ĐỒ ÁN TỦ CẤP ĐÔNG THỰC PHẨM

từ lâu con người đã biết tận dụng lạnh của thiên nhiên để ướp lạnh bảo quản thực phẩm. Bắt đầu từ thế kỷ 19, các phương pháp làm lạnh nhân tạo đã ra đời và phát triển đến đỉnh của cao khoa học hiện đại. Ngày nay , kỹ thuật lạnh đã đi sâu vào nhiều lĩnh vực khoa học, mà trong đó nó không thể thiếu đối với các ngành công nghệ thực phẩm. Các sản phẩm như thịt, cá rau quả.. nhờ có quá trình bảo quản lạnh mà có thể vận chuyển đến những nơi xa hoặc bảo quản trong thời gian dài mà không bị hư thối. Điều này nói lên tầm quan trọng của kỷ thuật lạnh trong đời sống con người.

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

LỜI NÓI ĐẦU 3

Phần 1: TỔNG QUAN 4

Phần 2 : TÍNH KÍCH THƯỚC TỦ 8

Phần 3 : TÍNH CÁCH NHIỆT - CÁCH ẨM 10

Phần 4 :TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT TỦ 14

Phần 5 : TÍNH CHỌN MÁY NÉN 17

Phần 6 : THIẾT BỊ NGƯNG TỤ 25

Phần 7 : THIẾT BỊ BAY HƠI 34

Phần 8 : CÁC THIẾT BỊ KHÁC 36

Phần 9 : GIÁ THÀNH HỆ THỐNG 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

LỜI NÓI ĐẦU

Từ lâu con người đã biết tận dụng lạnh của thiên nhiên để ướp lạnh bảo quản thực

phẩm Bắt đầu từ thế kỷ 19, các phương pháp làm lạnh nhân tạo đã ra đời và phát triển đến

đỉnh cao của khoa học hiện đại

Ngày nay, kỹ thuật lạnh đã đi sâu vào nhiều lĩnh vực khoa học, mà trong đó nó không thể thiếu đối với ngành công nghệ thực phẩm Các sản phẩm như thịt, cá, rau quả,…nhờ có quá trình bảo quản lạnh mà có thể vận chuyển đến những nơi xa hoặc bảo quản trong thời gian dài mà không bị hư thối Điều này nói lên tầm quan trọng của kỹ thuật lạnh trong cuộc sống con người

Nước ta với hệ thống đường bờ biển dài nên tiềm năng thủy hải sản rất lớn Mặt khác, với một nước nông nghiệp như chúng ta thì việc ứng dụng kỹ thuật làm lạnh để bảo quản các mặt hàng bảo đảm tốt cho việc xuất khẩu cũng như tiêu thụ nội địa là rất cần thiết Hiện nay, để đáp ứng được nhu cầu trên các xí nghiệp đang dần thay đổi và nâng cao chất lượng công

nghệ làm lạnh

Do thời gian và kiến thức có hạn, mặt khác do chưa có kinh nghiệm thực tế Trong quá trình tính toán, thiết kế chắc chắn còn nhiều thiếu xót, rất mong những ý kiến đóng góp và chỉ dạy của thầy cô

Em chân thành cảm ơn các thầy cô đã chỉ dạy và giúp đỡ tận tình để em có thể hoàn

thành tốt đồ án này

Phần 1: TỔNG QUAN

I) Nhiệm vụ:

Thiết kế tủ cấp đông tiếp xúc với các thông số:

 Năng suất : 1000kg/mẻ

 Dùng môi chất là NH3

 Các thông số kỹ thuật khác được tự chọn phù hợp

II) Tầm quan trọng của kỹ thuật lạnh :

Trong quá trình bảo quản nông sản và thực phẩm, đặc biệt là các nước nhệt đới nóng ẩm Nông sản rất dễ bị phá hỏng hoặc làm giảm chất lượng, gây thiệt hại lớn cho sản xuất Nguyên nhân gây hỏng có nhiều nhưng tập trung ở các nguyên nhân sau:

 Trong thực phẩm luôn tồn tại các hệ enzyme, các vi sinh vật, đồng thời do xâm nhập của vi sinh vật từ ngoài vào, làm tăng nguy cơ hư hỏng của nông sản thực

phẩm

 Phát sinh các độc tố làm giảm chất lượng và không đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh

an toàn thực phẩm Kết quả là do quá trình phân hủy các thành phần của thực phẩm tạo

ra ( như thủy phân protein, glucid, lipid…)

Các quá trình phá hủy trên chủ yếu do nhiệt độ của sản phẩm và độ ẩm của nó Ơû nhiệt độ và độ ẩm cao kích thích các hoạt động của enzyme và vi sinh vật Chính vì lý

do đó người ta phải giảm ẩm của nông sản trong điều kiện nhiệt độ bình thường hoặc muốn đảm bảo tươi cho rau quả thì cần phải giảm nhiệt độ xuống Việc hạ thấp nhiệt độ nhằm hạn chế hoạt động của enzyme và vi sinh vật, sản phẩm có thể bảo quản lâu hơn

Kỹ thuật lạnh không những có vai quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm mà nó còn được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác

Trong ngành hàng không và du hành vũ trụ, máy bay hoặc con tàu vũ trụ phải làm việc trong rất nhiều điều kiện khác nhau Nhiệt độ bên ngoài có lúc tăng lên hàng ngàn độ nhưng có lúc lại hạ xuống dưới -1000C Kỹ thuật lạnh khi đó giúp các nhà khoa học kiểm tra xem máy bay hoặc con tàu vũ trụ có làm việc được trong các điều kiện tương tự

Trong khai thác dầu mỏ, hầm lò càng sâu, nhiệt độ càng cao và độ ẩm càng lớn

Nhờ có kỹ thuật lạnh người ta mới có thể điều tiết được không khí trong hầm lò bảo

đảm điều kiện làm việc của công nhân Đối với các lò xây dựng ở vùng đầm lầy, nhờ có kỹ thuật lạnh làm đông cứng đất ướt, mới có thể xây dựng được hầm lò

Các công trình ngầm quân sự và dân sự cũng có sự hỗ trợ của kỹ thuật lạnh để đảm bảo nhiệt độ, độ ẩm và thành phần không khí như hầm ngầm …

Chính vì vậy, kỹ thuật lạnh từ khi ra đời đã phát triển nhanh chóng và ngày càng

đóng một vai trò quan trọng trong công nghiệp sản xuất, gia công, chế biến, bảo quản và nghiên cứu khoa học…

III) Kỹ thuật làm lạnh thực phẩm :

Chế độ làm lạnh thực phẩm liên quan chặt chẽ giữa các thông số như nhiệt độ, độ ẩm, thời gian nhằm đảm bảo chất lượng thực phẩm

Dưới đây là một số phương pháp làm lạnh thực phẩm :

 Làm lạnh thịt trong môi trường không khí : thịt để cả con treo trên móc hoặc trên

xe đẩy Chế độ làm việc như sau :

 Trước khi xếp thịt vào : tkk = -3÷-20C, ÷

 Trong quá trình làm lạnh : tkk = -1÷00C, ÷

 Quá trình làm lạnh kết thúc khi nhiệt độ tâm đùi con thịt đạt 40C, bề mặt thịt khô ráo (18 ÷24h)

 Làm lạnh thịt trong môi trường ẩm : tạo môi trường ẩm bằng cách phun nước

muối lạnh dưới dạng sương mù để làm lạnh không khí Phương pháp này tránh giảm khối lượng sản phẩm nhưng mặt sản phẩm bị ướt và thấm muối Khắc phục hiện tượng này nhờ bao gói sản phẩm bằng nilon

 Làm lạnh cá : thường làm lạnh cá đến nhiệt độ đóng băng của dịch bào (tdb = 0,6 ÷ 2 ) Cá có thể làm lạnh bằng các môi trường khác nhau :

- Trong môi trường không khí tkk = -3 ÷-20C, chất lượng giảm

 Trong môi trường rắn (ướp nước đá) : người ta có thể dùng nước đá sản xuất từ nước biển ngay trên tàu đánh cá để ướp Nhiệt độ tan của nước đá có thể hạ xuống (-1,5 ÷ 2,10C ), sẽ làm lạnh nhanh và kéo dài thời gian bảo quản

