MỤC LỤC
Chương 1: Tính toán phụ tải nhiệt 4
1. Chi phí lạnh để tạo đá 4
2. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che 4
3. Tổn thất nhiệt do vận hành 5
4. Công suất lạnh của máy nén 6
Chương 2: Tính toán chu trình và chọn máy nén 6
1. Chọn các thông số làm việc 6
1.1 Chọn tác nhân lạnh cho quá trình 6
1.2 Chọn chế độ làm việc 6
2. Chu trình lạnh 8
3. Tính toán chu trình lạnh và chọn máy nén 9
3.1 Tính chu trình lạnh 9
3.2 Chọn máy nén 10
Chương 3: Tính toán thiết bị chính 12
1. Tính toán thiết bị ngưng tụ 12
1.1 Tính toán truyền nhiệt phía trong ống 14
1.2 Tính toán truyền nhiệt phía ngoài ống 16
1.3 Chọn thiết bị ngưng tụ 17
2. Tính toán thiết bị bốc hơi 17
2.1 Tính toán mật độ truyền nhiệt từ nước làm đá vào vách 17
2.2 Tính toán mật độ truyền nhiệt từ vách vào môi chất lạnh 19
2.3 Xác định bề mặt truyền nhiệt 20
2.4 Tính thời gian tạo đá và số vòng quay của dao 20
Chương 4: Tính toán cách nhiệt cách ẩm 21
1. Tính cách nhiệt cách ẩm cho thiết bị bốc hơi 21
2. Tính cách nhiệt cách ẩm cho tường kho trữ đá 22
2.1 Tính toán cách nhiệt 23
2.2 Kiểm tra đọng ẩm 23
3. Tính cách nhiệt cách ẩm cho trần kho trữ đá 24
3.1 Tính toán cách nhiệt 24
3.2 Kiểm tra đọng ẩm 25
4. Tính cách nhiệt cách ẩm cho nền kho trữ đá 26
4.1 Tính toán cách nhiệt 27
4.2 Kiểm tra đọng ẩm 27
Tài liệu tham khảo
29 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 2395 | Lượt tải: 4
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Thiết kế máy sản xuất nước đá vảy năng suất 10 tấn/ngày, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO COÄNG HOØA XAÕ HOÄI CHUÛ NGHÓA VIEÄT NAM
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA Ñoäc laäp – Töï do – Haïnh phuùc
Thaønh phoá Hoà Chí Minh
Khoa: Coâng ngheä Hoùa & Thöïc phaåm
Boä moân: Quaù trình vaø Thieát bò
BÀI TẬP LỚN
MOÂN HOÏC: KỸ THUẬT LẠNH. MAÕ SOÁ: 605063
Hoï vaø teân sinh vieân: Vũ Tiến Dũng
Lôùp: HC06MB
Ngaønh (neáu coù): Quá Trình & Thiết Bị
Ñaàu ñeà ñoà aùn: Thiết kế máy sản xuất nước đá vảy năng suất 10 tấn/ngày
Nhieäm vuï:
Thiết kế quy trình và tính toán các thiết bị chính
Noäi dung caùc phaàn tính toaùn:
Xem ôû phaàn muïc luïc
Caùc baûn veõ vaø ñoà thò (loaïi vaø kích thöôùc baûn veõ):
Goàm 1 baûn veõ A1: Baûn veõ quy trình coâng ngheä
Ngaøy giao bài tập lớn:
Ngaøy hoaøn thaønh:
Ngaøy baûo veä hay chaám:
Ngaøy thaùng naêm 2009
CHUÛ NHIEÄM BOÄ MOÂN NGÖÔØI HÖÔÙNG DAÃN
(Kyù vaø ghi roõ hoï teân) (Kyù vaø ghi roõ hoï teân)
MỤC LỤC
Chương 1: Tính toán phụ tải nhiệt 4
1. Chi phí lạnh để tạo đá 4
2. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che 4
