Đang tải... (xem toàn văn)
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.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc MỤC LUÏC MUÏC LUÏC LỜI NÓI ĐẦU Phần 1: TỔNG QUAN Phần : TÍNH KÍCH THƯỚC TUÛ Phần : TÍNH CÁCH NHIỆT - CÁCH ẨM 10 Phần :TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT TỦ 14 Phaàn : TÍNH CHỌN MÁY NÉN 17 Phaàn : THIẾT BỊ NGƯNG TỤ 25 Phần : THIẾT BỊ BAY HƠI 34 Phần : CÁC THIẾT BỊ KHÁC 36 Phần : GIÁ THÀNH HỆ THỐNG 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc LỜI NÓI ĐẦU Từ lâu người biết tận dụng lạnh thiên nhiên để ướp lạnh bảo quản thực phẩm Bắt đầu từ kỷ 19, phương pháp làm lạnh nhân tạo đời phát triển đến đỉnh cao khoa học đại Ngày nay, kỹ thuật lạnh sâu vào nhiều lónh vực khoa học, mà thiếu ngành công nghệ thực phẩm Các sản phẩm thòt, cá, rau quả,…nhờ có trình bảo quản lạnh mà vận chuyển đến nơi xa bảo quản thời gian dài mà không bò hư thối Điều nói lên tầm quan trọng kỹ thuật lạnh sống người Nước ta với hệ thống đường bờ biển dài nên tiềm thủy hải sản lớn Mặt khác, với nước nông nghiệp việc ứng dụng kỹ thuật làm lạnh để bảo quản mặt hàng bảo đảm tốt cho việc xuất tiêu thụ nội đòa cần thiết Hiện nay, để đáp ứng nhu cầu xí nghiệp dần thay đổi nâng cao chất lượng công nghệ làm lạnh Do thời gian kiến thức có hạn, mặt khác chưa có kinh nghiệm thực tế Trong trình tính toán, thiết kế chắn nhiều thiếu xót, mong ý kiến đóng góp dạy thầy cô Em chân thành cảm ơn thầy cô dạy giúp đỡ tận tình để em hoàn thành tốt đồ án ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc Phần 1: TỔNG QUAN I) Nhiệm vụ: Thiết kế tủ cấp đông tiếp xúc với thông số: Năng suất : 1000kg/mẻ Dùng môi chất NH3 Các thông số kỹ thuật khác tự chọn phù hợp II) Tầm quan trọng kỹ thuật lạnh : Trong trình bảo quản nông sản thực phẩm, đặc biệt nước nhệt đới nóng ẩm Nông sản dễ bò phá hỏng làm giảm chất lượng, gây thiệt hại lớn cho sản xuất Nguyên nhân gây hỏng có nhiều tập trung nguyên nhân sau: Trong thực phẩm tồn hệ enzyme, vi sinh vật, đồng thời xâm nhập vi sinh vật từ vào, làm tăng nguy hư hỏng nông sản thực phẩm Phát sinh độc tố làm giảm chất lượng không đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm Kết trình phân hủy thành phần thực phẩm tạo ( thủy phân protein, glucid, lipid…) Các trình phá hủy chủ yếu nhiệt độ sản phẩm độ ẩm nhiệt độ độ ẩm cao kích thích hoạt động enzyme vi sinh vật Chính lý người ta phải giảm ẩm nông sản điều kiện nhiệt độ bình thường muốn đảm bảo tươi cho rau cần phải giảm nhiệt độ xuống Việc hạ thấp nhiệt độ nhằm hạn chế hoạt động enzyme vi sinh vật, sản phẩm bảo quản lâu Kỹ thuật lạnh có vai quan trọng ngành công nghiệp thực phẩm mà ứng dụng rộng rãi lónh vực khác Trong ngành hàng không du hành vũ trụ, máy bay tàu vũ trụ phải làm việc nhiều điều kiện khác Nhiệt độ bên có lúc tăng lên hàng ngàn độ có lúc lại hạ xuống -1000C Kỹ thuật lạnh giúp nhà khoa học kiểm tra xem máy bay tàu vũ trụ có làm việc điều kiện tương tự Trong khai thác dầu mỏ, hầm lò sâu, nhiệt độ cao độ ẩm lớn Nhờ có kỹ thuật lạnh người ta điều tiết không khí hầm lò bảo đảm điều kiện làm việc công nhân Đối với lò xây dựng vùng đầm lầy, nhờ có kỹ thuật lạnh làm đông cứng đất ướt, xây dựng hầm lò Các công trình ngầm quân dân có hỗ trợ kỹ thuật lạnh để đảm bảo nhiệt độ, độ ẩm thành phần không khí hầm ngầm … ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc Chính vậy, kỹ thuật lạnh từ đời phát triển nhanh chóng ngày đóng vai trò quan trọng công nghiệp sản xuất, gia công, chế biến, bảo quản nghiên cứu khoa học… III) Kỹ thuật làm lạnh thực phẩm : Chế độ làm lạnh thực phẩm liên quan chặt chẽ thông số nhiệt độ, độ ẩm, thời gian nhằm đảm bảo chất lượng thực phẩm Dưới số phương pháp làm lạnh thực phẩm : Làm lạnh thòt môi trường không khí : thòt để treo móc xe đẩy