Đề Tài Thiết Kế Tủ Cấp Đông Tiếp Xúc 1000kg.mẻ

THIẾT KẾ TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ 2.1/ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ - Vỏ tủ đông cách nhiệt chế tạo nguyên vật liệu ngoại nhập dây chuyền thiết bị công nghệ mới, đồng Italya, sản xuất theo công nghệ ( CFC free ) máy phun foam áp lực cao - Vật liệu cách nhiệt Polyurethane dày 150mm Tỷ trọng đạt tiêu chuẩn ÷ 40 42 kg/m3, hệ số dẫn nhiệt λ = 0,018 ÷ 0,02 W/m.K có độ đồng độ bám cao Hai mặt vỏ tủ bọc thép không rỉ INOX dày 0,6mm - Khung đỡ ben thép mạ kẽm lắp mặt bên tủ có kết cấu chịu lực để đỡ ben bơm dầu thuỷ lực - Ben thuỷ lực nâng hạ lắc đặt tủ Pittông cầu dẫn ben thuỷ lực làm thép không rỉ đảm bảo yêu cầu vệ sinh Hệ thống có bệ phân phối dầu cho truyền động bơm thuỷ lực - Các vật liệu bên tủ có khả tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm loại vật liệu không rỉ - Khung cùm plate, ống dẫn hướng ống góp hút cấp dịch INOX - Các đỡ plate làm nhựa PA - Vỏ tủ đông trang bị cửa kiểu lề bên, bên cánh bên cánh, vật liệu cách nhiệt Polyurethane dày 150mm, mặt cửa bọc thép không rỉ INOX Các chi tiết lề, tay khoá cửa bọc thép không rỉ Inox, roăn cửa cao su chịu lạnh định hình đặc chủng với điện trở chống dịch - Vỏ tủ đông chế tạo nguyên khối, bọc Inox có kết cấu chống bọt nước vào bên tủ Khung sườn tủ bên cách nhiệt thép chịu lực định hình gia cường, xương gổ khung tủ để tránh cầu nhiệt làm gổ satimex tẩm dầu nhờ mà tủ có độ bền cứng vững cao suốt trình sử dụng - Tấm trao đổi nhiệt dạng nhôm đúc có độ bền học chống ăn mòn cao, tiếp xúc mặt Các ống cấp dịch cho lắc cao su chịu áp lực cao - Tủ có trang bị nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ bên tủ trình vận hành Hình 2-1 : Tủ cấp đông tiếp xúc 2.2/ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ 2.2.1/ Kích thước số lượng khay lắc cấp đông Khi cấp đông mặt hàng thuỷ sản thịt, thường người ta cấp đông sản phẩm theo khay - Kích thước khay cấp đông tiêu chuẩn sau : + Đáy : 277 x 217 mm + Đáy : 267 x 207 mm + Cao : 70 mm - Kích thước lắc cấp đông tiêu chuẩn : 2200 x 1250 x 22 mm ( dài x rộng x cao ) - Số lượng sản phẩm chứa lắc : lắc chứa 36 khay sản phẩm, khay chứa kg sản phẩm Như : Khối lượng sản phẩm lắc : 36 x = 72 kg - Khối lượng lắc kể nước châm : m= 72 = 103kg 70% - Số lượng lắc có chứa hàng : N1 = E E = m 103 * Trong E Năng suất tủ cấp đông ; E = 1.000 kg/mẻ  N1 = 1.000 = 9,7 Chọn N1 = 10 lắc 103 - Số lượng lắc thực tế : N = N1 + = 10 + = 11 lắc 2.2.2/ Kích thước tủ cấp đông tiếp xúc Kích thước tủ cấp đông xác định dựa vào kích thước số lượng lắc a/ Xác định chiều dài tủ - - Chiều dài lắc L1 = 2.200 mm Chiều dài tủ cấp đông : Chiều dài tủ cấp đông chiều dài lắc cộng với khoản hở hai đầu Khoảng hở hai đầu lắc vừa đủ để lắp đặt, xử lý ống gas mềm ống góp gas Khoảng hở 400 mm Vậy chiều dài tủ : L1 = 2.200 + x 400 = 3.000 mm Chiều dài phủ bì : L = 3.000 + δ CN Trong δ CN : Chiều dày lớp cách nhiệt b/ Xác định chiều rộng bên tủ Chiều rộng bên tủ chiều rộng lắc cộng thêm khoảng hở hai bên, khoảng hở bên 125 mm Vậy chiều rộng tủ : W1 = 1250 + x 125 = 1500 mm Chiều rộng phủ bì : W = 1500 + δ CN c/ Xác định chiều cao bên tủ Khoảng cách cực đại lắc hmax = 105 mm Chiều cao bên tủ : H1 = N1 x 105 + h1 + h2 Trong : N1 : Số lắc chứa hàng h1 : Khoảng hở phía lắc, h1 = 100 mm h2 : Khoảng hở phía trên, h2 = 400 ÷ 450 mm Vậy ta có : H1 = 10 x 105 + 100 + 450 = 1600 mm Chiều cao bên hay chiều cao phủ bì tủ : H = H1 + δ CN = 1600 + δ CN Trong : δ CN : Chiều dày lớp cách nhiệt 