3. Tổn thất nhiệt do vận hành 5
4. Công suất lạnh của máy nén 6
Chương 2: Tính toán chu trình và chọn máy nén 6
Chọn các thông số làm việc 6
Chọn tác nhân lạnh cho quá trình 6
Chọn chế độ làm việc 6
Chu trình lạnh 8
Tính toán chu trình lạnh và chọn máy nén 9
Tính chu trình lạnh 9
Chọn máy nén 10
Chương 3: Tính toán thiết bị chính 12
1. Tính toán thiết bị ngưng tụ 12
Tính toán truyền nhiệt phía trong ống 14
Tính toán truyền nhiệt phía ngoài ống 16
Chọn thiết bị ngưng tụ 17
2. Tính toán thiết bị bốc hơi 17
Tính toán mật độ truyền nhiệt từ nước làm đá vào vách 17
Tính toán mật độ truyền nhiệt từ vách vào môi chất lạnh 19
Xác định bề mặt truyền nhiệt 20
Tính thời gian tạo đá và số vòng quay của dao 20
Chương 4: Tính toán cách nhiệt cách ẩm 21
Tính cách nhiệt cách ẩm cho thiết bị bốc hơi 21
Tính cách nhiệt cách ẩm cho tường kho trữ đá 22
Tính toán cách nhiệt 23
Kiểm tra đọng ẩm 23
Tính cách nhiệt cách ẩm cho trần kho trữ đá 24
Tính toán cách nhiệt 24
Kiểm tra đọng ẩm 25
Tính cách nhiệt cách ẩm cho nền kho trữ đá 26
Tính toán cách nhiệt 27
Kiểm tra đọng ẩm 27
Tài liệu tham khảo
Chương 1. Tính toán phụ tải nhiệt
Tổng tổn thất lạnh được tính như sau
Trong đó
Qđ: Chi phí lạnh dùng để tạo đá, kW
Q1: Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che
Q2: Tổn thất nhiệt do vận hành
Chi phí lạnh dùng để tạo đá
Qđ = G.q0
G: năng suất lạnh theo khối lượng sản phẩm nước đá kg/s
q0: Nhiệt lượng cần làm lạnh 1kg nước xuống nhiệt độ yêu cầu
Trong đó: nhiệt độ nước vào t1 = 200C , nhiệt độ nước bắt đầu đông đặc t0 = 00C, nhiệt độ đá thành phẩm t2 = -70C.
qo = Cpn.(t1-t0) +rđđ + Cpđ(t0 –t2)
với: Cpn lấy tại nhiệt độ trung bình , Cpn = 4,189 kJ/kg.K
Cpđ lấy tại nhiệt độ trung bình , Cpđ = 2,09kJ/kg.K
rđđ: Nhiệt đông đặc kJ/kg, rđđ = 333,6 kJ/kg
Vậy:
qo = Cpn.(t1-t0) +rđđ + Cpđ(t0 –t2) = 4,189.(20-0) +333,6 + 2,09[0 – (- 7)] = 432,01 kJ/kg
Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che
Ta có dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che tức là dòng nhiệt tổn thất khi nhiệt truyền từ môi trường bên ngoài vào trong cối đá qua các lớp cách nhiệt
Q1 = K.Dt.L, W
Trong đó:
K, w/mK – hệ số truyền nhiệt tổng quát theo chiều cao thân trụ
Dt, K – chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa môi trường bên ngoài và bên trong cối
L, m – chiều cao cối đá
Với:
Trong đó , W/m2K là hệ số cấp nhiệt từ không khí bên ngoài tới bề mặt cách nhiệt và hệ số cấp nhiệt từ không khí bên trong cối tới bề mặt tạo băng
,W/mK – là hệ số dẫn nhiệt qua các lớp cách nhiệt i
d1, d2, - đường kính ngoài và trong của cối đá
