Đồ án thiết kế hệ thống lạnh

Đồ án Kỹ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn ThànhVăn MỤC LỤC CHƯƠNG MỞ ĐẦU: CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU І. Mục đích và ý nghĩa của hệ thống lạnh ІІ. Nội dung và thông số 1. Cấp đông: 2. Trữ đông: 3. Thông số môi trường: CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH §1.1 Tính kích thước phòng cấp đông 1. Tính thể tích chất tải: V ct 2. Tính diện tích chất tải : F ct 3. Chiều cao trong của phòng cấp đông 4. Chiều cao trong của phòng cấp đông 5. Xác định số phòng cấp đông : n §1.2 Tính kích thước phòng trữ đông 1. Tính thể tích chất tải: V ct 2. Tính diện tích chất tải : F ct 3. Chiều cao trong của phòng trữ đông 4. Chiều cao trong của phòng trữ đông 5. Xác định số phòng trữ đông: n §1.3 Bố trí mặt bằng kho lạnh CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ÂM CHO KHO LẠNH §2.1 Tính cách nhiệt cho tường bao kho lạnh 1. Kết cấu và các số liệu của nó 2.Tính toán 3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương §2.2 Tính cách nhiệt trần kho lạnh 1. Kết cấu và các thông số của nó 2.Tính toán 3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương §2.3 Tính cách nhiệt nền kho lạnh 1. Kết cấu và các thông số của nó 2.Tính toán 3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương §2.4 Bố trí cách nhiệt cho kho lạnh CHƯƠNG 3: TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH §3.1 Tính nhiệt cho phòng cấp đông 1. Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q 1 2. Tính tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì: Q 2 3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q 4 4. Tính nhiệt kho lạnh 5. Công suất lạnh yêu cầu của máy nén §3.2 Tính nhiệt cho phòng trữ đông 1. Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q 1 2. Tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì Q 2 : 3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q 4 Nguyễn Phi Hùng – Nhóm 10B Trang :1 Đồ án Kỹ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn ThànhVăn 4. Tính nhiệt kho lạnh. 5. Công suất lạnh yêu cầu của máy nén CHƯƠNG 4: LẬP CHU TRÌNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN §4.1 Chọn môi chất §4.2 Hệ thống lạnh cho phòng trữ đông І. Thông số ban đầu ІІ. Tính toán chu trình 1. Chọn nhiệt độ bay hơi : 2. Chọn nhiệt độ ngưng tụ : 3. Tính cấp nén của chu trình 4. Chọn chu trình lạnh 5. Chọn độ quá lạnh, độ quá nhiệt 6. Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút 7. Xác định lưu lượng tuần hoàn qua hệ thống 8. Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ 9. Xác định công của máy nén 10. Tính chọn công suất lạnh 11. Hệ số làm lạnh Ш. Chọn máy nén 1.Chọn máy nén 2. Chọn động cơ kéo máy §4.3 Hệ thống lạnh cho phòng cấp đông І. Thông số ban đầu ІІ. Tính toán chu trình 1. Chọn nhiệt độ bay hơi : 2. Chọn nhiệt độ ngưng tụ : 3. Tính cấp nén của chu trình 4. Chọn chu trình lạnh 5. Chọn độ quá lạnh, độ quá nhiệt 6. Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút 7. Tính toán chu trình Ш. Tính chọn máy nén và động cơ kéo nó 1. Tính chọn máy nén 2.Chọn động cơ cho máy nén CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ THIẾT BỊ PHỤ §5.1 Tính chọn thiết bị ngưng tụ 1. Chọn thiết bị ngưng tụ 2. Mục đích của thiết bị ngưng tụ 3. Cấu tạo 5. Tính chọn thiết bị ngưng tụ 4. Nguyên lý làm việc §5.2 Tính chọn thiết bị bay hơi 1. Chọn thiết bị bay hơi 2. Mục đích của thiết bị bay hơi 3. Cấu tạo 4. Nguyên lý làm việc. 5. Tính chọn thiết bị bay hơi Nguyễn Phi Hùng – Nhóm 10B Trang :2 Đồ án Kỹ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn ThànhVăn §5.3 Tính chọn thiết bị phụ 1. Bình chứa cao áp 2. Bình tách lỏng 3. Bình tách dầu 4. Bình gom dầu 5. Bình trung gian 6. Tính chọn tháp giải nhiệt 7. Thiết bị tách khí không ngưng Nguyễn Phi Hùng – Nhóm 10B Trang :3 Đồ án Kỹ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn ThànhVăn CHƯƠNG MỞ ĐẦU : CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU І. Ý NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH CỦA HỆ THỐNG LẠNH - Từ xa xưa con người đã biết sử dụng lạnh cho đời sống, bằng cách cho vật cần làm lạnh tiếp xúc với những vật lạnh hơn. Sau này kỹ thuật lạnh ra đời đã thâm nhập vào các ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó như: • Ngành công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm • Trong công nghiệp nặng: làm nguội khuôn đúc • Trong y tế: chế biến và bảo quản thuốc • Trong công nghiệp hoá chất • Trong lĩnh vực điều hoà không khí - Đóng vai trò quan trọng nhất là ngành công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm. Tuy nhiên để có thể giữ cho thực phẩm được lâu dài nhằm cung cấp, phân phối cho nền kinh tế quốc dân,thì phải cấp đông và trữ đông nhằm giữ cho thực phẩm ở 1 nhiệt độ thấp (-18 0 C ÷ - 40 0 C). Bởi vì ở nhiệt độ càng thấp thì các vi sinh vật làm ôi thiu thực phẩm càng bị ức chế, các quá trình phân giải diễn ra rất chậm. Vì vậy mà có thể giữ cho thực phẩm không bị hỏng trong thời gian dài. Nguyễn Phi Hùng – Nhóm 10B Trang :4 Đồ án Kỹ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn ThànhVăn ІІ. NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ 1. Cấp đông: - Sản phẩm bảo quản : Thịt heo - Công suất: E = 3 tấn/mẻ - Nhiệt độ thịt đầu vào: 18 0 C - Nhiệt độ thịt đầu ra: t tb = -15 0 c - Thời gian cấp đông: 11giờ - Nhiệt độ phòng cấp đông: -35 0 c 2. Trữ đông: - Công suất : E = 25 tấn - Nhiệt độ phòng trữ đông: -18 0 c 3. Thông số môi trường: - Địa điểm xây dựng: Đồng Hới – Quảng Bình - Nhiệt độ môi trường: t n = 38,2 0 c - Độ ẩm môi trường: φ n = 72% Nguyễn Phi Hùng – Nhóm 10B Trang :5 Đồ án Kỹ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn ThànhVăn CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH Mục đích của chương này là xác định kích thước các phòng cấp đông , trữ đông và cách bố trí cho chúng . §1.1 Tính kích thước phòng cấp đông Cho biết: - Công suất : E = 3 tấn/mẻ - Sản phẩm: Thịt Heo 1. Tính thể tích chất tải: V ct V ct = v g E , [m 3 ] Với: - E [tấn]: Công suất chất tải phòng cấp đông - g v = 0,17 tấn/m 3 : định mức chất tải thể tích Suy ra: V ct = 17,0 3 = 17,6 m 3 2. Tính diện tích chất tải : F ct F ct = ct ct h V , [m 2 ] Với: h ct [m]: chiều cao chất tải, chọn h ct = 2m Chiều cao chất tải là chiều cao lô hàng chất trong kho, chiều cao này phụ thuộc vào bao bì đựng hàng , phương tiện bốc xếp. Suy ra: F ct = 2 6,17 = 8,8 m 2 3. Diện tích trong của phòng lạnh: F tr F tr = F Fct β , [m 2 ] Với : β F - là hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa, tính cả đường đi và diện tích các lô hàng