Tính toán thiết kế hệ thống trữ đông cho nhà máy thủy hải sản

THIẾT KẾ KHO LẠNH –&— ĐỀ: Tính toán thiết kế hệ thống trữ đôngcho nhà máy thủy hải sản: Sản phẩm là cá. Công suất E=900T/mẻ. Nhiệt độ buồng =-20°C. Môi chất R22. Địa điểm Thành phố Hồ Chí Minh Vẽ sơ đồ hệ thống lạnh và tính toán. CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ THỂ TÍCH VÀ MẶT BẰNG KHO LẠNH. –&— 1/Quy hoạch mặt bằng kho lạnh: 1.1/Yêu cầuu đối với quy hoạch mặt bằng kho lạnh 1 tầng: - Phải bố trí các buồng lạnh phù hợp dây chuyền công nghệ. Sản phẩm đi theo dây chuyền không gặp nhau. Các cửa ra buồng chứa phải quay ra hành lang. Cũng có thể không cần hành lang nhưng sản phẩm theo dây chuyề không được đi ngược. - Quy hoạch phải đạt chi phí dầu tư là bé nhất. Cần phải sử dụng rộng rãi các cấu kiện tiêu chuẩn, giảm đến mức thấp nhất các diện tích phụ nhưng phải đảm bảo tiện nghi. Giảm công suất thiết bị đến mức thấp nhất. - Quy hoạch mặt bằng cần phải đảm bảo sự vận hành tiện lợi và rẻ tiền. - Quy hoạch mặt bằng cần phải đảm bảo lối đi và đường vận chuyển thuận lợi cho vịec bốc xếp thủ công hoặc cơ giới đã thiết kế. - Chiều rộng kho lạnh một tầng phải phù hợp với khoảng vượt lớn nhất 12m, thường lấy 12,24,36,48,60,72m. - Mặt bằng kho lạnh phải phù hợp với hệ thống lạnh đã chọn. Điều này đặc biệt quan trọng đối với kho lạnh 1 tầng vì phải đảm bảo luôn luôn đưa được môi chất lạnh từ các thiết bị về hệ thống, do đó phải chuyển sang sơ đồ lớn hơn với việc cấp lỏng từ dưới lên. - Mặt bằng kho lạnh phải đảm bảo kĩ thuật an toàn phòng cháy chữa cháy. - Khi quy hoạch cũng cần tính toán đến khả năng phải mở rộng kho lạnh. 1.2/ Nguồn nước . Do nhiệt thải ở thiết bị ngưng tụ là rất lớnnê ngay từ khi xây dựng phải đặc biệt chú ý đến nguồn nước. Ở đây ta sử dụng nước giếng khoan, và trước khi vận hành phải bơm thử giếng khoan, xác định trữ lượng và chất lượng nước. 1.3 /Nguồn điện. Quan trọng tương tự là việc cấp điện đến công trình, giá điện và giá xây lắp công trình. Phải chú ý làm sao giảm tiêu tốn điện năng đến mức thấp nhất. 1.4 /Nơi bốc xếp. Trước sân phải chú ý thiết kế cho việc bốc dỡ hàng với số lượng cao nhất. Đồng thơi đảm bảo đến các mặt hàng kho lạnh không ảnh hưởng đến thời gian bốc xếp. Dọc theo chiều dài kho cần bố trí hiên tàu hỏa. Nếu kho lạnh gần bến cảng phải bố trí thêm cầu cảng của kho để có thể bốc xếp trực tiếp sản phẩm từ tầu vào kho tránh phải dùng phương tiện vận chuyển trung gian. Chương 2: Cấu Trúc Xây Dựng Và Cách Nhiệt Kho Lạnh. –&— Nhiệm vụ thiết kế Từ bảng 1-1[HDTTHTL -Nguyễn Đức Lợi 2005]ta có nhiệt độ và độ ẩm Thành phố Mùa hè: 37,3 oC;=74% Mùa đông:17,4 oC;=74% Nhiệt độ trung bình cả năm: t tb =27oC 2.1/Hệ thống trữ đông tôm: Công suất E= 500tấn/mẻ Nhiệt độ bảo quản sản phẩm t2 =-20 oC 2.2/Kích thước phòng trữ đông: Kho Lạnh Trữ Đông: Sản phẩm sau khi cấp đông trải qua quá trình mạ băng và đóng gói sản phẩm, nhiệt độ trung bình của sản phẩm sẽ bị thay đổi. Do đó cần qua thiết bị cấp đông bổ sung làm cho nhiệt độ trung bình của sản phẩm đạt được -20oC. Sau đó sản phẩm được đưa vào kho trữ đông để bảo quản được lâu dài. Việc tính toán và thiết kế hệ thống trữ đông đóng vai trò quan trọng trong dây chuyền chế biến và đông lạnh thuỷ sản. Quá trình bảo quản thực phẩm làm cho thực phẩm kéo dài hạn sử dụng và giúp cho quá trình điều phối sản phẩm một cách liên tục và bảo đảm trong từng thời kỳ khác nhau. 1/Tải trọng sản phẩm: Tiêu chuẩn xếp sản phẩm ở phòng bảo quản [Phụ Lục 3 - Công Nghệ Lạnh Thuỷ Sản - Nguyễn Đức Ba - Nguyễn Văn Tài] ta có tải trọng của sản phẩm: [tấn/m3] 2/Thể tích chất tải kho lạnh (V): Từ (2-1) trang 55- [HTMVTBL] Trong đó: E là dung tích chất tải kho lạnh [tấn] 3/Diện tích chất tải Fct: [m2] Kho trữ đông được lắp ghép từ những tấm panel tiêu chuẩn: Kho trữ đông một tầng và việc lựa chọn chiều cao chất tải phụ thuộc vào bề dày cách nhiệt và không gian lắp đặt cánh hướng gió để tuần hoàn không khí lạnh nên ta chọn chiều cao kho lạnh là h = 6m và chiều cao chất tải là hct = 5m. Như vậy diện tích chất tải là: Từ (2-2) trang 57-[HTMVTBL] 4/Diện tích cần xây dựng FXD: [m2] Vì tính đến đường đi, khoảng hở giữa các lô hàng ...nên diện tích kho lạnh thực tế phải lớn hơn diện tích chất tải. Từ (2-3) trang 58-[HTMVTBL] Trong đó: hệ số sử dụng diện tích. Tra bảng 2.4-[HDTKHTL] ta được: Như vậy: Ta chọn bước cột là : Số buồng lạnh cần xây dựng : Chọn Vậy diện tích cần xây dựng là : Do việc sản xuất panel theo một dạng tiêu chuẩn nên ta chọn diện tích kho lạnh là chiều dài x chiều rộng : Chương 3: Tính Toán Cách Nhiệt Cách Ẩm –&— 3.1/Cách nhiệt cách ẩm kho trữ đông: 1/Tính cách nhiệt tường kho lạnh: Số thứ tự Tên vật liệu Bề dày(),m Hệ số dẫn nhiệt() 1 Lớp vữa xi măng 2 Lớp gạch đỏ 1,4 3 Lớp cách ẩm 0,02 4 Lớp cách nhiệt polystyrol 0,18 5 Lớp vữa trát khô.sơ gỗ 1,4 Từ (3-1)-[Trang 85-HDTKHTL]ta có: Trong đó: :độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt; m :hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt polystyrol. K :hệ số truyền nhiệt; Hệ số truyền nhiệt k phụ thuộc vào nhiệt của kho lạnh, nhiệt độ của kho lạnh là -20oC nên theo bảng 3-3 [ HDTKHTL]ta chọn k = 0,21. :hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới tường cách nhiệt. Từ bảng 3-7(Trang 86-HDTKHTL) ta có  :hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh. Từ bảng 3-7(Trang 86-HDTKHTL) ta có bề dày và hệ số dẫn nhiệt của tấm panel thứ i. Như vậy: Chọn chiều dày cách nhiệt là 200mm. Hệ số truyền nhiệt thực tế của vách : Kiểm tra động sương cho tường kho lạnh: 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: . Trong đó tw1 là nhiệt độ bề mặt ngoài của vách. Hay ta có: Trong đó: :nhiệt độ không khí bên ngoài và bên trong buồng lạnh. :nhiệt độ điểm sương của không khí bên ngoài ứng với nhiệt độ t1 và độ ẩm ư1. Nhiệt độ và độ ẩm tháng nóng nhất của Thành Phố HCM là 37,3oC; 74%. Tra dồ thị I-d không khí ẩm ta xác định được nhiệt độ điểm sương của không khí là:31oC. Như vậy ta có nên vách ngoài kho lạnh không bị đọng sương. **Kiểm tra đọng ẩm cho cơ cấu cách nhiệt : Ta có mật độ dòng nhiệt qua kết cấu cách nhiệt : Xác định nhiệt độ bề mặt các lớp vách : Vậy : 2/tính cách nhiệt cho mái kho lạnh : Số thứ tự Tên vật liệu Bề dày(),m Hệ số dẫn nhiệt() 1 Lớp phủ đồng thời là lớp cách ẩm bằng VLXD và bitum 2 Lớp bê tông rằng có cốt pha 1,5 3 Lớp cách nhiệt điền đầy :VL chịu lửa xốp 0,09 4 Lớp cách ẩm bitum dầu lửa 0,18 5 Lớp bê tông cốt thép chịu lực 1,5 Vì mái bằng và .Từ bảng 3-3 (HDTKHTL) ta có:K=0.2 Từ bảng 3-7 ta có : ; Với Tính lại Vậy mái không bị đọng sương. 3/Tính cách nhiệt, cách ẩm nền kho lạnh: Do nhiệt độ trong buồng là -20oC nên nền dễ bị đóng băng do dó ta chọn nền có sưởi. ¨ Cấu tạo nền kho lạnh: Số thứ tự Tên vật liệu Bề dày(),m Hệ số dẫn nhiệt() 1 Nền nhẵn bằng các tấm bê tông lát 2 Lớp bêtông 1,5 3 Lớp cách nhiệt sỏi và đất sét xốp 0,2 4 Lớp bê tông có sưới điện 1.4 5 Lớp cách ẩm 6 Lớp bê tông đá dăm làm nền đất Tính bề dày lớp cách nhiệt : Khi tính toán nền có sưởi ta chỉ cần tính lớp phía trên có sưởi. Từ (3-6) và (3-7) [HDTKHTL]: Hay: (Vì nền có sưởi điện nên ta chỉ tính các lớp phái trên lớp có sưởi) Vậy chiều dày lớp cách nhiệt có thể chọn 1000mm. Hệ số truyền nhiệt thực của nền : Chương 4: Tính Toán Cân Bằng Nhiệt –&— 4.1/Tính nhiệt kho trữ đông: 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 lại môi trường nóng, đảm bảo cho sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bên ngoài. Mục đích của việc tính toán nhiệt này là để xác định năng suất lạnh của máy nén lạnh cần lắp đặt. Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định bằng biểu thức sau: Trong đó: Q1 là dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh; Q2 là dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý; Q3 là dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh; Q4 là dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh; Q5 là dòng nhiệt toả ra khi sản phẩm hô hấp; 1.1/Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh Q1: Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua tường bao che, trần và nền,do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong cộng với các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần. Trong đó: Q11 là dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ. Q12 là dòng nhiệt qua tường bao và trần do bức xạ mặt trời. Như vậy: Trong đó: là dòng nhiệt qua vách tường bao kho lạnh; là dòng nhiệt qua trần kho lạnh; là dòng nhiệt qua nền kho lạnh. 1.2/Dòng nhiệt qua vách tường bao kho lạnh: Trong đó: là hệ số truyền nhiệt thực tế của vách kho lạnh. là diện tích tường kho lạnh. là nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất ở Thành Phố HCM. là nhiệt độ bên trong kho lạnh. Do đó: 1.3/Dòng nhiệt qua trần kho lạnh: Trong đó: là hệ số truyền nhiệt thực tế của trần kho lạnh. là diện tích trần kho lạnh. là nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất ở HCM là nhiệt độ bên trong kho lạnh. Do đó: 1.4/Dòng nhiệt qua nền kho lạnh: Do nền kho lạnh được sưởi nên dòng nhiệt qua nền kho lạnh đựơc tính theo công thức sau: Trong đó: là hệ số truyền nhiệt thực tế của nền kho lạnh. là diện tích nền kho lạnh là nhiệt độ trung bình của nền kho lạnh khi có sưởi. Do đó: Tính : Dòng nhiệt bức xạ mặt trời qua tường bao Chọn kho lạnh được xây dựng ở hướng đông vữax thấm màu . Tra bảng4-1(HDTKHTL) .Chọn Dòng nhiệt bức xạ qua trần : ; Trần màu xám : trang 79 sách HDTKHTL . Vậy 2/Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý Q2: Trong đó: là dòng nhiệt do sản phẩm toả ra. là dòng nhiệt do bao bì toả ra. 2.1/Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra: Trong đó: là khối lượng hàng nhập kho bảo quản trong một ngày đêm, tấn/ngày đêm.(bảng 4-9 HDTKHTL) 1000/(24x3600) là hệ số chuyển đổi từ tấn/ngày đêm ra kg/s h1, h2 là entanpyl của nhiệt độ vào và ở nhiệt độ bảo quản, J/kg Ta chọn nhiệt độ nhập vào buồng là :-8 oC .Nhiệt độ sản phẩm xuất ra khỏi buồng = với nhiệt độ trong buồng là -20 oC.Tra bảng 4-2 sách HDTKHTL .ta có Như vậy: 2.2/Dòng nhiệt do bao bì toả ra: Dòng nhiệt toả ra từ bao bì: Trong đó: Mb là khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm, tấn/ngày đêm tấn/ngày đêm. Cb là nhiệt dung riêng của bao bì. Chọn bao bì là bìa cactông nên t1, t2 là nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh bao bì; Như vậy: Vậy dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý: 3/Dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh Q3: Vì sản phẩm bảo quản là tôm nên không cần thông gió vì vậy Q3 = 0. 4/Dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh Q4: Trong đó: 4.1/Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng : Với là diện tích của buồng, là nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng 1m2 diện tích buồng. Như vậy: 4.2/Dòng nhiệt do người toả ra : Diện tích phòng 360m2 nên ta chọn 4 người làm trong phòng.[Trang 86- HDTKHTL] Như vậy: 4.3/Dòng nhiệt do các động cơ điện : N là công suất động cơ điện. Lấy theo giá trị định hướng[Trang 87 - HDTKHTL] ta có: Như vậy: 4.4/Dòng nhiệt khi mở cửa : Với là dòng nhiệt riêng khi mở cửa;[Bảng 4-4 -HDTKHTL]. Như vậy: 5/Dòng nhiệt toả ra khi sản phẩm hô hấp Q5: Do sản phẩm là tôm nên Q5 = 0. Vậy dòng nhiệt tổn thất ở kho trữ đông là: 6/Phụ tải nhiệt thiết bị: Tải nhiệt cho thiết bị là tải nhiệt dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt thiết bị bay hơi. Công suất giải nhiệt yêu cầu của thiết bị bao giờ cũng phải lớn hơn công suất máy nén, phải có hệ số dự trữ nhằm tránh những biến động có thể xảy ra trong