Thiết kế tủ cấp đông gió 2 tấnmẻ

... kJ/kg t2 = -20 0C → i2 = kJ/kg Vậy Q21 = 20 00 (28 3 − 0) 10 = 26 203,7 (W ) 21 600 b) Nhiệt làm lạnh xe cấp đông Q 22 Theo công thức 5.19 trang 21 4 tài liệu [2] Ta có: Q 22 = M x C px (t1 − t2 ) Trong... thực tế tủ cấp đông Vtt = V × = 40 (m3) Diện tích tủ cấp đông F (m2) CHÝÕNG 22 : Ta chọn chiều cao tủ cấp đông h = 2, 85 m Theo công thức 5.11 trang 20 8 tài liệu [2] F= Vậy F= Vtt h ,m (2. 3) 40... tế tủ cấp đông sau: Chiều dài thực tế tủ cấp đông Dtt = 4,5 +2. δCN = 4,8 m Chiều rộng thực tế tủ cấp đông Rtt = 3,3 + 2. δCN = 3,6 m Chiều cao thực tế tủ cấp đông Ctt = 2, 85 + δCN = m CHÝÕNG 24 :

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong bảo quản thực phẩm 1

1.2 Các vấn đề về cấp đông thực phẩm 1

1.2.1 Các cấp làm lạnh thực phẩm 1

1.2.2 Nhiệt độ đóng băng của thực phẩm 2

1.2.3 Sự biến đổi của thực phẩm trong quá trình cấp đông 2

1.2.4 Sự kết tinh của nước trong thực phẩm 3

1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian cấp đông 5

1.3 Các phương pháp và thiết bị cấp đông thực phẩm 6

1.3.1 Làm đông thực phẩm trong không khí lạnh 7

1.3.2 Làm đông tiếp xúc 7

1.3.3 Làm đông cực nhanh 7

1.3.4 Làm đông bằng hỗn hợp đá và muối 8

1.3.5 Làm đông bằng nước muối lạnh 8

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CẤU TRÚC TỦ ĐÔNG GIÓ VÀ TÍNH PHỤ TẢI NHIỆT 9

2.1 Chọn thông số thiết kế ban đầu 9

2.1.1 Thông số địa lý, khí tượng ở TP.HCM 9

2.1.2 Yêu cầu về nhiệt độ trung bình của sản phẩm 9

2.2 Cấu trúc xây dựng của tủ cấp đông gió 2 tấn/mẻ 10

2.3 Xác định kích thước tủ cấp đông gió 11

2.3.1 Thể tích tủ cấp đông V (m3) 11

2.3.2 Diện tích tủ cấp đông F (m2) 12

2.3.3 Tính chiều dày cách nhiệt của tường, trần và nền 12

2.4 Tính kiểm tra hiện tượng đọng sương 14

2.5 Tính phụ tải nhiệt tủ cấp đông 15

2.5.1 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che Q1 15

2.5.2 Nhiệt do làm lạnh sản phẩm Q2 17

2.5.3 Tổn thất nhiệt do vận hành Q3 19

2.6 Xác định tải nhiệt cho thiết bị và cho máy nén 22

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH - CHỌN MÁY NÉN VÀ

CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CHO HỆ THỐNG 23

3.1 Chọn phương pháp làm lạnh 23

3.2 Chọn môi chất làm lạnh 23

3.3 Chọn các thông số của chế độ làm việc 25

3.3.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh to 25

3.3.2 Nhiệt độ ngưng tụ tk 25

3.3.3 Nhiệt độ quá lạnh tql 26

3.3.4 Nhiệt độ quá nhiệt tqn 26

3.4 Thành lập sơ đồ và tính toán chu trình 26

3.4.1 Thành lập sơ đồ nguyên lý và biểu diễn trên đồ thị lgp-h 27

3.4.2 Tính toán nhiệt động của chu trình 28

3.5 Tính chọn máy nén 30

3.5.1 Tính toán phía hạ áp 30

3.5.2 Tính toán phía cao áp 32

3.6 Tính chọn thiết bị ngưng tụ 35

3.7 Tính chọn thiết bị bay hơi 37

3.8 Tính chọn van tiết lưu 39

CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CHO HỆ THỐNG LẠNH 41

4.1 Tính chọn đường ống dẫn môi chất cho hệ thống lạnh 41

4.1.1 Tính chọn đường ống cho cấp hạ áp 41

4.1.2 Tính chọn đường ống cho cấp cao áp 42

4.2 Tháp giải nhiệt 43

4.3 Bình chứa cao áp 45

4.4 Bình trung gian ống xoắn 47

4.5 Bình tách lỏng 49

4.6 Bình tách dầu 51

4.7 Bình thu hồi dầu 53

4.8 Bình tách khí không ngưng 54

4.9 Các thiết bị đường ống 55

4.9.1 Phin lọc 55

4.9.2 Van một chiều, vạn chặn, van an toàn 55

4.9.3 Van điện từ 56

CHƯƠNG 5: TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA – VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG

HỆ THỐNG LẠNH 58

5.1 Trang bị tự động hóa 58

5.1.1 Trang bị điện động lực 59

5.1.2 Mạch điện điều khiển 59

5.2 Vận hành hệ thống lạnh 65

5.2.1 Chuẩn bị vận hành 65

5.2.2 Vận hành 66

5.3 Bảo dưỡng hệ thống lạnh 69

5.3.1 Bảo dưỡng máy nén 69

5.3.2 Bảo dưỡng thiết bị ngưng tụ 69

5.3.3 Bảo dưỡng thiết bị bay hơi 70

5.3.4 Bảo dưỡng van tiết lưu 70

5.3.5 Bảo dưỡng tháp giải nhiệt 70

5.3.6 Bảo dưỡng bơm 70

5.3.7 Bảo dưỡng quạt 70

KẾT LUẬN 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU 73

CÁC KÍ HIỆU QUI ƯỚC 75

CHÝÕNG 1: TỔNG QUAN

Lĩnh vực ứng dụng quan trọng nhất của kỹ thuật lạnh là bảo quản thựcphẩm Theo một số thống kê thì khoảng 80% công suất lạnh được sử dụng trongcông nghiệp là để bảo quản thực phẩm

Thực phẩm như một số loại rau quả, thịt, cá, sữa chứa nhiều chất và cấutrúc rất phức tạp Các thông số về chất lượng thực phẩm thay đổi dưới tác dụngcủa các quá trình lên men trong thực phẩm cũng như các quá trình phát triển của

vi sinh vật và quá trình oxi hoá của không khí làm cho thực phẩm đó có cấu trúc

vi sinh vật bị phá huỷ Do đó làm giảm giá trị của thực phẩm

Mặt khác, ở thực phẩm nóng có thể xuất hiện nhiều chất có hại cho cơ thểngười Vậy để hạn chế những biến đổi không có lợi có hại cho thực phẩm bằngcách hạ nhiệt độ của thực phẩm vì ở nhiệt độ thấp thì những biến đổi có hại chothực phẩm sẽ bị kìm hãm làm cho quá trình đó lâu hơn Do đó, đã làm cho chấtlượng thực phẩm tăng cao và thời gian giữ được thực phẩm lâu hơn

