Đồ án thiết kế khu vui chơi thế giới tuyết Vinh SangVĩnh Long

Đồ án chuyên ngành nhiệtlạnh, đồ án mô tả cách tính toán một hệ thống lạnh và cách tính toán chọn máy nén và thiết bị trong một hệ thống lạnh hoàn chỉnh qua đó xác định được một khu vui chơi băng đăng thế giới tuyết.

TRƯỜNG ĐHCN TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CN NHIỆT LẠNH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

1 Số liệu cho trước:

 Kích thước nhà vui chơi: W x L x H = 8 x 16 x 4

 Nhiệt độ trong phòng – 10o

C

 Vị trí lắp đặt tại Long Hồ Vĩnh Long

2 Nội dung thực hiện:

4 Ngày giao nhiệm vụ: 10/9/2014

5 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 10/12/2014

6 Giảng viên hướng dẫn: Th.S Võ Long Hải

Khoa CN Nhiệt - Lạnh Giảng viên hướng dẫn

Th.s Võ Long Hải

LỜI MỞ ĐẦU

Nước ta đang bước vào thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa nhằm đưa Việt Nam trở thành nước công nghiệp văn minh hiện đại Trong những năm qua cùng với sự phát triển kinh tế của cả nước, ngành KỹThuật Lạnh đã có những bước phát triển rất mạnh mẽ và vượt bậc, phạm vi ngày càng được mở rộng trong đời sống và

kĩ thuật

Ngày nay, trình độ khoa học phát triển rất nhanh ngành Kỹ Thuật Lạnh được

áp dụng trong các lĩnh vực bảo quản thực phẩm, nông sản… đang rất phổ biến ở nước ta, kĩ thuật lạnh trong những năm qua đã hỗ trợ đắc lực cho nhiều ngành kinh

tế cũng như giúp nâng cao chất lượng cuộc sống Các sản phẩm thực phẩm như: thịt, cá, rau, quả nhờ có bảo quản mà có thể vận chuyển đến nơi xa xôi hoặc bảo quản trong thời gian dài mà không bị hư thối

Bên cạnh đó một ứng dụng rất mới của ngành Kỹ Thuật Lạnh đó là khu vui chơi thế giới tuyết, một loại hình giải trí rất mới lạ mà thoáng nghĩ chúng ta chỉ có thể thấy ở các nước có khí hậu lạnh giá nhưng hiện nay với sự phát triển của khoa học kĩ thuật chúng ta có thể vui đùa cùng với người tuyết, băng tuyết nhân tạo ngay tại đất nước nhiệt đới nóng ẩm như Việt Nam, chúng ta có thể thấy trong các khu vui chơi hiện đại nổi tiếng của Thành Phố Hồ Chí Minh như: Suối Tiên, Đầm Sen, Đại Nam… tạo ra địa điểm du lịch vui chơi vào các kỳ nghỉ cuối tuần

Là sinh viên của khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh trường Đại Học Công Nghiệp

TP HCM, nhận thức được tầm quan trọng của ngành Kỹ Thuật Lạnh cũng như nắm bắt được nhu cầu, triển vọng để phát triển trong tương lai nhóm chúng em đã

đề xuất một đề tài rất mới “Tính toán, thiết kế nhà vui chơi – Thế giới tuyết cho

khu du lịch Vinh Sang – Long Hồ – Vĩnh Long” Nhằm xây dựng một loại hình

vui chơi giải trí mới lạ

Đồ án gồm có 6 chương như sau:

Chương I: TỔNG QUAN

Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỒ ÁN

Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Chương IV: TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG LẠNH

Chương V: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LẠNH

Chương VI: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN

LỜI CẢM ƠN

Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Th.s Võ Long Hải Thầy đã tận tình hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án, nhóm chúng em cũng gửi lời cảm ơn đến Thầy Cô của khoa Công Nghệ Nhiệt lạnh đã truyền đạt kiến thức quý báo cho chúng em trong những năm qua để chúng em có

đủ kiến thức để thực hiện đồ án chuyên ngành 1 – Kỹ Thuật lạnh – Điều Hòa Không Khí

Trong quá trình thực hiện đồ án mặc dù chúng em đã rất cố gắng nhưng cũng không trách khỏi những sai sót trong quá trình thực hiện, chúng em mong nhận được nhiều ý kiến hướng dẫn, đóng góp của Thầy Cô và các bạn để rút ra được kinh nghiệm thực tiễn còn thiếu để nhóm bổ sung và hoàn thiện hơn về đồ án, chúng em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Bảng kí hiệu

Dòng nhiệt do thông gió khu vui

Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng vận

hành

Dòng nhiệt do các động cơ điện

tỏa ra

Lưu lượng môi chất nén qua máy

BẢNG PHỤ LỤC

Bảng 1.1: Thông số nhiệt độ và độ ẩm của tỉnh Vĩnh Long

Bảng 1.2: Vật liệu cách nhiệt, cách ẩm và xây dựng

Bảng 1.3: Hệ số truyền nhiệt k vách ngoài phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh,

