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

Hồ Hữu PhùngBộ môn: Công nghệ lạnh và điều hòa không khíViện: Khoa học và Công nghệ Nhiệt Lạnh Chữ ký của GVHD Trang 2 Thiết kế hệ thống lạnh cho kho cấp đông, kho phân phối đặt tại Ph

Quy trình xử lý lạnh thực phẩm

Tác dụng của việc bảo quản lạnh

Bảo quản lạnh thực phẩm là quá trình quan trọng giúp bảo vệ và hạn chế sự biến đổi về chất lượng và hình thức của thực phẩm trong thời gian chờ tiêu thụ, góp phần duy trì giá trị dinh dưỡng và đảm bảo an toàn thực phẩm.

Thực phẩm sau thu hoạch cần được bảo quản lạnh để hạn chế sự phát triển của vi sinh vật Việc hạ nhiệt độ kết hợp với chế độ thông gió và độ ẩm thích hợp giúp kéo dài thời gian bảo quản nguyên liệu Khi nhiệt độ dưới 10 độ C, vi sinh vật gây thối rữa và vi khuẩn gây bệnh bị kiềm chế một phần, và gần như không hoạt động ở nhiệt độ dưới -5 độ C đến -10 độ C.

- Làm ức chế về sinh lý của vi khuẩn nũng như nấm, men.

Khi nhiệt độ thấp tác động lên thực phẩm, nước trong đó sẽ bị đóng băng, dẫn đến vi khuẩn mất nước và teo tế bào nguyên sinh, từ đó làm giảm sự phát triển của chúng.

Quy trình xử lý

Hình 1.1 Quy trình xử lý thực phẩm

Nguyên lý sau khi được giết mổ cần được xử lý cẩn thận để đảm bảo an toàn thực phẩm Quá trình xử lý bao gồm rửa sạch các tạp chất bằng nước muối hoặc hóa chất thích hợp, giúp loại bỏ vi khuẩn và các chất gây hại Sau đó, nguyên liệu cần được xẻ ra đúng khuôn để đảm bảo việc bảo quản trong kho lạnh hợp lý, giúp giữ nguyên chất lượng và hương vị của sản phẩm.

Sau khi xử lý nguyên liệu xong cần được cấp đông trong thời gian nhanh nhất để đảm bảo chất lượng sản phẩm và tránh hao hụt số lượng.

Sản phẩm sau khi cấp đông cần được đóng gói hoặc chuyển sang phòng bảo quản đông để chờ tiêu thụ.

Quá trình bảo quản trong kho lạnh đối với thịt lợn ta xếp trên giá treo.

Đặc điểm khí hậu khu vực và các lưu ý khi vận chuyển

Đặc điểm khí hậu

Phú Thọ thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với đặc trưng nổi bật là mùa đông khô hanh, lượng mưa ít và chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc Ngược lại, mùa hè ở đây thường nắng nóng và mưa nhiều với gió mùa Đông Nam thịnh hành Nhiệt độ trung bình hàng năm tại Phú Thọ là khoảng 23 độ C, tổng lượng mưa trung bình đạt từ 1.600 - 1.800mm/năm và độ ẩm không khí trung bình hàng năm dao động từ 85 - 87%.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bảo quản

Ảnh hưởng từ các yếu tố bên ngoài như môi trường có thể tác động đáng kể đến chất lượng sản phẩm bảo quản trong kho lạnh Nhiệt độ môi trường là một yếu tố quan trọng, khi nhiệt độ và độ ẩm không được kiểm soát có thể làm ảnh hưởng đến các thiết bị và cấu trúc kho lạnh, từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm được bảo quản.

Cấu trúc kho đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản sản phẩm Nếu cấu trúc kho không được thiết kế cách nhiệt và cách ẩm tốt, cùng với bố cục không hợp lý, sẽ dẫn đến sự dao động nhiệt độ lớn Điều này gây ra hiện tượng tan chảy và tái kết tinh của các tinh thể nước đá, làm giảm trọng lượng và khối lượng của sản phẩm.

Chế độ vận hành máy lạnh đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm Nếu vận hành không hợp lý, hệ thống máy lạnh sẽ hoạt động không ổn định, dẫn đến nhiệt độ dao động Điều này có thể làm giảm chất lượng sản phẩm, do đó cần phải thiết lập và vận hành máy lạnh một cách hợp lý để duy trì nhiệt độ ổn định và đảm bảo chất lượng sản phẩm.

Chất lượng của hệ thống máy lạnh và chế độ bảo trì hệ thống lạnh đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản sản phẩm Thời gian bảo quản sản phẩm càng dài thì khối lượng và chất lượng sản phẩm sẽ bị giảm sút Để đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt, cần phải duy trì điều kiện bảo quản môi trường trong kho ổn định theo đúng quy trình công nghệ đề ra.

Nhiệt độ bảo quản thực phẩm cần được lựa chọn dựa trên cơ sở kinh tế và kỹ thuật, phụ thuộc vào từng loại sản phẩm và thời gian bảo quản Thời gian bảo quản càng lâu thì nhiệt độ bảo quản càng cần phải thấp để duy trì chất lượng sản phẩm Đặc biệt, các mặt hàng trữ đông cần được bảo quản ở nhiệt độ ít nhất bằng nhiệt độ của sản phẩm sau cấp đông để tránh quá trình tan chảy và tái kết tinh lại của các tinh thể nước đá, giúp ngăn chặn sự giảm trọng lượng và chất lượng sản phẩm.

Độ ẩm của không khí trong kho lạnh đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản chất lượng sản phẩm Sự thay đổi độ ẩm không khí trong kho có thể ảnh hưởng đến hiện tượng thăng hoa của nước đá trong sản phẩm, do đó việc lựa chọn độ ẩm không khí phù hợp với từng loại sản phẩm cụ thể là rất cần thiết.

Tốc độ không khí trong kho lạnh đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ lượng nhiệt tỏa ra từ sản phẩm bảo quản, nhiệt truyền vào từ các nguồn như mở cửa, cầu nhiệt, người lao động và máy móc thiết bị hoạt động Đồng thời, tốc độ không khí cũng giúp đảm bảo sự đồng đều về nhiệt độ và độ ẩm trong kho, hạn chế sự phát triển của nấm mốc và tạo điều kiện bảo quản tốt nhất cho sản phẩm.

Tính năng các buồng

Đo án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một phần quan trọng trong việc xây dựng và vận hành các hệ thống lạnh công nghiệp hiệu quả Việc thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp cần được thực hiện một cách cẩn thận và chính xác để đảm bảo rằng hệ thống hoạt động ổn định và tiết kiệm năng lượng Một thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp tốt sẽ giúp giảm thiểu chi phí vận hành, tăng cường hiệu suất làm lạnh và đảm bảo an toàn cho người lao động Để thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp hiệu quả, cần phải xem xét các yếu tố như tải lạnh, nhiệt độ, lưu lượng không khí và các yêu cầu đặc biệt khác của công nghiệp.

Kho lạnh là thiết bị được sử dụng để bảo quản sản phẩm đã được ướp lạnh, với nhiệt độ và độ ẩm thường nằm trong khoảng từ -3 độ C đến 5 độ C và độ ẩm từ 80% đến 95% Trong thiết kế này, nhiệt độ kho lạnh được đặt ở mức 2 độ C Để duy trì nhiệt độ ổn định, hệ thống làm lạnh trực tiếp bằng dàn quạt được sử dụng.

 Buồng bảo quản đông Dùng bảo quản hàng đã kết đông Nhiệt độ bảo quản tối thiểu phải đạt tb = -

23 0 C để cho vi sinh vật không thể phát triển làm hư hại thực phẩm trong quá trình bảo quản Trong đồ án này ta chọn tb = - 18 0 C

Làm lạnh trực tiếp bằng dàn quạt.

 Buồng kết đông Dùng để kết đông những sản phẩm trước khi sang khâu chế biến khác hoặc đưa vào bảo quản trong kho lạnh Nhiệt độ buồng tb = - 32 0 C.

Xác định diện tích xây dựng

Diện tích buồng bảo quản lạnh

Để tối ưu hóa không gian, việc bố trí 6250m2 diện tích phòng chỉ trên một mặt bằng là không khả thi Do đó, giải pháp hiệu quả là thiết kế hệ thống giá treo thành 3 tầng, giúp giảm thiểu diện tích mặt bằng tiêu tốn và tăng cường khả năng sử dụng không gian.

Từ đó, ta xác định được chiều cao của chất tải trong kho bảo quản:

Để tối ưu hóa không gian và ứng dụng cơ giới hóa vào việc bốc xếp, hệ thống kho lạnh 3 tầng treo được sử dụng Chiều dài mỗi con lợn treo lên là 1,8m, và khoảng cách giữa các tầng khi treo là 0,1m, giúp tiết kiệm không gian một cách hiệu quả.

Chiều cao chất tải trong kho lạnh:

Chiều cao của từng buồng trong kho lạnh là:

(m) Diện tích phòng bảo quản lạnh thực tế:

(m 2 ) Như vậy yêu cầu của bài toán được thoả mãn.

Diện tích buồng bảo quản đông

Công thức tính diện tích mặt bằng là F = E g l × 0,24 × 1,2750 (m 2 ) Tuy nhiên, với diện tích phòng lên đến 3750 (m 2 ), việc này không khả thi Để tiết kiệm diện tích mặt bằng, chúng ta có thể xếp giá treo thành 3 tầng.

Như vậy ta xác định được chiều cao của chất tải trong kho bảo quản: : Chiều cao chất tải (m)

Việc sử dụng kho lạnh 3 tầng treo giúp tiết kiệm không gian và ứng dụng cơ giới hóa vào việc bốc xếp hiệu quả Với chiều dài mỗi con lợn treo lên là 1,8m và khoảng cách giữa các tầng khi treo là 0,1m, thiết kế này tối ưu hóa không gian lưu trữ và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình vận chuyển hàng hóa.

Chiều cao chất tải trong kho lạnh:

(m) Chiều cao của từng buồng trong kho lạnh là:

(m) Diện tích phòng bảo quản lạnh thực tế:

3 50 (m 2 )Như vậy yêu cầu của bài toán được thoả mãn.

Xác định số buồng cần xây

Số buồng bảo quản sản phẩm làm lạnh

Vậy ta chọn ô để xây dựng buồng bảo quản lạnh.

Số buồng bảo quản sản phẩm lạnh đông

432 =2,89Vậy ta chọn n ttbqd =3 ô để xây dựng buồng bảo quản đông.

Dung tích thực tế

Dung tích thực tế của buổng bảo quản lạnh

Dung tích thực tế của buồng bảo quản đông

Buồng kết đông

Diện tích buồng kết đông

Trang 37 [1]- Áp dụng công thức: (m 2 )

 T: Thời gian hoàn thành một mẻ sản phẩm bao gồm thời gian xử lý lạnh chất tải tháo tải phá băng cho dàn lạnh chọn T = 18 h.

 M: năng suất buồng kết đông M (tấn/ngày).

 gl = 0.24 tấn/m: là tiêu chuẩn chất tải trên 1m chiều dài giá treo.

 k = 1.2 là hệ số tính chuyển từ tiêu chuẩn chất tải trên 1m chiều dài ra 1m 2 diện tích cần xây dựng

(m 2 ) Chiều cao của từng buồng trong kho lạnh là:

Số lượng buồng kết đông

Ta chọn diện tích một buồng bảo quản đông chọn f = 8 x9 = 72 (m 2 ) Số ô xây dựng là: n=F xd f d,88

72 =0,9 Nên ta chọn nttbkd = 1 ô xây dựng.

Năng suất thực của buồng kết đông

Bố trí mặt bằng kho lạnh

Đo án kỹ thuật lạnh là một phần quan trọng trong thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp Việc lập kế hoạch và thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp đòi hỏi phải tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất và an toàn Đo án kỹ thuật lạnh giúp xác định các yêu cầu về nhiệt độ, độ ẩm và lưu lượng không khí để thiết kế hệ thống lạnh phù hợp Thông qua việc phân tích và tính toán, đo án kỹ thuật lạnh cung cấp thông tin cần thiết để lựa chọn thiết bị và vật liệu phù hợp, đảm bảo hệ thống lạnh hoạt động hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH

Chọn Panel

Cấu tạo của Panel bao gồm 2 bề mặt bên ngoài được phủ một lớp vật liệu cách ẩm có tuổi thọ và độ bền cao, điển hình là tôn mạ màu (colorbond steel sheet) với độ dày từ 0,5 mm, đảm bảo khả năng chống ẩm và độ bền vượt trội cho sản phẩm.

