Đồ án Quá trình và Thiết bị bảo quản đông lạnh

1 CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU I.1 Giới thiệu sơ lược ứng dụng kỹ thuật lạnh Con người biết làm lạnh sử dụng lạnh lâu, ngành lạnh bắt đầu phát triển mạnh giới từ cuối kỉ 19 Kỹ thuật lạnh thâm nhập vào 70 ngành kinh tế quan trọng hỗ trợ tích cực cho ngành đó, đặc biệt ngành công nghiệp thực phẩm, chế biến thịt cá, rau quả, rượu bia, nước giải khát, đánh bắt xuất thủy hải sản, hoá chất, … I.2 Giới thiệu sơ lược nguồn thủy sản: - Thủy sản nguồn nguyên liệu quan trọng thực phẩm, công nghiệp, nông nghiệp dược phẩm Động thực vật thủy sản bao gồm: tôm, cá, nhuyễn thể (mực, trai, sò, …), rong tảo,… cung cấp cho người nguồn đạm thực phẩm khổng lồ phong phú Theo thống kê thủy sản chiếm 20% nguồn đạm thực phẩm nhân loại nói chung, 50% nước phát triển - Nước ta có bờ biển dài 3260km, vùng thềm lục địa rộng lớn khoảng 1triệu km2, thuộc vùng biển nhiệt đới nên nguồn nguyên liệu đa dạng có bốn mùa trữ lượng cá đáy, cá vùng biển Việt Nam phong phú (theo dự tính sơ có khoảng 2000 loài, 40 loài cá có giá trị kinh tế lớn) - Bên cạnh đó, nghề nuôi trồng thủy sản phát triển mạnh (sản lượng nước Đông Nam Á chiếm 50% tổng sản lượng nuôi trồng giới) Nước ta có nhiều sông, hồ, kênh, rạch, đầm, phá diện tích mặt nước thoáng lớn tập trung đẩy mạnh nuôi trồng thủy sản để nhanh chóng phát triển thành ngành cách chủ động, toàn diện khâu nuôi trồng, khai thác, chế biến - Do khả nguồn lợi to lớn, ngành thủy sản có nhiệm vụ quan trọng là: chế biến nguồn lợi to lớn thành nhiều sản phẩm có giá trị cao cho sản xuất đời sống người Đặc điểm bật nguyên liệu thủy sản ươn thối nhanh, nhiệm vụ đặt lên hàng đầu khâu chất lượng sản phẩm phải kịp thời bảo quản, chế biến mà trước hết bảo quản lạnh I.3 Qui trình chế biến [8] Ở ta chọn nguồn nguyên liệu cá thu Hàm lượng chất cá thu là: 20.90% protit, 1.02% lipit, 1.53% tro, 77.2% nước I.3.1 Tiêu chuẩn nguyên liệu: - Cá tươi tốt, màu sáng tự nhiên - Còn nguyên vẹn,không bị xây xát - Mắt sáng lồi - Bụng không phình, không lõm - Trọng lượn kg - Cá chờ xử lý phải rửa ướp đá bào theo tỉ lệ: 1đá : 1cá I.3.2 Qui cách chế biến: Nguyên liệu  rửa  xử lý  rửa  phân cỡ  rửa  xếp mâm  đông lạnh  mạ băng  bao gói  bảo quản - Nguyên liệu: Cá nguyên liệu phải đạt tiêu chuẩn - Rửa: Rửa vòi nước chảy để loại hết tạp chất Rửa lại nước lạnh 5oC có pha 50ppm clo - Xử lý: Dùng dao mổ bụng cá từ hậu môn đến nắp mang (các đường mổ phải thẳng, không xơ xác) Bỏ nội tạng, cạo gân máu dọc theo xương sống Bỏ đầu - Rửa: Rửa thật bên bụng Nước rửa cá phải sạch, lạnh o C có pha 20ppm clo 3% muối ăn để làm nhớt Rửa xong, để nước 15 phút - Phân cỡ: Tính theo trọng lượng kg/con (gồm có cỡ 1-3 kg/con kg/con) - Rửa: Rửa lại nước lạnh 5oC có pha 10ppm clo - Xếp mâm: Cá xếp vào mâm có lót PE, mâm cỡ Có treo cá phòng đông - Đông lạnh: Đông IQF, nhiệt độ -40 oC, thời gian 4-6 Nhiệt độ trung bình tâm sản phẩm -12oC - Mạ băng: Cá mạ băng nước lạnh +1 oC có pha 5ppm clo Thời gian mạ băng 5-10 giây - Bao gói: Cho vào bao PE Hàn kín miệng bao Cho vào thùng cactông lớp có tráng sáp, cỡ cho vào thùng Cân thùng 10kg tịnh (khoảng từ đến10 Nẹp đai ngang, đai dọc Ngoài thùng ghi rõ loại cá, cỡ, qui cách chế biến - Bảo quản: Nhiệt độ phòng bảo quản: -18 ± oC Thời gian bảo quản không tháng I.4 Chế độ làm việc kho - Kho lạnh kho có cấu tạo kiến trúc đặc biệt dùng để bảo quản sản phẩm hàng hóa khác điều kiện nhiệt độ lạnh điều kiện không khí thích hợp - Đối với sản phẩm thủy sản, ta có số buồng sau: + Buồng tiếp nhận sản phẩm + Buồng xử lý sản phẩm + Buồng đông lạnh sản phẩm + Buồng trung gian + Buồng bảo quản sản phẩm + Buồng phân