
D
2
:tổn thất nhiệt làm đông đá
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
16
Q
K
2
: tổn thất nhiệt làm lạnh khuôn
Ta có:
[
G
o
o
(0 − t d ) + cn (t n − 0 ) + r
c
d
2
τ
Trong đó:
Q
D
=
]
Cn =4,18 (kj/kg. k) nhiệt dung riêng của nước .
R=333,6 (kj/kg) nhiệt ẩn đặc trưng của nước đá.(nhiệt độ nóng chảy)
Cd =2,09 (kj/kg. k) nhiệt dung riêng của nước đá.
Tn=42oc: nhiệt độ nước vào.
Td=-20oc: nhiệt độ nước đá.
30000
2
18,6
= 246845,88 w
Vậy:
Q
D
=
[2,09 (0 + 20 ) + 4,18 (42 − 0 ) + 333,6] =888645,16
o
o
kj/h
G
( − )
2
τ C k t 2 t1
Ta chọn khuôn đá làm bằng thiết , mỗi khuôn nặng 5 kg
Ck =0,226 nhiệt dung riêng của thiết
T2 =-10oc nhiệt độ cuối của khuôn
T1 =42oc nhiệt độ ban đầu của khuôn
Ta có:
Q
Q
=>
Vậy :
K
2
K
=
=
30000
G
0,226(42 + 10) =18954,84kJ/h =5265,33w
(
−
)
=
C
t
t
18,6
τ k 2 1
Q =Q +Q
2
D
K
2
2
=888645,16 + 5265,33 = 94129,49 w
3:Dòng nhiệt do thong gió Q3=0:
4:Dòng nhiệt do sản phẩm hô hấp Q5=0:
5:Dòng nhiệt do vận hành:Q4.
Q4= Q41 + Q42 + Q43 + Q44
- Q41 :Dòng nhiệt do chiếu sáng:
Q
41
=F.A (m)
F:diện tích cũa buồng:F=2(14,875+4,57).1,25=68m2
A:nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1m 2 diện tích buồng ta chọn A=4,5 w/m 2 cho buồng
chế biến.
Vậy:
Q
41
=68 .4,5=306 (w)
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
17
- Q42 dòng nhiệt do người tỏa ra :
Q
42
=350.n (w)
n-số người làm việc trong buồng chọn: n=2
350:nhiệt lượng do một người thải ra khi làm việc 350w/người.
Vậy:
Q =350.2 =700 w
- Q dòng nhiệt do các động cơ điện:
Q =1000.N. η (w)
42
43
43
N:công suất của dộng cơ điện (kw).ta chọn N=7,5 theo đặc tính kỉ thuật của 1 bộ cách
khuyấy MYCOM (nhật),có lưu lượng 40m3/p,tốc độ 1000v/p.bảng 3-8 trang 126 “HT
máy và TB lạnh”
η :=0,9 hiệu suất
1000:hệ số chuyển đổi từ kw -> w
Vậy :
Q =1000.7,5 .0,9=6750 w
- Q dòng nhiệt do khi mỡ cửa:
Q =B.F (w)
43
44
44
B:dòng nhiệt riêng khi mỡ cửa w/m 2, theo bảng 4-4 trang 117 sách “HDTKHTL” ta chọn
B=15 w/m2.; F==68m2
=> Q44 =68.15=1020 w
Từ đó ta có :
Q
4
=306+700+6750+1020=8776(w)
Vậy dòng nhiệt tổn thất vảo kho lạnh:
Q =Q + Q + Q + Q + Q
0
1
2
3
4
5
=11371,88+144790+8776=114719,88 w =114,72kw
Năng suất lạnh của máy nén được xác định theo biểu thức sau:
k .Q
Q0mn = b o
k :hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh.
Đối với hệ thống lạnh gián tiếp qua nước muối lấy k=1,12
b- hệ sốthời gian làm việc .chọn b=0,9
vậy :
1,12.114,72
Q0mn = 0,9 = 142762,52 w =142,76 kw
IV:TÍNH TOÁN CHU TRÌNH- TÍNH CHỌN MÁY NÉN
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
18
I:Chọn các thông số của chế độ làm việc:
1-nhiệt độ sôi của môi chất lạnh:T0.
t o = tb - ∆to
t :nhiệt độ buồng lạnh: t = -20 c.