+ Tôn phủ lớp PVC (PVC coated steel sheet) dày 0,6mm

+ Tôn inox (stainless steel sheet) dày từ 0,5 mm

Vật liệu cách nhiệt polyurethan phun là lựa chọn lý tưởng với khối lượng riêng từ 38 ÷ 42 kg/m3 và cường độ chịu nén từ 0,2 đến 0,2 MPa Đặc biệt, tỷ lệ điền đầy bọt trong panel lên đến 95%, đảm bảo hiệu quả cách nhiệt cao Ngoài ra, chất tạo bọt R141B được sử dụng không chỉ giúp giảm thiểu tác động môi trường mà còn không phá hủy tầng ôzôn, đáp ứng các tiêu chuẩn về bảo vệ môi trường.

2.1.2 Các thông số cơ bản của Panel

Bảng 2.1 Thông số độ dày panel tiêu chuẩn và hệ số truyền nhiệt

STT Ứng dụng của kho Chiều dày

(mm) Hệ số truyền nhiệt K(W/m 2 K)

2 Kho lạnh có nhiệt độ từ 0 đến 5 o C 75 0.3

3 Kho lạnh có nhiệt độ -18 o C 100 0.22

4 Kho lạnh có nhiệt độ từ -20 đến -

5 Kho lạnh có nhiệt độ từ -25 đến -

6 Kho lạnh có nhiệt độ đến -35 o C 175 0.13

7 Kho lạnh đông sâu đến -60 o C 200 0.11

Các thông số về nhiệt độ của các buồng trong kho lạnh:

Thông số các lớp vật liệu của tấm panel tiêu chuẩn

Polyurethane có hệ số dẫn nhiệt (0,02-0,03)W/mK, chọn λcn = 0.02 W/mK.

Tôn lá dày 0.0005m có hệ số dẫn nhiệt 45.36W/mK

Mà hệ số truyền nhiệt được tính theo công thức trong tài liệu [1] trang 85:

Công thức tính toán độ dày yêu cầu của lớp panel cách nhiệt dựa trên các yếu tố quan trọng bao gồm hệ số dẫn nhiệt của panel cách nhiệt (λcn), hệ số truyền nhiệt (k), hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài tới lớp cách nhiệt (α1) và hệ số tỏa nhiệt từ vách buồng lạnh vào buồng lạnh (α2), cũng như chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu khác như lớp tôn mạ màu (δi và λi).

Theo bảng 3.7 tài liệu [1] trang 86 ta có:

 Hệ số tỏa nhiệt của môi trường ra bên ngoài tới cách nhiệt α1 = 23.3 W/m 2 K.

 Hệ số tỏa nhiệt từ vách buồng vào buồng lạnh: α2 = 9 W/m 2 K đối với buồng bảo quản α2 = 10.5 W/m 2 K đối với buồng kết đông gia lạnh.

Mặt khác: λ cn = λ PU = 0,02 W/mK

Hệ số dẫn nhiệt của lớp tôn mạ màu: λ Tôn = 45,36 W/mK Chiều dày của lớp tôn mạ màu: δ Tôn = 0,5 mm = 0,0005 m

2.1.3 Chọn độ dày Panel cho buồng bảo quản đông (nhiệt độ -18 o C)

- α bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3 -7 trang 86, tài liệu [1] có α1 23,3 W/m 2 K

- α bề mặt trong của buồng đối lưu cưỡng bức vừa phải tra theo bảng 3-7 trang

86, tài liệu [1] có: α2 = 9 W/m 2 K Kho bảo quản lạnh đông có nhiêt độ -18 o C, theo bảng 3-3, k = 0.22 W/m 2 K δcn= 0,02*[0,22 1 − ( 23,3 1 + 2∗0,0005 45,36 + 1 9 ) ¿ = 0.088m

 Chiều dày panel cần chọn: δ panel = 88 + 2x 0,5 = 89 mm Theo bảng 3-9 trang 100 tài liệu [1], ta chọn panel dày 100mm có hệ số truyền nhiệt k = 0,22 W/m 2 K

Khi đó chiều dày cách nhiệt thực của panel là: δcnthực = 100-(2*0,5) = 99 mm

Hệ số truyền nhiệt thực của vách khi đó là:

Đồ án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một phần quan trọng trong quá trình xây dựng và vận hành các nhà máy, xí nghiệp sản xuất Hệ thống lạnh công nghiệp đóng vai trò then chốt trong việc duy trì nhiệt độ và độ ẩm phù hợp cho các quá trình sản xuất, giúp tăng năng suất và chất lượng sản phẩm Việc thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp cần được thực hiện bởi các chuyên gia có kinh nghiệm và kiến thức chuyên sâu về kỹ thuật lạnh, nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

Nhiệt độ bề mặt ngoài của panel: tw1 = t1- k (t 1−t α 1 2)= 37,1 - 0,196∗ ( 37,1− ( −18 ))

2.1.4 Chọn độ dày Panel cho buồng bảo quản lạnh (nhiệt độ 2 o C)

- α bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3 -7 trang 86, tài liệu [1] có α1 23,3 W/m 2 K

- α bề mặt trong của buồng đối lưu cưỡng bức vừa phải tra theo bảng 3-7 trang

86, tài liệu [1] có: α2 = 9W/m 2 K Phòng bảo quản lạnh có nhiêt độ 2 o C, theo bảng 3-3 tài liệu [1], chọn k = 0.325 W/m 2 K δcn= 0,02*[0.325 1 − ( 23,3 1 + 2∗0,0005 45,36 + 1 9 ) ¿ = 0,058m = 58 mm

 Chiều dày panel chọn: δ panel = 58+ 2x0,5 = 59 mm Theo bảng 3-9 trang 100 tài liệu [1], ta chọn panel dày 75mm có hệ số truyền nhiệt k = 0,3 W/m 2 K

Khi đó chiều dày cách nhiệt thực của panel là: δcnthực = 75-(2 x 0,5) = 74 mm

Hệ số truyền nhiệt thực của vách khi đó là:

Nhiệt độ bề mặt ngoài của panel: tw1 = t1- k (t 1−t α 1 2)= 37,1 - 0,26∗( 23,3 37,1−2)= 36,71 ℃

2.1.5 Chọn độ dày Panel cho buồng kết đông (nhiệt độ -32 o C)

- α bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3 -7 trang 86, tài liệu [1] có α1 23,3 W/m 2 K

- α bề mặt trong của buồng đối lưu cưỡng bức mạnh (buồng gia lạnh và kết đông) phải tra theo bảng 3-7 trang 86, tài liệu [1] có : α2 = 10,5W/m 2 K

Buồng lạnh đông có nhiêt độ -32 o C, theo bảng 3-3 , từ -40 đến -30 độ thì k = 0,19 W/m 2 K, nên -32 o C thì chọn k = 0,19 W/m 2 K δcn= 0,02*[0,19 1 − ( 23,3 1 + 2∗0,0005 45,36 + 10,5 1 ) ¿ = 0,102m

 Chiều dày panel cần chọn: δ panel = 102 + 2*0,5 = 103 mm Theo bảng 3-9 trang 100 tài liệu [1], ta chọn panel dày 150mm có hệ số truyền nhiệt k = 0,15 W/m 2 K

Khi đó chiều dày cách nhiệt thực của panel là: δcnthực = 150-(2*0,5) = 149mm

Hệ số truyền nhiệt thực của vách khi đó là:

Nhiệt độ bề mặt ngoài của panel: tw1 = t1- k (t 1−t α 1 2)= 37.1 - 0,132∗(37.1−(−32))

Bảng 2.2 Hệ số truyền nhiệt của panel theo từng buồng

Buồng kết đông Buồng bảo quản đông

Tính kiểm tra đọng sương

Thông số tính toán nhiệt độ ngoài trời của Phú Thọ theo TCVN – 5687 – 2010 (Lấy theo thông số tại Yên Bái vì cùng 1 khu vực).

Hình 2.2 Thông số nhiệt độ ngoài trời Phú Thọ

Đồ án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một phần quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và hóa chất Thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp đòi hỏi phải tính toán chính xác và lựa chọn thiết bị phù hợp để đảm bảo hiệu suất và an toàn Hệ thống lạnh công nghiệp thường bao gồm các bộ phận như máy nén, máy bay hơi, máy ngưng tụ và van điều khiển Việc thiết kế và lắp đặt hệ thống lạnh công nghiệp cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn để tránh các rủi ro và đảm bảo hiệu quả hoạt động.

Bảng 2.3 Thông số tính toán nhiệt độ ngoài trời cho kho lạnh

Mùa Nhiệt độ ngoài trời t nt ( o C)

Nhiệt độ nền t n ( o C) Độ ẩm φ n (%)

Vì panel đặt sau vách bê tông nên ta lấy bằng nhiệt độ nền là: tn = 0.7 tnt

Từ tn và φn ta tra được nhiệt độ điểm sương của không khí ngoài trời là ts theo đồ thị I-D

Hệ số truyền nhiệt lớn nhất cho phép là: k max = 0.95.α 1 t n −t s t n −t t

Dựa vào các thông số đã có và công thức, chúng ta có thể xác định được giá trị ks cho từng loại buồng bảo quản, bao gồm buồng bảo quản đông, buồng bảo quản lạnh và buồng kết đông, từ đó đưa ra những kết quả chính xác và đáng tin cậy.

Bảng 2.4 Hệ số truyền nhiệt lớn nhất của các buồng

STT Buồng t s ( o C) sươngđọng t( o C) trong buồng t n ( o C) panel α(W/m 2 K) k max (W/m 2 K)

Kết quả thu được cho thấy hệ số truyền nhiệt của panel tường, trần và nền của các buồng đều nhỏ hơn hệ số truyền nhiệt cực đại, điều này chứng tỏ rằng không xảy ra hiện tượng đọng sương trong các không gian này.

2.3 Tính toán cách nhiệt, cách ẩm cho nền kho

Kết cấu nền kho lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

- Nhiệt độ trong phòng lạnh

- Tải trọng của kho hàng bảo quản

Kho lạnh theo yêu cầu thường có dung tích rất lớn, trên 1000 tấn, đòi hỏi việc bốc dỡ bằng cơ giới Do đó, nền kho cần được thiết kế để chịu được tải trọng của xe cơ giới trong quá trình bốc dỡ hàng hóa, đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hoạt động lưu trữ.

2.3.1 Kết cấu nền kho bảo quản lạnh

Kho bảo quản lạnh có nhiệt độ buồng là 2 o C Tham khảo bảng 3.1 tài liệu [1] trang 81 ta có:

Bảng 2.5 Kết cấu nền buồng bảo quản lạnh (từ trên xuống dưới)

STT Lớp Chiều dày, mm Hệ số dẫn nhiệt

4 Perganin và giấy dầu cách ẩm 2 0.175

Chiều dày lớp cách nhiệt Polystirol tối thiểu là:

Để tính toán hiệu quả cách nhiệt, cần xem xét các yếu tố quan trọng như độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt (δcn), hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt (λcn), hệ số truyền nhiệt (k), hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài tới lớp cách nhiệt (α1) và hệ số tỏa nhiệt từ vách buồng lạnh vào buồng lạnh (α2) Ngoài ra, chiều dày lớp vật liệu thứ i (δi) và hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i (λi) cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất cách nhiệt tối ưu.

Theo bảng 3.7([1]- trang 86), ta tra được: α1 = 23.3 W/m 2 K α2 = 9 W/m 2 K – đối với buồng bảo quản lạnh Theo bảng 3.6 [1 tr.84] ta có:

- k = 0.41 W/m 2 K với nhiệt độ buồng lạnh là 2 o C

Ta chọn chiều dày thực của lớp cách nhiệt của uồng bảo quản lạnh là: δcn

Hệ số truyền nhiệt thực tế của nền bảo quản lạnh theo công thức (2.1): k bqltt = 1

2.3.2 Kết cấu nền buồng bảo quản đông và buồng kết đông

Buồng bảo quản đông có nhiệt độ -18 o C Buồng kết đông có nhiệt độ -32 o C. Để tránh xảy ra đóng băng nền ta có thể sử dụng 2 phương pháp:

- Sử dụng dòng chất lỏng nóng (glycol) đi trong ống hoặc sử dụng điện trở sưởi đẻ gia nhiệt cho nền

Đồ án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một đề tài quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật lạnh Hệ thống lạnh công nghiệp được thiết kế để đáp ứng nhu cầu làm mát và điều hòa nhiệt độ trong các nhà máy, xí nghiệp và các cơ sở sản xuất khác Việc thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp đòi hỏi phải tính toán và lựa chọn các thiết bị phù hợp để đảm bảo hiệu suất và tiết kiệm năng lượng Đồ án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp cần phải được thực hiện bởi các chuyên gia có kinh nghiệm và kiến thức chuyên sâu về lĩnh vực này.

