Tính toán, thiết kế, sửa chữa mô hình hệ thống cấp đông hai cấp tại xưởng nhiệt đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật nhiệt

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .i MỤC LỤC ii TÓM TẮT iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU v DANH MỤC CÁC HÌNH vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH KỸ THUẬT LẠNH 1.1 Tổng quan kỹ thuật lạnh 1.2 Lịch sử phát triển ngành lạnh 1.3 Ứng dụng kỹ thuật lạnh 1.4 Lý chọn đề tài: CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÀM ĐÔNG VÀ BẢO QUẢN SẢN PHẨM ĐÔNG LẠNH 2.1 Các vấn đề cấp đông sản phẩm .4 2.2 Một số biến đổi thực phẩm q trình cấp đơng 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian cấp đông .13 2.4 Các phương pháp thiết bị cấp đông thực phẩm .14 2.5 Xử lý thực phẩm sau cấp đông .17 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CẤU TRÚC MƠ HÌNH TỦ CẤP ĐƠNG .19 3.1 Các thơng số ban đầu mơ hình .19 3.2 Tính tốn nhiệt chu trình 21 3.3 Tính chọn thiết bị trao đổi nhiệt 24 3.3.1 Tính tốn thiết bị ngưng tụ 24 3.3.2 Tính tốn thiết bị bay 30 3.4 Tính chọn đường ống thiết bị phụ 31 3.4.1 Tính chọn đường ống 31 3.4.2 Thiết bị phụ 33 3.5 Tính tốn cách nhiệt cách ẩm .39 3.5.1 Mục đích, ý nghĩa, yêu cầu vật liệu cách nhiệt, cách ẩm 39 3.5.2 Trình tự tính tốn .40 3.5.3 Kiểm tra tượng đọng sương ngưng tụ ẩm 42 ii 3.6 Tính khối lượng sản phẩm cấp đông 44 3.6.1 Tổn thất lạnh môi trường xung quanh : 44 3.6.2 Tổn thất làm lạnh sản phẩm: 46 3.6.3 Dòng nhiê ̣t thông gió buồ ng la ̣nh .47 Tổn thất lạnh vận hành .47 3.6.4 3.6.6 Dòng nhiê ̣t hoa quả hô hấ p Q5 48 Năng suấ t la ̣nh của máy nén 48 3.6.7 Phụ tải nhiệt cho máy nén: 48 3.6.5 CHƯƠNG 4: SỬA CHỮA, HỒN THIỆN HỆ THỐNG SẴN CĨ 49 4.1 Thay dàn lạnh hệ thống 49 4.2 Thử kín, nạp ga cho hệ thống 49 CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH TỦ ĐÔNG HAI CẤP CÔNG SUẤT 03 HP 50 5.1 Vận hành tủ cấp đông hai cấp 50 5.2 Các thông số vận hành thực tế hệ thống cấp đông cho máy chạy thời gian 50 5.3 Các cố phương án sử lý cố hệ thống tủ cấp đông 51 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 52 Tài liệu tham khảo .53 iii TÓM TẮT Từ lâu người biết tận dụng lạnh thiên nhiên băng tuyết để ướp lạnh bảo quản thực phẩm Từ kỉ 19 phương pháp làm lạnh nhân tạo đời phát triển đến đỉnh cao khoa học kỹ thuật đại Ngày kỹ thuật lạnh sâu vào nhiều lĩnh vực khoa học :cơng nghệ thực phẩm, cơng nghệ khí chế tạo máy, luyện kim,y học kỹ thuật điện tử Lạnh phổ biến gần gũi với đời sống người Các sản phẩm thực phẩm :thịt, cá, rau, Nhờ có bảo quản mà vận chuyển đến nơi xa xôi bảo quản thời gian dài mà không bị hư thối Điều nói lên tầm quan trọng kỹ thuật lạnh đời sống người Nước ta có bờ biển dài nên tiềm thuỷ sản lớn, xí nghiệp đơng lạnh có mặt miền đất nước Nhưng để sản phẩm thuỷ sản đơng lạnh Việt Nam có chỗ đứng vững vàng thị trường nội địa giới địi hỏi phải nâng cao chất lượng cơng nghệ làm lạnh nên nhiều xí nghiệp thay đổi công nghệ làm lạnh nhằm đáp ứng nhu cầu Dựa vào số liệu cho trước chúng em tính tốn hồn thiện hệ thống có sẵn so sánh với thực nghiệm iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU STT Kí hiệu Giải thích 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 T     K Q F i M C q Q0 Qk Vtt Vlt l Ns   P N Nu Re Pr G  Nhiệt độ Độ ẩm Chiều dày cách nhiệt Hệ số tỏa nhiệt Hệ số dẫn nhiệt vật liệu cách nhiệt Hệ số truyền nhiệt Dịng nhiệt Diện tích Entanpi Khối lượng Nhiệt dung riêng Dịng nhiệt riêng Cơng suất lạnh Dịng nhiệt tỏa thiết bị ngưng tụ Thể tích hút thực tế máy nén Thể tích hút lý thuyết máy nén Công nén riêng Công nén đoạn nhiệt Hệ số cấp máy nén Hệ số làm lạnh Áp