Từ xa xưa con người đã biết sử dụng lạnh cho đời sống, bằng cách cho vật cần làm lạnh tiếp xúc với vật lạnh hơn và hỗ trợ tích cực cho các ngành như: • Ngành công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm. • Trong công nghiệp nặng: làm nguội khuôn đúc. • Trong y tế: chế biến và bảo quản thuốc. • Trong ngành công nghiệp hóa chất. • Trong lĩnh vực điều hòa không khí. Đóng vai trò quan trọng nhất là ngành công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm. Tuy nhiên để có thể giữ thực phẩm lâu dài , thì phải sử dụng cấp đông và trữ đông thực phẩm ở nhiệt độ thấp (nhiệt độ càng thấp thì thực phẩm có thể bảo quản càng lâu). 1.2.Nội dung và yêu cầu thiết kế.
Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh MỤC LỤC Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh Chương mở đầu: TỔNG QUAN, GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Ý nghĩa mục đích hệ thống lạnh Từ xa xưa người biết sử dụng lạnh cho đời sống, cách cho vật cần làm lạnh tiếp xúc với vật lạnh hỗ trợ tích cực cho ngành như: • Ngành công nghiệp chế biến bảo quản thực phẩm • Trong công nghiệp nặng: làm nguội khuôn đúc • Trong y tế: chế biến bảo quản thuốc • Trong ngành công nghiệp hóa chất • Trong lĩnh vực điều hòa không khí Đóng vai trò quan trọng ngành công nghiệp chế biến bảo quản thực phẩm Tuy nhiên để giữ thực phẩm lâu dài , phải sử dụng cấp đông trữ đông thực phẩm nhiệt độ thấp (nhiệt độ thấp thực phẩm bảo quản lâu) 1.2.Nội dung yêu cầu thiết kế 1.2.1 Cấp đông - Sản phẩm bảo quản: Thịt heo - Công suất: - Nhiệt độ thịt đầu vào: 18C - Nhiệt độ thịt đầu ra: -15C - Thời gian cấp đông: 11 - Nhiệt độ phòng cấp đông: -35C E = 5,5 Tấn/mẻ Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh 1.2.2 Trữ đông - Công suất: - Nhiệt độ phòng trữ đông : -18C - Địa điểm xây dựng: Pkeiku - Nhiệt độ môi trường : - Độ ẩm môi trường : 76% E= 55 Tấn Thông số môi trường 32.2C 1.2.3 Quy trình sản xuất Thịt sau qua phân xưởng chế biến đưa vào phòng cấp đông, đóng gói cấp đông đến nhiệt độ , sau đưa vào phòng trữ đông có nhiệt độ trung bình sản phẩm , nhiệt độ phòng Qui trình Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh Gia công sản Làm lạnh sơ Cấp đông phẩm CHƯƠNG 1: TÍNH KÍCH THƯỚC VÀ(18) BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO (-35) LẠNH 2.1 Phòng cấp đông 2.1.1 Thông số cho trước Trữ đông - Công suất: E=5,5 Tấn/mẻ - Sản phẩm: Đóng gói ( Thịt heo 2.1.2 Tính toán a Thể tích chất tải : = [] Với: - E [Tấn] công suất chất tải phòng cấp đông - =0.17 [] : Định mức chất tải thể tích (trang 28, trang 29 tài liệu [1]) Suy ra: = = 32,4 [] b Chiều cao chất tải: = [m] c Diện tích chất tải: = = = 16,2[] d Chọn số phòng lạnh: n=1 e Diện tích phòng lạnh: = , [] Với: : hệ số kể đến đường lại, diện tích chiếm chổ thiết bị phòng lạnh.Với diện tích buồng lạnh nhỏ 20cm 2, ta chọn = 0.54 (theo bảng 2-4 – tr30 – tài liệu [1]) Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh Suy ra: == 30[] f Chiều cao phòng lạnh: =+ =2+1 =3 [m] Với: [m] hệ số sử dụng chiều cao phòng lạnh 2.2 Phòng trữ đông 2.2.1 Thông số cho trước - Công suất: E=55 Tấn - Sản phẩm: Thịt heo 2.2.2 Tính toán - Thể tích tải: = [] Với : - E [Tấn] công suất chất tải phòng trữ đông =0,45 []: Định mức chất tải thể tích – theo bảng 2-3 – trang 28 tài liệu [1] Suy ra: = = 122,2 [] - Chiều cao tải: = [m] - Diện tích chất tải: = = = 61,1 [] Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh - Chọn số phòng lạnh: n=2 Diện tích phòng lạnh: = , [] Với: : hệ số kể đến đường lại, diện tích chiếm chổ thiết bị phòng lạnh , ta chọn = 0.70 , theo bảng 2-4 – tr30 – tài liệu [1] Suy ra: == 39,68[] - Chiều cao phòng lạnh : =+ =2+1 =3 [m] Với: [m] hệ số sử dụng chiều cao phòng lạnh 2.3 Bố trí mặt kho lạnh Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT KHO LẠNH Mục đích: chương nhằm xác định chiều dày lớp cách nhiệt, đảm bảo kinh tế, kỷ thuật Ngoài phải đảm bảo không xảy tượng đọng sương bề mặt kết cấu 3.1 Tính cách nhiệt cho tường kho lạnh 3.1.1 Tính cách nhiệt cho tường bao ngoài: Kết cấu số liệu Stt Lớp vật liệu Thép Polyurethane Thép A Phòng cấp đông δ [m] 0,002 0,002 λ [] 58 0,041 58 Ghi Trang 61 [tài liệu 1] Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh - a Thông số cho trước: - Vật liệu: panel lắp ghép - = -35C b Tính toán tường phòng lạnh Hệ số tỏa nhiệt bề mặt tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1] Hệ số tỏa nhiệt bề mặt tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1] Đối với phòng cấp đông nhiệt độ phòng -35 0C Tra bảng 3-3 trang 63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -350C tính cho vách bao ngoài, ta có: Hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường phòng cấp đông =0,19 Ta có : k= Suy : = , [m] ==0,21 m Thực tế chiều dày lớp cách nhiệt chon theo quy chuẩn nên ta chọn , ta có hệ số truyền nhiệt tính toán : ==0.134 - Nhiệt độ đọng sương =27,5C, tra theo đồ thị h-x trang 9, tài liệu [1], với nhiệt độ môi trường t=32,2C, độ ẩm Điều kiện không xảy tượng đọng sương xác định theo công thức (3-7) trang 66 tài liệu [1]: =0,95 , Trong đó: Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh - , hệ số truyền nhiệt tính toán hệ số truyền nhiệt điều kiện đọng sương, - = 23,3, hệ số tỏa nhiệt bên bề mặt tường - =32,2C, =27,5C, = -35C nhiệt độ bên tường, nhiệt độ đọng sương, nhiệt độ buồng lạnh Suy ra: =0.95 =1,55 Vì nên không xảy tượng đọng sương bên bề mặt buồng lạnh - B Phòng trữ đông a Thông số cho trước - Vật liệu: panel lắp ghép - = -18C b Tính toán tường phòng lạnh Hệ số tỏa nhiệt bề mặt tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1] Hệ số tỏa nhiệt bề mặt tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1] - Đối với phòng trữ đông nhiệt độ phòng -180C Tra bảng 3-3 trang 63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -180C tính cho vách bao ngoài, ta có: Hệ số truyền nhiệt tối ưu phòng trữ đông =0,22 Ta có: k= Suy ra: = , [m] ==0,18 m Thực tế chiều dày lớp cách nhiệt chon theo quy chuẩn nên ta chọn , ta có hệ số truyền nhiệt tính toán : ==0,22 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh - Nhiệt độ đọng sương =27,5 C, tra theo đồ thị h-x trang 9, tài liệu [1], với nhiệt độ môi trường t=32,2C, độ ẩm Điều kiện không xảy tượng đọng sương: =0.95 , Trong đó: - , hệ số truyền nhiệt tính toán hệ số truyền nhiệt điều kiện đọng sương, - = 23,3, hệ số tỏa nhiệt bên bề mặt tường - =32,2C, =27,5C, =-18C nhiệt độ bên tường, nhiệt độ đọng sương, nhiệt độ buồng lạnh Suy ra: =0,95 =2,072 Vì nên không xảy tượng đọng sương bên bề mặt buồng lạnh 3.1.2 Tính cách nhiệt tường ngăn: - Để thuận tiện trình lắp đặt sửa chữa sau này, chiều dày lớp cách nhiệt tường ngăn lấy chiều dày tường khắc nghiệt nhất(tường bao ngoài) Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh - Nhiệt