Tài liệu Đồ án thiết kế kho lạnh chế biến hải sản ở hải phòng, Chương 9 ppt

Môi chất lạnh thường dùng trong hệ thống lớn là NH3, NH3 tuy có nhược điểm độc hại nhưng có ưu điểm về mặt kinh tế cũng như tính chất nhiệt động, tổn thất áp suất trên đường ống và các c

Chương 9: TÍNH CHỌN MÁY

NÉN

3.2.1.Chọn môi chất lạnh cho hệ thống.

Môi chất lạnh thường dùng trong hệ thống lớn là NH3, NH3 tuy có nhược điểm độc hại nhưng có ưu điểm về mặt kinh tế cũng như tính chất nhiệt động, tổn thất áp suất trên đường ống và các cửa van nhỏ vì vậy ta chọn môi chất NH3 cho hệ thống cấp đông , kho và máy đá vẩy

3.2.2 Các thông số của chế độ làm việc và chọn chu trình lạnh của

hệ thống hai cấp

3.2.2.1 Nhiệt độ sôi của môi chất.

Bảng 3 – 17 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh ứng với từng hệ thống

kho

bảo

quản,

0C

IQF,0C

Tủ đông tiếp xúc,

0C

Kho chờ đông,0C

Cối đá vẩy,0C

3.2.2.2 Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất

Ta sử dụng thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước kiểu bay hơi

k w

t  2  

- tw2: Nhiệt độ nước ra khỏi dàn ngưng

- tk: Hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, tk = 350C

tw2 = tw1 + 26

Do nhà máy sử dụng nước thành phố nên nhiệt độ sẽ lấy cao hơn nhiệt độ trung bình năm 30C

Nhà máy xâ y dựng tại Hải Phòng Tra theo bảng 1 – 1[2] ta

có ttb = 23,50C

tw1 = 23,5 + 3 = 26,50C

tw2 = 26,5 +2,5 = 290C

tk = 29 + 4 =330C

Từ nhiệt độ tk = 330C tra bảng hơi bão hoà NH3 [2] pk = 1,27 MPa

3.2.2.3 Nhiệt độ quá lạnh.

Là nhiệt độ môi chất lạnh trước khi đi vào van tiết lưu Nhiệt

độ quá lạnh càng thấp năng suất lạnh càng lớn do đó người ta hạ được nhiệt độ quá lạnh xuống càng thấp càng tốt

tql = tw1 + (3÷5) = 26,5 + 4 = 30,50C

Nhiệt độ quá nhiệt.

Với tủ cấp đông tqn = - 40 + 10 = -300C

Với máy đá tqn = -25 + 10 = -150C

Với kho lạnh tqn = -33 +10 = -230C

Chu trình lạnh

Đối với hệ thống cấp đông hai cấp chu trình lạnh là hệ thống được chọn hai cấp bình trung gian có ống xoắn Môi chất lạnh lỏng quá lạnh trong ống xoắn nhiệt độ không hạ đến nhiệt độ trung gian vì tồn tại hiệu nhiệt độ trao đổi nhiệt không thuận nghịch trong ống xoắn nhiệt độ quá lạnh lớn hơn nhiệt độ trung gian khoảng 50C

Van điều áp

lgP

Hình 3.7 Sơ đồ chu trình lạnh.

1a’ – 1a: Quá nhiệt hơi hút ở hệ thống bay hơi – 400C

1b’ – 1b: Quá nhiệt hơi hút ở hệ thống bay hơi – 33 0C

1c’ – 1c: Quá nhiệt hơi hút ở hệ thống bay hơi - 250C

1a – 2”: Nén đoạn nhiệt cấp hạ áp ở - 400C

1b – 2’: Nén đoạn nhiệt cấp hạ áp ở - 330C

1c – 2: Nén đoạn nhiệt cấp hạ áp ở - 250C

3 – 2”; 3 – 2’; 3 – 2: Làm mát hơi quá nhiệt đến hơi bão hoà

3 – 4 : Nén đoạn nhiệt cấp cao áp

4 – 5’: Làm mát bằng ngưng tụ

5’ – 5: Quá lạnh trong bình ngưng

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

5 – 6: Quá lạnh lỏng tại bình trung gian

6 – 10: Tiết lưu hạ từ pk xuống p0

10a– 1a’; 10b – 1b’; 10c – 1c’: trao đổi nhiệt đẳng áp ở thiết

bị bay hơi

3.3.2 Tính chu trình lạnh và chọn máy nén.

3.3.2.1.Tính chu trình lạnh.

