đồ án môn học đề tài tính toán thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản thịt bò tại thanh hóa với năng suất 50 tấn ngày đêm

LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật lạnh đã ra đời hàng trăm năm nay và được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành kỹ thuật rất khác nhau: trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, công nghiệp

3.2.1 Yêu cầu đối với kho lạnh lắp ghép Kho lạnh được thiết kế mặt bằng xây dựng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

O Kho lạnh cần được lắp đặt ở vị trí thuận tiện làm việc hiệu quả, đưa hàng vào và lay hang ra nhanh chóng

J Nên bố trí sàn kho ngang băng mặt bằng mặt sàn nhà đề có thê sử dụng xe đây bốc xếp hoặc phương tiện cơ giới bốc xếp hàng Nếu sử dụng cơ giới cần đảm bảo tai trọng nên

O Cần có giá treo và giá hàng phù hợp cho các hàng nặng như: bó nửa con, lợn cả con

O Cần có cửa chắc chắn, khóa đảm bảo không han rỉ, sử dụng dễ dàng và nhẹ nhàng

J Cần dự trù diện tích thao tác, bốc xếp trong kho, tuy nhiên không đề mắt diện tích bảo quản

Chiều cao ít nhất phải đạt 2.4m đề bố trí gia treo va dan bay hoi dé dang

Việc vệ sinh các khay rửa dễ dàng rất quan trọng Bên trong các bồn rửa không được bị gỉ và phải có lỗ thoát nước mà không ảnh hưởng tới khả năng cách nhiệt Khi thiết kế và xây dựng cần dự trù để có thể phun nước vệ sinh các khay rửa, đặc biệt là khi sử dụng để chế biến thực phẩm, thịt, cá,

Vách không được đọng sương (đủ chiều dày cách nhiệt) Kho phải duy trì được phạm vi nhiệt độ yêu cầu, ngoài ra là độ âm và tốc độ gió phù hợp hàng bảo quản Cần bố trí sưởi mùa đông khi nhiệt độ bên ngoài thấp hơn nhiệt độ yêu cầu kho lạnh Cần bồ trí trao đối không khí (lẫy gió tươi) phù hợp với sản phâm hô hấp (rau, quả, trứng, )

O Đặc biệt chú ý chống ngắm âm vào cách nhiệt qua các khe hở giữa các panel cách nhiệt, vì khi bị ngắm âm vật liệu mất hoặc giảm khả năng cách nhiệt, máy lạnh phải làm việc liên tục và tiêu tốn điện năng Âm rất dễ ngắm qua các khe mép giữa các panel khi mach silicon làm kín khe nóng liên tục hoặc bị hư hại rách thủng,

J Cần đảm bảo các quy tắc an toàn phòng cháy, chữa cháy và bảo hộ lao động

3.2.2, Nguồn nước Do nhiệt thải ở thiết bị ngưng tụ là rất lớn nên ngay từ khi thiết kế cần phải tính toán đến nguồn nước Có thể sử dụng nước thành phố, tuy nhien nếu có khả năng khai thác là tốt nhất, như vậy sẽ chủ động hơn rất nhiều Cần phải khoan và bơm thử các giếng khoan, xác định chất lượng và trữ lượng nước và khả năng khai thác tại chỗ Ngoài việc cấp nước, việc thoát nước cũng cần được dự tính Có thê thoát ra kênh, mương, SÔng ngòi,

Nguồn nước sử dụng tại kho lạnh gồm nước giếng khoan phục vụ mục đích giải nhiệt cho bình ngưng và nước sạch từ nhà máy dùng cho sinh hoạt của cán bộ, công nhân viên.

Quan trọng tương tự là việc cấp điện công trình, giá điện và giá xây lắp công trình điện Ngoài nước thì điện là hạng mục có ảnh hưởng lớn đến vốn đầu tư xây dựng và đặc biệt là vận hành sau này nên cần được quan tâm thích đáng khi chọn mặt bằng xây dựng

Nguồn điện được sử đụng ở đây là nguồn điện 3 pha được cấp từ nguồn điện khu vực xây dựng

3.2.4 Lựa chọn panel a Lựa chọn kích thước panel cho kho lạnh Bảng 3.2 : Lựa chọn kích thước cho I tắm panel cách nhiệt

Dựa vào nhiệt độ và diện tích kho lạnh đã lựa chọn và tính toán, kết hop catalogue

Ở đây ta dùng catalogue của panel rockwool/glasswool và Bang 3-9: D6 day panel, hệ số k và ứng dụng của kho lạnh (Tài liệu tham khảo L - Trang 100)

+ Kích thước tấm panel rockwool/glasswool:

TT Chỉ tiêu Mo ta Í Hai bề mặt Lớp tôn mạ hợp kim nhôm kẽm, sơn tĩnh: điện có độ dày 0.35-0.6mm

|: Lớp giữa Bong Thuy Linh, Bông Khoáng i trong 32kg/m3-120kg/m3

4 Chiều rộng 1.000mm Chiều dài Theo yêu cầu

| Độ dày sản xuất 50mm, 75mm, 100mm, 125mm, 150mm, 175mm, 200mm

|7 Màu sắc Theo bang mau Bề mặt tấm Đế phẳng hoặc cán gản

Bảng 3.1: Lựa chọn kích thước panel cho hệ thông kho lạnh

Chiều dày Chiều rộng Hệ số cách

Buông bảo 75 3000 1000 0.3 quản đông b Chỉ tiết lắp ghép các tam panel

Chỉ tiết 1: Chi tiết ghép ngàm tâm tường và tường

CAT BO LOP TON RONG 3mm PANEL TUONDBAC CAT BO LOP TON RONG 3mm

Chi tiết 2: Chị tiệt ghép ngàm tâm tường va tường ngăn

BINH ROT NAM Le Uren PANEL TUNG 1010 HAT

= +7 KO BONG ơI tam TườngKiokát — 2 HHO BORD ` x 4

Chỉ tiết 4: Chi tiết ghép ngàm tâm tường PU

Mặt bằng kho lạnh bao gồm:

O 3 phong bao quan dong trong d6 2 phòng có kích thước 6xI2m và I phòng có kích thước 6x6m

E11 phòng tháo chất tải kích thước 6x6m

Toàn bộ mặt bằng kho lạnh được thể hiện trên bản vẽ:

KHO VÃT TƯ `, KHO LANH BAO QUAN

“|| KHO LẠNH BAO QUAN (2m2) KHO LẠNH BẢO QUAN

VAN PHONG 26°C (40M2) PHONG THAO CHAT TAI

Bản vẽ mặt bằng xây dựng hệ thống kho lạnh

Dòng nhiệt ổi qua kết cầu bao che được xác định bởi biểu thức (Theo tải liệu tham khảo 3 — Trang 294):

Q.: Dòng nhiệt tôn thất qua vách, W

Q.: Dỏng nhiệt tôn thất qua trần, W

Q„: Dòng nhiệt tổn thất qua nền, W

Q.,„: Dóỏng nhiệt tôn thất do bức xạ, W

4.2.1 Dòng nhiệt tổn thất qua vách Q,

Giả thiết: ở đây ta chỉ tính tốn thất nhiệt qua kết cấu cách nhiệt panel Dòng nhiệt tôn thức qua vách được xác định bởi biểu thức(Theo tài liệu tham khảo 3 — Trang 294) :

Trong đó : k: hệ số truyền nhệt thực của kết cầu bao che, W/m”K

F, : diện tích bê mặt vách của kết câu bao che, mứ

14 ti: nhiệt độ bên ngoài phòng lạnh, °C to: nhiệt độ bên trong phòng lạnh, °C

Bảng 4.1: Tính tôn thất nhiệt qua vách của buéng bao quan dong 1

Vách F, k tị tb Qa hướng (m” ) (W/m’k) (°C) (°C) (W)

Bang 4.2: Tính tôn thất nhiệt qua vách của buông bản quản đông 2

Vách F, k tị tb Qa hướng (m?) (W/m’k) (°C) (°C) (W)

Bảng 4.3: Tính tôn thất nhiệt qua vách của phòng bảo quản đông 3

Vách F, k tị tb Qa hướng (m?) (W/m’k) (°C) (°C) (W)

Bang 4.4: Tinh ton that nhiệt qua vách của buông tháo chất tải

Vách F, k tị tb Qa hướng (m?) (W/m”K) °c) (°C) (W)

4.2.2 Dòng nhiệt tốn thất qua trần Q, Dòng nhiệt tôn thức qua trần được xác định tương tự như dòng nhiệt tôn thất qua vách

Dòng nhiệt tôn thất qua trần được xác định qua biểu thức:

15 k: hệ số truyền nhệt thực của kết cầu bao che, W/mK

E;: điện tích bề mặt trần của kết cau bao che, m? ti: nhiệt độ bên ngoài phòng lạnh, °C to: nhiệt độ bên trong phòng lạnh, °C

Giả thiết: coi không gian dưới mái kho lạnh, trén tam panel tran là không gian đệm mái che không gian đệm pannel trân

L lic nay, dòng nhiệt tôn thất qua tran được tính theo biéu thức (theo tài liệu tham khảo

Q, =0,7.K Fi (ti— tr), W Trong do: k: hệ số truyền nhiệt thực của kết cau bao che, W/m’K

E;: điện tích bề mặt trần của kết cau bao che, m? ti: nhiệt độ bên ngoài phòng lạnh, °C to: nhiệt độ bên trong phòng lạnh, °C Bảng 4.5: Tính nhiệt ton that qua trần của kho lạnh Ợ;

4.2.3 Dòng nhiệt tốn thất qua nên Q,

Giả thiết: kho lạnh có hệ thống sưởi cho nền đề thuận tiện cho việc xả băng kho lạnh

Nền kho lạnh có nhiệt độ là 4°C Lúc này đòng nhiệt tôn thất qua nền được xác định theo biểu thức theo tài liệu tham khảo 3 — Trang 295);

Trong đ: k: hệ số truyền nhiệt thực của kết cầu bao che, W/m?K.

t„: nhiệt độ nền phòng lạnh, °C to: nhiệt độ bên trong phòng lạnh, °C

Bang 4.6: Tinh ton that nhiét qua nền của kho lạnh Q„

4.2.4 Dòng nhiệt do bức xạ Q,,

Dòng nhiệt do bức xạ được xác định bởi công thức (Theo tài liệu tham khảo 3 — Trang 295):

Q¿„= k.Fw.At, W Trong đó: k: hệ số truyền nhệt của bề mặt nhận bức xạ, W/m”K

Fix: dién tích bề mặt nhận bức xạ trực tiếp, m?