2.3/ CẤU TRÚC XÂY DỰNG VÀ TÍNH CHIỀU DÀY CÁCH NHIỆT CỦA TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000 KG/MẺ 2.3.1/ Cấu trúc xây dựng - Vỏ tủ cấp đông có cấu tạo gồm lớp : Lớp cách nhiệt poly- urethane dày 150 mm chế tạo theo phương pháp rót ngập, có mật độ 40 ÷ 42 kg/m3, có hệ số dẫn nhiệt λ = 0,018 ÷ 0,02 W/m.K , có độ đồng độ bám cao, hai mặt bọc Inox dày 0,6 mm Bảng 2-1 : Các lớp vỏ tủ cấp đông STT - - Lớp vật liệu Lớp Inox Lớp poly urethane Lớp Inox Độ dày mm 0,6 150 0,6 Khung sườn vỏ tủ chế tạo từ thép chịu lực gỗ để tránh cầu nhiệt Để tăng tuổi thọ cho gỗ người ta sử dụng loại gỗ satimex có tẩm dầu Vật liệu bên tủ làm thép không rỉ Inox, đảm bảo điều kiện vệ sinh thực phẩm cho hàng cấp đông 2.3.2/ Xác định chiều dày cách nhiệt - Từ công thức tính hệ số truyền nhiệt k k = + ∑ δ i + δcn + , W/m2.K n α1 - Hệ số dẫn nhiệt W/m.K 22 0,018 ÷ 0,02 22 j =1 λi λcn α Ta tính chiều dày lớp cách nhiệt : - n 1  δ  δcn = λcn  −  + ∑ i +   k  α1 i =1 λi α  Trong : δcn : độ dày yêu cầu lớp cách nhiệt, m λcn : hệ số dẫn nhiệt vật liệu, W/m.K k : hệ số truyền nhiệt, W/m2.K α1 : hệ số toả nhiệt môi trường bên ( phía nóng) tới tủ cấp đông, W/m2.K α : hệ số toả nhiệt vách tủ cấp đông vào tủ cấp đông, W/m 2.K - Tra bảng 3.7/ Sách hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh (HDTKHTL) Trang 65 chọn : α1 = 23,3 W/ m2.K α = 10,5 W/ m2 K - Trang bảng 3.3/ Sách HDTKHTL trang 63 chọn : k = 0,19 W/ m2.K δ i : Bề dày lớp vật liệu thứ i, m λi : Hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i, W/mK - Vậy ta có : 1  δ  δ CN = λCN  −  + +  λ1 α   k  α1   0,6  − +2 +  = 0,02  22 10,5   0,19  23,3 = 0,1014 m Ta chọn chiều dày cách nhiệt δ CN = 150 mm Lúc ta có hệ số truyền nhiệt thực : kt = + δ + δ CN + α1 λ1 λCN α = 1 0,6 0,15 = 0,13 W/m2.K +2 + + 23,3 22 0,02 10,5 2.3.3/ Tính kiểm tra tượng đọng sương Điều kiện để vách không đọng sương : kt ≤ ks ks : Hệ số truyền nhiệt lớn cho phép để bề mặt không bị đọng sương ks = 0,95 α1 Trong : t1 − t S t1 − t t1: Nhiệt độ không khí bên 0C t2 : Nhiệt độ không khí bên tủ đông 0C tS : Nhiệt độ đọng sương 0C Tra bảng 1.1/ Sách HDTKHTL _Trang : Thì nhiệt độ vào mùa hè Đà Nẵng : t1= 380C Độ ẩm : ϕ = 77% Ta tra đồ thị h-x/ Sách HDTKHTL _Trang : Ta tìm : Nhiệt độ đọng sương tS = 340C Nhiệt độ nhiệt kế ướt tư = 34,50C Mặc khác ta có nhiệt độ bên tủ cấp đông t2 = -350C Do : ks = 0,95 23,3 38 − 34 = 1,2128 38 − ( − 35) Ta thấy kt = 0,13 < ks = 1,2128 Như vách không bị đọng sương 2.3.4/ Tính kiểm tra đọng ẩm - Đối với tủ cấp đông, tủ bao bọc Inox hai bên nên hoàn toàn ẩm lọt vào lớp cách nhiệt nên hoàn toàn tượng ngưng tụ ẩm lòng kết cấu 2.4/ TÍNH NHIỆT TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ Tổn thất nhiệt tủ cấp đông gồm có : Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che Tổn thất nhiệt sản phẩm, khay cấp đông nước châm vào Tổn thất nhiệt mở cửa 2.4.1/ Tổn thất nhiệt truyền nhiệt qua kết cấu bao che Q1 - - - Dòng nhiệt qua kết cấu bao che định nghĩa tổng dòng nhiệt tổn thất qua tường bao, trần tủ cấp đông chênh lệch nhiệt độ môi trường bên bên tủ cộng với dòng nhiệt tổn thất xạ mặt trời qua tường bao trần Do tủ cấp đông đặt nhà xưởng nên không chịu ảnh hưởng xạ mặt trời Vì ta xét tổn thất nhiệt qua tường bao, trần tủ cấp đông Mặt khác chiều dày cách nhiệt bề mặt tủ tức dày 150 mm kể cửa tủ cấp đông Do ta có : Q1 = kt F ( t1 – t2), W Trong : kt : Hệ số truyền nhiệt thực qua kết cấu bao che xác định theo chiều dày cách nhiệt , W/m2.K Theo tính toán mục ( 2.3.2) ta có Kt = 0,13 W/m2.K