- Xây kết cấu các con lươn thông gió. Ở bản thiết kế này ta chọn sử dụng phương pháp xây các con lươn thông gió theo block 120 Theo tài liệu [2].

Hình 2.3 Hình ảnh con lươn thông gió

Bảng 2.6 Kết cấu nền bảo quản đông và kết đông (từ trên xuống dưới)

STT Lớp Chiều dày, mm Hệ số dẫn nhiệt

2 Cách ẩm (Perganin, giấy dầu) 2 0.175

4 Cách ẩm (Perganin, giấy dầu) 2 0.175

Chọn tốc độ không khí trong kênh là: v air =3m/s Nhiệt độ trung bình của không khí trong kênh là 20 o C

Hệ số dẫn nhiệt của lớp thông gió là: λ %.66 mW /mK Chiều dày lớp cách nhiệt polyurethan tối thiểu là:

- δcn – độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt m

- λcn – Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt W/m K

- α1 – Hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài tới lớp cách nhiệt W/m 2 K

- α2 – Hệ số tỏa nhiệt từ vách buồng lạnh vào buồng lạnh W/m 2 K

- δi – Chiều dày lớp vật liệu thứ i

- λi – Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i W/m 2 KTheo bảng 3.7 tài liệu [1] trang 86 ta có:

- α2 = 10.5 W/m 2 K – đối với buồng bảo quản đông và kết đông Theo bảng 3.6 [1 tr.84] ta có:

- W/m 2 K với nhiệt độ buồng bảo quản đông là -18 o C

- W/m 2 K với nhiệt độ buồng kết đông là -32 o C δ cn_bqd =0,024.[ 0,21 1 − ( 23,3 1 + 0,2 1,21 + 0,002 0,175 2+0,3 0,35 + 10,5 1 ) ] δ cn_bkd =0,024 [ 0,18 1 − ( 23,3 1 + 0,2 1,21 + 0,002 0,175 2+ 0,3 0,35 + 10,5 1 ) ]

Ta chọn chiều dày thực của lớp cách nhiệt của:

- Buồng bảo quản đông là: δcn_bqđ = 0.1 m

- Buồng kết đông là: δcn_bkđ = 0.125 m Khi đó hệ số truyền nhiệt thực tế của nền phòng bảo quản đông là: k thbqd = 1

Tương tự ta có chiều dày cách nhiệt PE cho các buồng là:

Bảng 2.7 Độ dày của các tấm PE theo từng buồng

Đồ án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một phần quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật lạnh, giúp đảm bảo hiệu suất làm việc và tiết kiệm năng lượng Hệ thống lạnh công nghiệp được thiết kế để đáp ứng nhu cầu làm mát của các nhà máy, xí nghiệp và cơ sở sản xuất Đồ án kỹ thuật lạnh công nghiệp cần được thực hiện một cách khoa học và chính xác để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và an toàn Thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp đòi hỏi sự am hiểu về các nguyên tắc nhiệt động lực học, kỹ thuật lạnh và các tiêu chuẩn an toàn.

TÍNH NHIỆT KHO LẠNH

Đại cương về tính nhiệt kho lạnh

Tính nhiệt kho lạnh là quá trình tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài xâm nhập vào kho lạnh, gây tổn thất nhiệt và ảnh hưởng đến hiệu suất làm lạnh Để đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bên ngoài, máy lạnh phải có đủ công suất để thải nhiệt trở lại môi trường nóng, giúp duy trì nhiệt độ ổn định trong kho lạnh.

Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy lạnh cần lắp.

Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định theo biểu thức:

 ∑Q1: Dòng nhiệt qua kết cấu bao che.

 ∑Q2: Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra.

 ∑Q3: Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh.

 ∑Q4: Dòng nhiệt do vận hành.

Dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp là một yếu tố quan trọng cần xem xét trong bảo quản rau quả Đặc điểm của các dòng nhiệt này là chúng thay đổi liên tục theo thời gian, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ bên ngoài, thời vụ và loại hàng hóa bảo quản Cụ thể, dòng nhiệt Q1 thay đổi theo giờ trong ngày và theo mùa trong năm do phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài, trong khi dòng nhiệt Q2 lại phụ thuộc vào thời vụ Ngoài ra, dòng nhiệt Q3 còn phụ thuộc vào loại hàng hóa bảo quản, bao gồm sản phẩm không hô hấp và sản phẩm sống có hô hấp như rau, quả, trứng.

Q4 phụ thuộc vào quy trình công nghệ chế biến, bảo quản hàng hóa Q5 phụ thuộc vào biến đổi sinh hóa của sản phẩm hô hấp

 ∑Q1: Dòng nhiệt qua kết cấu bao che, gồm:

- Tổn thất do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài và trong buồng lạnh: ∑Q11

- Tổn thất do bức xạ mặt trời: ∑Q12

Q11 = kt.F.(t1 – t2) Trong đó: kt : Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu, W/ m 2 K

F : Diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m 2 t1 : Nhiệt độ của môi trường bên ngoài, °C t2 : Nhiệt độ không khí bên trong buồng lạnh, °C

Q12 = kt.F.Δ t12 kt : Hệ số truyền nhiệt thực của vách ngoài, W/ m 2 K

Diện tích nhận bức xạ trực tiếp của mặt trời, F, không phải là một yếu tố quan trọng trong trường hợp này vì kho lạnh được bố trí bên trong xưởng, do đó không tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời Do đó, chúng ta có thể bỏ qua dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời trực tiếp.

- Giữa các vách buồng có cùng nhiệt độ khi tính toán tổn thất truyền qua lấy:

- Khi tính toán phần vách tiếp xúc với hành lang lấy nhiệt độ hành lang:

- Chênh lệch nhiệt độ để tính tổn thất qua nền: Δt = 0,4t nt = 0,4 37,1= 14,84 o C

- Các trường hợp còn lại lấy t 1 = t nt = 37,1 o C

Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra khi đưa vào buồng gia lạnh và buồng kết đông là một yếu tố quan trọng cần xem xét Tuy nhiên, dòng nhiệt này có thể thay đổi tùy thuộc vào việc sản phẩm có được bao bì hay không Cụ thể, sản phẩm đưa vào buồng gia lạnh và buồng kết đông thường không có bao bì, trong khi sản phẩm đưa vào buồng bảo quản lạnh và bảo quản đông thường được kèm theo bao bì như hộp cáctông, thùng gỗ, khay, Do đó, dòng nhiệt Q2 có thể được chia thành hai thành phần riêng biệt.

- Q21 do sản phẩm tỏa ra

- Q22 do bao bì tỏa ra.

 ∑Q3: Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh.

Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh thường được tính toán cho các buồng lạnh chuyên dụng bảo quản hoa quả và các sản phẩm hô hấp Điều này là do dòng nhiệt chủ yếu đến từ các dòng khí nóng bên ngoài xâm nhập vào buồng lạnh, thay thế cho không khí lạnh bên trong để đảm bảo quá trình hô hấp của các sản phẩm được bảo quản.

 ∑Q4: Dòng nhiệt do vận hành.

Các dòng nhiệt vận hành Q4 gồm nhiệt tỏa do đèn chiếu sáng Q41, do người làm việc Q42, do các động cơ điện làm việc Q43, dòng nhiệt do mở cửa Q44.

Q41 = A F (W) A: Nhiệt toả do chiếu sáng trên 1m 2 , (W/m 2 ) F: Diện tích của sàn buồng lạnh hoặc kho lạnh, m 2

Q42 = 350 n (W) 350: Nhiệt tỏa do một người lao động nặng, 350W/ người n: Số người lao động trong buồng, diện tích nhỏ hơn 200 m 2 lấy n=2-3

Q43 = 1000 N η (W) 1000: Hệ số chuyển đổi từ kW ra W

N: Công suất động cơ, kW η: Hiệu suất động cơ

Q44 = B F (W) B: Dòng nhiệt riêng khi mở cửa, W/ m 2

Sử dụng các công thức trên, ta thành lập bảng giá trị tính toán cho dòng nhiệt qua từng phòng lạnh.

Tính nhiệt phòng bảo quản lạnh

3.2.1 Tính nhiệt cho phòng bảo quản lạnh

Dòng nhiệt qua kết cấu bao che là một yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp Đây là quá trình truyền nhiệt qua các kết cấu bao che như tường, mái, cửa sổ và cửa ra vào Dòng nhiệt này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và hiệu quả của hệ thống lạnh, cũng như chi phí vận hành và bảo trì Vì vậy, việc tính toán và kiểm soát dòng nhiệt qua kết cấu bao che là cần thiết để đảm bảo hệ thống lạnh công nghiệp hoạt động hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

Bảng 3.8 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che buồng bảo quản lạnh

Dòng nhiệt do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời là một yếu tố quan trọng cần xem xét Tuy nhiên, trong trường hợp này, dòng nhiệt do bức xạ bằng không do vách panel không tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời, dẫn đến Q12 bằng 0 kW.

Vậy dòng nhiệt qua kết cấu bao che là:

Q1 = Q11 + Q12 = 48.99 (kW) b) Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra Q2

Với buồng bảo quản lạnh:

 h1: là entanpi của sản phẩm trước khi đưa vào buồng bảo quản lạnh với nhiệt độ t1 (Bảng 4-2) [1] (kJ/kg)

 h2: là entanpi của sản phẩm sau khi đưa vào buồng bảo quản lạnh với t2 (Bảng 4-2) [1] (kJ/kg)

M là năng suất nhập vào buồng bảo quản lạnh trong một ngày đêm, được tính bằng tấn/ngày Công thức tính khối lượng hàng nhập vào buồng bảo quản lạnh được trình bày chi tiết trên trang 109 của tài liệu tham khảo [1], giúp người dùng xác định giá trị M một cách chính xác.

Bảng 3.9 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra buồng bảo quản lạnh

24h) T 1 ( o C) h 1 (kJ/kg) T 2 ( o C) h 2 (kJ/kg) Q 2 (kW)

Buồng 5 6.25 6 229.9 2 217.8 0.88 c) Dòng nhiệt do thông gió Q3 ƩQ3 = Mk (h1 – h2)

Do đây là kho lạnh bảo quản thịt nên không cần thông gió: Q3= 0 d) Dòng nhiệt do vận hành Q4

Các dòng nhiệt vận hành Q4 là tổng hợp các nguồn nhiệt tỏa ra trong không gian, bao gồm nhiệt tỏa do đèn chiếu sáng Q41, nhiệt tỏa do người làm việc Q42, nhiệt tỏa do các động cơ điện làm việc Q43 và nhiệt tỏa do mở cửa Q44 Trong đó, nhiệt tỏa do đèn chiếu sáng Q41 là một trong những nguồn nhiệt quan trọng cần được xem xét, vì nó đóng góp một phần đáng kể vào tổng nhiệt tải của không gian.

Q41 = A.F, W Trong đó: A: Nhiệt toả do chiếu sáng trên 1m 2 , W/ m 2

F: Diện tích của sàn buồng lạnh hoặc kho lạnh, m 2 + Nhiệt tỏa do người làm việc:

Q42 = 350.n, W Trong đó: 350: Nhiệt tỏa do một người lao động nặng, 350W/ người n: Số người lao động trong buồng: Buồng có diện tích nhỏ hơn 200m 2 (n= 2 -3), Buồng có diện tích lớn hơn 200m 2 (n = 3-4).

+ Nhiệt do các động cơ điện làm việc: (Bao gồm động cơ quạt dàn lạnh, động cơ xe nâng vận chuyển,)

Q43 = 1000.N, W Trong đó: N – Công suất động cơ, kW (Tra số liệu T116 – [1])

1000 – hệ số chuyển đổi từ kW ra W + Dòng nhiệt do mở cửa:

Q44 = B.F, W Trong đó: B: Dòng nhiệt riêng khi mở cửa, W/m 2 (Tra bảng 4.4- tài liệu [1])

Đồ án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một dự án quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật lạnh, đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các nguyên tắc và quy trình thiết kế hệ thống lạnh Quá trình thiết kế này bao gồm việc tính toán và lựa chọn các thiết bị lạnh phù hợp, đảm bảo hiệu suất và hiệu quả năng lượng cao Để thực hiện dự án này, cần phải có kiến thức chuyên sâu về kỹ thuật lạnh, cũng như khả năng phân tích và giải quyết các vấn đề kỹ thuật phức tạp Việc thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp không chỉ đòi hỏi sự hiểu biết về kỹ thuật, mà còn cần phải đảm bảo an toàn và tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.