Muốn làm được điều này thì bằng các phương pháp làm lạnh nhân tạo màngành kỹ thuật lạnh đã làm được và nó cũng là phương pháp đạt hiệu quả caotrong các điều kiện nhiệt độ như ở nước ta

Ngày nay, công nghiệp thực phẩm như chế biến thịt cá, thủy hải sản, rauquả không thể phát triển nếu không có sự hỗ trợ tích cực của ngành kỹ thuậtlạnh Các kho cấp đông, kho bảo quản lạnh, nhà máy sản xuất nước đá, các máylạnh thương nghiệp, các xe vận chuyển đông lạnh đến các tủ lạnh gia đình đãkhông còn xa lạ với chúng ta

 Làm lạnh thường: tđb < t < +200C

 Làm lạnh đông: -1000C < t < tđb

 Làm lạnh thâm độ: -2730C < t < -1000C

Nước trong thực phẩm, đặc biệt trong thủy sản chiếm tỷ lệ rất lớn có thểlên đến 80% Nước nguyên chất đóng băng ở 00C Tuy nhiên, điểm đóng băng

của thực phẩm thì khác vì nồng độ muối khoáng và chất hòa tan trong dịch tếbào của thực phẩm thay đổi tùy theo từng loại thực phẩm nên chúng có điểmđóng băng khác nhau và thường nhỏ hơn 00C Ví dụ của cá biển có điểm đóngbăng khoảng -1,50C, cá nước ngọt ở -10C, tôm biển -20C.

a) Biến đổi về nhiệt vật lý

Sự kết tinh của nước: Trong quá trình cấp đông nước tách ra và đông

thành các tinh thể, làm cho sản phẩm trở nên rắn, tăng thể tích một ít Khi nướctrong thực phẩm kết tinh tạo thành mạng tinh thể xen kẽ giữa các thành phầnkhác tạo ra cấu trúc vững chắc, nhưng khi làm tan băng phục hồi trạng thái banđầu thì cấu trúc thực phẩm bị mềm yếu hơn, kém đàn hồi hơn do các tinh thểlàm rách cấu trúc liên kết tế bào của thực phẩm

Biến đổi màu sắc: Đồng thời với quá trình trên màu sắc thực phẩm cũng

biến đổi do hiệu ứng quang học do tinh thể đá khúc xạ ánh sáng Màu sắc thựcphẩm khi nước đóng băng phụ thuộc tính chất quang ánh sáng của các tinh thểnước đá

Bay hơi nước: Trong quá trình làm lạnh đông có hiện tượng mất nước,

giảm trọng lượng sản phẩm Đó là sự bay hơi nước vào không khí từ bề mặtthực phẩm, do chênh lệch mật độ ρ giữa không khí sát bề mặt và không khíxung quanh Ẩm bốc hơi lên từ bề mặt sản phẩm vào không khí xung quanh,nếu sản phẩm có bề mặt còn ướt thì khi cấp đông chúng sẽ đông lại, sau đó diễn

ra quá trình thăng hoa Nếu chênh lệch nhiệt độ bề mặt sản phẩm và không khítrong buồng cấp đông càng lớn thì ẩm bốc càng mạnh, gây hao hụt khối lượng

Khuyếch tán nước: Khi cấp đông xảy ra hiện tượng khuyếch tán nước

trong cấu trúc thực phẩm, nước khuyếch tán là do các nguyên nhân:

- Sự chênh lệch nhiệt độ gây nên do chênh lệch mật độ ρ

- Sự lớn lên của tinh thể nước đá luôn thu hút nước từ những vị trí chưakết tinh dẫn đến, làm cho nước từ nơi có nồng độ chất tan thấp chuyển đến nơi

có nồng độ chất tan cao Sự di chuyển của nước thực hiện nhờ bám thấm vàmao dẫn của cấu trúc thực phẩm Động lực của quá trình khuyếch tán, làm chonước di chuyển từ trong tế bào ra gian bào và từ trong ra ngoài, từ vị trí liên kết

ra tự do Khi nước khuyếch tán cấu trúc tế bào co rút, một số chất tan biến tính,dẫn đến khi làm tan một phần thực phẩm gần bề mặt

Các thông số nhiệt vật lý thay đổi: Biến đổi nhiệt dung, hệ số dẫn nhiệt, hệ

số dẫn nhiệt độ

b) Biến đổi hóa học

Bản chất quá trình biến đổi hóa học của thực phẩm khi làm lạnh là sự phângiải của các chất dự trữ năng lượng do tác động của các enzim có sẵn trong thựcphẩm

Mức độ biến đổi hóa học phụ thuộc vào trạng thái ban đầu của thực phẩm

và phương pháp làm lạnh Nói chung do nhiệt độ giảm nhanh thời gian làm lạnhngắn nên các biến đổi hóa học diễn ra với tốc độ chậm, ít hư hỏng, chất lượngsản phẩm được đảm bảo

Các biến đổi chủ yếu là do sự oxi hóa các sắc tố làm biến màu thực phẩm,

sự oxi hóa phụ thuộc vào mức độ tiếp xúc với không khí của thực phẩm và chấtlượng ban đầu

Để giảm sự oxi hóa có thể loại bỏ các sắc tố trước khi làm lạnh, hạn chếbớt, hạn chết bớt các hoạt tính của các enzim, hạn chế tiếp xúc với không khí,làm tăng tốc độ làm lạnh

c) Biến đổi do vi sinh

Trước khi làm lạnh, thực phẩm thường được rửa sạch để loại bỏ các tạpchất nói chứa nhiều loại vi sinh vật

Trong quá trình làm lạnh do nhiệt độ môi trường làm lạnh không phù hợpvới vi sinh vật nên vi sinh vật bề mặt ngoài của thực phẩm bị tiêu diệt Số cònlại bị hạn chế khả năng hoạt động Nhưng chúng thích nghi dần với lạnh, nênthời gian bảo quản thực phẩm bị giảm

a) Nước trong thực phẩm

Nước trong thực phẩm, đặc biệt trong thủy sản chiếm tỷ lệ rất lớn có thểlên đến 80% Tùy theo mức độ liên kết mà người ta chia nước trong thực phẩm

ra các dạng: Nước tự do và nước liên kết

Nước tự do: Chỉ liên kết cơ học Nước nằm bất động trong mạng lưới cấu

trúc mô cơ dưới hình thức dung môi để khuyếch tán các chất qua tế bào

Nước liên kết: Không phải là dung môi mà là ở dạng liên kết với các chất

protit tan và các chất vô cơ, hữu cơ tan khác tạo thành các cấu trúc của mô cơ

b) Cơ chế đóng băng trong thực phẩm khi cấp đông

Nước trong thực phẩm do có hòa tan các chất tan nên nhiệt độ đóng băngthấp hơn 00C