suất Công suất động điện Trị số Nutselt Trị số Renolds Hằng số Prăng Lưu lượng Vận tốc Đơn vị C % m W/m2K W/mK W/m2K W m2 kj/kG Tấn kj/kGK kj/kG W W m3 m3 kJ/kG / / bar KW / / / kG/s m/s v DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1: Q trình hình thành điểm đóng băng Hình 3.1: Quy trình xử lý tôm đông lạnh 20 Hình 3.2: Đồ thị T-s 21 Hình 3.3: Đồ thị logpH 21 Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống 21 Hình 3.5: Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt gió 24 Hình 3.6: Thiết bị bay kiểu dàn lạnh quạt trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng 30 Hình 3.7: Bình tách lỏng kiểu nón chắn 34 Hình 3.8: Bình tách dầu kiểu nón chắn 35 Hình 3.9: Bình trung gian ống xoắn 36 Hình 3.10: Cấu tạo bình chứa cao áp 37 Hình 3.11: Kết cấu panel 41 vi DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1: Khả phân giải men phân giải mỡ lipaza .5 Bảng 2.2: Các thông số số sản phẩm 11 Bảng 2.3: Các thông số phương pháp cấp đông 16 Bảng 3.1: Thông số nhiệt độ độ ẩm thành phố Hồ Chí Minh 19 Bảng 3.2: Thơng số điểm nút tru trình 22 Bảng 3.3: Bảng chọnn đường ống thực tế 34 Bảng 3.4: Thông số kỹ thuật van tiết lưu 39 Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật van điện từ 39 Bảng 3.6: Thông số kỹ thuật van chặn đường ống đẩy 39 Bảng3.7: Thông số kỹ thuật van chặn đường ống hút 40 Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật van chặn đường ống dẫn lỏng 40 Bảng 5.1: Thông số vận hành thực tế hệ thống 51 vii CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGÀNH KỸ THUẬT LẠNH 1.1 Tổng quan kỹ thuật lạnh Kỹ thuật lạnh kỹ thuật tạo mơi trường có nhiệt độ thấp nhiệt độ bình thường mơi trường Giới hạn nhiệt độ lạnh nhiệt độ bình thường cịn có nhiều quan điểm khác Nhưng nhìn chung giới hạn mơi trường lạnh mơi trường có nhiệt độ nhỏ 20℃ Trong mơi trường lạnh chia làm vùng nhiệt độ Đó khoảng nhiệt độ dương thấp, khoảng từ ÷ 20℃ khoảng nhiệt độ lại nhiệt độ lạnh đơng sản phẩm Bởi khoảng nhiệt độ khoảng nhiệt độ đóng băng nước tuỳ theo sản phẩm mà nhiệt độ đóng băng khác 1.2 Lịch sử phát triển ngành lạnh Từ trước công nguyên người chưa biết làm lạnh, biết đến tác dụng lạnh ứng dụng chúng phục vụ sống Họ biết dùng mạch nước ngầm có nhiệt độ thấp chảy qua để chứa thực phẩm, giữ cho thực phẩm lâu Người cập cổ đại biết dùng quạt cho nước bay hộp xốp đế làm mát khơng khí cách 2500 năm Người ấn độ người trung quốc cách 2000 năm biết trộn muối với nước với nước đá để tạo nhiệt độ thấp Kỹ thuật lạnh đại phát triển giáo sư Black tìm ẩn nhiệt hố ẩn nhiệt nóng chảy vào năn 1761-1764 Con người biết làm lạnh cách cho bay chất lỏng áp suất thấp Sau hố lỏng khí CO2 vào năm 1780 Clouet Monge tiến hành Sang kỉ thứ 19 Faraday hố lỏng hàng loạt chất khí như: H2S, CO2, C2H2, NH3, O2, N2, HCl Năm 1834 Tacob Perkins (Anh) phát minh máy lạnh nén với đầy đủ thiết bị đại gồm có máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, van tiết lưu Sau có hàng loạt phát minh kỹ sư Carres (Pháp) máy lạnh hấp thụ chu kỳ liên tục với môi chất khác Máy lạnh hấp thụ khuếch tán hồn tồn khơng có chi tiết chuyển động Gerppt (Đức) đăng ký phát minh 1899 Platen Munter (Thụy Điển) hoàn thiện năm 1922 Máy lạnh Ejector nước Leiblane chế tạo năm 1910 Nó cấu tạo đơn giản, lượng tiêu tốn nhiệt tận dụng nguồn phế thải Một kiện quan trọng lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh việc sản xuất ứng dụng Freon Mỹ vào năm 1930 Freon khí Hidrocarbon thay phần hay toàn nguyên tử hiđro nguyên tử Halogen như: Cl; F; Br Freon chất lạnh có nhiều tính q báu không cháy không nổ, không độc hại, phù hợp với chu trình làm việc máy lạnh nén