LỜI MỞ ĐẦU Kỹ thuật lạnh là một ngành được phát triển trên 100 năm nay. Ngay từ những ngày đầu mới phát triển, các nhà khoa học đã thấy được tính ưu việt và khả năng ứng dụng rộng rãi vào đời sống con người trong rất nhiều lĩnh vực như: điều hòa không khí, bảo quản lạnh và lạnh đông thực phẩm và rất nhiều ngành kỹ thuật khác có liên quan. Với tốc độ phát triển ngày càng nhanh và đòi hỏi ngày càng cao của ngành công nghiệp thực phẩm, kỹ thuật lạnh lại thể hiện được tính ưu việt của mình trong quá trình bảo quản lạnh cũng như bảo quản lạnh đông thực phẩm, góp phần làm cho nguyên liệu thực phẩm sau khi được thu hái, đánh bắt có thể được bảo quản với thời gian lâu hơn mà chất lượng thì gần như không đổi. Cùng với sự phát triển kinh tế thì nhu cầu giao lưu thương mại giữa các nơi cũng ngày càng phát triển. Để phục vụ tốt cho việc giao lưu hàng hóa trong nước và ngoài nước, đặc biệt là đối với các sản phẩm lạnh đông, thì cần phải có các phương tiện vận tải lạnh. Được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là tàu thủy, tàu hỏa, ôtô và container lạnh. Những phương tiện này chính là cầu nối quan trọng của dây chuyền lạnh nối liền từ nơi sản xuất chế biến tới nơi bảo quản, trung chuyển, phân phối và tiêu dùng, không những góp phần làm cho sản phẩm được phân phối đều, rộng khắp mà còn là yếu tố quan trọng phát triển nền kinh tế. Đối với tàu thủy là phương tiện duy nhất, kinh tế nhất trong việc vận chuyển sản phẩm lạnh và đông lạnh giữa các châu lục. Cũng nhờ có tàu thủy mà có thể đánh bắt hải sản lâu ngày trên biển. Trên đất liền, giữa các địa điểm có đường sắt nối liền thì vận chuyển lạnh bằng tàu hỏa là kinh tế nhất nhưng thực tế khối lượng vận chuyển phải lớn mới kinh tế. Trên các đoạn đường không có đường sắt, giữa các kho lạnh phân phối và tiêu dùng hoặc giữa nơi đánh bắt và chế biến thì vận chuyển bằng ôtô và container là kinh tế nhất và tiện lợi nhất. TỔNG QUAN I.1 GIỚI THIỆU VỀ MÔI CHẤT LẠNH: I.1.1 Định nghĩa môi chất lạnh: Môi chất lạnh là chất môi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để bơm một dòng nhiệt từ một môi trường có nhiệt độ thấp đến một môi trường khác có nhiệt độ cao hơn. Môi chất tuần hoàn được trong hệ thống là nhờ quá trình nén hơi. Ở máy lạnh nén hơi, sự thu nhiệt của môi trường có nhiệt độ thấp nhờ quá trình bay hơi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp còn quá trình thải nhiệt ra môi trường có nhiệt độ cao nhờ quá trình ngưng tụ ở áp suất cao và nhiệt độ cao. I.1.2 Yêu cầu đối với môi chất lạnh: I.1.2.1 Tính chất hóa học: Không có hại với môi trường, không làm ô nhiễm môi trường. Phải bền vững về hóa học trong phạm vi áp suất và nhiệt độ làm việc, không được phân hủy hoặc polime hóa. Phải trơ hóa học, không ăn mòn các vật liệu chế tạo máy, không phản ứng với dầu bôi trơn, oxy trong không khí và hơi ẩm. An toàn, không cháy và không nổ. I.1.2.2 Tính chất vật lý: Áp suất ngưng tụ không được quá cao để làm rò rỉ môi chất, giảm chiều dày vách thiết bị và giảm nguy hiểm do vỡ, nổ. Áp suất bay hơi không được quá nhỏ, phải lớn hơn áp suất khí quyển chút ít để hệ thống không bị chân không, tránh rò lọt không khí vào hệ thống. Nhiệt độ đông đặc phải lớn hơn nhiệt độ bay hơi nhiều. Nhiệt độ tới hạn phải cao hơn nhiệt độ ngưng tụ nhiều. Nhiệt ẩn hóa hơi r và nhiệt dung riêng c của môi chất lỏng càng lớn, càng tốt nhưng chúng không đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng môi chất lạnh. Nhiệt ẩn hóa hơi càng lớn, lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống càng nhỏ và năng suất lạnh riêng khối lượng càng lớn. Năng suất lạnh riêng thể tích càng lớn càng tốt vì máy nén và thiết bị gọn nhẹ. Độ nhớt động càng nhỏ càng tốt vì tổn thất áp suất trên đường ống và các van giảm. Hệ số dẫn nhiệt l, hệ số tỏa nhiệt a càng lớn càng tốt vì thiết bị trao đổi nhiệt gọn nhẹ hơn. Sự hòa tan dầu của môi chất cũng đóng vai trò quan trọng trong sự vận hành và bố trí thiết bị. Môi chất hòa tan dầu hoàn toàn có ưu điểm là quá trình bôi trơn tốt hơn, các thiết bị trao đổi nhiệt luôn được rửa sạch lớp dầu bám, quá trình trao đổi nhiệt tốt hơn, nhưng có nhược điểm là có thể làm giảm độ nhớt của dầu và tăng