Trong đó, mùa hè từ tháng 5 đến tháng 10 với nhiệt độ trung bình là 30 oC và mùa hè từ tháng 11 đến tháng 4 vớinhiệt độ trung bình là 21 oC Theo bảng 1.2 Thông số tính toán ngoài nhà d
TÍNH CÁCH ẨM CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH
Đặc điểm cấu trúc kho lạnh và các thông số panel
2.1.1 Đặc điểm cấu trúc kho lạnh
Chất lượng cách nhiệt có tính chất quyết định đối với chất lượng kho lạnh. Lớp cách nhiệt cách ẩm cần đáp ứng các yêu cầu sau:
Hệ số dẫn nhiệt λ nhỏ.
Độ bền cơ học cao.
Không ăn mòn không phản ứng với các vật liệu tiếp xúc, chịu được nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao.
Không có mùi lạ, không cháy, không độc hại với con người và với sản phẩm bảo quản.
Dễ mua, rẻ, dễ gia công, vận chuyển, lắp đặt, không cần bảo dưỡng cao.
Ngày nay kho lạnh lắp ghép được sử dụng rất rống rãi do kết cấu đơn giản, có thể lắp ráp nhanh chóng và khi cần có thể tháo ra di chuyển đến địa điểm khác Kho lạnh lắp ghép ngày nay rất đa dạng có thể chứa được vài ba tấn hàng đến hàng chục tấn hàng Em lựa chọn kho lạnh lắp ghép cho phần đồ án của mình Hình 2.1 mô tả cấu trúc của một kho lạnh lắp ghép.
2.1.2 Đặc điểm của tấm panel
Kết cấu kho lạnh được lắp ráp bởi các tấm panel tiêu chuẩn do nhà sản xuất quy định Hình 2.2 thể hiện cấu tạo của Panel:
Gồm có 03 lớp chính: Hai bên là các lớp tôn dày 0,5 0,6mm, phủ sơn, ở giữa là lớp Polyure thane cách nhiệt dày từ 50 200 mm tuỳ thuộc phạm vi nhiệt độ làm việc.
Hình TỔNG QUAN ĐỀ TÀI VÀ QUY HOẠCH MẶT BẰNG.7
Hình TỔNG QUAN ĐỀ TÀI VÀ QUY HOẠCH MẶT BẰNG.8 Kết cấu nền kho lạnh
(nguồn internet) Để tránh việc cơi nền với buồng bảo quản lạnh đông và buồng kết đông. Trong bản thiết kế này em lựa chọn xây dựng con lươn thông gió theo block 120. Chọn vận tốc gió trong kênh v air =3m/s, nhiệt độ trung bình kênh dẫn là 24 o C(Lấy theo nhiệt độ trung bình năm) Việc tính toán chiều dày cách nhiệt nền buồng chỉ tính toán lớp phía trên lớp sưởi nên tính nhiệt cho con lươn này có thể bỏ qua.
Hình TÍNH CÁCH ẨM CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH.9 Một số con lươn thông gió
So với panel trần và tường, panel nền do phải chịu tải trọng lớn của hàng nên sử dụng loại có mật độ cao, khả năng chịu nén tốt
Các tấm panel nền được xếp vuông góc với các con lươn thông gió Các tấm panel được liên kết với nhau bằng các móc khoá gọi là cam lock đã được gắn sẵn trong panel, vì thế lắp ghép rất nhanh, khít và chắc chắn.
Panel trần được gối lên các tấm panel tường đối diện nhau và cũng được gắn bằng khoá cam lock Khi kích thước kho quá lớn cần có khung treo đỡ panel, nếu không panel sẽ bị võng ở giữa và có thể gãy gập.
Sau khi lắp đặt xong, cần phun silicon hoặc sealant để làm kín các khe hở lắp ghép Do có sự biến động về nhiệt độ nên áp suất trong kho luôn thay đổi, để cân bằng áp bên trong và bên ngoài kho, người ta gắn trên tường các van thông áp.
Nếu không có van thông áp thì khi áp suất trong kho thay đổi sẽ rất khó khăn khi mở cửa hoặc ngược lại khi áp suất lớn cửa sẽ bị tự động mở ra.
Vật liệu bề mặt phủ 2 bên panel là vật liệu hoàn toàn cách ẩm, có thể là nhựa, nhôm lá hoặc thép lá cần có tuổi thọ ngang với tuổi thọ kho lạnh Những vật liệu thường dùng hiện nay là:
Tôn mạ màu (Color Bond Steel Sheet ) dày 0,5 0,8mm.
Tôn phủ PVC (PVC Coatef Steel Sheet) dày 0,5 0,8mm.
Tôn inox (Stainless Steel Sheet) 0,5 0,8 mm.
Các tấm có thể ở dạng phẳng nhưng cũng có thể cán sóng để tăng thêm động cứng vững cho panel.
Vật liệu cách nhiệt là polyurethane phun Khối lượng riêng 38-40 kg/m 3 , cường độ chịu nén 0,2 đến 0,29Mpa, tỷ lệ điền đầy bọt trong panel 95%; chất tạo bọt là R141b không phá hủy ozon ( chất tạo bọt cũ là R11 ).
Chiều dài tối đa của panel là 12m;
Chiều rộng tối đa của panel là 1,2m;
Chiều rộng tiêu chuẩn là 300, 600, 900 và 1200m;
Chiều dày tiêu chuẩn là 50, 70, 100, 125, 150 và 175mm.
Phương pháp lắp ghép: mộng âm dương hoặc cam lock.
Khóa cam: Đơn giản, dễ sử dụng Hình 2.2 giới thiệu nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của khóa cam
Thường được sử dụng với khóa cam để tăng hiệu quả cách nhiệt Nguyên tắc là một cạnh panel bố trí lõm còn cạnh tương ứng của panel ghép có vấu lồi để ăn khớp hoàn toàn với nhau, qua đó tránh được khe hở ở mối ghép panel với nhau, với trần, nền…Mộng âm dương được thể hiện qua Hình 2.3
Hình TỔNG QUAN ĐỀ TÀI VÀ QUY HOẠCH MẶT BẰNG.10 Nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của khóa cam [1]
Tính cách nhiệt cho tường và trần nhờ panel
2.2.1 Chọn panel theo nhiệt độ
Theo bảng 3.9 sách Thiết kế hệ thống lạnh của thầy Nguyễn Đức Lợi ta chọn được:
Bảng TÍNH CÁCH ẨM CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH.4 Độ dày panel theo nhiệt độ
STT Chiều dày mm Hệ số truyền nhiệt K
W/m 2 K Lĩnh vực ứng dụng của kho
1 75 0,3 Kho lạnh nhiệt độ dương 0 đến 5 ℃ Vách ngăn kho lạnh-
3 50 0,43 Điều hòa không khí ở các khu vực công nghiệp, nhiệt độ trong phòng 20 ℃
2.2.2 Kiểm tra chiều dày và hệ số truyền nhiệt của panel
Chiều dày lớp cách nhiệt tính theo công thức tính hệ số truyền nhiệt k qua vách phẳng nhiều lớp lấy từ công thức (3-1) trang 97 trong tài liệu [1] k= 1
(PT TÍNH CÁCH ẨM CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH.
Suy ra chiều dày lớp cách nhiệt: δ cn =λ cn [ 1 k − ( α 1 1 + ∑ i=1 n δ λ i i + α 1 2 ) ] (PT TÍNH CÁCH ẨM CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH.