quá trình vận hành. Vì thế tải nhiệt cho thiết bị được lấy bằng tổng của tất cả các tổn thất nhiệt: 7/Phụ tải nhiệt cho máy nén: Do các tổn thất nhiệt trong kho lạnh không đồng thời xảy ra nên công suất nhiệt yêu cầu thực tế sẽ nhỏ hơn tổng các tổn thất nhiệt. Để tránh lựa chọn máy nén có công suất lạnh quá lớn, tải nhiệt của máy nén được tính theo "Tiêu chuẩn thiết kế kho lạnh" như sau: (Theo sách HDTKHTL trang 90-91) Năng suất lạnh cho máy nén: Trong đó: b = 0,9 là hệ số thời gian làm việc của kho lạnh [Trang 92 – HDTKHTL] k :là hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh: k =1,07 [trang 92 sách HDTKHTL ] Như vậy: Chương 5: Tính Chu Trình Và Chọn Máy Nén –&— 5.1/Tính toán chu trình lạnh và chọn máy nén cho hệ thống trữ đông . Môi chất sử dụng là R22. I . Choïn phöông phaùp laøm laïnh . Coù nhieàu phöông phaùp laøm laïnh buoàng vaø xöû lyù saûn phaåm , ñoái vôùi phoøng laøm ñoâng, ñeå hôïp lyù nhaát ta choïn phöông phaùp laøm laïnh tröïc tieáp , töùc laø laøm laïnh buoàng laïnh baèng daøn bay hôi ñaët tröïc tieáp trong daøn laïnh . Moâi chaát laïnh loûng soâi thu nhieät cuûa moâi tröôøng caàn laøm laïnh ñeå haï nhieät ñoä cuûa moâi tröôøng caàn laøm laïnh xuoáng nhieät ñoä yeâu caàu . Ñeå giaûm aûnh höôûng ñeán saûn phaåm khi laøm laïnh ta choïn daøn bay hôi laø loaïi daøn ñoái löu khoâng khí töï nhieân. * Caùc öu nhöôïc ñieåm cuûa heä thoáng laøm laïnh tröïc tieáp . a . Öu ñieåm. - Thieát bò ñôn giaûn vì khoâng caàn voøng tuaàn hoaøn phuï . - Tuoåi thoï cao vì khoâng phaûi tieáp xuùc vôùi chaát taûi laïnh gaây aên moøn, han ræ . - Toån thaát naêng löôïng nhoû . - Toån hao laïnh khi khôûi ñoäng nhoû ,nghĩa la ølaøm laïnh tröïc tieáp thôøi gian töø khi môû maùy ñeán luùc nhieät ñoä ñaït yeâu caàu nhanh hôn . - Coù theåû giaùm saùt nhieät ñoä buoàng laïnh qua nhieät ñoä soâi cuûa moâi chaát . b. nhöôïc ñieåm. Ngoaøi nhöõng öu ñieån ñaõ noùi ôû treân thì phöông phaùp laøm laïnh tröïc tieáp cuõng coù nhöõng nhöôïc ñieåm nhö sau: - Laø heä thoáng laïnh trung taâm phaân boá ra nhieàu phoøng söû duïng laïnh neân löôïng moâi chaát naïp vaøo maùy seõ phaûi lôùn , khaû naêng roø ræ moâi chaát lôùn maø khaû naêng tìm ra choã roø ræ ñeå xöû lyù laïi khoù khaên . - Do caùc daøn bay hôi boá trí ôû caùc phoøng laïnh xa nhau neân khoù khaên cho vieäc caáp loûng vaø toån thaát aùp suaát lôùn . - Vôùi nhieàu daøn laïnh neân vieäc phaân phoái ñeàu moâi chaât gaëp khoù khaên , khaû naêng maùy rôi vaøo haønh trình aåm cao . - khaû naêng tröõ laïnh cuûa daøn laïnh keùm hôn so vôùi laøm laïnh giaùn tieáp , khi maùy döøng hoaït ñoäng thì daøn laïnh cuõng heát laïnh nhanh choùng. II . Moâi chaát söû duïng trong heä thoáng laïnh . Moâi chaát ñöôïc choïn söû duïng trong heä thoáng laïnh cuûa kho baûo quaûn ñoâng naøy laø R22 , coù coâng thöùc hoùa hoïc laø CHClF2.Môi chất R22 (HCF22)là một trong những gas lạnh truyền thống quan trọng nhất dược sử dụng rộng raãi trong các máy lạnh công nghiệp và đặc biệt là điều hòa không khí, thuộc nhóm HCFC, có ODP và GWP nhỏ nên được xem là gas lạnh quá độ.Ở nước ta R22 được sử dụng đến năm 2040 ,các máy nạp R22 được sử dụng đến hết tuổi thọ máy.Trong tương lai R22 dự định được thay thế bởi R407C, R410A. Caùc tính chaát cuûa R22. -Ở áp suất khí quyển (750mmHg) sôi ở nhiệt độ –40,80C,có áp suất trung bình giống amoniac nhưng ưu điểm là có tỷ số nén nhỏ hơn.Với hai cấp nén có thể đạt nhiệt độ sôi từ -60 đến -750C.Có thể sử dụng cho các loai máy nén piston, trục vít, roto và xoắn ốc. Ở nhiệt độ thấp có thể dùng cho máy nén tuabin. Trong thực tế R22 không những được sử dụng cho các hệ thống máy lạnh mới mà còn dùng để thay thế cho các hệ thống R12 và R502. Khi thay thế cho R12 năng suất lạnh tăng 60%,còn với R502 thì giảm 20%. -R22 là môi chất lạnh an toàn, không cháy, không nổ, ổn định về nhiệt động và hóa