đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản thịt bò

Khối lượng sản phẩm bảo quản lạnh đông : 1150 tấn Khối lượng sản phẩm bảo quản làm lạnh : 1250 tấn Năng suất buồng làm lạnh đông : 16 tấn mẻ sản phẩm bảo quản : bò

Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Pag e MỞ ĐẦU Từ xa xưa, người biết sử dụng nhiệt để phục vụ cho đời sống người từ nâng cao chất lượng sống Sau kỹ thuật lạnh đời thâm nhập vào lĩnh vực công nghiệp đời sống ngành chế biến bảo quản thực phẩm bảo quản thuốc cơng trình xây dựng điều hòa khơng khí Trong kỹ thuật lạnh đóng vai trò quan trọng bảo quản thực phẩm tránh bị ôi thiu giữ chất lượng sản phẩm thời gian lâu nhằm đảm bảo giá giá trị kinh tế cao cho sản phẩm.Cũng mục đích em xin trình bày đề tài mơn học Đề tài em đồ án mơn học “Thiết kế kho lạnh bảo quản thịt bò đông lạnh sử dụng môi chất R404a” Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Do kiến thức hạn chế nên Pagđồ án tránh khỏi sai sót Em mong nhận góp ý thầy cô giáo tất bạn để e đồ án thêm hoàn thiện ************************************** Thông số đầu vào thiết kế: Khối lượng sản phẩm bảo quản lạnh đông : 1150 Khối lượng sản phẩm bảo quản làm lạnh : 1250 Năng suất buồng làm lạnh đông : 16 tấn/mẻ Sản phẩm bảo quản : bò Nhiệt độ kho bảo quản sản phẩm lạnh đông : -23oC Nhiệt đô kho bảo quản sản phẩm làm lạnh : 2oC : -34oC Nhiệt độ buồng làm kết đông Môi chất sử dụng hệ thống lạnh : R404a Hệ thống sử dụng: bơm môi chất (R404a); sử dụng bơm mơi chất R404a có thông số nhiệt vật lý sau : + Thành phần hóa học ( theo khối lượng ) : 44% HFC-12; 52% HFC-143a; 4%HFC-134a + Phân tử lượng : M = 97,6,Kg/kmol + Nhiệt độ sôi 1atm : ts = -46,50C + Nhiệt độ tới hạn : tc = 72,10C + p tới hạn : Pc = 3,732 MPa + Mật độ tới hạn : ρc = 484,5 Kg/cm3 + Mật độ chất lỏng ( 250C ) : ρl = 1048 Kg/cm3 + Mật độ bão hoà ( ôû -150C ) : ρh =18,2 Kg/cm3 + Nhieät dung riêng lỏng (250C): C = 1,53 kJ/KgK + Nhiệt dung riêng ( 250C, 1atm ) : C = 0,87 kJ/KgK + Nhiệt ẩn hoá ( 250C, 1atm ) : r = 202,1 kJ/Kg Nguyễn Văn Tuấn -20154122 + Độ nhớt động lực học Pag: môi chất 25 C : µ = 1,28.10-4 Pa.s e : bảo hoà (1atm) : µ = -5 1,22.10 ,Pa.s + Hệ số dẫn nhiệt lỏng sôi môi chất 25 0C : λ = 0,0683 W/mK + Hệ số dẫn nhiệt bảo hoà (1atm) : λ = 0,0134 W/mK + Giới hạn cháy không khí : không cháy + Chỉ số phá huỷ Ozone : ODP = + Chỉ số làm nóng đòa cầu : GWP = 0,94 (so với R11) Nền kho kết cấu bê tông, cách nhiệt, cách ẩm Địa điểm xây dựng : Đồng Nai (lấy thông tin TP Hồ Chí Minh )Nhiệt độ mơi trường: mùa hè: 37,3 oC mùa đông:17,4 oC Độ ẩm môi trường: mùa hè: 74 - mùa đông:74 Theo tổng cục thống kê, thời điểm 01/10/2017 nước có 5,7 triệu con, tăng 2,9%, sản lượng thịt bò đạt 321,7 nghìn tấn, tăng 4,2% ,trong riêng tỉnh Đồng Nai có 74948 bò Hoạt động chăn