Nó góp phần tích cực vào việc thúc đẩy kỹ thuật lạnh phát triển Nhất kỹ thuật điều hịa khơng khí Ngày kỹ thuật lạnh đại phát triển mạnh mẽ, với phát triển khoa học, kỹ thuật lạnh có bước tiến vượt bậc Phạm vi nhiệt độ kỹ thuật lạnh ngày mở rộng Người ta tiến dần nhiệt độ không tuyệt đối Công suất lạnh máy mở rộng, từ máy lạnh vài mW sử dụng phịng thí nghiệm đến loại có cơng suất hàng triệu W trung tâm điều tiết khơng khí Hệ thống lạnh ngày thay lắp giáp chi tiết, thiết bị lại với tổ hợp ngày hồn thiện, q trình lắp giáp, sử dụng thuận tiện chế độ làm việc hiệu Hiệu suất máy tăng lên đáng kể, chi phí vật tư chi phí cho đơn vị lạnh giảm xuống Tuổi thọ độ tin cậy tăng lên Mức độ tự đông hóa hệ thống lạnh máy lạnh tăng lên rõ rệt Những thiết bị tự động hóa hoàn điện tử vi điện tử thay cho thiết bị thoa tác tay 1.3 Ứng dụng kỹ thuật lạnh Kỹ thuật lạnh ngày đóng vai trị quan trọng kinh tế quốc dân khoa học kỹ thuật Kỹ thuật lạnh thâm nhập vào 70 ngành kinh tế quan trọng như: Công nghệ thực phẩm, chế biến thủy sản rau quả, rượu bia nước giải khát, sinh học, hóa lỏng hóa chất tách khí, điện tử, khí xác, y tế, điều hịa khơng khí… Kỹ thuật lạnh ứng dụng vào nhiều lĩnh vực Một ngành ứng dụng quan trọng ngành cơng nghệ thực phẩm, theo thống kê khoảng 80% công nghệ lạnh sử dụng công nghệ thực phẩm Các sản phẩm bảo quản thịt cá sữa…, thực phẩm dễ bị hư hỏng tác dụng vi sinh vật enzyme nội tạng có thực phẩm, mà cần bảo quản lạnh Vi sinh vật enzyme nội tạng nguyên nhân gây nên hư hỏng thực phẩm Nhưng tác dụng nhiệt độ thấp chúng bị bất hoạt bị ức chế hoạt động, sản phẩm bị biến đổi chất lượng hương vị màu sắc, chất dinh dưỡng…, nhờ thời gian giữ sản phẩm lâu tao điều kiện tốt cho trình chế biến, tiêu thụ sản phẩm 1.4 Lý chọn đề tài: Kỹ thuật lạnh ngành quan trọng thiếu kinh tế quốc gia Từ phục vụ tiện nghi cho sống người ngành công nghiệp đại cần đến kỹ thuật lạnh Trong năm gần đây, ngành kỹ thuật lạnh nước ta phát triển mạnh mẽ, đặc biệt ngành chế biến bảo quản thủy hải sản Việt nam có nguồn tài nguyên thủy hải sản phong phú, trữ lượng lớn, theo số liệu Liên Hiệp Quốc trữ lượng hải sản nước ta đạt 10 triệu gồm cá, tôm, mực, cua… Mỗi năm khai thác triệu tấn, việc chế biến bảo quản thủy hải sản khâu quan trọng Nước ta xuất thủy sản đông lạnh thừ năm đầu thập kỉ 60 Năm 1990 doanh thu xuất thủy sản đạt 205 triệu USD, năm 2005 đạt tỉ USD, phần đầu năm 2010 đạt kinh ngạch xuất thủy sản tỉ USD, năm 2017 xuất thủy sản dự báo gặp nhiều khó khăn nhu cầu thị trường thấp rào cản kỹ thuật từ nước nhập kim ngạch xuất thủy sản năm 2017 đạt khoảng 7,4 tỷ USD, tăng 6% so với năm 2016 Với tầm quan trọng vậy, sinh viên ngành nhiệt lạnh, phần đề tài tốt nghiệp mình, nhóm chúng em chọn đề tài “ tính tốn, thiết kế, chế tạo hệ thống cấp đông cấp” mà sản phẩm tơm Với mong muốn củng cố hồn thiện kiến thức q trình thực đề tài, đồng thời sau hoàn thành ứng dụng thực tế để đóng góp phần nhỏ vào phát triển ngành chế biến bảo quản thủy hải sản CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÀM ĐÔNG VÀ BẢO QUẢN SẢN PHẨM ĐÔNG LẠNH 2.1 Các vấn đề cấp đông sản phẩm Phân loại giới hạn làm lạnh Nhiệt độ đóng băng thực phẩm Nhiệt độ đóng băng loại thực phẩm khác nồng độ muối khống chất hịa tan dịch tế bào khác nhau, tùy vào loại chúng có nhiệt độ đóng băng khác thường nhỏ 0℃ Nước ngun chất đóng băng 0℃ Ví dụ: cá biển có điểm đóng băng khoảng −1,5℃, cá nước điểm đóng băng −1℃, tơm biển −2℃ Các cấp làm lạnh thực phẩm: Người ta chia cấp làm lạnh thực phẩm dựa vào nhiệt độ sản phẩm sau cấp đông sau:  Làm lạnh: Khi nhiệt độ sản phẩm cuối trình nằm khoảng t db < t < + 20℃  Làm lạnh đông (cấp