At: hiệu nhiệt độ dư, đặc trưng ảnh hưởng bởi bức xạ mặt trời, °C

Giả thiết: Do các kho lạnh được xây dựng trong kết cấu bao che nên ở đây ta không xét đến tồn thất nhiệt do bức xạ mặt trời cho toàn bộ hệ thống kho lạnh trong công trình

Qix = 0, W Bang 4.7: Tinh ton that nhiét do bite xa Ox

Bang 4.8: Tinh ton that do kết cầu bao che của kho lạnh Q

Thao chat tai 108 283,5 43,2 0 434,7 Bảo quản đông I 432 567 86,4 0 1085,4 Bảo quản đông 2 108 283,5 43,2 0 434,7 Bao quan đông 3 432 567 86,4 0 1085,4

4.3 DONG NHIET DO SAN PHAM TOA RA Q;

Giả thiết: Thịt được đưa vào bảo quản trực tiếp không sử dụng bao bì

Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra được xác định qua biểu thức (Theo tài liệu tham khảo 3

Trong đó: M: năng suất buồng gia lạnh, kết đông hoặc lượng hàng nhập vào các buồng bảo quản lạnh, đông (tấn/24h); h1, h2: enthalpy của sản phẩm ở nhiệt độ trước và sau khi xử lý lạnh (kJ/kg), tra theo bảng 15.2.

1000/24.3600: hệ số chuyên đổi từ t/24h sang kg/s

Do sản phẩm đã qua gia nhiệt, cấp đông đến nhiệt độ bảo quản đông nên trong phòng bảo quản đông, nhiệt độ sản phẩm không đổi (ti = tj) Điều này dẫn đến không có năng lượng tiêu hao cho phòng cấp đông (hi=hj) Trong phòng cấp đông không có tổn thất do sản phẩm tỏa nhiệt, chỉ có tổn thất do bao bì nhưng rất nhỏ nên không đáng kể.

Q;=0(W) 4.4 DÒNG NHIỆT TỎA RA DO THÓNG GIÓ BUÔNG LẠNH Q;

Dòng nhiệt Q; được xác định qua biểu thức (Theo tài liệu tham khảo 3 - Trang 301):

Trên đồ thị I-d hoặc h-x của không khí, nhiệt độ tương ứng với enthalpy hoặc độ âm và được xác định bằng cách vẽ đường thẳng từ trạng thái điểm được chỉ ra trên đồ thị đến đường cong bão hòa thích hợp để đọc giá trị nhiệt độ.

Lưu lượng quạt thông gió được xác định qua biểu thức :

V: thé tich bao quan can thong gid, m’, ơ: bội số tuần hoàn hay số lần thay đôi không khí trong 24h, lần/24h px: khối lượng riêng ở nhiệt độ và độ âm tương đối của không khí bên trong buồng lạnh

Dòng nhiệt tôn thất đo thông gió buồng lạnh Q; chỉ tính toán cho các buồng lạnh đặc biệt bảo quản rau, quả và các sản phẩm hô hấp Do sản phẩm được làm lạnh ở đây là thịt không phải sản phâm hô hấp, nên không sử dụng hệ thống thông gió cho công trình, dẫn đến không có tôn thất nhiệt Q: ở toàn bộ hệ thống kho lạnh

Q; =0, W 4.5 CAC DONG NHIET DO VAN HANH Q,

Dòng nhiề do vận hành được xác định qua biểu thức (Theo tài liệu tham khao 3 — Trang 302):

Qa = Qu + Que + Qus + Qua, W Trong do:

Qui: dong nhiét do chiéu sang, W

Q¿;: dòng nhiệt do người tỏa ra, W, Qu.s: dong nhiệt do các động cơ điện, W, Qua: dong nhiệt khi mở cua, W

4.5.1 Dòng nhiệt do chiếu sáng Q„

Dòng nhiệt do chiếu sáng đượ xác định qua biểu thức (Theo tài liệu tham khảo 3 — Trang 302):

E: điện tích phòng lạnh, mỉ.

- _ Đối với phòng bảo quản lấy A = I.2 (W/m?) - _ Đối với phòng bảo quản lấy A = 4.5 (W/m?)

Do hệ thống kho lạnh có chức năng bảo quản nên khi tính toán tôn thất nhiệt đo chiếu sáng chọn A = I.2 (W/m) đề tính cho buồng bảo quản đông

Bang 4.9: Tính dòng nhiệt do chiếu súng của kho lạnh Óa

4.5.2 Dòng nhiệt người tỏa ra Qy

Dòng nhiệt do người tỏa được xác định bởi công thức (Theo tài liệu tham khảo 3 — Trang 302):

Trong đó: n: số người làm việc trong phòng lạnh, người

350: nhiệt lượng do 1 người tỏa ra khi làm công việc nặng nhọc, W/người a Buồng bảo quản đông Giả thiết: mỗi phòng bảo quản đông có | nhân viên lái xe nâng

Bang 4.10: Tỉnh tụn thất nhiệt do người túa ra Qứ¿

4.5.3 Dòng nhiệt do động cơ điện Q„;

Dòng nhiệt do động cơ điện làm việc trong phòng lạnh (động cơ quạt dàn lạnh, động cơ xe nâng, động cơ băng chuyền, ) được xác định qua biêu thức (Theo tài liệu tham khảo 3 — Trang 303):

Bảo quản đông I |_ 1085,4 0 0 2868,4 0 Bao quan déng2 | 434,7 0 0 1609,2 0 Bảo quản đông 3 |_ 1085,4 0 0 2868,4 0

4.8 XÁC ĐỊNH TÁI NHIỆT CHO THIẾT BỊ VÀ MÁY NÉN

Tải nhiệt cho thiết bị dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết cho thiết bị bay hơi (dàn tường, dàn trần không khí đối lưu tự nhiên, dàn quạt đối lưu cưỡng bức hoặc dàn lạnh nước muối) Đề đảm bảo được nhiệt độ trong buồng ở những điều kiện bất lợi nhất, người ta phải tính toán tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần có giá trị cao nhất (theo tài liệu tham khảo L):