học, phù hợp với hầu hết các vật liệu chế tạo máy như kim loại đen, kim loại màu, và các phi kim loại. Tuy nhiên nó làm trương phồng các plastic, elastome, các loại cao su tổng hợp nên phải thận trọng khi sử dụng. -R22 hòa tan được các dầu khoáng.Nhưng ở nhiệt độ thấp có khoảng nó không hòa tan hoàn toàn,nên phải trang bị thêm bình tách dầu hoặc dùng các loại dầu bán tổng hợp thích hợp. 1/Thông số tính toán: Nhiệt độ ngưng tụ: Thiết bị ngưng tụ được làm mát bằng nước nên: Vì tại TP HCM có :t=37.3 oC ; =74% .tra đồ thị I-d : Trong đó: là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, ta chọn 5oC. là nhiệt độ trung bình của nước ra khỏi bình ngưng. Như vậy: [Môi chất lạnh] Nhiệt độ bay hơi: Trong đó: nhiệt độ phòng hiệu nhiệt độ yêu cầu. Như vậy: [Môi Chất Lạnh] Tỉ số nén: do đó ta chọn chu trình quá lạnh quá nhiệt 1 cấp.Sự quá lạnh quá nhiệt xảy ra ở thiết bị hồi nhiệt . Nhiệt độ quá lạnh : Nhiệt độ quá nhiệt: Tacó: 5.2/ Thông số các điểm nút: Điểm nút Nhiệt độ, oC Ap suất, bar Thể tích riêng, m3/kg Entanpyl:kJ/kg 1 -30 1,6340 0,136 693 1’ -10 1.6340 0,15 699 2 90 17,286 0,03 770 3 45 17,286 556 3’ 40 17,286 550 4 -30 1,6340 548 5.3/Tính toán chu trình: Năng suất lạnh riêng khôi lượng : Năng suất lạnh riêng thể tích: Năng suất nhiệt riêng ngưng tụ : Công nén riêng : Hệ số làm lạnh : Độ hoàn thiệt chu trình : *Tính tóan máy nén : Lưu lượng môi chất qua máy nén : Thể tích hút thực tế : Thể tích hút lý thuyết : Với =0,47 tra bảng 4-7 sách máy và TBL Công nén đoạn nhiệt : Công suất hữu ích : Với tra bảng 6-3 (Máy –TBL) Công nén chỉ thị : Với Công suất ma sát : Chọn Công suất hữu ích động cơ : Với chon theo sách HDTKHTL/185 Công suất lắp đặt động cơ : Vì thể tích hút lý thuyết : từ bảng 7-6(HDTKHTL) Ta chọn máy nén loại :220 có các thông số như sau : _Số xilanh là 8 Đường kính piston 115mm Số vòng quay 24vong/s Thể tích lý thuyết 0,167 Dài 1,1m Rộng 1,14m Cao 0,89m Khối lượng 1000kg Chương 6: Tính Toán Thiết Bị Ngưng Tụ Và Thiết Bị Bay Hơi –&— 6.1/Thiết bị ngưng tụ: +Thiết bị ngưng tụ cho hệ thống kho trữ đông: Có m=0,485kg/s ; Chọn bình ngưng ống vỏ nằm ngang làm mát bằng nước. Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ: [Trang 260 - HDTKHTL] Trong đó: là hiệu nhiệt độ trung bình logarit; K Do đó: k là hệ số truyền nhiệt Chọn [Trang 263 - HDTKHTL] Như vậy: Lưu lượng nước tiêu tốn làm mát bình ngưng : Với :là nhiệt dung riêng của nước . :Khối lương riêng của nước . : Độ tăng nhiệt độ trong TBNT . Chọn bình ngưng ống vỏ Freon như sau:Tra bảng 8-3(HDTKHTL) : Kiểu Diện tích bề mặt ngoài, m2 Đường kính ống vỏ, mm Chiều dài ống, m Số ống Số lối Tải nhiệt max, kW KTP-25 30 404 1,5 135 4 140 Nguyeân lyù caáu taïo thieát bò ngöng tuï . ñöôøng noái van an toaøn. OÁng noái ñöôøng oáng caân baèng vôùi bình chöùa. Hôi R22 vaøo. Aùp keá. Ñöôøng noái van xaû khí khoâng ngöng. Van xaû khí ôû khoang nöôùc. Ñöôøng nöôùc laøm maùt ra. Ñöôøng nöôùc laøm maùt vaøo. Van xaû nöôùc. 6.2/Thiết bị bay hơi: +Dàn bay hơi cưỡng bức cho hệ thống trữ đông: Phụ tải nhiệt: Nhiệt độ trong phòng: Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: Trong đó: k là hệ số truyền nhiệt; [Trang 207 - MVTBL] là hiệu nhiệt độ trung bình logarit. Chọn chè độ kk vào và ra khỏi dan bay hơi là : Do đó: +Lưu lượng kk vào dàn lạnh : Với :là nhiệt dung riêng của không khí . :Khối lương riêng của kk . : Độ chênh lệch nhiệt độ vào và ra TB . +Với F=144,5 m2 tra bảng 8-14 (HDTKHTL) ta chọn 8 dàn quạt lanh ký hiệu 2BO20.mỗi dàn quạt có các thông số như sau. ¨ Chọn dàn quạt Freon như sau: Fng m2 Chiều dài, m Chiều rộng, m Chiều cao, m Lưu lượng không khí,kg/h Số quạt gió Công suất quạt gió kW 20 0,63 0,765 0,465 3476,4 8 0,1 Chương 7: Tính Chọn Đường Ống, Bơm, Quạt Và Các Thiết Bị Phụ –&— 7.1/Tháp giải nhiệt: Nhiệt ngưng tụ cho hệ thống trữ đông: Quy năng suất nhiệt ra tôn. theo