Thiết kế hệ thống lạnh tủ đông bán tiếp xúc năng suất 400kg/mẽ

thiết kế hệ thống lạnh tủ đông bán tiếp xúc năng suất 400kg/mẽ

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH BÁN TIẾP XÚC 2

1.1 Tổng quan về công nghệ cấp đông thủy sản đông lạnh 2

1.1.1 Khái niệm công nghệ cấp đông sản phẩm 2

1.1.2 Các dạng hình thức cấp đông 2

1.1.3 Biến đổi của sản phẩm trong quá trình cấp đông 5

1.1.4 Những nhân tố ảnh hưởng tới sản phẩm trong quá trình cấp đông 6

1.2 Tổng quan về tủ đông tiếp xúc, bán tiếp xúc 7

1.2.1 Khái niệm tủ đông tiếp xúc, bán tiếp xúc 7

1.2.2 Phân loại tủ đông tiếp xúc, bán tiếp xúc 9

1.2.3 Phương án thiết kế, chọn tủ đông bán tiếp xúc 9

Chương 2: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ, PHƯƠNG PHÁP CHỌN TỦ ĐÔNG, TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI CHO HỆ THỐNG LẠNH 10

2.1 Xác định các thông số thiết kế 10

2.1.1 Xác định địa điểm lắp đăt tủ đông 10

2.1.2 Các thông số về địa lý và khí tượng tại nơi lắp đặt tủ đông bán tiếp xúc 10

2.1.3 Các thông số thiết kế bên trong tủ đông bán tiếp xúc 10

2.2 Phương pháp chọn tủ đông 11

2.2.1 Tính toán thiết kế tủ đông bán tiếp xúc 11

2.2.2 Tính toán bố trí khay cấp đông trên tấm plate 11

2.2.3 Tính toán kích thướt tủ đông 12

2.2.4 Cấu trúc xây dựng và tính chiều dày cách nhiệt của tủ đông bán tiếp xúc 13 2.3 Tính toán nhiệt tải cho hệ thống lạnh 15

2.3.1 Mục đích của việc tính nhiệt tải cho tủ đông 15

2.3.2 Tính nhiệt tải tủ đông 16

Chương 3: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 20

3.1 Kết quả về tủ đông 20

3.3 Phụ tải nhiệt cho và thiết bị máy nén 21

3.3.1 Phụ tải nhiệt cho thiết bị 21

3.3.2 Phụ tải nhiệt cho máy nén 22

Chương 4: TÍNH TOÁN CHỌN CHU TRÌNH LẠNH TÍNH TOÁN CHỌN MÁY NÉN 24

4.1 Sơ đồ hệ thống lạnh 24

4.2 Các thông số làm việc của hệ thống 24

4.2.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh 24

4.2.2 Nhiệt độ ngưng tụ 24

4.2.3 Nhiệt độ quá nhiệt (tqn) 25

4.2.4 Nhiệt độ quá lạnh (tql) 26

4.3 Sơ đồ chu trình lạnh của hệ thống 26

4.3.1 Các thông số ban đầu 26

4.3.2 Sơ đồ nguyên lý và đồ thị 27

4.3.3 Nguyên lý hoạt động của chu trình 27

4.3.4 Các quá trình nhiệt trong chu trình 28

4.3.5 Trạng thái nhiệt các điểm trong chu trình 28

4.3.6 Xác định chu trình hai cấp bình trung gian ống xoắn 29

4.4 Tính toán chu trình lạnh chọn máy nén và thiết bị 31

Chương 5: TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ 39

5.1 Tính chọn thiết bị ngưng tụ 39

5.1.1 Đặc điểm 39

5.1.2 Chọn thiết bị ngưng tụ 39

5.1.3.Tính toán thiết kế bình ngưng 40

5.2 Tính chọn thiết bị bay hơi 46

5.3 Tính chọn tháp giải nhiệt 47

5.4 Tính chọn bơm nước 48

5.4.1 tính kích thướt đường ống nước 48

5.4.2 Tính trở lực chọn bơm nước 48

5.5 Tính chọn bình chứa cao áp 54

5.5.1 Tính toán 55

5.6 Tính chọn bình trung gian có ống xoắn 56

5.6.1 Nhiệm vụ của bình trung gian: 56

5.6.2 Ưu nhược điểm của bình trung gian có ống xoắn so với bình trung gian không có ống xoắn: 56

5.6.3 Tính toán bình trung gian 56

5.7 Tính chọn bình tuần hoàn 57

5.7.1 Nhiệm vụ bình tuần hoàn 57

5.7.2 Tính toán bình tuần hoàn 58

5.7.3 Tính toán bơm ammoniac cho bình tuần hoàn 59

5.8 Tính chọn bình tách dầu 60

5.8.1 Vị trí lắp đặt và nhiệm vụ 60

5.8.2 tính toán kích thướt bình tách dầu 60

5.9 Tính toán bình tập trung dầu 61

5.9.1 vị trí lắp đặt và nhệm vụ 61

5.9.2 Chọn bình chứa dầu 61

5.10 tính toán bình tách lỏng 61

5.11 Tính toán chọn đường ống dẫn môi chất 61

5.12 Tính toán chọn van cho hệ thống 63

5.12.1 Van tiết lưu 63

5.12.2 Van một chiều 63

5.12.3 Van điện từ 64

5.12.4 Van tạp vụ 65

Chương 6: MỘT SỐ LƯU Ý KHI LẮP ĐẶT HỆ THỐNG 66

6.1 Lắp đặt hệ thống lạnh 66

6.1.1 Lắp đặt máy nén lạnh 66

6.1.2 Lắp đặt dàn ngưng tụ ống chùm vỏ bọc nằm ngang 67

6.1.3 Lắp đặt dàn lạnh 67

6.1.4 Lắp đặt bình tách dầu 67

6.1.5 Lắp đặt van tiết lưu tự động 68

6.1.6 Lắp đặt van điện từ 68

6.1.7 Lắp đặt van chặn 68

6.2 Thử kín và thử bền hệ thống lạnh 69

6.2.1 Thử kín hệ thống 69

6.2.2 Thử bền hệ thống 69

6.2.3 Bọc cách nhiệt đường ống 70

6.2.4 Hút chân không hệ thống 70

6.3 Nạp gas cho hệ thống lạnh 70

6.3.1 Xác định lượng gas nạp hệ thống 70

6.3.2 Nạp môi chất cho hệ thống lạnh 71

Chương 7: TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA CHO HỆ THỐNG VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG 72

7.1 Trang bị tự động hóa hệ thống lạnh 72

7.1.1 Sơ đồ mạch điện cho hệ thống 72

7.1.2 thuyết minh sơ đồ mạch điện 74

7.1.3 An toàn khi vận hành hệ thống 79

7.2 Vận hành hệ thống lạnh 79

7.2.1 Những vấn đề cần chú ý trước khi vận hành hệ thống lạnh 79

7.2.2 Vận hành hệ thống 80

7.2.3 Ngừng hệ thống trong điều kiện bình thường 80

7.2.5 Xử lý một số sự cố thông thường 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

LỜI NÓI ĐẦU

Việt Nam có vị trí địa lý thuận lợi cho việc đánh bắt và nuôi trồng thủy sản pháttriển, do đó yêu cầu phải phát triển các nhà máy đáp ứng đầy đủ các yêu cầu cho côngviệc chế biến, cấp đông, bảo quản thủy sản một cách liên tục nhằm đem lại hiệu quảcao nhất