F : Diện tích bề mặt kết cấu bao che, m2 t1: Nhiệt độ môi trường bên ngoài, 0C t1 = 380C - t2 : Nhiệt độ bên tủ cấp đông, 0C t2 = - 350C Theo tính toàn mục ( 2.2) ta có kích thước phủ bì tủ cấp đông : - Chiều dài : L = 3000 + δ CN = 3000 + x 150 = 3300 mm - Chiều rộng : W = 1500 + δ CN = 1500+ 2x 150 = 1800mm - Chiều cao : H = 1600 + δ CN = 1600 + x 150 = 1900mm Lúc ta có : F = 2F1 + F2 + 2F3 Trong : 2F1: Diện tích bề mặt trần tủ, m2 2F2 : Diện tích bề mặt trước sau tủ, m2 2F3 : Diện tích hai mặt bên tủ , m2 ==> F = ( F1 + F2 + F3) = ( 3,3 x 1,8 + 3,3 x 1,9 + 1,8 x 1,9) = 31,26 m2 Vậy : Q1 = kt F ( t1 – t2 ) , W = 0,13 x 31,26 [ 38 – ( -35) ] = 296,657 W 2.4.2/ Tổn thất sản phẩm mang vào Q2 Tổn thất Q2 gồm : Tổn thất sản phẩm mang vào Q21 Tổn thất làm lạnh khay cấp đông Q22 Ngoài số sản phẩm cấp đông người ta tiến hành châm thêm nước để mạ lớp băng bề mặt làm cho bề mặt phẳng đẹp, chống oxi hoá thực phầm, nên cần tính thêm tổn thất làm lạnh nước Q23 2.4.2.1/ Tổn thất sản phầm mang vào Tổn thất sản phẩm mang vào tính theo công thức sau : Q21 = E ( i1 − i2 ) ℑ.x.3600 , kW Trong : E : Năng suất tủ cấp đông, kg/mẻ ; E = 1000 kg/mẻ i1 , i2 : Entanpi sản phẩm nhiệt độ đầu vào đầu ra,kJ/ kg Do sản phẩm trước đưa vào tủ cấp đông làm lạnh kho chờ đông, nên nhiệt độ sản phẩm đầu vào t = 100C Nhiệt độ trung bình đầu sản phẩm cấp đông t2 = -180C ℑ : Thời gian cấp đông mẻ, giờ/mẻ ℑ = 1,5 Tra bảng 4.2/ Sách HDTKHTL – Trang 81, ta có : i1 = 283 kJ/kg i2 = kJ/kg Vậy : 1000( 283 − 5) Q21 = 1,5 x3600 = 51,481481 kW = 51481,481 W 2.4.2.2/ Tổn thất làm lạnh khay cấp đông Q22 = MKh C P ( t1 − t2 ) , kW ℑx3600 Trong : MKh: Tổng khối lượng khay cấp đông, kg - Theo tính toán mục (2.2.1) số khay chứa sản phẩm : 11 x 36 = 396 khay Một khay có khối lượng khoảng 1,5 kg có dung tích chứa kg sản phẩm Do tổng số khối lượng khay cấp đông : MKh = 396 x 1,5 = 594 kg CP : Nhiệt dung riêng vật liệu khay cấp đông, kJ/kg.K Khay cấp đông có vật liệu làm nhôm có CP = 0,896 kJ/kg.K t1 , t2 : Nhiệt độ khay trước sau cấp đông, 0C Nhiệt độ khay trước cấp đông nhiệt độ môi trường tức : t1 = 380C Nhiệt độ khay sau cấp đông t2 = - 350C ℑ : thời gian cấp đông, ℑ = 1,5 Vậy : Q22 = 594 0,896[ 38 − ( − 35) ] = 3,74528 kW = 3745,28 W 1,5 x3600 2.4.2.3/ Tổn thất châm nước Tổn thất châm nước tính theo công thức : Q23 = Mn qO , kW ℑx3600 Trong : Mn : Khối lượng nước châm, kg Khối lượng nước châm chiếm khoảng ÷ 10 % khối lượng hàng cấp đông, thường người ta châm dày khoảng 5mm Theo tính toán mục ( 2.4.2.2 ) tổng số khay chứa sản phẩm 396 khay, mà khay chứa kg sản phẩm Do khối lượng hàng cấp đông : 396 x = 792 kg - Khối lượng nước châm : Mn = 792 ℑ : thời gian cấp đông, ℑ = 1,5 - 10 = 79,2 kg 100 qo : Nhiệt dung cần làm lạnh kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến đông hoàn toàn, kJ/kg Nhiệt làm lạnh kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến đông đá hoàn toàn qo xác định theo công thức : qo = CPn t1 + r + CPđ t2 Trong : CPn : Nhiệt dung riêng nước ; kJ/kg.K CPn = 4,186 kJ/kg.K r : Nhiệt đông đặc, kJ/kg r = 333,6 kJ/kg CPđ : Nhiệt dung riêng đá, kJ/kg.K CPđ = 2,09 kJ/kg.K t1 : Nhiệt độ nước đầu vào , oC t1 = 5oC t2 : Nhiệt độ đông đá, oC t2 = -5oC ÷ -10oC Thay vào ta có : qo = 4,186 + 333,6 + 2,09 − 10 = 375,43 kJ/kg Vậy : Q23 = 79,2 375,43 = 5,506306 kW = 5506,306 W 1,5 x3600 Như tổn thất Q2 : Q2 = Q21 + Q22 + Q23 = 51481,481 + 3745,28 + 5506,306 = 60733,067 W 2.4.3/ Tổn thất nhiệt mở cửa Q3 Tổn thất nhiệt mở cửa tính theo công thức Q3 = B F , W F : Diện tích