Thiết kế kho lạnh bảo quản thuỷ sản 37

NHẬN XÉT CỦA THẦY HƯỚNG DẪN SVTH : MSSV: LỜI MỞ ĐẦU Hiện kỹ thuật lạnh thâm nhập vào hàng chục lĩnh vực đời sống sản xuất Nhiều ngành sản xuất kỹ thuật lạnh, có ngành chế biến thực phẩm để bảo quản thưc phẩm không bị hỏng.Đặc biệt với nước ta nước nhiệt đới, có nhiều sản phẩm thực phẩm quý, khơng bảo quản lạnh dễ dàng phẩm chất bị hỏng, sản phẩm xuất mạnh thuỷ sản… Với Đồ án môn học QT&TB nhiệm cụ em thiết kế kho lạnh để bảo quản đông thuỷ sản Đây vấn đề thực tế nay, đòi hỏi em phải vận dụng kiến thức thực tế để giải vấn đề thực tế Tuy nhiên trình thực chắn chắn khơng thể tránh khỏi sai sót, kính mong thầy bạn đóng góp dẫn thêm Trong q trình giải vấn đề em nhận giúp đỡ bạn thầy Bộ môn Máy& Thiết bị - Khoa CNHH Em chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy môn, đặc biệt thầy Trần Hùng Dũng, người trực tiếp hướng dẫn em thực Đồ án Sinh viên thực SVTH : MSSV: MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Chương I: TỔNG QUAN Chương II: TÍNH TỐN CHO KHO LẠNH 2.1 Tính tốn diện tích kho 2.2 Tính tốn cách nhiệt cho vách 2.3 Tính tốn cách ẩm cho vách 10 2.4 Tính tốn cho trần kho 14 2.5 Tính tốn nhiệt cho kho lạnh 16 Chương III : TÍNH TỐN CÁC THIẾT BỊ 3.1 Tính tốn máy nén 20 3.2 Tính toán thiết bị ngưng tụ .25 3.3 Tính tốn thiết bị bay .29 3.4 Tính tốn thiết bị hồi nhiệt .36 3.5Tính tốn số thiết bị phụ khác 39 Chương IV : ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ .41 Tài liệu tham khảo 44 SVTH : MSSV: CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1.1.Một số khái niệm 1.1.1 Lạnh nóng : Về khái niệm vật lý lạnh nóng giống nhau, chúng khác vận tốc chuyển động phân tử Khi bị nhiệt phân tử chuyển động chậm lại vật thể bị lạnh đi, cịn cấp nhiệt vật nóng lên phân tử chuyển động nhanh lên Ở điều kiện bình thường vật thể ln có xu hướng làm lạnh nhiệt độ mội trường xung quanh Nếu ta muốn làm lạnh đến nhiệt độ thấp nhiệt độ mơi trường có thề thực phương pháp làm lạnh nhân tạo sử dụng nguồn lạnh khác ( nước đá ) 1.1.2 Các phương pháp làm lạnh nhân tạo *Làm lạnh chất chuyển pha Trạng thái chất (rắn lỏng khí) phụ thuộc vào điều kiện bên : nhiệt độ t áp suất P Khi điều kiện thay đổi mối liên kết phân tử vật chất thay đổi dẫn đến thay đổi trạng thái vật chất sang trạng thái khác gọi chuyển pha Sự biến đổi pha ln có kèm toả nhiệt thu nhiệt để làm thay đổi mối liên kết phân tử Ngưởi ta sử dụng q trình chuyển pha có kèm theo thu nhiệt để làm lạnh nhân tạo, q trình : +Q trình nóng chảy : nóng chảy nước đá … +Q trình thăng hoa : sử dụng đá khơ +Q trình sơi : q trình sơi áp dụng nhiểu thực tế để làm lạnh, q trình sơi môi chất lạnh (Freon, NH …) *Làm lạnh giản nở khí Trong q trình giản nở đoạn nhiệt chất khí, nhiệt độ giảm xuống ngoại cơng lúc sinh nội chất khí Phương pháp làm lạnh áp dụng kỹ thuật siêu lạnh máy lạnh khơng khí *Làm lạnh tiết lưu Tiết lưu trình giảm áp suất chất lỏng hoăc khí có chuyển động qua tiết diện nhỏ Trong q trình khơng có sinh cơng enthalpi khơng đổi Nội chất khí (lỏng) dùng đề thắng ma sát bên chuyển động Phương pháp áp dụng kỹ thuật siêu lạnh Nhiệt độ giảm tiết lưu nhiều so với trình giản nở đoạn nhiệt *Làm lạnh hiệu ứng xoáy Hiệu ứng xoáy phương pháp làm lạnh xuất Phương pháp có ưu điểm cấu tạo thiết bị đơn giản, làm việc tin cậy khởi động nhanh Tuy có nhược điểm địi hỏi nhiều điện Việc áp dụng phươn pháp hạn chế *Làm lạnh hiệu ứng nhiệt điện Phương pháp dựa ngun lý có mơt dịng điện chuyển động qua mạch điện gồm hai dây dẫn đầu nóng lên cịn đầu lạnh Đây hướng kỹ thuật lạnh Ưu điểm phương pháp khơng có tiếng ồn, khơng có mơi chất làm việc áp suất cao có độ tin cậy cao Nhưng có nhược điểm