di, m- đường kính lớp cách nhiệt thứ i
Dt = t1 – t2 , với t1,t2 là nhiệt độ môi trường trong và ngoài cối đá
Do tang trống có hai lớp một lớp cách nhiệt là polyurethan và lớp ngoài là thép X18H10T và và hệ số dẫn nhiệt của X18H10T và hệ số cấp nhiệt phía trong tang trống lớn hơn rất nhiều so với hai hệ số cấp nhiệt không khí bên ngoài và hệ số dẫn nhiệt polyurethan nên ta bỏ qua hai đại lượng này, khi đó
Với: = 23,3W/m2K
Chọn sơ bộ đường kính trong, ngoài và chiều cao của tang trống
d1 = 1m, d2 = 0,8m, L = 1,2m (bề dày 0,1m = 100mm và bề dày lớp thép ko đáng kể)
le = 100mm
Q1 = K.Dt.L = 4,87.(20-(-15)).1,2 = 204,6W
Tổn thất nhiệt do vận hành
Q2: Chỉ tính cho một bóng đèn chiếu sáng mà bỏ qua lượng nhiệt sinh ra bởi dao nạo
Q2 = A.F = 1,2.9,6 = 11,52W, ta chọn 1 bóng đèn 15W
Hay Q2 = 15W
A: công suất chiếu sáng riêng, W/m2, với phòng lạnh bảo quản ta chọn A = 1,2
F: diện tích phòng, ta chọn: rộng 2400mm, dài 4000mm, cao 3000mm. F =9,6m
Công suất lạnh của máy nén
Với k: hệ số kể đến tổn thất đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh, với nhiệt độ bốc hơi t0 = - 200C ta chọn k = 1,06
b: hệ số thời gian làm việc của kho lạnh, đối với máy đá vảy làm việc liên tục ta chọn b = 1
Chương 2. Tính toán chu trình và chọn máy nén
Chọn các thông số làm việc
Chọn tác nhân lạnh cho quá trình
Chọn tác nhân lạnh là Freon 22 kí hiệu R22
Chọn chế độ làm việc
Chọn nhiệt độ sôi môi chất lạnh là t0 = – 200C tương ứng với áp suất bốc hơi là 2,4472 bar
Chọn nhiệt độ ngưng tụ
Giải nhiệt bằng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt với nhiệt độ không khí chọn ở tỉnh Ninh Bình và có các thông số về nhiệt độ và độ ẩm như sau:
Tỉnh
Nhiệt độ, 0C
Độ ẩm
Trung bình
cả năm
Mùa hè
Mùa đông
Mùa hè
Mùa đông
Ninh Bình
23,5
37,0
9,9
81
83
Chọn nhiệt độ và độ ẩm vào mùa hè để tính. Nhiệt độ bầu ướt tra từ giản đồ không khí ẩm
tư = 340C, tw1, tw2 là nhiệt độ nước vào và ra tháp giải nhiệt. Chọn nhiệt độ nước ra khỏi tháp tw1 cao hơn nhiệt độ bầu ướt không khí khoảng 30C - 50C , ta chọn 40C
tw1 = tư + Dtư = 34 + 4 = 380C
Nhiệt độ nước vào tháp giải nhiệt nước tuần hoàn, chọn Dtw = 40C
tw2 = tw1 +Dtw = 38 + 4 = 420C
Nhiệt độ ngưng tụ lấy cao hơn nhiệt độ nước vào tháp giải nhiệt 20C
tk = tw2 + 2 = 42 +3 = 450C
Tương ứng với áp suất ngưng tụ là 17,286 bar
Vậy nhiệt độ ngưng tụ hơi môi chất lạnh trong thiết bị ngưng tụ tk = 450C
Nhiệt độ quá nhiệt tqn
Độ quá nhiệt khi sử dụng thiết bị hồi nhiệt đạt Dtqn = 20 – 250C, chọn 250C đối với R22
Vậy tqn = 25+ (-20) = 50C
Trong đó độ quá nhiệt của hơi môi chất lạnh khi qua thiết bị bốc hơi và đường ống là