ni chủ yếu phân tán nhỏ lẻ, mang tính tự phát, chưa theo quy hoạch, tập trung chủ yếu hộ nông dân, chăn nuôi đất vườn nhà, nằm gần đan xen lẫn khu dân cư, xí nghiệp, chợ, trường học Quy trinh thực chế biến thịt bò Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Pag e 4 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Pag e CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KHO LẠNH VÀ TÍNH DIỆN TÍCH QUY HOẠCH MẶT BẰNG Dung tích kho lạnh Dung tích kho tính tổng thể tích khơng gian buồng bảo quản xác định theo công thức: E=V.gv => V= E gv ( sách hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh –Nguyễn Đức Lợi) Trong đó: E: Dung tích kho lạnh (tấn) V:Thể tích kho lạnh (m3) gv: Định mức chất tải thể tích (tấn/m3) Ở ta tính với sản phẩm thịt Bò nên ta chọn được: gv= 0,35 (t/m3) 1.1 Thể tích kho bảo quản sản phẩm lạnh đơng Vld= == 3285,71 (m3) 1.2 Thể tích kho bảo quản sản phẩm làm lạnh Vll= = = 3571,43 (m3) 2.Diện tích kho lạnh Diện tích kho tính tổng diện tích lý thuyết buồng bảo quản chưa bao gồm phần diện tích đường phòng có đặc biệt khác xác định theo công thức: F= Vld h Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Trong đó: Pag F: Diện tích chất tải lạnh (m2e) h: Chiều cao chất tải (m2) Chọn kho lạnh tầng chiều cao phòng lạnh 6m, chất tải 5m Diện tích kho bảo quản lạnh đơng Fld == = 657,14 (m2) Diện tích kho bảo quản sản phẩm làm lạnh Fll = = = 714,29 (m2) 2.3 Tải trọng m2 buồng gv.h = 0,35 = 1,75 (t/m2) 2.4 Diện tích xây dựng thực tế buồng lạnh Diện tích kho thực tế sau tính tốn đến khơng gian trống bên kho xếp bốc dỡ hàng vận chuyển hàng kho bảo quản Ta xác định diện tích thực tế kho theo cơng thức: F l= F βF Trong đó: F1: Diện tích lạnh cần xây dựng (m2) βF : Hệ số sử dụng diện tích buồng chứa Theo bảng số liệu hệ số sử dụng diện tích ta có: Fld=657,14 (m ) => βF = 0,8 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Fll= 714,29 (m2) => βF Pag = 0,85 e 2.4.1 Diện tích thực tế buồng bảo quản lạnh đơng Fldt == = 821,43 (m2) 2.4.2 Diện tích thực tế buồng bảo quản làm lạnh Fllt == = 840,34(m2) 2.5 Xác định số buồng cần xây Chọn diện tích buồng tiêu chuẩn 432 m2 buồng bảo quản đông 432m2 buồng bảo quản lạnh 2.5.1 Số buồng bảo quản sản phẩm lạnh đông Z = = = 1.9 ( buồng) => Chọn buồng 432 m2 2.5.2 Số buồng bảo quản sản phẩm làm lạnh Z = = = 1.95 (buồng) => Chọn buồng 432 m2 2.5.3 Buồng kết đông Áp dụng công thức : = k (1.5) Trong đó: M – Cơng suất buồng lạnh buồng kết đông ( làm lạnh đơng), t/24h; T – Thời gian hồn thành mẻ sản phẩm bao gồm thời gian xử lý lạnh, chất tải, tháo tải, phá băng cho dàn lạnh, h; g1 – Tiêu chuẩn chất tải m chiều dài giá treo, t/m k – Hệ số tính chuyển từ tiêu chuẩn chất tải m chiều dài m diện tích cần xây dựng; k = 1,2 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Từ ta tính diện tích lạnh cầnPag xây dựng buồng làm lạnh đông theo công thức 1.5: e = 1,2 = 76.8 Chọn diện tích buồng kết đơng = 90 3.Thiết kế mắt kho lạnh Kho lạnh thiết kế mặt xây dựng phải đảm bảo yêu cầu sau:  Phải bố trí buồng lạnh phù hợp dây chuyền công nghệ Sẩn phẩm theo dây chuyền không gặp , không dan chéo Các cửa vào buồng phải quay hành lang  Quy hoạch phải đạt chi phí dầu tư bé Cần sử dụng rộng rải phụ kiện tiêu chuẩn giảm đến mức tối thiểu diện tích phải đảm bảo tiện nghi Giảm cơng suất thiết bị đến mức thấp  Quy hoạch mặt càn phải dảm bảo tiện lợi rẻ tiền  Mặt kho lạnh phải phù hợp đảm bảo kỹ thuật ,an tồn phòng cháy chữa cháy  Khi quy hoạch cần phải tính đến khả mở rộng kho lạnh Đê kết hợp hài hoà yêu cầu cho mặt kho lạnh ta lựa chọn phương án thiết kế sau :  Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Pag e 9 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Pag e CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT – CÁCH ẨM KHO LẠNH 2.1 Chọn panel 2.1.1 Tổng quát Panel Cấu tạo Panel gồm: • bề mặt bên ngồi panel phủ lớp vật liệu hồn tồn cách ẩm có tuổi thọ độ bền cao Những vật liệu thông dụng (theo tham khảo tài liệu online) : + Tôn mạ màu ( colorbond steel sheet ): Độ dày từ 0,5 mm đến 0,7 mm + Tôn phủ lớp PVC ( PVC coated steel sheet ): Độ dày từ 0,6mm + Tôn inox ( stainless steel sheet ): Độ dày từ 0,5 mm đến 1,2 mm • Vật liệu cách nhiệt polyurethan phun Khối lượng riêng 38 42 kg/m 3, cường độ chịu nén 0,2 đến 0,2 MPa, tỷ lệ điền đầy bọt panel 95%, chất tạo bọt R141B không phá hủy tầng ôzôn • Tấm Panel Pu Kho Lạnh cách nhiệt với lõi cách nhiệt PolyUrethan số chất phụ gia khác Hai mặt bọc tole colorbond i-nox dày 0,45÷0,5mm Độ dày Panel từ 50 ÷ 300 mm, chiều dài maximum: 19m, chiều rộng Panel: 1100 mm / 1150 mm • panel pu nhẹ từ ½ đến 1/3 so với sản phẩm khác có kích thước Ngun nhân kết cấu lớp lõi PU nhẹ Đây đặc tính trội giúp tiết kiệm lượng vật liệu làm khung, móng cọc, giúp vận chuyển, thi công dễ dàng Tùy theo tỷ trọng 20 -30 -40 kg/1m ³ • panel pu hay pu panel malaysia Có tính cách âm khả hấp thụ âm vượt trội Dù âm từ bên vào hay từ bên bắt buộc chuyển động theo đường zig-zag, sóng âm bị chia nhỏ dần đường gãy giảm đến mức tối thiểu xuyên qua Panel D Tôn + PU+ Tơn , đặc tính cấu tạo hợp chất (PU) Cách âm (db) 50 panel pu loại sản phẩm cấu thành tôn hợp chất PU Nhờ trình đúc ép kết hợp lớp Tôn + Pu + Tôn lại với tạo thành khối thống 10 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 + Nhiệm vụ van chặn vận hành, Pag bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống lạnh cần thiết phải khố mở dòng chảy mơi chất lạnh vòng tuần hồn e Cấu tạo van chặn trình bày hình 4.12 Thân; Đế van (ổ tựa van); Nón van; Nắp; Đệm kín ty van; Ty