Trong những năm gần đây ngành thủy sản có nhiều chuyển biến tích cực đặc biệttrong lĩnh vực đánh bắt và nuôi trồng thủy sản, do đó năng suất lao động ngày càngtăng, sản phẩm làm ra ngày càng nhiều mà nhu cầu tiêu thụ còn hạn chế đòi hỏi sảnphẩm cần được phân phối phải được cấp đông và bảo quản trước khi ra thị trường tiêuthụ đặc biệt là sản phẩm tươi sống, chính vì vậy mà hàng loạt hệ thống lạnh ra đờinhằm đáp ứng nhu cầu thị trường gần đây

Cấp đông là một trong những khâu của quá trình chế biến khá là quan trọng, làbước đầu quá trình bảo quản giữ sản phẩm làm cho sản phẩm không bị biến đổi chất

lượng đem lại hiệu quả kinh tế cao Do vậy tôi chọn đề tài thiết kế của mình là: “thiết

kế hệ thống lạnh tủ đông bán tiếp xúc năng suất 400kg/mẽ”.

Nội dung của đề tài bao gồm:

Chương 1: Tổng quan hệ thống lạnh bán tiếp xúc.

Chương 2: Xác định các thông số tính toán nhiệt tải.

Chương 3: Kết quả tính toán.

Chương 4: Tính toán chọn chu trình, chọn máy nén.

Chương 5: Tính toán chọn thiết bị.

Chương 6: Một số lưu ý khi lắp ráp hệ thống lạnh.

Chương 7: Trang bị tự động hóa cho hệ thống lạnh và vận hành hệ thống

Bài viết còn ít kiến thức thực tế nên có nhiều thiếu sót mong quý thầy cô đóng gópthêm nhiều ý kiến hơn nửa để bài viết hoàn thiện hơn

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH BÁN TIẾP XÚC

1.1 Tổng quan về công nghệ cấp đông thủy sản đông lạnh.

1.1.1 Khái niệm công nghệ cấp đông sản phẩm.

- Công nghệ cấp đông thủy sản là hạ nhiệt độ sản phẩm xuống thấp Làm chậm lại sựươn hỏng và làm cho sản phẩm được tan giá sau thời gian bảo quản sản phẩm không bị biếnđổi tính chất ban đầu của nguyên liệu tươi

- Cấp đông và bảo quản là 2 quá trình có tác dụng bảo vệ sản phẩm sau khi được chếbiến và 2 quá trình này thường đi song song nhau Quá trình cấp đông được gọi là quá trìnhlạnh đông sản phẩm Quá trình lạnh đông sản phẩm thường được áp dụng đối với sản phẩm làthủy sản xuất khẩu Thủy sản lạnh đông xuất khẩu thường rất quan trọng đối với các nướcphát triển do giá thành sản phẩm cao như tôm lạnh đông, mang lại thu nhập cao kinh tế caohơn so với các sản phẩm thủy sản tiêu thụ tại nội địa

- Quá trình kết tinh nước trong thực phẩm của quán trình làm đông Khi hạnhiệt độ của sản phẩm xuống dưới nhiệt độ quá lạnh, nước bắt đầu đóng băng Do hạnhiệt độ xuống thấp thì chuyển đọng nhiệt của các phân tử trong môii trường lỏnggiảm và tăng cường chuyển động tương hỗ Qúa trình này làm tăng khả năng kế thợpgiữa các phân tử nước lại với nhau đêt tạo thành mầm tinh thể Nếu tốc độ hạ nhiệt độcàng nhanh thì tinh thể được tạo ra càng mịn ít ảnh hưởng đến cấu trúc tế bào Ngượclại nếu tốc độ hạ nhiệt chậm sẽ làm cho các tinh thể nước đá có kích thước lớn Làmrách mang tế bào dẫn đến chất lượng sản phẩm giảm khi rã đông

1.1.2 Các dạng hình thức cấp đông.

Có 3 phương pháp lạnh đông cơ bản áp dụng cho sản phẩm là thủy sản

1 Lạnh đông bằng không khí (tủ đông bán tiếp xúc, đông gió).

- Ở đây không khí lạnh được thổi liên tục qua sản phẩm

- Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là tính linh hoạt của không khí Có thể thíchứng với hình dạng bất thường của sản phẩm Nếu sản phẩm có hình dạng kích thướt thay đổitrong phạm vi rộng thì lạnh đông bằng không khí là biện pháp lựa chọn tốt nhất Tuy nhiênnhờ tính linh động này mà nó thường gây khó khăn cho người sử dụng vì không thể biết đượcchính xác ứng dụng của nó do vậy hiệu quả kinh tế sẻ không cao

- Tốc độ dòng khí thổi 5m/s thường được áp dụng cho tất cả các hệ thống lạnh đôngdạng không khí thổi Tuy nhiên con số này có thể thay đổi vượt định mức được từ 10 - 15m/s

và mang lại hiệu quả kinh tế cao

- Nhược điểm của phương pháp này là tốc độ dòng không khí thổi không đếu trên bềmặt sản phẩm

2 lạnh đông tiếp xúc hay lạnh đông bằng đĩa (tủ đông tiếp xúc).

- Được ứng dụng như lạnh đông block nhưng không có tính linh hoạt như dạng khíthổi Thiết bị có thể là dạng đứng hoặc nằm ngang tùy theo cách xắp xếp của đĩa Đĩa làmbằng nhôm, dạng cắt ngang, xếp thành hàng và chất lỏng làm lạnh sẻ đi qua nó Quá trình traođổi nhiệt diễn ra mặt trên và mặt dưới của nó Quá trình lạnh đông được hình thành nhờ quátrình tiếp xúc trực tiếp giữa đĩa lạnh và sản phẩm

- kích thướt tối đa của sản phẩm ứng dụng trong phương pháp này thường là 1,07

mm x 535 mm Tuy nhiên, kích cỡ của khối sản phẩm có thể thay đổi tùy theo sảnphẩm và bề dày của khối sản phẩm có thể thay đổi dao động trong khoảng từ 25 đến

130 mm Kích cỡ của khối sản phẩm được chọn lựa phụ thuộc vào loại cá đem đi lạnhđông

* Ảnh hưởng của mức độ tiếp xúc các bề mặt truyền nhiệt trong tủ đông tiếpxúc

- Mức độ tiếp xúc và khả năng truyền nhiệt từ thực phẩm vào dàn lạnh giảm do:+ Nhiệt truyền qua nhiều lớp kim loại

+ Đảm bảo lực ép nén đều và đủ cho dàn lạnh.