t1* –t1’’ = 5 - 100C, chọn t1* –t1’’ = 100C
Nhiệt độ quá lạnh tql
Cân bằng nhiệt cho thiết bị hồi nhiệt ta có Glvào.(hlvào - hlra) = Ghvào.(hhvào - hhra)
thra
thvào
tlra
tlvào
Với lưu lượng lỏng và hơi như nhau ta có
hlvào - hlra = hhvào - hhra hay h3’ –h3 = h1 –h1* như trên đồ thị lgP – h
h3’ –h3 = h1 –h1* suy ra h3 = h3’ – (h1 –h1* ) = 557 – (715-705) = 547 kJ/kg vậy ta suy ra được điểm 3
Chu trình lạnh
Bảng tổng hợp kết quả từ đồ thị trên
Điểm
T(°C)
P(bar)
h(kJ/kg)
v(m3/kg)
Trạng thái
1’’
-20
2,4472
695
0,1
Hơi bão hòa khô
1*
-10
2,4472
705
0,105
Hơi quá nhiệt
1
5
2,4472
715
0,11
Hơi quá nhiệt
2
93
17,286
768
0,015
Hơi quá nhiệt
2’’
45
17,286
716
0,012988
Hơi bão hòa
3’
45
17,286
557
Lỏng bão hòa
3
30
17,286
547
Lỏng quá lạnh
4
-20
2,4472
547
0,025
Hơi ẩm
Tỉ số nén P = 7,06 < 12, Hiệu áp suất DP = 1,48Mpa < 1,67MPa vậy chọn chu trình máy lạnh một cấp
Quá trình làm việc
1’’ – 1* : quá trình quá nhiệt hơi hút.
1* – 1 : quá trình quá nhiệt hơi hút.
1 – 2 : quá trình nén đoạn nhiệt.
2 – 2’ : quá trình hạ nhiệt độ sau khi nén đến nhiệt độ ngưng tụ.
2’ – 3’: quá trình ngưng tụ đẳng nhiệt, đẳng áp.
3’ – 3: quá trình quá lạnh.
3 – 4: quá trình tiết lưu.
4 – 1’’: quá trình bốc hơi
Tính toán chu trình lạnh và chọn máy nén
Tính chu trình lạnh
Năng suất lạnh riêng khối lượng q0 = h1’’ – h4 = 695 – 547 = 148 kJ/kg
Năng suất lạnh riêng thể tích
Công nén riêng l = h2-h1 = 768 -715 = 53 kJ/kg
Năng suất nhiệt riêng qk = h2 –h3 = 768 – 547 = 221 kJ/kg
Hệ số lạnh của chu trình
Hiệu suất exergy
Với nhiệt độ ngưng tụ Tk, nhiệt độ bốc hơi T0 tính theo độ Kenvin
Tính chọn máy nén
Lưu lượng hơi hút thực tế
Thể tích hơi hút thực tế Vtt = G0.n1 = 0,36.0,11 = 0,039m3/s
Hiệu suất thể tích của máy nén
theo Hình 4.7 trang 64 (1) với tỉ số nén 7,06
ta có l = 0,67
Thể tích hút lý thuyết (thể tích do pittong quét)
Công nén đoạn nhiệt Ns = G0.l = 0,36.53 = 19,08 KW
Công nén chỉ thị
Tính hi theo công thức Levin
Với lw = T0/Tk, và hệ số thực nghiệm b = 0,0025 đối với freon
Công suất hữu ích Ne = Ni + Nms
Nms = Vtt*pms
Vtt: thể tích hút thực tế.
pms : công suất ma sát riêng
Do máy sử dụng hơi freon có pms biến thiên từ 0,039 - 0,069 Mpa
Chọn pms = 54 Kpa
Nms = Vtt.pms = 0,039.54= 2,016 kW
Ne = Ni + Nms = 22,44 + 2,016 = 24,456 kW
Công suất động cơ điện
Hiệu suất truyền động htđ = 0,95
Hiệu suất động cơ điện hel = 0,85
Suy ra
Hiệu suất chung
Công suất lắp đặt đông cơ phải lớn hơn công suất động cơ điện, ta chọn Nlđ = 1,5.Nel = 45,45 kW Từ thể tích hơi hút lý thuyết tra bảng 4.3a (1) chọn máy nén F6WA2 của hãng Mycom – Nhật Bản.
