Thiết kế kho lạnh bảo quản thịt heo với năng suất cấp đông 1 5 tấn trên mẻ sử dụng môi chất lạnh r22 (link full bản vẽ trang cuối)

MỤC LỤC Trang CHƯƠNG MỞ ĐẦU: CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU І Mục đích ý nghĩa hệ thống lạnh ІІ Nội dung thông số Cấp đông: Trữ đông: Thông số môi trường: CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH §1.1 Tính kích thước phịng cấp đơng Tính thể tích chất tải: Vct Tính diện tích chất tải : Fct Diện tích phịng cấp đơng Chiều cao phịng cấp đơng Xác định số phịng cấp đơng: n §1.2 Tính kích thước phịng trữ đơng Tính thể tích chất tải: Vct Tính diện tích chất tải : Fct Diện tích phịng trữ đơng Chiều cao phịng trữ đơng Xác định số phịng trữ đơng: n §1.3 Bố trí mặt kho lạnh CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH7 §2.1 Tính cách nhiệt cho tường bao kho lạnh Kết cấu số liệu 2.Tính tốn Kiểm tra nhiệt độ đọng sương §2.2 Tính cách nhiệt trần kho lạnh 11 Kết cấu thông số 2.Tính tốn Kiểm tra nhiệt độ đọng sương §2.3 Tính cách nhiệt kho lạnh 13 Kết cấu thơng số 2.Tính tốn Kiểm tra nhiệt độ đọng sương §2.4 Bố trí cách nhiệt cho kho lạnh 15 CHƯƠNG 3: TÍNH NHIỆT KHO LẠNH15 §3.1 Tính nhiệt cho phịng cấp đơng 17 Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q1 Tính tổn thất lạnh làm lạnh sản phẩm bao bì: Q2 3.Tính tổn thất lạnh vận hành: Q4 Tính nhiệt kho lạnh Cơng suất lạnh u cầu máy nén §3.2 Tính nhiệt cho phịng trữ đơng 20 Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q1 Tổn thất lạnh làm lạnh sản phẩm bao bì Q2: SVTH: MAI VĂN TUÂN Page 3.Tính tổn thất lạnh vận hành: Q4 Tính nhiệt kho lạnh Công suất lạnh yêu cầu máy nén CHƯƠNG 4: LẬP CHU TRÌNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN24 §4.1 Chọn mơi chất 24 §4.2 Hệ thống lạnh cho phịng trữ đơng 25 І Thơng số ban đầu ІІ Tính tốn chu trình Chọn nhiệt độ bay : Chọn nhiệt độ ngưng tụ : Tính cấp nén chu trình Chọn chu trình lạnh Chọn độ lạnh, độ nhiệt Xây dựng đồ thị lập bảng thông số điểm nút Xác định lưu lượng tuần hoàn qua hệ thống Phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ Xác định cơng máy nén 10 Tính chọn cơng suất lạnh 11 Hệ số làm lạnh Ш Chọn máy nén 1.Chọn máy nén Chọn động kéo máy §4.3 Hệ thống lạnh cho phịng cấp đơng 29 І Thơng số ban đầu ІІ Tính tốn chu trình Chọn nhiệt độ bay : Chọn nhiệt độ ngưng tụ : Tính cấp nén chu trình Chọn chu trình lạnh Chọn độ lạnh, độ nhiệt Xây dựng đồ thị lập bảng thơng số điểm nút Tính tốn chu trình Ш Tính chọn máy nén động kéo Tính chọn máy nén 2.Chọn động cho máy nén CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ THIẾT BỊ PHỤ35 §5.1 Tính chọn thiết bị ngưng tụ 35 Chọn thiết bị ngưng tụ Mục đích thiết bị ngưng tụ Cấu tạo Tính chọn thiết bị ngưng tụ Nguyên lý làm việc §5.1 Tính chọn thiết bị bay 37 Chọn thiết bị bay Mục đích thiết bị bay Cấu tạo SVTH: MAI VĂN TUÂN Page Nguyên lý làm việc Tính chọn thiết bị bay §5.3 Tính chọn thiết bị phụ Bình chứa cao áp Bình tách dầu Thiết bị tách khí khơng ngưng Bình hồi nhiệt Bình trung gian Tính chọn tháp giải nhiệt 39 Các thiết bị khác CHƯƠNG 6: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LẠNH43 §6.1 Nhiệm vũ vận hành máy lạnh43 Các tiêu kinh tế kỹ thuật chủ yếu : §6.2 Đặc điểm vận hành hệ thống lạnh Freon 44 1.Dấu hiệu làm việc bình thường 2.Khởi động máy 3.Ngừng máy 4.