Quy hoạch mặt bằng
Phân loại kho lạnh
Kho lạnh phân phối, kho trung chuyển: Dùng điều hoà cung cấp thực phẩm
Kho lạnh đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nông sản cho các khu vực dân cư và thành phố, đồng thời đảm bảo dự trữ lâu dài Với dung tích lớn, kho lạnh có khả năng lưu trữ nhiều mặt hàng, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của cộng đồng.
Buồng bảo quản -5 o C – 0ºC: Sử dụng bảo quản nông sản, chủ yếu là bảo quản
Bắp cải, Súp lơ Buồng bảo quản được làm lạnh trực tiếp: Đối lưu cưỡng bức.
Các yêu cầu khi thiết kế mặt bằng kho lạnh
Để tối ưu hóa hiệu quả kho lạnh, cần bố trí mặt bằng sao cho phù hợp với dây chuyền công nghệ Sản phẩm trong kho phải được sắp xếp theo quy trình mà không gặp nhau, không chồng chéo hay đan xen, nhằm đảm bảo tính chất và chất lượng của sản phẩm.
- Đảm bảo sự vận hành tiện lợi, dẻ tiền.
- Phải đảm bảo kỹ thuật an toàn, chống cháy nổ.
- Mặt bằng khi quy hoạch phải tính đến khả năng mở rộng phân xưởng hoặc xí nghiệp.
- Đảm bảo thuận tiện cho việc bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế máy và thiết bị
- Chọn mặt bằng xây dựng phải tiến hành khảo sát nền móng kho lạnh xem có vững chắc không, các nên móng phải có biện pháp chống thấm ẩm.
Thông số kích thước kho lạnh
Các thông số địa lý, khí tượng tại Lạng Sơn:
Nhiệt độ Lạng Sơn theo bảng 1.1: Nhiệt độ và độ ẩm dùng để tính toán hệ thống lạnh của các địa phương (TCVN 5687: 2010) [1] Địa phương Nhiệt độ ( o C) Độ ẩm (%)
TB năm Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông
Bảng 1 Thông số nhiệt độ của Thanh Hóa
Thông số kích thước phủ bì của kho:
Chiều dài Chiều rộng Chiều cao Nhiệt độ kho
Bảng 2 Kích thước phủ bì cua kho
Lựa chọn sản phẩm bảo quản
Theo Bảng 1.2 – Chế độ bảo quản rau, hoa, quả tươi [2], với nhiệt độ tb= - 5oC.
- Sản phẩm bảo quản: Bắp cải, súp lơ.
Thành phần dinh dưỡng chính: Vitamin C, Vitamin A, Vitamin K, Vitamin B9 (Folate), Kali, …
Nhiệt độ ( o C) Độ ẩm không khí
(%) Chế độ thông gió Thời gian bảo quản
Bảng 3.Yêu cầu bảo quản của sản phẩm
Phương án xây dựng kho lạnh
Vị trí đặt kho
Kho lạnh được lắp đặt trong nhà xưởng mặt tiền hướng Đông Nam có mái che Kho được quay mặt về hướng Đông Nam.
Vách Chiều dài Chiều rộng Diện tích Đông Nam 6m 4m 24m 2 Đông Bắc 8m 4m 32m 2
Bảng 5 Diện tích các mặt kho lạnh
Cấu trúc mái xưởng
Hình 2.Cấu trúc mái xưởng
Mái xưởng cần phải bảo vệ hiệu quả cho cấu trúc kho lạnh và hệ thống lạnh khỏi mưa nắng Để đảm bảo điều này, mái phải không có tình trạng đọng nước, không thấm nước, và độ dốc tối thiểu của mái phải đạt ít nhất 2%.
Vì vậy trong phương án thiết kế này chọn mái bằng tôn mầu xanh lá cây, nâng đỡ bằng bộ phận khung sắt.
Phương án lắp kho
- Kho lạnh xây dựng theo phương pháp lắp ghép các tấm panel PU tiêu chuẩn.
