Đồ án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp LÊ VĂN QUANG quang.lv172105@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật nhiệt Chuyên ngành Công nghệ lạnh điều hịa khơng khí Giảng viên hướng dẫn: TS Hồ Hữu Phùng Bộ môn: Viện: Công nghệ lạnh điều hịa khơng khí Khoa học Cơng nghệ Nhiệt Lạnh HÀ NỘI, 10/2020 Chữ ký GVHD ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH Họ tên sinh viên: Lê Văn Quang Mã số sinh viên: 20172105 Lớp- Khóa: KTN 01- K62 Nội dung đồ án môn học: Thiết kế hệ thống lạnh cho kho cấp đông, kho phân phối đặt Phú Thọ với thông số sau: Khối lượng bảo quản sản phẩm lạnh đông: 750 Khối lượng sản phẩm bảo quản lạnh: 1250 Năng suất cấp đông: 13 tấn/mẻ Thời gian cấp đơng sản phẩm: 18 giờ/mẻ Sản phẩm: ½ lợn Nhiệt độ kho bảo quản sản phẩm đông lạnh: -18oC Nhiệt độ kho bảo quản sản phẩm lạnh: oC Nhiệt động cấp đông: -32 oC Môi chất sử dụng hệ thống lạnh: R404a Bơm môi chất lạnh (có/khơng): Có(x) /Khơng () Thiết bị cấp đơng: Cấp đông hầm Nền kho kết cấu bê tông, cách nhiệt, cách ẩm Các u cầu thực hiện: - Tính tốn dung tích kho lạnh bố trí mặt kho lạnh - Tính tốn cách nhiệt cách ẩm cho kho lạnh - Tính tốn phụ tải lạnh - Tính chọn máy nén tính kiểm tra máy nén - Tính chọn thiết bị ngưng tụ, bay hơi, tiết lưu… - Chọn thiết bị phụ cho hệ thống lạnh Các vẽ cần đồ án: Bao gồm vẽ khổ giấy A3 kẹp thuyết minh vẽ khổ giấy A1 để rời thể hiện: - Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh - Mặt bố trí thiết bị đường ống kỹ thuật kho lạnh LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật lạnh đời hàng trăm năm sử dụng rộng rãi nhiều ngành kỹ thuật khác nhau: công nghiệp chế biến bảo quản thực phẩm, cơng nghiệp hố chất, cơng nghiệp rượu, bia, sinh học, đo lường tự động, kỹ thuật sấy nhiệt độ thấp, xây dựng, công nghiệp dầu mỏ, chế tạo vật liệu, dụng cụ, thiết kế chế tạo máy, y học, thể thao, đời sống vv Ngày ngành kỹ thuật lạnh phát triển mạnh mẽ, sử dụng với nhiều mục đích khác nhau, phạm vi ngày mở rộng trở thành ngành kỹ thuật vô quan trọng, thiếu đời sống kỹ thuật tất nước Chính mà sinh viên ngành “Máy & Thiết bị nhiệt lạnh” Viện KH&CN Nhiệt Lạnh, trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội nhà trường trang bị kiến thức kỹ thuật lạnh Đồ án môn học cách trang bị kiến thức tốt cho sinh viên kì học chúng em làm đồ án môn học kỹ thuật lạnh Đề tài em đồ án môn học “Thiết kế kho lạnh bảo quản phân phối thịt lợn đặt tỉnh Phú Thọ sử dụng môi chất R404a” Đồ án em gồm chương sau: Chương 1: Tính tốn dung tích kho lạnh bố trí mặt Chương 2: Tính cách nhiệt, cách ẩm cho kho lạnh Chương 3: Tính tốn nhiệt phụ tải kho lạnh Chương 4: Tính chọn máy nén, kiểm tra suất máy Chương 5: Tính chọn bình ngưng, dàn bay thiết bị phụ Chương 6: Tính tốn