độ trung bình logarit - Hệ số truyền nhiệt k theo bảng 8.6 trang 217 tài liệu [1] ta có k=700 Diện tích bề mặt truyền nhiệt F Theo bảng 8.3 trang 204 tài liệu [1] ta chọn bình ngưng KTP-50 với thông số: + + + + + 6.2 Đường kính vỏ ống: D=404 mm Chiều dài ống: L=2,5 m Số ống: n=135 ống Số lối: lối Diện tích bề mặt ngoài: F=49,6 Thiết bị bay 6.2.1 Lựa chọn thiết bị Do Freon hòa tan dầu vào dàn bay Freon hóa dầu lại nhiệt độ (-40) F22 không hòa tan dầu, đầu nhẹ Freon nên tạo thành lớp ván bề mặt thoáng Vì tiết diện ống thiết bị trao đổi nhiệt nhỏ nên lớp ván dầu cản trở bốc Freon làm giảm hiệu dàn bay Nên chọn dàn bay Freon Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh 6.2.2 Cấu tạo, nguyên lí làm việc a) Cấu tạo Chú thích : Đường lỏng tiết lưu vào dàn Búp chia : đặt thẳng đứng,dàn có vĩ ống búp chia có nhiêu lỗ Các ống chia :phải có chiều dài để phân phối lỏng cho Các vĩ ống trao đổi nhiệt : ống đồng có cánh làm lạnh chất khí Ống góp Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh Bẫy dầu để tạo chỗ đọng dầu chạy trở máy nén Đường hạ áp Dàn phun nước để xả tuyết b) Nguyên lí làm việc Đây thiết bị bay kiểu ngập làm lạnh chất lỏng, lỏng môi chất tiết lưu vào phía bình ngập đầy ống trao đổi nhiệt nhận nhiệt chất lỏng chuyển động cưởng bên ống, hóa qua bình tách lỏng thành bảo hòa khô hút máy nén Phụ tải nhiệt 6.2.3 Tính toán a) Phòng trử đông - Nhiệt lượng thiết bị bay - Nhiệt độ trung bình logarit chất tải lạnh(nước muối) môi chất lạnh Theo số liệu trang 236 tài liệu [1] - Hệ số truyền nhiệt k: k=375 Theo số liệu bảng 8.7 trang 236 tài liệu [1] Diện tích bề mặt truyền nhiệt F Theo bảng 8.9 trang 237 tài liệu [1] ta chọn bình bay ᴎTBP-8với thông số: + Đường kính vỏ ống: D=325 mm + Chiều dài ống: L=1,5 m Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh - + Số ống: n=98 ống + Số lối: 20 lối + Diện tích bề mặt ngoài: F=8 Lưu lượng chất tải lỏng (nước muối) Với – nhiệt dung riêng nước muối – khối lượng riêng nước muối = – hiệu nhiệt độ nước vào khỏi thiết bị bay =3 Tra theo trang 241,242 tài liệu [1] => b) Phòng cấp đông - Nhiệt lượng thiết bị bay - Nhiệt độ trung bình logarit chất tải lạnh(nước muối) môi chất lạnh Theo số liệu trang 236 tài liệu [1] - Hệ số truyền nhiệt k: k=375 Theo số liệu bảng 8.7 trang 236 tài liệu [1] Diện tích bề mặt truyền nhiệt F Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh Theo bảng 8.9 trang 237 tài liệu [1] ta chọn bình bay ᴎTBP-25 với thông số: - + Đường kính vỏ ống: D=426mm + Chiều dài ống: L=2,5 m + Số ống: n=184 ống + Số lối: 14 lối + Diện tích bề mặt ngoài: F=25 Lưu lượng chất tải lỏng (nước muối) Với – nhiệt dung riêng nước muối – khối lượng riêng nước muối = – hiệu nhiệt độ nước vào khỏi thiết bị bay =3 Tra theo trang 241,242 tài liệu [1] => 6.3 Tính chọn thiết bị phụ 6.3.1 Bình chứa cao áp a) Mục đích b) Cấu tạo - Để cấp lỏng ổn định cho van tiết lưu, có hệ thống - lạnh lớn trung bình Chứa lỏng môi chất thiết bị khác sửa chửa hệ - thống Vị trí: nằm sau thiết bị ngưng tụ trước van tiết lưu Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh Chú thích : Áp kế , áp kế có ống xiphông để giảm rung cho kim áp kế Van an toàn, van an toàn có van chặn để cô lập sữa chữa van an toàn tác dụng Đường vào lỏng cao áp Đường cân với thiết bị ngưng tụ để lỏng từ bình ngưng chảy xuống bình chứa dễ dàng Đường dự trữ làm đường xả khí không ngưng Ống thuỷ sáng để quan sát mức lỏng bình Đường lỏng cao áp tới van tiết lưu c) Tính chọn bình chứa cao áp Bình chứa cao áp đặt thấp cho dàn cao Công thức 6.3.2 Bình tách dầu a) Mục đích Dung để tách dầu khỏi luồng nén tránh dầu đến bám bẩn bề mặt truyền nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt làm giảm hiệu làm việc Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh b) Cấu tạo Chú thích : 1.