Bảng 3.10 Dòng nhiệt do vận hành buồng bảo quản lạnh

Buồng 5 1.2 432 518.4 6 2100 4 4000 12 5184 11.8 e) Dòng nhiệt do hoa quả hô hấp Q5

Dòng nhiệt Q5 chỉ xuất hiện ở các kho lạnh bảo quản hoa, rau quả hô hấp đang trong quá trình sống Đối với kho lạnh bảo quản thịt lợn thì Q5 = 0

3.2.2 Tính Phụ tải cho thiết bị và máy nén

- Phụ tải của thiết bị:

- Phụ tải của máy nén:

Kết quả được tổng hợp ở bảng sau:

Bảng 3.11 Kết quả tính toán phụ tải cho thiết bị và máy nén buồng BQL

STT Q 1 (kW) Q 2 (kW) Q 4 (kW) Q từng buồng (kW)

Tính nhiệt phòng bảo quản đông

a) Dòng nhiệt qua kết cấu bao che

Bảng 3.12 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che buồng BQĐ

Dòng nhiệt do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời là một yếu tố quan trọng cần xem xét Tuy nhiên, trong trường hợp này, do vách panel không tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời, nên dòng nhiệt bức xạ bằng không, được ký hiệu là Q12=0 (kW).

Vậy dòng nhiệt qua kết cấu bao che là:

Q1 = Q11 + Q12 = 31.66 (kW) b) Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra.

Với buồng bảo quản lạnh đông:

 h1: là entanpi của sản phẩm trước khi đưa vào buồng bảo quản đông với nhiệt độ t1 (Bảng 4-2) [1] (kJ/kg)

 h2: là entanpi của sản phẩm sau khi đưa vào buồng bảo quản đông với t2 (Bảng 4-2) [1] (kJ/kg)

Đo án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một quá trình phức tạp đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các nguyên tắc nhiệt động lực học và kỹ thuật lạnh Hệ thống lạnh công nghiệp được thiết kế để đáp ứng nhu cầu làm lạnh của các nhà máy, xí nghiệp và các cơ sở sản xuất khác Quá trình thiết kế bao gồm việc tính toán tải lạnh, lựa chọn thiết bị lạnh phù hợp, thiết kế hệ thống đường ống và đảm bảo an toàn cho hệ thống Việc thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp hiệu quả không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn cho người sử dụng.

 M: năng suất nhập vào buồng bảo quản đông trong một ngày đêm Ta chọn bằng 6 % năng suất bảo quản đông (tấn/ngày) theo trang 111 tài liệu [1].

Bảng 3.13 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra buồng BQĐ

STT M(tấn/24h) T 1 ( o C) h 1 (kJ/kg) T 2 ( o C) h 2 (kJ/kg) Q 2 (kW)

Buồng 3 15 -10 28.9 -18 4.6 4.22 c) Dòng nhiệt do thông gió. ƩQ3 = Mk (h1 – h2)

Do đây là kho lạnh bảo quản thịt nên không cần thông gió: Q3= 0 d) Dòng nhiệt do vận hành.

Bảng 3.14 Dòng nhiệt do vận hành buồng BQĐ

Buồng 3 1.2 432 518.4 6 2100 8 8000 8 3456 14.07 e) Dòng nhiệt do hoa quả hô hấp Q5

Dòng nhiệt Q5 chỉ xuất hiện ở các kho lạnh bảo quản hoa, rau quả hô hấp đang trong quá trình sống Đối với kho lạnh bảo quản thịt lợn thì Q5 = 0

3.3.2 Tính Phụ tải cho thiết bị và máy nén

- Phụ tải của thiết bị:

- Phụ tải của máy nén:

Kết quả được tổng hợp ở bảng sau:

Bảng 3.15 Kết quả tính toán phụ tải cho thiết bị và máy buồng BQĐ

Tính nhiệt phòng kết đông

a) Dòng nhiệt qua kết cấu bao che

Bảng 3.16 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che buồng kết đông

Dòng nhiệt do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời là một yếu tố quan trọng cần xem xét Tuy nhiên, trong trường hợp này, do vách panel không tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời, nên lượng nhiệt bức xạ bằng không, dẫn đến Q12 = 0 (kW) Điều này cho thấy dòng nhiệt từ bức xạ mặt trời không có tác động đáng kể trong trường hợp này.

Vậy dòng nhiệt qua kết cấu bao che là:

Q1 = Q11 + Q12 = 2.71 (kW) b) Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra.

Đồ án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một phần quan trọng trong quá trình xây dựng và phát triển các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp Hệ thống lạnh công nghiệp đóng vai trò then chốt trong việc duy trì nhiệt độ và độ ẩm phù hợp cho các quá trình sản xuất, giúp tăng cường hiệu suất và chất lượng sản phẩm Thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp đòi hỏi sự tính toán và phân tích kỹ lưỡng về các yếu tố như tải nhiệt, lưu lượng khí, và hiệu suất làm lạnh Việc lựa chọn thiết bị và vật liệu phù hợp cũng là một yếu tố quan trọng trong quá trình thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp.

 h1: là entanpi của sản phẩm trước khi đưa vào buồng kết đông với nhiệt độ t1 (Bảng 4-2) [1] (kJ/kg)

 h2: là entanpi của sản phẩm sau khi đưa vào buồng kết đông với nhiệt độ t2 (Bảng 4-2) [1] (kJ/kg)

 M: năng suất nhập vào buồng kết đông trong một ngày đêm

Bảng 3.17 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra BKĐ

STT M(tấn/24h) T 1 ( o C) h 1 (kJ/kg) T 2 ( o C) h 2 (kJ/kg) Q 2 (kW)

Buồng 17.3 -6 47.9 -32 0 9.59 c) Dòng nhiệt do thông gió. ƩQ3 = Mk (h1 – h2)

Do đây là kho lạnh bảo quản thịt nên không cần thông gió: Q3= 0 d) Dòng nhiệt do vận hành.

Bảng 3.18 Dòng nhiệt do vận hành BKĐ

3.4.2 Tính Phụ tải cho thiết bị và máy nén

- Phụ tải của thiết bị:

- Phụ tải của máy nén:

Kết quả được tổng hợp ở bảng sau:

Bảng 3.19 Kết quả tính toán phụ tải cho thiết bị và máy nén BKĐ

Q 1 (kW) Q 2 (kW) Q 4 (kW) Q máy nén (kW)

Thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một quá trình phức tạp đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các nguyên tắc nhiệt động học, cơ học và kỹ thuật điện Để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống, cần phải tính toán và thiết kế các thành phần chính như máy nén, dàn lạnh, dàn nóng và hệ thống ống dẫn Việc lựa chọn đúng loại máy nén và dàn lạnh phù hợp với nhu cầu sử dụng cũng như điều kiện môi trường là rất quan trọng Ngoài ra, việc thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp cũng cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn và bảo vệ môi trường để đảm bảo sự an toàn cho người sử dụng và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH – TÍNH CHỌN MÁY NÉN

Chọn các thông số của chế độ làm việc

Tại tỉnh Phú Thọ, nơi lắp đặt kho lạnh, thông số về độ ẩm tương đối và nhiệt độ vào mùa hè là 55,8% và 37,1 độ C Dựa trên thông số này, nhiệt độ ướt (Tư) có thể được xác định là 29 độ C.

Bình ngưng của hệ thống được lựa chọn là loại ống vỏ nằm ngang, sử dụng nước làm mát với độ chênh nhiệt độ nước vào và ra là 5 độ C Các thông số nước làm mát bao gồm:

Nhiệt độ nước vào bình ngưng: tw1 = tư + 3 = 29+ 3 = 32 o C.

Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng: tw2 = tw1 + ∆tw = 32 + 5 = 37 o C

Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất: tk = tw2 + ∆tk.

∆tk là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, ∆tk = 3 ÷ 5 o C có nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra từ 3 đến 5 o C Ở đây, ta chọn ∆tk = 5 o C.

Nhiệt độ quá lạnh là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi đi vào van tiết lưu, đóng vai trò quan trọng trong quá trình làm lạnh Tuy nhiên, thiết bị quá lạnh truyền thống có thể làm tăng kích thước và chi phí của máy lạnh mà không mang lại hiệu quả cao Do đó, các máy lạnh hiện đại đã loại bỏ thiết bị quá lạnh và thay vào đó, thực hiện quá trình quá lạnh ngay trong thiết bị ngưng tụ Cụ thể, mức lỏng trong bình ngưng ống chùm được thiết kế để ngập vài ống dưới cùng, cho phép nước cấp vào đi qua và quá lạnh lỏng trước khi đi lên các ống trên để ngưng tụ môi chất.

Nhiệt độ hơi hút là nhiệt độ của hơi trước khi đi vào máy nén, luôn lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất Để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng, bình tách lỏng được bố trí và đảm bảo hơi hút về máy nén là hơi quá nhiệt Đối với môi chất R404a, do nhiệt độ cuối tầm nén thấp, độ quá nhiệt hơi hút có thể chọn rất cao Nhiệt độ hơi hút được tính bằng công thức th = t0 + ∆th, trong đó ∆th được chọn là 25K cho môi chất R404a.

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh theo công thức: t 0 =t b −∆ t 0 Trong đó: tb – Nhiệt độ buồng lạnh.

Hiệu nhiệt độ yêu cầu, ký hiệu là ∆t0, thường được chọn trong khoảng từ 8 đến 13 độ C cho dàn bay hơi trực tiếp Đối với thiết kế kho lạnh này, chúng tôi chọn giá trị ∆t0 là 10 độ C, phù hợp với yêu cầu thiết kế và tham khảo tài liệu [1].

Nhiệt độ bay hơi của phòng bảo quản lạnh lấy thấp hơn nhiệt độ buồng 10 o C. t o bql= 2-10= -8 0 C.

Nhiệt độ bay hơi của phòng bảo quản đông lấy thấp hơn nhiệt độ buồng 10 o C. t o bqd= -18 - 10= -28 0 C.

Nhiệt độ bay hơi của phòng kết đông lấy thấp hơn nhiệt độ buồng 10 o C. t o kđ = -32 - 10= -42 0 C.

Máy nén cho buồng lạnh phải tạo ra năng suất lạnh cần thiết theo tính toán ở chương 3, cụ thể:

Trong đó: b – Hệ số thời gian làm việc, ở đây chọn b = 0,9

Tổng nhiệt tải của máy nén đối với một nhiệt độ bay hơi ứng với mỗi loại buồng được ký hiệu là QMN Hệ số lạnh k là đại lượng quan trọng, tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh, giúp đánh giá hiệu suất của hệ thống Theo tài liệu tham khảo, hệ số k có giá trị phụ thuộc vào nhiệt độ, được thể hiện rõ ràng trong bảng giá trị tương ứng.

Bảng 4.20 Hệ số k phụ thuộc nhiệt độ t 0 ( o C) -40 -30 -10 k 1,1 1,07 1,05

Tính toán, lựa chọn và kiểm tra máy nén cho các phòng của kho lạnh

a) Tính toán chế độ làm việc cho máy nén.

Máy nén cho buồng kết đông phải tạo ra năng suất lạnh cần thiết theo tính toán ở chương 3, cụ thể:

 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh: t0 = tb - ∆t0

Trong đó: tb: Nhiệt độ trong không gian buồng kết đông, tb = -32 0 C.

∆t0: Hiệu nhiệt độ yêu cầu, chọn ∆t0 = 10 0 C.

Đo án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một phần quan trọng trong việc xây dựng và vận hành các hệ thống lạnh hiệu quả Thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp đòi hỏi phải tính toán và lựa chọn các thiết bị phù hợp để đảm bảo hiệu suất làm lạnh cao và tiết kiệm năng lượng Các kỹ sư thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp cần phải xem xét các yếu tố như nhiệt độ, lưu lượng không khí, và loại hình công nghiệp để lựa chọn thiết bị phù hợp Việc thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp đúng cách sẽ giúp giảm thiểu chi phí vận hành, tăng tuổi thọ của thiết bị, và đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

 Nhiệt độ hơi hút về máy nén th

Môi chất sử dụng là R404a, chọn độ quá nhiệt hơi hút về máy nén là 25 0 C Như vậy: th = t0 + ∆th = -42 + 25 = -17 ( o C)

 Áp suất ngưng tụ Pk và áp suất bay hơi P0

Từ nhiệt độ sôi t0 = - 42 0 C và nhiệt độ ngưng tụ tk = 42 0 C, sử dụng phần mềm coolpack lập trình dựa trên môi chất R404a ta có:

 Chọn số cấp máy nén.