phối sản phẩm - Ở đây, yêu cầu đồ án em chọn thiết kế kho bảo quản lạnh đông sản phẩm -20oC, độ ẩm 90% - Tác nhân lạnh sử dụng amôniac (NH3) có đặc điểm sau: + Thể tích riêng vùng nhiệt độ bay tương đối nhỏ nên giảm kích thước máy nén, đặc biệt máy nén pistông + Có mùi khó chịu, dễ phát rò rỉ môi trường + Ít tan dầu bôi trơn, đỡ ảnh hưởng đến trình bôi trơn đỡ ảnh hưởng đến chất lượng tác nhân + Amôniac không ăn mòn thép - Thiết bị ngưng tụ chùm ống nằm ngang, sử dụng nguồn nước tuần hoàn kèm theo tháp giải nhiệt cho nước + Nhiệt độ trung bình không khí Thành phố Hồ Chí Minh 27oC + Độ ẩm trung bình không khí 80% + Nhiệt độ bầu ướt không khí 24.5oC + Nhiệt độ nước vào là: 24.5 + (3÷5) = 29.5oC ≈30oC + Nhiệt độ nước là: 30 + = 35oC + Nhiệt độ ngưng tụ là: 35 + = 40oC - Thiết bị bay sử dụng dàn quạt trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức, loại khô, chất tải nhiệt không khí + Nhiệt độ không khí kho lạnh là: -20oC + Nhiệt độ bay tác nhân lạnh dàn bay là: -20 – 10 = -30oC Ta có: tk = 40oC => pk = 1.585 MPa t0 = -30oC => p0 = 0.1219 MPa => Tỉ số: pk 1.585 = =13 p0 0.1219 p k − p0 =1.585 −0.1219 =1.4613 MPa Ta chọn máy nén cấp CHƯƠNG II: TÍNH KHO LẠNH [5] Ta chọn kho lạnh kho có sức chứa 50 thuỷ sản Chọn bao bì thùng cactông có kích thước sau : Dài x rộng x cao = 0.36m x 0.28m x 0.22m Mỗi thùng cactông chứa 10kg sản phẩm Số lượng thùng cactông có kho là: 50000/10 = 5000 thùng Chọn cách chất hàng kho sau : Chia kho làm tụ => Số thùng tụ là: 5000/8 = 625 thùng Chất thành nhiều lớp tụ Mỗi lớp gồm : x = 63 thùng => Số lớp tụ là: 625/63 = 9.92 lớp ≈ 10 lớp => Chiều cao hàng kho: 10 x 0.22 = 2.2 m (chưa kể đặt cách 0.3m) ??? Diện tích tụ là: (7 x 0.36) x (9 x 0.28) = 6.35m2 Diện tích cần để chất hàng là: F = 6.35 x = 50.8m2 Chọn hệ số sử dụng kho lạnh là: β = 0.75 Diện tích kho lạnh cần xây dựng là: Fxd = F 50.8 = = 67.7 m β 0.75 Chọn diện tích xây dựng kho lạnh tiêu chuẩn 72m2 => Kích thước kho lạnh là: 12m x 6m Chọn chiều cao kho lạnh: 3.5m (2.5m chất hàng m để đặt dàn lạnh áp trần xếp hàng) * Cách thùng hàng tụ : * Cách bố trí hàng kho Đ B 440 T 440 300 300 N 440 12000 * Cách bố trí kho : theo bề ngang 360 300 2520 6000 2520 CHƯƠNG III: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM: III.1 Một số thông số cần chọn để tính toán : Chọn nhiệt độ trung bình năm Tp Hồ Chí Minh : tn = 27oC Chọn độ ẩm trung bình Tp Hồ Chí Minh : φ = 80% Nhiệt độ bầu ướt không khí bên là: tư = 24.5oC Nhiệt độ đọng sương không khí bên phòng là: ts = 23.5oC Nhiệt độ không khí kho bảo quản lạnh đông : = -20oC Độ ẩm không khí kho là: φ = 90% III.2.Cách nhiệt cách ẩm vách : Bảng số liệu tra tính cho lớp vật liệu làm vách : Vật liệu Bề Hệ số Hệ số Nhiệt trở dày truyền thẩm thấu μ δ/λ δ nhiệt λ (g/m.h.mmHg) (m K/w) (m) (w/mK) 1.Vữa 0.02 0.88 0.0012 0.0227 2.Gạch 0.2 0.82 0.0014 0.2439 3.Vữa 0.02 0.88 0.0012 0.0227 4.Cách ẩm 0.002 0.80 0.000115 0.00125 (nhựa đường) 5.Cách ẩm 0.001 0.00000024 (polyetylen) 6.Cách nhiệt 0.2 0.035 0.008 5.7143 (Stiropor) 7.Vữa 0.02 0.88 0.0012 0.0227 Cộng 0.463 6.02755 Trở lực thẩm thấu δ/μ (m2.h.mmHg/g) 16.6667 142.8571 16.6667 17.3912 4166.6667 25 16.6667 4393.2195 * Bề dày lớp cách nhiệt tính theo công thức : 1  δ δ δ δ δ δ   δ = λ6  −  + + + + + + + K α λ λ λ λ λ λ α 1    với α1 = 23.3 w/m2K : hệ số cấp nhiệt không khí bên (tường có chắn gió) α2 = 10.5 w/m2K : hệ số cấp nhiệt không khí phòng (đối lưu cưỡng bức) δi : bề dày vật liệu làm tường (bảng trên) λi : hệ số truyền nhiệt vật liệu làm tường (bảng trên) K = 0.21 w/m2K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn  0.02 0.2 0.02 0.002 0.02   ⇒ δ = 0.035 ×  − + + + + + +  = 