Khi hạ nhiệt độ thực phẩm xuống thấp các dạng nước trong thực phẩmđóng băng dần dần tùy mức độ liên kết của chúng với các tế bào

Khi nhiệt độ hạ thấp bằng nhiệt độ cấp đông, trước tiên các tinh thể đáxuất hiện ở gian bào (khoảng trống giữa các tế bào) Khi đến điểm đóng băng đa

số nước ở gian bào kết tinh và làm tăng nồng độ chất tan lên cao hơn trong tếbào Do đó khi áp suất thẩm thấu tăng lên làm nước trong tế bào có xu hướng rangoài qua gian bào, qua màn bán thấm của tế bào Nếu tốc độ làm lạnh chậm thì

nước trong tế bào ra sẽ làm các tinh thể hiện diện lớn lên mà không tạo nên tinhthể mới.

Nếu tốc độ làm lạnh nhanh thì tinh thể sẽ tạo ra cả ở bên ngoài lẫn trong tếbào, tinh thể sẽ nhuyễn và đều Do đó nếu hạ nhiệt chậm tế bào bị mất nước vàtinh thể đá tạo ra sẽ to và chèn ép làm rách màng tế bào, cấu tạo mô cơ bị biếndạng, giảm chất lượng sản phẩm

Khi nước tự do đã đóng băng hết thì đến lượt nước lên kết, bắt đầu từnước có liên kết yếu đến nước có liên kết mạnh

c) Tác động của sự kết tinh của nước đối với thực phẩm

Trong quá trình kết tinh của nước trong thực phẩm, xảy ra các hiện tượngsau đây, nếu tốc độ làm lạnh không đạt yêu cầu sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đếnchất lượng sản phẩm:

- Có sự phân bố lại nước trong thực phẩm không chỉ giữa gian bào và tế

bào mà còn theo chiều sâu của sản phẩm

- Có sự biến đổi tế bào do sự phân bố lại nước, do tạo thành lớp đá, vỡ tế

bào, biến đổi cấu trúc sợi cơ

d) Các yếu tố ảnh hưởng đến sự kết tinh của nước trong thực phẩm

● Nồng độ các chất hòa tan

Các chất đường, chất béo, protein, muối… trong thực phẩm hòa tan liênkết với nước tạo thành dung dịch keo

Để kết tinh các phân tử nước phải tách ra khỏi sự liên kết của các chất tan

Vì vậy khi có các chất tan thì nhiệt độ của nước phải giảm để giảm động năng,tăng lực liên kết phân tử giữa các phân tử nước với nhau để kết tinh Do đónồng độ chất hòa tan tăng thì nhiệt độ kết tinh nước giảm

Thực phẩm tươi sống đem làm lạnh đông sẽ có chất lượng cao nhất vì cấutrúc và sự liên kết của nước với các thành phần còn lại còn nguyên tính tựnhiên

Khi các cấu trúc bị hư hỏng do va chạm hoặc do chất lượng bị giảm vì quátrình tự phân giải, thối giữa thì khả năng giữ nước giảm, tỷ lệ nước tự do tăng,tính đàn hồi của cấu trúc giảm Tương tự như ở thịt động vật ở giai đoạn cocứng, cấu trúc giảm tính đàn hồi vì khả năng giữ nước giảm

Trong những trường hợp này nước kết tinh sẽ khuyếch tán nhiều, cấu trúcliên kết tế bào bị nước đá giãn nở sẽ rách vỡ làm cho chất lượng sản phẩm giảm.

a) Loại máy cấp đông

Có nhiều loại thiết bị cấp đông và nguyên lý hoạt động khác nhau Thiết bịgió cưỡng bức tiếp xúc và làm lạnh sản phẩm, có loại tiếp xúc là bề mặt các tấmkim loại, nhưng có loại thì sản phẩm được nhúng trong dịch N2 lỏng Do nguyên

lý làm lạnh khác nhau nên tốc độ sẽ khác nhau đáng kể

Đối với cùng một dạng máy cấp đông nhưng nếu sử dụng phương phápcấp dịch cho thiết bị bay hơi khác nhau cũng làm cho thời gian cấp đông thayđổi đáng kể, do hệ số trao đổi nhiệt bên trong phụ thuộc nhiều vào phương phápcấp dịch

b) Nhiệt độ buồng cấp đông

Nhiệt độ cấp đông càng thấp thì thời gian cấp đông càng nhanh và ngượclại Vì vậy cần chọn nhiệt độ buồng hợp lý Thường nhiệt độ không khí trongbuồng cấp đông đạt là -35oC

c) Tốc độ gió trong buồng cấp đông

Tốc độ gió càng cao thì thời gian cấp đông càng nhanh do hệ số tỏa nhiệtđối lưu tăng, kết quả hệ số truyền nhiệt tăng

d) Nhiệt độ sản phẩm trước cấp đông

Việc chế biến thực phẩm diễn ra trong một thời gian khá lâu Vì vậy khichế biến được khay sản phẩm nào, người ta sẽ tạm cho vào kho chờ đông đểtạm thời bảo quản, để chờ cho đủ khối lượng cần thiết cho 1 mẻ mới đem cấpđông

Mặt khác, trong quá trình chế biến thực phẩm được ướp đá và xử lý trongkhông gian khá lạnh Vì thế nhiệt độ thực phẩm đưa vào thiết bị cấp đôngthường chỉ cỡ 10 ÷ 120C Nhiệt độ thực phẩm đưa vào cấp đông càng thấp thìthời gian cấp đông càng ngắn

e) Bề dày sản phẩm cấp đông

Thực phẩm cấp đông thường có dạng khối nguyên con hoặc dạng rời nhỏ(phi lê) Thời gian cấp đông làm lạnh từ ngoài vào tâm sản phẩm phụ thuộc rấtnhiều vào chiều dày của thực phẩm

Thời gian cấp đông càng lâu nếu thực phẩm càng dày Người ta nhận thấythời gian cấp đông tăng lên một cách nhanh chóng nếu tăng chiều dày thựcphẩm Các thực phẩm dạng cấp đông dạng khối có thời gian cấp đông khá lâunhưng dạng rời thì thời gian ngắn hơn nhiều

f) Diện tích bề mặt tiếp xúc

Trong tủ cấp đông tiếp xúc nếu bề mặt tiếp xúc nhỏ sẽ làm tăng thời gianlàm lạnh Vì thế các khay cấp đông phải có bề mặt phẳng, không gồ ghề lồi lõm.Trong các thiết bị đông rời nên bố trí thực phẩm đều theo toàn bộ khay Trêncác tấm lắc cấp đông nếu có băng cũng có thể làm giảm diện tích tiếp xúc.

