Do an lanh

<span class='text_page_counter'>(1)</span>LêI NãI §ÇU Kỹ thuật lạnh là ngành khoa học quan trọng, có liên quan và hỗ trợ tích cực cho các ngành khác như: công nghiệp thực phẩm, chế biến thịt cá, rau quả,rượu bia, nước giải khát, đánh bắt và xuất khẩu thuỷ, hải sản... Ngày naykỹ thuật lạnh hiện đại đã tiến những bước rất xa, phát triển mạnh mẽ cuing với sự phát triển của những ngành khoa học khác, có trình độ khoa học cao. Công suất lạnh, hiệu suất máy lạnh tang, mức độ tự đọng hoá các hệ thống lạnh và máy lạnh tang lên rõ rệt. Những thiết bị lạnh tự dộng hoàn toàn bằng điện tử. Lĩnh vực ứng dung quan trọng nhất của kỹ thuật lạnh là trong công nghiệp bảo quản và chế biến thực phẩm. Đặc biệt là ngành lạnh đông thực phẩm phát triển mạnh mẽ. Các cơ sở lạnh thực phẩm: lạnh đông thuỷ sản, gia cầm, rau quả, cơ sở lạnh để bảo quản: sữa, bơ, men.. , cơ sở kem, nước đá ngày được xây dựng và phát triển, hoàn thiện với qui mô lớn và hiện đại. Công nghiệp thực phẩm như: chế biến thịt, cá, rau quả, công nghiệp dánh bắt hải sản dài ngày trên biển nhờ sự hỗ trợ tích cực của kỹ thuật lạnh. Các kho bảo quản lạnh, kho lạnh chế biến phân phối các máy lạnh, tủ lạnh gia đình, nhà máy sản xuất nước đá, máy lạnh lắp đặt trên tàu thuỷ, các máy lạnh đông nhanh thực phẩm, công nghệ rượ, bia, bánh kẹo, kem, nước đá.. . được ứng dung rộng rãi và rất phổ biến ở nước ta. Với đề tài môn học này em chỉ đi sâu nghiên cứu về cấu tạo, nguyên tắc hoạt động, ưu, nhược điểm và tính toán thiết bị ngưng tụ ống võ thẳng đứng. Tuy nhiên với kiến thức về kỹ thuật lạnh con hạn chế và kinh nghiệm làm đồ án chưa nhiều nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Mong rằng cùng với sự hướng dẫn của thầy Trần Thế Truyền sự đóng góp phê bình của thầy và các bạn, đề tài này sẽ được hoàn chỉnh hơn. Em xin chán thaình caím ån. Đà nẵng, ngày 7/11/2003 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Phương Tâm.