0.15m 0.88 10.5   0.21  23.3 0.88 0.82 0.88 ==> Chọn δ6 = 0.2 m ==> K = 0.1622 w/m2K * Kiểm tra đọng sương : k s = 0.95 × α × t1 − t s 27 − 24.5 = 0.95 × 23.3 × = 1.1774 w / m K t1 − t 27 − ( − 20 ) ==> K < ks Vậy: vách không đọng sương * Kiểm tra đọng ẩm : Nhiệt lượng truyền qua 1m2 bề mặt tường : q = K x (tng – ttr) = 0.1622 x [(27 – (-20)] = 7.6234 w/m2 ==> Nhiệt độ lớp khác tường : n t i +1 = t ng − q ∑ δi λi tng = t1= 27oC δi, λi : xác định bảng - Từ giá trị ti+1 tính được, tra bảng áp suất nước bão hòa (Bảng 38 trang 426 tập 10) ta giá trị áp suất bão hòa tương ứng - Tổng trở lực thẩm thấu : với H =∑ δi µi ==> H = 4393.2195 (m2.h.mmHg/g) - Áp suất riêng phần nước tác dụng lên bề mặt tường: png = φng x p = 0.8 x 26.74 = 21.392 mmHg với p = 26.74 mmHg ( tra Bảng 38 trang 426 tập 10, nhiệt độ t = 27oC) - Áp suất riêng phần nước phòng bảo quản : ptr = φtr x p = 0.9 x 0.772 = 0.6948 mmHg với p = 0.772 mmHg (tra Bảng 38 trang 426 tập 10, nhiệt độ t = -20oC) - Lượng nước thấm qua 1m2 bề mặt kết cấu bao che: W = p ng − ptr H = 21.392 − 0.6948 = 0.004711 g / m h 4393.2195 - Áp suất thực tế tác dụng lên bề mặt kết cấu : i pi +1 = p ng − W ∑ δi µi Nhiệt độ (oC) t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 Áp suất bão hòa nước '' Pi (mmHg) 27 26.74 26.6728 26.239 26.4996 25.974 24.6404 23.264 24.4672 23.025 24.4576 23.011 24.4576 23.011 -19.1007 0.842 -19.274 0.829 -20 0.772 Áp suất thực tế Pi (mmHg) 21.392 21.392 21.313 20.640 20.562 20.521 0.891 0.773 0.6948 0.6948 Vậy: đọng ẩm kết cấu III.3.Tính cho vách kho lạnh : Các số liệu tra tính toán cho lớp vật liệu vách kho : Vật liệu Vữa Lưới thép Cách nhiệt (Stiropor) Cách ẩm (polyetylen) Cách ẩm (nhựa đường) Vữa Gạch Vữa Cách ẩm (nhựa đường) Cách ẩm Bề dày δ (m) 0.02 Hệ số truyền nhiệt λ (w/mK) 0.88 Hệ số thẩm thấu μ (g/m.h.mmHg) 0.05 0.035 0.001 Trở lực thẩm thấu δ/μ (m2.h.mmHg/g) 0.012 Nhiệt trở δ/λ (m K/w) 0.0227 0.008 1.4286 6.25 0.00000024 1.6667 4166.6667 0.002 0.80 0.000115 0.0025 17.3912 0.02 0.20 0.02 0.002 0.88 0.82 0.88 0.80 0.012 0.014 0.012 0.000115 0.0227 0.2439 0.0227 0.0025 1.6667 14.2857 1.6667 17.3912 0.001 0.00000024 4166.6667 10 (polyetylen) Cách nhiệt (Stiropor) Lưới thép Vữa Cộng 0.05 0.035 0.008 1.4286 6.25 0.02 0.386 0.88 0.012 0.0227 3.1969 1.6667 8401.5683 Bề dày lớp cách nhiệt tính theo công thức : 1 n ≠2∧8 1 δi   − + + ∑  α2  i =1 λi   K  α1 δ =λ  Với α1 = 10 w/m2K : hệ số cấp nhiệt không khí phòng (đối lưu cưỡng bức) α2 = 10 w/m2K : hệ số cấp nhiệt không khí phòng (đối lưu cưỡng bức) δi : bề dày vật liệu làm tường (bảng trên) λi : hệ số truyền nhiệt vật liệu làm tường (bảng trên) K = 0.58 w/m2K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn hai phòng có nhiệt độ  0.02 0.2 0.002  1 ⇒ δ = 0.035 ×  −  + 4× + + 2× +  = 0.04m 0.88 0.82 0.8 10   0.58  10 ==> chọn δ = 0.1 m (mỗi bên vách dày 0.05 m) ==> K = 0.0836 w/m2K Nhiệt lượng truyền qua 1m2 bề mặt tường: q = K(tng – ttr) = w/m2 tng = ttr = -20oC III.4 Tính cách nhiệt cho : Bảng số liệu tính toán tra cho lớp vật liệu làm : Vật liệu Bề Hệ số Hệ số Nhiệt trở Trở lực dày truyền thẩm thấu μ δ/λ thẩm thấu δ/μ δ nhiệt λ (g/m.h.mmHg) (m K/w) (m2.h.mmHg/g) (m) (w/mK) Bêtông xỉ 0.10 0.5 0.2 Bêtông đất 0.02 1.6 0.0125 Lưới thép Cách nhiệt 0.20 0.035 0.008 5.7143 25 32 Đường kính ống dtr, m Đường kính cánh Dc, m Bề dày cánh δ c ,m Bước cánh t c ,m Bước ống đứng y,m Bước ống ngang x,m 0,032 0,078 0,001 0,008 0,080 0,080 VI.2 Thuyết minh qui trình : Thiết bị bay sử dụng dàn lạnh quạt (dàn lạnh trao đổi nhiệt không khí đối lưu cưỡng bức) Sử dụng thiết bị làm lạnh không khí kiểu khô kiểu dùng phổ biến Đây thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt, không khí (lưu động chùm ống) thải nhiệt cho môi chất sôi ống chất tải lạnh chảy ống Khi không khí làm lạnh truyền nhiệt cho môi chất sôi ống ta gọi thiết bị làm lạnh trực tiếp, không khí làm lạnh nhờ chất tải lạnh chảy ống ta gọi thiết bị làm lạnh gián tiếp Cả hai loại thường chế tạo dạng chùm ống có cánh Không khí làm lạnh không khí tuần hoàn cưỡng nhờ quạt gió đẩy (hút) qua thiết bị Ưu điểm: - Có thể bố trí buồng lạnh - Ít tốn thể tích bảo quản sản phẩm - Nhiệt độ đồng - Hệ số trao đổi nhiệt lớn - Ít tốn nguyên vật liệu Nhược điểm: - Ồn - Tốn thêm suất lạnh cho động quạt gió - Độ ẩm buồng thấp - Khó trì độ ẩm cao theo yêu cầu bảo quản - Độ khô hao sản phẩm tăng nhiệt độ bay thấp VI.3 Tính toán TBBH : d = ϕ d " ,kg/kgkkk * Độ chứa tính sau : d '' : độ chứa bão hoà không khí phòng lạnh, tra bảng theo sách Tr Th Kỳ * Enthanpy không khí tính theo biểu thức sau : I = 1,006.t + d (2500,77 + 1,84.t ) I = Cb x t + d x (2500 + Ch x t) (kj/kg) Bảng thông số vào khỏi dàn lạnh : thông số đầu vào dàn lạnh Thông số đầu dàn lạnh nhiệt Độ độ chứa Enthanpy nhiệt độ độ chứa Enthanpy 33 độ, o C ẩm ϕ , % -19 85 I, kg/kgkkk kj/kgkkk 0,71.10-3 độ, oC ẩm ϕ , % -21 90 -17,364 , I, kj/kgkkk kg/kgkk k 0,63.10-3 -19,575 * Thông số vật lý kk nhiệt độ trung bình : tv + tr = −20 o C + khối lượng riêng : ρ = 1.395kg / m t kktb = + Nhiệt dung riêng không khí khô : Cb=1.00kJ/kg + Nhiệt dung riêng không khí ẩm : Ch=1.93kJ/kg + Hệ số dẫn nhiệt : λ = 0.0228W / mK + Độ nhớt động : ν = 12.79 × 10 −6 m / s + Độ nhớt động lực : µ = 16.2 × 10 −6 Ns / m + Chuẩn số Pr : Pr=0.716 Tỉ số nhiệt ẩm : Iv − Ir I − I vach = v d v − d r d v − d vach − 17,364 − (−19,575) ε= = 27638 0,71.10 −3 − 0,63.10 −3 ε= * Để tính nhiệt độ vách ống ta giảm lần nhiệt độ ti kk, tra bảng để có độ chứa bão hoà tương ứmg.Hạ nhiệt độ độ ẩm 100% nhiệt độ vách : ε × d v − hv + Cb × t 37 + t ε − 2500 − C h × t ϕ= = 25138 −'' 1.93t d '' d Ghi : Biểu thức ta rút từ hai biểu thức : Ta tính nhiệt độ vách t vach = -24,6oC Các thông số chọn để tính dàn lạnh : Cách bố trí Bố trí song song Đường kính ống dng, m 0,038 Đường kính ống dtr, m 0,032 Đường kính cánh Dc, m 0,078 0,001 Bề dày cánh δ c ,m 0,008 Bước cánh t c ,m Bước ống đứng y,m 0,080 Bước ống ngang x,m 0,080 Diện tích cánh 1m ống : 34 Fc = π ( Dc2 − d ng2 ) 2.t c = ( ) 3,14 0,078 − 0,038 = 0,9106m / m 2.0,008 Diện tích khoảng cánh 1m ống :  δ Fo = π d ng 1 − c tc    0,001   = 3,14.0,038.1 −  = 0,1044m / m  0,008   Diện tích bề mặt 1m ống : Ftr = π d tr = 3,14.0,032 = 0,1005m / m Diện tích bên bề mặt có cánh : F = Fc + Fo = 0,9106 + 0,1044 = 1,015m / m Xác định hệ số toả nhiệt phía không khí : −m Nu = C.C z C s ϕ ng Re n Đối với chùm ống bố trí song song ta có : C=0,18 m= 0,7 Chọn số hàng ống theo chiều không khí Z>4 ta có : Cz = Hệ số Cs xác định sau : 0.1 ,1  y − d ng   0,08 − 0,038    Cs = =  =1  x−d   0,08 − 0,038  ng   F F 1,015 ϕ ng = = = = 8,5065 Fng π d ng 3,14.0,038 , 07 n = 0,6.ϕ ng = 0,6.8,5065 0,07 = 0,697 Chiều dài qui ước : Fo F π d ng + c Dc2 + d ng2 F F 0,1044 0,9106 3,14 lq = 0,038 + 0,078 + 0,038 = 0,058 1,015 1,015 Chọn vận tốc kk qua dàn lạnh: ω = 5m / s ω.l q 5.0,058 Re = = = 22673,96 ν 12,79.10 −6 ⇒ Nu = 0,18.1.1.8,5065 −0, 7.22673,96 0,697 = 43,68 lq = ( ) ( ) Hệ số toả nhiệt phía không khí : αk = Nu.λ 43,68.2,276 −2 = 10 = 17,141W / m K lq 0.058 Hệ số tách ẩm trường hợp : t vach = −24,6 o C < o C dv − dr 0,71.10 -3 − 0,63.10 -3 ξ = + 2880 = + 2880 = 1,115 tv − t r - 19 - (-21) hệ số toả nhiệt qui ước phía không khí: 35 αq = 1 = = 12W / m K δt 0,005 + + 0,005 + + Rc 17,141.1,115 0,2 α k ξ λt Trong ta chọn : Bề dày lớp tuyết : δ t = 0,005m Hệ số dẫn nhiệt tuyết : λt = 0,2W / m.K Nhiệt trở chỗ tiếp xúc cánh ống : Rc = 0,005m K / W Hệ số toả nhiệt phía không khí qui đổi theo bề mặt F F  α qtr = α q  c E.