TÍNH TOÁN THỂ TÍCH VÀ MẶT BẰNG KHO LẠNH.

Trong đồ án này thiết kế kho làm đông với nhiệt độ yêu cầu trong phòng làm đông là

LỜI NÓI ĐẦU

Phần 1 : TÍNH TOÁN THỂ TÍCH VÀ MẶT BẰNG KHO LẠNH.

Trong đồ án này thiết kế kho làm đông với nhiệt độ yêu cầu trong phòng làm đông là − 25 0C.Cá ngừ được đưa vào phòng làm đông với mục đích hạ thấp nhiệt độ xuống nhiệt độ tại tâm khoảng-18 độ c

I.Dung tích và tiêu chuẩn chất tải kho lạnh.

Chỉ tiêu cơ bản để đánh giá kho lạnh là dung tích.Dung tích là khối lượng hàng hoá có thể đồng thời làm đông trong kho, trong đồ án này dung tích kho làm đông là30 tấn

Kho làm đông sản phẩm cá ngừ, từ bảng 2-3 [1] Ta có tiêu chuẩn chất tải g v = 0 45tấn/m3, hệ số thể tích α = 0 78

II.Xác định số lượng, kích thước kho bảo quản đông.

Xác định các thông số cần thiết dựa vào dung tích của kho

1.Xác định thể tích kho.

Với E là dung tích kho lạnh,

V là thể tích kho lạnh

v

g là tiêu chuẩn chất tải

45 0

150

m g

E V v

≈

=

=

2 Xác định diện tích chất tải.

Thực phẩm được đựng trong ngăn gỗ kích thước 500 × 300 × 400mm, xếp 8 ngăn thành một chồng ,vậy chiều cao chất tải là h= 3,2m

Với F là diện tích chất tải, h là chiều cao chất tải ta có:

2 16 , 104 2

, 3

33 , 333

m h

g

Với g F là định mức chất tải theo diện tích

4 Xác định diện tích lạnh thực tế cần xây dựng

F t

F F

β

=

với F t diện tích lạnh thực tế cần xây dựng,

F

β hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa

Theo bảng 2-4 [1].Ta tra được βF = 0 76

2

05 , 137 76

0

16 , 104

m

F F F

⇒

βTheo [1] Diện tích buồng lạnh quy chuẩn tính theo hàng cột quy chuẩn cách nhau 6m nên f cơ sở là 36m.Các diện tích quy chuẩn khác nhau la bội của 36.Trong khi tính toán,diện tích lạnh có thể lớn hơn diện tích ban đầu10 đến 15%,khi chọn Z là một số nguyên

5 So lượng buồng lạnh cần xây dựng

Buồng lạnh đông bố trí trong kho lạnh một tầng , chiều cao kho đến xà ngang là 6m

Số lượng buồng cần thiết phải xây dựng là Z =F f1

Với Z là số lượng buồng lạnh phải xây dựng

f là diện tích buồng lạnh quy chuẩn đã chọn

Bố trí mạng lưới cột một chiều cách nhau là 6m , một chiều cách nhau là 6m, và f = 6 × 6 = 36m2

⇒ số lượng buồng lạnh 3 , 80

36

05 , 137

=

f

F Z

Vậy lấy Z= 4 buồng⇒ kích cỡ kho lạnh sẽ là 16× 9hoặc 6 × 24 hoặc 12X12

Vậy dung tích thực tế của buồng lạnh sẽ là:

80 , 3

4

150 × ≈

=

III Sơ đồ quy hoạch mặt bằng kho lạnh.

Với 1, 2, 3, 5, 6, 7 : Các phòng làm đông

4 : Phòng bố trí buồng máy , buồng điều khiển, máy phát điện…

8: Phòng vệ sinh, thay quần áo…

9 : Hành lang lạnh

Chiều dài các tường phòng bảo quản đông là 12m, chiều rộng là 6m

Kích thước phòng 4 và phòng 8 là 12×8m

Phần 2 : CẤU TRÚC XÂY DỰNG VÀ TÍNH TOÁN CÁCH

NHIỆT CHO KHO LẠNH.

I Cấu trúc xây dựng.

Hình 1 : Sơ đồ quy hoạch mặt bằng kho lạnh

Cấu trúc kho lạnh phải có cấu tạo đặc biệt để đáp ứng các yêu cầu như : phải có tuổi tho ïcao, chịu được tải trọng của bản thân và sản phẩm bảo quản trong kho , phải chống được nhiệt xâm nhập , không đọng sương, phải có cấu trúc cách nhiệt tốt phải đảm bảo an toàn cho người và phương tiện, cuối cùng là phải kinh tế.