tủ cấp đông, m2 Theo tính toán mục ( 2.4.1 ) ta có : Chiều dài tủ : L = 3,3 m Chiều rộng tủ : W = 1,8 m Do dó F = 3,3 x 1,8 = 5,94 m2 B : Dòng nhiệt mở cửa, W/m2 Tra bảng 4.4/ Sách HDTKHTL – Trang 87 chọn B = 20 W /m Vậy Q3 = 20 x 5,94 = 118,8 W 2.4.4/ Xác định tải nhiệt cho thiết bị cho máy nén • Tải nhiệt cho thiết bị : Dùng để tính toán bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết cho thiết bị bay Để đảm bảo nhiệt độ tủ điều kiện bất lợi nhất, ta phải tính toán tải nhiệt cho thiết bị tổng tải nhiệt thành phần có giá trị cao QTB = Q1 + Q2 + Q3 , W = 296,657 + 60733,067 + 118,8 = 61148,524 W • Tải nhiệt cho máy nén : QMN = 80% Q1 + 100%Q2 + 75%Q3 = 80 100 75 296,657 + 60733,067 + 118,8 100 100 100 = 61059,492 W 2.5/ THÀNH LẬP SƠ ĐỒ , TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN 2.5.1/ Chọn thông số chế độ làm việc Chế độ làm việc hệ thống lạnh đặc trưng bốn nhiệt độ sau : Nhiệt độ sôi môi chất lạnh to Nhiệt độ ngưng tụ môi chất tk Nhiệt độ lạnh lỏng trước van tiết lưu tql Nhiệt độ hút máy nén ( nhiệt độ nhiệt) tqn 2.5.1.1/ Nhiệt độ sôi môi chất lạnh - Phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh Nhiệt độ sôi môi chất lạnh dùng để tính toán thiết kế lấy sau : to = tb - ∆ to tb : Nhiệt độ tủ cấp đông tb = - 350C ∆ to : hiệu nhiệt độ yêu cầu ,oC Theo sách HDTKHTL trang 158 ta có Chọn ∆ to = 9oC Vậy ta có : to = -35 –9 = -44oC 2.5.1.2/ Nhiệt độ ngưng tụ tk - Phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường làm mát thiết bị ngưng tụ tk = tw + ∆ tk, oC Trong : tw : Nhiệt độ nước tuần hoàn, oC Do thiết bị ngưng tụ chọn để thiết kế hệ thống lạnh thiết bị ngưng tụ kiểu dàn ngưng bay Vì tw = tư + ( ÷ k ) Mà tư = 34,5o C 5’ NT TL1 NCA BTG BTG Bình trung gian NHA TL2 BH : Bình bay NHA :Máy nén hạ áp NCA : Máy nén cao áp NT : Bình ngưng tụ TL1, TL2 : Van tiết lưu BH 1’ Hình 2-2 : Chu trình hai cấp nén bình trung gian có ống xoắn T 5’ tK, PK Ptg to, Po 1’ S Hình 2-3 : Chu trình biểu diễn đồ thị T-S lg P 5’ tK,PK Ptg to,Po 1’ h Hình 2-4 : Chu trình biểu diễn đồ thị lgP-h 1/ Chu trình hoạt động sau Hơi sau khỏi thiết bị bay máy nén hạ áp nén đoạn nhiệt đến áp suất trung gian (điểm 2) sục vào bình trung gian làm mát hoàn toàn thành bão hoà khô, hỗn hợp bão hoà khô tạo thành bình trung gian máy nén cao áp hút nén đoạn nhiệt đến áp suất ngưng tụ PK (điểm 4) Sau vào thiết bị ngưng tụ nhả nhiệt môi trường làm mát ngưng tụ thành lỏng cao áp (điểm 5) Tại chia làm dòng, dòng nhỏ qua van tiết lưu giảm áp suất đến áp suất trung gian Ptg (điểm 7) vào bình trung gian Tại lượng tạo thành van tiết lưu với lượng tạo thành làm mát hoàn toàn nén trung áp lượng tạo thành làm lạnh lỏng cao áp ống xoắn hút máy nén cao áp Một dòng lỏng cao áp lại vào ống xoắn bình trung gian lạnh đẳng áp đến điểm sau qua van tiết lưu giảm áp suất đến áp suất bay (điểm 9) Sau vào thiết bị bay nhận nhiệt sản phẩm cần làm lạnh hoá đẳng áp đẳng nhiệt thành (1’) chu trình tiếp tục 2/ Các trình chu trình - 1’-1: Quá nhiệt hút 1-2 : Nén đoạn nhiệt áp hạ áp từ Po lên Ptg 2-3 : Làm mát nhiệt hạ áp xuống đường bảo hoà x = 3-4 : Nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ Ptg lên Px 4-5’-5 : Làm mát ngưng tụ lạnh lỏng dàn ngưng tụ 5-7 : Tiết lưu từ áp suất PK vào bình trung gian 5-6 : Quá lạnh lỏng đẳng áp bình trung gian 6-9 : Tiết lưu từ áp suất PK xuống Po 9-1’ : Bay thu nhiệt môi trường lạnh 3/ Xác định chu trình hai cấp bình trung gian ống xoắn a/ Thông số trạng thái điểm nút chu trình Bảng 2-2 : Các thông số trạng thái điểm nút chu