ψ + o  , W / m K Ftr   Ftr ống : Trong : Hệ số :ψ = 0,85 e mh ' − e − mh ' e 23, 719.0,025 − e −23,719.0,025 23, 719.0 , 025 th( mh') e mh ' + e − mh ' + e −23,719.0,025 = 0,8972 E= = = e mh' mh' 23,719.0,025 Với : m= 2 = = 23,719 0,005    δt  +   .45,4.0,001 + .λ Fe δ c 17 , 141 , 115 , α ξ λ   t   k với λ Fe = 45.4W / mK hệ số dẫn nhiệt thép : Dc − d ng 0,078 − 0,038 h= = = 0,02 2  D  h' = h.1 + 0,35 ln c   d ng   0,078   h' = 0,02.1 + 0,35 ln  = 0,025 0,038   0,1044   0,9106 0,8972.0,85 +  = 95,384 0,1005   0,1005  α qtr = 12. qtr = α qtr (t p − t vach ) = 95,384.(−20 + 24,60) = 438,767W / m Diện tích bề mặt ống TBBH (t ính cho toàn thiết bị ) : Ftro = Q o 44,3.10 = = 111m qtr 438,767 Lượng kk qua dàn lạnh : Gkk = Qo 44,3 = = 20.03kg / s iv − ir − 17,364 + 19,575 36 Lưu lượng kk qua dàn lạnh : Vkk = Gkk 20,03 = = 14.358m / s ρ kk 1,395 Diện tích bề mặt thiết bị bốc để kk qua : f = Vkk 14,358 = = 2,872m ω Diện tích truyền nhiệt cụm ống (các cụm ống bố trí dọc theo chiều chuyển động kk) ???? Ftro' = f π d tr 3,14.0,032 = 2,872 = 7,80m 2 , 001 , 02     2.δ c 0,08 −  0.038 +  y −  d ng + h  008   t c   Số cụm ống đặt phòng lạnh : Z= Ftro 111 = ≈ 14 7.80 Ftro' * Chọn số cụm ống Z=14 Chiều dài ống cụm : L1 = f  2.δ c  y −  d ng + h  tc   = 2,872 = 77,62m 2.0,001.0,02   0,08 −  0,038 +  0.008   Số ống cụm Ban đầu chọn k = : mh = L1 77.62 = = 17.98 y.k 0,08.3 Chọn mh = 18 nên tính lại k = 2,8 Trong : k= B H với : B:chiều rộng cụm ống H: chiều cao cụm ống Chiều dài ống cụm : l= L1 77.62 = = 4.3m mh 18 * Chiều rộng cụm ống :B=(mh-1)*x= (18-1)*0.08=1.36m * Chiều cao cụm ống : H= (Z-1)*y= (14-1)*0.08=1.04m * Vì ta có tất kho lạnh nên ta phải phân chia kho dàn lạnh riêng Ở kho có tổn thất lạnh gần nên ta chọn dàn lạnh cho kho dàn lạnh có diện tích bề mặt truyền nhiệt 96,4/4 * Nếu tính cho kho có suất lạnh Qo/4 ta : + Diện tích bề mặt truyền nhiệt F=111/4=27.75m2 37 + Lưu lượng kk qua dàn lạnh : Vkk=14.358/3=4.786m3/s + Số cụm ống không đổi Z=14 + Chiều dài ống cụm 77.62/4=19.4m + Số ống cụm 18/2=9 + Chiều dài ống cụm : l = 4.3/2 = 2.15m + Chiều rộng cụm ống :B=(mh-1)*x= (9-1)*0.08=0.64m + Chiều cao cụm ống : H= (Z-1)*y= (14-1)*0.08=1.04m * Dựa vào thông số chọn TBBH chuẩn cho kho : (đã có kích thước ) VII.3.4.Tính quạt không khí: cho kho [2] Chế độ chảy không khí dàn bay hơi: Re = vkk × d ng ν = × 0.038 = 14855 12.79 × 10 −6 với ν = 12.79 x 10-6 m2/s (tra phụ lục 14 -24oC [2]) Vì 10000 < Re < 60000, tổn thất áp suất ∆P tính theo công thức sau:  h ε = 0.094 × n'× d  ng     0.5  b −δc ×  d  ng     −0.58 = × ∆P1 v kk2 × ρ Ở n' =Z=14 : số dãy ống tản nhiệt tính theo chiều cao kho  h ⇒ ∆P1 = × 0.094 × n'× d  ng =     0.5  20  × 0.094 × 14 ×    38   b −δc ×  d  ng 0.5      −1 ×   38  −0.58 × ρ × vkk2 −0.58 × 1.395 × = 44 Pa Vận tốc không khí hút vào thiết bị làm lạnh không khí: vv = V Vkk 3.43 = kk = = 2.38 m / s Fh L × hh 2.06 × 0.7 Vậy tổn thất cửa hút: ∆P2 = ξ × vv2 × ρ 2.38 × 1.395 = 0.45 × = 1.78 Pa 2 Vận tốc không khí cửa vào khỏi thiết bị: 38 v3 = Vkk V 3.43 = kk = = 2.6 m / s F L × B 2.06 × 0.64 Vậy tổn thất cửa vào cửa là: ∆P3 = × ξ × v32 × ρ = 1.5 × 2.6 × 1.395 = 14.15 Pa Tiết diện cửa quạt: (chọn đường kính cửa D = 0.92 m) Fq = π × D 3.14 × 0.92 = = 0.665 m 4 Tiết diện không gian phòng: F0 = 0.64 × = 3.84m Hệ số tổn thất cục bộ:  Fq ξ = 1 −  F0 2   0.665   = 1 −  = 0.684 3.84    Vận tốc không khí khỏi cửa quạt: v4= Vkk 3.43 = = 5.16m / s Fq 0.665 Tổn thất dòng không khí khỏi