Do π > 9 nên ta chọn máy nén 2 cấp, với áp suất nén trung gian là: p tg =√ p k p 0 = √ 19,25 1,25 =4,9

Ta có nhiệt độ tại áp suất trung gian của R404A: ttg = -6,6 0 C

 Sơ đồ và chu trình máy lạnh

Sử dụng chu trình máy lạnh 2 cấp có hồi nhiệt ta có:

Hình 4.4 Chu trình 2 cấp, có hồi nhiệt và có bình quá lạnh

Hơi môi chất thoát ra khỏi bình bay hơi ở trạng thái 1' sẽ được hồi nhiệt trao đổi nhiệt với lỏng nóng để trở thành hơi quá nhiệt ở trạng thái 1 Sau đó, hơi này sẽ được máy nén hạ áp hút và nén lên trạng thái 2 Qua bình mát trung gian, hơi nén ở áp suất trung gian sẽ được làm mát xuống đến trạng thái 3 Hơi từ bình làm mát trung gian sẽ hòa trộn với hơi từ bình quá lạnh QL có trạng thái 7, tạo thành trạng thái 3' và đi vào máy nén cao áp Sau khi nén, hơi sẽ có trạng thái 4 và ngưng tụ thành lỏng ở trạng thái lỏng bão hòa 5" trong bình ngưng tụ Qua quá trình hồi nhiệt, nhiệt độ sẽ giảm xuống 5' và qua bình quá lạnh, nhiệt độ sẽ giảm xuống điểm 5, cao hơn nhiệt độ trung gian khoảng một mức nhất định.

Từ trạng thái 5, một phần môi chất lỏng được đưa qua van tiết lưu nhiệt TLN để giảm áp suất xuống mức trung gian 6’, sau đó bay hơi để làm quá lạnh môi chất lỏng Trong khi đó, phần lớn môi chất lỏng còn lại được tiết lưu thẳng xuống áp suất bay hơi 6 và đưa vào bình bay hơi để sinh lạnh Quá trình này giúp khép kín chu trình lạnh và đảm bảo hiệu suất làm lạnh tối ưu.

Từ hình 5.1, môi chất lạnh ra khỏi bình bay hơi có những biến đổi trạng thái như sau:

 1’ – Hơi bão hòa ra khỏi thiết bị bay hơi

 1’ – 1 Quá nhiệt hơi hút trong thiết bị hồi nhiệt.

 1 – 2 Quá nhiệt nén hạ áp từ áp suất po lên áp suất trung gian

 2 – 3 Quá trình hòa trộn của hơi nén có nhiệt độ cao t2 với hơi áp suất bão hòa ra từ bình quá lạnh t7 = ttg

 3 – 4 Quá trình nén cao áp từ áp suất trung gian lên áp suất ngưng tụ.

 4 – 5’’ Quá trình ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ, 5’’ là trạng thái của điểm lỏng bão hòa.

 5 – 5’’ Quá trình quá lạnh quá lỏng trong thiết bị hồi nhiệt do thải nhiệt cho hơi lạnh ra từ dàn bay hơi: h11’ = h5’’5’

 5’ – 5 Quá trình quá lạnh lỏng tiếp theo trong bình quá lạnh Bình quá lạnh được cung cấp lỏng liên tục nhờ van tiết lưu TLN với tmin = t5 – t8 5 K

Quá trình tiết lưu của một lượng lỏng nhỏ từ áp suất pk xuống áp suất trung gian ptg qua van tiết lưu nhiệt TLN đóng vai trò quan trọng trong việc làm mát hơi lỏng và hơi bão hòa Quá trình này diễn ra trong khoảng 5-6 giây, giúp giảm nhiệt độ của hơi lỏng và hơi bão hòa một cách hiệu quả Van tiết lưu nhiệt TLN hoạt động như một thiết bị điều chỉnh áp suất, cho phép điều chỉnh lưu lượng lỏng và hơi một cách chính xác Nhờ đó, quá trình làm mát diễn ra một cách ổn định và hiệu quả, giúp duy trì nhiệt độ ổn định cho hệ thống.

7 được đưa về máy nén cao áp để làm mát 1 phần hơi nóng ra từ máy nén hạ áp.

 5 – 6 Quá trình tiết lưu của một lượng lỏng nhỏ chủ yếu cho thiết bị bay hơi, từ pk xuống thẳng po

 6 – 1 Quá trình bay hơi đẳng áp trong thiết bị bay hơi Khi đó, tra bằng Coolpack ta lập được bảng sau:

Quá trình tính toán chu trình được thực hiện qua các điểm chính sau: Điểm 1' có nhiệt độ t1' = t0 = -42 độ C và x1' = 1, trong khi Điểm 1 có nhiệt độ t1 = th = -17 độ C và áp suất P1 = P0 = 1,25 bar Điểm 2 có entropy s2 = s1 = 1,71 và áp suất P2 = Ptg = 4,9 bar Điểm 3 có enthalpy h3 và áp suất P3 = Ptg = 4,9 bar Điểm 5'' có áp suất p5'' = pk = 19,25 bar và x5'' = 0, trong khi Điểm 7 có áp suất P7 = Ptg = 4,9 bar và x7 = 1 Điểm 8 có áp suất P8 = Ptg = 4,9 bar và x8 = 0 Ngoài ra, Điểm 5' là giao điểm giữa pk và h5', được tính bằng h5' = h5'' - (h1 - h1'), và Điểm 5 là giao điểm giữa pk và t5 = ttg + 5 độ C.

Điểm 6 và điểm 6’ là hai vị trí quan trọng trong thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp Điểm 6 là giao điểm giữa đường p-o và đường h5, tại đây h5 = h6 = const Tương tự, điểm 6’ là giao điểm giữa đường p-tg và đường h5, với điều kiện h5 = h6' = h6 = const.

Ta xác định bằng phương trình năng lượng của điểm hòa trộn giữa 2 máy nén: m 4 h 3=( m 4 −m 1 ) h 7 +m 1 h 2

Từ hình 5.1 có phương trình cân bằng chất và cân bằng năng lượng: m 4 h 5 ' +( m 4 −m 1 ) h 5 =( m 4 −m 1 ) h 7 +m 4 h 5

Kết hợp PT 5.6 và 5.7 ta được: h 2 −h 7 h 3−h 7=h 7 −h 5 h 7−h 5'

Thay số, ta được h3 = 381.85 kJ/kg

Bảng 4.21 Các thông số điểm nút của BKĐ Điểm t o C P (bar) h

8 -6.6 4.9 188.5 0 b) Tính toán chọn máy nén.

Tính cấp nén hạ áp

Năng suất lạnh riêng khối lượng: qo = h1’ – h6 = 343,58 – 197,5 = 146,08 kJ/kg.

Năng suất lạnh riêng thể tích: qv = q v o

1 = 146,08 0,169 = 864,378 kJ/m 3 Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén hạ áp: m1 = Q q o o = 146,08 28 = 0,192kg/s.

Thể tích hút thực tế của máy nén hạ áp:

Tỷ số nén hạ áp: Π=p tg p 0 4,9 1,25=3,92

Hệ số cấp máy nén hạ áp: λHA = { P P o o -∆P o - c [ ( P P tg o +∆ P tg ) 1 m - ( P P o o -∆P o ) ] } T T o tg

Trong đó: c- Tỷ số thể tích chết (c= 0,03 – 0,05) Chọn c = 0,04 m = 1.

Ptg = 4.9 bar = 0,49 MPa. ΔPo = ΔPtg = 0,005 ÷ 0,01 MPa Ta chọn ΔPo = ΔPtg = 0,008 MPa.

Thể tích hút lý thuyết:

VltHA = V λ HA ttHA = 0,032 0,706 = 0,045 m 3 /s Công nén lý thuyết:

NsHA = m1.l1 = m1(h2 – h1) = 0,192(390,4 – 361,58) = 5,533 kW Hiệu suất chỉ thị: η i =λ ω +b t o = T o

−6,6+273 +0,001.(−42)=0,825 Công suất nén chỉ thị:

NiHA = N Ƞ sHA i = 5,533 0,825 = 6,707 kW Công suất ma sát: với : áp suất ma sát riêng thảm khảo [1] trang 218.

NmsHA = VttHA pms = 0,032 40 =1,28kWCông suất hữu ích:

Đồ án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một đề tài quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật lạnh Thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp đòi hỏi phải tính toán và lựa chọn thiết bị phù hợp để đảm bảo hiệu suất làm lạnh cao và tiết kiệm năng lượng Hệ thống lạnh công nghiệp thường bao gồm các thành phần như máy nén, máy bay hơi, máy ngưng tụ và van tiết lưu Việc thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp cần phải dựa trên các yếu tố như nhiệt độ, lưu lượng không khí, và tải lạnh để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và an toàn.

NeHA = NiHA + NmsHA = 6,707 + 1,28 = 7,987 kW Công suất tiếp điện cấp:

NelHA = Ƞ N eHA td Ƞ el = 0,95× 7,987 0,95 = 8,85 kW

Tính cấp nén cao áp

Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cấp cao áp: m 4 =m 1 h 7 - h 5 h 7 - h 5' =0,192 363,5-197,5

Thể tích hút thực tế: VttCA = m4 v3 = 0.281 0.045=0.013 ( m 3 s )

Tỷ số nén cao áp: 19,25 4,9 =3.93

Hệ số cấp nén cao áp tính theo công thức sau:

{ P tg −∆ P P tg tg −c [ ( P k +∆ P P tg k ) 1/m − ( P tg −∆ P P tg tg ) ] } T T tg k

Trong đó: c- Tỷ số thể tích chết (c= 0,03 – 0,05) Chọn c = 0,04 m = 1. pk = 19.25 bar = 1,925 MPa ptg = 4.9 bar = 0,49 MPa Δpk = Δptg = 0.005 ÷ 0.01 MPa Ta chọn Δpk = Δptg = 0.008MPa

λCA =0,732 Thể tích hút lý thuyết:

CA = 0,013 0,732 = 0,018 m 3 /s Công nén đoạn nhiệt:

NsCA = m4.l2 = 0.281.(h4 – h3) = 0.281.(424,5 – 381,85) = 8,568 kW Hiệu suất chỉ thị: η i =λ ω' +bt tg =T tg

0,84 ,24 (kW) Công suất ma sát:

Nms = VttCA.pms = 0.013.40 = 0.52 (kW) Công suất hữu ích:

Ne = Ni + Nms = 10,24 + 0,52 = 10,76 (kW) Công suất tiếp điện:

Qk = m4 q3 = m4(h4 – h5’’) = 0,281(424,5 – 268,25) = 43,91 (kW) c) Chọn máy nén và kiểm tra:

Có to = -42 o C và tk = 42 o C -Năng suất lạnh cần thiết: Qo = 28 kW.

-Tổng công suất tiếp điện ở cả hai cấp của máy nén:

-Thể tích hút lí thuyết của máy nén:

Sử dụng phần mềm chọn máy nén BITZER ta chọn được máy nén piston nửa kín hai cấp như sau:

Đồ án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một trong những bước quan trọng trong quá trình xây dựng và phát triển các hệ thống lạnh công nghiệp Quá trình này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các nguyên tắc và công nghệ lạnh, cũng như khả năng phân tích và thiết kế hệ thống lạnh phù hợp với nhu cầu cụ thể của từng doanh nghiệp Thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp cần phải đảm bảo các yếu tố như hiệu suất, an toàn, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường Việc áp dụng các công nghệ lạnh tiên tiến và hiện đại cũng là một yếu tố quan trọng trong quá trình thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp.

Hình 4.5 Sử dụng phần mềm chọn máy nén của BITZER để chọn máy nén phù hợp với yêu cầu buồng kết đông của kho lạnh đang thiết kế

Để đảm bảo hoạt động liên tục và hiệu quả của phòng kết đông, người dùng nên chọn 2 máy nén cùng công suất, trong đó 1 máy chạy chính và 1 máy dự phòng Điều này giúp phòng tránh trường hợp sự cố xảy ra với máy nén chính, máy dự phòng sẽ thay thế và đảm bảo công suất ban đầu, giúp duy trì hoạt động của phòng kết đông một cách ổn định.

Với công suất 1 máy nén là 31,9 kW.