chọn đường ống Do kiến thức hạn chế nên đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong nhận góp ý thầy cô giáo tất bạn để đồ án thêm hoàn thiện Qua em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Hồ Hữu Phùng tồn thể thầy giáo mơn Kỹ Thuật Lạnh Điều Hồ Khơng Khí giúp đỡ em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2021 Sinh viên thực Lê Văn Quang MỤC LỤC CHƯƠNG TÍNH TỐN DUNG TÍCH KHO LẠNH VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Quy trình xử lý lạnh thực phẩm .7 1.1.1 Tác dụng việc bảo quản lạnh 1.1.2 Quy trình xử lý Đặc điểm khí hậu khu vực lưu ý vận chuyển 1.2.1 Đặc điểm khí hậu 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình bảo quản 1.2.3 Tính buồng Xác định diện tích xây dựng 1.3.1 Diện tích buồng bảo quản lạnh 1.3.2 Diện tích buồng bảo quản đơng 10 Xác định số buồng cần xây 10 1.4.1 Số buồng bảo quản sản phẩm làm lạnh 10 1.4.2 Số buồng bảo quản sản phẩm lạnh đơng 10 Dung tích thực tế 10 1.5.1 Dung tích thực tế buổng bảo quản lạnh 10 1.5.2 Dung tích thực tế buồng bảo quản đông 11 Buồng kết đông .11 1.6.1 Diện tích buồng kết đông 11 1.6.2 Số lượng buồng kết đông 11 1.6.3 Năng suất thực buồng kết đơng 11 Bố trí mặt kho lạnh .11 CHƯƠNG TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH 12 2.1 2.2 Chọn Panel 12 2.1.1 Tổng quan Panel 12 2.1.2 Các thông số Panel .12 2.1.3 Chọn độ dày Panel cho buồng bảo quản đông (nhiệt độ -18oC)13 2.1.4 Chọn độ dày Panel cho buồng bảo quản lạnh (nhiệt độ 2oC) 14 2.1.5 Chọn độ dày Panel cho buồng kết đơng (nhiệt độ -32oC) .14 Tính kiểm tra đọng sương .15 2.3 Tính tốn cách nhiệt, cách ẩm cho kho 16 2.3.1 Kết cấu kho bảo quản lạnh .16 2.3.2 Kết cấu buồng bảo quản đông buồng kết đơng 17 CHƯƠNG TÍNH NHIỆT KHO LẠNH .20 3.1 Đại cương tính nhiệt kho lạnh 20 3.2 Tính nhiệt phịng bảo quản lạnh 21 3.3 3.4 3.2.1 Tính nhiệt cho phịng bảo quản lạnh .21 3.2.2 Tính Phụ tải cho thiết bị máy nén 24 Tính nhiệt phịng bảo quản đơng 24 3.3.1 Tính nhiệt cho phịng bảo quản đơng 24 3.3.2 Tính Phụ tải cho thiết bị máy nén 26 Tính nhiệt phịng kết đơng .27 3.4.1 Tính nhiệt cho phịng kết đơng .27 3.4.2 Tính Phụ tải cho thiết bị máy nén 28 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHU TRÌNH LẠNH – TÍNH CHỌN MÁY NÉN 30 4.1 Chọn thông số chế độ làm việc 30 4.2 Tính tốn, lựa chọn kiểm tra máy nén cho phịng kho lạnh 31 4.2.1 Buồng kết đơng 31 4.2.2 Kho bảo quản đông 39 4.2.3 Kho bảo quản lạnh 44 CHƯƠNG TÍNH CHỌN BÌNH NGƯNG, DÀN BAY HƠI VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤ .49 5.1 5.2 5.3 Thiết bị ngưng tụ 49 5.1.1 Xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt 49 5.1.2 Xác định hiệu nhiệt độ trung bình logarit .49 5.1.3 Xác định hệ số truyền nhiệt K 50 5.1.4 Xác định diện tích bề mặt F 