Đồ án Tính toán thiết kế kho bảo quản đông 800 tấn, xả tuyết so le bằng gas nóng, môi chất NH3

Đề tài: Tính toán thiết kế kho bảo quản đông 800 tấn, xả tuyết so le bằng gas nóng, môi chất NH3 Sơ đồ HT và mạch điện: https://www.mediafire.com/?lbg64fep47dhonf LỜI NÓI ĐẦUKỹ thuật lạnh ra đời từ cách đây rất lâu và hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong các ngành kỹ thuật và đời sống. Hiện nay, kỹ thuật lạnh đã thâm nhập vào hơn 70 ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó, đặc biệt là các ngành công nghệ thực phẩm, chề biến thịt cá, rau quả, rượu bia, nước giải khát, đánh bắt và xuất khẩu thủy sản, hải sản, sinh học, hóa chất, hóa lỏng tách khí, sợi dệt may mặc, thuốc lá, chè, in ấn, điện tử, thông tin, máy tính, quang học, cơ khí, y tế, văn hóa, thể thao, du lịch, …Trong những năm qua, ngành kỹ nghệ lạnh nước ta phát triển rất mạnh mẽ, đặc biệt trong ngành chế biến và bảo quản thủy sản. Quá trình chuyển đổi công nghệ chế biến để đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế và thay đổi môi chất lạnh đã tạo nên một cuộc cách mạng thực sự cho ngành kỹ thuật lạnh nước ta.Nước ta có nguồn lợi vô cùng to lớn từ biển, đặc biệt trong đó là thủy hải sản. Hiện nay, kim ngạch xuất khẩu các mặt hàng thủy hải sản chiếm tỉ trọng lớn trong nền kinh tế nước ta. Các mặt hàng xuất khẩu chủ yếu là mực, tôm, cá,..Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường, nhất là các thị trường khó tính như EU, Mỹ, Nhật,… thì sản phẩm phải có chất lượng cao. Ngoài yếu tố chất lượng nguyên liệu ban đầu tốt thì vấn đề cấp đông và bảo quản đông sản phẩm cũng có ý nghĩa hết sức quan trọng, quyết định chất lượng sản phẩm đến tay người tiêu dùng.Vì vậy, việc xác định phương pháp, tính toán thiết kế, lắp đặt, vận hành hệ thống cấp đông và kho bảo quản đông cho từng đối tượng sản phẩm phải thật hợp lí, vừa đáp ứng yêu cầu công nghệ, vừa đáp ứng tính kinh tế của hệ thống là rất quan trọng.Nắm được yêu cầu cần thiết của hệ thống kho bảo quản lạnh đối với các sản phẩm, đồ án “ Tính toán thiết kế kho bảo quản đông 800 tấn, xả tuyết so le bằng gas nóng, môi chất NH3” là một bài tập quan trọng cho sinh viên chuyên ngành kỹ thuật nhiệt lạnh, giúp sinh viên có thể hoàn thành một công trình trên mô hình lý thuyết có tính ứng dụng cao trong thực tế. Đồ án gồm 5 chương: Chương 1: Tổng quan. Chương 2: Tính toán thiết kế kho lạnh. Chương 3: Tính nhiệt tải kho lạnh. Chương 4: Chu trình lạnh, tính chọn máy nén và thiết bị lạnh. Chương 5: Lắp đặt-tự động hóa và vận hành máy lạnh.Đồ án này được xây dựng trên cơ sở tính toán, tham khảo các tài liệu chuyên ngành và sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn. Tuy nhiên, đồ án vẫn có nhiều thiếu sót, kính mong thầy Trần Đại Tiến, giáo viên hướng dẫn, đóng góp ý kiến bổ sung để đồ án này được hoàn thiện hơn.

LỜI NÓI ĐẦU

Kỹ thuật lạnh ra đời từ cách đây rất lâu và hiện nay được ứng dụng rộng rãitrong các ngành kỹ thuật và đời sống Hiện nay, kỹ thuật lạnh đã thâm nhập vào hơn

70 ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó, đặc biệt là các ngànhcông nghệ thực phẩm, chề biến thịt cá, rau quả, rượu bia, nước giải khát, đánh bắt vàxuất khẩu thủy sản, hải sản, sinh học, hóa chất, hóa lỏng tách khí, sợi dệt may mặc,thuốc lá, chè, in ấn, điện tử, thông tin, máy tính, quang học, cơ khí, y tế, văn hóa, thểthao, du lịch, …

Trong những năm qua, ngành kỹ nghệ lạnh nước ta phát triển rất mạnh mẽ, đặcbiệt trong ngành chế biến và bảo quản thủy sản Quá trình chuyển đổi công nghệ chếbiến để đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế và thay đổi môi chất lạnh đã tạo nên một cuộccách mạng thực sự cho ngành kỹ thuật lạnh nước ta

Nước ta có nguồn lợi vô cùng to lớn từ biển, đặc biệt trong đó là thủy hải sản.Hiện nay, kim ngạch xuất khẩu các mặt hàng thủy hải sản chiếm tỉ trọng lớn trong nềnkinh tế nước ta Các mặt hàng xuất khẩu chủ yếu là mực, tôm, cá,

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường, nhất là các thị trường khó tính như

EU, Mỹ, Nhật,… thì sản phẩm phải có chất lượng cao Ngoài yếu tố chất lượngnguyên liệu ban đầu tốt thì vấn đề cấp đông và bảo quản đông sản phẩm cũng có ýnghĩa hết sức quan trọng, quyết định chất lượng sản phẩm đến tay người tiêu dùng

Vì vậy, việc xác định phương pháp, tính toán thiết kế, lắp đặt, vận hành hệthống cấp đông và kho bảo quản đông cho từng đối tượng sản phẩm phải thật hợp lí,vừa đáp ứng yêu cầu công nghệ, vừa đáp ứng tính kinh tế của hệ thống là rất quantrọng

Nắm được yêu cầu cần thiết của hệ thống kho bảo quản lạnh đối với các sản

phẩm, đồ án “ Tính toán thiết kế kho bảo quản đông 800 tấn, xả tuyết so le bằng gas nóng, môi chất NH3” là một bài tập quan trọng cho sinh viên chuyên ngành kỹ

thuật nhiệt lạnh, giúp sinh viên có thể hoàn thành một công trình trên mô hình lýthuyết có tính ứng dụng cao trong thực tế

Đồ án gồm 5 chương:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Tính toán thiết kế kho lạnh

