Tính toán thiết kế tủ cấp đông năng suất 1 tấn Thông tin thực hiện đề tài: Số liệu cho trước: Mô hình tủ cấp đông liên tục có tại khoa Tủ cấp đông Năng suất: 1 tấn Địa điểm lắp đặt: phòng thực hành thí nghiệm II Nội dung đề tài: 1. Tổng quan về hệ thống lạnh. 2. Tính toán thiết kế không gian phòng cấp đông 3. Tính toán cách nhiệt và cách ẩm cho hệ thống lạnh 4. Tính toán nhiệt cho hệ thống lạnh 5. Lập chu trình và tính toán chọn máy nén 6. Tính toán thiết kế các thiết bị phụ tùy theo hệ thống lựa chọn(quạt, bơm, dàn nóng, dàn lạnh....) 7. Các bản vẽ thiết bị và hệ thống, khổ A3.
Chuyên đề Kỹ thuật lạnh ứng dụng TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TPHCM Khoa Cơng nghệ Nhiệt Lạnh TS.Trần Đình Anh Tuấn CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh Năm học: 2016 - 2020 Tên đề tài TÍNH TỐN THIẾT KẾ TỦ CẤP ĐƠNG VỚI NĂNG SUẤT TẤN I/ Thông tin thực đề tài: Số liệu cho trước: Mơ hình tủ cấp đơng liên tục có khoa Tủ cấp đơng Năng suất: Địa điểm lắp đặt: phịng thực hành thí nghiệm II/ Nội dung đề tài: Tổng quan hệ thống lạnh Tính tốn thiết kế khơng gian phịng cấp đơng Tính tốn cách nhiệt cách ẩm cho hệ thống lạnh Tính tốn nhiệt cho hệ thống lạnh Lập chu trình tính tốn chọn máy nén Tính tốn thiết kế thiết bị phụ tùy theo hệ thống lựa chọn(quạt, bơm, dàn nóng, dàn lạnh ) Các vẽ thiết bị hệ thống, khổ A3 III/ Ngày giao nhiệm vụ: 09/01/2018 IV/ Ngày hồn thành nhiệm vụ: Bộ mơn Nhóm Giảng viên hướng dẫn Trang Chuyên đề Kỹ thuật lạnh ứng dụng TS.Trần Đình Anh Tuấn MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH .9 1.1 Mục đích ý nghĩa thực tế hệ thống lạnh .9 1.2 Một số hệ thống lạnh cấp đông trữ đông thông dụng 10 1.3 Thông số yêu cầu thiết bị 11 1.3.1 Cấp đông .11 1.3.2 Thông số môi trường .11 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ MẶT BẰNG KHO ĐƠNG 12 2.1 Kích thước tủ cấp đơng 12 2.1.1 Tính thể tích tủ cấp đơng: Vct 12 2.1.2 Tính diện tích chất tải tủ cấp đơng: Fct 12 2.1.3 Diện tích cần xây dựng buồng tủ cấp đơng: Fxd .12 2.1.4 Xác định xe đẩy hàng : 13 2.1.5 Kích thước cửa tủ 13 TÍNH TỐN CÁCH NHIỆT CHO TỦ CẤP ĐÔNG 14 3.1 Tính cách nhiệt cho tường bao, trần tủ cấp đông .14 3.1.2 Kết cấu số liệu 15 3.1.3 Kiểm tra nhiệt độ động sương .16 CHƯƠNG 17 TÍNH TỐN NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH 17 4.1 Tính tốn nhiệt cho phịng cấp đơng 17 4.1.1 Tính tổn thật lạnh qua kết cấu bao che: Q1 17 4.1.2 Tính tổn thật lạnh làm lạnh sản phẩm bao bì: Q2 18 4.1.3 Tính tổn thật lạnh vận hành Q3 19 4.1.4 Phụ tải nhiệt thiết bị 20 4.1.5 Công suất lạnh yêu máy nén 20 CHƯƠNG 21 