(Tiểu luận) bài tập lớn thiết kế kho lạnh

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA : ĐIỆN - - h BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ KHO LẠNH Giáo viên hướng dẫn : TS Phạm Thế Vũ Học phần : Thiết kế kho lạnh Nhóm 06 HÀ NỘI – 12/2022 U CẦU TÍNH TỐN Các thơng số tính tốn kho lạnh Kích thước phủ bì (m) Nhiệt độ buồng (oC) Địa điểm Loại máy nén Loại thiết bị ngưng tụ Chu trình Sản phẩm DxRxC = x x (m) -5-0oC Thanh Hóa Kín Giải nhiệt gió Q lạnh - Q nhiệt Nông sản Quy hoạch mặt bằng, phân loại lựa chọn sản phẩm bảo quản Tính chiều dày cách nhiệt kiểm tra đọng sương Tính nhiệt cho kho lạnh Chọn mơi chất lạnh chu trình, thuyết minh chu trình Lựa chọn thiết bị nêu thơng số kĩ thuật thiết bị Xây dựng sơ đồ hệ thống h PHÂN CƠNG NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN NHĨM STT Họ tên Nguyễn Đức Anh (nhóm trưởng) Mã sinh viên Nhiệm vụ 2019601209 Lựa chọn thiết bị cho kho lạnh Tạ Xuân Đạt 2019602508 Đoàn Văn Đức 2019600727 Nguyễn Văn Đức Đỗ Mạnh Dũng 2019601282 2019606628 Nguyễn Ngọc Hưng 2019601083 Hà Bách Quang Minh 2019600766 Quy hoạch mặt bằng, lựa chọn sản phẩm bảo quản Tính chiều dày cách nhiệt, kiểm tra đọng sương Chọn mơi chất lạnh, chu trình Tính tải nhiệt cho kho lạnh Xây dựng sơ đồ hệ thống lạnh, thuyết minh chu trình Xây dựng sơ đồ hệ thống lạnh, thuyết minh chu trình MỤC LỤC CHƯƠNG QUY HOẠCH MẶT BẰNG, PHÂN LOẠI VÀ LỰA CHỌN SẢN PHẨM BẢO QUẢN 1.1 Quy hoạch mặt 1.1.1 Phân loại kho lạnh 1.1.2 Các yêu cầu thiết kế mặt kho lạnh: .6 1.2 Thơng số kích thước kho lạnh .6 1.3 Lựa chọn sản phẩm bảo quản 1.4 Phương án xây dựng kho lạnh 1.4.1 Vị trí đặt kho: .7 1.4.2 Cấu trúc mái xưởng: .8 1.4.3 Phương án lắp kho .8 CHƯƠNG TÍNH CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH VÀ KIỂM TRA ĐỌNG SƯƠNG 10 2.1 Tính chiều dày cách nhiệt, cách ẩm: 10 h 2.2 Kiểm tra đọng sương bề mặt vách .11 2.3 Nền kho .12 2.4 Kích thước thực buồng lạnh .13 CHƯƠNG TÍNH NHIỆT KHO LẠNH 15 3.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1 15 3.2 Dòng nhiệt sản phẩm tạo Q2 16 3.3 Dòng nhiệt thơng gió vào buồng lạnh Q3 18 3.4 Dịng nhiệt máy móc vận hành Q4 18 3.5 Dòng nhiệt toả hô hấp Q5 19 3.6 Dòng nhiệt tổn thất cho kho lạnh là: 20 3.7 Xác định suất lạnh cho thiết bị 20 CHƯƠNG CHỌN MƠI CHẤT LẠNH VÀ CHU TRÌNH .21 4.1 Chọn chất lạnh 21 4.2 Chu trình lạnh nhiệt .21 4.3 Các thông số chế dộ làm việc .22 4.3.1 Xác định nhiệt độ ngưng tụ 22 4.3.2 Xác đinh nhiệt độ bay 22 4.3.3 Nhiệt độ nhiệt 22 4.3.4 Nhiệt độ lạnh .22 4.4 Chu trình lạnh 22 4.4.1 Chọn chu trình lạnh 22 4.4.2 Biểu diễn chu trình đồ thị lg(p)-h tính tốn chu trình 23 CHƯƠNG LỰA CHỌN THIẾT BỊ 25 5.1 Lựa chọn máy nén .25 5.2 Lựa chọn thiết bị ngưng tụ 27 5.3 Lựa chọn thiết bị bay 29 5.4 Tính chọn van tiết lưu .30 5.5 Tính chọn thiết bị phụ cho hệ thống 30 5.5.1 Lựa chọn bình chứa cao áp 30 5.5.2 Tính chọn bình tách dầu .31 5.5.3 Tính chọn bình tách lỏng 33 h 5.5.4 Tính chọn phin lọc .35 5.5.5 Tính chọn mắt gas 35 5.5.6 Lựa chọn van điện từ 36 5.5.7 Lựa chọn van chặn .37 5.5.8 Lựa chọn van chiều .39 5.5.9 Lựa chọn role bảo vệ áp suất .39 CHƯƠNG SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LẠNH 40 6.1 Xây dựng sơ đồ hệ thống lạnh 40 6.