123doc - do-an-thiet-ke-he-thong-san-xuat-nuoc-da-cay-nang-suat-100-tanngay-3-ban-cad-pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TpHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa Kỹ Thuật Hóa Học Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ - MSMH: 605040 Họ tên sinh viên: MSSV: Ngành: Quá trình thiết bị Lớp: Họ tên người hướng dẫn: TS Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sản xuất nước đá Số liệu ban đầu: Năng suất: 100 tấn/ngày Môi chất lạnh: NH3 Các thông số khác tự chọn Nội dung thực hiện: 3.1.Mở đầu 3.2.Chọn thuyết minh quy trình cơng nghệ 3.3.Tính cân vật chất lượng 3.4.Tính tốn cơng nghệ thiết bị 3.5.Tính chọn thiết bị phụ 3.6.Kết luận 3.7.Tài liệu tham khảo 3.8.Phụ lục Bản vẽ: 1) Sơ đồ quy trình cơng nghệ - A1 2) Bản vẽ bể nước muối – A1 3) Bản vẽ lắp thiết bị chính: Thiết bị ngưng tụ kiểu xối tưới – A1 Ngày giao nhiệm vụ: / / 2015 Ngày nộp đồ án: 12 / 2015 Tp HCM, ngày tháng 12 năm 2015 TRƯỞNG BỘ MÔN Người hướng dẫn TS Page of 33 LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trần Văn Ngũ tận tình hướng dẫn, bảo, giảng dạy truyền đạt kiến thức, giúp đỡ, động viên tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành tốt Đồ án mơn học Q trình thiết bị Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô giáo mơn Q trình thiết bị nói riêng thầy khoa Kỹ thuật hóa học nói chung truyền đạt kiến thức vững chắc, tạo tảng sở suối ba năm học qua để em vận dụng chúng vào việc thực hồn thành đồ án mơn học Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình bạn bè ủng hộ, chia sẻ giúp đỡ em Sinh viên thực Page of 33 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG QUY ĐỊNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ CÂY DÙNG BỂ NƯỚC MUỐI 1.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ hệ thống sản xuất nước đá dùng bể nước muối 1.2 Nguyên tắc hoạt động hệ thống sản xuất nước đá dùng bể nước muối 1.3 Đặc điểm hệ thống sản xuất nước đá dùng bể nước muối CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỂ ĐÁ 2.1 Xác định kích thước bể đá 2.2 Thiết kế kết cấu cách nhiệt bể đá 2.3 Thời gian đông đá 12 CHƯƠNG TÍNH TỐN CHI PHÍ LẠNH 13 3.1 Tính nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che 13 3.2 Chi phí lạnh túy cho việc tạo đá làm lạnh khuôn đá 14 3.3 Nhiệt máy khuấy tỏa 15 3.4 