<span class='text_page_counter'>(2)</span> Phần1. LÝ THUYẾT VỀ KỸ THUẬT LAÌM LẠNH THỰC. PHẨM I, Ý nghĩa của việc làm lạnh thực phẩm: Để đảm bảo việc cung cấp nguyên liệu (cá, thịt, rau, quả...) với chát lượng tốt và số lượng đây đủ. Bảo đảm giữ được hầu như nguyên vẹn tính chất ban đầu của nguyên liệu ban đầu về hình dạng bên ngoài và chất lượng dinh dưỡng bãn trong. Tăng cường bản chất của sản phẩm. Tăng thời gian bảo quản , phục vụ cho điều hoà dự trữ nguyên liệu và kéo dài thời vụ xuất cho xí nghiệpchế biến thực phẩm, cung cấp thực phẩm và phục vụ xuất khẩu. II, Giới thiệu thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống lạnh: ( thiết bị ngưng tụ) Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt để biến hơi môi chất lạnh có áp suất và nhiệt độ cao sau quá trình nén thành trạng thái loíng. yêu cầu: Nhanh chóng tách tác nhân lạnh đã ngưng ra khỏi bề mặt truyền nhiệt. Tạch khäng khê vaì cạc loải khê khäng ngỉng. Tách dầu ra khỏi bình ngưng. Dễ dàng vệ sinh bề mặt truyền nhiệt. III, Môi chất lạnh( R717): Môi chất lạnh là chất môi giới sử dung trong chu trình nhiệt độngngược chiều để thu nhiệt của môi trường có nhiệt độ thấpvà thải ra môi trường có nhiệt độ cao hơn. Môi chất tuần hoàn được trong hệ thống là nhờ quá trình nén. Ở máy lạnh nén hơi, sự thu nhiệt ở môi trường có nhiệt độ thấp nhờ quá trình bay hơi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp, sự thải nhiệt cho môi trường có nhiệt độ cao hơn nhờ quá trình ngơng tụ ở áp suất cao và nhiệt độ cao, sự tang áp suất của quá trìnhnén hơi và giảm áp suất nhờ quá trình tiết lưu và giản nở lỏng. Ở máy lạnh nén khí, môi chất lạnh không thay đổi trạng thái. R717: Nhiệt độ sôi ở áp suất thường:-33.4oC. Là chất khí không màu, có mùi rất hắc, có tính chất nhiệt động tốt. Không ăn mòn các kim loại đen chế tạo máy nhưng ăn mònđồng và các hợp kim của đồng, do đó không sử dung đồng trong các máy lạnh amäniac. Gây cháy nổ nguy hiểm trong không khí nên cần các biện pháp đề phòng cháy nổ cho gian máy và thiết bị. Không hoà tan dầu, khó bôi trơn chi tiết chuyển động và các bề mặt ma sát..

<span class='text_page_counter'>(3)</span> Nhược điểm: Độc hại đối với cơ thể người, gây kích thích niêm mạc của mắt, dạ dày, gây co thắt cơ quan hô hấp , làm bỏng da. Làm giảm chất lượng thực phẩm bảo quản, làm cho thực phẩm, rau quả biến màu, giảm chất lượng nhanh chóng khi có rò rỉ NH 3 vào buồng lạnh. Ưu điểm: Rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyển, bảo quản tương đối dể dàng. Được sử dung rộng rãi ở những nơichấp nhận được tính độc hại hoặc đã có biện pháp an toàn. Sử dung trong máy lạnh năng suất lớn. NH3 chỉ được ứng dung cho máy nén pittông, không áp dung chomáy nén tuabin vì tỉ số nén quá nhỏ. IV, Chất tải lạnh: Chất tải lạnh là môi chất trung gian , nhận nhiệt của đối tượng cần làm lạnh chuyển tới thiét bị bay hơi. Hệ thống dùng chất tải lạnh là hệ thống gián tiếp: sản phẩm được làm lạnh gián tiếp qua chất tải lạnh. Nước: Công thức hoá học:H2O, điểm hoá rắn:0oC, điểm sôi ở áp suất khí quyển: 100oC Nhược điểm: Điểm hoá rắn cao, chỉ ứng dung cho nhiệt độ cao, nếu nước bị đóng đá thì ống dễ bị vở nổ. Ưu điểm: Nhiệt độ sôi cao. Không ăn mòn thiết bị. Không cháy, không gây nổ. Không độc hại đối với cơ thể sống. Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ bảo quản..

<span class='text_page_counter'>(4)</span> Phần 2. THIẾT BỊ NGƯNG TỤ ỐNG VỎ THẲNG ĐỨNG. I. Cấu tạo: Có vỏ trụ tròn đặt thẳng đứng, các mặt sang được hàn vào các vỏ. Ống trao đổi nhiệt được chế tạo bằng thép, đường kính 57x3.5mm và được núc vào mặt sàng đầu bình ngưng. Nước không chứa đầy toàn bộ ống mà chảy thành lớp mỏng ở bề mặt trong ống. Trên bình ngưng đặt thùng cấp nước có các lỗ và các nát hình côn để phân phôi nước và làm chảy thành màng ở mặt trong ống. Các nút có rãnh xoán để nước chuỷen động vòng theo bề mặt nhằm tang cường truyền nhiệt . Môi chất lạnh sau khi toả nhiệt cho nước làm mát chảy trong ống . Nước đổi nhiệt chảy vào bể chứa ở đáy bình. Môi chất lạnh sau khi ngưng tụ được đưa vào bình chứa qua ống dẫn lỏng có miệng cao hơn mặt sàng dước 80mm.. II. Ưu điểm: Tương đối chắc chắn, gọn nhẹ. Dễ phá cặn nước, có thể sử dung các nguồn nước chất lượng thấp hoặc không qua xử lý. Loại này sử dung cho các hệ thống lạnh amôniac công suất lớn. Hệ số truyền nhiệt cao. Ít tốn kim loại, ít tốn diện tích lắp đặt.. III.Cäng dủng cuía cạc loải loải dung củ: 1.Van an toaìn:.