 Trong môi trường lỏng : đó là dung dịch NaCl lạnh, nước biển làm lạnh đến nhiệt độ gần nhiệt độ điểm đóng băng là (-1,50C)

 Làm lạnh rau quả : làm lạnh và bảo quản lạnh kéo dài thời gian sử dụng, bảo

đảm chất lượng Rau quả sau khi thu hoạch được làm lạnh nhanh theo phương pháp :

 Trong phòng có không khí tuần hoàn cưỡng bức

 Trong các toa tàu, xe lạnh

 Làm lạnh kiểu xối

 Làm lạnh kiểu chân không

IV) Các phương pháp lạnh đông thực phẩm :

1 Phương pháp lạnh đông chậm :

Trong quá trình lạnh đông chậm, nhiệt độ không khí cao hơn -250C , vận tốc không khí đối lưu nhỏ hơn 1 m/s, do đó thời gian lạnh đông kéo dài 15-20h tùy theo kích thước

và loại thực phẩm Nhược điểm của phương pháp này là do số tinh thể đá hình thành

trong gian bào rất ít nên kích thước lớn, va chạm làm rách màng tế bào, phá hủy cấu

trúc của mô tế bào sản phẩm Khi sản phẩm tan đá dịch bào trong sản phẩm chảy ra

làm giảm chất lượng, nhiễm trùng sản phẩm…

2 Phương pháp lạnh đông nhanh :

Môi trường làm lạnh đông nhanh thường là không khí hoặc chất lỏng Chất lỏng

thường là dung dịch muối nhằm hạ thấp nhiệt độ đóng băng của dung dịch ,tuy nhiên nó có thể gây bẩn cho sản phẩm và hư hỏng các thiết bị Môi trường không khí tuy hệ số truyền nhiệt nhỏ và sản phẩm dễ bị oxy hóa, hao hụt khối lượng nhưng tiện lợi nên được dùng phổ biến hơn Không khí lạnh có nhiệt độ nhỏ hơn -350C, vận tốc đối lưu

3÷4 m/s (cho phòng nhỏ, hầm đông lạnh), vận tốc 5 m/s (cho thiết bị lạnh đông nhanh) Thời gian làm lạnh đông nhanh thường từ 2÷4h Sản phẩm lạnh đông do đó có nhiều đá bé hình thành ở tế bào và gian bào nên không phá hủy tế bào, đảm bảo 95% chất lượng tươi sống

3 Phương pháp lạnh đông cực nhanh :

Cấp độ cấp đông lớn hơn hoặc bằng 15cm/h, thời gian cấp đông dưới 20ph.Phương pháp lạnh đông cực nhanh làm tăng năng suất từ 40÷50 lần, giẩm hao hụt sản phẩm 3÷4 lần, đảm bảo nguyên vẹn chất lượng sản phẩm tươi sống Người ta dùng nito lỏng (phụ phẩm của công nghiệp sản xuất oxy lỏng ) để làm đông cực nhanh sản phẩm tươi sống Dùng nito lỏng có các ưu điểm sau :

 Nitơ lỏng bay hơi ở áp suất thường cho nhiệt độ ở -1960C

 Nitơ lỏng gần như trơ nên hạn chế sản phẩm bị oxy hóa

 Phương pháp này cho phép tiêu diệt nhiều vi sinh vật hơn các phương pháp

khác

V) Giới thiệu tác nhân lạnh NH 3 :

NH3 được sử dụng nhiều trong máy lạnh hơi có máy nén lạnh pittong cũng như

trong máy lạnh hấp thụ với nhiệt độ đóng băng t0 gần bằng -750C Amoniac có những đặc điểm sau đây :

Ưu điểm :

 Thể tích riêng ở trong vùng nhiệt độ bay hơi thường tương đối nhỏ nên giảm kích thước máy nén, đặc biệt đối với máy nén pittong