Các kho lạnh thường được xây dựng bằng bêtông cốt thép , tường bao và tường ngăn xây dựng bằng gạch đỏ, trên đó bố trí cách nhiệt và cách ẩm Móng phải chịu tải trọng của toàn bộ kết cấu vì vậy phải kiên cố , vững chắc, móng đổ bằng bê tông cót thép và đổ cột chịu lực Mái kho lạnh phải không đọng nước và thấm nước, chống thấm nước bằng bitum và giấy dầu, chống bức xạ mặt trời bằng lớp sỏi trắng phủ lên trên Kết cấu nền phụ thuộc nhiều yếu tố như nhiệt độ phòng , tải trọng…nền phải có yêu cầu vững chắc ,không thấm ẩm , lớp cách nhiệt thường là xỉ để chịu được tải trọng lớn và phải bố trí dây điện trở đốt nóng để tránh đóng băng Cửa kho lạnh là một tấm cách nhiệt, xung quanh có đệm kín bằng cao su để giảm tổn thất nhiệt

II Tính toán cách nhiệt

Giả sử ta tính toán , thiết kế cho kho bảo quản đông xây dựng tại thành phố Hồ Chí Minh , theo bảng 1-1 [1] tại thành phố Hồ Chí Minh có nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất t =37,30C , độ ẩm ϕ = 73%

1.Tính chiều dày cách nhiệt giữa phòng bảo quản đông và không khí bên ngoài.

CN

1 1

1

α λ

δ α

λ δ

Trong đó :δCN - độ dày lớp cách nhiệt, m

λC  N - hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, W/mK

k – hệ số truyền nhiệt

1

α -hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài, W/m2K

α - hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh

i

δ -bề dày của lớp vật liệu xây dựng thứ i,m

λi - hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu xây dựng thứ i, w/m2k

Hình 2 : Cấu trúc tường

Tường ngăn giữa phòng và không khí bên ngoài gồm :

1- lớp vữa ximăng - δ1=0.02m , λ1=0.88W/mK, µ1=90 g/mhMPa

2 – lớp gạch đỏ -δ2=0.38m ,λ2 = 0 82W / mK,µ2 = 105g / mkMPa

3- lớp cách ẩm δ3 = 0 008m, λ2 = 0 3W / mK,µ3 = 0 86g / mkMPa

4- lớp cách nhiệt , λCN = 0 047W /mK, µCN = 7 5g/mkMPa

5-lớp vữa trát và lưới thép ,δạ = 0 02m, λ5 = 0 88W / mK

mkMPa

g /

90

5 =

µ Lớp cách nhiệt là polystirol

Buồng bảo quản đông có t = − 25 0C

Tra bảng 3-3 và 3-7 sách HDTKHTL có k= 0.21W/m2K

3 23

38 0 3 0

008 0 88 0

02 0 3 3 23

1 21 0

2 , 0

1

≈ +

=

* Kiểm tra đọng sương.

Theo bảng 1-1 [1]có nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại TPHCM là

C

t = 37 3 0 , độ ẩm ϕ = 74 %

Tra đồ thị h-x có t s = 30 8 0C

⇒ 2 , 3

25 3 , 37

8 , 30 3 , 37 3 , 23 95 , 0 95

0

2 1

t t

So sánh thấy k s> k t, vậy vách ngoài không bị đọng sương

* Kiểm tra đọng ẩm.

Mật đọ dòng nhiệt qua kết cấu cách nhiệt

(37 , 3 25) 12 , 46 / 2 2

,

t k

02 0 46 , 12 8 36

C t

C t

C t

C t

C t

C t

f

0

0 7

0 6

0 5

0 4

0 3

25 8

46 , 12 2 , 23

2 , 23 88

, 0

02 , 0 46 , 12 9 , 22

9 , 22 047

, 0

2 , 0 46 , 12 11 , 30

11 30 3

0

008 0 46 , 12 44 , 30

44 30 88

0

02 0 46 , 12 72 , 30

72 , 30 82

, 0

38 , 0 46 , 12 5 , 36

Từ các nhiệt độ trên tra bảng “ tính chất vật lý của không khí ẩm “, (bảng

7-10 sách môi chất lạnh) có :

Dòng hơi ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che:

Trong đó :

Pa C

t p p

Pa C

t p p

x h

x h

57

% 90 63 )

25 (

5 4694

% 74 6344 )

3 37 (

2 0

1 0

i

86 0

008 0 5 7

2 0 105

38 0 90

02 0

10 ) 57 5 4694

90

02 0 115 0 5

1

1 1

µ

δ ω

Pa p

105

38 0 115 0

2

2 2

µ

δ ω

Tương tự ta có:

Pa p

Pa p

Pa p

Pa p

x x x x

8 68

87 , 79 3164 4231

7 6 5 4

=

=

=

=

So sánh ta thấy các p x i < p h i vậy vách không bị đọng ẩm

2 Tính bề dày cách nhiệt giữa tường ngăn của các phòng.

Tường ngăn giữa hai buồng có nhiệt độ và độ ẩm bằng nhau nên thường được xây dựng và cách nhiệt bằng bêtông bọt