∆ :nhiệt độ yêu cầu .ta chọn =10 c.
Vậy : t = -20 -10=- - 30 c
o
b
o
0
to
o
o
Ta có nhiệt đô không khí ở TP.HCM : t1 =37,3oc , và ϕ 1 =74%
Theo đồ thị h-x của không khí ẩm ta có: h 1 =115 kj/kg kkA và nhiệt độ nhiệt kế ướt t ư
=33oc.
2-nhiệt độ ngưng tụ:tk:
- chọn nhiệt độ nước muối tuần hoàn phải thấp hơn nhiệt độ buồng lạnh từ ( 8÷10) 0C
.vậy nhiệt độ nước muối là tm = -280C .
- nhiệt độ nước vào bình ngưng :
t w1 = tư + ∆tw
Chọn : ∆tw =(3oc÷40C) => t w1 =33+3=36oc cho dàn ngưng tưới kiểu bay hơi .
- nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng:
t w2 = tw1 + (2÷ 6)0C =36 + 3 =390C
nhiệt độ ngưng tụ:
t k = t w2 + ∆tk
Chọn
∆
tk
=3oc => t k =39+3= 42oc
3- nhiệt đô quá lạnh:
Nhiệt dộ quá lạnh phải cao hơn nhiệt độ nước vào: (3-:- 5 )oc. nhiệt độ nước vào tnv= 36oc
Ta có
t
ql
= tw1 + (3÷5)0C = 36 + 3 =390C
4-nhiệt độ hơi hút( quá nhiệt):
t
.
Hơi hút về máy nén nhất thiết phaỉ là hơi quá nhiệt với R22 hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi
từ 5-:- 15oc ta chọn ∆ qn = 7oc.
qn
=> t qn =to + ∆ qn = -30 + 7 = -23oc
ta có:to =-30oc =>po=1,641 bar
tk =42oc => pk =16,074 bar
t ql =39c; t qn = -23oc
.
-
tỉ số nén : π =
p
p
k
o
=
16,074
= 9,795 bar < 12
1,641
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
19
Ta chọn chu trình 1 cấp “quá lạnh - quá nhiệt” dùng môi chất R22.
Ta có sơ đồ nguyên lý của chu trình.
H2O
4
5
TBQL
6
NT
TL
MN
BH
1
3
2
nuoc muoi
Biểu diển trên đồ thị lop-h và T- s.
lgp
T
6
pk,tk
4
5
4
pk,tk
5
6
P0 ,t0
1
3
2
po,to
3
1
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
2
GVHD:LÊ MINH HẢI
20
h
S
II- tính toán chu trình:
Các thông số điểm nút của chu trình được xác định bằng bảng sau dựa vào đồ thị lgp –h
của R22.
Thông số
Áp suất (Mpa)
1
0,1641
Nhiệt độ oC
-30
Entanpi h(kj/kg)
V (m3/kg)
-
2
0,1641
3
0,1641
4
1,6074
5
1,6074
6
1,6074
-30
-23
90
42
39
548,23
693,25
698
760
552,20
548,23
-
0,13594
-
-
-
-
năng suất lạnh riêng :
qo = h2 –h1 =693,25 -548,23 =145,02 kj/kg
lưu lượng nén qua máy nén:
lgp
m=
Q
q
o
142,76
=0.984 (kg/s)
145,02
=
o
- nhiệt thải ở bình ngưng :
q
k
? tql(kj/kg )
= h4 –h5 =760 – 552,20 =207,8
Qk =m.
