TÍNH TOÁN THIẾT kế hệ THỐNG SẢN XUẤT đá cây

Khi nhiệt độ bên ngoài nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương của không khí thì bề mặt ngoài của vách sẽ bị đọng sương.. Để tránh hiện tượng đọng sương bên ngoài vách thì nhiệt độ bên ngo

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẢN XUẤT

ĐÁ CÂY Chương I TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC VÀ PHÂN BỐ MẶT

BẰNG CỦA BỂ ĐÁ

1 Số lượng khuôn

Theo bảng kích thước tiêu chuẩn chọn khuôn đá loại 50kg có kích thươc cơ bản sau: Tiết diện trên: 380x190(mm)

Tiết diện dưới: 340x160(mm)

Chiều cao 1100(mm)

Số lượng khuôn xác định dựa vào năng suất bể đá và khối lượng cây đá:

M N m

 Trong đó: M khối lượng đá trong bể ứng với một mẻ kg;

m khối lượng mỗi cây đá, kg

60000

120050

M N m

Bảng kích thước khuôn đá chuẩn như sau:

Cách lắp đặt một linh đá có 7 khuôn đá dùng phổ biến như sau:

Khoảng cách giữa các khuôn đá trong linh đá là 255mm, hai khuôn hai đầu cáchnhau 40mm để móc cẩu.Khoảng hở hai đầu còn lại l 75mm Do đó chiều dài mỗi linh đáđược xác định như sau:

1 255 2.75 2.40 1 225 230 7.225 230 1805

Chiều rộng của linh đá 425mm và chiều cao linh đá là 1150mm

Theo đề bài cho E = 60 tấn có thể tra định hướng theo bảng trên và có kích thướcnhư sau:

Dài Rộng Cao

2 Kích thước bên trong bể.

a Xác định chiều rộng bể.

2 4.

W  l A [TL3 tr 119]

Trong đó:

l : là chiều dài linh đá; l=1805mm

: là khe hở giữa linh đá và vách trong bể đá;  25 mm 

A là chiều rộng cần thiết để lắp dàn lạnh xương cá; A = 600 - 900 mm

b Xác định chiều dài bể đá:

Chiều dài bể đá:

b m C B

b là khoảng cách giữa các linh đá, được xác định trên cơ sở độ rộng linh đá vàkhoảng hở giữa chúng.

c.Xác định chiều cao bể đá:

Chiều cao của bể đá phải đủ lớn để có khoảng hở cần thiết giữa đáy khuôn đá vàbể Mặt khác phía trên linh đá là một khoảng hở cỡ 100 mm, sau đó là lớp gỗ dày 30mm.như vậy tổng chiều cao của bể là 1250mm [TL3 tr 120]

Bảng Thông Số Kích Thước Bên Trong Bể Đá

m1

Số linh

đá trênmộtdãy ,m2

Bề rộng

A, mm

Dài,mm

Rộng,mm

Cao,mm

Chương II CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CỦA BỂ ĐÁ

1 Tính lớp cách nhiệt.

a Kết cấu cách nhiệt tường.

Kết cấu tường như sau: [TL3 tr 114]

87

654

321

dày,mm Hệ số dẫn nhiệt,W/mK

5 Lớp giấy dầu chống thấm 2 0.175

i ng

 ; là chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu còn lại

Chọn chất tải lạnh là NaCl với nhiệt độ trung bình là t m 100C

Hệ số dẫn nhiệt k 0,58W m2K[Trang 123 – TL3]

f

Nu được xác định dựa vào sự trao đổi nhiệt đối lưu khi chất lỏng chuyển độngcưỡng bức ngang qua tấm phẳng

f

 là hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng

l là chiều dài bể đá

Tính chất vật lý của dung dịch muối NaCl ở 23,1%và t m 100C

Nhiệtđộ, tf

oC

NhiệtdungriêngC,kJ/kgK

Hệ số

dẫnnhiệt, ,W/mK

Độ

nhớtđộng,ì.103

Ns/m2

Độ

nhớtđộnghọcí.106,

m2/s

Hệsố

dẫnnhiệtđộ

a.107,

m2/s

TiêuchuẩnPr

Vậntốcchấttảilạnhm/s23,1 -21,2 1175 -10 3,312 0,528 4,71 4,02 1,36 29,5 0,5



25 , 0 43

, 0 8 , 0

Pr

PrPr.Re037,

2 3

. 21591.0,528

530 21,525.10

f f tr

Nu

W m K l

i ng

cn cn

1 1

Vậy ta chọn chiều dày cách nhiệt là 50 mm

Hệ số truyền nhiệt thực tế qua vách bể đá:

2 Kết cấu cách nhiệt nền bể đá

Kết cấu nền như sau: [TL3 tr 115]

Thông số kích thước của nền như sau:

dày,mm Hệ số dẫn nhiệt,W/mK

Chiều dày lớp cách nhiệt:

i ng

 ; là chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu còn lại

Chọn chất tải lạnh là NaCl với nhiệt độ trung bình là t m 100C

Hệ số dẫn nhiệt k 0,58W m2K[Trang 123 – TL3]

 là hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng

l là chiều dài bể đá

Tính chất vật lý của dung dịch muối NaCl ở 23,1%và t m 100C[Bảng 6.3 –TL4

Nhiệtđộ, tf

oC

NhiệtdungriêngC,kJ/kgK

Hệ số

dẫnnhiệt, ,W/mK

Độ

nhớtđộng,ì.103

Ns/m2

Độ

nhớtđộnghọcí.106,

m2/s

Hệsố

dẫnnhiệtđộ

a.107,

m2/s

TiêuchuẩnPr

Vậntốcchấttảilạnhm/s23,1 -21,2 1175 -10 3,312 0,528 4,71 4,02 1,36 29,5 0,5

5 6

, 0 8 , 0

Pr

PrPr.Re

Trong đó:

2 3

. 21373.9.0,528

530 21,525.10

f f

tr

Nu

W m K l

i ng

cn cn

1 1

Vậy ta chọn chiều dày cách nhiệt là 100m

Hệ số truyền nhiệt thực tế qua vách bể đá:

2

45,3 0,19 1, 28 0,175 0, 7 1, 28 570 0,0410,373[

3 Kết cấu nắp bể đá.

Để tiện lợi cho việc ra vào đá, nắp bể đá được đậy bằng các tấm đanh gỗ dày mm [Theo TL6 tr 327]   0 , 2W m.K, trên cùng phủ thêm lớp vải bạt

Tra bảng 3 – 7 tr 86 TL1 ta có: αng = 23,3 W/m2.K

αtr = 6,5 W/m2.KTrên có phủ một lớp vật liệu chống thấm bitum dầu lửa có : δ = 0,001m

λ = 0,18 W/mKVậy

1

2,8

1 0,001 0,03 123,3 0,18 0, 2 6,5

tt

2 Kiểm tra hiện tượng đọng sương và ngưng tụ ẩm.

a Kiểm tra cho tường.

Khi nhiệt độ bên ngoài nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương của không khí thì bề mặt

ngoài của vách sẽ bị đọng sương Để tránh hiện tượng đọng sương bên ngoài vách thì

nhiệt độ bên ngoài vách phải thoả mãn điều kiện sau: t  s t w1 Trong đó tw1 là nhiệtđộ bề mặt ngoài của vách Hay ta có:

s f

s

t t

t t

Như vậy vách ngoài không bị đọng sương

b Kiểm tra nhiệt độ đọng sương trên bề mặt nền ngoài:

Khi nhiệt độ bên ngoài nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương của không khí thì bề mặt

ngoài của vách sẽ bị đọng sương Để tránh hiện tượng đọng sương bên ngoài vách thì

nhiệt độ bên ngoài vách phải thoả mãn điều kiện sau: t  s t w1 Trong đó tw1 là nhiệtđộ bề mặt ngoài của vách Hay ta có:

s f

s

t t

t t

Như vậy vách ngoài không bị đọng sương

3 Kiểm tra hiện tượng ngưng tụ ẩm trong kết cấu.

Ta đã biết dòng ẩm đi từ phía có nhiệt độ cao vào kết cấu cách nhiệt dưới dạngmao dẫn do đó ở vùng có nhiệt độ cao thì phân áp suất của hơi nước lớn hơn ở nhữngvùng có nhiệt độ thấp Chính vì sự chênh lệch áp suất này là lực dẫn qua kết cấu cách

nhiệt Nếu tại vùng nào đó trong kết cấu mà áp suất riêng phần của hơi nước nhỏ hơn ápsuất bảo hoà của hơi nước , tại đó xảy ra hiện tượng ngưng tụ ẩm

