Đồ án Kỹ thuật Lạnh (Bách Khoa Đà nẵng)

Dưới đây là bản thuyết minh ghi lại toàn bộ quá trình tính toán, thiết kế hệ thống lạnh với đề tài: Thiết kế hệ thống lạnh cấp trữ đông bảo quản thực phẩm. Trong quá trình tính toán thiết kế, sinh viên có tham khảo một số tài liệu sau: 1 Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, Nguyễn Đức lợi, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1999. 2 Bài tập kỹ thuật lạnh,Nguyễn Đức Lợi, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1999. 3 Kỹ thuật lạnh cơ sở, Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy, NXB Giao dục, 1994.

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Ở khoa Nhiệt trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng cũng như các trường đại học kỹ thuật khác, sau khi học xong các học phần lý thuyết: Kỹ thuật lạnh, Chuyên đề lạnh thì sinh viên

bước sang giai đoạn thiết kế đồ án môn học- Đồ án lạnh Đây là một học phần quan trọng và

hữu ích, sinh viên sau khi học xong những học phần lý thuyết có vẻ mơ hồ được trực tiếp bắttay vào công việc thực tế của một kỹ sư Nhiệt lạnh là tính toán thiết kế một hệ thống lạnh Việc vận dụng lý thuyết vào thực tế sẽ củng cố và phát triển hơn những kiến thức lý thuyết đồng thời giúp cho sinh viên được làm quen, tích lủy kinh nghiệm cho công việc tương lai của mình

Dưới đây là bản thuyết minh ghi lại toàn bộ quá trình tính toán, thiết kế hệ thống lạnh

với đề tài: Thiết kế hệ thống lạnh cấp trữ đông bảo quản thực phẩm Trong quá trình tính

toán thiết kế, sinh viên có tham khảo một số tài liệu sau:

[1] Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, Nguyễn Đức lợi, NXB Khoa học và kỹ

thuật, 1999.

[2] Bài tập kỹ thuật lạnh,Nguyễn Đức Lợi, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1999.

[3] Kỹ thuật lạnh cơ sở, Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy, NXB Giao dục, 1994.

Cùng với sự hướng dẫn, dạy bảo tận tình của thầy Nguyễn Thành Văn, Khoa CN Nhiệt

– Điện lạnh, ĐHBK Đà Nẵng, Sinh viên đã hoàn thành bài thuyết minh và bản vẽ hệ thống

Dù đã có nhiều cố gắng nhưng chắc bản thuyết minh này vẫn có những thiếu sót, những điềuchưa hợp lý do dó cần có sự chỉ bảo thêm để sinh viên có thể hoàn thiện

Đà Nẵng, ngày 27, tháng 4 , năm 2010

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Trọng Hiếu

MỤC LỤC

Trang 2

Chương 1: TÍNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH 4

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

Trang 3

Từ xa xưa con người đã biết sử dụng lạnh để phục vụ cho đời sống của mình, như dùng băng tuyết để bảo quản sản phẩm săn bắt được, đó là phương pháp làm lạnh tự nhiên Cho đến ngày nay kỹ thuật lạnh đã phát triển mạnh mẽ và hoàn chỉnh, các hệ thống lạnh ra đời, được sử dụng rộng rãi trong sản suất và đời sống:

- Trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm

- Trong công nghiệp nặng(làm nguội khuôn đúc)

- Trong y tế (sản suất và bảo quản thuốc)

- Trong công nghiệp hóa chất(điều khiển các phản ứng, điều chế các sản phẩm hóa học)

- Trong điều hòa không khí

II Ý nghĩa cấp, trữ đông:

Chế độ bảo quản sản phẩm là vấn đề khá phức tạp và đã được nghiên cứu rất nhiều, nó luôn thay đổi theo điều kiện, tính chất sản phẩm, phương pháp làm lạnh và bảo quản Việc chọn đúng đắn chế độ bảo quản sẽ làm tăng đáng kể thời gian bảo quản sản phẩm Sản phẩm

sẽ được bảo quản ở buồng trữ đông sau khi được xử lý cấp đông

Cấp đông là quá trình cấp lạnh cho sản phẩm, để sản phẩm hoàn toàn hóa cứng, hầu hết nước và dịch trong sản phẩm đều đóng thành băng Nhiệt độ tâm sản phẩm đạt từ 8 C đến