cửa hộp vào không gian trần là: v 42 × ρ 5.16 × 1.395 ∆P4 = ξ × = 0.684 × = 12.7 Pa 2 Vậy tổn thất tổng cộng là: ∆P = ∆P1 + ∆P2 + ∆P3 + ∆P4 = 44 + 1.78 + 14.15 + 12.7 = 72.63 Pa Ta lấy thêm 20% tổn thất : ∆P ' = 1.2 × ∆P = 1.2 × 72.63 = 87.16 Pa ≈ 87 Pa = 8.5mmH O 39 Chọn quạt cho kho Lưu lượng thể tích qua quạt: Vq = 3.43 × 3600 = 12348 m / h = 3.43 m / s Ta chọn quạt hướng trục MЦ No11 (Bảng 10-11 trang 331 [5]) Tốc độ vòng/s vòng/ph 16 960 Năng suất m3/s m3/h 14500 Cột áp Pa mm H2O 108 11 Công suất cần thiết quạt : Nq = V × ∆P ' × 108 = = 785 w = 0.785 kw η 0.55 Hiệu suất % 55 40 VI TÍNH VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ : 1.Tháp giải nhiệt (Cooling Tower): * Phương trình cân nhiệt viết dạng: Qk = Cw x ρw x Vw x (tw2 – tw1) = Vk x ρk x (hk2 + hk1) với Qk: nhiệt lượng thải thiết bị ngưng tụ (kw) Cw: nhiệt dung riêng nước (kj/kg.K) ρw: khối lượng riêng nước (kg/m3) Vw: lưu lượng nước (m3/s) Vậy lưu lượng nước tuần hoàn tháp giải nhiệt: ⇒ Vw = 66.5 = 0.00325m / s = 3.25l / s 4.18 × 995 × Hiệu suất tháp giải nhiệt : η= t w − t w1 35 − 30 = = 0.4762 t w2 − t u 35 − 24.5 * Điều kiện vận hành tháp : + tkk=27oC + ϕ = 80% + tư=24.5oC Điều kiện vận hành : tw1=tư+5.5=30oC Nhiệt độ nước khỏi bình ngưng : tw2=tw1+5=35oC Nhiệt độ ngưng tụ : tk=tw2+5=40oC Tra hình 8-29 số hiệu chỉnh k=0.9 (NDL-KTLUD) Vậy Q = Q k 66.5 = = 73.9kw k 0.9 Tính chuyển sang ton : Q = 73.9 × 860 = 16.3ton 3900 Vậy chọn tháp giải nhiệt FRK20 có Vw = 4.4l/s 41 Bình chứa cao áp : Bình chứa cao áp bố trí sau thiết bị ngưng tụ dùng để chứa lỏng môi chất áp suất cao, giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt thiết bị ngưng tụ, trì cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu Thường đặt bình ngưng cân áp suất với bình ngưng ống cân lỏng Thể tích bình chứa cao áp tính theo công thức thực nghiệm: V = v1 × G × 0.8 với G: lưu lượng NH3 (kg/h) v1 = 1.73 x 10-3 m3/kg : thể tích riêng ga lỏng sau trình ngưng tụ 0.8 : hệ số làm đầy ⇒V = 1.73 × 10 −3 × 0.0414 × 3600 = 0.1074 m = 107.4l × 0.8 Chọn bình chứa cao áp hiệu RL 0.5 có thông số sau: Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Thể tích V m3 0.5 Đường kính D mm 495 Chiều dài L mm 3220 Chiều cao phủ bì H mm 830 Đường kính ống ga dv mm 38 vào Đường kính ống ga dr mm 25 Khối lượng M kg 365 3.Bình tách lỏng Bình tách lỏng bố trí đường hút máy nén để tách môi chất lỏng khỏi hút máy nén, đảm bảo hút máy nén trạng thái bão hòa khô, tránh nguy va đập thủy lực máy nén Tiết diện bình: D= × G × v" π ×v 42 Với G = 0.0414 kg/s : lưu lượng tác nhân v" = 0.96 m3/kg : thể tích riêng ga sau trình bốc v = 0.5 m/s : vận tốc ga vào bình tách lỏng ⇒D= × 0.0414 × 0.96 = 0.31 m = 310 mm 3.14 × 0.5 Chọn bình tách lỏng hiệu OT50 có thông số sau: Thông số Đơn vị Giá trị Đường kính mm 325 Chiều cao phủ bì mm 1840 Đường kính ga vào mm 50 Đường kính ga lỏng vào mm 25 Đường kính ống dịch hoàn mm 40 lưu Đường kính ống đáy dầu mm 133 Bình chứa tuần hoàn Bình chứa tuần hoàn lắp đặt phía áp suất thấp sử dụng bình chứa để bơm tuần hoàn môi chất lỏng lên dàn lạnh.Chọn bình chứa tuần hoàn đứng (có thể dùng làm bình tách lỏng) Thể tích bình chứa tuần hoàn : V = Vdq x k2 x k3 x k4 x k5 x k6 x k7 với Vd = 0.15 m3 : thể tích dàn quạt k2 = 0.7 : điền đầy dàn quạt (hệ thống bơm) k3 = 0.3 :lượng lỏng tràn khỏi dàn k4 = 1.2 : sức chứa ống góp đường ống k5 = 1.55 : điền đầy lỏng bình chứa làm việc để đảm bảo bơm hoạt động k6 = 1.45 : mức lỏng cho phép bình chứa thẳng đứng k7 = 1.2 : hệ số an toàn ⇒ V = 0.15 × 0.7 × 0.3 × 1.2 × 1.55 × 1.45 × 1.2 = 0.102 m Chọn bình chứa hiệu 1.5PДB có thông số sau: [5] Thông số Đường kính Bề dày Chiều cao