đồ án thiết kế hệ thóng lạnhcho kho bảo quản đông sức chứa 325 tấn môi chất r 404a; nhiệt độ không khí trong kho tk = 220c 20c, xả tuyết bằng ga nóng NGUYỄN hữu văn

“Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho kho bảo quản đông sức chứa 325 tấn môi chất R404a; nhiệt độ không khí trong kho tk = 220C 20C, Xả tuyết bằng ga nóng” là một bài tập quan trọng cho sinh viên chuyên ngành kỹ thuật nhiệt lạnh, giúp sinh viên có thể hoàn thành một công trình trên mô hình lý thuyết có tính ứng dụng cao trong thực tế. Đồ án gồm 5 chương: Chương 1: Tổng quan. Chương 2: Tính toán thiết kế kho lạnh. Chương 3: Tính nhiệt tải kho lạnh. Chương 4: Chu trình lạnh, tính chọn máy nén và thiết bị lạnh. Chương 5: Lắp đặttự động hóa và vận hành máy lạnh.

LỜI NÓI ĐẦU

Kỹ thuật lạnh ra đời từ cách đây rất lâu và hiện nay được ứng dụng rộng rãi trongcác ngành kỹ thuật và đời sống Hiện nay, kỹ thuật lạnh đã thâm nhập vào hơn 70 ngànhkinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó, đặc biệt là các ngành công nghệthực phẩm, chề biến thịt cá, rau quả, rượu bia, nước giải khát, đánh bắt và xuất khẩu thủysản, hải sản, sinh học, hóa chất, hóa lỏng tách khí, sợi dệt may mặc, thuốc lá, chè, in ấn,điện tử, thông tin, máy tính, quang học, cơ khí, y tế, văn hóa, thể thao, du lịch, …

Trong những năm qua, ngành kỹ nghệ lạnh nước ta phát triển rất mạnh mẽ, đặcbiệt trong ngành chế biến và bảo quản thủy sản Quá trình chuyển đổi công nghệ chế biến

để đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế và thay đổi môi chất lạnh đã tạo nên một cuộc cáchmạng thực sự cho ngành kỹ thuật lạnh nước ta

Nước ta có nguồn lợi vô cùng to lớn từ biển, đặc biệt trong đó là thủy hải sản.Hiện nay, kim ngạch xuất khẩu các mặt hàng thủy hải sản chiếm tỉ trọng lớn trong nềnkinh tế nước ta Các mặt hàng xuất khẩu chủ yếu là mực, tôm, cá,

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường, nhất là các thị trường khó tính như

EU, Mỹ, Nhật,… thì sản phẩm phải có chất lượng cao Ngoài yếu tố chất lượng nguyênliệu ban đầu tốt thì vấn đề cấp đông và bảo quản đông sản phẩm cũng có ý nghĩa hết sứcquan trọng, quyết định chất lượng sản phẩm đến tay người tiêu dùng

Vì vậy, việc xác định phương pháp, tính toán thiết kế, lắp đặt, vận hành hệ thốngcấp đông và kho bảo quản đông cho từng đối tượng sản phẩm phải thật hợp lí, vừa đápứng yêu cầu công nghệ, vừa đáp ứng tính kinh tế của hệ thống là rất quan trọng

Nắm được yêu cầu cần thiết của hệ thống kho bảo quản lạnh đối với các sản phẩm,

đồ án “Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho kho bảo quản đông sức chứa 325 tấn môi chấtR-404a; nhiệt độ không khí trong kho tk = -220C20C, Xả tuyết bằng ga nóng” là một bàitập quan trọng cho sinh viên chuyên ngành kỹ thuật nhiệt lạnh, giúp sinh viên có thể hoànthành một công trình trên mô hình lý thuyết có tính ứng dụng cao trong thực tế

Đồ án gồm 5 chương:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Tính toán thiết kế kho lạnh

Chương 3: Tính nhiệt tải kho lạnh

Chương 4: Chu trình lạnh, tính chọn máy nén và thiết bị lạnh

Chương 5: Lắp đặt-tự động hóa và vận hành máy lạnh

Đồ án này được xây dựng trên cơ sở tính toán, tham khảo các tài liệu chuyênngành và sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn Tuy nhiên, đồ án vẫn có nhiều thiếu sót,

kính mong thầy Trần Đại Tiến, giáo viên hướng dẫn, đóng góp ý kiến bổ sung để đồ án

này được hoàn thiện hơn

Chương 1 TỔNG QUAN 10

1.1 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH 10

1.1.1 Lịch sử phát triển kỹ thuật lành 10

1.1.2 Ứng dụng của kỹ thuật lạnh 11

1.1.3 Phân loại kho lạnh 12

1.2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN ĐÔNG 13

Chương 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH 16

2.1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT 16

2.2 TOÁN TÍNH KÍCH THƯỚC KHO LẠNH 16

2.2.1 Phương án xây dựng 16

2.2.2 Xác định tiêu chuẩn chất tải của kho lạnh 17

2.2.3 Thể tích kho lạnh 17

2.2.4 Diện tích chất tải của kho lạnh 17

2.2.5 Diện tích cần xây dựng 18

2.2.6 Tải trọng nền 18

2.3TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT VÀ CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH 19

2.3.1 Cách nhiệt 19

2.3.2 Cách ẩm 22

Chương 3: TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI, CHỌN MÁY NÉN LẠNH VÀ CÁC THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG LẠNH 24

3.1 Tính nhiệt tải 24

3.1.1 Mục đích 24

3.1.2.Tính nhiệt tải 24

3.1.3 Dòng nhiệt do vận hành 28

3.1.4 Xác định phụ tải cho thiết bị và cho máy nén 31

Chương 4 CHU TRÌNH LẠNH, TÍNH CHỌN MÁY NÉN

VÀ THIẾT BỊ LẠNH 32

4.1 CHỌN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LẠNH 32

4.1.1Chọn phương pháp làm lạnh 32

4.2 Tính chu trình máy lạnh 39

4.3 Tính chọn thiết bị 44

4.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 45

4.5 TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 52

4.6 TRANG BỊ ĐIỆN 76

Chương 5: LẮP ĐẶT - TỰ ĐỘNG HÓA VÀ VẬN HÀNH MÁY LẠNH 78

5.1 TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA 78

5.2 Trang bị tự động hóa và vân hành hệ thống lạnh 80

5.2.1 Lắp đặt hệ thống điện 80

5.2.2 Mô tả Dixell XR160C 81

Chương 1 TỔNG QUANng 1 T NG QUANỔNG QUAN

1.1 T NG QUAN V KỸ THU T L NH ỔNG QUAN Ề KỸ THUẬT LẠNH ẬT LẠNH ẠNH

1.1.1 L ch s phát tri n kỹ thu t lànhịch sử phát triển kỹ thuật lành ử phát triển kỹ thuật lành ển kỹ thuật lành ật lành

Từ trước công nguyên con người tuy chưa biết làm lạnh, nhưng đã biết đến tác dụng của lạnh và ứng dụng chúng phục vụ trong cuộc sống Họ đã biết dùng mạch nước ngầm có nhiệt độ thấp chảy qua để chứa thực phẩm, giữ cho thực phẩm được lâu hơn