trình Điểm nút t, oC p, MPa h, kJ/kg v, m3/kg Trạng thái 1’ 5’ - 44 - 35 70 -8 112 42 33 -5 -8 -8 -44 0,0576 0,0576 0,3151 0,3151 1,6429 1,6429 1,6429 1,6429 0,3151 0,3151 0,0576 1401 1421,1 1636,4 1451,8 1660,6 391,14 352,78 177,19 352,78 163,55 177,19 1,902 2,1 0,521 0,387 0,128 0,00173 0,00169 0,00155 0,387 0,00154 1,902 Hơi bão hoà Hơi nhiệt Hơi nhiệt Hơi bão hoà Hơi nhiệt Lỏng bão hoà Lỏng bão hoà Lỏng lạnh Hơi bão hoà Lỏng trung áp Hơi bão hoà ẩm - Theo bảng bão hoà ta xác định : Po ( to = - 44oC ) = 0,0576 MPa Pk ( tk = 42 oC) = 1,6429 MPa Từ ta có áp suất trung gian Ptg = PO PK = 0,0576.1,6429 ≈ 0,31 MPa Ta suy ttg = t3 = -8oC Chọn nhiệt độ lạnh lỏng ống xoắn bình trung gian t6= -5oC cao nhiệt độ bình trung gian 3oC, nhiệt độ bình trung gian t8 = - 8oC b/ Năng suất lạnh riêng qo qo = h1’ – h9 = 1401 – 177,19 = 1223,81 kJ/kg c/ Năng suất lạnh riêng thể tích qv = qO 1223,81 = = 582,766 kJ/m3 V1 2,1 d/ Công nén riêng l = l1 + m3 l2 kJ/kg m1 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 cấp cap áp Cân Entanpi bình trung gian ta có : m1 h5 + ( m3 – m1 ) h7 + m1h2 = m3h3 + m1h6 ⇔ m ( h – h7 ) = m ( h – h7 – h6 – h2 ) m3 h2 + h5 − h7 − h6 = m1 h3 − h7 ⇔ Thay vào ta có : L = l1 + h2 + h5 − h7 − h6 l2 h3 − h7 Mà theo đồ thị LgP-h ta có : l1 = h2 – h1 l2 = h4 – h3 h5 = h7 Thay vào ta có : l = ( h – h1 ) + ( h2 − h6 )( h4 − h3 ) h3 − h7 = ( 1636,4 – 1421,1 ) + = = 215,3 + 492,531 kJ/kg e/ Năng suất nhiệt riêng qk = ( h4 – h5 ) m3 , kJ/kg m1 (1636,4 − 177,19)(1660,6 − 1451,8) 1451,8 − 352,78 277,231 mà m3 h2 + h5 − h7 − h6 = m1 h3 − h7 h = h7 m3 h2 − h6 = m1 h3 − h7 nên Vậy ta có : qk = (h4 – h5 ) ( h2 − h6 ) ( h3 − h7 ) = ( 1660,6 – 352,78 ) (1636,4 − 177,19) (1451,8 − 352,78) = 1736,441 kJ/kg f/ Hệ số lạnh ε= qO 1223,81 = = 2,484 l 492,531 2.5.2.2/ Tính toán chu trình lạnh chọn máy nén A/ Tính toán cấp hạ áp 1/ Lưu lượng thực tế nén qua máy nén hạ áp m1 = QO kg/s qO Trong : Qo : Năng suất lạnh máy nén , W Qo = K QMN ,W b Với : K : Hệ số lạnh tính đến tổn thất đường ống thiết bị hệ thống lạnh K = 1,1 ( Sách HDTKHTL – Trang 92 ) b: Hệ số thời gian làm việc Chọn b = 0,7 QMN : Tổng nhiệt tải máy nén nhiệt độ bay Theo tính toán phần ( 2.4.4) Ta có QMN = 61059,492 W Thay vào ta có : 1,1.61059,492 = 95950,630 W ≈ 95,95 kW 0,7 QO 95,95 = Vậy m1 = = 0,0784 kg/s qO 1223,81 Qo = 2/ Thể tích hút thực tế máy nén hạ áp VttHA = m1 v1 = 0,0784 2,1 = 0,16464 m3/s 3/ Hệ số cấp máy nén λ HA    Ptg + ∆Ptg  PO − ∆PO = − c   PO   PO     m PO − ∆PO   TO  −   Ttg PO     Trong : Po : Áp suất thời điểm môi chất sôi Po = 0,0576 MPa Ptg : Áp suất trung gian Ptg = 0,3151 MPa Theo sách HDTKHTL – Trang 168 : Lấy ∆ Po = ∆ Ptg = 0,005 ÷ 0,01 MPa m = 0,95 ÷ 1,1 máy nén amoniac c : Tỷ số thể tích chết c = 0,03 ÷ 0,05 To : Nhiệt độ tuyệt đối sôi To = -44 + 273 = 229oK Ttg : Nhiệt độ trung gian môi chất Ttg = -8 + 273 = 265 oK Thay vào ta có λ HA    1,1 , 3151 + , 01 0,0576 − 0,01  229    0,0576 − 0,01  = − 0,05   −   0,0576  0,0576   265  0,0576     = 0,541 4/ Qui đổi suất lạnh sang chế độ tiêu chuẩn để chọn máy nén - - Chế độ tiêu chuẩn hệ thống lạnh amoniac chu trình cấp qui định theo bảng 7.1/ Sách HDTKHTL – Trang 172 Như sau : Nhiệt độ sôi môi chất lạnh to = -40oC Nhiệt độ ngưng tụ tk = 35oC Nhiệt độ lạnh tql = 30oC Nhiệt độ hút tqn = -30oC Theo thông số nhiệt độ chu trình tiêu chuẩn ta vẽ chu trình tiêu chuẩn đồ thị lgP- h sau : lg P 6TC 5TC 5’TC 8TC Ptg 7TC 3TC to,Po TC 4TC tK,PK TC 1’TC 1TC h Hình 2-5 : Chu trình tiêu chuẩn biểu diễn đồ thị lgP-h Ta xác định