Thiết kế hệ thống lạnh đông nhanh kiểu tiếp xúc
Lời mở đầu
Kỹ thật lạnh là một ngành kỹ thuật hiện đại, hiện đang phát triển rất mạnh và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực quan trọng như : công nghiệp thực phẩm, hóa học dầu khí, y học, điều hòa không khí, thương nghiệp .
Ở Việt Nam cùng với sự phát triển của nền kinh tế, trong những năm gần đây, nhu cầu bảo quản thực phẩm dài ngày hoặc ngắn ngày ngày càng đòi hỏi những yêu cầu cao hơn trong kỹ thuật bảo quản. Một trong những cách quan trọng đó là bảo quản thực phẩm ở nhiệt độ thấp, đặc biệt là lạnh động nhanh, lạnh sâu có thể tăng được khối lượng và thời gian bảo quản rất nhiều loại thực phẩm, góp phần cung cấp các mặt hàng tươi sống cho các khu vực dân cư cũng như là xuất khẩu. Với mục đích đó, với đề tài “thiết kế hệ thống lạnh đông nhanh kiểu tiếp xúc” là những bước đầu tiên tìm hiểu về những ứng dụng của kỹ thuật lạnh trong đời sống.
Với kiến thức còn hạn chế, thời gian thực hiện có hạn, trong đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót . Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp chỉ bảo của quý thầy cô, các bậc đàn anh đi trước cũng như các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn Nguyễn Văn Tài đã quan tâm, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Em cũng xin cảm ơn các thầy cô và các bạn trong nhóm đã tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt luận văn này.
Tóm tắt nội dung Luận Văn Tốt Ngiệp.
_Giới thiệu sơ lược về kỹ thuật lạnh .
_Giới thiệu về lạnh đông nhanh kiểu tiếp xúc, qui trình thực hiện lạnh đông , một số chủng loại máy cấp đông.
_Giơí thiệu về môi chất lạnh, các tính chất, yêu cầu, một số các loại môi chất, và chọn môi chất là Freon R22.
_Tính toán kích thước tủ cấp đông dựa trên công suất yêu cầu thiết kế 1000kg/mẻ, xác định loại khuôn block (theo tiêu chuẩn Châu Âu) loại 2,5kg (gồm 2kg tôm +0,5kg nước) kích thước 280x184x70mm , số lượng 400 khuôn, 8 tầng , 9 tấm plate, chọn loại tấm plate của hãng A/S DYBVAD STAL INDUSTRI – ĐAN MẠCH có kích thước: 1230x2440x22 mm , xác định kích thước trong của tủ cấp đông : 1700x1200x3200 mm.
_Tính toán cách nhiệt, một số yêu cầu cách nhiệt, cách ẩm, chọn loại cách nhiệt polyurethane, cách ẩm bằng tôn inox , xác định chiều dày lớp cách nhiệt 150mm,kiểm tra đọng ẩm đọng sương tốt , xác định kích thước vỏ ngoài củ tủ cấp đông: 2000x1500x3500mm.
_Tính cân bằng nhiệt, nhiệt lượng do sản phẩm, nhiệt lượng qua kết cấu bao che, xác định được tổn thất lạnh của tủ là 22,679 kw, năng suất lạnh máy nén là 30,057 kw.
_Tinh toán chu trình nhiệt,cấp đông hai pha ,xác định các thông số ban đầu, nhiệt độ sôi – 40oC, nhiệt độ ngưng tụ 40oC,nhiệt độ nước và nước ra bình ngưng tụ, quá nhiệt, quá lạnh. Chọn chu trình hai cấp, một số chu trình thường gặp. Chọn chu trình hai cấp, hai tiết lưu, bình trung gian ống xoắn. Xác định áp suất trung gian bằng phương pháp lặp tính được ptg=3,6bar,tính các thông số làm việc. Xác định thể tích quét để chọn máy nén, chọn máy nén của MYCOM,xác định công suất động cơ của máy nén P=37kw.
_Chọn thiết bị: chọn bộ bốc hơi ,tính hệ số truyền nhiệt,chọn bộ ngưng tụ chọn của hãng ONDA, chọn tháp giải nhiệt , lưu lượng nước, chọn bơm nước. Chọn bình trung gian .