Người Ai cập cổ đại đã biết dùng quạt quạt cho nước bay hơi ở các bình gốm xốp

để làm mát không khí cách đây 2500 năm Người Ấn Độ và người Trung Quốc cách đây

2000 năm đã biết trộn muối với nước hoặc với nước đá để tạo nhiệt độ thấp hơn

Kỹ thuật lạnh hiện đại bắt đầu phát triển khi giáo sư Black tìm ra ẩn nhiệt hoá hơi

và nhiệt ẩn nóng chảy vào năm 1761 – 1764 Con người đã biết làm lạnh bằng cách cho bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp

Sau đó là sự hoá lỏng được khí SO2 vào năm 1780 do Clouet và Monge tiến hành Sang thế kỷ thứ XIX thì Faraday đã hoá lỏng được hàng loạt các chất khí như : H2S; CO2; C2H2; NH3 ; O2; N2; HCL

Năm 1834 Jacob Perkins (Anh) đã phát minh ra máy lạnh nén hơi đầu tiên với đầy

đủ các thiết bị hiện đại gồm có máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi và van tiết lưu

Sau đó có hàng loạt những phát minh của kỹ sư Carres (pháp) về máy lạnh hấpthụ chu kỳ và liên tục với các cặp môi chất khác nhau

Máy lạnh hấp thụ khuyếch tán được Gerppt (Đức) đăng ký bằng phát minh năm

1899 và được Platen cùng Munter (Thuỵ Điển) hoàn thiện năm 1922 Máy lạnh Ejectorhơi nước đầu tiên do Leiblane chế tạo năm 1910

Một sự kiện quan trọng của lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh là việc sản xuất và ứngdụng Freon ở Mỹ vào năm 1930 Freon là những chất lạnh có nhiều tính chất quý báunhư không cháy, không nổ, không độc hại, phù hợp với chu trình làm việc của máy lạnhnén hơi Nó đã góp phần tích cực vào việc thúc đẩy kỹ thuật lạnh phát triển Nhất là kỹthuật điều hoà không khí

Ngày nay kỹ thuật lạnh hiện đại đã phát triển rất mạnh, cùng với sự phát triển củakhoa học, kỹ thuật lạnh đã có những bước tiến vượt bậc

1.1.2 ng d ng c a kỹ thu t l nhỨng dụng của kỹ thuật lạnh ụng của kỹ thuật lạnh ủa kỹ thuật lạnh ật lành ạnh

Kỹ thuật lạnh ngày càng đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân cũngnhư trong khoa học kỹ thuật, kinh tế quan trọng: công nghệ thực phẩm, chế biến thuỷ sản,rau quả, rượu bia, và nước giải khát, sinh học, hoá lỏng hoá chất và tách khí, điện tử, cơkhí chính xác, y tế, điều hoà không khí

Một trong những ứng dụng quan trọng đó là trong ngành Công Nghệ Thực Phẩm,theo thống kê thì khoảng 80 % công nghệ lạnh được sử dụng trong công nghệ thực phẩm

Vi sinh vật và các enzyme nội tạng là nguyên nhân chính gây nên sự hư hỏng của thựcphẩm Nhưng dưới tác dụng của nhiệt độ thấp thì chúng bị ngừng hoạt động hoặc bị ứcchế hoạt động, do đó sản phẩm ít bị biến đổi về chất lượng cũng như hương vị, sắc màu,chất dinh dưỡng Nhờ thế thời gian giữ sản phẩm lâu hơn tạo điều kiện tốt cho quá trìnhchế biến, tiêu thụ sản phẩm

1.1.3 Kho l nh và phân lo i kho l nh.ạnh ạnh ạnh

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành chế biến thuỷ sản Kho lạnh đóng vaitrò quan trọng trong khâu bảo quản sản phẩm Kho lạnh tạo ra môi trường giúp cho sảnphẩm bảo quản giữ được giá trị dinh dưỡng cũng như các giá trị khác như giá trị cảmquan, hình dạng sản phẩm

a Theo công dụng

- Kho lạnh sơ bộ: dùng làm lạnh sơ bộ hay bảo quản tạm thời thực phẩm tại các

nhà máy chế biến trước khi chuyển đến một khâu chế biến khác

- Kho chế biến: được sử dụng trong các nhà máy chế biến và bảo quản thực phẩm

(nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thủy sản, xuất khẩu thịt,…),thường có dung tích lớn, phụ tải nhiệt lớn và luôn thay đổi do xuất nhập hàngthường xuyên

- Kho lạnh phân phối: thường dùng điều hòa thực phẩm cho các khu vực đông dân

cư, thành phố, các trung tâm công nghiệp và dự trũ lâu dài Kho thường có dungtích lớn và trữ nhiều mặt hàng khác nhau

- Kho lạnh trung chuyển: thường đặt ở các hải cảng, những điểm nút đường sắt,

bộ dùng để bảo quản ngắn hạn những sản phẩm tại những nơi trung chuyển Kholạnh trung chuyển có thể kết hợp làm một với kho lạnh phân phối và kho lạnhthương nghiệp

- Kho lạnh thương nghiệp: bảo quản các mặt hàng thực phẩm của hệ thống thương

nghiệp, bảo quản tạm thời các mặt hàng đang được bán trên thị trường

- Kho lạnh vận tải: thực chất là ô tô lạnh, tầu hoả, tầu thuỷ hoặc máy bay lạnh Kho

có dung tích lớn, hàng bảo quản mang tính tạm thời, vận chuyển từ nơi này sangnơi khác

- Kho lạnh sinh hoạt: là các loại tủ lạnh, tủ đông các cỡ khác nhau sử dụng trong

gia đình, khách sạn, nhà hàng để bảo quản một lượng hàng nhỏ thực phẩm Dungtích từ 50 lít đến 1 vài mét khối

b Theo nhiệt độ:

- Kho bảo quản lạnh: nhiệt độ thường từ -20C÷50C Chủ yếu bảo quản các mặthàng nông sản.

- Kho bảo quản đông: bảo quản các mặt hàng đã cấp đông Nhiệt độ tối thiểu -180C

- Kho đa năng: nhiệt độ bảo quản -120C

- Kho gia lạnh: nhiệt độ 00C

- Kho bảo quản nước đá: Nhiệt độ tối thiểu 40C

c Theo dung tích chứa: tính theo m3, lít, tấn

d Theo đặc điểm cách nhiệt:

- Kho xây: là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người ta tiến hành

bọc cách nhiệt Nhược điểm là lắp đặt khó, giá thành cao, khó tháo dỡ, khôngthẩm mỹ.ở Việt Nam hiện nay tí dung kho xây để bảo quản thực phẩm

- Kho panel: được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyruethan và ghép với nhau

bằng mộng âm dương hay khóa camlocking Ưu điểm là đẹp, gọn, rẻ, thuận lợi khilắp đặt, tháo dỡ, và bảo quản sản phẩm Hầu hết các xí nghiệp công nghệ thực phẩm đều dùng kho panel để bảo quản hànghóa Hiện nay nhiều doanh nghiệp trong nước đã sản xuất được các tấm panel đạt tiêu chuẩn chất lượng cao

1.2 T NG QUAN V QUÁ TRÌNH B O QU N ĐÔNG ỔNG QUAN Ề KỸ THUẬT LẠNH ẢO QUẢN ĐÔNG ẢO QUẢN ĐÔNG

Những biến đổi của thực phẩm trong quá trình bảo quản đông.