Chế độ làm việc sau : Trước xếp thòt vào : tkk = -3÷-20C, ÷ Trong trình làm lạnh : tkk = -1÷00C, ÷ Quá trình làm lạnh kết thúc nhiệt độ tâm đùi thòt đạt 40C, bề mặt thòt khô (18 ÷24h) Làm lạnh thòt môi trường ẩm : tạo môi trường ẩm cách phun nước muối lạnh dạng sương mù để làm lạnh không khí Phương pháp tránh giảm khối lượng sản phẩm mặt sản phẩm bò ướ t thấm muối Khắc phục tượng nhờ bao gói sản phẩm nilon Làm lạnh cá : thường làm lạnh cá đến nhiệt độ đóng băng dòch bào (t db = 0,6 ÷ ) Cá làm lạnh môi trường khác : Trong môi trường không khí tkk = -3 ÷-20C, chất lượng giảm Trong môi trường rắn (ướp nước đá) : người ta dùng nước đá sản xuất từ nước biển tàu đánh cá để ướp Nhiệt độ tan nước đá hạ xuống (-1,5 ÷ 2,10C ), làm lạnh nhanh kéo dài thời gian bảo quản Trong môi trường lỏng : dung dòch NaCl lạnh, nước biển làm lạnh đến nhiệt độ gần nhiệt độ điểm đóng băng (-1,50C) Làm lạnh rau : làm lạnh bảo quản lạnh kéo dài thời gian sử dụng, bảo đảm chất lượng Rau sau thu hoạch làm lạnh nhanh theo phương pháp : IV) Trong phòng có không khí tuần hoàn cưỡng Trong toa tàu, xe lạnh Làm lạnh kiểu xối Làm lạnh kiểu chân không Các phương pháp lạnh đông thực phẩm : Phương pháp lạnh đông chậm : Trong trình lạnh đông chậm, nhiệt độ không khí cao -250C , vận tốc không khí đối lưu nhỏ m/s, thời gian lạnh đông kéo dài 15-20h tùy theo kích thước ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc loại thực phẩm Nhược điểm phương pháp số tinh thể đá hình thành gian bào nên kích thước lớn, va chạm làm rách màng tế bào, phá hủy cấu trúc mô tế bào sản phẩm Khi sản phẩm tan đá dòch bào sản phẩm chảy làm giảm chất lượng, nhiễm trùng sản phẩm… Phương pháp lạnh đông nhanh : Môi trường làm lạnh đông nhanh thường không khí chất lỏng Chất lỏng thường dung dòch muối nhằm hạ thấp nhiệt độ đóng băng dung dòch ,tuy nhiên gây bẩn cho sản phẩm hư hỏng thiết bò Môi trường không khí hệ số truyền nhiệt nhỏ sản phẩm dễ bò oxy hóa, hao hụt khối lượng tiện lợi nên dùng phổ biến Không khí lạnh có nhiệt độ nhỏ -350C, vận tốc đối lưu 3÷4 m/s (cho phòng nhỏ, hầm đông lạnh), vận tốc m/s (cho thiết bò lạnh đông nhanh) Thời gian làm lạnh đông nhanh thường từ 2÷4h Sản phẩm lạnh đông có nhiều đá bé hình thành tế bào gian bào nên không phá hủy tế bào, đảm bảo 95% chất lượng tươi sống Phương pháp lạnh đông cực nhanh : Cấp độ cấp đông lớn 15cm/h, thời gian cấp đông 20ph.Phương pháp lạnh đông cực nhanh làm tăng 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 công nghiệp sản xuất oxy lỏng ) để làm đông cực nhanh sản phẩm tươi sống Dùng nito lỏng có ưu điểm sau : Nitơ lỏng bay áp suất thường cho nhiệt độ -1960C Nitơ lỏng gần trơ nên hạn chế sản phẩm bò oxy hóa Phương pháp cho phép tiêu diệt nhiều vi sinh vật phương pháp khác V) Giới thiệu tác nhân lạnh NH3 : NH3 sử dụng nhiều máy lạnh có máy nén lạnh pittong máy lạnh hấp thụ với nhiệt độ đóng băng t0 gần -750C Amoniac có đặc điểm sau : Ưu điểm : Thể tích riêng vùng nhiệt độ bay thường tương đối nhỏ nên giảm kích thước máy nén, đặc biệt máy nén pittong Có mùi khó chòu, dễ phát rò rỉ môi trường Ít tan dầu bôi trơn, đỡ ảnh hưởng đến trình bôi trơn đỡ ảnh hưởng đến chất lượng tác nhân ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc Amoniac tác dụng ăn mòn thép, có lẫn nước ăn mòn kẽm, đồng thau hợp kim đồng khác, trừ hợp kim đồng có phospho Năng suất lạnh riêng khối lượng q (kJ/kg) lớn nên lưu lượng môi chất tuần hoàn hệ thống nhỏ, phù hợp cho máy lạnh có suất trung bình lớn Các tính chất trao đổi nhiệt, hệ số tỏa nhiệt sôi ngưng tụ tương đương với nước nên không cần tạo cánh thiết bò trao đổi nhiệt với nước Tính lưu động cao, tổn thất áp suất đường ống, cửa van nhỏ, thiết bò gọn nhẹ Nhược điểm : Amoniac độc hại, nồng độ nhiều không khí nguy hiểm cho người Trong không