Chương 3: Tính nhiệt tải kho lạnh

Chương 4: Chu trình lạnh, tính chọn máy nén và thiết bị lạnh

Chương 5: Lắp đặt-tự động hóa và vận hành máy lạnh

Đồ án này được xây dựng trên cơ sở tính toán, tham khảo các tài liệu chuyênngành và sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn Tuy nhiên, đồ án vẫn có nhiều thiếu

sót, kính mong thầy Trần Đại Tiến, giáo viên hướng dẫn, đóng góp ý kiến bổ sung để

đồ án này được hoàn thiện hơn

Nha Trang, ngày 10 tháng 6 năm 2009 Sinh viên thực hiện

Huỳnh Trọng Hưng

Mục lục Lời nói dầu

Chương 1: TỔNG QUAN 1

1.1.TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH 1

1.1.1 Lịch sử phát triển của kỹ thuật lạnh 1

1.1.2 Ứng dụng của kỹ thuật lạnh 2

1.1.3 Kho lạnh và phân loại kho lạnh 2

1.2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH LÀM ĐÔNG VÀ BẢO QUẢN ĐÔNG 4

1.2.1.Những biến đổi của thực phẩm trong quá trình bảo quản đông 4

1.2.2.Kết luận 5

Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH 7

2.1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT 7

2.2 TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC KHO LẠNH 7

2.2.1 Phương án xây dựng 7

2.2.2 Xác định tiêu chuẩn chất tải 7

2.2.3 Thể tích kho lạnh 7

2.2.4 Diện tích chất tải 8

2.2.5 Diện tích xây dựng 8

2.2.6 Tải trọng nền 9

2.3 TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT VÀ CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH 9

2.3.1 Cách nhiệt 9

2.3.2 Cách ẩm 12

Chương 3 : TÍNH NHIỆT TẢI KHO LẠNH 14

3.1 MỤC ĐÍCH 14

3.2 TÍNH NHIỆT TẢI CỦA KHO 14

3.2.1 Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che 14

3.2.2 Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra 16

3.2.3 Dòng nhiệt do vận hành 17

3.2.4 Năng suất lạnh của máy nén 19

Chương 4: CHU TRÌNH LẠNH, TÍNH CHỌN MÁY NÉN

VÀ THIẾT BỊ LẠNH 20

4.1 CHỌN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LẠNH 20

4.1.1 Chọn phương pháp làm lạnh 20

4.1.2 Chọn các thông số của chế độ làm việc 22

4.2 CHU TRÌNH LẠNH 23

4.2.1 Sơ đồ chu trình và biểu diễn chu trình trên đồ thị lgp – i 23

4.2.2 Tính toán chu trình lạnh .25

4.3 TÍNH NHIỆT CHO MÁY NÉN VÀ CHỌN MÁY NÉN 26

4.3.1 Tính cho cấp thấp: 26

4.3.2 Tính cấp cao áp: 28

4.3.3 Công suất cao áp và hạ áp: 29

4.3.4 Nhiệt thải ra ở bình ngưng: 29

4.3.5 Chọn máy nén 30

4.3.6 Chọn động cơ 30

4.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 30

4.4.1 Vai trò, vị trí và đặc điểm của các thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống lạnh 30

4.4.2 Thiết bị ngưng tụ 31

4.4.3 Thiết bị bay hơi 38

4.5 TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 40

4.5.1 Tính chọn bình chứa cao áp 40

4.5.2 Tính chọn tháp giải nhiệt 41

4.5.3 Chọn bơm cho tháp giải nhiệt 42

4.5.4 Bình trung gian 43

4.5.5 Bình chứa tuần hoàn 44

4.5.6 Tính chọn bơm dịch 45

4.5.7 Bình tách dầu 47

4.5.8 Bình tập trung dầu 47

4.5.9 Bình tách khí không ngưng 48

4.5.10 Tính chọn đường ống dẫn môi chất 49

4.5.11 Phin lọc 52

4.5.12 Chọn van 53

4.6 TRANG BỊ ĐIỆN 57

4.6.1 Động cơ máy nén 57

4.6.2 Bơm nước bình ngưng 58

4.6.3 Quạt dàn lạnh 58

4.6.4 Quạt tháp giải nhiệt 59

4.6.5 Bơm dịch dàn lạnh 59

4.6.6 Chọn aptomat tổng 59

Chương 5: LẮP ĐẶT - TỰ ĐỘNG HÓA VÀ VẬN HÀNH MÁY LẠNH 61

5.1 LẮP ĐẶT HỆ THỐNG LẠNH 61

5.1.1 Yêu cầu lắp đặt 61

5.1.2 Công việc sau lắp đặt, đưa máy vào hoạt động 61

5.2 TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA 62

5.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống kho lạnh 63

5.2.2 Sơ đồ mạch điện động lực và mạch điều khiển 64

5.2.3 Các kí hiệu bản vẽ 65

5.2.4 Nguyên lý hoạt động 66

5.3 VẬN HÀNH 68

5.3.1 Quy trình vận hành 68

5.3.2 Quy trình kỹ thuật vận hành 71

5.4 KẾT LUẬN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

Người Ai cập cổ đại đã biết dùng quạt quạt cho nước bay hơi ở các bình gốmxốp để làm mát không khí cách đây 2500 năm Người Ấn Độ và người Trung Quốccách đây 2000 năm đã biết trộn muối với nước hoặc với nước đá để tạo nhiệt độ thấphơn.

Kỹ thuật lạnh hiện đại bắt đầu phát triển khi giáo sư Black tìm ra ẩn nhiệt hoáhơi và nhiệt ẩn nóng chảy vào năm 1761 – 1764 Con người đã biết làm lạnh bằngcách cho bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp

Sau đó là sự hoá lỏng được khí SO2 vào năm 1780 do Clouet và Monge tiếnhành Sang thế kỷ thứ XIX thì Faraday đã hoá lỏng được hàng loạt các chất khí như :

Máy lạnh hấp thụ khuyếch tán được Gerppt (Đức) đăng ký bằng phát minh năm

1899 và được Platen cùng Munter (Thuỵ Điển) hoàn thiện năm 1922 Máy lạnhEjector hơi nước đầu tiên do Leiblane chế tạo năm 1910

Một sự kiện quan trọng của lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh là việc sản xuất vàứng dụng Freon ở Mỹ vào năm 1930 Freon là những chất lạnh có nhiều tính chất quýbáu như không cháy, không nổ, không độc hại, phù hợp với chu trình làm việc của

máy lạnh nén hơi Nó đã góp phần tích cực vào việc thúc đẩy kỹ thuật lạnh phát triển.Nhất là kỹ thuật điều hoà không khí.