_Chọn các thiết bị phụ: giới thiệu các loại thiết bị phụ cần thiết.
_Tính chọn đường ống dựa trên tốc độ dòng chảy của môi chất và vị trí làm việc của các đường ống.
_Tính toán dòng điện của các động cơ, các thiết bị khác. Tính chọn dây dẫn theo phát nóng chọn của hãng LENS. Chọn aptomat theo dòng làm định mức lâu dài. Contactor theo điều kiện làm việc và khởi động. Chọn realy nhiệt theo dòng làm việc định mức , tất cả đều chọn của hãng MITSUBISHI.
_Khào sát mạch điều khiển: vẽ sơ đồ mạch động lực. Giới thiệu tự động hóa trong hệ thống lạnh và các thông số làm việc và thông số bảo vệ. Chọn mạch điểu khiển và các điều kiện bảo vệ, mô tả cách hoạt động.
10 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2664 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết kế hệ thống lạnh đông nhanh kiểu tiếp xúc, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chöông III
Tính toaùn choïn kích thöôùc keát caáu laép raùp vaø caùch nhieät
tuû caáp ñoâng
Chöông III : tính toaùn choïn kích thöôùc keát caáu laép raùp vaø caùch nhieät tuû caáp ñoâng
I. Sô löôïc veà tuû caáp ñoâng contact-freezer:
Khi ñaët saûn phaåm tieáp xuùc vôùi beà maët laïnh, khaû naêng trao ñoåi nhieät ñoä lôùn hôn nhieàu so vôùi khi tieáp xuùc vôùi khoâng khí laïnh. Chính vì vaäy toác ñoä caáp ñoâng seõ nhanh hôn , hieäu nhieät ñoä giöõa saûn phaåm vaø nhieät ñoä bay hôi seõ giaûm xuoáng, coâng suaát laïnh yeâu caàu giaûm, qua ñoù giaûm ñöôïc dieän tích laép ñaët thieát bò. Nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp keát ñoâng tieáp xuùc laø khoâng theå keát ñoâng baát cöù loaïi saûn phaåm naøo rieâng leû, maùy keát ñoâng kieåu tieáp xuùc chæ duøng keát ñoâng caùc loaïi saûn phaåm ñaët trong khuoân coá ñònh , kích thöôùc cuûa khuoân tuøy thuoäc vaøo nhaø cheá taïo quy ñònh.
Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy keát ñoâng tieáp xuùc:
Taám tieáp xuùc
Khuoân saûn phaåm
Hình 3.1
Taám tieáp xuùc coù theå baèng theùp taám traùng keõm, theùp khoâng ræ hoaëc ña soá laø baèng nhoâm ñuùc aùp löïc, ñaûm baûo ñöôïc veä sinh coâng nghieäp thöïc phaåm ñeå coù theå tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi saûn phaåm khoâng coù bao bì. Trong caùc taám tieáp xuùc laø caùc daøn laïnh tröïc tieáp vaø coù oáng daãn meàm baèng theùp khoâng ræ ra ngoaøi ñeå caáp vaø thaûi moâi chaát ra ngoaøi cuõng nhö ñeå daõn hoaëc eùp caùc taám tieáp xuùc khi thaùo hoaëc chaát taûi saûn phaåm.
Maùy keát ñoâng tieáp xuùc kieåu taám naèm ngang laø loaïi phoå bieán nhaát, saûn phaåm keát ñoâng ñöôïc ñoùng trong caùc khe nhoâm hoaëc khuoân ñònh hình sau ñoù ñöôïc ñaåy vaøo giöõa hai taám tieáp xuùc ñang môû, sau khi naïp ñaày saûn phaåm , cô caáu thuûy löïc taùc ñoäng cho caùc taám tieáp xuùc eùp laïi vôùi nhau ñeå saûn phaåm tieáp xuùc vôùi caû taám treân vaø döôùi ñeå thaûi nhieät ñoä nhanh choùng cho caû hai taám. Moät boä phaän ñònh vò giöõa cho caùc taám khoâng bò eùp qua saùt nhau laøm bieán daïng saûn phaåm.
