Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn

Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng MỤC LỤC Trang Chương I: Mở đầu .3 I.1 Giới thiệu sơ lược ứng dụng kỹ thuật lạnh I.2 Giới thiệu sơ lược nguồn lợi thủy sản I.3 Qui trình chế biến I.4 Chế độ làm việc kho .4 Chương II: Tính kho lạnh Chương III: Tính cách nhiệt cách ẩm III.1 Mục đích III.2 Vật liệu cách nhiệt cách ẩm III.3 Cách nhiệt cách ẩm cho vách kho lạnh III.4 Cách nhiệt cách ẩm cho vách hai kho lạnh III.5 Cách nhiệt cách ẩm cho III.6 Cách nhiệt cách ẩm cho trần Chương IV: Tính nhiệt kho lạnh IV.1 Tính cho kho thứ IV.2 Tính cho kho thứ hai IV.3 Tính cho kho thứ ba IV.4 Xác định tải nhiệt cho thiết bị máy nén Chương V: Tính chọn máy nén V.1 Tác nhân lạnh V.2 Qui trình cơng nghệ V.3 Tính tốn Chương VI: Tính thiết bị ngưng tụ VI.1 Nguyên lý bình ngưng ống vỏ nắm ngang VI.2 Các thơng số tính tốn VI.3 Tính toán VI.4 Kiểm tra tính bền Chương VII: Tính thiết bị bay VII.1 Nguyên lý VII.2 Các thơng số tính toán VII.3 Tính tốn VII.4 Kiểm tra tính bền Chương VIII: Tính thiết bị phụ VIII.1 Bình tách dầu VIII.2 Bình chứa dầu VIII.3 Bình chứa cao áp VIII.4 Bình tách lỏng SVTH: Vương Hồng Linh Khơi Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng VIII.5 Tính chọn tháp giải nhiệt VIII.6 Bình tách khí khơng ngưng VIII.7 Van VIII.8 Phin lọc VIII.9 Đường ống VIII.10 Bơm Chương IX: Tính kinh tế Kết luận Tài liệu tham khảo SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU I.1 Giới thiệu sơ lược ứng dụng kỹ thuật lạnh Con người biết làm lạnh sử dụng lạnh lâu, ngành lạnh bắt đầu phát triển mạnh giới từ cuối kỉ 19 Ngày nay, kỹ thuật lạnh đại tiến bước xa, có trình độ khoa học kỹ thuật ngang vớ ngành kỹ thuật tiên tiến khác Kỹ thuật lạnh thâm nhập vào 70 ngành kinh tế quan trọng hỗ trợ tích cực cho ngành đó, đặc biệt ngành công nghiệp thực phẩm, chế biến thịt cá, rau quả, rượu bia, nước giải khát, đánh bắt xuất thủy hải sản, hố chất, … Cơng suất tổ hợp máy lạnh mở rộng: từ vài mw phịng thí nghiệm đến vài Mw trung tâm điều khiển khơng khí I.2 Giới thiệu sơ lược nguồn thủy sản - Thủy sản nguồn nguyên liệu quan trọng thực phẩm, công nghiệp, nông nghiệp dược phẩm Động thực vật thủy sản bao gồm: tơm, cá, nhuyễn thể (mực, trai, sị, …), rong tảo, … cung cấp cho người nguồn đạm thực phẩm khổng lồ phong phú Theo thống kê thủy sản chiếm 20% nguồn đạm thực phẩm nhân loại nói chung, 50% nước phát triển - Nước ta có bờ biển dài 3260km, vùng thềm lục địa rộng lớn khoảng 1triệu km2, thuộc vùng biển nhiệt đới nên nguồn nguyên liệu đa dạng có bốn mùa trữ lượng cá đáy, cá vùng biển Việt Nam phong phú (theo dự tính sơ có khoảng 2000 lồi, 40 lồi cá có giá trị kinh tế lớn) - Bên cạnh đó, nghề nuôi trồng thủy sản phát triển mạnh (sản lượng nước Đông Nam Á chiếm 50% tổng sản lượng nuôi trồng giới) Nước ta có nhiều sơng, hồ, kênh, rạch, đầm, phá diện tích mặt nước thống lớn tập trung đẩy mạnh nuôi trồng thủy sản để nhanh chóng phát triển thành ngành cách chủ động, tồn diện khâu nuôi trồng, khai thác, chế biến - Do khả nguồn lợi to lớn, ngành thủy sản có nhiệm vụ quan trọng là: chế biến nguồn lợi to lớn thành nhiều sản phẩm có giá trị cao cho sản xuất đời sống người Đặc điểm bật nguyên liệu thủy sản ươn thối nhanh, nhiệm vụ đặt lên hàng đầu khâu chất lượng sản phẩm phải kịp thời bảo quản, chế biến mà trước hết bảo quản lạnh I.3 Qui trình chế biến ([8]) Ở ta chọn nguồn nguyên liệu cá thu Hàm lượng chất cá thu là: 20.90% protit, 1.02% lipit, 1.53% tro, 77.2% nước I.3.1 Tiêu chuẩn nguyên liệu: - Cá tươi tốt, màu sáng tự nhiên - Còn nguyên vẹn,không bị xây xát - Mắt sáng lồi - Bụng khơng phình, khơng lõm - Trọng lượn kg - Cá chờ xử lý phải rửa ướp đá bào theo tỉ lệ: 1đá : 1cá SVTH: Vương Hồng Linh Khơi Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng I.3.2 Qui cách chế biến: Nguyên liệu  rửa  xử lý  rửa  phân cỡ  rửa  xếp mâm  đông lạnh  mạ băng  bao gói  bảo quản - Nguyên