Điều chỉnh chế độ làm việc §6.3 Bảo dưỡng sữa chữa hệ thống lạnh 44 Tài liệu tham khảo SVTH: MAI VĂN TUÂN 45 Page CHƯƠNG MỞ ĐẦU: CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU І Ý NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH CỦA HỆ THỐNG LẠNH - Từ xa xưa người biết sử dụng lạnh cho đời sống, cách cho vật cần làm lạnh tiếp xúc với vật lạnh Sau kỹ thuật lạnh đời thâm nhập vào ngành kinh tế quan trọng hỗ trợ tích cực cho ngành như: • Ngành cơng nghệ chế biến bảo quản thực phẩm • Trong cơng nghiệp nặng: làm nguội khn đúc • Trong y tế: chế biến bảo quản thuốc • Trong cơng nghiệp hố chất • Trong lĩnh vực điều hồ khơng khí - Đóng vai trị quan trọng ngành công nghiệp chế biến bảo quản thực phẩm Tuy nhiên để giữ cho thực phẩm lâu dài nhằm cung cấp, phân phối cho kinh tế quốc dân,thì phải cấp đơng trữ đơng nhằm giữ cho thực phẩm ở 0 nhiệt độ thấp (-18 C ÷ - 40 C) Bởi ở nhiệt độ thấp vi sinh vật làm ôi thiu thực phẩm bị ức chế, trình phân giải diễn chậm.Vì mà giữ cho thực phẩm không bị hỏng thời gian dài ІІ NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ 1.Cấp đông: - Sản phẩm bảo quản: THỊT HEO - Công suất: E = 1,5 tấn/mẻ - Nhiệt độ thịt đầu vào: Làm lạnh sơ Thịt Heo xuống 180c - Nhiệt độ thịt đầu ra: + Nhiệt độ tâm sản phẩm:ttâm = -120c + Nhiệt độ bề mặt sản phẩm: tngoài = -180c + Nhiệt độ trung bình sản phẩm: ttb = 150c - Thời gian cấp đơng: 11giờ - Nhiệt độ phịng cấp đơng: -350c Trữ đông: - Công suất : E = 25 - Nhiệt độ phịng trữ đơng: -180c 3.Thơng số mơi trường: - Địa điểm xây dựng: Quảng Nam - Nhiệt độ môi trường: tn = 37,70c - Độ ẩm môi trường: φn = 77% SVTH: MAI VĂN TUÂN Page CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH  Mục đích: chương xác định kích thước phịng lạnh cấp đông trữ đông kho lạnh ,xác định số lượng phịng lạnh cách bố trí hợp lí mặt kho lạnh §1.1 Tính kích thước phịng cấp đông Cho biết: - Công suất : E = 1,5 tấn/mẻ - Sản phẩm: Thịt Heo Tính thể tích chất tải: Vct Vct = E gv , [m3] Với: - E [tấn]: Cơng suất chất tải phịng cấp đơng - gv= 0,17 tấn/m3 : định mức chất tải thể tích- Để tính tốn thể tích buồng cấp đơng dùng tiêu chuẩn chất tải theo mét chiều dài giá treo 0,25 t/m Nếu dùng xe đẩy có giá treo dùng tiêu chuẩn chất tải theo diện tích m2 Mỗi m2 xếp 0,6 đến 0,7 t ( tương đương 0,17t/m3 ) Vct = 1,5 = 8,82 0,17 Suy ra: Tính diện tích chất tải : Fct m3 V Fct =   ct hct , [m2] Với: hct [m]: chiều cao chất tải, chọn hct= 2m 8,82 Suy ra: Fct= = 4,41 m2 Diện tích phịng lạnh(diện tích lạnh cần xây dựng): Ftr Fct Ftr = n × βF , [m2] Với : βF: hệ số kể đến đường lại,diện tích chiếm chỗ dàn bay hơi,quạt Ở dây ta chọn βF = 0,54 - theo bảng 2-4 –trang 30 - tài liệu[1] n: số phòng buồng lạnh 4, 41 Ftr = = 8,17 1× 0,54 Suy ra: m2 Chiều cao phịng cấp đơng htr= hct+ ∆h , [m] Với: ∆h chiều cao kể đến gió đối lưu buồng, chọn ∆h = 1m SVTH: MAI VĂN TUÂN Page Suy ra: htr=2+1= m Chọn kích thước phịng cấp đơng Ta có Ftr=8,17m2 Do panel có chiều dài tích số với 1,2 nên kích thước phịng cấp đơng là: F= 3,6 x 3,6 = 12,96 m2 §1.2 Tính kích thước phịng trữ đơng Cho biết: - Cơng suất: E = 25 Tính thể tích chất tải: Vct Vct = E gv , [m3] Với: - E [tấn]: Cơng suất chất tải phịng trữ đông - gv= 0,45tấn/m3 : định mức chất tải thể tích, tra theo bảng 2-3 trang 28, tài liệu [1] thịt heo đông lạnh Vct = 25 = 55,56 0, 45 Suy ra: Tính diện tích chất tải : Fct m3 Vct hct Fct = , [m2] Với: hct [m]: chiều cao chất tải, chọn hct= 2m 55,56 Suy ra: Fct = = 27,78 m2 Diện tích phịng lạnh: Ftr Fct n × βF Ftr= , [m2] Với : βF: hệ số kể đến đường lại, diện tích chiếm chỗ dàn bay hơi, quạt Ở ta chọn theo bảng 2-4 trang 30, tài liệu[1] với diện tích buồng lạnh từ 20÷100 m2 có βF=0,7 n: số phịng buồng lạnh 27, 78 × 0, Suy ra: Ftr = = 19,84 m2 Chiều cao phòng trữ đông htr= hct+ ∆h , [m] Với: ∆h chiều cao kể đến gió đối lưu buồng chọn ∆h = 1m Suy ra: htr = 2+1 = m Xác định số phịngtrữ đơng: n Ta có Ftr = 19,84 m2 SVTH: MAI VĂN TUÂN Page Do panel có chiều dài tích số với 1,2 nên kích thước phịng trữ đơng là: F= 4,8 x 4,8 = 23,04 m2 1.3 Bố trí mặt kho lạnh PHÒNG MÁY CĐ (-35°C) VAN PHÒNG TĐ (-18°C) TĐ (-18°C) CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH Nhằm xác định chiều dày lớp cách nhiệt theo tiêu kinh tế, kĩ thuật( hệ số truyền nhiệt tối ưu) Ngoài phải đảm bảo điều kiện khơng bị đọng sương ở mặt ngồi kết cấu Cách ẩm : nước trao đổi nhiệt tốt nên xâm nhập vào lớp cách nhiệt phá hủy tính chất chất cách nhiệt, phải tiến hành cách ẩm cho lớp cách nhiệt Chiều dày lớp cách nhiệt tính theo cơng thức tính hệ số truyền nhiệt k qua vách phẳng nhiều lớp lấy từ công thức (3-1) trang 64 tài liệu [1] ktu δ δ 1 + ∑ i + cn + α ng n =1 λi λcn α tr n ,  w/m k  Suy chiều dày lớp cách nhiệt: n 1  δ  δ cn = λcn  −  +∑ i +  ÷  ÷ k α λ α i =  i tr    tu  ng Với: - , [m] - δcn: Độ dày yêu cầu lớp cách nhiệt, [m] λcn: Hệ số dẫn nhiệt vật liệu cách nhiệt , [W/mK] ktu : Hệ số truyền nhiệt, [W/m2K] SVTH: MAI VĂN TUÂN Page - α1: hệ số toả nhiệt mơi trường bên ngồi tới tường cách nhiệt, [W/m2K] α2: hệ số toả nhiệt vách buồng lạnh tới buồng lạnh, [W/m2K] δi: Bề dày yêu cầu lớp vật liệu thứ i, [m] λi: Hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i, [W/mK] §2.1 Tính cách nhiệt cho tường bao kho lạnh Chúng ta tính cách nhiệt chung cho tường tính cho tường khắc nghiệt Chiều dày lớp cách nhiệt xác định theo yêu cầu bản: - Vách ngồi kết cấu bao che khơng phép đọng sương, nghĩa độ dày lớp cách nhiệt phải đủ lớn để nhiệt độ bề mặt vách ngồi lớn nhiệt độ đọng sương mơi trường ts - Chọn chiều dày cách nhiệt cho giá thành đơn vị lạnh rẻ Kết cấu số liệu nó: STT Lớp vật liệu Tol sắt 0,002 Polyurethane cứng 0,2 Tol sắt 0,002 58 0,041 58 Tính tốn a) Phịng trữ đơng - Hệ số toả nhiệt bề mặt ngồi tường bao α1 : αng= 23,3 W/m2K - tra theo bảng 3-7 trang 65, tài liệu [1] - Hệ số toả nhiệt bề mặt buồng lạnh lưu thơng khơng khí cưỡng bức: αtr=9 W/m2K - tra theo bảng 3-7 trang 65, tài liệu [1] - Đối với phịng trữ đơng nhiệt độ phịng -18 0C - Tra bảng 3-3 trang 63 tài liệu [1] với nhiệt độ phịng -18 0C tính cho vách bao ngồi Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường :ktư= 0,22 W/m2K Thế số vào ta tính chiều dày lớp cách nhiệt tường phịng trữ đơng: SVTH: MAI VĂN TUÂN Page ktu = n δ δ cn + +∑ i + α tr λcn i =1 λi α ng [w/m2k] δ cn Suy n   δ = λcn  − +∑ i +  ktu  α tr i =1 λi α ng  m ÷ ÷ [ ]    0,002 0,002   δ cn = 0,041  − + + + ÷ = 0,18 [ m] 0, 22 58 58 23,3    -Trên thực tế chiều dày cách nhiệt quy chuẩn Do chiều dày thực tế lớp cách nhiệt chọn theo quy chuẩn với điều kiện phải lớn chiều dày xác định Ở chọn chiều dày thực tế δ cntt cách nhiệt là: δ Ứng với ktd = = 0,2 m tt cn ta tính hệ số truyền nhiệt thực tế: 1 δ cn n δ i + +∑ + α tr λcn i =1 λi α ng k = = 0,  w / m k  td 0, 002 0, 0, 002 + + + + 58 0, 041 58 23,3 Suy b) Phòng cấp đơng: - Hệ số toả nhiệt bề mặt ngồi tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1]có : αng= 23,3 W/m2K - Hệ số toả nhiệt bề mặt buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng mạnh tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có: αtr= 10,5 W/m2K - Đối với phịng cấp đơng nhiệt độ phịng -35 0C.Tra bảng 3-3 trang 63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -35 0C tính cho vách bao ngồi Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktu= 0,19 W/m2K Thế số vào ta tính chiều dày lớp cách nhiệt tường phịng trữ đơng: SVTH: MAI VĂN TN Page ktu = n δ δ cn + +∑ i + α tr λcn i =1 λi α ng [w/m2k] δ cn Suy ra: n   δ = λcn  − +∑ i +  ktu  α tr i =1 λi α ng  m ÷ ÷ [ ]    0,002 0,002   δ cn = 0,041  − + + + ÷ = 0, 21[ m] 0,19 10,5 58 58 23,3    Trên thực tế chiều dày cách nhiệt quy chuẩn Do chiều dày thực tế lớp cách nhiệt chọn theo quy chuẩn với điều kiện phải lớn chiều dày xác định Ở chọn chiều dày thực tế δ cntt cách nhiệt là: = 0,25 m δ cntt Ứng với ta tính hệ số truyền nhiệt thực tế: kcd = δ cn n δ i + +∑ + α tr λcn i =1 λi α ng Suy ra: kcd = = 0,16  w / m k  0, 002 0, 25 0, 002 + + + + 10,5 58 0, 041 58 23,3 Kiểm tra nhiệt độ đọng sương Nếu bề mặt ngồi tường bao đọng sương ẩm dễ xâm nhập vào phá huỷ lớp cách nhiệt.