Nhiệt tách khỏi khuôn 15 CHƯƠNG DỰNG VÀ TÍNH CHU TRÌNH LẠNH 16 4.1 Chọn chế độ làm việc 16 4.2 Dựng tính chu trình lạnh 16 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 17 5.1 Tính chọn máy nén 17 5.2 Tính chọn thiết bị ngưng tụ 18 5.3 Tính chọn thiết bị bốc 22 CHƯƠNG TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 25 6.1 Đường ống 25 6.2 Bình tách lỏng 26 6.3 Bình tách dầu 27 6.4 Bình chứa cao áp 27 6.5 Bình chứa dầu 28 6.6 Bình tách khí khơng ngưng 28 6.7 Bơm nước giải nhiệt 29 6.8 Các phin lọc 30 6.9 Các loại van 30 6.10 Máy khuấy 31 KẾT LUẬN 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO………… ………………………………………………………………….32 Page of 33 MỞ ĐẦU  Đặt vấn đề Nước đá sử dụng rộng rãi, phổ biến nhiều lĩnh vực đời sống sử dụng làm lạnh, trữ lạnh cho vận chuyển, bảo quản nông thủy sản, thực phẩm, chế biến lạnh sản phẩm từ thịt, cá, cho sinh hoạt, đặc biệt vùng nhiệt đới để giải khát làm mát Có nhiều loại nước đá với hình dạng khối lượng khác (đá khối, đá tắm, đá thỏi, đá vảy, …) cho nhiều ứng dụng khác Trong đó, đá chiếm vai trị quan trọng việc bảo quản lạnh phục vụ cho nghành khai thác đánh bắt thủy sản gần xa bờ Vì vậy, việc sản xuất đá cấp thiết quan tâm đời sống  Các phương pháp sản xuất nước đá  Bể nước muối Sản xuất nước đá từ bể nước muối phương pháp truyền thống, sử dụng từ lâu đến sử dụng rộng rãi  Phương pháp Vilbushevich Phương pháp sản xuất nước đá khối nhanh, sử dụng môi chất lạnh sôi trực tiếp ống hai vỏ để tạo đá, rút ngắn đáng kể thời gian kết đông lại  Phương pháp Fecher Phương pháp Fecher tạo đá khuôn cố định bể nước làm lạnh trực tiếp môi chất lạnh, có vịi phun khơng khí khn để đá suốt CHƯƠNG QUY ĐỊNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ CÂY DÙNG BỂ NƯỚC MUỐI 1.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ hệ thống sản xuất nước đá dùng bể nước muối Nước thủy cục Xử lý nước Đá Cho nước Đặt linh đá vào khuôn Vào bể đá Xả đá Đông đá Nhúng khuôn Đưa đá Xả đá khỏi bể đá Page of 33 1.2 Nguyên tắc hoạt động hệ thống sản xuất nước đá dùng bể nước muối Amoniac chất lạnh máy nén hút nến từ áp suất thấp đến áp suất cao (áp suất ngưng tụ), qua bình tách dầu vào dàn ngưng tụ kiểu xối tưới Ở đây, chất lạnh tỏa nhiệt bên ngồi mơi trường nước Nước giải nhiệt xối tưới qua dàn ngưng chứa nguội dần bể nước tuần hồn trở lại