tiêu chuẩn CTI 1 tôn nhiệt tương đương 3900kcal/h. Như vậy: tôn Từ bảng 8-22 (HDTKHTL) các đặc tính kỹ thuật cơ bản tháp RINKI chọn tháp FRK25 với các đặc tính sau: Lưu lượng nước định mức 5,4(l/s) Chiều cao tháp(tính cả mô tơ) 1932mm. Đường kính ngoài tháp 1400mm. Đường kính ống nối nước vào 80mm. Đường kính ống nối nước ra 80mm. Đường chảy tràn 25mm. Đường kính ống van phao 15mm. Lưu lượng quạt gió 200. Đường kính quạt gió 1200mm. Công suất môtơ quạt 0,75Kw. Khối lượng khô 97kg. Khối lượng ướt 290kg. Độ ồn dbA 55 Bình ngöng Nguyeân lyù caáu taïo cuûa thaùp giaûi nhieät 1. Ñoäng cô quaït gioù; 2. Voû thaùp; 3. Chaén buïi nöôùc; 4. Daøn phun nöôùc; 5. Khoái ñeäm ; 6. Cöûa khoâng khí vaøo; 7. Beå nöôùc; 8. Ñöôøng nöôùc laïnh caáp ñeå laøm maùt bình ngöng ; 9. Ñöôøng nöôùc noùng töø bình ngöng ra ñöa vaøo daøn phun ñeå laøm maùt xuoáng nhôø khoâng khí ñi ngöôïc chieàu töø döôùi leân; 10. Phin loïc nöôùc; 11. Pheãu chaûy traøn; 12. van xaû ñaùy; 13. Ñöôøng caáp nöôùc vôùi van phao; 14. Bôm nöôùc. PI – Aùp keá ; TI – Nhieät keá . 7.2.1/Bình chứa cao áp trữ đông: Theo quy định về an toàn thì bình chứa cao áp phải chứa được 30% thể tích của toàn bộ hệ thống dàn bay hơi (tất cả dàn tĩnh và dàn quạt)trong hệ thống lạnh có môi chất cấp từ trên và 60% thể tích dàn trong hệ thống lạnh cấp lỏng từ dưới lên .khi vận hành mức lỏng của bình cao áp chỉ được phép choán 50% thể tích bình. +Sức chứa bình chứa cao áp được tính theo công thức: - Đối với hệ thống cấp môi chất từ trên : - Đối với hệ thống cấp lỏng môi chất từ dưới: -Thể tích bình chứa cao áp . -Thể tích hệ thống bay hơi(dàn tĩnh và dàn quạt). -1,2 hệ số an toàn. Nguyeân lyù caáu taïo bình chöùa cao aùp 1. Thaân bình ; 2. OÁng loûng ra ; 3. Caân baèng hôi ; 4. Aùp keá ; 5. Noái van an toaøn ; 6. Loûng vaøo ; 7. Xaû khí; 8. OÁng thuûy ; 9. chaân bình.10. xaû daàu , 11. xaû caën 7.2.2/Bình tách lỏng: Bình tách lỏng bố trí trên đường hút máy nén để bảo vệ máy nén không hút phải lỏng. Trong các hệ thống lạnh hiện đại ,bình tách lỏng được trang bị các thiết bị tự động ngắt mạch, ngừng máy nén khi mức lỏng trong bình lên đến mức nguy hiểm . Trong hệ thống lạnh có bơm tuần hoàn va không bơm tuần hoàn khi cấp lỏng cho các dàn lạnh bằng tín hiệu hơi quá nhiệt thì trong bình tác lỏng không có lỏngvì toàn bộ lỏng rơi vào bình sẽ chảy về bình chứa. Người ta chọn bình tách lỏng thoe ống nối vào đường hút của máy nén.Mỗi một chế độ nhiệt độ cần ít nhất 1 bình tách lỏng . Áp suất tối đa cho phép của bình tách lỏng là 1,5MPa, nhiệt độ từ -50 đến 40°C. Nguyeân lyù caáu taïo bình taùch loûng . thaân bình. Ñöôøng hôi khoâ veà maùy neùn. Ñöôøng hôi vaø ñöôøng aåm vaøo töø daøn bay hôi. Töø van tieát löu vaøo . Xaû daàu. Loûng quay veà daøn bay hôi. Choïn bình taäp trung daàu . Bình taäp trung daàu duøng ñeå gom daàu töø bình taùch daàu , baàu daàu cuûa bình ngöng , bình chöùa , bình bay hôi , bình taùch loûng … ñeå giaûm toån thaát vaø giaûm nguy hieåm khi xaû daàu töø aùp suaát cao . Bình thöôøng coù daïng hình truï ñaët ñöùng hoaëc naèm ngang , coù ñöôøng noái vôùi ñöôøng huùt veà maùy neùn vaø ñöôøng xaû ñaàu ñöôïc trang bò aùp keá . Daàu ñöôïc xaû veà nhôø cheânh leäch aùp suaát . khi xaû daàu töø trong bình ra ngoaøi , aùp suaát trong bình chæ ñöôïc pheùp cao hôn aùp suaát khí quyeån chuùt ít , aùp suaát cao nhaát cho pheùp trong bình laø 1,8MPa nhieät ñoä töø -40¸1500C . Bình taùch daàu choïn theo soá löôïng , kích thöôùc caùc thieát bò vaø löôïng daàu coù trong heä thoáng laïnh . Nguyeân lyù caáu taïo bình taäp trung daàu. 1-thaân bình , 2 – oáng laáy daàu , 3 – boä loïc daàu , 4 – ñöôøng noái veà oáng huùt , 5 – ñöôøng noái veà maùy neùn , 6 ñöôøng noái daàu vaøo , 7 – noái aùp keá , 8 – oáng thuyû , 9 – xaû caën , 10 – chaân bình. 7.2.3/Bình tách dầu: Bình tách dầu được bố trí trước đầu đẩy của máy nén nhằm tách dầu cuốn theo hơi nén.không cho dầu đi vào dàn ngưng mà dẫn dầu đi vào máy nénhoặc bình gom dầu.chỉ sử dụng chủ yếu cho các hệ thống lạnh có môi chất không hòa tan dầu như :NH3,R13 và môi chất hòa tan dầu hạn chế như: R12,R22. Nguyeân lyù caáu taïo bình taùch daàu 1 - cöûa hôi vaøo , 2 - cöûa hôi ra . 