Để tránh tượng đọng sương xảy nhiệt độ bề mặt tường bao phải lớn nhiệt độ đọng sương môi trường Điều kiện để không xảy tượng đọng sương xác định theo công thức (3-7) trang 66,tài liệu[1] k ≤ ks = 0,95.α ng tn − ts ,  w/m k  tn − t f • Với:  k : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K]  ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường bề mặt nhiệt độ đọng sương, [W/m2K] SVTH: MAI VĂN TUÂN Page 10 V HA lt CA lt = VttHA λ1 VttCA λ2 0, 05 0, 75 = 0,067 m3/s = 0, 019 0, 75 V = = = 0,025 m3/s Chọn máy nén cấp ta khơng thể biết thể tích hút lý thuyết loại máy nén bao nhiêu, mà biết thể tích hút lý thuyết từng cấp máy nén Do ta chọn chu trình lạnh quy chuẩn xác định máy nén cho chu trình lạnh quy chuẩn làm máy nén chạy hệ thống lạnh thực tế - Xác định chu trình lạnh tiêu chuẩn : Theo bảng (7-1) trang 172 tài liệu [1] chọn chế độ lạnh đơng cấp R22 có thông số sau: t0 = -350C => p0 = 1,325bar tk = 300C => pk = 11,9 bar tqn= - 200C tql = 250C Suy áp suất trung gian chu trình: p0 pk 1,325.11,9 Ptg = = = 3,97 bar =>ttg = - 6,730C => t6= -6,73 + = - 3,730C Bảng thông số chu trình lạnh tiêu chuẩn : Tsố t p Trạng Thái Điểm [ C] [bar] 1’ Bão hồ khơ -35 1,325 Lỏng sôi 30 11,9 Lỏng chưa sôi -3,73 11,9 6’ Hơi bão hoà ẩm -35 1,325 - Năng suất lạnh riêng khối lượng tiêu chuẩn tc 1' v [m /kg] 0,1665 1,128 0,984 0,029 i [kJ/kg] 390 238 196 196 tc q0tc = i - i = 390-196 = 194 kJ/kg - Năng suất lạnh riêng thể tích tiêu chuẩn q 0tc v1'tc 194 0,1665 qVtc = = = 1165 kJ/kg - Hệ số cấp ở điều kiện tiêu chuẩn ptg p0 3,97 1,325 Có tỉ số nén : Л = = = Tra đồ thị hình 7- trang 168 tài liệu [1] với máy nén kiểu đại ta có: λ = 0,85 - Năng suất lạnh riêng thể tích qV = q0 v1' 193 0, 25 = = 772kJ/kg - Năng suất lạnh tiêu chẩn Q0tc SVTH: MAI VĂN TUÂN Page 36 MN Q q vtc λtc q v λ 1165 × 0,85 772 × 0, 75 Q0tc= = 34,571 = 59,13kW Chọn máy nén pitton MYCOM R22 F42B2 bảng 7-4 trang 177, tài liệu [1] có MN tc suất lạnh tiêu chuẩn :Q - Số máy nén lắp đặt: = 68,4 kW > Q0tclắp đặt Q0 tc Q0MN tc 59,13 68, Z= = = 0,86=> Chọn Z = máy 2.Chọn động cho máy nén Cơng suất động điện kéo máy nén tính theo công thức (7-25) trang 171tài liệu [1] Ndc = (1,1÷2,1).Nel Đối với máy lạnh nhỏ chế độ làm việc dao động lớn, điện lưới lên xuống phập phù nên chọn hệ số an toàn = 2,1 L η Suy ra: Ndc = 2,1.Nel = 2,1 Trong đó: L- công nén máy nén η- Tổn thất lượng máy nén η = ηi.ηe.ηtđ.ηel Với: ηi – hệ số hiệu suất thị trình nén đoạn nhiệt thực tế khơng phải q trình nén đoạn nhiệt thuận nghịch, ηi tính theo cơng thức (7-21) trang 170 tài liệu[1] : T0 Tk −45 + 273 43 + 273 ηi = + 0,001.t0 = + 0.001.(-45) = 0,68 ηe – Hệ số hiệu suất học tổn thất ma sát bề mặt chuyển động (do nhà chế tạo quy định), chọn ηe = 0,92 ηtđ – Hệ số hiệu suất truyền động máy nén động cơ, máy nén hở truyền động đai nên chọn ηtđ = 0,98 ηel – Hệ số hiệu suất động điện, chọn ηel =0,9 theo trang 171 tài liệu[1] Suy : η = 0,68.0,92.0,98.0,9 = 0,55 18,84 0, 55 Vậy công suất động kéo máy nén: Ndc = 2,1 = 71,93 kW CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀTHIẾT BỊ PHỤ 5.1 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ Chọn thiết bị ngưng tụ Chọn thiết bị ống chùm nằm ngang có nước làm mát tuần hồn Bởi loại thiết bị có phụ tải nhiệt lớn(qF = 4500÷5500 W/m2) nên tiêu hao kim loại, thiết bị gọn nhẹ, SVTH: MAI VĂN TUÂN Page 37 chắn, làm mát nước nên chịu ảnh hưởng thời tiết dễ vệ sinh phía nước làm mát Mục đích thiết bị ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ dùng để ngưng nén từ máy nén thành lỏng cao áp trước qua van tiết lưu vào dàn bay Cấu tạo Chú thích : Áp kế, áp kế có ống xi phơng để giảm rung cho kim áp kế Van an tồn, van an tồn có van chặn để cô lập sữa chữa van an toàn tác dụng Đường vào cao áp Đường cân với bình chứa lỏng cao áp để lỏng bình ngưng chảy bình chứa dễ dàng 5.