- Chọn tấm panel PU có cấu tạo 3 lớp:
+ Hai lớp bên ngoài là tôn phủ sơn bảo vệ.
+ Lớp polyurethan cách nhiệt ở giữa.
- Thông số kích thước của 1 tấm panel:
+ Hệ số dẫn nhiệt = 0,023÷0,03 W/mK Hình 3 Tấm Panel PU 3 lớp
- Phương pháp lắp ghép Panel tường: Ghép bằng khóa Camlock và mộng âm dương.
Hình 4 Khóa cam và mộng âm dương
- Phương pháp lắp Panel vách với trần:
Hình 5 Kết nối Panel trần-tường
- Phương pháp lắp ghép Panel vách và nền:
Hình 6 Kết nối panel tường và nền
TÍNH CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH VÀ KIỂM TRA ĐỌNG SƯƠNG
Tính chiều dày cách nhiệt, cách ẩm
- Ở đây ta chọn vật liệu cách nhiệt kho là các tấm panel tiêu chuẩn có tác dụng cách nhiệt, cách ẩm.
- Trần kho lạnh có mái che thì hệ số k lấy tăng 10% so với mái bằng.
- Tra thông số ta được bảng sau: [2]
Hệ số truyền nhiệt vách bao ngoài 0,28 W/m.K
Bảng 6 Hệ số k của vách
- Chiều dày cách nhiệt được tính theo công thức:
+ CN - Độ dày yêu cầu lớp cách nhiệt, m.
+ CN - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, W/mK.
+ k - Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che, W/m 2 K.
+ 1- Hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài tới vách, W/m 2 K.
+ 2- Hệ số tỏa nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh, W/m 2 K.
+ i - Bề dày vật liệu lớp thứ i, m.
+ i - Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/mK.
Vật liệu Chiều dày, m Hệ số dẫn nhiệt, W/m.K
Bảng 7 Thông số tính toán panel vách
- Nhiệt độ không khí trong kho t b = -5 oC, không khí trong kho đối lưu cưỡng bức vừa phải.
- Hệ số tỏa nhiệt:1 = 23,3 W/m2K; 2 = 9 W/m2K [ Bảng 3.6]
- Chiều dày panel phải chọn:
- Ta chọn chiều dày tiêu chuẩn panelTC = 100 mm
- Khi đó chiều dày cách nhiệt thực của panel là :
- Hệ số truyền nhiệt thực của vách khi đó là : k t
Kiểm tra đọng sương trên bề mặt ngoài của vách
- Điều kiện để vách ngoài không bị đọng sương là
- Trong đó: k - Hệ số truyền nhiệt thực, k t = 0,245 W/m 2 K ks - Hệ số truyền nhiệt đọng sương, k k s
+ 1 - Hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài bề mặt tường kho, W/m 2 K.
+ t1- Nhiệt độ không khí bên ngoài kho, oC.
+ t2- Nhiệt độ kthông khí bên trong kho, oC.
+ ts- Nhiệt độ điểm đọng sương, oC.
- Các thông số khí tượng ở Thanh Hóa đã nêu t 1 7,5oC, 1 82% Tra đồ thị i-d của không khí ẩm ta có ts= 33,9oC.