W/m2K

Bảng 1.4: Hệ số toả nhiệt 𝛼1 và 𝛼2

Bảng 1.5: Chọn vật liệu cách nhiệt trần khu vui chơi

Bảng 1.6: Chọn vật liệu cách nhiệt nền

Bảng 1.7: Vật liệu cách nhiệt cho vách

Bảng 1.8: Hiệu nhiệt độ dư phụ thuộc hướng và tính chất bề mặt tường

Bảng 1.9: Vật liệu cách nhiệt, cách ẩm và xây dựng

Bảng 1.10: Các loại ống dùng cho môi chất Freon

Bảng 1.11: Năng suất lạnh danh định van tiết lưu điện tử AKV của Danfoss phụ

thuộc vào các loại ga lạnh khác nhau và hiệu áp qua van Δp, R22

Bảng 1-12: Các đặc tính kỹ thuật tháp RINKI

Bảng 1-13: Bơm li tâm ( chế tạo tại Nga)

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Lịch sử phát triển 1

1.2 Tổng quan về khu du lịch Vinh Sang: 2

1.2.1 Giới thiệu về khu du lịch Vinh Sang: 2

1.2.2 Lý do chọn đề tài: 3

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỒ ÁN 4

2.1 Cơ sở lý thuyết: 4

2.1.1 Cách nhiệt và cách ẩm : 4

a) Vật liệu cách nhiệt khu vui chơi: 4

b) Vật liệu cách ẩm khu vui chơi: 4

2.1.2 Chu trình Freon một cấp: 5

2.1.3 Tính toán chu trình lạnh: 6

2.2 Một số công thức tính toán: 8

2.2.1Một số công thức tính hệ số truyền nhiệt: 8

2.2.2 Một số công thức tính nhiệt khu vui chơi: 9

2.2.3 Một số công thức tính công máy nén: 12

2.2.4 Một số công thức tính chọn đường ống: 14

2.2.5 Một số công thức tính chọn tháp giải nhiệt: 14

2.2.6 Một số công thức tính chọn bơm nước: 15

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 18

3.1 Chọn kích thước khu vui chơi: 18

3.2 Tính cách nhiệt cách ẩm: 18

3.2.1 Tính cách nhiệt cho vách: 18

3.2.2 Tính kiểm tra đọng sương: 18

3.2.3 Kiểm tra đọng ẩm: 19

3.2.4 Tính cách nhiệt cho trần: 20

3.2.5 Tính cách nhiệt cho nền: 21

3.3 Tính toán cân bằng nhiệt: 21

3.3.1 Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che: 21

3.3.2 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra: 22

3.3.3 Dòng nhiệt do thông gió khu vui chơi: 22

3.3.4 Dòng nhiệt do vận hành: 23

a) Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng tỏa ra: 23

b) Dòng nhiệt do người tỏa ra: 23

c) Dòng nhiệt do các động cơ điện tỏa ra: 23

d) Dòng nhiệt do mở cửa: 23

3.3.5 Dòng nhiệt do sản phẩm hô hấp: 23

3.3.6 Tính năng suất lạnh của máy nén: 24

3.4 Tính toán chu trình lạnh và chọn thiết bị: 24

3.4.1 Tính toán chu trình: 24

a) Sơ đồ nguyên lý và chu trình lạnh một cấp: 24

3.4.2 Tính chọn thiết bị: 27

a) Chọn máy nén: 27

b) Chọn thiết bị ngưng tụ: 31

c) Tính chọn dàn lạnh: 34

3.4.3 Tính toán chọn các thiết bị phụ: 37

a) Van tiết lưu: 37

b) Phin sấy lọc: 39

c) Van một chiều: 40

d) Van an toàn: 41

e) Van chặn: 42

f) Van tạp vụ: 43

g) Van điện từ: 44

3.4.4 Tính chọn đường ống dẫn môi chất: 45

a) Đường ống hút từ thiết bị bay hơi về máy nén: 45

b) Đường ống đẩy từ máy nén đến thiết bị ngưng tụ: 46

3.4.5 Tính chọn tháp giải nhiệt: 46

3.4.6 Chọn bơm nước giải nhiệt: 49

CHƯƠNG IV: TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG LẠNH 53

4.1 Tổng thiết bị điện: 53

4.1.1 Contactor (M): 53

4.1.2 Rơle xả tuyết (DF), điều khiển nhiệt độ (Ther) 55

4.1.3 Rơle thời gian: 56

4.1.4 Rơle trung gian (AX) 57

4.1.5 Rơle áp suất thấp (LPS), rơle áp suất cao (HPS): 57

4.1.6 Rơle áp suất dầu (OPS): 58

4.1.7 Rơle áp suất nước (WPS): 59

4.1.8 Điện trở xả tuyết (H): 60

4.1.9 Rơle bảo vệ quá tải (OL): 60

4.1.10 Rơle bảo vệ mất pha: 61

4.1.11 Nút nhấn ON-OFF, công tắc xoay, chuông báo, đèn báo 62

CHƯƠNG V: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LẠNH 65

5.1 Quy trình vận hành: 65

5.1.1 Chuẩn bị vận hành: 65

5.1.2 Vận hành: 65

a) Chế độ vận hành tự động (AUTO): 65

b) Các bước vận hành bằng tay (MANUAL): 66

5.1.1 Dừng máy: 66

a) Dừng máy bình thường: 66

b) Dừng máy sự cố: 67

5.2 Bảo dưỡng hệ thống: 67

5.2.1 Bảo dưỡng máy nén: 67

5.2.2 Bảo dưỡng thiết bị ngưng tụ: 68

5.2.3 Bảo dưỡng thiết bị bay hơi: 68

5.2.4 Bảo dưỡng van tiết lưu: 68

5.2.5 Bảo dưỡng tháp giải nhiệt: 68

CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 69

6.1 Kết luận: 69

6.2 Đề xuất ý kiến: 69 BẢNG PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Lịch sử phát triển