3 Lạnh đông dạng phun và ngâm thẩm thấu.

Dạng thiết bị lạnh đông này ít được sử dụng rộng rãi trong công nghệ chế biến

cá lạnh đông mà chỉ thường được sử dụng để lạnh đông các sản phẩm đặc biệt hoặcsản phẩm có giá trị kinh tế cao

Cấp đông dạng ngâm thẩm thấu.

- Sử dụng phương pháp cấp đông dạng ngâm phải đảm bảo sự tiếp xúc tốt giữa

bề mặt cá và môi trường lạnh đông để đảm bảo quá trình truyền nhiệt xảy ra được tốt.Môi trường lạnh đông thường sử dụng là dung dịch muối NaCl, có điểm eutectic là -21,20C Để đạt được điểm lạnh đông này, nhiệt độ nước muối khoảng -150C được ứngdụng cho tiến trình lạnh đông Trong suốt quá trình vận chuyển sản phẩm đến kho bảoquản, nhiệt độ sản phẩm phải được giữ ở mức càng thấp càng tốt

- Lạnh đông cá ngừ lớn trong dung dịch nước muối có thể kéo dài đến 3 ngày

để đạt được quá trình lạnh đông hoàn toàn Sử dụng thiết bị lạnh đông dạng khí thổi ởnhiệt độ càng thấp càng tốt từ -500C đến -600C, thời gian lạnh đông ít hơn 24 giờ Lạnhđông trong dung dịch nước muối trước kia được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệplạnh đông cá, ngày nay phương pháp lạnh đông này đã được thay thế bằng phươngpháp lạnh đông dạng khí thổi

Lạnh đông dạng phun (cấp đông băng chuyền).

- Lạnh đông dạng phun cũng giống như lạnh đông dạng hỗn hợp trong ống sinhhàn Tốc độ lạnh đông bằng phương pháp lạnh đông hỗn hợp trong ống sinh hàn rấtnhanh nhờ sự tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm Trong phương pháp này, hơi lạnh đượcphun vào sản phẩm và nhiệt tách ra làm thay đổi trạng thái môi trường lạnh

- Với phương pháp lạnh đông này oxyt carbon lỏng được phun trên sản phẩmngang qua các ống trên băng tải, phía dưới có các vòi phun CO sẽ thay đổi trạng tháikhi ngang qua các vòi phun và hấp thụ một lượng nhiệt lớn Kết quả làm cho sản phẩmlạnh xuống nhanh Trong một số hệ thống, các lớp CO rắn (nước đá khô) được đặtnằm dưới băng tải và sản phẩm được đặt nằm phía trên CO lỏng sau đó được phuntrên đầu; sự thăng hoa của nước đá khô xảy ra ở nhiệt độ -780C, có thể làm lạnh đôngxuống ít nhất -750C Quá trình lạnh đông xảy ra trong những trường hợp này rất nhanh

và sự mất dịch sẽ giảm xuống ít hơn 1%

- Trong trường hợp lạnh đông bằng N2 lỏng, khí hóa lỏng được phun lên sảnphẩm thổi ngang qua băng tải đang chuyển động Khí N2 đi ngược chiều với băng tải.

Vì vậy cá nên được làm lạnh sơ bộ trước khi đưa đến phun N2 lỏng Ở áp suất bìnhthường, nitơ lỏng sôi ở -1960C, vì vậy nó cần được làm lạnh sơ bộ xuống trong đườngống trước để tránh cho sản phẩm bị nức ra do quá trình làm lạnh xuống quá nhanh (tứcthời) Sau khi phun, sản phẩm cần phải được để ổn định trước khi đưa ra khỏi băng tảicủa phòng lạnh đông Điều này có thể do ảnh hưởng của sự chênh lệch nhiệt độ từ môitrường bên ngoài với nhiệt độ tâm sản phẩm để đưa đến trạng thái cân bằng Sản phẩmsau khi đạt đến trạng thái cân bằng hoàn toàn được đưa đến phòng bảo quản lạnh

- Cả CO và N2 cũng có thể sử dụng trong phương pháp lạnh đông bằng khí thổivới thiết bị lạnh đông dạng xoắn ốc

1.1.3 Biến đổi của sản phẩm trong quá trình cấp đông.

Nguyên tắc làm đông sản phẩm là: làm đông nhanh nhưng tan giá chậm

1 Biến đổi về hóa học.

Biến đổi về hóa học xảy ra không đáng kể trong quá trình làm đông

Các phản ứng đặc trưng quá trình làm đông:

- Phản ứng phân giải của glucozen tạo ra axitlactic sẽ làm cho pH của thựcphẩm giảm

- Phản ứng melanoidin: axitamin + đường khử →melanin có màu nâu đen

- Triglyxerit ( thủy phân) → glyxerin + 3 axit béo tự do bị oxi hóa tạo ra cácsản phẩm của phản ứng oxi hóa lipit có màu nâu tối, xấu, có mùi vô cùng khó chịu, cótính độc

Chú ý :+ Trong thời gian làm đông phản ứng xảy ra vô cùng bé

+ Nếu thời gian bảo làm đông dài thì về hóa học sản phẩm không bị hư hỏngnhiều, tuy nhiên đối với thịt thì mức độ biến tính protein tăng gây ảnh hưởng xấu đếnthịt

2 Biến đổi về vật lý.

- Sản phẩm khi xử lý xong được đưa đi làm đông Trong quá trình cấp đông sản phâm

bị co cứng lại làm cho mất đi hình dạng ban đầu của sản phẩm

- Khi nhiệt độ giảm đến 00C thì lượng nước tự do trong sản phẩm đóng băng Nếu thờigian đóng băng chậm làm cho tinh thể nước đá lớn nên chèn ép màng tế bào làm rách vỡ

màng tế bào Mô trong tế bào chảy ra ngoài và làm cho chất lượng sản phẩm giảm đi Nếuthời gian làm đông nhanh thì màng tế bào sẻ không bị rách và khi đó chất lượng sản phâm sẻkhông bị biến đổi.

3 Những biến đổi về hóa sinh.

- Khi nhiệt độ hạ thấp dưới nhiệt độ thích hợp tới gần điểm băng thì hoạt độngcủa enzyme bị giảm

- Khi nhiệt độ hạ xuống ≤ -80C: một số enzyme ngừng hoạt động, số còn lạihoạt động yếu

- Khi nhiệt độ hạ thấp ≤ -180C: hầu hết các enzyme ngừng hoạt động ngoại trừenzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân lipit và phản ứng oxi hóa lipit nhưng chúnghoạt động rất yếu

4 Những biến đổi về vi sinh.

- Khi nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ thích hợp của vi sinh vật (vsv) nhưng chưa dưới

điểm băng thì vsv bị ức chế, hoạt động yếu hơn

- Khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ điểm băng thì nước đóng băng và nếu đóngchậm thì các tinh thể nước đá to có thể gây rách màng tế bào làm cho một số vsv bịchết, số còn lại rơi vào trạng thái không hoạt động hoặc hoạt động rất yếu

- Khi nhiệt độ hạ xuống ≤ -80C thì hầu hết các loài vi khuẩn ngừng hoạt độngnhưng nấm mốc nấm men còn hoat động được

- Khi nhiệt độ hạ thấp ≤ -120C thì cả vi khuẩn, nấm mốc, nấm men ngừng hoạtđộng nhưng một số vi khuẩn chịu lạnh vẫn còn hoạt động được nên chưa an toàn

- Khi nhiệt độ hạ thấp ≤ -180C gần như không còn vsv nào còn hoạt động đượcnên khi cấp đông cho sản phẩm tới nhiệt độ bảo quản sản phẩm từ -18 ÷ -250C là được

và vừa an toàn, vừa kinh tế

1.1.4 Những nhân tố ảnh hưởng tới sản phẩm trong quá trình cấp đông.

1 Ảnh hưởng các yếu tố bên ngoài.