Tra bảng 3-5 [1] có k= 0.58W/m2K

Tra bảng 3-7 có α1= α2 = 8 W/m2K

Tra bảng 3-1 có λCN = 0 15W /mK

⇒ CN 0221m

8

2 58 0

1 15

3 Tính bề dày cách nhiệt giữa phòng làm đông và hành lang.

Kết cấu các lớp của tường ngăn giống như ở phần 1 ( tường ngăn giữa phòng làm đông và không khí bên ngoài)

Lớp cách nhiệt là polystyrol

Tra bảng 3-4 sách HDKTHTL với t=-250C ta có k=0.28W/m2K

8

1 3 0

008 0 82 0

38 0 88 0

02 0 3 3 23

1 28 0

1 047

15 0

1

= +

=

t

k

W/m2K

*Kiểm tra đọng sương trên vách

Tại hành lang có nhiệt độ là t=37,3.60% =220C , và độ ẩm là ϕ = 74 %

Tra đồ thị h-x có ts=170C

25 22

17 22 3 , 23 95 ,

vách không bị đọng sương

*Kiểm tra đọng ẩm.

Mật độ dòng nhiệt qua kết cấu cách ẩm:

t k

q = × ∆ = 0.255(22+25)=12 W/m2

Nhiệt độ bề mặt các lớp vách:

q t

t

C q

t t t t

0 1

1 1

2

0 1

1 1 1

22 , 21 88

, 0

02 , 0 12 5 , 21

5 , 21 )

(

1 1

α α

Tương tự ta có

C t

C t

C t

C t

C t

0 7

0 6

0 5

0 4

0 3

5 , 23 88

, 0

02 , 0 12 23 , 23

23 , 23 047

, 0

15 , 0 12 06 , 15 ,

06 , 15 3

, 0

008 , 0 12 4 , 15

4 , 15 88

, 0

02 , 0 12 66 , 15 ,

66 , 15 82

, 0

38 , 0 12 22 , 21

Tra bảng “tính chất vật lý của không khí ẩm”, Bảng 7-10 sách môi chất lạnh có:

Tính phân áp suất thực của hơi nước

Dòng hơi thẩm thấu qua bao che:

Ta có:

Pa p

p

MPa Pa

20

(

10 1955 1955

% 74 4 , 2642 ).

22

(

2

6 1

0335 , 0 86 , 0

008 , 0 5 , 7

15 , 0 105

38 , 0 90

02 , 0

0335 , 0

10 ).

57 1955

Pa p

Pa p

Pa p

Pa p

Pa p

p

Pa p

p

x x x x

x x

h x

5 , 57 10 90

02 , 0 0566 , 0 70

70 10 5 , 7

15 , 0 0566 , 0 1202

1202 10

86 , 0

008 , 0 0566 , 0 6 , 1728

6 , 1728 10

90

02 , 0 0566 , 0 2 , 1741

2 , 1741 10

105

38 , 0 0556 , 0 4 , 1942

4 , 1942 10

90

02 , 0 0566 , 0 1955

6 6 6 6

6 2

2

6 1

1

7 6 5 4

2 3

1 2

δ ω

So sánh các p h i và p x i ta thấy p h i >p x i vậy vách không bị đọng ẩm

4.Tính bề dày cách nhiệt của trần kho làm đông

Cấu trúc của trần kho bảo quản đông:

1 – lớp phủ mái đồng thời là lớp cách ẩm bằng vật liệu xây dựng là bitum,δ1=0,012m ,λ1=0,3W/mK

Hình – 3 : Cấu trúc trần kho bảo quản đông

2- Lớp bê tông giằng có cốt , δ2=0,04m , λ2=1,4W/mK

3- lớp cách nhiệt điền đầy , λ3=0,2W/mK ,δCN là thông số cần tính

4- lớp cách nhiệt bằng stiropo ,δ4=0,1m λ4=0,047W/mK

5-lớp bêtông cốt thép chịu lực δ5=0,22m , λ5=1,5W/mK

Tra bảng 3-3 và 3-7 sách HDTKHTL có k=0,2W/m2K ,α1=23,3W/m2K

α2=7W/m2K

⇒ CN 0 , 049m

7

1 5 , 1

22 , 0 047 , 0

1 , 0 4 , 1

04 , 0 3 , 0

012 , 0 3 , 23

1 2 , 0

1 2 ,

Theo tiêu chuẩn lấy δCN=0,5 m

Vậy chiều dày cách nhiệt của cả lớp polystyrol và lớp diền đầy là 0,6m

Hệ số truyền nhiệt thực: kt=0,199W/m2K

5.Tính cách nhiệt nền kho.