g) Bao gói sản phẩm

Một số thực phẩm cấp đông được đóng gói trước nên khi cấp đông làmtăng nhiệt trở Đặt biệt khi bao gói có lọt các lớp khí vào bên trong thì tạo ra lớpcách nhiệt sẽ làm tăng thời gian cấp đông

Thiết bị cấp đông có rất nhiều dạng, hiện nay ở nước ta sử dụng phổ biếncác hệ thống như sau:

 Kho cấp đông gió (Air Blast Freezer);

 Tủ cấp đông tiếp xúc (Contact Freezer);

 Tủ cấp đông gió dạng rời;

 Hệ thống cấp đông dạng rời, có băng chuyền IQF:

- Hệ thống cấp đông có băng chuyền cấp đông thẳng;

- Hệ thống cấp đông có băng chuyền dạng xoắn;

- Hệ thống cấp đông siêu tốc;

 Hệ thống cấp đông nhúng N2 lỏng

Thực phẩm được làm lạnh bằng không khí có nhiệt độ âm sâu đối lưucưỡng bức qua bề mặt Sản phẩm cấp đông dạng block hoặc dạng rời, nhưngthích hợp nhất là sản phẩm dạng rời Quá trình truyền nhiệt là trao đổi nhiệt đốilưu

Ưu điểm: Không khí có nhiệt dung riêng nhỏ giảm nhiệt độ nhanh, khi

tiếp xúc không gây các tác động cơ học vì thế giữ nguyên hình dáng kích thướcthực phẩm, đảm bảo thẩm mỹ và khả năng tự bảo vệ cao của nó

Nhược điểm: Thực phẩm dễ bị khô do bay hơi nước bề mặt và dễ oxi hóa

do tiếp xúc nhiều với khí O2

CHÝÕNG 11: Làm đông tiếp xúc

Các sản phẩm đặt trên các khay và được kẹp giữa các tấm lắc cấp đông.Các tấm lắc kim loại bên trong rỗng để cho môi chất lạnh chảy qua, nhiệt độbay hơi đạt to = -40 ÷ -450C

Nhờ tiếp xúc với các tấm lắc có nhiệt độ rất thấp, quá trình trao đổi nhiệttương đối hiệu quả và thời gian làm đông được rút ngắn đáng kể so với làmđông dạng khối trong các kho cấp đông gió, thời gian từ 1,5 ÷ 2 giờ nếu cấpdịch bằng bơm, từ 4 ÷ 4,5 giờ nếu cấp dịch từ bình giữ mức theo kiểu ngậpdịch

Quá trình truyền nhiệt trong tủ đông tiếp xúc là dẫn nhiệt

Thực phẩm được di chuyển trên các băng chuyền và được phun làm lạnh

bằng Nitơ lỏng có nhiệt độ bay hơi rất thấp khoảng -1960C

Vì thế thời gian làm đông cực nhanh từ 5 ÷ 10 phút Hiện nay ở các nướcphát triển ứng dụng rộng rãi phương pháp này

Phương pháp này được thực hiện ở những nơi không có điện để chạy máylạnh Khi cho muối vào nước đá thì tạo nên hỗn hợp có khả năng làm lạnh Tùythuộc vào tỷ lệ muối pha mà đạt được các hỗn hợp có nhiệt độ khác nhau

Phương pháp này có ưu điểm dễ thực hiện Nhưng có nhược điểm là nhiệt

độ hỗn hợp tạo ra không cao cỡ -120C, vì vậy chỉ có khả năng bảo quản trongthời gian ngắn và thực phẩm tươi sạch Nhược điểm khác của phương pháp này

là thực phẩm mất trọng lượng và giảm phẩm chất bề mặt

Có 2 cách:

Ngâm trong nước muối: Cá được xếp vào giỏ lưới rồi nhúng vào bể nước

muối được làm lạnh bởi dàn bốc hơi amôniăc Nước muối được lưu động bằngbơm, nhiệt độ -180C, thời gian làm đông khoảng 3 giờ

Phun nước muối lạnh: Phương pháp này nược ứng dụng trong chế biến

thủy sản Cá vận chuyển trên băng chuyền và được phun nước muối lạnh -250C.Khi đã đóng băng cá được phun nước sạch 200C để rửa muối bám lên cá, cuốicùng cá được phun nước 00C để mạ băng trước khi chuyển vào kho bảo quản.Theo phương pháp này thời gian làm đông ngắn mà hao hụt trọng lượng ít,lượng muối ngấm vào ít

CHÝÕNG 15: TÍNH TOÁN CẤU TRÚC TỦ ĐÔNG

GIÓ VÀ TÍNH PHỤ TẢI NHIỆT

Các thông số này đã được thống kê trong nhiều năm, khi tính toán thiết kế

để đảm bảo độ an toàn cao ta thường lấy giá trị cao nhất ứng với chế độ khí hậukhắc nghiệt nhất Từ đó sẽ đảm bảo cho hệ thống vận hành an toàn trong mọiđiều kiện khí hậu

Theo bảng 1.1 trang 8 tài liệu [1] Ta có:

Bảng 2.1: Thông số khí hậu ở TP.HCM

Từ các thông số khí hậu và kết hợp với đồ thị I - d của không khí ẩm ta có cácthông trạng thái không khí như sau:

tN = 37,30C là nhiệt độ của không khí ngoài trời;

φN = 74% là độ ẩm của không khí ngoài trời;

dN = 30,58 g/kg kkk là độ chứa hơi;

tư = 330C là nhiệt độ nhiệt kế ướt;

ts = 31,70C là nhiệt độ đọng sương

Nhiệt độ trữ đông thủy sản ở các nước châu Âu hiện nay là -300C Theoviện nghiên cứu lạnh đông quốc tế đề nghị nhiệt độ trữ đông là -200C cho cá gầy(cá song, cá nục) và -300C cho cá béo (cá hồi, cá thu, cá trích) Nếu cá gầymuốn bảo quản trên 1 năm dùng nhiệt độ trữ đông là -300C Còn ở Việt Namnhiệt độ bảo quản thủy sản đông quy định chung là -18 ÷ -250C và bằng vớinhiệt độ trung bình cuối quá trình cấp đông

Theo yều cầu của đề tài thì nhiệt độ không khí bên trong tủ cấp đông gió

là tb = -400C Nhiệt độ trung bình của sản phẩm sau cấp đông được xác địnhtheo công thức 5.8 trang 196 tài liệu [2]:

2

f t tb

t t

t  

(2.1)

Trong đó:

Nhiệt độ, 0C Độ ẩm tương đối, %

TB cả năm Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông

Nhiệt độ bề mặt sản phẩm: tf = tb × 0,7 = -40 × 0,7 = -280C

Nhiệt độ tâm sản phẩm ít nhất là tt = -120C

Vậy nhiệt độ trung bình của sản phẩm sau cấp đông là ttb = -200C

Tủ cấp đông gió phải được thiết kế có kích thước và công suất đủ sức cấpđông 2 tấn cá trong 6 giờ, nhiệt độ không khí trong tủ là -400C