1.2.1 Những biến đổi về vật lý.

a Sự kết tinh lại của nước.

Đối với các sản phẩm động lạnh trong quá trình bảo quản nếu chúng ta không duytrì được nhiệt độ bảo quản ổn định sẽ dẫn đến sự kết tinh lại của nước đá Đó là hiệntượng gây nên những ảnh hưởng xấu cho sản phẩm bảo quản Kết tinh lại nước đá xảy rakhi có sự dao động của nhiệt độ trong quá trình bảo quản Do nồng độ chất tan trong cáctinh thể nước đá khác nhau nên nhiệt độ kết tinh và nhiệt độ nóng chảy của chúng cũngkhác nhau

Khi nhiệt độ tăng thì các tinh thể nước đá có kích thước nhỏ, có nhiệt độ nóngchảy thấp sẽ bị tan ra trước tinh thể có kích thước lớn nhiệt độ nóng chảy cao Khi nhiệt

độ hạ xuống trở lại thì quá trình kết tinh lại xảy ra, nhưng chúng lại kết tinh thể nước đálớn do đó làm cho kích thước tinh thể nước đá lớn ngày càng to lên Sự tăng về kíchthước của các tinh thể nước đá sẽ ảnh hưởng xấu đến thực phẩm, cụ thể là các cấu trúc tếbào bị phá vỡ, khi sử dụng sản phẩm sẽ mềm hơn hao phí chất dinh dưỡng tăng do sự mấtnước tự do tăng làm cho mùi vị sản phẩm giảm

Để tránh hiện tượng kết tinh lại của nước đá thì trong quá trình bảo quản nhiệt độphải ổn định, mức dao động của nhiệt độ cho phép là  10C

b Sự thăng hoa của nước đá.

Trong quá trình bảo quản sản phẩm đông do hiện tượng hơi nước trong không khíngưng tụ thành tuyết trên giàn lạnh làm cho lượng ẩm trong không khí giảm Điều đó dẫnđến sự chênh lệch áp suất bay hơi của nước đá ở bề mặt sản phẩm với môi trường xungquanh Kết quả là nước đá bị thăng hoa hơi nước đi vào môi trường không khí Nước đátrên bề mặt bị thăng hoa, sau đó các lớp bên trong của thực phẩm thăng hoa

Sự thăng hoa nước đá của thực phẩm làm cho thực phẩm có cấu trúc xốp, rỗng.Oxy không khí dễ xâm nhập và oxy hoá sản phẩm Sự oxy hoá xảy ra làm cho sản phẩmhao hụt về trọng lượng, chất tan, mùi vị bị xấu đi đặc biệt là quá trình oxy hoá lipit

Để tránh hiện tượng thăng hoa nước đá của sản phẩm thì sản phẩm đông khi đem

đi bảo quản phải được bao gói kín và đuổi hết không khí ra ngoài, nếu có không khí bêntrong sẽ xảy ra hiện tượng hoá tuyết trên bề mặt bao gói và quá trình thăng hoa vẫn xảyra

1.2.2 Những biến đổi về hoá học

Trong bảo quản đông, các biến đổi về sinh hoá, hoá học diễn ra chậm Các thànhphần dễ bị biến đổi là: protein hoà tan, lipid, vitamin, chất màu…

a) Sự biến đổi của Protein.

Trong các loại protein thì protein hoà tan trong nước dễ bị phân giải nhất, sự phângiải chủ yếu dưới tác dụng của enzyme có sẵn trong sản phẩm

Sự khuếch tán nước do kết tinh lại và thăng hoa nước đá gây nên sự biến tính củaprotein hoà tan.

Biến đổi của protein làm giảm chất lượng sản phẩm khi sử dụng

b) Sự biến đổi của chất béo.

Dưới tác dụng của enzyme nội tạng làm cho chất béo bị phân giải cộng với quátrình thăng hoa nước đá làm cho oxy xâm nhập vào Đó là điều kiện thuận lợi cho quátrình oxy hoá chất béo xảy ra Quá trình oxy hoá chất béo sinh ra các chất có mùi vị xấulàm giảm giá trị sử dụng của sản phẩm Nhiều trường hợp đây là nguyên nhân chính làmhết thời hạn bảo quản của sản phẩm

Các chất màu bị oxy hoá cũng làm thay đổi màu sắc của sản phẩm

1.2.3 Sự biến đổi về vi sinh vật.

Đối với sản phẩm bảo quản đông có nhiệt độ thấp hơn -180C và được bảo quản ổnđịnh thì số lượng vi sinh vật giảm theo thời gian bảo quản Ngược lại nếu sản phẩm làmđông không đều, vệ sinh không đúng tiêu chuẩn, nhiệt độ bảo quản không ổn định sẽ làmcho các sản phẩm đã bị lây nhiễm vi sinh vật hoạt động gây thối rữa sản phẩm và làmgiảm chất lượng sản phẩm

1.2.4 Kết luận.

Kỹ thuật lạnh đóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế xã hội Đặc biệt là đốivới nước ta nền kinh tế chủ yếu là sản xuất nông nghiệp, ngư nghiệp, sản phẩm nôngnghiệp của chúng ta dồi dào Bên cạnh đó trong tiến trình phát triển nền kinh tế xã hộichúng ta đang tiến dần lên công nghiệp hoá hiện đại hoá, sản phẩm xuất đi ngày càngchế biến tinh chế hơn, các ngành chế biến nông sản, chế biến thuỷ sản ngày càng chiếm

vị thế trong nền kinh tế xã hội Để phát triển được các ngành này thì công nghệ lạnh đóngvai trò to lớn đặc biệt là với ngành chế biến thuỷ sản xuất khẩu Do đó việc nghiên cứu vàứng dụng kỹ thuật lạnh vào nước ta là rất cần thiết và đúng hướng để cùng với xã hội đưanền kinh tế đi lên

Chương 1 TỔNG QUANng 2 TÍNH TOÁN THI T K KHO L NHẾT KẾ KHO LẠNH ẾT KẾ KHO LẠNH ẠNH

2.1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Các thông số này đã được thống kê trong nhiều năm, khi tính toán để đảm bảo độ antoàn cao thì ta thường lấy các giá trị cao nhất (chế độ khắc nghiệt nhất) từ đó sẽ đảm bảokho vận hành là an toàn trong mọi điều kiện có thể xảy ra mà ta đã ước tính

Các thông số môi trường bên ngoài kho lạnh được trình bày theo bảng 2.1Em chọn phương ánthiết kế kho bảo quản tại Nha Trang, có các thông số khí hậu như sau:

Bảng 2.1: Thông số về khí hậu ở Nha Trang [TL1-8]

Nhiệt độ(0C) Độ ẩm tương đối(%)

TB cả năm Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông

Chọn nhiệt độ môi trường là t = 36,60C là nhiệt độ môi trường để tính toán

2.2 TOÁN TÍNH KÍCH THƯỚC KHO LẠNH

2.2.1 Phương 1 TỔNG QUANng án xây d ngựng

Kho có dung tích 320 tấn dựa vào những phân tích về ưu nhược điểm của kho xây

và kho lắp ghép như phân tích ở phần 1.2.3

Vì vậy, em chọn phương án xây dựng kho lạnh là kho lắp ghép, tường và trần được ghépbằng các tấm panel, nền bằng bêtông có cách nhiệt