nhờ bơm Mơi chất lạnh qua dàn ngưng tụ chuyển pha thành lỏng Lỏng sau ngưng tụ chứa bình chứa cao áp, sau dẫn qua phìn lọc qua van tiết lưu để giảm áp suất xuống áp suất bóc hơi, phần dùng cho thiết bị tách khí khơng ngưng tụ động, phần cịn lại vào bình chứa thấp áp Dịng lỏng mơi chất lạnh đưa qua bình chứa thấp áp tiếp tục đưa vào dàn lạnh xương cá Ở đây, lỏng môi chất lạnh thu nhiệt từ chất tải lạnh nước muối để bốc áp xuất thấp, nhiệt độ thấp Nước muối bể làm lạnh xuống nhiệt độ thấp làm đông đá khuô Hơi amoniac từ dàn lạnh đưa qua bình tách lịng phụ để tách lỏng hoàn toàn hút máy nén, tiếp tục thực chu trình lạnh Các khn đá sau hình thành đá đem qua bbeer nhúng đá để tự lên đưa ngoài, sau đưa phân phối để sử dụng 1.3 Đặc điểm hệ thống sản xuất nước đá dùng bể nước muối  Ưu điểm Công nghệ đơn giản, công xuất lớn, sản xuất dễ thu hồi vốn  Nhược điểm Chi phí vận hành lớn, chi tiêu vệ sinh khơng cao, hệ thống chiếm nhiều diện tích  Chọn môi chất lạnh Môi chất lạnh chọn amoniac (NH3 , R717) thích hợp với hệ thống lạnh có cơng suất lớn, lượng mơi chất lạnh nhỏ, lượng tuần hoàn nhỏ, máy nén thiết bị khác nhỏ gọn Amoniac có tính lưu động cao, tổn thấp áp xuất nhỏ, trao đổi nhiệt tốt không cần cách tản nhiệt, có xuất lạnh riêng lơn Tuy nhiên, mơi chất lạnh khơng hịa tan dầu dẫn đến khó bơi trơn máy nén piston; chất có khả cháy nổ khơng khí gây độc  Chọn chất tải lạnh Chất tải lạnh chọn muối NaCl nồng độ 23,1% Dung dịch muối ăn rẻ tiền, dễ kiếm, hội tụ nhiều ưu điểm cần có chất tải lạnh khơng cháy nổ, không độc hại với thể sống, hệ số dẫn nhiệt nhiệt dung riêng lớn, độ nhớt nhỏ làm tổn thấp áp xuất đường ống giảm, khối lượng riêng nhỏ làm giảm công bơm làm tăng hệ số trao đổi nhiệt Tuy nhiên, nước muối dễ gây ăn mịn thiết bị Đặc biệt, hiệt độ đơng đặc thấp đạt -21,2℃ nên độ chênh lệch với nhiệt độ sôi môi chất lạnh thấp  Chọn nguồn nước để sản xuất đá Để bảo đảm an toàn vệ sinh thực phẩm, chọn nguồn nước để sản xuất đá nguồn nước thủy cục có qua xử lý Nước bể nhúng đá nước giải nhiệt lấy nguồn từ nước giếng khoan Page of 33 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỂ ĐÁ 2.1 Xác định kích thước bể đá 2.1.1 Chọn khn đá Vì suất lớn (100 tấm/ngày), chọn khuôn đá loại 50 kg với thông số sau đây: Khối lượng khuôn (thép mạ kẽm): 27,2 kg Chiều cao khn: 1115 mm Kích