liệu: Cá nguyên liệu phải đạt tiêu chuẩn - Rửa: Rửa vòi nước chảy để loại hết tạp chất Rửa lại nước lạnh 5oC có pha 50ppm clo - Xử lý: Dùng dao mổ bụng cá từ hậu môn đến nắp mang (các đường mổ phải thẳng, không xơ xác) Bỏ nội tạng, cạo gân máu dọc theo xương sống Bỏ đầu - Rửa: Rửa thật bên bụng Nước rửa cá phải sạch, lạnh 5oC có pha 20ppm clo 3% muối ăn để làm nhớt Rửa xong, để nước 15 phút - Phân cỡ: Tính theo trọng lượng kg/con (gồm có cỡ 1-3 kg/con kg/con) - Rửa: Rửa lại nước lạnh 5oC có pha 10ppm clo - Xếp mâm: Cá xếp vào mâm có lót PE, mâm cỡ Có treo cá phịng đơng - Đơng lạnh: Đơng IQF, nhiệt độ -40oC, thời gian 4-6 Nhiệt độ trung bình tâm sản phẩm -12oC - Mạ băng: Cá mạ băng nước lạnh +1oC có pha 5ppm clo Thời gian mạ băng 5-10 giây - Bao gói: Cho vào bao PE Hàn kín miệng bao Cho vào thùng cactơng lớp có tráng sáp, cỡ cho vào thùng Cân thùng 10kg tịnh (khoảng từ đến10 con) Nẹp đai ngang, đai dọc Ngoài thùng ghi rõ loại cá, cỡ, qui cách chế biến - Bảo quản: Nhiệt độ phòng bảo quản: -18 ± 2oC Thời gian bảo quản không tháng I.4 Chế độ làm việc kho - Kho lạnh kho có cấu tạo kiến trúc đặc biệt dùng để bảo quản sản phẩm hàng hóa khác điều kiện nhiệt độ lạnh điều kiện khơng khí thích hợp.Đối với sản phẩm thủy sản, ta có số buồng sau: + Buồng tiếp nhận sản phẩm + Buồng xử lý sản phẩm (có xưởng sản xuất nước đá kèm theo) + Buồng đông lạnh sản phẩm + Buồng trung gian + Buồng bảo quản sản phẩm + Buồng phân phối sản phẩm Ở đây, yêu cầu đồ án em chọn thiết kế kho bảo quản lạnh đông sản phẩm -20oC, độ ẩm 90% - Tác nhân lạnh sử dụng amôniac (NH3) có đặc điểm sau: + Thể tích riêng vùng nhiệt độ bay tương đối nhỏ nên giảm kích thước máy nén, đặc biệt máy nén pistơng + Có mùi khó chịu, dễ phát rị rỉ mơi trường + Ít tan dầu bôi trơn, đỡ ảnh hưởng đến trình bơi trơn đỡ ảnh hưởng đến chất lượng tác nhân + Amơniac khơng ăn mịn thép - Thiết bị ngưng tụ chùm ống nằm ngang, sử dụng nguồn nước tuần hoàn kèm theo tháp giải nhiệt cho nước + Nhiệt độ trung bình khơng khí Thành phố Hồ Chí Minh 27oC + Độ ẩm trung bình khơng khí 80% + Nhiệt độ bầu ướt khơng khí 24.5oC + Nhiệt độ nước vào là: 24.5 + (3÷5) = 29.5oC ≈30oC SVTH: Vương Hồng Linh Khơi Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng + Nhiệt độ nước là: 30 + = 35oC + Nhiệt độ ngưng tụ là: 35 + = 40oC - Thiết bị bay sử dụng dàn quạt trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức, loại khơ, chất tải nhiệt khơng khí + Nhiệt độ khơng khí kho lạnh là: -20oC + Nhiệt độ bay tác nhân lạnh dàn bay là: -20 – 10 = -30oC Ta có: tk = 40oC => pk = 1.585 MPa t0 = -30oC => p0 = 0.1219 MPa => Tỉ số: pk 1.585 = =13 p0 0.1219 p k − p0 =1.585 −0.1219 =1.4613 MPa Ta chọn máy nén cấp SVTH: Vương Hồng Linh Khơi Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng CHƯƠNG II: TÍNH KHO LẠNH Chiều cao kho lạnh từ 3.2m đến 3.5m Nếu cao hơn, chiều cao chất tải tăng, chi phí xây dựng tăng mà thu nhập cho thuê không tăng nên nâng chiều cao chất tải không kinh tế Chiều cao chất tải nhỏ có ưu điểm bốc xếp dễ, độ bền học thùng chứa yêu cầu không cao Kho lạnh tầng chiếm nhiều diện tích xây dựng, tốn nhiều vật liệu cách nhiệt dòng nhiệt tổn thất qua vách lớn nên hệ thống lạnh cần lớn hơn, chi phí lượng lớn có ưu điểm xây dựng dễ dàng việc lại vận chuyển kho dễ dàng, bỏ qua việc xử lý móng cọc, bố trí vận chuyển ngồi kho dễdàngg, giá thành bốc xếp nhỏ Chọn khối lượng sản phẩm chứa kho 50 tấn.Cần dùng kho để chứa 150 sản phẩm Chọn bao bì thùng cactơng có kích thước sau: Dài x rộng x cao = 0.36m x 0.28m x 0.22m Mỗi thùng cactông chứa 10kg sản phẩm Số lượng thùng cactơng có kho là: 50000/10 = 5000 thùng Chọn cách chất hàng kho sau: Chia kho làm tụ => Số thùng tụ là: 5000/8 = 625 thùng Chất thành nhiều lớp Mỗi lớp gồm: x = 63 thùng => Số lớp tụ là: 625/63 = 9.92 lớp ≈ 10 lớp => Chiều cao hàng kho: 10 x 0.22 = 2.2 m (chưa kể đặt cách 0.3m) SVTH: Vương Hồng Linh Khơi Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng Diện tích tụ là: (7 x 0.36) x (9 x 0.28) = 6.35m2 Diện tích cần để chất hàng là: F = 6.35 x = 50.8m2 Chọn hệ số sử dụng kho lạnh là: β = 0.75 Diện tích kho lạnh cần xây dựng là: F 50.8 = = 67.7 m β 0.75 Fxd = Chọn diện tích xây dựng kho lạnh 72m2  Chọn kho xây dựng tầng có kích thước kho lạnh là: 12m x 6m x 3.5m Cửa kho cách nhiệt, có lề tự động, chung quanh có đệm kín cao su hình nhiều ngăn, có bố trí nam châm để hút chặt cửa để đảm bảo độ kín, giảm tổn thất nhiệt Chọn cửa cánh có chiều rộng 1.2m, cao 2.3m Cửa có bố trí bánh xe chuyển động ray đặt sát tường nên đóng mở nhẹ nhàng, tiết kiệm diện tích Cửa có bề dày cách nhiệt 200mm stiropor, kim loại hai phía vừa làm khung chịu lực vừa có tác dụng chống ẩm Cửa viền dây điện trở để tránh đóng băng gây khó khăn cho việc mở cửa Đ B 440 T 440 300 300 N 440 12000 360 300 2520 6000 2520 Bố trí mặt sản phẩm kho SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 SVTH: Vương Hồng Linh Khơi GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng CHƯƠNG III: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM Chọn nhiệt độ trung bình năm Tp Hồ Chí Minhlà: tn = 27oC Chọn độ ẩm trung bình Tp Hồ Chí Minh là: φ = 80% Nhiệt độ khơng khí kho bảo quản lạnh đông là: = -20oC Độ ẩm khơng khí kho là: φ = 90% Nhiệt độ bầu ướt khơng khí bên ngồi là: tư = 24.5oC Nhiệt độ đọng sương không khí bên ngồi phịng là: ts = 23.5oC III.1 Mục đích Việc sử dụng cách nhiệt cách xây dựng kho lạnh để đáp ứng yêu cầu sau: - Đảm bảo độ bền vững lâu dài theo tuổi thọ dự kiến kho - Chịu tải trọng thân hàng bảo quản - Đảm bảo cách nhiệt tốt, giảm đầu tư cho máy nén chi phí vận hành - Đảm bảo qui tắc phịng chống cháy nổ, an tồn cho người hàng bảo quản - Thuận tiện cho việc bốc dỡ giới - Đảm bảo tối ưu kinh tế III.2 Vật liệu cách nhiệt cách ẩm III.2.1 Vật liệu cách nhiệt Để trì nhiệt độ lạnh khơng gian đó, ta phải tiến hành cách nhiệt cho tồn khơng gian với mơi trường bên ngồi để hạn chế dịng tổn thất từ vào đến mức thấp Chất lượng vách cách nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào tính chất vật liệu cách nhiệt Khi chọn vật liệu cách nhiệt, cần phải lợi dụng triệt để ưu điểm hạn chế đến mức thấp nhược điểm Các vật liệu cách nhiệt chất vô cơ, hữu tự nhiên, hữu nhân tạo Đặc điểm quan trọng hệ số dẫn nhiệt nhỏ Hiện sử dụng nhiều polystirol (stiropor) polyurethan III.2.2 Vật liệu cách ẩm Do chênh lệch độ ẩm nhiệt độ ngồi phịng lạnh nên có nguy ẩm từ bên ngồi khơng khí khuếch tán vào phịng lạnh Chính vậy, việc xây dựng cách nhiệt cho kho lạnh phải có biện pháp cách ẩm phù hợp Vật liệu cách ẩm chủ yếu bitume, PE III.3 Cách nhiệt cách ẩm cho vách kho lạnh ([5]) Xây dựng vách kho lạnh (vách ngăn cách kho với bên ngồi) có kết cấu sau: Vật liệu Vữa Gạch Vữa Bề dày δ (m) 0.02 0.20 0.02 Hệ số truyền nhiệt λ (w/m.K) 0.88 0.82 0.88 SVTH: Vương Hồng Linh Khơi Hệ số thẩm thấu μ (g/m.h.mmHg) 0.012 0.014 0.012 Nhiệt trở δ/λ (m K/w) 0.0227 0.2439 0.0227 Trở lực thẩm thấu δ/μ (m2.h.mmHg/g) 1.6667 14.2857 1.6667 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 Cách ẩm (nhựa đường) Cách ẩm (polyetylen) Cách nhiệt (Stiropor) Lưới thép Vữa Cộng 0.002 0.80 0.001 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng 0.000115 0.0025 0.00000024 17.3912 4166.6667 0.20 0.035 0.008 5.7143 25 0.02 0.463 0.88 0.012 0.0227 6.02755 1.6667 4228.3437 III.3.1 Xác định bề dày cách nhiệt: Bề dày lớp cách nhiệt tính theo cơng thức: 1  δ δ δ δ δ δ   δ = λ6  −  + + + + + + + K  α λ1 λ λ3 λ λ5 λ7 α     với α1 = 23.3 w/m2K : hệ số cấp nhiệt khơng khí bên ngồi (tường có chắn gió) α2 = w/m2.K : hệ số cấp nhiệt khơng khí phịng (đối lưu cưỡng bức) δi : bề dày vật liệu làm tường (bảng trên) λi : hệ số truyền nhiệt vật liệu làm tường (bảng trên) K = 0.21 w/m2.K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn  0.02 0.2 0.02 0.002 0.02   ⇒ δ = 0.035 ×  − + + + + + +  = 0.15m 0.8 0.88   0.21  23.3 0.88 0.82 0.88  ==> chọn δ6 = 0.2 m Thế vào cơng thức tính bề dày cách nhiệt => Hệ số truyền nhiệt: K = 0.162 w/m2.K III.3.2 Kiểm tra đọng sương: Điều kiện để vách kho lạnh không bị đọng sương: t1 − t s (w / m K ) t1 − t t1: nhiệt độ bên kho bảo quản lạnh đơng (oC) ts: nhiệt độ đọng sương khơng khí bên (oC) t2: nhiệt độ bên kho lạnh (oC) α1: hệ số cấp nhiệt khơng khí bên (w/m2.K) 0.95 : hệ số an toàn k s = 0.95 × α × với ⇒ k s = 0.95 × 23.3 × 27 − 23.5 = 1.6484 w / m K 27 − ( − 20 ) ==> K < ks Vậy: vách ngồi khơng đọng sương III.3.3 Kiểm tra bề dày lớp cách ẩm: ([8] trang 232) Theo I.F Đusin tổng trở lực cần thiết lớp vật liệu tường phải đạt: Rn = 1.6 x ∆p (m2.h.mmHg/g) SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi 10 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng CHƯƠNG VII: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BAY HƠI VII.1 Nguyên lý Thiết bị bay sử dụng dàn lạnh quạt (dàn lạnh trao đổi nhiệt khơng khí đối lưu cưỡng bức) Sử dụng thiết bị làm lạnh khơng khí kiểu khơ kiểu dùng phổ biến Đây thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt, khơng khí (lưu động ngồi chùm ống) thải nhiệt cho môi chất sôi ống chất tải lạnh chảy ống Khi khơng khí làm lạnh truyền nhiệt cho môi chất sôi ống ta gọi thiết bị làm lạnh trực tiếp, khơng khí làm lạnh nhờ chất tải lạnh chảy ống ta gọi thiết bị làm lạnh gián tiếp Cả hai loại thường chế tạo dạng chùm ống có cánh Khơng khí làm lạnh khơng khí tuần hồn cưỡng nhờ quạt gió đẩy (hút) qua thiết bị Ưu điểm: - Có thể bố trí ngồi buồng lạnh - Ít tốn thể tích bảo quản sản phẩm - Nhiệt độ đồng - Hệ số trao đổi nhiệt lớn - Ít tốn nguyên vật liệu Nhược điểm: - Ồn - Tốn thêm suất lạnh cho động quạt gió - Độ ẩm buồng thấp - Khó trì độ ẩm cao theo yêu cầu bảo quản - Độ khô hao sản phẩm tăng nhiệt độ bay thấp VII.2 Các thông số Nhiệt tải thiết bị bay hơi: Q0 = 26625 w Nhiệt độ bay tác nhân lạnh: t0 = -30oC Nhiệt độ trung bình khơng khí: tm = -20oC Chọn nhiệt độ khơng khí vào dàn bay hơi: tv = -19oC Chọn nhiệt độ khơng khí khỏi dàn bay hơi: tr = -21oC Độ ẩm trung bình khơng khí: φ = 90% Chọn vận tốc khơng khí qua thiết bị là: vkk = m/s Chọn ống truyền nhiệt ống thép CT3 có thơng số sau: Thơng số Đường kính ngồi Đường kính Bề dày ống Đường kính cánh tản nhiệt Chiều cao cánh tản nhiệt Bề dày cánh tản nhiệt Bước tản nhiệt Bước ống đứng Bước ống dọc SVTH: Vương Hoàng Linh Khơi Kí hiệu dng dtr s D h δc b s1 s2 Đơn vị m m m m m m m m m Giá trị 0.038 0.031 0.0035 0.078 0.020 0.001 0.008 0.080 0.080 34 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng VII.3 Tính tốn ([2]) VII.3.1 Xác định hàm ẩm, entanpi khơng khí: Từ đồ thị h-d khơng khí ẩm, ta xác định giá trị sau: Nhiệt độ (oC) -19 -21 Độ chứa hơiφ (%) 90 90 Độ ẩm d” 10-3(kg/kg kkk) 0.720 0.5934 Hàm ẩm d 10-3(kg/kg kkk) 0.648 0.534 Entanpi h (kj/kg) -17.404 -19.687 với entanpi tính theo cơng thức sau: h = Cb x t + d x (2500 + Ch x t) (kj/kg) Cb = kj/kg.oC : nhiệt dung riêng khơng khí khơ Ch = 1.93 kj/kg.oC : nhiệt dung riêng khơng khí ẩm Hàm ẩm tính theo cơng thức: d = x d” (kg/kg kkk) Tỉ số nhiệt lạnh: ε= hv − hr − 17.404 + 19.687 = = 20026 kj / kg kkk d v − d r (0.648 − 0.534) × 10 −3 Để tìm nhiệt độ vách ống, ta giảm nhiệt độ tra bảng theo nhiệt độ giá trị độ chứa bão hòa tương ứng, hạ nhiệt độ độ ẩm tính theo biểu thức sau đạt 100% ta nhiệt độ vách ống: ε × d v − hv + C b × t 30.38 + t ε − 2500 − C h × t ϕ= = 17526 − 1.93 × t d" d" Biểu thức rút từ ba cơng thức (tính entanpi, hàm ẩm, tỉ số nhiệt lạnh) Cho φ = 100% ta tìm tw = -24oC d” = 0.36 x 10-3 kg/kg kkk Xét 1m chiều dài ống: Diện tích cánh: Fc = π × ( D − d ng ) 2×b = 3.14 × (0.078 − 0.038 ) = 0.9106 m 2 × 0.008 Diện tích khoảng giũa cánh:  δ  0.001  F0 = π × d ng × 1 −  = 3.14 × 0.038 × 1 −  = 0.1044 m  b  0.008  Diện tích bề mặt ống: Ftr = π × d tr = 3.14 × 0.031 = 0.0973 m Diện tích bề mặt ngồi ống (tính ln cánh): Hệ số F = Fc + F0 = 0.9106 + 0.1044 = 1.015 m làm cánh: β= F 1.015 = = 10.43 Ftr 0.0973 SVTH: Vương Hồng Linh Khơi 35 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng Hiệu nhiệt độ trung bình: t −t − 19 + 21 ∆t log = max = = 10 K t max − 19 + 30 ln ln − 21 + 30 t VII.3.2 Xác định lượng khơng khí tuần hồn thiết bị: Lưu lượng khối lượng khơng khí: Gkk = Q0 26.625 = = 11.662 kg / s ≈ 12 kg / s hv − hr − 17.404 + 19.687 Lưu lượng thể tích khơng khí: Vkk = Gkk 12 = = 8.889 m / s = 32000 m / h ρ kk 1.35 với khối lượng riêng không khí: ρ kk = P 104 = = 1.35 kg / m3 RTm 29.27 × 253 Diện tích tiết diện để khơng khí qua: f kk = Vkk 32000 = = 1.7778 m v kk × 3600 VII.3.3 Tính bề mặt trao đổi nhiệt thiết bị: [11] Hệ số cấp nhiệt khơng khí đến tản nhiệt αkk = 35 w/m2.K (tra phụ lục 48 trang177 với vkk = m/s [2]) Hệ số tách ẩm ξ: ξ = + 2880 × d1 − d w t1 − t w ( 0.648 − 0.4875) × 10 −3 = + 2880 × − 19 + 24 = 1.09 Xác định hệ số tỏa nhiệt phía khơng khí: − Nu = C × C z × C s × ϕ ngm × Re n Đối với chùm ống bố trí song song, ta có: C = 0.18 m = 0.7 Chọn số hàng ống theo chiều khơng khí Z > 4, ta có: Cz = Cịn hệ số Cs xác định sau:  s1 − d ng Cs =  s −d ng  ϕ ng =     0.1  0.080 − 0.038  =   0.080 − 0.038  0.1 =1 F 1.015 = = Fng 3.14 × 0.038 SVTH: Vương Hồng Linh Khơi 36 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng n = 0.6 × ϕ ng07 = 0.6 × 8.5 0.07 = 0.697 ≈ 0.7 Chiều dài qui ước: ( ) F0 F × d ng + c × 0.785 × D + d ng F F 0.1044 0.9106 = × 0.038 + × 0.785 × 0.078 − 0.038 = 0.058 m 1.015 1.015 lq = ( ⇒ Re = v kk × l q υ = ) × 0.058 = 22674 12.79 × 10 −6 λ = 2.276 x 10-2 w/m.K υ = 12.79 x 10-6 m2/s (tra phụ lục 14 trang 148 -20oC [2]) ⇒ Nu = 0.18 × × × 8.5 −0.7 × 22674 0.7 = 45 với Hệ số tỏa nhiệt phía khơng khí: αK = Nu × λ 45 × 2.276 × 10 −2 = = 17.66 w / m K lq 0.058 Hệ số tỏa nhiệt qui ước phía khơng khí: αq = = δ + t + Rc α K × ξ λt = 12.2w / m K 0.005 + + 0.005 17.66 × 1.09 0.2 Trong δt = 0.005 m : bề dày lớp tuyết λt = 0.2 w/m.K :hệ số dẫn nhiệt tuyết Rc = 0.005 m2.K/w : nhiệt trở chỗ tiếp xúc cánh ống Hệ số tỏa nhiệt phía khơng khí qui đổi theobề mặt ống: F F  α qtr = α q ×  c × E ×ψ +  F Ftr   tr  Trong đó: ψ = 0.85 Hệ số hiệu dụng tản nhiệt E: t −t θ th(m.h ' ) E= m w = w = t m − t cb θ cb m.h ' với m=  δ   + t  × λc × δ c α ×ξ λ  t   K SVTH: Vương Hồng Linh Khơi = = 24 0.005   +   × 45.3 × 0.001 0.2   17.66 × 1.09 37 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng  d ng + × h   h ' = h × 1 + 0.35 × ln   d ng   0.038 + × 0.02   = 0.02 × 1 + 0.35 × ln  = 0.025 m 0.038   => m x h’ = 24 x 0.025 = 0.6 => E = 0.895 ⇒α qtr 0.1044   0.9106 = 12.2 ×  × 0.895 × 0.85 +  = 100 w/m K 0.0973 0.0973   Mật độ dịng nhiệt phía khơng khí qui đổi theo bề mặt ống: q tr = α qtr × ( t m − t w ) = 100 × ( − 20 + 24 ) = 40 w/m Diện tích bề mặt ống: Ftr = Q 26625 = = 66.5625 m q tr 400 Diện tích truyền nhiệt cụm ống (các cụm ống bố trí dọc theo chiều chuyển động khơng khí) π × d tr Ftr' = f kk × 2×δc × h   s1 −  d ng +  b   3.14 × 0.031 = 1.7778 × = 4.677 m 2 × 0.001 × 0.02   0.08 −  0.038 +  0.008   Số cụm ống đặt song song dàn lạnh: Ftr 66.5625 = = 14.26 ' 4.677 Ftr => chọn 14 cụm Chiều dài ống cụm ống: f kk L1 = 2×δc × h   s1 −  d ng +  b   1.7778 = = 48.05 m × 0.001 × 0.02   0.08 −  0.038 +  0.008   Z= Số hàng cụm ống: m= L1 = s1 × K 48.05 = 17.33 0.08 × SVTH: Vương Hồng Linh Khơi 38 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng => chọn m = 21 => K = 1.43 với K= B/H B: chiều rộng tương ứng dàn lạnh H: chiều cao tương ứng dàn lạnh Chiều dài ống cụm ống: L 48.05 = = 2.288 m ≈ 2.3 m m 21 Chiều cao dàn lạnh: l= H = (Z − 1) × s1 = (14 − 1) × 0.08 = 1.04 m Bề rộng dàn lạnh: B = (m − 1) × s = (21 − 1) × 0.08 = 1.6 m VII.3.4.Tính quạt khơng khí: [2] Chế độ chảy khơng khí dàn bay hơi: Re = v kk × d ng ν = × 0.038 = 15833 12 × 10 −6 với ν = 12 x 10-6 m2/s (tra phụ lục 14 -24oC [2]) Vì 10000 < Re < 60000, tổn thất áp suất ∆P1 tính theo cơng thức sau:  h ε = 0.094 × n'× d  