Ngày nay kỹ thuật lạnh hiện đại đã phát triển rất mạnh, cùng với sự phát triểncủa khoa học, kỹ thuật lạnh đã có những bước tiến vượt bậc

1.1.2 Ứng dụng của kỹ thuật lạnh.

Kỹ thuật lạnh ngày càng đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dâncũng như trong khoa học kỹ thuật, kinh tế quan trọng: công nghệ thực phẩm, chế biếnthuỷ sản, rau quả, rượu bia, và nước giải khát, sinh học, hoá lỏng hoá chất và tách khí,điện tử, cơ khí chính xác, y tế, điều hoà không khí

Một trong những ứng dụng quan trọng đó là trong ngành Công Nghệ ThựcPhẩm, theo thống kê thì khoảng 80 % công nghệ lạnh được sử dụng trong công nghệthực phẩm

Vi sinh vật và các enzyme nội tạng là nguyên nhân chính gây nên sự hư hỏng của thựcphẩm Nhưng dưới tác dụng của nhiệt độ thấp thì chúng bị ngừng hoạt động hoặc bị ứcchế hoạt động, do đó sản phẩm ít bị biến đổi về chất lượng cũng như hương vị, sắcmàu, chất dinh dưỡng Nhờ thế thời gian giữ sản phẩm lâu hơn tạo điều kiện tốt choquá trình chế biến, tiêu thụ sản phẩm

1.1.3 Kho lạnh và phân loại kho lạnh.

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành chế biến thuỷ sản Kho lạnh đóngvai trò quan trọng trong khâu bảo quản sản phẩm Kho lạnh tạo ra môi trường giúp chosản phẩm bảo quản giữ được giá trị dinh dưỡng cũng như các giá trị khác như giá trịcảm quan, hình dạng sản phẩm

1.1.3.1 Phân loại kho lạnh.

a Theo công dụng

- Kho lạnh sơ bộ: dùng làm lạnh sơ bộ hay bảo quản tạm thời thực phẩm tại

các nhà máy chế biến trước khi chuyển đến 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 sản, xuất khẩuthịt,…), thường có dung tích lớn, phụ tải nhiệt lớn và luôn thay đổi do xuấtnhập hàng thường xuyên

- Kho lạnh phân phối: thường dùng điều hòa thực phẩm cho các khu vực đông

dân cư, thành phố, các trung tâm công nghiệp và dự trũ lâu dài Kho thường

có dung tích lớn và trữ nhiều mặt hàng khác nhau

- Kho lạnh trung chuyển: thường đặt ở các hải cảng, những điểm nút đường sắt,

bộ dùng để bảo quản ngắn hạn những sản phẩm tại những nơi trung chuyển.Kho lạnh trung chuyển có thể kết hợp làm một với kho lạnh phân phối và kholạnh thương nghiệp

- Kho lạnh thương nghiệp: bảo quản các mặt hàng thực phẩm của hệ thống

thương nghiệp, bảo quản tạm thời các mặt hàng đang được bán trên thị trường

- Kho lạnh vận tải: thực chất là ô tô lạnh, tầu hoả, tầu thuỷ hoặc máy bay lạnh.

Kho có dung tích lớn, hàng bảo quản mang tính tạm thời, vận chuyển từ nơinày sang nơi khác

- Kho lạnh sinh hoạt: là các loại tủ lạnh, tủ đông các cỡ khác nhau sử dụng trong

gia đình, khách sạn, nhà hàng để bảo quản một lượng hàng nhỏ thực phẩm.Dung tích từ 50 lít đến 1 vài mét khối

- Kho đa năng: nhiệt độ bảo quản -120C

- Kho gia lạnh: nhiệt độ 00C

- Kho bảo quản nước đá: Nhiệt độ tối thiểu 40C

c Theo dung tích chứa: tính theo m3, lít, tấn

d Theo đặc điểm cách nhiệt:

- Kho xây: là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người ta tiến

hành bọc cách nhiệt Nhược điểm là lắp đặt khó, giá thành cao, khó tháo dỡ,không thẩm mỹ.ở Việt Nam hiện nay tí dung kho xây để bảo quản thực phẩm

- Kho panel: được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyruethan và ghép với

nhau bằng mộng âm dương hay khóa camlocking Ưu điểm là đẹp, gọn, rẻ, thuận lợi khi lắp đặt, tháo dỡ, và bảo quản sản phẩm

Hầu hết các xí nghiệp công nghệ thực phẩm đều dùng kho panel để bảo quản hàng hóa Hiện nay nhiều doanh nghiệp trong nước đã sản xuất được các tấm panel đạt tiêu chuẩn chất lượng cao.

1.3 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN ĐÔNG

1.2.3 Những biến đổi của thực phẩm trong quá trình bảo quản đông.

1.2.1.1 Những biến đổi về vật lý.

a Sự kết tinh lại của nước.

Đối với các sản phẩm động lạnh trong quá trình bảo quản nếu chúng ta khôngduy trì được nhiệt độ bảo quản ổn định sẽ dẫn đến sự kết tinh lại của nước đá Đó làhiện tượng gây nên những ảnh hưởng xấu cho sản phẩm bảo quản Kết tinh lại nước đáxảy ra khi có sự dao động của nhiệt độ trong quá trình bảo quản Do nồng độ chất tantrong các tinh thể nước đá khác nhau nên nhiệt độ kết tinh và nhiệt độ nóng chảy củachúng cũng khác nhau

Khi nhiệt độ tăng thì các tinh thể nước đá có kích thước nhỏ, có nhiệt độ nóngchảy thấp sẽ bị tan ra trước tinh thể có kích thước lớn nhiệt độ nóng chảy cao Khinhiệt độ hạ xuống trở lại thì quá trình kết tinh lại xảy ra, nhưng chúng lại kết tinh thểnước đá lớn do đó làm cho kích thước tinh thể nước đá lớn ngày càng to lên Sự tăng

về kích thước của các tinh thể nước đá sẽ ảnh hưởng xấu đến thực phẩm, cụ thể là cáccấu trúc tế bào bị phá vỡ, khi sử dụng sản phẩm sẽ mềm hơn hao phí chất dinh dưỡngtăng do sự mất nước tự do tăng làm cho mùi vị sản phẩm giảm

Để tránh hiện tượng kết tinh lại của nước đá thì trong quá trình bảo quản nhiệt

độ phải ổn định, mức dao động của nhiệt độ cho phép là  10C

b Sự thăng hoa của nước đá.

