Các thông số Nhiệt tải của thiết bị bay hơi: Q0 = 26625 w Nhiệt độ bay hơi của tác nhân lạnh: t0 = -30oC Nhiệt độ trung bình của không khí: tm = -20oC Chọn nhiệt độ không khí vào dàn bay[r]
(1)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 Chương II: Tính kho lạnh Chương III: Tính cách nhiệt cách ẩm .9 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 và máy nén Chương V: Tính chọn máy nén V.1 Tác nhân lạnh V.2 Qui trình công nghệ V.3 Tính toán Chương VI: Tính thiết bị ngưng tụ VI.1 Nguyên lý bình ngưng ống vỏ nắm ngang VI.2 Các thông số tính toán VI.3 Tính toán VI.4 Kiểm tra tính bền Chương VII: Tính thiết bị bay VII.1 Nguyên lý VII.2 Các thông số tính toán VII.3 Tính toán VII.4 Kiểm tra tính bền Chương VIII: Tính các thiết bị phụ VIII.1 Bình tách dầu VIII.2 Bình chứa dầu VIII.3 Bình chứa cao áp (2) VIII.4 Bình tách lỏng VIII.5 Tính chọn tháp giải nhiệt VIII.6 Bình tách khí không 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 (3) CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU I.1 Giới thiệu sơ lược ứng dụng kỹ thuật lạnh Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh lâu, ngành lạnh bắt đầu phát triển mạnh trên giới từ cuối kỉ 19 Ngày nay, kỹ thuật lạnh đại đã tiến bước xa, có trình độ khoa học kỹ thuật ngang vớ các ngành kỹ thuật tiên tiến khác Kỹ thuật lạnh đã thâm nhập vào 70 ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó, đặc biệt là các ngành công nghiệp thực phẩm, chế biến thịt cá, rau quả, rượu bia, nước giải khát, đánh bắt và xuất thủy hải sản, hoá chất, … Công suất các tổ hợp máy lạnh mở rộng: từ vài mw phòng thí nghiệm đến vài Mw các trung tâm điều khiển không khí I.2 Giới thiệu sơ lược nguồn thủy sản - Thủy sản là nguồn nguyên liệu quan trọng thực phẩm, công nghiệp, nông nghiệp và dược phẩm Động thực vật thủy sản bao gồm: tôm, cá, nhuyễn thể (mực, trai, sò, …), rong tảo,… cung cấp cho người nguồn đạm thực phẩm khổng lồ và phong phú Theo thống kê thì thủy sản chiếm trên 20% nguồn đạm thực phẩm nhân loại nói chung, trên 50% các nước phát triển - Nước ta có bờ biển dài 3260km, vùng thềm lục địa rộng lớn khoảng 1triệu km , thuộc vùng biển nhiệt đới nên nguồn nguyên liệu đa dạng và có bốn mùa trữ lượng cá đáy, cá vùng biển Việt Nam phong phú (theo dự tính sơ có khoảng 2000 loài, đó 40 loài cá có giá trị kinh tế lớn) - Bên cạnh đó, nghề nuôi trồng thủy sản phát triển khá mạnh (sản lượng các nước Đông Nam Á chiếm trên 50% tổng sản lượng nuôi trồng giới) Nước ta có nhiều sông, hồ, kênh, rạch, đầm, phá và diện tích mặt nước thoáng lớn cho nên tập trung đẩy mạnh nuôi trồng thủy sản để nhanh chóng phát triển thành ngành cách chủ động, toàn diện các 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 đó thành nhiều sản phẩm có giá trị cao cho sản xuất và đời sống người Đặc điểm bật nguyên liệu thủy sản là ươn thối nhanh, cho nên nhiệm vụ đặt lên hàng đầu khâu chất lượng sản phẩm là phải kịp thời bảo quản, chế biến mà trước hết là bảo quản lạnh I.3 Qui trình chế biến ([8]) Ở đây ta chọn nguồn nguyên liệu là cá thu Hàm lượng các 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 và lồi - Bụng không phình, không lõm - Trọng lượn trên kg - Cá chờ xử lý phải rửa và ướp đá bào theo tỉ lệ: 1đá : 1cá (4) 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 các tiêu chuẩn trên - Rửa: Rửa vòi nước chảy để loại hết tạp chất Rửa lại nước lạnh o C 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 oC có pha 20ppm clo và 3% muối ăn để làm nhớt Rửa xong, để ráo nước 15 phút - Phân cỡ: Tính theo trọng lượng kg/con (gồm có cỡ 1-3 kg/con và trên 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 phòng đông - Đông lạnh: Đông IQF, nhiệt độ -40 oC, thời gian 4-6 Nhiệt độ trung bình tâm sản phẩm ít là -12oC - Mạ băng: Cá mạ băng nước lạnh +1 oC có pha 5ppm clo Thời gian mạ băng 5-10 giây - Bao gói: Cho vào bao PE Hàn kín miệng bao Cho vào thùng cactông 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 quá tháng I.4 Chế độ làm việc kho - Kho lạnh là các kho có cấu tạo và kiến trúc đặc biệt dùng để bảo quản các sản phẩm và hàng hóa khác điều kiện nhiệt độ lạnh và điều kiện không khí thích hợp.Đối với sản phẩm thủy sản, ta có thể 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 là amôniac (NH3) vì có các đặc điểm sau: + Thể tích riêng vùng nhiệt độ bay tương đối nhỏ nên giảm kích thước máy nén, đặc biệt máy nén pistông + Có mùi khó chịu, dễ phát rò rỉ môi trường + Ít tan dầu bôi trơn, đỡ ảnh hưởng đến quá trình bôi trơn và đỡ ảnh hưởng đến chất lượng tác nhân + Amôniac không ăn mòn thép - Thiết bị ngưng tụ là chùm ống nằm ngang, sử dụng nguồn nước tuần hoàn kèm theo tháp giải nhiệt cho nước + Nhiệt độ trung bình không khí Thành phố Hồ Chí Minh là 27oC + Độ ẩm trung bình không khí là 80% + Nhiệt độ bầu ướt không khí là 24.5oC + Nhiệt độ nước vào là: 24.5 + (3÷5) = 29.5oC ≈30oC + Nhiệt độ nước là: 30 + = 35oC (5) + Nhiệt độ ngưng tụ là: 35 + = 40oC - Thiết bị bay sử dụng là dàn quạt trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức, loại khô, chất tải nhiệt là không khí + Nhiệt độ không 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: p k 585 = =13 p 0 1219 pk − p0=1 585 − 1219=1 4613 MPa Ta chọn máy nén cấp (6) CHƯƠNG II: TÍNH KHO LẠNH Chiều cao các 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 là không kinh tế Chiều cao chất tải nhỏ có ưu điểm là bốc xếp dễ, độ bền học các thùng chứa yêu cầu không cao Kho lạnh tầng chiếm nhiều diện tích xây dựng, tốn nhiều vật liệu cách nhiệt và dòng nhiệt tổn thất qua vách lớn nên hệ thống lạnh cần lớn hơn, chi phí lượng lớn có ưu điểm là xây dựng dễ dàng và việc lại vận chuyển kho dễ dàng, có thể bỏ qua việc xử lý móng cọc, bố trí vận chuyển ngoài kho dễdàngg, giá thành bốc xếp nhỏ Chọn khối lượng sản phẩm chứa kho là 50 tấn.Cần dùng kho để chứa 150 sản phẩm Chọn bao bì là thùng cactông 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 cactông 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) (7) 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 F xd= = =67 m β 75 Chọn diện tích xây dựng kho lạnh là 72m2 Chọn kho xây dựng là tầng có kích thước