LỰA CHỌN VÀ TÍNH TỐN NHIỆT CỦA CHU TRÌNH LẠNH 21 CHỌN MÁY NÉN 21 Chọn môi chất lạnh dùng cho hệ thống cấp đông 21 Chọn thông số chế độ làm việc 21 2.1 Chọn nhiệt độ sôi môi chất lạnh 21 3.Tính tốn chu trình 22 3.1 Chọn nhiệt độ bay hơi: .22 3.2 Chọn nhiệt độ ngưng tụ: 22 3.3 Nhiệt độ lạnh: .22 3.4 Nhiệt độ nhiệt: 22 3.5 Tính cấp nén chu trình: 22 3.6 Chọn chu trình lạnh: 22 3.7 Xây dựng đồ bảng thơng số điểm nút: .23 3.8 Tính tốn chu trình: 24 4.Tính chọn máy nén động kéo 25 4.1 Chọn máy nén 25 CHƯƠNG 27 TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 27 VÀ THIẾT BỊ PHỤ .27 6.1 Tính chọn thiết bị ngưng tụ 27 Chọn thiết bị ngưng tụ 27 Mục đích thiết bị ngưng tụ 27 Nhóm Trang Chuyên đề Kỹ thuật lạnh ứng dụng TS.Trần Đình Anh Tuấn Nguyên lý làm việc .28 Tính chọn thiết bị ngưng tụ 28 6.2Tính chọn thiết bị bay 29 Tính tốn dàn bay 29 Cấu tạo 30 CHƯƠNG 31 CÁC THIẾT BỊ PHỤ 31 Bình chứa cao áp .31 Bình tách dầu 32 Bình tách khí khơng ngưng .33 Bình hồi nhiệt 34 Bình gom dầu 34 Bình trung gian .35 Tính chọn tháp giải nhiệt 37 Các thiết bị khác 39 SỞ ĐỒ NHIỆT 40 SỞ ĐỒ HỆ THỐNG 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 Nhóm Trang Chuyên đề Kỹ thuật lạnh ứng dụng TS.Trần Đình Anh Tuấn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Kích thước tủ cấp đơng 13 Bảng 2.2 Bảng thông số khay 13 Bảng 3.1 Bảng thông số pannel [2, Bảng 2.5,Tr35 ] 12 Bảng 3.2 Bảng thông số pannel thực tế 13 Bảng 4.1 Thơng số tính tổn thất Q1 14 Bảng 5.1 Thông số điểm nút 21 Nhóm Trang Chuyên đề Kỹ thuật lạnh ứng dụng TS.Trần Đình Anh Tuấn DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1 Vật liệu panel .15 Hình 5.1 Đồ thị cấp T-s 20 Hình 5.2 Đồ thị logp - i 20 Hình 6.1 Thiết bị ngưng tụ 27 Hình 6.2 Dàn bay 30 Hình 6.3 Dàn bay 30 Hình 7.1 Bình chứa cáo áp 28 Hình 7.2 Bình tách dầu 30 Hình 7.3 Bình tách khí khơng ngưng 31 Hình 7.4 Bình tách khí khơng ngưng 32 Hình 7.5 Bình chứa dầu 33 Hình 7.6 Bình trung gian 34 Hình 7.7 Tháp giải nhiệt 36 Nhóm Trang Chuyên đề Kỹ thuật lạnh ứng dụng CHƯƠNG TS.Trần Đình Anh Tuấn TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH 1.1 Mục đích ý nghĩa thực tế hệ thống lạnh Kỹ thuật lạnh đời từ hàng trăm năm sử dụng rộng rãi nhiều ngành kỹ thuật khác nhau: công nghiệp chế biến bảo quản thực phẩm, cơng nghiệp hóa 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, xử lý hạt giống, y học, thể thao nhiều lĩnh vực khác giới Ngày ngành kỹ thuật lạnh phát triển mạnh ứng dụng với nhiều mục đích khác nhau, phạm vi ngày mở rộng trở thành ngành kỹ thuật vô quan trọng, thiếu đời sống nhiều lĩnh