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống 41 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH h Hình Mặt kho lạnh Hình 2.Cấu trúc mái xưởng Hình Tấm Panel PU lớp Hình Khóa cam mộng âm dương Hình Kết nối Panel trần-tường Hình Kết nối panel tường Hình Chu trình lạnh nhiệt 21 Hình Đồ thị LgP-h chu trình .23 Hình Đồ thị T-s chu trình 23 Hình 10.Đồ thi LgP-h chu trình 23 Hình 11 Chọn máy nén 25 Hình 12 Thơng số kích thước máy nén ESH725-40S 25 Hình 13 Thơng số kỹ thuật máy nén 26 Hình 14 Thơng số chọn thiết bị ngưng tụ 27 Hình 15.Thơng số kích thước dàn ngưng 27 Hình 16 Thơng số kỹ thuật dàn ngưng 28 Hình 17 Thơng số kỹ thuật dàn bay .29 Hình 18 Thơng số kích thước dàn bay 29 Hình 19.Thơng số van tiết lưu TE5-1 30 Hình 20 Chọn bình chứa cao áp 31 Hình 21 Chọn bình tách dầu Danfoss 32 Hình 22 Bình tách lỏng 33 Hình 23 Bình tách lỏng ICEAGE 34 Hình 24 Tính chọn phin lọc Danfoss 35 Hình 25 Tính chọn mắt gas Danfos 36 Hình 26 Chọn van điện từ Danfoss 36 Hình 27 Van chặn đầu đẩy Danfoss 37 Hình 28 Van chặn đầu hút Danfoss 38 Hình 29 Van chặn đường lỏng Danfoss .38 Hình 30 Van chặn chiều 39 Hình 31 Role áp suất kép Danfoss .39 PHỤ LỤC BẢNG Bảng Thơng số nhiệt độ Thanh Hóa Bảng Kích thước phủ bì cua kho .6 Bảng 3.Yêu cầu bảo quản sản phẩm .7 Bảng Vị trí kho Bảng Diện tích mặt kho lạnh Bảng Hệ số k vách 10 Bảng Thơng số tính toán panel vách .11 Bảng 8.Hệ số k .12 Bảng 9.Thơng số tính tốn 12 Bảng 10 Tính tốn tổn thất qua kết cấu bao che 16 Bảng 11 Entanpy khơng khí ngồi buồng lạnh .18 Bảng 12 Thông số điểm nút chu trình 24 h LỜI MỞ ĐẦU Đất nước Việt Nam ta có mùa với nhiều loại nông sản thực phẩm Tuy nhiên với thời tiết nóng ẩm ngun nhân làm cho loại rau quả, thực phẩm dễ bị hư hỏng sau thu hoạch theo thời vụ Mặt khác có khả bị thiếu hụt sản lượng rau củ thu hoạch trái mùa hay ngun nhân đókhơng thể đáp ứng đủ nhu cầu thị trường Do vấn đề đặt để tích trữ bảo quản sản phẩm cách lâu dài Phương pháp hiệu sử dụng kho lạnh để bảo quản Theo phương pháp này, thực phẩm bảo quản lâu mà không bị giá trị dinh dưỡng vốn có Đề tài “thiết kế kho lạnh âm -5ºC - 0ºC đặt Thanh Hóa” Do thời gian kiến thức thực tế cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót Em mong nhận ý kiến đóng ghóp để đề tài hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! h CHƯƠNG QUY HOẠCH MẶT BẰNG, PHÂN LOẠI VÀ LỰA CHỌN SẢN PHẨM BẢO QUẢN 1.1 Quy hoạch mặt Kho lạnh đề tài kho lạnh phân phối dùng cho thành phố để bảo quản sản phẩm nông sản mùa thu hoạch Kho lạnh sử dụng để phân phối, điều hòa sản phẩm nông