đông): Nhiệt độ sản phẩm sau cấp đông: −100℃ < t < t db  Làm lạnh thâm độ: Nhiệt độ sản phẩm sau cấp đông: −273℃ < t < −100℃ Mục đích ý nghĩa Thực phẩm nhiệt độ cao tác dụng men phân giải (enzim) thân vi sinh vật xảy trình biến đổi chất, dẫn đến hư hỏng, ươn thối Khi nhiệt độ thực phẩm xuống thấp trình bị ức chế kìm hãm, tốc độ phản ứng hoá sinh giảm Nhiệt độ thấp, tốc độ phân giải giảm mạnh Khi nhiệt độ giảm hoạt động sống tế bào giảm do:  Cấu trúc tế bào bị co rút  Độ nhớt dịch tế bào tăng  Sự khuếch tán nước chất tan tế bào giảm  Hoạt tính enzim có tế bào giảm Nhiệt độ thấp ức chế tốc độ phản ứng hoá sinh thực phẩm Nhiệt độ thấp tốc độ giảm, người ta tính giảm 10℃ tốc độ phản ứng hố sinh giảm xuống từ 1/2 đến 1/3 Nhiệt độ thấp tác dụng đến men phân giải không tiêu diệt Van chặn đường ống hút Ta có:Tốc độ dịng chảy ống  = 10m/s Dựa vào phần mềm Coolselector2 Danfoss ta chọn : Bảng 3.7: Thông số kỹ thuật van chặn đường ống hút Kiểu van Kích thước danh Tổn thất áp Tổn thất Vận tốc Lưu nghĩa suất nhiệt độ vào lượng tối (Pa) (0C) (m/s) đa (m3/s) 114,2 0,0 6,45 0,00021 GBC 10s 10 Van chặn đường ống dẫn lỏng Ta có:Tốc độ dịng chảy ống  = 0,5m/s Dựa vào phần mềm Coolselector2 Danfoss ta chọn : Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật van chặn đường ống dẫn lỏng Kiểu van GBC 10s Kích thước Tổn thất áp suất Tổn thất Vận tốc Lưu lượng danh nghĩa (Pa) nhiệt độ vào tối đa (0C) (m/s) (m3/s) 0,42 0,0002091 10 11,01 3.5 Tính tốn cách nhiệt cách ẩm 3.5.1 Mục đích, ý nghĩa, yêu cầu vật liệu cách nhiệt, cách ẩm Mục đích, ý nghĩa: Đối với kho lạnh có nhiệt độ thấp có tổn thất lượng lạnh mơi trường xung quanh Dịng nhiệt truyền qua trần, tường, kho lạnh Để giảm bớt tổn thất lạnh môi trường xung quanh, người ta tiến hành bọc cách nhiệt kho lạnh Các thiết bị phần hạ áp nằm trời lạnh bọc cách nhiệt Qua tường chắn kho lạnh cịn có dịng ẩm xâm nhập vào kho phần áp suất nước khí thường cao phần áp suất nước kho nhiệt độ môi trường xung quanh lớn Hơi nước thẩm thấu vào lớp cách nhiệt, làm tăng khả dẫn nhiệt, phá huỷ lớp cách nhiệt Nếu nhiệt độ tường thấp nhiệt độ đọng sương nước chuyển thành lỏng, nhiệt độ tường tw < 00C gây tượng đóng 39 băng, đặc biệt lớp cách nhiệt, phá hủy kho lạnh Do ta phải tiến hành cách ẩm cho kho lạnh, bảo vệ cho lớp cách nhiệt không bị ẩm xâm nhập Mục đích tính tốn cách nhiệt, cách ẩm xác định chiều dày lớp cách nhiệt  cn , chiều dày lớp cách ẩm  ca Các yêu cầu vật liệu cách nhiệt, cách ẩm Các yêu cầu vật liệu cách nhiệt:  Dẫn nhiệt  Khối lượng riêng bé  Bền vững với nhiệt độ thấp  Khơng có mùi vị  Không bị nấm mối phá hoại, không bị mục  Khơng cháy khó cháy  Tương đối bền vững học  Khả chứa ẩm, hút ẩm, thẩm thấu ẩm  Dễ chế tạo, rẻ tiền Các yêu cầu vật liệu cách ẩm:  Ẩm trở lớn  Không hút ẩm  Bền vững nhiệt dải làm việc  Không mùi  Dễ kiếm, rẻ tiền 3.5.2 Trình tự tính tốn Cấu trúc xây dựng tường, trần, dùng panel cách nhiệt cấu trúc hình vẽ sau: dùng panel nên chiều dày lớp cách nhiệt tường, trần, nền, Thiết bị khối lập phương nên mặt 40 Inox Polyurethan 0.5 mm 50÷200 mm 0.5 mm Hình 3.11: Kết cấu panel STT Tên vật liệu cách nhiệt Chiều dày vật liệu  (m) Hệ số dẫn nhiệt độ  (w/mk) Inôx 0,0005 45,3 Polyurethane ? 