ng     0.5  b −δc ×  d  ng     −0.58 = × ∆P1 v kk × ρ Ở n' =14 : số dãy ống tản nhiệt tính theo chiều cao kho ⇒ ΔP  h = × 0.094 × n'× d  ng =      20  × 0.094 × 14 ×    38  0.5 0.5 −0.58  b−δ ×  d ng   c     −1 ×   38  − 0.58 × ρ × v2 kk × 1.35 × = 43 Pa Vận tốc khơng khí hút vào thiết bị làm lạnh khơng khí: V V 8.889 v v = kk = kk = = 4.7 m / s Fh L × hh 2.7 × 0.7 Vậy tổn thất cửa hút: vv2 × ρ 4.7 × 1.35 ∆P2 = ξ × = 0.45 × = 6.71 Pa 2 Vận tốc khơng khí cửa vào khỏi thiết bị: Vkk V 8.889 = kk = = 2.42 m / s F L × B 2.7 × 1.36 Vậy tổn thất cửa vào cửa là: v3 = ∆P3 = × ξ × v3 × ρ = 1.5 × 2.42 × 1.35 = 11.86 Pa SVTH: Vương Hồng Linh Khơi 39 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng Tiết diện cửa quạt: (chọn đường kính cửa D = 0.92 m) Fq = π × D 3.14 × 0.92 = = 0.665 m 4 Tiết diện khơng gian phịng: F0 = 1.3 × = 7.8 m Hệ số tổn thất cục bộ: 2  Fq   0.665  ξ = 1 −  = 1 −  = 0.837  F  7.8     Vận tốc khơng khí khỏi cửa quạt: v4= Vkk 8.889 = = 0.38 × F0 × 7.8 Tổn thất dịng khơng khí khỏi cửa hộp vào khơng gian trần là: v4 × ρ 0.38 × 1.35 = 0.837 × = 0.082 Pa 2 Vậy tổn thất tổng cộng là: ∆P4 = ξ × ΔP = ΔP + ΔP + ΔP + ΔP = 43 + 6.71 + 11.86 + 0.082 = 61.652 Pa Ta lấy thêm 20% tổn thất: ΔP' = 1.2 × ΔP = 1.2 × 61.652 = 73.98 Pa ≈ 74 Pa Chọn quạt Lưu lượng thể tích qua quạt: Vkk 32000 = = 3556 m /h = m /s 9 Ta chọn quạt hướng trục MЦ No5 (Bảng 10-11 trang 331 [5]) Vq = Tốc độ vòng/s vòng/ph 24 1440 Năng suất m /s m3/h 3600 Cột áp Pa mm H2O 118 12 Hiệu suất % 47 Công suất cần thiết quạt: Nq = V × ΔP' × 74 = = 158 w = 0.158 kw η 0.47 SVTH: Vương Hồng Linh Khơi 40 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng CHƯƠNG VIII: TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ VIII.1 Bình tách dầu [1] Bình tách dầu lắp vào đường đẩy máy nén NH3 để tách dầu khỏi nén trước vào thiết bị ngưng tụ.Bình tách dầu chọn theo đường kính bình đường kính ống nối máy nén Tiết diện bình: F= G × v" v Trong G = 0.032 kg/s : lưu lượng NH3 v” = 0.135 m3/kg : thể tích riêng nén phía đầu đẩy máy nén v: vận tốc ga vào bình tách dầu (m/s) Theo qui ước vận tốc ga vào bình tách dầu là: v ≤ 0.5 m/s 0.032 × 0.135 ⇒F= = 0.00864 m 0.5 Đường kính bình tách dầu: D= 4× F = π × 0.00864 = 0.105 m = 105 mm 3.14 Chọn bình tách dầu hiệu M1952 có thơng số sau: Thơng số Đường kính Chiều cao Chiều cao phủ bì Đường kính ga vào Đường kính ga Đường kính ống dầu Khối lượng Đơn vị mm mm mm mm mm mm kg Giá trị 230 900 1100 50 50 15 60 VIII.2 Bình chứa dầu Bình chứa dầu dùng để gom dầu từ bình tách dầu phận có dầu khác hệ thống Chọn bình tách dầu hiệu 300CM có kích thước sau: Kích thước (mm) DxS B H 325 x 765 1270 Thể tích (m3) Khối lượng (kg) 0.07 92 VIII.3 Bình chứa cao áp Bình chứa cao áp bố trí sau thiết bị ngưng tụ dùng để chứa lỏng mơi chất áp suất cao, giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt thiết bị ngưng tụ, trì cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu SVTH: Vương Hồng Linh Khơi 41 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng Thể tích bình chứa cao áp tính theo cơng thức thực nghiệm: v1 × G × 0.8 G: lưu lượng NH3 (kg/h) v1 = 1.73 x 10-3 m3/kg : thể tích riêng ga lỏng sau trình ngưng tụ 0.8 : hệ số làm đầy V = với 1.73 × 10 −3 × 0.032 × 3600 = 0.083 m 3 × 0.8 Chọn bình chứa cao áp hiệu RL 0.5 có thơng số sau: ⇒V = Thơng số Thể tích Đường kính Chiều dài Chiều cao phủ bì Đường kính ống ga vào Đường kính ống ga Khối lượng Kí hiệu V D L H dv dr M Đơn vị m3 mm mm mm mm mm kg Giá trị 0.5 495 3220 830 38 25 365 VIII.4 Bình tách lỏng Bình tách lỏng bố trí đường hút máy nén để tách môi chất lỏng khỏi hút máy nén, đảm bảo hút máy nén trạng thái bão hịa khơ, tránh nguy va đập thủy lực máy nén Tiết diện bình: D= × G × v" π ×v Với G = 0.032 kg/s : lưu lượng tác nhân v" = 0.96 m3 /kg : thể tích riêng ga sau q trình bốc v = 0.5 m/s : vận tốc ga vào bình tách lỏng ⇒D= × 0.032 × 0.96 = 0.28 m = 280 mm 3.14 × 0.5 Chọn bình