kho lạnh là: 12m x 6m x 3.5m Cửa kho là 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 trên ray đặt sát tường nên đóng mở nhẹ nhàng, tiết kiệm diện tích Cửa có bề dày cách nhiệt là 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 300 440 N T 440 440 2520 12000 Bố trí mặt sản phẩm kho (8) (9) 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 không khí kho bảo quản lạnh đông là: = -20oC Độ ẩm không khí kho là: φ = 90% Nhiệt độ bầu ướt không khí bên ngoài là: tư = 24.5oC Nhiệt độ đọng sương không khí bên ngoài phòng 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 và hàng bảo quản - Đảm bảo cách nhiệt tốt, giảm đầu tư cho máy nén và chi phí vận hành - Đảm bảo qui tắc phòng chống cháy nổ, an toàn cho người và 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 không gian nào đó, ta phải tiến hành cách nhiệt cho toàn không gian đó với môi trường bên ngoài để hạn chế dòng tổn thất từ ngoài 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 và hạn chế đến mức thấp nhược điểm nó Các vật liệu cách nhiệt là chất vô cơ, hữu tự nhiên, hữu nhân tạo Đặc điểm quan trọng là hệ số dẫn nhiệt nhỏ Hiện sử dụng nhiều là polystirol (stiropor) và polyurethan III.2.2 Vật liệu cách ẩm Do chênh lệch độ ẩm nhiệt độ và ngoài phòng lạnh nên có nguy ẩm từ bên ngoài không khí khuếch tán vào phòng lạnh Chính vì vậy, việc xây dựng và cách nhiệt cho kho lạnh phải có các biện pháp cách ẩm phù hợp Vật liệu cách ẩm chủ yếu là bitume, PE III.3 Cách nhiệt cách ẩm cho vách kho lạnh ([5]) Xây dựng vách kho lạnh (vách ngăn cách kho với bên ngoài) có kết cấu sau: Vật liệu Vữa Gạch Bề dày δ (m) 0.02 0.20 Hệ số truyền nhiệt λ (w/m.K) 0.88 0.82 Hệ số thẩm thấu μ (g/m.h.mmHg) 0.012 0.014 Nhiệt trở δ/λ (m K/w) 0.0227 0.2439 Trở lực thẩm thấu δ/μ (m2.h.mmHg/g) 1.6667 14.2857 (10) Vữa Cách ẩm (nhựa đường) Cách ẩm (polyetylen) Cách nhiệt (Stiropor) Lưới thép Vữa Cộng 0.02 0.002 0.88 0.80 0.001 0.012 0.000115 0.0227 0.0025 0.00000024 1.6667 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 công thức: 1 δ1 δ2 δ3 δ δ5 δ7 δ 6=λ − + + + + + + + K α λ1 λ λ λ λ λ7 α [ ( với )] α1 = 23.3 w/m2K : hệ số cấp nhiệt không khí bên ngoài (tường có chắn gió) α2 = w/m2.K : hệ số cấp nhiệt không khí phòng (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 ⇒ δ 6=0 035 × [ 1 02 02 002 02 − + + + + + + =0 15 m 21 23 88 82 88 88 ( )] ==> chọn δ6 = 0.2 m Thế vào công 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 ngoài kho lạnh không bị đọng sương: t1− ts k s=0 95× α × (w /m K) t − t2 t1: nhiệt độ bên ngoài kho bảo quản lạnh đông (oC) ts: nhiệt độ đọng sương không khí bên ngoài (oC) t2: nhiệt độ bên kho lạnh (oC) α1: hệ số cấp nhiệt không khí bên ngoài (w/m2.K) 0.95 : hệ số an toàn 27 −23 ⇒ k s=0 95 ×23 3× =1 6484 w /m2 K 27 − ( −20 ) với ==> K < ks (11) Vậy: vách ngoài không đọng sương III.3.3 Kiểm tra bề dày lớp cách ẩm: ([8] trang 232) Theo I.F Đusin thì tổng trở lực cần thiết các lớp vật liệu tường phải đạt: Rn = 1.6 x ∆p (m2.h.mmHg/g) với ∆p = png – ptr : hiệu số áp suất riêng phần nước phía ngoài và phòng lạnh (mmHg) Rn: trở lực thẩm thấu (m2.h.mmHg/g) Áp suất riêng phần nước tác dụng lên bề mặt ngoài tường: png = φng x p = 0.8 x 26.74 = 21.392 mmHg với p = 26.74 mmHg ( tra Bảng 38 trang 426 tập 10, nhiệt độ t = 27oC) Áp suất riêng phần nước phòng bảo quản là: ptr = φtr x p = 0.9 x 0.772 = 0.6948 mmHg với p = 0.772 mmHg (tra Bảng 38 trang 426 tập 10, nhiệt độ t = 37.3oC) => Rn = 1.6 x (21.392 – 0.6948) = 33.11552 m2.h.mmHg/g Khi thiết kế phải đảm bảo: n δ δ ∑ μi + μca ≥ Rn i=1 i ca với δi, μi: bề dày và hệ số tẩm thấu lớp vật liệu xây dựng nằm trước lớp cách ẩm (tính từ phía nhiệt độ cao) δ i δ ca 02 0.2 002 + =¿ × + + =35 01 m2 h mmHg> Rn μ i μ ca 0012 0014 000115 ( ) n ⇒∑ ¿ i=1 Vậy bề dày cách ẩm chọn thỏa yêu cầu III.3.4 Kiểm tra đọng ẩm trên bề mặt kết cấu: ([5]) Nhiệt lượng truyền qua 1m2 bề mặt tường: q = K x (tng – ttr) = 0.1622 x [(27 – (-20)] = 7.6234 w/m2 ==> Nhiệt độ lớp khác tường: n δ t i =t ng − q ∑ i λi tng = 27oC δi, λi : xác định bảng trên Từ các giá trị ti, tra bảng Áp suất nước bão hòa (Bảng 38 trang 426 [4]) ta các giá trị áp suất bão hòa tương ứng Tổng trở lực thẩm thấu: δ H=∑ i μi với (12) ==> H = 4228.3437 (m2.h.mmHg/g) Lượng nước thấm qua 1m2 bề mặt kết cấu bao che: p − p tr 21 392 −0 6948 W = ng = =0 004895 g/ m2 h H 4228 3437 Áp suất thực tế tác dụng lên bề mặt kết cấu: i δ pi= png −W ∑ i μi t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 Nhiệt độ (oC) 27 26.6728 26.4996 24.6404 24.4672 24.4576 24.4576 -19.1007 -19.274 -20 Áp suất bão hòa nước (mmHg) 26.74 26.239 25.974 23.264 23.025 23.011 23.011 0.842 0.829 0.772 Áp suất thực tế (mmHg) 21.392 21.392 21.384 21.314 21.306 21.220 0.825 0.703 0.6948 0.6948 Vậy: không có đọng ẩm kết cấu III.4 Cách nhiệt cách ẩm cho vách hai kho lạnh Vách hai kho lạnh xây dựng sau: Vật liệu Vữa Lưới thép Cách nhiệt (Stiropor) Cách ẩm (polyetylen) Cách ẩm (nhựa đường) Vữa Gạch Vữa Cách ẩm (nhựa đường) Bề dày δ (m) 0.02 Hệ số truyền nhiệt λ (w/mK) 0.88 Hệ số thẩm thấu μ (g/m.h.mmHg) 0.012 Nhiệt trở δ/λ (m2K/w) 0.0227 Trở lực thẩm thấu δ/μ (m2.h.mmHg/g) 1.6667 0.05 0.035 0.008 1.4286 6.25 0.001 0.00000024 4166.6667 0.002 0.80 0.000115 0.0025 17.3912 0.02 0.20 0.02 0.002 0.88 0.82 0.88 0.80 0.012 0.014 0.012 0.000115 0.0227 0.2439 0.0227 0.0025 1.6667 14.2857 1.6667 17.3912 (13) Cách ẩm (polyetylen) Cách nhiệt (Stiropor) Lưới thép Vữa Cộng 0.001 0.00000024 4166.6667 0.05 0.035 0.008 1.4286 6.25 0.02 0.386 0.88 0.012 0.0227 3.1969 1.6667 8401.5683 Bề dày lớp cách nhiệt tính theo công thức: n ≠2 ∧ δi 1 δ=λ − + ∑ + K α i=1 λ i α [ ( )] α1 = w/m2K: hệ số cấp nhiệt không khí phòng (đối lưu cưỡng bức) α2 = w/m2K: hệ số cấp nhiệt không khí phòng (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 = 0.58 w/m2.K: hệ số truyền nhiệt quy chuẩn hai phòng có cùng nhiệt độ 1 02 002 ⇒δ =0 035 × − +4× + +2 × + =0 04 m 58 88 82 với [ )] ( ==> chọn δ = 0.10 m (mỗi bên vách dày 0.05 m) => Hệ số truyền nhiệt K = 0.2925 w/m2.K Kiểm tra đọng sương và đọng ẩm tương tự vách ==> Không có đọng sương và đọng ẩm kết cấu III.5 Cách nhiệt cách