- Môi trường: nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của

sản phẩm bảo quản như nhiệt độ, độ ẩm, … làm ảnh hưởng đến các thiết bị và cấu trúckho cấp đông hay tủ đông từ đó ảnh hưởng lên sản phẩm

- Cấu trúc kho lạnh đông: nếu cấu trúc kho cấp đông cách nhiệt và cách ẩm

không tốt và cấu trúc không hợp lý thì kho sẽ lâu đạt nhiệt độ yêu cầu và chất lượngcủa sản phẩm sẻ giảm

- Chế độ vận hành máy lạnh: nếu vận hành không hợp lý làm cho hệ thống

máy lạnh hoạt động không ổn định thời gian làm đông tăng lên sẽ làm cho sản phẩm bịgiảm khối lượng và chất lượng nhiều

- Chất lượng: của hệ thống máy lạnh và chế độ bảo trì hệ thống lạnh cũng ảnh

hưởng lớn đến sản phẩm cấp đông

- Thời gian cấp đông sản phẩm: thời gian cấp đông sản phẩm càng dài thì

khối lượng và chất lượng sản phẩm sẽ bị giảm sút

2 Ảnh hưởng của các yếu tố bên trong

Để có sản phẩm có chất lượng tốt cần đảm bảo điều kiện bảo môi trườngtrong kho được ổn định theo đúng quy trình công nghệ đề ra như:

- Nhiệt độ cấp đông: nhiệt độ cấp đông sản phẩm phải được lựa chọn trên cơ

sở kinh tế và kỹ thuật Nó phụ thuộc vào từng loại sản phẩm và thời gian cấp đông sảnphẩm đó Thời gian cấp đông càng lâu thì chất lượng sản phẩm càng thấp nhiệt độ sảnphẩm sau cấp đông tối thiểu phải bằng nhiệt độ bảo quản sản phẩm đó Tránh hiệntượng sản phẩm bị sinh vật ôxi hóa làm hư hỏng sản phẩm

- Độ ẩm của không khí trong quá trình lạnh đông: độ ẩm của không khí

trong kholạnh hay trong tủ đông có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm khi sửdụng Bởi vì độ ẩm của không khí có liên quan mật thiết đến hiện tượng thoát ẩmtrong sản phẩm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm Do vậy tùy từng loại sản phẩm cụthể mà ta chọn độ ẩm của không khí cho thích hợp

- Tốc độ không khí trong quá trình lạnh đông: không khí chuyển động trong

kho lạnh hay trong tủ đông có tác dụng lấy đi lượng nhiệt tỏa ra của sản phẩm, nhiệttruyền vào do mở cửa, do người lao động, do máy móc thiết bị hoạt động trong kholạnh đông Ngoài ra còn đảm bảo sự đồng đều nhiệt độ, độ ẩm và hạn chế sự hoạt độngcủa vi sinh vật trong kho lạnh

1.2 Tổng quan về tủ đông tiếp xúc, bán tiếp xúc.

1.2.1 Khái niệm tủ đông tiếp xúc, bán tiếp xúc.

1 Khái niệm tủ đông tiếp xúc.

- Tủ cấp đông tiếp xúc được sử dụng để cấp đông các mặt hàng dạng Block Tủgồm nhiều tấm lắc cấp đông (freezer plates) bên trong, khoảng cách giữa các tấm cóthể điều chỉnh được bằng ben thủy lực, thường dịch chuyển từ 50 đến 105 mm Kíchthước chuẩn của các tấm lắc là 2200L x 1250W x 22D (mm) Đối với tủ cấp đông lớn

từ 2000 kg/mẻ trở lên, người ta sử dụng những tấm lắc lớn, có kích thước 2400L x1250W x 22D (mm) Sản phẩm cấp đông được đặt trong các khay cấp đông sau đó sau

đó đặt trực tiếp lên các tấm lắc hoặc lên các mâm cấp đông, mỗi mâm có 4 khay Đặttrực tiếp khay lên các tấm lắc tốt hơn đặt lên các mâm vì hạn chế được nhiệt trở dẫnnhiệt

- Ben thủy lực nâng hạ các tấm lắc đặt trên tủ cấp đông Piston và cần dẫn benthủy lực làm bằng thép không rỉ đảm bảo yêu cầu vệ sinh Hệ thống có bộ phân phốidầu cho truyền động bơm thủy lực Khi cấp đông, ben thủy lực ép các tấm lắc để chocác khay tiếp xúc hai mặt với tấm lắc Quá trình trao đổi nhiệt nhờ dẫn nhiệt Trongcác tấm lắc chứa ngập dịch lỏng ở nhiệt độ âm sâu – 400C đến – 450C

- Theo nguyên lý cấp dịch, hệ thống lạnh tủ đông tiếp xúc có thể được cấp dịchbằng bình chống tràn hoặc cấp dịch nhờ bơm dịch Ở trong hệ thống lạnh liên hoànnày tủ đông tiếp xúc được cấp dịch bằng bơm cấp dịch Môi chất chuyển động vào cáctấm lắc dưới dạng cưỡng bức do bơm tạo ra nên tốc độ chuyển động lớn Trao đổinhiệt nhờ đối lưu cưỡng bức nên hệ số trao đổi nhiệt lớn, thời gian cấp đông giảm

- Phía trên, bên trong tủ là cùm ben vừa là giá nâng các tấm lắc và là tấm ép khiben ép các tấm lắc xuống Để các tấm lắc không di chuyển qua lại khi chuyển độngtrên mỗi tấm lắc có gắn các tấm định hướng, các tấm này luôn tựa lên thanh địnhhướng trong quá trình chuyển động Bên trong tủ còn có ống góp cấp lỏng và hơi ra

Do các tấm luôn di chuyển nên đường ống môi chất nối từ các ống góp vào các tấm lắc

là các ống nối mềm bằng cao su chịu áp lực cao, bên ngoài có lưới Inox bảo vệ

- Khung sườn vỏ tủ được chế tạo từ thép chịu lực và gỗ để tránh cầu nhiệt Vậtliệu bên trong tủ làm bằng thép không gỉ, đảm bảo điều kiện vệ sinh thực phẩm Vỏ tủthường có kết cấu cửa tủ kiểu cửa cách có bản lề cách nhiệt bằng polyuretan, hai mặtbọc inox Nhưng các tủ đông tiếp xúc trong hệ thống lạnh liên hoàn ở đây có kết cấucửa kiểu cửa cuốn Vật liệu làm cửa là nhựa mềm có thể cuốn vào một thanh cuốn khithao tác xếp khay vào tủ và buông xuống làm kín không gian tủ trong quá trình cấpđông Tấm lắc trao đổi nhiệt làm từ nhôm đúc có độ bền cơ học và chống ăn mòn cao,tiếp xúc hai mặt Tủ có trang bị nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ bên trong tủ trong quátrình vận hành

2 Khái niệm tủ đông bán tiếp xúc.

- Về cơ bản tủ đông bán tiếp xúc giống như tủ đông tiếp xúc, ngoài ra có những

điểm khác như sau:

+ Dàn lạnh gồm các tấm plate và các quạt 2 bên.