50 5.1.5 Xác định lượng nước làm mát cung cấp cho thiết bị ngưng tụ 50 Thiết bị bay .51 5.2.1 Dàn bay cho buồng kết đông 51 5.2.2 Dàn bay cho buồng bảo quản đông 52 5.2.3 Dàn bay cho buồng bảo quản lạnh 55 Thiết bị phụ 58 5.3.1 Tháp giải nhiệt 58 5.3.2 Bình tách dầu 59 5.3.3 Chọn van tiết lưu 60 5.3.4 Bình chứa dầu 62 5.3.5 Bình chứa cao áp 63 5.3.6 Bình chứa tuần hoàn .64 5.3.7 Bình chứa thu hồi 64 5.3.8 Bình trung gian .65 5.3.9 Thiết bị hồi nhiệt 65 5.3.10 Các thiết bị khác .68 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ CHỌN ĐƯỜNG ỐNG 69 6.1 Tính tốn đường ống .69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Thông số độ dày panel tiêu chuẩn hệ số truyền nhiệt 17 Bảng 2.3 Hệ số truyền nhiệt panel theo buồng 20 Bảng 2.4 Thơng số tính tốn nhiệt độ trời cho kho lạnh 20 Bảng 2.5 Hệ số truyền nhiệt lớn buồng 21 Bảng 2.6 Kết cấu buồng bảo quản lạnh (từ xuống dưới) .21 Bảng 2.7 Kết cấu bảo quản đông kết đông (từ xuống dưới) 23 Bảng 2.8 Độ dày PE theo buồng 24 Bảng 3.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che buồng bảo quản lạnh .27 Bảng 3.2 Dòng nhiệt sản phẩm tỏa buồng bảo quản lạnh 28 Bảng 3.3 Dòng nhiệt vận hành buồng bảo quản lạnh 29 Bảng 3.4 Kết tính tốn phụ tải cho thiết bị máy nén buồng BQL 29 Bảng 3.5 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che buồng BQĐ .30 Bảng 3.6 Dòng nhiệt sản phẩm tỏa buồng BQĐ .31 Bảng 3.7 Dòng nhiệt vận hành buồng BQĐ 31 Bảng 3.8 Kết tính tốn phụ tải cho thiết bị máy buồng BQĐ 32 Bảng 3.9 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che buồng kết đơng 32 Bảng 3.10 Dịng nhiệt sản phẩm tỏa BKĐ .33 Bảng 3.11 Dòng nhiệt vận hành BKĐ 33 Bảng 3.12 Kết tính tốn phụ tải cho thiết bị máy nén BKĐ 34 Bảng 4.1 Hệ số k phụ thuộc nhiệt độ 36 Bảng 4.2 Các thông số điểm nút BKĐ 39 Bảng 4.3 Các thông số điểm nút BKĐ theo bitzer 44 Bảng 4.4 Các thông số điểm nút BQĐ 46 Bảng 4.5 Các thông số điểm nút BQL 50 Bảng 5.1 Thông số thiết bị ngưng tụ phù hợp với yêu cầu 55 Bảng 5.2 Thông số thiết bị ngưng tụ phụ phù hợp với yêu cầu 56 Bảng 5.3 Bảng thông số tháp giải nhiệt .64 Bảng 5.4 Bảng thông số tháp giải nhiệt phụ 65 Bảng 5.5 Thơng số kỹ thuật bình dầu chọn 68 Bảng 5.6 Thông số bình chứa cao áp kho lạnh 69 Bảng 5.7 Thơng số bình chứa cao áp phụ kho lạnh .70 Bảng 5.8 Thơng số bình chứa tuần hồn .70 Bảng 5.9 Thông số bình chứa thu hồi nằm ngang .71 Bảng 5.10 Thơng số bình trung gian 71 Bảng 6.1 Tốc độ dòng chảy theo trường hợp cho mơi chất freon 73 Bảng 6.2 Đường kính ống kết nối theo tính tốn máy lạnh nén 73 CHƯƠNG TÍNH TỐN DUNG TÍCH KHO LẠNH VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG 1.1 Quy trình xử lý lạnh thực phẩm 1.1.1 Tác dụng việc bảo quản lạnh Bảo quản lạnh thực phẩm trình bảo vệ hạn chế biến đổi