Đường dự trữ đường xả khí khơng ngưng 6,8 Đường xả khí xả bẩn phía nước làm mát Nắp bình , khơng có áp lực nên làm đáy phẳng nắp có phân chia để tạo lối cho dòng nước Đường lỏng cao áp 10 Ống trao đổi nhiệt ống đồng có cánh phía Frêon Frêon trao đổi nhiệt nước, ống gắn đầy mặt sàn phương pháp hàn núc 11, 12.Đường vàovà nước làm mát ,vào để đảm bảo bao phủ toàn bề mặt trao đổi nhiệt Nguyên lý làm việc Đây thiết bị ngưng tụ làm mát nước chuyển động đối lưu cưỡng bên ống.Hơi cao áp vào bình từ phía theođường (3), chiếm đầy khơng gian thể tích bình Tại nhả nhiệt cho nước làm mát chuyển động cưỡng bên ống, ngưng tụ thành lỏng cao áp, chảy xuống qua đường (9)đi Tính chọn thiết bị ngưng tụ - Phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ : 1c k 2c k Qk = Q + Q =21,8+56,1=77,9 kw - Nhiệt độ nước vào: t w1 SVTH: MAI VĂN TUÂN = 360C Page 38 w2 - Nhiệt độ nước ra: t = 400C - Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 420C - Hiệu nhiệt độ : ∆tmax = tk - t ∆tmin = tk - t - Hiệu nhiệt độ trung bình logarit w1 w2 = 43- 36= 60C = 42- 40 = 20C ∆t max − ∆t ∆t ln max ∆t 6−2 ln ∆ttb = = = 40C Đối với hệ số truyền nhiệt k ta tra bảng 8-6 trang 250 tài liệu [1] với bình ngưng ống vỏ nằm ngang Freon, chọn k = 700 W/m2K - Diện tích bề mặt truyền nhiệt F: theo công thức (8-1) trang 214 , tài liệu [1] Qk qF 77,9 ×103 700 × Fk = = = 27,82 m2 Theo bảng 8-3 ,trang 204,tài liệu [1] chọn bình ngưngvới thơng số Kí hiệu KTP-25 Diện tích bề mặt ngồi, m2 30 Đường kính ống vỏ, mm 404 Chiều dài ống , m Số ống Tải nhiệt max, kW Số lối 1,5 135 105 - Lượng nước tiêu tốn làm mát bình ngưng Qk C × ρ × ∆tw Vn = Với: C- Nhiệt dung riêng nước C = 4,19 kJ/kg.K ρ- Khối lượng riêng nước ρ = 1000 kg/m3 ∆tw -Độ tăng nhiệtđộ thiết bị ngưng tụ ∆tw= tw2- tw1 = 40- 36 = 40C 77,9 4,19 ×1000 × Suy : Vn = = 0,0046 m3/s 5.2 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BAY HƠI Chọn thiết bị bay Do Frêon hịa tan dầu nên dùng dàn thơng thường mơi chất bay cịn lại lớp dầu(vì ở nhiệt độ -20÷-400C, Frêon lại khơng hịa tan dầu) ở bề mặt thống lỏng mơi chất ở ống trao đổi nhiệt làm ngăn cản q trình bay mơi chất dẫn đến ngăn cản q trình trao đổi nhiệt Do dàn bay Frêon phải chấp nhận từ xuống để tránh tượng để dầu lại cacte máy nén Chọn thiết bị bay kiểu dàn làm lạnh khơng khí đối lưu cưỡng Vì sử dụng để làm lạnh trực tiếp khơng khí mà không cần phải làm lạnh gián tiếp qua SVTH: MAI VĂN TUÂN Page 39 chất tải lạnh Hơn loại dễ vệ sinh tránh tượng nứt ống chất lỏng đóng băng Mục đích thiết bị bay Dùng để hóa hơi bão hòa ẩm sau tiết lưu đồng thời làm lạnh môi trường cần làm lạnh Cấu tạo Chú thích : Đường lỏng tiết lưu vào dàn Búp chia : đặt thẳng đứng, dàn có vĩ ống búp chia có nhiêu lỗ Các ống chia: phải có chiều dài để phân phối lỏng cho Các vĩ ống trao đổi nhiệt : ống đồng có cánh làm lạnh chất khí Ống góp Bẫy dầu để tạo chỗ đọng dầu chạy trở máy nén Đường hạ áp Dàn phun nước để xả tuyết Nguyên lý làm việc Đây thiết bị bay kiểu không ngập làm lạnh chất khí chuyển động cưỡng bên ngồi ống Lỏng Freon tiết lưu vào dàn từ phía nhờ búp chia ống chia nên lỏng Freon chia cho vĩ ống nhận nhiệt chất khí chuyển động đối lưu cưỡng bên ngồi ống hóa Chiều dài vĩ ống phải tính tốn cho freon đến đoạn cuối ống phải hồn tồn thành vào ống góp Phụ tải nhiệt : qF = 170÷340 W/m2 Tính chọn thiết bị bay a.Hệ thống dàn bay cho phịng cấp đơng Năng suất lạnh phịng cấp đơng: Q0 = 34,571 kW SVTH: MAI VĂN TUÂN Page 40 Nhiệt