12 C

  , nhiệt độ bề mặt sản phảm đạt từ 12 C đến 18 C , nhiệt độ buồng cấp đông35 C Trữ đông là quá trình bảo quản sản phẩm sau khi sản phẩm được cấp đông ở buồng cấp đông Nhiệt độ buồng trữ đông thường là 18 C

III Nhiệm vụ đề tài:

1 Sản phẩm bảo quản: cá biển.

- Nhiệt độ mùa đông : 13,3C

- Nhiệt độ trung bình cả năm : 25,0C

- Độ ẩm mùa hè : 74%

- Độ ẩm mùa đông : 90%

Chương 1: TÍNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH

Mục đích chương này là xác định kích thước kho lạnh để đảm bảo công suất yêu cầu và

bố trí trong kho lạnh hợp ký để thuận tiện thao tác và giảm thiểu các tổn thất

Trang 4

, [m3]Trong đó :

E [T]: Công suất chất tải phòng cấp đông

gv= 0,45 T/m3 : định mức chất tải thể tích (lấy theo bảng 2-3/[1]/28, tương ứng với sẳn phẩm bảo quản là cá đông lạnh trong hòm gỗ hoặc các tông)

hct [m]: chiều cao chất tải, chọn hct= 2m

βF : hệ số sử dụng diện tích Ở đây ta chọn βF = 0,54(theo bảng 2-4/[1]/30)

E

, [m3]Trong đó :

E [T]: Công suất chất tải phòng cấp đông

Trang 5

hct [m]: chiều cao chất tải, chọn hct= 2m.

βF : hệ số sử dụng diện tích Ở đây ta chọn βF = 0,7(theo bảng 2-4/[1]/30)

1.3 Bố trí mặt bằng kho lạnh:

1 Yêu cầu:

- Phải bố trí các phòng lạnh hợp với dây chuyền công nghệ Sản phẩm đi theo dây

chuyền không gặp nhau không đan chéo nhau

- Quy hoạch phải đạt chi phí đầu tư bé nhất

- Đảm bảo sự vận hành tiện lợi và rẻ tiền

- Mặt bằng kho lạnh phải phù hợp với hệ thống lạnh đã chọn,có khã năng mở rộng

- Mặt bằng kho lạnh đảm bảo kỹ thuật, an toàn phòng cháy chữa cháy

2 Bố trí mặt bằng:

Phòng chế biến

CĐ

TĐ ĐG

Xuất hàng

Trang 6

1 2 3 4 5 6 7 8

9

Chương 2: TÍNH CÁCH NHIỆT KHO LẠNH

Mục đích : chương này nhằm xác định chiều dày lớp cách nhiệt của kết cấu kho lạnh thỏa mãn điều kiện tối ưu về kinh tế và kỹ thuật (giữa lượng lạnh tiết kiệm được và chi phí đầu tư) và đảm bảo tránh hiện tượng đọng sương ở mặt ngoài kết cấu

Trang 7

Các giá trị  ở bảng trên lấy theo bảng 3-1/[1]/61.

b.Tính chiều dày lớp cách nhiệt: CN

Ta có hệ số truyền nhiệt k cho vách phẳng nhiều lớp:

Trang 8

1 2 3 4 5 6 7 8 9

CN: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, CN= 0,047W/mk

i

 ,i : chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của các lớp của kết cấu, trừ lớp 6

2 1

0, 015 0, 2 0,015 0,002 0,005 0,002 0,02

0,36 / W0,9 0,82 0,9 0,18 0,15 0,15 0,9

c Kiểm tra hiện tượng đọng sương:

Theo công thức 3-8/[1]/66, điều kiện để vách ngoài không đọng sương là :

Trang 9

i

2 1

0,015 0,1 0,015 0,002 0,005 0,002 0,02

0,18 / W0,9 1,5 0,9 0,18 0,15 0,15 0,9

Trang 10

2 1

3 4 5 6 7 8 9 10

Theo công thức 3-8/[1]/66, điều kiện để vách ngoài trần không đọng sương là :