nhiệt độ bay hơi nếu tỉ lệ dầu trong môi chất lạnh lỏng ở dàn bay hơi tăng. Môi chất không hòa tan dầu có nhược điểm là quá trình bôi trơn khó thực hiện hơn, lớp dầu bám trên thành thiết bị và lớp trở nhiệt cản trở quá trình trao đổi nhiệt…ưu điểm của nó là không làm giảm độ nhớt dầu, không bị tăng nhiệt độ sôi… Môi chất hòa tan nước càng nhiều càng tốt vì tránh được tắc ẩm cho van tiết lưu. Phải không dẫn điện để có thể sử dụng cho máy nén kín và nửa kín. I.1.2.3 Tính chất sinh lý: Không được độc hại với người và cơ thể sống, không gây phản ứng với cơ quan hô hấp, không tạo các khí độc hại khi tiếp xúc với ngọn lửa hàn và vật liệu chế tạo máy. Phải có mùi đặc biệt để dễ dàng phát hiện rò rỉ và có biện pháp phòng tránh, an toàn. Nếu môi chất không có mùi, có thể pha thêm chất có mùi vào để nhận biết nếu chất đó không ảnh hưởng đến chu trình lạnh. Không được ảnh hưởng xấu đến chất lượng bảo quản. I.1.2.4 Tính kinh tế: Giá thành phải rẻ, tuy nhiên phải đảm bảo độ tinh khiết yêu cầu. Dễ kiếm, nghĩa là việc sản xuất, vận chuyển, bảo quản dễ dàng. I.1.3 Lựa chọn môi chất lạnh: Từ những yêu cầu cần đạt được của một môi chất lạnh trong chu trình lạnh, ta chọn môi chất lạnh R22 (công thức hóa học: CHClF2) với các đặc điểm như sau: o Nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển: 40,80C o Không ăn mòn các kim loại và phi kim chế tạo máy. o Thuộc loại môi chất an toàn cháy nổ và không độc hại I.2 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT: Vật liệu cách nhiệt có nhiệm vụ hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ ngoài môi trườn có nhiệt độ cao vào phòng lạnh có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che. Yêu cầu của vật liệu cách nhiệt: o Hệ số dẫn nhiệt nhỏ. o Khối lượng riêng nhỏ. o Độ thấm hơi nước nhỏ. o Độ bền cơ học và độ dẻo cao. o Bền ở nhiệt độ thấp và không ăn mòn các vật liệu. o Không cháy hoặc không dễ cháy. o Không bắt mùi và không có mùi lạ. o Không gây nấm mốc và phát sinh vi sinh vật. o Không gây độc hại đối với sức khỏe con người. o Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ vận chuyển, lắp ráp, sửa chữa… o Gia công dễ dàng. Trên thực tế không có vật liệu cách nhiệt lý tưởng (thỏa các yêu cầu trên), do đó khi chọn vật liệu cách nhiệt cần phải lợi dụng triệt để ưu điểm và hạn chế đến mức thấp nhất nhược điểm trong từng trường hợp ứng dụng cụ thể. Các vật liệu cách nhiệt từ các chất hữu cơ nhân tạo được sử dụng rất nhiều, chúng có tính cách nhiệt tốt như: polystirol, polyurethan, polyethilen… Hiện nay polystirol và polyurethan được sử dụng rộng rãi để cách nhiệt cho các buồng lạnh có nhiệt độ đến 1800C. Thường bọt polystirol bị cháy nhưng cũng có loại không cháy do trộn các loại phụ gia chống cháy. Polyurethan có ưu điểm lớn hơn là tạo bọt mà không cần gia nhiệt nên dễ dàng tạo bọt trong các thể tích rỗng hoặc giữa các tấm cách ẩm. Chính vì vậy mà polyurethan được sử dụng để cách nhiệt đường ống, tủ lạnh gia đình và thương nghiệp, ôtô...Do đó, ta chọn polyurethan làm vật liệu cách nhiệt cho thùng bảo ôn vì có những ưu điểm nêu trên. I.3 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU CÁCH ẨM: Ẩm có thể xâm nhập vào thùng bảo ôn bằng các con đường: o Mưa rơi trên bề mặt ngoài. o Do vật liệu xây dựng của thùng bảo ôn có khả năng hút ẩm của không khí. o Do nước trong không khí ngưng tụ trên bề mặt ngoài. Không khí là hỗn hợp của O2, N2, khí trơ và hơi nước. Nhiệt độ không khí càng cao thì áp suất riêng phần của hơi nước càng tăng nên áp suất riêng phần của hơi nước bên ngoài thùng bảo ôn sẽ lớn hơn trong thùng bảo ôn. Từ đó hơi nước có xu hướng luôn thâm nhập vào bên trong lớp cách nhiệt và do đó sẽ tăng tổn thất lạnh đồng thời làm cho vật liệu cách nhiệt mau hư hỏng. Để giữ gìn lớp cách nhiệt không bị ẩm ướt bằng cách phủ lên mặt ngoài của vật liệu cách nhiệt 1 lớp như: bitum, keo, nhũ tương bitum, giấy dầu…Ta chọn bitum là lớp cách ẩm phủ lên bề mặt ngoài của lớp polyurethan về phía nhiệt độ cao hơn. I.4 GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ: Hệ thống lạnh với máy lạnh nén hơi một cấp , dàn lạnh bay hơi trực tiếp làm lạnh sản phẩm nhờ dàn quạt đối lưu cưỡng bức. Các chi tiết thiết bị trong hệ thống lạnh gồm có: o Thiết bị hồi nhiệt. o Bình tách lỏng. o Van tiết lưu. o Rơle nhiệt độ. o Rơle áp suất thấp. o Rơle áp suất cao. o Bình chứa cao áp. o Phin sấy lọc. o Mắt ga. I.4.1 Giới thiệu sơ lược về các thiết bị, chức năng và sự bố trí trong hệ thống: Máy nén: dùng máy nén nửa kín do Nga sản xuất. Thiết bị bốc hơi: là loại thiết bị bốc hơi trực tiếp (loại chùm ống có cánh), đối lưu cưỡng bức nhờ quạt gió. Quạt hoạt động nhờ sự truyền động của động cơ diesel qua đai truyền.
