Chế tạo và thử nghiệm mô hình máy lạnh chân không

SỞ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH THÀNH ĐỒN TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH VƯỜN ƯƠM SÁNG TẠO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ * BÁO CÁO NGHIỆM THU (Đã chỉnh sửa theo góp ý Hội đồng nghiệm thu ngày 20/05/2011) CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM MƠ HÌNH MÁY LẠNH CHÂN KHƠNG Thủ trưởng Cơ quan chủ trì đề tài (Họ tên, chữ ký, đóng dấu) Chủ nhiệm đề tài (Họ tên chữ ký) Giám đốc Sở Khoa học Công nghệ Chủ tịch Hội đồng xét duyệt LỜI CÁM ƠN Đầu tiên, nhóm chúng tơi xin chân thành cảm ơn Sở khoa hoc công nghệ Tp.HCM Trung tâm phát triển Khoa học Công Nghệ trẻ quan tâm hỗ trợ nhiều trình làm đề tài Thứ hai, xin cảm ơn Hội đồng khoa học đào tạo, đồng nghiệp giảng viên Trường CĐKT Lý Tự Trọng Tp.HCM đóng góp ý kiến q báu giúp chúng tơi hồn thiện q trình nghiên cứu Cuối cùng, xin cảm ơn bạn bè gia đình động viên giúp cho đề tài nhóm thành công Fristly, we would like to express our sincere thanks to HCMC Department of Science and Technology Development Center of Science and Technology for their supports and concerns about projects carried out at the time Secondly, we also thank to the Council of Scientific and Training, colleagues in LyTuTrong Technology College HCMC, who contributed their valuable comments for our completed research Finally, we thank to to all of our friends and families, encourageing and supporting us for our success I TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI Làm lạnh chân không phương pháp làm lạnh sơ bộ, có thời gian làm lạnh nhanh (khoảng 20 tới 30 phút) Bản chất phương pháp làm lạnh sản phẩm điều kiện chân khử ẩm nhờ dàn bay hệ thống lạnh Qua nghiên cứu, chúng tơi lập trình chương trình tính tốn máy lạnh chân khơng ngơn ngữ Matlab với mục đích tính nhanh để chọn bơm chân khơng, chọn cơng suất máy lạnh, tính tốn chu trình lạnh cấp tính tốn diện tích truyền nhiệt dàn lạnh Dựa kết chạy từ chương trình này, chúng tơi lấy thơng số để chế tạo mơ hình máy lạnh chân khơng thử nghiệm bắp ngơ mơ hình này, cho kết thành công SUMMARY TOPICS Vacuum cooling is one of the precooling methods, rapid cooling time (about 20 to 30 minutes) The essence of this method is freezing the product in vacuum conditions due to dehumidification evaporator of the refrigeration system Through the research, we have programmed the calculation program of cold vacuum by Matlab language for the purpose of quick calculation to select the vacuum pump, select power of air conditioner, calculate refrigeration cycle and heat transfered area of the coiller Basing on the results of running this program, we have taken the data produce the model of vacuum air conditioners and carried out testing on corn by this model with successful results II MỤC LỤC Trang LỜI CÁM ƠN I TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI II MỤC LỤC III DANH SÁCH BẢNG V DANH SÁCH HÌNH VI BẢNG QUYẾT TOÁN .VIII PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tên đề tài: Chế tạo thử nghiệm mơ hình máy lạnh chân không Chủ nhiệm đề tài: Võ Thiện Mỹ Cơ quan chủ trì: Trung tâm Phát triển Khoa học Công nghệ Trẻ Mục tiêu