van; Tay van; Chèn đệm; Bulông; 10 Ren ty van; 11.Vòng đệm kín; 12 Đệm kín ngược; 13 Vòng đệm nón van Hình 4.12 Cấu tạo van chặn + Van tạp vụ lắp đầu máy nén đường hút đường đẩy Van tạp vụ có ngã Nhiệm vụ van tạp vụ để bảo dưỡng, sửa chữa, nạp dầu, nạp gas, hút chân không phục vụ cho việc đo đạc kiểm tra máy nén Cấu tạo van tạp vụ trình bày hình 4.13 62 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Pag e Hình 4.13 Cấu tạo van tạp vụ a Bốn bulông bắt lên máy nén; b Loại Bulông bắt lên máy nén; c Mặt cắt qua van tạp vụ; d Hình cắt phối cảnh; Thân; Đầu nối tín hiệu áp suất để hút chân không; Đế van; Đầu nối vào dàn ngưng dàn bay hơi; Tấm chặn dưới; 10 Tai cố định vào đầu máy nén; Đệm kín trục; 11 Vòng xiết; Đệm nắp; 12 Đầu bu lông; 63 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Nắp; 13 Tấm chặn Pagtrên; Trục van; 14 Đầu nốievào máy nén; Van điện từ Van điện từ van chặn điều khiển lực điện từ Khi có điện cuộn dây sinh lực điện từ hút lõi thép đẩy van lên, van điện từ mở dòng mơi chất qua, khơng có điện van điện từ đóng lại ngăn khơng cho dòng mơi chất qua Van có chế độ đóng mở Cấu tạo van điện từ thể hình 4.14 Hình 4.14.Cấu tạo van điện từ Thân van; Vỏ; Cuộn dây điện từ; Đế van; Vít cố định; 10 Vòng đoản mạch chống ồn; Clăppê; 11 Dây tiếp điện; 64 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Ống dẫn hướng đồng thời ống ngăn cách khoang mơi chất với bên ngồi; Pag Lõi sắt; 12 Mũ ốc nối vít;e6 Lõi cố định; 13 Lò xo; 10 Phin sấy lọc Phin sấy lọc có nhiệm vụ loại trừ cặn bẩn học, nước để tránh tượng tắc van tiết lưu ăn mòn chi tiết kim loại Ngồi ra, phin sấy lọc lọc Acid chất khác khỏi vòng tuần hồn mơi chất lạnh Phin sấy lọc lắp đường ống cấp lỏng cho dàn bay Phin đặt trước van điện từ Cấu tạo phin lọc thể hình 4.15 Hình 4.15 Phin sấy lọc cho máy lạnh Freon 11 Kính xem gas Trên đường ống cấp dịch hệ thống nhỏ trung bình thường có lắp đặt kính xem gas, mục đích báo hiệu lưu lượng lỏng chất lượng cách định tính Cụ thể sau: - Báo hiệu lượng gas chảy qua đường ống có đủ hay khơng - Báo hiệu độ ẩm môi chất 65 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Pag 4.8TÍNH TỐN VÀ CHỌN ĐƯỜNG ỐNG e 6 Để tính tốn đường kính ống dẫn, theo tài liệu [1], ta áp dụng cơng thức: di = , m (6.1) Trong đó: di – Đường kính ống dẫn; V – Lưu lượng thể tích, m3/s; w – Tốc độ dòng chảy ống, m/s Dựa theo bảng 10-1 tài liệu [1], ta chọn vận tốc dòng chảy sau: Bảng 6.1: Tốc độ dòng chảy theo trường hợp Đường hút máy Đường đẩy máy lạnh Đường dẫn lỏng lạnh nén nén máy lạnh nén 10 10 0.5 Bảng 6.2: Đường kính ống kết nối theo tính tốn máy lạnh nén 66 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Tên buồng Loại máy Loại ống nén Buồng kết đông Ống hút HA Ống đẩy HA Ống hút CA Ống đẩy CA Ống dẫn lỏng Buồng bảo quản