Vậy nhiệt tải máy nén tạo ra được là: 31,9 x 2= 63,8 kW

 Tính toán lại thông số các điểm dựa vào sơ đồ chu trình của hãng:

Dựa vào sơ đồ chu trình trên ta xác định được các điểm nút theo thông số kỹ thuật của máy nén Bitzer:

Bảng 4.22 Các thông số điểm nút của BKĐ theo bitzer Điểm t o C P (bar) h

Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén hạ áp: m 1 = Q 0 q 0 = 31,9 343,58 −192,5 =0,21( kg s )

Đồ án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một phần quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật lạnh Thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các nguyên tắc nhiệt động lực học, cơ sở dữ liệu về các thiết bị lạnh và kỹ năng tính toán chính xác Một hệ thống lạnh công nghiệp hiệu quả cần đảm bảo các yếu tố như công suất lạnh phù hợp, hiệu suất năng lượng cao, độ tin cậy và an toàn cho người sử dụng Ngoài ra, việc lựa chọn thiết bị và vật liệu phù hợp cũng đóng vai trò quan trọng trong thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp.

Lưu lượng hơi qua máy nén cao áp: m 462,5−192,5 362,5−268,25.0,21=0,38(kg s )

Từ đó, tính toán tương tự như trên ta có công suất ngưng tụ tổng cộng:

4.2.2 Kho bảo quản đông a) Tính toán chế độ làm việc cho máy nén.

Máy nén cho buồng bảo quản đông phải tạo ra năng suất lạnh cần thiết theo tính toán nhiệt tại chương 3 là: Q0 = k ∑ Q MN b =1,07.49,526

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh: t0 = tb - ∆t0

Trong đó. tb: Nhiệt độ trong không gian buồng bảo quản đông tb = -18 0 C. ∆t0: Hiệu nhiệt độ yêu cầu Chọn ∆t0 = 10 0 C.

 Nhiệt độ hơi hút về máy nén th

Môi chất sử dụng là R404A Chọn độ quá nhiệt hơi hút về máy nén là 25 0 C. Như vậy.

 Áp suất ngưng tụ Pk và áp suất bay hơi P0

Từ nhiệt độ sôi t0 = -28 0 C và nhiệt độ ngưng tụ tk = 42 0 C Sử dụng phần mềm coolpack lập trình dựa trên đồ thị lgp - i của R404A ta có:

 Chọn số cấp máy nén.

Do π < 9 nên ta chọn máy nén 1 cấp, có hồi nhiệt

Hình 4.6 Sơ đồ và chu trình hồi nhiệt

Hơi môi chất lạnh sau khi đi qua dàn bay hơi sẽ được quá nhiệt để đảm bảo không có lỏng môi chất bị hút vào máy nén, gây hỏng máy và cháy dầu Độ quá nhiệt này thường được chọn là △ t % o C Sau đó, hơi môi chất được nén lên áp suất ngưng tụ và thải nhiệt, rồi được quá lạnh nhờ thiết bị hồi nhiệt Tiếp theo, môi chất được tiết lưu về áp suất và nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, trước khi di chuyển về dàn bay hơi để lấy nhiệt từ môi trường và hoàn thành một chu trình làm việc.

Quá trình hoạt động của hệ thống lạnh bao gồm các giai đoạn quan trọng Hơi môi chất được nén đoạn nhiệt từ lên áp suất cao, sau đó thải nhiệt ra ngoài và ngưng tụ thành lỏng tại giai đoạn tiếp theo Lỏng môi chất này sẽ được quá lạnh khi qua thiết bị quá lạnh để tăng hiệu suất làm lạnh Cuối cùng, lỏng môi chất sẽ được đưa xuống áp suất bay hơi để bắt đầu chu kỳ làm lạnh mới.

+ 4 –1’: lỏng môi chất lấy nhiệt từ môi trường và bay hơi.

+1’– 1: hơi môi chất được quá nhiệt trước khi đi vào máy nén.

* Tính toán chu trình Điểm 1 ' : t 1 ' = t 0 =¿-28 o C x 1' =1 và po= 2,28 bar Điểm 1: t 1=t 1' +25=−3 o C P 1=P 0 =¿ 2,28bar Điểm 2: s 2=s 1 P 2=P k =¿19,25 (bar). Điểm 3’: t 3' = t k =¿ 42 o C x 3' =0. Điểm 3: h 3=h 3' −(h 1−h 1' )P 3 = P k =¿ 19,25bar Điểm 4: p 4=¿ p o = 2,28 bar h 4 = h 3.

Năng suất lạnh riêng khối lượng: qo = h1 – h4

Điểm 3 được xác định thông qua phương trình cân bằng entanpy khi môi chất đi qua thiết bị hồi nhiệt, giúp môi chất vào máy nén đạt trạng thái quá nhiệt và môi chất sau thiết bị ngưng tụ đạt trạng thái quá lạnh Cụ thể, phương trình này được biểu diễn như sau: h 3=h 3 ' −(h 1−h 1' ).

Thay số vào phương trình trên ta có:

Sử dụng phần mềm coolpack ta có bảng giá trị sau:

Bảng 4.23 Các thông số điểm nút của BQĐ Điểm t o C P (bar) h

4 2.28 248.5 b) Tính toán chọn máy nén

Năng suất lạnh riêng: q0 = h1 ’ – h4 = 353,4 – 248,5 = 104,9 (kJ/kg) Năng suất lạnh thể tích: q v = q 0 v 1 = 104,9 0,093 27,96 (kJ/m 3 ) Lưu lượng qua máy nén:

Công nén riêng: l= h2 – h1 = 423,5 – 370,4 = 53,1 kJ/kg Công nén đoạn nhiệt:

Ns = l.G = 53,1 0,56 = 29,736 kW Thể tích hút thực tế: Vtt= Gv1= 0,56 0,093 = 0,052 (m 3 /s)

Hệ số cấp máy nén λ={ P o −∆ P P o o −c [ ( P k +∆ P P o k ) m 1 − ( P o −∆ P P o o ) ] } T T o k

Trong đó: c = 0,03 ÷ 0,05 tùy loại máy nén Ta chọn c = 0,04 pk = 19,25 bar = 1,925 MPa; p0 =2,28 bar = 0,228 MPa

Ta chọn m = 1 Δpk = Δp0 = 0,005 ÷ 0,01 MPa Ta chọn Δpk = Δp0 = 0,008

Thể tích hút lý thuyết: Vlt= V tt λ = 0,052 0,517 =0,1m 3 /s Hiệu suất chỉ thị: Ƞi = 0,001.to + T T o k = (-28) 0,001 + 245 315 = 0,75 Công suất nén chỉ thị:

Ni = N Ƞ s i = 29,736 0,75 = 39,648 kW Công suất ma sát:

Nms = Vtt pms = 0,052 40 = 2,08 kW Công suất hữu ích:

Ne = Ni + Nms = 39,648 + 2,08 = 41,728 kW Công suất tiếp điện cấp:

Qk = Gqk = G.(h2-h3’) = 0,56(423,5 – 265,5) = 88,48 (kW) c) Chọn máy nén và kiểm tra

 Năng suất lạnh cần thiết: Qo = 58,88 kW.

 Công suất tiêu thụ của máy nén: Pe = Nel = 46,236 kW.

 Thể tích hút lí thuyết của máy nén: Vlt = 0,1 m 3 /s.

Sử dụng phần mềm chọn máy nén BITZER ta chọn được máy piston kiểu nửa kín một cấp như sau:

Đồ án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một trong những đề tài quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật lạnh Việc thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các nguyên tắc nhiệt động lực học, quá trình truyền nhiệt và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất làm lạnh Một hệ thống lạnh công nghiệp hiệu quả cần đảm bảo các yêu cầu về nhiệt độ, độ ẩm và lưu lượng không khí để duy trì môi trường làm việc an toàn và hiệu quả Việc lựa chọn thiết bị và vật liệu phù hợp cũng là yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp.

Hình 4.7 Sử dụng phần mềm chọn máy nén của BITZER để chọn máy nén phù hợp với yêu cầu buồng BQĐ của kho lạnh đang thiết kế

Chọn 1 tổ 2 máy có tên là: 4FE-28Y.

Tổng công suất lạnh là: 32,5 x 2= 65 kW, dư 10,4% so với công suất lạnh.

4.2.3 Kho bảo quản lạnh a) Tính toán chế độ làm việc cho máy nén.

Máy nén cho bảo quản lạnh phải tạo ra năng suất lạnh cần thiết theo tính toán nhiệt tại chương 3 là: Q0 = k ∑ Q MN b = 1,05.102,152

 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 = tb - ∆t0

Trong đó. tb: Nhiệt độ trong không gian buồng lạnh tb = 2 0 C.

∆t0: Hiệu nhiệt độ yêu cầu Chọn ∆t0 = 10 0 C.

 Nhiệt độ hơi hút về máy nén th

Môi chất sử dụng là R404A Chọn độ quá nhiệt hơi hút về máy nén là 25 0 C. Như vậy. th = t0 + ∆th = -8 +25 = 17( o C)

 Áp suất ngưng tụ Pk và áp suất bay hơi P0

Từ nhiệt độ sôi t0 = - 8 0 C và nhiệt độ ngưng tụ tk = 42 0 C Sử dụng phần mềm coolpack lập trình dựa trên đồ thị lgp - i của R404A ta có:

 Chọn số cấp máy nén.

Do π < 9 nên ta chọn máy nén 1 cấp.

* Sơ đồ và chu trình lạnh

Hình 4.8 Sơ đồ và chu trình máy lạnh 1 cấp, kiểu hồi nhiệt

* Tính toán chu trình Điểm 1 ' : t 1 ' = t 0 =¿-8 o C x 1' =1 và po= 4,72 bar Điểm 1: t 1=t 1' +25 o C P 1=P 0 =¿ 4,72bar Điểm 2: s 2=s 1 P 2=P k =¿19,25 (bar).

Thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp đòi hỏi sự tính toán và phân tích kỹ lưỡng các thông số kỹ thuật Điểm 3' được xác định với nhiệt độ t 3' = t k = 42 độ C và x 3' = 0 Tại điểm 3, áp suất P 3 bằng với áp suất P k là 19,25 bar và entanpi h 3 được tính bằng h 3' trừ đi hiệu số giữa entanpi h 1 và h 1' Điểm 4 có áp suất p 4 bằng với áp suất p o là 4,72 bar và entanpi h 4 bằng với entanpi h 3.

TÍNH CHỌN BÌNH NGƯNG, DÀN BAY HƠI VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤ

Thiết bị ngưng tụ

Theo phần chọn máy nén ta có:

Nhiệt thải ngưng tụ của máy nén buồng kết đông: Qk = 43,91 kW.

Nhiệt thải ngưng tụ của máy nén buồng bảo quản đông: Qk = 88,48 kW.

Nhiệt thải ngưng tụ của máy nén buồng bảo quản lạnh: Qk = 151 kW.

Vậy phụ tải lạnh của bình ngưng là tổng nhiệt thải ngưng tụ của tất cả các máy:

Thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một quá trình phức tạp đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về kỹ thuật lạnh và các yêu cầu cụ thể của từng dự án Để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống, các kỹ sư thiết kế cần phải tính toán và lựa chọn các thiết bị phù hợp, bao gồm máy lạnh, máy bơm, van và các phụ kiện khác Ngoài ra, họ cũng cần phải xem xét các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng không khí và các yêu cầu về an toàn và bảo trì Bằng cách áp dụng các nguyên tắc thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp, các doanh nghiệp có thể đảm bảo rằng hệ thống của họ hoạt động hiệu quả, tiết kiệm năng lượng và đáp ứng các yêu cầu sản xuất.

∑Qk C,91 + 88,48 + 151= 283,39 (kW) Mặt khác ta lại có:

Qk – phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ, kW

F – diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, m 2 Δttb – hiệu nhiệt độ trung bình logarit, K

5.1.2 Xác định hiệu nhiệt độ trung bình logarit

Tại tỉnh Phú Thọ, nơi lắp đặt kho lạnh của chúng tôi, thông số về độ ẩm tương đối và nhiệt độ vào mùa hè là 55,8% và 37,1 độ C Theo tra cứu, nhiệt độ ướt (Tư) của khu vực này là 28 độ C.

Nhiệt độ nước vào bình ngưng chọn: tw1 = 32 o C.

Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng chọn: tw2 = 37 o C.

Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 42 o C.

=> Hiệu nhiệt độ nước làm mát: Δtw = tw2 - tw1 = 37 – 32 = 5K. Δtmax = tk – tw1 = 42 – 32 = 10K. Δtmin = tk – tw2 = 42 – 37 = 5K.