ẩm cho Kết cấu kho lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ phòng lạnh, tải trọng hàng bảo quản, dung tích kho lạnh,…Yêu cầu là phải có độ vững cần thiết, tuổi thọ cao, không thấm ẩm Vật liệu Bêtông xỉ Bêtông đất Lưới thép Cách nhiệt (Stiropor) Cách ẩm (polyetylen) Cách ẩm (nhựa đường) Bề dày δ (m) 0.10 0.02 Hệ số truyền nhiệt λ (w/mK) 0.5 1.6 Hệ số thẩm thấu μ (g/m.h.mmHg) Nhiệt trở δ/λ (m K/w) 0.2 0.0125 Trở lực thẩm thấu δ/μ (m2.h.mmHg/g) 0.20 0.035 0.008 5.7143 25 0.001 0.002 0.00000024 0.80 0.000115 4166.6667 0.0025 17.3912 (14) Bêtông Bêtông cốt thép Cộng 0.10 0.15 1.5 0.004 0.004 0.573 0.1 0.1 25 37.5 6.1293 4271.5579 Bề dày lớp cách nhiệt tính theo công thức: 1 δ1 δ2 δ δ5 δ δ δ 3=λ3 − + + + + + + + K α λ1 λ λ λ λ λ α [ ( với )] α1 = 12 w/m2K : hệ số cấp nhiệt không khí trên đất α2 = w/m2K : hệ số cấp nhiệt không khí phòng (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/m2K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn có sưởi ⇒ δ 3=0 035 × [ 1 02 002 15 − + + + + + + =0 153 m 21 12 0.8 1 )] ( ==> chọn δ3 = 0.2 m => Hệ số truyền nhiệt K = 0.1586 w/m2K Kiểm tra tương tự trên ==> không có đọng sương và đọng ẩm III.6 Cách nhiệt cách ẩm cho trần Mái kholạnh không phép đọng nước và thấm nước Mái có kết cấu sau: Vật liệu Bêtông Cách ẩm (nhựa đường) Cách ẩm (polyetylen) Cách nhiệt (Stiropor) Bêtông cốt thép Vữa Cộng Bề dày δ (m) 0.1 0.002 Hệ số truyền nhiệt λ (w/mK) 0.80 Hệ số thẩm thấu μ (g/m.h.mmHg) 0.004 0.000115 0.001 0.00000024 4166.6667 0.035 0.008 5.7143 25 0.15 1.5 0.004 0.1 37.5 0.02 0.473 0.88 0.012 0.0227 5.9395 1.6667 4273.2246 1 δ1 δ δ δ δ6 − + + + + + + K α λ1 λ2 λ λ5 λ6 α [ ( Trở lực thẩm thấu δ/μ (m2.h.mmHg/g) 25 17.3912 0.2 Bề dày lớp cách nhiệt tính theo công thức: δ 4= λ4 Nhiệt trở δ/λ (m K/w) 0.1 0.0025 )] (15) α1 = 23.3 w/m2K : hệ số cấp nhiệt không khí bên ngoài (tường có chắn gió) α2 = w/m2K : hệ số cấp nhiệt không khí phòng (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 = 0.22 w/m2K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn 1 15 05 02 ⇒ δ =0 035 × − + + + + + =0 146 m 22 23 88 với [ ( )] ==> chọn δ3 = 0.2 m => Hệ số truyền nhiệt trần K = 0.1642 w/m2K Kiểm tra tương tự trên ==> Không có đọng sương đọng ẩm trên bề mặt kết cấu (16) CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh xác định biểu thức: [9] Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 (w) với Q1: dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q2: dòng nhiệt sản phẩm tỏa Q3: dòng nhiệt từ ngoài vào thông gió phòng lạnh Q4: dòng nhiệt từ các nguồn khác vận hành Q5: dòng nhiệt tỏa sản phẩm thở IV.1 Tính cho kho thứ IV.1.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che: Q1 = Q1v + Q1n +Q1t + Q1bx (w) với Q1v, Q1n, Q1t: dòng nhiệt tổn thất qua vách, và trần chênh lệch nhiệt độ Q1bx: dòng nhiệt tổn thất qua tường và trần ảnh hưởng xạ mặt trời Công thức để tính tổn thất nhiệt qua vách, và trần có dạng sau: Q = K x F x (tng – ttr) với: K: hệ số truyền nhiệt thực kết cấu bao che (w/m2K) F: diện tích bề mặt kết cấu bao che (m2) tng: nhiệt độ môi trường bên ngoài (oC) ttr: nhiệt độ phòng lạnh (oC) Q: tổn thất nhiệt qua kết cấu (w) K F tng ttr Q Vách ngoài 0.1622 42 27 -20 320.1828 Vách hai phòng lạnh 0.0836 42 -20 -20 Vách trước sau 0.1622 21 27 -20 160.0914 Nền Trần 0.1586 0.1642 72 72 27 27 -20 -20 536.7024 555.6528 Chọn kho lạnh xây theo hướng Bắc – Nam, cửa kho nằm hướng Bắc => Buổi sáng kho nhận xạ hướng Đông và buổi chiều kho nhận xạ hướng Tây Vách kho quét vôi trắng nên lấy hiệu nhiệt độ dư sau: ∆t = 7K: vách hướng Đông ∆t = 8K: vách hướng Tây ∆t = 19K: trần làm bêtông => Dòng nhiệt xạ mặt trời: Q1bx = ∑KF∆t = 0.1622 x 42 x + 0.1642 x 72 x 19 = 279.1248 (w) Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che là: Q1 = Q1v + Q1n + Q1t +Q1bx = 320.1828 + + x 160.0914 + 536.7024 +555.6528 +279.1248 = 2011.8456 w (17) IV.1.2 Dòng nhiệt sản phẩm toả ra: với Q2 = Q2a + Q2b (w) Q2a: dòng nhiệt sản phẩm tỏa bảo quản lạnh đông Q2b: dòng nhiệt tỏa từ bao bì sản phẩm IV.1.2.1 Dòng nhiệt sản phẩm tỏa ra: 1000 Q2 a=M ( h1 − h2 ) 24 ×3600 với M= M: suất buồng bảo quản lạnh đông (t/24h) h1, h2: entanpi sản phẩm trước và sau bảo quản lạnh đông (kj/kg) 1000/(24 x 3600) : hệ số chuyển đổi từ (t/24h) (kg/s) Q2a: dòng nhiệt sản phẩm tỏa (kw) Chọn nhiệt độ hàng nhập thẳng vào kho bảo quản lạnh đông là -8oC => h1 = 43.5 kj/kg Nhiệt độ sau bảo quản là -20oC => h2 = kj/kg Khối lượng hàng nhập vào kho bảo quản lạnh đông ngày đêm: Eψ Bm ( t /24 h ) 365 với M: khối lượng hàng nhập vào bảo quản lạnh đông (t/24h) E: dung tích phòng bảo quản lạnh đông (t) ψ: tỉ lệ nhập có nhiệt độ không cao -8 oC đưa trực tiếp vào kho bảo quản lạnh đông ψ = 0.65 – 0.85 B: hệ số quay vòng hàng B = ÷ lần/năm m: hệ số nhập hàng không đồng m = 2.5 50 × 85 ×6 × ⇒ M= =1 74658 (t /24 h ) ≈ 75 ( t /24 h ) 365 Dòng nhiệt sản phẩm tỏa bảo quản lạnh đông: 1000 ⇒ Q2 a=1 75 × ( 43 − ) × =0 881 ( kw ) 24 × 3600 IV.1.2.2 Dòng nhiệt bao bì tỏa ra: 1000 Q2 b=M b Cb ( t − t ) 24 ×3600 với Mb: khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm (t/24h) Cb: nhiệt dung riêng bao bì (kj/kg.K) t1: nhiệt độ bao bì trước bảo quản lạnh đông (oC) t2: nhiệt độ bao bì sau bảo quản lạnh đông (oC) Q2b: dòng nhiệt bao bì tỏa (kw) (18) 1000/(24 x 3600) : hệ số chuyển đổi từ (t/24h) (kg/s) Ta có: Khối lượng bao bì cactông: Mb = 30%M = 30% x 1.75 = 0.525 t/24h Nhiệt dung riêng bao bì: Cb = 1.46 kj/kg.K Nhiệt độ bao bì trước bảo quản: t1 = -8oC Nhiệt độ bao bì sau bảo quản: t2 = -20oC 1000 Q2 b=0 525× 46 × [ −8 − (− 20 ) ] × =0 106458 ( kw ) ≈ 1065 ( kw ) 24 × 3600 Dòng nhiệt sản phẩm tỏa ra: Q2 = Q2a + Q2b = 0.881 + 0.1065 = 0.9875 kw = 987.5 w IV.1.3 Dòng nhiệt thông gió kho lạnh: Do kho lạnh dùng để bảo quản lạnh đông có nhiệt độ -20oC nên không có thông gió Q3 = w IV.1.4 Dòng nhiệt vận hành kho: với Q4 = Q41 + Q42 + Q43 +Q44 (w) Q41: dòng nhiệt chiếu sáng Q42: dòng nhiệt người tỏa Q43: dòng nhiệt các động điện Q44: dònh nhiệt tổn thất mở cửa IV.1.4.1 Dòng nhiệt chiếu sáng tính theo công thức: Q41 = A x F (w) với F: diện tích kho lạnh (m2) A: công suất chiếu