0,041 Inôx 0,0005 45,3 k  cn  cn  [  ( 1  i  )] [Theo TL1 tr 85] i  k - Hệ số truyền nhiệt vách phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh k = 0,19 [Tra bảng 3.3 TL1 tr 84] α2 - Hệ số toả nhiệt bên phòng   10,5 W [Tra bảng 3.7 TL1 tr 86] m K α1 - Hệ số truyền nhiệt bên ngồi phịng 1  23,3 W [Tra bảng 3.7 TL1 tr 86] m K Hai lớp Inox 1    0.5mm [Theo TL1 tr10] Một lớp Polyurethan có hệ số dẫn nhiệt 0,041 W/m2.K [Theo TL1 tr 81] Do chiều dày lớp cách nhiệt là: n 1      i    k  1 i 1 i     cn  cn      0, 0005    0, 041    2    0,199(m) 45,3 10,5    0,19  23,3 Chọn chiều dày lớp cách nhiệt  cn = 0,20 m = 200mm Như hệ số truyền nhiệt thực tế ktt : 1 m   cn  ktt     i     1 i 1 i  cn  1 41 0, 0005 0, 20     2   45,3 10,5 0, 041   23,3 1  0,199 (W / m2 K ) 3.5.3 Kiểm tra tượng đọng sương ngưng tụ ẩm Kiểm tra tượng đọng sương Nếu phía ngồi kết cấu bao che có nhiệt độ nhỏ nhiệt độ điểm sương khơng khí ngưng tụ bề mặt kết cấu Để bề mặt ngồi kết cấu khơng bị đọng sương gây mục nát hư hỏng vật liệu điều kiện sau phải thoả mãn ts < tvách Hay k tt  k s  0,95   ng  (t1  t s ) [Theo TL1 tr 87] (t1  t ) Trong đó: 0,95: hệ số dự trữ;  ng : hệ số toả truyền nhiệt phía ngồi buồng lạnh; t1 : nhiệt độ bên buồng lạnh,℃; t2 : nhiệt độ buồng lạnh; ts : nhiệt độ điểm sương Nơi đặt kho lạnh Thành phố Hồ Chí Minh, tra bảng 1-1 [Theo TL1] ta chọn thơng số ngồi trời sau: Nhiệt độ trung bình năm 270C, Nhiệt độ trung bình tháng nóng mùa hè 37,30C, Độ ẩm tương đối mùa hè 74% Gọi t1, 1 t2 nhiệt độ, độ ẩm tương đối trời nơi đặt kho lạnh nhiệt độ phịng kho lạnh, ta có: t1 = 37,30C, 1 = 74%, t2 = −30C Dùng đồ thị I – d, ta xác định nhiệt độ đọng sương tương ứng với trạng thái trời ts = 32℃ Như ta xác định hệ số truyền nhiệt lớn cho phép để không gây đọng sương bề mặt lớp cách nhiệt là: Kiểm tra đọng sương bề mặt tường Nhiệt độ phòng cấp đông t2 = -350C ktt = 0,199 W/m2.K Nhiệt độ bên ngồi phịng: t1 = 37,3oC Điều kiện để bề mặt ngồi kết cấu khơng bị đọng sương: 42 ktt  ks  0,95   ng  ks  0,95   ng  (t1  ts ) (t1  t2 ) (t1  ts ) 37,3  32  0,95  23,3  (t1  t2 ) 37,3  (35)  1,59 (W / m2 K ) Kết luận: Vậy kt < ks nên không xảy tượng đọng sương bề mặt tường bao Kiểm tra ngưng tụ ẩm Như biết dịng ẩm từ phía có nhiệt độ cao vào kết cấu cách nhiệt dạng mao dẫn Do vùng có nhiệt độ cao phân áp suất nước lớn vùng có nhiệt độ thấp Chính chênh lệch áp suất mà lực dẫn qua kết cấu cách nhiệt Nếu khu vực kết cấu mà áp suất riêng phần nước nhỏ áp suất bảo hòa nước, xảy ngưng tụ ẩm Nếu tổng trở dẫn kết cấu Rn mà nhỏ lực tổng trở lực dẫn ẩm vật liệu lòng kết cấu : H n    i  cn khơng có tượng ngưng tụ ẩm lòng kết   i  cn cấu Nghĩa là: i  i   cn  1,6Pmt  Pf   cn Trong đó:  i - Độ dẫn ẩm vật liệu; Pmt - Phân áp suất nước khơng khí; Pf - Phân áp suất nước phòng lạnh Do kết cấu bao che phòng lạnh làm vật liệu Inox nên hịan tịan khơng có dịng ẩm vào kết cấu (  = 0) Nên ta không kiểm tra tượng ngưng tụ ẩm cho kho lạnh 43 3.6 Tính khối lượng sản phẩm cấp đơng Khối lượng sản phẩm yếu tố quan trọng việc định cơng suất lạnh, tính nhiệt kho lạnh thời gian làm lạnh Dựa vào phần tính nhiệt kho lạnh ta tính đượng khối lượng sản phẩm cấp đơng cách xác Tính nhiệt kho lạnh tính tốn dịng nhiệt từ mơi trường bên ngồi vào kho lạnh Đây dịng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ cơng suất để thải lại mơi trường nóng, đảm bảo cho chênh lệch nhiệt độ ổn định buồng lạnh khơng khí bên ngồi Dịng nhiệt tổn thất vào kho lạnh xác định biểu thức sau: Q  Q1  Q2  Q3  Q4  Q5 , W [Theo TL1 tr 104] Trong đó: Q1 - Dòng nhiệt qua kết cấu bao che buồng lạnh; Q2 - Dòng nhiệt sản phẩm toả q trình xử lý; Q3 - Dịng nhiệt từ khơng khí bên ngồi thơng gió buồng lạnh; Q4 - Dòng nhiệt từ nguồn khác vận hành kho lạnh; Q5 - Dòng nhiệt toả sản phẩm hô hấp 3.6.1 Tổn thất lạnh môi trường xung quanh : Q1  Q1n  Q1t  Q1tr  Q1bx , W [Theo TL tr 105] Trong đó: Q1n - Tổn thất lạnh qua nền; Q1tr - Tổn thất lạnh qua trần; Q1bx - Tổn thất lạnh xạ mặt trời; Q1t - Tổn thất lạnh qua tường Kho lạnh hình vng cạnh 0,8m Xác định Q1n : Q1n  kn  Fn  t , W [Theo TL1 tr 106] Trong đó: kn - Hệ số truyền nhiệt kn = 0,199 W/m2.K; Fn - Diện tích nền, Fn = 0,8 ×0,8 = 0,64 m2; 44 t - Độ chênh lệch nhiệt đo bên ngồi phịng trữ đơng t  37,3  (35)  72,3C Vậy: Q1n  kn  Fn  t  0, 64  0,199  72,3  9, W Xác định Q1tr : Q1tr  ktr  Ftr  t , W [Theo TL1 tr 106] Trong đó: ktr - Hệ số truyền nhiệt trần ktr = 0,199 W/m2.K; Ftr - Diện tích trần, Ftr = 0,8 ×0,8 = 0,64 m2; t - Độ chênh lệch nhiệt đo bên ngồi phịng trữ đông t  37,3  (35)  72,3C Vậy: Q1tr  ktr  Ftr  t  0, 64  0,199  72,3  9, W Xác định Q1t : Q1t  kt  Ft  t , W [Theo TL1 tr 106] Trong đó: kt - Hệ số truyền nhiệt tường kt = 0,199 W/m2.K; Ft - Diện tích tường, Ft = 4(0,8 ×0,8) = 2,56 m2; t - Độ chênh lệch nhiệt đo bên phịng trữ đơng t  37,3  (35)  72,3C Vậy: Q1t  kt  Ft  t  2,56  0,199  72,3  36,8W Xác định Q1bx : Q1bx - Là tổn thất lạnh xạ, thiết kế trần tường có kết cấu bao che, nên Q1bx  Như tổng tổn thất lạnh môi trường xung quanh là: Q1  Q1n  Q1t  Q1tr  Q1bx  9,  9,  36,8   55, 2W 45 3.6.2 Tổn thất làm lạnh sản phẩm: Q  Q2 sp  Q2bb , W Trong đó: Q2sp - Tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm; Q2bb - Tổn thất lạnh để làm lạnh bao bì Tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm Q2sp, W Q2 sp  Gsp  (h1  h2 ) 3,  , kW [Theo TL1 tr 109] Trong đó: h1, h2 - Entanpi sản phẩm trước sau làm lạnh, kJ /kg;  - Thời gian trữ đông sản phẩm, h; Gsp - Khối lượng sản phẩm cần làm lạnh, Gsp = M, Hàng thực phẩm nhập vào số kho lạnh thương nghiệp, ta chọn nhiệt độ sản phẩm vào kho lạnh t1 = 4oC, nhiệt độ t2 = −18oC [Theo TL1 Tr 112] Tra bảng 4.2 TL1 Tr 110 ta được: h1 = 245,5 kJ/kg, h2 = 4,6 kJ/kg Hay dùng công thức sau: Q2 sp  M  h1  h2  1000 ,W   3600 hệ số chuyển đổi đơn vị kg/s   3600 Q2 sp  M  245,5  4,  1000  33, 46M ,W  3600 Tổn thất lạnh để làm lạnh bao bì Q2bb, W Q2bb  M bCb  t1  t2  1000 , W [Theo TL1 tr 113]   3600 Trong đó: Mb - Khối lượng bao bì đưa vào sản phẩm t/ngày.đêm; Cb - Nhiệt dung riêng bao bì, khay thiết lấy Cb = 0,21 kJ/kgK; 1000:(24.3600) - Hệ số chuyển đổi từ t/24h sang kg/s; t1, t2 - Nhiệt độ trước sau làm lạnh bao b́ ì, oC Ở ta chọn sản phẩm thịt tôm xếp lớp khay, khay chọn theo kích thước chuẩn 277×217×70,267×207 bề dày khn 1m nên thể tích tính sau: Vkh   277  217   70 1   267  207   70 1  277  217 1  127,87 10 6 m3 46 Khối lượng bao bì: Chọn khay M b   Vkh     127,87 106  7230  5,52kg Trong   7230kg / m3 , khối lượng riêng thiếc t1 = 37,3oC t2 = − 35oC Ở ta chọn thịt sau xử lý cho vào khay, nhiệt độ lấy nhiệt độ môi trường nhiệt độ lấy nhiệt độ phòng Q2bb  5,52   37,3   35   0, 211000  11, M ,W  3600 Vậy Q2  Q2 bb  Q2 sp  33, 46 M  11,7 M  45,16 M, W 3.6.3 Dòng nhiêṭ thông gió buồ ng la ̣nh Vì sản phẩm bảo quản thiṭ tơm nên khơng cần thơng gió Q3 = 3.6.4 Tổn thất lạnh vận hành Q  Q41  Q42  Q43  Q44 Trong đó: Q41 - Tổn thất lạnh chiếu sáng; Q42 - Tổn thất lạnh người làm việc phòng; Q43 - Tổn thất lạnh động tỏa ra; Q44 - Tổn thất lạnh mở cửa phòng lạnh Tổn thất lạnh chiếu sáng Q41, W: Q41 = A × F [Theo TL1 tr 115] Trong đó: A - Nhiệt lượng tỏa chiếu sáng 1m2 diện tích buồng hay diện tích nền; F - Diện tích Do diện tích buồng nhỏ nên không cần chiếu sáng vậy: Q41 = Tổn thất lạnh người làm việc phòng Q42 , W: Q42 = 350 × n [Theo TL1 tr 115] Trong đó: 350 - Nhiệt lượng người thải làm việc nặng nhọc, W/người; n - Số người làm việc Do diện tích buồng nhỏ nên khơng cần người làm việc phịng vậy: Q42 = 47 Tổn thất lạnh động tỏa Q43 [W] Q43 = 1000 × N, W [Theo TL1 tr 116] Q43 = 1000 × 0,085 × = 170W Tổn thất lạnh mở cửa phòng lạnh Q44 [W]: Q44 = B×F = 32 × 0,64 = 20,48W [Theo TL1 tr 116] Trong đó: B - Dịng nhiệt riêng mở