Vậy: Δttb Δt max −Δt min ln Δt max Δt min = 10−5 ln 10

5.1.3 Xác định hệ số truyền nhiệt K Ở đây ta chọn thiết bị ngưng tụ là bình ngưng tụ ống vỏ kiểu nằm ngang ứng với môi chất freon Theo bảng 8-6 tài liệu [1], ta có: hệ số truyền nhiệt K= 700 W/m 2 K

5.1.4 Xác định diện tích bề mặt F

5.1.5 Xác định lượng nước làm mát cung cấp cho thiết bị ngưng tụ

Qk – Tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ, kW.

C – Nhiệt dung riêng của nước làm mát, C = 4,186 kJ/kg, K. p – Khối lượng riêng của nước, p = 1000 kg/m 3 Δtw – Độ tăng nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ, K.

Dựa vào tài liệu tham khảo [1] trang 253 ta chọn được thiết bị ngưng tụ cho kho lạnh.

Bảng 5.25 Thông số của thiết bị ngưng tụ phù hợp với yêu cầu hiệuKý

Diệntích mặt,bề m 2 Đường kínhvỏ, mm

Chiều ống,dài mm ốngSố Ống nối, mm Kích thước phủ bì, mm Thể tích không giangiữa ống, mcác 3 hơi lỏng nước dài rộng cao

Bên cạnh đó, chúng ta cũng có thể lựa chọn thêm bình ngưng tụ dự phòng để phòng ngừa trường hợp hệ thống gặp sự cố Phụ tải nhiệt ngưng tụ được lấy theo giá trị nhiệt ngưng tụ của các phòng bảo quản đông, với giá trị cụ thể là Qk = 88,48 (kW), giúp đảm bảo hiệu suất làm việc của hệ thống.

Diện tích bình ngưng tụ phụ là:

700 ×7,21 ,53 (m 2 ) Lượng nước làm mát cung cấp cho thiết bị ngưng tụ

4,186 ×1000 ×5=0,0042m 3 /sDựa vào tài liệu tham khảo [1] trang 253 ta chọn được thiết bị ngưng tụ phụ cho kho lạnh.

Bảng 5.26 Thông số của thiết bị ngưng tụ phụ phù hợp với yêu cầu hiệuKý Diện tíchbề mặt,m 2 Đường kínhvỏ, mm

Chiều ống,dài mm ốngSố Ống nối, mm Kích thước phủ bì, mm Thể tích không giangiữa các hơi lỏng nước dài rộng cao

Thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một quá trình phức tạp đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các nguyên tắc nhiệt động học, cơ học và kỹ thuật điện Để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống, cần phải tính toán và thiết kế cẩn thận các thành phần chính như máy nén, van tiết lưu, dàn ngưng tụ và dàn bay hơi Ngoài ra, việc lựa chọn vật liệu và thiết bị phù hợp cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tuổi thọ và hiệu suất của hệ thống.

Thiết bị bay hơi

Ta sử dụng phần mềm Guntner để chọn dàn lạnh

5.2.1 Dàn bay hơi cho buồng kết đông

Theo tính toán ở chương 3 và chương 4, ta có các số liệu sau:

 Năng suất lạnh: Qo = 24,13 kW.

 Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = -42 o C.

 Nhiệt độ của buồng kết đông: tb = -32 o C.

 Ta chọn 2 dàn bay hơi cho buồng kết đông với công suất dàn là 12,8 kW

Sử dụng phần mềm Guntner ta chọn được dàn lạnh cho buồng kết đông như sau:

Hình 5.10 Kết quả chọn dàn bay hơi cho buồng kết đông

Công suất dàn: 12,8 x2 = 25,6 kW >24,13 kW => thỏa mãn.

5.2.2 Dàn bay hơi cho buồng bảo quản đông a) Tính dàn bay hơi cho buồng bảo quản đông 1,3

 Năng suất lạnh: Qo = 29 kW.

 Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = - 28 o C.

 Nhiệt độ của buồng bảo quản đông: tb = -18 o C

 Ta chọn 2 dàn bay hơi cho mỗi buồng bảo quản đông 1 và 3 với công suất mỗi dàn là 15 kW

Sử dụng phần mềm Guntner ta chọn được dàn lạnh cho buồng bảo quản đông 1,3 như sau:

Đồ án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một trong những bước quan trọng trong quá trình xây dựng và vận hành hệ thống lạnh Thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp cần phải đảm bảo các yêu cầu về nhiệt độ, độ ẩm và lưu lượng không khí để đáp ứng nhu cầu sản xuất và bảo quản sản phẩm Một hệ thống lạnh công nghiệp hiệu quả không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn cho người sử dụng Việc thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp cần phải được thực hiện bởi các chuyên gia có kinh nghiệm và kiến thức chuyên sâu về kỹ thuật lạnh.

Hình 5.11 Kết quả chọn dàn bay hơi cho buồng BQQD 1,3 b) Tính dàn bay hơi cho buồng bảo quản đông 2

 Năng suất lạnh: Qo = 28,53 kW.

 Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = - 28 o C.

 Nhiệt độ của buồng bảo quản đông: tb = -18 o C

 Ta chọn 2 dàn bay hơi cho buồng bảo quản đông 2 với công suất mỗi dàn là 15 kW

Sử dụng phần mềm Guntner ta chọn được dàn lạnh cho buồng bảo quản đông 2 như sau:

Đo án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một quá trình phức tạp đòi hỏi sự chính xác và chuyên môn cao Để thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp hiệu quả, cần phải tính toán và lựa chọn các thiết bị phù hợp với nhu cầu sử dụng Điều này bao gồm việc xác định công suất lạnh cần thiết, lựa chọn máy nén, máy bơm, và các thiết bị khác Ngoài ra, cần phải xem xét các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, và lưu lượng không khí để đảm bảo hệ thống lạnh hoạt động ổn định và hiệu quả.

Hình 5.12 Kết quả chọn dàn bay hơi cho buồng BQĐ 2

5.2.3 Dàn bay hơi cho buồng bảo quản lạnh a) Tính dàn bay hơi cho buồng bảo quản lạnh 1,5

Theo tính toán ở chương 3 và chương 4, ta có các số liệu sau:

 Năng suất lạnh: Qo = 22,85 kW.

 Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = - 8 o C.

 Nhiệt độ của buồng bảo quản đông: tb = 2 o C

 Ta chọn 2 dàn bay hơi cho mỗi buồng bảo quản lạnh 1 và 5 với công suất mỗi dàn là 12 kW

Sử dụng phần mềm Guntner ta chọn được dàn lạnh cho buồng bảo quản lạnh 1 và 5 như sau:

Hình 5.13 Kết quả chọn dàn bay hơi cho buồng BQL 1,5 b) Tính dàn bay hơi cho buồng bảo quản lạnh 2,3,4

Theo tính toán ở chương 3 và chương 4, ta có các số liệu sau:

Đo án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một quá trình phức tạp đòi hỏi sự tính toán và thiết kế chính xác Để thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp hiệu quả, cần phải xem xét các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng không khí và tải lạnh Hệ thống lạnh công nghiệp thường bao gồm các thành phần như máy nén, máy bay hơi, máy ngưng tụ và van tiết lưu Việc lựa chọn và thiết kế các thành phần này cần phải dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và yêu cầu cụ thể của hệ thống Ngoài ra, việc lắp đặt và vận hành hệ thống lạnh công nghiệp cũng cần phải được thực hiện đúng cách để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống.

 Năng suất lạnh: Qo = 22,23 kW.

 Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = - 8 o C.

 Nhiệt độ của buồng bảo quản đông: tb = 2 o C

 Ta chọn 2 dàn bay hơi cho mỗi buồng bảo quản lạnh 2,3 và 4 với công suất mỗi dàn là 12 kW

Sử dụng phần mềm Guntner ta chọn được dàn lạnh cho buồng bảo quản đông 2,3,4 như sau:

Hình 5.14 Kết quả chọn dàn bay hơi cho buồng BQL 2,3,4

Hình 5.15 Cấu tạo của tháp giải nhiệt

Thiết bị phụ

Nhiêt thải ngưng tụ của toàn kho lạnh là:

Kho lạnh được lắp đặt tại Phú Thọ có nhiệt độ và độ ẩm như sau: tkhô = 37.1 0 C φ U.8 % suy ra tư = 28 ( o C).

Hệ thống sử dụng tháp giải nhiệt nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt

 Nhiệt độ nước vào bình ngưng Chọn độ chênh nhiệt độ so với nhiệt độ nhiệt kế ướt là 3 o C ta có: tw1 = tư + 3 = 28 + 3 = 31 ( 0 C)

 Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng Chọn độ chênh nhiệt độ nước vào và nước ra khỏi bình ngưng là 5 o C ta có: tw2 = tw1 + 5 = 31 + 5 = 36 ( 0 C)

Đồ án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một đề tài quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật lạnh, đòi hỏi sự tính toán và thiết kế chính xác để đảm bảo hiệu suất và an toàn cho hệ thống Thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp cần phải dựa trên các yêu cầu cụ thể của từng công trình, bao gồm cả nhu cầu làm lạnh, không gian lắp đặt và điều kiện môi trường Việc thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp cũng cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định về an toàn, sức khỏe và môi trường Một hệ thống lạnh công nghiệp được thiết kế tốt sẽ giúp tiết kiệm năng lượng, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và đảm bảo sự ổn định cho quá trình sản xuất.

Chọn hiệu nhiệt độ ngưng tụ với môi chất freon là Δtk= 5 o C ta có: tk = tw2 + Δtk = 36 + 5 = 41 ( 0 C)

=> Hiệu nhiệt độ nước làm mát: Δt1 = tw2 - tw1 = 36 - 31 = 5 K. Δt2 = tw1 - tư = 31 - 28 = 3 K.

Tính chọn tháp giải nhiệt:

- Theo tài liệu [1] trang 316: Quy năng suất nhiệt ra tôn

Theo tiêu chuẩn CTI 1 tôn nhiệt tương đương 3900 kcal/h

Qk = 283,39 kW = 283,39 x 860 = 243715,4 kcal/h = 243715,4/3900 = 62,49 tôn -Tra bảng 8 – 22 tài liệu [1], chọn tháp giải nhiệt FRK80 với các thông số kỹ thuật như sau:

Bảng 5.27 Bảng thông số tháp giải nhiệt

Thiết kế của tháp được thể hiện qua các thông số kỹ thuật chính, bao gồm chiều cao 2487 mm và đường kính 2230 mm Tháp cũng được trang bị các đường ống nối nước vào và ra có đường kính 100 mm, đảm bảo lưu lượng nước phù hợp Ngoài ra, đường chảy tràn và đường xả của tháp đều có kích thước 25 mm, giúp kiểm soát lượng nước một cách hiệu quả Cuối cùng, đường kính ống van phao là 20 mm, đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh mức nước trong tháp.

Lưu lượng quạt gió 450 m 3 /ph Đường kính quạt gió 1200 mm

Khối lượng khi vận hành 1260 kg

Bình tách dầu dùng để tách dầu ra khỏi môi chất để nó không đi vào các thiết bị trao đổi nhiệt như bay hơi và ngưng tụ.

Từ máy nén dầu bị cuốn theo hơi môi chất dưới dạng bụi dầu, ở nhiệt độ 80 đến

Bình tách dầu là thiết bị quan trọng trong hệ thống máy nén, giúp loại bỏ bụi dầu và hơi môi chất Trong quá trình hoạt động, khoảng 3-30% dầu có thể bị hóa hơi, do đó việc lựa chọn bình tách dầu phù hợp là rất quan trọng Quá trình này thường dựa trên nguyên lý thay đổi hướng và tốc độ chuyển động của dòng chảy, tận dụng sự khác biệt về khối lượng riêng của bụi dầu và hơi môi chất để tách chúng ra Ngoài ra, một số bình tách dầu còn sử dụng phương pháp làm mát để ngưng tụ hơi dầu Việc chọn bình tách dầu thường được căn cứ vào đặc điểm của đường ống đẩy của môi chất khỏi máy nén.

Bình tách dầu phải đảm đủ lớn để tốc độ gas trong bình đạt yêu cầu.

Xác định đường kính trong Dt của bình:

Trong đó: V - lưu lượng thể tích dòng hơi đi qua bình tách dầu, (m 3 /s) ω – Tốc độ hơi của môi chất trong bình (m/s), ω = 0,5-1,0 m/s

Ta chọn tốc độ hơi môi chất ω = 0,9 m/s

 Với buồng kết đông. Đường kính trong ống đẩy môi chất ra khỏi máy nén cao áp : d = √ 4 × m π × ω 4 × v 4 = √ 4 × 0,281× π× 0,9 0,012 = 0,069 m.

Theo tài liệu [1], ta chọn bình tách dầu 80 - MO.