khí chứa lượng amoniac đònh bắt lửa, gây hỏa hoạn gây nổ, không an toàn cho thiết bò người Mặc dù có nhược điểm vậy, amoniac môi chất lạnh rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyển, bảo quản tương đối dễ dàng nên sử dụng phổ biến ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc Phần : TÍNH KÍCH THƯỚC TỦ I Chọn thông số ban đầu : Các thông số thời tiết : Đòa điểm đặt tủ : thành phố Hồ Chí Minh Nhiệt độ không khí mùa hè năm 2009 : 37,3 0C Độ ẩm : = 74% Thông số sản phẩm : Quá trình tính toán dựa số liệu ban đầu thòt bò Các sản phẩm thòt bò sau thu hoạch, qua chế biến sơ đưa vào phòng chờ đông, nhiệt độ thòt làm lạnh xuống khoảng 100C ÷120C Sau thòt đưa vào tủ cấp đông, sau thời gian khoảng 4h sản phẩm kết đông, nhiệt độ trung bình sản phẩm sau cấp đông khoảng -180C Sau thòt đưa vào hộp, chuyển qua giai đoạn trữ đông Thông số kỹ thuật tủ cấp đông : Các thông số kỹ thuật : Kiểu cấp đông trực tiếp, tiếp xúc mặt Nhiệt độ sản phẩm đầu vào : 10 ÷120C Nhiệt độ trung bình sản phẩm sau cấp đông : -180C Nhiệt độ tâm sản phẩm sau cấp đông : -120C Thời gian cấp đông (cấp dòch từ bình trống tràn ) : ÷6h Khay cấp đông loại : 10kg Môi chất lạnh : NH3 Vò trí đặt tủ : đặt phòng chế biến lạnh, nhiệt độ phòng khoảng 150C Tủ nằm trước thiết bò mạ băng nằm sau phòng chờ đông quy trình công nghệ chế biến thòt phi lê II Kích thước, số lượng khay lắc : Chọn tủ cấp đông tiếp xúc hiệu Searefico, thông số kỹ thuật chọn theo bảng 6-8, TL [1] Kích thước lắc : D x R x C = 2020 x 1220 x 22 (mm) Số lượng 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 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB III GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc Nhiệt dung riêng : Cp = 0.921 KJ/kg.K Khối lượng thực phẩm khay : 10kg Số khay tổng cộng : 100 khay Mỗi lắc có : 10 khay Tính sơ kích thước tủ : Kích thước tủ cấp đông xác đònh dựa vào kích thước số lượng lắc Xác đònh chiều dài bên tủ : Chiều dài lắc : l1 = 2020 (mm) Chiều dài bên tủ cấp đông chiều dài lắc cộng với khoảng hở hai đầu Khoảng hở hai đầu lắc vừa đủ để lắp ống góp, không gian lắp đặt co giãn ống mềm lắp ống dẫn hướng lắc Chọn khoảng hở 400 mm Vậy chiều dài tủ : L1 = 2020 + 400 × = 2820 (mm) Xác đònh chiều rộng bên tủ : Chiều rộng bên tủ chiều rộng lắc cộng thêm khoảng hở hai bên 125 mm W1 = 1220 + 2×125 = 1470 (mm) Xác đònh chiều cao bên tủ : Khoảng cách cực đại lắc 105 mm Chiều cao bên tủ : H = N × 105 + h1 + h2 Trong : N = 10 : số khoảng hở lắc h1 : khoảng hở phía lắc, h = 100 (mm) h2 : khoảng hở phía trên, h2 = 400 ÷ 450 (mm) Chọn h2 = 450 (mm) Khi : H = 10 ×105 + 100 + 450 = 1600 (mm) Chú ý : Các kích thước chưa kể đến chiều dày lớp vỏ tủ Dựa vào thông số trên, ta chọn tủ cấp đông tiếp xúc hiệu SEA CF-1000 có kích thước phủ bì : 3300 x 1760 x 1995 (mm) ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc Phần : TÍNH CÁCH NHIỆT - CÁCH ẨM I Tính cách nhiệt : Vật liệu cách nhiệt : Chất cách nhiệt có nhiệm vụ hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ môi trường có nhiệt độ cao vào Chọn vật liệu cách nhiệt phải thỏa mãn yêu cầu : Hệ số dẫn nhiệt nhỏ Khối lượng riêng nhỏ Độ thấm nước nhỏ Độ bền học độ dẻo cao Bền nhiệt độ thấp không ăn mòn vật liệu xây dựng tiếp xúc Không cháy không dễ cháy Không bắt mùi mùi lạ Không gây nắm mốc phát sinh vi khuẩn Không độc hại thể người Không độc hại sản phẩm bảo quản, làm biến chất giảm chất lượng sản phẩm Vận chuyển, lắp ráp, sửa chữa, gia công dễ dàng Rẻ tiền dễ kiếm Không đòi hỏi bảo dưỡng đặc biệt Hiện nay, polystrol polyurethan sử dụng rộng rãi để cách nhiệt Polyurethan có ưu điểm lớn tạo bọt không cần gia nhiệt nên dễ dàng tạo bọt thể tích rỗng Chính polyurethan sử dụng để phun cách nhiệt cho tủ lạnh gia đình, tủ lạnh thương nghiệp, cách nhiệt đường