Đồ án Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn

Chế đô làm viẽc của kho - Kho lạnh là các kho có cấu tạo và kiến trúc đặc biệt dùng đế bảo quản các sản phấm và hànghóa khác nhau ở điều kiện nhiệt độ lạnh và điều kiện không khí thích h

Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng

MỤC LỤC

Trang

Chương I: Mở đầu 3

1.1 Giới thiệu sơ lược về ứng dụng của kỹ thuật lạnh 3

1.2 Giới thiệu sơ lược về nguồn lợi thủy sản 3

1.3 Qui trình chế biến 3

1.4 Chế độ làm việc của kho 4

Chương II: Tính kho lạnh 6

Chưong III: Tính cách nhiệt cách ẩm 9

III 1 Mục đích 9

II 1.2 Vật liệu cách nhiệt cách ẩm 9

111.3 Cách nhiệt cách ẩm cho vách kho lạnh 9 111.4 C ách nhiệt cách ẩm cho vách giữa hai kho lạnh

111.5 C ách nhiệt cách âm cho nền

111.6 C ách nhiệt cách ẩm cho trần

Chưong IV: Tính nhiệt kho lạnh

IV 1 Tính cho kho thứ nhất

IV.2 Tính cho kho thứ hai

IV.3 Tính cho kho thứ ba

IV 4 Xác định tải nhiệt cho thiết bị và máy nén

Chưong V: Tính chọn máy nén

v.l Tác nhân lạnh

V 2 Ọui trình công nghệ

V 3 Tính toán

Chương VI: Tính thiết bị ngưng tụ

VI 1 Nguyên lý bình ngưng ống vỏ nắm ngang

VI.2 Các thông sổ tính toán

VI.3 Tính toán

VI 4 Kiểm tra tính bền

Chương VII: Tính thiết bị bay hoi

VII 1 Nguyên lý

VII 2 Các thông số tính toán

VII 3 Tính toán

Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng

VII 4

Kiểm tra tính bền

Chưong VIII: Tính các thiết bị phụ

VIII 1 Bình tách dầu

VIỈI.2 Bình chứa dầu

VIII.3 Bình chứa cao áp

VIII.4 Bình tách lỏng

VIII 5 Tính chọn tháp giải nhiệt

VIII 6 Bình tách khí không ngưng VIII 7 Van

VIII 8 Phin lọc

VIỈI.9 Đường ống

VIII 10 Bơm 7

Chương IX: Tính kinh tế

Kết luân

Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 1.1 Giỏi thiêu sơ lươc về ứng dung của kỹ thuẳt lanh Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh rất lâu, nhưng ngành lạnh bắt đầu phát triển mạnh ở trên thế giới tù’ cuối thế kỉ 19 Ngày nay, kỳ thuật lạnh hiện đại đã tiến những bước xa, có trình độ khoa học kỹ thuật ngang vớ các ngành kỹ thuật tiên tiến khác Kỹ thuật lạnh đă thâm nhập vào hơn 70 ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó, đặc biệt là các ngành công nghiệp thực phẩm, chế biến thịt cá, rau quả, rượu bia, nước giải khát, đánh bắt và xuất khau thủy hải sản, hoá chất,

Công suất của các tố hợp máy lạnh được mở rộng: từ vài mw ở những phòng thí nghiệm đến vài Mw ở các trung tâm điều khiến không khí

1.2 Giới thiệu SO' lưoc về nguồn thủy sản

- Thủy sản là nguồn nguyên liệu quan trọng của thực phẩm, công nghiệp, nông nghiệp và dược phẩm Động thực vật thủy sản bao gồm: tôm, cá, nhuyễn thể (mực, trai, sò, ), rong tảo, đang cung cấp cho con người một nguồn đạm thực phấm khổng lồ và phong phú Theo thống kê thì thủy sản đang chiếm trên 20% nguồn đạm thực pham của nhân loại nói chung, trên 50% ở các nước phát triến

- Nước ta có bờ biến dài 3260km, một vùng thềm lục địa rộng lớn khoảng hơn 1 triệu km ,

thuộc vùng biển nhiệt đới nên nguồn nguyên liệu rất đa dạng và có cả bốn mùa trữ lượng cá đáy, cá nối của vùng biến Việt Nam rất phong phú (theo dự tính sơ bộ có khoảng 2000 loài, trong đó hơn 40 loài cá có giá trị kinh tế lớn)

- Bên cạnh đó, nghề nuôi trồng thủy sản đang được phát triển khá mạnh (sản lượng của các nước Đông Nam Á chiếm trên 50% tống sản lượng nuôi trồng của thế giới) Nước ta có nhiều sông,

hồ, kênh, rạch, đầm, phá và diện tích mặt nước thoáng rất lớn cho nên đang tập trung đẩy mạnh nuôi trồng thủy sản để nhanh chóng phát triển thành ngành một cách chủ động, toàn diện giữa các khâu nuôi trồng, khai thác, chế biến

Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng

- Do khả năng nguồn lợi to lớn, ngành thủy sản có nhiệm vụ quan trọng là: chế biến nguồnlợi to lớn đó thành nhiều sản phẩm có giá trị cao cho sản xuất và đời sống con người