Thể tích Kí hiệu Đơn vị Giá trị D mm 800 s H B V mm mm mm m3 3880 1116 1.68 43 Khối lượng M kg 785 Bình tách dầu [1] : Bình tách dầu lắp vào đường đẩy máy nén NH3 để tách dầu khỏi nén trước vào thiết bị ngưng tụ Bình tách dầu chọn theo đường kính bình đường kính ống nối máy nén Tiết diện bình : F= G × v" v Trong G = 0.0414 kg/s : lưu lượng NH3 v” = 0.083 m3/kg : thể tích riêng nén phía đầu đẩy máy nén v: vận tốc ga vào bình tách dầu (m/s) Theo qui ước vận tốc ga vào bình tách dầu là: v ≤ 0.5 m/s ⇒F= 0.0414 × 0.083 = 0.00656 m 0.5 Đường kính bình tách dầu: D= 4× F × 0.00656 = = 0.1 m = 100 mm π 3.14 Chọn bình tách dầu hiệu M1952 có thông số sau : Thông số Đơn vị Giá trị Đường kính mm 230 Chiều cao mm 900 Chiều cao phủ bì mm 1100 Đường kính ga mm 50 vào Đường kính ga mm 50 Đường kính ống mm 15 dầu Khối lượng kg 60 VIII.6 Bình chứa dầu : - Bình chứa dầu dùng để thu gom dầu từ bình tách dầu bầu dầu thiết bị 44 - Dựa vào thông số bình tách dầu chọn ta chọn bình chứa dầu có thông số sau : Bình chứa dầu kích thước, mm DxS 300CM 325x9 B H 765 1270 thể tích, khối m3 lượng kg 0.07 92 VIII.7 Van : - Trong máy lạnh lớn phải lắp van chiều đường đẩy đề phòng đề phòng amoniac dàn ngưng quay máy nén trường hợp máy nén bị hỏng Ngoài người ta lắp van chiều chung cho toàn hệ thống trước thiết bị ngưng tụ - Trong hệ thống lạnh có van khác van tay, van tiết lưu nhiệt, van phao, van điện từ… VIII.8 Đường ống Đường ống ga loại tính theo công thức sau :  G × v"  d = 1.13 ×    v  1/ với G = 0.0395 kg/s : lưu lượng tác nhân qua ống v” : thể tích riêng chất tác nhân v: vận tốc cho phép ống Đường ống Vận tốc cho phép (m/s) Vận tốc chọn (m/s) Thể tích riêng (m3/kg) Đường kính ống (m) Ống hút Ống đẩy Ống dẫn dịch 15 – 20 20 – 25 0.5 – 1.25 20 20 0.96 0.083 1.73 x 10-3 0.049 0.015 0.0093 III.9 Bơm VIII.9.1 Bơm nước giải nhiệt thiết bị ngưng tụ: Lưu lượng nước làm mát cung cấp cho thiết bị ngưng tụ: Chọn đường kính ống (mm) 50 18 10 45 V= Qk 66.5 = = 0.00325 m / s = 11.70 m / h C × ρ × ∆t 4.18 × 995 × Chọn bơm li tâm kí hiệu 2K-9b có thông số sau: Thông số Đơn vị Giá trị Đường kính bánh công mm 106 tác Năng suất m3/h 16.6 Cột áp bar 1.20 Hiệu suất % 60 Công suất trục kw 0.8 Công suất động cơ: Nđc = k x N = 1.5 x 0.8 = 1.2 kw Trong k = 1.5 : hệ số an toàn VIII.9.2 Bơm tác nhân lỏng tuần hoàn: Tổn thất áp suất đường ống: h = hms + hcb Tổn thất áp suất ma sát tính sau: λ × l × ρ ×ω hms = 2× d Chuẩn số Renolds : Re = ω×d ×ρ 1× 0.010 = = 27790 µ 2.08 × 10 −4 × 1.73 × 10 −3 Do Re > 2320 : chế độ chảy rối ⇒λ = = 0.024 (1.82 × lg Re− 1.64) Tổn thất ma sát: hms = 0.024 × × = 3476 Pa × 0.010 × 1.73 × 10 −3 Tổn thất áp suất trở kháng cục bộ: (trang 322 [5]) 46 hcb = ξ × ρ ×ω 2 = ( + 0.25 + 1.5 + × + ) × 12 = 4552 Pa × 1.73 × 10 −3 [...]... vào kho bảo quản lạnh đông là o -8 C => h1 = 43.5 kj/kg Nhiệt độ sau khi bảo quản là -20oC => h2 = 0 kj/kg Khối lượng hàng nhập vào kho bảo quản lạnh đông trong một ngày đêm: M = EψBm 365 ( t / 24h ) với M: khối lượng hàng nhập vào bảo quản lạnh đông (t/24h) 15 E: dung tích phòng bảo quản lạnh đông (t) ψ: tỉ lệ nhập có nhiệt độ không cao hơn -8 oC đưa trực tiếp vào kho bảo quản lạnh đông ψ = 0.65 –... nhiệt xen kẻ Chu trình Carnot có công tiêu hao nhỏ nhất, năng suất lạnh lớn nhất, hệ số lạnh lớn nhất nhưng có nhiều nhược điểm khi 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 nhỏ hơn nhiệt độ ngưng tụ và gọi là chu trình quá nhiệt khi nhiệt... tiết lưu vào thiết bị bay hơi Ở thiết bị bay hơi, lỏng môi chất sôi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp, thu nhiệt của môi trường lạnh Hơi lại được hút về máy nén, như vậy vòng tuần hoàn được