ống, chế tạo lắp ghép cho buồng lạnh lắp ghép, với hiệu cách nhiệt hiệu kinh tế cao ta chọn vật liệu cách nhiệt polyurethan Tính chiều dày cách nhiệt : Cấu tao lớp vỏ hình vẽ : 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc Thép không gỉ Thép không gỉ polyurethan Chiều dày cách nhiệt tính theo công thức : n 1 cn cn i m ( CT 3.2 – TL [1] ) k 1 i 1 i Trong : cn : chiều dày lớp cách nhiệt ,m cn : hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu cách nhiệt , W/mK ( baûng – 1,TL [1] ) k : hệ số truyền nhiệt , W/ m 2K ( bảng – – ,TL [7] ) 1 : hệ số toả nhiệt môi trường bên ( phía nóng ) tới tường cách nhiệt , W/ m2K ( baûng – - TL [1] ) : hệ số toả nhiệt vách buồng lạnh vào buồng lạnh , W/m2K ( bảng – - TL [1] ) i : beà dày lớp vật liệu xây dựng thứ i , m i : hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i , W/mK Các thông số tra : 11 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc Phần : THIẾT BỊ BAY HƠI I Giới thiệu : Dàn bay làmột thiết bò trao đổi nhiệt, môi chất lỏng hấp thu nhiệt từ môi trường lạnh, sôi hóa Đây trình chuyển pha môi chất sôi áp suất nhiệt độ không đổi Dàn bay tủ cấp đông gồm 11 lắc có hình chữ nhật, ghép từ nhiều panel lại với nhau, có chứa khảng nhỏ cho môi chất tuần hoàn Ben thủy lực có tác dụng nâng hạ lắc đặt tủ cấp đông Pittong cần dẫn ben làm thép không gỉ đảm bảo yêu cầu vệ sinh Hệ thống có phân phối dầu truyền động cho bơm thủy lực Khi cấp đông ben thủy lực ép lắc khay tiếp xúc mặt với lắc Quá trình trao đổi nhiệt nhờ dẫn nhiệt Hệ thống cấp dòch từ bình trống tràn Với tủ cấp dòch dạng này, dòch lỏng chuyển dòch dần vào lắc nhờ chênh lệch cột áp thủy tónh nên tốc độ chuyển động chậm thời gian cấp đông lâu từ ÷ 6h/mẻ Thiết bò bay kiểu ngập lỏng : chứa ngập lỏng lỏng bão hòa Dòch lỏng cấp trực tiếp từ bình giữ mức xuống nhờ cột áp thủy tónh Để đảm bảo cung cấp dòch lỏng đầy đủ cho dàn lạnh, mức dòch tối thiểu cho bình giữu mức trì Thiết bò dạng có ưu- nhược điểm : Ưu điểm : dàn lạnh luôn ngập lỏng nên hiệu trao đổi nhiệt lớn so với trường hợp cấp dòch tiết lưu trực tiếp Trong trường hợp cấp dòch tiết lưu trực tiếp, môi chất bên lắc dạng bão hòa ẩm nên hiệu truyền nhiệt không cao, khả làm lạnh kém, thời gian cấp đông kéo dài Nhược điểm : Làm tăng chi phí đầu tư phải tăng thêm bình giữ mức, thiết bò phụ khác kèm : van phao, van an toàn, đồng hồ áp suất, van chặn… Lượng môi chất sử dụng hệ thống tăng trình hoạt động lượng lớn tích tụ bình giữ mức II Tính toán : Hệ số truyền nhiệt tổng quát : 𝐾= 𝑄 𝐹 ∆𝑡 Trong : Q= 24394 W 34 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc ∆t =| t0 - tb| = |-50 + 40| = 100C : chênh lệch nhiệt độ tủ cấp đông nhiệt độ sôi môi chất Diện tích truyền nhiệt dàn lạnh : lắc truyền nhiệt mặt F = 2020*1220*2*11 = 54.22 m2 24394 Vaäy : 𝑘 = = 44.99 W/m2.K 54.22∗10 35 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB Phần : CÁC GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc THIẾT BỊ KHÁC I Tháp giải nhiệt : Giới thiệu : Nhiệm vụ tháp giải nhiệt thải toàn lượng nhiệt môi chất lạnh ngưng tụ tỏa Lượng nhiệt thải môi trường nhờ chất tải nhiệt trung gian nước Nước vào bình ngưng tụ có nhiệt độ tw1, nhận nhiệt ngưng tụ tăng lên khoảng ÷ 50C, khỏi bình ngưng có nhiệt độ tw2 đưa sang tháp giải nhiệt phun thành giọt nhỏ Nước nóng chảy theo khối đệm xuống, trao đổi nhiệt chất với không khí ngược dòng từ lên nhờ quạt gió cưỡng Quá trình trao đổi nhiệt chất chủ yếu trình bay phần nước vào không khí Nhiệt độ nước giảm ÷ 50C nguội xuống nhiệt độ ban đầu Tính chọn tháp giải nhiệt : Phương trình cân nhiệt : Qk C * *V (t w2 t w1 ) Trong : Qk (kW) : nhiệt lượng thải bình ngưng tụ C (kJ/kg.K) : nhiệt dung riêng nước 𝜌 (kg/m3) : khối lượng riêng nước V (m3/s) : lưu lượng nước qua tháp Lưu lượng nước