Đặc điếm nối bật của nguyên liệu thủy sản là ươn thối rất nhanh, cho nên nhiệm vụ đặt lênhàng đầu của khâu chất lượng sản phẩm là phải kịp thời bảo quản, chế biến mà trước hết là bảo quảnlạnh

1.3 Qui trình chế biến ([8])

Ở đây ta chọn nguồn nguyên liệu là cá thu Hàm lượng các chất trong cá thu là: 20.90% protit,1.02% lipit, 1.53% tro, 77.2% nước

1.3.1 Tiêu chuẩn nguyên liệu:

- Cá tươi tốt, màu sáng tự nhiên

- Còn nguyên vẹn,không bị xây xát

- Mắt trong sáng và lồi

- Bụng không phình, không lõm

- Trọng lượn mỗi con trên 1 kg

- Cá chờ xử lý phải được rửa sạch và ướp đá bào theo tỉ lệ: lđá : lcá

1.3.2 Qui cách chế biến:

Nguyên liệu -> rửa -> xừ lý -> rửa -> phân cỡ -> rửa -> xếp mâm -> đông

lạnh mạ băng bao gói -ỳ bảo quản.

- Nguyên liệu: Cá nguyên liệu phải đạt các tiêu chuẩn trên

- Rửa: Rửa sạch dưới vòi nước chảy để loại hết tạp chất Rửa lại trong nước lạnh

5°c có pha 50ppm clo.

- Xử lý: Dùng dao mổ bụng cá từ hậu môn đến nắp mang (các đường mổ phảithẳng, không xơ xác) Bỏ nội tạng, cạo sạch gân máu dọc theo xương sổng Bỏ đầu

- Rửa: Rửa thật sạch bên trong bụng Nước rửa cá phải sạch, lạnh 5WCcó pha

20ppm clo và 3% muối ăn để làm sạch nhớt Rửa xong, đế ráo nước 15 phút

- Phân cỡ: Tính theo trọng lượng kg/con (gồm có cờ 1 -3 kg/con và trên 3 kg/con).

- Rửa: Rửa lại nước lạnh 5°c có pha 1 Qppm clo.

- xếp mâm: Cá được xếp vào mâm có lót PE, mỗi mâm một cỡ Có khi treo cá trongphòng đông

- Đông lạnh: Đông IQF, nhiệt độ -40°c, thời gian 4-6 giờ Nhiệt độ tning bình tại tâm sản phẩm ít nhất là -12°c.

- Mạ băng: Cá được mạ băng trong nước lạnh +1 °c có pha 5ppm clo Thời gian mạ

băng 5-10 giây

- Bao gói: Cho mỗi con vào một bao PE Hàn kín miệng bao Cho vào thùng cactông 5

lớp có tráng sáp, mỗi cờ cho vào một thùng Cân mỗi thùng 10kg tịnh (khoảng từ 5 đến 10 con) Nẹp

2 đai ngang, 2 đai dọc Ngoài thùng ghi rõ loại cá, cỡ, qui cách chế biến

- Bảo quản: Nhiệt độ phòng bảo quản: -18 ± 2°c Thời gian bảo quản không quá 3

tháng

1.4 Chế đô làm viẽc của kho

- Kho lạnh là các kho có cấu tạo và kiến trúc đặc biệt dùng đế bảo quản các sản phấm và hànghóa khác nhau ở điều kiện nhiệt độ lạnh và điều kiện không khí thích hợp.Đối với sản phẩm thủy sản,

ta có thế có một số buồng như sau:

Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng

+ Buồng bảo quản sản phấm

+ Buồng phân phối sản phấm

Ở đây, do yêu cầu của đồ án em chọn thiết kế kho bảo quản lạnh đông sản phẩm ở - 20°c, độ

ẩm 90%

- Tác nhân lạnh được sử dụng là amôniac (NH3) vì có các đặc điểm sau:

+ Thể tích riêng trong vùng nhiệt độ bay hơi tương đối nhỏ nên giảm kích thước củamáy nén, đặc biệt đối với máy nén pistông

+ Có mùi khó chịu, dễ phát hiện khi rò rỉ ra môi trường

+ ít tan trong dầu bôi trơn, đỡ ảnh hưởng đến quá trình bôi trơn và đỡ ảnh hưởng đếnchất lượng của tác nhân

+ Amôniac không ăn mòn thép

- Thiết bị ngưng tụ là chùm ống nằm ngang, sử dụng nguồn nước tuần hoàn kèm theo tháp giảinhiệt cho nước

+ Nhiệt độ trung bình của không khí ở Thành phố Hồ Chí Minh là 2TC

+ Độ ẩm trung bình của không khí là 80%

+ Nhiệt độ bầu ướt của không khí là 24.5°c

+ Nhiệt độ nước vào là: 24.5 + (3-^5) = 29.5°c —30°c

+ Nhiệt độ nước ra là: 30 + 5 = 35°c

+ Nhiệt độ ngưng tụ là: 35 + 5 = 40°c

- Thiết bị bay hơi sử dụng là dàn quạt trao đối nhiệt đối lưu cưỡng bức, loại khô, chất tải nhiệt là không khí