Trong quá trình bảo quản sản phẩm đông do hiện tượng hơi nước trong khôngkhí ngưng tụ thành tuyết trên giàn lạnh làm cho lượng ẩm trong không khí giảm Điều

đó dẫn đến sự chênh lệch áp suất bay hơi của nước đá ở bề mặt sản phẩm với môitrường xung quanh Kết quả là nước đá bị thăng hoa hơi nước đi vào môi trườngkhông khí Nước đá trên bề mặt bị thăng hoa, sau đó các lớp bên trong của thực phẩmthăng hoa

Sự thăng hoa nước đá của thực phẩm làm cho thực phẩm có cấu trúc xốp, rỗng.Oxy không khí dễ xâm nhập và oxy hoá sản phẩm Sự oxy hoá xảy ra làm cho sản

phẩm hao hụt về trọng lượng, chất tan, mùi vị bị xấu đi đặc biệt là quá trình oxy hoálipit.

Để tránh hiện tượng thăng hoa nước đá của sản phẩm thì sản phẩm đông khiđem đi bảo quản phải được bao gói kín và đuổi hết không khí ra ngoài, nếu có khôngkhí bên trong sẽ xảy ra hiện tượng hoá tuyết trên bề mặt bao gói và quá trình thăng hoavẫn xảy ra

1.2.1.2 Những biến đổi về hoá học

Trong bảo quản đông, các biến đổi về sinh hoá, hoá học diễn ra chậm Cácthành phần dễ bị biến đổi là: protein hoà tan, lipid, vitamin, chất màu…

a) Sự biến đổi của Protein.

Trong các loại protein thì protein hoà tan trong nước dễ bị phân giải nhất, sựphân giải chủ yếu dưới tác dụng của enzyme có sẵn trong sản phẩm

Sự khuếch tán nước do kết tinh lại và thăng hoa nước đá gây nên sự biến tínhcủa protein hoà tan

Biến đổi của protein làm giảm chất lượng sản phẩm khi sử dụng

b) Sự biến đổi của chất béo.

Dưới tác dụng của enzyme nội tạng làm cho chất béo bị phân giải cộng với quátrình thăng hoa nước đá làm cho oxy xâm nhập vào Đó là điều kiện thuận lợi cho quátrình oxy hoá chất béo xảy ra Quá trình oxy hoá chất béo sinh ra các chất có mùi vịxấu làm giảm giá trị sử dụng của sản phẩm Nhiều trường hợp đây là nguyên nhânchính làm hết thời hạn bảo quản của sản phẩm

Các chất màu bị oxy hoá cũng làm thay đổi màu sắc của sản phẩm

1.2.1.3 Sự biến đổi về vi sinh vật.

Đối với sản phẩm bảo quản đông có nhiệt độ thấp hơn -180C và được bảo quản

ổn định thì số lượng vi sinh vật giảm theo thời gian bảo quản Ngược lại nếu sản phẩmlàm đông không đều, vệ sinh không đúng tiêu chuẩn, nhiệt độ bảo quản không ổn định

sẽ làm cho các sản phẩm đã bị lây nhiễm vi sinh vật hoạt động gây thối rữa sản phẩm

và làm giảm chất lượng sản phẩm

1.2.2 Kết luận.

Kỹ thuật lạnh đóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế xã hội Đặc biệt làđối với nước ta nền kinh tế chủ yếu là sản xuất nông nghiệp, ngư nghiệp, sản phẩm

nông nghiệp của chúng ta dồi dào Bên cạnh đó trong tiến trình phát triển nền kinh tế

xã hội chúng ta đang tiến dần lên công nghiệp hoá hiện đại hoá, sản phẩm xuất đingày càng chế biến tinh chế hơn, các ngành chế biến nông sản, chế biến thuỷ sản ngàycàng chiếm vị thế trong nền kinh tế xã hội Để phát triển được các ngành này thì côngnghệ lạnh đóng vai trò to lớn đặc biệt là với ngành chế biến thuỷ sản xuất khẩu Do đóviệc nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật lạnh vào nước ta là rất cần thiết và đúng hướng

để cùng với xã hội đưa nền kinh tế đi lên

Chương 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH

2.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Nội dung yêu cầu:

Thiết kế kho bảo quản đông sức chứa 800 tấn, nhiệt độ không khí trong kho là

-18oC  20C Môi chất lạnh là R717, xả tuyết so le bằng gas nóng

Em chọn phương án thiết kế kho bảo quản tại Nha Trang, có các thông số khíhậu như sau:

Bảng 2.1: Thông số về khí hậu ở Nha Trang [TL1-8]

Nhiệt độ(0C) Độ ẩm tương đối(%)

Chọn nhiệt độ môi trường là t = 36,60C là nhiệt độ môi trường để tính toán

2.3 TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC KHO LẠNH

2.2.1 Phương án xây dựng

Kho có dung tích 800 tấn, hàng được sắp xếp bằng các xe nâng hàng

Vì vậy, em chọn phương án xây dựng kho lạnh là kho lắp ghép, tường và trần đượcghép bằng các tấm panel, nền bằng bêtông có cách nhiệt

2.2.2 Xác định tiêu chuẩn chất tải của kho lạnh

Tiêu chuẩn chất tải của kho là khối lượng hàng hóa chứa trong một đơn vị thểtích, tấn/m3

Sản phẩm bảo quản trong kho là các loại cá đông lạnh nên tiêu chuẩn chất tải là

E: dung tích kho lạnh (tấn)

gv: định mức chất tải (tấn /m3)

V: thể tích kho lạnh (m3).

Với E = 800 tấn

Ta có:

78 , 1777 45

, 0

800





2.2.4 Diện tích chất tải của kho lạnh

Diện tích chất tải của kho lạnh :

h

V

F  (m2)Trong đó:

F: diện tích chất tải (m2)h: chiều cao chất tải (m)Chiều cao chất tải phụ thuộc vào chiều cao kho lạnh và khoảng hở giữa trần vàhàng để lắp dặt dàn lạnh và lưu thông không khí Chiều cao kho lạnh bằng chiều caophủ bì kho lạnh trừ đi hai lần bề dầy tấm panel

Chọn tấm panel tiêu chuẩn có chiều cao phủ bì là 6(m)

Chọn h = 5 (m)Vậy ta có diện tích chất tải là:

356 56 , 355 5

78 , 1777

F l

F F



 (m2) Trong đó:

450 79 , 0

gf  v Trong đó:

gf : tải trọng nền (tấn/m2)

gv : tiêu chuẩn chất tải (tấn/m3)

h : chiều cao chất tải, h = 5 (m)Vậy: gf = 0,45 x 5 = 2,25 (tấn/m2)