Ta có: p TG  p0.p k

- pTG: Áp suất trung gian

- p0: Áp suất ở thiết bi bay hơi -400C, p0 = 0,072 MPa

- pk: Áp suất ngưng tụ hệ thống, pk = 1,27 Mpa

302 , 0 27 , 1 072 ,



TG

Tra bảng hơi bão hoà của NH3 [2] ta được tTG = -90C

Chọn nhiệt độ quá lạnh trong ống xoắn là -40C

Từ các thông số trên ta tra bảng hơi bão hoà và đồ thi lgP - I của môi chất NH3 ta được các thông số ở bảng dưới đây

Bảng 3 – 18 Các thông số đỉm nút của chu trình

Điểm nút t,0C P, MPa h, kJ/kg v, m3/kg

2 40 0,302 1860 0,5

Năng suất lạnh riêng.

Năng suất lạnh riêng là năng suất của một kg chất lỏng ở áp suất cao và nhiệt độ cao tạo ra trong quá trình tiết lưu và bay hơi hết trong thiết bị bay hơi thành hơi bão hòa khô ở nhiệt độ bay hơi

và áp suất bay hơi

Với hệ thống cấp đông q0 = ia’ – i10a = 1720 – 490 =

1230 kJ/kg

Với kho lạnh bảo quản q0 = i1b’ – i10b = 1730 – 490 =

1240 kJ/kg

Với máy đá vẩy q0 = i1c’ – i10c = 1745 – 490 = 1255 kJ/kg

Với kho chờ đông q0 = i3 – i7’ = 1750 – 490 = 1260 kJ/kg

Năng suất lạnh riêng thể tích

Với hệ thống cấp đông 683 , 3

8 , 1

1230

1



v

q

3 , 1

1240 



v

85 , 0

1255 



v

4 , 0

1260 



v

Công nén riêng

Cân bằng entanpi ở bình trung gian ta có:

m1.h5 + (m3 – m1).h7 + m1.h2 = m3.h3 + m1,h6

7 3

6 7 5 2 1

3

h h

h h h h m

m











Công nén riêng 2

1

3

1 .l

m

m l

l  

Với hệ thống cấp đông

2 7 3

6

"

2

h h

h h

l

l







645 1750

490 1920 )

1735 1920







Với kho lạnh bảo quản

4 , 389 ) 1750 1950

.(

645 1750

490 1890 )

1745 1890

(

2 7 3

6 '

2

















h h

h h

l

Với máy đá vẩy

358 ) 1750 1950

( 645 1750

490 1860 )

1750 1860 ( 2

7 3

6 2

















h h

h h

l

Kho chờ đông

200 1750 1950

3 4

Năng suất nhiệt riêng

1

3 5

4 ) (

m

m h h

q k  

Với hệ thống cấp đông

645 1750

490 1920 645

1950 









k

Với kho lạnh bảo quản

4 , 1653 645

1750

490 1890 ) 645 1950









k

Với máy đá vẩy

1618 645

1750

490 1860 ) 645 1950









k

kho chờ đông

1305 645



k

Tính hạ áp.

Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén hạ áp

1230

4 , 236

0

0

q

Q

1240

42 , 9

1255

7 , 42

1  

Với kho chờ đông m1  0

Thể tích hút thực tể của máy nén hạ áp

Với hệ thống cấp đông V ttHA m1.v1  0 , 192 1 , 8  0 , 34 m3/s

Với kho lạnh V ttHA  0 , 0075 1 , 3  0 , 0097m3/s

Với máy đá vẩy V ttHA  0 , 034 0 , 85  0 , 029m3/s

Với kho chờ đông V ttHA  0

Hệ số cấp nén hạ áp

 = c.tl k W r

- c: Hệ số tính đến thể tích chết

- tl: Hệ số tính đến tổn thất do tiết lưu

- w: Hệ số tính đến tổn thất do hơi hút vào xilanh bị đốt nóng, w = 0,95

-r: Hệ số tính đến tổn thất do rò rỉ môi chất qua piston, xilanh

Chọn r = 0,97

Có thể rút gọn thành  = i.w’

w’ = 0,97.0,95 = 0,92















































0

0 0 1

0 0

0 0

.

p

p p p

p p c p

p

tg tg k

tl c

i   



Với máy nén amoniac m = 0,951,1 chọn m = 1

- c: Tỉ số thể tích chết, c = 0,03 ÷ 0,05 chọn c = 0,04

0

0 0 0

0

0 0



















































p

p p p

p p c p

p

HA

Thường lấy p0=5.103 Pa, ptg=10.103 Pa Với hệ thông cấp đông:

75 , 0 92 , 0 72

5 72 72

10 302 04 , 0 72

5 72











































HA



Với kho lạnh bảo quản:

81 , 0 93 , 0 104

5 104 104

10 302 04 , 0 104

5







































HA



Với máy đá vẩy:

86 , 0 93 , 0 150

5 150 150

10 302 04 , 0 150

5







































HA



Với kho chờ đông:

Ở kho chờ đông làm việc ở áp suất trung gian và đưa vào bình trung gian nên

HA = 0

Thể tích hút lý thuyết cấp hạ áp

HA

ttHA ltHA 0 , 45 /

75 , 0

34 ,

0  3







HA

ttHA

81 , 0

0097 ,







HA

ttHA

86 , 0

029 ,







Công nén đoạn nhiệt.