- Có k s > kt Vì vậy vách ngoài kho lạnh không bị đọng sương
Nền kho
Nền bêtong có sưởi trên nền đất lấy theo nhiệt độ không khí trong buồng lạnh [2]
Hệ số truyền nhiệt của nền có sưởi 0,41 W/m.K
Bảng 8.Hệ số k của nền
Vật liệu Chiều dày, m Hệ số dẫn nhiệt, W/m.K
Betong cốt thép 0,06 1,5 Độ dày tấm panel:
Bảng 9.Thông số tính toán nền
- Hệ số truyền nhiệt của nền kho k = 0,41 W/m 2 K
W/m 2 K Chiều dày Panel đặt dưới nền:
Chọn độ dày panel tiêu chuẩn CN = 60 mm
Hệ số truyền nhiệt thực tế: k t
Kích thước thực của buồng lạnh
- Sau khi tính được chiều dày của panel ta sẽ tính các thông số kích thước thực của kho lạnh:
+ Thể tích thực của kho V= 7,8.5,8.3,8 = 171,912 m 3
F = Chiều dài thực*Chiều rộng thực = 7,8.5,8 = 45,24 m 2
Với: hth: chiều cao thực là 3,9 m h h th h ho hho: Khoảng hở phía trên để lưu thông không khí chọn là 0,5 m h = 3,8 – 0,5 = 3,3 m
+ Trong đó : gv = 0,3 tấn/m3 là định mức chất tải của Bắp cải, súp lơ Theo bảng 1.2 – Chế độ bảo quản rau, hoa, quả tươi [1].
- Tải trọng của trần và nền : g f g v h = 0,3.3,3 = ~1 tấn/m 2 gf = 0,012 Mpa.
+ Trong đó: gf - Tải trọng của nền, trần, tấn/m2 gv = 0,3 tấn/m3 h = 3,3 m
+ Với tải trọng nền này thì panel sàn đủ điều kiện chịu được lực nén bởi vì độ chịu nén của panel tiều chuẩn là 0,2÷0,29 Mpa.
- Diện tích lối đi, các buồng chức năng, diện tích các lô hàng: F phụ
Hệ số sử dụng diện tích của các buồng chức năng, ký hiệu là F, bao gồm cả diện tích đường đi và các lô hàng Giá trị của F phụ thuộc vào diện tích buồng, cụ thể khi diện tích F = 45,24 m², hệ số sử dụng đạt F = 0.72 theo bảng 2.4 trong giáo trình.
TÍNH NHIỆT KHO LẠNH
Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q 1
Dòng nhiệt qua kết cấu bao che là tổng hợp các dòng nhiệt tổn thất qua tường, trần và nền, do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong kho lạnh Ngoài ra, còn có dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời tác động lên tường và trần.
Q 1 Q 11 Q 12 (W) Trong đó: Q11 là dòng nhiệt qua tường bao, trần, nền.
Q12 là dòng nhiệt bức xạ mặt trời Vì kho lạnh được đặt trong nhà xưởng nên Q12 = 0 (W).
- Dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ được xác định theo biểu thức:
Trong đó: kt - Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo chiều dày cách nhiệt thực, W/m 2 K
F - Diện tích bề mặt kết cấu bao che, m 2 b tmt - Nhiệt độ môi trường bên ngoài kho, tmt = 37,5 oC tb - Nhiệt độ trong buồng lạnh, t 5 0 C
- Kích thước phủ bì của kho lạnh:
- Hệ số dẫn nhiệt của tường bao:
Bảng 10 Tính toán tổn thất qua kết cấu bao che
Vậy dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che là: Q1 = 2443,24 (W).
Dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra Q 2
- Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi xử lý lạnh (gia lạnh, kết đông, hạ nhiệt độ tiếp trong buồng bảo quản đông).
24.3600 Trong đó: h1, h2 - entanpi của sản phẩm trước và sau khi xử lý lạnh, kJ/kg.
M - là công suất của buồng lạnh, buồng kết đông hoặc lượng hàng nhập vào buồng bảo quản lạnh hoặc buồng bảo quản đông, t/ngày đêm.
100 (tấn/24h) Trong đó: M - là khối lượng hàng hoá nhập vào, tấn/24h
E - là dung tích kho lạnh, tấn. m - là hệ số nhập hàng không đồng đều, m = 1,5.
100 - là số ngày kho lạnh nhập hàng trong năm
B - là hệ số quay vòng hàng, B = 4 (lần/năm).
Entanpi của nông sản: h 1 410 kJ/kg, h 2 82,9 kJ/kg Tra cứu theo bảng 4.3 Entanpi của sản phẩm phụ thuộc vào nhiệt độ, kJ/kg.