+ Nhiệt độ không khí trong kho lạnh là: -20°c

+ Nhiệt độ bay hơi của tác nhân lạnh trong dàn bay hơi là: -20 - 10 = -30°c Ta

CHƯƠNG II: TÍNH KHO LẠNH

Chiều cao của các kho lạnh từ 3.2m đến 3.5/77 Neu cao hơn, chiều cao chất tải tăng, chi phí

xây dựng tăng mà thu nhập do cho thuê không tăng nên nâng chiều cao chất tải là không kinh tế.Chiều cao chất tải nhỏ có ưu điểm là bốc xếp dề, độ bền cơ học của các thùng chứa yêu cầu khôngcao

Kho lạnh một tầng tuy chiếm nhiều diện tích xây dựng, tốn nhiều vật liệu cách nhiệt và dodòng nhiệt tốn thất qua vách lớn nên hệ thống lạnh cần lớn hơn, chi phí năng lượng lớn nhưng có ưuđiếm là xây dựng dễ dàng và việc đi lại vận chuyến trong kho cũng dễ dàng, có thế bỏ qua việc xử lýnền móng bằng cọc, bố trí vận chuyến ngoài kho dễdàngg, giá thành bốc xếp nhỏ

Chọn khối lượng sản phẩm chứa trong một kho là 50 tan.cần dùng 3 kho để chứa 150 tan sản

phẩm

Chọn bao bì là thùng cactông có kích thước như sau:

Dài X rộng X cao = 0.36m X 0.28m X 0.22/77

Mỗi thùng cactông chứa được 10kg sản phẩm.

Số lượng thùng cactông có trong kho là:

50000/10 = 5000 thùng

Chọn cách chất hàng trong kho như sau:

Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng

Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng

tường nên đóng mở nhẹ nhàng, tiết kiệm diện tích Cửa có bề dày cách nhiệt là 200mm bằng stiropor,

tấm kim loại ở hai phía vừa làm khung chịu lực vừa có tác dụng chống am Cửa được viền bằng dâyđiện trở để tránh đóng băng gây khó khăn cho việc mở cửa

Đ

Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng

Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng

CHƯƠNG III: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM

Chọn nhiệt độ trung bình cả năm của Tp Hồ Chí Minhlà: tn = 27°c Chọn độ ẩm trung bình của Tp Hồ Chí Minh là: (p = 80% Nhiệt độ không khí trong kho bảo quản lạnh đông là: tp

ngoài là: tu = 24.5°c Nhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài phòng là: ts = 23.5°c

111.1 Muc đích

Việc sử dụng cách nhiệt cách trong xây dựng kho lạnh để đáp ứng nhừng yêu cầu cơ bản sau:

- Đảm bảo được độ bền vững lâu dài theo tuổi thọ dự kiến của kho

- Chịu được tải trọng của bản thân và của hàng bảo quản

- Đảm bảo cách nhiệt tốt, giảm đầu tư cho máy nén và chi phí vận hành

- Đảm bảo qui tắc phòng chống cháy no, an toàn cho người và hàng bảo quản

- Thuận tiện cho việc bốc dỡ bằng cơ giới

- Đảm bảo tối ưu về kinh tế

111.2 Vât ỉỉẽu cách nhiẽt cách ấm II

1.2.1 Vật liệu cách nhiệt

Đe duy trì nhiệt độ lạnh trong một không gian nào đó, ta phải tiến hành cách nhiệt chotoàn bộ không gian đó với môi trường bên ngoài đế hạn chế dòng tốn thất tò ngoài vào đến mức thấpnhất Chất lượng của vách cách nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của vật liệu cách nhiệt Khichọn một vật liệu cách nhiệt, cần phải lợi dụng triệt để ưu điểm và hạn che đến mức thấp nhất nhượcđiểm của nó

Các vật liệu cách nhiệt là những chất vô cơ, hữu cơ tự nhiên, hữu cơ nhân tạo Đặc điếmquan trọng nhất là hệ số dẫn nhiệt nhỏ Hiện nay sử dụng nhiều nhất là polystirol (stiropor) vàpolyurethan

II 1.2.2 Vật liệu cách ẩm

Do sự chênh lệch về độ ẩm nhiệt độ trong và ngoài phòng lạnh nên có nguy cơ ẩm đi từbên ngoài không khí khuếch tán vào phòng lạnh Chính vì vậy, việc xây dựng và cách nhiệt cho kholạnh phải có các biện pháp cách ẩm phù hợp Vật liệu cách ẩm chủ yếu là bitume, PE

111.3 Cách nhiẽt cách ấm cho vách kho lanh ([5])

Xây dựng vách kho lạnh (vách ngăn cách kho với bên ngoài) có kết cấu như sau:

Vật liệu Bê dày ỗ

(m)

Hệ sô truyền

nhiệt X (w/m.K)

Hệ sô thẩmthấu

(g/m.h.mmHg)

Nhiệt trở5A

Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng

III.3.1 Xác định bề dày cách nhiệt:

Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức:

với (X] = 23.3 w/m 2 K : hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (tường có chắn gió) Ơ2 = 9 w/

m 2 K : hệ sổ cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức), ôi : bề dày của vật

liệu làm tường (bảng trên)

ôi : bê dày của vật liệu làm tường (bảng trên)

Ằ,j : hệ sổ truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng trên) K =

0.21 w/m K : hệ số truyền nhiệt quy chuấn.