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ LỜI MỞ ĐẦU - Kỹ thuật lạnh là một ngành được phát triển trên 100 năm nay. Ngay từ những ngày đầu mới phát triển, các nhà khoa học đã thấy được tính ưu việt và khả năng ứng dụng rộng rãi vào đời sống con người trong rất nhiều lónh vực như: điều hòa không khí, bảo quản lạnh và lạnh đông thực phẩm và rất nhiều ngành kỹ thuật khác có liên quan. - Với tốc độ phát triển ngày càng nhanh và đòi hỏi ngày càng cao của ngành công nghiệp thực phẩm, kỹ thuật lạnh lại thể hiện được tính ưu việt của mình trong quá trình bảo quản lạnh cũng như bảo quản lạnh đông thực phẩm, góp phần làm cho nguyên liệu thực phẩm sau khi được thu hái, đánh bắt có thể được bảo quản với thời gian lâu hơn mà chất lượng thì gần như không đổi. - Cùng với sự phát triển kinh tế thì nhu cầu giao lưu thương mại giữa các nơi cũng ngày càng phát triển. Để phục vụ tốt cho việc giao lưu hàng hóa trong nước và ngoài nước, đặc biệt là đối với các sản phẩm lạnh đông, thì cần phải có các phương tiện vận tải lạnh. Được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là tàu thủy, tàu hỏa, ôtô và container lạnh. Những phương tiện này chính là cầu nối quan trọng của dây chuyền lạnh nối liền từ nơi sản xuất chế biến tới nơi bảo quản, trung chuyển, phân phối và tiêu dùng, không những góp phần làm cho sản phẩm được phân phối đều, rộng khắp mà còn là yếu tố quan trọng phát triển nền kinh tế. - Đối với tàu thủy là phương tiện duy nhất, kinh tế nhất trong việc vận chuyển sản phẩm lạnh và đông lạnh giữa các châu lục. Cũng nhờ có tàu thủy mà có thể đánh bắt hải sản lâu ngày trên biển. - Trên đất liền, giữa các đòa điểm có đường sắt nối liền thì vận chuyển lạnh bằng tàu hỏa là kinh tế nhất nhưng thực tế khối lượng vận chuyển phải lớn mới kinh tế. - Trên các đoạn đường không có đường sắt, giữa các kho lạnh phân phối và tiêu dùng hoặc giữa nơi đánh bắt và chế biến thì vận chuyển bằng ôtô và container là kinh tế nhất và tiện lợi nhất. SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 1 Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ TỔNG QUAN I.1 GIỚI THIỆU VỀ MÔI CHẤT LẠNH: I.1.1 Đònh nghóa môi chất lạnh: - Môi chất lạnh là chất môi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để bơm một dòng nhiệt từ một môi trường có nhiệt độ thấp đến một môi trường khác có nhiệt độ cao hơn. - Môi chất tuần hoàn được trong hệ thống là nhờ quá trình nén hơi. Ở máy lạnh nén hơi, sự thu nhiệt của môi trường có nhiệt độ thấp nhờ quá trình bay hơi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp còn quá trình thải nhiệt ra môi trường có nhiệt độ cao nhờ quá trình ngưng tụ ở áp suất cao và nhiệt độ cao. I.1.2 Yêu cầu đối với môi chất lạnh: I.1.2.1 Tính chất hóa học: - Không có hại với môi trường, không làm ô nhiễm môi trường. - Phải bền vững về hóa học trong phạm vi áp suất và nhiệt độ làm việc, không được phân hủy hoặc polime hóa. - Phải trơ hóa học, không ăn mòn các vật liệu chế tạo máy, không phản ứng với dầu bôi trơn, oxy trong không khí và hơi ẩm. - An toàn, không cháy và không nổ. I.1.2.2 Tính chất vật lý: - Áp suất ngưng tụ không được quá cao để làm rò rỉ môi chất, giảm chiều dày vách thiết bò và giảm nguy hiểm do vỡ, nổ. - Áp suất bay hơi không được quá nhỏ, phải lớn hơn áp suất khí quyển chút ít để hệ thống không bò chân không, tránh rò lọt không khí vào hệ thống. - Nhiệt độ đông đặc phải lớn hơn nhiệt độ bay hơi nhiều. - Nhiệt độ tới hạn phải cao hơn nhiệt độ ngưng tụ nhiều. - Nhiệt ẩn hóa hơi r và nhiệt dung riêng c của môi chất lỏng càng lớn, càng tốt nhưng chúng không đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng môi chất lạnh. Nhiệt ẩn hóa