đề tài: Nội dung thực hiện: Sản phẩm đề tài CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1 Các phương pháp bảo quản rau [18] 1.1.1 Tổng quan 1.1.2 Các phương pháp bảo quản thông thường: 1.1.3 Các phương pháp bảo quản khác 16 1.2 Phương pháp làm lạnh chân không: .18 1.2.1 Sơ đồ nguyên lý làm lạnh chân không: .18 1.2.2 Nguyên lý hoạt động: 18 1.2.3 Ưu khuyết điểm phương pháp làm lạnh chân không: .18 1.2.4.Thông số làm lạnh chân không số sản phẩm: 19 1.2.5 Bảng đề nghị phương pháp làm lạnh ứng với loại rau .20 1.3 So sánh tiêu hao lượng số phương pháp làm lạnh: [19] 21 1.4 Tình hình nghiên cứu làm lạnh chân khơng ngồi nước: 23 1.4.1 Ngoài nước 23 1.4.2 Trong nước: 23 1.5 Liệt kê danh mục cơng trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài 23 1.6 Tính cấp thiết đề tài: 23 1.7 Ý nghĩa tính khoa học thực tiễn: 24 CHƯƠNG II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 25 2.1 Viết chương trình tính tốn máy lạnh chân khơng Matlab .25 2.1.1 Cơ sở tính tốn 25 2.1.1.1 Tính tốn bơm chân không [5] 25 2.1.1.2 Tính phụ tải lạnh [3] 25 2.1.1.3 Tính tốn chu trình lạnh cấp dùng R22 [1,3] 26 2.1.1.4 Tính tốn diện tích truyền nhiệt dàn lạnh [2] .26 2.1.2 Sơ đồ khối 30 2.1.2.1 Sơ đồ khối tính tốn bơm chân khơng: 30 2.1.2.2 Sơ đồ khối tính phụ tải lạnh: 30 2.1.2.3 Sơ đồ khối tính tốn chu trình lạnh cấp dùng R22 31 2.1.2.4 Sơ đồ khối tính tốn diện tích truyền nhiệt dàn lạnh 32 III 2.1.3 Lập giao diện chương trình [8] .33 2.1.3.1 Giao diện tính tốn bơm chân không: 33 2.1.3.2 Giao diện tính phụ tải lạnh: .33 2.1.3.3 Giao diện tính tốn chu trình lạnh cấp dùng R22 34 2.1.3.4 Giao diện tính tốn diện tích truyền nhiệt dàn lạnh 34 2.1.3.5 Giao diện chương trình 35 2.1.4 Mã code chương trình 35 2.1.4.1 Mã code chương trình 35 2.1.4.2 Mã code chương trình tính tốn bơm chân khơng 39 2.1.4.3 Mã code chương trình tính tốn phụ tải lạnh 45 2.1.4.4 Mã code chương trình tính chu trình lạnh cấp R22 .55 2.1.4.5 Mã code chương trình tính diện tích truyền nhiệt dàn lạnh 62 2.2 Xây dựng mơ hình máy lạnh chân khơng 85 2.2.1 Thông số kỹ thuật thiết bị 85 2.2.2 Hình chụp mơ hình .92 2.3 Thử nghiệm mơ hình máy lạnh chân khơng 92 2.3.1 Vận hành thử mơ hình 92 2.3.2 Thí nghiệm bắp mơ hình .93 2.3.2.1 Dụng cụ đo: .93 2.3.2.1 Thí nghiệm: .94 2.4 Tài liệu giảng dạy lý thuyết thực hành mơ hình máy lạnh chân không 94 2.4.1 Tài liệu giảng dạy lý thuyết 94 2.4.2 Tài liệu giảng dạy thực hành 94 CHƯƠNG III: KẾT QỦA VÀ THẢO LUẬN 95 3.1 Kết tính tốn từ chương trình Matlab 95 3.1.1 Kết tính tốn bơm chân khơng .95 3.1.2 Kết tính phụ tải lạnh 95 3.1.3 Kết tính tốn chu trình lạnh cấp dùng R22 96 3.1.4 Kết tính tốn diện tích truyền nhiệt dàn lạnh 96 3.2 Mô hình máy lạnh chân khơng 97 3.3 Kết thử nghiệm bắp mơ hình máy lạnh chân khơng: 97 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 99 4.1 Kết luận 99 4.2 Đề nghị 99 PHỤ LỤC 100 Phụ lục 1: Các chương trình [8,17] 100 Phụ lục 2: Nhiệt độ cài Thermostat số loại rau [13] 162 Phụ lục 3: Quy đổi loại áp suất .163 Phụ lục 4: Bảng nước nước bão hòa 163 Phụ lục 5: Phiếu kết kiểm nghiệm 164 Phụ lục 6: Bản vẽ bình chân không 166 Phụ lục 7: Bản vẽ xe để mơ hình 167 Phụ lục 8: Bản vẽ dàn lạnh 168 Phụ lục 9: Mạch