đông cấp cấp (bảo quản lạnh đông) cấp (bảo quản lạnh) Lưu Pag Thể tích lượng riêng e khối (m3/kg) lượng (kg/s) Lưu lượng thể tích (m3/s) Tốc độ dòng chảy ống (m/s) Đường kính ống tính tốn (m) 0,94 0,17 0,11319 10 0,143 0,94 0,045 0,0343 10 0,073 1.593 0,04 0,036 10 0,090 1.593 0,011 0,006 10 0,047 1.593 0,01 0,006 0,5 0,20 Ống hút 0,28 0,104 0,085 10 0,06 Ống đẩy 0,28 0,042 0,00774 10 0,039 Ống hút 1.528 0,04 0,036 10 0,088 1.528 0,01 0,006 10 0,044 1.528 0,01 0,01 0,5 0,197 Ốngs đẩy Ống dẫn lỏng Theo bảng 10-2 tài liệu [1] bảng 6.2 trên, ta chọn đường kính ống sau 67 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Bảng 6.3: Đường kính ống kết nối máy Paglạnh nén Đường kính e Tên buồng Buồng kết đơng Buồng bảo quản đông Loại máy nén cấp cấp cấp Loại ống Đường kính ngồi (mm) Đường kính (mm) Chiều dày vách ống (mm) Khối lượng 1m ống (kg) 150 80 100 50 159 89 108 55 150 82 100 50 4.5 3,5 2,5 17.15 7.38 10.26 3.668 200 219 207 31.59 70 40 100 50 75 45 108 55 70 40 100 50 2.5 2.5 2.5 5.056 2.969 10.26 3.668 200 219 207 31.59 ống danh nghĩa (mm) Ống hút HA Ống đẩy HA Ống hút CA Ống đẩy CA Ống dẫn lỏng Ống hút Ống đẩy Ống hút Ống đẩy Ống dẫn lỏng 68 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 4.9 Tính chọn bơm nước Pag e Bơm nước có nhiệm vụ tuần hoàn nước từ tháp giải nhiệt cung cấp cho dàn ngưng để thực trình ngưng tụ Sau lại quay tháp giải nhiệt để làm mát nước sau nhận nhiệt từ môi chất lạnh + Khi chọn bơm nước để làm mát bình ngưng trước hết cần xác định hai đại lượng suất bơm cột áp + Năng suất bơm Năng xuất bơm nước xác định theo biểu thức sau: Ta có: V= Qk C × ρ × ( t w2 − t w1 ) , m3/s Trong phần tính lưu lượng nước cho tháp giải nhiệt ta tính được: V = 69.3 m3/h = 0.019 m3/ s + Công suất yêu cầu Công xuất bơm xác định theo biểu thức: V ×H N= η × 1000 , kW [1,350] 69 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Trong : N - công suất yêu cầu kW; Pag V - suất bơm (lưu lượng), m3/s; e H - tổng trở lực Pa; η - hiệu suất bơm Đối với bơm nhỏ η = 0,6 ÷ 0,7; bơm lớn η = 0,8 ÷ 0,9 + Tính tổng trở lực Cột áp bơm : H = Hh + Hđ + hh + hđ Với Hh, Hđ - chiều cao hút chiều cao đẩy, m; hh, hđ - tổn thất áp suất đường ống hút đẩy, Pa *Xác định trở lực đường ống: Ta có: h = hms + hcb , Pa + Tổn thất áp suất ma sát hms = λ × l ρ ×ω × di 2 ,Pa Trong : hms - tổn thất áp suất ma sát, Pa; λ - hệ số trở kháng ống, l - chiều dài phần ống thẳng, m; ρ - khối lượng riêng nước, kg/m3; ω di - tốc độ chuyển động chất lỏng, m/s; - đường kính ống, m 70 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Tiết diện ống dẫn nước lấy Pag kích thước đầu nối bình ngưng tụ tháp giải nhiệt Đường kính ống 0,04 m e =>ω= 4V/(di2 x π) = x 0.019/(0,12 x π ) = 2.42 m/s Chỉ số Reynol: Re = ω × di × ρ µ µ - độ nhớt động học