Thiết kế một kho lạnh với dung tích kho lạnh 21 tấn

Thiết kế một kho lạnh với dung tích kho lạnh 21 tấn

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, với việc áp dụng những thành tựu khoa học

kỹ thuật, các ngành chăn nuôi, trồng trọt của nước ta đã có những tiến bộ vượt bậc

Nông sản làm ra tăng cả chất và lượng Nền kinh tế nước ta chuyển biến mạnh sang nền kinh tế hàng hoá có sự chuyên môn hoá tương đối cao Nhằm đáp ứng những đòi hỏi của thị trường trong và ngoài nước về chất lượng sản phẩm nên quá trình chế biến và bảo quản đang được tập trung đầu

tư xây dựng mạnh, nhất là hệ thống các kho lạnh

Đồ án này em đã thiết kế một kho lạnh xây dựng tại thành phố Hà Nội với dung tích kho lạnh 21 tấn

Trong quá trình thực hiện đồ án em đã cố gắng thể hiện hết khả năng của mình, tuy nhiên đây là lần đầu tiên em thiết kế nên trông tránh khỏi sai sót Em kính mong các thầy chỉ bảo, giúp đỡ thêm cho em

Qua đây em cũng cin chân thành cảm ơn thầy giáo Đinh Văn Hiền đã trực tiếp động viên, hướng dẫn tận tình cho em trong suốt thời gian thực hiện

đồ án

Sinh viên

Hoàng Cao Sơn

MỤC LỤC

Chương I: Giới thiệu chung về kho lạnh

I Kích thước xây dựng kho lạnh

II Sơ đồ mặt bằng kho lạnh

Chương II: Tính chiều dày cách nhiệt và kiểm tra đọng sương

I Tính chiều dày cách nhiệt

II Tính kiểm tra đọng sương

Chương III: Tính nhiệt kho lạnh

Tính nhiệt Q1

Tính nhiệt Q2

Tính nhiệt Q4

Chương IV: Tính chọn máy nén

Chương V: Tính chọn thiết bị

I Tính chọn dàn bay hơi

II Tính chọn dàn ngưng

III Tính chọn thiết bị phụ

1 Bình tách dầu

2 Bình tách lỏng

3 Bình chứa

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh tác giả Nguyễn Đức Lợi Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật - 2002

II Môi chất lạnh tác giả Nguyễn Đức Lợi - Phạm Văn Tuỳ Nhà xuất bản giáo dục

III Máy và Thiết bị lạnh, tác giả Nguyễn Đức Lợi - Phạm Văn Tuỳ nhà xuất bản giáo dục 1999

IV Kỹ thuật lạnh cơ sở, tác giả Nguyễn Đức Lợi - Phạm Văn Tuỳ Nhà xuất bản giáo dục Hà Nội 1996

V Máy lạnh - tác giả Đinh Văn Hiền

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHO LẠNH PHẦN I: KÍCH THƯỚC XÂY DỰNG KHO LẠNH

Vì kho lạnh dung tích 60m3 nên ta chỉ xây dựng kho lạnh 1 tầng

Mức độ chất tải là 0,35 tấn trên 1m3

Chọn dàn bay hơi kiểu trần

Chọn chiều cao xây dựng là 3,5m

Chiều cao của chất tải thực là

h = 3,5 - (0,4 + 0,4 + 0,2) = 2,5m

Trong đó: 0,4m là khoảng cách để treo dàn bay hơi

0,4 m là khoảng phần lồi của trần0,2 m là khoảng cách từ giàn bay hơi đến sản phẩmThể tích chất tải của kho lạnh:

V = = = 47 m3

với E là dung tích kho lạnh

E = 60 0,35 = 21 tấn

gv = 0,45 t/m3 tra theo bảng (2-3) theo tài liệu [1]

với gv là định mức tiêu chuẩn của các diện tích chất tải:

CHƯƠNG II

TÍNH CHIỀU DÀY CÁCH NHIỆT VÀ KIỂM TRA ĐỌNG SƯƠNG

I Tính chiều dày cách nhiệt

a) Tường bao: 1 Lớp vữa xi măng; 2 Tường gạch; 3 Lớp cách ẩm; 4 Lớp cách nhiệt; 5 Lớp vữa trát và lưới thép