thước đáy lớn: 380 mm x 190 mm Kích thước đáy bé: 340 mm x 169 mm 2.1.2 Số lượng khuôn theo yêu cầu Só lượng khn đá xác định dựa vào suất bể đá khối lượng cấy đá: N = M/mTrong đó: M – khối lượng đá bể ứng với mẻ, kg M – khối lượng đá, kg N = M/m = 100000/50 = 2000 khuôn đá Số khn đá bể tính dư 20% để dự phịng Vậy nên số lượng khn đá thực tế 2400 khn 2.1.3 Số lượng kích thước khn đá Chọn linh đá tập hợp 20 khuôn đá Số lượng linh đá xác định bởi: M1 = N/n1 với N – Số khuôn đá, n1 – Số khuôn đá linh đá Vậy, m1 = N/n1 = 2400/20 = 120 linh đá Hình 3.1: Linh đá gồm 20 khuôn đá Khoảng cách khuôn đá linh đá 225 mm, khuôn hai đầu cách 40 mm để móc cầu Khoảng hở hai đầu lại 75 mm chiều dài linh đá xác định sau: l = n1 × 225+2×75+2×40 = n1 × 225+230 = 20×225+230 = 4730 m Chiều rộng linh đá 425 mm, chiều cao linh đá 1150 mm 2.1.4 Xác định kích thước bên bể đá Bể đá bố trí dàn lạnh máy khuấy, hai bên có hai dãy khuôn đá để tăng hiệu truyền nhiệt nước muối chuyển động đồng toàn bể  Xác định chiều rộng bên bể đá W = 2×l + 4×d + A mm Trong đó: l- chiều dài l linh đá,mm 𝛿- Khe hở đá vách bế đá, = 25 mm Page of 33 A- chiều rộng cần thiết dể lắp dàn lạnh xuống đá, chọn A= 1000mm suất bể đá lớn Vậy W= 2×l+ 4× 𝛿 +A= × 4730 + 4×20 + 1000= 10560mm = 10,56m  Xác định chiều dài bên bể đá L = B + C + m2 ×b ,mm Trong đó: B- chiều rộng đoạn hở lắp máy khuất tuần hoàn nước, B= 600mm C- chiều rộng đoạn hở cuối bể, C = 500mm b- khoảng cách linh đá , xác định sở độ rộng linh đá khoảng hở chúng, b=425+50= 475mm m2 - số linh đá dọc theo chiều dài bể đá, m2=m1/2=120/2=60 linh đá Vậy, L = B+C+ m2 ×b= 110 + m2× 475 = 1100 + 60×475 = 29600 mm= 29,6 m  Xác định chiều dài bên bể đá Chiều dài bể đá xác định dựa vào chiều cao khuôn đá, kết hợp với khoảng cách cần thiết đáy khn đá bể Mặt khác, phía linh đá có khoảng hở 100 mm, sau lớp nắp gỗ dày 30 mm H = H1 + H2 + H3 + H4,mm Trong đó: H1- chiều cao từ đáy bể đến đáy khuôn đá, H1 = 10 mm H2- chiều cao khuôn đá 50kg, H2= 1115 mm H3- khoảng cách từ khuôn đến nắp gỗ, H3= 95 mm H4- chiều dài nắp gỗ, H4 = 30 mm Vậy, H= 10+ 1115 + 95 + 30 =1250 mm = 1,25 m 2.2 Thiết kế kết cấu cách nhiệt bể đá 2.2.1 Tường bể đá Từ trái qua, lớp: Lớp vữa trát xi măng Lớp gạch đỏ Lớp vữa trát xi măng Lớp hắc in quét liên tục Lớp chống ẩm giấy dầu Lớp cách nhiệt polystirol Lớp thép