vực kỹ thuật Với phát triển toàn nhân loại, việc trọng cho phát triển tương lai nằm hai yếu tố định xã hội người Ở chủ đề ta trọng tầm vóc loài người từ giáo dục, đạo đức đặc biệt thể trạng sức khỏe Một thể trạng, sức khỏe tốt nằm chổ lượng dinh dưỡng cung cấp nhu cầu thể thao, đặt biệc nguồn dinh dưỡng yếu tố cung cấp lượng cho tồn q trình hoạt động lồi người Và vấn đề đặt “nguồn gốc thực phẩm nào?” xã hội phát triển Với nhu cầu thiết đó, việc “bảo quản thực phẩm” đặt lên hàng đầu trước đến với người tiêu dùng Ở điều kiện bình thường bên loại thực phẩm có nguồn gốc động vật thực vật diễn biến đổi Quá trình ln kèm theo việc giảm chất lượng thực phẩm Sự biến đổi thực phẩm tăng nhanh nhiệt độ từ 40 oC đến 50oC nhiệt độ thích hợp cho q trình hoạt động hóa men phân giải (enzym) thân thực phẩm vi sinh vật Và nghiên cứu cho thấy nhiệt độ thấp phản ứng hóa sinh thực phẩm bị ức chế Trong phạm vi nhiệt độ bình thường, giảm 10 oC tốc độ phản ứng giảm xuống 1/2 đến 1/3 lần Khả chịu lạnh lồi sinh vật có khác Một số loài chết nhiệt độ o 20 C đến 0oC, số khác lại chết mức nhiệt độ thấp Khi nhiệt độ hạ xuống thấp, nước tế bào vi sinh vật đông đặc làm vỡ màng tế bào sinh vật Mặt khác, nhiệt độ thấp, nước đóng băng làm mơi trường khuếch tán chất tan, gây biến tính nước làm cho vi sinh vật chết Từ đặc diểm ta thấy với nhiệt độ thấp, -18 oC bảo quản thực phẩm lâu dài Để bảo quản thực phẩm ta thực với nhiều cách như: phơi, sấy khơ, đóng hộp bảo quản lạnh với nhiều phương pháp tiên tiến: phóng xạ ion, chiếu tia tử ngoại, sử dụng chất kháng sinh, sử dụng chất khí ozon- cacbonic Tuy nhiên bảo quản lạnh phương pháp cấp đơng có ưu điểm bật vì: Hầu hết thực phẩm, nơng sản thích hợp phương pháp Việc thực bảo quản nhanh hiệu phù hợp với tính chất mùa vụ nhiều loại thực phẩm, nông sản Bảo tồn tối đa thuộc tính tự nhiên thực phẩm, giữ hương vị, màu sắc, vi chất dinh dưỡng thực phẩm Nhóm Trang Chuyên đề Kỹ thuật lạnh ứng dụng TS.Trần Đình Anh Tuấn 1.2 Một số hệ thống lạnh cấp đông trữ đông thông dụng Với loại kho lạnh thông dụng người ta thường dựa vào yếu tố để phân loại dựa vào đặc điểm cách nhiệt, dung tích chứa kho lạnh, theo nhiệt độ cuối theo công dụng Sau tìm hiểu kĩ yếu tố Kho lạnh theo công dụng Kho lạnh sơ bộ: Dùng làm lạnh sơ hay bảo quản tạm thời thực phẩm nhà máy chế biến trước chuyển sang khâu chế biến khác Kho lạnh chế biến: Được sử dụng nhà máy chế biến bảo quản thực phẩm (nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thuỷ sản, nhà máy xuất thịt vv ) Các kho lạnh loại thường có dung tích lớn cần phải trang bị hệ thống