Với tải trọng nền như vậy thì nền bêtông đủ khả năng chịu được lực nén

2.4 TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT VÀ CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH

2.3.1 Cách nhiệt

2.3.1.1 Nhiệm vụ cách nhiệt

Hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ ngoài môi trường có nhiệt độ cao vào buồng lạnh

có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che Chất lượng của vách cách nhiệt phụ thuộc chủyếu vào tính chất của vật liệu cách nhiệt Để đảm bảo tốt hiệu quả cách nhiệt thì cấutrúc cách nhiệt phải có tính chất cách nhiệt và một số tính chất khác Trong tính toánchiều dầy cách nhiệt phải chính xác và kinh tế

2.3.1.2 Tính toán chiều dày cách nhiệt.

Chiều dầy lớp cách nhiệt được tính từ biểu thức hệ số truyền nhiệt k cho váchphẳng nhiều lớp

i 1

1 1

1 k

i 1

cn cn

11

k

1

(m) Trong đó :

1 : hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng) tới vách cáchnhiệt (W/m2K)

2 : là hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh và buồng lạnh (W/m2K)

i : là chiều dày của lớp vật liệu thứ i (m)

i : là hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i (W/mK)

cn : là chiều dày của lớp vật liệu cách nhiệt (m)

cn : là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt (W/mK)

K : là hệ số truyền nhiệt của vách (W/m2K)

Bảng 2.2: Thông số các lớp vật liệu của panel tiêu chuẩn

Vật liệu Chiều dày(m) Hệ số dẫn nhiệtλ(W/mK)Polyurethan

cn

Hình 2.1 Cấu tạo panel

1: Polyurethan; 2 Tole inox

Kho bảo quản đông được thiết kế với chế độ trong kho là – 180C 20C Không khíđược đối lưu cưỡng bức vừa phải

Thiết kế nền kho được để thoáng bằng các con lươn nên hệ số toả nhiệt 1 vàhệ

số truyền nhiệt K được lấy bằng giá trị so với trần và vách kho lạnh Vậy ta có:

1 3

, 45

0005 , 0 2 3 , 23

1 21 , 0

1 041 ,

1997 , 0 9

1 041 , 0

199 , 0 3

, 45

0005 , 0 2 3 , 23

Tương tự như tínhtoán đối với panel, ta có:

cn

2

11

1 93 , 0

01 , 0 5 , 1

15 , 0 18 , 0

001 , 0 4 , 1

1 , 0 3 , 23

1 21 , 0

1 041 , 0

Chọn lớp cách nhiệt có chiều dày 190 mm, gồm 2 lớp: 100 mm và 90mm

Ta có hệ số truyền nhiệt thực của nền:

201 , 0 9

1 93 , 0

01 , 0 5 , 1

15 , 0 18 , 0

001 , 0 041 , 0

19 , 0 4 , 1

1 , 0 3 , 23

1- Nền nhẵn2- Bêtông3- Polyurethane4- Bitum5- Bêtông cốt thép chịu lực6- Kênh thông gió

2.3.3 Cách ẩm

2.3.2.1 Nhiệm vụ cách ẩm

- Ngăn cản dòng ẩm từ ngoài môi trường vào panel và vào trong kho

2.3.2.2 Cấu trúc cách ẩm của kho.

Cấu trúc cách ẩm đóng vai trò quan trọng đối với kho lạnh Nó có nhiệm vụngăn chặn dòng ẩm xâm nhập từ bên ngoài môi trường, vào trong kho lạnh qua cấutrúc bao che Nếu không tiến hành cách ẩm cho cấu trúc bao che thì dòng ẩm từ môitrường bên ngoài sẽ xâm nhập vào cấu trúc cách nhiệt theo sự chênh lệch nhiệt độ nólàm cho hàm ẩm trong cấu trúc cách nhiệt tăng lên dẫn đến hệ số dẫn nhiệt của cấutrúc cách nhiệt tăng và hệ số truyền nhiệt của cấu trúc bao che tăng lên, thậm trí khôngcòn khả năng cách nhiệt đó là điều chúng ta không mong muốn

Đối với kho lạnh lắp ghép cấu trúc cách ẩm là lớp tôn bọc lớp cách nhiệt, tôn

là vật liệu có hệ số dẫn ẩm nhỏ gần như bằng không do đó việc cách ẩm đối với kholạnh lắp ghép là rất an toàn

2.3.2.3 Tính kiểm tra đọng sương.

Để vách không đọng sương thì hệ số truyền nhiệt thực phải thoả mãn điều kiệnsau: kt < ks Để an toàn thì kt < 0,95ks [TL1,86]

ks: Là hệ số truyền nhiệt đọng sương nó được xác định theo biểu thức sau

1 2 1

1



t t

t t

t1 : là nhiệt độ không khí ngoài môi trường t1 = 36,6 0C

t2 : là nhiệt độ không khí trong kho lạnh t2 = - 18 0C;

ts : là nhiệt độ điểm sương của không khí ngoài môi trường (0C)

Từ đồ thị (T_d) và t1 = 36,6 0C ;  = 0,79% => ts = 32,5 0C

Vậy ta có:

 18 1,6626

, 36

5 , 32 6 , 36 3 , 23 95 ,

Chương 3 TÍNH NHIỆT TẢI KHO LẠNH

3.3 MỤC ĐÍCH

Tính nhiệt tải kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt khác nhau đi từ ngoài môitrường vào trong kho lạnh và các nguồn nhiệt khác nhau trong kho lạnh sinh ra Đâychính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó ra môitrường, để đảm sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bênngoài

Mục đích tính nhiệt kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy nén

Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q, được xác định bằng biểu thức:

5 4 3 2 1 5

1 i

Q1 : dòng nhiệt xâm nhập vào qua kết cấu bao che của buồng lạnh (W)

Q2 : dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh (W)

Q3 : dòng nhiệt từ bên ngoài do thông gió buồng lạnh (W)

Q4 : dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lành (W)

Q5 : dòng nhiệt từ sản phẩm toả ra khi sản phẩm hô hấp (W)Đối với kho bảo quản thuỷ sản lạnh đông thì Q3 = Q5 = 0

Đặc điểm của các dòng nhiệt này là thay đổi liên tục theo thời gian

Q1 phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ bên ngoài thay đổi theo giờ, ngày,mùa

Q2 phụ thuộc vào thời vụ

Q4 phụ thuộc vào quy trình công nghệ chế biến và bảo quản

3.4 TÍNH NHIỆT TẢI CỦA KHO

3.2.2 Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che.

Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua vách,trần và nền kho Do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong,cộng với các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua vách kho

Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che xác định theo công thức

Q1 = Q11+ Q12 (W) Trong đó : Q11 : dòng nhiệt qua tường bao, trần, nền do chênh lệch nhiệt độ (W)

Q12 : dòng nhiệt qua tường bao, trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt

trời (W) trong đó Q12= 0, vì kho đặt trong nhà có mái che

Bố trí lắp đặt các tấm panel như sau:

6m

18m

25m

kt : là hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo chiềudầy cách nhiệt thực (W/m2k), (kt = 0,208 W/m2k)

F : là diện tích bề mặt của kết cấu bao che (m2)

t : là độ chênh lệch nhiệt độ trong kho và ngoài kho t = t1 – t2 = 36,6 – (-18) = 54,6 0C

t1 : là nhiệt độ bên ngoài môi trường, t1 = 36,6 0C;

t2 : là nhiệt độ trong kho lạnh, t2 = - 25 0C

Dòng nhiệt truyền qua tường:

QT = k1× F1× t = 0,1997× (450×6) × 54,6 = 29440 (W)Dòng nhiệt truyền qua trần:

QTR = ktr.F.t = 0,1997× 450 × 54,6 = 4906,6 (W)Dòng nhiệt truyền qua nền:

QN= kn.Fn.t = 0,201×450×54,6 = 4938,6 (W)Vậy: dòng nhiệt qua kết cấu bao che gồm:

Q1 = Q11= QT+ QTR+ QN

=29440 + 4906,6 + 4938,6= 39285,2 (W)

3.2.3 Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra

3.2.2.1 Khi tính nhiệt tải cho thiết bị: Q2

Ta có: Q2 Q2spQ2bb (W)

Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra gồm có

sp 2

Q : Dòng nhiệt do chính sản phẩm toả ra (W)

bb 2

Q : Dòng nhiệt do bao bì mang vào (W)

a) Tính dòng nhiệt do sản phẩm toả ra.

Ta có:

) W ( 3600 24

1000 )

i i ( M

Q sp đ đ c

Trong đó:

Mđ : là khối lượng hàng hoá nhập vào kho bảo quản đông (t/24h)

Đối với kho bảo quản M = 0,06.E = 0,06 × 800 = 48 (t/24h)

iđ, ic : là Entanpi của sản phẩm ở nhiệt độ vào kho và nhiệt độ bảo quảntrong kho (J/kg)

Hàng hoá bảo quản trong kho bảo quản đã được cấp đông đến nhiệt độ bảoquản tuy nhiên trong quá trình xử lý như: đóng gói, vận chuyển… nhiệt độ sản phẩmtăng lên ít nhiều nên đối với sản phẩm bảo quản đông lấy nhiệt độ vào kho tại tâm sảnphẩm là -10 0C đối với cá béo, ta có.[TL1-112]:

iđ = 32700 (J/kg) , ic = 5000 (J/kg)

3600 24

1000 )

5000 32700

( 48

b) Tính dòng nhiệt do bao bì toả ra.

Dòng nhiệt do bao bì toả ra tính theo công thức:

( W )

3600 24

1000 )

t t (

C M

) ( 8 , 2108 3600

24

1000 ))

18 ( 8 ( 1460 8

, 4

3.2.2.2 Khi tính nhiệt tải cho máy nén: Q2MN

Khối lượng sản phẩm nhập vào kho bảo quản đông trong 1 ngày đêm (t/24h)

M = (0,027 ÷ 0,035)Eđ [TL1,111]

Lấy M = 0,035 Eđ = 0,035×800 = 28 (t/24h)

Tính toán tương tự như trên, MN

Q2 =10499 (W)Nhận xét: MN

Q2 ≈ 60%Q2

3.2.4 Dòng nhiệt do vận hành.

) W ( Q Q Q Q

4

3 4

2 4

1 4

4

QDòng nhiệt do động cơ điện 3

4

QDòng nhiệt do mở cửa 4

4

Q

a) Tính dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra:

Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra xác định theo công thức:

) W ( F A

Q 1

Trong đó:

F : là diện tích buồng, F = 450 (m2)A: là nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng trên 1m2 diện tích (W/m2)

Nhiệt lượng do 1 người toả ra khi làm việc nặng nhọc là 350 (W/người)

n : Là số người làm việc trong buồng Chọn n = 4 người.

c) Dòng nhiệt do các động cơ điện toả ra.

Động cơ làm việc trong kho lạnh chỉ có động cơ quạt dàn lạnh

Dòng nhiệt này được xác định theo công thức:

) W ( N 1000

Vậy 67695 ( ) 67 , 7 ( )

9 , 0

56940 07

, 1

Là phương pháp làm lạnh kho lạnh bằng dàn bay hơi đặt trong kho lạnh, môi

chất lạnh lỏng sôi thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh Làm lạnh trực tiếp có thể làdàn lạnh đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức

Gián tiếpNhờ chất tải lạnh

Làm lạnh kho

Trực tiếpNhờ môi chất lạnh

Đối lưu không khí tự nhiên Đối lưu không khí cưỡng

bứcHình 4.1: Sơ đồ các phương pháp làm lạnh

 Ưu điểm:

 Thiết bị đơn giản không cần thêm một vòng tuần hoàn phụ

 Tuổi thọ cao, kinh tế vì không phải tiếp xúc với nước muối là một chất ănmòn kim loại rất mạnh

 Đứng về mặt nhiệt động thì ít tổn thất năng lượng vì hiệu nhiệt độ giữa kholạnh và dàn bay hơi trực tiếp bao giờ cũng nhỏ hơn hiệu nhiệt độ giữa kho lạnh vớinhiệt độ bay hơi gián tiếp qua nước muối

 Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ nghĩa là khi làm lạnh trực tiếp thời gian từkhi mở máy đến lúc kho lạnh đạt nhiệt độ yêu cầu sẽ nhanh hơn

 Nhiệt độ kho lạnh có thể giám sát qua nhiệt độ sôi của môi chất, nhiệt độ sôi

có thể xác định dễ dàng qua áp kế của đầu hút máy nén

 Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ bằng cách đóng ngắt máy nén (đối với máylạnh nhỏ và trung bình)

 Nhược điểm:

 Đối với hệ thống máy lạnh lớn thì lượng môi chất nạp vào máy lớn, khảnăng rò rỉ của môi chất lớn, khó có khả năng rò tìm ra được chỗ rò rỉ để xử lý Tổnthất áp suất cho việc cấp lỏng cho những dàn bay khi ở xa khó hồi dầu nếu dùng môichất Frêon, máy nén dễ hút phải ẩm, việc bảo vệ máy nén khó khăn

 Trữ lạnh của dàn lạnh trực tiếp kém khi máy lạnh ngừng hoạt động thì dànlạnh cũng hết lạnh nhanh chóng

4.1.1.2 Làm lạnh gián tiếp.

Là phương pháp làm lạnh kho bằng các dàn chất tải lạnh như nước muối,Glycon thiết bị bay hơi được đặt ở ngoài kho lạnh, chất tải lạnh chạy tuần hoàn quadàn bay hơi thải nhiệt ở đó, đến kho lạnh thu nhiệt trong kho lạnh cứ như vậy kholạnh được làm lạnh liên tục Dàn lạnh gián tiếp cũng có thể là dàn lạnh đối lưu tựnhiên hoặc đối lưu cưỡng bức

 Máy lạnh có cấu tạo đơn giản, đường ống dẫn môi chất ngắn hệ thống lạnhđược chế tạo ở dạng tổ hợp hoàn chỉnh nên chất lượng cao, độ tin cậy lớn, dễ dàngkiểm tra lắp đặt và hiệu chỉnh.