nước, Pa.s Nước 260C có µ = 96,19.10-6 KGs/m2 = 943,62.10-6 Pa.s Nước 310C có µ = 80,19 10-6 KGs/m2 = 786,66.10-6 Pa.s + Trên đường ống trước vào bình ngưng tụ Re = 1,86 × 0, 04 × 1000 = 78845,3 943, 62 ×10−6 Re >2320 => nước chế độ chảy rối, [1, 354] λ= ( 1,82 lg 78845,3 − 1, 64 ) = 0, 0211 + Trên đường ống sau khỏi thiết bị ngưng tụ Re = 1,86 × 0, 04 × 1000 = 94577 786, 66 ×10−6 Đây chế độ chảy rối λ= => ( 1,82 lg 94577 − 1, 64 ) = 0, 0182 Tổn thất trở kháng cục : 71 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 ρ ×ω hcb = × ∑ξ hms = ,( Pa) với ξ - hệ số trở kháng Pag cục e λ × l ρ ×ω2 × di Bảng 4.5 Bảng tính trở lực đường ống Đườn g ống ρ, 1-2 λ L, m ω, m/s d, 1000 0,3 0,04 0,0211 273,7 0,6 2-3 1000 1,86 1,86 0,04 0,0211 912,5 13 3-4 1000 0,04 0,0211 1825 0,5 4-5 1000 4,5 0,04 0,0 4106 5,6 5-6 1000 0,5 0,04 211 456,2 0,1 173 7-8 1000 0,7 0,04 0,0211 551 0,6 1037,9 8-9 1000 0,04 3935,3 0,6 1037,9 9-10 1000 3,5 0,018 2754,7 0,6 1037,9 10-11 1000 0,5 393,5 0,5 864,9 kg/m3 1,86 1,86 1,86 1,86 1,86 1,86 1,86 m 0,04 0,04 hms, ξ Pa 0,018 hcb, Pa 1037,9 22487,4 864,9 9686,9 0,018 0,018 ∑ hms=15207,9 ∑ hcb= 38228,7 72 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Tổn thất áp suất đầu phun tháp giải nhiệt: Pag Hf = (0,5 ÷ 0,8) x 105 N/m2 e Chọn 0,7 x 105 Pa Vậy chiều cao cột nước tổng cộng là: H = (-0,3+ 0,7) x105 +15207,9 + 38228,7 + 0,7 x 105 =163436,6 Pa Vậy chiều cao đẩy bơm cần tạo phải lớn 16,5 m Ta có cơng suất bơm V ×H N= η × 1000 , η hiệu suất bơm η = 0,6 ÷ 0,7 Chọn η = 0,7 N= V ×H η × 1000 =(2,336 x10-3 x 163436,6)/(0,7 x 1000 )=0,545kW Vậy ta chọn bơm ly tâm 1,5K-6 có thơng số sau: Loại bơm 1,5K-6 Công suất 1.0kW/1.5HP Năng suất 10,8 m3/h Cột áp H,bar 1,74 bar Đường bánh kính cơng tác,mm 128mm Hiệu suất % 55% 73 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Pag e 74 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Pag Nguyễn Đức Lợi Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh Nhà xuất Khoa Học Kĩ TÀI LIỆU eTHAM KHẢO Thuật Hà Nội năm 2011 Đồ án thiết kế kho lạnh trang luanvan.net Nguyễn Đức Lợi Máy thiết bị lạnh Nhà xuất giáo dục Việt Nam Hà Nội năm 2014 75 ... camlock hay gờ âm dương chắn Thông số kỹ thuật panel chất lượng cao Nikkei Panel System theo web http://www.nikkeipanel.asia/vn/products/spec.html sau 11 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Pag e Từ bảng... sau:4 Chiều dày lớp tơn mạ màu: = 0,5emm = 0,0005 m Bảng 2.2: Hệ số truyền nhiệt panel theo buồng TT k Buồng kết đông Buồng bảo quản đông 0,31 0,38 Buồng bảo quản lạnh 0,85 Kiểm tra đọng sương theo... trường 26,11 độ C Nhiệt độ khu nhà ăn ta phòng máy chọn 25 độ C 19 Nguyễn Văn Tuấn -20154122 Pag e TT Buồng1 (buồng lạnh) Buồng2 (buồng lạnh) Buồng3 (buồng đông) Buồng4 (buồng đông) Buồng tháo tải