2.2.2 Xác định tiêu chuẩn chất tải của kho lạnh

Tiêu chuẩn chất tải của kho là khối lượng hàng hóa chứa trong một đơn vị thể tích,tấn/m3

Sản phẩm bảo quản trong kho là các loại cá đông lạnh nên tiêu chuẩn chất tải làgv= 0,45 tấn/m3 Bảng 2.4 [TL1-32]

2.2.4 Di n tích ch t t i c a kho l nh ện tích chất tải của kho lạnh ất tải của kho lạnh ải của kho lạnh ủa kỹ thuật lạnh ạnh

Diện tích chất tải của kho lạnh :

Trong đó:

F: diện tích chất tải (m2)h: chiều cao chất tải (m)Chiều cao chất tải phụ thuộc vào chiều cao kho lạnh và khoảng hở giữa trần vàhàng để lắp dặt dàn lạnh và lưu thông không khí Chiều cao kho lạnh bằng chiều cao phủ

bì kho lạnh trừ đi hai lần bề dầy tấm panel

Chọn tấm panel tiêu chuẩn có chiều cao phủ bì là 4,5m (m)

Chọn h = 2.8 (m)Vậy ta có diện tích chất tải là:

F=812.5

2 8 =290.1≈290 (m2)

2.2.5 Di n tích c n xây d ng.ện tích chất tải của kho lạnh ần xây dựng ựng

Diện tích kho lạnh thực tế cần tính đến đường đi, khoảng hở giữa các lô hàng,diện tích lắp đặt dàn lạnh Vì vậy diện tích cần xây dựng phải lớn hơn diện tích tính toán

ở trên và được xác định theo công thức

β F (m2) Trong đó:

2.2.6 T i tr ng n n.ải của kho lạnh ọng nền ền

Tải trọng nền được xác định theo công thức

g f=g v×h

Trong đó:

gf : tải trọng nền (tấn/m2)

gv : tiêu chuẩn chất tải (tấn/m3)

h : chiều cao chất tải, h = 2,8 (m)Vậy: gf = 0,45 x 2.8 = 1,26 (tấn/m2)

Với tải trọng nền như vậy thì nền bêtông đủ khả năng chịu được lực nén.

2.3TÍNH TOÁN CÁCH NHI T VÀ CÁCH M CHO KHO L NHỆT VÀ CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH ẨM CHO KHO LẠNH ẠNH

2.3.1 Cách nhi tện tích chất tải của kho lạnh

2.3.1.1 Nhi m v cách nhi tện tích chất tải của kho lạnh ụng của kỹ thuật lạnh ện tích chất tải của kho lạnh

Hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ ngoài môi trường có nhiệt độ cao vào buồng lạnh

có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che Chất lượng của vách cách nhiệt phụ thuộc chủ yếuvào tính chất của vật liệu cách nhiệt Để đảm bảo tốt hiệu quả cách nhiệt thì cấu trúc cáchnhiệt phải có tính chất cách nhiệt và một số tính chất khác Trong tính toán chiều dầycách nhiệt phải chính xác và kinh tế

Tính toán chi u dày cách nhi t.ền ện tích chất tải của kho lạnh

Chiều dầy lớp cách nhiệt được tính từ biểu thức hệ số truyền nhiệt k cho váchphẳng nhiều lớp

1 : hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng) tới vách cáchnhiệt (W/m2K)

2 : là hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh và buồng lạnh (W/m2K) i : là chiều dày của lớp vật liệu thứ i (m)

i : là hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i (W/mK)

cn : là chiều dày của lớp vật liệu cách nhiệt (m)

cn : là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt (W/mK)

K : là hệ số truyền nhiệt của vách (W/m2K)

Bảng 2.2 Thông số các lớp vật liệu của panel.

m

Hệ số dẫn nhiệtW/mKPolyurethan

Tôn láSơn bảo vệ

cn0,00150,0005

0,02345,360,291

Cấu tạo của panel sẽ được lắp cho kho lạnh có cấu tạo như hình 2.1

Hình 2.1Cấu tạo của panel lắp kho lạnh.

Kho bảo quản đông được thiết kế với chế độ trong kho là – 22 0C Không khí đượcđối lưu cưỡng bức vừa phải.

Do dưới nền kho được để thoáng bằng các con lươn nên hệ số toả nhiệt 1 và hệ sốtruyền nhiệt k được lấy bằng giá trị so với trần và vách kho lạnh

1

9) ]=0,1059=105 ,9

mm

Bề dày của panel là : δpanel= δCN+2δt+2δs=105,9+1.5×2+0.5×2=109,9 mm

Để đảm bảo cách nhiệt tốt chọn chiều dày tấm Panel là panel = 125 mm

ximăng)

Bitum 0,001 0,18Bêtông cốt thép

chịu lực

Hình 2.2 Cấu tạo nền kho lạnh

Tương tự như tính toán đối với panel, ta có:

Ta có hệ số truyền nhiệt thực của nền:

1

23, 3+

0,11,4+

=0 ,201

(W/m2K)2.3.2 Cách mẩm

2.3.2.1 Nhi m v cách mện tích chất tải của kho lạnh ụng của kỹ thuật lạnh ẩm

- Ngăn cản dòng ẩm từ ngoài môi trường vào panel và vào trong kho

C u trúc cách m c a kho.ất tải của kho lạnh ẩm ủa kỹ thuật lạnh

Cấu trúc cách ẩm đóng vai trò quan trọng đối với kho lạnh Nó có nhiệm vụ ngănchặn dòng ẩm xâm nhập từ bên ngoài môi trường, vào trong kho lạnh qua cấu trúc baoche Nếu không tiến hành cách ẩm cho cấu trúc bao che thì dòng ẩm từ môi trường bênngoài sẽ xâm nhập vào cấu trúc cách nhiệt theo sự chênh lệch nhiệt độ nó làm cho hàm

ẩm trong cấu trúc cách nhiệt tăng lên dẫn đến hệ số dẫn nhiệt của cấu trúc cách nhiệttăng và hệ số truyền nhiệt của cấu trúc bao che tăng lên, thậm trí không còn khả năngcách nhiệt đó là điều chúng ta không mong muốn

Đối với kho lạnh lắp ghép cấu trúc cách ẩm là lớp tôn bọc lớp cách nhiệt, tôn làvật liệu có hệ số dẫn ẩm nhỏ gần như bằng không do đó việc cách ẩm đối với kho lạnhlắp ghép là rất an toàn

2.3.2.2 Tính ki m tra đ ng sển kỹ thuật lành ọng nền ương 1 TỔNG QUANng

Để vách không đọng sương thì hệ số truyền nhiệt thực phải thoả mãn điều kiệnsau: kt < ks Để an toàn thì kt < 0,95ks [TL1,86]

ks: Là hệ số truyền nhiệt đọng sương nó được xác định theo biểu thức sau

Chương 1 TỔNG QUANng 3: TÍNH TOÁN NHI T T I, CH N MÁY NÉN L NH VÀ CÁC THI T B CHO H ỆT VÀ CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH ẢO QUẢN ĐÔNG ỌN MÁY NÉN LẠNH VÀ CÁC THIẾT BỊ CHO HỆ ẠNH ẾT KẾ KHO LẠNH Ị CHO HỆ ỆT VÀ CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH

để đảm sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bên ngoài

Mục đích tính nhiệt kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy nén

3.1.2.Tính nhi t t iện tích chất tải của kho lạnh ải của kho lạnh

Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q, được xác định bằng biểu thức

Q1 - dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh, W;

Q2 - dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh, W;

Q3 - dòng nhiệt từ bên ngoài do thông gió buồng lạnh, W;

Q4 - dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh, W; Q5 - dòng nhiệt từ sản phẩm toả ra khi sản phẩm hô hấp, W

( Đối với kho bảo quản thuỷ sản lạnh đông thì Q3 = Q5 = 0)

- Đặc điểm của các dòng nhiệt này là thay đổi liên tục theo thời gian

Q1 phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ bên ngoài thay đổi theo giờ, ngày, mùa

Q2 phụ thuộc vào thời vụ

Q4 phụ thuộc vào quy trình công nghệ chế biến và bảo quản

5 4 3 2 1 5

1

Q Q Q Q Q



3.1.2.1 Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che Q 1

Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che, là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua vách,trần và nền kho Do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong, cộngvới các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua vách kho

Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che xác định theo công thức :

Q1 = Q11+ Q12, W [ 1, 105 ]Trong đó:

Q11 - dòng nhiệt qua tường bao, trần, nền do chênh lệch nhiệt độ, W;

Q12 - dòng nhiệt qua tường bao, trần, do ảnh hưởng của bức xạ Mặt trời, W

Các kích thước tính toán được:

Chiều dài kho lạnh: L = 36 m

Chiều rộng kho lạnh: R = 10 - 2 x 0,125 = 9,75 m

Chiều cao kho lạnh: H = 4,5 + 0,125 = 4,625 m

kho lạnh được xây dựng độc lập, hành lang lấy hàng nằm ở hướng Đông, phòng máy nằm

Kt - là hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo

chiều dày cách nhiệt thực, K = 0,1845 W/m2k;

F - là diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m2;

t1 - là nhiệt độ bên ngoài môi trường, t1 =36,6 0C

t2 - là nhiệt độ trong kho lạnh, t2 = - 22 0C

N TR

Do trần kho chịu bức xạ mặt trời chiếu vào mái kho lạnh làm bằng tôn nên phần không khí phía dưới mái tôn bị bức xạ mặt trời nung nóng hơn nhiệt độ bên ngoài trời khoảng 5 0C

b Tính dòng nhiệt qua trần và tường kho lạnh do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời Q 12

Ta có Q12 = Q12Tr +Q12T ,W+ Q12Tr : tổn thất nhiệt qua trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời

Q12Tr = Kt x FTr x tdưTr ,W [1,108]Trong đó:

Kt - là hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo chiều dày cách nhiệt thực, K = 0,1845 W/m2k;

FTr -là diện tích trần, m2

tdưTr- hiệu nhiệt độ dư có tính đến ảnh hưởng của bức xạ mặt trời, 0CMái che bằng tôn trắng lấy tdưTr =16 0C

Vậy Q12Tr = 0,1845 x 36 x 9,75 x 16 = 1036,152 W+ Q12T: tổn thất nhiệt qua tường do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời

Q12T = Kt x FT x tdưT ,WTrong đó tdưT là hiệu nhiệt độ dư phụ thuộc hướng,vĩ độ,tính chất bề mặt tường.Ở đây tatính cho tường ở hướng tây là tường có hiệu nhiệt độ dư lớn nhất và cũng có diện tích lớnnhất tdưT = 8 0C

Vậy Q12T = 0,1845 x 36 x 4,625 x 8 = 245,754 W

Do đó Q12 = Q12Tr +Q12T = 1036,152 + 245,754 = 1281,906W

Bảng 3.1 Bảng tính toán nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che

- Dòng nhiệt do chính sản phẩm toả ra Q21, W;

- Dòng nhiệt do bao bì mang vào Q22, W;

M - là khối lượng hàng hoá nhập vào kho bảo quản trong 1 ngày đêm

Đối với kho bảo quản M = ( 10 – 15%) x E

Chọn M= 15%E nên M =48,74 tấn/ngày đêm

Chú ý: hàng hoá bảo quản trong kho bảo quản đã được cấp đông đến nhiệt độ bảo quản

tuy nhiên trong quá trình xử lý như: đóng gói, vận chuyển… nhiệt độ sản phẩm tăng lên ítnhiều nên đối với sản phẩm bảo quản đông lấy nhiệt độ vào kho là -18 0C Theo ( Bảng 4-2,[1,81] ) đối với cá, ta có:

i1 = 5000 J/kgi2 = 0 (vì t2 = -200C nhiệt độ bảo quản trong kho)

Do đó:

3600241000

x

Q21 = 48,75 x (5000 – 0 ) x = 2821,1 W.

b Tính dòng nhiệt do bao bì toả ra.

Dòng nhiệt do bao bì toả ra tính theo công thức:

Q22 = Mb x Cb x ( t1 – t2 ) x , W [ 1, 113]Trong đó :

Mb - là khối lượng bao bì đưa vào kho cùng sản phẩm, tấn/ngày đêm

Dòng nhiệt do người làm việc trong kho Q42

Dòng nhiệt do động cơ điện Q43

Dòng nhiệt do mở cửa Q44

Dòng nhiệt do xả tuyết Q45

a Tính dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra

Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra xác định theo công thức:

Q41 = A x F, W [ 1, 115 ] Trong đó:

F - là diện tích buồng, F = 351 m2;

360024

1000

x

360024

1000

x

3600241000

x

A - là nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng trên 1m2 diện tích, W/m2.

Nhiệt lượng do một người toả ra khi làm việc nặng nhọc là 350, W/người

n: là số người làm việc trong kho lạnh Chọn n = 4 người

Vậy Q42 = 350 x 4 = 1400 W

c Dòng điện do các động cơ điện toả ra

Động cơ làm việc trong kho lạnh chỉ có động cơ quạt dàn lạnh

Dòng nhiệt này được xác định theo công thức

Q43 = 1000 x N, W [ 1, 116 ]N: Là công suất động cơ điện quạt dàn lạnh, W

Tổng công suất của động cơ điện quạt dàn lạnh lắp đặt trong kho lạnh phải lấy theothực tế thiết kế Tuy nhiên đến đây ta chưa chọn được dàn lạnh nên chưa biết cụ thể tổngcông suất động cơ điện của quạt dàn lạnh, vì vậy có thể lấy theo định hướng như sau:kholanh có chiều dài khá dài nên cần nhiều dàn lạnh.Do đó ta lấy lấy N = 10 KW

Vậy dòng nhiệt do động cơ điện toả ra là:

(theo phương pháp nội suy với H=4,5 m )

Vậy Q44 = 6 x 351 = 2106 W

e Dòng nhiệt do xả tuyết xả băng bằng ga nóng.