sản cho năm Kho đặt tỉnh Thanh Hóa Kho lạnh đặt khu vực nhà xưởng: h Hình Mặt kho lạnh 1.1.1 Phân loại kho lạnh Kho lạnh phân phối, kho trung chuyển: Dùng điều hồ cung cấp thực phẩm (nơng sản) 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 Buồng bảo quản -5oC – 0ºC: Sử dụng bảo quản nông sản, chủ yếu bảo quản Bắp cải, Súp lơ Buồng bảo quản làm lạnh trực tiếp: Đối lưu cưỡng 1.1.2 Các yêu cầu thiết kế mặt kho lạnh: h - Phải bố trí mặt kho lạnh phù hợp với dây chuyền công nghệ, sản phẩm theo dây truyền không gặp nhau, không chồng chéo lên nhau, đan xen lẫn - Đảm bảo vận hành tiện lợi, dẻ tiền - Phải đảm bảo kỹ thuật an toàn, chống cháy nổ - Mặt quy hoạch phải tính đến khả mở rộng phân xưởng xí nghiệp - Đảm bảo thuận tiện cho việc bảo dưỡng, sửa chữa, thay máy thiết bị - Chọn mặt xây dựng phải tiến hành khảo sát móng kho lạnh xem có vững khơng, nên móng phải có biện pháp chống thấm ẩm 1.2 Thơng số kích thước kho lạnh Các thơng số địa lý, khí tượng Lạng Sơn: Nhiệt độ Lạng Sơn theo bảng 1.1: Nhiệt độ độ ẩm dùng để tính tốn hệ thống lạnh địa phương (TCVN 5687: 2010) [1] Địa phương Thanh Hóa TB năm 23,6 Nhiệt độ (oC) Mùa hè Mùa đông 37,5 10,1 Độ ẩm (%) Mùa hè Mùa đông 82 84 Bảng Thông số nhiệt độ Thanh Hóa Thơng số kích thước phủ bì kho: Chiều dài 8m Chiều rộng 6m Chiều cao 4m Nhiệt độ kho -5oC – 0ºC Bảng Kích thước phủ bì cua kho 1.3 Lựa chọn sản phẩm bảo quản Theo Bảng 1.2 – Chế độ bảo quản rau, hoa, 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 (oC) -2 ÷ oC Độ ẩm khơng khí (%) 90% Chế độ thơng gió Thời gian bảo quản Mở 0,5 – tháng Bảng 3.Yêu cầu bảo quản sản phẩm 1.4 Phương án xây dựng kho lạnh 1.4.1 Vị trí đặt kho: Kho lạnh lắp đặt nhà xưởng mặt tiền hướng Đơng Nam có mái che Kho quay mặt hướng Đông Nam h Bảng Vị trí kho Vách Đơng Nam Đơng Bắc Tây Bắc Tây Nam Nền trần Chiều dài 6m 8m 6m 8m 8m Chiều rộng 4m 4m 4m 4m 6m Diện tích 24m2 32m2 24m2 32m2 48m2 Bảng Diện tích mặt kho lạnh h Hình 16 Thơng số kỹ thuật dàn ngưng 31 5.3 Lựa chọn thiết bị bay - Yêu cầu làm việc thiết bị bay + Năng suất lạnh QoTBBH = ~11 kW + Nhiệt độ dàn bay to = -15 oC + Độ nhiệt: 5K Dùng phần mềm GUNTNER ta chọn được: - Model: GHN 040 2F/210-ANW50.M h Hình 17 Thơng số kỹ thuật dàn bay Hình 18 Thơng số kích thước dàn bay 32 5.4 Tính chọn van tiết lưu Với thơng số kỹ thuật:  Công suất lạnh: 11 kW  Loại môi chất: R22  Nhiệt độ ngưng tụ: tk= 47,5 oC  Nhiệt độ bay hơi: to= -15 oC  Nhiệt độ nhiệt tqn= -10 oC  Nhiệt độ lạnh tql= 42.5 oC Ta sử dụng phần mềm “Coolselector2” Danfoss để chọn van tiết lưu: Model: Danfoss TE5 – h Hình 19.Thơng số van tiết lưu TE5-1 5.5 Tính chọn thiết bị phụ cho hệ thống 5.5.1 Lựa chọn bình chứa cao áp Bình chứa cao áp bố trí sau thiết bị ngưng tụ, dùng để chứa lỏng môi chất áp suất cao, nhiệt độ cao để giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt thiết bị ngưng tụ, trì cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu BCCA có tác dụng chứa toàn lượng gas hệ thống cần sửa chữa bảo dưỡng hệ thống lạnh 33 Theo quy định an tồn bình chứa cao áp phải chứa 30% thể toàn hệ thống dàn bay hệ thống lạnh có bơm cấp mơi lỏng từ 60% thể tích dàn hệ thống lạnh cấp lỏng từ Khi vận hành mức lỏng bình cao áp phép chiếm 50% thể bình tích chất lên tích VCA  0, 6.Vd Trong đó: 𝑉𝐶𝐴 – thể tích bình chứa cao áp, 𝑚3 𝑉𝑑 thể tích hệ thống bay hơi, 𝑚3 Thể tích dàn bay thể tích tồn ống thép mà mơi chất chứa đó, kho lạnh thiết kế dàn bay tích 16.3 lít Vậy VCA  0, 6.Vd  0, 6.16, = 9,78l Ta chọn bình chứa cao áp đặt đứng Iceage Với mã model FDC-1055 h Hình 20 Chọn bình chứa cao áp 5.5.2 Tính chọn bình tách dầu Các máy nén làm việc cần phải tiến hành bôi trơn chi tiết chuyển động nhằm giảm ma sát, tăng tuổi thọ chi tiết Trong trình máy nén làm việc dầu thường bị theo môi chất lạnh Việc dầu bị theo mơi chất lạnh gây tượng: - Máy nén thiếu dầu, chế độ bôi trơn không tốt nên nhanh hỏng 34 - Dầu sau theo môi chất lạnh đọng bám thiết bị trao đổi nhiệt thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay làm giảm hiệu trao đổi nhiệt, ảnh hưởng chung đến chế độ làm việc tồn hệ thống *Tính chọn bình tách dầu: - Xác định đường kính trong: Dt  4.Vtt   Trong đó: Vtt= m.v1= 0,08.0,076 = 0,0061   0, 1 m/s tốc độ môi chất bình Chọn  = m/s Dt  4.Vtt    4.0, 0061 3,14.1 = 0,088 m = 88 mm Tra catalogue bình tách dầu Danfoss, ta chọn bình tách dầu OUB có đường kính Dt= 131 mm, ta chọn bình tách dầu mã 040B0040 + 2x040B0266 h Hình 21 Chọn bình tách dầu Danfoss 35 5.5.3 Tính chọn bình tách lỏng Để tránh tượng máy nén hút phải lỏng môi chất dàn bay hơi, môi chất sôi mà không bay hết, đường hút máy nén ta bố trí bình tách lỏng, đảm bảo hút máy nén tối thiểu bão hịa khơ, để tránh nguy gây va đập thủy lực máy nén Nguyên lý tách lỏng giống tách dầu dùng biện pháp chuyển hướng dịng mơi chất, dùng chắn Tính tốn bình tách lỏng: - Bình tách lỏng phải đảm bảo đủ lớn để tốc độ gas bình đạt yêu cầu Xác định đường kính Dt bình tách lỏng : Dt  4.Vh   Trong đó: 𝑉𝑡𝑡 = 0,016 𝑚3 /𝑠 lưu lượng thể tích dịng qua bình tách lỏng 𝜔 = 0,7 ÷ 𝑚/𝑠 tốc độ mơi chất bình Tốc độ mơi chất đủ nhỏ để tách hạt lỏng Chọn 𝜔 = 0,5 𝑚/𝑠 h 4.0, 01 Dt  3.14.0,5 = 0,16m = 160 mm Hình 22 Bình tách lỏng 36 Ta chọn bình tách lỏng ICEAGE Model: 4000-0410215/FDQ204 Đường kính ống: 12mm (1/2”) Dung tích: 1.5 lit; Kích thước: 233mm; Loại kết nối: Hàn Xuất xứ: Trung Quốc h Hình 23 Bình tách lỏng ICEAGE 37 5.5.4 Tính chọn phin lọc Với thơng số kỹ thuật:  Công suất lạnh: 11 kW  Loại môi chất: R22  Nhiệt độ ngưng tụ: tk= 47,5 oC  Nhiệt độ bay hơi: to= -15 oC  Nhiệt độ nhiệt tqn= -10 oC  Nhiệt độ lạnh tql= 42.5 oC Sử dụng phần mềm “Coolselector2” ta chọn phin lọc Danfoss Model: DCL 053/053s h Hình 24 Tính chọn phin lọc Danfoss 5.5.5 Tính chọn mắt gas Với thông số kỹ thuật:  Công