Taám ñoâng tieáp xuùc thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå ñoâng laïnh nhanh caùc loaïi saûn phaåm thuûy haûi saûn (toâm caù möïc ) vaø thòt phi leâ, saûn phaåm gaàn nhö tieáp xuùc vôùi daøn laïnh neân ruùt ngaén ñöôïc thôøi gian ñoâng laïnh vaø chaát löôïng saûn phaåm ñöôïc baûo ñaûm toát.
Tuû caáp ñoâng tieáp xuùc thöôøng coù caáu taïo baèng khung kim loaïi chòu löïc bao boïc hai phía laø hai lôùp theùp khoâng ræ, giöõa hai lôùp theùp ngöôøi ta phun vaät lieäu caùch nhieät, vì vaäy keát caáu bao che heát söùc ñôn giaûn vaø goïn nheï. Coù theå saûn xuaát töøng cuïm hay saûn phaåm rôøi ñeå laép raùp.
II. Tính toaùn kích thöôùc tuû caáp ñoâng coâng suaát 1000Kg/meû:
1.Yeâu caàu:
+Tuû caáp ñoâng phaûi coù kích thöôùc tieâu chuaån, ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu xuaát khaåu.
+Coù khaû naêng thao taùc nhanh vieäc boác dôõ vaø xeáp haøng.
+Deã daøng veä sinh, taåy röûa , ít baùm buïi,ñoùng caën baån, khoâng bò ñoïng söông.
+Tuoåi thoï cao, coù tính kinh teá kyõ thuaät.
+Ñieàu khieån töï ñoäng, ñoä tin caäy lôùn, ñoä oàn nhoû.
2.Kích thöôùc khuoân:
Saûn phaåm caáp ñoâng ôû daïng block, ñöôïc ñaët trong caùc khuoân coù kích thöôùc tieâu chuaån.
Ta choïn khuoân:
+Loaïi khuoân: 2,5 kg. (bao goàm 2kg toâm +0,5kg nöôùc)
+Kích thöôùc khuoân: 280x184 mm
+Chieàu cao cuûa khuoân: 70mm
Coâng suaát caáp ñoâng 1000kg/meû nhö vaäy soá khuoân caàn duøng:
1000 : 2,5= 400 khuoân
Soá khuoân treân moãi khay laø 4 (xeáp theo chieàu daøi) neân soá khay caàn duøng :
400 : 4=100 khay
Soá khay treân moãi taàng laø 12 (xeáp theo chieàu ngang cuûa khay) , vaäy soá taàng caàn laø:
100 : 12=8,33 »8 Taàng
Nhö vaäy soá taám plate caàn duøng trong tuû caáp ñoâng laø:9 taám
3.Kích thöôùc khay:
Ta choïn caùch xeáp khuoân treân moãi khay theo chieàu daøi. Vaäy khay coù kích thöôùc:
Daøi: 280 x 4=1108 mm
Roäng:184 mm
Vaäy choïn khay coù kích thöôùc: daøi:1150mm, roäng: 195mm
4.Choïn taám plate:
+Xeáp 12 khay song song treân moät taám plate
+Kích thöôùc taám plate : daøi:1150 mm , ngang: 195 x 12=2340mm
+Do ñoù ta choïn taám plate theo tieâu chuaån cuûa taäp ñoaøn A/S DYBVAD STAL INDUSTRI – ÑAN MAÏCH saûn xuaát coù kích thöôùc :
1230x2440x22 mm
5.Kích thöôùc tuû caáp ñoâng:
Kích thöôùc tuû caáp ñoâng phaûi phuø hôïp vôùi caùc thieát bò gaén beân trong tuû, bao goàm:
+9 taám plate, kích thöôùc: 1230x2440x22 mm
+Thanh daãn höôùng caùc taám plate.
+Cô caáu ñònh vò truyeàn ñoäng caùc taám plate.
+Daøn oáng daãn moâi chaát vaøo vaø ra khoûi caùc taám plate.
+Khoaûng môû giöõa hai taám plate phaûi ñuû lôùn ñeå ñöa caùc khay saûn phaåm vaøo ra deã daøng.