Vậy nhiệt do sản phần toả ra là:
- Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra:
- M b – Khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm trong một ngày đêm, tấn/ngày đêm Ta lấy Mb= 10 % M = 10% 3,095 = 0,3095 tấn/ngày đêm.
- C b – Nhiệt dung riêng của bao bì J/kg.K, với bao bì là thùng carton ta có Cb = 1460 J/kg.K.
Nhiệt độ bao bì trước và sau quá trình làm lạnh được ký hiệu là tmt và tb Trong đó, nhiệt độ tmt được xác định bằng nhiệt độ của khu vực đóng gói thành phẩm, với giá trị tmt là 35,7 oC.
Dòng nhiệt do thông gió vào buồng lạnh Q 3
Dòng nhiệt tổn thất do thông gió trong buồng lạnh chủ yếu xảy ra ở các buồng lạnh chuyên dụng cho việc bảo quản rau quả và sản phẩm có hô hấp Nguồn nhiệt này chủ yếu đến từ không khí nóng bên ngoài, khi nó thay thế không khí lạnh trong buồng để duy trì quá trình hô hấp của các sản phẩm được bảo quản.
- Dòng nhiệt Q 3 được xác định qua biểu thức:
Q 3 M k (h 1 h 2 ) (W) Trong đó: Mk - lưu lượng không khí của quạt thông gió, m3/s h 1 , h 2 - là entanpi của không khí ngoài và trong buồng lạnh. Điểm 1 (37,5;80%) h 1 = 123,56 kJ/kg Điểm 2 (-5;90%) h2 = 0,53 kJ/kg
Bảng 11 Entanpy của không khí trong và ngoài buồng lạnh
- Lưu lượng quạt thông gió M k có thể xác định theo biểu thức.
Thể tích bảo quản thông gió là 171,912 m³, với bội số tuần hoàn thay đổi không khí là 4 lần trong 24 giờ Khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ và độ ẩm tương đối trong buồng bảo quản là 1,293 kg/m³.
Dòng nhiệt do máy móc vận hành Q 4
Dòng nhiệt tổn thất từ máy móc bao gồm nhiệt do đèn chiếu sáng, nhiệt phát sinh từ người lao động, động cơ điện và việc mở cửa Các dòng nhiệt này được tính toán riêng biệt trong quá trình vận hành Tổng hợp tất cả các dòng nhiệt này sẽ được đưa vào phụ tải nhiệt của máy nén thiết bị.
- Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng Q 41 n
Trong đó: F - là diện tích của buồng, 𝑚 2
A - là nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng 1 m 2 diện tích buồng hay nền, đối với buồng bảo quản A = 1,2 W/m 2
- Dòng nhiệt do người toả ra Q 42
Q 42 350.n (W) n - là người làm việc trong buồng Ta chọn n = 2 người.
350 - là nhiệt lượng do một người toả ra khi làm công việc nặng, W
- Dòng nhiệt do các động cơ điện Q 43 :
Vì đây là buồng bảo quản lạnh nên chọn N = 2 kW.
- Dòng nhiệt do mở cửa Q 44 :
Q44 = B.F (W) Trong đó: B - là dòng nhiệt riêng khi mở cửa, W/m 2
F - là diện tích buồng, m 2 Tra bảng 4.5 ta tra được B= 15 W/m 2
Q44 = 29 48 = 1392 (W) Vậy dòng nhiệt toả ra do máy móc là:
Dòng nhiệt toả ra do hô hấp Q 5
Dòng nhiệt toả ra do hô hấp chỉ xuất hiện ở các kho lạnh bảo quản rau quả, hoa đang ở trong quá trình sống được xác định theo biểu thức:
Công thức tính dung tích kho lạnh được thể hiện qua phương trình Q5 = E.(0,1.qn + 0,9.qbd) (W), trong đó E đại diện cho dung tích kho lạnh với giá trị là 51,58 tấn Các biến q và qbq là dòng nhiệt toả ra từ sản phẩm khi nhiệt độ nhập vào kho lạnh và nhiệt độ bảo quản trong kho.