sáng riêng (w/m2) Đối với kho bảo quản: A = 1.2 w/m2 => Q41 = 1.2 x 72 = 86.4 w IV.1.4.2 Dòng nhiệt người tỏa xác định theo biểu thức: Q42 = 350 x n (w) Chọn n =3 (kho nhỏ 200m2) => Q42 = 350 x = 1050 w IV.1.4.3 Dòng nhiệt các động điện tỏa ra: Q43 = 1000 x N x φ (w) với N: tổng công suất động điện φ: hệ số hoạt động đồng thời Chọn N = kw kho bảo quản lạnh đông nhỏ φ = 1: các động hoạt động đồng thời => Q43 = 1000 x x = 4000 w IV.1.4.4 Dòng nhiệt mở cửa tính theo công thức: Q44 = B x F (w) với F: diện tích kho lạnh (m2) B: dòng nhiệt riêng mở cửa (w/m2) Kho bảo quản lạnh đông chọn B = 12 w/m2 => Q44 = 12 x 72 = 864 w (19) Dòng nhiệt vận hành kho: Q4 = 86.4 + 1050 + 4000 + 864 = 6000.4 w ≈ 6000 w IV.1.5 Dòng nhiệt sản phẩm hô hấp Q5: Do sản phẩm là thủy sản và bảo quản lạnh đông nên không có hô hấp Q5 = w Dòng nhiệt tổn thất cho toàn kho thứ nhất: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 2011.8456 + 987.5 + + 6000.4 + = 8999.7456 w ≈ 9000 w IV.2 Tính cho kho Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 (w) Tính tương tự trên IV.2.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che: Q1 = Q1v + Q1n + Q1t +Q1bx = + + x 160.0914 + 536.7024 + 555.6528 + 0.1642 x 72 x19 = 1637.1636 w IV.2.2 Dòng nhiệt sản phẩm tỏa ra: Q2 = Q2a + Q2b = 0.881 + 0.1065 = 0.9875 kw = 987.5 w IV.2.3 Dòng nhiệt thông gió kho lạnh: Q3 = w IV.2.4 Dòng nhiệt vận hành kho: Q4 = Q41 + Q42 + Q43 +Q44 (w) = 86.4 + 1050 + 4000 + 864 = 6000.4 w ≈ 6000 w IV.2.5 Dòng nhiệt sản phẩm hô hấp: Q5 = w Dòng nhiệt tổn thất cho kho giữa: Q = 1637.1636 + 987.5 +6000.4 = 8625.0636 w ≈ 8625 w IV.3 Tính cho kho thứ ba Do kho thứ ba và kho thứ có kết cấu tương tự nên tổn thất nhiệt kho thứ và kho thứ ba xem là nhau: Q = 9000 w Dòng nhiệt cung cấp cho kho là: Q = x 9000 + 8625 = 26625 w IV.4 Xác định tải nhiệt cho thiết bị và máy nén (20) Kho Nhiệt độ kho -20oC -20oC -20oC Q1 Thiết bị 2012.5 1637.5 2012.5 Q2 Máy nén 2012.5 1637.5 2012.5 Kho Kho Kho Cộng Năng suất lạnh máy nén: k ×∑ Q Q 0= b Thiết bị 987.5 987.5 987.5 với Máy nén 987.5 987.5 987.5 Q4 Thiết bị 6000 6000 6000 ∑Q MáyThiết nén bị 4500 9000 4500 8625 4500 9000 26625 Máy nén 7500 7125 7500 22125 k: hệ số lạnh kể đến tổn thất trên đường ống và thiết bị hệ thống lạnh b: hệ số thời gian làm việc ∑Q: tổng nhiệt tải máy nén Do t0 = - 30oC nên chọn k = 1.07 chọn b = 0.7 các thiết bị lạnh nhỏ ⇒ Q0= 07 × 22125 =33820 w ≈ 34 kw 0.7 (21) CHƯƠNG V: TÍNH CHỌN MÁY NÉN Chọn các thông số chế độ làm việc sau: - Nhiệt độ sôi môi chất lạnh: t0 = -30oC - Độ quá nhiệt hút là: ∆qn = 5oC => Nhiệt độ hút máy nén: tqn = (-30 + 5) = -25oC - Nhiệt độ ngưng tụ môi chất: tk = 40oC - Độ quá lạnh tác nhân lạnh lỏng: ∆ql = 5oC => Nhiệt độ quá lạnh lỏng trước van tiết lưu: tql = (40 – 5) = 35oC - Năng suất lạnh máy nén: Q0 = 34 kw V.1 Tác nhân lạnh Tác nhân lạnh là amôniăc, có công thức là NH 3, kí hiệu R717, là chất khí không màu, có mùi hắc NH3 sôi áp suất khí -33.35oC, có tính chất nhiệt động tốt, phù hợp với chu trình máy lạnh nén dùng máy nén pistông Tính chất hoá lý: + Năng suất lạnh riêng khối lượng q0 lớn nên lưu lượng môi chất tuần hoàn hệ thống nhỏ, phù hợp cho các máy lạnh có suất lớn và lớn + Năng suất lạnh riêng thể tích qv lớn nên máy nén gọn nhẹ + Các tính chất trao đổi nhiệt tốt, hệ số tỏa nhiệt sôi và ngưng tương đương với nước nên không cần tạo cánh các thiết bị trao đổi nhiệt với nước + Tính lưu động cao, tổn thất áp suất trên đường ống, các cửa van nhỏ nên thiết bị gọn nhẹ + Amôniăc không hòa tan dầu nên nhiệt độ bay không bị tăng + Amôniăc hòa tan không hạn chế nước + Amôniăc không ăn mòn các kim loại chế tạo máy Tính chất sinh lý: Amôniăc độc hại với thể người, gây kích thích nêm mạc mắt, dày, … Tính kinh tế: Amôniăc là môi chất lạnh rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyển và bảo quản dễ V.2 Qui trình công nghệ V.2.1 Thuyết minh qui trình công nghệ: Hơi môi chất sinh thiết bị bay máy nén hút và nén lên áp suất cao đẩy vào bình ngưng tụ Ở thiết bị ngưng tụ môi chất thỉai nhiệt cho nước và ngưng tụ thành lỏng Lỏng có áp suất cao qua van tiết lưu vào thiết bị bay Ở thiết bị bay hơi, lỏng môi chất sôi áp suất thấp và nhiệt độ thấp, thu nhiệt môi trường lạnh Hơi lại hút máy nén, vòng tuần hoàn khép kín V.2.2 Chu trình lạnh máy nén: Chu trình Carnot ngược chiều coi là chu trình lạnh đơn giản Đơn giản không phải mặt thiết bị màvì bao gồm hai quá trình đoạn nhiệt và hai quá trình đẳng nhiệt xen kẻ Chu trình Carnot có công tiêu hao nhỏ nhất, suất lạnh lớn nhất, hệ số lạnh lớn có nhiều nhược điểm vận hành Do đó ta sử dụng chu trình quá lạnh và quá nhiệt để khắc phục các nhược điểm trên (22) Chu trình quá lạnh và quá nhiệt là chu trình quá lạnh nhiệt độ môi chất lỏng trước vào van tiết lưu nhỏ nhiệt độ ngưng tụ và gọi là chu trình quá nhiệt nhiệt độ hút máy nén lớn nhiệt độ bay (nằm vùng quá nhiệt) Nguyên nhân quá lạnh có thể do: + Bố trí thêm thiết bị quá lạnh lỏng sau thiết bị ngưng tụ + Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng ên lỏng môi chất quá lạnh thiết bị ngưng tụ + Lỏng môi chất tỏa nhiệt môi trường trên đoạn đường ống từ thiết bị ngưng tụ đến thiết bị tiết lưu Nguyên nhân quá nhiệt có thể do: + Sử dụng van tiết lưu nhiệt, khỏi thiết bị bay có độ quá nhiệt định + Tải nhiệt lớn và thiếu lỏng cấp cho thiết bị bay + Tổn thất lạnh trên đường ống từ thiết bị bay đến máy nén L g P ∆ ql 2’ ’ ’ ∆ qn h Thông số các điểm bảng sau: (phụ lục trang 342 [5]) Điểm 1’ 2’ 3’ Nhiệt độ t (oC) -30 -25 165 40 40 35 -30 Nhiệt độ T (K) 243 248 438 313 313 308 243 Áp suất p (MPa) 0.1219 0.1219 1.585 1.585 1.585 1.585 0.1219 Entanpy h (kj/kg) 1640 1650 2040 1710 610 580 580 Thể tích riêng v (m3/kg) 0.96 Sự thay đổi trạng thái môi chất chu trình sau: 1’ – : Quá nhiệt hút – : Nén đoạn nhiệt hút từ áp suất thấp p0 lên áp suất cao pk, s1 = s2 – 2’ : Làm mát đẳng áp môi chất từ trạng thái quá nhiệt xuống trạng thái bão hoà 2’ – 3’ : Ngưng tụ môi chất đẳng áp và đẳng nhiệt 3’ – : Quá lạnh môi chất lỏng đẳng áp (23) – : Quá trình tiết lưu đẳng entanpi van tiết lưu h3 = h4 – 1’ : Quá trình bay thiết bị bay đẳng áp và đẳng nhiệt (24) V.3 Tính máy nén V.3.1 Năng suất lạnh riêng q0: với q0 = h1’ – h4 (kj/kg) h1’: entanpi bão hòa khỏi thiết bị bay (kj/kg) h4: entanpi môi chất sau qua tiết lưu (kj/kg) => q0 = 1640 – 580 = 1060 kj/kg V.3.2 Năng suất lạnh riêng thể tích qv: qv= q0 ( kj/m3 ) v1 với ⇒ q v= q0: suất lạnh riêng (kj/kg) v1: thể tích hút máy nén (m3/kg) 1060 =1060 kj /m3 V.3.3 Công nén riêng l: với l = h2 – h1 (kj/kg) h2: entanpi quá nhiệt khỏi máy nén (kj/kg) h1: entanpi vào máy nén (kj/kg) => l = 2040 – 1650 = 390 kj/kg V.3.4 Năng suất nhiệt riêng qk: với qk = h2 – h3 (kj/kg) h2: entanpi vào bình ngưng (kj/kg) h3: entanpi lỏng khỏi bình ngưng (kj/kg) => qk = 2040 – 580 = 1460 kj/kg V.3.5 Hệ số lạnh chu trình ε: ε= q0 l với ⇒ ε= q0: suất lạnh riêng (kj/kg) l: công nén riêng (kj/kg) 1060 =2 718 390 V.3.6 Hiệu suất exergi ν: ν =ε × T k −T T0 (25) với ε: hệ số lạnh chu trình Tk: nhiệt độ ngưng tụ (K) T0: nhiệt độ bay (K) 313 −243 ⇒ ν=2 718 × =0 783 243 V.3.7 Năng suất khối lượng thực tế máy nén mtt: mtt = Q0 ( kg/s ) q0 với mtt = Q0: suất lạnh máy nén (kw) q0: suất lạnh riêng khối lượng (kj/kg) 34 =0 032 kg/ s 1060 V.3.8 Năng suất thể tích thực tế máy nén Vtt: với Vtt = mtt x v1 (m3/s) mtt: suất khối lượng thực tế máy nén (kg/s) v1: thể tích riêng hút máy nén (m3/kg) => Vtt = 0.032 x 0.93 = 0.02976 m3/s V.3.9 Hệ số cấp máy nén λ: λ = λi x λw’ đó p − Δp0 λi = −c p0 [( pk + Δp k p0 ) m − p0 − Δp p0 ] với pk: áp suất ngưng tụ tác nhân lạnh (MPa) p0: áp suất bay tác nhân lạnh (MPa) ∆p0 = ∆pk = 0.01 MPa m=1 c = 0.05 : tỉ số thể tích chết 1219 −0 01 585+0 01 11 1219− 01 ⇒ λ i= −0 05 × − = 3096 1219 1219 1219 [( λ w' = T0 và Tk ) ] (26) với λ w' = T0: nhiệt độ bay tác nhân lạnh (K) Tk: nhiệt độ ngưng tụ tác nhân lạnh (K) 243 =0 7764 313 λ = 0.3096 x 0.7764 = 0.24 V.3.10 Thể tích lý thuyết Vlt: V lt = V tt λ Vtt: suất thể tích thực tế máy nén (m3/s) λ: hệ số cấp máy nén 02976 ⇒ V lt = =0 124 m / s 24 với Chọn máy nén N6WB hiệu MYCOM Nhật sản xuất có thể tích lý thuyết là: (bảng 4.3a trang 46 [10]) 572.6 m3/h ≈ 0.159 m3/s => Số lượng máy nén: V 124 Z = lt = =0 78 V ltMN 159 Chọn máy nén ký hiệu N6WB Các thông số máy nén:[5] Đường kính xilanh Hành trình xilanh Số xilanh Tốc độ quay Thể tích hút lý thuyết 130 mm 100 mm 1200 vòng/phút 572.6 m3/h V.3.11 Công nén đoạn nhiệt Ns: với Ns = mtt x l (kw) mtt: lưu lượng tác nhân lạnh qua máy nén (kg/s) l: công nén riêng (kj/kg) => Ns = 0.032 x 390 = 12.48 kw V.3.12 Công nén thị Ni: (27) N i= Ns kw ηi với Ns: Công nén đoạn nhiệt (kw) ηi: hiệu suất thị ηi = λ w + b x t đó ⇒ N i= λw = T0/Tk = 0.7764 b = 0.001 t0: nhiệt độ bay (oC) => ηi = 0.7764 + 0.001 x (-30) = 0.7464 12 48 =16 72 kw 7464 V.3.13 Công nén hiệu dụng Ne: Ne = Ni + Nms với Ni: công nén thị (kw) Nms: tổn thất ma sát (kw) mà Nms = Vtt x pms đó Vtt: thể tích hút thực tế máy nén (m3/s) pms = 0.06 MPa : áp suất ma sát riêng => Nms = 0.02976 x 0.06 x 106 = 1785.6 w = 1.7856 kw Ne = 16.72 + 1.7856 = 18.5056 kw V.3.14 Công suất điện Nel: N el = Ne ( kw ) η td × ηel với Ne: công nén hiệu dụng (kw) ηtd = 0.95 : hiệu suất truyền động khớp, đai,… ηel = 0.9 : hiệu suất động 18 5056 ⇒ N el = =21 644 kw 95 ×0 V.3.15 Công suất động lắp đặt Nđc: Chọn hệ số an toàn là 1.4 Nđc = 1.4 x Nel = 1.4 x 21.644 = 30.3 kw ≈ 30 kw V.3.16.Nhiệt thải ngưng tụ Qk: Qk = Q0 + Ni (kw) (28) với Q0: suất lạnh máy nén (kw) Ni: công nén thị (kw) Qk = 34 + 16.72 = 50.72 kw ≈ 51 kw (29) CHƯƠNG VI: TÍNH THIẾT BỊ NGƯNG TỤ VI.1 Nguyên lý Sử dụng bình ngưng vỏ ống nằm ngang Bình ngưng gồm vỏ hình trụ, bên có bố trí chùm ống, hai đầu có hai mặt sàng Hơi amôniăc không gian các ống ngưng tụ trên bề mặt chùm ống Nước vào theo đường ống bố trí trên nắp, phía chùm ống theo các lối đã bố trí sẵn theo ống nối phía trên VI.2 Các thông số Chọn bình ngưng ống vỏ nằm ngang và nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt Nhiệt độ trung bình không khí là: 27oC và độ ẩm là 80% => Nhiệt độ bầu ướt không khí là: 24.5oC Chọn nhiệt độ nước vào là: tw1 = 30oC Chọn nhiệt độ nước là: tw2 = 35oC Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 40oC Nhiệt thải bình ngưng: Qk = 51 kw Lưu lượng môi chất qua máy nén: G = 0.032 kg/s VI.3 Tính toán ([9]) VI.3.1 Các thông số tính toán Hiệu nhiệt độ làm mát ∆tw: ∆tw = tw2 – tw1 = 35 – 30 = 5oC = 5K Hiệu nhiệt độ trung bình logarit ∆ttb: ∆tmax = tk – tw1 = 40 – 30 = 10K Δt − Δt 10 −5 Δt tb = max = =7 2134 K Δt max 10 ∆tmin = tk – tw2 = 40 – 35 = 5K ln ln Δt Lưu lượng nước qua bình ngưng mw: Qk mw= ( kg / s ) C p × Δt w với Qk: nhiệt thải ngưng tụ (kw) Cp: nhiệt dung riêng nước (kj/kgK) ∆ttb: hiệu nhiệt độ trung bình logarit (K) Ta có: Cp = 4.18 kj/kgK 32.5oC ⇒ mw = 51 =2 44 kg/ s 18 ×5 Chọn ống trao đổi nhiệt cho bình ngưng sau: (30) n1= dng = 25 mm = 0.025 m dtr = 20 mm = 0.020 m s = 2.5 mm = 0.0025 m Diện tích tính cho 1m ống chiều dài: fng = 0.0785 m2/m ftr = 0.0628 m2/m Chọn tốc độ nước bình ngưng ωw = m/s Số ống lối bình ngưng: ×mw π × d tr × ρw × ω w Các thông số vật lý nước làm mát bình ngưng tra tập 10 (bảng 39 trang 427) nhiệt độ trung bình twtb = 32.5oC Khối lượng riêng ρw = 995 kg/m3 Hệ số dẫn nhiệt λw = 0.622 w/mK Độ nhớt động học νw = 0.7725 x 10-6 m2/s Hằng số Pr = 5.1425 ×2 44 ⇒ n1= =7 π ×0 0202 × 995 ×1 Chọn n1 = ống => tốc độ nước là ωw = 0.976 m/s VI.3.2 Xác định hệ số tỏa nhiệt α từ nước làm mát tới vách ống: Trị số Reynolds: ω w × d tr 976× 020 Ref = = =25268 −6 νw 7725 ×10 Đây là chế độ chảy rối nên Nusselt có dạng: Pr f 25 80 43 Nu f =0 021× Ref × Pr f × × εl × ε R Pr w ( ) đó nhiệt độ xác định là nhiệt độ trung bình nước Do l/d 50 => εl = và ống thẳng => εR = Trong thiết bị ngưng tụ máy lạnh thì hiệu nhiệt độ thường nhỏ (4 – 6K) nên tỉ số (Prf/Prw)0.25 ≈ 80 43 ⇒ Nu f =0 021 ×26278 ×5 1425 ×1× 1× 1=141 28 (31) Vậy hệ số tỏa nhiệt phía nước: Nu × λw 141 28 ×0 622 α 1= f = =4394 w /m2 K d tr 020 VI.3.3 Xác định hệ số toả nhiệt α2 từ môi chất lạnh ngưng tới vách ngoài ống: Gọi ∆ttb = tk – twtb và ∆tv = tk – tv, ta có: tv – twtb = ∆ttb – ∆tv Như có thể viết: t v − t wtb Δt tb − Δt v Δt tb − Δt v ( w / m2 ) qi = = = δ δ A 1 i i +∑ +∑ α1 λi α λi δ ∑ λi i Trong đó là tổng nhiệt