<span class='text_page_counter'>(5)</span> Van an toàn được bố trí ở những thiết bị có áp suất cao và chứa nhiều môi chất lỏng . Nó dùng để đề phòng trường hợp khi áp suất vượt quá mớc qui định thì van an toàn sẽ mở ra để xả môi chất về thiết bị có áp suất thấp hoặc xả trực tiếp vào không khí . 2Áp kế: Dùng để đo áp suất của môi chất trong đường ống và thiết bị . Trên mặt áp kế có thang chia ghi giá trị áp suất. Thường gặp loại áp kế kiểu ống đàn hồi. 3.Van một chiều: Van một chiều chỉ cho dòng chảy đi theo một hướng Van một chiều đươc lắp đăẳttên đường đẩy giữa máy nén và thiết bị ngưng tụ, có nhiệm vụ ngăn không cho dòng môi chất từ thiết bị ngưng tụ chảy trở lại máy nén trong trường hợp dừng máy nén hoặc khi máy nén bị sự cố.

<span class='text_page_counter'>(6)</span> TÍNH TOÁN THIẾT KẾ. Phần 3. Tính toán, thiết kế và kiểm tra sức bền đối với thiết bị ngưng tụ ống vỏ thẳng đứng: Công suất nhiệt: Qk =700 kw Nhiệt độ ngưng tụ: tk =28oC Nhiệt độ nước lạnh: t1=20oC Môi chất lạnh: R717 Dộ chênh lệch nhiệt độ: t = 56(thiết kế hệ thống laûnh/tr217). Choün t = 6ok Nhiệt độ nước ra: t2= t1+t = 20+6 =28oC Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit giữa môi chất lạnh và môi trường làm lạnh: ttb =. Δt 6 = =4 , 33o k t k −t 1 28 −20 ln ln 28 −26 t k −t 2. Lưu lượng nước lạnh: Mn =. Qk C pn . Δt. Qk: công suất nhiệt (kw) Cpn=4,18 kj/kg: nhiệt dung riêng của nước t: độ chênh lệch nhiệt độ Mn: lưu lượng nước lạnh (kg/s) Mn=. 700 =27 , 91(kg /s) 4 , 18 .6. Các thông số hình học cơ bản của chùm ống bình ngưng: (kỹ thuật lạnh cơ sở_bảng 6.1/141) đường kính trong của ống: d2 =50 mm đường kính ngoài ống: d1 =57 mm Äng theïp trån daìi: H= 46 m. Choün H=5,5m Với các thiết bị ngưng tụ kiểu ống vỏ thẳng đứng thì nước chảy thành màng mỏng trong ống đứng, hệ số toả nhiệt trung bình  1 ở chế độ có Re 2000 có thể tính qua trị số Nu: Nu= 0,01(Ga Pr Re) ❑1 /3 Chuẩn số Nu đặc trưng cho cường độ cấp nhiệt trên biên giới tiếp xúc giữa doing chất tải nhiệt. Chuẩn số Ga đặc trưng cho tương quan giữa lực ma sát phân tử và troüng læûc trong doìng. Chuẩn số Pran đặc trưng cho tính chất vật lý của dòng chất tải nhiệt. Chuẩn số Re đặc trưng cho tương quan giữa lực lỳ và lực ma sát phân tử trong dòng. Tính chất vật lý của nước ở nhiệt độ trung bình của màng nước: tn =. t 1 +t 2 20+ 26 = =24o C 2 2. hệ số dẫn nhiệt  (dùng nội suy):.