 Có mùi khó chịu, dễ phát hiện khi rò rỉ ra môi trường

 Ít tan trong dầu bôi trơn, đỡ ảnh hưởng đến quá trình bôi trơn và đỡ ảnh hưởng đến chất lượng của tác nhân

 Amoniac không có tác dụng ăn mòn thép, nếu có lẫn nước nó sẽ ăn mòn kẽm, đồng thau và những hợp kim đồng khác, trừ hợp kim đồng có phospho

 Năng suất lạnh riêng khối lượng q0 (kJ/kg) lớn nên lưu lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống nhỏ, phù hợp cho máy lạnh có năng suất trung bình và lớn

 Các tính chất trao đổi nhiệt, hệ số tỏa nhiệt khi sôi và ngưng tụ tương đương với nước nên không cần tạo cánh trong các thiết bị trao đổi nhiệt với nước

 Tính lưu động cao, tổn thất áp suất trên đường ống, các cửa van nhỏ, cho nên các thiết bị này khá gọn nhẹ

Phần 2 : TÍNH KÍCH THƯỚC TỦ

I Chọn thông số ban đầu :

1 Các thông số thời tiết :

 Địa điểm đặt tủ : thành phố Hồ Chí Minh

 Nhiệt độ không khí mùa hè năm 2009 : 37,30C

 Độ ẩm : = 74%

2 Thông số sản phẩm :

Quá trình tính toán dựa trên các số liệu ban đầu của thịt bò Các sản phẩm thịt bò sau khi thu hoạch, qua chế biến sơ bộ được đưa vào phòng chờ đông, nhiệt độ của thịt sẽ được làm lạnh xuống khoảng 100C ÷120C Sau đó thịt đưa vào tủ cấp đông, sau thời gian khoảng hơn 4h thì sản phẩm sẽ được kết đông, nhiệt độ trung bình sản phẩm sau cấp đông khoảng -180C Sau đó thịt được đưa vào hộp, và chuyển qua giai đoạn trữ

đông

3 Thông số kỹ thuật của tủ cấp đông :

 Các thông số kỹ thuật :

 Kiểu cấp đông trực tiếp, tiếp xúc 2 mặt

 Nhiệt độ sản phẩm đầu vào : 10 ÷120C

 Nhiệt độ trung bình của sản phẩm sau cấp đông : -180C

 Nhiệt độ tâm sản phẩm sau cấp đông : -120C

 Thời gian cấp đông (cấp dịch từ bình trống tràn ) : 4 ÷6h

 Khay cấp đông loại : 10kg

 Môi chất lạnh : NH3.

 Vị trí đặt tủ : được đặt trong phòng chế biến lạnh, nhiệt độ trong phòng

khoảng 150C Tủ nằm trước thiết bị mạ băng và nằm sau phòng chờ đông trong quy trình công nghệ chế biến thịt phi lê

II Kích thước, số lượng khay và tấm lắc :

Chọn tủ cấp đông tiếp xúc hiệu Searefico, các thông số kỹ thuật chọn theo bảng

6-8, TL [1]

 Kích thước tấm lắc :

D x R x C = 2020 x 1220 x 22 (mm)

 Số lượng tấm lắc : 11

 Kích thước khay theo tiêu chuẩn (bảng 4-7, TL [1])

 D x R x C = 600 x 240 x 50

 Vật liệu : nhôm tấm, dày 2mm

 Khối lượng : 1.3 kg

 Nhiệt dung riêng : Cp = 0.921 KJ/kg.K

 Khối lượng thực phẩm mỗi khay : 10kg

 Số khay tổng cộng : 100 khay

 Mỗi tấm lắc có : 10 khay

III Tính sơ bộ kích thước tủ :

Kích thước tủ cấp đông được xác định dựa vào kích thước và số lượng tấm lắc

 Xác định chiều dài bên trong tủ :

 Chiều dài các tấm lắc : l1 = 2020 (mm)

 Chiều dài bên trong tủ cấp đông bằng chiều dài các tấm lắc cộng với khoảng hở hai đầu Khoảng hở hai đầu các tấm lắc vừa đủ để lắp các ống góp, không gian lắp đặt và co giãn các ống mềm và lắp các ống dẫn hướng các tấm lắc Chọn khoảng hở đó là 400 mm Vậy chiều dài trong tủ là :