Nếu tổng trở dẫn của kết cấu Rn mà nhỏ hơn lực tổng trở lực dẫn ẩm của lớp vật liệutrong lòng kết cấu : Hn =

cn

cn i

 thì không có hiện tượng ngưng tụ ẩm trong lòng

kết cấu ,nghĩa là

cn

cn i

i

 :độ dẫn ẩm của vật liệu

pmt : phân áp suất của hơi nước trong không khí

pf : phân áp suất của hơi nước trong phòng lạnh

Chương III TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT

1/Nhiệt truyền qua kết cấu bao che bể đá:

Bể đá được đặt trong nhà xưởng nên khả năng bị bức xạ trực tiếp rất ít Vì vậynhiệt truyền qua kết cấu bao che bể đá chỉ do độ chênh nhiệt độ giữa nước muối bêntrong và không khí bên ngoài, gồm ba thành phần:

Nhiệt truyền qua tường bể đá Q11

Nhiệt truyền qua nắp bể đá Q12

Nhiệt truyền qua nền bể đá Q13

13 12

kt là hệ số dẫn nhiệt thực tế của tường, k t 0,58W m K2  [TL3 tr 123]

Ft là diện tích tường bể đá,

b Nhiệt truyền qua nắp bể đá.

Nhiệt truyền qua nắp bể đá Q12:

 

12 n .n n 0, 23 99.2 40,8 931

c Nhiệt qua nền.

2 Nhiệt để làm đông đá và làm lạnh khuôn đá:

Nhiệt đông đá và làm lạnh khuôn đá được tính như sau:

E là năng suất bể đá, E 60T  60000kg

 là thời gian đông đá

m

t

B b

tm là nhiệt độ nước muối trong bể, t m 100C

bo là chiều rộng khuôn(lấy cạnh ngắn của tiết diện lớn nhất của khuôn),

   

0 0

4540.0,190 0,190 0,026

18,6310

q  pn   pd

Với:

pn

C nhiệt dung riêng của nước; C pn 4186J kgK

r nhiệt đông đặc; r  333600J kg

pd

C nhiệt dung riêng nước đá; C pd 2090J kgK

t1 nhiệt độ nước đầu vào;t 0C

ç hiệu suất của động cơ điện, 85%

N là công suất động cơ cánh khuấy, N= 5.5kW [Bảng 3.8 – TL3 tr 126]

Như vậy:

 3

85

1000 1000.5,5 4675

100

4 Nhiệt do nhúng cây đá Q 4 :

Tổn thất nhiệt do làm tăng đá được coi là tổng công suất cần thiết để làm lạnh khối

đá đã bị làm tan nhằm rút ra khỏi khuôn:

W

q f

n là số khuôn đá, n=1200 cây

f là diện tích bề mặt cây đá, f=1,25m2

là chiều dày phần đá đã tan khi nhúng,   0 , 001 m

đ khối lượng riêng của đá,  900kg m3

Như vậy:

 

0 4

490560 1200.1, 25.0,001.900 9874

b = 0,9 là hệ số thời gian làm việc [Trang 83 – TL3]

k là hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh:k= 0,5 [Bảng 2.15 - TL 3 tr 83]

 0

1,055 463

542.70,9

Chương IV TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN

I Chọn các thông số làm việc.

Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đăng trưng bởi bốn nhiệt độ sau:

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh

Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất

Nhiệt độ quá lạnh lỏng trước van tiếc lưu

Nhiệt độ hơi hút về máy nén

1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh.

Phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh

t0 = tf - t0

Trong đó:

- tm: nhiệt độ nước muối t= -100C

- t0: hiệu nhiệt độ yêu cầu t0  3 13 C0 [Theo TL1 tr 204]

- Chọn t0= 50C

Vậy: t0 = -10 – 5 = -150C

2 Nhiệt đô ngưng tụ.

Phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ Ta chọn thiếtbị ngưng tụ là nước nên ta có công thức tính sơ bộ sau :

Ta có: tk = tw2 + t k

Trong đó:

- tw1, tw2 : nhiệt độ nước vào và ra khỏi bình ngưng

- t k= hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu t k= (3  5)0C có nghĩa là nhiệtđộ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra từ 3 đến 50C