số thông số cần thiết để tính đại lượng yêu cầu - Tại điểm 1’TC : to = -400C ( Trạng thái bão hoà ) Po = 0,0717 MPa ; h1’TC = 1407,3 kJ/kg - - - Tại điểm 1TC ( Trạng thái nhiệt ) tqn = - 300C pqn = 0,0717 MPa h1TC = 1429,5 kJ/kg ; v1TC = 1,6246 m3/kg Tại điểm 5’TC ( Trạng thái lỏng bảo hoà ) tk = 35oC pk = 1,3503 MPa Tại điểm 3TC ( Trạng thái bão hoà ) - - Ptg = PO PK = 0,0717.1,3503 = 0,3111 MPa Ta suy ttg = t3TC = -8 oC Tại điểm 6TC Chọn nhiệt độ lạnh lỏng ống xoắn bình trung gian t6TC = - 5oC h6TC = 177,19 kJ/kg Tại điểm TC ( trạng thái bão hoà ẩm ) to = -40oC Po = 0,0717 MPa h9TC = h6TC = 177,19 kJ/Kg 5/ Năng suất lạnh riêng khối lượng tiêu chuẩn qoTC = h1’TC – h9TC , kJ/kg = 1407,3 – 177,19 = 1230,11 kJ/kg 6/ Năng suất lạnh riêng thể tích tiêu chuẩn qVTC qOTC kJ/m3 V1TC 1230,11 = = 757,177 kJ/m3 1,6246 = 7/ Hệ số cấp điều kiện tiêu chuẩn λTC λTC    Ptg + ∆Ptg  PO − ∆PO = − c   PO   PO     m PO − ∆PO   TO  −   Ttg PO     To = to + 273 = -40 + 273 = 233 oK Ttg = ttg + 273 = -8 + 273 = 265oK ∆ Po = ∆ Ptg = 0,01 Các thông số c = 0,05 m = 1,1 Thay vào ta có : Trong : λTC    1,1 , 3111 + , 01 0,0717 − 0,01  233    0,0717 − 0,01  = − 0,05   −   0,0717  0,0717   265  0,0717     = 0,622 8/ Năng suất tiêu chuẩn QoTC tính chuyển từ Qo QoTC = Qo qVTC λTC qV λHA , kW Theo tính toán phần trước ta có : qV = 582,766 kJ/m3 λ HA = 0,541 Qo = 95,95 kW Thay vào ta có : QoTC = 95,95 757,177.0,622 = 143,331 kW 582,766.0,541 Với QoTC = 143,331 kW ta tra bảng 7.12/ Sách HDTKHTL- Trang 200 chọn tổ máy nén cấp A Π 130-7-4 có máy nén hạ áp tổ AH130-7-6 có thông số kỹ thuật sau : - Năng suất lạnh : 157 kW - Công suất lắp đặt : 135 kW - Thể tích pittông quét phần hạ áp : 0,238 m3/s - Số vòng quay phần hạ áp : 50 Vòng /s 9/ Số máy nén cần chọn ZMN = QOTC QOTCMN , Trong : QoTCMN : Năng suất lạnh tiêu chuẩn máy nén cụ thể QoTCMN = 157 kW Vậy ta có : ZMN = 143,331 = 0,91 157 Chọn tổ máy nén hạ áp 10/ Công nén đoạn nhiệt NS = m1 l1 , kW Trong : m1 : Lưu lượng thực tế nén qua máy nén hạ áp, kg/s m1 = 0,0784 kg/s l1 : Công nén riêng cấp hạ áp l1 = h2 – h1 = 1636,4 – 1421,1 = 215,3 kJ/kg Thay vào ta có : NS = 0,0784 215,3 = 16,879 kW 11/ Hiệu suất thị ηi = λ W + bto Trong : TO − 44 + 273 229 = T tg = − + 273 265 λW = b = 0,01 to : Nhiệt độ sôi, oC to = - 44oC Thay vào ta có : ηi = 229 + 0,001(−44) = 0,820 265 12/ Công suất thị Ni = N S 16,879 = = 20,584 kW ηi 0,820 13/ Công suất ma sát Nms = Vtt Pms , kW Vtt : Thể tích hút thực tế máy nén phần hạ áp, m3/s Vtt = 0,16464 m3/s Pms : áp suất ma sát riêng , MPa Đối với máy nén amoniac thẳng dòng Pms = 0,049 ÷ 0,069 MPa Thay vào ta có : Nms = 0,16464 0,049 = 0,008 kW 14/ Công suất hữu ích ( Trên trục máy nén ) Ne = Ni + Nms , kW = 20,584 + 0,008 = 20,592 kW 15/ Công suất tiếp điện NelHA = Ne , kW η td η el Công suất điện Nel công suất đo bảng đấu điện có kể đến tổn thất truyền động khớp , đai ηtd : Hiệu suất truyền động khớp, đai ηtd = 0,95 ηel : Hiệu suất dộng ηel = 0,80 ÷ 0,95 Thay vào ta có : NelHA = 20,592 = 25,5 kW 0,95.0,85 B/ Tính toán cấp cao áp 1/ Lưu lượng thực tế qua máy nén cấp cao áp, h5 = h7 nên h2 − h6 , kg/s h3 − h7 1636,4 − 177,19 = 0,0784 = 0,104 kg/s 1451,8 − 352,78 m3 = m1 2/ Thể tích hút thực tế VttCA = m3 v3 , m3/s = 0,104 0,387 = 0,04 m3/s 3/ Hệ số cấp máy nén λCA    Ptg − ∆Ptg  P + ∆PK = − c  K  Ptg  Ptg     m Ptg − ∆Ptg   Ttg  −   T  Ptg    K  Trong : Ptg Pk Ttg TK ∆ Ptg = 0,3151 MPa = 1,6429 MPa = - + 273 = 265 oK = 42 + 273 = 315 oK = ∆ PK = 0,005 ÷ 0,01 MPa c = 0,03 ÷ 0,05 m = 0,95 ÷ 1,1 Thay vào