-
q
k
=0,984.207,8 = 204.5 (kw)= 204475,2 (w)
năng suất lạnh thể tích:
pk
pk ,tk
5
6
qv =
5
q = 145,02 = 1066,8 (kj/m )
v 40,13594
6
3
o
công nén riêng:
l =h4 –h3 =760 – 698 = 62 ( kj/kg)
- hệ số lạnh chu
po ,trình:
to
1
? tqn
1
-
po
4
pk ,tk
2
3
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
h
3
po , to
1
2
GVHD:LÊ MINH HẢI
21
ε=
q
=
o
l
145,02
=2,34
62
-thể tích hút thực tế:
V tt = m.v =0,984 .0,13594 = 0,1338 ( m3/s)
-Hệ số cấp:
-Tra đồ thị hình 3.4 với máy nén Freon 22 , ta dựa vào tỉ số nén π =
được λ = 0,49
p
p
k
= 9.795) ta
o
- thể tích hút lý thuyết( do pitông quét được)
v 0,1338
3
vlt = λtt = 0,49 =0,273( m /s)
- công nén đoạn nhiệt:
Ns =m .l =0,984 .62 = 61 kw
- công nén chỉ thị :
Ni =
N
η
s
i
Ta có :
η
i
-hiệu suất chỉ thị : η i =
T
T
o
k
+ 0,001t o =
243
+ 0,001.(−30) =0,74
315
61
=5082,4 kw
0,74
Vậy: Ni =
-công nén hiệu dụng:
N
e
=
N
η
S
e
η
-dựa vào đồ thị hình 3.6 với
e
p
p
k
= 9,795 bar trang 77 sách “MÁY VÀ
o
THIẾT BỊ LẠNH”
Có η e =0,65
Vậy:
N
e
=
N
η
S
e
=
61
=93,8 kw
0,65
- công suất điện của động cơ:
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
22
N
el
=
N
η
e
el
Chọn : η el =0,85 –hiệu suất động cơ
Vậy :
N
el
=
N
η
e
=
el
93,8
= 110,4 kw
0,85
- công suất động cơ:
N
đc
= 1,5 N el =1,1 .110,4 =121,44 kw
V:TÍNH CHỌN THIẾT BỊ
A:THIẾT BỊ NGƯNG TỤ:
Ta chọn thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi làm mát bằng nước.(tháp ngưng tụ)
R22
B
Ta có:
Q
k
= 204475,2 (w) ≈ 204,5 kw
- xác định bề mặt trao đổi nhiệt:
bề mặt ống trơn đườg kính 25 x 2,5 mmHg
.đường kính ngoài: da =32 mm
.đường kính trong: di =27,5 mm
δ =2,25mm
.chiều dày ống:
o
giới hạn làm lạnh : tgh =tư =33 c
-lưu lượng không khí:
−2
mkk = 3,25. ρ .Q .10 (kg/s)
kk
kk
Khối lượng riêng của không khí:
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
23
ρ
kk
=
p .(1 + x )
1
1
.
(kg/m3)
)
RT 1(1+1,61. x1
vơi nhiệt độ t1 =37,3oc và độ ẩm 74% ta có
-X1- xác định trên đồ thị h-x
x1=0,031(kg/kg)
h
h
h
h
t
t
t
t
1
2
tb
1
1
t
2
2
ϕ
w
=100
?
w
?
m
?
u
x
x
1
-p1 :áp suất khí quyển p1 = 9,81.104
2
x
x
w
N/m2
-R: hằng số của không khí lây R= 287 j/kgkk
T1 =37,3 + 273 =310,3 oK
4
=>
ρ
kk
=
9,81.10 .(1 + 0,031)
.287.310,3(1 + 1,61.0,031)
=1,08 kg/m3
Vậy :
- entanri của không khí ra:
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
m
kk
=3,25.204,5.10-2.1,08 =7,17 kg/s
GVHD:LÊ MINH HẢI
24
h2 = h1 +
Q
m
(kj/kg) ta được λ = 0,49
k
kk
h1 xác định trên đồ thị h-x ở trạng thái 1.h1 =115 kj/kg
204,5
=>h2 =115 +
=143,5 kj/kg
7,17
- hệ số tỏa nhiệt từ vách ngòai ống tới màng nước:
α
1
=0,85. 9750. m11/3 w/m2k
Trong đó: 0,85 : hệ số hiệu chỉnh do xới tưới không đều
9750 : hệ số thực nghiệm
m1 = 0,05 kg/m.s lưu lượng nước trên 1m chiều dài ống theo kinh nghiệm
Vậy : α 1 =0,85. 9750. 0,051/3 =3053 (w/m2k)
- xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt :Fa
hệ số tỏa nhiệt về phía R22:
α
i
q
=9733 .