L1 = 2020 + 400 × 2 = 2820 (mm)

 Xác định chiều rộng bên trong tủ :

 Chiều rộng bên trong tủ bằng chiều rộng của các tấm lắc cộng thêm khoảng hở hai bên là 125 mm

W1 = 1220 + 2×125 = 1470 (mm)

 Xác định chiều cao bên trong tủ :

 Khoảng cách cực đại giữa các tấm lắc là 105 mm

 Chiều cao bên trong tủ :

H = N × 105 + h1 + h2 Trong đó :

N = 10 : số khoảng hở giữa các tấm lắc

h1 : khoảng hở phía dưới cùng các tấm lắc, h1 = 100 (mm)

h2 : khoảng hở phía trên, h2 = 400 ÷ 450 (mm) Chọn h2 = 450 (mm)

Khi đó : H = 10 ×105 + 100 + 450 = 1600 (mm)

Chú ý : Các kích thước trên chưa kể đến chiều dày của lớp vỏ tủ

Dựa vào các thông số trên, ta có thể chọn tủ cấp đông tiếp xúc hiệu SEA CF-1000 có kích thước phủ bì là : 3300 x 1760 x 1995 (mm)

Phần 3 : TÍNH CÁCH NHIỆT - CÁCH ẨM

I Tính cách nhiệt :

1 Vật liệu cách nhiệt :

Chất cách nhiệt có nhiệm vụ hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ ngoài môi trường có nhiệt độ cao vào trong Chọn vật liệu cách nhiệt phải thỏa mãn các yêu cầu :

 Hệ số dẫn nhiệt nhỏ

 Khối lượng riêng nhỏ

 Độ thấm hơi nước nhỏ

 Độ bền cơ học và độ dẻo cao

 Bền ở nhiệt độ thấp và không ăn mòn các vật liệu xây dựng tiếp xúc nó

 Không cháy hoặc không dễ cháy

 Không bắt mùi và không có mùi lạ

 Không gây nắm mốc và phát sinh vi khuẩn

 Không độc hại đối với cơ thể người

 Không độc hại đối với sản phẩm bảo quản, làm biến chất và giảm chất lượng sản phẩm

 Vận chuyển, lắp ráp, sửa chữa, gia công dễ dàng

 Rẻ tiền và dễ kiếm

 Không đòi hỏi sự bảo dưỡng đặc biệt

Hiện nay, polystrol và polyurethan được sử dụng rộng rãi nhất để cách nhiệt

Polyurethan có ưu điểm lớn là tạo bọt không cần gia nhiệt nên dễ dàng tạo bọt

trong các thể tích rỗng bất kỳ Chính vì vậy polyurethan được sử dụng để phun cách nhiệt cho tủ lạnh gia đình, tủ lạnh thương nghiệp, cách nhiệt đường ống, chế tạo

các tấm lắp ghép cho buồng lạnh lắp ghép, với hiệu quả cách nhiệt và hiệu quả

kinh tế cao

Ơû đây ta chọn vật liệu cách nhiệt là polyurethan

2 Tính chiều dày cách nhiệt :

Cấu tao lớp vỏ như hình vẽ :

Thép không gỉpolyurethan

cn

11

 hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i , W/mK

Các thông số tra được :

Vật liệu i , m i ,

W/mK Polyurethan rót ngập 0.02 Thép không gỉ ( OXH10T) 0.002 16.3

10

2 

 W/m2K ( bề mặt trong buồng đối lưu cưỡng bức )

1.05.10

13

.16

2

*002.08

119.0

102

102.0

1.03.16

2

*002.081

11

1

1

2 2

1 1

3 Tính kiểm tra đọng sương trên bề mặt ngoài vách :

Mật độ dòng nhiệt có thể tính theo nhiều cách trong đó có hai cách :