δcn: Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, [m]
λcn: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, [W/mK]
α1: hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới tường cách nhiệt,
α2: hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh tới buồng lạnh, [W/m 2 K]
δi: Bề dày yêu cầu của lớp vật liệu thứ i, [m]
λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, [W/mK]
Theo bảng 3.7 trong tài liệu [1] trang 98 ta có hệ số tỏa nhiệt:
Bảng TÍNH CÁCH ẨM CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH.5 Hệ số tỏa nhiệt
Bề mặt vách Hệ số tỏa nhiệt α, W/m 2 k
Bề mặt của vách ngoài và mái 23,3
Bề mặt trong của buồng đối lưu tự nhiên của hành lang
Bề mặt trong của buồng bảo quản hàng lạnh 9
Bề mặt trong của buồng kết đông và buồng gia lạnh 10,5
- Hệ số tỏa nhiệt của môi trường 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;
- Hệ số tỏa nhiệt từ vách buồng vào buồng lạnh: α2 = 10,5 W/m 2 K;
Bảng TÍNH CÁCH ẨM CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH.6 Vật liêu làm panel
Vật liệu Chiều dày δ, m Hệ số dẫn nhiệt 𝜆, W/Mk
Tính cách nhiệt cho buồng bảo quản lạnh
2.3.1 Tấm sườn buồng bảo quản lạnh
Kho bảo quản lạnh có nhiêt độ 2 o C, theo Bảng 2.1, k = 0,3 W/m 2 K. δ cn =0,022[ 0 1 ,3 − ( 23 1 ,3 + 2.0,0006 45 , 36 + 2.0,0005 0,0808 + 1 9 ) ] =0 ,07 (m )p ( mm)
Chiều dày panel cần chọn: δ panel p+2(0,6+0,5)r,2(mm) Theo bảng 3-9 (T113 tài liệu [1]), ta chọn panel dày 75 mm có hệ số truyền nhiệt k = 0,3 W/m 2 K.
Hệ số truyền nhiệt thực của vách khi đó là: k t h uc = 1
2.3.2 Tấm trần buồng bảo quản lạnh
Kho bảo quản lạnh có nhiêt độ 2 o C, theo Bảng 2.1, k = 0,3 W/m 2 K. δ cn =0,022[ 0 1 , 3 − ( 1 7 + 2.0,0006 45 , 36 + 2.0,0005 0,0808 + 1 9 ) ] =0,068 ( m )h (mm )
Chiều dày panel cần chọn: δ panel h+2(0,6+0,5)p,2(mm) Theo bảng 3-9 (T113 tài liệu [1]), ta chọn panel dày 75 mm có hệ số truyền nhiệt k = 0,3 W/m 2 K.
Hệ số truyền nhiệt thực của vách khi đó là: k t h uc = 1
2.3.3 Tính chọn nền buồng bảo quản Ở phần 2.1.2 chương 2, chúng ta đã xác định được cấu trúc nền kho lạnh Từ đó, ta xác định được các thông số cần thiết tính toán chiều dày lớp cách nhiệt như sau:
Bảng TÍNH CÁCH ẨM CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH.7 Các thông số vật liệu cách nhiệt nền
4 Perganin và giấy dầu cách ẩm 0,001 0,18
Với phòng bảo quản lạnh nhiệt độ yêu cầu 1 o C theo bảng 3-6 tài liệu [1] ta có hệ số truyền nhiệt có nền sưởi là k= 0,41 W/m 2 K.
Chiều dày lớp cách nhiệt polyurethan tối thiểu là: δ CN =0,047.[ 0 , 1 41 − ( 1 6 + 0 0 , ,9 03 + 1 0 , ,4 2 + 0,001 0 , 18 + 0,005 0 , 18 + 0 1 ,15 ,6 ) ] =0 ,09 ( m )
Chọn chiều dày lớp cách nhiệt polyurethan rót ngập cần thiết là δ =0 , 1 m
Tính lại hệ số truyền nhiệt: k= 1
2.3.4 Kiểm tra đọng sương Để không bị đọng sương thì nhiệt độ bề mặt ngoài tấm panel của buồng bảo quản lạnh phải cao hơn nhiệt độ đọng sương của không khí môi trường Điều kiện để không bị đọng sương xác định theo công thức: k ≤ k s =0,95 α 1 t 1 −t s t 1 −t 2
(PT TÍNH CÁCH ẨM CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH.
Trong đó: k : Hệ số truyền nhiệt thực của vách cách nhiệt (W/m²K) k s :Hệ số truyền nhiệt lớn nhất để không bị đọng sương (W/m²K) t 1 :Nhiệt độ bên ngoài vách panel(ºC) t s :Nhiệt độ đọng sương của môi trường bên ngoài vách(ºC) t 2 :Nhiệt độ buồng bảo quản (ºC)
Vì đặt sau vách kho nên ta lấy nhiệt độ ngoài vách panel t 1 = 0 , 7 t nt t nt : Nhiệt độ ngoài trời (ºC)
Kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt lớn nhất để không bị đọng sương theo mùa Giá trị nhỏ hơn sẽ đảm bảo để lấy so sánh với hệ số truyền nhiệt thực của vách và kiểm tra đọng sương.
Bảng TÍNH CÁCH ẨM CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH.8 Tính toán hệ số ks đọng sương buồng bảo quản lạnh
Mùa Nhiệt độ ngoài trời
Nhiệt độ ngoài panel (ºC) Độ ẩm (%)
Nhiệt độ đọng sương ngoài panel
Hệ số truyền nhiệt lớn nhất để không đọng sương (W/m2k)
2.3.5 Bảng kết quả tính toán
Bảng TÍNH CÁCH ẨM CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH.9 Kết quả tính cách nhiệt, cách ẩm buồng bảo quản lạnh
Tấm sườn Tấm trần Nền δ (m) 0,075 0,075 0,1 k (W/m 2 K) 0,28 0,272 0,385 ks (W/m 2 K) 3,164
Các tấm panel cách nhiệt đều đảm bảo không bị đọng sương, do đặc điểm hai mặt được làm bằng tôn nên hoàn toàn cách ẩm Việc tính toán cách ẩm được bỏ qua.
Tính cách nhiệt cho buồng bảo quản đông
2.4.1 Tấm sườn buồng bảo quản đông
Kho bảo quản lạnh có nhiêt độ -18 o C, theo Bảng 2.1, k = 0,22 W/m 2 K. δ cn =0,022[ 0 , 1 22 − ( 23 1 ,3 + 2.0,0006 45 ,36 + 2.0,0005 0,0808 + 10 1 , 5 ) ] =0,097 ( m) (mm )
Chiều dày panel cần chọn: δ panel +2(0,6+0,5),2(mm) Theo bảng 3-9 (T113 tài liệu [1]), ta chọn panel dày 100 mm có hệ số truyền nhiệt k = 0,3 W/m 2 K.
Hệ số truyền nhiệt thực của vách khi đó là: k t h uc = 1
2.4.2 Tấm trần buồng bảo quản đông
Kho bảo quản lạnh có nhiêt độ -18 o C, theo Bảng 2.1, k = 0,3 W/m 2 K. δ cn =0,022[ 0 1 ,3 − ( 1 7 + 2.0,0006 45 ,36 + 2.0,0005 0,0808 + 10 1 , 5 ) ] =0,094 ( m) ( mm)
Chiều dày panel cần chọn: δ panel +2(0,6+0,5),2(mm) Theo bảng 3-9 (T113 tài liệu [1]), ta chọn panel dày 100 mm có hệ số truyền nhiệt k = 0,22 W/m 2 K.
Hệ số truyền nhiệt thực của vách khi đó là: k t h uc = 1
2.4.3 Tính chọn nền buồng bảo quản đông Ở phần 2.1.2 chương 2, chúng ta đã xác định được cấu trúc nền kho lạnh Từ đó, ta xác định được các thông số cần thiết tính toán chiều dày lớp cách nhiệt như sau:
Bảng TÍNH CÁCH ẨM CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH.10 Các thông số vật liệu cách nhiệt nền (Bảng 3-1 tài liêu [1] )
4 Perganin và giấy dầu cách ẩm 0,001 0,18
Với phòng bảo quản lạnh nhiệt độ yêu cầu -18 o C theo bảng 3-6 tài liệu [1] ta có hệ số truyền nhiệt có nền sưởi là k= 0,226 W/m 2 K.