Từ lâu con người đã biết tận dụng lạnh của thiên nhiên như băng tuyết để ướp lạnh bảo quản thực phẩm Từ thế kỉ XIX phương pháp làm lạnh nhân tạo đã ra đời và phát triển đến đỉnh cao của khoa học kỹ thuật hiện đại

Kỹ thuật lạnh là kỹ thuật tạo ra môi trường có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ bình thường của môi trường Giới hạn giữa nhiệt độ lạnh và nhiệt độ bình thường còn có nhiều quan điểm khác nhau Nhưng nhìn chung thì giới hạn của môi trường lạnh là môi trường có nhiệt độ nhỏ hơn 200C

Trong môi trường lạnh được chia làm hai vùng nhiệt độ Đó là khoảng nhiệt

độ dương thấp khoảng này có nhiệt độ từ 0 ÷ 200

C còn khoảng nhiệt độ còn lại là nhiệt độ lạnh đông của sản phẩm Đây là khoảng nhiệt độ đóng băng của nước, tùy theo loại sản phẩm mà nhiệt độ đóng băng khác nhau

Từ trước công nguyên con người tuy chưa biết làm lạnh nhưng đã biết đến tác dụng của lạnh và ứng dụng của chúng phục vụ trong cuộc sống Họ đã biết dùng mạch nước ngầm có nhiệt độ thấp chảy qua để chứa thực phẩm và bảo quản thực phẩm lâu hơn

Người Ai Cập cổ đại đã biết dùng quạt cho nước bay hơi ở các hộp xốp để làm mát không khí cách đây 2500 năm

Người Ấn Độ và người Trung Quốc cách đây 2000 năm đã biết trộn muối với nước hoặc với nước đá để tạo nhiệt độ thấp hơn

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

Sau đó là sự hóa lỏng được khí SO2 vào năm 1780 do Clouet và Monge tiến hành Bước sang thế kỉ XVII thì Faraday đã hóa lỏng được hàng loạt các chất khí khác như: H2S, CO2, C2H2, NH3, O2, N2, HCL…

Năm 1834 Jacob Perkins (Anh) đã phát minh ra máy lạnh nén hơi đầu tiên với đầy đủ các thiết bị hiện đại gồm có máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi và van tiết lưu

Sau đó có hàng loạt các phát minh mới như của kỹ sư Carres (Pháp) về máy lạnh hấp thụ chu kỳ và liên tục với các cặp môi chất khác nhau

Máy lạnh hấp thụ khuếch tán hoàn toàn không có chi tiết chuyển động được Gerppt (Đức) đăng ký bằng phát minh năm 1898 và được Planten cùng Munter (Thụy Điển) hoàn thiện năm 1922 Máy lạnh Ejector hơi nước đầu tiên do Leiblane chế tạo năm 1910 Nó có cấu tạo đơn giản, năng lượng tiêu tốn là nhiệt năng do đó

nó có thể tận dụng các nguồn phế thải

Một sự kiện quan trọng của lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh là việc sản xuất

và ứng dụng Freon ở Mỹ vào năm 1930, Freon là các khí Hidrocarbon được thay thế một phần hay toàn toàn bộ các nguyên tử Hidro bằng các nguyên tử gốc Halogen như : Cl, F, Br

Freon là những chất lạnh có nhiều tính chất quý báu như không cháy, không

nổ, không độc hại, phù hợp với chu trình làm việc của máy nén hơi Nó góp phần tích cực vào việc thúc đẩy kỹ thuật lạnh phát triển Nhất là kỹ thuật điều hòa không khí

Ngày nay kỹ thuật lạnh hiện đại đã phát triển mạnh, cùng với sự phát triển của khoa học, kỹ thuật lạnh đã có những bước phát triển vượt bâc

Phạm vi nhiệt độ của kỹ thuật lạnh ngày càng được mở rộng Người ta đang tiến dần nhiệt độ không tuyệt đối

Công suất lạnh của máy cũng được mở rộng, từ máy lạnh vài mW sử dụng trong phòng thí nghiệm đến các tổ hợp có công suất hàng triệu W ở các trung tâm điều tiết không khí

Hệ thống lạnh ngày nay thay vì lắp ráp các chi tiết, thiết bị lại với nhau thì các tổ hợp ngày càng được hoàn thiện, do đó quá trình lắp ráp, sử dụng thuận tiện

và chế độ làm việc hiệu quả hơn

Hiệu suất máy tăng lên đáng kể, chi phí vật tư và chi phí cho một đơn vị lạnh giảm tuổi tọ và độ tin cậy của máy tăng lên Mức độ tự động hóa của các hệ thống lạnh và các máy được tăng lên rõ rệt Những thiết bị tự động hoàn toàn bằng điện tử và vi điện tử thay thế cho các thiết bị thao tác bằng tay