Chương 3. Tính thiết bị chính
Tính Toán thiết bị ngưng tụ
Chọn loại thiết bị ngưng tụ là thiết bị ngưng tụ ống chùm nằm ngang, các thông số như sau
Lượng nhiệt cần trao đổi (lượng nhiệt môi chất lạnh ngưng tụ tỏa ra cho chất giải nhiệt) Q = qk.G0 = 221.0,36 = 79,56 kW
Chọn loại thiết bị ngưng tụ vỏ ống nằm ngang nước giải nhiệt đi trong ống, hơi môi chất lạnh đi ngoài ống
Chọn ống trao đổi nhiệt là ống đồng có cánh:
Đường kính trong của ống dt = 14mm = 1,4.10-2m
Đường kính ngoài ống (chân cánh tản nhiệt) dn = 16,5mm = 1,65.10-2m
Đường kính ngoài của cánh dc = 20mm = 2.10-2m
Bước cánh Sc = 2mm = 2.10-3m
Bề dày cánh ở đỉnh dd = 0,3mm = 3.10-4m
Bề dày cánh ở gốc d0 = 0,4mm = 4.10-4m
Góc ở đỉnh cánh a = 350
Từ các số liệu trên ta tính các thông số cho 1m chiều dài ống
Diện tích phần cánh đứng:
Diện tích bề mặt phần ống không có cánh :
Diện tích bề mặt bên ngoài của ống truyền nhiệt:
Diện tích bề mặt trong của ống truyền nhiệt:
ftr = p.dtr2 = 0,0415 m2/m
Chiều cao dẫn xuất của cánh :
Hệ số làm cánh : b = fng/ftr = 2,63
Hiệu nhiệt độ trung bình logarit Dtlog
Với Dtmax = tk –tw1 = 45 – 38 = 7
Dtmin = tk – tw2 = 45 - 42 = 3
Suy ra:
Tính toán truyền nhiệt phía trong ống (phía nước giải nhiệt)
Nhiệt độ trung bình của nước giải nhiệt đi trong ống
Các thông số phía nước giải nhiệt được tra theo nhiệt độ trung bình này
STT
Ý nghĩa
Kí hiệu
Giá trị
1
Khối lượng riêng
rw (kg/m3)
991,5
2
Nhiệt dung riêng
cpw (kJ/kg.K)
4,178
3
Hệ số dẫn nhiệt
lw .102 (W/m.K)
63,61
4
Độ nhớt động học
nw.106(m2/s)
0,642
5
Chuẩn số Prantl
Prw
4,20
Lượng nước cần thiết để giải nhiệt:
Chọn vận tốc nước đi trong ống w = 2 m/s
Số ống truyền nhiệt trong một lối
Chọn số ống trong một lối là 16
Tính lại vận tốc trong ống
Chuẩn số Reynolds
Ta thấy Re = 52305,3 > 10000 vậy chế độ chảy trong ống là chảy rối
Chuẩn số Nu
Với tỉ số Pr/Prt là ảnh hưởng của hướng dòng nhiệt, đối với quá trình làm nguội và ngưng tụ thì Pr/Prt < 1 nhưng với chênh lệch nhiệt độ không lớn giữa nhiệt độ thành ống và nhiệt độ lưu chất bên trong nên ta coi Pr/Prt = 1. Và hệ số hiệu chỉnh tính đến ảnh hưởng của chiều dài và đường kính ống e1, chọn e1 = 1,1
Ta có
Tính mật độ dòng nhiệt qua vách và phía nước
Chọn tổng nhiệt trở của vách và cặn
Vậy qw = A(Dttb- Dtv)
Với Dtv = tk – tv; tv nhiệt đô vách của ống trao đổi nhiệt
Nên qw = 2760,1(5,77- Dtv)
chọn sô bộ : Dtv = 0,3 Dttb
Nên : q’w = 0,7.A. Dttb = 11148,18 (W/m2)
Ta chọn bố trí các ống truyền nhiệt trên mặt sàn theo các tam giác đều và theo các cạnh hình lục giác, nên số ống bố trí theo đường chéo lớn nhất của lục giác đều m
k = l/D : tỉ số chiều dài và đường kính của TBNT; ta chọn giả sử k = 8.