<span class='text_page_counter'>(7)</span> taûi t=20oC: = 0,579 (w/mk) taûi t=30o0: = 0,612 (w/mk) taûi tn=24oc: =0,0597 + (0,612 – 0,612). (24 − 20) (30 −20). = 0,603 (w/mk). Độ nhớt động học : Taûi t=20oc: =1,006 . 10−6 ( m2/s) Taûi t=30oc: =0,805. 10−8 (m2/s) Taûi tn=24oc: =1,006 . 10−6. (24 − 20). +(0,805 . 10−8 - 0,006 . 10−6 ) (30 −20). =0,9256. 10−6 (m2/s) Độ nhớt động học :  (Pa/s) Taûi t=20oC :  = 1004.10-6 (Pa/s) Taûi t=30oC :  = 801,5 .10-6 (Pa/s) tn =24oC :.  = 1004,10-6 + (801,5 .10-6 - 1004.10-6 ).. (24 − 20) (30 −20). =. 923.10-6 (Pa/s) số Pran : Taûi t=20oC : Pr = 7.03 Taûi t=30oC : Pr = 5.45 tn =24oC :. Pr = 7,03 + (5,45- 7,03).. (24 − 20) (30 −20). = 6.398. số Galilê: 3. Ga=. 5,5 ¿ ¿ 0 , 9256 .10 −6 ¿2 ¿ ¿ 9 , 81. ¿ 3 g. H =¿ 2 ν. Số Re là một hàm số phụ thuộc vào mật độ dòng nhiệt tính theo bề mặt trong q2 : đậi lượng chưa biết Re =. ω . d â ω . d 2 . ρ 4 . Mn = = ν μ Π . d2 . μ. Mn: lưu lượng nước (kg/s) d2: đường kính trong của ống(mm) : độ nhớt động lực học (Pa/s) goi m1 là lưu lượng nước trên 1m chu vi tiết diện 1 ống (kg/s) m1 = Re =. Mn Π . d2 4 . m1 μ. Nhiệt do nước hấp thu Qk=Qn Qn = Qk = .d2H.q2 q2 : mật độ dòng nhiệt đối lưu từ phía môi chất, kw/m 2 Re =. 4 . Mn 4 . Mn . q 2 . H 4 . 27 , 91. 5,5 = = . q 2 = 0,95.q2 μ . Π . d2 Qk. μ 700. 103 . 923. 10− 6.

<span class='text_page_counter'>(8)</span> Số Nu: Nu = 0,01 (Pr.Ga.Re)1/3 Nu = 0,01 (6,398.1,9.1015.0,95.q2) ❑1 /3 Nu= 2260,34.q2 ❑1 /3 Hệ số toả nhiệt về phía nước: 2260, 34 . q 2 . 0 , 603 2 = Nu . λ = =247 , 82. q2 1 /3. H. 5,5. 1/3. mật độ dòng nhiệt về phía nước: tv− tn. q 2=. δi 1 +∑ α2 λi. =. Δt tb − Δt a δi 1 +∑ α2 λi. ttb= 4,33oK ta : độ chênh lệch nhiệt giữa nhiẹt độ ngưng tụ và nhiệt độ vaïch. δi =0,6.10 ❑− 3 (m2k/w): tổng nhiệt trở ống và lớp cáu λi. . (giá trị chọn sách bài tập kỹ thuật lạnh_ trang 91). 4 , 33− Δt a 1 q 2= + 0,6 .10− 3 247 ,82 . q2 −3 −3 4 ,04 .10 . q 2 +0,6 .10 . q 2+ Δt a − 0 , 33=0 1/3. 2 /3. hệ số toả nhiệt về phía môi chất lạnh: α 1=0 , 943 .. √ 4. r . ρ2 . λ 3 . g d 1 . .ε Hμ . Δt d 2 v. v : hệ số hiệu chỉnh chế độ chuyển động sóng của màng nước. Các thông số vật lí của NH3 ở nhiệt độ tk=28oC ( phụ lục 1b/126_ kỹ thuật lạnh cơ sở) nhiệt hoá hơi : r =1151,7 (kj/kg) khối lượng riêng:  = 594,9 kg/m3 hệ số dẫn nhiệt : o t=20 C:  =0,497 w/mk t=30oC:  =0,473 w/mk t=28oC:  =0,497 +(0,473-0,497).. 28 −20 =0,4778 w/mk 30 −20. độ nhớt động lực: (môi chất lạnh_ bảng 7.21/127) t=27oc:  =140,6.10-6 Pa/s t=47oc:  = 113,1.10-6 Pa/s t= 28oc:  = 140,6.10-6 +(113,1.10-6 - 140,6.10-6) . −3. μ 0 , 139 .10 =0 ,23 . 10−7 ( m2 /s) ρ 594 , 9. độ nhớt đọng học : ν = = trị số Re:. 28 −20 =0,139.10-3 Pa/s 30 −20. 4 . q1 t . H 4 . q1 t . H 4 .5,5 = =q1 t . =0 , 137 . q1 t r .μ Re= Q k 1151 ,7 . 0 , 139. 10− 3 .μ M. q1 t. : mật độ dòng nhiệt từ phía amoniac ngưng tụ.