Ngày nay, kỹ thuật lạnh đã đi sâu vào nhiều lĩnh vực khoa học như: công nghệ thực phẩm, công nghệ cơ khí chế tạo máy, luyện kim, y học và ngay cả kỹ thuật điện tử Lạnh đã được phổ biến và đã gần gũi với đời sống con người Các sản phẩm thực phẩm như: thịt, cá, rau, quả nhờ có bảo quản mà có thể vận chuyển đến nơi xa xôi hoặc bảo quản trong thời gian dài mà không bị hư thối

Bên cạnh đó còn làm các khu vui chơi giải trí như: thế giới tuyết, khu trượt tuyết, băng đăng…tạo ra địa điểm du lịch vui chơi vào các kỳ nghỉ cuối tuần

1.2 Tổng quan về khu du lịch Vinh Sang:

1.2.1 Giới thiệu về khu du lịch Vinh Sang:

Khu du lịch Vinh Sang nằm ở đầu cù lao An Bình, dọc theo bờ sông Cổ Chiên, đối diện thành phố Vĩnh Long, thuộc ấp An Thuận, xã An Bình, huyện Long

Hồ, tỉnh Vĩnh Long

Đặc điểm : Khu vực này có diện tích 2,2 ha như một khu vườn thiên nhiên rộng lớn có hệ thống kênh rạch liên thông nhau với đa dạng các loại cây ăn trái Đây

còn là nơi bảo tồn nhiều loài chim, thú quý hiếm và là một khu vui chơi giải trí hấp dẫn với hàng loạt các trò chơi hiện đại và dân gian

Để tận hưởng cảm giác thanh thản, thư nhàn ở một vùng quê không xa lắm chốn thành thị có dịp khám phá cuộc sống miệt vườn Nam Bộ, biết nhiều động vật quý hiếm, được tham gia nhiều trò chơi hiện đại và dân gian, được câu cá sấu, được cưỡi đà điểu, bạn và gia đình nên đến đây

Từ trung tâm thành phố Hồ Chí Minh, đi khoảng 70km theo hướng Mỹ Tho (Tiền Giang) đến ngã tư lớn để đi vào trung tâm thành phố Mỹ Tho du khách rẽ phải

về hướng cầu Mỹ Thuận, đi khoảng 60km du khách sẽ tới cầu Mỹ Thuận nổi tiếng, đây là cây cầu dây văng lớn ở Việt Nam, bắc qua sông Tiền nối hai tỉnh Vĩnh Long

và Tiền Giang Qua cầu Mỹ Thuận du khách rẽ trái về hướng đi Vĩnh Long, đi tiếp khoảng 6km du khách sẽ đến bến tàu Vinh Sang Từ đây du khách có thể đi tàu để đến khu du lịch

Một số dịch vụ và hoạt động du lịch chính ở khu du lịch:

- Tát mương bắt cá

- Câu cá sấu

- Cưỡi đà điểu Châu Phi

- Tắm sông - Trượt nước

- Đi xe đạp trên đường làng

- Ngắm các loài chim quý được ghi trong Sách Đỏ Việt Nam có ở khu du

lịch (Giang Sen hay cò lạo Ấn Độ, cò cổ rắn hay còn gọi là Điêng Điểng hoặc Nhạn

Điểng, Diệc Xám, Chim Cồng Cộc hay còn gọi là Cốc Đế )…

1.2.2 Lý do chọn đề tài:

Tuy khu du lịch có rất nhiều trò chơi thú vị nhưng vẫn còn thiếu 1 số trò chơi hiện đại mang lại cảm giác mới lạ cho một miền quê sông nước miền Tây Là sinh viên nhiệt lạnh và quê ở Miền Tây nên chúng em rất muốn thiết kế 1 khu vui chơi mới lạ với người dân và các em nhỏ quê mình mà trước giờ Miền Tây chưa xuất

hiện đó là Thế Giới Tuyết Một loại hình vui chơi mà trước đây các em chỉ có thể

thấy ở Suối Tiên, Đầm Sen, Đại Nam…

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỒ ÁN

2.1 Cơ sở lý thuyết:

2.1.1 Cách nhiệt và cách ẩm :

a) Vật liệu cách nhiệt khu vui chơi:

Để giảm tổn thất lạnh, các khu vui chơi đều được bao che bằng vật liệu cách nhiệt thật tốt, có hệ số dẫn nhiệt λ rất nhỏ Lớp không khí khô và đứng yên là lớp cách nhiệt lý tưởng nhất có λ = 0,023 W/mK Trong thực tế để tạo ra lớp không khí hoàn toàn đứng yên dưới tác dụng của nhiệt là rất khó khăn Người ta chỉ có thể cố gắng tiến gần tới lớp không khí lý tưởng bằng cách tạo ra trong lớp vật liệu cách nhiệt thật nhiều túi lớp không khí có kích thước thật nhỏ Không khí chứa trong các túi nhỏ đó sẽ mất khả năng đối lưu và gần như là lớp không khí đứng yên hoàn toàn Loại vật liệu cách nhiệt như vậy ta thường gọi là “ mốp xốp” Mốp xốp thường được chế tạo từ vật liệu polyme dưới tác dụng của áp suất và nhiệt độ