tiêu hao nhiều điện giá thành cao *** Ở ta quan tâm đến trình làm lạnh phương pháp cho chất lỏng sôi nhiệt độ thấp 1.2 Môi chất lạnh chất tải lạnh 1.2.1.Môi chất lạnh : Định nghĩa : môi chất lạnh chất mơi giới sử dụng chu trình nhiệt động ngược chiều để bơm dịng nhiệt từ mơi trường có nhiệt độ thấp đến mơi trường khác có nhiệt độ cao Mơi chất lạnh có số yêu cầu định : + Tính chất hố học + Tính chất vật lý + Tính chất sinh lý + Tính kinh tế Các mơi chất hay sử dụng Freon số chất khác NH 3, hỗn hợp Hydrocarbon Hiện người ta phát số Freon có tính chất phá hoại mơi trường : phá huỷ tầng Ozon hay làm tăng hiệu ứng nhà kính… Vì nước ta nhiều nước giới cấm sử dụng số môi chất Freon : R11, R12, R113… khích sử dụng số mơi chất khơng gây hại đến mơi sinh : R22, R134a, R717 (NH 3)… Môi chất R22 mơi chất lạnh q độ q trình thay đổi dần mơi chất cấm sử dụng Nó có tính chất ảnh hưởng đến mơi trường có nhiều tính chất nhiệt động hố học vật lý tốt Nó an tồn phịng chống cháy nổ khơng độc nên áp dụng nhiều đởi sống đặc biệt hệ thống lạnh nhỏ trung bình 1.2.2.Chất tải lạnh chi tiết xem [10] SVTH : MSSV: Chất tải lạnh chất trung gian lấy nhiệt từ vật thể cần làm lạnh đến môi chất lạnh Chất tải lạnh địi hỏi số tính chất : + Nhiệt độ đông đặc thấp + Nhiệt dung khả dẫn nhiệt cao + Độ nhớt khối lượng riêng nhỏ + Khơng ăn mịn kim loại vật liệu khác thiết bị + Không độc hại không nguy hiểm + Giá thành rẻ Nước chất tải lạnh tốt nhiệt độ đơng đặc cao nên áp dụng cho thiết bị lạnh có nhiệt độ dương Người ta thường sử dụng nước muối CaCl , NaCl để làm chất tải lạnh cho thiết bị lạnh có thiệt độ âm Ngồi chất tải lạnh chất lỏng người ta cịn sử dụng khơng khí làm chất tải lạnh Đây chất tải lạnh rẻ tiền dể kiếm hệ số cấp nhiệt nhiệt dung nhỏ 1.3.Phân loại kho lạnh buồng lạnh 1.3.1 Kho lạnh Kho lạnh phân thành nhiều loại khác nhai nhằm phục vụ cho mục đích sử dụng khác : + Kho lạnh chế biến: phận sở sở chế biến thực phẩm Các sản phẩm sau chế biến chuyển đến kho lạnh phâm phối, kho lạnh trung chuyển kho lạnh thương nghiệp Đây mắc xích dây chuyền lạnh + Kho lạnh phân phối : dùng để bảo quản sản phẩm thực phẩm mùa thu hoạch bảo quản để phân phối cho năm Chúng có dung tích lớn sử dụng cho việc bảo quản nhiều sản phẩm khác + Kho lạnh trung chuyển : thường đặt hải cảng, điểm nút giao thông để bảo quản ngắn hạn sản phẩm nơi trung chuyển + Kho lạnh thương nghiệp: dùng để bảo quản ngắn hạn sản phẩm đưa thị trường tiêu thụ Nguồn hàng chủ yếu từ kho lạnh phân phối + Kho lạnh vận tải : ô tô lạnh, tàu hoả, tàu thuỷ máy bay dùng để bảo quản sản phẩm lạnh trình vận chuyển + Kho lạnh sinh hoạt : thực chất loại tủ lạnh, tủ đơng sử dụng cho gia đình Chúng mắc xích cuối dây chuyền lạnh, dùng bảo quản sản phẩm gia đình, tập thể… 1.3.2 Phân loại buồng lạnh Thông thường người ta phân biệt loại buồng lạnh dựa vào nhiệt độ bảo quản sản phẩm Ta phân biệt loại buồng lạnh sau : SVTH : MSSV: o + Buồng bảo quản lạnh C: bảo quản sản phẩm có nhiệt độ từ -1.5 đến o C với độ ẩm tương đối 90 đến 95% Buồng lạnh trang bị dàn lạnh khơng khí gắn tường, treo trần đối lưu tự nhiên dùng quạt o + Buồng bảo quản đông -18 đến -20 C : dùng để bảo quản sản phẩm kết đông máy kết đông buồng kết đông Nhiệt độ buồng thường o -18 C Nhưng thấp tuỳ vào yêu cầu sản phẩm Buồng bảo quản đông sử dụng dàn quạt treo tường treo trần o o + Buồng bảo quản đa -12 C: buồng thiết kế -12 C o cần bảo quản lạnh tăng nhiệt độ lên C cần bảo quản đơng o đưa nhiệt độ xuống -18 C tuỳ theo yêu cầu o + Buồng gia lạnh C : dùng để làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ bảo quản lạnh để gia lạnh sơ cho sản phẩm lạnh đông kết đông hai pha Buồng gia lạnh thường