điện mơ hình máy lạnh chân khơng 169 Phụ lục 10: Sơ đồ nhiệt mơ hình máy lạnh chân khơng 170 TÀI LIỆU THAM KHẢO 171 IV DANH SÁCH BẢNG Trang Bảng 1.1 Các loại rau củ ướp đá 16 Bảng 1.2 Nhiệt dung riêng số sản phẩm [10] .19 Bảng 1.3 Bảng đề nghị phương pháp làm lạnh ứng với loại rau [15] 20 Bảng 1.4 Sự phân bố phụ tải nhiệt thiết bị làm lạnh rau .22 Bảng 1.5 Ảnh hưởng điều kiện vận hành tới hệ số lượng máy lạnh chân không .22 V DANH SÁCH HÌNH Trang Hình 1.1 Sắp xếp bố trí hàng Hình 1.2 Làm lạnh khơng khí cưỡng kiểu Hình 1.3 Làm lạnh khơng khí cưỡng kiểu Hình 1.4 Hình thực máy làm lạnh khơng khí cưỡng có vải bạt Hình 1.5 Minh họa cách chuyển động khơng khí buồng lạnh Hình 1.6 Làm lạnh nước phun Hình 1.6 Hình thực làm lạnh nước phun Hình 1.7 Làm lạnh nước nhúng Hình 1.8 Nhà đóng gói mái tranh kiểu Hình 1.9 Nhà đóng gói mái tranh kiểu Hình 1.10 Nhà đóng gói sử dụng phương pháp làm lạnh bay Hình 1.11 Thiết bị làm lạnh chất bay có trang bị máy cuộn gió 10 Hình 1.12 Máy làm lạnh dùng nước nhỏ giọt, bay hơi, khơng dùng quạt .11 Hình 1.13 Hai thiết bị làm lạnh chất bay chế tạo sử dụng Phillipin 12 Hình 1.14 Thiết bị làm lạnh chất bay đặt đỉnh kho trữ 12 Hình 1.15 Buồng lạnh khơng cần lượng .13 Hình 1.16 Thơng gió ban đêm 14 Hình 1.17 Hầm sử dụng khơng khí qua khối đá để làm lạnh sản phẩm 14 Hình 1.18 Hình dáng vách tường (có gió hồi lỗ thơng gió phía dưới) để ngăn khối đá với sản phẩm .15 Hình 1.19 Ướp đá đóng gói 15 Hình 1.20 Kho lạnh làm tăng độ ẩm khơng khí 17 Hình 1.21 Thùng carton lót đệm polyethylene bên .17 Hình 1.22 Sơ đồ nguyên lý làm lạnh chân khơng 18 Hình 1.23 Các điều kiện làm lạnh chân không [12] .19 Hình 1.24 Nhiệt độ sau số sản phẩm làm lạnh chân khơng [12] 20 Hình 1.25 Hệ số lượng kiểu làm lạnh 22 Hình 2.1 Giản đồ T-s lgp-i 26 Hình 2.2 Kết cấu dàn lạnh 27 Hình 2.3 Sơ đồ khối tính tốn bơm chân khơng 30 Hình 2.4 Sơ đồ khối tính phụ tải lạnh 30 Hình 2.5 Sơ đồ khối tính tính tốn chu trình lạnh cấp dùng R22 31 Hình 2.6 Sơ đồ khối tính tính tốn diện tích truyền nhiệt dàn lạnh 32 Hình 2.7 Giao diện tính tốn bơm chân khơng 33 Hình 2.8 Giao diện tính phụ tải lạnh 33 Hình 2.9 Giao diện tính tốn chu trình lạnh cấp dùng R22 34 Hình 2.10 Giao diện tính tốn diện tích truyền nhiệt dàn lạnh 34 Hình 2.11 Giao diện chương trình 35 Hình 2.12 Sơ đồ đấu điện máy nén 85 Hình 2.13 Máy nén 86 Hình 2.14 Dàn nóng 86 VI Hình 2.15 Phin lọc 87 Hình 2.16 Van điện từ .87 Hình 2.17 Van tiết lưu nhiệt cân .88 Hình 2.18 Bơm chân không 88 Hình 2.19 Thơng số bơm chân khơng 89 Hình 2.20 Dàn lạnh 89 Hình 2.21 Áp kế chân không 90 Hình 2.22 Đồng hồ nhiệt độ .90 Hình 2.23 Rờ le cao áp 91 Hình 2.24 Rờ le thấp áp 91 Hình 2.25 Mơ hình máy lạnh chân khơng 92 Hình 2.26 Nhiệt kế 93 Hình 2.27 Cân 93 Hình 2.28 Bắp buồng chân không .94 Hình 3.1 Kết tính tốn bơm chân không 95 Hình 3.2 Kết tính phụ tải lạnh 95 Hình 3.3 Kết tính tốn chu trình lạnh cấp dùng R22 96 Hình 3.4 Kết tính tốn diện tích truyền nhiệt dàn lạnh 96 Hình 3.5 Kết kiểm nghiệm bắp 97 VII BẢNG QUYẾT TOÁN ĐỢT STT NGÀY 24/5/2010 25/02/2009 15/03/2009 12/5/2010 17/5/2010 18/5/2010 18/5/2010 24/5/2010 18/5/2010 ĐỢT STT NGÀY 30/7/2010 30/3/2011 20/6/2010 4/11/2010 4/3/2011 NỘI DUNG SỐ TIỀN 11,900,000 