Tường và trần của tủ cấp đông được lắp ráp bằng các tấm panel cách nhiệtPolyurethan, độ dày δCN Tỷ trọng của tất cả các tấm panel đạt tiêu chuẩn 40 ÷

42 kg/m3, hệ số dẫn nhiệt λ = 0,018 ÷ 0,02 W/m.K, độ đồng đều và độ bám cao.Mặt trong và mặt ngoài là lớp tôn mạ màu colorbond chống trầy xước dày 0,5mm

Theo bảng 5.5 trang 209 tài liệu [2] Ta có:

Bảng 2.2: Các lớp cách nhiệt của panel tường, trần

STT Lớp vật liệu Độ dàymm Hệ số dẫn nhiệtW/m.K

Tủ cấp đông gió được trang bị 1 bộ cửa trượt tay với kích thước 1500R ×2000H, cửa tủ đông có trang bị điện trở sưởi, cách nhiệt bằng Polyurethane dày150mm, khung cửa làm bằng nhựa hỗn hợp chịu lạnh sâu, định hình nhập ngoại

để tránh cầu nhiệt và nhẹ nhàng khi mở, có độ thẩm mỹ cao Hai mặt trong,ngoài của cửa tủ đông được bọc bằng tôn colorbond dày 0,5mm

Ngoài ra, để tránh cơi nền do hiện tượng đông đá phía dưới nền ta bố trícác ống thông gió Ống thông gió là các ống PVC Ø100 đặt cách nhau khoảng 1

m đi dích dắc, hai đầu ống đưa lên khỏi nền để gió bên ngoài có thể vào ra ống,nhằm tránh ống gió đóng băng

Để đỡ lớp bê tông, tải trọng dàn lạnh và xe hàng phía trên tránh đề bẹp lớpcách nhiệt, người ta bố trí xen kẽ trong lớp cách nhiệt, người ta bố trí xen kẽtrong lớp cách nhiệt các gối gỗ Gối gỗ được làm từ loại gỗ tốt chống mối mọt

và mục do ẩm Phía trên và dưới lớp cách nhiệt là các lớp giấy dầu chống thấm

bố trí 2 lớp Để tránh nước bên trong và ngoài kho có thể chảy xuống các lớpcách nhiệt nền theo các tấm panel tường và sát chân tường, phía trong và phíangoài người ta xây cao một khoảng 100 mm Trước khi lót cách nhiệt trên bềmặt lớp bê tông nền người ta quét một lớp hắc ín liên tục để chống thấm nước

từ dưới nền lên lớp cách nhiệt

 ,m3 (2.2)

Từ đó ta có:

32

20 ( )0,1

Vtt = V × 2 = 40 (m3)

Ta chọn chiều cao của tủ cấp đông h = 2,85 m

Theo công thức 5.11 trang 208 tài liệu [2]

tt

V F

h



,m2 (2.3) Vậy

240

14,03( )2,85

→ Chiều dài của tủ cấp đông là D = 4,5 m

Chiều rộng của tủ cấp đông là R = 3,3 m

Khi chọn chiều dài và chiều rộng của tủ cấp đông phải lựa chọn sao choviệc lắp đặt được thuận tiện vì chiều rộng mỗi tấm panel là 1,2 m

→ Chiều dài thực tế của tủ cấp đông là Dtt = 4,5 +2.δCN

Chiều rộng thực tế của tủ cấp đông là Rtt = 3,3 + 2.δCN

a) Tính chiều dày cách nhiệt tường và trần

Theo công thức 3.1 trang 85 của tài liệu [1] ta có:

- λCN : Hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu cách nhiệt Ta lấy λCN = 0,02 W/m.K;

- k : Hệ số truyền nhiệt Tra theo bảng 3.3 trang 84 tài liệu [1] Ta chọn k

- δ1 = 0,5 mm = 0,0005 m là bề dày của lớp tôn;

- λ1= 45,3 W/m.K là hệ số dẫn nhiệt của lớp tôn

b) Tính chiều dày cách nhiệt nền

Theo công thức 3.1 trang 85 của tài liệu [1] ta có:

- λCN : Hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu cách nhiệt Ta lấy λCN = 0,02 W/m.K;

- k : Hệ số truyền nhiệt của nền Theo bảng 3.6 trang 84 tài liệu [1] Chọn

- δ2 : Chiều dày lớp bê tông cốt thép δ2 = 100 mm = 0,1 m;

- λ2 : Hệ số dẫn nhiệt lớp bê tông cốt thép λ2 = 1,28 W/m.K;

- δ3 : Chiều dày lớp giấy dầu chống thấm δ3 = 2 mm = 0,002 m;

- λ3 : Hệ số dẫn nhiệt lớp giấy dầu chống thấm λ3 = 0,175 W/m.K;

- δ4 : Chiều dày lớp hắc ín quét liên tục δ4 = 0,1 mm = 0,0001 m;

→ Hệ số truyền nhiệt thực của nền sẽ là:

Chiều dài thực tế của tủ cấp đông là Dtt = 4,5 +2.δCN = 4,8 m

Chiều rộng thực tế của tủ cấp đông là Rtt = 3,3 + 2.δCN = 3,6 m

Chiều cao thực tế của tủ cấp đông là Ctt = 2,85 + δCN = 3 m

Điều kiện để vách ngoài không bị đọng sương là kt ≤ ks

Với ks là hệ số truyền nhiệt lớn nhất để bề ngoài không bị đọng sươngđược xác định theo công thức 3.7 trang 86 tài liệu [1]

k s=0 , 95 α1.t1−t s

t1−t2 (2.5)Trong đó:

- t1 = tN = 37,3 0C : Nhiệt độ không khí bên ngoài;

- t2 = tb = -40 0C : Nhiệt độ không khí bên trong tủ đông;

1 2

37,3 31, 70,95 0,95.23,3

37,3 ( 40)

s s

t t k

t t

Như vậy ks > kt Vậy vách ngoài sẽ không bị đọng sương

Tổn thất nhiệt ở tủ cấp đông gồm có:

 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che;

 Tổn thất nhiệt do sản phầm, khay cấp đông và xe đựng hàng mang vào;

 Tổn thất nhiệt do vận hành gồm có:

- Tổn thất nhiệt do mở cửa;

- Tổn thất nhiệt do chiếu sáng buồng;

- Tổn thất nhiệt do người toả ra;

- Tổn thất nhiệt do các động cơ quạt;

- Tổn thất nhiệt do xả băng

Tổn thất qua kết cấu bao che gồm 2 thành phần :

- Tổn thất qua tường, trần Q11;

- Tổn thất qua nền Q12.