tách lỏng hiệu OT50 có thơng số sau: Thơng số Đường kính Chiều cao phủ bì Đường kính ga vào Đường kính ga lỏng vào Đường kính ống dịch hồn lưu Đường kính ống đáy dầu SVTH: Vương Hồng Linh Khơi Đơn vị mm mm mm mm mm mm Giá trị 325 1840 50 25 40 133 42 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng VIII.5 Tính chọn tháp giải nhiệt Phương trình cân nhiệt viết dạng: Qk = Cw x ρw x Vw x (tw2 – tw1) = Vk x ρk x (hk2 + hk1) với Qk: nhiệt lượng thải thiết bị ngưng tụ (kw) Cw: nhiệt dung riêng nước (kj/kg.K) ρw: khối lượng riêng nước (kg/m3) Vw: lưu lượng nước (m3/s) Vậy lưu lượng nước tuần hoàn tháp giải nhiệt: ⇒ Vw = 51 = 0.0025 m / s 4.18 × 995 × Hiệu suất tháp giải nhiệt: t −t 35 − 30 η = w2 w1 = = 0.4762 t w2 − t u 35 − 24.5 Năng suất làm mát cần thiết: Q Q = k ( kw) k với Qk: nhiệt lượng thải thiết bị ngưng tụ (kw) k: hệ số hiệu chỉnh Tra đồ thị 8.29 trang 288 [5] => k = 0.9 51 ⇒Q= = 56.67 kw 0.9 Tính đổi chuyển sang lạnh: 56.67 × 860 ˆ = 12.5 ton 3900 Dựa vào bảng 8-22 trang 286 [5]  Chọn tháp giải nhiệt kiểu FRK15 có thơng số sau: Q= Thơng số kỹ thuật Lưu lượng nước định mức Chiều cao tháp Đường kính tháp Đường kính ống nối nước vào Đường kính ống nối nước Đường chảy tràn Đường xả Đường kính ống van phao Lưu lượng quạt gió Đường kính quạt gió Mơtơ quạt Khối lượng tĩnh Khối lượng vận hành (có nước) Độ ồn quạt SVTH: Vương Hồng Linh Khơi Kí hiệu H D in out of dr fv ф Đơn vị l/s mm mm mm mm mm mm mm m3/ph mm kw kg kg dB Giá trị 3.25 1665 1170 50 50 25 25 15 140 630 0.37 52 165 50.5 43 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng VIII.6 Bình tách khí khơng ngưng Thành phần chủ yếu khí khơng ngưng khơng khí Máy lạnh amơniac thường xả định kỳ khí khơng ngưng Tuy nhiên phương pháp gây tổn thất amôniăc nhiều Có hai loại: xả khí định kỳ, xả khí liên tục VIII.7 Van Van chiều bố trí đường đẩy máy nén thiết bị ngưng tụ, khơng cho dịng mơi chất từ thiết bị ngưng tụ chảy trở lại máy nén dừng máy nén Van an toàn lắp thiết bị cao áp chứa nhiều mơi chất lỏng, dùng để đề phịng trường hợp áp suất vượt mức qui định xả thiết bị áp suất thấp trực tiếp vào khơng khí Van tiết lưu nhiệt cân bố trí trước dàn bay để điều chỉnh lượng lỏng cung cấp cho dàn Van khoá lắp thiết bị (đầu vào ra) VIII.8 Phin lọc Được bố trí đường hút đẩy để bảo vệ cho bề mặt xilanh máy nén clapê khỏi bị hư hỏng bị xước hút phải cặn bẩn rắn VIII.9 Đường ống Đường ống ga loại tính theo cơng thức sau: 1/  G × v"  d = 1.13 ×    v  với G = 0.032 kg/s : lưu lượng tác nhân qua ống v” : thể tích riêng chất tác nhân v: vận tốc cho phép ống Đường ống Vận tốc Vận tốc Thể tích riêng Đường kính cho phép chọn ống (m/s) (m/s) (m /kg) (m) Ống hút 15 – 20 20 0.045 Ống đẩy 20 – 25 20 0.135 0.017 -3 Ống dẫn dịch 0.5 – 1.25 1.48 x 10 0.008 Chọn đường kính ống (mm) 50 18 VIII.10 Bơm Lượng nước làm mát cung cấp cho thiết bị ngưng tụ: V = Qk 51 = = 0.0025 m / s = m / h C × ρ × ∆t 4.18 × 995 × Chọn bơm li tâm kí hiệu 1.5K-6b có thơng số sau: Thơng số Đơn vị Giá trị Đường kính bánh cơng tác mm 105 Năng suất m3/h 9.4 Cột áp bar 1.16 Hiệu suất % 49 Công suất trục kw 0.6 Công suất động cơ: Nđc = k x N = 1.5 x 0.6 = 0.9 kw Trong k = 1.5 : hệ số an toàn SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi 44 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng CHƯƠNG IX: TÍNH KINH TẾ Cách nhiệt: - Vách: Cách ẩm Vật liệu xây dựng Cách nhiệt Cách ẩm Gạch Vách Nền Trần Vách Nền Trần Vách Đơn vị Số tính lượng 25.2 M3 Đơn giá Thành tiền Đơn vị tính kw Cái Bộ Cái Cái Cái Cái Cái Cái Cái Cái m Cái Cái Cái Cái Cái Số lượng 34 1 1 1 45 100 3 M2 51 51 252 viên 255 255 16800 Sắt Tên thiết bị Máy nén + động Thiết bị ngưng tụ Dàn bay Bình tách dầu Bình chứa cao áp Bình tách lỏng Bình chứa dầu Lọc Tháp giải nhiệt Van loại Rơle loại Đường ống loại Thiết bị báo động Nhiệt kế Áp kế Cách ẩm Cách nhiệt Gạch Bêtông cát loại Cát Tiền công lắp đặt thiết bị SVTH: Vương Hồng Linh Khơi Đơn giá 2500000 