tuần hoàn : Qk V C * * (t w2 t w1 ) Với : Qk = 42.12 kW tw1 = 360C tw2 = 410C 𝑡𝑤 = 𝑡𝑤1 + 𝑡𝑤2 = 38.50C 𝜌𝑤 = 992.65 kg/m3 42.12 2.03 *10 3 m3/s = 2.03 l/s Vaäy : V 4.178 * 992.65 * (41 36) Hiệu suất tháp giải nhiệt : t t 41 36 w2 w1 0.625 t w2 t u 41 33 Naêng suất làm mát cần thiết : Q Q k k Với k hệ số hiệu chỉnh, theo hình 8-29/ Tr 320, TL[1] chọn k = 0.75 36 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc Vậy Q = 56.16 kW = 12.3 Theo bảng 8-22/Tr 318, TL [1], chọn tháp hiệu RINKI kiểu FRK Lưu lượng l/s Kích thướt, mm H 3.25 D 1665 1170 Kích thước ống nối , mm Quạt gió in out of dr fv m3/phuùt 50 50 25 25 15 140 mm 630 Môtơ Khối lượng quạt , kg Độ ồn kW Khô Ướt dBA 0.37 52 165 50.5 II Bình chứa cao áp : Giới thiệu : Bình chứa cao áp đưuọc bố trí sau bình ngưng tụ dùng để chứa lỏng môi chất áp suất cao, giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt thiết bò ngưng tụ, trì cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu Tính toán : Theo quy đònh an toàn bình chứa cao áp phải chứa 30% thể tích toàn hệ thống dàn bay hệ thống có bơm cấp môi chất lỏng 60% thể tích dàn hệ thống lạnh cấp lỏng từ xuống Khi vận hành mức lỏng bình cao áp phép choáng 50% thể tích bình Sức chứa bình cao áp : 0.3𝑉𝑑 1.2 = 0.7𝑉𝑑 0.5 Vd : thể tích hệ thống bay 1.2 hệ số an toàn 𝑉𝐶𝐴 = Trong : V d = 2.02*1.22*0.022*11 = 0.6 m3 Vậy : VCA = 0.7*0.6 = 0.42 m3 Theo baûng 8-27/Tr 39-[13], chọn bình cao áp ký hiệu : RL0.5 có : Thể tích : 0.5 m3 Dài : 3220 mm Đường kính ống vào : 38 mm Đường kính ống :25 mm Đường kính : 495 mm Chiều cao phủ bì : 830 mm Khối lượng : 365 kg 37 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc III Bình tách lỏng : Giới thiệu : Bình tách lỏng bố trí đường hút máy nén để bảo vệ máy nén không hút phải lỏng, tránh va chạm thủy lực gây hư hỏng máy nén Nó thường đặt đứng làm việc theo nguyên tắc giảm tốc độ làm thay đổi hướng chuyển động dòng hơi, làm cho giọt lỏng bụi lỏng tách rơi xuống đáy bình, kho máy nén Tính toán : Đường kính bình : 𝐷= 4𝐺𝜗 𝜋𝜔 Trong : 𝜔 = 0.5 m/s : vận tốc môi chất lỏng vào bình tách lỏng G = m1= 0.0227 kg/s : lưu lượng tác nhân qua bình 𝜗 = 2.7 m3/kg Vaäy : D = 0.436 m Theo bảng 8-18/Tr 311-[1] ta chọn bình có hiệu 100-0Ж𝑟 có : Kích thước : D x S = 500 x mm Roäng : B = 980 mm Cao : H = 2060 mm Khoái lượng : 244 kg IV Bình trung gian ống xoắn : Giới thiệu : Bình trung gian sử dụng máy lạnh hai hay nhiều cấp Bình trung gian dùng để làm mát môi chất sau nén cấp áp thấp để lạnh lỏng môi chất trước vào van tiết lưu cách bay phần lỏng áp suất nhiệt độ trung gian Có hai loại bình trung gian có ống xoắn ống xoắn ta sử dụng bình trung gian có ống xoắn Tính toán : Đường kính bình trung gian xác đònh theo công thức : 𝐷= 4𝑉ℎ 𝜋𝜔 Với : Vh = 0.024 m3/s : thể tích hút cấp cao áp 𝜔 = 0.6 m/s : tốc độ môi chất bình 38 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc Vậy : D = 0.226 m Theo bảng 8-19/Tr 312-[1] ta chon bình hiệu 40ᴫc3 có : Kích thước : D x S = 426 x 10 mm Đường kính ống xoắn : 70 mm Chiều cao : 2390 mm Diện tích bề mặt ống xoắn : 1.75 m2 Thể tích bình : 0.22 m3 Khối lượng : 330 kg V Bình tách dầu : Giới thiệu : Dùng để tách dầu khỏi môi chất để dầu khỏi vào thiết bò trao đổi nhiệt bay ngưng tụ Bình tách dầu lắp đặt đường đẩy máy nén thiết bò ngưng tụ Từ máy nén dầu bò theo nén dạng bụi dầu, nhiệt độ 80 đến 150 0C dầu hóa phần (từ đến 30%) Bình tách dầu làm việc theo nhiều nguyên lý thay đổi hướng tốc độ chuyển động, nhờ khối lượng riêng bụi dầu môi chất khác nhau, làm mát để ngưng tụ dầu… Tính toán : Đường kính bình tách dầu : 𝐷= 4𝐺𝜗 ′′ 𝜋𝜔 Trong : 𝜔 = 0.6 m/s : tốc độ môi chất qua bình tách dầu Bình chứa dầu phía hạ áp : G1 = m1 = 0.0277 kg/s 𝜗 ′′ = 0.36 m3/kg : thể tích riêng NH3 điểm Vậy D1 = 0.145 m Bình chứa dầu phía cao áp : G2 = m3 = 0.0324 kg/s 𝜗 ′′ = 0.12 m3/kg Vaäy D2 = 0.09 m Để thuận tiện cho việc lắp đặt, thay sữa chữa ta chọn loại bình tách dầu M1952 (theo bảng 8-28/ Tr 40 –[13]) có : Kích thước : D x H = 230 x 900 mm Đường kính vào = Đường kính : 50 mm 39 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc Đường kính ống dầu : 15mm Khối lượng : 60 kg VI Bình chứa thu hồi : Dùng để chứa chất lỏng xả từ dàn bay tiến hành phá băng nóng Thể tích bình : 𝑉𝑑 𝑉= 1.2 0.8 Trong : Vd = 0.6 m3 : thể tích hệ thống bay 0.8 : mức chứa cho phép bình thu hồi 1.2 : hệ số an toàn Vậy V = 0.9 m3 Theo bảng 8-17/ Tr310-[1], ta chọn bình thu hồi hiệu 1.5PДB có : Kích thước : D x S = 800 x mm Chieàu cao : 3880 mm Chiều rộng : 1116 mm Thể tích : 1.68 m3 Khối lượng : 785 kg VII Bình tách khí không ngưng : Trong hệ thống lạnh tác nhân lạnh có loại khí không ngưng khác Phần lớn loại khí không khí Không khí rơi vào hệ thống nguyên nhân sau: Do tháo lắp máy nén thiết bò khác thời gian sữa chữa Do hệ thống làm việc chân không Do không khí bò hút vào qua không kín chèn, máy nén làm việc mà van đầu hút bò đóng kín Một lượng không khí sót lại hệ thống sau lắp đặt Một lượng không khí phát sinh lần nạp tác nhân lạnh cho hệ thống Không khí thường tích tụ bình ngưng bình chứa cao áp, làm tăng áp suất giảm hệ số truyền nhiệt bình ngưng, làm giảm suất lạnh tăng tiêu hao điện máy lạnh Để xả không khí khỏi hệ thống người ta sử dụ ng bình tách khí Loại tách khí có cấu tạo đơn giản loại ống lồng vào đặt bình chứa cao áp NH lỏng từ bình chứa cao áp qua van tiết lưu vào ống bình tách khí Hỗn hợp không khí NH tiết diện vành khăn ống bò làm lạnh NH3 lỏng sôi ống Hơi NH3 40 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc hỗn hợp bò ngưng tụ chảy lại bình chứa, không khí thải qua bình chứa nước Nhược điểm bình tách khí loại ống lồng vào tổn thất tác nhân lạnh nhiều, làm lạnh hỗn hợp chưa đủ, nên tác nhân lạnh không ngưng tụ hoàn toàn thao tác thiết bò tự động hóa VIII Các loại van : Van tiết lưu : Dùng để tiết lưu chất lỏng tác nhân lạnh từ áp suất ngưng tụ P k đến áp suất sôi P0 điều chỉnh việc cung cấp lỏng cho hệ thống lạnh Van chiều : Van chiều bố trí đầu đẩy máy nén để ngăn chặn chảy ngược tác nhân lạnh từ bình ngưng trở trường hợp máy nén bò cố trường hợp máy nén tự động ngừng lại Cấu tạo van chiều đảm bảo tác nhân lạnh chuyển động theo chiều từ máy nén đến bình ngưng Van an toàn : Van an toàn bố trí đầu đẩy máy nén thiết bò chòu áp lực máy lạnh Trên máy nén sử dụng van an toàn loại lò xo loại thiết bò chòu áp lực người ta sử dụng van an toàn loại lò xo Khi áp suất bình vượt giá trò cho phép van an toàn mở xả phần tác nhân lạnh trời xả phía hạ áp Để chuyển đổi van an toàn, người ta lắp đặt song song thiết bò chòu áp lực van an toàn liên kết với van ngã đặc biệt Van đóng mở : Lắp đặt hai đầu thiết bò, đường ống dẫn…dùng để khóa mở dòng chảy môi chất lạnh vòng tuần hoàn môi chất lạnh vận hành, bảo quản, sữa chữa Van điện tử : Là loại van chặn tự động , để điều chỉnh lỏng từ ống, khống chế lượng lỏng từ thiết bò IX Hệ thống đường ống : Ta tính toán đường kính ống dẫn theo biểu thức : d Trong : 4*m * * d (m) : đường kính ống dẫn m (kg/s) : lưu lượng 𝜌(kg/m3) : khối lượng riêng môi chất 41 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc 𝜔 (m/s) : vận tốc dòng chảy ống Đường hút máy nén NH3 : Chọn vận tốc dòng chảy ống môi chất NH3 ( bảng 10 – 1, TL [1] ) = 18 m/s, lưu lượng dòng lưu chaát m = m3 = 0.0287 kg/s 450 C = 0.4996 kg/m3 ( Phuï luïc 1b – TL [2] ) d * 0.0287 0.0637 m 0.4996 * *18 Chọn ống có đường kính 69 mm , đường kính 76 mm ( bảng 10-2, TL [1] ) Đường đẩy máy nén NH3 :đ Chọn vận tốc dòng chảy ống môi chất NH3 (bảng 10 – 1, TL [1] ) = 22 m/s lưu lượng dòng lưu chất m = m3= 0.0287 kg/s 1250 C = 121.63 