3 - taám daãn höôùng , 4 – loái daàu ra . 5 – taám chaén . 7.2.4/Thiết bị hồi nhiệt: Được bố trí phía trước van tiết lưu và sau thiết bị ngưng tụ. Có nhiệm vụ chính là quá lạnh lỏng môi chất sau khi ngưng tụ, trước khi vào van tiết lưu bằng hơi lạnh ra rừ dàn bay hơi trước khi hồi về máy nén. Nhằm tăng năng suất lạnh cho máy nén. Thường dùng là loại trao đổi ngược dòng hơi đi ngoài ống xoắn,lỏng đi trong ống xoắn. 7.2.5/Phin lọc: Nhiệm vụ là loại trừ các cặn bẩn và các tạp chất hóa học. Phin lọc trên đường lỏng và đường hơi của hệ thống nằm sau thiết bị ngưng tụ. Phin lọc đường hơi được bố trí ngay đầu máy nén để loại trừ cặn bẩn đi vào máy nén.Trên dương ống thường lắp đặt các van điện từ .Đặc biệt là van tiết lưu giữ cho các van hoạt động bình thường không bị tắc. 7.2.6/Mắt gas: Là kính quan sát lắp đặt trên đường lỏng để quan sát dòng chảy của môi chất lạnh. Ngoài việc chỉ thị dòng chảy mắt gas còn có nhiệm vụ: + Báo hiệu đủ gas khi không bị sủi bọt. + Báo hiệu thiếu gas khi dòng gas bị sủi bọt mạnh. + Báo hết gas khi thấy xuất hiện các vệt dầu trên kính. Mắt gas được lắp đặt trên đường lỏng sau phin lọc. 7.2.7/Van khóa và van chặn: Khi vận hành và ,bảo dưỡng ,sửa chữa máy lạnh cần thiết phải khóa hoặc mở dòng chảy môi chất lạnh trên vòng tuần hòan môi chất lạnh. Các môi chất lạnh đảm đương nhiệm vụ đó. 7.2.8/Van tiết lưu nhiệt: Là van tiết lưu có bầu cảm ứng nhiệt nối với van để tín hiệu và tự điều chỉnh lượng môi chất đi qua,bấu cảm ứng nhiệt được đặt áp sát đường ống vùa ra khỏi thiết bị bay hơi về máy nén. Van tiết lưu được bố trí trước thiết bị bay hơi sau thiết bị ngưng tụ,mắt gas,phin lọc. +Cách bố trí bầu cảm ứng nhiệt: Đối với đường kính ống nhỏ dưới 18mm, bầu cảm biến được bố trí ngay trên đỉnh ống. Đối với ống lớn hơn 18mm ,bầu cảm biến được bố trí 2/3 phía dưới ống. * Van duøng ñeå bieán ñoåi traïng thaùi moâi chaát töø loûng cao aùp sang hôi baûo hoøa aåm haï aùp. (a) (b) (c) (a) . Van tieát löu caân baèng trong. (b) . Van tieát löu caân baèng ngoaøi (c) . Van tieát löu tay. 7.2.9/Van điện từ: -Van điện từ mở bằng lực điện tứ: -Đóng bằng: trọng lực của kõi van,lực lò xo,áp lực môi chất. -Khi lắp đặt phải lắp trên đường ngang,cuộn dây lõi sắt phải quay lên trên. Khi lắp phải gắn đúng chiều,chiều vào chiều ra của van. Dễ hư hỏng,hai dầu thừong có hai van chặn để khi bị hỏnh van chặn sẽ đóng lại không cho môi chất đi qua. 7.2.10/Van 1 chiều: Chỉ cho chất lỏng và hơi di theo 1 hướng nhất địnhvà không cho đi theo chiều ngược lại nhằm để phòng máy nén ,bơm hỏng đột ngột do hút phải dầu hoăc lỏng. Van 1 chiều hoạt động dựa trên nguyên tắc chênh lệch áp suất. Khi áp suất đầu vào lớn hơn van tự động mở cho dòng hơi hoặc lỏng đi qua,nhưng van áp suất đầu vàonhỏ hơn đầu ra thì van tự đọng đóng lại. 7.2.11/Áp kế: Có hai loại: Loại cao áp và hạ áp. Dùng để đo áp suất của môi chất trong đường ống và thiết bị ,áp kế được lắp đặt trên đường hút, đường đẩy, trên các bình ngưng bìng chứa … Chức năng chính là giúp người vận hành áp suất trong quá trình hoạt động để đưa ra biện pháp sử lý kịp thời. 7.3/Tính chọn đường ống: 1/Đường kính ống hút: Đường kính trong của ống: [Trang 345 - HDTKHTL] Với t=-30°C và môi chất R22 ta bảng10-1[HDTKHTL] ta có: - m = 0,485 [kg/s] lưu lượng tuần hoàn qua máy nén. - v= 0,15 [m3/kg] thể tích riêng của môi chất khi vào máy nén. - w = 10 m/s [Trang 345 - HDTKHTL] Tốc độ dòng chảy trong ống. Chọn ống tiêu chuẩn [Trang 346 - HDTKHTL] Dy Da Di Chiều dày vách ống mm Tiết diện ống,100 mm2 Khối