độ phòng : tf = - 350C Lấy nhiệt độ vào dàn lạnh : tf1 = -360C Lấy nhiệt độ dàn lạnh : tf2 = -340C Diện tích bề mặt trao đổi nhịêt dàn xác định theo công thức Q0 k ∆t F= Với: k- Hệ số truyền nhiệt dàn quạt phụ thuộc vào nhiệt độ sôi môi chất R22, xác định theo bảng 8-7 trang 236 tài liệu [1] với nhiệt độ sôi R22 t0 = -450C Ta có k = 400 W/m2K ∆t-Hiệu nhiệt độ trung bình logarit ∆ttb = ∆t max − ∆t ∆t ln max ∆t Hiệu nhiệt độ : ∆tmin = tf1 - t0 = -36 + 45 = 90C ∆tmax = tf2- t0 = -34 + 45 = 110C 11 − 11 ln Suy ra: ∆ttb = = 9,96 0C Suy ra:Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: Q = k ∆t 34,571.103 400.9,96 F = = 8,7 m2 Tra bảng 8-14 trang 251 tài liệu [1] chọn quạt kiểu 2B09 có diện tích bề mặt Fd = 9,6 m2 - Tải nhiệt: 1160W - Số lượng quạt: - Công suất quạt: 50W - Kích thước phủ bì: l = 530mm R =445mm H =465mm b.Hệ thống dàn bay cho phịng trữ đơng Ι Phịng trữ đơng có: Q = 8299,92 W ΙΙ Phịng trữ đơng có: Q = 8299,92 W Nhiệt độ phịng :tf = - 180C Lấy nhiệt độ vào dàn lạnh : tf1 = -190C Lấy nhiệt độ dàn lạnh : tf2 = -170C Diện tích bề mặt trao đổi nhịêt dàn xác định theo công thức Q0 k ∆t F= Với: k- Hệ số truyền nhiệt dàn quạt phụ thuộc vào nhiệt độ sôi môi chất R22, xác định theo bảng SVTH: MAI VĂN TUÂN Page 41 8.7 trang 236 tài liệu [1] với nhiệt độ sôi R22 t0 = -250C Ta có k = 350W/m2K ∆t-Hiệu nhiệt độ trung bình logarit ∆ttb = ∆t max − ∆t ∆t ln max ∆t Hiệu nhiệt độ : ∆tmin = tf1 - t0 = -19 + 25 = 60C ∆tmax = tf2- t0 = - 17 + 25 = 80C 8−6 ln Suy ra: ∆ttb = = 70C Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt dàn lạnh đặt phòng lạnh 1: Q0Ι k ∆t 8299,92 350.7 Q0ΙΙ k ∆t 8299,92 350.7 FІ = = = 3.4 m2 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt dàn lạnh đặt phòng lạnh 1: FІІ = = = 3,4 m2 Ta thấy FІ = FІІ Theo bảng 8.14 trang 251 tài liệu [1].Nên chọn loại dàn quạt có ký hiệu 2B07 với thông số chọn + Diện tích bề mặt ngồi: F = 6,5 [m2] + Số lượng quạt: + Công suất quạt: 50[W] + Dài x rộng x cao = 555 x 445 x 465 [mm] 5.3 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ PHỤ Bình chứa cao áp a Mục đích - Bình chứa cao áp mục đích để cấp lỏng ổn định cho van tiết lưu Chỉ có hệ thống lạnh trung bình lớn - Ngồi cịn có nhiệm vụ chứa lỏng từ thiết bị khác sửa chữa hệ thống Vị trí : nằm sau thiết bị ngưng tụ trước van tiết lưu b Cấu tạo SVTH: MAI VĂN TUÂN Page 42 Chú thích : Áp kế, áp kế có ống xiphông để giảm rung cho kim áp kế Van an tồn,dưới van an tồn có van chặn để lập sữa chữa van an tồn tác dụng Đường vào lỏng cao áp Đường cân với thiết bị ngưng tụ để lỏng từ bình ngưng chảy xuống bình chứa dễ dàng Đường dự trữ làm đường xả khí khơng ngưng Cụm van ống thủy sáng Ống thuỷ sáng để quan sát mức lỏng bình Đường lỏng cao áp tới van tiết lưu c Tính tốn bình chứa cao áp Ta chọn hệ thống lạnh môi chất Frêon chảy từ xuống nên thể tích chứa tính theo cơng thức -13, trang 260, tài liệu [1] ta có : 0,3.Vd 1, 0,5 VCA = = 0,72Vd Với :1,2 – Hệ số an tồn VCA – Thể tích bình chứa cao áp Vd – Thể tích hệ thống dàn bay Thể tích dàn bay thể tích phần tồn ống đồng mà mơi chất chứa Theo tính tồn dàn bay • Dàn bay gồm 12 ống, ống dài 2,5m • Gồm dãy ống Chiều dài tổng ống đồng dàn lạnh L=600m π ×d2 π × 0, 02132 Vd = ×L = × 600 = 0, 22m Ta có Theo kinh nghiệm lượng gas chứa dàn lạnh 30% lượng gas tồn hệ thống Do u cầu bình chứa cao áp phải chứa toàn lượng gas hệ thống SVTH: MAI VĂN TUÂN Page 43 sửa chữa bảo dưỡng Chọn bình chứa cao áp nằm ngangtheo bảng 8-17 trang 264 tài liệu [1], ta chọn bình 0,75PB với thơng số Thể tích bình V= 0,75 m3 Đường kính Di= 584 mm Đường kính Da= 600 mm Chiều dài L = 3190 mm Chiều cao H = 500 mm Bình tách dầu a Mục đích Tách dầu khỏi buồng nén nhằm tránh dầu bám bẩn bề mặt trao đổi nhiệtcủa thiết bị trao đổi nhiệt ( thiết bị ngưng tụ ,bay hơi….) ,làm giảm hiệu trao đổi nhiệt b vị trí Sau máy nén trước thiết bị ngưng tụ d Cấu tạo Chọn bình tách dầu kiểu khơ Chú thích : 1.