hơi càng lớn, lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống càng nhỏ và năng suất lạnh riêng khối lượng càng lớn. - Năng suất lạnh riêng thể tích càng lớn càng tốt vì máy nén và thiết bò gọn nhẹ. - Độ nhớt động càng nhỏ càng tốt vì tổn thất áp suất trên đường ống và các van giảm. - Hệ số dẫn nhiệt l, hệ số tỏa nhiệt a càng lớn càng tốt vì thiết bò trao đổi nhiệt gọn nhẹ hơn. - Sự hòa tan dầu của môi chất cũng đóng vai trò quan trọng trong sự vận hành và bố trí thiết bò. Môi chất hòa tan dầu hoàn toàn có ưu điểm là quá trình bôi trơn tốt hơn, các thiết bò trao đổi nhiệt luôn được rửa sạch lớp dầu bám, quá trình trao đổi nhiệt tốt hơn, nhưng có nhược điểm là có thể làm giảm độ nhớt của dầu và tăng nhiệt độ bay hơi nếu tỉ lệ dầu trong môi chất lạnh lỏng ở dàn bay hơi tăng. Môi chất không hòa tan dầu có nhược điểm là quá trình bôi trơn khó thực hiện hơn, lớp dầu bám SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 2 ChươngI Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ trên thành thiết bò và lớp trở nhiệt cản trở quá trình trao đổi nhiệt…ưu điểm của nó là không làm giảm độ nhớt dầu, không bò tăng nhiệt độ sôi… - Môi chất hòa tan nước càng nhiều càng tốt vì tránh được tắc ẩm cho van tiết lưu. - Phải không dẫn điện để có thể sử dụng cho máy nén kín và nửa kín. I.1.2.3 Tính chất sinh lý: - Không được độc hại với người và cơ thể sống, không gây phản ứng với cơ quan hô hấp, không tạo các khí độc hại khi tiếp xúc với ngọn lửa hàn và vật liệu chế tạo máy. - Phải có mùi đặc biệt để dễ dàng phát hiện rò rỉ và có biện pháp phòng tránh, an toàn. Nếu môi chất không có mùi, có thể pha thêm chất có mùi vào để nhận biết nếu chất đó không ảnh hưởng đến chu trình lạnh. - Không được ảnh hưởng xấu đến chất lượng bảo quản. I.1.2.4 Tính kinh tế: - Giá thành phải rẻ, tuy nhiên phải đảm bảo độ tinh khiết yêu cầu. - Dễ kiếm, nghóa là việc sản xuất, vận chuyển, bảo quản dễ dàng. I.1.3 Lựa chọn môi chất lạnh: - Từ những yêu cầu cần đạt được của một môi chất lạnh trong chu trình lạnh, ta chọn môi chất lạnh R22 (công thức hóa học: CHClF 2 ) với các đặc điểm như sau: o Nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển: -40,8 0 C o Không ăn mòn các kim loại và phi kim chế tạo máy. o Thuộc loại môi chất an toàn cháy nổ và không độc hại I.2 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT: - Vật liệu cách nhiệt có nhiệm vụ hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ ngoài môi trườn có nhiệt độ cao vào phòng lạnh có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che. - Yêu cầu của vật liệu cách nhiệt: o Hệ số dẫn nhiệt nhỏ. o Khối lượng riêng nhỏ. o Độ thấm hơi nước nhỏ. o Độ bền cơ học và độ dẻo cao. o Bền ở nhiệt độ thấp và không ăn mòn các vật liệu. o Không cháy hoặc không dễ cháy. o Không bắt mùi và không có mùi lạ. o Không gây nấm mốc và phát sinh vi sinh vật. o Không gây độc hại đối với sức khỏe con người. o Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ vận chuyển, lắp ráp, sửa chữa… o Gia công dễ dàng. - Trên thực tế không có vật liệu cách nhiệt lý tưởng (thỏa các yêu cầu trên), do đó khi chọn vật liệu cách nhiệt cần phải lợi dụng triệt để ưu điểm và hạn chế đến mức thấp nhất nhược điểm trong từng trường hợp ứng dụng cụ thể. SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 3 Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ - Các vật liệu cách nhiệt từ các chất hữu cơ nhân tạo được sử dụng rất nhiều, chúng có tính cách nhiệt tốt như: polystirol, polyurethan, polyethilen… - Hiện nay polystirol và polyurethan được sử dụng rộng rãi để cách nhiệt cho các buồng lạnh có nhiệt độ đến -180 0 C. Thường bọt polystirol bò cháy nhưng cũng có loại không cháy do trộn các loại phụ gia chống cháy. Polyurethan có ưu điểm lớn hơn là tạo bọt mà không cần gia nhiệt nên dễ dàng tạo bọt trong các thể tích rỗng hoặc giữa các tấm cách ẩm. Chính vì vậy mà polyurethan được sử dụng để cách nhiệt đường ống, tủ lạnh gia đình và thương nghiệp, ôtô Do đó, ta chọn polyurethan làm vật liệu cách nhiệt cho thùng bảo ôn vì có những ưu điểm nêu trên. I.3 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU CÁCH ẨM: - Ẩm có thể xâm nhập vào thùng bảo