)(

)(

1 1 1

2 1

w

t t q

t t k q

1 1 1

t t

t t





 Trong đó : t1 , t2 : nhiệt độ ngoài và trong vách tủ

tw1 : nhiệt độ tại bề mặt vách ngoài

1 : hệ số cấp nhiệt phía ngoài tủ

k : hệ số truyền nhiệt tổng quát qua vách

Điều kiện không đọng sương là tw1 phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương ts Hoặc :

2 1

s 1 1

t

t t

t k

1 1

95.0

t t

t t



Vậy khi tính ta kiểm tra : k < ks

4015

1315

*8

*95





Vậy vách ngoài không đọng sương

II Tính kiểm tra đọng ẩm :

Đối với tủ cấp đông, vỏ tủ cấp đông được chế tạo bằng kim loại nên hoàn toàn không có ẩm lọt vào lớp cách nhiệt nên không có hiện tượng ngưng tụ ẩm trong lòng kết cấu

Phần 4 :TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT TỦ.

Dòng nhiệt cần thiết cho tủ cấp đông :

Q = Q1 + Q2 + Q3 +Q4

Trong đó :

 Q1 : dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che

 Q2 : nhiệt làm lạnh sản phẩm

 Q3 : nhiệt làm lạnh khay cấp đông

 Q4 : nhiệt làm lạnh nước châm

 Các tổn thất khác

1 Nhiệt qua kết cấu bao che : Q 1

)(

F : diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m2

t1 :nhiệt độ môi trường ngoài, 0C

t2 : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C

2 Nhiệt làm lạnh sản phẩm :

M = 1000 : Khối lượng sản phẩm tính cho một mẻ , kg/ mẻ

t = 4h : thời gian một mẻ cấp đông ,s

h1 = 270.8 kJ/kg ( sản phẩm thịt bò ở 120C )

h2 = 22.2 kJ/kg ( sản phẩm thịt bò ở -120C )

Vậy : (270 22.2) 17.208

3600

*4

M : tổng khối lượng khay cấp đông, kg

Cp : nhiệt dung riêng của vật liệu khay cấp đông

t1, t2 : nhiệt độ khay trước và sao cấp đông

 Số khay : 360 khay

 Một khay nặng khoảng 1.5kg, M = 360*1.5 = 540 kg

 Khay cấp đông được làm bằng nhôm có Cp = 0.896 kJ/kg.K

 t1 = 150C

 t2 = -400C

 t = 4h

Vậy : Q3 = 1.848 KW

4 Nhiệt làm lạnh nước châm :

𝑄4 =M ∗ q0

t

M : khối lượng nước châm, kg

q0 : nhiệt lượng cần làm lạnh 1kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ sau cùng của sản

phẩm, kJ/kg

t : thời gian cấp đông, h

Khối lượng nước châm chiếm khoảng 5% khối lượng hàng cấp đông, thường người ta châm dày khoảng 0.5 – 1mm

 Khối lượng nước châm : M = 5%*(360*2) = 36 kg

 t= 4h

 q0 = Cpn*t1 + r + Cpđ*|t2|

 Cpn = 4.186 kJ/kg.K : nhiệt dung riêng của nước

 r= 333.6 kJ/kg nhiệt đông đặc

 Cpđ = 2.09 kJ/kg.K : nhiệt dung riêng của đá

 t1 = 50C : nhiệt độ nước đầu vào

 t2 = -120C : nhiệt độ sau của đá

q0 = 379.61 kJ/kg

Vậy : Q 4 = 0.949 KW

5 Các tổn thất khác : nhiệt cần làm lạnh hệ thống cùm các tấm lắc, các ống góp môi

chất…tổn thất này chiếm khoảng 10-20%

Như vậy nhiệt lượng cần thiết là :

Q =1.2( Q1 + Q2 + Q3 + Q4 )= 24.394 KW

Phần 5 : TÍNH CHỌN MÁY NÉN

I Chọn các thông số của chế độ làm việc :

1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t 0 :