+ Không có ben thủy lực, các tấm plate đặt cố định.

+ Sản phẩm cấp đông đa dạng: thủy hải sản, thịt …

1.2.2 Phân loại tủ đông tiếp xúc, bán tiếp xúc.

1 Tủ đông tiếp xúc.

- Có thể có nhiều cách chia nhưng phổ biến nhất là cách chia sau:

+ Tủ đông tiếp xúc áp lực thấp: áp lực tạo ra trên bề mặt tấm lắc, đạt 0.2 đến 0.3

kg/cm2

+ Tủ đông tiếp xúc áp lực cao: áp lực tạo ra trên bề mặt tấm lắc, đạt 0.5 đến 0.7

kg/ cm2

2 Tủ đông bán tiếp xúc.

- Có thể chia tủ đông bán tiếp xúc thành các loại sau:

a Chia theo năng suất.

+ Tủ đông bán tiếp xúc loại nhỏ: có năng suất < 500 kg/mẽ

+ Tủ đông bán tiếp xúc loại trung bình: có năng suất từ 500 - 2000 kg/mẽ.+ Tủ đông bán tiếp xúc loại lớn: có năng suất > 2000 kg/mẽ

b Chia theo số lượng quạt.

+ Loại tủ đông có một quạt

+ Loại tủ đông có nhiều quạt

1.2.3 Phương án thiết kế, chọn tủ đông bán tiếp xúc.

- Để lựa chọn được tủ đông thiết kế cho hệ thống lạnh này ta cần biết nhữngthông số cơ bản của việc chọn một tủ đông bất kỳ Ví dụ: như năng suất lạnh, nhiệt độlàm việc, độ dày cách nhiệt, kích thướt tủ… Ngoài ra còn phải chú ý đến kinh phí, giáthành nửa

- Chọn tủ đông có 2 cách chọn lựa đó là:

+ Mua tủ đông của các công ty chế tạo sẵn Tuy nhiên tính đa dạng và phongphú tủ đông bị hạnh chế do năng suất lạnh không đáp ứng đủ hoặc quá lớn so với yêucầu của người sử dụng

+ Tự thiết kế, chế tạo tủ đông nhờ vào các thông số (điều kiện) cho trước

Chương 2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ, PHƯƠNG PHÁP CHỌN TỦ ĐÔNG,

TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI CHO HỆ THỐNG LẠNH

2.1 Xác định các thông số thiết kế.

2.1.1 Xác định địa điểm lắp đăt tủ đông.

- Tỉnh Sóc Trăng là nơi có ngành nuôi trồng thủy sản khá phát triển Với dãi bờbiển dài 72km, với 3 của sông chính: Định An, Trần Đề, Mỹ Thanh Vùng lãnh hãithuộc địa phận Sóc Trăng khá rộng hình thành nhiều ngư trường với nguồn lợi thủysản đa dạng và phong phú

- Đi cùng với kết quả khai thác hải sản tự nhiên tăng đều đặn, việc nuôi trồngthủy sản, đặc biệt là nuôi tôm sú đang phát triển mạnh ở các huyện ven biển với hơn

60 nghìn ha nuôi tôm các loại Năm 2009 nghề nuôi tôm ở Sóc Trăng đạt hiệu quả khácao với sản lượng 54 nghìn tấn tôm tạo nguồn nhiên liệu dồi dào

2.1.2 Các thông số về địa lý và khí tượng tại nơi lắp đặt tủ đông bán tiếp xúc.

- Về khí hậu ở đây cũng khá khắc nghiệt nhiệt độ 2 mùa chênh lệch nhau cũng tương đối cao

Bảng 2.1 Thông số khí hậu tại Sóc Trăng

2.1.3 Các thông số thiết kế bên trong tủ đông bán tiếp xúc.

2.2 Phương pháp chọn tủ đông.

Tự thiết kế, chế tạo tủ đông nhờ vào các thông số (điều kiện) cho trước.

2.2.1 Tính toán thiết kế tủ đông bán tiếp xúc.

Vỏ tủ làm bằng Inox, kích thước tủ phụ thuộc vào cấu tạo các thiết bị bên trongbuồng:

- Khay cấp đông: Được làm bằng nhôm tấm dày 2mm hoặc Inox, có đục lỗ trên

bề mặt khay nhằm tạo được sự lưu thông gió dễ dàng, khay được thiết kế phù hợp vớiloại sản phẩm cấp đông như tôm, cá, mực Mỗi khay cấp đông chứa được 2kg sảnphẩm, kích thướt tiêu chuẩn mỗi khay là:

+ Loại 2 kg tiêu chuẩn

+ Kích thước phủ bì : 290L x 210W x 60H (mm)

+ Vật liệu: Nhôm tấm dày 2mm

- Tấm plate: được làm bằng Inox, dùng để đỡ khay cấp đông bên trong tủ đông.Tấm plate có kích thước tiêu chuẩn như sau: 2200L x 1250W x 22H (mm ) Khoảngcách giữa các khay được bố trí hợp lý nhằm tăng khả năng lưu thông gió Mỗi tấmplate bố trí được 30 khay cấp đông

Vậy mỗi giá chứa được : 30 x 2 = 60 kg sản phẩm

Với tủ đông gió năng suất 400 kg/h ta cần 400 : 60 = 6.6 (giá đỡ)

Chọn số giá đỡ = 7 (giá đỡ)

2.2.2 Tính toán bố trí khay cấp đông trên tấm plate.

Số khay bố trí theo bề rộng tấm plate: chọn n = 5 khay

4

210 5 1250 4

(mm)

Số khay bố trí theo bề dài tấm plate: n’= 6 khay

5

290 6 2200 5

(mm)

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí khay cấp đông

2.2.3 Tính toán kích thướt tủ đông.

1 chiều cao tủ đông: h

+ Tổng chiều cao tấm plate: h1 = 22 x 7 = 154 (mm)

+ Tổng khoảng cách hai tấm plate: h2 = 60 x 6 + 100 x 6 = 960 (mm)