ôn bằng các con đường: o Mưa rơi trên bề mặt ngoài. o Do vật liệu xây dựng của thùng bảo ôn có khả năng hút ẩm của không khí. o Do nước trong không khí ngưng tụ trên bề mặt ngoài. - Không khí là hỗn hợp của O 2 , N 2 , khí trơ và hơi nước. Nhiệt độ không khí càng cao thì áp suất riêng phần của hơi nước càng tăng nên áp suất riêng phần của hơi nước bên ngoài thùng bảo ôn sẽ lớn hơn trong thùng bảo ôn. Từ đó hơi nước có xu hướng luôn thâm nhập vào bên trong lớp cách nhiệt và do đó sẽ tăng tổn thất lạnh đồng thời làm cho vật liệu cách nhiệt mau hư hỏng. - Để giữ gìn lớp cách nhiệt không bò ẩm ướt bằng cách phủ lên mặt ngoài của vật liệu cách nhiệt 1 lớp như: bitum, keo, nhũ tương bitum, giấy dầu…Ta chọn bitum là lớp cách ẩm phủ lên bề mặt ngoài của lớp polyurethan về phía nhiệt độ cao hơn. I.4 GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ: - Hệ thống lạnh với máy lạnh nén hơi một cấp , dàn lạnh bay hơi trực tiếp làm lạnh sản phẩm nhờ dàn quạt đối lưu cưỡng bức. Các chi tiết thiết bò trong hệ thống lạnh gồm có: o Thiết bò hồi nhiệt. o Bình tách lỏng. o Van tiết lưu. o Rơle nhiệt độ. o Rơle áp suất thấp. o Rơle áp suất cao. o Bình chứa cao áp. o Phin sấy lọc. o Mắt ga. I.4.1 Giới thiệu sơ lược về các thiết bò, chức năng và sự bố trí trong hệ thống: - Máy nén: dùng máy nén nửa kín do Nga sản xuất. SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 4 Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ - Thiết bò bốc hơi: là loại thiết bò bốc hơi trực tiếp (loại chùm ống có cánh), đối lưu cưỡng bức nhờ quạt gió. Quạt hoạt động nhờ sự truyền động của động cơ diesel qua đai truyền. - Thiết bò ngưng tụ: là loại chùm ống có cánh đối lưu cưỡng bức nhờ quạt gió, hoạt động nhờ sự truyền động của động cơ diesel qua đai truyền. - Thiết bò hồi nhiệt: là loại ống xoắn ruột gà lồng trong ống nhằm quá nhiệt hơi hút ra khỏi giàn lạnh và quá lạnh tác nhân lạnh trước tiết lưu giúp nâng cao hiệu quả nhiệt động học của chu trình lạnh. - Bình tách lỏng: được lắp trên đường hơi hút về máy nén trước thiết bò hồi nhiệt để bảo đảm hành trình khô cho máy nén và tiết lưu được lượng tác nhân nhiều nhất. - Van tiết lưu: hệ thống dùng van tiết lưu nhiệt tự động dựa trên sự cảm ứng nhiệt độ của hơi ra khỏi thiết bò bốc hơi. - Bình chứa cao áp: được bố trí về phía cao áp sau thiết bò ngưng tụ để chứa lỏng tác nhân lạnh sau ngưng tụ nhằm giải phóng bề mặt truyền nhiệt cho thiết bò ngưng tụ đồng thời dự trữ một lượng lỏng đảm bảo cho sự hoạt động bình thường của hệ thống. - Phin sấy lọc: được bố trí trên đường ống dẫn lỏng trước tiết lưu và trên đường dẫn hơi về máy nén nhằm loại ẩm và các tinh thể đá tạo thành, tránh hiện tượng tắc ẩm cho van tiết lưu và ẩm xâm nhập vào máy nén. - Mắt ga: được bố trí trên đường dẫn lỏng sau bình chứa cao áp để kiểm tra lượng lỏng trong hệ thống. - Rơle nhiệt độ: có nhiệm vụ điều khiển tự động quá trình đóng mở cho hệ thống hoạt động hoặc ngưng hoạt động nhằm ổn đònh nhiệt độ làm lạnh theo giá trò đònh trước. I.4.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống: - Hơi tác nhân lạnh ra khỏi dàn lạnh vào bình tách lỏng để tách các giọt lỏng bò lôi cuốn theo. Phần lỏng tách được này lại tiếp tục được tiết lưu để sinh lạnh, phần hơi được qua bình hồi nhiệt để nâng nhiệt độ hơi thành hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt sau đó được hút về máy nén và được nén lên đến áp suất ngưng tụ qua thiết bò ngưng tụ, ngưng tụ lại thành lỏng rồi được dẫn vào bình chứa cao áp. Lỏng từ bình chứa cao áp qua bình hồi nhiệt để quá lạnh tác nhân lạnh lỏng, qua phin sấy lọc rồi qua van tiết lưu để tiết lưu giảm áp và sôi trong dàn lạnh. Tác nhân lạnh sôi sẽ thu nhiệt của sản phẩm cần làm lạnh và trở thành hơi đi ra ngoài. - Khi nhiệt độ thùng xe hạ xuống dưới mứa quy đònh thì rơle nhiệt độ sẽ ngắt mạch bộ ly hợp từ tính của máy nén, máy nén sẽ chạy không tải. Sau một khoảng thời gian nhiệt độ trong thùng xe tăng, rơle nhiệt độ lại đóng mạch bộ ly hợp từ tính của máy nén cho hệ thống hoạt động trở lại bình thường. - Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh của xe được mô tả trên sơ đồ sau: SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 