và lắp đặt thiết bị. Ở dây ta chọn β F = 0,6 . Theo bảng 2 - 4 .Trang 30, tài liệu [1] Suy ra : F tr = 6,0 8,8 = 14,7 m 2 4. Chiều cao trong của phòng cấp đông h tr = h ct + ∆h , [m] Với: ∆h là chiều cao khối không gian để lắp đặt thiết kế và tuần hoàn gió trong phòng lạnh . Chọn ∆h = 1m Suy ra: h tr = 2 + 1 = 3 m 5. Xác định số phòng cấp đông: n n = f F tr , Với : f là diện tích buồng lạnh quy chuẩn. chọn f = 4x4 m 2 Suy ra : n = 16 7,14 = 0,92 Chọn n =1 phòng => Cỡ buồng cấp đông sẽ là : F tr = f = 4x4 m 2 Nguyễn Phi Hùng – Nhóm 10B Trang :6 Đồ án Kỹ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn ThànhVăn §1.2 Tính kích thước phòng trữ đông. Cho biết: - Công suất: E = 25 tấn - Sản phẩm : Thịt Heo 1. Tính thể tích chất tải: V ct V ct = v g E , [m 3 ] Với : - E [tấn]: Công suất chất tải phòng trữ đông - g v = 0,45tấn/m 3 : định mức chất tải thể tích , tra theo bảng 2 - 3 . Trang 28, tài liệu [1] đối với thịt heo đông lạnh . Suy ra: V ct = 45,0 25 = 55,56 m 3 2. Tính diện tích chất tải : F ct F ct = ct ct h V , [m 2 ] Với : h ct [m]: chiều cao chất tải, chọn h ct = 2m Suy ra : F ct = 2 56,55 = 27,78 m 2 3. Diện tích trong của phòng lạnh : F tr F tr = F Fct β , [m 2 ] Với : β F : là hệ số sử dụng diện tích phòng do kể đến lối đi lại giữa các kho hàng và lắp đặt thiết bị. Ở dây ta chọn theo bảng 2-4 tài liệu[1] , trang 30 . - Với diện tích buồng lạnh từ 20÷100 m 2 có β F = 0,7 Suy ra: F tr = 7,0 78,27 = 39,7 m 2 4. Chiều cao trong của phòng cấp đông h tr = h ct + ∆h , [m] Với : ∆h là chiều cao kể đến gió đi đối lưu trong buồng. chọn ∆h = 1m Suy ra : h tr = 2+1 = 3 m 5. Xác định số phòng cấp đông: n n = f F tr , Với : f là diện tích buồng lạnh quy chuẩn. chọn f = 4x5 m 2 Suy ra : n = 20 7,39 = 1,985 Chọn n = 2 phòng => Cỡ buồng cấp đông sẽ là : F tr = f = 4x5 m 2 Nguyễn Phi Hùng – Nhóm 10B Trang :7 Đồ án Kỹ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn ThànhVăn §1.3 Bố trí mặt bằng kho lạnh • Yêu cầu : - Bố trí mặt bằng thuận chiều đi của sản phẩm theo công nghệ. - Hạn chế đến mức thấp nhất tổn thất lạnh ra môi trường. - Đảm bảo hướng mở rộng của kho lạnh theo nhu cầu phát triển sau này. Nguyễn Phi Hùng – Nhóm 10B Trang :8 Đồ án Kỹ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn ThànhVăn CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH Do chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường và kho lạnh là rất lớn. Do đó để giảm tối đa tổn thất nhiệt ra môi trường thì chúng ta phải bọc cách nhiệt. Biết rằng lớp cách nhiệt càng dày thì tổn thất nhiệt càng ít. Xác định chiều dày lớp cách nhiệt theo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và đảm bảo tránh hiện tượng đọng sương bên ngoài kết cấu. Trong khuôn khổ đồ án môn học chúng ta không cần tính lớp cách ẩm. 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 64 tài liệu [1] . k = 2 1 1 11 1 αλ δ λ δ α +++ ∑ = cn cn n i i i , [W/m 2 K] Suy ra chiều dày lớp cách nhiệt: δ cn =λ cn               ++− ∑ = 2 1 1 111 αλ δ α n i i i k , [m] Với: - δ cn : Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, [m] - λ cn : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt , [W/mK] - k : Hệ số truyền nhiệt, [W/m 2 K] - α 1 : hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới tường cách nhiệt, [W/m 2 K] - α 