khép 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 mà vì chỉ bao gồm hai quá trình đoạn nhiệt và hai quá trình đẳng... (nằm trong vùng quá nhiệt) Nguyên nhân quá lạnh có thể do: + Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng nên lỏng môi chất được quá lạnh ngay 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 thể do : + Sử dụng van tiết lưu nhiệt, hơi ra khỏi thiết bị bay hơi bao giờ cũng có một độ quá nhiệt nhất... bảo quản lạnh đông Q2b: dòng nhiệt tỏa ra từ bao bì của sản phẩm b.1 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra: Q2 a = M ( h1 − h2 ) 1000 24 × 3600 với M: năng suất của buồng bảo quản lạnh đông (t/24h) h1, h2: entanpi của sản phẩm trước và sau khi bảo quản lạnh đông (kj/kg) 1000/(24 x 3600) : hệ số chuyển đổi từ (t/24h) ra (kg/s) Q2a: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra (kw) Chọn nhiệt độ hàng nhập thẳng vào kho bảo quản. .. chất tải lạnh chảy trong ống Khi không khí được làm lạnh do truyền nhiệt cho môi chất sôi trong ống ta gọi là thiết bị làm lạnh trực tiếp, còn khi không khí được làm lạnh nhờ chất tải lạnh chảy trong ống ta gọi là thiết bị làm lạnh gián tiếp Cả hai loại này thường được chế tạo ở dạng chùm ống có cánh Không khí được làm lạnh là không khí được tuần hoàn cưỡng bức nhờ quạt gió đẩy (hút) qua thiết bị Ưu điểm:... của ống dtr, m Đường kính cánh Dc, m Bề dày cánh δ c ,m Bước cánh t c ,m Bước ống đứng y,m Bước ống ngang x,m 0,032 0,078 0,001 0,008 0,080 0,080 VI.2 Thuyết minh qui trình : Thiết bị bay hơi sử dụng là dàn lạnh quạt (dàn lạnh trao đổi nhiệt bằng không khí đối lưu cưỡng bức) Sử dụng thiết bị làm lạnh không khí kiểu khô vì kiểu này được dùng phổ biến nhất hiện nay Đây là thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt,... là môi chất lạnh rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyển và bảo quản dễ t0 = -30oC p0 = 0.120 MPa o tk = 40 C pk = 1.55 MPa * Tỷ số nén là 13 ta chọn máy nén một cấp V.2 Thuyết minh qui trình công nghệ : V.2.1 Thuyết minh qui trình công nghệ: 20 Hơi môi chất sinh ra ở thiết bị bay hơi được máy nén hút về và nén lên áp suất cao đẩy vào bình ngưng tụ Ở thiết bị ngưng tụ hơi môi chất thải nhiệt cho nước và ngưng tụ... lớn và thiếu lỏng cấp cho thiết bị bay hơi + Tổn thất lạnh trên đường ống từ thiết bị bay hơi đến máy nén * Chu trình lạnh trên đồ thị lgP – h : 21 Lg P ∆ql 2’ 3 2 3’ 1’ 1 4 ∆qn h * Sự thay đổi trạng thái của môi chất trong chu trình như sau: 1’ – 1 : Quá nhiệt hơi hút 1 – 2 : Nén đoạn nhiệt hơi hút từ áp suất thấp p0 lên áp suất cao pk, s1 = s2 2 – 2’ : Làm mát đẳng áp hơi môi chất từ trạng thái quá. .. t1: nhiệt độ bao bì trước bảo quản lạnh đông (oC) t2: nhiệt độ bao bì sau bảo quản lạnh đông (oC) Q2b: dòng nhiệt do bao bì tỏa ra (kw) 1000/(24 x 3600) : hệ số chuyển đổi từ (t/24h) ra (kg/s) Ta có: Khối lượng bao bì cactông: Mb = 30%M = 30% x 1.75 = 0.525 t/24h Nhiệt dung riêng bao bì: Cb = 1.46 kj/kg.K Nhiệt độ bao bì trước bảo quản: t1 = -8oC Nhiệt độ bao bì sau bảo quản: t2 = -20oC Q2b = 0.525 ... kj/kg Nhiệt độ sau bảo quản -20oC => h2 = kj/kg Khối lượng hàng nhập vào kho bảo quản lạnh đông ngày đêm: M = EψBm 365 ( t / 24h ) với M: khối lượng hàng nhập vào bảo quản lạnh đông (t/24h) 15 E:... nhân lạnh do: + Thiết bị ngưng tụ thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng nên lỏng môi chất lạnh thiết bị ngưng tụ + Lỏng môi chất tỏa nhiệt môi trường đoạn đường ống từ thiết bị ngưng tụ đến thiết bị. .. phòng bảo quản lạnh đông (t) ψ: tỉ lệ nhập có nhiệt độ không cao -8 oC đưa trực tiếp vào kho bảo quản lạnh đông ψ = 0.65 – 0.85 B: hệ số quay vòng hàng B = ÷ lần/năm m: hệ số nhập hàng không đồng