5 Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM II.1 XÁC ĐỊNH BỀ DÀY LỚP CÁCH NHIỆT: II.1.1 Kết cấu trần: - Trần của thùng bảo ôn có kết cấu như sau: o Lớp cách nhiệt có bề dày: δ CN . o Lớp Bitum cách ẩm có bề dày: δ 2 . o Hai lớp nhôm bọc bên ngoài bảo vệ có chiều dày: δ 1 . - Để đảm bảo cho kết cấu được vững chắc, có những thanh gỗ tăng cứng và liên kết giữa lớp nhôm bên trong và lớp bên ngoài. - Tổng bề dày của kết cấu trần thùng xe bảo ôn được cho trong bảng sau (với δ 1 và δ 2 tự chọn): STT VẬT LIỆU δ (m) λ (W/mK) 1 Lớp nhôm bảo vệ 0,001 203,8 2 Lớp Bitum cách ẩm 0,003 0,18 3 Lớp polyurethan cách nhiệt δ CN 0,0325 4 Lớp nhôm bảo vệ 0,001 203,8 Σδ 0,005 + δ CN - Bề dày lớp cách nhiệt δ CN được xác đònh bằng công thức: ++−= ∑ tri i ng CNCN K αλ δ α λδ 111 (m) (*) λ CN : hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt, W/mK K: hệ số truyền nhiệt của các vách bao che thùng bảo ôn, W/m 2 K. Trong khoảng nhiệt độ của thùng bảo ôn từ -30 0 C đến -18 0 C thì chọn K cho phép = 0,4 W/m 2 K. δ i , λ i : bề dày (m) và hệ số dẫn nhiệt (W/mK) của các lớp cách ly (trừ lớp cách nhiệt). SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 6 δ 1 Chương II δ 1 δ 1 δ 2 δ CN Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ α ng : hệ số tỏa nhiệt từ không khí đến mặt ngoài của vách bao che, W/m 2 K α tr : hệ số tỏa nhiệt từ mặt ngoài của vách bao che đến không khí trong thùng bảo ôn, W/m 2 K Chọn α tr = 8 (W/m 2 K) α ng được tính theo công thức sau: ωα 11594 ,, += ng ω: vận tốc xe lạnh chuyển động, m/s. Chọn ω = 45km/h = 12,5 m/s, thế vào công thức ta có: 35851211594 ,,,, ≈+= ng α (W/m 2 K) Thế vào công thức tính δ CN ta có: )(, , , , , ,, , mx CN 07610 180 0030 8 1 8203 0020 358 1 40 1 03250 ≈ +++−= δ - Chọn δ CN = 0,1 (m) = 10 (cm). Bọt polyurethan sẽ được phun vào khoảng trống giữa hai lớp nhôm bảo vệ sao cho đạt bề dày tính toán. - Như vậy: tổng bề dày kết cấu của trần thùng bảo ôn là: Σδ = δ 2 + δ CN + 2δ 1 = 2x0,001 + 0,1 + 0,003 = 0,105 (m). II.1.2 Kết cấu vách bao che: - - - Để đảm bảo điều kiện cho không khí lạnh được đối lưu tốt trong thùng bảo ôn và đảm bảo cho kết cấu được vững chắc, lớp nhôm bảo vệ bên trong thùng bảo ôn có dạng sóng vuông và dọc theo vách có những thanh gỗ tăng cứng và liên kết giữa lớp nhôm bên trong và lớp bên ngoài. - Bề dầy lớp cách nhiệt δ CN được tính theo công thức tương tự như công thức (*) ở trên: ++−= ∑ tri i ng CNCN K αλ δ α λδ 111 SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 7 δ 1 δ 2 δ CN δ 1 - Kết cấu của vách bao che thùng bảo ôn giống tương tự như kết cấu của trần như sau: o Lớp cách nhiệt có bề dày: δ CN . o Lớp Bitum cách ẩm có bề dày: δ 2 . o Hai lớp nhôm bảo vệ bên ngoài có chiều dày: δ 1 . STT VẬT LIỆU δ (m) λ (W/mK) 1 Lớp nhôm bảo vệ 0,001 203,8 2 Lớp Bitum cách ẩm 0,003 0,18 3 Lớp polyurethan cách nhiệt δ CN 0,0325 4 Lớp nhôm bảo vệ 0,001 203,8 Σδ 0,005 + δ CN Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ )(, , , , , ,, , mx 07610 180 0030 8 1 8203 0020 358 1 40 1 03250 ≈ +++−= - Ta chọn δ CN = 0,1 (m) = 10 (cm) II.1.3 Kết cấu sàn thùng bảo ôn: - Sàn thùng bảo ôn có kết cấu như sau: o Lớp cách nhiệt có bề dày: δ CN . o Lớp Bitum cách ẩm có bề dày: δ 2 . o Hai lớp thép không rỉ có chiều dày: δ 3 . o Hai lớp nhôm bảo vệ bên ngoài có chiều dày: δ 1 . - Lớp nhôm bảo vệ bên trong của thùng bảo ôn có dạng sóng vuông để tăng khả năng chòu lực đồng thời giúp thoát nước dễ dàng. Để tăng cứng và khả năng chòu lực cho thùng, ta lắp thêm các thanh gỗ chòu lực và liên kết. STT VẬT LIỆU δ (m) λ (W/mK) 1 Lớp nhôm bảo vệ 0,001 203,8 2 Thép không rỉ X25T 0,001 16,7 3 Lớp Bitum cách ẩm 0,003 0,18 4 Lớp polyurethan cách nhiệt δ CN 0,0325 5 Thép không rỉ X25T 0,001 16,7 6 Lớp nhôm bảo vệ 0,001 203,8 Σδ 0,007 + δ CN - Bề dày lớp cách nhiệt δ CN tính theo công thức (*) với các thông số α tr , α ng và K tương tự như trên. ++−= ∑ tri i ng CNCN K αλ δ α λδ 111 )(, , , , , , , ,, , mx 07610 8203 0020 180 0030 8 1 716 0020 358 1 40 1 03250 ≈ ++++−= - Ta chọn δ CN = 0,1 (m) = 10 (cm) - Chiều dày từng phần của kết cấu bao che được cho trong bảng sau: STT Phần bao che δ (m) 1 Trần 0,105 2 Vách 0,105 SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 8 δ 1 δ 1 δ 3 δ 2 δ CNN δ 3 Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ 3 Sàn 0,107 - Chiều dày của kết cấu bao che thùng bảo ôn không chọn theo chiều dày của từng phần mà chiều dày chung của tổng kết cấu bao che chọn theo phần kết cấu có chiều dày lớn nhất. Như vậy, chọn chiều dày của kết cấu bao che thùng bảo ôn δ = 0,107 (m). II.2 TÍNH KIỂM TRA ĐỌNG SƯƠNG: - Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che ở trên được xác đònh lại bằng công thức như sau: ≈ +++++ = +++ = ∑ Km W K tri i CN CN ng th 2 310 8203 0020 8 1 180 0030 716 0020 03250 10 358 1 1 11 1 , , , , , , , , , , αλ δ λ δ α Như vậy: K th < K cho phép = 0,4 (W/m 2 K) - Kết cấu phải đảm bảo không đọng sương ở vách ngoài kết cấu bao che. Để đảm bảo không đọng sương, hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che phải thỏa điều kiện: đs trng Sng ngth K tt tt K = − − ≤ α 950, 0,95: hệ số dự trư.õ α ng : hệ số tỏa nhiệt về phía có nhiệt độ cao hơn, W/m 2 K. t ng : nhiệt độ không khí bên ngoài thùng bảo ôn, 0 C. t tr : nhiệt độ không khí bên trong thùng bảo ôn, 0 C. t s : nhiệt độ điểm sương của không khí bên ngoài, 0 C. t s được xác đònh dựa vào nhiệt độ không khí bên ngoài và độ ẩm trung bình. Ta có các thông số khí tượng tại Thành phố Hồ Chí Minh như sau: + Nhiệt độ tuyệt đối: t tđ = 40 0 C + Nhiệt độ tối cao trung bình tháng nóng nhất: t tc = 34 0 C. 37 2 3440 2 = + = + = tctđ kk tt t ( 0 C) + Độ ẩm trung bình: ϕ tb = 75%. - Từ t kk = 37 0 C và ϕ tb = 75%, dùng giản đồ I_d của không khí ẩm ta sẽ xác đònh được t s = 29,5 0 C. Thế vào công thức ta có: 0284 1837 3337 358950 , )( ,, = −− − = xxK đs (W/m 2 K) Như vậy: K thực < K đọng sương (0,31 < 4,028) Vách ngoài của kết cấu bao che không bò đọng sương. SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 9 Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ Kết cấu bao che của thùng bảo ôn với K = 0,31(W/m 2 K) và δ = 0,107 (m) là hợp lý và có thể sử dụng để tính toán cho các bước tiếp theo. TÍNH TOÁN NHIỆT THÙNG BẢO ÔN - Tính nhiệt của thùng bảo ôn là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài đi vào thùng bảo ôn. 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 đònh giữa thùng bảo ôn và không khí bên ngoài. - Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt thùng bảo ôn là để xác đònh năng suất của máy lạnh cần lắp đặt. III.1 XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH CỦA CÁC KẾT CẤU BAO CHE: - Để tiện cho việc tính toán và phù hợp với thực tế, ta chọn cá làm sản phẩm đại diện sẽ được vận chuyển và bảo quản trong thùng bảo ôn. - Phụ tải thể tích thực tế của cá: q v = 0,4 tấn/m 3 . - Thể tích chứa sản phẩm của thùng bảo ôn: v sp q G V = (m 3 ) Với G = 5 tấn: dung tích thực của thùng bảo ôn. 512 40 5 , , =⇒ sp V (m 3 ) - Diện tích chứa sản phẩm của thùng bảo ôn: sp sp sp h V F = (m 2 ) h sp : chiều cao của sản phẩm trong thùng bảo ôn. Chọn h sp = 1,8 (m). 946 81 512 , , , ≈=⇒ sp F (m 2 ) - Diện tích thiết kế của thùng bảo ôn (diện tích thực tế chế tạo): β sp xd F F = (m 2 ) β: hệ số xử dụng của thùng bảo ôn. Chọn β = 0,7 với thùng bảo ôn có F xd < 50m 2 . 70 946 , , = xd F (m 2 ) Chọn F xd = 10m 2 . - Kích thước bề mặt trong của thùng bảo ôn là: 5(m) x 2(m) x 2(m). - Kích thước bề mặt ngoài: 5,214(m) x 2,214(m) x 2,214(m). SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 10 Chương III [...]... nhận nhiệt và làm lạnh đối tượng cần làm lạnh VI.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA KHÔNG KHÍ ĐI VÀO VÀ RA KHỎI DÀN LẠNH: - Chọn thông số của không khí đi vào dàn lạnh: o t1vào = -17 (0 C)ϕ1 = 90 (% ) d1 = ϕ1.d1” Với d1”: độ chứa hơi của không khí bão hòa ở t 10C Tra giản đồ I_d của không khí ẩm ta được d1” = 1,01.10-3 (kg/kg) ⇒ d1 = 0,9 x 1,01.10-3 = 0,909.10-3 (kg/kg) h1 = hk1 + ϕ1.h1” Với hk1 và h1”: entalpi... f(tv) 23000 ε = 22365 22000 -23 - - - - -22 -21 tv Từ đồ thò, ta xác đònh được tv = -22,2 (0 C) Bề mặt truyền nhiệt của dàn lạnh là chùm ống đồng bố trí song song có cánh phẳng bằng nhôm lồng vào ống: o Đường kính ngoài của ống: dng = 0,012 (m) o Đường kính trong của ống: dtr = 0,010 (m) o Bước cánh: Sc = 0,004 (m) o Bề dày cánh: δc = 0,0004 (m) o Bước ống: S1 = 0,045 (m) S2 = 0,045 (m) Diện tích cánh... không khí: - Hệ số tỏa nhiệt về phía không khí với chùmống có cánh phẳng hình chữ nhật có thể xác đònh từ công thức: m L Nu = C Re d tđ Trong đó: o Đường kính tương đương: 2.