Chiều dày lớp cách nhiệt polyurethan tối thiểu là: δ CN =0,047.[ 0,226 1 − ( 1 6 + 0 0 ,03 , 9 + 0 1 , ,2 4 + 0,001 0 ,18 + 0,005 0 ,18 + 0 1 ,15 ,6 + 0 1 ,12 ,6 ) ] = 0,178 ( m )
Chọn chiều dày lớp cách nhiệt polyurethan rót ngập cần thiết là δ=0,2m
Tính lại hệ số truyền nhiệt: k= 1
2.4.4 Kiểm tra đọng sương Để không bị đọng sương thì nhiệt độ bề mặt ngoài tấm panel của buồng bảo quản lạnh phải cao hơn nhiệt độ đọng sương của không khí môi trường Điều kiện để không bị đọng sương xác định theo công thức: k ≤ k s =0,95 α 1 t 1 −t s t 1 −t 2
(PT TÍNH CÁCH ẨM CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH.
Trong đó: k : Hệ số truyền nhiệt thực của vách cách nhiệt (W/m²K) k s :Hệ số truyền nhiệt lớn nhất để không bị đọng sương (W/m²K) t 1 :Nhiệt độ bên ngoài vách panel(ºC) t s :Nhiệt độ đọng sương của môi trường bên ngoài vách(ºC) t 2 :Nhiệt độ buồng bảo quản (ºC)
Vì đặt sau vách kho nên ta lấy nhiệt độ ngoài vách panel t 1=0,7.t nt t nt : Nhiệt độ ngoài trời (ºC)
Kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt lớn nhất để không bị đọng sương theo mùa Giá trị nhỏ hơn sẽ đảm bảo để lấy so sánh với hệ số truyền nhiệt thực của vách và kiểm tra đọng sương.
Bảng TÍNH CÁCH ẨM CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH.11 Tính toán hệ số ks đọng sương buồng bảo quản đông
Mùa Nhiệt độ ngoài trời
Nhiệt độ ngoài panel (ºC) Độ ẩm (%)
Nhiệt độ đọng sương ngoài panel
Hệ số truyền nhiệt lớn nhất để không đọng sương (W/m2k)
Bảng TÍNH CÁCH ẨM CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH.12 Bảng kết quả tính cách nhiệt,cách ẩm buồng bảo quản đông
Tấm sườn Tấm trần Nền δ (m) 0,1 0,1 0,2 k (W/m 2 K) 0,213 0,209 0,204 ks (W/m 2 K) 0,829
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH
Tổng quan
Tính nhiệt kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài đi vào kho lạnh Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bên ngoài 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 đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh
Q2 - dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra trong quá trình xử lý lạnh
Q3 - dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh
Q4 - dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh
Q5 - dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp (rau quả, hoa )
Dòng nhiệt tổn thất Q =∑ Q i tại một thời điểm nhất định gọi là phụ tải nhiệt của thiết bị lạnh Đặc điểm của các dòng nhiệt là chúng thay đổi liên tục theo thời gian Sản phẩm bảo quản ở đây là cá phile, không cần thông gió buồng lạnh và không có sự hô hấp từ sản phẩm Nên có thể bỏ qua dòng nhiệt Q3 và Q5.
Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q 1
Q11 - dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ.
Q12 - dòng nhiệt qua tường bao và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời Do có kết cấu bao che bên ngoài nên ta không tính đến Q 12
Dòng nhiệt Q11 được xác định bằng biểu thức:
Trong đó: k t – hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che theo chiều dày cách nhiệt thực.
F – diện tích bề mặt của kết cấu bao che (m 2 ) t 1 – Nhiệt độ môi trường bên ngoài ( o C) t 2 – Nhiệt độ trong buồng lạnh ( o C)
Nhiệt độ bên ngoài hành lang và vách các phòng tiếp xúc với nhau như đã chọn ở mục 2.3.4 là t &,5 o C, nhiệt độ vách tiếp xúc với tường bao bên ngoài của kho lạnh lấy theo nhiệt độ môi trường là t 7,8 o C Nhiệt độ ngoài phía dưới nền lấy theo nhiệt độ trong kênh gió buồng bảo quản lạnh 20 o C, bảo quản đông 18 o C.
Tổng thất dòng nhiệt Q1, kW 108,24
Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra
3.3.1 Đối với bảo quản lạnh
Với buồng bảo quản lạnh, ta có công thức:
h1: là entanpi của sản phẩm trước khi đưa vào buồng bảo quản lạnh với nhiệt độ t1=6 o C => h1 = 286,95 (kJ/kg) Tra Bảng 4-2 tài liệu [1]
h2: là entanpi của sản phẩm sau khi đưa vào buồng bảo quản đông, với t2=2 o C
=> h2 = 272,9 (kJ/kg) Tra Bảng 4-2 tài liệu [1]
M: năng suất nhập vào buồng bảo quản đông trong một ngày đêm.
Trong đó: đối với kho lạnh phân phối
Eđ: Dung tích kho lạnh bảo quản, t
B: Hệ số quay vòng, B=5÷6 m: Hệ số nhập hàng không đồng đều, m=1,5 ψ: Tỉ lệ nhập hàng có nhiệt độ không cao hơn -8 0 C , ψ=0,65÷0,85
Khối lượng cá bảo quản lạnh là: Eđ50 tấn
3.3.2 Đối với bảo quản đông
Với buồng bảo quản lạnh, ta có công thức:
h1: là entanpi của sản phẩm trước khi đưa vào buồng bảo quản lạnh với nhiệt độ t1=-15 o C => h1 = 14,3 (kJ/kg) Tra Bảng 4-2 tài liệu [1]
h2: là entanpi của sản phẩm sau khi đưa vào buồng bảo quản đông, với t2=-18 oC => h2 = 5 (kJ/kg) Tra Bảng 4-2 tài liệu [1]
M: năng suất nhập vào buồng bảo quản đông trong một ngày đêm.
Trong đó: đối với kho lạnh phân phối
Eđ: Dung tích kho lạnh bảo quản, t
B: Hệ số quay vòng, B=5÷6 m: Hệ số nhập hàng không đồng đều, m=2,5 ψ: Tỉ lệ nhập hàng có nhiệt độ không cao hơn -8 0 C , ψ=0,65÷0,85
Khối lượng cá bảo quản lạnh là: Eđ50 tấn
Bảng TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH.13 Dòng nhiệt sản phẩm tỏa ra Q 2
Các dòng nhiệt vận hành Q 4
Các dòng nhiệt do vận hành Q4 gồm dòng nhiệt do đèn chiếu sáng Q41, do người làm việc trong các buồng Q42, do các động cơ điện Q43, dòng nhiệt do mở cửa
Dòng nhiệt do chiếu sáng được xác định bằng công thức 4-17 trong tài liệu [1]
A – Nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1 m 2 diện tích buồng hay diện tích nền,W/m
2 Đối với buồng bảo quản A=1,2 W/m 2
Dòng nhiệt do người làm việc trong buồng xác định bằng công thức 4-18 trong tài liệu [1].
Q 42 50.n(W) (CT 3.7) n – số người làm việc trong buồng.
350– nhiệt lượng do một người thải ra khi làm việc nặng nhọc, W/người. Với buồng bảo quản lạnh 4 người, buồng bảo quản đông 3 người
Dòng nhiệt do động cơ điện xác định bằng công thức công thức 4-19a trong tài liệu [1].