Trang 11

tr : hệ số tỏa nhiệt của không khí bên trong phòng lạnh, theo bảng 3-7/[1]/65, ta

tr = 9W/m2k (do bề mặt trong phòng lưu thông không khí cưởng bức vừa phải)

i

2 1

0,3 0,015 0,002 0,005 0,002 0,1 0,015

0,39 / W1,3 0,9 0,18 0,15 0,15 1,5 0,9

Trang 12

Theo công thức 3-8/[1]/66, điều kiện để ngoài không đọng sương là :

Trang 13

Các giá trị  ở bảng trên lấy theo bảng 3-1/[1]/61

i

2 1

0, 015 0, 2 0,015 0,002 0,005 0,002 0,02

0,36 / W0,9 0,82 0,9 0,18 0,15 0,15 0,9

Theo công thức 3-8/[1]/66, điều kiện để vách ngoài phòng không đọng sương là :

Trang 15

i

2 1

0,015 0,1 0,015 0,002 0,005 0,002 0,02

0,18 / W0,9 1,5 0,9 0,18 0,15 0,15 0,9

Theo công thức 3-8/[1]/66, điều kiện để vách ngoài trần không đọng sương là :

Trang 16

ts : nhiệt độ đọng sương, tra theo tn = 37,1C và =74% trên đồ thị I-d ta có : ts= 32C

3 4 5 6 7 8 9 10

11

Trang 17

tr : hệ số tỏa nhiệt của không khí bên trong phòng lạnh, theo bảng 3-7/[1]/65, ta

tr = 9W/m2k (do bề mặt trong phòng lưu thông không khí cưởng bức vừa phải)

i

2 1

0,3 0,015 0,002 0,005 0,002 0,1 0,015

0,39 / W1,3 0,9 0,18 0,15 0,15 1,5 0,9

Theo công thức 3-8/[1]/66, điều kiện để ngoài không đọng sương là :

Trang 18

Tường ngăn giữa phòng cấp đông và trữ đông cũng phải có cách nhiệt để tránh hiện tượng cầu nhiệt, cầu ẩm Lớp cách nhiệt được bố trí ở hai bên tường ngăn và chiều dày mỗi lớp cách nhiệt hai bên tường ngăn giống như chiều dày lớp cách nhiệt tường bao ngoài của phòng lạnh tương ứng.

 Sơ đồ bố trí cách nhiệt tường ngăn:

Trang 19

Chương 3: TÍNH NHIỆT KHO LẠNH

Mục đích : chương này nhằm tính tổng tổn thất lạnh của máy lạnh để làm cơ sở tính chọn máy nén lạnh và các thiết bị khác của hệ thống lạnh

Q3: Tổn thất lạnh do thông gió phòng Tổn thất này chỉ có đối với các phòng lạnh

có phát sinh ra các chất độc hại hoặc mùi hôi thối Ở đây sản phẩm bảo quản là cá đã qua chếbiến nên không cần phải thông gió phòng lạnh nên Q3= 0

1 : tổn thất nhiệt do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che, [W].

Ở đây do các phòng lạnh được đặt trong kho xưởng nên Qbx

1 = 0

Vậy: Q1 = Qdl

1 = ∑ki Fi.∆ti , [W]

Trong đó:

Trang 20

ki[W/m2k]: hệ số truyền nhiệt thực tế của vách thứ i Đối với tường bao ngoài, trần, nền của phòng lạnh thì ki được lấy theo các kết quả tính ở chương 2, còn đối với tường ngăn giữa phòng cấp đông và trữ đông ki được lấy theo bảng 3-5/[1]/64.

Fi: diện tích bề mặt của vách thứ i, [m2]

∆ti: độ chênh nhiệt độ của không khí bên trong và bên ngoài vách thứ i, [C].Đối với tường bao ngoài (không tiếp xúc với phòng đệm, hành lang), trần, nền củaphòng lạnh, ta có:

∆ti = tn – tf = 37,1 – (-35) = 72,1C Đối với tường ngăn giữa phòng cấp đông và phòng đệm (phòng đệm có cửa thông với bên ngoài) thì theo trang 17, tài liệu [1], ta có:

∆ti = 0,7.(tn – tf )= 0,7.[37,1 – (-35)] = 50,5C Đối với tường ngăn giữa phòng cấp đông và phòng trữ đông:

∆ti = tftd – tfcd = -18 – (-35) = 17C Các kích thước của các tường ( chiều dài, chiều rộng, chiều cao), của nền và trần (chiều dài, chiều rộng) được tính theo phần 4.2, tài liệu [1], trang 76