sử dụng dàn quạt để tăng tốc độ gia lạnh sản phẩm o + Buồng kết đông-35 C : dùng để kết đông sản phẩm Sản phẩm sau kết đơng hồn tồn cứng hố nước dịch sản phẩm đóng băng Nhiệt độ o o bề mặt sản phẩm từ -18 đến -20 C, nhiệt độ tâm sản phẩm đạt khoảng -8 C Người ta sử dụng phương pháp kết đơng pha hai pha để kết đông sản phẩm Ngồi cịn có nhiều phương pháp kết đơng đặc biệt dùng để kết đông cực nhanh sản phẩm o + Buồng chất tải chất tháo tải C : có nhiệt độ buồng khoảng o C nhằm phục vụ cho buồng kết đông buồng gia lạnh Buồng tháo tải dùng để tháo sản phẩm kết đông nhằm chuyển qua buồng bảo quản đơng Nhiệt độ o buồng hạ xuống -5 C cần thiết o o + Buồng bảo quản đá -4 C: có nhiệt độ khơng khí -4 C kèm theo bể đá khối Dung tích buồng tuỳ theo yêu cầu trữ đá Thường buồng trang bị dàn lạnh treo trần đối lưu tự nhiên o + Buồng chế biến lạnh 15 C : buồng có công nhân làm việc bên o Nhiệt độ buồng tuỳ theo công nghệ chế biến từ 10 đến 18 C 1.4 Sơ lược sản phẩm cần bảo quản (sản phẩm thuỷ sản) Hiện nước ta có tiềm lớn xuất sản phẩm thuỷ sản cho nhiều nước giới Mặc dù số thị trường hạn chế sản phẩm hải sản xuất từ nước ta, sản lượng hải sản khơng mà giảm đi, mà cịn có xu hướng tăng lên Vì q trình chế biến sản phẩm thuỷ hải sản địi hỏi có giai đoạn cấp đơng bảo quản đơng sau đó, yêu cầu kho lạnh bảo quản thuỷ hải sản yêu cầu bắt buộc Yêu cầu bảo quản sản phẩm : SVTH : MSSV: Vì sản phẩm thuỷ sản phục vụ cho xuất yêu cầu phải bảo quản thời gian dài từ 6-12 tháng Cho nên sản phẩm sau qua khâu sơ chế cần phải cấp đông bảo quản buồng bảo quản đông Nhiệt độ buồng bảo quản phải đạt khoảng -20 oC thuỷ sản nhạy cảm với nhiệt độ Độ ẩm phịng khơng u cầu q khắc khe, sản phẩm cho vào túi PE, sau trình sơ chế Tuy nhiên nhiệt độ cần bảo quản thấp (-20 o C) ta giả sử độ ẩm phòng bảo quản đạt khoảng 90% Ở để đơn giản ta chọn sản phẩm Fillet cá loại cá béo, sản phẩm xuất mạnh nước ta để thuận lợi cho q trình tính tốn Loại sản phẩm có tỉ trọng khoảng 0.8, xếp thùng carton giấy xếp giá kho bảo quản 1.5 Tổng kết Như sau trình giới thiệu sơ lược ta rút điều sau : + Ta chọn phương pháp làm lạnh sử dụng chu trình nhiệt động ngược để làm lạnh Mơi chất sử dụng R22 Ta sử dụng máy nén hệ thống máy nén piston + Nhiệt độ phòng bảo quản -20 oC, độ ẩm 90% Ở phần ta trình bày vấn đề sơ khởi ban đầu Những vấn đề khác liên quan trình bày phần tương ứng SVTH : MSSV: CHƯƠNG II : TÍNH TỐN CHO KHO LẠNH 2.1.Tính tốn diện tích kho Các thơng số cho ban đầu + Dung tích kho lạnh :M=50 + Sản phẩm bảo quản : hải sản Vì thực kho bảo quản lạnh dùng để bảo quản nhiều loại sản phẩm khác nhau, nên để đơn giản định chọn sản phẩm bảo quản fillet cá Các giả sử: + Fillet cá đựng túi nylon đuợc cho vào thùng carton có kích thước : 28x18x20 (cm) + Khối lượng đựng thùng :m = kg/thùng + Các thùng xếp giá khoảng cách giá 22 cm + Khối lượng thùng : +Chiều cao kho : (m).Trong chiều cao để chất sản phẩm H = (m) Như kho cần chứa : n= M 50 x10 = = 6250 (thùng) m Diện tích để chứa sản phẩm : Ssp = n.S t ht (m ) H Ta chọn ht = 22 cm = 0.22 m Vậy Ssp = 27.7 (m ) Vì ta phải chọn diện tích phịng lạnh S p bội số 36(m ) cịn chừa diện tích cho viêc di chuyển kho phân chia khu vực chứa sản phẩm nên chọn Ssp = 72 (m ) Ta chọn kích thước kho (m) x 12 (m) Vậy ta có bảng tổng kết tính tốn diện tích kho sau : Ý nghĩa Khối lượng cần bảo quản Khối lượng chứa thùng Số thùng Diện tích thùng Khoảng cách hai giá Chiều cao chất sản phẩm SVTH : MSSV: Kí hiệu M(tấn) m(kg/thùng) n(thùng) St (m 2) h(m) H(m) Giá trị 50 6250 0.0504 0.22 2.5 Diện tích chứa hàng Diện tích kho SkhMin(m 2) Skh(m 2) 27.2 72 Bảng 2.1 :tính tốn kích thước kho lạnh 2.2.Tính toán cách nhiệt