bể đá Page of 33 Bảng 3.1: Thông số thành phần kết cấu tường cách nhiệt bể đá Lớp Vật liệu Bề dày, mm Hệ số dẫn nhiệt 𝜆 W/(m.K) Hệ số khếch tán ẩm μ g/mhMpa Lớp vữa trát xi măng 10 0,88 90.10 -6 Lớp gạch đỏ 220 0,82 105.10 -6 Lớp vữa trát xi măng 10 0,88 90.10 -6 Lớp hắc ín quét liên tục 0,1 0,70 0,86.10 -6 Lớp chống ẩm giấy dầu 0,16 1,35.10 -6 Lớp cách nhiệt polystirol 𝛿𝐶𝑁 0,047 7,5.10 -6 Lớp thép bể đá 45,3 2.2.2 Nền bể đá Hình 2: Cấu tạo bể đá Lớp Vật liệu Bề dày (mm) Hệ số dẫn nhiệt 𝜆 (W/m.K) Hệ số khếch tán ẩm μ (g/mhMpa) 0,006 39 Lớp thép Lớp cách ẩm cách nhiệt - bitum 0,1 0,18 0,86 Lớp chiệu lực - bêtong 0,2 1,1 30 Lớp cách nhiệt, cách ẩm bitum 0,1 0,18 0,86 Lớp cách nhiệt styropore 𝛿𝐶𝑁 0,047 7,5 Lớp cách ẩm - giấy dầu 0,004 0,18 1,35 Lớp chịu lực -betong 0,2 1,1 30 Đất nện đá dăm 0,1 0,46 30 Page of 33 Hệ số dẫn nhiệt K2  i  i 1 Chọn  i  cn  cn  /2/ K2 = 0,26 W/m2.độ Hệ số cấp nhiệt phía bể 2 = 813,94 W/m2.độ Bề dày lớp cách nhiệt   i        K  i 1 i    cn  cn    0,006 0,1 0,2 0,004 0,2 0,1    2       0,18 1,1 0,18 1,1 0,46 813,94   K  39  0,1001 m  cn  0,047  Chọn  cn = 0,2 m Hệ số truyền nhiệt K2 với bề dày lớp cách nhiệt vừa tính tốn K2 = 0,167 W/m2.độ So sánh với hệ số truyền nhiệt chọn K2tt < K2chọn Vậy điều kiện thỏa mãn Vì mặt ngồi của đáy bể đá nên đất, khơng tiếp xúc với khơng khí nên ta không cần kiểm tra tượng động sương Tương tự vách bể đá, mặt lót thép, xem cách ẩm hồn toàn 2.2.3 Nắp bể đá Để thuận tiện cho việc vào đá, nắp bể đá đẩy đanh gỗ dày 30 mm, hệ số dẫn nhiệt µ= 0,2 W/(m,k), phù thêm lớp vải bạt 2.2.4 Xác định chiều dày lớp cách nhiệt Chiều dày lớp cách nhiệt xác định theo phương trình sau [2]: 1 𝑘 𝑎1 𝛿𝐶𝑁 = 𝜆𝐶𝑁 ( − Trong đó, − 𝑎2 𝛿 − ∑ 𝑖 ),m 𝜆𝑖 (3.1) k- hệ số truyền nhiệt bể đá [1] Hệ số chọn ban đầu tương đương với hệ số truyền nhiệt k kho lạnh, k= 0,28k/(m2 K) Page of 33 𝑎1 - hệ số tỏa nhiệt bên ngồi bể đá, từ khơng khí tường bể muối Dựa vào hệ số tỏa nhiệt khơng khí theo kho lạnh, chọn 𝑎1 = 25,63 𝑊/(m2 K) 𝑎2 - hệ số tỏa nhiệt bên bể đá, nước muối tỏa nhiệt chuyển động cưỡng ngang qua vách đứng, W/(m2 k), chonj 𝑎2 = 813 W/m2 K 𝛿𝑖- chiều dày lớp lại tường bể đá, mm ( bảng) 𝜆 𝑖- hệ số dẫn nhiệt lớp lại tường ber đá, W/(m.k) ( bảng 3.1 ) Vậy theo (3.1), 1 𝛿 1 𝛿𝐶𝑁 = 𝜆 𝐶𝑁 ( − − − ∑ 𝑖 ) = 0,047 × ( − − − 0,304) = 0,1509𝑚 𝑘 𝑎1 𝑎2 𝜆𝑖 0,28 