lượng 1 ống kg 100 110 100 4 78,5 10,26 2/Đường kính ống đẩy: Đường kính trong của ống: [Trang 345 - HDTKHTL] Trong đó: -m = 0,485 [kg/s] lưu lượng tuần hoàn qua máy nén. -v=0,03 [m3/kg] thể tích riêng của môi chất khi vào máy nén. -w =12 m/s [Trang 345 - HDTKHTL] Tốc độ dòng chảy trong ống. Chọn ống tiêu chuẩn [Trang 346 - HDTKHTL] Dy Da Di Chiều dày vách ống mm Tiết diện ống,100 mm2 Khối lượng 1 ống 40 45 40,5 2,25 12,8 2,37 3/ Đường ống dẫn lỏng: Thể tích riêng của môi chất ứng với nhiệt độ tk = 45oC, v = 0,014;tốc độ dòng chảy w=1[dm3/kg].Bảng 10-1[HDTKHTL] Chọn ống tiêu chuẩn [Trang 346 - HDTKHTL] Dy Da Di Chiều dày vách ống mm Tiết diện ống,100 mm2 Khối lượng 1 ống 100 110 100 4 78,5 10,26 4/Đường ống dẫn nước làm mát bình ngưng: Chọn w=2;; Dy Da Di Chiều dày vách ống mm Tiết diện ống,100 mm2 Khối lượng 1 ống 20 22 18 2 2,53 0,986 7.3/Tính và chọn bơm: -Năng suất của bơm v là lưu lượng của bơm là thể tích chất lỏng mà bơm cấp vào ống đẩy trong 1 đơn vị thời gian -Cột áp của bơm còn gọi là chiều cao áp lực hay lượng tăng năng lượng của chất lỏng khi di từ miệng hút đến miệng đẩy. + :chiều cao hút và chiều cao đẩy. + ;tổn thất áp suất trên đường hút và đẩy. -Vì bơm đặt nằm ngang với bể nườc cho nên m -Trở lực trên đường ống :bảng (10-7)/321 -:Tổn thất áp suất (pa). :Hệ số trở kháng của ống. :Chiều dài phần ống thẳng(m). :Mật độ chất lỏng(). w :Tốc độ chuyển động của chất lỏng(m/s). :Đường kính trong của ống(m). -Theo reynol: Với tra bang 24 sách NĐLH. Vậy chế độ chảy rối. Mà F=Π.d.l F:diện tích ngoài của bề mặt TBNT. *Tổn thất cục bộ: Ta có tổn thất cục bộ tại hai van,1van 1 chiều,4 ống phân nhánh 90°.tra sách HDTKHTL /322. -2 van =2*5=10;van 1 chiều=2*1=2;phân nhánh 90°=4*0,5=2 -Tổn thất cục bộ bình ngưng:[HDTKHTL]/322. * Trở lực của vòi phun [HDTKHTL]/319. công suất của bơm:bảng 10-4. -N:công suất yêu cầu (kw). V:năng suất bơm(). H:tổng trở lực(Pa). =0.9:Hiệu suất bơm. . * Tra bảng 10-6 [HDTKHTL] chọn bơm li tâm kí hiệu 4K-18A. Có N=4.5kw ;đk=136mm;năng suất=65();cột áp H=1.85m; =78%. Taøi lieäu tham khaûo Nguyeãn Ñöùc Lôïi. Höôùng daãn thieát keá heä thoáng laïnh. Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, naêm 2002. Nguyeãn Ñöùc Lôïi. Moâi chaát laïnh. Nhaø xuaát baûn Giaùo Duïc, naêm 1998. Nguyeãn Ñöùc Lôïi, Phaïm Vaên Tuøy. Kyõ thuaät laïnh cô sôû. Nhaø xuaát baûn Giaùo Duïc, naêm 2002. Nguyeãn Ñöùc Lôïi, Phaïm Vaên Tuøy. Maùy vaø Thieát bò laïnh. Nhaø xuaát baûn Giaùo Duïc, naêm 2003. Nguyeãn Ñöùc Lôïi, Phaïm Vaên Tuøy, Ñinh Vaên Thuaän. Kyõ thuaät laïnh öùng duïng. Nhaø xuaát baûn Giaùo Duïc, naêm 2002. Nguyeãn Ñöùc Lôïi. Töï ñoäng hoùa heä thoáng laïnh. Nhaø xuaát baûn Giaùo Duïc, naêm 2001.Ñöùc Lôïi, Phaïm Vaên Tuøy. Baøi taäp Kyõ thuaät laïnh. Nhaø xuaát baûn Giaùo Duïc, naêm 1998. Nguyeãn Xuaân Tieân. Tính toaùn thieát keá heä thoáng laïnh. Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, naêm 2003. Vuõ Duy Tröôøng. Kyõ thuaät nhieät. Nhaø xuaát baûn giao thoâng vaän taûi, naêm 2001. Hoaøng Ñình Tín, Buøi Haûi. Baøi taäp Kyõ thuaät nhieät. Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Baùch khoa Thaønh phoá Hoà Chí Minh, naêm 1993. Buøi Haûi, Döông Ñöùc Hoàng, Haø Maïnh Thö. Thieát bò trao ñoåi nhieät. Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, naêm 1999 Ga , dầu và chất tải lạnh.Nguyễn Đứ MỤC LỤC Chương 1: THIẾT KẾ THỂ TÍCH VÀ MẶT BẰNG KHO LẠNH 2 Chương 2: CẤU TRÚC XÂY DỰNG VÀ CÁNH NHIỆT KHO LẠNH 4 Chương 3: TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM 6 Chương 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT 10 Chương 5: TÍNH TÓAN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN 15 Chương 6: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ VÀ TB BAY HƠI 21 Chương 7: TÍNH CHỌN ĐƯỜNG ỐNG, BƠM, QUẠT VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤ 24