N – công suất của động cơ điện, kW.
1000 – hệ số chuyển đổi kW ra W.
Công suất động cơ điện trong buồng lạnh lấy như sau:
- Buồng bảo quản lạnh: N = 2 kW
- Buồng bảo quản đông: N = 5 kW
Dòng nhiệt do mở của xác định bằng công thức 4-20 trong tài liệu [1].
B – dòng nhiệt riêng khi mở cửa, W/m 2
F – diện tích buồng bảo quản, m 2
Dòng nhiệt riêng khi mở của lấy như sau:
Kết quả tính toán dòng nhiệt tổn thất trong quá trình vận hành như sau:
Bảng TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH.14 Dòng nhiệt do vận hành Q 4
Tổng tổn thất với 6 BQL+ 6 BQĐ là 94,32
Tính toán phụ tải máy nén và các thiết bị
Phụ tải nhiệt cho thiết bị được lấy bằng tổng các tải nhiệt thành phần có giá trị cao nhất, như công thức (CT 3.1) đã nêu Tải nhiệt máy nén cũng tính bằng tổng các tải nhiệt thành phần nhưng chỉ với 80% dòng nhiệt tổn thất Q1, 100% dòng nhiệt sản phẩm tỏa ra Q2, 60% dòng nhiệt vận hành Q4.
Năng suất lạnh của máy nén đối với mỗi nhóm buồng có nhiệt độ sôi giống nhau được xác định theo biểu thức:
Q MN – tổng nhiệt tải máy nén với mỗi loại buồng lạnh. k – hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh. b – hệ số thời gian làm việc, ở đây chọn b = 0,9.
Hệ số tính đến tổn thất lạnh trên đường ống và thiết bị của thiết bị hệ thống làm lạnh trực tiếp phụ thuộc vào nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh trong dàn làm lạnh không khí như trong bảng sau:
Bảng TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH.15 Hệ số lạnh ứng với t o t0,°C -40 -30 -10 k 1,1 1,07 1,05
Bảng 3.4 tính chi tiết phụ tải thiết bị, phụ tải máy nén cho từng buồng bảo quản từ đó đưa ra được năng suất lạnh của máy nén đối với mỗi nhóm buồng.
Bảng TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH.16 Phụ tải thiết bị, máy nén và năng suất lạnh
Nhiệt độ buồng oC Q1, kW Q2, kW Q4, kW Thiết bị Máy nén Dàn bay hơi BQL 1
TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ LỰA CHỌN MÁY NÉN
Đặc điểm và tính chất của môi chất lạnh
R717 hay Amoniac là chất khí không màu, có mùi rất hắc độc với con người.
Ở áp suất khí quyển, nhiệt độ sôi t s =−33,55 ( o C)
Áp suất ngưng tự, nhiệt độ cuối tầm nén cao.
Không hoà tan dầu bôi trơn nên phải có bình tách dầu tránh dầu bám lên bề mặt
Môi chất dẫn điện nên phải dùng máy nén kín.
Chọn các thông số làm việc
Chế độ làm việc của hệ thống lạnh được đặc trưng bởi 4 thông số nhiệt độ:
- Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh to
- Nhiệt độ ngưng tụ môi chất lạnh tk
- Nhiệt độ quá lạnh lỏng môi chất ( trước tiết lưu) tql
- Nhiệt độ quá nhiệt hơi môi chất (trước khi hút về máy nén) tqn
4.2.1 Nhiệt độ sôi môi chất lạnh
Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh có thể được tính theo biểu thức: t o =t b − Δ t o (CT 4.1) tb – nhiệt độ buồng lạnh Δ t o - hiệu nhiệt độ yêu cầu.
Theo tài liệu [1] trang 205, đối với dàn bay hơi trực tiếp, nhiệt độ bay hơi lấy thấp hơn nhiệt độ buồng từ 8 ÷ 13 o C Lựa chọn cho hệ thống Δ t o o C
4.2.2 Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất
Nhiệt độ ngưng tụ của hệ thống phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ Lựa chọn phương pháp giải nhiệt bằng nước cho bình ngưng tụ cho hệ thống tk tính bằng biểu thức như sau: t k = t w 2 + Δ t k (CT 4.2) t w2 – nhiệt độ nước nước ra khỏi bình ngưng. Δ t k - hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu (Lấy bằng 5 o C)
Với bình ngưng ống vỏ nằm ngang chọn Δ t w =5K, biểu thức liên hệ giữa nhiệt độ nước ra và nước vào bình ngưng là: t w 2 =t w 1 +5 (CT 4.3) t w 1 - nhiệt độ nước vào bình ngưng t w 2 - nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng
Nước được tuần hoàn qua tháp giải nhiệt nên nhiệt độ nước vào bình ngưng cao hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt từ 3 ÷ 4 o C Nhiệt độ nhiệt kế ướt lấy từ Bảng 1.1 bằng 29,1 o C Vậy nhiệt đô nước vào bình ngưng sẽ lấy t w 1 2 , 5 o C Suy ngược lại (CT
4.3) và (CT 4.2) ta có nhiệt độ ngưng tụ t k B,5 o C
Nhiệt độ quá lạnh tql
Là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi vào van tiết lưu Nhiệt độ quá lạnh càng thấp năng suất lạnh càng lớn, vì vậy người ta thường cố gắng hạ nhiệt độ quá lạnh xuống càng thấp càng tốt.
Ngày nay, do thiết bị quá lạnh làm cho máy lạnh thêm cồng kềnh tiêu tốn vật tư làm giá thành tăng lên mà hiệu quả lạnh đem lại không cao các máy lạnh ngày nay hầu như không còn trang bị thiết bị quá lạnh.
Đối với môi chất lạnh NH3 cũng không được bố trí thiết bị hồi nhiệt để quá lạnh Nhưng nhiệt độ quá lạnh khi qua thiết bị trao đổi nhiệt ngược chiều cũng vẫn cao hơn nhiệt độ nước vào 3-5°C t ql = t w 1 + 5 (CT 4.4)
Thay t w1 vào CT 4.5 ta được nhiệt độ quá lạnh: t ql 2,5+3,56° C
Là nhiệt độ của hơi trước khi vào máy nén Nhiệt độ hơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất để tránh hiện tượng thủy kích cho máy nén Đối với máy nén dùng môi chất NH3 do nhiệt độ cuối tầm nén rất cao nên độ quá nhiệt hơi hút có thể chọn thấp Theo tài liệu [1] trang 212, để đảm bảo an toàn cho máy nén làm việc em chọn t qn = 5 K:
Sự quá nhiệt hơi hút của máy lạnh amoniac đạt được bằng 3 cách:
- Quá nhiệt ngay trong dàn lạnh khi sử dụng các loại van tiết lưu nhiệt
- Quá nhiệt nhờ hòa trộn với hơi nóng trên đường về máy nén
- Quá nhiệt do tổn thất nhiệt trên đường ông từ thiết bị bay hơi về máy nén. t h =t 0 +5 (CT 4.5)
4.2.5 Bảng tính nhiệt độ làm việc của chu trình
Bảng TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ LỰA CHỌN MÁY NÉN.17 Nhiệt độ tính toán máy nén theo từng buồng
Tính toán, lựa chọn và kiểm tra máy nén cho buồng bảo quản lạnh
Với môi chất sử dụng là NH3, dựa vào phần mềm CoolPack ta tra được áp suất của môi chất theo nhiệt độ.
Bảng TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ LỰA CHỌN MÁY NÉN.18 Bảng nhiệt độ, áp suất bay hơi, ngưng tụ của buồng BQL
To ( o C) Po (Bar) Tk ( o C) Pk (Bar)
Thấy < 9 nên sử dụng chu trình máy lạnh nén hơi một cấp không có hồi nhiệt.