<span class='text_page_counter'>(9)</span> 0 ,137 . q1 t 0 , 04 ¿ 4 Hệ số : Re ¿0 , 04=¿ 4 ε v =¿ 0 , 4778¿ 3 . 9 , 81 ¿ ¿ 0 , 139. 10−3 . 5,5. Δt a ¿ 0 , 137 . q1 t 0 ,04 ¿ 4 ¿ 594 , 9 ¿2 .¿ 1151 , 7. 103 .¿ ¿ ¿ α 1=0 , 943 . √4 ¿ q1 t =α . Δt a =4913 , 6 . q1 t . Δt a 0 ,04. − 0,25. . Δt a=4913 ,6 . Δt a. 0 ,78. để xác định mật độ dòng nhiệt trong thiết bị ta dùng đồ thị để giải hệ phương trinh: q1 t =4913 , 6 . Δt a. 0 ,78. −3. −3. 4 ,04 .10 . q 2 +0,6 .10 . q 2+ Δt a − 0 , 33=0 2 /3. Mật độ dòng nhiệt: 40005200 w/m2 q2 (w/m2) ta (oK) q1t (w/m2). 4000. 4500. 5000. 0,91 6505. 0,5 4078. 0,15 1594. 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1. 2. 3. Dựa vào đồ thị: q2 =4480 (w/m2) Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: F2 =. Q K 700000 = =156(m 2) q2 4480. chọn các thông số kết cấu: (kỹ thuật lạnh cơ sở_tr103).

<span class='text_page_counter'>(10)</span> bước ống: s = 1,4.d1 =1,4.0,057 =0,0798 (m) Tỷ số giữa chiều dài và đường kính của vùng đặt ống:. l1 =4 , 79 D. Số ống trên đường chéo lớn của hình lục giác bố trí ống:. √. m=0 , 75 . 3. F2 156 =0 ,75 . 3 =15 , 1 l1 0 , 05 . 4 , 79 .0 , 0798 d2. . s D. √. lấy m =15 (ống) tổng số ống của thiết bị: n=0 ,75 . m2+0 ,25=169 (ống) Đường kính vùng đặt ống: D=m.s =15.0,0798=1,197 (m) Chiều dài ống trong thiết bị: l 1=D .. l1 =1 ,197 . 4 ,79=5,7(m) D. Kiểm tra diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: F2 =π . d 2 . l 1 . n=π . 0 , 05. 5,7 .169=151 (m2) Tóm lại: diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: F2 = 156 (m2) chiều dài ống trong thiết bị : H = 5,5 (m) đường kính ngoài ống: d2 =0,057 (m) đường kính trong ống : d1 = 0,05 (m) tổng số ống n = 169 (ống).