2 : hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh tới buồng lạnh, [W/m 2 K] - δ i : Bề dày yêu cầu của lớp vật liệu thứ i, [m] - λ i : Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, [W/mK] §2.1 Tính cách nhiệt cho tường bao kho lạnh Chúng ta sẽ tính cách nhiệt chung cho các tường và tính cho các tường khắc nghiệt. Chiều dày lớp cách nhiệt được xác định theo 2 yêu cầu cơ bản: - Vách ngoài kết cấu bao che không được phép đọng sương, nghĩa là độ dày của lớp cách nhiệt phải đủ lớn để nhiệt độ bề mặt vách ngoài lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường t s. - Chọn chiều dày cách nhiệt sao cho giá thành một đơn vị lạnh là rẻ nhất. 1. Kết cấu và các số liệu của nó Nguyễn Phi Hùng – Nhóm 10B Trang :9 Đồ án Kỹ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn ThànhVăn 6 5 4 3 2 1 8 7 9 Lớp Vật liệu δ [m] λ [W/m 2 K] 1 Vữa trát xi măng 0,015 0,9 2 Gạch đỏ 0,18 0,82 3 Vữa trát xi măng 0,015 0,9 4 Bitum 0,002 0,18 5 Giấy dầu 0,005 0,15 6 Polystiron δ cn 0,047 7 Giấy dầu 0,002 0,15 8 Lưới mắt cáo,vữa mắc cao 0,02 0,9 9 Móc sắt 2.Tính toán a. Phòng trữ đông - Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3 -7 trang 65, tài liệu [1] có α 1 = 23,3 W/m 2 K - Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức vừa phải tra theo bảng 3-7 trang 65, tài liệu [1] có : α 2 = 9 W/m 2 K - Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -18 0 C. Tra bảng 3-3 trang 63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -18 0 C tính cho vách bao ngoài. Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : k tư = 0,22 W/m 2 K Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông: δ cn = 0,047[ )] 9 1 15,0 002,0 15,0 005,0 18,0 002,0 82,0 18,0 9,0 02,0015,0.2 3,23 1 ( 22,0 1 +++++ + +− = 0,191 m Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được . Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là: tt cn δ = 0,2 m . Nguyễn Phi Hùng – Nhóm 10B Trang :10 [...]... thất lạnh của kho lạnh thiết kế được tính theo công thức: Q = Q1 + Q2 + Q4 , [W] - Các số liệu và cách bố trí buồng Đồ án Kỹ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn ThànhVăn §3.1 Tính nhiệt cho phòng cấp đông 1 Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q1 dl bx Ta có : Q1 = Q 1 + Q 1 Trong đó: dl - Q 1 : Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ dl Q 1 = ∑ki Fi.∆ti , [W] bx - Q 1 : Tổn thất lạnh qua kết... các thiết bị trong hệ thống Bên cạnh đó thì máy nén không thể vận hành liên tục 24h trong 1 ngày được vì nếu như thế sẽ gây ra ứng suất mỏi làm hỏng máy nén Vì vậy công suất lạnh yêu cầu của máy nén được xác định như sau: Q0 = Q.k b Nguyễn Phi Hùng – Nhóm 10B Trang :20 Đồ án Kỹ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn ThànhVăn Trong đó : k - hệ số kể đến tổn thất lạnh trên đường ống và các thiết bị trong hệ thống lạnh. .. suất lạnh yêu cầu của máy nén là: Q0 = 9045.1,063 = 10683,15 W 0,9 Nguyễn Phi Hùng – Nhóm 10B Trang :24 Đồ án Kỹ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn ThànhVăn CHƯƠNG 4: LẬP CHU TRÌNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN Chương này nhằm nhằm xây dựng và tính toán chu trình lạnh của hệ thống để từ đó tính ra công suất nhiệt yêu cầu của các thiết bị trong hệ thống lạnh và tính chọn máy nén §4.1 Chọn môi chất Môi