 Dung dịch chất tải lạnh có khả năng trữ lạnh lớn sau khi máy ngừng hoạtđộng, nhiệt độ kho lạnh có khả năng duy trì được lâu hơn

 Nhược điểm

 Năng suất lạnh của máy bị giảm do chênh lệch nhiệt độ lớn

 Hệ thống thiết bị cồng kềnh vì phải thêm vòng tuần hoàn cho chất tải lạnh

 Tốn năng lượng bổ xung cho bơm hoặc cánh khuấy chất tải lạnh

Qua sự phân tích ưu nhược điểm của 2 phương pháp làm lạnh trên Chọnphương pháp làm lạnh cho kho đang thiết kế là phương pháp làm lạnh trực tiếp Nóphù hợp với điều kiện của kho lạnh, như hệ thống không cồng kềnh, dễ điều chỉnhnhiệt độ, tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ

4.1.3 Chọn các thông số của chế độ làm việc.

Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng 4 nhiệt độ sau:

 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0

 Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh tk

 Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql

 Nhiệt độ hơi hút về máy nén (nhiệt độ quá nhiệt) tqn

4.1.2.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ của kho lạnh Có thể lấynhư sau:

t0 = tb - t0 (0C)Trong đó:

tb: là nhiệt độ kho lạnh tb = - 18 0C

t0 : là hiệu nhiệt độ yêu cầu

Kho lạnh lựa chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp, hiệu nhiệt độ yêu cầu là từ

8  130C nên chọn t0 = 12 0C.[TL1-171]

Vậy: t0 = -18 - 12 = - 30 0C

4.1.2.2 Nhiệt độ ngưng tụ.

Nhiệt độ ngưng tụ của hơi môi chất lạnh phụ thuộc vào môi trường làm mát vànhiệt độ của chất tải nhiệt chạy qua thiết bị ngưng tụ.

Thiết bị ngưng tụ của hệ thống lạnh có tác nhân làm mát là nước lấy từ nguồnnước thành phố được tuần hoàn khép kín qua tháp giải nhiệt

Nhiệt độ ngưng tụ được xác định theo biểu thức:

tk = tw2 + tk (0C)Trong đó:

tw2: là nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng, 0C;

tk: là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, 0C

Chọn nhiệt độ ngưng tụ thực ra là một bài toán tối ưu về kinh tế và kỹ thuật, để đạtgiá thành một đơn vị lạnh là nhỏ nhất, nếu hiệu nhiệt độ ngưng tụ nhỏ, nhiệt độ ngưng

tụ thấp, năng suất lạnh tăng nhưng phải chi phí cho điện năng chạy bơm nước tk = 3  50C có nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra từ 3  5 0C,Chọn tk = 50C [TL1-172]

Nhiệt độ nước đầu vào, đầu ra chênh lệch nhau ( 2  6) 0C phụ thuộc vào kiểubình ngưng [TL1-172]

4.1.2.3 Nhiệt độ quá nhiệt (tqn).

Nhiệt độ quá nhiệt là nhiệt độ của hơi môi chất trước khi vào máy nén Nhiệt độhơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất

Mục đích của việc quá nhiệt hơi hút là để bảo vệ máy nén tránh không hút phảilỏng Tuỳ từng loại môi chất và máy nén mà có nhiệt độ quá nhiệt khác nhau

Với môi chất NH3 độ quá nhiệt chọn tqn = 10oC

83 , 1

3 =8

4 5' 5 7 10 9

Hình 4.2: sơ đồ nguyên lý

Chu trình này có một số đặc điểm sau:

Môi chất lạnh lỏng được quá lạnh trong ống xoắn Nhiệt độ không hạ được đếnnhiệt độ trung gian vì hiệu nhiệt độ trao đổi nhiệt không thuận nghịch trong ống xoắn.Nhiệt độ quá lạnh lớn hơn nhiệt độ trung gian 35oC

Lượng lỏng qua van tiết lưu TL1 chỉ vừa đủ để làm mát hơi nóng ở trạng thái 2

từ máy nén hạ áp xuống đến trạng thái hơi bão hoà

Môi chất lỏng có áp suất pk được tiết lưu thẳng qua TL2 xuống po không qua ápsuất trung gian

BTG TL2 TL1

BH NTA

NCA NT

H 2 O

10 6 7

5 5' 4 3=8 2

1 1' Qo

Lỏng vào bình bay hơi không bị lẫn dầu của hơi do máy nén hạ áp đem tới Đây

là ưu điểm rất lớn về vận hành vì tránh được dầu ở cấp hạ áp quánh đặc do nhiệt độthấp bám trên bề mặt làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt đáng kể của bình bay hơi

Tiết lưu từ pk xuống po nên có thể đưa đi xa vì hiệu áp lớn

Chu trình làm việc:

1’- 1 : Quá nhiệt hơi hút

1 – 2 : Nén đoạn nhiệt cấp hạ áp từ po đến pk

2 – 3 : làm mát hơi quá nhiệt hạ áp xuống đường bão hoà x = 1

3 – 4 : Nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ ptg đến pk

4 – 5 : Làm mát ngưng tụ và quá lạnh lỏng trong bình ngưng

5 – 7 : Tiết lưu từ áp suất pk vào bình trung gian

5 – 6 : Quá lạnh lỏng đẳng áp trong bình trung gian

6 – 10 : Tiết lưu từ áp suất pk đến po

10 – 1’ : Bay hơi thu nhiệt từ môi trường lạnh

Bảng 4.1: Bảng tổng hợp các thông số trên các điểm nút của chu trình.