Dòng nhiệt tổn thất cho kho lạnh là
Xác định năng suất lạnh cho thiết bị
- Năng suất lạnh của máy nén:
Hệ số lạnh k được tính toán để phản ánh tổn thất trên đường ống và thiết bị, phụ thuộc vào nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh trong dàn lạnh Với nhiệt độ t0 = -15oC, giá trị k là 1,055 theo bảng 4.8.
Hệ số dự trữ k. b- Hệ số thời gian làm việc ngày đêm của các kho lạnh lớn (dự tính làm việc 22h trong một ngày đêm b=0,9)
∑QMN – Tổng nhiệt tải của máy nén đối với một nhiệt độ bay hơi
CHỌN MÔI CHẤT LẠNH VÀ CHU TRÌNH
Chọn mỗi chất lạnh
Môi chất được chọn cho hệ thống là R22, với thành phần chính là CHCIF2 và độ tinh khiết lên đến 99.6% Đây là loại chất lỏng an toàn, không gây cháy nổ Ở nhiệt độ thấp, R22 tồn tại dưới dạng khí không màu, không mùi và không gây hại cho sức khỏe con người.
Gas lạnh R22 có khả năng chịu tạp chất từ không khí, giúp quá trình nạp nhiên liệu trở nên dễ dàng Loại gas này có áp suất ngưng tụ cao và áp suất bay hơi lớn hơn áp suất khí quyển, do đó không gây ra hiện tượng cháy nổ.
Chu trình quá lạnh quá nhiệt
Hình 7 Chu trình quá lạnh quá nhiệt
Chu trình quá lạnh quá nhiệt là để tăng năng suất lạnh và tránh máy nén hút phải lỏng.
Tại điểm 6 (t0, P0), chất làm lạnh sẽ được quá nhiệt đến nhiệt độ điểm 1 (t1, P0) Sau đó, máy nén sẽ hút chất làm lạnh và nén lên điểm 2 (t2, Pk) Cuối cùng, chất làm lạnh sẽ đi qua dàn ngưng tụ để giải nhiệt và chuyển đổi trạng thái sau khi ngưng tụ.
Quá trình làm lạnh môi chất bắt đầu từ điểm 3 (t3,Pk) và tiếp tục đến điểm 4 (t4,Pk) Tại đây, môi chất được đưa ra khỏi dàn ngưng tụ qua tiết lưu, giảm áp suất và đạt trạng thái điểm 5 (t5,P0) Sau đó, môi chất đi vào dàn bay hơi, nơi nó hoàn toàn bay hơi và đạt trạng thái điểm 6 Quá trình này lặp lại liên tục.
4.3 Các thông số của chế dộ làm việc
4.3.1 Xác định nhiệt độ ngưng tụ
Với thiết bị ngưng tụ sử dụng giải nhiệt bằng không khí, hiệu nhiệt độ giữa môi chất ngưng tụ và không khí được xác định là 10 – 15 oC Chúng ta chọn Δt = 10 oC, do đó, nhiệt độ môi trường xung quanh t k sẽ là t mt + Δt = 37,5 + 10 = 47,5 oC.
4.3.2 Xác đinh nhiệt độ bay hơi
Nhiệt độ bay hơi phụ thuộc và nhiệt độ buồng lạnh bảo quản,ta có: t 0 t b t 0 5 10 15 (oC)
- Với: + tb – Nhiệt độ buồng lạnh, tb = -5 oC
+ t 0 – Hiệu nhiệt độ giữa nhiệt độ sôi của môi chất lạnh và nhiệt độ không khí trong kho, hiệu nhiệt độ tối ưu được coi là từ 8 ÷ 13 o C, ta chọn t 0 = 10 o C.
- Là nhiệt độ môi chất trước khi vào máy nén, nó bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất.
- Để máy nén không hút phải lỏng, ta bố trí bình tách lỏng và phải đảm bảo hơi hút vào máy nén nhất thiết là hơi quá nhiệt.