10000000 10000000 5000000 5000000 5000000 1000000 100000 5000000 100000 100000 Thành tiền 85000000 10000000 30000000 5000000 5000000 5000000 1000000 100000 5000000 4500000 600000 500000 100000 100000 1500000 400000 600000 100000000 45 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 SVTH: Vương Hồng Linh Khơi GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng 46 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng KẾT LUẬN * Hệ thống kho bảo quản lạnh đơng thiết kế có đặc điểm dùng chu trình cấp nén với tác nhân lạnh NH3 (có suất lạnh riêng thể tích lớn) Vì thiết bị sử dụng đơn giản, vận hành dễ dàng, giá đầu tư thấp so với chu trình lạnh nén hai cấp Tuy nhiên nhược điểm chu trình nhiệt độ cuối tầm nén cao, cơng nén cao, độ an tồn, tin cậy thấp chu trình hai cấp nén * Ở ta chọn xây kho tốn cơng xây dựng, vận chuyển hàng dễ dàng bảo quản tốt có nhược điểm chiếm nhiều diện tích xây dựng * Thiết bị ngưng tụ ta dùng dạng nằm ngang ống trơn có lợi sử dụng nước làm mát tuần hoàn kèm theo tháp giải nhiệt, nên tiết kiệm lượng nước sử dụng thiết bị đòi hỏi nước làm mát phải để tránh đóng cặn bẩn đường ống * Thiết bị bay ta dùng dàn lạnh quạt trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng không khí dùng rộng rãi thực tế có số ưu điểm sau : tốn thể tích chiếm chỗ kho, nhiệt độ đồng đều, hệ số trao đổi nhiệt lớn, tốn nguyên vật liệu Nhưng có nhược điểm gây tiếng ồn tốn thêm suất lạnh cho động máy quạt, độ ẩm buồng lạnh thấp nên khó trì độ ẩm cao theo yêu cầu bảo quản, độ khô hao sản phẩm tăng lên nhiệt độ bay thấp Van điện từ van tiết lưu nhiệt cân dùng để cung cấp lượng mơi chất lạnh thích hợp cho dàn bay nhằm trì nhiệt độ kho đạt yêu cầu * Một số thiết bị phụ tính chọn chưa hợp lý thiết bị chọn thường lớn số liệu ta tính theo lý thuyết SVTH: Vương Hồng Linh Khơi 47 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tập thể tác giả môn Máy & Thiết bị - Khoa Công nghệ Hóa học & Dầu khí Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, “Tài liệu hướng dẫn Thiết kế Đồ án môn học Quá trình & Thiết bị” [2] Trần Hùng Dũng - Trần Văn Nghệ, “Quá trình & Thiết bị CNHH & TP - Tập 11”, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh [3] Phạm Văn Bơn - Nguyễn Đình Thọ, “Quá trình & Thiết bị CNHH & TP - Tập 5: Quá trình Thiết bị truyền nhiệt”, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh [4] Tập thể Tác giả Bộ mơn Máy & Thiết bị - Khoa Cơng nghệ Hóa học & Dầu Khí -Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, “Q trình & Thiết bị CNHH & TP - Tập 10: Ví dụ Bài tập”, Nhà xuất Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh [5] Nguyễn Đức Lợi, “Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh”, Nhà xuất Giáo dục [6] Hồ Lê Viên, “Cơ sở tính tốn Máy & Thiết bị Hóa chất - Thực phẩm: Tập & 2”, Đại học Bách Khoa Hà Nội xuất 1997 [7] Tập thể tác giả “Sổ tay Quá trình Thiết bị cơng nghệ Hóa chất - Tập & 2”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 1999 [8] Trần Đức Ba tập thể tác giả, “Công nghệ lạnh nhiệt đới”, Nhà xuất Nông nghiệp [9] Nguyễn Đức Lợi, “Kỹ thuật lạnh ứng dụng”, Nhà xuất Giáo dục [10] Nguyễn Đức Lợi - Phạm Văn Tùy, “Kỹ thuật lạnh sở”, Nhà xuất Giáo dục [11].Trần Thanh Kỳ, “Máy lạnh”, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh SVTH: Vương Hồng Linh Khôi 48 ... trí mặt sản phẩm kho SVTH: Vương Hồng Linh Khơi Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 SVTH: Vương Hồng Linh Khơi GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD:... 100000 1500 000 400000 600000 100000000 45 Thiết kế kho bảo quản lạnh đơng thủy sản 150 SVTH: Vương Hồng Linh Khơi GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng 46 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD:... Linh Khơi 20 Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng Nguyên nhân lạnh do: + Bố trí thêm thiết bị lạnh lỏng sau thiết bị ngưng tụ + Thiết bị ngưng tụ thiết bị trao