2,56 813 Lớp cách nhiệt có bề dày theo tiêu chuẩn 150 mm 2.2.5 Kiểm tra tượng đọng sương kết cấu cách nhiệt Hệ số truyền nhiệt thực bề mặt đá với lớp cách nhiệt 150 mm là: 𝑘𝑡𝑡 = 1 = = 0,282 𝑊/(𝑚2 𝐾) 𝛿𝑖 1 0,150 +∑ + + 0,304 + + 𝑎1 𝜆 𝑖 𝑎2 25,6 0,047 1695 Để không đọng sương bề mặt bên bể đá, hệ số truyền nhiệt thực phải đảm bảo điều kiện sau [2]: 𝑘𝑡𝑡 < 𝑘𝑑𝑠 𝑘𝑑𝑠 = 0,95𝛼1 Trong đó: 𝑁 𝑡𝑘𝑘 − 𝑡𝑁 𝑁 𝑡𝑘𝑘 − 𝑡𝑛𝑚 𝑁 𝑡𝑘𝑘 − nhiệt độ khơng khí ngồi tường Nhiệt độ nhiệt độ nhà, lấy thấp 𝑁 nhiệ độ trời TP.HCM 37,3℃, chọn 𝑡𝑘𝑘 = 35℃ 𝑡𝑠 − Nhiệt độ đọng sương ứng với trạng thái khơng khí bên ngồi tường Dựa vào độ ẩm TP.HCM 74%, nhiệt độ đọng sương 𝑡𝑠 = 29℃ 𝑡𝑛𝑚 − Nhiệt độ nước muối bể, 𝑡𝑛𝑚 =-10℃ 𝑡𝑁 −𝑡 35−29 Theo (3.2) 𝑘𝑑𝑠 = 0,95𝛼1 𝑡𝑁𝑘𝑘−𝑡 𝑁 =0,95× 18 × 35−(−10)= 2,28 W/(𝑚2 𝐾) 𝑘𝑘 𝑛𝑚 Như vậy, 𝑘𝑡𝑡 < 𝑘𝑑𝑠 nên bề mặ bên ngồi bể đá khơng có tượng đọng sương 2.2.6 Kiểm tra tượng đọng ẩm kết cấu cách nhiệt Điều kiện để ẩm không đọng lại vách cách nhiệt phân áp xuất nước thực phải nhỏ phân áp xuất bão hòa nước: 𝑃𝑥 < 𝑃𝑥"   Mật độ dòng nhiệt qua kết cấu cách nhiệt: 𝑁 Q=𝑘∆𝑡 =𝑘(𝑡𝑘𝑘 − 𝑡𝑛𝑚 ) = 0,282 × (35 − (−10)) =12,69 W/(𝑚2 𝐾) Xác định nhiệt độ lớp vách: 𝑁 𝑞 = 𝛼1 (𝑡1 − 𝑡𝑘𝑘 ) Page 10 of 33 Chọn 𝑆 𝑑𝑛𝑔 = 1,7 Vậy, bước ống S = 1,7dng = 1,7 × 0,057 = 0,0969m Chọn S = 0,1m Chiều ngang dàn ngưng: H = (𝑛1 − 1)𝑆 + 𝑑𝑛𝑔 = (14-1) × 0,1 + 0,057 = 1,357m Lượng nước xối tưới cho dàn ống: 𝐺𝑤 𝑧 = 297,4 27 = 11m3 /h phù hợp với lượng nươc xối tưới cho dàn ống theo lý thuyết khoảng (10÷12) m3 /h Như thiết bị ngưng tụ kiểu xối tưới thiết kế có 27 dàn ống, dàn có 14 ống truyền nhiệt ống thép mạ kẽm tiêu chuẩn cho mơi chất lạnh NH3 đường kính 57mm Các chi tiết lại thiết bị thể Bảng 6.3: Thông số chi tiết thiết bị ngưng tụ kiểu xối tưới STT Tên chi tiết Kẹp giữ ống Máng phân phối nước Máng xối nước Ống góp Ống dẫn Ống trích lỏng Ống chứa lỏng Ống lấy lỏng Ống dẫn lỏng 10 Ống góp khí khơng ngưng 11 Ống dẫn khí khơng ngưng 12 Ống dẫn nước giải nhiệt 13 Ống dẫn nước bổ sung Thông số kỹ thuật Dày 5mm, dài 1850mm, ngang 50mm Hình chữ nhật, tiết diện (100x200)mm, dài 4600mm Dày 5mm, tiết diện (58x77)mm, dài 5020mm Đường kính ngồi 108mm, dày 4mm Đường kính ngồi 76mm, dày 3,5mm Đường kính ngồi 57mm, dày 3,5mm Đường kính ngồi 219mm, dày 6mm Đường kính ngồi 45mm, dày 2,25mm Đường kính ngồi 89mm, dày 3,5mm Đường kính ngồi 108mm, dày 