(S 1 − d ng )(S c − δ c ) d tđ = (S 1 − d ng ) + (S c − δ c ) n 2x (0 ,045 − 0,012 )(0 ,004 − 0,0004) = 0,00649 (m ) (0 ,045 − 0,012) + (0 ,004 − 0,0004) Chọn vận tốc không khí: ω = 4,5 (m/s) Độ nhớt động học của không... lớn và điện lưới không ổn đònh Nđc = 2,1 x Nel = 2,1 x 3,743 = 7,86 (kW) Chọn động cơ lắp sẵn cho máy nén có công suất động cơ Nđc = 8 (kW) SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 18 Đồ án môn học QTTB Chương V GVHD: TS Trần Văn Ngũ TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ V.1 NHIỆT THẢI NGƯNG TỤ QK: - Nhiệt thải ra ở thiết bò ngưng tụ Q k (kW) là nhiệt lượng mà nước làm mát hoặc không khí làm mát phải lấy đi Qk = m.qk = m.(h2... không khí khô và hơi nước bão hòa ở nhiệt độ t1 ⇒ h1 = -17,17 + 0,9 x 2,495 = -14,92 (kJ/kg) - Chọn thông số của không khí đi ra khỏi dàn lạnh: o t2ra = -19 (0 C) ϕ2 = 95 (% ) d2 = ϕ2.d2” Với d2”: độ chứa hơi của không khí bão hòa ở t 2 0C Tra giản đồ I_d của không khí ẩm ta được d2” = 0,85.10-3 (kg/kg) ⇒ d2 = 0,95 x 0,85.10-3 = 0,8075.10-3 (kg/kg) h2 = hk2 + ϕ2.h2” Với hk2 và h2”: entalpi của không... 1366,12 225,01 1124 Với Q0 = 8,953(kJ/s) z =7 dtr = 0,01 (m) - Mật độ dòng nhiệt về phía R22: 2 ,5 224,32 Dựng đường cong qatr = f(t0) theo một vài giá trò tính toán được ở trên q(W/m2) -25,73 t0 ⇒ t0 = -25,73 (0 C) Như vậy dàn lạnh có các thông số như đã tính toán được ở trên SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 31 Đồ án môn học QTTB Chương ViI GVHD: TS Trần Văn Ngũ TÍNH THIẾT BỊ PHỤ VII.1 TÍNH BÌNH CHỨA CAO... công suất được cho trong sơ đồ sau: - Nđc công suất dự trữ Tổn thất ở động cơ ηđc Nel Ntđ Ntđ Tổn thất truyền động ηtđ Tổn thất ma sát ηe Tổn thất trong ηi - - Ne Nms Ni Ns Công nén đoạn nhiệt: Ns = mtt.l (kW) mtt: lưu lượng khối lượng qua máy nén, kg/s l: công nén riêng, kJ/kg; l = h2 - h1 Ns = 0,0306 x (4 77,8 - 406,55) = 2,18025 (kW) Công nén chỉ thò: công nén thực do quá trình nén lệch khỏi quá trình. .. ngoài của các vách và mái: Fn = (3 x 5,214 x 2,214) + (2 x 2,214 x 2,214) = 44,435 (m2) - Tổng diện tích mặt trong của các vách và mái: Ft = (3 x 5 x 2) + (2 x 2 x 2) = 38 (m2) ⇒ FV = 38x 44,435 ≈ 41,1 (m2) Q1' = 0,31 x 41,1 x (3 7 + 18) = 700,755 (W) - - Tổn thất lạnh qua sàn thùng bảo ôn Q1'': Q2' = K.FV (tng - ttr) K: hệ số truyền nhiệt của sàn, W/mK FV: diện tích tính toán của sàn, m2 FV =... 13,4 (% ) > 11,5 5(% ) Như vậy vận tốc không khí ban đầu ta chọn là không hợp lý Ta phải tiến hành chọn lại vận tốc không khí Chọn ωkk = 9,96 (m/s) Lặp lại quá trình tính toán đối với giá trò ω kk mới: ω kk l q 9,96x 0,035 Re = = = 20435 ν 17,059.10 −6 Nu = C.Cz.Cs.ϕ-m.Ren = 0,32 x 1 x 1 x 9,23-0,5 x 204350,7 = 109,6 - Hệ số tỏa nhiệt đối lưu về phía không khí: SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 23 Đồ án môn. .. nhiệt độ trung bình giữa môi chất lạnh ngưng tụ và không khí giải nhiệt ∆tk có giá trò trong khoảng 10 - 15 0C Chọn ∆tk = 100C; chọn độ chênh giữa nhiệt độ không khí vào và ra khỏi bình ngưng là 8 0C Với nhiệt độ không khí vào ở Tp.HCM = 370C ta có: tk = 37 + 8 + 10 = 55 (0 C) IV.1.2 Xác đònh nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh: - Nhiệt độ sôi t0 của tác nhân lạnh dùng để tính toán thiết kế có thể lấy như sau: . điểm là quá trình bôi trơn khó thực hiện hơn, lớp dầu bám SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 2 ChươngI Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ trên thành thiết bò và lớp trở nhiệt cản trở quá trình. học và độ dẻo cao. o Bền ở nhiệt độ thấp và không ăn mòn các vật liệu. o Không cháy hoặc không dễ cháy. o Không bắt mùi và không có mùi lạ. o Không gây nấm mốc và phát sinh vi sinh vật. o Không. nhờ quá trình bay hơi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp còn quá trình thải nhiệt ra môi trường có nhiệt độ cao nhờ quá trình ngưng tụ ở áp suất cao và nhiệt độ cao. I.1.2 Yêu cầu đối với môi chất