Ngoài mốp xốp ra còn có các loại vật liệu cách nhiệt khác rẻ hơn và tất nhiên là hiệu quả cách nhiệt kém hơn Tuy nhiên tùy theo điều kiện cụ thể chúng vẫn được sử dụng một cách hữu hiệu nhất là ở nhiệt độ làm lạnh không quá thấp

b) Vật liệu cách ẩm khu vui chơi :

Ẩm có thể xâm nhập vào khu vui chơi bằng các con đường như sau:

Hút ẩm từ đất theo đường mao dẫn

Mưa (tuyết) rơi trên bề mặt ngoài của khu vui chơi

Do vật liệu xây dựng của phòng lạnh có khả năng hút ẩm từ không khí

Do hơi nước trong không khí có thể ngưng tụ trên mặt ngoài của khu vui chơi

Không khí là hỗn hợp của oxy, nitơ, khí trơ và hơi nước nhiệt độ không khí càng cao thì áp suất riêng phần của hơi nước càng tăng, cho nên áp suất riêng phần của hơi nước bên ngoài phòng lạnh sẽ lớn hơn trong phòng lạnh (vì nhiệt độ ngoài trời cao hơn nhiệt độ trong phòng) Từ đó, hơi nước luôn có xu hướng thâm nhập vào bên trong lớp cách nhiệt Lớp cách nhiệt bị ẩm ướt sẽ giảm khả năng cách nhiệt của mình và do đó sẽ làm tăng tổn thất lạnh đồng thời làm cho vật liệu cách nhiệt mau hư hỏng

Các thông số cần chọn để tính toán chọn theo bảng (1-1):

Chọn nhiệt độ trung bình cả năm của tỉnh Vĩnh Long là : tn = 26,6 0C (𝑡1)Chọn độ ẩm trung bình của tỉnh Vĩnh Long là :φ = 80 %

Nhiệt độ bầu ướt của không khí bên ngoài là: tư = 23.5 0C

Nhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài phòng là: ts = 22.5 0C

Nhiệt độ không khí trong phòng là :tp = -10 0C (𝑡2)

Độ ẩm của không khí trong phòng là: φ = 90%

Cấu trúc cách nhiệt đường ống:

Trong hệ thống các đường ống cách nhiệt chủ yếu các đường ống có nhiệt độ thấp như đường ống hút về máy nén hạ áp và máy nén cao áp, bình trung gian

Vật liệu dùng để cách nhiệt đường ống là polyurethan, cách ẩm thì ta sử dụng tôn mỏng bọc ở ngoài cùng

Với mỗi loại đường ống khác nhau thì chiều dày lớp cách nhiệt cũng khác nhau, nó phụ thuộc vào nhiệt độ môi chất trong mỗi ống và phụ thuộc vào đường kính của đường ống

Việc tính toán chiều dày cách nhiệt, ứng với mỗi đường ống sẽ được trình bày ở phần lắp đặt hệ thống sau khi ta đã chọn được đường kính của ống dẫn môi chất

Hình 2-1: Cấu trúc cách nhiệt đường ống môi chất

2.1.2 Chu trình Freon một cấp:

Hệ thống hoạt động như sau:

Hơi môi chất sinh ra ở thiết bị bay hơi được quá nhiệt sơ bộ (do van tiết lưu nhiệt), đi vào thiết bị hồi nhiệt, thu nhiệt của chất lỏng nóng, quá nhiệt đến t1 rồi được hút vào máy nén Qua máy nén hơi được nén đoạn nhiệt lên trạng thái 2 và được đẩy vào bình ngưng tụ Trong bình ngưng tụ, hơi thải nhiệt cho nước làm mát

và ngưng tụ lại thành lỏng Lỏng được dẫn vào bình hồi nhiệt.trong bình hồi nhiệt, lỏng thải nhiệt cho hơi lạnh vừa từ thiết bị bay hơi ra Nhiệt độ hạ từ t3’ xuống t3 Sau đó lỏng đi vào van tiết lưu, được tiết lưu đến trạng thái 4 và được đẩy vào thiết

bị bay hơi Trong thiết bị bay hơi môi chất thu nhiệt của môi trường lạnh và bay hơi Hơi lạnh được máy nén hút về sau khi qua thiết bị hồi nhiệt và tiếp tục chu trình

3 - Đường ống dẫn môi chất

Hình 2-2: Sơ đồ chu trình lạnh Freon một cấp có hồi nhiệt và chu trình biểu diễn

trên đồ thị lgp – i

Sự thay đổi trạng thái của môi chất trong chu trình như sau :

 1’ – 1: Quá nhiệt sơ bộ hơi hút

 1 – 2: Quá trình nén đoạn nhiệt từ áp suất p0 lên áp suất cao pk, s1 = s2

 2 – 2’: Quá trình làm mát đẳng áp hơi môi chất từ trạng thái quá nhiệt xuống trạng thái bão hòa