suất lạnh: 11 kW  Loại môi chất: R22  Nhiệt độ ngưng tụ: tk= 47,5 oC  Nhiệt độ bay hơi: to= -15 oC  Nhiệt độ nhiệt tqn= -10 oC  Nhiệt độ lạnh tql= 42.5 oC 38 Sử dụng phần mềm “Coolselector2” ta chọn mắt gas Danfoss Model: SGP 12s Hình 25 Tính chọn mắt gas Danfos h 5.5.6 Lựa chọn van điện từ Với thơng số kỹ thuật Hình 26 Chọn van điện từ Danfoss 39 Sử dụng “Coolselector2” ta chọn van điện từ Danfoss Model: EVR man v2 5.5.7 Lựa chọn van chặn Van chặn thường lắp phía trước sau thiết bị hệ thống lạnh để sử dụng lúc sửa chữa, bảo hành thiết bị hệ thống Nhiệm vụ van chặn đóng mở dịng chảy mơi chất vịng tuần hồn Các loại van chặn như: van chặn hút, đẩy máy nén, van chặn bình chứa cao áp, bình tách dầu, bình tách lỏng Các thông số kỹ thuật trên, sử dụng phần mềm “Coolselector2” ta chọn van chặn Danfoss Van chặn đầu đẩy Model: GBC 12s v2 h Hình 27 Van chặn đầu đẩy Danfoss 40 Van chặn đầu hút Model: GBC 28s v2 Hình 28 Van chặn đầu hút Danfoss h Van chặn đường lỏng Model: BML 12 Hình 29 Van chặn đường lỏng Danfoss 41 5.5.8 Lựa chọn van chiều Với thông số kỹ thuật ta chọn van chiều Danfoss Model: NRV 12 v2 h Hình 30 Van chặn chiều 5.5.9 Lựa chọn role bảo vệ áp suất Ta chọn role áp suất kép Danfoss Model: KP15 Hình 31 Role áp suất kép Danfoss 42 CHƯƠNG SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LẠNH 6.1 Xây dựng sơ đồ hệ thống lạnh - Sơ đồ hệ thống lạnh sơ đồ tổng quát hệ thống lạnh thể liên kết thiết bị máy nén hệ thống kết nối với đường ống cụ thể - Yêu cầu sơ đồ hệ thống lạnh: + Đảm bảo tính liên kết liên tục thiết bị máy hệ thống + Đảm bảo chế độ vận hành làm việc yêu cầu thiết kế + Đảm bảo chế độ bảo dưỡng bảo trì hệ thống lạnh dễ dàng + Đảm bảo độ tin cậy cho thiết bị hệ thống + Đảm bảo tính kinh tế cao h 43 6.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống Máy nén hoạt động, môi chất nén nhiệt độ cao, áp suất cao Môi chất tiếp tục đưa vào bình tách dầu, dầu hồi lại máy nén chênh lệch áp suất cacte bình tách dầu, mơi chất áp suất cao, nhiệt độ cao đưa tiếp tục vào dàn ngưng tụ Tại dàn ngưng tụ, môi chất giải nhiệt khơng khí, ngưng tụ lại áp suất cao, nhiệt độ cao Sau ngưng tụ, mơi chất đưa bình chứa cao áp Tiếp đó, mơi chất đưa qua phin lọc, mắt gas, van điện từ van tiết lưu Ở van tiết lưu, môi chất tiết lưu từ môi chất dạng lỏng nhiệt độ cao, áp suất cao thành môi chất dạng lỏng áp suất thấp nhiệt độ thấp (Ta sử dụng van tiết lưu nhiệt nên môi chất nhiệt thiết bị bay hơi) Sau tiết lưu môi chất bay nhiệt dàn bay thành môi chất áp suất thấp nhiệt độ thấp Sau mơi chất áp suất thấp nhiệt độ thấp đưa vào bình tách lỏng Sau mơi chất hút lại máy nén để tiếp tục chu kì làm việc h 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] T 5687:2010, Thiết kế hệ thống sưởi ấm điều hịa khơng khí [2] T X B TS.Phạm Thế Vũ, Giáo trình hướng dẫn thiết kế kho lạnh [3] P N Đ L P V T Lợi, Kỹ thuật lạnh sở h 45