(a) (b)

h - Cấu trúc tường bao và mái kho lạnh

b) Mái: 1 Lớp phủ mái đồng thời là lớp cách ẩm; 2 Lớp bê tông giằng;

3 Lớp cách nhiệt điền đầy; 5 Các tấm bê tông cốt thép của mái; 4 Tấm cách nhiệt;

Cấu trúc xây tường ngoài của kho lạnh bao gồm: Lớp tường gạch dầy

380 mm hai mặt phủ bằng vữa xi măng dầy 20 mm Lớp cách ẩm dầy 7 mm gồm hai lớp bitum và 1 lớp giấy dầu Lớp cách nhiệt là xốp polystirol và lớp trong cùng là lớp vữa trát xi măng có lưới thép dầy 20 mm

Theo bảng 2-3 tra được hệ số truyền nhiệt của vách từ ngoài không khí vào buồng lạnh ở (-200C) là

(Do bảo quản cá đã kết đông nên t = - 20 ÷ 25)

Hệ số dẫn nhiệt, dẫn ẩn của các vật liệu xây dựng và cách nhiệt tra theo bảng 3-1 và 3-2.

+ Lớp vữa xi măng: δ1 = 0,02 m; λ1= 0,88W/m.k

µ = 90 g/mh M Pa+ Lớp gạch đỏ δ2 = 0,38 m; λ2= 0,82W/m.k

µ = 105 g/mh M Pa+ Lớp cách ẩm δ3 = 0,004 m; λ3= 0,3W/m.k

µ = 0,86 g/mh M Pa+ Lớp xốp cách nhiệt xốp Polystrol: δ = 0,2

δ + α

=

n 1

i i 2

i 1

1 1

K 1

004 , 0 82 , 0

38 , 0 88 , 0

02 , 0 3 3 , 23

1 21 , 0 1

= 0,19 m

Chiều dày cách nhiệt thực phải chọn lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được Ở đây chọn chiều dày tổng là 200 m với 4 lớp x 50 mm hoặc 2 lớp x 100 mm Hệ truyền nhiệt thực:

KT =

047 , 0

2 , 0 712 , 0

1 + = 0,2 W/m2.k

II Kiểm tra đọng sương:

Theo bảng 1-1: Nhiệt độ trung bình nóng nhất tại Hà Nội t1 = 37,20C;

* Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt

- Mật độ dòng nhiệt qua kết cấu cách nhiệt

Tính phân áp suất thực của hơi nước:

- Dòng hơi thẩm thấu qua kết cấu bao che

Phương án 1: Phương án cách ẩm với δ4 = 4 mm

4000300020001000

δ, m

CHƯƠNG III TÍNH NHIỆT KHO LẠNH

Tính nhiệt kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài

đi vào kho lạnh Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ giữa buồng lạnh và môi trường bên ngoài

-> Xác định chính xác năng suất máy lạnh cần lắp đặt

+ Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4, (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 buồng lạnh

Q4 - Dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh

Vì sản phẩm là hải sản kết đông nên không có Q5 (vì nó không có sự hô hấp)

1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1:

Q1 = Q11 + Q12

Vì Q11: Dòng nhiệt độ qua tường bao, trần, nền do chênh lệch nhiệt độ

Q12: Dòng nhiệt qua tường bao, trần, nền do ảnh hưonửg của bức xạ mặt trời

Do kho lạnh được xây dựng tại Hà Nội; nhiệt độ bên ngoài dùng cho tính toán là t1 = 37,20C

Hệ số truyền nhiệt cho các cơ cấu bao che:

Đối với tường ngoài của hướng TN hay phía bắc

=> Tổng dòng nhiệt qua kết cấu bao che:

Với h1, h2 là en ta pi của sản phẩm trước và sau khi sử lý lạnh kJ/kg

M - công suất buồng gia lạnh, công suất buồng kết đông

t/ngày đêm;

(: hệ số chuyển đổi từ t/ngày đêm ra đơn vị kg/s)

Do sản phẩm cần bảo quản là cá nên khối lượng hàng nhập trong 1 ngày đêm bằng 10% dung tích của buồng theo tài liệu [1] Nên sản phẩm nhập vào buồng lạnh:

3 Vì buồng bảo quản đông cho hải sản nên

Q3 = 0 vì không có thông gió

4 Dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành

-> Q43 = 1000 0 = 1.000 W Vì không có động cơ quạt.