4mm Đường kính ngồi 45mm, dày 2,25mm Đường kính ngồi 108mm, dày 4mm Đường kính ngồi 108mm, dày 4mm Số lượng Vật liệu chế tạo 108 Thép mạ kẽm SUS304 27 SUS304 Thép mạ kẽm Thép mạ kẽm 135 Thép mạ kẽm Thép mạ kẽm Thép mạ kẽm 27 Thép mạ kẽm Thép mạ kẽm Thép mạ kẽm Thép mạ kẽm Thép mạ kẽm Nước giải nhiệt sau xối tưới qua dàn ống chứa bể nước bên dươi thiết bị làm nguội sau nước bổ sung để tuần hồn tiếp tục vào dàn ống, thực trình trao đổi nhiệt Nước giải nhiệt với dàn ngưng tụ xôi tưới nước giếng khoan để tiết kiệm chi phí 5.3 Tính chọn thiết bị bốc Chọn thiết bị bốc dàn lạnh xương cá Page 22 of 33 Dàn lạnh xương cá có nguyên tắc hoạt động giống với dàn lạnh kiểu Panel (ống trao đổi nhiệt thẳng đứng ) có cải tiến diện tích bề mt trao đổi nhiệt Các ống trao đổi nhiệt dàn lạnh xương cá uốn cong (giống xương cá) để hạn chế chiều cao bể đảm bảo đường môi chất lạnh, tăng thời gian tiếp xúc Phương pháp cấp dịch dàn lạnh xương cá kiểu ngập lỏng Dịch lỏng cấp cho dàn lạnh cấp từ bình giữ mức ln trình dàn lạnh Nhược điểm thiết bị chế tạo khó so với kiểu khác Tuy nhiên cấu tạo dàn xương cá gọn làm giảm chiều cao bể Năng suất lạnh thiết bị bay hơi: 𝑄 = Ʃ𝑄𝑖 = 628,9 𝑘𝑊 Nhiệt độ nước muối vào dàn: 𝑡𝑛𝑚1 = −8℃ Nhiệt độ nước muối khỏi dàn: 𝑡𝑛𝑚2 = −12℃  Xác định hiệu nhiệt độ trung bình logarit ∆𝑡𝑡𝑏 = ∆𝑡𝑚𝑎𝑥 −∆𝑡𝑚𝑖𝑛 ∆𝑡 ln 𝑚𝑎𝑥 ∆𝑡𝑚𝑖𝑛 Trong đó: ∆𝑡𝑚𝑎𝑥 = 𝑡𝑛𝑚1 − 𝑡0 = −8 −(-15) = K ∆𝑡𝑚𝑖𝑛 = 𝑡𝑛𝑚2 − 𝑡0 = −12 − (−15) = 𝐾 Vậy, ∆𝑡𝑡𝑏 = 7−3 ln = 4,72K  Hệ số tỏa nhiệt phía nước muối Nhiệt độ sơi NH3 -15℃, chọn dung dịch muối NaCl nồng độ khối lượng 23,1% có nhiệt độ đơng đặc -21,2℃ (thấp khoảng 5độ hợp lý) (Phụ lục B2 [2]) Chọn ống dàn bốc ống thép mạ kẽm có đường kính ngồi dng=57 mm đường kính dtr=50 mm Bước ống s=100 mm 𝑚 Tốc độ chuyển động nước muối bể: 𝜔 = 𝑠 Nhiệt độ trung bình nước muối bể: 𝑡 𝑛𝑚 = 𝑡𝑛𝑚1 +𝑡𝑛𝑚2 = (−8)+(−12) = −10℃ Nước muối dung dịch NaCl nồng độ khối lượng 23,1% nhiệt độ 𝑡𝑛𝑚 = −10℃ có thông số sau: 𝑃𝑟𝑛𝑚 = 29,5; 𝑣𝑛𝑚 = 4,02 10−6 𝑅𝑒𝑛𝑚 = 𝜔𝑑𝑛𝑔 𝑣𝑛𝑚 = 1×0.057 4,02.10−6 𝑚2 𝑠2 ; 𝜆 𝑛𝑚 = 0,528 𝑊/(𝑚 𝐾) = 14179 Nước muối chuyển động bên ngồi chùm ống song song có hệ số tỏa nhiệt tính theo cơng thức sau [6]: 0,8 0,43 𝑁𝑢𝑛𝑚 = 0,021𝑅𝑒𝑛𝑚 𝑃𝑟𝑛𝑚 ( 𝑃𝑟𝑛𝑚 0,25 ) 𝜀𝐿 𝜀𝑅 𝑃𝑟𝑣 Page 23 of 33 𝑃𝑟𝑛𝑚 Trong đó: 𝑃𝑟𝑣 = – Xem nhiệt độ nước muối gần nhiệt độ vách ống 𝜀𝑠 = ( 𝑠 𝑑𝑛𝑔 )−0,15 = ( 100 −0,15 ) = 57 0,919 – Hệ số ảnh hưởng bước ống Vậy 𝑁𝑢 𝑛𝑚 = 0,26 × 141790,65 ×29,50,33× 10,25×0,919 = 365 Hệ số tỏa nhiệt phía nước muối: 𝛼𝑛𝑚 = 𝑁𝑢𝑛𝑚 𝜆 𝑛𝑚 𝑑𝑛𝑔 = 365.0,528 = 3379 W/(m2 K) ,057 Mật độ dịng nhiệt phía nước muối: 𝑞𝑛𝑚,𝑡𝑟 = ∆𝑡𝑡𝑏 −∆𝑡𝑣 = 𝛿 𝑑𝑡𝑟 ∑ 𝑖 𝛼𝑛𝑚 𝑑𝑛𝑔 𝜆𝑖 4,72− ∆𝑡𝑣 = ,050 +0,9.10−3 3397 0,057 862× (4,72 - ∆𝑡𝑣 ) (6.6) Với tổng trở nhiệt ống NH3 khoảng ( 0,7 ÷0,9) m2 K/W xét đến ảnh hưởng lớp dầu bám, lớp sơn chống rỉ, lớp cáu bẩn ống thép mạ kẽm Bảng 6.4: Số liệu tính tốn tổng trở nhiệt ống thiết bị Bề dày, m Hệ số dẫn nhiệt, W/(m2 K) ∑ 𝛿𝑖 𝜆𝑖  = 𝛿𝑑 𝛿𝑏 + 𝜆𝑑 𝜆𝑏 + 𝛿𝑐 𝜆𝑐 Lớp dầu 0,06.10-3 Lớp sơn chống rỉ 0,1.10-3 Lớp cáu bẩn 0,6.10-3 Thép mạ kẽm 2,5.10-3 0,12 0,58 1,5 45,3 𝛿𝑠 + 𝜆𝑠 = 0,06.10 −3 0,12 + 0,58 + 1,5 + 45,3 =1,13.10−3 𝑚2 𝐾/𝑊 Mật độ dịng nhiệt phía mơi chất lạnh NH3 : −0,436 𝑞𝑀𝐶𝐿,𝑡𝑟 = ((27,3 + 0,04𝑡𝑜 )1,82 × 𝑑𝑡𝑟 1,82 = (27,3 + 0,04 (−15))  0,1.10 −3 0,6.10 −3 2,5.10 −3 × ∆𝑡𝑣1,82 × 0,050−0,436 × ∆𝑡𝑣1,82 = 1457 × ∆𝑡𝑣1,82 (6.7) Hệ phương trình xác định mật độ dòng nhiệt (6.6) (6.7) 𝑞𝑛𝑚,𝑡𝑟 = 862× (4,72 - ∆𝑡𝑣 ) 𝑞𝑀𝐶𝐿,𝑡𝑟 = 1457 × ∆𝑡𝑣1,82 Giải ta 𝑞𝑡𝑟 = 2830 W/m2 Diện tích bề mặt truyền nhiệt bên ống: 𝐹𝑡𝑟 =  𝑄 𝑞𝑡𝑟 = 628,9.10 2830 = 220,95 m2 Các kích thước dàn lạnh xương cá Page 24 of 33 Chiều cao ống xương cá : 0,86m Chiều ngang ống xương cá: 1,27m Chiều dài ống xương cá: 2,7m Số ống: 𝑛 = 𝐹𝑡𝑟 𝜋.𝑑𝑡𝑟 = 220,95 0,050.𝜋 = 520,97 Chọn có 521 ống Chọn cụm dàn lạnh có dãy ống ghép song song 521 Số ống dãy: 𝑛𝑑 = = 57,8 Chọn có 58 ống Chiều dài dãy ống gồm 30 ống truyền nhiệt theo tiêu chuẩn L = 200 + 3660 +1270 = 5130mm = 5,13m Chiều rộng cụm dàn lạnh với dãy ống với bước ống ngang 0,1m L = (9-1).0,1 + 0,057 = 0,857 m Như chọn dàn lạnh có cụm, cụm có dãy, dãy có 30 ống dãy có ống góp ống góp Một cụm ống có ống góp ngang ống góp ngang Các ống góp có đường kính ngồi 76mm, đường kính 69mm CHƯƠNG TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 6.1 Đường ống Đường kính ống dẫn tính theo cơng thức 𝑑𝑡𝑟 √ 4𝑚 𝜋𝜔𝜌 Trong đó: ,m m – lưu lượng tác nhân lạnh ống, kg/s 𝜌 – Khối lượng riêng tác nhân lạnh, kg/m3 𝜔 – Vận tốc chuyển động tác nhân lạnh, m/s Bảng 7.1 Thơng số để tính tốn đường kính loại ống Ống đẩy 𝑚,kg/s Ống hút Ống dẫn lỏng 0,65 𝜌, 𝑘𝑔/𝑚3 7,874 1,905 579,1 𝜔, 𝑚/𝑠 18 15 𝑑𝑡𝑟 , 𝑚𝑚 54 120 38 Page 25 of 33 ... = -1 5 C ; tk = 40 o C ; tqo = -1 0 o C ; tql = 37 o C Điểm t, C p, bar h, kJ/kg