chất lượng hình thức thực phẩm thời gian chờ tiêu thụ Thực phẩm sau thu hoạch bị sống môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Vì vậy, sau thu hoạch phải hạ nhiệt độ với chế độ thơng gió độ ẩm thích hợp ngun liệu giữu lâu Khi nhiệt độ nhỏ 10oC vi sinh vật gây thối rữa vi khuẩn gây bệnh bị kiềm chế phần, nhiệt độ nhỏ 0oC tỷ lệ phát triển thấp Ở -5 oC đến -10oC hầu hết chúng khơng hoạt động Như q trình bảo quản lạnh có tác dụng: - Làm ức chế sinh lý vi khuẩn nũng nấm, men - Dưới tác dụng nhiệt độ thấp, nước thực phẩm bị đóng bang Vi khuẩn nước làm teo tế bào nguyên sinh giảm phát triển chúng 1.1.2 Quy trình xử lý Hình 1.1 Quy trình xử lý thực phẩm Nguyên lý sau giết mổ cần xử lý cẩn thận: rửa hết tạp chất nước muối hóa chất thích hợp Nguyên liệu cần xẻ khuôn để đảm bảo việc bảo quản kho lạnh hợp lý Sau xử lý nguyên liệu xong cần cấp đông thời gian nhanh để đảm bảo chất lượng sản phẩm tránh hao hụt số lượng Sản phẩm sau cấp đơng cần đóng gói chuyển sang phịng bảo quản đơng để chờ tiêu thụ Quá trình bảo quản kho lạnh thịt lợn ta xếp giá treo 1.2 Đặc điểm khí hậu khu vực lưu ý vận chuyển 1.2.1 Đặc điểm khí hậu Phú Thọ nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điểm bật mùa đơng khơ lượng mưa ít, hướng gió thịnh hành gió mùa Đơng Bắc, mùa hè nắng, nóng, mưa nhiều Hướng gió thịnh hành gió mùa Đơng Nam Nhiệt độ bình quân 23 độ C, tổng lượng mưa trung bình từ 1.600 - 1.800mm/năm, độ ẩm khơng khí trung bình hàng năm 85 - 87% 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình bảo quản a) Ảnh hưởng từ yếu tố bên ngồi Mơi trường : nhiệt độ mơi trường có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm bảo quản nhiệt độ , độ ẩm,… làm ảnh hưởng đến thiết bị cấu trúc kho lạnh từ ảnh hưởng lên sản phẩm Cấu trúc kho: cấu trúc kho cách nhiệt cách ẩm không tốt cấu trúc không hợp lý kho bị dao động nhiệt độ nhiều, làm cho có tượng tan chảy tái kết tinh tinh thể nước đá làm cho sản phẩm bị giảm trọng lượng khối lượng Chế độ vận hành máy lạnh : vận hành không hợp lý làm cho hệ thống máy lạnh hoat động không ổn định nhiệt độ dao động làm cho sản phẩm có chất lượng giảm Chất lượng hệ thống máy lạnh chế độ bảo trì hệ thống lạnh ảnh hưởng lớn đến sản phẩm bảo quản.Thời gian bảo quản sản phẩm: thời gian bảo quản sản phẩm dài khối lượng chất lượng sản phẩm bị giảm sút b) Ảnh hưởng từ yếu tố bên Để có sản phẩm có chất lượng tốt cần đảm bảo điều kiện bảo môi trường kho ổn định theo quy trình cơng nghệ đề : - Nhiệt độ bảo quản: nhiệt độ bảo quản thực phẩm phải lựa chọn sở kinh tế kỹ thuật Nó phụ thuộc vào loại sản phẩm thời gian bảo quản sản phẩm Thời gian bảo quản lâu đòi hỏi nhiệt độ bảo quản thấp Các mặt hàng trữ đông cần bảo quản nhiệt độ nhiệt độ sản phẩm sau cấp đông