Tải nhiệt của máy nén cũng được tính toán từ tất cả các tải nhiệt thành phần nhưng tùy theo từng loại kho lạnh có thê lấy một phần của tổng tải nhiệt đó Công suất giải nhiệt yêu cầu của thiết bị bao giờ cũng lớn hơn công suất của máy nén, phải có hệ số dự trữ nhăm tránh những biến động có thê xảy ra trong quá trình vận hành Vì thế tải nhiệt của thiết bi được lấy bằng tổng của tất cả các tốn thất nhiệt của kho lạnh Trong đề tài tính toán này, ta chỉ lấy các giá trị định hướng theo "Tiêu chuẩn thiết kế công nghệ kho lạnh” của Nga để tính toán (theo tài liệu tham khảo L):

Bang 4.15: Tinh toan tai nhiét cho may nén

Phòng | Q(W) | QW) [ Q(W) | QW) | Qs(W) | Qux(W)

Thao, 4499 0 0 12592 0 chât tải Bảo quản 1115,7 0 0 2868,4 0 dong |

Bao quan 4499 0 0 1609 2 0 9385.2 dong 2 Bao quan 1115,7 0 0 2868,4 0 dong 3

5.1 TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN CHU TRÌNH LẠNH

5.1.1 Tính nhiệt độ ngưng tụ Ở đây ta sử dụng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt đề làm mát bình ngưng nên khi tính toán có thể lấy nhiệt độ nước vào bình ngưng bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt của địa phương xây dựng công thêm 3+5°C

24 twi = t„ T( 3+5) ).6 + 3.4 3°C Mà nhiệt độ nước đầu vào và đầu ra chênh nhau 2 + 6°C và phụ thuộc vào kiêu bình ngưng Ta chọn bình ngưng vỏ ống nằm ngang có nghĩa là: tw2 = ter + S°C = 33 + 5 8°C Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ Ta chọn thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước nên: te = ter Ð Ati Trong do: tv2—nhiét d6 nước ra khỏi bình ngưng

At,— hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, At, = 3 + 5°C có nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra từ 3 đến 5 °C Chọn hiệu nhiệt độ ngưng tụ thực ra là một bài toán tối ưu về kinh tế đề đạt giá thành một đơn vị lạnh là rẻ nhất Nếu nhiệt độ ngưng tụ nhỏ, nhiệt độ ngưng tụ thấp thì năng suất lạnh tăng, điện năng tiêu tốn nhỏ nhưng tiêu hao nước nhiều và giá tiền chi cho tiêu tốn nước tăng lên Nếu giá điện rẻ nhưng giá nước lại đắt thì có thể lấy hiệu nhiệt độ tăng lên đến 5 + 6°C

Ta chon At.=5°C te =te +5 8 +5 C°C 5.1.2 Tính nhiệt độ bay hơi

Nhiệt độ bay hơi được xác định bởi biểu thức: t= t, -At,

Trong đó: t,— nhiét độ buồng lạnh

At,— hiệu nhiệt độ yêu cầu Đối với dàn bay hơi trực tiếp, nhiệt độ bay hơi lấy thấp hơn nhiệt độ buồng 8 + 13°C

(hiệu nhiệt độ càng lớn thì độ âm tương đối trong buồng càng thấp) Ta chọn At,= 8°C

Nhiệt độ bay hơi to = th— (5+8)°C =0 - 8 = -8°C 5.1.3 Tính tỉ số nén, chọn chu trình lạnh

- _ Nhiệt độ ngưng tụ: t, = 43°C - _ Nhiệt độ bay hơi: tọ = - 8°C Sử dụng phần mềm EES ta tra được:

- _ Áp suất ngưng tụ: P, = 19.65 bar - _ Áp suất bay hơi: P,= 4.70 bar ¡1 Tỉ số nén: z =P,/ P„= 19.65/4.70 =4.18 < 12 nên chọn chu trình lạnh I cấp sử dụng thiết bị hồi nhiệt

5.2 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH

Hình 4.9: Chu trình hôi nhiệt | x”

MN :May nén;NT :Thiet bi ngưng tu Ah h( kJ) kg)

BH :Thiét bi bay hoi HN :Thiét bị hỏi nhiệt +——-

‘Thiet bi tiết h ` XÃ „xe

PS THIẾT DỆ HƠI ANH Hình 4.10: Dé thi lep-h

Bang 5.1: Trang thái của môi chất lạnh tại các điểm trạng thái

Diem trang thai Trang thai l Hơi quá nhiệt ở áp suất bay hơi

2 Hơi quá nhiệt ở áp suất ngưng tụ

3 Hơi bão hòa âm ở áp suất ngưng tụ, nhiệt độ ngưng tụ

4 Lỏng chưa sôi ở áp suất ngưng tụ

5 Lỏng sôi ở áp suất bay hơi, nhiệt độ bay hơi 6 Hơi bão hòa khô ở áp suất và nhiệt độ bay hơi Độ quá nhiệt trong thiết bị hồi nhiệt sử dụng môi chất lạnh reon được xác định qua biểu thức: ton = tr — te = 25°C Phương pháp xác đinh các điểm trạng thái Điểm I: giao giữa hai đường Pị = Po và ti = te + ton Điểm 2: giao giữa hai đường P; = Pk và sị = s2 Điểm 3: giao giữa hai đường Ps = P¿ va x; = 0

26 Điểm 4: giao giữa hai đường P¿ = P: và tị = tạ Điểm 5: giao giữa hai đường P: = Po và h; = hụ Điểm 6: giao giữa hai đường P¿ = P¿ và x¿ = |

6 — 1: hơi bão hào khô nhận nhiệt, quá nhiệt thành hơi quá nhiệt ở áp suất bay hơi trong thiết bị hồi nhiệt

1 — 2: hoi qua nhiệt ở áp suất bay hơi, nhiệt độ thấp được máy nén hút về nén đoạn nhiệt lên áp suất ngưng tụ, nhiệt độ cao