<span class='text_page_counter'>(11)</span>

<span class='text_page_counter'>(12)</span> TÍNH SỨC BỀN. Phần 4. 1.Thán bçnh: Chiều dày than bình được xác định theo công thức: δ 1≥. p . Dt +C ,m 2 . δ cp . ϕ+ p. Dt = 1,157(m): đường kính trong P = 2 Mpa: áp suất tính toán Ưïng suất bền cho phép: cp = .*cp Chọn thép CT3:(bài tập ktl_ bảng 7.1/133) Taûi to= 28oC: *cp= 136.3 Mpa Hệ số hiệu chỉnh ứng suất:  = 0,85 Hệ số bền của mối hàn:  =0,7 Trị số bổ sung chiều dày: c=0,002 (m) δ 1≥. 2. 1, 197 =0 , 014(m) 2 .115 , 9. 0,7+ 2. vậy chiều dày thực của than bình: 1 = 15 (m) 2. Mặt sàng: chiêù dày mặt sàng: δ 1 ≥ 0,5 .d r .. √. p +c ,m δ cp. áp suất tính toán:p =2Mpa Ưïng suất bền cho phép : cp =136,3 Mpa (thép CT3), ở 28oC Đường kính của đường tròn lớn nhất có thể vẽ được ở các khoảng mặt sàng không chứa ống dr =1,197 (m) δ 1 ≥ 0,5 .1 , 197.. √. 2 +0 , 002=0 , 074 (m) 136 , 3. δ 1 =74 mm.. choün 3.ống nước: Chiều dày ống nước xác định : p .l 1. −6. ¿0,4 +C , m. 10 . E. d n δ 4 ≥ 0 , 47 . dn . 10−2 .¿. chiều dài ống nước l1=5,5 (m) áp suất tính toán:p =2Mpa đường kính ngoài ống: dn=0,057 (m) môđun đàn hồi E=1,92.105 (Mpa) (sách bài tập ktl/150) Trị số bổ sung chiều dày: c=0,001 (m) 2 .5,5 0,4 ¿ +0 , 001 ≥0 ,00345 m 5 10 . 1, 92 .10 . .0 , 057 δ 4 ≥ 0 , 47 . 0 , 057 .10− 2 . ¿ −6. Chiều dày ống nước: 3,5 (mm).

<span class='text_page_counter'>(13)</span> TAÌI LIỆU THAM KHẢO. 1. Máy lạnh _ Trần Thanh Kỳ 2. Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh_ Nguyễn Đức Lợi 3. Vật liệu kỹ thuật lạnh_ Nguyễn Đức Lợi 4. Kỹ thuât lạnh cơ sở_ Nguyễn Đức Lợi & Phạm Văn Tuỳ 5. Bài tập Kỹ thuât lạnh_Nguyễn Đức Lợi 6. Môi chất lạnh_ Nguyễn Đức Lợi & Phạm Văn Tuỳ. MUÛC LUÛC Lời nói đầu Phần 1 LÝ THUYẾT VỀ KỸ THUẬT LAÌM LẠNH THỰC PHẨM. 2. 1. I, Ý nghĩa của việc làm lạnh thực phẩm. 2. II, Giới thiệu thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống lạnh 2. III, Môi chất lạnh( R717) IV, Chất tải lạnh. 2 3.

<span class='text_page_counter'>(14)</span> Phần 2. THIẾT BỊ NGƯNG TỤ ỐNG VỎ THẲNG ĐỨNG. 4 I.Cấu tạo II. Ưu điểm III.Cäng dủng cuía cạc loải loải dung củ. 4 4. 5. 6 12. Phần 3 Phần 4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TÍNH SỨC BỀN. TAÌI LIỆU THAM KHẢO MUÛC LUÛC. 14 15.

<span class='text_page_counter'>(15)</span> ĐẠI HỌC ĐAÌ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT KHOA HOẠ. ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài :THIẾT KẾ THIẾT BỊ NGƯNG TỤ ỐNG VỎ AMONIAC THẲNG ĐỨNG. SVTH : LỚP : GVHD: TRẦN THẾ TRUYỀN. KHOA HOÁ _ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT ĐAÌ NẴNG-2003.

<span class='text_page_counter'>(16)</span>