cửa, W/m2, Chọn B = 32 W/m2; F - Diện tích buồng, m2 Vậy: Q  Q41  Q42  Q43  Q44 = + + 170 + 20,48 = 190,48W 3.6.5 Dòng nhiêṭ hoa quả hô hấ p Q5 Do sản phẩ m tôm nên không có hô hấ p vâ ̣y Q5 = Vậy tổng tổn thất lạnh phịng trữ đơng là: Q  Q1  Q2  Q3  Q4  Q5  55,  45,16M  190, 48    245, 68  45,16M , W 3.6.6 Năng suấ t la ̣nh của máy nén Q0 mn  k  Qmn [Theo TL1 tr 120] b Trong đó: k - Hệ số tính đến tổn thất đường ống thiết bị hệ thống lạnh t0 = − 450C nên k = 1,115 dùng phương pháp nội suy [Theo TL1 Tr 121]; b - Hệ số thời gian làm việc Chọn b = 0,7 [Theo TL1 Tr 121]; Qmn - Tổng nhiệt tải máy nén chế độ nhiệt độ bay Qmn  b  Q0 mn 0,7  2112   1326W k 1,115 3.6.7 Phụ tải nhiệt cho máy nén: QMN  Q1  Q2  Q4  245,68  45,16M   1326W Vậy công suất M = 23,92 kg/mẻ 48 CHƯƠNG SỬA CHỮA, HỒN THIỆN HỆ THỐNG SẴN CĨ 4.1 Thay dàn lạnh hệ thống Thay dàn lạnh cơng nghiệp có cơng suất 1,5HP Thay máy nén cao áp Đi lại đường ống, thử kín thử xì đường ống 4.2 Thử kín, nạp ga cho hệ thống Kiểm tra thử kín Hệ thống cân chỉnh dụng cụ đo đạt kiểm tra chuyên dùng nhằm đảm bảo cho hệ thống hoạt động với yêu cầu đề thiết kế Kiểm tra độ kín, độ rị rỉ hệ thống đường ống ga, đường ống nước Kiểm tra khả chịu áp lực hệ thống ống ga, ống nước Các bước kiểm tra phải tuân thủ an toàn kỹ thuật hệ thống lạnh Kiểm tra độ cách điện, rò rỉ điện thiết bị điện, hệ thống cáp dây điện Kiểm tra nguồn điện pha từ tủ điện nhà máy cung cấp vào hệ thống lạnh Kiểm tra chiều quay mô tơ điện hệ thống Kiểm tra độ kín giữ lạnh tủ cấp đơng gió, tủ cấp đông tiếp xúc kho lạnh Kiểm tra thiết bị bảo vệ hệ thống lắp đặt đúng, chắn, đấu nối đường dây điện, đường tín hiệu Hệ thống sau lắp đặt tiến hành thử kín tồn khí nén Đồng thời kiểm tra độ tin cậy sau lắp đặt thơng qua việc thử bền tồn hệ thống khí nén Q trình thử kín: tăng dần áp suất đồng thời quan sát đường ống thiết bị, đạt đến trị số 0,6 áp suất thử khơng tăng để quan sát Sau tăng áp suất đến trị số áp suất thử bên thấp áp để kiểm tra độ kín bên thấp áp Tiếp tục tăng áp suất đến trị số áp suất thử bên cao áp để kiểm tra độ kín bên cao áp Cuối giữ trị số áp suất thử thời gian 24 giờ, đầu áp suất giảm xuống khơng q 10%, cuối áp suất phải không thay đổi 49 CHƯƠNG VẬN HÀNH TỦ ĐÔNG HAI CẤP CÔNG SUẤT 03 HP 5.1 Vận hành tủ cấp đông hai cấp Sau cấp nguồn cho hệ thống đèn báo pha rơ le nhiệt sáng lên báo hiệu có tín hiệu điện áp Ấn cơng tắc ON khóa K1 để cấp nguồn cho mạch điều khiển quạt dàn ngưng, dàn bay hơi, máy nén cao áp, máy nén thấp áp Bật công tắt xoay 10 để khởi động quạt dàn ngưng, dàn bay làm tiếp điểm thường mở K4 đóng lại Sau bật cơng tắt xoay điều khiển máy nén cao áp làm, tiếp điểm thường đóng K6 K7 K8 K9 làm kín mạch bảo vệ áp suất cao 11 12 áp suất thấp 13 14, tiếp điểm thường mở K2 đóng lại Tiếp đến bật công tắt điều khiển máy nén thấp áp làm tiếp điểm thường mở K3 đóng lại van điện từ hoạt động Khi có cố áp suất dầu máy nén cao áp khóa K6 K7 nhả tiếp điểm dừng máy nén Cho đến xử lý xong cố ấn nút RESET để khôi phục mạch Thứ tự mở hệ thống mở quạt dàn ngưng dàn bay sau máy nén cao áp cuối máy nén thấp áp Khi tắt máy nén cao áp máy nén thấp áp tắt theo Mạch điều khiển dàn ngưng dàn bay hoạt động độc lập so với mạnh điều khiển máy nén cao áp, thấp áp 5.2 Các thông số vận hành thực tế hệ thống cấp đông cho máy chạy thời gian Bảng 5.1: Thông số vận hành thực tế hệ thống Nhiệt Áp suất thấp độ ℃ áp (bar) -10 1,2 -17 0,6 -19 0,3 -20 0,2 -23 0,2 -25 0,2 -28 0,2 -29 0,2 -30 0,2 -31 0,2 -32 0,2 -33 0,1 -34 0,1 -35 0,1 Áp suất trung áp (bar) 4,2 3,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 Áp suất cao áp (bar) 14 13 12,2 12,2 12,2 12,2 