cách ẩm cho cấu bao che Có nhiều phương án xây dựng cấu bao che cho kho lạnh.Trong đồ án ta chọn phương án cấu bao che xây dựng Đây phương án cổ diển phù hợp với điều kiện Việt Nam ([1]) 2.2.1.Tính tốn cách nhiệt cho vách Trong phần ta chưa tính đến lớp cách ẩm, ta chưa biết bề dầy lớp cách ẩm, mặc khác lớp cách ẩm khả cách nhiệt lớn nên ta tạm thời tính định hướng sau kiểm tra lại phầm tính cách ẩm Cấu tạo tường kho mơ tả hình 2.1 STT Tên vật liệu Lớp vữa xi măng Lớp gạch đỏ Lớp vữa xi măng Lớp cách nhiệt Lớp vữa xi măng δ (m) λ(W/mK) 0.02 0.2 0.02 0.02 0.88 0.82 0.88 0.045 0.88 λ : hệ số cách nhiệt vật liệu δ : bề dầy lớp vật liệu Bảng 2.2 : số liệu vật liệu xây tường kho lạnh Ta có cơng thức tính bề dầy lớp cách nhiệt : 1  δ   (m) δ cn = λ cn  −  + ∑ i + λ i α   k  α1 Với k : hệ số truyền nhiệt theo tiêu chuẩn , k = 0.21 (W/m K) α1 hệ số toả nhiệt môi trường bên , α1 = 23(W/m K) α2 hệ số toả nhiệt môi trường bên , α1 = (W/m K) λcn hệ số dẫn nhiệt lớp cách nhiệt (tức λ4) i = − i ≠ SVTH : MSSV: 10 α kk = Nu kk λ kk d td Vì với dàn lạnh khơng khí ta tính tốn cịn chịu ảnh hưởng tách ẩm nên ta xác định hệ số toả nhiệt quy ước theo công thức: αq = δ + t + Rc : α kk ξ λ t ξ = + 2880 d1 − d = 1.12 : hệ số tách ẩm t1 − t -3 δt = mm = 6x10 m : bề dầy lớp tuyết ta chọn λt = 0.2 W/m.K : hệ số dẫn nhiệt lớp tuyết Rc = 0.005 m K/W:trở tiếp xúc cánh ống Nếu ta quy đổi αq bề mặt trong, ta sử dụng cơng thức sau : f f α qtr = α q  c EΨ + o f tr  f tr   ;  Ψ : hệ số hiệu chỉnh: Ψ = 0.85 E : hiệu suất cánh : E = mc =  δ  + t  α k ξ λ t  λ c δ c  tanh(m c h ' ) (2) m c h ' δc = 200 W/m.K: hệ số dẫn nhiệt cánh (nhôm) h’ chiều cao quy ước cánh ; với cánh hình vng (S = S2) :    S S h ' = 0.5.d ng 1.15 − 11 + ln1.15     d ng d ng    = 0.0205 m     Mật độ dịng nhiệt phía khơng khí quy phía bề mặt : qtr = αq.tr( tkk – t3) Diện tích bề mặt truyền nhiệt ( bề mặt trong) : Ftr = Qo q tr Diện tích cho khơng khí qua dàn lạnh : f kk = Qo G kk = ωkk ρ kk (h − h ).ωkk ρ kk Diện tích truyền nhiệt cụm ống : Tanh: hàm số tanghyperbolic SVTH : MSSV: 37 Ftr' = f kk h= π.d tr S1 − d ng − δ c h sc S1 − d ng : chiều cao cánh -3 = 12 mm = 1.2x10 m ⇒ Ftr' = 1.666.f kk Khi ta tính lại giá trị z : z= Ftr Ftr' Như ta tính lại giá trị z; ta chọn lại gía trị phù hơp z tính lại chiều ống L mật độ dòng nhiệt q tr 3.3.3 Phương pháp tính tốn truyền nhiệt phía mơi chất : ([3], [4], [5]) Với mơi chất sơi ống nằm ngang, hệ số toả nhiệt tính theo cơng ω ρ thức sau : α R = A ( t − t o )  R R  d tr 2.5    Và : mật độ dòng nhiệt : q R = α R (t o - t k ) = AR 2.5 ω ρ ( t − t o )  R R  d tr 2.5    0.5 (II) với ωR, ρ R vận tốc khối lượng riêng R22 lỏng ống nhiệt o độ ngưng tụ t o = -20 C ρR = 1305.5 kg/m ωR = = Qo 12 = q o ρ R π, d tr z 190 x1305.5 π * (0.014) z 0.314 ( m / s) z o AR số phụ thuộc nhiệt độ sôi môi chất Với t o = -25 C, AR=1.005 3.3.3 Tính tốn TBBH Như từ điều trình bày trên, ta cần xác định đuợc giá trị z, nên ta phải tiến hành giải lặp cho giả sử số giá trị z để sau tính lặp lại giá trị z phù hợp SVTH : MSSV: 38 Để thực điều ta phải giả sử vận tốc ωkk khơng khí để tính truyền nhiệt khơng khí Giá trị ωkk phù hợp từ đến m/s * Ta chọn ωkk = 3m/s: từ ta tính thơng số sau : + Re = 1593 ( thoả điều kiện (1) công thức (I)) + m = -0.153 + B = 0.978 + fkk = 1.342 m + F’tr = 2.044 m Từ ta giả sử số giá trị z tính tốn cơng thức trình bày phần 3.3.2 để tính tốn kết tính tốn cho phía khơng khí trình bày Bảng 3.6 Ký hiệu z L(m) l/d n Α C = A.B Nu αkk(W/m2.K) αq(W/m2.K) mc mc.h' E αqtr(W/m2.K) q(W/m2) Ftr(m2) z 0.040 6.4 0.492 0.350 0.342 9.71 35.37 33.03 0.673 0.014 1.000 480.4 960.9 13.0 6.3 0.080 12.8 0.534 0.291 