Khi kho lạnh được đưa vào sử dụng, nhiệt độ trong kho xuống tới –250C, khi đó sẽ có băng tích tụ dưới nền kho Nền kho sẽ bị trương phồng lên do thể tích riêng của băng tăng , dẫn đến nền và cấu trúc kho lạnh bị biến dạng , pha huỷ Vì vậy trong cấu trúc nền kho bố trí dây điện trở đốt nóng để làm tan băng Dây điện trở có đường kính d=12÷16 mm ,đặt cách nhau từ 0,5÷1 m và phải có điện thế < 36 V

Cấu trúc nền gồm có các lớp như sau:

Lớp nền nhẵn bằng các lớp bê tông lát δ1=0,04m ,λ1=1,4 W/mK

Lớp bêtông δ2=0,1m , λ2=1,4W/mK

Lớp cách nhiệt bằng sỏi và đất sét xốp λ3=0,2W/mK

Lớp bêtông có bố trí dây điện trở sưởi , δ4=0,1m

Lớp cách ẩm

Lớp bêtông đá dăm làm kín nền đất

Khi tính toán chiều dầy cach nhiệt cho nền có sưởi bằng dây diện trở ta chỉ cần tính từ các lớp phía trên lớp có sưởi

Tra bảng 3-3 và 3-7 sách HDTKHTL có k=0,21W/m2K , α2=7W/m2K

7

1 4 , 1

1 , 0 4 , 1

04 , 0 21 , 0

1 2 ,

Hệ số truyền nhiệt thực : kt= 0,24 0,2

2 , 0

95 , 0

+ W/m2K

Phần 3 : TÍNH NHIỆT KHO LẠNH

Tính nhiệt kho lạnh thực chất là tính toán các dòng nhiệt tổn thất từ môi trường bên ngoài vào kho lạnh , dòng nhiệt do sản phẩm toả ra và các dòng nhiệt tổn thất khác Chính là dòng nhiệt mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải ra môi trường ngoài để đảm bảo nhiệt độ phòng lạnh luôn đạt yêu cầu

Vậy tính toán nhiệt kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy lạnh cần lắp đặt

Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh gồm:

Q = Q1+ Q2+ Q3+Q4 ,W

Q1 : dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che

Q2 : dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi xử lý lạnh

Q3 : dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh

Q4 : dòng nhiệt sinh ra khi vận hành

1.Tính dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che Q 1

Q1 là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua tường bao, trần , nền do chênh lệch nhiệt độ giữa phòng lạnh và môi trường ngoài và dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường và trần

Theo sơ đồ bố trí mặt bằng kho

lạnh ta tính được diện tích các tường

ngoài , diện tích tường hành lang, diện

tích nền , trần

Dòng nhiệt tổn thất do chênh lệch

nhiệt độ giữa phòng lạnh và tường ngoài

Tổng diện tích tường ngoài của

kho lạnh:( chiều cao của tường là 6m)

Dòng nhiệt qua nền có sưởi được tính theo biểu thức : Qn=kt.F(tn-t2)

tn là nhiệt độ trung bình của nền khi có sưởi, lấy tn=40C

Với ∆t12- hiệu nhiệt độ dư , đặc trưng ảnh hưởng của bức xạ vào mùa hè

Với mỗi phòng lạnh ta chỉ tính dòng nhiệt tổn thất do bức xạ qua trần và một bức tường có bức xạ lớn nhất

Để bức xạ ở mức thấp nhất ta phải bố trí kho lạnh theo hướng bức xạ mặt trời hợp lý nhất , bức tường lớn nhất tiếp giáp vói không khí bên ngoài bố trí theo hướng đông bắc, các bức chịu bức xạ còn lại bố trí theo hướng đông nam và tây bắc

Giả thiết trần mầu xám, tường mầu thẫm , từ kết cấu kho lạnh ta có bảng tổng hợp sau:

2.Tính dòng nhiệt do sản phẩm toả ra Q 2

Là dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi giảm nhiệt độ trong phòng làm đông , dòng nhiệt Q2 bao gồm nhiệt do sản phẩm toả ra và nhiệt do bao bì toả ra , vì vậy cần tính cả hai dòng nhiệt này

* Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra được tính theo biểu thức :

3600 24

1000 )

( 1 2

M- lượng hàng nhập vào phòng làm đông

h1 , h2 – entanpycủa sản phẩm trứơc và sau khi vào phòng làm đông

1000/24.3600- hệ số chuyển đổi từ t/ngày đêm ra đơn vị kg/s

Với phòng làm đông ta có M =6%.Eđ , với Eđ là dung tích thực tế của kho lạnh

M =6% 546 =32,76tấn/24hNhiệt độ sản phẩm trước khi vào phòng làm đông lấy t = -80C , sau khi vào phòng làm đông đạt –250C , nội suy gần đúng bảng 4-2 sách HDTKHTL có h1=34,8 kJ/kg , h2= -10 kJ/kg

3600 24

1000

8 , 44 76 , 32

• Dòng nhiệt toả ra từ bao bì:

3600 24

1000 )

(

Mb- khối lượng bao bì dựng sản phẩm

Cb- nhiệt dung riêng bao bì , ở đây bao bì gỗ Cb=2,5kJ/kgk

t1 , t2 – nhiệt độ bao bì trước và sau khi đưa vào phòng, lấy t1=-80C t2=-250C

khối lượng bao bì coi như chiếm 15% khối lượng sản phẩm làm đông, Mb=15%.32,76

=4,9 tấn/24h

3600 24

1000 )

25 8 ( 5 , 2

* Vì phòng làm đông không có thông gió nên dòng nhiệt do thông gió Q3=0.