 Với buồng bảo quản đông. Đường kính trong ống đẩy môi chất ra khỏi máy nén: d = √ 4 × m× v π × ω 2 = √ 4 × 0,56× π× 0,9 0,012 = 0,098 m.

Theo tài liệu [1], ta chọn bình tách dầu 100 - MO.

 Với buồng bảo quản lạnh. Đường kính trong ống đẩy môi chất ra khỏi máy nén : d = √ 4 × m× v π × ω 2 = √ 4 × π × 1× 0,9 0,012 = 0,13 m.

Theo tài liệu [1], ta chọn bình tách dầu 130 - MO.

5.3.3 Chọn van tiết lưu a) Buồng kết đông:

Đo án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một quá trình phức tạp đòi hỏi sự tính toán và thiết kế chính xác để đảm bảo hiệu suất và an toàn cho hệ thống Quá trình này bao gồm việc xác định nhu cầu làm lạnh, lựa chọn thiết bị và vật liệu phù hợp, thiết kế hệ thống đường ống và mạng lưới phân phối lạnh Ngoài ra, việc thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp cũng cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định về an toàn và bảo vệ môi trường.

 Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = -42 o C.

 Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất: tk = 42 o C.

Xả băng bằng gas nóng, ta chọn van REG 15-A angle.

Hình 5.16 Van tiết lưu BKĐ b, Với buồng bảo quản đông:

 Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = -28 o C.

 Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất: tk = 42 o C.

Xả băng bằng ga nóng, ta chọn REG 15-A angle.

Hình 5.17 Van tiết lưu buồng BQĐ c, Với buồng bảo quản lạnh.

 Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = -8 o C.

 Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất: tk = 42 o C.

Xả băng bằng ga nóng, ta chọn REG 15-A angle.

Hình 5.18 Van tiết lưu buồng BQL

Bình chứa dầu dung đóng vai trò quan trọng trong việc thu gom dầu từ các bình tách dầu và các bầu dầu của các thiết bị như bình chứa cao áp, bình chứa tuần hoàn và bình trung gian, giúp quản lý và tái sử dụng dầu một cách hiệu quả.

Khi mở van trên đường nối với ống hút, áp suất trong bình hút giảm xuống, dẫn đến dầu được xả về bình do chênh lệch áp suất Trong quá trình xả dầu ra ngoài, áp suất trong bình chỉ được phép cao hơn áp suất quyển một chút Cụ thể, áp suất cho phép cao nhất của bình là 1,8MPa, đồng thời có khả năng hoạt động trong khoảng nhiệt độ từ -40 ÷ 150 độ C.

Hình 5.19 Cấu tạo của bình chứa dầu

Đo án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một phần quan trọng trong việc xây dựng và vận hành các hệ thống lạnh công nghiệp hiệu quả Thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các nguyên tắc nhiệt động lực học, cơ sở vật lý và kỹ thuật lạnh Một thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp tốt phải đảm bảo cung cấp nhiệt độ và độ ẩm phù hợp cho quá trình sản xuất, đồng thời tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu tác động môi trường Việc thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp cũng cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định an toàn lao động, bảo vệ môi trường và tiết kiệm năng lượng.

Theo bảng 8-20 tài liệu [1]ta chọn bình chưa dầu như sau:

Bảng 5.28 Thông số kỹ thuật của bình chứ dầu được chọn

Bình chứa cao áp đóng vai trò quan trọng trong hệ thống làm lạnh, vừa chứa môi chất lỏng sau bình ngưng, vừa dự trữ lỏng để cấp ổn định liên tục cho các dàn bay hơi, đồng thời giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của bình ngưng Hệ thống này sử dụng bơm cấp môi chất, cấp lỏng từ trên xuống, đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định.

Trong đó: VCA – Thể tích bình chứa cao áp

Vd – Tổng thể tích hệ thống bay hơi 1,2 – hệ số an toàn a Tính với các buồng kết đông:

Theo tính toán phần thiết bị bay hơi ở trên ta có thể tích chứa R404a của dàn bay hơi của các phòng là 39,4l = 0,0394 m 3

Theo công thức trên ta có: VCA1 = 1,45Vd = 1,45.0,0394 = 0,05713m 3 b Tính với cho buồng bảo quản lạnh:

Theo tính toán phần thiết bị bay hơi ở trên ta có thể tích chứa R404a của dàn bay hơi của phòng là 13,6l = 0,0136 m 3

Theo công thức trên ta có: VCA2 = 1,45Vd = 1,45.0,0136.10 = 0,1972 m 3 c Tính với buồng bảo quản đông:

Theo tính toán phần thiết bị bay hơi ở trên ta có thể tích chứa R404a của dàn bay hơi của phòng là: 23,5l = 0,0235 m 3

Theo công thức trên ta có: VCA3 = 1,45Vd = 1,45.0,0235.6 = 0,2045 m 3 Theo bảng 8-17 – tài liệu [1], ta chọn bình chứa cao áp nằm ngang. ΣVCA = VCA1 + VCA2 + VCA3

= 0,05713 + 0,1972 + 0,2045 = 0,45883 m 3 Chọn một bình chứa cao áp cho cả hệ thống kho lạnh với các thông số như bảng sau:

Bảng 5.29 Thông số bình chứa cao áp của kho lạnh

Loại bình Kích thước, mm Dung tích, m 3 Khối lượng, kg

Bình chứa tuần hoàn thường được lắp đặt ở phía hạ áp trong hệ thống có bơm tuần hoàn, với chức năng chính là chứa lỏng hạ áp trước khi được bơm lên các dàn Theo khuyến nghị, sức chứa của bình chứa tuần hoàn không nên nhỏ hơn 30% toàn bộ thể tích môi chất lạnh trong các dàn bay hơi Khi lựa chọn, nên ưu tiên bình chứa tuần hoàn đặt đứng để đảm bảo hiệu suất hoạt động tốt nhất.

Thể tích bình tuần hoàn được tính theo bảng 8-15 tài liệu [1]

VTH = ( Vdt.k1 + Vdq.k2) k3.k4.k5.k6.k7, m 3 Trong đó:

Vdt – thể tích dàn tĩnh

Vdq – thể tích dàn quạt (không sử dụng)

Hệ thống có bơm cần xem xét các hệ số quan trọng để đảm bảo hoạt động hiệu quả Sự điền đầy dàn tĩnh được tính toán với hệ số k1 = 0,7 do cấp lỏng từ trên xuống, trong khi đó sự điền đầy dàn quạt được tính bằng hệ số k2 Ngoài ra, lượng lỏng tràn khỏi dàn được tính bằng hệ số k3, sức chứa ống góp và đường ống được tính bằng hệ số k4 = 1,2 Để đảm bảo bơm chạy, sự điền đầy lỏng khi bình chứa làm việc được tính bằng hệ số k5 = 1,55, và mức lỏng cho phép trong bình chứa đặt đứng được tính bằng hệ số k6 = 1,45 Cuối cùng, hệ số an toàn k7 = 1,2 cũng được xem xét để đảm bảo hoạt động an toàn của hệ thống.

Bảng 5.30 Thông số của bình chứa tuần hoàn

Buồng Thể tích các dàn, m 3 Thể tích bình chứa tuần hoàn, m 3

Khi tiến hành phá băng hơi nóng, việc lựa chọn bình chứa thu hồi phù hợp là vô cùng quan trọng Bình chứa thu hồi dùng để chứa chất lỏng xả ra từ các dàn bay hơi, giúp ngăn chặn sự thất thoát và đảm bảo an toàn trong quá trình hoạt động Để tối ưu hóa hiệu suất và an toàn, nên chọn bình chứa thu hồi nằm ngang, giúp tăng cường khả năng chứa và giảm thiểu rủi ro rò rỉ.

Theo công thức 8-16 tài liệu [1] có:

Đồ án kỹ thuật lạnh thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp là một dự án quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật lạnh, đòi hỏi sự tính toán và thiết kế cẩn thận để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và an toàn Thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp cần phải xem xét các yếu tố như nhiệt độ, áp suất, lưu lượng khí và chất lượng không khí để đảm bảo đáp ứng nhu cầu của công nghiệp Ngoài ra, việc lựa chọn thiết bị và vật liệu phù hợp cũng là một yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp.

VT: thể tích bình chứa thu hồi (m 3 ).

Vdt: thể tích dàn lạnh(m 3 )

Bảng 5.31 Thông số của bình chứa thu hồi nằm ngang

Loại bình Kích thước, mm Dung tích, m 3

Bình trung gian đóng vai trò quan trọng trong máy lạnh hai hoặc nhiều cấp, thực hiện hai chức năng chính: làm mát hơi môi chất sau khi nén cấp áp thấp và quá lạnh lỏng môi chất trước khi vào van tiết lưu Quá trình này được thực hiện bằng cách cho phép một phần lỏng môi chất bay hơi ở áp suất và nhiệt độ trung gian, giúp tối ưu hóa hiệu suất của máy lạnh.

Buồng kết đông Đường kính ống hút vào máy nén cao áp: d = √ 4 m π ω 4 v 3 ' = √ 4 × 0,281×0,047 π×0,9 = 0,137 m Theo bảng 8-19 tài liệu [1], ta chọn 2 bình như sau:

Bảng 5.32 Thông số bình trung gian

Kích thước mm Diện tích bề mặt ống xoắn, m 2

Thể tích bình, m 3 khối lượng kg

Thiết bị hồi nhiệt là một thành phần quan trọng trong các máy lạnh Freon, giúp tăng hiệu suất lạnh chu trình bằng cách làm lạnh lỏng môi chất sau khi ngưng tụ trước khi vào van tiết lưu Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên tắc trao đổi nhiệt ngược dòng, trong đó hơi lạnh đi phía ngoài ống xoắn và lỏng đi phía trong ống xoắn, giúp tận dụng nhiệt lạnh từ dàn bay hơi để làm lạnh môi chất.

 Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = -42 o C.

 Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất: tk = 42 o C.

Xử dụng phần mềm của hãng danfoss ta chọn được thiết bị hồi nhiệt HE 4.0 b, Với buồng bảo quản đông:

 Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = -28 o C.

 Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất: tk = 42 o C.

Xử dụng phần mềm của hãng danfoss ta chọn được thiết bị hồi nhiệt HE 8.0

TÍNH TOÁN VÀ CHỌN ĐƯỜNG ỐNG

Tính toán đường ống

Để tính toán đường kính trong của ống dẫn, theo tài liệu [1], ta áp dụng công thức: di = √ Π w 4 V , m

Trong đó: di – Đường kính trong của ống dẫn

V – Lưu lượng thể tích, m 3 /s w – Tốc độ dòng chảy trong ống, m/s.

Dựa theo bảng 10-1 tài liệu [1], ta chọn được vận tốc dòng chảy như sau:

Tốc độ dòng chảy của môi chất freon trong máy lạnh nén hơi được thể hiện qua các trường hợp khác nhau, bao gồm đường hút, đường đẩy và đường dẫn lỏng Cụ thể, tốc độ dòng chảy của môi chất freon trong đường hút của máy lạnh nén hơi đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất làm lạnh Tương tự, tốc độ dòng chảy trong đường đẩy và đường dẫn lỏng cũng ảnh hưởng đến hiệu suất và tính ổn định của hệ thống làm lạnh.

* Đối với đường kính ống ở đầu đẩy và đầu hút của máy nén

Dựa theo bảng 10-2 tài liệu [1] ta tra được các thông số như sau:

Bảng 6.34 Đường kính ống kết nối theo tính toán máy lạnh nén hơi

Thểtích riêng lượngLưu (kg/s)G lượngLưu (mV 3 /s)

Vậntốc dòngchảy (m/s) g kínhĐườn trong (m) Đường danhkính nghĩa (mm) Đường ngoàikính (mm) g kínhĐườn trong (mm)

Chiều (mm)dày diệnTiết mmống 2 đôngKết Ống hút HA 0.17 0.204 0.034 10 0.066 70 76 69 3.5 37.4 Ống đẩy

HA 0.05 0.204 0.01 12 0.032 32 38 33.5 2.25 8.8 Ống hút CA 0.05 0.317 0.014 10 0.043 50 57 50 3.5 19.6 Ống đẩy CA 0.01 0.317 0.003 12 0.019 20 22 18 2 2.53 quảnBảo lạnh Ống hút 0.05 0.392 0.018 10 0.047 50 57 50 3.5 19.6 Ống đẩy 0.01 0.392 0.005 12 0.022 25 32 27.5 2.25 5.95 quảnBảo đông Ống hút 0.09 0.291 0.027 10 0.059 10 14 10 2 0.785 Ống đẩy 0.01 0.291 0.003 12 0.019 20 22 18 2 2.53