0.285 9.93 36.15 33.64 0.676 0.014 1.000 489.2 978.5 12.8 6.2 0.120 19.2 0.577 0.211 0.207 9.24 33.65 31.68 0.665 0.014 1.000 460.9 921.7 13.6 6.6 Giá trị 0.160 25.6 0.619 0.159 0.155 9.06 33.01 31.17 0.662 0.014 1.000 453.4 906.9 13.8 6.7 0.200 31.9 0.661 0.116 0.114 8.75 31.88 30.27 0.656 0.013 1.000 440.2 880.5 14.2 6.9 0.240 38.3 0.703 0.088 0.086 8.75 31.85 30.24 0.656 0.013 1.000 439.9 879.7 14.2 6.9 0.280 44.7 0.745 0.065 0.063 8.61 31.37 29.85 0.654 0.013 1.000 434.2 868.4 14.4 7.0 Bảng 3.6 : Tính tốn truyền nhiệt phía khơng khí TBBH ωkk = m/s, với giá trị khác z i Trong Bảng 3.6 ta thấy điều kiện (2) công thức (I;,nghĩa tất điều kiện sử dụng công thức(I) đểu thoả mản, nên ta áp dụng cơng thức để tính Nu kk từ dó tính đại lượng khác SVTH : MSSV: 39 Như vây ta chọn z = q tr = 866.7 W/m Ta coi trình truyền 2 nhiệt ổn định q tr = q’R = 866.7 W/m Thay q’ R = 866.7 W/m vào (II) ta có : qR = AR 2.5 ω ρ ( t − t ' o )  R R  d tr     0.0449x1305.5  ⇔ 866.7 = 1.005 ((−22) − t o )   0.014   o ⇔ − t ' o −22 = 2.91 C 5 ⇔ t ' o = −24.91o C o Như sai số so với nhiệt độ sôi ta ta chọn ban đầu t o = -25 C δt o = 24.91 − 25 * 100 = 0.36 % 25 o Nhưng t o = -25 C qR = 1042 W/m , sai số mật độ dịng nhiệt : δq R = 866.7 − 1021 * 100 = 15.1% 1021 Như giá trị ta chọn chưa phù hợp phải chọn lại * Ta chọn lại ωkk = 4m/s: từ ta tính thơng số sau : + Re = 2124 ( thoả điều kiện (1) công thức (I)) + m = -0.11 + B = 0.85 + fkk = 1.006 m + F’tr = 1.537 m Kết tính tốn trình bày Bảng 3.7 Ký hiệu z L(m) l/d n Α C = A.B Nu αkk(W/m2.K) αq(W/m2.K) m m.h' E αqtr(W/m2.K) SVTH : MSSV: 0.040 6.4 0.492 0.350 0.297 10.53 38.34 35.31 0.685 0.014 1.000 513.7 0.080 12.8 0.534 0.291 0.248 11.22 40.85 37.20 0.694 0.014 1.000 541.0 0.120 19.2 0.577 0.211 0.180 10.75 39.17 35.94 0.688 0.014 1.000 522.8 Giá trị 0.160 25.6 0.619 0.159 0.135 10.81 39.36 36.09 0.689 0.014 1.000 524.9 0.200 31.9 0.661 0.116 0.099 10.67 38.84 35.70 0.687 0.014 1.000 519.3 0.240 38.3 0.703 0.088 0.074 10.87 39.58 36.25 0.690 0.014 1.000 527.3 0.280 44.7 0.745 0.065 0.055 10.91 39.72 36.36 0.690 0.014 1.000 528.8 40 q(W/m2) Ftr(m2) z 1027.4 1082.1 1045.5 1049.9 1038.5 1054.7 1057.7 12.2 11.6 12.0 11.9 12.0 11.9 11.8 7.9 7.5 7.8 7.7 7.8 7.7 7.7 Bảng 3.7 : Tính tốn lại truyền nhiệt phía khơng khí TBBH ωkk = m/s, với giá trị khác z Vậy ta chọn z = 8, ta tính tốn lại cho q tr = 957.7 W/m 2 Tương tự ta giả sử : q tr = q’R = 957.7 W/m Thay q’R = 957.7 W/m vào (II) ta có :  0467 x1305.5  ⇔ 957.7 = 1.005 ((−22) − t o )   0.014   o ⇔ − t ' o −22 = 3.01 C 2.5 0.5 2.5 ⇔ t ' o = −25.01o C o Nếu t o = -25 C qR = 975 W/m , : 25.01 − 25 * 100% = 0.04 % 25 957.7 − 955.3 δq R = *100% = 0.25% < 5% 955.3 δt o = Tức sai số chấp nhận đuợc, nghĩa ta chọn : ωkk = 4m/s z = F tr = 13 m , ta chọn dư bề mặt truyền nhiệt để làm dự trữ Khi diện tích bề mặt truyến nhiệt bên : Fng = β Ftr = 220 m * Kiểm tra lại hệ số truyền nhiệt ta có : k= Qo 12 x10 = = 11 W/m K ∆t tb F 4.9 x 220 Như giá trị hệ số truyền nhiệt tính lại tương đối phù hợp với số liệu theo kinh nghiệm 3.3.4.Tính tốn số thơng số TBBH Tổng chiều dài cụm ống : L= f kk  2δ h  S1 −  d ng − c  Sc   = 34.7 m = 2z 0.001x (0.04 − 0.016)   0.04 −  0.016 −  0.004   Ta chọn tỉ số chiều dài chiều ngang k=3, số hàng ống cụm ống là: SVTH : MSSV: 41 m= L = 17 S1 k Chiều dài ống cụm ống : l= L 34.7 = = 2.04 m m 17 Ta chon l = 2m Khi ta phải tăng số hàng ống lên, ta chọn m =18 ; Bề ngang thiết bị : B = (m − 1)S = 0.68 m Chiều dầy thiết bị : h = (z-1)S = 0.28 m 3.3.5.Tính chọn quạt cho TNNH Giả sử ta chia TBBH làm thiết bị nhỏ có chiều dài thiết bị m đặt hai bên phịng lạnh Khi ta cần tính trở lực khộng khí qua TBBH qua đường dẫn khơng khí Như bên ta chọn vận tốc khơng khí vào TBBH ω = 4m/s Tổng trở lực khơng khí qua hệ thống dẫn : ∆P = ∆PBH + ∆Pms + ∆Pq + ∆Pl Trong : ∆PBH : trở lực dịng khí qua TBBH: ∆P = 0.11 ` L 0.28 (ω.