Bảng số liệu và kết quả tính toán:

Kết cấu Kích thước,[m x m] Fi

i [W/m2K] ∆t

i

i[W]

CĐ

-35 C TĐ

-18 C

Trang 21

Trong đó:

E: công suất phòng cấp đông, E = 5T/mẻ

i1:Entanpi của cá khi đưa vào phòng Tra bảng 4-2/[1]/81, ứng với nhiệt độ t1 = 18

Trong đó:

Gbb: khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm Khối lượng bao bì chiếm tới (10 ÷ 30)% khối lượng hàng (theo trang 84, tài liệu [1]), ở đây bao bì bằng kim loại, ta lấy Gbbbằng 30% khối lượng sản phẩm: Gbb=30%E = 0,3.5 = 1,5T/mẻ

Cbb: nhiệt dung riêng của bao bì, ở đây bao bì bằng kim loại nên theo trang 84, tài liệu [1] ta có: Cbb = 0,45kj/kgK

t1, t2 : nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh bao bì, lấy bằng nhiệt độ của sản phẩm trước và sau khi cấp đông: t1 = 18C, t2 = -15C

τ : thời gian cấp đông cho 1 mẻ cá, τ =11h

=> Qbb

2 = 1,5.1000.0, 45.(18 35)

11.3600

 = 0,563kW = 563WVậy tổng tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì là:

Trang 22

350: nhiệt lượng do 1 người thải ra khi làm việc nặng nhọc.

n : là số người làm việc trong phòng Vì phòng có diện tích nhỏ hơn 200 m2 nên chọn n = 2

5 Công suất lạnh yêu cầu của máy nén :

Công suất lạnh yêu cầu của máy nén 0

MN

Q được xác định theo công thức sau:

0 0

MN k Q Q

ta chọn k = 1,1 (theo trang 92, tài liệu [1])

Trang 23

b: hệ số kể đến thời gian làm việc của máy nén Do đây là kho lạnh, dự tính máy nén làm việc 22h trong ngày đêm, nên ta chọn b = 0,9 (theo trang 92, tài liệu [1]).

Vậy công suất lạnh yêu cầu của máy nén là:

0

1,1.62075,92

75870,57W0,9

Q1: Tổn thất lạnh do truyền nhiệt qua kết cấu bao che, [W]

Q2: Tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì Đối với phòng trữ đông, do bao

bì đã được làm lạnh ở phòng cấp đông nên Q2= 0

Q3: Tổn thất lạnh do thông gió phòng Tổn thất này chỉ có đối với các phòng lạnh

có phát sinh ra các chất độc hại hoặc mùi hôi thối Ở đây sản phẩm bảo quản là cá đã qua chếbiến nên không cần phải thông gió phòng lạnh nên Q3= 0

1 : tổn thất nhiệt do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che, [W].

Ở đây do các phòng lạnh được đặt trong kho xưởng nên Qbx

Fi: diện tích bề mặt của vách thứ i, [m2]

∆ti: độ chênh nhiệt độ của không khí bên trong và bên ngoài vách thứ i, [C].Đối với tường bao ngoài (không tiếp xúc với phòng đệm, hành lang), trần, nền củaphòng lạnh, ta có:

∆ti = tn – tf = 37,1 – (-18) = 55,1C Đối với tường ngăn giữa phòng trữ đông và phòng đệm (phòng đệm có cửa thông với bên ngoài) thì theo trang 17, tài liệu [1], ta có:

Trang 24

∆ti = 0,7.(tn – tf )= 0,7.[37,1 – (-18)] = 38,6C Đối với tường ngăn giữa phòng trữ đông và phòng cấp đông:

∆ti = tftd – tfcd = -35– (-18 ) = -17C Các kích thước của các tường ( chiều dài, chiều rộng, chiều cao), của nền và trần (chiều dài, chiều rộng) được tính theo phần 4.2, tài liệu [1], trang 76

Bảng số liệu và kết quả tính toán:

Kết cấu Kích thước,[m x m] Fi

i [W/m2K] ∆t

i

i[W]

CĐ

-35 C TĐ

-18 C

Trang 25

350: nhiệt lượng do 1 người thải ra khi làm việc nặng nhọc.