Vì máy nén một cấp dùng môi chất NH3 nên nhiệt độ cuối tầm nén lên rất cao
“hơn 110°C” vì có quá nhiệt Khi nhiệt độ cuối tầm nén cao thì NH3 sẽ bị phân rã. Nên sẽ đặt ra giải pháp là giảm thiểu độ quá nhiệt tới mức tối thiểu là 0K
Sơ đồ chu trình lạnh một cấp: Điểm nút trạng thái của chu trình như sau:
1- 2: Quá trình nén đoạn nhiệt lên áp suất cao nhiệt độ cao1'.
2- 3’: Ngưng tụ đẳng áp trong thiết bị ngưng tụ.
3’- 3: Tiếp tục nhả nhiệt trong thiết bị hồi nhiệt.
3- 4: Tiết lưu xuống áp suất bay hơi.
4- 1’: Bay hơi đẳng áp trong thiết bị bay hơi.
1’- 1: Quá nhiệt hơi môi chất về máy nén.
Hình TỔNG QUAN ĐỀ TÀI VÀ QUY HOẠCH MẶT BẰNG.12 Sơ đồ chu trình lạnh
Từ trạng thái môi chất trên ta xác định được thông số trạng thái của môi chất tại các điểm nút nhờ phần mềm EES, thể hiện trong Bảng 4.3
Bảng TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ LỰA CHỌN MÁY NÉN.19 Thông số trạng thái chu trình buồng bảo quản lạnh
T, o C P, bar h, kJ/kg v, m 3 /kg s, kJ/kgK x
Do nhiệt độ cuối tâm nén cao nên đổi sang chu trình 2 cấp
Sơ đồ chu trình lạnh 2 cấp nén làm mát trung gian hoàn toàn cho buồng bảo quản đông: Áp suất trung gian: p tg =√ p o p k (CT 4.7) p tg =√ 3 , 15.16 ,66=7 ,13 ¯ ¿
Từ Hình 4.2,ta xác định từng trạng thái cũng như chu trình của môi chất lạnh như sau:
1’ – 1 Quá trình quá nhiệt hơi môi chất
1’ – 2 Quá trình nén hạ áp từ áp suất po lên áp suất trung gian
Hình TỔNG QUAN ĐỀ TÀI VÀ QUY HOẠCH MẶT BẰNG.13 Chu trình hai cấp nén bình trung gian ống xoắn làm mát hoàn toàn (Tài liệu [1] trang 231)
2 – 3 Quá trình khí sau máy nén hạ áp được sục thẳng nào bình trung gian để làm mát hơi quá nhiệt xuống hơi bão hòa tại x=1
3 – 4 Quá trình nén cao áp từ áp suất trung gian đến áp suất ngưng tụ
5 – 6 Quá trình làm mát lỏng môi chất ở áp suất cao
5 – 7 Quá trình tiết lưu phụ để làm mát bình trung gian
5 – 6 – 10 Quá trình tiết lưu chính.
Khi đó, tra bằng Coolpack ta thiết lập được bảng sau:
Bảng TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ LỰA CHỌN MÁY NÉN.20 Thông số trạng thái chu trình buồng bảo quản lạnh
Ta xác định được năng suất lạnh của buồng bảo quản đông theo Chương 3:
Năng suất lạnh riêng khối lương: q 0 =h 1' −h 10 53−291,161,9(kJ kg) Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén: m tt =Q o q o = 80,67
Tính toán máy nén hạ áp ở buồng bảo quản đông
Thể tích hút thực tế của máy nén hạ áp :
T, o C P, bar h, kJ/kg v, m 3 /kg s, kJ/kgK
V ttHA =m tt v 1 =0,069.0,3968=0,0274(m 3 /s) Hiệu suất thể tích:
Trong đó: m = 0,95 1,1 đối với NH3, chọn m= 0,98 c = 2-6%: tỷ số thể tích chết, chọn c = 0,04 ΔPtg = ΔPo = 0,005 ÷ 0,01 MPa Ta chọn ΔPtg = ΔPo = 0,08bar
Thể tích hút lý thuyết :
0,849 =0,032(m 3 /s) Công nén riêng: l 1 =h 2−h 178−14662(kJ kg) Công nén đoạn nhiệt:
N s =m tt l 1 =0,069 112=7,728(kW) Hiệu suất chỉ thị: η i =0,001.t o +T o
287,36=0,91 Trong đó: b = 0,001 với máy nén amoniac t0 – Nhiệt độ sôi, o C
0,91=8,49(kW) Công suất ma sát:
N ms =V ttHS p ms =0,0274.59=1,617(kW) Theo tài liệu [2] trang 50, chọn áp suất ma sát riêng pms = 59 kPa với máy nén NH3 thẳng dòng.
Tính toán máy nén cao áp ở buồng bảo quản đông
Xét phương trình bảo toàn entanpy tại bình trung gian ống xoắn:
Vậy ta tính được lưu lượng m3 đi vào máy nén cao áp:
1476−371 =0,08(kg s ) Thể tích hút thực tế:
V ttCA =m 3 v 3 =0,01.0,288=0,014(m 3 /s) Hiệu suất thể tích:
❑ HA ={ p tg − p ∆ p tg tg −c [ ( p k + p ∆ p tg k ) m 1 − p tg − p ∆ p tg tg ] } T T tg k
Trong đó: m = 0,95 1,1 đối với NH3, chọn m= 0,98 c = 0,03 0,05: tỷ số thể tích chết, chọn c = 0,04 ΔPtg = ΔPk = 0,005 ÷ 0,01 MPa Ta chọn ΔPtg = ΔPk = 0,08 bar
Từ đó Hiệu suất thể tích tại máy nén cao áp là:
Thể tích hút lý thuyết cao áp:
0,85 =0,016(m 3 /s) Công nén riêng: l 2 =h 4 −h 3 94−14768(kJ kg) Công nén đoạn nhiệt cao áp:
Hiệu suất chỉ thị: η i =0,001.t tg +T tg
315,5 =0,93 Trong đó: b = 0,001 với máy nén amoniac
0,93,15(kW) Công suất ma sát:
N ms =V ttCA p ms =0,014.59=0,826(kW) Theo tài liệu áp [2] suất ma sát riêng p ms Y kPa đối với máy nén NH3
4.3.2 Chọn máy nén và kiểm tra máy nén BQL
Sử dụng phần mềm “MYCOM” tính chọn máy nén cho buồng bảo quản lạnh với những thông số như sau:
- Năng suất lạnh yêu cầu: Qo = 80,67 kW
- Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 42,5 o C
- Nhiệt độ bay hơi: to = -8 o C
Ta sử dụng phần mềm “MYCOM” xác định được máy nén phù hợp với moden :
- Máy nén: N62C-máy nén piston
- Các thông số chi tiết của Máy nén sẽ được thể hiện tại Phụ lục 1, sau khi kiểm tra ta xác định được các thông số của máy nén đáp ứng các thông số đã tính
- Sử dụng phần mềm Mycom ta chọn được 2 máy nén trong đó 1 máy nén dùng để dự phòng với thông số sau:
Tính toán, lựa chọn và kiểm tra máy nén cho buồng bảo quản đông
Với môi chất sử dụng là NH3, dựa vào phần mềm CoolPack ta tra được áp suất của môi chất theo nhiệt độ.