có cơng suất lạnh lớn Phụ tải kho lạnh thay đổi phải xuất nhập hàng thường xuyên Kho lạnh phân phối, kho trung chuyển: Dùng điều hoà cung cấp thực phẩm cho khu vực dân cư, thành phố dự trữ lâu dài Kho lạnh phân phối thường có dung tích lớn trữ nhiều mặt hàng có ý nghĩa lớn đến đời sống sinh hoạt cộng đồng Kho lạnh thương nghiệp: Kho lạnh bảo quản mặt hàng thực phẩm hệ thống thương nghiệp Kho dùng bảo quản tạm thời mặt hàng doanh nghiệp bán thị trường Kho lạnh vận tải (trên tàu thuỷ, tầu hoả, xe ôtô ): Đặc điểm kho dung tích lớn, hàng bảo quản mang tính tạm thời để vận chuyển từ nơi sang nơi khác Kho lạnh sinh hoạt: Đây loại kho nhỏ dùng hộ gia đình, khách sạn, nhà hàng dùng bảo quản lượng hàng nhỏ Kho lạnh theo nhiệt độ Kho bảo quản lạnh: Nhiệt độ bảo quản thường nằm khoảng -2oC ÷ 5oC Đối với số rau nhiệt đới cần bảo quản nhiệt độ cao (chuối > 10oC, chanh > 4oC) Nói chung mặt hàng chủ yếu rau mặt hàng nông sản Kho lạnh bảo quản đông: Kho sử dụng để bảo quản mặt hàng qua cấp đơng Đó hàng thực phẩm có nguồn gốc động vật Nhiệt độ bảo quản tuỳ thuộc vào thời gian, loại thực phẩm bảo quản Tuy nhiên nhiệt độ bảo quản tối thiểu phải đạt -18oC vi sinh vật phát triển làm hư hại thực phẩm trình bảo quản Kho lạnh đa năng: Nhiệt độ bảo quản -12oC Kho gia lạnh: Nhiệt độ oC, dùng gia lạnh sản phẩm trước chuyển sang khâu chế biến khác Kho bảo quản nước đá: Nhiệt độ kho tối thiểu -4oC Kho lạnh theo dung tích chứa Kích thước kho lạnh phụ thuộc chủ yếu vào dung tích chứa hàng Do đặc điểm khả chất tải cho loại thực phẩm có khác nên thường qui dung tích thịt (MT-Meet Tons) Ví dụ kho 50MT, Kho 100MT, Kho 150 MT vv kho có khả chứa 50, 100, 150 vv thịt Kho lạnh theo đặc điểm cách nhiệt Kho xây: Là kho mà kết cấu kiến trúc xây dựng bên người ta tiến hành bọc lớp cách nhiệt Kho xây chiếm diện tích lớn, lắp đặt khó, giá thành tương đối cao, khơng đẹp, khó tháo dỡ di chuyển Mặt khác mặt thẩm mỹ Nhóm Trang Chuyên đề Kỹ thuật lạnh ứng dụng TS.Trần Đình Anh Tuấn vệ sinh kho xây khơng đảm bảo tốt Vì nước ta người ta sử dụng kho xây để bảo quản thực phẩm Kho panel: Được lắp ghép từ panel tiền chế polyurethan lắp ghép với móc khố camlocking Kho panel có hình thức đẹp, gọn giá thành tương đối rẻ, tiện lợi lắp đặt, tháo dỡ bảo quản mặt hàng thực phẩm, nông sản, thuốc men, dược liệu vv… Hiện nhiều doanh nghiệp nước ta sản xuất panel cách nhiệt đạt tiêu chuẩn cao Vì hầu hết xí nghiệp cơng nghiệp thực phẩm sử dụng kho panel để bảo quản hàng hố 1.3 Thơng số yêu cầu thiết bị 1.3.1 Cấp đông Sản phẩm bảo quản: Thủy Sản Công suất: E = Tấn Nhiệt độ thực