—> chọn 06 = 0.2 m

Thế vào công thức tính bề dày cách nhiệt => Hệ số truyền nhiệt: K = 0.162 w/m 2 K

III.3.2 Kiểm tra đọng sưong:

Điều kiện đế vách ngoài của kho lạnh không bị đọng sương:

£ =0.95x«,x— t$ 2

(w /m K) t,

với ti: nhiệt độ bên ngoài kho bảo quản lạnh đông (°C) ts: nhiệt độ

đọng sương của không khí bên ngoài (°C) h'- nhiệt độ bên

trong kho lạnh f } C) ơi: hệ sổ cấp nhiệt của không khí bên

ngoài (w/m 2 K) 0.95 : hệ số an toàn

k -0.95 X 23.3 X 27 23-5 = 1.6484 w!m 2 K

27-(-20)

==> K < ks

Vậy: vách ngoài không đọng sương.

III.3.3 Kiểm tra bề dày lóp cách ẩm: ([8] trang 232)

Theo I.F Đusin thì tổn^ trở lực cần thiết của các lóp vật liệu của tường phải đạt: Rn =

1

~ K

233

088 082 088 0.8 088 9

với Ap = Png - Ptr : hiệu số giữa áp suất riêng phần của hơi nước phía ngoài và trong phòng

=> Rn = 1.6 X (21.392 - 0.6948) = 33T11552 m2.h.mmHg/g Khi thiết kế

phải đảm bảo:

ị í + i r - R ’

I-1 /',

với ỗj, |Xj: bề dày và hệ số tẩm thấu của lóp vật liệu xây dựng nằm trước lớp cách ấm (tính từ

phía nhiệt độ cao)

=> > — + —— = 2 X ———— + ———— + - —- = 35.01 m h.mmHg > R n

Mca V 0.0012 0.0014 J 0.000115

Vậy bề dày cách ẩm được chọn thỏa yêu cầu.

III.3.4 Kiểm tra đọng ẩm trên bề mặt kết cấu: ([5])

Nhiệt lượng truyền qua \ m 2 bề mặt tường:

' q= K X (4 - ttr) = 0.1622 X [(27 - (-20)] =7.6234 w/m 2

=> Nhiệt độ tại những lớp khác nhau của tường:

' ổ i 1 với tng = 21°c.

ôi, Xj : xác định ở bảng trên Từ các giá trị tị, tra bảng Áp suất hơi nước bão hòa (Bảng 38 trang 426 [4]) ta được các giá trị áp suất bão hòa tương ứng

Vậy: không có đọng ấm trong kết cấu.

III.4 Cách nhiẽt cách ấm cho vách giữa hai kho lanh

Vách giữa hai kho lạnh được xây dựng như sau:

Hệ sô thẩm thấu |I

(g/m.h.mmHg)

Nhiệt trởSA

(m 2 K/w)

Trở lực thẩm

thấu ồ/ịi (m h mmHg/g)

ỏ = 0.035 X

= 0.04/77

với

với di = 9 w/m K: hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng 1 (đối lun cưỡng bức)

Ơ2 = 9 w/m K: hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng 2 (đối lưucưỡng bức)

ôi : bề dày của vật liệu làm tường (bảng trên)Ằ,j : hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng trên)

K = 0.58 w/m K: hệ số truyền nhiệt quy chuấn giữa hai phòng có cùng nhiệt độ

+ 4 X ——— + + 2 X -——I—

—> chọn ô = 0.10 m (mỗi bên vách dày 0.05 trì)

=> Hệ số truyền nhiệt K = 0.2925 w/m 2 K Kiếm tra

đọng sương và đọng ẩm tương tự vách

==> Không có đọng sương và đọng ẩm trong kết cấu

III.5 Cách nhiệt cách ẩm cho nền

Ket cấu nền kho lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ phòng lạnh, tải trọng của hàngbảo quản, dung tích kho lạnh, Yêu cầu của nền là phải có độ vững chắc cần thiết, tuổi thọ cao, khôngthấm ẩm

ai = 12 w/m 2 K: hệ số cấp nhiệt của không khí trên nền đất.

Ơ2 = 9 w/m 2 K: hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức).

ỗi : bề dày của vật liệu làm tường (bảng trên)

x,j : hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng trên)

K = 0.21 w/m K : hệ số truyền nhiệt quy chuân của nền có sưởi.

Vật liệu Bê dày ô

(m)

Hệ sô truyền nhiệt

X (w/mK)

Hệ sôthẩm thấu JLX

ịm 2 h.mmHg/g)

Lưới thépCách nhiệt (Stiropor)

Cách âm (polyetylen)

Cách âm (nhựa đường)

1 ố, ỏ 2 ỏ, ổ, —+ -^ + —+

—+ -^- + a,

ổị - 0.035 X = 0.153 m

0.21

—— + ——— H -1 - -1 -1 - —h —

=> chọn 03 =0.2 m

=> Hệ số truyền nhiệt của nền K = 0.1586 w/m K Kiểm tra tương tự trên => không có đọng sương

và đọng ẩm

III.6 Cách nhiêt cách ấm cho trần

Mái kholạnh không được phép đọng nước và thấm nước Mái có kết cấu như sau:

với (X| = 23.3 w/m 2 K : hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (tường có chắn gió) Ob = 9 w/m 2 K: hệ

số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lun cưỡng bức), ỗi : bề dày của vật liệu làm tường (bảng trên) x,i: hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng trên)

K = 0.22 w/m 2 K: hệ sổ truyền nhiệt quy chuẩn.