- Với môi chất R22 độ quá nhiệt khoảng 25 o C
- Đặc biệt với môi chất R22 khi sôi ở nhiệt độ thấp không nên chọn độ quá nhiệt quá lớn, ta chọn t qn 5 o K.
- Nhiệt độ quá lạnh càng lớn thì năng suất lạnh càng lớn, vì vậy ta sẽ cố gắng hạ thấp nhiệt độ quá lạnh xuống càng thấp càng tốt.
Ta có: t ql t k t ql 47,5 5 42,5oC
Chu trình lạnh
- Tra đồ thị LgP - h, môi chất lạnh R22 ta có: to = -15 oC → po = 2,963 Bar tk = 47,5 oC → pk = 18.34
- Với tỉ số nén ta tính được và môi chất ta chọn là môi chất Freon R22 nên ta chọn chu trình lạnh là chu trình một cấp Freon.
4.4.2 Biểu diễn chu trình trên đồ thị lg(p)-h và tính toán chu trình
Hình 8 Đồ thị LgP-h của chu trình
- Thông số các điểm nút trên chu trình: Điểm nút t
Bảng 12 Thông số điểm nút của chu trình
- Năng suất lạnh riêng của chu trình: q o h 6 h 5 399 253,1 146 kJ/kg
- Công nén riêng của chu trình: l h 2 h 1 450,3 402,5 47,82 (kJ/kg)
- Nhiệt lượng thải ra ở thiết bị ngưng tụ: q k h 2 h 3 450,3 259,9 190,4 (kJ/kg)
- Hệ số lạnh của chu trình:
- Lưu lượng môi chất qua máy nén.
- Nhiệt lượng thải ở dàn ngưng tụ
LỰA CHỌN THIẾT BỊ
Lựa chọn máy nén
Với tải lạnh trung bình Q0 TB khoảng 11kW và chu trình lạnh quá lạnh quá nhiệt, việc lựa chọn máy nén phù hợp có thể được thực hiện thông qua phần mềm của Bitzer.
- Chọn loại máy nén là máy nén kín
Với kết quả nhận được như trên, ta chọn máy nén xoắn ốc của hãng Bitzer với mãModel: ESH725-40S
Hình 13 Thông số kỹ thuật của máy nén
Lựa chọn thiết bị ngưng tụ
- Sau khi đã chọn được máy nén, ta lựa chọn dàn ngưng
- Chọn thiết bị ngưng tụ là dàn ngưng giải nhiệt gió của hãng Guntner.
- Ta có các thông số kỹ thuật của dàn:
+ Công suất dàn ngưng: Qk ≈ 14,5 kW
+ Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 47,5 oC
+ Nhiệt độ không khí môi trường: tmt = 37,5 oC
Sử dụng phần mềm Guntner ta chọn dàn ngưng mã S–MCV 082A/1–S (S) của hãng Guntner
Hình 14 Thông số chọn thiết bị ngưng tụ
Hình 16 Thông số kỹ thuật của dàn ngưng
Lựa chọn thiết bị bay hơi
- Yêu cầu làm việc của thiết bị bay hơi
+ Năng suất lạnh Qo TBBH = ~11 kW
+ Nhiệt độ dàn bay hơi to = -15 oC
Dùng phần mềm GUNTNER ta chọn được:
Hình 17 Thông số kỹ thuật dàn bay hơi
Tính chọn van tiết lưu
Với các thông số kỹ thuật:
Nhiệt độ ngưng tụ: tk= 47,5 o C.
Nhiệt độ bay hơi: to= -15 o C.
Nhiệt độ quá nhiệt tqn= -10 oC.
Nhiệt độ quá lạnh tql= 42.5 oC
Ta sử dụng phần mềm “Coolselector2” của Danfoss để chọn van tiết lưu:
Hình 19.Thông số van tiết lưu TE5-1
Tính chọn các thiết bị phụ cho hệ thống
5.5.1 Lựa chọn bình chứa cao áp
Bình chứa cao áp được đặt sau thiết bị ngưng tụ, có chức năng chứa lỏng môi chất ở áp suất và nhiệt độ cao, giúp giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ Nó duy trì sự cung cấp liên tục cho van tiết lưu và cũng có tác dụng chứa toàn bộ lượng gas trong hệ thống khi cần sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống lạnh.