a) Tổn thất nhiệt qua vách và trần Q11

Ở đây nhiệt truyền qua cửa ta tính chung với vách và trần

Theo công thức 5.14 trang 211 tài liệu [2] Ta có:

Q11 = kt Ft ∆t, W (2.6)

Trong đó:

- Ft : Diện tích vách, trần, m 2;

- ∆t = tN - tb : Độ chệnh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài tủ đông, 0C;

- kt : Hệ số truyền nhiệt của tường, trần, W/m 2.K

Theo như tính toán ở trên thì ta có kích thước thực tế của tủ cấp đông là4800D × 3600R × 3000C

- tb = -40 0C : Nhiệt độ bên trong tủ đông, 0C;

- k = 0,13 W/m2.K : Hệ số truyền nhiệt tính giống như vách và trần

 Diện tích nền

Fn = D × R = 4,8 x 3,6 = 17,28 (m2)

Do dưới nền có độ chênh nhiệt độ thấp hơn nên ta chọn tn = 30,30C (tức làthấp hơn nhiệt độ tại địa phương 70C)

a) Nhiệt do làm lạnh thực phẩm Q21

Theo công thức 5.17 trang 213 tài liệu [2] Ta có:

1 2 21

- M = 2 tấn = 2000 kg : Khối lượng thực phẩm cấp đông cho 1 mẻ;

- i1 , i2 : Entanpi của sản phẩm ở nhiệt độ đầu vào và đầu ra, kJ/kg;

- τ = 6 giờ = 21600 giây : Thời gian cấp đông của 1 mẻ

Nhiệt độ sản phẩm đầu vào do đã được làm lạnh ở kho chờ đông, nên cóthể lấy nhiệt độ đầu vào t1 = 100C

Nhiệt độ trung bình đầu ra của sản phẩm sau cấp đông đã tính ở phần 2.1.2phải đạt -200C

Tra bảng 3.11 trang 113 tài liệu [2] ta được:

t1 = 100C → i1 = 283 kJ/kg

t2 = -200C → i2 = 0 kJ/kg

Vậy

3 21

.( ) px

- Cpx = 460 J/kg.K : Nhiệt dung riêng của xe cấp đông bằng inox;

- t1 = 37,3 0C : Nhiệt độ xe trước khi cấp đông xem như bằng với nhiệt độkhông khí ngoài trời;

- t2 = -40 0C : Nhiệt độ xe sau khi cấp đông xem như bằng với nhiệt độkhông khí trong tủ đông;

- Mx : Tổng khối lượng các xe cấp đông

Ta chọn loại xe cấp đông làm bằng inox dày 2 mm có kích thước chuẩn1200D x 800R x 1590C, chứa khoảng 350 kg hàng gồm 2 ngăn, mỗi ngăn có 12giá đỡ, trọng lượng xe khoảng 50 kg Bánh xe được chế tạo bằng vật liệu chịuđược nhiệt độ âm sâu và tải trọng chất hàng, khoảng cách giữa các khay được

bố trí một cách hợp lý nhằm tăng khả năng lưu thông gió trong tủ

Vậy số xe cần dùng là Ta chọn 6 xe.

→ Mx = 50 × 6 = 300 kg

Vậy 22

460.(37,3 (( 40))300

21600

= 493,9 (W)

c) Nhiệt do làm lạnh khay cấp đông Q23

Xe cấp đông có tất cả 24 giá đỡ khay Vậy số khay cần sử dụng 24 × 6 =

144 khay Khay được làm bằng nhôm tấm dày 2mm với khối lượng khaykhoảng 3 kg Kích thước khay theo chuẩn là 795D x 555R x 54C

Theo công thức 5.18 trang 214 tài liệu [2] Ta có:

1 2 23

p kh

- Mkh : Tổng khối lượng khay cấp đông, Mkh = 144 × 3 = 432 kg;

- Cp = 921 J/kg.K : Nhiệt dung riêng của khay cấp đông bằng nhôm;

- τ = 6 giờ = 21600 giây : Thời gian cấp đông của 1 mẻ;

- t1 = 37,3 0C và t2 = -400C : Nhiệt độ khay trước khi và sau khi cấp đôngtính như trên xe cấp đông

2000

5,71

350 

Vậy 23

921.(37,3 ( 40))432

21600

= 1423,87 (W)

d) Nhiệt do làm lạnh nước châm Q24

Do sản phẩm cấp đông ở đây là cá nguyên con dạng block nên phải châmthêm nước để mạ 1 lớp băng trên bề mặt làm cho bề mặt phẳng, đẹp, chống oxihóa thực phẩm

Theo công thức 5.20 trang 215 tài liệu [2] Ta có:

- τ = 6 giờ = 21600 giây : Thời gian cấp đông của 1 mẻ;

- qo : Nhiệt lượng cần làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khíđông đá hoàn toàn Được tính theo công thức 5.21 trang 216 tài liệu [2]

qo = Cpn t1 + r + Cpđ |t2| ,J/kg (2.12)

Với:

- Cpn = 4186 J/kg.K : Nhiệt dung riêng của nước;

- r = 333600 J/kg : Nhiệt đông đặc;

- Cpđ = 2090 J/kg.K : Nhiệt dung riêng của đá;

- t1 = 5 0C : Nhiệt độ nước đầu vào, lấy nước lạnh chế biến từ 5 ÷ 70C;

- t2 = -20 0C : Nhiệt độ đá sau cấp đông bằng nhiệt độ trung bình của sảnphẩm sau cấp đông

Vậy qo = 4186.5 + 333600 + 2090.20 = 396330 (J/kg)

Từ đó ta tính được 24

396330

100 1834,86 ( )21600

CHÝÕNG 28: Tổn thất nhiệt do vận hành Q3

Gồm:

- Tổn thất nhiệt do mở cửa Q31;

- Tổn thất nhiệt do chiếu sáng buồng Q32;

- Tổn thất nhiệt do người toả ra Q33;

- Tổn thất nhiệt do các động cơ quạt Q34;

- F : Diện tích tủ đông Với F = 4,8 × 3,6 = 17,28 m2;

- B : Dòng nhiệt khi mở cửa ra Tra theo bảng 5.10 trang 217 tài liệu [2]

ta chọn B = 32 W/m2

Vậy Q31 = 32 17,28 = 552,96 (W)

b) Tổn thất nhiệt do chiếu sáng buồng Q32

Theo công thức 5.27 trang 217 tài liệu [2] Ta có:

c) Tổn thất nhiệt do người tỏa ra Q33

Theo công thức 5.28 trang 218 tài liệu [2] Ta có:

Vậy Q33 = 350 2 = 700 (W)

d) Tổn thất nhiệt do các động cơ quạt Q34

Trong tủ cấp đông thường có 2 ÷ 4 quạt Công suất từ 0,75 ÷ 1,5 kW Tachọn 4 quạt, công suất là 1,5 kW

Theo công thức 5.29 trang 218 tài liệu [2] Ta có:





,W (2.17)

Trong đó:

- τ = 6 giờ = 21600 giây : Thời gian cấp đông của 1 mẻ;

- Q : Tổng nhiệt lượng do xả băng truyền cho không khí.