+ Khoảng cách từ tấm plate trên cùng tới trần: h3 = 500 (mm)

+ Khoảng cách từ tấm plate dưới cùng tới nền: h4 = 500 (mm)

Vậy chiều cao của buồng là h = h1 + h2 + h3 + h4 = 960 + 154+ 2 x 500 = 2114 (mm)

2 Chiều rộng tủ đông: w

+ Chiều rộng của tấm plate: 1250 (mm)

+ Ta lấy khoảng cách từ tấm plate về 2 bên là: 270 (mm)

Vậy chiều rộng tủ đông là: w = 1250 + 2 x 270 = 1790 (mm)

3 Chiều dài tủ đông: l

+ Chiều dài của tấm plate là : 2200 (mm)

+ Từ ống góp dàn lạnh ta lấy rộng sang 2 bên 800 (mm) để lắp đặt quạt dàn lạnh, các van chặn, đường ống, các thiết bị khác

Vậy chiều dài tủ đông: l = 2200 + 800 x 2 = 3800 (mm)

2.2.4 Cấu trúc xây dựng và tính chiều dày cách nhiệt của tủ đông bán tiếp xúc.

1 Cấu trúc xây dựng.

Vỏ tủ cấp đông có cấu tạo gồm các lớp:

+ Lớp cách nhiệt poly - urethane được chế tạo theo phương pháp rót ngập, cómật độ 4042 kg/m3, có hệ số dẫn nhiệt = 0,018 0,02 W/m.K, có độ đồng đều và

độ bám cao

+ Hai mặt được bọc bằng Inox dày 0,6 mm

Bảng 2.2 Bảng thông số vật liệu cách nhiệt

2 Xác định chiều dày cách nhiệt

Từ công thức tính hệ số truyền nhiệt k:

k =

2 1

1

1 1

Ta có thể tính được chiều dày lớp cách nhiệt :

i k

cn cn

1

11

1 1

1211

1 22

6 , 0 2 3 , 23

1 19 , 0 1

1 02 , 0

11 , 0 22

6 , 0 2 3 , 23 1

1 1

2 1

1

2 1

1 1

1 1

t t

Trong đó : t1: Nhiệt độ không khí bên ngoài 0C

t2 : Nhiệt độ không khí bên trong tủ đông 0C

tS : Nhiệt độ đọng sương 0CThì nhiệt độ vào mùa hè ở Sóc Trăng là: t1= 35.90C [3]

Ta tra đồ thị i-d

Ta sẽ tìm được :

Nhiệt độ đọng sương tS = 310CNhiệt độ nhiệt kế ướt tư = 32.10CMặt khác ta có:

Nhiệt độ bên trong tủ cấp đông là t2 = -350C

35 9

35

31 9 35

2.3 Tính toán nhiệt tải cho hệ thống lạnh.

2.3.1 Mục đích của việc tính nhiệt tải cho tủ đông.

- Tính nhiệt kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài đi vàokho lạnh Đây là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó ramôi trường bên ngoài đảm bảo sự chênh lệch sự ổn định giữa buồng lạnh và môitrường không khí bên ngoài

- Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt kho lạnh là để xác định năng suấtlạnh để chọn máy nén và thiết bị

Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định theo biểu thức

Trong đó :

Q1 : Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che

Q2 : Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý

Q : Dòng nhiệt tổn thất do thông gió buồng lạnh : Q = 0

Q4 : Dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành.

Q5 : Dòng nhiệt khi sản phẩm toả ra khi sản phẩm hô hấp : Q5 = 0

Đặc điểm của dòng nhiệt là chúng thay đổi liên tục theo thời gian Do vậy năngsuất lạnh của hệ thống được thiết kế theo phụ tải nhiệt lớn nhất Qmax ta ghi nhận ởthời điểm nào đó trong cả năm

2.3.2 Tính nhiệt tải tủ đông.

1 Dòng nhiệt tổn thất ra môi trường bên ngoài.

Q1 = Q11+ Q12 , (W)Trong đó :

Q11: Dòng nhiệt qua tường, trần, nền do chênh lệch nhiệt độ

Q12 : Dòng nhiệt qua tường, trần do bức xạ mặt trời

Tính Q11.

Trong đó :

kt:Hệ số truyền nhiệt thực tế qua kết cấu bao che đã xác định

F :Diện tích bề mặt của kết cấu bao che

t1: Nhiệt độ bên ngoài phòng t1= 35.9C

t2 : Nhiệt độ bên trong phòng t2 = -35C

Theo tính toán ta có kích thước phủ bì của tủ cấp đông là :

Chiều cao phủ bì tủ đông là: H = h + 2CN= 2114 + 2 x 110 = 2338 (mm)Chiều rộng phủ bì tủ đông là: W = w +2CN = 1790 + 2 x 110 = 2010 (mm)Chiều dài phủ bì tủ đông là L = l + 2CN= 3800 + 2 x 110 = 4020 (mm)Lúc đó ta có:

2F3 : Diện tích hai mặt bên của tủ , m2

Do tủ đặt trong phòng nên không bị bức xạ mặt trời rọi qua: Q12= 0

2 Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra.

Q2=Q2sp+ Q2bb [3]

Trong đó: Q2sp: Lượng nhiệt cấp cho sản phẩm

Q2bb : Lượng nhiệt cấp cho bao bì

Lượng nhiệt cấp cho sản phẩm.

Q2sp = G2sp (isp - isp )/

Với : isp: Entanpi của sản phẩm trước khi gia lạnh

isp : Entanpi của sản phẩm sau khi gia lạnh

Do sản phẩm trước khi đưa vào tủ cấp đông đã được làm lạnh ở kho chờ đông,nên nhiệt độ sản phẩm đầu vào sẽ là t1 = 100C Nhiệt độ trung bình đầu ra của các sảnphẩm cấp đông là t2 = -200C

Vậy: Q2sp = 22 3

3600 5

1

) 0 0 301 ( 400

Lượng nhiệt cấp cho bao bì.