trở vách ống và cặn bẩn Ta có δc = 0.6 x 10-3 m : bề dày lớp cáu cặn λc = 1.5 w/m.K : hệ số dẫn nhiệt lớp cáu cặn δ = 2.5 x 10-3 m : chiều dày vách ống thép λ = 45.3 w/m.K : hệ số dẫn nhiệt thép δs = 0.1 x 10-3 m : bề dày lớp sơn chống rỉ λs = 0.58 w/m.K : hệ số dẫn nhiệt lớp sơn chống rỉ δd = 0.06 x 10-3 m : bề dày lớp dầu −3 −3 −3 −3 ×10 ×10 ×10 06 × 10 ⇒ A= + + + + =1 3552 ×10−3 ( m K / w ) 4394 45 58 12 λd = 0.12 w/m.K : hệ số dẫn nhiệt lớp dầu ( qi = Như vậy: Δt tb − Δt v 3552×10 −3 ) =738 ×( Δt tb − Δt v ) ( w/m2 ) Chọn ∆tv = 0.3 x ∆ttb = 2.164K Khi đó: qie = 738 x 0.7 x 7.2134 = 3726 w/m2 Các ống bố trí trên mặt sàng theo đỉnh tam giác đều, chùm ống có dạng hình lục giác với số ống đặt theo đường chéo lục giác lớn m xác định theo công thức: Qk m=0 75× q ie × s ×d tr × ( l / D ) √ (32) với Qk: lượng nhiệt thải thiết bị ngưng tụ (w) qie: mật độ dòng nhiệt (w/m2) s: bước ống ngang (m) dtr: đường kính ống (m) l/D : tỉ số chiều dài ống và đường kính thân Chọn s = 1.4 x dng = 1.4 x 0.025 = 0.035 m và l/D = 51000 ⇒ m=0 75 × =11 3726 ×0 035× 020× √ Chọn m = 12 ống Hệ số tỏa nhiệt từ phía môi chất ngưng tụ tính theo bề mặt ống α2: r× ρ × λ ×g α 2=0 72 × ×Ψ h μ× d ng × Δt v √ Các thông số vật lý NH3 tra 40oC (phụ lục 1a trang 290 [10]) Cp = 4.86 kj/kgK λ = 0.45 w/mK r = 1098.8 kj/kg (tra phụ lục 1b trang 292 [10]) μ = 122 x 10-6 N.s/m2 ρ = 579.1 kg/m3 Ψh : hệ số hiệu chỉnh thay đổi vận tốc dòng và màng lỏng từ trên xuống 45 ¿ ×9 81 ¿ ¿ 122× 10−6 ×0 025 × Δt v Ta có: Ψh = (m/Z)-0.167 vì các ống bố trí so le 579 ¿2 × ¿ 1098 ×10 × ¿ ¿ ⇒ α 2=0 72 × √4 ¿ Mật độ dòng nhiệt phía môi chất: q2 = α2 x ∆tv = 9677 x ∆t0.75 (w/m2) Ta có mật độ dòng nhiệt là không đổi nên: q = q = q2 75 ⇔ 738 ×(7 2134 − Δt v )=9677 × Δt v ⇒ 13 11 × Δt 0v 75 + Δt v =7 2134 Giải phương trình trên phương pháp lặp, ta thu giá trị: ∆tv = 0.4087K< 2.164K => nên không chấp nhận (33) Tiếp tục lặp lại phép tính trên cách chọn giá trị ∆tv Cuối cùng ta nhận giá trị là: ∆tv = 0.037 x ∆ttb = 0.0367 x 7.2134 =0.2647K Và số ống là 10 ống Vậy hệ số truyền nhiệt α2 là: 1098 8× 103 × ( 579 ) × ( 45 ) ×9 81 10 α 2=0 72 × × 122 ×10− × 025 × 2647 √ − 167 ( ) =13900 w /m2 K VI.3.4 Bố trí ống thiết bị Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết (tính theo bề mặt ống): Q k 51000 F tr= = =10 m q1 738 ×(7 2134 − 2647) Chọn số ống theo hàng ngang là 10 lục giác đều, tổng số ống: n = 0.75 x m2 + = 0.75 x 102 + = 76 ống Tổng chiều dài trao đổi nhiệt: F tr 10 L= = =160 m f tr 0628 Chọn tổng số ống thiết bị ngưng tụ là: 80 ống Chiều dài ống bình ngưng: L 160 l= = =2 m n 80 Chọn chiều dài ống thiết bị ngưng tụ là: 2.0 m Số lối thiết bị ngưng tụ: n 80 Z = = =10 n1 Đường kính thiết bị: D = 10x 0.035 = 0.35 m => Chọn đường kính thiết bị là: D = 0.4 m Tỷ số: l = =5∈ ( : ) D 0.4 Chấp nhận VI.4 Kiểm tra tính bền thiết bị ([6], [7]) (34) VI.4.1 Thân Chọn vật liệu làm thân là thép 20K Nhiệt độ tính toán thiết bị là: t = 200oC Áp suất tính toán là: p = N/mm2 Hệ số bền mối hàn: φh = 0.8 Ứng suất cho phép: [σ] = 0.9 x 135 = 121.5 N/mm2 Ta có: [ σ ] × ϕh 121 × = =48 6>25 p Bề dày tối thiểu thân trụ chịu áp suất trong: s= D× p 400 ×2 = =4 115 mm × [ σ ] ×ϕ h ×121 × Chọn hệ số bổ sung ăn mòn Ca = mm Chọn hệ số bổ sung để qui tròn kích thước C0 = 0.885 mm Chọn hệ số bổ sung sai lệch chế tạo Cc = mm => Bề dày thực thân thiết bị: S=s+C a +C c +C 0=4 115+1+2+0 885=8 mm Kiểm tra độ bền: S −C a −1 = =0 0175<0 D 400 Áp suất tính toán cho phép: × [ σ ] × ϕh × ( S − Ca ) ×121 ×0 × ( −1 ) [ p ]= = =3 34> D+ ( S −C a ) 400+ ( −1 ) Thân thiết bị ngưng tụ thoả điều kiện bền với áp suất VI.4.2 Đáy - nắp Chọn đáy và nắp hình elip có bán kính đỉnh đường kính thiết bị, bề dày đáy, nắp bề dày thiết bị Chọn đáy và nắp có gờ để dễ ghép bích Thông số đáy và nắp sau: Thông số Đường kính thiết bị Bán kính đáy, nắp Kí hiệu D Rt Đơn vị mm mm Giá trị 400 400 (35) Bề dày Chiều cao đáy Chiều cao gờ Bề mặt Thể tích S ht h F V mm mm mm m2 m3 100 25 0.2 0.0115 Kiểm tra tính bền đáy và nắp: S −C a −1 = =0 0175<0 125 D 400 Áp suất tính toán cho phép: × [ σ ] × ϕh × ( S − Ca ) ×121 ×0 × ( −1 ) [ p ]= = =3 34> Rt + ( S −C a ) 400+ ( −1 ) Vậy đáy và nắp thoả điều kiện bền với áp suất VI.4.4 Vỉ ống Ta tính chiều dày tính toán tối thiểu vỉ ống : P δ =Dt K [σ u] với Dt = 400mm : đường kính thiết bị ngưng tụ Hệ số K chọn là 0.3 P = N/mm2 : áp suất tính toán thiết bị ngưng tụ [] = 135 x 2.6 = 351N/mm2: ứng suất cho phép uốn vật liệu làm vỉ (chọn thép 20K) → δ=28 64 mm chọn bề dày tiêu chuẩn là δ =30 mm √ * Kiểm tra theo ứng suất uốn : P σu= d δ 3,6 − 0,7 n l l dn +1 d n × 866 a+b Với : l= = =46 mm 2 - a : là khoảng cách ống theo chiều ngang - b : là khoảng cách ống theo chiều dọc - dn : là đường kính ngoài ống → σ u=2 256 N /mm2 ≤ [ σ u ] =104 N /mm2 Vậy với bề dày 30mm thì vỉ thoả điều kiện bền ( VI.4.5 Bích )( ) (36) Chọn bích liền có cổ Các thông số sau: (bảng XIII.27 trang 417 [7]) p N/mm2 Đường kính Dt mm 400 Kích thước ống nối D mm 560 Db mm 500 Bulông Dl mm 462 D0 mm 419 db mm M30 Z cái 16 h mm 33 Db Dl h db Dt H Áp suất D S S H mm 65 S1 mm (37) CHƯƠNG VII: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BAY HƠI VII.1 Nguyên lý Thiết bị bay sử dụng là dàn lạnh quạt (dàn lạnh trao đổi nhiệt không khí đối lưu cưỡng bức) Sử dụng thiết bị làm lạnh không khí kiểu khô vì kiểu này dùng phổ biến Đây là thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt, đó không khí (lưu động ngoài chùm ống) thải nhiệt cho môi chất sôi ống chất tải lạnh chảy ống Khi không khí làm lạnh truyền nhiệt cho môi chất sôi ống ta gọi là thiết bị làm lạnh trực tiếp, còn không khí làm lạnh nhờ chất tải lạnh chảy ống ta gọi là thiết bị làm lạnh gián tiếp Cả hai loại này thường chế tạo dạng chùm ống có cánh Không khí làm lạnh là không khí tuần hoàn cưỡng nhờ quạt gió đẩy (hút) qua thiết bị Ưu điểm: - Có thể bố trí ngoài 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 không khí: tm = -20oC Chọn nhiệt độ không khí vào dàn bay hơi: tv = -19oC Chọn nhiệt độ không khí khỏi dàn bay hơi: tr = -21oC Độ ẩm trung bình không khí: φ = 90% Chọn vận tốc không khí qua thiết bị là: vkk = m/s Chọn các ống truyền nhiệt là ống thép CT3 có các thông số sau: Thông số Đường kính ngoài Đường kính Bề dày ống Đường kính cánh tản nhiệt Chiều cao cánh tản nhiệt Bề dày cánh tản nhiệt Bước lá tản nhiệt Bước ống đứng Bước ống dọc 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 (38) VII.3 Tính toán ([2]) VII.3.1 Xác định hàm ẩm, entanpi không khí: Từ đồ thị h-d không khí ẩm, ta xác định các 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 công thức sau: h = Cb x t + d x (2500 + Ch x t) (kj/kg) đó Cb = kj/kg.oC : nhiệt dung riêng không khí khô Ch = 1.93 kj/kg.oC : nhiệt dung riêng không khí ẩm Hàm ẩm tính theo công thức: d = x d” (kg/kg kkk) Tỉ số nhiệt lạnh: h −h − 17 404+19 687 ε= v r = =20026 kj/ kg kkk d v − d r (0 648− 534 )×10 −3 Để tìm nhiệt độ vách ống, ta giảm nhiệt độ và tra bảng theo nhiệt độ đó giá trị độ chứa bão hòa tương ứng, hạ nhiệt độ độ ẩm tính theo biểu thức sau đạt 100% thì ta nhiệt độ vách ống: ε × d v −h v +C b ×t ε −2500 −C h × t ϕ= d \} \} = \{ \{ \{ \{ 30 38 +t\} over \{17526 - 93 times t\} \} \} over \{d Biểu thức trên rút từ ba công thức trên (tính entanpi, hàm ẩm, tỉ số nhiệt lạnh) Cho φ = 100% ta tìm tw = -24oC và d” = 0.36 x 10-3 kg/kg kkk Xét trên 1m chiều dài ống: Diện tích cánh: 2 π × ( D − d ng ) 14 ×(0 0782 − 038 2) Fc = = =0 9106 m 2× b 2× 008 Diện tích khoảng giũa các cánh: δ 001 F0 =π × d ng × − =3 14 ×0 038 × 1− =0 1044 m2 b 008 ( ) ( Diện tích bề mặt ống: F tr=π × d tr=3 14 × 031=0 0973 m2 ) (39) Diện tích bề mặt ngoài ống (tính luôn cánh): F=Fc + F 0=0 9106+0 1044=1 015 m2 Hệ số làm cánh: F 015 β= = =10 43 F tr 0973 Hiệu nhiệt độ trung bình: t max − t − 19+21 Δt log = = =10 K t max − 19+30 ln ln − 21+30 t VII.3.2 Xác định lượng không khí tuần hoàn thiết bị: Lưu lượng khối lượng không khí: Q0 26 625 Gkk= = =11 662 kg /s ≈ 12 kg /s h v − hr −17 404+ 19 687 Lưu lượng thể tích không khí: G kk 12 V kk = = =8 889 m / s=32000 m / h ρkk 35 với khối lượng riêng không khí: P 104 ρkk = = =1 35 kg/m3 RT m 29 27 × 253 Diện tích tiết diện để không khí qua: V kk 32000 f kk= = =1 7778 m2 v kk ×3600 VII.3.3 Tính bề mặt trao đổi nhiệt thiết bị: [11] Hệ số cấp nhiệt không khí đến lá tản nhiệt α kk = 35 w/m2.K (tra phụ lục 48 trang177 với vkk = m/s [2]) Hệ số tách ẩm ξ: (40) d1 −d w t −t w ( 648 −0 4875 ) ×10 −3 ¿ 1+2880× =1 09 −19+24 ξ =1+ 2880× Xác định hệ số tỏa nhiệt phía không khí: n Nu=C ×C z ×C s ×ϕ −m ng × Re Đối với chùm ống bố trí song song, ta có: C = 0.18 và m = 0.7 Chọn số hàng ống theo chiều không khí Z > 4, ta có: Cz = Còn hệ số Cs thì xác định sau: s1 −d ng 080 −0 038 C s= = =1 s2 −d ng 080 −0 038 ( ϕ ng = ) ( ) F 015 = =8 F ng 14 ×0 038 n=0 × ϕ0ng 07=0 6× 07=0 697 ≈ Chiều dài qui ước: F0 Fc 2 l q = × d ng + × 785× ( D +d ng ) F F 1044 9106 ¿ ×0 038+ × √ 785 × ( 078 − 0382 ) =0 058 m 015 015 √ ⇒ Re= v kk ×l q 5× 058 = =22674 υ 12 79 ×10− 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 ×1 ×1 ×8 5− × 226740 7=45 với Hệ số tỏa nhiệt phía không khí: (41) αK= Nu × λ 45 ×2 276 ×10 = lq 058 −2 =17 66 w /m2 K Hệ số tỏa nhiệt qui ước phía không khí: α q= δ + t + Rc α K ×ξ λt ¿ =12 w/m2 K 005 + +0 005 17 66 ×1 09 Trong đó 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 và ống Hệ số tỏa nhiệt phía không khí qui đổi theobề mặt ống: F F α qtr=α q × c × E ×ψ + F tr F tr ( ) Trong đó: ψ = 0.85 Hệ số hiệu dụng lá tản nhiệt E: t m −t w θ w th (m h' ) E= = = t m − t cb θ cb m h' với m= √( = δt + × λc ×δ c α K × ξ λt ) ( √( h' =h× 1+ 35 × ln ( ¿ 02 × 1+0 35× ln =24 005 + × 45 3× 001 17 66 × 09 ) d ng +2 ×h d ng ) 038+2 ×0 02 =0 025 m 038 ) (42) => m x h’ = 24 x 0.025 = 0.6 => E = 0.895 ⇒α qtr=12 2× 1044 × 895 ×0 85+ =100 w/m K ( 00 9106 0973 0973 ) Mật độ dòng nhiệt phía không 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: Q 26625 F tr= = =66 5625 m q tr 400 Diện tích truyền nhiệt các cụm ống (các cụm ống bố trí dọc theo chiều chuyển động không khí) π × d tr F 'tr =f kk × 2× δ c × h s − d ng + b 14 ×0 031 ¿ 7778 × =4 677 m2 2× 001 ×0 02 08 − 038+ 008 ( ( ) ) Số cụm ống đặt song song dàn lạnh: F tr 66 5625 Z= ' = =14 26 677 F tr => chọn 14 cụm (43) L1 = f kk ( s − d ng + 2× δ c × h b ) 7778 ¿ =48 05 m ×0 001 ×0 02 08 − 038+ 008 ( Chiều dài ống cụm ) ống: Số hàng cụm ống: m= √ L1 48 05 = =17 33 s1 × K 08× √ => chọn m = 21 => K = 1.43 với K= B/H và B: chiều rộng tương ứng dàn lạnh H: chiều cao tương ứng dàn lạnh Chiều dài ống cụm ống: L1 48 05 l= = =2 288 m ≈ m m 21 Chiều cao dàn lạnh: H=(Z −1)× s 1=( 14 −1 ) × 08=1 04 m Bề rộng dàn lạnh: B=(m−1)× s2=(21− 1) ×0 08=1 m VII.3.4.Tính quạt không khí: [2] Chế độ chảy không khí dàn bay hơi: v kk × d ng 5× 038 Re= = =15833 ν 12 ×10− 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 công thức sau: −0 58 × ΔP h b− δ c ε =0 094 ×n ' × × = d ng d ng v kk × ρ ( ) ( ) (44) Ở đây n' =14 : số dãy ống tản nhiệt tính theo chiều cao kho −0 58 h b − δ c ⇒ ΔP1= × 094 × n' × × × ρ × v 2kk d ng d ng ( ) ( 20 ¿ ×0 094 ×14 × 38 −1 38 ) − 58 ( ) ( ) × × 35 ×52=43 Pa Vận tốc không khí hút vào thiết bị làm lạnh không khí: V kk V kk 889 v v= = = =4 m/ s F h L ×h h × Vậy tổn thất cửa hút: 2 v ×ρ ×1 35 ΔP 2=ξ × v =0 45 × =6 71 Pa 2 Vận tốc không khí cửa vào và khỏi thiết bị: V kk V kk 889 v 3= = = =2 42 m/s F L × B ×1 36 Vậy tổn thất cửa vào và cửa là: v 23 × ρ ΔP 3=2 ×ξ × =1 ×2 422 × 35=11 86 Pa Tiết diện cửa quạt: (chọn đường kính cửa D = 0.92 m) 2 π × D 14 × 92 Fq = = =0 665 m2 4 Tiết diện không gian trên phòng: F0 =1 ×6=7 m2 Hệ số tổn thất cục bộ: F 665 ξ 4= − q = − =0 837 F0 7.8 ( )( ) (45) Vận tốc không khí khỏi cửa quạt: V kk 889 v= = =0 38 × F 3× Tổn thất dòng không khí khỏi cửa hộp vào không gian trên trần là: v 24 × ρ 382 ×1 35 ΔP 4=ξ × =0 837 × =0 082Pa 2 Vậy tổn thất tổng cộng là: ΔP=ΔP1 +ΔP2 +ΔP 3+ ΔP4 ¿ 43+6 71+11 86+0 082=61 652 Pa ΔP'=1 2× ΔP=1 2× 61 652=73 98 Pa ≈ 74 Pa Ta có thể lấy thêm 20% tổn thất: Chọn quạt Lưu lượng thể tích qua quạt: V 32000 V q= kk = =3556 m3 /h=1m3 /s 9 Ta chọn quạt hướng trục MЦ No5 (Bảng 10-11 trang 331 [5]) Tốc độ vòng/s vòng/ph 24 1440 Năng suất m /s m3/h 3600 Công suất cần thiết quạt: V × Δ P' ×74 N q= = =158 w=0 158 kw η 47 Cột