1723

10 '

i

 Năng suất lạnh riêng thể tích:

) / ( 1190 1

1

m kJ v

1762

) 1762 1975

)(

533 1945 ( ) 1748 1945

(

) )(

( ) (

7 3

3 4 6 2 1 2

kg kJ

l

i

i i i

533 1945 690 1975

7 3

6 2 5 4 1

3 5 4

kg kJ

i i

i i i i m

m i i

7 , 67

q

Q m

tg o o

o o m 1 o

tg tg o

o o HA

T

T p

p p p

p p c p

p p

, 0

005 , 0 12 , 0 12

, 0

01 , 0 47 , 0 03 , 0 12

, 0

005 , 0 12

001 , 0 275

243

k) Công suất tiếp điện hạ áp:

el td

e elHA

N N



 .



Trong đó:

td: Hiệu suất truyền động, td = 0,95

el : Hiệu suất động cơ điện, el = 0,95

) 42 , 18 95 , 0 95 , 0

62 , 16

N N

el td

533 1945 057 , 0

7 3

6 2 1

i i

i i m

tg tg m tg k k tg

tg tg

T p

p p p

p p c p

p p

275 47

, 0

01 , 0 47 , 0 47

, 0

005 , 0 83 , 1 03 , 0 47

, 0

01 , 0 47 , 0

e) Công nén đoạn nhiệt:

001 ,

pms:áp suất ma sát riêng, chọn pms = 0,06MPa

i) Công suất hữu ích trên trục máy nén:

N e N i N ms  18 , 5  1 , 2  19 , 7 (kW)

j) Công suất tiếp điện cao áp:

el td

e elCA

N N







Trong đó:

td: Hiệu suất truyền động, td = 0,95

el : Hiệu suất động cơ điện, el = 1

21 , 83 ( )

95 , 0 95 , 0

7 , 19

N N

el td

- Năng suất lạnh đạt được : 79,7 kcal/h

- Công suất trên trục………… : 46 kW

46

kW



Nđộng cơ = Nđấu dây × 2 = 51,1×2 = 102,2 (kW)

4.5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT.

4.4.2 Vai trò, vị trí và đặc điểm của các thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống

lạnh:

Trong hệ thống lạnh thì các thiết bị trao đổi nhiệt chiếm một tỷ lệ rất lớn vềkhối lượng (52 – 68%) và thể tích (45 – 62%) của toàn bộ hệ thống Trong đó, hầu hết

các hệ thông lạnh đều cần có hai thiết bị trao đổi nhiệt quan trọng nhất là thiết bịngưng tụ và thiết bị bay hơi

Khối lượng kim loại để chế tạo các thiết bị trao đổi nhiệt cũng chiếm một tỷ lệrất lớn trong hệ thống

Các thiết bị trao đổi nhiệt có ảnh hưởng rất lớn tới các đặc tính năng lượng củamáy lạnh Do bề mặt trao đổi nhiệt của các thiết bị không thể quá lớn nên nhiệt độngưng tụ tk trong máy lạnh phải cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh, và nhiệt độsôi t0 phải thấp hơn nhiệt độ của môi trường cần làm lạnh Các trị số chênh lệch nhiệt

độ tk và t0 này gây nên độ không thuận nghịch bên ngoài của chu trình nhiệt động

và dẫn tới tổn thất năng lượng

4.4.3 Thiết bị ngưng tụ.

4.4.3.1 Khái niệm:

Thiết bị ngưng tụ dùng để truyền nhiệt lượng của tác nhân nhiệt ở nhiệt độ caocho môi trường của chất giải nhiệt Hơi môi chất đi vào thiết bị ngưng tụ thường là hơiquá nhiệt, cho nên trước tiên nó phải được làm lạnh đến nhiệt độ bão hoà rồi đến quátrình ngưng tụ, sau cùng là bị quá lạnh vài độ trước khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ Đốivới hệ thống lạnh chỉ có một máy nén, việc tính toán thiết bị ngưng tụ phù hợp vớiviệc tính máy nén của chu trình lạnh Song với hệ thống lạnh có nhiều máy nén vànhiều nhiệt độ sôi khác nhau thì việc tính thiết bị ngưng tụ được tính chung cho cả hệthống

4.4.2.2 Phân loại:

Có nhiều cách để phân loại thiết bị ngưng tụ

 Dựa vào dạng của môi trường làm mát, có thể chia các thiết bị ngưng tụ thành 4nhóm:

1 Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước

2 Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước – không khí

3 Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí

4 Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng môi chất sôi hay các sản phẩm công nghệ

 Dựa theo đặc điểm của quá trình ngưng tụ môi chất, có thể chia thiết bị ngưng tụthành 2 nhóm:

1 Thiết bị ngưng tụ có môi chất ngưng ở bề mặt ngoài của bề mặt trao đổi nhiệt.

2 Thiết bị ngưng tụ có môi chất ngưng trên bề mặt trong của của bề mặt trao đổi

nhiệt

 Dựa theo đặc điểm quá trình chảy của môi trường làm mát qua bề mặt trao đổi

nhiệt có thể chia thành các nhóm:

1 Thiết bị ngưng tụ có môi trường làm mát tuần hoàn tự nhiên

2 Thiết bị ngưng tụ có môi trường làm mát tuần hoàn cưỡng bức

3 Thiết bị ngưng tụ có tưới chất lỏng làm mát

Yêu cầu đề bài : bình ngưng ống chùm vỏ bọc nằm ngang

4.4.2.3 Xác định diện tích bề mặt truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ:

 Tính hiệu số nhiệt độ trung bình logarit:

tbNC t

min max

tbNC

t

tln

tt

tW1: nhiệt độ nước vào bình ngưng, tW1 = 360C

tW2: nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng, tW2 = 410C

t t

t t

min max

min

5

10ln

510ln

07 , 7 800

98900

2

m t

k

Q F

tb

tt k

F n

- Chọn n = 66 ống

- Chọn số lối nước tuần hoàn là: 2

Vậy số ống trong một lối là: 33

 Lưu lượng khối lượng nước tuần hoàn:

) ( W2 W1

tt k

t t C

Q G





Trong đó:

G: lưu lượng khối lượng nước tuần hoàn (kg/s)

C: nhiệt dung riêng của nước, C = 4,186 kJ/kg độ

) 36 41 ( 186 , 4

9 , 98 )

C

Q G

W W

tt k

h m s

m G



: khối lượng riêng của nước,  = 1000 (kg/m3)

 Vận tốc nước đi trong ống:

)/(414,0334

)021,0.(

14,3

00473,0

Z f

2 T T



 : tiết diện ngang của ống trao đổi nhiệt

 Xác định hệ số tỏa nhiệt của nước và vách trong ống:

Từ các thông số: t tb 38 , 5 0C

2

41 36