12 12 12 12 12 12 12 12 Dòng máy Dòng máy cao áp (A) thấp áp (A) 3,3 3,5 3,1 3,1 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 2,8 2,9 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2, 2,7 2,8 2,7 50 5.3 Các cố phương án sử lý cố hệ thống tủ cấp đông Nếu máy tự động dừng chuông báo cố tắc chng Ấn nút reset để phục hồi mạch điện điều khiển ý đèn báo cố hoạt động để kiểm tra khắc phục cố Ngập dịch nhẹ: sương bám thân máy, đóng van tiết lưu, khống chế van chặn hút, mở điều khiển van thông áp by pass để đưa nóng từ cao áp sang thấp áp giữ nhiệt độ hút ts< 400C đến thân máy nén hết đọng sương, máy hoạt động bình thường an toàn Ngập dịch nặng: dịch vào carte, qua mắt kính thấy dịch thành tầng Lập tức đóng van tiết lưu, dừng máy nén thực biện pháp sau:  Đóng van tiết lưu tắt van điện từ cấp dịch  Sử dụng van by-pass máy nén, dùng máy nén không ngập lỏng hút hết môi chất máy ngập lỏng  Xả dầu carte máy nén thùng chuyên dùng thay nhớt Hệ thống điện có cố bấc thường, phát điện giật, phải bình tỉnh nhanh chóng đến trạm điện liên quan gần để cắt điện phát dùng bình cứu dập tắt Khi thiết bị hệ thống lạnh xì gas mạnh, nhanh chóng đeo mặt nạ phịng độc đến van chặn có liên quan, có tác dụng chặn lập tốt đóng lại Để khắc phục, hàn lại thiết bị 51 CHƯƠNG KẾT LUẬN Trong khoảng thời gian làm đồ án xưởng nhiệt trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh chúng em hồn thành nội dung đồ án tốt nghiệp giao học nhiều kiến thức bổ ích phục vụ cho sau Hệ thống tủ cấp đơng xưởng nhiệt có ưu điểm sau: Thiết kế nhỏ gọn, không chiếm nhiều diện tích Thời gian cấp đơng ngắn có lợi cho sản phẩm tạo cho nhà sản suất Thơng số hệ thống gần với chu trình tính tốn Đề suất ý kiến: Sau thời gian làm việc học tập, em có số ý kiến nhằm nâng cao hiệu quả, giảm chi phí lắp đặt vận hành hệ thống tủ đơng:  Quy trình thiết kế lắp đặt phải theo yêu cầu kỹ thuật  Lắp đặt hệ thống cấp đông phù hợp với khả sản xuất để tránh chi phí khơng cần thiết  Trong xưởng cần phải niêm yết sơ đồ hệ thống máy, sơ đồ điều khiển, nội quy vận hành, trang thiết bị cấp cứu cần thiết  Cần phải kiểm tra bảo dưỡng hệ thống thường xuyên để kiệp thời phát cố  Đảm bảo hệ thống chạy an toàn điều chỉnh xuất hệ thống, tránh gây lãng phí 52 Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Đức Lợi Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2011 [2] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy Máy thiết bị lạnh, Nhà xuất Giáo dục, 2006 [3] Hồng Đình Tín Cơ sở truyền nhiệt thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP.HCM, 2013 [4] Nguyễn Đức Lợi Kỹ thuật lạnh sở [5] T.s Lê Xuân Hòa Máy nén thiết bị hệ thống lạnh, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, Lưu hành nội [6] T.s Hồng An Quốc, T.s Lê Xn Hịa Kỹ thuật lạnh, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP.HCM, 2013 [7] GS.Ts Trần Đức Ba Giáo trình cơng nghệ lạnh thủy sản, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP.HCM [8] T.s Lê Xn Hịa Phần mền tính tốn chu trình hai cấp [9] https://123doc.org 53 ... TỦ ĐÔNG HAI CẤP CÔNG SUẤT 03 HP 50 5.1 Vận hành tủ cấp đông hai cấp 50 5.2 Các thông số vận hành thực tế hệ thống cấp đông cho máy chạy thời gian 50 5.3 Các cố phương án. .. số kỹ thuật van chặn đường ống dẫn lỏng 40 Bảng 5.1: Thông số vận hành thực tế hệ thống 51 vii CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGÀNH KỸ THUẬT LẠNH 1.1 Tổng quan kỹ thuật lạnh Kỹ thuật lạnh kỹ thuật. .. đến cm/h thời gian cấp đông từ đến  Cấp đông cực nhanh: Khi tốc độ cấp đông lớn 15cm/h, thời gian cấp đông 20 phút Ảnh hưởng tốc độ cấp đông Khi cấp đông chậm nước khuếch tán nhiều, tinh thể