tránh không để xảy trình tan chảy tái kết tinh lại tinh nước đá làm giảm trọng lượng chất lượng sản phẩm - Độ ẩm khơng khí kho lạnh: độ ẩm khơng khí kho có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm sử dụng Bởi độ ẩm khơng khí kho có liên quan mật thiết đến tượng thăng hoa nước đá sản phẩm Do tùy loại sản phẩm cụ thể mà ta chọn độ ẩm khơng khí cho thích hợp - Tốc độ khơng khí kho lạnh: khơng khí chuyển động kho có tác dụng lấy lượng nhiệt tỏa sản phẩm bảo quản, nhiệt truyền vào mở cửa , cầu nhiệt, người lao động, máy móc thiết bị hoạt động kho Ngồi cịn đảm bảo đồng nhiệt độ, độ ẩm hạn chế nấm mốc hoạt động 1.2.3 Tính buồng  Buồng bảo quản lạnh Dùng để bảo quản sản phẩm ướp lạnh Nhiệt độ độ ẩm thường nằm khoảng: t b =- 3o C÷ 5o C ; φ =90÷95% Trong đồ án tb = 20C Làm lạnh trực tiếp dàn quạt  Buồng bảo quản đông Dùng bảo quản hàng kết đông Nhiệt độ bảo quản tối thiểu phải đạt t b = 230C vi sinh vật phát triển làm hư hại thực phẩm trình bảo quản Trong đồ án ta chọn tb = - 180C Làm lạnh trực tiếp dàn quạt  Buồng kết đông Dùng để kết đông sản phẩm trước sang khâu chế biến kh ác đưa vào bảo quản kho lạnh Nhiệt độ buồng tb = - 320C 1.3 Xác định diện tích xây dựng Diện tích buồng bảo quản thịt giá treo: Diện tích buồng tính theo cơng thức tài liệu [1]: E F= ×k g l (m2) Trong đó: E: Dung tích buồng lạnh g l : khối lượng chất tải m chiều dài giá treo (t/m) k: hệ số chất tải Trung bình lợn xuất chuồng nặng 120kg 1m giá treo ta treo g =0,24 mảnh thịt lợn Nên l t/m g g =0.25(t/m) g =0,24 ltc Mà ta có: l nên l t/m thỏa mãn g =0,25 Với ltc t/m (tiêu chuẩn chất tải 1m chiều dài giá treo) 1.3.1 Diện tích buồng bảo quản lạnh E 1250 ×k= ×1,2=6250 g 0,24 l (m2) Nhận thấy với diện tích phịng lên đến 6250 (m 2) khơng khả thi Do đó, để giảm diện tích mặt tiêu tốn ta xếp thành tầng giá treo Từ đó, ta xác định chiều cao chất tải kho bảo quản: h : Chiều cao chất tải (m) F= Ta dùng kho lạnh tầng treo Như chiều dài lợn treo lên theo tìm hiểu 1.8m khoảng cách tầng treo 0.1m Vậy để tiết kiệm không gian ứng dụng giới hóa vào việc bốc xếp Chiều cao chất tải kho lạnh: h=1,8.3+0,2=5,6 (m) ... trang bị kiến thức kỹ thuật lạnh Đồ án môn học cách trang bị kiến thức tốt cho sinh viên kì học chúng em làm đồ án môn học kỹ thuật lạnh Đề tài em đồ án môn học ? ?Thiết kế kho lạnh bảo quản phân...ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH Họ tên sinh viên: Lê Văn Quang Mã số sinh viên: 20172105 Lớp- Khóa: KTN 01- K62 Nội dung đồ án môn học: Thiết kế hệ thống lạnh cho kho cấp đông,... Chọn thiết bị phụ cho hệ thống lạnh Các vẽ cần đồ án: Bao gồm vẽ khổ giấy A3 kẹp thuyết minh vẽ khổ giấy A1 để rời thể hiện: - Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh - Mặt bố trí thiết bị đường ống kỹ thuật