n : là số người làm việc trong phòng Vì phòng có diện tích nhỏ hơn 200 m2 nên chọn n = 2

4 Công suất lạnh yêu cầu của máy nén :

Công suất lạnh yêu cầu của máy nén 0

MN

Q được xác định theo công thức sau:

0 0

MN k Q Q

0

Q

 : tổng nhiệt tải của máy nén đối với một nhiệt độ bay hơi, Q0= Q0

Trang 26

b: hệ số kể đến thời gian làm việc của máy nén Do đây là kho lạnh, dự tính máy nén làm việc 22h trong ngày đêm, nên ta chọn b = 0,9 (theo trang 92, tài liệu [1]).

Vậy công suất lạnh yêu cầu của máy nén là:

0

1,06.5407,73

6369,1W0,9

MN

Chương 4: LẬP CHU TRÌNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN

Mục đích chương này: trên cơ sở công suất nhiệt yêu cầu của kho lạnh để tính ra công

suất yêu cầu của các thiết bị khác trong hệ thống lạnh để tính chọn chúng

4.1 Tổng quát:

1 Chọn môi chất lạnh:

Trong hệ thống lạnh này sử dụng môi chất lạnh là R22, có công thức hóa học là

CHClF2, do R22 có những ưu điểm so với các môi chất khác như sau:

- So với NH3 là chất rất độc,R22 không độc;

- R22 không cháy nổ trong khi NH3 dễ cháy và nổ;

- R22 không đắt lắm, dễ vận chuyển và bảo quản;

- R22 không ăn mòn kim loại trong khi NH3 ăn mòn kim lại đen, khi có ẩm NH3 gây ăn mòn kim loại màu và hợp kim của chúng;

- Trong khi NH3 xì hở sẽ làm hỏng sản phẩm lạnh bảo quản thì R22 nếu xì hở củng không làm hỏng sản phẩm lạnh;

- R22 không hòa tan nước nhưng so với R12 mức độ hòa tan nước của nó lớn gấp 5 lần nên nguy cơ tắc ẩm củng giảm đi so với R12;

- Năng suất lạnh riêng thể tích của R22 lớn hơn của R12 khoảng 1,6 lần;

- Nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển (-40,80C) và nhiệt độ đông đặc (-1600C) của R22 thấphơn so với NH3 và R12;

- Trong khi NH3 dẫn điện ở cả thể hơi, lỏng, rắn thì R22 không dẫn điện ở thể hơi

Tuy nhiên R22 cũng có một vài nhược điểm như: hòa tan hạn chế dầu gây khó khăn phức tập cho việc bôi trơn, ở nhiệt độ từ -400C đến -200C thì không hòa tan dầu; không hòa tan trong nước nên dễ gây tắc nghẽn hệ thống khi có nước lọt vào; không màu, có mùi thơm nhẹ nên khó phát hiện khi rò rỉ; mức độ phá hủy tầng ozon của R22 nhỏ nhưng nó lại gây hiệu ứng nhà kính

Nhìn chung R22 vẫn là môi chất lạnh có độ hoàn thiện nhiệt động tương đối cao, hiện nay nó được sử dụng rộng rãi trong làm lạnh thực phẩm và điều hòa không khí

2 Chọn môi trường giải nhiệt:

Ta chọn môi trường giải nhiệt là nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt để làm mát bình ngưng bởi vì: hệ thống lạnh được đặt ở vùng nông thôn dư thừa về nguồn nước, trong khí đó nước lại có hệ số tỏa nhiệt cao hơn rất nhiều so với không khí nên làm mát tốt hơn và nước cũng ít chịu ảnh hưởng của thời tiết hơn so với không khí

 Tính nhiệt độ nước vào bình ngưng tw1 theo công thức trang 11, tài liệu [1]:

tw1 = tư + (3÷5)0CTrong đó:

tư là nhiệt độ nhiệt kế ướt của không khí, tư được xác định trên đồ thị I-d theo các thông số tn = 37,1C và độ ẩm φ = 74% , ta có tư = 32C

 tw1 = 32 + (3÷5)0C = (35÷37)0C

Ta chọn tw1= 370C (do tháp giải nhiệt ở đây là loại tháp nhỏ)

Định dạng
Số trang	46
Dung lượng	1,77 MB
File đính kèm	BanveCad.rar (309 KB)