ρ)1.7 = 0.11x (4 x1.395)1.7 d td 0.0063 = 91 Pa ∆Pms : trở lực ma sát dịng khí hệ thống dẫn khí ∆Pq : trở lực dịng khí qua quạt ta coi ∆Pms ≈ 0; ∆Pq ≈ ∆Pl : trở lực dịng khí tiết diện thu nhỏ hệ thống phân phối khí ∆Pl = ∑ ξ ∑ξ = ξ m ωn ρ + ξn ξn = 1.2 : hệ số trở lực cục ngoặc đột ngột dịng khí góc 90o ξm : hệ số trở lực cục trình đột thu  f ξ m = 0.51 − n fl     0.75 Giả sử kho ta có 18 lỗ cho khơng khí trở lại bên kho, lỗ có diện tích 0.07 m2 Vây : f n = 18x 0.07 = 1.26 m fl = Fkho = 72 m2 SVTH : MSSV: 42 Vậy ξm = 0.49 ωn : vận tốc khộng khí qua tiết diện nhỏ G kk Qo = ρ kk f n (h − h )ρ kk f n ( giả sử khơng khí qua lỗ ) = m/s ωn = Như vậy: ∆Pl = 11 Pa ∆P = 112 Pa Ta chọn loại quạt, loạiquạt hướng trục 6MH có thơng số sau ([1]) + Tốc độ :1440 rpm + Lưu lượng : m3/s + Cột áp : 178 Pa +Hiệu suất : 47 % 3.4.Tính tốn thiết bị hồi nhiệt (TBHN), 3.3.1.Các thông số ban đầu Từ thơng số tính tốn phần 3.1 ta có : STT Trạng thái Hơi vào TBHH Hơi TBHH Lỏng vào TBHH Lỏng TBHH Nhiệt độ Ký Giá trị hiệu (oC) tH1 -20 tH2 35 tL1 40 tL2 Ký hiệu hH1 hH2 hL1 hL2 Entalpi Giá trị (kj/kg) 738 548 502 Độ khô Ký hiệu x - Giá trị 0.98 - Bảng 3.8 : thơng số cần cho tính tốn TBHN Từ thơng số bảng ta có, phụ tải riêng cho TBHN: q HN = x ( h H − h 1" ) + (1 − x )(h H − h 1' ) Với h1’, h1” entalpi lỏng R22 đường bão hoà nhiệt độ o sôi = -25 C; h1’ = 473 kj/kg , h 1” = 692 kj/kg ⇒ q HN = 50.4 kj/kg o Nhiệt độ trung bình lỏng R22 bình hồi nhiệt : t L = 22 C Từ ta tra thơng số vật lý lỏng R22 TBHN: STT Ý nghĩa Khối lượng riêng SVTH : MSSV: Hệ số dẫn nhiệt Độ nhớt Chuẩn số Prantl Ký hiệu ρL (kg/m3) λ L 10-3 (W/m.K) υ L.10-6 (m2/s) Pr L Giá trị 1205 9.016 0.196 2.64 43 Bảng 3.9 : thông số lỏng TBHN Cịn thơng số q nhiệt ta cần thơng số bão hồ áp suất Po thông số nhiệt nhiệt độ t áp suất P o sau lấy trung bình STT ρH1” Hơi bão hồ Ký hiệu Giá trị (kg/m3) 9.1 ρH1 Hơi nhiệt Ký hiệu Giá trị (kg/m3) 8.77 λ H 1”.10-3 (W/m.K) 2.3 λ H 1.10-3 (W/m.K) 4.20 υ H 1”.10-6 (m2/s) Pr H 1” 1.25 0.67 υ H 1.10-6 (m2/s) Cp H Pr H 1.50 0.17 0.53 Trung bình Ký hiệu Giá trị ρ H (kg/m3) 8.94 -3 λ H 10 3.25 (W/m.K) υ H.10-6 (m2/s) 1.38 0.60 Pr H Bảng 3.10 :một số thông số TBHN Thể tích vào TBHN Vh = Qk = 07 x10 −3 m / s q k ρ h Thể tích lỏng vào TBHN Vl = Qk = 5.24 x10 −5 m / s q k ρ l 3.4.2 Tính kích thước chủ yếu bình hồi nhiệt Ta chọn ống xoắn trơn TBHN loại ống xoắn đồng có -2 + Đường kính ngồi : d ng = 17 mm = 1.7x10 m -2 + Đường kính : d tr = 13 mm = 1.3x10 m SVTH : MSSV: 44 Đường kính ngồi lõi D ta phải chọn cho : D 1> 8dng = 0.136 m Vì ta chọn D = 0.15 m Giả sử thiết bị có hai ống xoắn lồng vào nhau, cách δ = 1.5 mm đồng thời cách hai vách 1.5 mm phía Vây từ ta tính đuợc đường kính TBHN D = 0.227 m Diện tích hình vành khăn bình hồi nhiệt FHN = π D − D11 = 0.0228 m 2 ( ) Diện tích chốn chỗ hai cuộn xoắn : Fx = π 0.187 − 0.153 + 0.2.24 − 0.19 = 0.0201 m (( ) ( )) Vậy diện tích nhiệt qua : Fh = FHN − Fx = 0.0027 m * Tính tốn toả nhiệt phía Vận tốc TBHN : vh = Vh = 2.65 m/s Fh Ta có : Nu h = C Re mh Prhn ε z Với giá trị Re h = ta có αh = v h d ng νh = 32756 C=0.27;m=0.63;n=0.36;εz = 1, nên Nu h = 157 Nu h λ h = 300.1 W/m K d ng * Tính tốn toả nhiệt phía lỏng Vận tốc lỏng ống TBHN : 4Vl = 0.198 m/s 2πd tr v l d tr Ta có : Re l = ν = 13104 l vl = Nu l = 0.021 Re 0l.8 Prl0.43 ε l = 62.7 (εl =1 ) Vậy hệ số toả nhiệt phía lỏng chưa có hiệu chỉnh αl’ = 435 W/m K Bán kính cong trung bình cuộn xoắn : R tb = SVTH : MSSV: 0.153 + 0.187 + 0.19 + 0.224 = 0.1885 m 45 Hệ số hiệu chỉnh chuyển động xoắn ốc : ε x = + 1.8 d tr = 1.12 R tb Vậy hệ số toả nhiệt có hệ số hiệu chỉnh : αl = αl’.