Do ñoù ta choïn:
_Khoaûng caùch giöõa caùc taám plate:100mm
_Hai beân hoâng moãi beân chöøa :350mm
_Maët tröôùc vaø sau moãi maët chöøa: 200mm
_Maët treân vaø döôùi moãi maët chöøa: 75mm
Töø ñoù ta xaùc ñònh kích thöôùc beân trong cuûa tuû caáp ñoâng:
Chieàu cao cuûa tuû:
Chieàu daøy 9 taám plate + 8x(khoaûng caùch giöõa hai taám plate)+khoaûng caùch treân vaø döôùi =9x25+8x100+75x2=1148 mm
Chieàu ngang cuûa tuû:
Chieàu daøi taám plate+khoaûng caùch hai beân=2440+2x350=3140mm
Chieàu saâu cuûa tuû:
Chieàu roäng taám plate+khoaûng caùch tröôùc vaø sau =
1230+2x200 =1630 mm
Vaäy kích thöôùc beân trong tuû:1700x1200x3200 mm
III.Keát caáu laép raùp vaø caùch nhieät tuû caáp ñoâng:
1.Yeâu caàu chung:
Do coù söï cheânh leäch nhieät ñoä giöõa moâi tröôøng beân ngoaøi khoaûng ( 350C) vaø nhieät ñoä beân trong buoàng laïnh (-350C) ,neân luoân coù moät doøng nhieät vaø aåm xaâm nhaäp töø beân ngoaøi vaøo trong buoàng. Ñaây laø löôïng nhieät toån thaát aûnh höôûng ñeán vieäc choïn naêng suaát maùy neùn laïnh.
Keát caáu laép raùp vaø xaây döïng tuû caáp ñoâng phaûi ñaùp öùng ñöôïc caùc yeâu caàu sau:
+Ñaûm baûo ñoä beân laâu daøi theo tuoåi thoï döï kieán cuûa tuû.
+Caùch nhieät, caùch aåm toát,giaûm chi phí ñaàu tö cho maùy neùn laïnh.
+Choáng chaùy noå.
+Vaän haønh an toaøn.
+Mang tính kinh teá – kyõ thuaät.
Vieäc thieát keá xaây döïng tuû caáp ñoâng laép gheùp bao goàm:
+Thieát keá neàn traàn.
+Thieát keá töôøng bao quanh cuûa tuû caáp ñoâng.
+Caùch nhieät caùc ñöôøng oáng.
Buoàng caáp ñoâng coù theå do nhaø saûn xuaát cheá taïo thaønh cuïm theo ñôn ñaët haøng hoaëc saûn xuaát theo caùc boä phaän rôøi theo tieâu chuaån vaø veà laép gheùp laïi.
ÔÛ ñaây, ñeå thoûa maõn yeâu caàu söû duïng vaø kinh teá, ta nhaäp haøng rôøi vaø laép gheùp thì phaûi taïo ñöôïc boä khung cuûa buoàng chaéc chaén ñoái vôùi caùc thanh daãn höôùng vaø chòu ñöôïc caùc taám plate. Buoàng caáp ñoâng ñöôïc xaây döïng trong nhaø cuûa moät xí nghieäp ñoâng laïnh , khoâng chung vaùch vôùi caùc buoàng khaùc. Buoàng seõ duøng vaät lieäu ñôn giaûn, nheï ,laép gheùp nhanh ñeå laøm thaønh lôùp caùch nhieät beân ngoaøi. Phöông phaùp söû duïng roäng raõi hieän nay laø laép gheùp caùc taám panel. Caùc taám panel caùch nhieät seõ ñöôïc söû duïng ñeå laép traàn, töôøng, neàn tuû caáp ñoâng.
Tính toaùn heä soá truyeàn nhieät qua taám panel vaø kieåm tra ñoïng söông. Vì taám panel ñöôïc laép gheùp kín theo keát caáu beân trong khoâng coù vaät lieäu caùch aåm laø,thaønh phaàn chuû yeáu cuûa taám panel laø vaät lieäu caùch nhieät, ta choïn vaät lieäu caùch nhieät laø polyurethane, trong phaàn naøy ta khoâng tínhh beà daøy maø chæ choïn beà daøy lôùp caùch nhieät theo kinh nghieäm ñoàng thôøi coù kieåm tra ñoä ñoïng söông. Khoâng caàn kieâm tra ñoä ñoïng aåm ñoái vôùi saûn phaåm caáp ñoâng tieáp xuùc.