Đường vào cao áp Van an toàn Đường cao áp 4.Các nón chắn , thực tế dùng nón khoan lỗ ∅10mm, bước 20mm Miệng phun ngang Tấm chắn dầu khoan lỗ ∅40 mm Ở có mục đích để dòng không sục thẳng vào lớp dầu phía làm văng dầu dầu theo làm giảm hiệu suất tách dầu Đường xả dầu Nguyên lý làm việc: Dầu tách nhờ nguyên nhân: - Giảm vận tốc dòng từ ống nhỏ ống to làm lực quán tính giảm tác dụng trọng lực hạt dầu nặng rơi xuống - Do lực ly tâm ngoặt dòng hạt dầu nặng bị văng va đập vào thành bình rơi xuống Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh -Do vận tốc đột ngột va đập vào chắn Các hạt dầu nặng giữ lại rơi xuống đáy bình c) Tính chọn bình tách dầu Chọn bình tách dầu kiểu ướt dung chung cho hệ thống 6.3.3 Thiết bị hồi nhiệt a) Mục đích Quá nhiệt hạp áp trước hút máy nén để tránh tượng thủy kích Làm lạnh lỏng cao áp trước tiết lưu để giảm tổn thất lạnh tiết lưu b) Cấu tạo 1và 3: Đường vào hạ áp : Lõi sắt bịt hai đầu nhằm để hướng đường dòng tiếp xúc với ống xoắn(6) vừa làm tăng tốc độ dòng nhằm tăng cường trình trao đổi nhiệt 5: Đường vào lỏng cao áp : Ống xoắn Nguyên lý làm việc: Hơi hạ áp vào phía bình trao đổi nhiệt với lỏng cao áp ống xoắn trở thành nhiệt hút máy nén.Hơi phải lấy từ phía để Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh hút dầu máy nén.Lỏng cao áp ống xoắn ngược với chiều dòng để tăng cường qúa trình trao đổi nhiệt.Bình bọc cách nhiệt c Tính chọn thiết bị hồi nhiệt 6.3.4 Tháp giải nhiệt a) Mục đích Giải nhiệt cho nước làm mát thiết bị ngưng tụ, nước làm mát máy nén b) Cấu tạo Chú thích : 1.Quạt hút 2.Tấm chắn để nước khỏi văng Dàn phun nước gồm ống khoan lỗ nghiêng góc 45 đối gắn vàomột ổ xoay để phun nước quay tròn tưới toàn thiết bị Bộ phận làm tươi nước nhằm làm tăng bề mặt tiếp xúc với không khí để tăng hiệu qủa làm mát 5.Van phao cấp nước bổ sung (để bù kượng nước bị gió ngoài) 6.Đường vào nước làm mát Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh 7.Máng nước Đường vào nước làm mát Nguyên lý làm việc: Nước nóng từ thiết bị ngưng tụ vào tháp tưới toàn diện tích tháp nhờ ống tưới nước Sau nước làm tơi nhờ phận làm tơi nứơc nhả nhiệt cho gió chuyển động cưỡng từ lên, nguội trở lại nhiệt độ ban đầu chảy xuống máng bơm trở lại thiết bị ngưng tụ Lượng nước hao hụt theo gió phần nước bốc bổ sung qua đường van phao c) Tính chọn tháp giải nhiệt Lưu lượng nước làm mát Với – nhiệt dung riêng nước – khối lượng riêng nước = – hiệu nhiệt độ nước vào khỏi thiết bị bay = Tra theo trang 241,242 tài liệu [1] => Dựa vào bảng 8.22 trang 272 tài liệu [1], ta chọn tháp giải nhiệt FRK-40 có thông số + Chiều cao: H=2,052 m + Đường kính tháp: D=1,58 m Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh + Lưu lượng: V=8,67 6.3.5 Bình tách khí không ngưng a Mục đích Nhằm loại khí không ngưng khỏi thiết bị ngưng tụ để tăng cường diện tích trao đổi nhiệt b Cấu tạo Chú thích : - Đường hạ áp trước máy nén phải qua bình hồi nhiệt để tránh tượng thuỷ kích 2- Đường vào hỗn hợp khí không ngưng cao