Theo công thức 5.26 tài liệu [2] Ta có:

Q = ρkk.V.Cp.∆t ,W (2.18)

Với:

- ρkk = 1,2 kg/m 3 : Khối lượng riêng không khí;

- V = 40 m3 : Dung tích kho cấp đông;

- Cp = 1005 J/kg.K : Nhiệt dung riêng của không khí;

- ∆t : Độ tăng nhiệt độ không khí trong tủ cấp đông sau xả băng Ta chọn

∆t = 100C

→ Q = 1,2 40 1005 10 = 482400 (J)

Từ đó ta tính được nhiệt tổn thất do xả băng là:

Q35 = 482400/21600 = 22,3 (W)Tổng hợp các nguồn nhiệt trong quá trình vận hành ta có:

Q3 = Q31 + Q32 + Q33 + Q34 + Q35

= 552,96 + 20,736 + 700 + 6000 + 22,3

= 7296 (W)

a) Tải nhiệt của thiết bị

Tải nhiệt cho thiết bị dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cầnthiết cho thiết bị bay hơi Để 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 tảinhiệt thành phần có giá trị cao nhất.

Qtb = Q1 + Q2 + Q3

= 838,02 + 29956,33 + 7296 = 38090,35 (W)

b) Tải nhiệt cho máy nén

Theo tài liệu [1] trang 120 ta có công thức sau:

QMN = 80%.Q1 + 100%.Q2 + 75%.Q3

= 80% 838,02 + 100% 29956,33+ 75% 7296

= 36098,746 (W)

c) Năng suất lạnh của máy nén

Theo công thức 4.24 trang 120 tài liệu [1] ta có:

MN

o

k Q Q

b



,W (2.19)

Trong đó:

- k : Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống

lạnh Theo tài liệu [1] trang 121 Ta chọn k = 1,1;

- b : hệ số thời gian làm việc Đối với các tủ cấp đông gió làm việc theo

từng mẻ ta dự tính hệ thống sẽ làm việc khoảng 18 giờ trong ngày đêm nên tachọn b = 0,75

Vậy

1,1 36098,746

52944,83( ) 52,9450,75

Thiết bị đơn giản vì không cần thêm một vòng tuần hoàn phụ

Tuổi thọ cao, tính kinh tế cao hơn vì không phải tiếp xúc với nước muối làmột chất gây han gỉ, ăn mòn rất mạnh.

Ít tổn thất năng lượng về mặt nhiệt động Vì hiệu nhiệt độ giữa buồng lạnh

và dàn bay hơi trực tiếp bao giờ cũng nhỏ hơn hiệu nhiệt độ giữa buồng vớinhiệt độ bay hơi gián tiếp qua nước muối

Tổn hao lạnh khi khởi động máy nhỏ, tức là thời gian từ khi mở máy đếnkhi buồng đạt nhiệt độ yêu cầu là ngắn hơn

trường hợp cụ thể sau:

Khi là hệ thống lạnh trung tâm, có nhiều hộ sử dụng lạnh thì lượng môichất nạp vào máy sẽ rất lớn, khả năng rò rỉ môi chất lớn nhưng lại khó có khảnăng dò tìm những chỗ rò rỉ để xử lý, khó hồi dầu đối với máy freôn khi dànlạnh đặt quá xa và đặt thấp hơn vị trí máy nén Với quá nhiều dàn lạnh việc bốtrí phân phối đều môi chất cho các dàn lạnh cũng gặp khó khăn và khả năng nénrơi vào tình trạng ẩm

Việc trữ lạnh của dàn lạnh trực tiếp kém hơn do đó khi máy nén ngừnghoạt động thì dàn lạnh cũng hết lạnh nhanh chóng

Môi chất thường được sử dụng trong hệ thống lạnh là NH3 và R22 Do yêucầu về mặt môi trường: Phá hủy tầng ozôn, gây hiệu ứng nhà kính Môi chấtfreon 22 chỉ là môi chất quá độ và dần sẽ được thay thế bằng môi chất khác Vìvậy nhóm quyết định chọn môi chất ammoniac cho hệ thống lạnh đang thiết kế Môi chất NH3 ký hiệu R717 là một chất vô cơ Ở điều kiện bình thườngkhông màu và có mùi khó chịu Sau đây là một số tính chất của NH3:

 Tính chất vật lý

- Amoniac có áp suất ngưng tụ khá cao trong điều kiện bình thường, có

áp suất bay hơi khá lớn vì vậy các chế độ làm lạnh thường lớn hơn -35,50C Chỉđối với chu trình 2 cấp thì nhiệt độ bay hơi rất thấp

- Nhiệt độ cuối tầm nén khá cao, vì thế cần làm mát đầu xi lanh bằng

nước, hạn chế độ quá nhiệt hơi hút Tốt nhất là duy trì hơi hút về máy nén là hơibão hòa khô Nên trong hệ thống lạnh amonic ít sử dụng thiết bị hồi nhiệt là vì

lý do này

- Hòa tan nước không hạn chế nên không xảy ra vấn đề tắc ẩm nhưng tỉ lệ

không được vượt quá 0,1%

- Năng suất lạnh riêng thể tích lớn.

- Độ nhớt, tính lưu động cao nên tổn thất áp nhỏ, đường ống và thiết bị phụ

nhỏ

- Không hoà tan với dầu bôi trơn nên khó bôi trơn hệ thống.

- Có tính dẫn điện nên không sử dụng trong máy nén kín và nửa kín

- Bền ở phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc.

- Phân hủy ở nhiệt độ 2600C nhưng khi có hơi ẩm và thép làm chất xúctác thì amoniac bắt đầu phân hủy ở nhiệt độ 1100C ÷ 1200C

- Không ăn mòn kim loại đen nhưng ăn mòn đồng và các hợp kim của

đồng trừ đồng thau photpho

 Tính an toàn cháy nổ

- Cháy nổ trong không khí tùy thuộc vào nồng độ và nhiệt độ Ở nồng độ

13,5 ÷ 16% cháy ở nhiệt độ 6510C Vì vậy cần thông gió tốt khoang máy

- Hỗn hợp với thủy ngân gây nổ rất nguy hiểm

 Tính chất sinh lý

- Độc hại với cơ thể người mức độ ảnh hưởng tùy thuộc vào nồng độ.

- Làm giảm chất lượng sản phẩm Do đó môi chất NH3 thích hợp cho các

hệ thống lạnh theo từng mẻ như: Máy đá cây, hệ thống cấp đông

- NH3 rẻ và dễ kiếm.