3 Tính dòng nhiệt do vận hành Q 4

Q4= Q41+ Q2+Q43+ Q44 Trong đó Q41- dòng nhiệt do chiếu sáng phòng lạnh

Q42- dòng nhiệt do người toả ra

Q43- dòng nhiệt do các động cơ điện

Q44-dòng nhiệt do mở cửa

a dòng nhiệt do chiếu sáng phòng

n – số người làm việc trong phòng , phòng 72m2 lấy n=2 người

350- nhiệt lượng toả ra khi một người làm viêïc nặng

Kho lạnh có 6 phòng ⇒ Q42 = 350.2=700W

Phòng lạnh làm lạnh bằng giàn lạnh đối lưu không khí tự nhiên, không có động cơ quạt gió , các động cơ khác coi như không đáng kể, nên có thể lấy Q43=0

c Dòng nhiệt do mở cửa phòng

Q44=72 12= 864W

⇒ Q4 =86,4 + 700 +864=1650,4 kW

Xác định nhiệt tải cho thiết bị và máy nén

Xác định nhiệt tải cho thiết bị là để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết cho thiết bị bay hơi Để đảm bảo nhiệt độ trong phòng bảo quản đạt yêu cầu ở những điều kiện bất lợi nhất , ta tính nhiệt tải cho thiết bị là tổn thất các nhiệt tải thành phần có giá trị cao nhất

b – là hệ số thời gian làm việc , b= 22/24 ,

k- là hệ số tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh, lấy k=1,2

92 , 0

14 , 38

2

,

1

Phần 4 : CHỌN PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH & TÍNH CHỌN MÁY

NÉN.

I Chọn phương pháp làm lạnh

Có nhiều phương pháp làm lạnh buồng và xử lý sản phẩm , đối với phòng làm đông, để hợp lý nhất ta chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp , tức là làm lạnh buồng lạnh bằng dàn bay hơi đặt trực tiếp trong dàn lạnh Môi chất lạnh lỏng sôi thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh để hạ nhiệt độ của môi trường cần làm lạnh xuống nhiệt độ yêu cầu Để giảm ảnh hưởng đến sản phẩm khi làm lạnh ta chọn dàn bay hơi là loại dàn đối lưu không khí tự nhiên

* Sơ đồ đơn giản của phương pháp làm lạnh trực tiếp

Hình – 5 : sơ đồ phương pháp làm

lạnh 1- Dàn ngưng

2- Máy nén

3- Dàn bay hơi

4- Van tiết lưu

* Các ưu nhược điểm của hệ thống làm lạnh trực tiếp

a Ưu điểm.

- Thiết bị đơn giản vì không cần vòng tuần hoàn phụ

- Tuổi thọ cao vì không phải tiếp xúc với chất tải lạnh gây ăn mòn, han rỉ

- Tổn thất năng lượng nhỏ

- Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ , nghĩa la ølàm lạnh trực tiếp thời gian từ khi mở máy đến lúc nhiệt độ đạt yêu cầu nhanh hơn

- Có thểû giám sát nhiệt độ buồng lạnh qua nhiệt độ sôi của môi chất

- Do các dàn bay hơi bố trí ở các phòng lạnh xa nhau nên khó khăn cho việc cấp lỏng và tổn thất áp suất lớn

- Với nhiều dàn lạnh nên việc phân phối đều môi chât gặp khó khăn , khả năng máy rơi vào hành trình ẩm cao

- khả năng trữ lạnh của dàn lạnh kém hơn so với làm lạnh gián tiếp , khi máy dừng hoạt động thì dàn lạnh cũng hết lạnh nhanh chóng

II Môi chất sử dụng trong hệ thống lạnh

Môi chất được chọn sử dụng trong hệ thống lạnh của kho bảo quản đông này là amoniac , có công thức hóa học là NH3, ký hiệu R717 Amoniac là chất khí không màu , có mùi hắc , có tính chất nhiệt động tốt , phù hợp với hệ thống lạnh máy nén piston