Theo quy định an toàn, bình chứa cao áp phải có khả năng chứa 30% thể tích toàn bộ hệ thống dàn bay hơi trong hệ thống lạnh với bơm cấp môi chất lỏng từ trên, và 60% thể tích dàn trong hệ thống lạnh cấp lỏng từ dưới lên Trong quá trình vận hành, mức lỏng trong bình cao áp chỉ được phép chiếm tối đa 50% thể tích bình.
V CA 0, 6.V d Trong đó: 𝑉 𝐶𝐴 – thể tích bình chứa cao áp, 𝑚 3
𝑉𝑑 là thể tích hệ thống bay hơi, 𝑚 3
Thể tích của dàn bay hơi là tổng thể tích của toàn bộ ống thép chứa môi chất, trong khi kho lạnh được thiết kế với dàn bay hơi có thể tích 16.3 lít.
Ta chọn bình chứa cao áp đặt đứng của Iceage Với mã model FDC-1055
Hình 20 Chọn bình chứa cao áp
5.5.2 Tính chọn bình tách dầu
Các máy nén cần bôi trơn các chi tiết chuyển động để giảm ma sát và tăng tuổi thọ Tuy nhiên, trong quá trình hoạt động, dầu thường bị cuốn theo môi chất lạnh, điều này có thể dẫn đến một số hiện tượng không mong muốn.
- Máy nén thiếu dầu, chế độ bôi trơn không tốt nên nhanh hỏng.
Dầu sau khi cuốn theo môi chất lạnh sẽ tích tụ trên các thiết bị trao đổi nhiệt như thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi, dẫn đến giảm hiệu quả trao đổi nhiệt và ảnh hưởng xấu đến hoạt động chung của toàn bộ hệ thống.
*Tính chọn bình tách dầu:
- Xác định đường kính trong:
0, 7 1 m/s là tốc độ hơi môi chất trong bình Chọn = 1 m/s
Tra catalogue bình tách dầu của Danfoss, ta chọn bình tách dầu OUB 4 có đường kính trong Dt= 131 mm, ta chọn bình tách dầu mã 040B0040 + 2x040B0266
Hình 21 Chọn bình tách dầu Danfoss
5.5.3 Tính chọn bình tách lỏng Để tránh hiện tượng máy nén hút phải lỏng môi chất khi ở dàn bay hơi, môi chất sôi mà không bay hơi hết, thì trên đường hút về máy nén ta bố trí một bình tách lỏng, đảm bảo hơi hút về máy nén tối thiểu nhất là hơi bão hòa khô, để tránh nguy cơ gây va đập thủy lực ở máy nén.
Nguyên lý tách lỏng cũng giống như tách dầu đó là dùng các biện pháp như chuyển hướng dòng môi chất, dùng tấm chắn.
Tính toán bình tách lỏng:
- Bình tách lỏng phải đảm bảo đủ lớn để tốc độ gas trong bình đạt yêu cầu.
Xác định đường kính trong Dt của bình tách lỏng :
Trong đó: 𝑉 𝑡𝑡 = 0,016 𝑚 3 /𝑠 là lưu lượng thể tích dòng hơi qua bình tách lỏng.
𝜔 = 0,7 ÷ 1 𝑚/𝑠 là tốc độ hơi môi chất trong bình Tốc độ hơi môi chất đủ nhỏ để tách được các hạt lỏng Chọn 𝜔 = 0,5 𝑚/𝑠
Ta chọn được bình tách lỏng của ICEAGE
Model: 4000-0410215/FDQ204 Đường kính ống: 12mm (1/2”)
Hình 23 Bình tách lỏng ICEAGE
Với các thông số kỹ thuật:
Nhiệt độ ngưng tụ: tk= 47,5 o C.
