Đồ án lạnh r22 vịt mổ sẵn công suất 3,5 tấn mẻ kèm bản vẽ

Nhưng kỹ thuậtlạnh phát triển từ những năm của thập kỷ 70, con ngườibiết làm lạnh bằng cách bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp .Kể từ đó đến nay kỹ thuật hiện đại đã có một bước tiến xa, p

NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THUYẾT MINH

1.Phòng cấp đông :

 Năng suất phòng cấp đông : E = 3,5 tấn/ mẻ

 Sản phẩm cấp đông : Vịt mổ sẵn

 Nhiệt độ không khí trong phòng cấp đông : tb = -35C

 Môi chất lạnh : R22

 Thờigian cấp đông : 11h

2.Phòng trữ đông :

 Năng suất phòng trữ đông : E = 30 tấn

 Sản phẩm trữ đông : Vịt mổ sẵn

 Nhiệt độ không khí trong phòng trữ đông : tb = -18C

 Môi chất lạnh : R22

3.Yêu cầu của sản phẩm:

 Nhiệt độ ban đầu của sản phẩm : 18C

 Nhiệt độ tâm sản phẩm từ phòng cấp đông : -12C

 Nhiệt độ bề mặt sản phẩm : -18C

 Nhiệt độ trung bình : -15C

4.Địa điểm đặt hệ thống lạnh: ĐỒNG HỚI- QUẢNG

BÌNH

 Nhiệt độ trung bình những tháng nóng nhất mùa hè : t =38,2C

 Độ ẩm mùa hè : 72%

 Nhiệt độ đọng sương : t s= 31C

Chương Mở đầu: Ý NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH

ết kế kho lạnh cấp đông vịt công suất 3,5 tấn/mẻ

Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh cách đây

rất lâu Từ trước thế kỷ 15, người ta biết dùng tuyết tronghang sâu để điều hoà không khí Sau đó người ta biết pha trộntuyết với nước muối để thành hơi bảo hoà Nhưng kỹ thuậtlạnh phát triển từ những năm của thập kỷ 70, con ngườibiết làm lạnh bằng cách bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp Kể từ đó đến nay kỹ thuật hiện đại đã có một bước tiến

xa, phạm vi nhiệt độ một nhiều và ứng dụng rộng rãi trongnhiều lĩnh vực, trong đó lĩnh vực được sử dụng rộng rãinhất là bảo quản thực phẩm

Nhiệm vụ thiết kế đồ án môn học nhằm ôn lại tổngquan và tập hợp những kiến thức đã học trong các môn họcvề hệ thống lạnh, đặc biệt là môn kỹ thuật lạnh cơ sở vàgiúp sinh viên làm quen với việc thiết kế hệ thống lạnh banđầu Đồ án môn học này thiết kế các phần chính là: xácđịnh các hệ số ban đầu, thiết kế các hệ thống kho lạnh,tính toán cấu trúc và cách nhiệt phòng lạnh, tính nhiệt cácphòng lạnh của kho lạnh, tính toán cấu trúc xác định các chutrình lạnh, tính và chọn máy nén lạnh và các thiết bị phụ

Trong quá trình tính toán thiết kế có nhiều nguyên nhân dẫn đến những sai số so với các bảng cho trong quá trình đối với một số thông số như: áp suất, Entanpi, Entronpi

Chương 1: TÍNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG

KHO LẠNH

Mục đích: Tính kích thước của phòng lạnh và phòng

cấp đông và cách bố trí mặt bằng Nhằm đưa ra kích thướctối ưu về mặt kỹ thuật cũng như về mặt kinh tế

E :công suất của kho , [tấn] , E = 3,5 [tấn]

gv :định mức chất tải thể tích ,[tấn/m3] Tra bảng 2.3 sáchHDTKHTL với vịt mổ sẵn đông lạnh trong hàm gỗ hoặccactông có :gv= 0,17 [tấn/m3]

Suy ra : Vct  

17 , 0

5 , 3

20,59[m3]

1.1.2 Chiều cao chất tải:

hct : chiều cao lô hàng chất trong kho phụ thuộc vào kíchthước bao bì và phương tiện bốc xếp Chọn: hct = 2m

1.1.3 Diện tích chất tải:

2

59 , 20

30 , 10

1.1.5 Chiều cao phòng cấp đông:

E :công suất của kho , [tấn] , E = 30 [tấn]

gv :định mức chất tải thể tích ,[tấn/m3] Tra bảng 2.3 sáchHDTKHTL với gia cầm đông lạnh trong hòm gỗ có :gv= 0,38[tấn/m3]

Suy ra : Vct  

38 , 0

30

78,95[m3]