• Các tính chất của amoniac

- Sôi ở áp suất khí quyển ở nhiệt độ –33,350C

- Aùp suất ngưng tụ khá cao , nhiệt dộ cuối tầm nén rât cao , năng suất lạnh riêng thể tích lớn nên máy và thiết bị gọn nhẹ , hệ số dẫn nhiệt lớn , độ nhớt nhỏ nên

tổn thất áp suất nhỏ, hoà tan nước không hạn chế nên hệ thống không bị tắc ẩm , nhưng không hoà tan dầu , gây khó khăn cho việc bôi trơn hệ thống

- Bền vững ở nhiệt độ và áp suất công tác, chỉ bị phân huỷ ở 2600C, nhưng khi có ẩm và thép làm chất xúc tác thì phân huỷ ngay ở khoảng nhiệt độ 110 – 1200C, ăn mòn đồng và hợp kim đồng , chỉ trừ đồng thau photpho

- Gây nổ khi có mặt thuỷ ngân

- Độc hại với người và có hại đối với thực phẩm bảo quản( làm giảm chất lượng cảm quan và chất lượng sử dụng)

- Là môi chất lạnh rẻ tiền, dễ kiếm , dễ vận chuyển bảo quản

III Tính chọn máy nén.

1 Chọn các thông số của chế độ làm việc.

Chế độ làm việc của hệ thống lạnh được đặc trưng bởi 4 yếu tố sau :

- Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t 0

- Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất t k

- Nhiệt độ quá lạnh t ql

- Nhiệt độ hơi hút về máy nén, hay nhiệt độ quá nhiệt t qn , t h

a Nhiệt độ sôi t 0

t0 dùng để tính toán thiết kế , t 0 = t BQĐ -∆t 0.

Đối với dàn bay hơi trực tiếp lấy hiệu nhiệt độ yêu cầu ∆t 0 =100C

⇒ t 0 = -35-10 =-45 0 C

Tra bảng hơi bão hoà có P 0 =0,093 MPa

b.Nhiệt độ ngưng tụ t k

Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước thì : t k =t W2 + ∆t k

t W2 – nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng

∆t k – hiệu nhiệt độ yêu cầu, lấy ∆t k=50C

Đối với hệ thống lạnh sử dụng bình ngưng ống chùm vỏ bọc nằm ngang thì :

t W2 = t W1 +5K , với tW1 nhiệt độ nước vào bình ngưng Sử dụng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt ta lấy nhiệt độ nước vào bình ngưng cao hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt 40C

Tại thành phố Hồ Chí Minh với nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất t max

=37,30C nhiệt độ trung bình năm t tb =270C , độ ẩm ϕ= 74% , vậy nhiệt độ không khí

bên ngoài được xác định t KK = t tb +0,125t max = 27 + 0,125.37,3 = 320C

Từ t KK= 320C , ϕ= 74% tra đồ thị I – d có t ư = 260C

⇒ t W1 =26 +4 = 300C , t W2 = t W1 +5K = 350C

⇒ t k = 26+ 4 + 5+ 5 =400C Tra bảng hơi bão hoà có P k=1,55 MPa

c.Nhiệt độ quá nhiệt t qn

Là nhiệt độ của hơi trứơc khi vào máy nén , với môi chất amoniac, nhiệt độ hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi khoảng 100C

Tqn= -45 +10 = -350C

2 Tính nhiệt và chọn máy nén

a Sơ đồ chu trình hai cấp bình trung gian có ống xoắn

Hình – 6 : Sơ đồ chu trình.

Chu trình này có ưu điểm là lỏng vào bình bay hơi không bị lẫn dầu của hơi do máy nén hạ áp đem tới , tránh được dầu ở cấp hạ áp quánh đặc bám trên bề mặt do nhiệt độ thấp , tránh làm giảm khả năng trao đổi nhiệt của bình bay hơi

b Tính nhiệt và chọn máy nén.

MPa p

p

p tg = 0. k = 0 , 093 1 , 55 = 0 , 38 , tra bảng có ttg = -30C

Chọn nhiệt độ quá lạnh lỏng trong ống xoắn bình trung gian t6= 00C cao hơn nhiệt độ trong bình trung gian t9 là 30C

Từ các thông số đã biết dựng đồ thị lgP-h, tra đồ thị , bảng hơi bão hoà , hơi quá nhiệt của NH3 ta cóbảng sau

Điểm nút t, 0C P,MPa h,kJ/kg v,m3/kg

27 , 1

1215

m kJ v

q

q v = = =

- Năng suất nhiệt riêng.

kg kJ m

m h h

655 1750

500 1935 ) 655 1955 ( ) (

1

3 5

h h

h h l

655 1750

500 1935 )

1730 1935 (

2 7 3

6 2

−

− +

−

=

−

− +

=

- Hệ số lạnh

56 , 2 473

• Tính toán cấp hạ áp.