2 - 3: hơi quá nhiệt nhả nhiệt ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ, chuyển pha thành lỏng SÔI

3 — 4: lỏng sôi nhả nhiệt, quá lạnh trong thiết bị hồi nhiệt thành lỏng chưa sôi

4 — 5: lỏng chưa sôi ở áp suất và nhiệt độ ngưng tụ tiết lưu đẳng entanpi thành lỏng sôi ở áp suất và nhiệt độ bay hơi

5 — 6: lỏng sôi bay hơi đẳng áp trong thiết bị bay hơi, chuyên pha thành hơi quá nhiệt

Bang 5.2: Thông số tại các điểm trạng thái (sử dụng phần mềm EES) : Điểm TC) P(bar) | s(kJ/kgK) | h@kJ/kg) | v(m°/kg)

Theo tài liệu tham khảo |:

Công nén riêng: | =h; — hị = 417.76 — 385.01 = 32.74 kJ/kg Năng suất lạnh riêng: q, = hạ - h; = 362.00 — 242.14 = 119.86 kI/kg

Hệ số lạnh: e = q/1 = 119.86/32.74 = 3.66 Năng suất nhiệt riêng ngưng tụ: q, = h; — hạ = 417.76 — 265.17 = 152.59 k]/kg

Năng suất thê tích riêng: qv = qo /v = 119.86 / 0.05 = 2397 kJ/kg Q, = 9585.1 W = 9.60 kW

Lưu lượng hơi hút: m = Q./qo = 9.60/119.86 = 0.12 kg/s Nang suất hút thực tế:

V„ =m.v =0.12.0.05 = 0.0 mỶ⁄s Xác định hệ số cấp của máy nén A: Hệ số cấp của máy nén là tỉ số giữa thể tích thực tế V, và thể tích lý thuyết Vị của máy nén ^ đặc trưng cho các tôn thất của quá trình nén thực so với quá trình nén lý thuyết

Ta tiễn hành xác định hệ số cấp của máy nén À^ theo các tôn thất thành phan:

Định số giám áp AK = dat de Awhed (6.1) trong đó: du - hệ số giảm áp do tiết lưu ở clapet hút và đẩy (0,85 + 1) = 0,9; dr - hệ số giảm áp do rò rỉ môi chất từ khoang nén về khoang hút qua séc măng piston và van (0,95 + 0,99) = 0,97.

2„ - Hệ số kê đến tốn thất do hơi hút vào xi lanh bị đốt nóng

‹ ~ Hệ số tính đến tổn thất do thê tích chết gây ra À

Rút gọn biểu thức (6 L) ta được : d= )idw p= Po APo -A Do

Lay Apo = Apx = 0.005+0.01 MPa Chon Apo = Apx = 0.0055 MPa = 5.5 kPa m=0.9+1.05.Laym=1 c : tỉ số thê tích chết ; c = 0.03+0.05 Chon c = 0.04 Po = 4.70 bar = 470 kPa

Hệ số tính đến tổn thất do rò rỉ môi chất từ khoang nén về khoang hút qua séc măng piston và van là 0,98 Tiếp đến, hệ số hiệu chỉnh tổn thất do hơi hút vào xi lanh bị đốt nóng là 0,82 Tích của hai hệ số này là 0,81.

Céng suat may nén yéu cau:

Nhiét d6 bay hot: t = -10°C Nhiệt độ ngưng tụ: ty = 44°C Đề phủ hợp với thông số catalogue ta chọn chu trình tiêu chuẩn có : te = -10°C tp = 40°C Bảng 6.1: Thông số tại các điểm trạng thái (ứng dụng phần mềm EES)

Diem TCC) P(bar) s(kJ/kgK) | h(kJ/kg) v(m”/kg) l 15 4.39 1.7 383.73 0.05

4 3 tk 2 p † “At + po Ss ;—h = ' 5 x +/!ƑWẹUA —

Ah, h( kJ/kg) Hinh 4.10: Do thi lgp-h

Nang suất lạnh tiêu chuẩn: qo'°=h¿ — hạ = 360.94 — 237.32 = 123.62 kJ/kg

Nang suat thé tich riéng tiéu chuan:

30 quio = gol / v1 = 123.62 / 0.05 = 2472.40 kJ/kg tự — Rae

-A Do Lay Apo = Apx = 0.005+0.01 MPa Chon Apo = Apx = 0.0055 MPa = 5.5 kPa m=0.9+1.05.Laym=1 c : tỉ số thê tích chết ; c = 0.03+0.05 Chon c = 0.04 Po = 4.39 bar = 439 kPa px = 18.30 bar = 1830 kPa TR = pr Po = 7.23

%„'°- Hệ số tính đến tôn that do rò rỉ môi chất từ khoang nén vẻ khoang hút qua séc mang pittong va van (0,95 + 0,99), ta chon 0,97

%„'°: Hệ số kê đến tốn thất do hơi hút vào xi lanh bị đốt nóng

AT = 0.96 0.81 =0.78 Céng suat may nén tiéu chuan:

Quin © = QWNT a Lựa chọn máy nén Dựa vào Quy'° và Catalogue máy nén Bitzers môi chất R404A ta tiến hành lựa chọn máy nén cho hệ thống:

Bảng 6.2: Lựa chọn máy nén 1 cấp cho hệ thông

Model Công suất Tu(°C) Tk(C) Máy sử lạnh(W) dụng

4FES-_3Y-40S 10040 -10 40 1 b Kiém tra Sau khi lựa chọn máy nén ta tiền hành so sánh xem công suất thực tê của máy nén có đáp ứng đủ công suất yêu cầu của hệ thông hay chưa Nếu:

Qux'®> QuyŸ": máy nén phù hợp với hệ thống

Qww'5< QwyŸ€: máy nén lựa chọn chưa phù hợp với hệ thống, tiễn hành tính toán, lựa chọn lại

Nhận thấy: Quy '®> QuwŸ°, Máy nén được lựa chọn phù hợp với hệ thống

[ Semi-hermetic Reciprocating Compressors ằ DllNIl@ đ lEH & ^ si Compressor type [Single ¢ vị

Motor version fall vị Compressor selection

Cooling capacity 10 kw ® Compressor mode! 4FES-3Y = Tentative Data ta

*According to EN12900 (20°C suction gas temp., OK liquid subcooling)

6.2 TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BI NGUNG TU

Thiết bị ngưng tụ được lựa chọn trong hệ thông lạnh là bình ngưng ống vỏ năm ngang freon do có những ưu điểm:

O Giải nhiệt bằng nước nến hiệu quả giải nhiệt cao, hiệu quả trao đổi nhiệt Ôn định, ít phụ thuộc vào môi trường

O Có cấu tạo chắc chắn, gọn

O Dé ché tao, lap đặt, vệ sinh, vận hành và bảo dưỡng ủ lthư hỏng, tuổi thọ cao

6.2.1 Tính chọn thiết bị ngưng tụ

Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt được xác định theo biểu thức (Theo tải liệu tham khảo 1 — Trang 260): Ọ — kEAtuw o p= k At

Q.: phụ tải nhiệt của thiết bị, W

At: hiệu nhiệt độ trung bình logarit

E: diện tích bề mặt trao đôi nhiệt, m” a Xác định phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ Q,

Do toàn bộ hệ thống lạnh sử dụng chung 1 thiết bị ngưng tụ nên phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ được xác định theo biêu thức:

Q\ = XOrp Qx= 1709+3984+2059+3984 = 11736 W b Xac dinh hiéu nhiét do trung binh logarit Aty,

Hiệu nhiệt độ trung bình logarit được xác định qua biéu thức (Theo tài liệu tham khảo 1 — Trang 260):

At max Ate = In At min

Atza.: hiệu nhiệt độ lớn nhất (ở phía nước đầu vào)

At„: hiệu nhiệt độ nhỏ nhất (ở phía nước đầu ra)

Do trong quá trình tính toán có thê coi nhiệt độ trong bình ngưng không đôi và bằng tị

(theo tài liệu tham khảo 1) nên có thê xác định hiệu nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất theo các biêu thức sau :

Atmax = tk — ti = 43 — 33 = [0 K Atmin = te — tu2 = 43 — 38 =5K

Có thê lấy hiệu nhiệt độ trung bình logarit theo hệ số kinh nghiệm bảng 8-6: Giá trị kinh nghiệm của hệ số thực nghiệm (tài liệu tham khảo l) ta có : Atằ =5+6K Ta chon At, c Xdc dinh hé sé truyén nhiét k

Hệ số truyền nhiệt có thê xác định dựa vào hệ số kinh nghiệm

Dựa theo Bảng 8-6: Giá trị kinh nghiệm của hệ số truyền nhiệt k, W/mẺK (Theo tài liệu tham khảo | — Trang 263) Thiết bị ngưng tụ Ông vỏ nằm ngang freon có : k= 700 W/m’K d Xác dinh dién tich trao déi nhiét thiét bi ngung tu F

11736 F= 799.72 —23m™ e Tính lưu lượng nước làm mát cho bình ngưng V„

Lưu lượng nước làm mát cho bình ngưng được xác định theo biêu thức Theo tài liệu tham khảo 1 — Trang 263):

Trong đó : Q : tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ, kW

C : Nhiệt dung riêng của nước, lây € = 4.19 kJ/kg p: khối lượng riêng của nước, lấy p = 1000 kg/mỶ

Aty: độ chênh nhiệt độ của nước ra khỏi bình ngưng, lẫy At, = 5K

Thay thông số vào biểu thức ta được:

Vạ6.2.2 Lựa chọn và kiểm tra thiết bị ngưng tụ a Lựa chọn thiết bị ngưng tụ

Từ F= 3.66 m° dựa vào Bảng 8-3: Bình ngưng ông chùm nằm ngang, ƒeon (Theo tài liệu tham khảo | — Trang 250) tiến hành lựa chọn thiết bị ngưng tụ

Bảng 6.5: Lựa chọn thiết bị ngưng tụ

Model Diện tích bề mặt Tai nhiét (kW) ngoai(m’)

Nhận thấy: FT5>EY€ và Q/T5>Q,ÝC, Thiết bị phù hợp với hệ thống

6.3 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BAY HƠI

Thiết bị bay hơi được lựa chọn ở đây là dàn lạnh quạt do có những ưu điểm sau : LJ Phù hợp với phương pháp làm lạnh trực tiếp

Ol Nhiệt độ đồng đều „ hệ số trao đôi nhiệt lớn

O Chế tạo, vận hành dé dàng

1 Gọn gang chiếm ít diện tích

6.3.1 Tính chọn thiết bị bay hơi

Diện tích trao đôi nhiệt dàn bay hơi được xác định theo biểu thức (Theo tải liệu tham khao 1 — Trang 279): k.A Q, Fy Trong do:

Q.: tải lạnh của thiết bị, kW k: hệ số trao đổi nhiệt của thiết bị, W/mˆK Ở đây sử dụng dàn bay hơi quạt nên lấy k 12 WimK

At: độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ buồng lạnh và nhiệt độ sôi môi chất lạnh

Tinh vi dụ cho phòng bảo quản đông | ta co:

F= 12.8 = 41.5 Đề phù hợp với catalogue có nhiệt độ bay hơi -10°C ta có

At°=0- (-7)=7K FT = FS A.S*(7/8) = 36.3 mv At

6.3.2 Lựa chọn và kiểm tra thiết bị bay hơi a Lựa chọn thiết bị bay hơi

Dua vao F™ va catalogue dan bay hoi Quang Thang chon thiết bị bay hơi có thông số : Bảng 6.7: Thông số thiết bị bay hơi phòng bao quan 1

Model Diện tích trao đổi nhiệt | Nhiệt tái (kW) Số lượng

Nhan thay Q,"? > Q,*° Thiét bi phu hop véi hé thong

Tính toán, lựa chọn và kiểm tra tương tự cho các phòng khác ta được:

Bảng 6.8: Lựa chọn thiết bị baqp hơi cho hệ thông kho lạnh

Phòng Model Diện tích | Nhiệt tái (kW) | Số lượng

Phòng tháo, chất | EEL016-1-350 16.2 4.3 1 tai Bao quan | EEL043-2-400 42.8 12.6 1

BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT DÀN BAY HƠI MODEL EEL

Nhiệm vụ của tháp giải nhiệt là thải toàn bộ nhiệt do môi chất lạnh ngưng tụ tỏa ra

Lượng nhiệt này thải ra môi trường nhờ chất tải nhiệt trung gian là nước

6.4.1 Tính toán chọn tháp giải nhiệt Lưu lượng nước qua tháp giải nhiệt được xác định theo biếu thức (Theo tài liệu tham khao 1 — Trang 314):

Trong đó : Q¿: nhiệt thải ra ở bình ngưng tụ, Qv= 11736 kW

C: Nhiệt dung riêng của nước, lây C = 4.19 kJ/kg p: khối lượng riêng của nước, lấy p = 1000 kg/mỶ tị: nhiệt độ nước ra khỏi tháp giải nhiét , °C Co thé lay theo nhiệt độ nước vào khỏi binh ngưng te" = te? 3°C two: nhiệt độ nước vào tháp giải nhiệt , °C Có thê lây bằng nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng

Thay thông số vào biểu thức tính toán ta được :

6.4.2 Lựa chọn và kiểm tra tháp giải nhiệt a Lựa chọn tháp giải nhiệt Dựa vào V„ (tính toán ở phần 6.4.L) và Bảng 8-22: Cafalogue tháp giải nhiệt Rinki (Theo tải liệu tham khảo 1 — Trang 318) ta chọn được tháp giải nhiệt có thông số sau : Bảng 6.9: Lựa chọn tháp giải nhiệt cho hệ thông

Model Lưu kích thước (mm) Quạt gió Độ ôn lwong(I/s) H D (m/ph) (dBA) FRK 8 1.63 1600 930 70 46 b Kiểm tra Nhận thấy V„'® > V,ŸC, Thiết bị phủ hợp với hệ thống lạnh.

6.5.1 Tính toán chọn van tiết lưu Năng suất lạnh hiệu chỉnh được xác định theo biểu thức (tài liệu tham khảo 2):

Q.: năng suất lạnh dàn bay hoi, kW f„u: hệ số hiệu chỉnh theo độ quá lạnh vào tiết lưu Theo bảng 6.5 £: hệ số hiệu chỉnh theo tôn thất áp suất AP (thường lấy theo hệ số kinh nghiệm AP =

2 ) Theo bảng 6.6 Bảng 6.10: Hiệu số tôn thất theo độ quá lạnh vào tiết lưu(R4044) Độ quá lạnh 2 4 10 15 20 25 30

Bang 6.11: hiéu s6 ton that theo ton that úp suat(R404A)

Tôn thất Nhiệt đọ bay hơi °C áp suất 40 | 430 | 20 | -10 [| o | 10

(bar) Hệ số hiệu chỉnh

Tinh vi dụ cho phòng bảo quản đông | ta co:

Năng suất lạnh hiệu chỉnh: Q,'° =-— 0o = 3.92 kW

6.5.2 Lựa chọn và kiểm tra van tiết lưu Dựa vào Q¿?° và catalogue van tiết lưu Danfoss ta được:

Phòng bảo quản | chon van tiết lưu TE5 - 0.5 có Q„'P =7,05 > Q,Ÿ°, Thiết bị phù hợp với hệ thống

Lựa chọn và kiểm tra tương tự các phòng còn lại ta được : Bang 6.12: Lựa chon van tiết lưu cho hệ thông

Canaritu in LIAS Rannoe: -AN — 19 °C

CHƯƠNG 7 : LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CHO HỆ THÓNG 7.1 BÌNH TÁCH LỎNG

Binh tách lỏng được bồ trí trên đường hút máy nén đề bảo vệ máy nén không hút phải lỏng Trong các hệ thống lạnh hiện đại, bình tách long được trang bị các thiết bị tự động ngắt mạch, ngừng máy nén khi mức lỏng trong bình lên đến mức nguy hiếm

Chọn bình tách lỏng dựa vào đường ống nỗi hút vào máy nén

Dựa vào công suât máy nén va catalogue binh tách lỏng của công ty Frozen ta được:

Bang 7.1: Lua chon binh tach long

Bình tách dầu được lắp vào đường đây máy nén đề tách dầu ra khỏi đòng hơi nén trước khi vào bình ngưng tụ Có nhiều loại bình tách dầu hoạt động trên những nguyên lý khác nhau, nhưng hiện nay được sử dụng phổ biến nhất là loại bình tách dầu kiểu Cyclone Binh tach dầu được lựa chọn dựa trên đường kính ống đây của mây nén

Bảng 7.2: Kích thước đường Ông hút và đấy máy nén

Model Ông hit(mm) Ông đây(mm)