Nhiệt độ bay hơi: to= -15 o C.
Nhiệt độ quá nhiệt tqn= -10 oC.
Nhiệt độ quá lạnh tql= 42.5 oC.
Sử dụng phần mềm “Coolselector2” ta chọn được phin lọc của Danfoss
Hình 24 Tính chọn phin lọc Danfoss
Với các thông số kỹ thuật:
Nhiệt độ ngưng tụ: tk= 47,5 o C.
Nhiệt độ bay hơi: to= -15 o C.
Nhiệt độ quá nhiệt tqn= -10 oC.
Hình 26 Chọn van điện từ Danfoss
Sử dụng phần mềm “Coolselector2” ta chọn được mắt gas của Danfoss
Hình 25 Tính chọn mắt gas Danfos
5.5.6 Lựa chọn van điện từ
Với các thông số kỹ thuật như trên
Sử dụng “Coolselector2” ta chọn được van điện từ của Danfoss
Van chặn là thiết bị quan trọng được lắp đặt ở phía trước và sau mỗi thiết bị chính trong hệ thống lạnh, phục vụ cho việc sửa chữa và bảo trì Chức năng chính của van chặn là điều chỉnh dòng chảy của môi chất trong vòng tuần hoàn, giúp đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống.
Các loại van chặn như: van chặn hút, đẩy của máy nén, van chặn bình chứa cao áp, bình tách dầu, bình tách lỏng.
Các thông số kỹ thuật như trên, sử dụng phần mềm “Coolselector2” ta chọn được các van chặn của Danfoss
Van chặn đầu đẩy Model: GBC 12s v2
Hình 27 Van chặn đầu đẩy Danfoss
Van chặn đầu hút Model: GBC 28s v2
Hình 28 Van chặn đầu hút Danfoss
Van chặn đường lỏng Model: BML 12
Hình 29 Van chặn đường lỏng Danfoss
5.5.8 Lựa chọn van một chiều
Với các thông số kỹ thuật như trên ta chọn được van một chiều của Danfoss
Hình 30 Van chặn một chiều
5.5.9 Lựa chọn role bảo vệ áp suất Ta chọn bộ role áp suất kép của
SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LẠNH
Xây dựng sơ đồ hệ thống lạnh
Sơ đồ hệ thống lạnh là bản tổng quát thể hiện mối liên kết giữa các thiết bị và máy nén trong hệ thống, với các đường ống cụ thể kết nối chúng lại với nhau.
- Yêu cầu sơ đồ hệ thống lạnh:
+ Đảm bảo được tính liên kết liên tục giữa các thiết bị và máy trong hệ thống.
+ Đảm bảo được chế độ vận hành làm việc đúng như yêu cầu thiết kế.
+ Đảm bảo chế độ bảo dưỡng bảo trì hệ thống lạnh dễ dàng.
+ Đảm bảo độ tin cậy cho các thiết bị trong hệ thống.
+ Đảm bảo tính kinh tế cao.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Máy nén hoạt động bằng cách nén môi chất ở nhiệt độ và áp suất cao, sau đó đưa vào bình tách dầu để hồi dầu về máy nén nhờ chênh lệch áp suất Môi chất tiếp tục được chuyển đến dàn ngưng tụ, nơi nó được giải nhiệt và ngưng tụ lại Sau khi ngưng tụ, môi chất sẽ vào bình chứa cao áp và trải qua các bước lọc qua phin lọc, mắt gas, van điện từ và van tiết lưu Tại van tiết lưu, môi chất chuyển từ dạng lỏng ở nhiệt độ và áp suất cao thành dạng lỏng ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp Sau đó, môi chất sẽ được bay hơi và quá nhiệt tại dàn bay hơi, tạo thành hơi môi chất ở áp suất thấp, trước khi được đưa trở lại bình tách lỏng và hút về máy nén để bắt đầu chu kỳ làm việc mới.