εx = 489 W/m K Hệ số truyền nhiệt tính cho bề mặt : K ng = d ng δ + + α l d tr λ α h δ = 0.002 m : bề dầy ống truyền nhiệt λ = 380 W/m.K : hệ số truyền nhiệt đồng ( vật liệu làm ống) nên Kng = 209.7 W/m K Nhiệt độ trung bình logarit : ∆t tb = ( t l − t h1 ) − ( t l1 − t h ) = 12.4 K  ( t l − t h1 )   ln ( t − t ) l h   Diện tích bề mặt truyền nhiệt TBHN: Fbg = Q hn = 1.25 m K ng ∆t tb Từ ta chọn TBHN sau ([3]): + Bề mặt truyền nhiệt : F ng = 1.34 m + Số ống xoắn : + Ống truyền nhiệt : d trxδ = 13x2 mm + Trọng lượng 41 kg TBHN phù hợp với yêu cầu 3.5 Tính chọn số thiết bị phụ khác hệ thống lạnh 3.5.1.Tính chọn tháp giải nhiệt cho hệ thống lạnh Với hệ thống lạnh thiết kế ta có + Lượng nhiệt cần trao đổi mơi trường :Q k = 15.9kW + Lưu lượng nước hệ thống : mw = Qk 15.9 = = 0.95 kg/s C( t w − t w1 ) 4.18x (36 − 32) với C = 4.18 KJ/s : nhiệt dung riêng nước o o tw1 = 32 C, tw1 = 36 C : nhiệt độ nước vào khỏi TBNT Theo [3] ta chọn tháp giải nhiệt quạt gió với thơng số sau : o + Phụ tải nhiệt ∆tw = C : Q = 20000 kcal/h = 23.2 kW + Lưu lượng khơng khí qua tháp q kk = 1.13 m /s SVTH : MSSV: 46 + Lượng nước xối tưới : m w = 1.11 kg/s + Công suất động điện cho quạt gió : 760 W + Trọng lượng 232 kg o + Như với điều kiện thực tế ta ∆tw = C gần ta cho lượng nhiệt mà tháp trao đổi Q tt = Q = 18.5 kW Như điều kiện mà tháp giải nhiệt mà ta cần coi thoả mãn 3.5.2 Bình chứa cao áp Với hệ thống chúng ta, cấp lỏng từ lên, thể tích bình chứa cao áp cần phải thoả điều kiện sau : VC = (1500 ÷ 2200 ).m R v VC : thể tích bình chứa cao áp(m ); v : thể tích riêng lỏng nhiệt -3 độ ngưng tụ, v = 0.883x10 m /kg; m R = 0.0632 kg/s : khối lượng mơi chất tuần hồn hệ thống Vậy ta chọn : VC = 2200.m R v = 0.123 m Ta chọn bình chứa cao áp có thơng số sau: + Chiều dài 0.2 m + Đường kính : 400 mm.Bề dầy thân : S = 10 mm + Trọng lượng : 250 kg + Thể tích thiềt bị : 0.18 m * Tính kiểm tra cho bình chứa cao áp Giả sử thông số ban đầu cần tính cho bình chứa cao áp nhiệt độ tính tốn áp suất tính tốn p tt = N/mm vật liệu chế tạo bình chứa làm từ thép CT3 Vì : [ p] = 2[σ]ϕ h S = 4.15 N/mm > p tt = N / mm D tr + S Vậy với bề dầy vỏ đủ điều kiện bền cho bình chứa cao áp 3.5.3 Tính chọn đường ống Đường kính ống dẫn hệ thống tính theo cơng thức: d tr = 4m R π.ω.ρ Ta có : lưu luợng R22 tuần hồn hệ thống m R = 0.0632 kg/s SVTH : MSSV: 47 ρ : khối lượng riêng R22 ω : vận tốc R22 hệ thống * Với đường hút máy nén : + Ta chọn ω = 10 m/s + ρ = kg/m Vậy dtr = 0.033 m * Với đường đẩy máy nén : + Ta chọn ω = 10 m/s + ρ = 41.7 kg/m Vậy dtr = 0.0014 m * Với đường ống từ lỏng cao áp đến van tiết lưu : + Ta chọn ω = m/s + ρ = 1132 kg/m Vậy dtr = 0.0084 m * Ta chọn lại đường kính ống cho phù hợp với tiêu chuẩn ống Tên gọi Đường hút Đường đẩy Đến van tiết lưu Đường kính chọn dtrxδ ( mm) 36x2 12x3 10x2.5 Vận tốc R22 tính lại ω ( m/s) 8.87 14 0.71 Các vận tốc tính lại phù hợp với tiêu chuẩn vận tốc môi chất ống theo ([3] SVTH : MSSV: 48 CHƯƠNG IV : ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ 4.1 Đánh giá sơ giá thành hệ thống 4.1.1.