Trong kho có 2 dàn lạnh,việc xả tuyết được thực hiện lần lượt trên mỗi dàn lạnh

Dòng nhiệt này được xác định theo công thức

Cpkk - là nhiệt dung riêng của không khí, Cpkk=1011 J/KgK;

t - là độ chênh lệch nhiệt độ trước và sau khi xả tuyết của kho lạnh

Lấy theo thưc tế

Bảng 3.2: Bảng tổng hợp kết quả tính toán tải nhiệt

Q 1 (W) Q 2 (W) Q 3 (W) Q 4 (W) Q 5 (W) Q TB (W) Q MN (W)

3.1.4 Xác đ nh ph t i cho thi t b và cho máy nén ịnh phụ tải cho thiết bị và cho máy nén ụ tải cho thiết bị và cho máy nén ải cho thiết bị và cho máy nén ết bị và cho máy nén ịnh phụ tải cho thiết bị và cho máy nén

3.1.4.1 Xác định tải nhiệt cho thiết bị

Tải nhiệt cho thiết bị là tải nhiệt dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cầnthiết của thiết bị bay hơi Để đảm bảo được nhiệt độ trong kho trong những điều kiện bấtlợi nhất, người ta phải tính toán tải nhiệt cho thiết bị là tổng các nhiệt tải thành phần cógiá trị cao nhất Công suất yêu cầu của thiết bị bao giờ cũng phải lớn hơn công suất máynén, phải có hệ số dự trữ nhằm tránh những biến động có thể xảy ra trong quá trình vậnhành Vì thế tải nhiệt cho thiết bị được lấy bằng tổng của tất cả các tổn thất nhiệt

QoTB = Q1 + Q2 +Q3 + Q4 + Q5 = 31905,55 ≈ 31,9 KW

Tải nhiệt thiết bị bay hơi cũng là cơ sở để xác định tải nhiệt các thiết bị khác

3.1.4.2 Xác định tải nhiệt cho máy nén

Tải nhiệt của máy nén cũng được tính toán từ tất cả các tải nhiệt thành phầnnhưng tùy theo từng loại kho lạnh mà ta có thể lấy một phần của tải nhiệt đó

Do các tổn thất nhiệt trong kho lạnh không đồng thời xảy ra nên công suất

nhiệt yêu cầu thực tế sẽ nhỏ hơn tổng các tổn thất nhiệt, để tránh lựa chon máy nén cócông suất lạnh quá lớn, tải nhiệt của máy nén cũng được tính toán từ tất cả các tải nhiệtthành phần, nhưng đối với kho bảo quản sản phẩm thuỷ sản đông lạnh thì lấy 85%Q1,100% Q2, 75%Q4

Từ đó ta có phụ tải nhiệt máy nén

Chương 1 TỔNG QUANng 4 CHU TRÌNH L NH, TÍNH CH N MÁY NÉN ẠNH ỌN MÁY NÉN LẠNH VÀ CÁC THIẾT BỊ CHO HỆ

VÀ THI T B L NHẾT KẾ KHO LẠNH Ị CHO HỆ ẠNH

4.1.1.1 Làm lạnh trực tiếp.

Là phương pháp làm lạnh kho lạnh bằng dàn bay hơi đặt trong kho lạnh, môi chất

lạnh lỏng sôi thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh Làm lạnh trực tiếp có thể là dàn lạnhđối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức

 Thiết bị đơn giản không cần thêm một vòng tuần hoàn phụ

 Tuổi thọ cao, kinh tế vì không phải tiếp xúc với nước muối là một chất ăn mònkim loại rất mạnh

 Đứng về mặt nhiệt động thì ít tổn thất năng lượng vì hiệu nhiệt độ giữa kholạnh và dàn bay hơi trực tiếp bao giờ cũng nhỏ hơn hiệu nhiệt độ giữa kho lạnh với nhiệt

độ bay hơi gián tiếp qua nước muối

 Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ nghĩa là khi làm lạnh trực tiếp thời gian từ khi

mở máy đến lúc kho lạnh đạt nhiệt độ yêu cầu sẽ nhanh hơn

 Nhiệt độ kho lạnh có thể giám sát qua nhiệt độ sôi của môi chất, nhiệt độ sôi cóthể xác định dễ dàng qua áp kế của đầu hút máy nén

 Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ bằng cách đóng ngắt máy nén (đối với máy lạnhnhỏ và trung bình)

Gián tiếpNhờ chất tải lạnh

 Đối với hệ thống máy lạnh lớn thì lượng môi chất nạp vào máy lớn, khả năng

rò rỉ của môi chất lớn, khó có khả năng rò tìm ra được chỗ rò rỉ để xử lý Tổn thất áp suấtcho việc cấp lỏng cho những dàn bay khi ở xa khó hồi dầu nếu dùng môi chất Frêon, máynén dễ hút phải ẩm, việc bảo vệ máy nén khó khăn

 Trữ lạnh của dàn lạnh trực tiếp kém khi máy lạnh ngừng hoạt động thì dàn lạnhcũng hết lạnh nhanh chóng

4.1.1.2 Làm lạnh gián tiếp.

Là phương pháp làm lạnh kho bằng các dàn chất tải lạnh như nước muối,Glycon thiết bị bay hơi được đặt ở ngoài kho lạnh, chất tải lạnh chạy tuần hoàn qua dànbay hơi thải nhiệt ở đó, đến kho lạnh thu nhiệt trong kho lạnh cứ như vậy kho lạnhđược làm lạnh liên tục Dàn lạnh gián tiếp cũng có thể là dàn lạnh đối lưu tự nhiên hoặcđối lưu cưỡng bức

 Dung dịch chất tải lạnh có khả năng trữ lạnh lớn sau khi máy ngừng hoạt động,nhiệt độ kho lạnh có khả năng duy trì được lâu hơn

 Năng suất lạnh của máy bị giảm do chênh lệch nhiệt độ lớn

 Hệ thống thiết bị cồng kềnh vì phải thêm vòng tuần hoàn cho chất tải lạnh

 Tốn năng lượng bổ xung cho bơm hoặc cánh khuấy chất tải lạnh

Qua sự phân tích ưu nhược điểm của 2 phương pháp làm lạnh trên Chọn phươngpháp làm lạnh cho kho đang thiết kế là phương pháp làm lạnh trực tiếp Nó phù hợp với

điều kiện của kho lạnh, như hệ thống khụng cồng kềnh, dễ điều chỉnh nhiệt độ, tổn haolạnh khi khởi động nhỏ.