Bảng TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ LỰA CHỌN MÁY NÉN.21 Bẳng nhiệt độ, áp suất bay hơi, ngưng tụ của buồng BQL
To ( o C) Po (Bar) Tk ( o C) Pk (Bar)
Thấy > 9 nên sử dụng chu trình máy lạnh nén hơi hai cấp với mục đích chính:
- Cải thiện hệ số cấp của máy nén
- Giữ cho nhiệt độ cuối tầm nén không quá cao
- Đạt được nhiệt độ sôi tương đối thấp
Hình TỔNG QUAN ĐỀ TÀI VÀ QUY HOẠCH MẶT BẰNG.14
Thông số sơ bộ máy nén theo [4]
Sơ đồ chu trình lạnh 2 cấp nén làm mát trung gian hoàn toàn cho buồng bảo quản đông: Áp suất trung gian: p tg = √ p o p k (CT 4.7) p tg =√ 1,315.16 ,66=4 , 68 ¯ ¿
Từ Hình 4.2,ta xác định từng trạng thái cũng như chu trình của môi chất lạnh như sau:
1’ – 1 Quá trình quá nhiệt hơi môi chất
1’ – 2 Quá trình nén hạ áp từ áp suất po lên áp suất trung gian
2 – 3 Quá trình khí sau máy nén hạ áp được sục thẳng nào bình trung gian để làm mát hơi quá nhiệt xuống hơi bão hòa tại x=1
3 – 4 Quá trình nén cao áp từ áp suất trung gian đến áp suất ngưng tụ
5 – 6 Quá trình làm mát lỏng môi chất ở áp suất cao
5 – 7 Quá trình tiết lưu phụ để làm mát bình trung gian
5 – 6 – 10 Quá trình tiết lưu chính.
Khi đó, tra bằng Coolpack ta thiết lập được bảng sau:
Hình TỔNG QUAN ĐỀ TÀI VÀ QUY HOẠCH MẶT BẰNG.15 Chu trình hai cấp nén bình trung gian ống xoắn làm mát hoàn toàn (Tài liệu [1] trang 231)
Bảng TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ LỰA CHỌN MÁY NÉN.22 Thông số trạng thái chu trình buồng bảo quản đông
Xác định các điểm nút và lưu lượng khối lượng: Điểm 1’: Từ to = -28 o C và x =1 ta xác định được p1’ , h1’ , v1’ Điểm 1: Xác định nhờ pk và to +5°K Điểm 2: Xác định giao điểm của s1 = const và ptg ta xác định được điểm 2 Điểm 3: Xác định tại x=1 và ptg Điểm 4: Xác định giao điểm của s2 = const và pk ta xác định được điểm 5 Điểm 5’: Xác định tại x=0 và pk Điểm 5: Xác định tại pk và tql Điểm 7: Xác định tại ptg và h7=h5 Điểm 8: Trùng điểm 3
T, o C P, bar h, kJ/kg v, m 3 /kg s, kJ/kgK
10 -28 1,315 235 0,1067 1,171 Điểm 9: xác định tại x=0 và ptg Điểm 6: Xác định tại pk và t6= t9+5K Điểm 10: Xác định tại Po và h10=h6
Ta xác định được năng suất lạnh của buồng bảo quản đông theo Chương 3:
Năng suất lạnh riêng khối lương: q 0 =h 1' −h 1026−23591(kJ kg) Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén: m tt =Q o q o ,84
Tính toán máy nén hạ áp ở buồng bảo quản đông
Thể tích hút thực tế của máy nén hạ áp :
V ttHA =m tt v 1 =0,081.0 , 9=0 , 073( m 3 / s ) Hiệu suất thể tích:
Trong đó: m = 0,95 1,1 đối với NH3, chọn m= 0,98 c = 2-6%: tỷ số thể tích chết, chọn c = 0,04 ΔPtg = ΔPo = 0,005 ÷ 0,01 MPa Ta chọn ΔPtg = ΔPo = 0,08bar
Thể tích hút lý thuyết :
0,737=0,099(m 3 /s) Công nén riêng: l 1 =h 2−h 113−14265(kJ kg) Công nén đoạn nhiệt:
N s =m tt l 1 =0,081.175,175(kW)Hiệu suất chỉ thị: η i =0,001.t o +T o
275,3=0,86 Trong đó: b = 0,001 với máy nén amoniac t0 – Nhiệt độ sôi, o C
0,86 ,48(kW) Công suất ma sát:
Theo tài liệu [2] trang 50, chọn áp suất ma sát riêng pms = 59 kPa với máy nén NH3 thẳng dòng.
Tính toán máy nén cao áp ở buồng bảo quản đông
Xét phương trình bảo toàn entanpy tại bình trung gian ống xoắn:
Vậy ta tính được lưu lượng m3 đi vào máy nén cao áp:
1465−371 =0,1(kg s ) Thể tích hút thực tế:
V ttCA =m 3 v 3 =0,01.0,288=0,027(m 3 /s) Hiệu suất thể tích:
❑ HA ={ p tg − p ∆ p tg tg −c [ ( p k + p ∆ p tg k ) m 1 − p tg − p ∆ p tg tg ] } T T tg k
Trong đó: m = 0,95 1,1 đối với NH3, chọn m= 0,98 c = 0,03 0,05: tỷ số thể tích chết, chọn c = 0,04 ΔPtg = ΔPk = 0,005 ÷ 0,01 MPa Ta chọn ΔPtg = ΔPk = 0,08 bar m1h5+m1h2+(m3-m1).h7=m3.h3+m1.h6 (CT 4.8) m 3 =m 1 h 2 +h 5 −h 7 −h 6 h 3 −h 7
Từ đó Hiệu suất thể tích tại máy nén cao áp là:
Thể tích hút lý thuyết cao áp:
0,764=0,036(m 3 /s) Công nén riêng: l 2 =h 4 −h 3 48−14653(kJ kg) Công nén đoạn nhiệt cao áp:
N s =m 3 l 2 =0,1.183,3(kW) Hiệu suất chỉ thị: η i =0,001.t tg +T tg
315,5=0,87 Trong đó: b = 0,001 với máy nén amoniac
0,87!,03(kW) Công suất ma sát:
N ms =V ttCA p ms =0,027.59=1,18(kW) Theo tài liệu áp [2] suất ma sát riêng p ms Y kPa đối với máy nén NH3
4.4.2 Chọn máy nén và kiểm tra máy nén BQĐ
Sử dụng phần mềm “MYCOM” tính chọn máy nén cho buồng bảo quản lạnh với những thông số như sau:
- Năng suất lạnh yêu cầu: Qo = 96,84 kW
- Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 42,5 o C
- Nhiệt độ bay hơi: to = -28 o C
Ta sử dụng phần mềm “MYCOM” xác định được máy nén phù hợp với moden :
- Máy nén: N6K- tổ hơpn hai máy nén piston ghép với nhau
- Các thông số chi tiết của Máy nén sẽ được thể hiện tại Phụ lục 2, sau khi kiểm tra ta xác định được các thông số của máy nén đáp ứng các thông số đã tính
- Sử dụng phần mềm Mycom ta chọn được 8 máy nén trong đó 2 máy nén dùng để dự phòng với thông số sau:
Hình TỔNG QUAN ĐỀ TÀI VÀ QUY HOẠCH MẶT BẰNG.16 Thông số sơ bố máy nén buồng BQĐ
TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ, THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ THIẾT BỊ PHỤ
Thiết bị ngưng tụ
5.1.1 Phân loại thiết bị ngưng tụ
Có nhiều loại thiết bị ngưng tụ làm việc theo nguyên tắc khác nhau và có kết cấu khác nhau Có một số loại thiết bị chính sau:
Thiết bị ngưng tụ làm mát nước (giải nhiệt nước):
- Bình ngưng ống vỏ nằm ngang NH3 và Freon
- Bình ngưng ống vỏ NH3 đặt đứng
Thiết bị ngưng tụ kiểu kết hợp (giải nhiệt nước và gió):
- Tháp ngưng tụ (có quạt hay dàn ngưng tụ bay hơi)
Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí ( giải nhiệt gió):
Với kho lạnh này, em lựa chọn thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước Cụ thể với môi chất sử dụng là NH3 nên thiết bị ngưng tụ được chọn là bình ngưng ống vỏ nằm ngang.