Lượng nhiệt cấp cho bao bì bao gồm các tấm plate và các khay nhôm

Q2bb=(Mkhay CAl+M plate CAl)(t-t)/ [3]

t : nhiệt độ sau khi làm lạnh của bao bì -20C

CAl=0,22kcal = 0,921kj/kg : Nhiệt dung riêng của nhôm

 = 2670 kg/m3, Khối lượng riêng của nhôm

Do đó lượng nhiệt cấp cho bao bì:

Q2bb=(1130.75 x 0,921 + 1024.5 x 0,921)(10 - 20)/1.5 x 3600 =

Q2bb=11.03 , (KW)Vậy lượng nhiệt cấp cho bao bì và sản phẩm là:

Q2= Q2sp+ Q2bb = 22.3 + 11.03 = 33.33 , (KW)

3 Tổn thất nhiệt do thông gió.

Tủ đông bán tiếp xúc không có thông gió nên Q3=0

4 Tổn thất do vận hành

Q4 =Q41+Q42+Q43+Q44(KW)

B = 32 , (W/m2)

F : Diện tích nền tủF=2.01 x 4.02 = 8.08 , (m2 )

- Các kết quả tính toán và kết quả chọn được trình bày ở bảng 3.1 sau:

Bảng 3.1 kết quả tính toán tủ đông bán tiếp xúc

Kết quả tính toán Kết quả chọn

- Kết cấu cách nhiệt tủ bao gồm như sau:

Bảng 3.2 Giá trị tính toán và chọn của kết cấu cách nhiệt

Hệ số truyền nhiệt chọn k = 0.19W/m2K Hệ số truyền nhiệt thực k= 0.176W/m2K

- Lý do chọn:

+ Để đảm bảo kho được cách nhiệt, cách ẩm tốt cho tủ đông

+ Đảm bảo năng suất lạnh cho tủ đông

3.2 Tổng kết nhiệt tải.

Kết quả tính toán của các thành phần nhiệt được trình bày ở bảng 3.3

Bảng 3.3 Giá trị tính toán nhiệt tải.

* Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che Q 1

+ Dòng nhiệt qua tường bao, trần, nền do chênh

lệch nhiệt độ Q11

+ Dòng nhiệt qua tường bao, trần, do ảnh hưởng

của bức xạ Mặt trời, Q12

553.560

+ Dòng nhiệt do người làm việc trong kho Q42

+ Dòng nhiệt do động cơ điện Q43

+ Dòng nhiệt do mở cửa Q44

006003378.57

Q Q Q Q Q

3.3 Phụ tải nhiệt cho và thiết bị máy nén.

3.3.1 Phụ tải nhiệt cho thiết bị.

- Tải nhiệt cho thiết bị là tải nhiệt dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổinhiệt cần thiết của thiết bị bay hơi Để đảm bảo được nhiệt độ trong kho trong nhữngđiều kiện bất lợi nhất, người ta phải tính toán tải nhiệt cho thiết bị là tổng các nhiệt tảithành phần có giá trị cao nhất Công suất yêu cầu của thiết bị bao giờ cũng phải lớnhơn công suất máy nén, phải có hệ số dự trữ nhằm tránh những biến động có thể xảy ratrong quá trình vận hành Vì thế tải nhiệt cho thiết bị được lấy bằng tổng của tất cả cáctổn thất nhiệt

QoTB = Q1 + Q2 +Q3 + Q4 + Q5 = 37.86 , (kW).

- Tải nhiệt thiết bị bay hơi cũng là cơ sở để xác định tải nhiệt các thiết bị khác

3.3.2 Phụ tải nhiệt cho máy nén.

- Tải nhiệt của máy nén cũng được tính toán từ tất cả các tải nhiệt thành phầnnhưng tùy theo từng loại kho lạnh mà ta có thể lấy một phần của tải nhiệt đó

- Do các tổn thất nhiệt trong kho lạnh không đồng thời xảy ra nên công suấtnhiệt yêu cầu thực tế sẽ nhỏ hơn tổng các tổn thất nhiệt, để tránh lựa chon máy nén cócông suất lạnh quá lớn, tải nhiệt của máy nén cũng được tính toán từ tất cả các tải nhiệtthành phần, nhưng đối với kho bảo quản sản phẩm thuỷ sản đông lạnh thì lấy 80%Q1,100% Q2, 75%Q4

Từ đó ta có phụ tải nhiệt máy nén

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

Chọn k = 1,1b-là hệ số thời gian làm việc

Chọn b = 0,9Vậy:



 1000 9

, 0

77 36756 1

, 1

44.79 ,(kW)

- Phụ tải nhiệt của máy nén được thể hiện ở bảng 3.4

Bảng 3.4 Phụ tải nhiệt của máy nén

Tải nhiệt cho thiết bị Phụ tải nhiệt máy nén Năng suất lạnh

- Lý do chọn:

+ Để đảm bảo cho máy nén và thiết bị hoạt động một cách tốt nhất đảm bảo yêucầu kỹ thuật và an toàn nhất

+ Đảm bảo cho máy nén và thiết bị đáp ứng được tốt nhất với những thay đổibất lợi nhất của môi trường.

+ Để đảm bảo cho máy nén đáp ứng được với sự thay đổi tải do có sự thay đổi

về loại hàng hóa và số lượng của nó

Chương 4 TÍNH TOÁN CHỌN CHU TRÌNH LẠNH TÍNH TOÁN CHỌN MÁY NÉN

4.1 Sơ đồ hệ thống lạnh.

Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh được trình bày ở hình 4.1

4.2 Các thông số làm việc của hệ thống.

Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng 4 nhiệt độ sau.+ Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0

+ Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh tk

+ Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql

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

4.2.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh.

- Phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh

- Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh dùng để tính toán thiết kế có thể lấy như sau :

to = tb - to ,(oC)Trong đó:

Trong đó:

tw2 - là nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng ,(0C)

tk - là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu ,( 0C)

- Chọn nhiệt độ ngưng tụ thực ra là một bài toán tối ưu về kinh tế và kỹ thuật,

để đạt giá thành một đơn vị lạnh là nhỏ nhất, nếu hiệu nhiệt độ ngưng tụ nhỏ, nhiệt

độ ngưng tụ thấp, năng suất lạnh tăng nhưng phải tăng chi phí cho điện năng chạybơm nước giải nhiệt

- tk = ( 3  5 )0C có nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra từ 3

 5 0C Chọn tk = 4 (0C)

- Nhiệt độ nước đầu vào, đầu ra chênh lệch nhau( 2  6) 0C phụ thuộc vào kiểuthiết bị ngưng tụ

tw2 = tw1 + (2  6) 0C

- Thiết bị ngưng tụ trong cụm máy là thiết bị ngưng tụ ống trùm vỏ bọc nằmngang nên chọn tw = 5 0C

- Nhiệt độ nước vào bình ngưng phụ thuộc vào điều kiện môi trường

4.2.3 Nhiệt độ quá nhiệt (t qn ).

- Nhiệt độ quá nhiệt là nhiệt độ của hơi môi chất trước khi vào máy nén Nhiệt

độ hơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất

- Mục đích của việc quá nhiệt hơi hút là để bảo vệ máy nén tránh không hútphải lỏng Tuỳ từng loại môi chất và máy nén mà có nhiệt độ quá nhiệt khác nhau

- Đối với máy lạnh frêon, do nhiệt độ cuối tầm nén thấp nên độ quá nhiệt hơihút có thể chọn cao khoảng (20 – 25) 0C Còn với môi chất NH3 độ quá nhiệt khoảng(10 15), 0C

4.3 Sơ đồ chu trình lạnh của hệ thống.

4.3.1 Các thông số ban đầu.

Áp suất bay hơi môi chất: p0 = 0,57 (bar)

Áp suất trung gian: ptg = p0p k  0 57  17 35  3 15(bar)ttg = - 8 (C)

Sơ đồ nguyên lý : (Hình 4.3).