==> chọn ỗ3 = 0.2 m

=> Hệ số truyền nhiệt của trần K = 0.1642 w/m 2 K Kiểm tra tương tự trên ==> Không có

đọng sương đọng ẩm trên bề mặt kết cấu

Vật liệu Bê dày 5

(m)

Hệ sô truyền nhiệt

X (w/mK)

Hệ sô thẩm thấu |i

(g/m.h.mmHg)

Nhiệt trở

ửk (m 2 K/w)

Trở lực thẩm

thấu ô/|i (m h mtnHg/g)

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT

Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định bằng biểu thức: [9]

Q = Q| + Q2 + Q3 + ọ4 + ọ5 (W)

với Q|: dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che

Q2: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra

Q3: dòng nhiệt đi tù’ ngoài vào do thông gió phòng lạnh

Q4: dòng nhiệt tù’ các nguồn khác nhau khi vận hành

Q5: dòng nhiệt tỏa ra khi sản phẩm thở

IV l Tính cho kho thử nhất

IV 1.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che:

Ọi = Q iv + Ọ in +Ọ it + Ọib x (w) với Ọiv , Ọin, Ọu: dòng nhiệt tổn thất quavách, nền và trần do chênh lệch nhiệt độ Qlbx- dòng nhiệt ton thất qua tường và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời Công thức để tính tổn thất nhiệt qua vách, nền và trần có dạng như sau:

Ọ = K X F X (tng - ttr)

với: K: hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che (w/m K)

F: diện tích bề mặt của kết cấu bao che (m 2 ) tng: nhiệt độ môi trường bên

ngoài (°C) ttr: nhiệt độ trong phòng lạnh (°C)

Ọ: tổn thất nhiệt qua kết cấu (w)

Vách ngoài Vách giữa hai phòng lạnh Vách trước hoăc sau Nen Trân

Chọn kho lạnh xây theo hướng Bắc - Nam, cửa kho nẳm ở hướng Bắc

=> Buối sáng kho nhận bức xạ ở hướng Đông và buối chiều kho nhận bức xạ ở hướng Tây.Vách kho được quét vôi trắng nến lấy hiệu nhiệt độ dư như sau:

IV 1.2 Dòng nhiệt do sản phấm toa ra:

Ọ2 = Ọ2 a + Ọ2 b (w) với Ọ2a: dòng nhiệt sản phấm tỏa ra khi bảo quản lạnh đông.Ọ2t>: dòng nhiệt tỏa ra từ bao bì của sản phẩm

IV 1.2.1 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra:

Qia = M ( h { - h 2 ) 1000

với M: năng suất của buồng bảo quản lạnh đông (t/24h)

hi, h2: entanpi của sản phấm trước và sau khi bảo quản lạnh đông (kj/kg) 1000/(24 X

3600): hệ số chuyển đổi tò (t/24h) ra (kg/s)

Qĩa' dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra (kw)

Chọn nhiệt độ hàng nhập thẳng vào kho bảo quản lạnh đông là -8°c => hi = 43.5 kj/kg Nhiệt độ sau khi bảo quản là -20°c => h2 = 0 kj/kg

Khối lượng hàng nhập vào kho bảo quản lạnh đông trong một ngày đêm:

M = ẸỵBm ( i / ĩ 4 h )

365 v 7 với M: khối lượng hàng nhập vào bảo quản

lạnh đông (t/24h)

E: dung tích phòng bảo quản lạnh đông (t)

\|/: tỉ lệ nhập có nhiệt độ không cao hơn -8°c đưa trực tiếp vào kho bảo quản lạnh đông \|/ = 0.65 - 0.85 B: hệ số quay vòng hàng B = 5 -ỉ- 6 lần/năm m: hệ số nhập hàng không đồng đều

m = 2.5

=> M = 50x0-85x6x2-5 =1.74658 (//24/7)»1.75 (//24/?)

365Dòng nhiệt sản phâm tỏa ra khi bảo quản lạnh đông:

=> Q ĩa = 1.75x (43.5 - oìx ————: = 0.881 (&w)

24x3600

~ _ Xđ „ ( \ 1000 Qib ~ M h c b {u ^2)

24x3600

với Mbi khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm (t/24h)

Cbi nhiệt dung riêng của bao bì (kj/kg.K) ti: nhiệt độ bao bì fruớc bảo quản lạnh đông (*C) Í2* nhiệt độ bao bì sau bảo quản lạnh đông fC)

Q 2 b' dòng nhiệt do bao bì tỏa ra (kw)

IV 1.3 Dòng nhiệt do thông gió kho lạnh:

Do kho lạnh dùng để bảo quản lạnh đông có nhiệt độ -20°c nên không có thông gió.