1.2.2 Chiều cao chất tải:

h: chiều cao lô hàng chất trong kho phụ thuộc vào kíchthước bao bì và phương tiện bốc xếp Chọn: hct = 2m

1.2.3 Diện tích chất tải:

48 , 39

F ct

F

F : hệ số sử dụng diện tích phòng kể đến diện tíchlắp đặt dàn bay hơi , quạt và diện tích lối đi.Tra bảng 2.4sách HDTKHTL có: F = 0,70

1.2.5 Chiều cao phòng trữ đông:

f

F

1,88=> Chọn Z = 2 buồng

f: diện tích buồng lạnh qui chuẩn, chọn f = 56=30 [m2]

1.2.6.Dung tích thực tế của buồng:

Et = E  

88 , 1

2 30

HÀNH LANG CĐ

Mục đích:: xác định chiều dày lớp cách nhiệt để giảm tổn

thất lạnh hay hệ số truyền nhiệt của kết cấu đạt giá trịtối ưu về kinh tế cũng như kỹ thuật và tránh hiện tượngđọng sương

1

tf tn

Lớ

(m)

Hệ số dẫnnhiệt  W/m độ)

1 1

1 37 , 0 3 , 23

1 19 , 0

1 047 , 0

3 , 0 37 , 0 3 , 23 1

b Kiểm tra nhiệt độ đọng sương

Điều kiện để vách ngoài không đọng sương là:

ks

2 1

1 1

95

,

0

t t

Nhiệt độ buồng lạnh: t2 =tf = -350C, 1 =n= 23,3 W/m2K

k= ktt=0,15 W/m2K

) 35 ( 2 , 38

31 2 , 38 3 , 23 95 , 0

95 , 0

2 1

tf

7 9 8

4

6 5 3

ết kế kho lạnh cấp đông vịt công suất 3,5 tấn/mẻ

5 , 10

1 21 , 0 3 , 23

1 19 , 0

1 047 , 0

3 , 0 21 , 0 3 , 23 1

b Kiểm tra nhệt độ đọng sương

Điều kiện để vách ngoài không đọng sương là:

ks

2 1

1 1

95

,

0

t t

Nhiệt độ buồng lạnh: t2 =tf = -350C, 1 =n= 23,3 W/m2K

k= ktt=0,15 W/m2K

)35(2,38

312,38.3,23.95,0

95,0

2 1

i n





1 1

SVTH: Mai Văn Trung GVHD: Nguyễn Thănh Văn Trang:8

Lớp Vật liệu Chiều dày (m)

Hệ số dẫnnhiệt (W/m độ)

1 047 , 0

3 , 0 274 , 0 5 , 6

312,38.5,6.95,00 1

1

tf tn

1 214 , 0

20 , 0 37 , 0 3 , 23 1

b Kiểm tra nhệt độ đọng sương

Điều kiện để vách ngoài không đọng sương là:

ks

2 1

1 1

95

,

0

t t

Nhiệt độ buồng lạnh: t2 =tf = -180C, 1 =n= 23,3 W/m2K

k= ktt=0,21 W/m2k

) 18 ( 2 , 38

31 2 , 38 3 , 23 95 , 0

95 , 0

2 1

t

t s



Vậy vách ngoài không đọng sương.

4

6 5 3

11

1 214 , 0

Khi đó hệ số tuyền nhiệt thực:

9

1 047 , 0

2 , 0 194 , 0 3 , 23 1

b Kiểm tra nhệt độ đọng sương:

Điều kiện để vách ngoài không đọng sương là:

ks

2 1

1 1

Nhiệt độ buồng lạnh: t2 =tf = -180C, 1 =n= 23,3 W/m2K

k= ktt=0,22 W/m2K

) 18 ( 2 , 38

31 2 , 38 3 , 23 95 , 0

95 , 0

2 1

t

t s



Vậy vách ngoài không đọng sương

Chương 3: TÍNH NHIỆT KHO LẠNH

Mục đích: Để tính tổng các tổn thất nhiệt của hệ thống

và tính toán nhiệt kho lạnh để xác định năng suất lạnh củamáy lạnh cần xác định

Dòng nhiệt tổn thất qua kho lạnh được xác định:

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

Q1: dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh

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

Q3: dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do thông gió buồnglạnh

Q4: dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kholạnh

Q5: dòng nhiệt từ sản phẩm hô hấp (thơ)í

500 5000

Fi (m2)_

-ki(W/m2K

ết kế kho lạnh cấp đông vịt công suất 3,5 tấn/mẻ

3.1.2 Tính dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh Q 2 :

M: Khối lượng sản phẩm đưa vào cấp đông 1 mẻ

i1, i2: Entanpi của sản phẩm lúc vào và ra khỏi phòng

 : Thời gian làm lạnh sản phẩm thực tế  = 11giờ

Nhiệt độ của sản phẩm lúc đầu là t1= 180C và sau khi rakhỏi buồng lạnh t2=-150C Tra theo bảng 4-2 KDTKHTL Đối vớithịt gia cầm ta có i1= 290,24 kJ/kg (nội suy từ cột 20 và 15bảng 4.2 HDTKHTL) và i2= 13 kJ/kg

 Q2sp =

3600 11

) 13 24 , 290 (

.C t1 t2

M bb bb 

Mbb= 30 %M

Cbb=0,45 KJ/Kg K  Q2bb=

3600 11

) 15 18 ( 45 , 0 3500 3 ,

= 0,4 [kW]

 Q2 = 24,50 + 0,4 = 25,8 [kW] =

25800 [W]

3.1.3 Tính dòng nhiệt do thông gió Q 3 :

Q3= 0 Do sản phẩm bảo quản trong kho là vịt mổ sẵn nênkhông cần thông gió

3.1.4 Tính tổn thất lạnh do vận hành Q 4 :

Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44

Q41: Dòng nhiệt do chiếu sáng

Q42: Dòng nhiệt do người toả ra

Q43: Dòng nhiệt do động cơ điện toả ra

Q44: Dòng nhiệt khi mở cửa

Ni:Công suất của động cơ điện Phòng cấp đông côngsuất 2,0 tấn/mẻ, lấy công suất của động cơ là: N = 4 x 2,2 =8,8[kW] suy ra với 3,5 tấn/mẻ có:

N= 3,5.8,8/2= 15,4  Q43 = 1.15,4.1000 = 15400 [W]

3.1.6 Phụ tải lạnh yêu cầu của phòng máy:

Máy nén chỉ cung cấp cho 1 phòng lạnh nên:

Với : k :hệ số lạnh tính đến tổn thất đường ống vàthiết bị của hệ thốg lạnh Đối với hệ thống lạnh trựctiếp thì k phụ thuộc vào nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnhtrong dàn bay hơi làm lạnh không khí

Chọn k = 1,085 (nội suy từ -30 và -40 vì t = -35oC)

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

Q41: Dòng nhiệt do chiếu sáng.

Q42: Dòng nhiệt do người toả ra

Q43: Dòng nhiệt do động cơ điện toả ra

Q44: Dòng nhiệt khi mở cửa

i: hiệu suất của động cơ điện Vì động cơ điện đặttrong phòng nên i=1.

Ni:Công suất của động cơ điện Phòng trử đông côngsuất 20 tấn, lấy công suất của động cơ là N = 4.0,75 = 3,0[kW] suy ra công suất 30 tấn ta có:

3.1.6 Phụ tải lạnh yêu cầu của phòng máy:

Máy nén chỉ cung cấp cho 2 phòng lạnh nên:

Q = Q1 + Q2 + 0,7Q4 = 2.1753,85 + 0 + 0,7.6287,2 =7908,74 [W] =7,91 [kW]

3.1.7 Năng suất lạnh cần thiết của máy nén:

Q0 = QMN

b K

Với k: hệ số lạnh tính đến tổn thất đường ống vàthiết bị của hệ thốg lạnh Đối với hệ thống lạnh trựctiếp thì k phụ thuộc vào nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnhtrong dàn bay hơi làm lạnh không khí:

Chọn: k = 1,06 (nội suy từ -30 và -10 cho t = -18oC)

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

 Q0 = 7,91.10,06,9 = 9,32 [kW]

Chương 4: LẬP CHU TRÌNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN

Mục đích: Nhằm xác định chu trình lạnh của hệ thống để

từ đó tính ra công suất nhiệt yêu cầu của thiết bị trong hệthống

 Môi chất lạnh R22 có ưu điểm:

+ Không độc hại

+ Không gây cháy nổ

+ Không ăn mòn kim loại đen và màu

ết kế kho lạnh cấp đông vịt công suất 3,5 tấn/mẻ

+ Khi rò rỉ không làm hỏng sản phẩm lạnh bảo quản

+ Năng suất lạnh thể tích qv lớn nên máy gọn hơn

+ Áp suất ngưng hơi nhỏ hơn NH3

+ Nhiệt độ hoá rắn thấp hơn so với NH3

 Nhược điểm:

+ Đắt tiền hơn NH3

+ Làm trương phồng một số hợp chất hữu cơ: Roăng cao suvà chất dẻo

+ Khó phát hiện khi rò rỉ do có mùi thơm nhẹ

+ Không hoà tan với nước, hòa tan dầu bôi trơn

+ Gây hiệu ứng nhà kính

4.1PHÒNG CẤP ĐÔNG.