áp Pa mm H2O uplo 12 ad.1 23do c.net Hiệu suất % 47 (46) 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: G× v \} over \{v\} \} \} \{ ¿ F=¿ Trong đó 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 032 ×0 135 ⇒ F= =0 00864 m2 0.5 Đường kính bình tách dầu: 4×F × 00864 D= = =0 105 m=105 mm π 14 √ √ Chọn bình tách dầu hiệu M1952 có các thông số sau: Thông 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 và các 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 VIII.3 Bình chứa cao áp Thể tích (m3) Khối lượng (kg) 0.07 92 (47) Bình chứa cao áp bố trí sau thiết bị ngưng tụ dùng để chứa lỏng môi chất áp suất cao, giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt thiết bị ngưng tụ, trì cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu Thể tích bình chứa cao áp tính theo công thức thực nghiệm: v ×G V= ×0 với G: lưu lượng NH3 (kg/h) v1 = 1.73 x 10-3 m3/kg : thể tích riêng ga lỏng sau quá trình ngưng tụ 0.8 : hệ số làm đầy 73 ×10− × 032×3600 ⇒V= =0 083 m3 ×0 Chọn bình chứa cao áp hiệu RL 0.5 có các thông số sau: Thông 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 trên đường hút máy nén để tách môi chất lỏng khỏi hút máy nén, đảm bảo hút máy nén trạng thái bão hòa khô, tránh nguy va đập thủy lực máy nén Tiết diện bình: ¿ × G× v \} over \{π times v\} \} \} \} \{ ¿ D=√ ❑ ¿ Với G = 0.032 kg/s : lưu lượng tác nhân v" = 0.96 m3 /kg : thể tích riêng ga sau quá trình bốc v = 0.5 m/s : vận tốc ga vào bình tách lỏng × 032× 96 ⇒ D= =0 28 m=280 mm 14 ×0 √ Chọn bình tách lỏng hiệu OT50 có các thông số sau: (48) Thông số Đường kính Chiều cao phủ bì Đường kính ga vào Đường kính ga lỏng vào Đường kính ống dịch hoàn lưu Đường kính ống đáy dầu Đơn vị mm mm mm mm mm mm Giá trị 325 1840 50 25 40 133 VIII.5 Tính chọn tháp giải nhiệt Phương trình cân nhiệt có thể 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: 51 ⇒ V w= =0 0025 m3 / s 18 × 995× Hiệu suất tháp giải nhiệt: t w − t w 35 −30 η= = =0 4762 t w −t u 35 −24 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 Q= =12 t o^ n 3900 Dựa vào bảng 8-22 trang 286 [5] Chọn tháp giải nhiệt kiểu FRK15 có các thông số sau: Thông số kỹ thuật Lưu lượng nước định mức Chiều cao tháp Kí hiệu H Đơn vị l/s mm Giá trị 3.25 1665 (49) 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 Môtơ quạt Khối lượng tĩnh Khối lượng vận hành (có nước) Độ ồn quạt D in out of dr fv ф mm mm mm mm mm mm m3/ph mm kw kg kg dB 1170 50 50 25 25 15 140 630 0.37 52 165 50.5 VIII.6 Bình tách khí không ngưng Thành phần chủ yếu khí không ngưng là không khí Máy lạnh amôniac thường xả định kỳ khí không ngưng Tuy nhiên phương pháp này gây tổn thất amôniăc nhiều Có hai loại: xả khí định kỳ, xả khí liên tục VIII.7 Van Van chiều bố trí trên đường đẩy máy nén và thiết bị ngưng tụ, không cho dòng môi chất từ thiết bị ngưng tụ chảy trở lại máy nén dừng máy nén Van an toàn lắp thiết bị cao áp và chứa nhiều môi chất lỏng, dùng để đề phòng trường hợp áp suất vượt quá mức qui định thì xả thiết bị áp suất thấp trực tiếp vào không 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 và ra) VIII.8 Phin lọc Được bố trí trên đường hút và đẩy để bảo vệ cho bề mặt xilanh máy nén và clapê khỏi bị hư hỏng và bị xước hút phải cặn bẩn rắn VIII.9 Đường ống Đường ống ga các loại tính theo công thức sau: ¿ G× v \} over \{v\} \} right ) rSup \{ size 8\{1/2\} \} \} \{ ¿ d=1 13× ¿ 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 Chọn đường kính ống (mm) 50 (50) Ống đẩy Ống dẫn dịch 20 – 25 0.5 – 1.25 20 0.135 1.48 x 10-3 0.017 0.008 VIII.10 Bơm Lượng nước làm mát cung cấp cho thiết bị ngưng tụ: Qk 51 V= = =0 0025 m3 /s=9 m3 /h C × ρ× Δt 18× 995 ×5 Chọn bơm li tâm kí hiệu 1.5K-6b có các thông số sau: Thông số Đơn vị Giá trị Đường kính bánh công tác mm 105 Năng suất m3/h 9.4 Cột áp bar 1.16 Hiệu suất % 49 Công suất trên trục kw 0.6 Công suất động cơ: Nđc = k x N = 1.5 x 0.6 = 0.9 kw Trong đó k = 1.5 : hệ số an toàn 18 (51) 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 các loại Rơle các loại Đường ống các loại Thiết bị báo động Nhiệt kế Áp kế Cách ẩm Cách nhiệt Gạch Bêtông cát loại Cát Tiền công lắp đặt thiết bị 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 (52) (53) KẾT LUẬN * Hệ thống kho bảo quản lạnh đông đã thiết kế có đặc điểm là dùng chu trình cấp nén với tác nhân lạnh là 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 là nhiệt độ cuối tầm nén cao, công nén khá cao, độ an toàn, tin cậy thấp chu trình hai cấp nén * Ở đây ta chọn xây kho ít tốn công xây dựng, vận chuyển hàng dễ dàng và bảo quản tốt có nhược điểm là chiếm nhiều diện tích xây dựng * Thiết bị ngưng tụ đây ta dùng là dạng nằm ngang ống trơn có lợi là sử dụng nước làm mát tuần hoàn kèm theo tháp giải nhiệt, nên tiết kiệm lượng nước sử dụng thiết bị này đòi hỏi nước làm mát phải để tránh đóng cặn bẩn đường ống * Thiết bị bay ta dùng là dàn lạnh quạt trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng không khí dùng rộng rãi thực tế vì nó có số ưu điểm sau : ít tốn thể tích chiếm chỗ kho, nhiệt độ đồng đều, hệ số trao đổi nhiệt lớn, ít tốn nguyên vật liệu Nhưng có nhược điểm là gây tiếng ồn và 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 và van tiết lưu nhiệt cân ngoài dùng để cung cấp lượng môi chất lạnh thích hợp cho dàn bay nhằm trì nhiệt độ kho đạt yêu cầu * Một số thiết bị phụ tính và chọn chưa hợp lý vì các thiết bị chọn thường lớn số liệu ta tính theo lý thuyết (54) 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 Bôn - Nguyễn Đình Thọ, “Quá trình & Thiết bị CNHH & TP - Tập 5: Quá trình và Thiết bị truyền nhiệt”, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh [4] Tập thể Tác giả Bộ môn Máy & Thiết bị - Khoa Công nghệ Hóa học & Dầu Khí -Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, “Quá trình & Thiết bị CNHH & TP - Tập 10: Ví dụ và 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 toán 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 và Thiết bị công nghệ Hóa chất - Tập & 2”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 1999 [8] Trần Đức Ba và 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 (55)