5.1.2 Tính chọn thiết bị ngưng tụ Để xác định diện tích, ta sử dụng phương trình trao đổi nhiệt:
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
k – Hệ số truyền nhiệt của thiết bị, W/m 2 K
5.1.2.1 Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ
Dựa theo tính toán ở Chương 4, ta xác định được :
Bảng TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ, THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ THIẾT BỊ PHỤ.23
Phụ tải nhiêt ngưng tụ
5.1.2.2 Xác định nhiệt độ trung bình logarit
Nhiệt độ nước vào bình ngưng: tw1 = 32,5 o C
Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng: tw2 7,5 o C
Nhiệt độ ngưng tụ : tk = 42,5 o C
Vậy hiệu nhiệt độ trung bình logarit là:
∆ t tb =∆ t max −∆ t min ln∆ t max
5.1.2.3 Hệ số truyền nhiệt của thiết bị
Kiểu thiết bị là bình ngưng ống vỏ nằm ngang với môi chất là NH3 Ta lựa chọn hệ số truyền nhiệt k = 900 W/m 2 K Theo tài liệu [1], trang 256.
5.1.2.4 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt
Từ CT 5.1 ta xác định được diện tích trao đổi nhiệt như sau:
5.1.2.5 Xác định lượng nước làm mát thiết bị
Lưu lượng nước làm mát được xác định theo công thức:
- Qk: Tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ, kW
- C: Nhiệt dung riêng của nước làm mát, C=4,186 kJ/kgK
- ρ: Khối lượng riêng của nước, ρ00 kg/m 3
- ∆tw: Độ tăng nhiệt độ của nước trước và sau, ∆tw = 5 K
V n = 219,78 4,186.1000 5=0,011(m 3 /s) Theo tài liệu [1], Bảng7-1 ta chọn được model bình ngưng của buồng kết đông theo F= 33,9 m 2
Bảng TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ, THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ THIẾT BỊ PHỤ.24
Thông số bình ngưng ống vỏ nằm ngang amonia.
Model Diện tích bề mặt
Kích thước phủ bì Số ống
Kích thước ống nối Thể tích giữa các ống
Thiết bị bay hơi
Thiết bị bay hơi là thiết bị trao đổi nhiệt trong đó môi chất lạnh lỏng hấp thụ nhiệt từ môi trường lạnh, sôi và hóa hơi Thiết bị bay hơi có thể được phân loại theo môi trường bị làm lạnh, theo điều kiện để ngập môi chất hay theo điều kiện tuần hoàn của chất tải lạnh.
Ngày nay, thiết bị bay hơi đối lưu cưỡng bức được sử dụng rất rộng rãi vì chúng có ưu đểm hơn so với dàn tĩnh.
Có thể bố trí trong hoặc ngoài buồng
Ít tốn thể tích bảo quản của sản phẩm
Nhiệt độ đồng đều, hệ số trao đổi nhiệt lớn
Ít tốn nguyên vật liệu
Do đó, em lựa chọn phương án sử dụng thiết bị bay hơi đối lưu cưỡng bức (thiết bị làm lạnh không khí đối lưu cưỡng bức) để lắp đặt cho kho lạnh bảo quản quản thịt lợn này Tuy nhiên chúng cũng có nhược điểm là ồn và tốn thêm năng suất lạnh cho động cơ quạt gió Độ ẩm trong buồng lạnh thấp.
5.2.1 Thiết bị bay hơi buồng bảo quản lạnh
Theo các số liệu đã tính toán ở trên, ta có:
Tải lạnh thiết bị mỗi buồng bảo quản lạnh: QBQL= 13,45 kW (có 6 buồng có tổng Q0,67kW)
Nhiệt độ bay hơi của môi chất: to = -8 ℃
Nhiệt độ phòng bảo quản lạnh: tb = 2 ℃
Sử dụng phần mềm tính chọn của Guntner, ta lựa chọn được hai dàn lạnh có model AGHN 050.2D/14-A0L/28P.M với thông số kỹ thuật như Hình 5.1.
Hình TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ, THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ THIẾT BỊ PHỤ.17
Thông số dàn bay hơi buồng BQL
5.2.2 Thiết bị bay hơi buồng bảo quản đông
Theo các số liệu đã tính toán ở trên, ta có:
Tải lạnh thiết bị mỗi buồng bảo quản đông: QBQL= 16,14 kW (có 6 buồng có tổng Q0,84kW)
Nhiệt độ bay hơi của môi chất: to = -28 ℃
Nhiệt độ phòng bảo quản lạnh: tb = -18 ℃
Sử dụng phần mềm tính chọn của Guntner, ta lựa chọn được hai dàn lạnh có model AGHN 050.2H/1A-A0J/28P.M với thông số kỹ thuật như Hình 5.2.
Hình TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ, THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ THIẾT BỊ PHỤ.18
Thông số dàn bay hơi buồng BQĐ
Thiết bị phụ
Theo quy định về an toàn thì bình chứa cao áp phải chứa được 30% thể tích của toàn bộ hệ thống thiết bị bay hơi trong hệ thống lạnh có bơm cấp môi chất lỏng từ trên xuống và 60% thể tích dàn trong hệ thống lạnh cấp lỏng từ dưới lên Khi vận hành mức lỏng của bình cao áp chỉ được phép chiếm 50% thể tích bình:
Sức chứa bình cao áp với hệ thống cấp môi chất từ trên xuống, được tính theo tài liệu thiết kế hệ thống lạnh là:
V CA : Thể tích bình chứa cao áp
V d : Thể tích hệ thống dàn bay hơi
Theo lựa chọn dàn bay hơi ở mục 5.2 ta có thể tích các dàn bay hơi đã chọn ứng với các buồng bảo quản lạnh, bảo quản đông lần lượt là 0,0109m 3 ;0,0218 m 3 Với 6 dàn bay hơi buồng bảo quản lạnh, 6 dàn bay hơi buồng bảo quản đông Ta tính được thể tích bình chứa cao áp.
Từ sức chứa của bình cao áp ta chọn được loại bình chứa cao áp (theo tài liệu [1]-trang 319):
Bảng TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ, THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ THIẾT BỊ PHỤ.25
Thông số bình chứa cao áp buồng bảo quản
Loại bình Kích thước,mm Dung tích, m 3
Bình chứa tuần hoàn lắp đặt phía hạ áp trong hệ thống có bơm tuần hoàn , dùng để chứa lỏng hạ áp trước khi bơm lên các dàn Sức chứa không nhỏ hơn 30% toàn bộ thể tích môi chất lạnh trong các dàn bay hơi Chọn bình chứa tuần hoàn đặt đứng.
Thể tích bình tuần hoàn được tính theo Bảng 8-16, tài liệu [1]-trang 315
VTH = ( Vdt.k1 + Vdq.k2 ).k3.k4.k5.k6.k7 (m 3 ) Trong đó :
V dt : Thể tích dàn tĩnh (không sử dụng)
V dq : Thể tích dàn quạt
Hệ thống có bơm từ dưới lên nên ta có các hệ số :
k 1 : sự điền đầy dàn tĩnh Không sử dụng nên không xét k 1
k 2 : sự điền đầy dàn quạt k 2 = 0,7
k 3 : lượng lỏng tràn khỏi dàn k 3 = 0,3
k 4 : sức chứa ống góp và đường ống k 4 = 1,2
k 5 : sự điền đầy lỏng khi bình chứa làm việc để đảm bảo bơm hoạt động Với bình đặt đứng k 5 = 1,55
k 6 : mức lỏng cho phép trong bình chứa thẳng đứng k 6 = 1,45
Thể tích bình chứa tuần hoàn cho từng buồng như sau:
Bảng TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ, THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ THIẾT BỊ PHỤ.26
Lựa chọn bình tuần hoàn
Vậy ta chọn bình chứa tuần hoàn có thể tích là:
Bình thu hồi dùng để chứa môi chất lỏng từ các dàn bay hơi khi phá băng bằng hơi nóng phun ra Bình có thể là hình trụ nằm ngang hoặc thẳng đứng Bình có đường nối với các dàn bay hơi ở vị trí xả lỏng khi cấp hơi nóng phá băng và có đường nối với hơi nén để ép lỏng trở lại bình chứa cao áp hoặc trạm tiết lưu. Bình thu hồi cần phải chứa được toàn bộ thể tích của dàn lạnh lớn nhất với hệ số chứa 80% Và lấy hệ số an toàn bằng (1,2).