Bình chứa dau dé gom dầu từ các bình tách dầu, từ các bầu đầu của các thiết bị Bình chứa đầu có dạng hình trụ đặt đứng, có đường nối với đường xả dầu của các thiết bị, đường nối với ống hút về máy nén và đường xả đầu được trang bị áp kế Dầu được xả về bình nhờ chênh lệch áp suất áp suất trong bình hút giám xuống khi mở van trên đường nối ống hút Số lượng bình chứa dầu xác định theo số lượng kích thước các thiết bị Trong các hệ lạnh, nên bố trí một bình chứa dầu cho mỗi hệ thống

Bang 7.4: Thông số bình chứa dầu

Bình chứa Kích thước(mm) Thé tích Khối lượng dầu DxS B H m° Kg

Binh trung gian được sử dụng trong sơ đồ máy lạnh nén 2 hay nhiều cấp Bình trung gian dùng đề làm mát hơi môi chất sau khi nén cấp áp thấp và dé quá lạnh lỏng môi chất trước khi vào van tiết lưu băng cách bay hơi một phần lỏng ở áp suất và nhiệt độ trung gian Chọn bình tách lỏng theo ống nối vào đường hút của máy nén Ở đây ta sử dụng chu trình lạnh 1 cấp nên không sử dụng bình trung gian

7.5.1, Bình chứa cao áp Theo quy định về an toàn thì bình chứa cao áp phải chứa được 60% thê tích của toàn bộ hệ thống dàn bay hơi trong hệ thống lạnh cấp lỏng từ đưới lên Khi vận hành mức lỏng bình cao áp chỉ được phép chứa 50% thê tích bình

Sức chứa của bình chửa cao áp được xác định theo công thức (Theo tài liệu tham khảo 1 — Trang 306):

Áp dụng định luật Boyle - Mariott cho hệ thống ống gộp, ta có:Vp = VpŠ” + Vp”?S?Theo đề bài, nhiệt độ ngưng tụ của toàn bộ hệ thống là như nhau Do đó, giả thiết toàn bộ hệ thống dùng bình chứa cao áp.

Dựa vào dàn bay hơi lựa chọn phần 6.3.2 ta có thê tính được điện tích dàn bay hơi dựa vào công thức:

Trong đó: d: đường kính ống trao đôi nhiệt, m l: chiều đài đường ống trao đôi nhiệt, m

Bảng 7.6: Thông số dàn bay hơi

Phòng Model Chiều dài Đường Thể tích ống trao kính ống đàn bay déi nhiệt trao đôi hơi

Thê tích bình chứa cao áp:

Dua vao Vca va Bang 8-17: M6t s6 binh chita cac loại (Tài liệu tham khảo I -Trang 310) ta được:

Bang 7.7: Lua chon binh chita cao ap

Model Kích thước (mm) Dung tích | Khôi lượng

Bình chứa tuần hoàn là bình chứa lắp đặt phía hạ áp trong đó có hệ thống bơm tuần hoàn dùng đề chứa lỏng hạ áp trước khi bơm lên các dàn bay hơi Ở đấy ta sử dụng bình chứa tuần hoàn nằm ngang Sức chứa không nhỏ hơn 30% toàn bộ thẻ tích môi chất lạnh trong các dàn bay hơi.Hệ thống cấp lỏng được sử dụng là cấp lỏng từ trên xuống

Thể tích bình chứa tuần hoàn được xác định theo biêu thức (Theo tài liệu tham khảo |

Vịn = (Vụ ki Vaa.k;).ks.ka.ks.ks.k;

Do toàn bộ hệ thống dung dàn quạt nên thê tích bình chứa tuần hoàn được xác định theo biêu thức:

Vm = Vaa.ks.ks.k¿.k.ké.k;

Vạ„: thể tích đàn quạt , ko: sự điền đầy quạt Tra Bảng 8-16: Các hệ số k (Theo tài liệu tham khảo L -Trang

307) Lấy k; = 0.5 k;: lượng lỏng tràn khỏi dàn Tra Bảng 8-16: Các hệ số k (Theo tài liệu tham khảo L -

Trang 307) Lấy k; = 0.5 kạ: sức chứa ống góp và đường ống Tra Bảng 8-16: Các hệ số k (Theo tài liệu tham khảo | -Trang 307) Lay k, = 1.2 ks: su điền đầy lỏng khi bình chứa làm việc đảm bảo Tra Bảng 8-16: Các hệ số k (Theo tài liệu tham khảo | -Trang 307) Lay ks = 1.25 kạ: mức lỏng cho phép Tra Báng 8-16: Các hệ số k (Theo tài liệu tham khao 1 -Trang

307) Lay k, = 1.25 k;: hệ số an toàn Tra Bảng 8-16: Các bệ số k (Theo tài liệu tham khảo 1 -Trang 307)

Bang 7.8: Thông số dàn bay hơi

Phòng Model Chiều dài Đường Thể tích ông trao kính ông dàn bay đôi nhiệt trao đôi hơi

Thể tích bình chứa tuần hoàn cho hệ thống:

Vou = 0.5*25.8*0.5*1.2*1.25*1.25*1.2 = 14.5 (1) Dựa vào Vị và bảng 8-L7 (tài liệu tham khảo 1) ta được:

Bảng 7 : Lựa chọn bình chứa tuần hoàn Model Kích thước (mm) Dung tích | Khối lượng

Tiêu đề	Tính toán, thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản thịt bò tại Thanh Hóa với năng suất 50 tấn “ngày đêm
Tác giả	Vũ Quyết Quang
Người hướng dẫn	Nguyễn Đăng Khoát
Trường học	Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Nhiệt
Thể loại	Đồ án môn học
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	4,74 MB