phẩm vào: 12 oC Nhiệt độ thực phẩm ra: -18oC Nhiệt độ phịng cấp đơng: - 40oC Mơi chất lạnh : 1.3.2 Thông số môi trường R22 Địa điểm xây dựng : Tp Hồ Chí Minh Nhiệt độ mơi trường: tn = 27oC Độ ẩm môi trường: φn = 74% Lấy theo thơng số nhiệt độ trung bình năm thành phố Hồ Chí Minh [1] Nhóm Trang Chuyên đề Kỹ thuật lạnh ứng dụng TS.Trần Đình Anh Tuấn CHƯƠNG XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ MẶT BẰNG KHO ĐƠNG 2.1 Kích thước tủ cấp đơng Cho biết : Công suất : E = Tấn/mẻ Sản phẩm : Thủy sản (Tôm, cá, mực) qua chế biến 2.1.1 Tính thể tích tủ cấp đơng: Vct (Theo [1], Tr 40) Trong : E =1 tấn: Năng suất kho cấp đông (tấn) gv = 0,104 tấn/m3 : định mức chất tải theo thể tích ( tấn/m 3) – Theo bảng 4.4 – Tr132 – [1] Vct: thể tích tủ cấp đơng ( m3) Suy ra: 2.1.2 Tính diện tích chất tải tủ cấp đơng: Fct (Theo [1], Tr 40) Trong : hct (m): chiều cao chất tải (m) hct = H - 2δ – a =2 – 0,15 – 0,1 = 1,6 (m) Tủ cấp đông tầng có chiều cao m, chọn chiều dày kho 0.15 m, chọn khoảng hở tối thiểu 0.1 m Suy 2.1.3 Diện tích cần xây dựng buồng tủ cấp đông: Fxd (Theo [1], Tr 42) Trong đó: Fxd: diện tích lạnh cần xây dựng, m2 : hệ số sử dụng diện tích buồng chứa, chọn theo bảng 2.7 ([1], trang 42), T = 0.5 (Theo [1], Tr 42) Trong đó: Fxd: diện tích lạnh cần xây dựng, m2 Vì tủ sử dụng xe đẩy hàng nên cần diện tích lớn diện tích tính Từ diện tích xây dựng ta chọn kích thước tủ cấp đơng theo bảng 4.13 [1], trang148 Nhóm Vậy ta chọn kích thước bên tủ sau: Trang Chuyên đề Kỹ thuật lạnh ứng dụng Rộng 2600 mm TS.Trần Đình Anh Tuấn x x Sâu 3000 mm x x Bảng 2.1 Kích thước tủ cấp đơng Năng suất 1000 kg/mẻ Kích thước ngồi R x S x C, mm 2900x3300x2000 Dung tích m3 13,26 Cao 1700 mm Hệ số chất tải thực gv, kg/m3 0,45 2.1.4 Xác định xe đẩy hàng : Ta có : E = 1000kg/mẻ Tủ cấp đông sử dụng xe đẩy hàng với thống số: Số xe: 12 Mỗi xe chứa : 50 đến 85 kg thủy sản Kích thước xe đẩy: Cao x Rộng x Dài :1600 x 570 x 800 (mm) Số kệ xe : 17 kệ Khoảng cách kệ (bước kệ) :85mm Khoảng cách xe bên: 64 mm Mỗi kệ xe chứa : khay với kích thước Bảng 2.2 Bảng thơng số khay Thơng số Kích thước Vật liệu Khối lượng khay Khối lượng thực phẩm Giá trị 700 x 480 x 50 Nhơm tấm, dày 2mm 2,7 kg kg 2.1.5 Kích thước cửa tủ Đối với tủ cấp đơng có cửa tủ Cửa tủ có cấu tạo mặt inox dày 0,6 mm, bọc cách nhiệt, lớp polyurethan dày 125mm Cánh cửa tủ có trang bị điện trở sấy chống đóng băng, lề, tay khóa inox, gioăng làm kín có khả chịu lạnh cao Để đảm bảo làm kín khơng có đọng sương bề mặt cửa, ta chọn sơ kích thước cửa: Dày × Rộng × Cao = 125 × 2700 × 1800 (mm) Nhóm Trang 10