Như vậy thể tích của bình chứa thu hồi được xác định bằng công thức:
Ta lựa chọn được bình chứa thu hồi nằm ngang tuần hoàn với thông số:
Bảng TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ, THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ THIẾT BỊ PHỤ.27
Thông số bình chứa thu hồi buồng bảo quản
Loại bình Kích thước (mm)
Dung tích (m 3 ) Khối lượng (kg)
Bình trung gian sử dụng trong máy lạnh 2 và nhiều cấp có làm mát trung gian nhờ tiết lưu 1 phần môi chất lỏng Bình trung gian có nhiệm vụ làm mát trung gian 1 phần hay hoàn toàn hơi môi chất ra ở cấp nén áp thấp và để quá lạnh lỏng trước khi vào van tiết lưu bằng cách bay hơi một phần lỏng ở áp suất và nhiệt độ trung gian.
Hai loại bình trung gian được sử dụng chủ yếu là bình trung gian làm mát toàn phần hơi hút về máy nén cao áp đặc biệt loại có ống xoắn.
Bình trung gian được chọn theo đường kính ống hút vào máy nén cấp áp cao. Khi đó tốc độ hơi trong bình theo tiết diện ngang không quá 0,5 m/s, tốc độ lỏng trong ống xoắn từ 0,4 đến 0,7 m/s, hệ số truyền nhiệt của ống xoắn 580÷700 W/m2K.
Bảng TỔNG QUAN ĐỀ TÀI VÀ QUY HOẠCH MẶT BẰNG.28 Bình làm mát trung gian đặt đứng ống xoắn môi chất NH3 theo [1]
Vì catalog của hãng (MYCOM) không hiển thị đường kính cửa hút cửa đẩy của máy nén pittong Nên theo sách (Thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi – trang 345) ta có công thức tính đường kính: d=√ 4.m π ω 3 v 3 CT TÍNH CHỌN THIẾT
TỤ, THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ THIẾT BỊ PHỤ.4
Lưu lượng khối lượng của môi chất vào máy nén cao áp: m3= 0,08 (kg/s)
Thể tích riêng của môi chất vào máy nén cao áp: v3= 0,178 (m 3 /kg)
ω được chọn theo môi chất NH3 ở (bảng 10-1 trang 345): ω (m/s) Thay vào công thức (5.4) ta được: d=√ 4.0 , 0 8 0 π 15 , 178 =0 , 03 ( m)
Theo tài liệu [1]–(Bảng 7-19 trang 321) ta chọn được moden của bình trung gian:
Bảng TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ, THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ THIẾT BỊ PHỤ.29
Thông số của bình trung gian của buồng bảo quản lạnh
Kích thước mm Diện tích bề mặt ống soắn, m 2 thể tích bình , m 3 khối lượng kg
5.4.4.2 Buồng bảo quản đông Đường kính cửa hút của máy nén buồng bảo quản đông: d=√ 4.m π ω 3 v 3 CT TÍNH CHỌN THIẾT
TỤ, THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ THIẾT BỊ PHỤ.4
Lưu lượng khối lượng của môi chất vào máy nén cao áp: m3= 0,1 (kg/s)
Thể tích riêng của môi chất vào máy nén cao áp: v3= 0,27 (m 3 /kg)
ω được chọn theo môi chất NH3 ở (bảng 10-1 trang 345): ω (m/s)
Thay vào công thức (5.4) ta được: d=√ 4.0 π , 1.0 15 , 27 = 0 , 0 5 ( m )
Theo tài liệu [1]–(Bảng 7-19 trang 321) ta chọn được moden của bình trung gian:
Bảng TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ, THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ THIẾT BỊ
PHỤ.30 Thông số của bình trung gian của buồng bảo quản đông
Kích thước mm Diện tích bề mặt ống soắn, m 2 thể tích bình , m 3 khối lượng kg
Lưu lượng nước đã được tính ở mục 5.1.2.2.5, nên ta có kết quả:
Từ mục 5.1.2 ta đã xác định được nhiệt thải bình ngưng tụ.
Q K !9,78(kW)b.5(TON) Với các đặc tính cơ bản của tháp RINKI ta chọn tháp giải nhiệt FRK80 Có thông số như sau.
Bảng TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ, THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ THIẾT BỊ PHỤ.31
Thông số tháp giải nhiệt FRK80
Chiều cao tháp (mm) 2487 Đường kính tháp (mm) 2230 Đường kính ống nối nước vào (mm) 100 Đường kính ống nối nước ra (mm) 100 Đường chảy tràn (mm) 25 Đường xả (mm) 25 Đường kính ống van phao (mm) 20
Lưu lượng quạt gió (m 3 /ph) 450 Đường kính quạt gió (mm) 1200
Khối lượng khi vận hành (kg) 1260 Độ ồn (dB) 58,5
NH3 là môi chất hòa tan dầu tốt 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.
Bình tách dầu làm việc theo nhiều nguyên lý như thay đổi hướng và tốc độ chuyển động… Việc chọn bình tách dầu được căn cứ vào đường ống đẩy của môi chất khỏi máy nén.
Với tốc độ lưu lượng đầu đẩy của máy nén sử dụng môi chất NH3 thì tốc độ nằm trong khoảng 15 – 25 m/s (chọn 15m/s) Lưu lượng
Với buồng bảo quản lạnh Đường kính trong ống đẩy môi chất ra khỏi máy nén cao áp: d=√ 4.m π ω 3 v 4 = √ 4.0 , π 08 0 15 ,0 9 = 0 ,0 24 ( m )
Theo tài liệu [1], ta chọn bình tách dầu 25 – MO.
Với buồng bảo quản đông Đường kính trong ống đẩy môi chất ra khỏi máy nén cao áp: d=√ 4 π ω m 3 v 4 = √ 4.0 π , 15 1.0 ,1 =0 ,02 9 ( m )
Theo tài liệu [1], ta chọn bình tách dầu 30 – MO.
Theo quy định an toàn, ta sẽ lắp van một chiều trên đường đẩy của mỗi máy nén để đề phòng khả năng môi chất lạnh từ dàn ngưng quay ngược trở lại má nén trong trường hợp máy nén bị hỏng.
Trong hệ thống lạnh này, van điện từ được lắp ở trước các van tiết lưu với mục đích lấy tín hiệu nhiệt độ phòng để tắt bật van điện từ đó đưa thông tin về để điều chỉnh (tắt, bật hoặc giảm tải) máy nén.
Mắt gas là kính quan sát lắp trên đường lỏng để quan sát dòng chảy của môi chất lạnh Mắt gas được lắp trên đường lỏng sau phin sấy lọc, trước van tiết lưu.
Phin lọc có nhiệm vụ loại trừ các tạp chất hóa học và các cặn bẩn cơ học đặc biệt nước và axit ra khỏi vòng tuần hoàn môi chất lạnh.