−0 , 2
i
−0 , 3
.d i
(wm2 k)
Ta chọn qa về phía nước theo kinh nghiệm q a =1400-:-2300 w/m2 : chọn qa
=1650 w/m2. khi đó qi về phá nước có thể xác định
0,032
qi = qa . d a = 1650. 0,0275 =1920 w/m2
di
Vậy : α i =9733. 1920-0,2 .0,0275-0,3 =6306 (w/m2k)
- hệ số truyền nhiệt (k) qua vách ống:
1
k=
n
1 da
1
.
+ .∑ δ i +
α d
λ α
∑ δ : tổng nhiệt trở dẩn nhiệt của vách ống .
λ
δ
∑ δ = δ + δ + δ + λ (m k/m)
λ λ λ λ
ở đây: δ =0,06.10 m- bề dày lớp dầu bám.
λ =0,12 w/mk: hệ số dẫn nhiệt của dầu.
λ =1,5 w/mk: hệ số dẫn nhiệt củ lớp cặn bẩn.
δ =0,6.10 m: bề dày lớp cặn bẫn.
δ =0,1.10 w/mk: bề dày của sơn chống gỉ.
i
i =1
i
d
c
i
d
c
i
n
i
a
i
i =1
n
i =1
i
s
2
s
-3
d
d
c
-3
c
-3
s
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
25
λ
=0,58w/mk:hệ số dẫn nhiệt của lớp sơn chống gỉ.
δ =2,5.10-3 m : chiều dày vách ống thép.
λ =45,3 w/mk: hệ số dẫn nhiệt của thép.
Thay tất cả vào ta có :
1
k=
1
32
0,6 0,1
2,5
1 =610 w/m2k
−3 0,06
.
+ 10 (
+
+
+
)+
6306 27,5
0,12 1,5 0,58 45,3 3053
- nhiệt độ của nước giải nhiệt trong thiết bị (tw):
q = k (t k − t w) (wm2)
s
a
q
1650
=39,3oC
610
k
- Entanpi của không khí bão hòa ở nhiệt độ t w tra bảng 7-10 “tính chất vật lý
của không khí ẩm” với tw = 39,3oC ta có hw= h” =160 kj/kg.(tra đồ thị h-x với
=>
tw = tk −
tw= 39,3 và ϕ
a
= 42.-
= 100%).
- entanpi trung bình của khôg khí.
h2 − h1 = 160 − 143,5 − 115
=
−
htb hw h − h
160 − 115 =131,6 kj/kg
1
ln
ln w
160 − 143,5
−
h h
w
2
Dựa vào đố thị h-x đường htb cắt đường nối qua 2 điểm 1 và w tại m có gái trị
ttb =38oc . ta có các thông số trạng thái ở đây là:
+ nhiệt dung riêng: c pkk =1,005 kj/kgk
p =1,1363 kg/m .
+hệ số dẫn nhiệt : λ =0,027398 w/mk
+độ nhớt động: ν =16,6348.10 m /s
+trị số prandtl: p =0,7
+khối lượng riêng:
3
kk
kk
-6
2
kk
r
- diện tích bề mặt ngòai của dàn ống ngưng tụ yêu cầu:
F
a
=
Q
q
k
=
a
204,5 3
.10 = 123,9 m2
1650
- lượng nước qua bình ngưng: chọn
Q
m
c . ∆t
k
=
k
n
=
k
∆t
k
=5oc hiệu nhiệt độ làm mát nước.
204,5
= 9,78 kg/s
4,18.5
- lượng nước phun : chọn theo kinh nghiệm. cứ 100kw tải nhiệt cho lượng nước phun là
2,3 kg/s .
SVTK: VÕ MINH TÂN
NGUYỄN CÔNG THUYẾT
GVHD:LÊ MINH HẢI