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

0

t  b

tb : nhiệt độ buồng lạnh

∆t0 : hiệu nhiệt độ yêu cầu

Chọn nhiệt độ trong tủ là : tb = -400C

Hiệu nhiệt độ tối ưu được chọn là: ∆t0 = 8 – 130C Chọn ∆t0 = 100C

Vậy t0 = -40 –10 = -500C

2 Nhiệt độ ngưng tụ t k : phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bị

ngưng tụ Chọn thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước thành phố có tuần hoàn :

k w

t  2

tw2 : nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng

∆tk : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, ∆tk = 3-50C, chọn ∆tk = 50C

Nhiệt độ nước đầu vào và ra chênh lệch nhau 2 – 60C và phụ thuộc vào kiểu bình

ngưng

C t

1

2  (26)Chọn bình ngưng ống vỏ nằm ngang :

C t

t w2  w150

Ta có : tkk = 37.30C và = 74% , tra giản đồ không khí ẩm ta có tư = 330C

Khi sử dụng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt lấy nhiệt độ nước vào bình ngưng cao hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt 3 – 40C

Chọn tw1 = 33 + 3 = 360C

C

t w2 365410



Vậy nhiệt độ ngưng tụ : tk = 41 + 5 = 460C

3 Nhiệt độ quá lạnh t ql :

Nhiệt độ môi chất lạnh trước khi vào van tiết lưu Nhiệt độ quá lạnh càng thấp năng suất lạnh càng lớn , vì vậy người ta cố gắng hạ nhiệt độ quá lạnh xuống càng

thấp càng tốt

C t

Là nhiệt độ của hơi trước khi vào máy nén Nhiệt độ hơi hút bao giờ cũng lớn hơn

nhiệt độ sôi của môi chất Để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng, người ta bố trí

bình tách lỏng và phải đảm bảo hơi hút vào máy nén nhất thiết phải là hơi quá nhiệt

Nhiệt độ hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi từ 5 – 150C

041.0

83.1

Vì vậy ta chọn chu trình nén 2 cấp bình trung gian có ống xoắn

Aùp suất trung gian : p tg  p k *p0  1.83*0.0410.274 MPa

Sơ đồ chu trình lạnh :

Ta có giãn đồ logP – h của chu trình :

10

45

1'

3

21

9

hlgP

 Chu trình hoạt động như sau :

Hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi, được loại bỏ lỏng ở bình tách lỏng và được dẫn đến

máy nén thấp áp thực hiện quá trình nén thấp áp ( 2) Hơi NH3 ra khỏi máy nén đưa đến bình chứa trung gian và cho trao đổi nhiệt với dòng lỏng (5) và (6) đi từ thiết bị ngưng tụ Hơi NH3

bão hoà khô (3) được dẫn về máy nén thực hiện quá trình nén cao áp Hơi NH3 ra khỏi máy

nén (4) sẽ qua thiết bị ngưng tụ vỏ ống nằm ngang , tại đây nó nhả nhiệt cho dòng nước lạnh và ngưng tụ Lỏng NH3 (5) được dẫn về bình chứa cao áp Tại đây sẽ tách bớt phần hơi chưa

ngưng Dòng lỏng (5) được tách thành 2 dòng , một dòng qua van tiết lưu 1 thành dòng (6)

nhằm làm lạnh bớt dòng hơi (2) từ máy nén và đưa vào bình chứa trung gian , dòng còn lại sau khi qua ống xoắn trao đổi nhiệt với dòng lỏng (6) , qua van tiết lưu 2 sẽ được đưa vào bình tách lỏng và đưa vào dàn lạnh Sau khi thực hiện quá trình trao đổi nhiệt , NH3 sẽ được tách lỏng tại bình tách lỏng rồi đưa vào máy nén tiếp tục thực hiện chu trình mới

 Các quá trình của chu trình :

o 1 – 1’ quá nhiệt hơi hút

o 1 – 2 nén đoạn nhiệt cấp hạ áp từ p0 lên p tg

o 2 – 3 làm mát hơi quá nhiệt hạ áp xuống đường hơi bão hoa.ø

o 3 – 4 nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ ptg lên pk

o 4 – 9 làm mát ngưng tụ và quá lạnh lỏng trong bình ngưng

o 5 – 6 tiết lưu lỏng từ áp suất pk vào bình trung gian

o 9 – 10 tiết lưu lỏng từ áp suất pk xuống p0

o 10 – 1’ bay hơi thu nhiệt của môi trường lạnh

 Các thông số trạng thái tại các điểm nút cơ bản của chu trình :