Với hệ thống cấp đông

NsHA = m1.l1 = 0,192.(1920 – 1735) = 35,52 kW Với kho lạnh bảo quản

NsHA = m1.l1 = 0,0075.(1890 – 1745) = 1,087 kW Với máy đá vẩy

NsHA = m1.l1 = 0,034.(1860 – 1750) = 3,74 kW Kho chờ đông : NsHA = m1.l1 = 0

HIệu suất chỉ thị

0

0

0 0 , 001

T

T t b

tg W

i     



Với hệ thống cấp đông: 0 , 001 ( 40 ) 0 , 84

264

233   



i



Với kho lạnh: 0 , 001 ( 33 ) 0 , 87

264

240   



i



Với máy đá vẩy: 0 , 001 ( 25 ) 0 , 91

264

248









i



Với kho chờ đông: i  0

Công suất chỉ thị.

Với hệ thống cấp đông

kW

N N

i

sHA

84 , 0

52 ,







Với kho lạnh bảo quản

i

sHA

91 , 0

74 ,

3 







i

sHA

9 ,

0 0 







Công suất ma sát.

ms ttHA

ms V p

pms: là áp suất riêng ma sát, pms = 49 ÷ 69 Pa, chọn pms

= 59Pa

kW

N N

i

sHA

87 , 0

08 ,







Với hệ thống cấp đông N ms  0 , 34 59  20 , 06kW

Với kho lạnh bảo quản: N ms  0 , 0097 59  0 , 57kW

Với máy đá vẩy: N ms  0 , 029 59  1 , 71 kW

Với kho chờ đông: N ms  0

Công suất hữu ích

NeHA =Ni + Nms Với hệ thống cấp đông: NeHA = 42,28 + 20,06 = 63,34 kW

Với kho lạnh bảo quản NeHA = 1,25 + 0,57 = 1,82 kW Với máy đá vẩy NeAH = 4,11 + 1,71= 5,82 kW

Với kho chờ đông NeHA = 0

Công suất tiếp điện cấp hạ áp.

el td

e elHA

N N







ηtd: Hiệu suất ctruyền động của khớp, đai ηtd = 0,95

ηel: Hiệu suất động cơ, ηel = 0,85

85 , 0 95 , 0

34 ,



elHA

Với hệ thống kho lạnh bảo quản: 2 , 25

85 , 0 95 , 0

82 ,



elHA

85 , 0 95 , 0

82 ,



elHA

Tính cấp cao áp.

Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cao áp

7 3

6 2 1 3

h h

h h m m







645 1750

490 1920 192 , 0







645 1750

490 1890 0075 , 0







645 1750

490 1860 034 , 0







1260

1 , 3

0

0

q

Q

Thể tích hút thực tế cấp cao áp.

Với hệ thống cấp đông: VttCA= m3.v3 = 0,4.0,25 = 0,1m3/s Với kho lạnh bảo quản: VttCA = 0,4.0,0095 = 0,0038 m3/s Với máy đá vẩy: VttCA = 0,4.0,042 = 0,017 m3/s

Với kho chờ đông: VttCA = 0,4.0,002 = 0,0008 m3/s

Hệ số cấp của cấp cao áp.















































tg

tg tg tg

k k tg

tg tg W

i

p

p p p

p p c p

p p







793 , 0 93 , 0 302

5 302 302

10 1270 04 , 0 302

5 302





































Thể tích hút lý thuyết cao áp.

Với hệ thống cấp đông: 0 126

793 , 0

1 ,

0 







ttCA ltCA

V

Với kho lạnh bảo quản: 0 , 005

793 , 0

0038 ,



ltCA

793 , 0

017 ,



ltCA

793 , 0

0008 ,



ltCA

V Công nén đoạn nhiệt cấp cao áp

Với hệ thống cấp đông: N sCA m3.l2  0 , 25 ( 1950  1750 )  50 kW Với kho lạnh bảo quản: N sCA  0 , 0095 200  1 , 9 kW

Với máy đá vẩy: N sCA  0 , 042 200  8 , 4 kW

Với kho chờ đông: N sCA  0 , 002 200  0 , 4 kW

Hiệu suất chỉ thị cấp cao áp.

85 , 0 ) 9 (

001 , 0 306

264

k

tg tg W

T

T bt





Công suất chỉ thị cấp cao áp.