 2’ – 3’: Quá trình ngưng tụ và đẳng nhiệt

 3’ – 3: Quá lạnh môi chất lỏng đẳng áp

 3 – 4: Tiết lưu đẳng entanpi

 4 – 1’: Quá trình bay hơi trong bình bay hơi đẳng áp và đẳng nhiệt

2.1.3 Tính toán chu trình lạnh:

Chọn chế độ làm việc:

Khu vui chơi có dàn bay hơi đặt trong phòng nên ở đây nhóm chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp

Phương pháp này được định nghĩa như sau:

Là phương pháp làm lạnh khu vui chơi bằng dàn bay hơi đặt trong khu vui chơi, môi chất lạnh lỏng khi sôi nhận nhiệt độ của môi trường cần làm việc

Ưu điểm:

- Thiết bị đơn giản không cần thêm 1 vòng tuần hoàn phụ

- Tuổi thọ cao, có tính kinh tế vì không phải tiếp xúc với nước muối có độ ăn mòn cao

- Về mặt nhiệt động thì ít tổn thất năng lượng, vì hiệu nhiệt độ giữa kho lạnh

và dàn bay hơi trực tiếp bao giờ cũng nhỏ hơn hiệu nhiệt độ giữa kho lạnh với nhiệt độ bay hơi gián tiếp qua nước muối

- Tổn hao khi khởi động nhỏ nghĩa là khi làm lạnh trực tiếp nhiệt độ thời gian

từ khi mở máy tới lúc đạt nhiệt độ yêu cầu nhanh hơn

- Nhiệt độ kho lạnh có thể giám sát theo nhiệt độ sôi của môi chất, nhiệt độ sôi

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

- Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ bằng cách đóng ngắt máy nén

Tên gọi: Mono Clodifo metan

Khí không màu có mùi thơm nhẹ, sôi ở -40,8 0C theo áp suất khí quyển

R22 đang được cho sử dụng tới năm 2040 ở Việt Nam

Chọn các thông số làm việc

Chế độ làm việc của 1 hệ thống lạnh tiêu chuẩn được đặt trưng bằng các thông

số về nhiệt độ như sau:

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh: to

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: tqn

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh:

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào khu vui chơi Ta có thế lấy như sau:

to = tb - ∆to (0C) Trong đó:

tb: Nhiệt độ khu vui chơi là -10 K

∆to: Hiệu nhiệt độ yêu cầu

Khu vui chơi làm lạnh bằng phương pháp trực tiếp, độ ẩm của không khí trong kho cao nên hiệu nhiệt độ yêu cầu là 8 ÷ 13 0C ta chọn 8 0C

to = tb - ∆to = -10 - 8 = - 18 0C Nhiệt độ ngưng tụ:

Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc vào môi trường làm mát Ta chọn làm mát bằng nước nên có biểu thức tính như sau:

tk = tw2 + ∆tkTrong đó

tw2: nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng

∆tk: hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu Chọn ∆tk = 5 K

Bước 1 : Tính tw2

tw2 = tw1 + ( 2 ÷ 6 ) 0C Với tw1: nhiệt độ nước vào bình ngưng Ta lấy nước tự nhiên, qua hệ thống bơm nên có giá trị: 26,6 oC

Chọn ∆t = 5 K: do thiết bị ngưng tụ được thiết kế trong cụm máy là ống chùm vỏ bọc nằm ngang

tw1 = 26,6 0C

tw2 = 26,6 + 6 = 32,6 0C

tk = 32,6 + 5 = 37,6 0C

Nhiệt độ quá nhiệt:

Nhiệt độ quá nhiệt là nhiệt độ của hơi trước khi vào máy nén có công thức:

tqn = to + ∆t Trong đó: ∆t do môi chất là R22 nên ta chọn là 25 K

tqn = -18 + 25 = 7 0C Nhiệt độ quá lạnh:

t t 

Để vách không bị đọng sương thì phải thỏa điều kiện sau: kt< ks

Ks: Là hệ số truyền nhiệt đọng sương

2.2.2 Một số công thức tính nhiệt khu vui chơi:

Theo [1] ta có:

Công thức tính dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 (W) (2.4) Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che:

Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che được định nghĩa là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua tường bao, trần và nền do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong khu vui chơi cộng với các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần được xác định bằng công thức:

Trong đó:

Q11: dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ

Q12 : dòng nhiệt qua tường bao và trần do ảnh hưởng bức xạ

Các kích thước tính toán:

Chiều dài × chiều rộng × chiều cao : 16 ×8 × 4 m

Dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ:

Với: K - hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo chiều dày cách nhiệt thực (W/m2K)

ứng với vách, trần và nền lần lượt là 0,219; 0,148; 0,95 (W/m2

K)

F - diện tích bề mặt của kết cấu bao che: 128 (m2)

T1 - nhiệt độ môi trường bên ngoài: 26 0C

T2 – nhiệt độ trong khu vui chơi : -10 0C

Q – tổn thất nhiệt qua kết cấu

Dòng nhiệt qua trần và tường khu vui chơi do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời:

k - hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo chiều dày cách nhiệt thực: 0,219(W/m2K)