Điểm nút T ( 0C) P ( Mpa) H (kJ/kg)  (m3/kg)

III Tính nhiệt máy nén chu trình 2 cấp :

1 Tính toán cấp hạ áp : Mục đích của tính nhiệt cấp hạ áp là chọn được máy nén và số

máy nén thích hợp cùng với công suất động cơ yêu cầu cho cấp hạ áp

a Năng suất lạnh riêng :

1071639

1710

10 ' 1

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

0227.01071

394.24

*0227.0

* 1'

d Hệ số cấp máy nén : Đặc trưng cho các tổn thất của quá trình nén thực so với quá trình

nén lý thuyết

 Tra đồ thị hình 7-4/Trang 214 - TL [1 ] theo

274.0





 HA 0.76 ( Đối với máy nén trục vít )

 Tính trực tiếp bằng biểu thức 7-13, TL [1]

tg

m tg tg HA

T

T p

p p p

p p c p

p

0

0 0 1

0 0

0 0

223

*041

.0

008.0041.0041

.0

008.0274.0

*04.0041

.0

008.0041.0

Hệ số cấp hạ áp nhỏ hơn nhiều so với tra từ đồ thị

e Thể tích hút lý thuyết ( thể tích quét pittong) :

128.048.0

0613.0

V V

3/s

f Công nén đoạn nhiệt :

*l m

N 

Trong đó l1 là công nén riêng : l1 h2 h1' 19401710230 kJ/kg

347.4230

*0189

223



tg w

347

N N

e elHA

N N



 *



Trong đó: td là hiệu suất truyền động của khớp , đai …td =0.95

el là hiệu suất động cơ el= 0.80  0.95, chọn el=0.9

10.609

9.0

*95.0

071.9

a Lưu lượng thực tế qua máy nén cao áp , do h5 = h6

6 3

9 2 1

h h

h h m m







0324.07101740

4701940

*0227.0

c Hệ số cấp nhiệt máy nén :

 Tra đồ thị theo

83

1 =6.68

 =0.75 ( Đối với máy nén pittong )

 Tính theo biểu thức :

k tg tg

tg tg m

tg

k k tg

tg tg CA

T

T p

p p p

p p c p

p p

p p tg Mpa

599.0319

5.260

*274

.0

01.0274.0274.0

01.083.1

*04.0274

.0

01.0274.0

0149.0



tg w

T T



N N

h Công suất ma sát:

ms tt

ms V p

Trong đó p là áp suất ma sát riêng , đối với máy amoniac thẳng dòng có thể chọn : ms

p = 0.049 ms 0.069 MPa , ở đây chọn p = 0.06 MPa ms

N ms 0.0149*600.894 kW

i Công suất hữu ích:

768.11874.10894

e elCA

N N



 *



Trong đó td là hiệu suất truyền động của khớp , đai …td =0.95

el là hiệu suất động cơ el= 0.80  0.95, chọn el=0.9

9.0

*95.0

786.11

Q k 

Với l3 h4 h5 20107101300

12.421300

*0324



k

IV Lựa chọn máy nén :

Ta có thể lựa chọn máy nén theo 2 cách sau :

1 Lựa chọn máy nén một cấp cho từng cấp nén thấp áp và cao áp ( chọn theo bảng 7-6/Tr

2 Chọn máy nén hai cấp nén (Bảng 7-3/Tr 223 TL [1 ])

Chọn máy nén 2 cấp hiệu MYCOM, ký hiệu N62A với các thông số :

 Pittong : = 95 mm, S = 76 mm

 Số xilanh : 6 +2

 Tốc độ : 1000 – 1200 vòng/ph

 Tổng thể tích quét : 586.9 m3/h

Với yêu cầu thực tế là hệ thống cần gọn nhẹ và không chiếm nhiều diện tích lắp đặt nên ta

chọn máy nén hai cấp nén