Chọn S = 1,3.dc = 1,3 . 2.10-2 = 0,026m
Từ công thức trên ta tính được m = 10,58; làm tròn m đến số lẻ gần nhất m = 11
Số hàng theo chiều ống đứng nz = m =11
Tính toán truyền nhiệt phía ngoài ống (phía môi chất ngưng tụ).
STT
Ý nghĩa
Ký hiệu
Giá trị
1
Nhiệt ngưng tụ
r (kJ/kg)
160
2
Độ nhớt động học
n.106(m2/s)
0,196
3
hệ số dẫn nhiệt
l.102(W/m.K)
7,67
4
Khối lượng riêng
r (kg/m3)
1108
Bảng 3.3 : các thông số vật lý của môi chất lạnh R22 ở nhiệt độ ngưng tụ tk = 450C
Ta có công thức tính hệ số cấp nhiệt với môi chất ngưng tụ như sau
Với g = 9,81 m/s2: gia tốc trọng trường.
Yc : hệ số khi kể tới các điều kiện ngưng tụ khác nhau trên mặt cánh đứng và phần bề mặt ống nằm ngang không có cánh:
b: hệ số tạo cánh (b = 2,63)
Như vậy ta có hệ phương trình sau cho TBNT :
Giải ra ta được
Diện tích bề mặt truyền nhiệt phía trong là
Diện tích bề mặt truyền nhiệt phía ngoài Fn = bFtr = 2,63.7,58 = 20m2
Vậy chiều dài của một ống là
Chọn thiết bị ngưng tụ
Với Qk = 79,56 kW ta chọn thiết bị ngưng tụ KTP -25 có các thông số
Kiểu
Bề mặt ngoài thực tế Fng,m2
Chiều dài ống,m
Đường kính vỏ, mm
Số ống
Số lối
Phụ tải lớn nhất
KTP-25
30
1,5
404
135
4
105
Thiết bị bốc hơi
Thiết bị bốc hơi là bình hai vỏ đứng, tiết diện phần môi chất lạnh đi là tiết diện vành khăn. Môi chất lạnh đi phía trong thu nhiệt và làm kết đông đá, đá được dao cạo cạo rơi xuống buồng chứa.
Tính chất vật lý của nước đá:
Khối lượng riêng 916,8kg/m3
ẩn nhiệt đóng băng r = 334,6 kJ/kg
Nhiệt dung riêng của nước đá Cpđ = 2,09 kJ/kg
Hệ số dẫn nhiệt của nước đá l = 2,22 W/m.K
Tính toán mật độ truyền nhiệt từ nước làm đá vào vách phía bốc hơi
Hệ số cấp nhiệt của nước
Các thông số vật lý của nước tại 200C(nhiệt độ nước vào làm đá)
STT
Ý NGHĨA
KÍ HIỆU
GIÁ TRỊ
1
Độ nhớt động học
nw.106, m2/s
1,00
2
Khối lượng riêng
rw, kg/m3
998,2
3
Chuẩn số Prantl
Prw
7,02
4
Hệ số dẫn nhiệt
lw.102, W/m.K
59,80
5
Nhiệt dung riêng
Cpw, kJ/kg.K
4,18
Ta có:
Trong đó :
Dtb: đường kính trung bình của tang trống, m. Chọn sơ bộ ban đầu Dtb= 0,9m Z: số lưỡi dao cạo
a1: hệ số cấp nhiệt cua nước vào vách bốc hơi, W/m2.K
l: hệ số dẫn nhiệt của nước, W/m.K
Với:
n = 5 vòng/ phút. số vòng quay của dao cạo đá
n = 10-6 m2/s. Độ nhớt động lực học của nước làm đá
Tính Nu bằng phương trình chuẩn số thực nghiệm
Tổng nhiệt trở của lớp cáu
Chọn
Mật độ dòng nhiệt truyền từ nước làm đá vào bề mặt bốc hơi
Tính toán mật độ truyền nhiệt từ vách phía bốc hơi vào môi chất lạnh
Hệ số cấp nhiệt phía môi chất lạnh
Trong đó
Với số liệu tra ở to=-20oC
Và
Xác định bề mặt truyền nhiệt