áp lấy từ bình chứa cao áp thiết bị ngưng tụ -Đường lỏng cao áp tiết lưu vào ống 4- Đường tiết lưu lỏng cao áp ngưng tụ -Đường xả khí không ngưng Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh Nguyên lý làm việc Hỗn hợp cao áp khí không ngưng từ thiết bị ngưng tụ qua bình chứa cao áp vào không gian hai ống nhả nhiệt cho môi chất lạnh lỏng cao áp tiết lưu vào ống (3) Hơi cao áp ngưng lại thành lỏng chảy xuống qua van tiết lưu (4) vào lại ống Khí không ngưng tụ lại phía qua đường (5) xả 6.3.6 Bình trung gian a Mục đích - Làm mát trung gian hoàn toàn trung áp cấp nén hệ thống lạnh làm giảm công nén nhiệt độ cuối tầm nén cho máy nén cao áp - Tách lỏng, tách dầu khỏi trung áp hút máy nén cao áp - Làm lạnh lỏng cao áp trước tiết lưu để giảm tổn thất lạnh tiết lưu Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh b Cấu tạo Chú thích 11 Đường vào nén trung áp 12 13 Đường lỏng cao áp tiết lưu vào bình 3 Đường trung áp Các nón chắn Ống thuỷ tối van phao Phin lọc Ống xoắn TĐN Đường xả dầu 11 Đường tháo lỏng khỏi bình 10 Đường lỏng cao áp 11 Van an toàn 12 Áp kế 13 Lỗ cân Nguyên lý làm việc c Tính chọn thiết bị Ta tính chọn bình trung gian theo bước trích mục 8.2.1.4 trang 296÷298 tài liệu [3]: -Diện tích truyền nhiệt thiết bị trung gian Qtg qf Ftg = Với: Qtg – Công suất nhiệt trao đổi bình trung gian Qtg = Qql + Qlm Qql: Công suất nhiệt lạnh môi chất trước tiết lưu Qql = GHA.( i5 - i6 ) = 0,181.(553.31-398) =28,11 kW Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh Qlm: Công suất nhiệt làm mát trung gian Qlm = GCA.( i2 - i3 ) = 0,254.(733.12-702,22) = 7,849 kW Suy ra: Qtg = 28,11+7,849 = 35,96 kW qF – Mật độ dòng nhiệt thiết bị ngưng tụ qF = 5000 W/ m2 Qtg qf Suy == 7,192 m2 Ftg = - Đường kính bình trung gian : Di = 4.V π ω Trong đó: + V: Lưu lượng thể tích bình, lưu lượng hút cấp nén cao áp V = GCA v3 = 0,254.0,056= 0,014 m3/s + ω : Tốc độ gas bình, chọn ω = 0,6 m/s Suy ra: Di = 4.V π ω = = 0,172 m Chọn bình trung gian chế tạo sẵn, (Tra bảng 8-19 trang 266-Tài liệu [1] ) π Chọn loại 100 C3 với thông số kỹ thuật + Đường kính : Da = 1000mm + Đường kính : Di = 990 mm + Đường kính ống xoắn: d = 200 mm + Chiều cao: H = 2940mm + Diện tích bề mặt ống xoắn: F = 8,6 m2 + Thể tích bình: V = 00,185 m3 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh + Khối lượng: m = 1230 kg 6.3.7 Các thiết bị khác Chọn thiết bị khác bao gồm: van chiều, van chặn, van tiết lưu, van điện từ ta chọn theo đường kính hệ thống đường ống nối chúng với Tài liệu tham khảo Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi Bài tập kỹ thuật lạnh – Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy Hệ thống máy thiết bị lạnh – Võ Chí Chính Nhiệt động kỹ thuật ... ==0,148 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh CHƯƠNG TÍNH NHIỆT KHO LẠNH Mục đích: xác định tính toán tổn thất nhệt kho lạnh để làm sở tính công suất thiết bị hệ thống lạnh Tổng... có tổn thất Vậy hệ thống xét =0 Vậy ta có tổng tổn thất lạnh: =++ Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh 6000 6000 4000 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh 4.1 Thông số cho trước - Công suất: E=40 - Sản phẩm:... tượng cần làm lạnh, hoá chu trình tiếp tục Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh Nhiệt độ nhiệt: Với: độ nhiệt hút môi chất lạnh R22 => Nhiệt độ lạnh = Trong độ lạnh qua van tiết lưu, chu trình lạnh sử dụng