- Vận chuyển và bảo quản phải chú ý đến vấn đề cháy nổ và độc hại

Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng bốn nhiệt độsau :

 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh to;

 Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất tk;

 Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql;

 Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt) tqn

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ không khí trongbuồng lạnh Do yêu cầu của đề tài nhiệt độ không khí trong tủ tb = -400C

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh được xác định như sau:

to = tb - to

Trong đó:

- tb : là nhiệt buồng lạnh, tb = -40 0C;

- to : hiệu nhiệt độ yêu cầu Dàn bay hơi trực tiếp nhiệt độ bay hơi thấphơn nhiệt độ buồng 8 ÷ 130C Nhưng do nhiệt độ sôi thấp hơn -250C nên có thểlấy to = 5 ÷ 60C Nhóm chọn 50C.

→ to = -40 -5 = -450C

Việc chọn nhiệt độ ngưng tụ là một bài toán tối ưu về kinh tế Nếu nhiệt

độ ngưng tụ thấp thì năng suất lạnh tăng,điện năng tiêu thụ nhỏ nhưng tiêu tốnnhiều nước làm mát

Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường làm mát thiết bịngưng tụ Ở đây ta chọn thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước ống chùm vỏ bọcnằm ngang, ta có :

tk = tw2 +  tk

Trong đó:

- tw2 : Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng;

- tk : Hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, tk = 3 ÷ 50C Ta chọn tk = 40C

Mà : tw2 = tw1 + tw

Trong đó:

- tw1 : Nhiệt độ nước vào bình ngưng;

- tw2 : Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng.

Nhiệt độ nước đầu vào và đầu ra bình ngưng chênh lệnh nhau 2 ÷ 60C vàphụ thuộc vào kiểu bình ngưng Đối với bình ngưng ống vỏ nằm ngang chọn

Là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi vào van tiết lưu Nhiệt độ quá lạnh

càng thấp thì năng suất lạnh càng lớn Ta xác định nhiệt độ quá lạnh theo công

thức sau :

tql = tw1 + (3 ÷ 50C)

Như đã xác định ở trên nhiệt độ nước vào bình ngưng tw1 = 360C

Vậy: tql = 36 + (3 ÷ 50C) Ta chọn tql = 390C

Là nhiệt độ của hơi trước khi vào máy nén Nhiệt độ hơi hút bao giờ cũnglớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất

Đối với môi chất NH3 do nhiệt độ hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi tqn = 5 ÷

150C

Vậy tqn = to +  tqn = -45 + 10 = -350C

Tra bảng hơi bão hòa của NH3 ta được:

Hình 3.1: Chu trình 2 cấp nén bình trung gian có ống xoắn

Hình 3.2: Chu trình biểu diễn trên đồ thị lgp-h

Các quá trình của chu trình

 1’ - 1: Quá nhiệt hơi hút về máy nén hạ áp;

 1 - 2: Nén đoạn nhiệt cấp hạ áp từ po lên ptg;

 2 - 3: Làm mát hơi nén hạ áp xuống đường bão hòa x = 1;

 3 - 4: Nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ ptg lên pk;

 4 - 5 - 5’: Làm mát ngưng tụ, quá lạnh lỏng trong thiết bị ngưng tụ;

 5 - 7: Tiết lưu từ pk về ptg để làm mát hơi nén hạ áp và quá lạnh môi chất;

 5 - 6: Quá lạnh lỏng đẳng áp trong bình trung gian;

 6 - 10: Tiết lưu từ pk về po cấp cho dàn bay hơi;

 10 - 1’: Bay hơi thu nhiệt của môi trường lạnh

Tra bảng hơi bão hòa của NH3 ta được:

o v

q q

- m1 : Lưu lượng môi chất qua máy nén hạ áp;

- m3 : Lưu lượng môi chất qua máy nén cao áp;

- l1, l2 : Công nén riêng cấp hạ áp và cấp cap áp

Cân bằng Entanpi ở bình trung gian ta có:

q l

= 1,92

Như đã tính toán ở các phần trên ta có:

+ Năng suất lạnh riêng qo = 1223,5 kJ/kg

+ Năng suất lạnh của máy nén Qo = 52,945 kW

1

52,945

0,041223,5

o o

Q m q

- po = 0,055 MPa : Áp suất tại thời điểm môi chất sôi;

- ptg = 0,30 MPa : Áp suất trung gian

Theo tài liệu [1] trang 215 và 216 ta có:

- Lấy Δ po = Δ ptg = 0,005 ÷ 0,01 MPa;

- m = 0,95 ÷ 1,1 đối với máy nén amoniac;

- c = 0,03 ÷ 0,05 : Tỷ số thể tích chết;

- To : Nhiệt độ tuyệt đối sôi To = -45 + 273 = 228K;

- Ttg : Nhiệt độ trung gian của môi chất Ttg = -9 + 273 = 264 K.

Thay vào ta có:

1 1,10,055 0,01 0,30 0, 01 0,055 0,01 228

tg

T T

sHA iHA

Pms = (0,049 ÷ 0,069) MPa, ta chọn Pms = 0,049 MPa = 49 KPa

NeHA = NmsHA + NiHA = 3,92 + 11,46 = 15,38 (kW)

0,08

0,1290,62

ttHA ltHA

HA

V V



Cân bằng enthalpy ở bình trung gian ta có:

- pk = 1,69 MPa : Áp suất ngưng tụ;

- ptg = 0,30 MPa : Áp suất trung gian.

Theo tài liệu tham khảo [1] trang 215 và 216

- Lấy Δ pk = Δ ptg = 0,005 ¿ 0,01 MPa;

- m = 0,95 ¿ 1,1 đối với máy nén amoniac;

- c = 0,03 ¿ 0,05 : Tỷ số thể tích chết;

- Tk : Nhiệt độ tuyệt đối ngưng tụ Tk = 43 + 273 = 316K;

- Ttg : Nhiệt độ trung gian của môi chất Ttg = -9 + 273 = 264 K.

Thay vào ta có:

1 1,10,30 0,01 1,69 0, 01 0,30 0,01 264

CA

ttCA ltCA

V V



 = λ W + bttgTheo tài liệu tham khảo [1] trang 217

sCA iCA

NeCA = NiCA + NmsCA = 15,54 + 0,98 = 16,52 (kW)

Từ đó ta tính công suất cần thiết để chọn máy nén như sau:

Ne = NeHA + NeCA = 15,38 + 16,52 = 31,9 (kW)

e el

td el

N N

 



Công suất điện Nel là công suất đo được trên bảng đấu điện có kể đến tổnthất truyền động khớp, đai Theo tài liệu [1] trang 218 ta có:

- ηtd = 0,95 : Hiệu suất truyền động của khớp, đai ;

- ηel = 0,80 ¿ 0,95 : Hiệu suất dộng cơ

Thay vào ta có :

31,9

37,3( )0,95.0,9

el

 Công suất động cơ lắp đặt