= 26 +4 = 300C

Vậy:  tk = tw2 + t k

= 30 + 5 = 350C

3 Chọn nhiệt độ quá lạnh.

Để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng, người ta bố trí bình tách lỏng và phảiđảm bảo hơi hút vào máy nén nhất thiết phải là hơi quá nhiệt Độ quá nhiệt ở từng lọaimáy nén và đối với từng lọai môi chất là khác nhau

tql = tw1 + ( 3 – 5 )oC

= 26 + 3 = 29oC

4 Chọn nhiệt độ quá nhiệt.

Do chu trình R22 có bình hồi nhiệt làm quá nhiệt hơi hút vừa để quá lạnh lỏng cao áp

đi, chính vì vậy ở đây độ quá nhiệt và độ quá lạnh phụ thuộc vào nhau Do vậy chỉ cầnchọn độ quá nhiệt ta tính ra độ quá lạnh chứ không nên chọn độ quá lạnh

Thông thường đối với máy nén frêon do nhiệt độ cuối tầm nén thấp nên độ quá nhiệtđối với môi chất freôn rất lớn Trong các máy freôn, độ quá nhiệt hơi hút đạt được trongthiết bị hồi nhiệt

Với môi chất R22 chọn độ quá nhiệt tqn = 20 0C và đối với R12 thì 25oC [Theo TL1 tr213]

II Tính toán chu trình.

k

p p

Ta có:   9.9 9  nên ta chon máy nén hai cấp dùng thiết bị hồi nhiệt

1 Sơ đồ nguyên lí.

a Chu trình

b Đồ thị.

c Nguyên lý làm việc: Hơi quá nhiệt hạ áp sau khi ra khỏi thiết bị hồi nhiệt đi vào đầu

hút máy nén, nén đoạn nhiệt đẳng entrôpi theo quá trình 12 thành hơi quá nhiệt cao áp,tiêu thụ ngoại công l Sau khi ra khỏi máy nén, môi chất đi đến thiết bị ngưng tụ, ngưng

tụ đẳng áp theo quá trình 23 thành lỏng hoàn toàn nhả nhiệt lượng Qk cho môi trường giảinhiệt Sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ, lỏng cao áp đi tới thiết bị hồi nhiệt, tại đây lỏngcao áp nhả nhiệt cho hơi hạ áp được làm quá lạnh đẳng áp theo quá trình 34 rồi đi đếnvan tiết lưu, tiết lưu đoạn nhiệt đẳng enthalpi theo quá trình 45, thành hơi bão hòa ẩm hạ

áp rồi đi tới thiết bị bay hơi Tại đây môi chất nhận nhiệt đẳng nhiệt đẳng áp theo quátrình 56 trở thành hơi bão hòa khô hạ áp.sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi, hơi hạ áp đi đến

k

0 T

T

0

4 5

thiết bị hồi nhiệt nhận nhiệt của lỏng cao áp biến đổi theo quá trình 61 đẳng áp rồi quaytrở về máy nén Cứ thế chu trình tiếp diễn.

d Tính các điểm nút của chu trình.

THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CÁC ĐIỂM NÚT (NH3)

Điểm T(oC) p(bar) v(dm3/kg) h(kJ/kg) s(kJ/kg.K)

Chu trình được tính cho 1kg môi chất lạnh đi qua thiết bị bay hơi hạ áp

Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ (kJ/kg):

Với Q0 = Q0MN = 542.7 [kW] tính ở chương trước

h Thể tích hút của máy nén:

Vh = G x v1 = 921.36834 [m3/h]

i Năng suất lạnh riêng thể tích:

0 3 3

1

1074.689

2120.45[ / ]506.82 10

2 Các loại công nén và tổn thất năng lượng.

a Công nén đoạn nhiệt.

s

Trong đó: Ns công nén lý thuyết kW

G lưu lượng khối lượng qua máy nén, kg/s

T T

158.450,823

Trong đó: pms áp suất ma sát riêng

pms = 59 kPa đối với máy nén amoniac dòng thẳng [Theo Tl1 tr 218]

Hiệu suất truyền động đai của khớp ήtd = 0,95

Hiệu suất động cơ ήel = 0,95 [Theo TL1 tr 218]

173.554

192.3 0,95 0,95

1,1 2,1 1,1 192.3 211.53

3 Tính chọn máy nén.

a Xác định hệ số cấp của máy nén.

Xác định λ theo các tổn thất thành phần theo biểu thức sau:

k tl c

    - hệ số chỉ thị

r w

T T

b Thể tích hút lý thuyết:

3

0, 256

0,366[ / ]0,7

h lt

Qo,kW

Ne,kW

- 15oC - 15oC