NCA : Nén cao áp

NHA : Nén hạ áp

BTG : Bình trung gian có ống xoắn

TL1 : Van tiết lưu 1

TL2 : Van tiết lưu 2

NT : Thiết bị ngưng hơi

BH : Dàn bay hơi

Sơ đồ chu trình.

Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống

4.3.3 Nguyên lý hoạt động của chu trình.

- Hơi môi chất sau khi ra khỏi dàn bay hơi thì bị quá nhiệt trên đường ống, hơiđược máy nén hạ áp hút về và nén từ trạng thái 1 có áp suất p0 và nhiệt độ tqn lên trạngthái 2 có áp suất ptg và nhiệt độ t2 Sau đó đẩy vào bình trung gian có ống xoắn, miệngống đẩy được sục xuống dưới mức lỏng Do đó hơi được làm mát xuống đến trạng tháibão hoà 3 Hơi ở trạng thái 3 được máy nén cao áp hút về và nén đoạn nhiệt lên trạngthái 4 có áp suất pk, rồi được đẩy vào thiết bị ngưng tụ lại thành lỏng Lỏng môi chấtsau thiết bị ngưng tụ chia làm 2 phần Một phần nhỏ qua tiết lưu thứ nhất vào bìnhtrung gian để làm mát hơi hút về máy nén cao áp đến trạng thái bão hoà khô Còn ống

Hình 4.3 Đồ thị lgP-i Hình 4.4 Đồ thị T-s

chính được đẩy qua ống xoắn của bình trung gian được làm quá lạnh đến trạng thái 6.Sau đó được qua van tiết lưu 2 xuống áp suất p0 để cấp cho giàn bay hơi Trong thiết bịbay hơi lỏng môi chất bay hơi thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh Hơi hình thànhtrong giàn bay hơi được máy nén hạ áp hút về, như vậy vòng tuần hoàn môi chất đượckhép kín.

4.3.4 Các quá trình nhiệt trong chu trình.

1’-1 : quá nhiệt hơi hút hạ áp tại dàn lạnh

1-2 : nén đoạn nhiệt cấp hạ áp

2-3 : làm mát hoàn toàn trong bình trung gian

3-4 : nén đoạn nhiệt cấp cao áp

4-5’ : ngưng tụ đẳng áp đẳng nhiệt trong bình trung gian

5’-5 : quá lạnh lỏng trước van tiết lưu TL ( tại dàn ngưng)

5-7 : quá trình môi chất lỏng tiết lưu đẳng entanpi qua van TL1 Vào bìnhtrung gian; phần hơi có entanpi là i3 được hút về máy nén cao áp

5’-6 : quá lạnh lỏng đẳng áp trong ống xoắn bình trung gian

6-9 : quá trình tiết lưu đẳng entanpi từ pk về p0 qua VTL2

9-1’ : Bay hơi thu nhiệt của môi trường lạnh

4.3.5 Trạng thái nhiệt các điểm trong chu trình.

1’: hơi bão hoà : t1’= t0 ; p1’=p0

1 : hơi quá nhiệt : p1= p0

2 : hơi quá nhiệt : p2 = ptg

3 : hơi bão hoà : p3 = ptg : t3 = ttg

4 : hơi quá nhiệt : p4= pk.5’: lỏng bão hoà

5 : lỏng sau quá lạnh tại thiết bị ngưng tụ

6 : lỏng sau quá lạnh tại bình trung gian

7 : hơi ẩm bão hoà sau khi qua tiết lưu TL1

8 : lỏng bão hoà trong bình trung gian.

9 : hơi ẩm sau khi qua van tiết lưu TL2

4.3.6 Xác định chu trình hai cấp bình trung gian ống xoắn.

1 Tính toán tham số nhiệt của các điểm trong chu trình.

Bảng 4.2 Bảng thông số trạng thái môi chất trong hệ thống

Trong đó:

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 cao áp Cân bằng Entanpi ở bình trung gian ta có :

6 7 5 2

i i

i i i i

6 7 5 2

i i

i i i i

3 4 6 2

i i

i i i i

1451 9

1703 48 164 1664







= 242 + 355.03 = 597.03 ,(kJ/kg)

5 Năng suất nhiệt riêng.

6 7 5 2 1

3

i i

i i i i m

6 2 1

3

i i

i i m

qk = (i4 – i5 )  

 3 7

6 2

i i

i i

52 1235

4.4 Tính toán chu trình lạnh chọn máy nén và thiết bị.

4.4.1 Tính toán chu trình chọn máy nén.

1 Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén.

a) Cấp hạ áp.

m1 =

O

O q

Q

,(kg/s) Trong đó :

Qo : Năng suất lạnh của máy nén , (kW )

Qo = 44.79 ,(kW)Vậy m1 = 123544.79.52

O

O q

6 2

h h

h h





, (kg/s) = 0,0363  14511664 382164..4883  = 0.0509 ,(kg/s)

O O m

O

tg tg O

O O HA

T

T P

P P P

P P c P

P P

Lấy Po = Ptg = 0,005  0,01 ,(MPa)

m = 0,95 1,1 đối với máy nén amoniac

c : Tỷ số thể tích chết: c = 0,030,05

To : Nhiệt độ sôi tuyệt đối: To = - 44 + 273 = 229 (oK)

Ttg : Nhiệt độ trung gian của môi chất : Ttg = - 8 + 273 = 265 (oK)

Thay vào ta có:

265

229 057 0 01 0 057 0 057

0 01 0 315 0 05 0 057

0 01 0 057

tg tg m tg K K tg

tg tg

T P

P P P

P P c P

P P

1

1 317

265 315 0 01 0 315 0 315

0 01 0 735 1 05 , 0 315

0 01 0 315

= 00.0197.618 = 0.032 ,( m3/s)Vậy thể tích pittông của máy nén 2 cấp :

Vlt = VltHA + VltCA [2]

= 0.134 + 0.032 = 0.166 ,(m3/s) Với Vlt = 0.1747 (m3/s) = 597.6(m3/h) ta tra bảng 7.12/ Sách hướng dẫnthiết kế hệ thống lanh ta có:

Chọn máy nén 2 cấp N62B của hãng MYCOM có các thông số kỹ thuậtnhư sau:

- Năng suất lạnh : 48.8 kW

- Công suất điện : 38.2 kW

- Thể tích hút lý thuyết của máy nén : 637.1 m3/h

- Số xilanh : 6 xi lanh tầm cao và 2 xi lanh tầm thấp

V

,(chiếc) Trong đó :

VltMN : thể tích hút lý thuyết của máy nén , m3/s

VltMN = 637.1 , (m3/h)

Vlt : thể tích lý thuyết khi tính toán

Vlt = 597.6 , (m3/h)

Vậy ta có : ZMN = 597637..61 = 0.94 (chiếc)Vậy chọn 1 máy nén N62B của hãng MYCOM

6 Công nén đoạn nhiệt.

l1 = h2 – h1 = 1664 – 1422 = 242 ,(kJ/kg)Thay vào ta có :

8

273 44

820 0 ) 44 ( 001 0 265