85 ,

0 50 





i

sCA iCA

N N

Với kho lạnh bảo quản: 2 , 23

85 , 0

9 ,



iCA

85 , 0

4 ,



iCA

85 , 0

4 ,



iCA

Công suất ma sát cao áp.

Với hệ thống cấp đông: NmsCA =VttCA .pms = 0,1.59 = 5,9 kW

Với kho lạnh bảo quản: NmsCA = 0,0038.59 = 0,22 kW Với máy đá vẩy: NmsCA = 0,017.59 = 1,003 kW

Với kho chờ đông: NmsCA = 0,0008.59 = 0,047 kW

Công suất hữu ích.

Với hệ thống cấp đông: NeCA = Ni +Nms = 58,5 + 5,9 = 64,4 kW

Với kho lạnh bảo quản: NeCA = 2,23 + 1,9 = 4,13 kW

Với máy đá vẩy: NeCA = 10 +8,4 = 18,4 kW

Với kho chờ đông: NeCA = 0,47 + 0,047 = 0,52 kW

Công suất tiếp điện cấp cao áp.

85 , 0 95 , 0

4 , 64



el td

e elCA

N N



85 , 0 95 , 0

13 ,



elCA

85 , 0 95 , 0

4 ,



elCA

85 , 0 95 , 0

52 ,



elCA

Tổng công suất điện cấp hạ áp và cao áp.

Với hệ thống cấp đông: Nel = 77,2 + 80 = 157,2 kW

Với kho lạnh bảo quản: Nel = 5,1 + 2,25 = 7,35 kW

Với máy đá vẩy: Nel = 7,2 +23 = 30,2 kW

Với kho chờ đông: Nel = 0,64 kW

Công suất động cơ lắp đặt.

Để cho máy nén hoạt động an toàn, công suất động cơ lắp đặt phải lớn hơn công suất tiếp điện, do đó ta nhân thêm hệ số an toàn k

Với hệ thống cấp đông: NĐC = 1,3.157,2 = 204,3kW

Với kho lạnh bảo quản: NĐC = 1,8.7,35 = 13,23 kW

Với máy đá vẩy: NĐC = 1,5.30,2 = 45,3 kW

Với kho chờ đông: NĐC = 1,9.0,64 = 1,22 kW

3.3.2.2 chọn máy nén

Máy nén được sử dụng trong hệ thống là máy nén piston MYCOM sản xuất tại Nhật Bản Máy nén được chọn theo thể tích hút, theo tính thể tích hút của máy nén các loại ở trên thì đối với

hệ thống cấp đông ta chọn loại có tỉ lệ xilanh cao áp và thấp áp là 1:3 còn kho lạnh bảo quản (ở đây kho chờ đông quá nhỏ nên ta chọn chung với kho lạnh) và máy đá vẩy là 1: 2

Tổng thể tích hút cao áp và thấp áp của hệ thống:

Với hệ thống cấp đông: Vlt = 0,45 + 0,126 = 0,576 m3/s Với kho lạnh và chờ đông Vlt = 0,012+0,006 = 0,018 m3/s Với máy đá vẩy: Vlt = 0,034 + 0,021 = 0,055 m3/s

Theo bảng 7 – 3 [2] ta chọn máy nén như sau:

Chọn 3 máy nén loại N124B cho hệ thống cấp đông, các thông số như sau:

Bảng 3 – 19 Thông số máy nén của hệ thống cấp đông.

3 Kích thước piston và khoảng

Kiểm tra lại với năng suất lạnh yêu cầu thấy chấp nhận được, công suất đông cơ máy N124B có thể chọn là NĐC ≥1/3.236 = 78,6

kW Vậy ta chọn động cơ có công suất ≥80kW

Chọn một máy nén N42A cho các kho và một máy nén N42A cho máy đá vẩy

Theo bảng 7 – 3 [2] ta chọn máy nén kho lạnh bảo quản như sau:

Bảng 3 – 20.Thông số máy nén kho lạnh

3 Kích thước piston và khoảng chạy 9576

Kiểm tra lại với năng suất lạnh yêu cầu thấy chấp nhận được, công suất động cơ máy N42A chọn bằng 22kW

Theo bảng 7 – 3 [2] ta chọn máy nén cho máy đá vẩy như sau:

Bảng 3 -21 Thông số máy nén đá vẩy

3 Kích thước piston và khoảng

6 Năng suất lạnh( theo nhiệt độ

Kiểm tra lại với năng suất lạnh yêu cầu thấy chấp nhận được, công suất động cơ máy N42A là 45,3kW Chọn ≥ 50kW

6 Năng suất lạnh( theo nhiệt độ sôi) 22,4 kW