chất sử dụng trong hệ. .. Trang :33 Đồ án Kỹ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn ThànhVăn CHƯƠNG 5 : TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ THIẾT BỊ PHỤ §5.1 Tính chọn thiết bị ngưng tụ 1 Chọn thiết bị ngưng tụ Chọn thiết bị ống chùm nằm ngang có nước làm mát tuần hoàn Bởi vì loại thiết bị này có phụ tải nhiệt khoảng 4500÷5500 W/m2 nên nó ít tiêu hao kim loại , thiết bị gọn nhẹ, chắc chắn 2 Mục đích của thiết bị ngưng tụ Thiết bị ngưng... nhiều thiết bị hơn, không tiện trong việc vận hành Vậy ta chọn 1 hệ thống lạnh chung cho cả 2 phòng trữ đông Tổn thất nhiệt của hệ thống là: ∑ Q = ∑ Q1 + ∑ Q2 + 0,7 ∑ Q4 Ta lấy 0,7 ∑ Q4 là do có sự không đồng thời về vận hành Mà ở đây chỉ có 2 phòng trữ đông nên chọn 0,7 ∑ Q4 ∑Q = ∑Q + 0,7 ∑ Q4 ΙΙ =Q + Q 1 + 0,7.2.Q4 = 1018,3 + 1147,1 + 0,7.2.4914 = 9045 W Vậy công suất lạnh yêu cầu của hệ thống lạnh. .. tổng tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì là: Q2= 19,242 + 0,542 = 19,784 kW = 19784 W 3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q4 Tổn thất lạnh do vận hành Q4 bao gồm các tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng , do người làm việc trong phòng,do các động cơ điện và do mở cửa: Q4= Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 , [W] 4 4 4 4 1 Với: - Q 4 : Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng buồng lạnh - Q 2 : Tổn thất lạnh do người làm... Hùng – Nhóm 10B Trang :16 Đồ án Kỹ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn ThànhVăn H 44 40 G 40 00 (18°C) TĐ 52 20 (18°C) 40 00 (35°C) 56 60 Nguyễn Phi Hùng – Nhóm 10B Trang :17 K 44 40 F E 40 00 12 20 C D 40 00 48 10 CĐ TĐ A 45 40 B CHƯƠNG 3: TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH - Chương này nhằm tính tổng tổn thất nhiệt của kho lạnh Để từ đó tính ra công suất yêu cầu của máy lạnh - Tổn thất lạnh từ kho lạnh ra môi trường được... còn 30C ta dùng để làm lạnh cho bao bì 3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q4 Tổn thất lạnh do vận hành Q4 bao gồm các tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng , do người làm việc trong phòng,do các động cơ điện và do mở cửa: Q4= Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 , [W] 4 4 4 4 1 Với: - Q 4 : Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng buồng lạnh - Q 2 : Tổn thất lạnh do người làm việc trong phòng 4 - Q 3 : Tổn thất lạnh do các động cơ... tăng nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ ∆tw = t w2 - t w1 = 41- 36 = 50C Suy ra : Vn = 106,8 4,19.1000.5 = 0,0051 m3/s §5.1 Tính chọn thiết bị bay hơi 1 Chọn thiết bị bay hơi Chọn thiết bị bay hơi kiểu dàn làm lạnh không khí đối lưu cưỡng bức Vì nó được sử dụng để làm lạnh trực tiếp không khí mà không cần phải làm lạnh gián tiếp qua các chất tải lạnh Hơn nữa loại này dễ vệ sinh và tránh được hiện tượng... Trong đó: Q1: Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che, [W] Q2: Tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm và bao bì, [W] Q3: Tổn thất lạnh do thông gió Tổn thất này chỉ có đối với các phòng lạnh có phát sinh nguồn hôi thối hoặc các chất độc hại Ở đây sản phẩm bảo quản là thịt heo đã qua chế biến nên không cần phải thông gió buồng lạnh => Q 3=0 Q4: Tổn thất lạnh do vận hành , [W] Q5: Tổn thất lạnh do sản phẩm thở (Rau,