2.Tính toaùn caùch nhieät:
a.Vaät lieäu caùch nhieät:
Caùch nhieät laïnh coù nhieäm vuï haïn cheá doøng nhieät toån thaát töø moâi tröôøng coù nhieät ñoä cao vaøo buoàng laïnh coù nhieät ñoä thaáp qua keát caáu bao che.
Yeâu caàu cuûa vaät lieäu caùch nhieät:
+Heä soá daãn nhieät nhoû hoaëc nhieät trôû lôùn.
+Khoâng huùt nöôùc hoaëc ñoä huùt nöôùc nhoû.
+Ñoä beàn cô hoïc ñuû lôùn, deûo dai trô vôùi baêng giaù.
+Coù hình daïng hình hoïc coá ñònh.
+Coù khoái löôïng rieâng nhoû.
+Khoâng deã chaùy
+Khoâng coù phaûn öùng vaø taùc ñoäng vôùi caùc hoùa chaát.
+Khoâng baét muøi vaø coù muøi laï.
+Khoâng phaùt sinh naám moác, vi khuaån.
+Khoâng aên moøn vaø taùc ñoäng leân beà maët kim loaïi cuûa beà maët caùch nhieät.
+Khoâng ñoäc haïi ñoái vôùi ngöôøi, khoâng laøm bieán chaát saûn phaåm.
+Tuoåi thoï cuûa vaät lieäu caùch nhieät phaûi beàn laâu khoâng bò laõo hoùa, thoái, hoûng.
+Phaûi reû tieàn, deã kieám, deã gia coâng vaän chuyeån cheá bieán.
+Khoâng ñoøi hoûi baûo döôõng ñaëc bieät.
+Kinh teá kyõ thuaät.
Coù nhieàu loaïi vaät lieäu caùch nhieät treân thò tröôøng, nhöng hieän nay, polyurethane vaø polystyrol raát ñöôïc öa chuoäng treân thò tröôøng.
Boït xoáp polyurethane coù moät öu ñieåm raát lôùn laø coù theå taïo boït khoâng caàn gia nhieät vaø khoâng caàn aùp suaát. Caùc loã roãng, caùc khoâng gian giôùi haïn bôûi caùc taám caùch aåm … deã daøng ñöôïc ñieàn ñaày baèng boït polyurethane. Do ñoù vôùi polyurethane ngöôøi ta aùp duïng phöông phaùp naøy raát kinh teá hieäu quaû caùch nhieät cao.
Ta choïn vaät lieäu caùch nhieät cho tuû caáp ñoâng laø polyurethane.
b.Vaät lieäu caùch aåm:
Do coù söï cheânh leäch aùp suaát hôi nöôùc giöõa moâi tröôøng beân ngoaøi (lôùn) vaø beân trong buoàng laïnh ( nhoû),neân luoân coù moät doøng aåm ñi töø beân ngoaøi vaø moâi tröôøng beân trong buoàng. Gaëp nhieät ñoä thaáp, aåm ngöng ñoïng laïi trong keát caáu caùch nhieät,phaù huûy khaû naêng caùch nhieät, gaây naám moác,muïc hö cho keát caáu caùch nhieät. Chính vì vaäy vaät lieäu caùch nhieät khoâng ñuû trôû thaám aåm bao giôø cuõng ñi cuøng vôùi caùch aåm.
Yeâu caàu caàn thieát:
+Vaät lieäu caùch aåm phaûi coù trôû aåm lôùn.
+Neáu tính töø phía noùng vaøo phía laïnh thì vò trí boïc caùch nhieät ôû trong vaø caùch aåm ôû beân ngoaøi. Neáu coù nhieàu lôùp caùch nhieät daùn choàng leân nhau thì boá trí moät lôùp caùch aåm ñuû daøy ôû phía ngoaøi cuøng.