Đường vào cao áp Van an toàn Đường cao áp 4.Các nón chắn để tách dầu Miệng phun ngang có mục đích để dịng khơng sục thẳng vào lớp dầu phía làm văng dầu dầu theo làm giảm hiệu tách dầu, tránh dòng khí thổi thẳng vào van phao làm sai lệch van phao Van phao ngăn áp suất ngưng tụ Pk bình tách dầu ngăn áp suất bay Po cacte máy nén Khi dầu tách bình đủ nhiều, nhờ lực acsimet phao nâng lên, dầu chẩy máy nén, hết dầu lực acsimet đi, tác dụng lực P k phao ép chặt cửa dầu Đường xả dầu SVTH: MAI VĂN TUÂN Page 44 c.Nguyên lý làm việc: Dầu tách nhờ nguyên nhân: - Giảm vận tốc dòng từ ống nhỏ ống to làm lực quán tính giảm tác dụng trọng lực hạt dầu nặng rơi xuống - Do lực ly tâm ngoặt dòng hạt dầu nặng bị văng vađập vào thành bình rơi xuống -Do vận tốc đột ngột vađập vào chắn Các hạt dầu nặng giữ lại rơi xuống đáy bình Thiết bị tách khí khơng ngưng: a Mục đích: Nhằm loại khí khơng ngưng khỏi thiết bị ngưng tụ để tăng diện tích trao đổi nhiệt b Cấu tạo: Chú thích : - Đường hạ áp trước máy nén phải qua bình hồi nhiệt để tránh tượng thuỷ kích 2- Đường vào hỗn hợp khí khơng ngưng cao áp lấy từ bình chứa cao áp thiết bị ngưng tụ -Đường lỏng cao áp tiết lưu vào ống 4- Đường tiết lưu lỏng cao áp ngưng tụ -Đường xả khí khơng ngưng c Ngun lý làm việc: Hỗn hợp cao áp khí khơng ngưng từ thiết bị ngưng tụ qua bình chứa cao áp vào không gian hai ống nhả nhiệt cho môi chất lạnh lỏng cao áp tiết lưu vào ống (3) Hơi cao áp ngưng lại thành lỏng chảy xuống qua van tiết lưu (4) vào lại ống Khí khơng ngưng tụ lại phía qua đường (5) xả ngồi 4.Bình hồi nhiệt: a Mục đích: - Dùng để q nhiệt dòng hút máy nén nhằm tránh tượng thủy kích - Qúa lạnh lỏng cao áp trước vào tiết lưu nhằm giảm tổn thất lạnh tiết lưu SVTH: MAI VĂN TUÂN Page 45 Thiết bị đặt sau thiết bị bay hơi,trước máy nén b Cấu tạo: 3: Đường vào hạ áp : Ống trụ bịt hai đầu nhằm để hướng đường dòng tiếp xúc với ống xoắn (6) vừa làm tăng tốc độ dịng nhằm tăng cường q trình trao đổi nhiệt và5: Đường vào lỏng cao áp Bố trí ngược chiều để tăng cường trao đổi nhiệt : Ống xoắn trao đổi nhiệt, ống đồng trơn c Nguyên lý làm việc: Hơi hạ áp vào phía bình trao đổi nhiệt với lỏng cao áp ống xoắn trở thành nhiệt hút máy nén.Hơi phải lấy từ phía để hút dầu máy nén.Lỏng cao áp ống xoắn ngược với chiều dòng để tăng cường qúa trình trao đổi nhiệt.Bình bọc cách nhiệt Bình trung gian a Mục đích - Làm mát trung gian hồn tồn nén cấp nén hệ thống lạnh làm giảm công nén nhiệt độ cuối tầm nén cho máy nén cao áp - Tách lỏng khỏi buồng hút máy néncao áp tránh gây thủy kích - Làm lạnh lỏng cao áp trước tiết lưu để giảm tổn thất lạnh tiết lưu b Cấu tạo Chú thích 1.Đường vào nén trung áp bịt đầu khoan lỗ xung quanh ở phần ống ngập lỏng mục đích chia nhỏ dịng hơi, tăng diện tích tiếp xúc, tăng hiệu làm lạnh Đường lỏng tiết lưu vào bình, tiết lưu trực tiếp vào ống 1, tăng hiệu làm lạnh, nghiêng 450 để giảm trở lực Đường trung áp Nón chắn để tách lỏng Ống thủy tối van phao Phin lọc Ống xoắn trao đổi nhiệt Bu lông cấy xả bẩn Đường tháo lỏng khỏi bình 10 Đường lỏng cao áp 11 Áp kế 12 Van an toàn 13 Lỗ cân bằng, cân áp suất ngồi ống để lỏng bình khơng chảy ngược máy nén hạ áp máy nén dừng SVTH: MAI VĂN TUÂN Page 46  Bình bọc cách nhiệt trừ ống thủy tối c Tính chọn bình trung gian Ta tính chọn bình trung gian theo bước trích ở mục 8.2.1.4 trang 296÷298 tài liệu [3]: -Diện tích truyền nhiệt thiết bị trung gian Qtg qf Ftg = Với : Qtg – Cơng suất nhiệt trao đổi ở bình trung gian Qtg = Qql + Qlm Qql : Công suất nhiệt lạnh môi chất trước tiết lưu Qql = GHA.( i5 - i6 ) = 0,2.