Q43: dòng nhiệt do các động cơ điện.

Q44: đònh nhiệt tổn thất khi mở cửa

IV 1.4.1 Dòng nhiệt do chiếu sáng được tính theo công thức:

Q41 = A X F (w) với F:

diện tích kho lạnh (m )

A: công suất chiếu sáng riêng (w/m 2 )

Đối với kho bảo quản: A = 1.2 w/m 2 => Ọ41 = 1.2

Chọn N = 4 kw do kho bảo quản lạnh đông nhỏ cp = 1: các

động cơ hoạt động đồng thời.

=> Ọ 43 = 1000 X 4 X 1 = 4000 w

IV 1.4.4 Dòng nhiệt khi mở cửa được tính theo công thức:

Ọ44 = B X F (w) với F:

diện tích kho lạnh (m 2 )

B: dòng nhiệt riêng khi mở cửa (w/m 2 )

Kho bảo quản lạnh đông chọn B = 12 w/m 2 -> Ọ44 - 12 X 72 = 864 w.

^ Dòng nhiệt do vận hành kho:

Ọ4 = 86.4 + 1050 + 4000 + 864 = 6000.4 w ~ 6000 w

IV 1.5 Dòng nhiệt do sản phẩm hô hấp Q 5 :

Do sản phấm là thủy sản và được bảo quản lạnh đông nên không có hô hấp Ọ5 = 0 vv

Dòng nhiệt tổn thất cho toàn bộ kho thứ nhất:

6000.4 + 0 = 8999.7456 w = 9000 vv

IV 2 Tính cho kho giữa

Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh:

Tính tương tự như trên

rv.2.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che:

IV 3 Tính cho kho thử ba

Do kho thứ ba và kho thứ nhất có kết cấu tương tự nhau nên tốn thất nhiệt của kho thứ nhất và kho thứ ba xem như là bằng nhau:

Máynén

Thiêtbi

Máynén

Thiêtbi

Máynén

Thiêtbi

Máynén

Chọn các thông số của chế độ làm việc như sau:

- Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh: to = -30°c

- Độ quá nhiệt hơi hút là: Aqn = 5° c

=> Nhiệt độ hơi hút về máy nén: tqn = (-30 + 5) = -25°c

- Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất: tk = 40°c

- Độ quá lạnh của tác nhân lạnh lỏng: Aqi = 5°c

=> Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lun: tqi = (40 - 5) = 35°c

v.l Tác nhân lanh

Tác nhân lạnh là amôniăc, có công thức là NH3, kí hiệu R717, là một chất khí không màu, có mùirất hắc NH3 sôi ở áp suất khí quyển ở -33.35°c, có tính chất nhiệt động tốt, phù hợp với chu trình máylạnh nén hơi dùng máy nén pistông

Tính chất hoá lý:

+ Năng suất lạnh riêng khối lượng qo lớn nên lun lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thốngnhỏ, rất phù họp cho các máy lạnh có năng suất lớn và rất lớn

+ Năng suất lạnh riêng thể tích qv lớn nên máy nén gọn nhẹ

+ Các tính chất trao đổi nhiệt tốt, hệ số tỏa nhiệt khi sôi và ngưng tương đương với nướcnên không cần tạo cánh trong các thiết bị trao đổi nhiệt với nước

+ Tính lưu động cao, tốn thất áp suất trên đường ống, các cửa van nhô nên thiết bị

gọn nhẹ

+ Amôniăc không hòa tan dầu nên nhiệt độ bay hơi không bị tăng

+ Amôniăc hòa tan không hạn chế trong nước

+ Amôniăc không ăn mòn các kim loại chế tạo máy

Tính chất sinh lý: Amôniăc độc hại với cơ thể con người, gây kích thích nêm mạc của mắt, dạdày,

Tính kinh tế: Amôniăc là môi chất lạnh rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyến và bảo quản dễ

V. 2 Qui trình công nghê

v.2.1 Thuyết minh qui trình công nghệ:

Hơi môi chất sinh ra ở thiết bị bay hơi được máy nén hút về và nén lên áp suất cao đẩy vàobình ngưng tụ Ở thiết bị ngưng tụ hơi môi chất thỉai nhiệt cho nước và ngưng tụ thành lỏng Lỏng có ápsuất cao đi qua van tiết lưu vào thiết bị bay hơi Ở thiết bị bay hơi, long môi chất sôi ở áp suất thấp vànhiệt độ thấp, thu nhiệt của môi trường lạnh Hơi lại được hút về máy nén, như vậy vòng tuần hoàn đượckhép kín

v.2.2 Chu trình lạnh của máy nén:

Chu trình Carnot ngược chiều được coi là chu trình lạnh đơn giản nhất Đơn giản không phải

về mặt thiết bị màvì chỉ bao gồm hai quá trình đoạn nhiệt và hai quá trình đẳng nhiệt xen kẻ Chu trìnhCarnot có công tiêu hao nhỏ nhất, năng suất lạnh lớn nhất, hệ số lạnh lớn nhất nhưng có nhiều nhược điểmkhi vận hành Do đó ta sử dụng chu trình quá lạnh và quá nhiệt để khắc phục các nhược điểm trên