Chọn môi chất cho hệ thống lạnh kho bảo quản đông :R404a

lý sau :

+ Thành phần húa học ( theo khối lượng ) : 44% HFC-12; 52% HFC-143a; 134a

+ Phõn tử lượng : M = 97,6,Kg/kmol

+ Nhiệt độ sụi ở 1atm : ts = -46,50C

+ Nhiệt độ tới hạn : tc = 72,10C

+ Áp tới hạn : Pc = 3,732 MPa c = 484,5 Kg/cm3+ Mật độ tới hạn :

+ Mật độ chất lỏng ( ở l = 1048 Kg/cm3250C ) : h =18,2+ Mật độ hơi bóo hoà ( ở -150C ) : Kg/cm3

+ Nhiệt dung riờng lỏng (250C): C = 1,53 kJ/KgK

+ Nhiệt dung riờng hơi ( 250C, 1atm ) : C = 0,87 kJ/KgK

+ Nhiệt ẩn hoỏ hơi ( 250C, 1atm ) : r = 202,1 kJ/Kg = 1,28.10-4+ Độ nhớt động lực học : của mụi chất ở 250C : 1,28.10-4 Pa.s ,của hơi bảo hoà (1atm) : Pa.s =

1,22.10-5 ,Pa.s:

+ Hệ số dẫn nhiệt của = 0,0683 W/mKlỏng sôi môi chất ở 250C :

+ Hệ số dẫn nhiệt hơi bảo hoà = 0,0134 W/mK(1atm) :

+ Giới hạn cháy trong không khí : không cháy

+ Chỉ số phá huỷ Ozone : ODP = 0

+ Chỉ số làm nóng địa cầu : GWP = 0,94 (so với R11)

Sava HP62 có sự trượt nhiệt độ trong quá trình ngưng tụ và bay hơi Tuy nhiên,nhiệt độ trượt rất nhỏ, không quá 0.70C do đó không đáng kể Điều này sẽ không cónguy cơ tăng khả năng tổn thất môi chất trong hệ thống R404a phù hợp hầu hết cáckim loại, hợp kim và các phi kim loại chế tạo máy R404a cũng tương thích với cáckim loại, hợp kim sử dụng trong hệ thống R502 nên đây là đặc điểm thuận lợi trongviệc thay thế môi chất cho các hệ thống đang sử dụng R502

4.1.1.3 Chọn các thông số của chế độ làm việc

Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng 4 nhiệt độ sau

+ Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0

+ Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh tk

+ Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql

+ Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt ) tqn

a Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ của kho lạnh Có thể lấy như sau: t0 = tb - t0, 0C [ 1, 204 ]Trong đó:

tb - là nhiệt độ kho lạnh

tb = - 22 0C;

t0 - là hiệu nhiệt độ yêu cầu

Kho lạnh lựa chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp, độ ẩm của không khí trong khocao, hiệu nhiệt độ yêu cầu là 8  130C nên chọn t0 = 8 0C [ 1, 205 ] Vậy t0 = -22 - 8 = - 30 0C.

tw2 - là nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng, 0C;

tk - là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, 0C

Chọn nhiệt độ ngưng tụ thực ra là một bài toán tối ưu về kinh tế và kỹ thuật, để đạtgiá thành một đơn vị lạnh là nhỏ nhất, nếu hiệu nhiệt độ ngưng tụ nhỏ, nhiệt độ ngưng tụthấp, năng suất lạnh tăng nhưng phải tăng chi phí cho điện năng chạy bơm nước giảinhiệt

tk = ( 3  5 ) 0C có nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra từ 3  5

Với tw1 là nhiệt độ nước vào bình ngưng

Thiết bị ngưng tụ trong cụm máy là thiết bị ngưng tụ ống chùm vỏ bọc nằm ngangnên chọn tw = 5 0C [ 1, 205 ]

- Nhiệt độ nước vào bình ngưng phụ thuộc vào điều kiện môi trường

tw1 = tư +( 3 4) 0C [ 1, 206 ] Với tư : là nhiệt độ bầu ướt

P ( bar )

i ( kJ/kg )

1' 1

2 2'

3' 3

4

P , Tk k

P , T0 0

i i

Nước làm mát đựơc lấy từ giếng khoan, qua hệ thống bơm có nhiệt độ khoảng 260C Vậy ta có tw1 = 26oC

tw2 =26+ 5 = 31oC

tk = 31 +4= 35 oC

c Nhiệt độ quá nhiệt (t qn )

- Nhiệt độ quá nhiệt là nhiệt độ của hơi môi chất trước khi vào máy nén Nhiệt độ hơihút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất

- Mục đích của việc quá nhiệt hơi hút là để bảo vệ máy nén tránh không hút phải lỏng.Tuỳ từng loại môi chất và máy nén mà có nhiệt độ quá nhiệt khác nhau

Với môi chất R404a độ quá nhiệt khoảng (20 25)oC

i1 - i1’ = i3’ – i3

Trong đó i3,i3' ,i1' ,i1 là entalpi tại các điểm nút trên đồ thị lgp – I

Hình 4.3 Các thông số trên đồ thị logP-i

Tra đồ thị lgp-i của môi chất R404A ta được:

Các thông số của hệ thống được trình bày ở bảng 3.6

Bảng 3.6 Các thông số của chu trình.

Nhiệt độ sôi của

sử dụng máy nén pittong

*Ưu điểm:

- Đơn giản, dễ sử dụng

- Ít thiết bị và giá thành rẻ

TBNT

TBBH

MÁY NÉN TB

HN

VTL

1

2 2' 3'

3' 3

4

P , Tk k

P , T0 0

i i

*Nhược điểm:

- Khi tỉ số nén cao thì hệ số cấp càng giảm

- Nếu làm việc ở nhiệt độ bay hơi thấp nên nhiệt độ cuối quá trình

nén cao dẫn đến công ép nén tiêu tốn lớn

Hình 4.4 Sơ đồ và các thông số chu trình.

Thuyết minh chu trình:

Hơi môi chất sau khi sinh ra ở thiết bị bay hơi, có nhiệt độ t0 và áp suất P0 Lượnghơi này được đưa tới thiết bị hồi nhiệt Tại đây hơi môi chất được quá nhiệt từ trạng tháihơi bão hoà khô đến trạng thái hơi quá nhiệt 1 Sau đó được máy nén hút về rồi nén lêntrạng thái 2 Rồi hơi môi chất được đưa vào thiết bị ngưng tụ ống trùm vỏ bọc nằmngang Hơi thải nhiệt cho nước làm mát chạy qua ngưng tụ thành lỏng và được quá lạnhchút ít không đáng kể Lỏng được dẫn vào thiết bị hồi nhiệt quá lạnh, trong đó lỏng thảinhiệt cho hơi môi chất lạnh sau thiết bị bay hơi Môi chất sau khi ra khỏi thiết bị hồi nhiệtquá lạnh ở trạng thái 3.Rồi môi chất được tiết lưu làm cho nhiệt độ và áp suất giảm đếntrạng thái 4 Lỏng và hơi đi vào thiết bị bay hơi Tại đây môi chất lỏng bay hơi thu nhiệtcủa môi trường cần làm lạnh… sau đó hơi môi chất lại được máy nén hút về Như vậyvòng tuần hoàn môi chất được lặp lại như cũ

Sự thay đổi trạng thái của môi chất trong chu trình:

1’– 1: Quá nhiệt hơi hút

1 – 2: Quá trình nén đoạn nhiệt Từ áp suất p0 lên áp suất pk

2 – 2’: Làm mát đẳng áp hơi môi chất từ trạng thái quá nhiệt

xuống trạng thái bão hoà khô.

2’–3’: Quá trình ngưng tụ

3’ – 3:Quá lạnh môi chất đẳng áp

3 – 4: Quá trình tiết lưu đẳng Entapi

4 – 1’: Quá trình bay hơi đẳng áp

Bảng 3.7 Bảng tổng hợp các thông số trên các điểm nút của chu trình.