ta có : λCA    1 , 6429 + , 01 , 3151 − , 01    0,3151 − 0,01   265 = − 0,05  −  0,3151   315  0,3151   0,3151      = 0,634 4/ Hệ số cấp máy nén điều kiện tiêu chuẩn λTC λTC    Ptg − ∆Ptg  P + ∆PK = − c  K  Ptg  Ptg   Ở điều kiện tiêu chuẩn : Ptg = 0,3111 MPa Pk = 1,3503 MPa   m Ptg − ∆Ptg   Ttg  −   T  P tg    K  Ttg = -8 + 273 = 2650K Tk = 35 + 273 = 3080K Thay vào ta có : λTC    , 3111 − , 01 , 3503 + , 01 0,3111 − 0,01  265     = − 0,05   −    , 3111 , 3111 , 3111 308        = 0,686 5/ Năng suất tiêu chuẩn tính chuyển từ Qo QoTC = Qo = qVTC λTC , kW qV λCA 757,177.0,686 95,95 = 134,891 kW 582,766.0,634 Với QoTC = 134,891 kW ta tra bảng 7.12/ Sách HDTKHTL- Trang 200 chọn tổ máy nén cấp A Π 130-7-4 có máy nén cao áp tổ A π0-1 có thông số kỹ thuật sau : - Năng suất lạnh : 157 kW - Công suất lắp đặt : 135 kW - Thể tích pittông quét phần cao áp : 0,0836 m3/s - Số vòng quay phần hạ áp : 25 Vòng /s 6/ Số máy nén cần chọn ZMN = QOTC QOTCMN , Trong : QoTCMN : Năng suất lạnh tiêu chuẩn máy nén cụ thể QoTCMN = 157 kW Vậy ta có : ZMN = 134,891 = 0,85 157 Chọn tổ máy nén cao áp 7/ Công nén đoạn nhiệt cao áp NS = m3 l2 , kW Trong : m3 : Lưu lượng thực tế nén qua máy nén cao áp, kg/s m3 = 0,104 kg/s l2 : Công nén riêng cấp cao áp , kJ/kg l2 = h4 – h3 = 1660,6 – 1451,8 = 208,8 kJ/kg Thay vào ta có : NS = 0,104 208,8 = 21,715 kW 8/ Hiệu suất thị ηi = λ W + bttg Trong : λW = Ttg Tk = − + 273 265 = 42 + 273 315 b = 0,01 ttg = - 8oC Thay vào ta có : ηi = 265 + 0,001(−8) = 0,833 315 9/ Công suất thị Ni = N S 21,715 = = 26,068 kW ηi 0,833 10/ Công suất ma sát Nms = VttCA Pms , kW VttCA : Thể tích hút thực tế máy nén phần cao áp, m3/s VttCA = 0,04 m3/s Pms : áp suất ma sát riêng , MPa Đối với máy nén amoniac thẳng dòng Pms = 0,049 ÷ 0,069 MPa Thay vào ta có : Nms = 0,04 0,049 = 0,002 kW 11/ Công suất hữu ích Ne = Ni + Nms , kW = 26,068 + 0,002 = 26,07 kW 12/ Công suất tiếp điện NelCA = Ne , kW η td η el Công suất điện Nel công suất đo bảng đấu điện có kể đến tổn thất truyền động khớp , đai ηtd : Hiệu suất truyền động khớp, đai ηtd = 0,95 ηel : Hiệu suất dộng ηel = 0,80 ÷ 0,95 Thay vào ta có : NelCA = 26,07 = 32,284 kW 0,95.0,85 13/ Nhiệt thải bình ngưng Qk = = = = m3 l3 , kW m ( h4 - h5 ) 0,104 ( 1660,6 – 352,78 ) 136,013 kW [...]... suất đến áp suất bay hơi (điểm 9) Sau đó đi vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt của sản phẩm cần làm lạnh hoá hơi đẳng áp đẳng nhiệt thành hơi (1’) và chu trình cứ thế tiếp tục 2/ Các quá trình của chu trình - 1’-1: Quá nhiệt hơi hút 1-2 : Nén đoạn nhiệt áp hạ áp từ Po lên Ptg 2-3 : Làm mát hơi quá nhiệt hạ áp xuống đường bảo hoà x = 1 3-4 : Nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ Ptg lên Px 4-5’-5 : Làm mát ngưng... 0,008 = 20,592 kW 15/ Công suất tiếp điện NelHA = Ne , kW η td η el Công suất điện Nel là công suất đo được trên bảng đấu điện có kể đến tổn thất truyền động khớp , đai ηtd : Hiệu suất truyền động của khớp, đai ηtd = 0,95 ηel : Hiệu suất dộng cơ ηel = 0,80 ÷ 0,95 Thay vào ta có : NelHA = 20,592 = 25,5 kW 0,95.0,85 B/ Tính toán cấp cao áp 1/ Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cấp cao áp, do h5 = h7 nên... nén π = 28,52 > 9 Vì vậy ta chọn chu trình lạnh máy nén 2 cấp làm mát trung gian hoàn toàn bình trung gian có ống xoắn 2.5.2.1/ Thành lập sơ đồ 5’ 5 4 NT TL1 7 NCA 3 BTG 6 2 BTG Bình trung gian NHA 8 TL2 BH : Bình bay hơi NHA :Máy nén hạ áp NCA : Máy nén cao áp NT : Bình ngưng tụ TL1, TL2 : Van tiết lưu 1 và 2 1 BH 9 1’ Hình 2-2 : Chu trình hai cấp nén bình