F - diện tích tường của kết cấu: 128 m2

T

du

t

 - hiệu nhiệt độ dư có ảnh hưởng đến bức xạ mặt trời Chọn theo bảng

1-7 theo hướng Tây do có hiệu nhiệt độ dư lớn nhất ta được  tdu T = 8 K

Dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra:

Q2 là dòng nhiệt do sản phẩm khi xử lý lạnh (gia lạnh kết đông hạ nhiệt độ trực tiếp trong buồng bảo quản đông) Ở đây khu vui chơi bảo quản sản phẩm gần như là đá (nước) nên ta có thể xem như Q2 gần bằng 0

Dòng nhiệt do thông gió khu vui chơi:

Q3 = Mk  (i1 – i2) (2.11) Trong đó: Mk lưu lượng không khí của quạt thông gió (kg/s)

i1, i2 là entapy của không khí trong và ngoài khu vui chơi (kJ/kg)

24 3600

k k

V a

M   

Trong đó

V – thể tích khu vui chơi cần thông gió: 512 (m3)

a – bội số tuần hoàn hay số lần thay đổi không khí trong một ngày đêm: 5 lần/24h

ρk – khối lượng riêng của không khí trong khu vui chơi: 1,342 (m3/kg)

Nhiệt lượng do một người tỏa ra khi đi tham quan vui chơi là 350, W/người

n : là số người tối đa tham quan trong khu vui chơi Chọn n = 100

Dòng nhiệt do các động cơ điện tỏa ra:

Động cơ làm việc trong khu vui chơi chỉ có động cơ quạt dàn lạnh

chưa biết cụ thể tổng công suất động cơ điện của quạt dàn lạnh, vì vậy có thể lấy theo định hướng như sau: khu vui chơi có chiều dài khá dài nên cần nhiều dàn lạnh Do đó ta lấy N = 16 Kw

b: hệ số thời gian làm việc chọn b = 0,9

ΣQ: tổng nhiệt tải của máy nén

2.2.3 Một số công thức tính công máy nén:

h – là entapi của môi chất sau khi qua van tiết lưu

Lưu lượng môi chất nén qua máy nén:

k o

p p

Thể tích hút lý thuyết:

tt lt

V V



Công nén đoạn nhiệt:

Ns = m tt  l = m tt  (i2 – i1) (kW) (2.23) Công nén chỉ thị:

Là công nén thực do quá trình nén lệch khỏi quá trình nén đoạn nhiệt lý thuyết

i

s i

N N

Công suất hữu ích:

Là công nén có tính đến tổn thất ma sát của các chi tiết máy nén như

pittong-xi lanh, tay biên-trục khuỷu-ăc pittong,…Đây chính là công đo được trên khuỷu của máy nén

Công suất điện:

Công suất điện Ncl là công suất đo được trên bảng đấu điện có kể đến tổn thất truyền động, khớp, đai,…và hiệu suất chính của động cơ điện

el td

e el

N N



 

Trong đó:

ηtd – là hiệu suất truyền động đai, ở đây ta dùng máy nén bán kín nên ηtd = 1

ηel – là hiệu suất động cơ ηel = 0,8 ÷ 0,95 Chọn ηel = 0,95

Công suất lắp đặt động cơ:

Để đảm bảo an toàn cho hệ thống lạnh, động cơ lắp đặt phải có công suất lớn hơn công suất động cơ điện

Nđ/c = (1,1 ÷ 2,1)  Nel (kW) (2.28) Chọn hệ số an toàn là 1,5

Phụ tải nhiệt dàn ngưng:

2.2.5 Một số công thức tính chọn tháp giải nhiệt:

Tháp giải nhiệt là thiết bị có nhiệm vụ thải toàn bộ lượng nhiệt do môi chất lạnh ngưng tụ thải ra, lượng nhiệt này được thải ra môi trường nhờ chất tải nhiệt trung gian là nước Nước vào bình ngưng tụ có nhiệt độ tw1 nhận nhiệt ngưng tụ

tăng lên (23)0C Nước ra khỏi bình ngưng tụ có nhiệt độ tw2 được đưa qua tháp

giải nhiệt, tại đây nước được phun dưới dạng các giọt trao đổi nhiệt với không khí

đi ngược dòng nhờ quạt gió thổi cưỡng bức Một phần nước được hoá hơi theo không khí ra môi trường, nó mang theo một lượng nhiệt do nước toả ra Sau khi ra khỏi tháp nước giảm nhiệt độ xuống nhiệt độ ban đầu tw1

Theo tài liệu [1] lượng nước tuần hoàn được xác định theo biểu thức:

w 2 w1

k

Q V

C  t t



Trong đó:

 Q k: là nhiệt thải ra ở bình ngưng tụ (kW), Q k= 81,824 Kw

 tw1, tw2: là nhiệt độ nước vào, ra khỏi bình ngưng tụ:

tw1= 26,6 0C

tw2= 31,2 0C

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

  : là khối lượng riêng của nước  1000 kg/m3

2.2.6 Một số công thức tính chọn bơm nước:

Theo tài liệu [1]:

a) Năng suất của bơm được xác định theo biểu thức:

C  t t



3/h) (2.32)

b) Công suất của bơm xác định theo biểu thức:

 N: là công suất yêu cầu kW

 V: năng suất bơm ( lưu lượng ) m3

/s

 H: là tổng trở lực Pa

 : là hiệu suất bơm

Đối với bơm nhỏ  0,6 0,7 , bơm lớn 0,8 0,9

c) Tính tổng trở lực:

Cột áp của bơm:

H = Hh + Hđ + hh + hđ (2.34) Với:

Hh, Hđ – là chiều cao hút và chiều cao đẩy m

hh, hđ – là tổn thất áp suất trên đường ống hút và đẩy Pa

Xác định trở lực đường ống

Ta có: h = hms + hcb, Pa

Tổn thất áp suất do ma sát

 di: là đường kính trong của ống, m

Tiết diện của ống dẫn nước được lấy bằng kích thước của đầu nối bình ngưng tụ

và của tháp giải nhiệt Đường kính ống là 0,05 m

 - là độ nhớt động học của nước, Pa.s

Nước ở 31,2oC nội suy ta được 𝜇 = 783,71 10−6 Pa.s

Nước ở 26,6oC nội suy ta được 𝜇 = 870,37 10−6 Pa.s

Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi:

0

Q F

t t

t t



CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

3.1 Chọn kích thước khu vui chơi:

Theo bảng (1.3) tra được hệ số truyền nhiệt của vách từ ngoài không khí vào khu vui chơi(-100

Lượng nước thẩm thấu qua 1m2

bề mặt kết cấu bao che

2

0,0472 m hMpa/g0,039 133, 2

Áp suất thực tế

p [Pa]

1

i i

i cn

Ta chọn chiều dày panel tiêu chuẩn là 200 mm

Khi đó chiều dày cách nhiệt thực tế của panel:

1 1

1

i i

i cn

3.3 Tính toán cân bằng nhiệt:

Theo công thức (2.4) ta có tổng dòng nhiệt tổn thất vào khu vui chơi được tính:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 (W)

3.3.1 Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che:

Q1= Q11+Q12 (W)

Dòng nhiệt truyền qua tường, trần và nền khu vui chơi do chênh lệch nhiệt

Dòng nhiệt qua trần và tường khu vui chơi do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời tính theo công thức (2.8):

12

t T du

Q    k F t = 0,219×128,8 = 224,25 (W) Vậy: Q12 Q12Tr Q12t = 448,51 + 224,25 = 527,25 (W)

512 5 1,342

24 3600 24 3600

k k

3.3.4 Dòng nhiệt do vận hành:

a) Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng tỏa ra:

Theo công thức (2.13):

Q41 = A × F = 1,2×128 = 153,6 (W) b) Dòng nhiệt do người tỏa ra:

Theo công thức (2.14):

Q42 = 350 × n = 350×100 = 35000 (W) c)Dòng nhiệt do các động cơ điện tỏa ra:

Theo công thức (2.15):

Q43 = 1000× N = 1000×16 = 16000 (W) d) Dòng nhiệt do mở cửa:

Do chúng ta không bảo quản thực phẩm nên Q5 = 0 (W)

Vậy tổn thất dòng nhiệt vào khu vui chơi :

3.3.6 Tính năng suất lạnh của máy nén:

Do đây là khu vui chơi chỉ làm lạnh đá nên ta lấy theo tài liệu [1]:

k

p p

Hình 3-1: Sơ đồ chu trình lạnh Freon một cấp có hồi nhiệt và chu trình biểu diễn

trên đồ thị lgp – i

Tra bảng hơi bão hoà và hơi quá nhiệt của R22 theo [2] ta được:

Thông số trạng thái cơ bản ở các điểm nút:

Thông số

Điểm nút

t [0C]

p [bar]

v [m3/kg]

i [kJ/kg]

s [kJ/kgK]

2 92,062 14,440 0,022 762,48 1,840 3’ 37,6 14,440 0,875 546,24 1,156

tt

Q m

Theo công thức (2.21):

0

14, 440

5, 4472,651

k

p p

tt lt

V V



f) Công nén đoạn nhiệt:

i

N N

Theo công thức (2.26):

Ne = Ni + Nms= 22,334 + 0,8 = 23,134 (kW) j) Công suất điện:

td el

N N

Theo công thức (2.29):

Qk = Q0 + Ni = 59,49 + 22,334 = 81,824 (kW)

3.4.2 Tính chọn thiết bị:

a) Chọn máy nén:

Sử dụng phần mềm BITZER để chọn máy nén và dàn ngưng cho hệ thống: Thao tác sử dụng phần mềm: chạy phầm mềm BITZER

Hình 3-2: Giao diện phần mềm BITZER

Trong giao diện phần mềm chọn “máy nén piston nửa kín”

Trong “máy nén piston nửa kín” nhập các thông số vào các thư mục tương ứng sau đó chọn “ Tính toán”

Các thông số nhập vào phần mềm: để đảm bảo sự đối lưu không khí trong khu vui chơi Nhóm xin phép chọn 2 máy nén có Qo= 60 kW

Hình 3-3: Nhập số liệu tính toán

Dựa trên kết quả có được từ phần mềm ta chọn kiếu máy với các thông số như sau :

- Năng suất lạnh ở chế độ tiêu chuẩn : 63,8 kW

- Cường độ dòng điện làm việc : 48,4 A