* Dòng nhiệt khi mở của Q44:

Từ các số liệu trên nên ta có:

* Nhiệt tải của thiết bị

QTB = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

= 1047,632 + 1057,3 + 0 + 1442,4 = 3547,3 W

* Nhiệt tải cho máy nén:

Do bảo quản cá nên:

QMN = 80% Q1 + 100% Q2 + 75% Q4

= 08 1047,632 + 1.1057,3 + 0,75 1442,4 = 2977,2 W

= 2977,2 WBảng tổng kết các phụ tải nhiệt

t0 buồng Q1 (W) Q2 (W) Q3 (W) Q4 (W) QMN (W) QTB (W)

- 20 1047,632

(W)

1057,3 (W)

0 (W)

1442,4 (W)

2977,2 (W)

3547,3 (W)

CHƯƠNG IV TÍNH CHỌN MÁY NÉN

Do kho lạnh ở đây cũng khá nhỏ nên ta không nên sử dụng môi chất

NH3 vì rất gây độc hại nên ta chỉ dùng R22 vì chúng không gây độc hại và tuy đắt nhưng kho lạnh rất nhỏ nên có thể dùng R22

Từ t0 = - 300 tra bảng hơi bão hoà R22 theo tài liệu [1] ta có:

Do môi chất là freôn nên chọn chu trình lạnh 1 cấp có hồi nhiệt.

tqn = 200C

Ta có bảng thông số trạng thái giữa các điểm

vì V1 = V1 + C (tại t = - 300C)

nên =

mà q0 + c = h1'tc - h4+c = 1720 - 560 = 1160 KJ/kg-> Q0TC = 2,98 = 3,26 Kw

Lưu lượng môi chất qua máy nén:

CHƯƠNG V TÍNH CHỌN THIẾT BỊ

I Tính chọn dàn bay hơi

Vì giảm nhiệt bằng không khí nên ta phải chọn dàn bay hơi làm lạnh trực tiếp không khí cưỡng bức (dàn lạnh quạt) để dùng bảo quản đông cho sản phẩm

Theo những tính toán chương IV thì ta có:

Diện tích trao đổi nhiệt yêu cầu của dàn quạt

với các thông số sau

- Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: 20m2 tải nhiệt khi ∆t = 10 k với Q0 =

Do giải nhiệt độ bằng không khí nên ta phải dùng loại dàn ngưng không khí mà do hiệu nhiệt độ trung bình của dàn ngưng không khí phải đạt

max

n n

t t

k t

e e

t

Do vậy nên diện tích trao đổi nhiệt yêu cầu của dàn là:

F = Với Qk = 4; 176 kW

Theo bảng 8-6 tài liệu [1] ta tra được

k = 30 W/m2.k là giá trị kinh nghiệm của hệ số truyền nhiệt

=> F = = 16,6 m2

Từ đó ta chọn 1 dàn ngưng quạt kiểu ABM theo bảng 8 - 5 tài liệu [1]với các thông số sau:

Diện tích trao đổi nhiệt 105m2

Năng suất quạt 7m3/s

Chiều dài ống: 1,5 m

- Lượng nước tiêu tốn làm mát dàn

Vn = = = 0,33 m3/h

với C Nhiệt dung riêng của nước = 4,19 KJ/kg K

ς Khối lượng riêng của nước = 1000 kg/m3

- Lưu lượng k2 qua dàn ngưng:

VK2 = = = 1160 m3/h

C Nhiệt dung riêng của k2 = 1 KJ/kg K

ς Khối lượng riêng của k2 = 1,2 kg/m3

III Tính chọn thiết bị phụ

1 Bình tách dầu

Ở đây tuy môi chất frêôn tuy nhiên vẫn cần có bình tách dầu để dầu không len lỏi vào các thiết bị.

Bình tách dầu ta nên chọn theo đường kính bình hoặc đường kính nối với máy nén (đường đẩy)

d = 4 2

.

mv w

π

Trong đó m: lưu lượng hơi = 0,0029 kg/s

V2 thể tích riêng hơn nén phía đầu đẩy của máy nén V2 = 1m3/kg

w: tốc độ hơi = 20 m/s

-> d = 4.1.0,0029

3,14.20 = 0,01 = 11 mmVậy ta nên chọn bình tách dầu có sẵn của nhà thiết kế với loại bình nhỏ