Chu trình quá lạnh và quá nhiệt là chu trình quá lạnh khi nhiệt độ của môi chất lỏng trước khi

đi vào van tiết lưu nhở hơn nhiệt độ ngưng tụ và gọi là chu trình quá nhiệt khi nhiệt độ hơi hút về máy nénlớn hơn nhiệt độ bay hơi (nằm trong vùng quá nhiệt)

Nguyên nhân quá lạnh có thể do:

+ Bố trí thêm thiết bị quá lạnh lỏng sau thiết bị ngưng tụ

+ Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng ên lỏng môi chất được quá lạnhngay ở thiết bị ngưng tụ

+ Lỏng môi chất tỏa nhiệt ra môi trường trên đoạn đường ống từ thiết bị ngưng tụ đến thiết bị tiết lưu

Nguyên nhân quá nhiệt có thế do:

+ Sử dụng van tiết lưu nhiệt, hơi ra khỏi thiết bị bay hơi bao giờ cũng có một độ quá nhiệt nhất định

+ Tải nhiệt lớn và thiếu lỏng cấp cho thiết bị bay hơi

+ Tốn thất lạnh trên đường ống tù’ thiết bị bay hơi đến máy nén

LgP

Thông sổ tại các điếm như bảng sau: (phụ lục 6 trang 342 [5])

Điêm Nhiêt đô t fC) Nhiêt đô T

Sự thay đổi trạng thái của môi chất trong chu trình như sau:

1’ - 1 : Quá nhiệt hơi hút

2- 2 : Nén đoạn nhiệt hơi hút từ áp suất thấp po lên áp suất cao Pk, S| = S2

3 - 2’ : Làm mát đẳng áp hơi môi chất từ trạng thái quá nhiệt xuống trạng

thái bão hoà

2’ - 3’ : Ngưng tụ môi chất đẳng áp và đẳng nhiệt

3’ - 3 : Quá lạnh môi chất lỏng đẳng áp

4 - 4 : Quá trình tiết lưu đẳng entanpi ở van tiết lưu h3 = h4

5 - 1’ : Quá trình bay hơi ở thiết bị bay hơi đắng áp và đắng nhiệt

V 3 Tính máy nén

v.3.1 Năng suất lạnh riêng q 0 :

qo = h| ’ - h4 (kj/kg) với hi>: entanpi của hơi bão hòa ra khỏi thiết bị bay hơi (kj/kg) li4: entanpi của môi chất sau khi qua tiết lun (kj/kg)

I13: entanpi của lỏng khi ra khỏi bình ngưng (kj/kg)

với 8: hệ số lạnh của chu trình T|<: nhiệt độ ngưng tụ (K)

To: nhiệt độ bay hơi (K) 313-243 => V = 2.718x =0.783243

v.3.7 Năng suất khối lượng thực tế của máy nén m tt :

Qọ_(, k g / s ) m,

với Qo: năng suất lạnh của máy nén (kw)

qo: năng suất lạnh riêng khối lượng (kj/kg)

34

1060= 0.032 k g / s

tn„

-v.3.8 Năng suất thể tích thực tế của máy nén vtt:

Vtt = mtt X V| (m /s) với mn: năng suất khối lượng thực tế của máy nén (kg/s) Vi: thế tích riêng hơi hút về máy nén

với P k ! áp suất ngưng tụ của tác nhân lạnh (MPa) Po:

áp suất bay hơi của tác nhân lạnh (MPa) Apo =

Apic = 0.01 MPa m = 1

c = 0.05 : tỉ số thể tích chết

1.585 + O.OlV 0.1219-0.01, _ 0.1219-0.01

với To: nhiệt độ bay hơi của tác nhân lạnh (K) Tk:

nhiệt độ ngưng tụ của tác nhân lạnh (K)

với Vtt: năng suất thể tích thực tế của máy nén (rn/s) X: hệ

số cấp của máy nén

r/ 0.02976 _ A , 0/1 _3 / v„

-———— = 0.124 /77 /s “

0.24Chọn máy nén N6WB hiệu MYCOM do Nhật sản xuất có thế tích lý thuyết là: (bảng 4.3a trang 46 [10])

với Ns: Công nén đoạn nhiệt (kw)

T|i: hiệu suất chỉ thị

r|i = K,' + b X to

trong đó A.W = To/Tk = 0.7764 b = 0.001 to: nhiệt độ bay hơi

C C ) => Tìi = 0.7764 + 0.001 X (-30) = 0.7464 12.48

= > Nị - — — = 1 6 7 2 kw ' 0.7464

trong đó vtt: thể tích hút thực tế của máy nén (m 3 /s)

pms = 0.06 MPa : áp suât ma sát riêng

=> Nms = 0.02976 X 0.06 X 10°= 1785.6 w = 1.7856 kw Nc= 16.72 + 1.7856 = 18.5056 kw

v.3.14 Công suất điện Nei:

N „ = —

Vtd x ;7e/

với Nc: công nén hiệu dụng (kxv)

ĩ|td = 0.95 : hiệu suất truyền động của khớp, đai, ĩ|ei = 0.9 : hiệu suất động cơ

Ọk = Ọo + Ni (kw) với Qo: năng suất lạnh của máy nén (kw) Nj: công nén chỉ thị (kw)

Qk = 34+ 16.12 = 50.72 kw~ 51 kw

Chọn bình ngưng ống vỏ nằm ngang và nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt.