+Lôùp caùch aåm khoâng daøy (2,5 ¸ 3mm), nhöng phaûi lieân tuïc, khoâng neân ñöùt quaõng hay taïo ra veát nöùt seõ laø caàu noái cho aåm thaám vaøo töôøng.
Vôùi tuû laép gheùp baèng inox thì vieäc caùch aåm ñaõ thoaû maõn yeâu caàu ñaët ra.
c.Xaùc ñònh chieàu daøy cuûa cô caáu vaùch ngaên:
Döïa vaøo taøi lieäu[3] phaàn tính toaùn caùch nhieät, caùch aåm,ta ñöôïc:
Chieàu daøy tính toaùn :
(mm) (3.1)
Trong ñoù:
dCN: beà daøy lôùp caùch nhieät.
lCN: heä soá daãn nhieät cuûa vaät lieäu caùch nhieät (0,023 W/m.0K)[6]
K : heä soá truyeàn nhieät cho tröôùc cuûa keát caáu bao che, ôû t0= - 40 0C thì K=0,17 (W/m.0K) (maùi baèng). (Baûng 3-3[3])
a1 : heä soá toûa nhieät cuûa moâi tröôøng beân ngoaøi ñeán vaùch caùch nhieät, choïn giaù trò :23,3 (W/m.0K) (beà ngoaøi cuûa vaùch ngoaøi –töôøng bao- vaø maùi)
(Baûng 3-7[3])
a2 :heä soá toûa nhieät cuûa vaùch buoàng laïnh vaøo buoàng laïnh,
choïn giaù trò :10,5 (W/m.0K) (Baûng 3-7[3])
di , lI : caùc beà daøy vaø heä soá toûa nhieät cuûa caùc lôùp vaùch caùch nhieät thöù i.
Do beà daøy di raát nhoû so vôùi beà daøy dCN vaø li raát lôùn so vôùi lCN neân ta coù theå boû qua tyû soá .
Nhö vaäy ta ñöôïc : (m)
Chieàu daøy caùch nhieät thöïc teá choïn phaûi lôùn hôn chieàu daøy caùch nhieät tính toaùn. Nhö vaäy,ta choïn : dCN tt=0,15 m =150 mm 1 lôùp hay 50mmx 3 lôùp.
Heä soá truyeàn nhieät thöïc teá:
Ktt==0,1502»0,15(W/m2.K0) (3.2)
Beà daøy lôùp toân inox laø raát nhoû 0,001m so vôùi lôùp caùch nhieät laø 0,15m neân ta coù theå boû qua tyû soá .
Nhö vaäy beà daøy thöïc teá lôùp caùch nhieät laø: dCN tt =150 mm
Ktt = 0,15 W/m2.K0.
d. Kieåm tra ñoïng söông:
Ñieàu kieän ñeå beà maët vaùch ngoaøi khoâng bò ñoïng söông laø nhieät ñoä beà maët vaùch tw1 phaûi lôùn hôn nhieät ñoä tñs hoaëc heä soá truyeàn nhieät thöïc cuûa vaùch phaûi nhoû hôn heä soá truyeàn nhieät ñoïng söông Kñs.
a1
j1
tw1
tw2
q
t2
t1
j2
K£ Kñs , Kñs=0,95 a1 (3.3)
t1:nhieät ñoä khoâng khí beân ngoaøi.
t2:nhieät ñoä khoâng khí beân trong
buoàng laïnh.
tw1:nhieät ñoä vaùch ngoaøi.
tw2:nhieät ñoä vaùch trong.
Kñs=0,95 a1=0,95 x 23,3 x =1,48 (W/m2.0K)
Suy ra :Kñs=1,48 lôùn hôn Ktt=0,15 (W/m2.0K)
Nhö vaäy,vaùch ngoaøi khoâng bò ñoïng söông.
e. Kieåm tra ñoïng aåm:
Vì lôùp tole INOX bao quanh ñuû beàn chaéc ñeå aåm khoâng loït qua ñöôïc beân trong lôùp caùch nhieät vaøo buoàng laïnh.
Nhö vaäy kích thöôùc cuûa tuû trôû thaønh: 2000 x 1500 x 3500 mm
Drawing.rar