- Năng suất lạnh riêng: q0=1215kJ/kg

- Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén hạ áp :

0 0

0 0

p p p p

p p c p

T0

=

λVới máy nén sử dụng môi chất amoniac m =0,95÷1,1 , chọn m =1

c – tỉ số thể tích chết , c = 0,03÷0,05 , chọn c =0,04

⇒

tg

tg tg HA

T

T p

p p p

p p c p

p

0

0 0

0 0

Thường lấy ∆p0=5 Pa, ∆ptg=10 Pa.

5 93 93

10 380 04 , 0 93

053 ,

=

=

λ

- Chọn máy nén

Có nhiều phương án để chọn máy nén phù hợp với yêu cầu , có thể chọn máy nén của nước Nga sản xuất , chọn hãng mycom của Nhật , cũng có thể chọn loại máy nén sản xuất trong nước do nhà máy cơ khí Long Biên sản xuất , hoặc nhà máy cơ khí duyên hải Hải Phòng sản xuất Nhưng chọn loại nào còn tuỳ thuộc vào vốn đầu

tư ban đầu , nếu vốn có hạn có thể chọn loại máy sản xuất trong nước hoặc máy của Nga sản xuất , những loại này tuy hoạt động với độ tin cậy không được như ý , tiêu tốn năng lượng hơn , nhưng giá rẻ, khi hư hỏng dễ sửa chữa Xu thế hiện nay các nhà máy có sử dụng lạnh người ta thường sử dụng loại máy nén Mycom

Để phù hợp với xu thế , yêu cầu công nghệ , và vốn đầu tư , ở kho lạnh này ta dùng loại máy nén Mycom Ta chọn loại N62WA

N62WA có Vlt = 0,078m3s

Vậy số lượng máy nén sẽ là : 0 , 97

078 , 0

076 , 0

V

V Z

Vậy ta chọn 1 máy nén

- Công nén đoạn nhiệt :

N s = m 1 l 1= 0,042(1935 –1730)=8,6 kW

- Hiệu suất chỉ thị :

270

238

001 , 0

tg W

i λ η

6 , 8

=

=

= η

- Công suất ma sát :

e

95 , 0 85 , 0

13 , 13

=

ηη

ηtd là hiệu suất truyền động của khớp , đai …ηtd=0,95

ηel là hiệu suất động cơ , lấy ηel=0,85

•Tính toán cấp cao áp.

- Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cao áp

h h

h h m

655 1750

500 1935 042 , 0

7 3

6 2 1

tg tg tg

k k tg

tg tg W

i

T

T p

p p p

p p c p

p p

. '

Thường lấy ∆ptg=5Pa , ∆pk=10Pa

⇒ 0 , 74

313

270 380

5 380 380

10 1550 04 , 0 380

5 380

- Thể tích hút lý thuyết cao áp

74 , 0

0176 , 0

V V

- Số lượng máy nén cao áp

026 , 0

024 , 0

V Z

(Máy nén N62WA có VltMN=0,026m3/s)

- Tỷ lệ xylanh của cấp hạ áp và cao áp

024 , 0

076 ,

Vậy cứ 3 xylanh hạ áp thì cần có 1 xylanh cao áp

Từ tính toán số lượng máy nén hạ áp , cao áp và tỷ lệ xylanh thấy rằng chọn 1 máy N62WA là hợp lý

- Công nén đoạn nhiệt cấp cao áp

T

T bt

λ η

- Công suất chỉ thị cấp cao áp: N N KW

i

s

86 , 0

3 , 11

=

=

=

η

- Công suất ma sát cao áp: N ms =V tt p ms =0,0176.59 ≈ 1,04kW

- Công suất hữu ích : N e =N i +N ms = 13 +1,04 = 14,04 kW

- Công suất tiếp điện cấp cao áp

el td

e

95 , 0 85 , 0

04 , 14

=

ηη

- Tổng công suất tiếp điện cấp hạ áp và cao áp:

Số xylanh

Tốc độ (vòng/phút)

Loại máy nénN62WA 95m

m

76mm

6 + 2 1000÷1200 281m3/h 94m3/h R717 hở

Phần 5 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI

NHIỆT.

I Tính toán thiết kế thiết bị ngưng tụ

Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt trong đó hơi môi chất thải nhiệt cho môi trường và chuyển đổi trạng thái từ hơi sang lỏng

Có nhiều loại thiết bị ngưng tụ có kết cấu và nguyên tắc hoạt động khác nhau, nhưng phù hợp và hiệu quả nhất ở kho lạnh làm đông này ta chọn loại bình ngưng ống chùm vỏ bọc nằm ngang

Dựa vào các thông số của máy nén , nhiệt độ ngưng tụ, nhiệt độ bay hơi , nhiệt độ nước vào và ra đã tính toán được ở các phần trên ta tính toán thiết bị ngưng tụ

Các thông số cần thiết như sau :đường kính piston D=95mm

Hành tình piston S=76mm Số xylanh Z=8 , tốc độ n =1000÷1200 vòng /phut

Nhiệt độ ngưng t k= 400C, nhiệt độ bay hơi t 0=-350C

Nhiệt độ nước vào t W1=300C, nhiệt độ nước ra t W2=350C

• Cơ sơ ûcủa phương pháp tính.

Tính diện tích bề mặt trao đổi nhiệt F trên cơ sở chọn giá trị kinh nghiệm của hệ số truyền nhiệt k Sau đó chọn đường kính trong và đường kính ngoài của ống chùm , tiếp theo tính hệ số truyền nhiệt thực k t , so sánh giữa giá trị của k vừa chọn và gia trị của k t tính được nếu sai số không quá 5% thì chấp nhận được , nếu sai số

lớn hơn thì phải tính lặp trở lại

lưu lượng khối lượng thực tế của NH 3

Lưu lượng thực tế của NH3 là lưu lượng hơi qua máy nén cao áp

Vậy G = m 3 = 0,055kg/s = 198kg/h

Hình - 7 : Nguyên lý cấu tạo thiết bị ngưng tụ

1- đường nối van an toàn

2- Ống nối đường ống cân bằng với bình chứa

3- Hơi amoniac vào

4- Aùp kế

5- Đường nối van xả khí không ngưng

6- Van xả khí ở khoang nước

7- Đường nước làm mát ra

8- Đường nước làm mát vào

9- Van xả nước

10-Đường gass lỏng ra

• Tính nhiệt lượng do NH 3 nhả ra.

Q NH3 =G.r 1

r là nhiệt ẩn hoá hơi của NH3 tại nhiệt độ ngưng

Với tk = 400 C tra bảng các tính chất vật lý của NH 3 lỏng có r =263kcal/kg

Q NH3 =198.263 = 52074 kcal/h

• Tính diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của dàn ngưng.

- Tính độ chênh nhiệt độ trung bình

C t

t

t t

t

mã

mã tb

0

min

3540

3040ln

)3540(3040ln

52074

k

Q F

tb

∆

=Chọn ống trao đổi nhiệt cho bình ngưng :

- Đường kính ngoài da =25mm

- Đường kính trong di =20mm

- Diện tích cho 1m chiều dài ống fa=0,0785m2/m , fi = 0,0628

• Tính số ống trao đổi nhiệt cho dàn ngưng:

Ta có công thức :F =Π d a n l

Chọn chiều dài ống là l = 1,5m

5 , 1 025 , 0 14 , 3

33 , 10

=

l d

F n

a

Bố trí số pass ( số ngoặc của dòng chất lỏng đi trong ống ) là 10 pass

Số ống 1 pass : 9

10

90 ' = =

• Tính hệ số truyền nhiệt thực.

- Tốc độ chuyển động của nứơc

n f

G m

n f

G

.

.

2 2

2 2

2 2 2 2

ρ

ωω

=

C t

t

f

0 1

2

35 30 2

2 = + = + = , tra bảng thông số vật lý của nước trên đường bão hoà có ρ2 =995kg/m3 , Cp2=4,174kJ/kgđộ

Ta có phương trình cân bằng nhiệt Q = G1.r1 = G2 Cp2 ∆ttb = QNH3

h kg C

t

Q G

p w

5 186 , 4

174 , 4

52074 2

20 14 , 3 995

10455 4

2 3 2

Tính α1 bằng cách dùng đồ thị

Độ chênh nhiệt độ ∆t = tf1 – tW1 = 1 ÷ 20C , chọn ∆t = 20C

Từ các thông số tk =400C , da=0,025m , ∆t = 20C tra đồ thị hình 1-2

cóα1=12000kcal/m2hK

Hình - 8 :Đồ thị tra giá trị α2 Hình –9 : Đồ thị tra giá trị α1

- Tính kt

Do tỉ số d2/d1< 1,4 nên hệ số truyền nhiệt thực kt có thể tính như vách phẳng

Ta có = +∑ +

2 1

1 1

1

αλ

δ

i t

k

, δI , λI bao gồm các lớp thép, cặn , dầu

Trong đó lớp cặn có (δ/λ)căn=(0,1÷ 0,3 ).10-3 m2hK/kcal

lấy (δ/λ)căn=0,3 10-3 m2hK/kcal

lớp dầu (δ/λ)dầu=(0,5÷0,7) 10-3 m2hK/kcal, lấy (δ/λ)dầu= 0,6 10-3 m2hK/kcal Lớp bề dày của ống thép có δ = ½(da – di)= 0,0025m , λ = 45W/mK

hK m Kcal

3 3

/ 5 , 728 4100

1 45

163 , 1 0025 , 0 10 6 , 0 10 3 , 0 12000 1

1

= +

+ +

3 3 90 12 6

3 3 12

- Khoảng cách giữa các ống : s =1,3d2 = 1,3.25 =32,5 mm

- Đường kính trong của ống vỏ : D = S n 380mm

8 , 0

90 5 , 32 1 , 1

1 ,

η