EntapikJ/kg

Thể tích riêng

m3/kg1’

0,20,21,6161,6161,6161,6160,2

349,81365414,14383,84254,72241,3241,66

0,095570,10303 0,0140,011650,00111

0.041

Sơ đồ hệ thống

(Bản vẽ auto cad )

4.2.2 Tính toán chu trình l nhạnh

a Năng suất lạnh riêng khối lượng q 0 , kJ/kg

Là năng suất lạnh của 1 kg môi chất lạnh lỏng ở áp suất cao và nhiệt độ cao tạo ra,sau khi qua van tiết lưu và bay hơi hết trong thiết bị bay hơi, thành hơi bão hoà khô ởnhiệt độ bay hơi và áp suất bay hơi

Ta có: q0 = i'1 – i4 kJ/kg [ 1, 214]Trong đó :

i'1- là Entapi của hơi (bão hoà ) sau khi ra khỏi dàn lạnh

i4 - là Entapi của môi chất sau khi qua van tiết lưu

Nên q0 = 349,81- 241,66 = 108,15 kJ/kg

b Lưu lượng môi chất qua máy nén:

Máy nén hiện đại

Môi chất Freon R404a

N N

Vậy η i=

273+(−30)273+35 +0 ,001×(−30)= 0 ,758

Pms = (0,019  0,034) Mpa

Ta chọn Pms = 0,025 Mpa

Vậy Nms = 0,029 x 0,025 x 106 = 725 W = 0,725 kW

i Công suất hữu ích

Là công nén có tính đến tổn thất ma sát của các chi tiết máy nén như pittông-xi lanh,tay biên-trục khuỷu-ăc pittông,…Đây chính là công đo được trên trục khuỷu của máynén

Ta có: Ne = Ni + Nms, kW [ 1, 218 ] = 18,8 +0,725 = 19,525 kW

j Công suất điện

Công suất điện Nel là công suất đo được trên bảng đấu điện có kể đến tổn thấttruyền động, khớp, đai và hiệu suất chính của động cơ điện

Ta có: td el

e el

N N



 



, kW [ 1, 218 ] Trong đó: td - là hiệu suất truyền động đai ,ở đây ta dùng máy nén bánkín nên td = 0,95

el - là hiệu suất động cơ el = 0,8  0,95

Chọn el = 0,95

Vậy Nel= 19,525

k Công suất động cơ lắp đặt

Để đảm bảo an toàn cho hệ thống lạnh, động cơ lắp đặt phải có công suất lớn hơn

công suất động cơ điện

Ta có: Nđ/c = (1,1  2,1 ) x Nel , kW; [ 1, 218 ] Chọn hệ số an toàn là 1,2

Nên Nđ/c = 1,2 x 21,63 =25,95 kW

Nđấu dây =25,95/0,9= 28,83

Nđộng cơ = Nđấu dây x2= 57,66

l Phụ tải nhiệt dàn ngưng

Do kho lạnh có chiều dài ( L = 36m ), nên để đảm bảo lưu lựơng gió tuần hoàntrong kho em chọn 2 máy nén 1 cấp

Từ tỷ số nén của chu trình  = 8,08

Nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh là to = -300C

Nhiệt độ ngưng tụ là tk = 35 0C

Năng suất lạnh QoMN = 31,45 kW

Công suất động cơ Nđ/c = 25,95 kW

Em chọn máy nén pittông bán kín của hãng Bitzer có các thông số sau :

-Loại máy : 4HE-25Y-40P

-Năng suất lạnh ở chế độ tiêu chuẩn : 18,36 kW

-Công suất động cơ : 10.39 kW

-Cường độ dòng điện làm việc tối đa : 18,08A

-Nguồn điện cung cấp : 380-420V.

-Tần số : 50Hz

- Số máy nén : 2 máy

Hình 4.5 Máy nén pittong hãng Bitzer

4.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT.

4.4.1 Vai trò, v trí và đ c đi m c a các thi t b trao đ i nhi t trong h ịch sử phát triển kỹ thuật lành ặc điểm của các thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ ển kỹ thuật lành ủa kỹ thuật lạnh ết bị ịch sử phát triển kỹ thuật lành ổi nhiệt trong hệ ện tích chất tải của kho lạnh ện tích chất tải của kho lạnh

th ng l nh:ống lạnh: ạnhTrong hệ thống lạnh thì các thiết bị trao đổi nhiệt chiếm một tỷ lệ rất lớn về khốilượng (52 – 68%) và thể tích (45 – 62%) của toàn bộ hệ thống Trong đó, hầu hết các hệthông lạnh đều cần có hai thiết bị trao đổi nhiệt quan trọng nhất là thiết bị ngưng tụ vàthiết bị bay hơi

Khối lượng kim loại để chế tạo các thiết bị trao đổi nhiệt cũng chiếm một tỷ lệ rấtlớn trong hệ thống

Các thiết bị trao đổi nhiệt có ảnh hưởng rất lớn tới các đặc tính năng lượng củamáy lạnh Do bề mặt trao đổi nhiệt của các thiết bị không thể quá lớn nên nhiệt độ ngưng

tụ tk trong máy lạnh phải cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh, và nhiệt độ sôi t0 phảithấp hơn nhiệt độ của môi trường cần làm lạnh Các trị số chênh lệch nhiệt độ tk và t0này gây nên độ không thuận nghịch bên ngoài của chu trình nhiệt động và dẫn tới tổn thấtnăng lượng

4.4.2 Thiết bị ngưng tụ.

4.4.2.1 Khái niệm:

Thiết bị ngưng tụ dùng để truyền nhiệt lượng của tác nhân nhiệt ở nhiệt độ cao chomôi trường của chất giải nhiệt Hơi môi chất đi vào thiết bị ngưng tụ thường là hơi quánhiệt, cho nên trước tiên nó phải được làm lạnh đến nhiệt độ bão hoà rồi đến quá trìnhngưng tụ, sau cùng là bị quá lạnh vài độ trước khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ Đối với hệthống lạnh chỉ có một máy nén, việc tính toán thiết bị ngưng tụ phù hợp với việc tínhmáy nén của chu trình lạnh Song với hệ thống lạnh có nhiều máy nén và nhiều nhiệt độsôi khác nhau thì việc tính thiết bị ngưng tụ được tính chung cho cả hệ thống

4.4.2.2Phân loại:

Có nhiều cách để phân loại thiết bị ngưng tụ

 Dựa vào dạng của môi trường làm mát, có thể chia các thiết bị ngưng tụ thành 4nhóm:

1 Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước

2 Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước – không khí

3 Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí

4 Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng môi chất sôi hay các sản phẩm công nghệ

 Dựa theo đặc điểm của quá trình ngưng tụ môi chất, có thể chia thiết bị ngưng tụthành 2 nhóm:

1 Thiết bị ngưng tụ có môi chất ngưng ở bề mặt ngoài của bề mặt trao đổi nhiệt

2 Thiết bị ngưng tụ có môi chất ngưng trên bề mặt trong của của bề mặt trao đổinhiệt

 Dựa theo đặc điểm quá trình chảy của môi trường làm mát qua bề mặt trao đổi nhiệt

có thể chia thành các nhóm:

1 Thiết bị ngưng tụ có môi trường làm mát tuần hoàn tự nhiên

2 Thiết bị ngưng tụ có môi trường làm mát tuần hoàn cưỡng bức

3 Thiết bị ngưng tụ có tưới chất lỏng làm mát

Yêu cầu đề bài : bình ngưng ống chùm vỏ bọc nằm ngang

4.4.2.3 Tính chọn thiết bị ngưng tụ