(255-193) =12,4 kW Qlm :Công suất nhiệt làm mát trung gian Qlm = GCA.(i2 - i3) = 0,3.(435 - 402) = 9,9 kW Suy ra: Qtg = 12,4 + 9,9 = 22,3 kW qF – Mật độ dòng nhiệt thiết bị ngưng tụ qF = i4 - i5 =442 – 255 =187 W/ m2 Qtg qF 22,3.103 187 Suy Ftg = = - Đường kính bình trung gian : = 119 m2 SVTH: MAI VĂN TUÂN Page 47 Di = 4.V π ω Trong đó: + V: Lưu lượng thể tích bình, lưu lượng hút cấp nén cao áp V = GCA v3 = 0,3.0,063= 0,0189 m3/s Tốc độ gas bình, chọn ω = 0,6 m/s 4.V π ω + ω : Suy × 0, 0189 3,14 × 0, ra: Di = = = 0,2 m Chọn bình trung gian chế tạo sẵn, (Tra bảng 8-19 trang 266-Tài liệu [1] ) π Chọn loại cóký hiệu 40 C3 với thơng số kỹ thuật + Đường kính ngồi : Da = 426mm +Đường kính : Di = 406 mm + Đường kính ống xoắn: d = 70 mm + Chiều cao: H = 2390mm + Diện tích bề mặt ống xoắn: F = 1,75m2 + Thể tích bình: V = 0,22m3 + Khối lượng: m = 330 kg Tính chọn tháp giải nhiệt a Mục đích: Để giải nhiệt cho nước làm mát thiết bị ngưng tụ lại nhiệt độ ban đầu b Cấu tạo Chú thích : 1.Quạt hút để tạo trao đổi nhiệt ngược chiều 2.Tấm chắn để nước khỏi văng Dàn phun nước gồm 2,4,6 ống khoan lỗnghiêng góc 45 đối gắn vàomột ổ xoay để phun nước quay trịn tưới tồn tiết diện tháp Bộ phận làm tơi nước nhằm làm tăng bề mặt tiếp xúc với khơng khí để tăng hiệu làm mát 5.Van phao cấp nước bổ sung (để bù lượng nước bị gió ngồi) 6.Đường vào nước làm mát từ thiết bị ngưng tụ SVTH: MAI VĂN TUÂN Page 48 7.Máng nước 8.Bơm nước đến thiết bị ngưng tụ 9.Lưới bao che, ngăn rác bẩn lọt vào c Nguyên lý làm việc: Nước nóng từ thiết bị ngưng tụ vào tháp tưới tồn diện tích tháp nhờ ống tưới nước Sau nước làm tơi nhờ phận làm tơi nước nhả nhiệt cho gió chuyển động cưỡng từ lên, nguội trở lại nhiệt độ ban đầu chảy xuống máng bơm trở lại thiết bị ngưng tụ Lượng nước hao hụt theo gió phần nước bốc bổ sung qua đường van phao e Tính chọn tháp giải nhiệt: Ta có phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ Qk= 77,9 kW Ta qui suất lạnh ton Theo tiêu chuẩn CTI ton nhiệt tương đương 3900 kcal/h Qk =77,9 kW ⇒V = Qk C.ρ (t w − tw1 ) = 77, 4,187 × 1000 × = 0,0047[m3 /s] = 4,7[l/s] Tra bảng 8- 22 trang 272 tài liệu [1] chọn tháp giải nhiệt FRK25 với thông số : + Lưu lượng nước định mức 5,4 (l/s) + Chiều cao tháp 1932(mm) + Đường kính tháp 1400 (mm) + Đường kính ống nối dẫn vào 80 (mm) + Đường kính ống nối dẫn 80 (mm) + Đường chảy tràn 25 (mm) + Đường kính ống van phao 15 (mm) + Lưu lượng quạt gió 200 (m3/ph) + Đường kính quạt gió 760 (mm) + Mơ tơ quạt 0,75(kW) + Khối lượng tĩnh 97 (kg) Các thiết bị khác Chọn thiết bị khác bao gồm: Van chiều, van chặn, van tiết lưu, van điện từ ta chọn theođường kính hệ thống đường ống nối chúng Tài liệu tham khảo : [1]- Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh -Nguyễn Đức lợi [2]- Bài tập kỹ thuật Lạnh - Nguyễn Đức lợi, Phạm Văn Tuỳ [3]- Hệ thống máy thiết bị lạnh- Võ Chí Chính [4] - Kỹ thuật lạnh ứng dụng- Nguyễn Đức lợi, Phạm Văn Tuỳ, Đinh VănThuận SVTH: MAI VĂN TUÂN Page 49 Linh full https://drive.google.com/file/d/1U5vLfRFdfmy-4ME3ZEtkBsOwFgRsXfLL/view? usp=sharing SVTH: MAI VĂN TUÂN Page 50 ... - 25 2, 01 3 95 0 ,11 17 1? ?? Hơi nhiệt 2, 01 411 1, 855 4 0 ,12 54 Hơi nhiệt 10 6 16 ,686 473 1, 855 4 0, 018 9 Lỏng sôi 43 ,5 16 ,686 255 3’ Lỏng chưa sôi 42 16 ,686 252 1, 1 616 0,00 05 Hơi bão hòa ẩm - 25 2, 01 252 ... cơng suất động điện cho phịng có cơngsuất E=2 tấn/ mẻ : N = : 1, 5 hp : 1, 1 kW Ta tính cơng suất động điện phịng trữ đơng với cơng suất 25 tấn/ mẻ là: ? ?1. 1× 25 N tddc = = 5, 5 [ kw] 20 => Tổn thất lạnh. .. thịt Heo đưa Ở nhiệt độ - 15 0C, tra bảng (4-2) trang 81 tài liệu [1] ta có : i2 = 12 ,2 kJ/kg - τ =11 h thời gian cấp đông cho mẻ thịt ∑Q sp => = 1, 5. (266, − 12 , 2) .10 00 = 9, 62 [ kw] = 9620 [ w] 11 .3600