kg/m3 ( Phuï luïc 1b , TL [2] ) d * 0.0287 3.7 *10 3 m 121.63 * * 22 Chọn ống có đường kính mm , đường kính mm (bảng 10 – TL [1] ) Đường ống nước chảy vào thiết bò ngưng tụ : Chọn vận tốc dòng chảy ống nước ( bảng 10 – 1, TL [1] ) = 1.2 m/s, lưu lượng dòng lưu chất m = 1.79 kg/s 38.,5 C = 992.65 kg/m3 d *1.79 0.0437 m 992.65 * *1.2 Chọn ống có đường kính 53 mm , đường kính 60 mm (bảng 10 – 4, TL-[6] ) X Tính bơm : Để tuần hoàn nước hệ thống lạnh ta sử dụng bơm ly tâm Khi chọn bơm để làm mát bình ngưng ta cần xác đònh hai đại lượng suất bơm cột áp Năng suất bơm : Năng suất hay lưu lượng bơm thể tích chất lỏng mà bơm cấp vào ống đẩy đơn vò thời gian Đây lưu lượng nước qua tháp giải nhiệt : V = 1.8*10-3 m3/h 42 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc Cột áp : Trong : H = Hh + Hd + hh + hd + hf Hh : chiều cao hút Chọn mặt cắt ống hút làm mặt chuẩn nên Hh =0 Hd = 1m = 10 KPa : chiều cao ống đẩy ( chọn ) hh, hd : tổn thất áp suất đường ống hút đẩy hf : tổn thất áp suất trở lực vòi phun tháp giải nhiệt Chọn hf = 0.6*105 N/m2 (Trang 351-[1]) a Trở lực đường ống hút : hh = hms + hcb Tính hms : 𝜆 𝑙 𝜌 𝜔2 ℎ𝑚𝑠 = 𝑑𝑡𝑟 Trong : l = 1m : chiều dài ống hút (chọn) 𝜌 = 993.6 kg/m3 : khối lượng riêng nước 360C 𝜔 = 1.2 m/s : vận tốc nước dtr = 53 mm : đường kính ống 𝜆 : hệ số trở kháng nước Hệ số trở kháng nước phụ thuộc vào chế độ chảy Ta tiến hành xác đònh hệ số Re : 𝑅𝑒 = 𝜔𝑑𝑡𝑟 𝜐 Với : 𝜐 = 0.72*10-6 m2/s : độ nhớt động nước 360C Vậy : Re = 88333.3 > 10000 Suy : 𝜆= = 0.018 (1.82𝑙𝑔𝑅𝑒 − 1.64)2 Vaäy : hms = 242.96 Pa Tính hcb : 𝜌𝜔2 Theo TL [ ] trang 354 ta xác đònh hệ số trở kháng cục 𝜉 =11 ( đường ống đẩy có phin lọc van) ℎ𝑐𝑏 = 𝜉 Vậy : hcb = 7861.8 Pa 43 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc Trở lực đường ống hút : hh = 8104.76 Pa b Trở lực đường ống đẩy : hd = hms + hcb Tính hms : hms = hms1 + hms2 + hms3 Tổn thất ma sát từ ống đẩy đến thiết bò ngưng tụ : 𝜆1 𝑙1 𝜌 𝜔12 ℎ𝑚𝑠 = 𝑑𝑡𝑟1 Với : l1 = 6m : chiều dài ống đẩy 𝜔1 = 1.2 m/s 𝜆1 = 0.018 𝑑𝑡𝑟1 = 53 mm Vậy : hms1 = 1457.8 Pa Tổn thất ma sát đường ống nước thiết bò ngưng tụ : 𝜆2 𝑙2 𝜌 𝜔22 ℎ𝑚𝑠 = 𝑑𝑡𝑟2 Với : l2 = 1.3*50 = 65 m 𝜔2 = 1,15 m/s dtr2= 20 mm 𝜌 = 992.65 kg/m3 Theo tính toán thiết bò ngưng tụ ta có Re = 34074.07 𝜆2 = (1.82𝑙𝑔𝑅𝑒 −1.64)2 = 0.0229 Vaäy : hms2 = 48851.8 Pa Tổn thất ma sát từ thiết bò ngưng tụ đến tháp giải nhiệt : 𝜆3 𝑙3 𝜌 𝜔32 ℎ𝑚𝑠 = 𝑑𝑡𝑟3 Với : l3 = 6m 𝜔3 = 1.2 m/s dtr3 = 50 mm 𝜌 = 991.5 kg/m3 ( 410C) Tính Re : ta coù 𝜐 = 0.6439*10-6m2/s 𝜔3 𝑑𝑡𝑟3 𝑅𝑒 = = 93182.2 𝜐 Hệ số 𝜆3 = 0.018 Vậy : hms3 = 1542 Pa 44 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc Từ tính : hms = 51851.6 Pa Tổn thất trở kháng cục : h cb = hcb1 + hcb2 + hcb3 Từ ống đẩy đến thiết bih ngưng tụ : đường ống có chỗ gấp khúc, van van chiều : 𝜌1 𝜔12 993.6 ∗ 1.22 ℎ𝑐𝑏 = 𝛴𝜉 = ∗ 0.5 + ∗ + = 9300 Pa 2 Trong thiết bò ngưng tụ có phân nhiều loái : 𝜌2 𝜔22 992.65 ∗ 1.152 ℎ𝑐𝑏 = 𝛴𝜉 = = 5907.5 Pa 2 Thieát bò ngưng tụ đến tháp giải nhiệt : gồm đoạn gấp khúc 900 van : 𝜌3 𝜔32 991.5 ∗ 1.22 ℎ𝑐𝑏 = 𝛴𝜉 = ∗ 0.5 + = 4283.3 Pa 2 Vậy hcb = 19490.8 Pa Từ ta tính hd = 71342.4 Pa Vậy cột áp bơm : H = + 10 + 8.10476 + 71.3424 + 60 = 78.1 KPa = 0.781bar Công suất bơm : 𝑁= 𝑉 𝐻 1000𝜂 Với : 𝜂 = 0.65 : hiệu suất bơm V = 1.8*10-3 m3/s Vậy : N = 0.22 kW Suy : Ndc= k.N = 1.5*0.22 = 0.33 kW ( choïn k = 1.5, trang 351-[1]) Chọn bơm : Theo bảng 10-6/Trang 349-TL [1], ta chọn bơm ly tâm hiệu 1.5K-6b có : Đường kính bánh công tác : 105 mm Năng suất : 9.4 m3/h Cột áp : 1.16 bar Hiệu suất : 49% Công suất trục : 0.6 kW XI Các thiết bò khác : Phin sấy, phin lọc : 45 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc Trong trình chế tạo, lắp ráp, sữa chữa vận hành thiết bò lạnh, dù cẩn thận có cặn bẩn đất, cát, gỉ sắt, vảy hàn, xỉ, muội,…lọt vào hệ thống lạnh Nó tồn hệ thống chưa