trung gian có ống xoắn T 4 2 5’ tK, PK 5 6... tích qv = qO 1223,81 = = 582,766 kJ/m3 V1 2,1 d/ Công nén riêng l = l1 + m3 l2 kJ/kg m1 m1 : Lưu lượng môi chất qua máy nén hạ áp m3 : Lưu lượng môi chất qua máy nén cao áp l1 , l2 : Công nén riêng cấp hạ áp và cấp cap áp Cân bằng Entanpi ở bình trung gian ta có : m1 h5 + ( m3 – m1 ) h7 + m1h2 = m3h3 + m1h6 ⇔ m 3 ( h 3 – h7 ) = m 1 ( h 5 – h7 – h6 – h2 ) m3 h2 + h5 − h7 − h6 = m1 h3 − h7 ⇔ Thay vào ta... số lạnh ε= qO 1223,81 = = 2,484 l 492,531 2.5.2.2/ Tính toán chu trình lạnh và chọn máy nén A/ Tính toán cấp hạ áp 1/ Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén hạ áp m1 = QO kg/s qO Trong đó : Qo : Năng suất lạnh của máy nén , W Qo = K QMN ,W b Với : K : Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh K = 1,1 ( Sách HDTKHTL – Trang 92 ) b: Hệ số thời gian làm việc Chọn b = 0,7... Chu trình hoạt động như sau Hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi được máy nén hạ áp nén đoạn nhiệt đến áp suất trung gian (điểm 2) rồi được sục vào bình trung gian và được làm mát hoàn toàn thành hơi bão hoà khô, hỗn hợp hơi bão hoà khô tạo thành ở bình trung gian được máy nén cao áp hút về và nén đoạn nhiệt đến áp suất ngưng tụ PK (điểm 4) Sau đó đi vào thiết bị ngưng tụ và nhả nhiệt trong môi trường... Thay vào ta có : 1,1.61059,492 = 95950,630 W ≈ 95,95 kW 0,7 QO 95,95 = Vậy m1 = = 0,0784 kg/s qO 1223,81 Qo = 2/ Thể tích hút thực tế của máy nén hạ áp VttHA = m1 v1 = 0,0784 2,1 = 0,16464 m3/s 3/ Hệ số cấp máy nén λ HA    Ptg + ∆Ptg  PO − ∆PO = − c   PO   PO   1   m PO − ∆PO   TO  −   Ttg PO     Trong đó : Po : Áp suất tại thời điểm môi chất sôi Po = 0,0576 MPa Ptg : Áp suất... 0,05   −   0,0576  0,0576   265  0,0576     = 0,541 4/ Qui đổi năng suất lạnh sang chế độ tiêu chuẩn để chọn máy nén - - Chế độ tiêu chuẩn của hệ thống lạnh amoniac đối với chu trình 2 cấp được qui định theo bảng 7.1/ Sách HDTKHTL – Trang 172 Như sau : Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh to = -40oC Nhiệt độ ngưng tụ tk = 35oC Nhiệt độ quá lạnh tql = 30oC Nhiệt độ hơi hút tqn = -30oC Theo... tiêu chuẩn trên đồ thị lgP- h như sau : lg P 6TC 5TC 5’TC 8TC Ptg 7TC 3TC to,Po 9 TC 4TC tK,PK 2 TC 1’TC 1TC h Hình 2-5 : Chu trình tiêu chuẩn biểu diễn trên đồ thị lgP-h Ta xác định 1 số thông số cần thiết để tính các đại lượng yêu cầu - Tại điểm 1’TC : to = -400C ( Trạng thái hơi bão hoà ) Po = 0,0717 MPa ; h1’TC = 1407,3 kJ/kg - - - Tại điểm 1TC ( Trạng thái quá nhiệt ) tqn = - 300C pqn = 0,0717... lạnh riêng khối lượng tiêu chuẩn qoTC = h1’TC – h9TC , kJ/kg = 1407,3 – 177,19 = 1230,11 kJ/kg 6/ Năng suất lạnh riêng thể tích tiêu chuẩn qVTC qOTC kJ/m3 V1TC 1230,11 = = 757,177 kJ/m3 1,6246 = 7/ Hệ số cấp ở điều kiện tiêu chuẩn λTC λTC    Ptg + ∆Ptg  PO − ∆PO = − c   PO   PO   1   m PO − ∆PO   TO  −   Ttg PO     To = to + 273 = -40 + 273 = 233 oK Ttg = ttg + 273 = -8 + 273 ... 2-1 : Tủ cấp đông tiếp xúc 2.2/ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ 2.2.1/ Kích thước số lượng khay lắc cấp đông Khi cấp đông mặt hàng thuỷ sản thịt, thường người ta cấp đông sản... với tủ cấp đông, tủ bao bọc Inox hai bên nên hoàn toàn ẩm lọt vào lớp cách nhiệt nên hoàn toàn tượng ngưng tụ ẩm lòng kết cấu 2.4/ TÍNH NHIỆT TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ Tổn thất nhiệt tủ cấp. .. nhiệt môi trường bên ( phía nóng) tới tủ cấp đông, W/m2.K α : hệ số toả nhiệt vách tủ cấp đông vào tủ cấp đông, W/m 2.K - Tra bảng 3.7/ Sách hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh (HDTKHTL) Trang 65