Đánh giá giá thành thiết bị Trong hệ thống mà ta vừa đề cập đây, thiết bị tính chọn cịn nhiều thiết bị khác chưa đề cập : + Bình tách dầu + Bình chứa dầu + Phin lọc lỏng đặt trước van tiết lưu phin lọc đặt trước máy nén + Các loại van khác : van chặn , van điều chỉnh tay ,van điện từ,van tiết lưu + Các loại Rơle khác Vì đánh giá giá thành thiết bị phải tính đến chúng Ta đánh giá sơ giá thành thiết bị hệ thống bảng : STT 10 11 12 Tên thiết bị Số lượng Đơn giá Máy nén 40 Thiết bị ngưng tụ 24 Thiết bị bay 70 Van tiết lưu nhiệt Thiết bị hồi nhiệt 15 Tháp giải nhiệt Bình tách dầu Bình chứa dầu Bình chứa cao áp Phin lọc 1 Các van 15 0.2 Rơle Tổng cộng (Triệu đồng) Thành tiền Ghi 40 F8W2A 24 KTP-6 70 15 5 180 * Đơn vị tính : Triệu đồng Tuy ta bảng ta cịn chưa tính đến các thiết bị khác đường ống , dây dẫn… yếu tố phát sinh khác Vì ta cần tính thêm 10% Như ta giá thành hệ thống thiết bị khoảng 198 triệu dồng SVTH : MSSV: 49 4.1.2.Đánh giá giá thành kho lạnh: -Vì ta sử dụng kho xây ta tính giá thành xây kho theo giá xây dựng.Tổng diện tích xây dựng kể kho lạnh phòng khác gần 100 m +Đơn giá xây nhà có dạng ta cần khoảng 400 ngàn/m +Như giá xây kho khoảng 40 triệu đồng -Ngoài giá vật liệu cách nhiệt cách nhiệt cho trần khoảng 40 đồng/kg +Tổng thể tích khối vật liệu cách ẩm khoảng 26 m Khối lượng riêng khoảng 50 kg/m Như khối lượng vật liệu cách nhiệt chừng khoảng 1300 kg + Như giá vật liệu cách nhiệt cho trần khoảng 52 triệu đồng -Tương tự giá vật liệu cách nhiệt cho khoảng 40 ngàn đồng/kg +Tổng thể tích khối vật liậu cách ẩm khoảng 15 m Khối lượng riêng khoảng 100 kg/m3 Như khối lượng vật liệu cách nhiệt chừng khoảng 1500 kg + Như giá vật liệu cách nhiệt cho trần khoảng 60 triệu đồng Vậy giá vật liệu cách nhiệt khoảng 102 triệu Như vây cho phí cho xây kho cách nhiệt khoảng 142 triệu đồng.Ta cần lấy hệ số an toàn cho chi phi phát sinh khoảng 1.2 Như giá xây kho vào khoảng 170 triệu *** Như chi tổng chi phí cho xây kho thiết bị khoảng 368 triệu đồng 4.2 Kết luận Sau trình tính tốn em hồn thành cơng việc giao tính tốn thiết kế kho lạnh bảo quản thuỷ sản Trong q trình tính tốn có số thơng số sdo khơng tìm nguồn tài liệu xác em phải giả sử ước lượng; mạc khác thời gian có hạn, trình độ cịn hạn chế chưa có kinh nghiệm thực tế q trình thực khơng thể tránh sai sót định Tuy nhiên, hy vọng sau hồn thành Mơn học Đồ án em có thêm kinh nghiệm q trình thực công việc thực tế sau SVTH : MSSV: 50 Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Đức Lợi -Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh-NXB Khoa học kỹ thuật- 2002 [2] Trần Hùng Dũng, Trần Văn Nghệ-Quá trình & thiết bị CNHH-Tập 11- Đh Bách khoa Tp Hồ Chí Minh-1994 [3] Trần Thanh Kỳ- Máy lạnh- NXB Giáo Dục-1994 [4] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ-Kỹ thuật lạnh sở-NXB Giáo dục-2002 [5] Hồng Đình Tín-Thiết bị truyền nhiệt-ĐH Bách khoa Tp Hồ Chí Minh 2003 [6] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ-Tự động hoá hệ thống lạnh - NXB Giáo dục-1998 [7] Nhiều tác giả-Sổ tay trình & thiết bị CNHH-NXB Khoa học & kỹ thuật,Tập I&II-1999 [8] Phạm Văn Bơn, Nguyễn Đình Thọ-Q trình thiết bị CNHH-Tập -Quá trình thiết bị truyền nhiệt-NXB Đh Quốc gia Tp Hồ Chí Minh-2003 [9] Hồng Đình Tín, Bùi Hải-Bài tập Nhiệt động lực học truyền nhiệt-Đh Bách Khoa-1994 [10] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ- Môi chất lạnh-NXB Giáo Dục-1998 [11] Hồ Lê Viên –Thiết kế tính tốn chi tiết thiết bị hoá chất-NXB Khoa học kỹ thuật-1978 SVTH : MSSV: 51 ... biến sản phẩm thuỷ hải sản địi hỏi có giai đoạn cấp đơng bảo quản đơng sau đó, u cầu kho lạnh bảo quản thuỷ hải sản yêu cầu bắt buộc Yêu cầu bảo quản sản phẩm : SVTH : MSSV: Vì sản phẩm thuỷ sản. .. TÍNH TỐN CHO KHO LẠNH 2.1.Tính tốn diện tích kho Các thơng số cho ban đầu + Dung tích kho lạnh :M=50 + Sản phẩm bảo quản : hải sản Vì thực kho bảo quản lạnh dùng để bảo quản nhiều loại sản phẩm... có nhiều sản phẩm thực phẩm quý, không bảo quản lạnh dễ dàng phẩm chất bị hỏng, sản phẩm xuất mạnh thuỷ sản? ?? Với Đồ án môn học QT&TB nhiệm cụ em thiết kế kho lạnh để bảo quản đông thuỷ sản Đây