Công chất xám 11,900,000 Phụ cấp chủ nhiệm đề tài 7,400,000 Th khốn chun mơn 1,400,000 Xây dựng thuyết minh chi tiết đề tài Viết chương trình tính tốn máy lạnh chân khơng ngơn ngữ Matlab (Hà 6,000,000 Chí Công) 31,000,000 Nguyên, nhiên, vật liệu GHI CHÚ Buồng chân khơng, bơm chân khơng, gia 12,500,000 cơng ống nước, gia cơng mặc bích 2,000,000 Bàn Inox tầng có bánh xe Tủ điện, nút nhấn, cơng tắc, rơ le nhiệt, 2,960,000 domino, đèn báo, vôn kế, rơ le áp thấp Ampe kế, rơ le áp thấp, rơ le áp cao, dây điện, đầu cọc, rơ le thời gian, công lắp 1,540,000 đặt Đồng hồ áp suất cao, đồng hồ áp suất thấp, nhiệt kế, áp kế chân không, công 4,000,000 lắp đặt cảm biến Lốc galê, dàn nóng, phin, mắt ga, van chặn, van điện từ,van điều áp, ống đồng, 8,000,000 công lắp đặt 50,300,000 Tổng cộng 2891 NỘI DUNG SỐ TIỀN 9,200,000 Công chất xám 700,000 Phụ cấp chủ nhiệm đề tài Báo cáo khoa học tổng kết đề tài dự án 8,500,000 4,379,000 Th khốn chun mơn Biên soạn giảng lý thuyết thực hành mơ hình máy lạnh chân khơng 4,379,000 (Đặng Thế Huân) 3,121,000 Nguyên, nhiên, vật liệu 2,121,000 Xét nghiệm bắp GHI CHÚ Biên Nhận HĐTK HĐTK HĐTC 53928 53929 53930 49403 66569 Biên Nhận Biên Nhận HĐTK HĐTC 9466 Van 1chiều, ống đồng, co 90, rắc co 25, 1,000,000 29335 si quấn ống, ke đỡ tủ điện, dây điện đôi 16,700,000 Tổng cộng VIII PHẦN MỞ ĐẦU Tên đề tài: Chế tạo thử nghiệm mơ hình máy lạnh chân khơng Chủ nhiệm đề tài: Võ Thiện Mỹ Cơ quan chủ trì: Trung tâm Phát triển Khoa học Công nghệ Trẻ Thời hạn thực 18 tháng, từ tháng 12/2008 đến tháng 6/2010 Kinh phí duyệt: 80.000.000 đồng (Tám mươi triệu đồng) Kinh phí cấp: 59.000.000 đồng (Năm mươi chín triệu đồng) Mục tiêu đề tài: - Chế tạo mô hình máy lạnh chân khơng thử nghiệm để làm lạnh bắp ngơ - Ứng dụng mơ hình để nâng cao chất lượng đào tạo ngành Công nghệ nhiệt Nội dung thực hiện: TT Tóm tắt nội dung Sản phẩm cần đạt Thu thập phân tích tài liệu có - Tài liệu liên quan đến làm lạnh chân liên quan đến làm lạnh chân khơng khơng - Bảng phân tích ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng phương pháp làm lạnh chân khơng Viết chương trình tính tốn máy lạnh Chương trình tính tốn máy lạnh chân chân khơng ngôn ngữ Matlab không Thiết kế chi tiết mô hình làm lạnh Bản vẽ mơ hình làm lạnh chân khơng chân khơng Chế tạo mơ hình làm lạnh chân Mơ hình làm lạnh chân khơng khơng Thử nghiệm hệ thống làm lạnh chân - Kết thử nghiệm sản phẩm khơng bắp ngơ - Mơ hình làm lạnh chân khơng hồn thiện Xây dựng hệ thống giảng phục vụ Phương pháp luận giảng dạy Các thực hành Qui trình thực hành for r=1:3 b(30,r)=interp1(B30(:,4),B30(:,r),s); end end % % 31 Tai ap suat 40 bar % toC v i s(kJ/kgK) B31=[84.52 4.394 705.50 1.6112 90 5.024 719.70 1.6464 100 5.800 735.41 1.6891 110 6.403 748.28 1.7231 120 6.921 759.84 1.7529 130 7.387 770.67 1.7801 140 7.818 781.02 1.8055 150 8.223 791.06 1.8295 160 8.607 800.88 1.8524 170 8.975 810.55 1.8745 180 9.331 820.11 1.8958 190 9.676 829.60 1.9165 200 10.01 839.04 1.9367 210 10.34 848.45 1.9564 220 10.66 857.85 1.9756 230 10.98 867.24 1.9945 240 11.29 876.64 2.0130 250 11.59 886.05 2.0312]; if s>=min(B31(:,4))&s=min(B32(:,4))&s=min(B33(:,4))&s=min(B34(:,4))&s=min(B35(:,4))&s=min(B36(:,4))&sA(k)&p