Giải hệ phương trình
Chi phí lạnh sản xuất nước đá Q = 53,23 kW ta tính được diện tích bề mặt truyền nhiệt
Chọn D = 1,2 m suy ra chiều cao H = 0,92m
Tính thời gian tạo đá và số vòng quay của dao cạo đá
Thời gian đông đá
Trong đó
Ẩn nhiệt đóng băng của nước làm đá: r = 306.103kJ/m3
Nhiệt độ nước vào làm đá: t1= 20oC
Nhiệt độ sôi môi chất lạnh: t2= - 20oC
Hệ số dẫn nhiệt của nước đá: ld= 2,22 W/mK
Bề dày lớp đá: dd = 0,002m
Hệ số dẫn nhiệt của thép không rỉ: lM =17,5 W/mK
Bề dày lớp thép không rỉ: dM = 0,006m
Hệ số cấp nhiệt của nước: a1 = 509,13 W/m2K
Tốc độ quay của dao cạo đá
t = 21,22 s, ta chọn số vòng quay n = 20s/vòng
Góc tạo bởi dạo cạo đá và vòi phun nước
Dao cạo và vòi phun nước quay cùng vận tốc và dao cạo ở phía trước cách vòi phun một góc 220
Chương 4. Tính cách nhiệt, cách ẩm
Tính cách nhiệt cách ẩm cho tang trống làm đá (thiết bị bay hơi)
Vật liệu
( m )
Thép
Bitum
Bitum
Thép
Thép
Bitum
Bitum
Polyurethan rót ngập
Thép
(W/mK)
Thép
2x 0,002
Bitum
46,5
Bitum
2x 0,001
0,18
Bọt xốp Polyurethan
0,023
K= 0,26 (hệ số truyền nhiệt qua vách chọn theo to = -20°C )
a1 = 23,3 W/m2.K (hệ số cấp nhiệt từ môi trường ngoài đến vách)
a2 = 1515,03 W/m2.K (hệ số cấp nhiệt phía môi chất sôi bay hơi )
Chọn bề dày lớp polyurethan 0,1m = 100mm
Tính lại hệ số truyền nhiệt tổng quát
Kiểm tra điều kiện đọng sương
Vách sẽ không bị đọng sương nếu nhiệt độ vách lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi
trường hoặc hệ số truyền nhiệt đọng sương ks lơn hơn kt
Ta thấy ks > kt vậy không có hiện tượng đọng sương
Tính cách nhiệt, cách ẩm cho tường kho trữ đá
SST
Vật liệu
( m )
W/.m.k
g/m.h.mmHg
1,3,6
Vữa xi măng
0,01
0,9
0,012
2
Tường gạch
0,1
0,82
0,014
4
Bitum
0,003
0,756
0,000115
4
Styropor
0,043
0,001
Tính toán cách nhiệt
Hệ số truyền nhiệt vách trong: K = 0,28 W/m2 .K
Hệ số cấp nhiệt nhiệt α1 = 23.3 W/m2. K
α2 = 8 W/m2 .K
Chọn bề dày lớp Styropro dcn = 0,15m
Tính lại hệ số truyền nhiệt tổng quát
Chọn cho tường là 0,15m, có thể chọn 3 tấm styropor mỗi tấm dày 0,05m bề dày cách nhiệt
Tính toán kiểm tra đọng sương
Kho lạnh sẽ không bị đọng sương nếu nhiệt độ vách ngoài của kho lớn hơn nhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài
Hay hệ số truyền nhiệt tổng quát nhỏ hơn hệ số truyền nhiệt đọng sương
k <ks
Ta thấy k < ks vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt tường kho
Tính toán kểm tra đọng ẩm
Để ẩm không ngưng tụ thì trở lực dẫn ẩm qua tường phải lớn hơn trở lực dẫn ẩm tối thiểu Rn < R