vệ sinh, làm đầy đủ qua đường nạp dầu, nạp môi chất, cặn bẩn tạo thành hệ thống phân hủy dầu bôi trơn,môi chất chi tiết máy nén bò mày mòn, han gỉ phía hệ thống Để đảm bảo hệ thống làm việc an toàn có độ tin cậy cao, không bò trục trặc, cần phải có phin lọc cặn bẩn hệ thống Cặn bẩn hệ thống lạnh làm tắc ống dẫn tắc van tiết lưu, làm cho chi tiết chuyển động máy nén mau mòn dễ gây cố Được bố trí đường ống hút trước máy nén lắp đặt gom phía hút lắp đặt vỏ máy đường dẫn vào xi lanh Phin lọc đường hút bảo vệ cho bề mặt xi lanh máy nén clape khỏ i bò hư hỏng bò xước hút phải cặn bẩn rắn Ngoài tạp chất học, hệ thống có tạp chất khác ẩm (nước)…Ta sử dụng phim sấy Phim sấy lọc đường thường bố trí đầu hút máy nén để loại trừ cặn bẩn vào máy nén Trên đường lỏng thường lắp van điện từ đặc biệt van tiết lưu để giữ cho van không bò tắt Các thiết bò khác : áp kế, lưu lượng kế, nhiệt kế , rơle mức lỏng, rơle áp suất, rơle thời gian 46 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB Phần : GIÁ STT Tên thiết bò 10 11 Máy nén Thiết bò ngưng tụ Tủ cấp đông Bình trung gian ống xoắn Bình chứa cao áp Bình tách lỏng Tháp giải nhiệt Bình tách dầu Bình thu hồi Bình tách khí không ngưng Vay tay Van tiết lưu Van điện tử Van chiều Van an toàn Van tiết lưu nhiệt Bơm nước 12 GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc THÀNH HỆ THỐNG Số lượng 1 1 1 1 1 31 1 Đơn giá (triệu đồng) 1.5/KW 24/Thiết bò 200/Cái 5/Bình 3/Bình 2/Bình 30/Bình 1.5/Bình 2/Bình 1.5/Bình 0.035/Cái 0.15/Cái 0.35/Cái 0.05/Cái 0.25/Cái 0.3/Cái 7/HP Thành tiền (triệu đồng) 72.45 24 200 30 1.5 1.5 1.085 0.45 2.1 0.15 1.25 0.9 5.7 Ngoài : Các chi phí phụ khác 10% tiền vật tư Chi phí đường ống 50 – 70% tiền vật tư Chi phí chế tạo gia công 100% tiền vật tư Chi phí dự trữ 15% tiền vật tư Vậy tổng chi phí cho hệ thống : (1 + 0.1 + 0.6 + +0.15)*352.935 = 1005.9 trieäu đồng 47 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB GVHD:Nguyễn Thò Như Ngọc TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Lợi “Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh”, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 2006 [2] Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy “Kỹ thuật lạnh sở”, NXB Giáo dục [3] Nguyễn Văn Tài “Kỹ thuật điện lạnh”, NXB Đại học quốc gia TP HCM 2003 [4] Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy – Đinh Văn Thuận “Kỹ thuật lạnh ứng dụng”, NXB Giáo dục [5] GS Trần Thanh Kỳ “Máy lạnh”, NXB Giáo dục [6] Nguyễn Văn Lục “Hướng dẫn Đồ án môn học”, Đại học Bách khoa TP HCM [7] Nhiều tác giả “Sổ tay hóa học tập I”, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 2006 [8] Nhiều tác giả “Sổ tay hóa học tập II”, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 2006 [9] Hồ Lê Viên “Hướng dẫn thiết kế máy”, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội [10] Võ Chí Chính “Hệ thống máy thiết bò lạnh”, ĐH Bách Khoa Đà Nẵng [11] “Bảng tra cứu trình học truyền nhiệt – truyền khối”, NXB ĐHQG TP HCM [12] Phạm Xuân Vượng – Trần Như Khuyên “Giáo trình kỹ thuật lạnh lạnh đông thực phẩm”, ĐH Nông nghiệp I Hà Nội [13] Nguyễn Văn Lục “Quá trình thiết bò công nghệ hóa học - tập 11”, ĐH Bách Khoa TP HCM 48 ... vào tủ cấp đông, sau thời gian khoảng 4h sản phẩm kết đông, nhiệt độ trung bình sản phẩm sau cấp đông khoảng -180C Sau thòt đưa vào hộp, chuyển qua giai đoạn trữ đông Thông số kỹ thuật tủ cấp đông. .. Kiểu cấp đông trực tiếp, tiếp xúc mặt Nhiệt độ sản phẩm đầu vào : 10 ÷120C Nhiệt độ trung bình sản phẩm sau cấp đông : -180C Nhiệt độ tâm sản phẩm sau cấp đông : -120C Thời gian cấp đông. .. thuật làm lạnh thực phẩm : Chế độ làm lạnh thực phẩm liên quan chặt chẽ thông số nhiệt độ, độ ẩm, thời gian nhằm đảm bảo chất lượng thực phẩm Dưới số phương pháp làm lạnh thực phẩm : Làm lạnh