Nhiệt độ trung bình của không khí là: 27°c và độ ẩm là 80%

=> Nhiệt độ bầu ướt của không khí là: 24.5°c

Chọn nhiệt độ nước vào là: tW| = 30°c

Chọn nhiệt độ nước ra là: tw2 - 35°c

Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 40°c

Nhiệt thải ra ở bình ngưng: Qk = 51 kw

Lưu lượng môi chất qua máy nén: G = 0.032 kg/s

VI 3 Tính toán ([9])

VI.3.1 Các thông số tính toán

Hiệu nhiệt độ làm mát Àtw:

Atw = tw 2 - twi = 35 - 30 = 5°c = 5K Hiệu

nhiệt độ trung bình logarit Attb!

Atmax = t k - twi = 40 - 30 - ÌOẢ'

với Qk: nhiệt thải ngưng tụ (kw)

cp: nhiệt dung riêng của nước (kj/kgK) Attb!

hiệu nhiệt độ trung bình logarit (K) Ta có: Cp

= 4.18 kj/kgK ở 32.5°c

= 2.44 kg/s

w 4.18x5Chọn ống trao đổi nhiệt cho bình ngưng như sau:

dng = 25 mm - 0.025 m dtr = 20 mm = 0.020 m

s = 2.5 mm — 0.0025 m Diện tích tính cho lm

ống chiều dài: fjlg = 0.0785 m 2 /m

VI.3.2 Xác định hệ số tỏa nhiệt <Xi từ nước làm mát tói vách trong của ống:

= 0.12 w/m.K : hệ số dẫn nhiệt của lóp dầu

0.6xlO-3 2.5xio-3 o.lxlo-3 O.OÓxlO'3^ , 3 / 2

\+ -— -+ —— -+—

J g»

với Ọk: lượng nhiệt thải ra ở thiết bị ngưng tụ (w) qj e :

mật độ dòng nhiệt (w/m 2 ) s: bước ống ngang (m)

dtr: đường kính trong của ống (m)

1/D : tỉ sổ giữa chiều dài ống và đường kính trong của thân Chọn s — 1.4 X dng = 1.4 X 0.025 = 0.035 m và 1/D = 5

V J U X d n , X A t V

Giải phương trình trên bằng phương pháp lặp, ta thu được giá trị:

Atv = 0.4087ẪT< 2 A 6 A K => nên không được chấp nhận

Tiếp tục lặp lại phép tính trên bằng cách chọn từng giá trị của Aty Cuối cùng ta

nhận giá trị là: Atv = 0.037 X Attb = 0.0367 X 7.2134 =0.2647ẪT Và số ống là 10 ống.

Vậy hệ số truyền nhiệt (X2 là:

,11098.8X1 o3 X(579.l) 2 X(0.45) 3 X9.81 rioy 0167 /„.2^

« , = 0 7 2 x 4 - ^ v _ -X — = 13900 wỉm K

VI.3.4 Bố trí ống trong thiết bị

Diện tích bề mặt trao đoi nhiệt cần thiết (tính theo bề mặt trong của ống):51000

K = — = -_ -

-— = 10 m1

q, 738 X (7.2134-0.2647)Chọn số ống theo hàng ngang là 10 trong lục giác đều, vậy tống số ổng: n = 0.75 X m 2

+1 = 0.75 X 1 o 2 + 1 = 76 ống Tổng chiều dài trao đổi nhiệt:

160 m

f t r °-0628Chọn tổng số ống trong thiết bị ngưng tụ là: 80 ống Chiều dài ống trong bình ngưng:

, L 160 _ / = — = —— = 2.0 m n 80 Chọn chiều dài ống trong thiết bị ngưng tụ là: 2.0 m

Số lối trong thiết bị ngưng tụ:

VI 4 Kiểm tra tính bền của thiết bị ([6], [7])

sai lệch khi chế tạo Cc = 2 mm

=> Be dày thực của thân thiết bị:

Áp suất tính toán cho phép:

k]

với

VI 4.2 Đáy - nắp

Chọn đáy và nắp hình elip có bán kính trong ở đỉnh bằng đường kính trong của thiết bị,

bề dày của đáy, nắp bằng bề dày của thiết bị Chọn đáy và nắp đều có gờ đế dễ ghép bích

Thông số của đáy và nắp như sau:

Dt = 400mm : đường kính trong thiết bị ngưng tụ Hệ số K chọn là 0.3

p = 2 N/mm 1 : áp suất tính toán của thiết bị ngưng tụ

[] = 135 X 2.6 = 35 lN/mm2: ứng suất cho phép khi uốn của vật liệu làm vỉ (chọn thép20K)

—> ỏ = 28.64mm chọn bề dày tiêu chuấn là ổ = 30mm

* Kiểm tra theo ứng suất uốn : p

-a : là khoảng cách ống theo chiều ngang.

- b : là khoảng cách ống theo chiều dọc

- d: là đường kính ngoài của ống

Kích thước ống nối Bulông