Png, Ptr lần lượt là áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí phía ngoài và trong kho lạnh
Trở lực dẫn ẩm
Ta thấy R > Rn, vậy không có hiện tượng ngưng tụ ẩm trong tường
Cách nhiệt cách ẩm cho trần phong trữ đá
Tính toán cách nhiệt cho trần
SST
Vật liệu
d ( m )
l W/m.K
m, g/m.h.mmHg
1, 3, 6
Vữa xi măng
0.01
0.9
0,012
2
Bê tông cốt thép
0.1
1.55
0,014
4
Bitum
0.003
0.756
0,000115
5
styropor
0.043
0,001
Hệ số truyền nhiệt vách ngoài: k = 0,26 W/m2 .K
Hệ số cấp nhiệt: α1 = 23,3 W/m2. K
: α2 = 8 W/m2 .K
Bề dày cách nhiệt:
Chọn bề dày tổng là 0,15m, gồm 3 lớp có bề dày 0,05m sử dụng tấm cách nhiệt styropor 1m x 0.5m x 0.05m
Hệ số truyền nhiệt thực:
K <Ks = 2,66, nên trần không bị đọng sương
Kiểm tra đọng ẩm cho trần
Để ẩm không ngưng tụ thì trở lực dẫn ẩm qua tường phải lớn hơn trở lực dẫn ẩm tối thiểu Rn < R
Png, Ptr lần lượt là áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí phía ngoài và trong kho lạnh
Trở lực dẫn ẩm
Ta thấy R > Rn, vậy không có hiện tượng ngưng tụ ẩm trong trần
Tính cách nhiệt cách ẩm cho nền phòng trữ đá
Vật liệu
di, m
li ,W/mK
m, g/m.h.mmHg
1.Lớp vữa
0,02
0,9
0,012
2.lớp bê tông
0,1
1,55
0,014
3.Lớp styropor
0,043
0,001
4.Bitum cách ẩm
0,003
0,765
0,000115
5.Bê tông nền móng
0,2
1,55
0,014
Tính toán cách nhiệt cho nền
Hệ số truyền nhiệt qua vách ngoài K = 0,26 W/m2.K
Hệ số cấp nhiệt qua vách trong α2 = 8 W/m2 .K
Bề dày cách nhiệt:
Chọn bề dày tổng là 0,15m, gồm 3 lớp có bề dày 0,05m sử dụng tấm cách nhiệt styropor 1m x 0.5m x 0.05m
Hệ số truyền nhiệt thực:
K <Ks = 2,66, nên nền không bị đọng sương
Kiểm tra đọng ẩm cho nền
Ta thấy R > Rn, vậy không có hiện tượng ngưng tụ ẩm trong nền
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Đức Lợi, “Hướng Dẫn Thiết Kế Hệ Thống Lạnh”, NXB Khoa học & Kỹ Thuật, Hà nội, 2002, 351 tr.
[2]. Trần Hùng Dũng-Trần Văn Nghệ, “Bài Tập và Hướng Dẫn Thiết Kế Máy Lạnh Trạm Lạnh”.
[3]. Trần Văn Ba-Phạm Văn Bôn và các tác giả, “Công Nghệ Lạnh Nhiệt Đới”, NXB Nông Nghiệp, TPHCM, 1996, 400tr.
[4]. Trần Thanh Kỳ, “Máy lạnh”, NXB Giáo Dục, 632 tr.
[5]. Các tác giả, “Sổ Tay Tập 1,2 Quá Trình Và Thiết Bị Công Nghệ Hoá Chất”, NXB Khoa Học & Kỹ Thuật, Hà nội, 1999, 447 tr.
[6]. Nguyễn Đức Lợi-Phạm Văn Tùy-Đinh Văn Thụân, “Kỹ Thuật Lạnh Ứng Dụng”, NXB Giáo Dục, Thái Nguyên, 2002, 400 tr.
[7]. Nguyễn Đức Lợi, “Tự Động Hóa Hệ Thống Lạnh”, NXB Giáo Dục, Thái Nguyên, 2001, 331 tr.
[8]. Phạm Văn Bôn- Nguyễn Đình Thọ, “ Quá trình và thiết bị công nghệ hóa & thực phẩm” tập 5, NXB Đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2006, 460tr