4.1.1 Chọn các thông số làm việc:

a Nhiệt độ bay hơi:

tb = t0 - t0

to : nhiệt độ buồng lạnh, to = -350C

to : hiệu nhiệt độ yêu cầu, to= (4 10), chọn to = 100C

 t0 = -35-10 = -450C

b Nhiệt độ ngưng tụ:

tk = tw2 + tk

tw2 : nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng

tk : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu , chọn tk = 50C

4.1.2.Chu trình của máy nén lạnh R22:

t0 = -450C tra bảng hơi bão hoà R22(Kỹ thuật lạnh cơ sở) có

3822 , 14

Aïp suất trung gian cho máy nén: Ptg = P k.P0  0 , 82662 14 , 3822  3 , 448

bar

Tra bảng ta có : ttg = -100C

Ta chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp vì có những ưuđiểm sau:

+ Thiết bị đơn giản vì không cần thêm một vòng tuầnhoàn

+ Tuổi thọ cao, kinh tế hơn vì không phải tiếp xúc với nướcmuối là một chất ăn mòn kim loại rất mạnh

+ Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ bằng cách đóng ngắtmáy nén

+ Ít tổn thất năng lượng đứng về mặt nhiệt động

+ Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ

+ Nhiệt độ buồng lạnh có thể giám sát qua nhiệt độ sôicủa môi chất

a. Tính các điểm trạng thái trong chu trình lạnh :

EntanpiI[kJ/kg]

EntropiS[kJ/kg

K]

ThểtíchV[m3/kg] Trạng thái

ết kế kho lạnh cấp đông vịt công suất 3,5 tấn/mẻ

6' 6

5' 7

1' 1

HN

BTG

BH TL2

NHA NCA

p

3 8

2 1' 1

 Các quá trình của chu trình:

1’-1: quá nhiệt hơi hút về máy nén hạ áp

1-2: nén đoạn nhiệt cấp hạ áp từ P0 lên Ptg

2-3: làm mát hơi quá nhiệt hạ áp xuống đường hơi bảohoà

3-4: nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ Ptg đến Pk

4-5: ngưng tụ đẳng áp đẳng nhiệt

5-7: tiết lưu từ Pk xuống Ptg

5-6: quá lạnh lỏng đẳng áp trong bình trung gian

6-6’: tiết lưu từ áp suất Pk xuống áp suất P0

6’-1: hoá hơi nhận nhiệt của môi trường cần làm lạnh.

 Nguyên lý hoạt động:

Hơi (1’) sau khi ra khỏi thiết bị hồi nhiệt được hút về máyneún hạ áp nén đoạn nhiệt lên áp suất trung gian (2) rồiđược sục vào bình trung gian và được làm mát hoàn toànthành hơi bão hoà khô Hỗn hợp hơi bão hoà khô (3) được máynén cao áp hút về nén đoạn nhiệt lên áp suất ngưng tụ Pkđiểm (4) sau đó đi vào thiết bị ngưng tụ, nhả nhiệt cho môitrường làm mát ngưng tụ thành lỏng cao áp (5) Tại đây đượcchia thành hai dòng: một dòng nhỏ đi qua van tiết lưu 1 giảmáp xuống áp suất trung gian (7) rồi đi vào bình trung gian Tạiđây lượng hơi tạo thành do van tiết lưu (TL1) cùng với lượnghơi tạo thành do làm mát hoàn toàn hơi nén trung áp và lượnghơi tạo thành do làm quá lạnh lỏng cao áp trong ống xoắnđược hút về máy nén cao áp Một dòng còn lại đi vào trongống xoắn của bình trung gian và được quá lạnh đẳng ápđến điểm (6) đi qua van tiết lưu (TL2) giảm áp xuống áp suấtbay hơi (6’) Sau đó đi vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt của đốitượng cần làm lạnh hoá hơi đẳng áp đẳng nhiệt thành hơi(1) sau đó đi vào thiết bị hồi nhiệt thành hơi (1’), chu trình cứthế tiếp tục

b Tính cấp hạ áp:

+ Năng suất lạnh riêng:

q0 = i1 - i6’ = 697,60 - 491,88 = 205,72 [kJ/kg]

+ Lưu lượng thực tế:

72 , 205

8 , 52

+ Công nén đoạn nhiệt:

Công nén riêng cấp hạ áp:

Với: to = -450C: nhiệt độ bay hơi

ttg = -100C: nhiệt độ trung gian

1 , 17







i s

N



đ tđ e

N



tđ = 0,95: hệ số truyền động khớp, đai

đ = 0,96: hiệu suất động cơ

Tra bảng 7-4 trang 191 ta chọn máy nén Mycom hai cấp nén, môichất lạnh Frêon

 Loại máy nén: F124B2

 Thể tích quét: V = 1108,6 [m3/h]

 Tốc độ quay: 870 [v/p]

 Số xilanh: 12 + 4

 Đường kính piston:  = 130 [mm], hành trình: s = 100l

c Tính cấp cao áp:

+ Lưu lượng hơi thực tế đi qua máy nén cấp cao áp:

124 , 546 71 , 701

88 , 491 764 257 , 0

' 5 3

i i

tg tg tg

k k tg

tg tg

T

T P

P P P

P P C P

P P

263 448

, 3

05 , 0 448 , 3 448

, 3

05 , 0 3822 , 14 04 , 0 448

, 3

05 , 0 448 , 3

0294 , 0







CA ttCA

88 , 491 124 , 546

' 5 3

i i

[kg]: là lượng hơi tạo thành do làmquá lạnh lỏng cao áp đi trong ống xoắn

 0 , 29

44 , 488 71 , 701

71 , 701 764

7 3

i i

[kg]: là lượng hơi tạo thành do làmmát hoàn toàn hơi trung áp

124 , 546 71 , 701

44 , 488 124 , 546 35 , 0 29 , 0

5 3

i i

[kg]: là lượng hơitạo thành sau van tiết lưu 1

 Ns = 0,45(1+ 0,24 + 0,29 + 0,35)(765 - 701,71) = 53,54 [kW]+ Hiệu suất chỉ thị:

4 , 37 273

10 273 0025

T

+ Công suất chỉ thị:

82 , 0

54 , 53







i s

04 , 67







đ tđ e

d Chọn máy nén

Tra bảng 7-4(trang 191 HDTKHTL) ta chọn máy nén Mycomhai cấp nén, môi chất lạnh Frêon

 Loại máy nén: F124B2

 Thể tích quét mỗi pittông là: 1108,6 [m3/h]

 Tốc độ quay:870 [v/p]

 Số xilanh: 12 + 4

 Đường kính piston:  = 130 [mm], hành trình: s = 100l

Ở cả hai cấp cao áp và hạ áp đều lựa chọn cùng loạimáy nén và đảm bảo hệ số dự trữ, thoả mãn yêu cầu

ết kế kho lạnh cấp đông vịt công suất 3,5 tấn/mẻ

+ Ít tổn thất năng lượng đứng về mặt nhiệt động

+ Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ

+ Nhiệt độ buồng lạnh có thể giám sát qua nhiệt độ sôicủa môi chất

4.2.1 Các thông số ban đầu:

+ Nhiệt độ bay hơi của môi chất:

4.2.2 Chu trình máy nén lạnh R22 :

Tra bảng R22 bão hoà có:

+ t0 = -250C => P0 = 2,01 bar

+ tk = 37,40C => Pk = 14,3822 bar

01 , 2

3822 , 14

 Chọn máy nén 1 cấp

a Tính các điểm trạng thái trong chu trình lạnh :

 Sơ đồ:

HN

BH

MN 1

4

3

1' NT

 Đồ thị

4 1 1'

p

1’-2 :quá trình nén đoạn nhiệt trong máy nén

2-3 :quá trình ngưng tụ đẳng áp ở bình ngưng

3-4 :quá trình tiết lưu trong van tiết lưu

4-1 :quá trình bay hơi đẳng áp ở dàn bay hơi

1-1’ :quá nhiệt hơi hút

 Nguyên lý hoạt động:

Hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi đi vào thiết bị hồi nhiệtnhận nhiệt đẳng áp của lỏng cao áp trở thành hơi quá nhiệt(1’) rồi được hút về máy nén nén đoạn nhiệt lên áp suấtcao (2), sau đó qua thiết bị ngưng tụ nhả nhiệt đẳng áp chomôi trường làm mát ngưng tụ thành lỏng cao áp (3) qua vantiết lưu giảm áp xuống áp suất bay hơi (4) rồi đi vào thiết bịbay hơi nhận nhiệt đẳng áp đẳng nhiệt của đối tượng cầnlàm lạnh (nước muối), hoá hơi và chu trình cứ thế tiếp tục

BẢNG CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA CHU TRÌNH

Điể

m Nhiệt độ

t0C

AïpsuấtP(bar)

Entanpi

i(kJ/kg)

Entropis(kJ/kgK)

Thể tíchv(m3/kg) Chú thích