Đề tài Thiết kế phân xưởng lạnh của xí nghiệp thực phẩm xuất khẩu Hoàng Mai – Hà Nội

360. 5 = 1800 m2 Q44 = 12. 1800 = 21600 [W] Vậy dòng nhiệt do vận hành là: - Nhiệt tải thiết bị: Q4TB = Q4 = 40760[W] - Nhiệt tải máy nén: Q4MN = Q4 = 40760 [W] 4.1.2.5. Dòng nhiệt tải ra do sản phẩm hô hấp Q5: Do kho lạnh bảo quản thịt đông nên không có sự hô hấp Q5 = 0 4.1.2.6. Tổng dòng nhiệt tổn thất vào buồng bảo quản đông là ồQ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 66590 + 9300 + 0 + 40760 + 0 = 116650 [W] - Nhiệt tải của thiết bị. ồQTB = ồQ = 116650 [W] - Nhiệt tải của máy nén. ồQMN = 100% Q1 + 60% Q2 + 75% Q4 = 66590 + 0,6. 9300 + 0,75. 40760 = 102740 [W] 4.1.2.7. Năng suất lạnh máy nén của buồng bảo quản đông. Q0 = Với K - Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị ở tb = -200C, thì K = 1,07. b - Hệ số thời gian làm việc b = 0,9. ồQMN - Tổng nhiệt tải của máy nén đối với nhiệt độ. Q0 = = 122146 (W). 4.1.3. Tính nhiệt cho buồng kết đông. 4.1.3.1. Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q1 Q1 = Q11 + Q12 Q11: Dòng nhiệt truyền qua tường bao, trần và nền Q12: Dòng nhiệt truyền qua tường bao và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời a. Tính dòng nhiệt truyền qua tường bao, trần và nền Q11 - Dòng nhiệt truyền qua tường do buồng kết đông tiếp xúc với buồng phụ trợ Q111. Tường buồng kết đông tiếp xúc với buồng phụ trợ có Chiều dài l = 12,3 m, chiều cao H = 6,3m ị F = 12,3. 6,3 = 77,49 m2 Hệ số tường ngoài là K = 0,19 W/m2K. Nhiệt độ tường ngoài tng = 31,68 0C, nhiệt độ buồng kết đông tb = -350C. Q111 = K. F (tng – tb) = 0,19. 77,49. (31,68 – (-35)) = 981,7 [W] - Dòng nhiệt do tường kết đông tiếp xúc với buồng ướp lạnh Q211 Tường buồng kết đông tiếp xúc với buồng ướp lạnh có: Chiều dài l = 10,3m, chiều cao H = 6,3m ị F = 10,3. 6,3 = 64,890 m2 Hệ số truyền nhiệt qua tường là: K = 0,23 W/m2K Nhiệt độ tường tiếp xúc với buồng ướp lạnh là tng = -200C, tb = -350C Q211 = K. F (tng – tb) = 0,23. 64, 89. (-20 + 35) = 223,8 [W] - Dòng nhiệt do tường kết đông tiếp xúc với buồng tháo và chất tải Q311 Tường buồng kết đông tiếp xúc với buồng tháo và chất tải Chiều dài l = 12,3m, chiều cao H = 6,3m ị F = 12,3. 6,3 = 77,49 m2 Hệ số truyền nhiệt qua tường là: K = 0,19 W/m2K Nhiệt độ buồng có tường tiếp xúc với buồng kết đông là tng = 31,680C , nhiệt độ buồng kết đông là: tb = - 350C Q311 = K. F (tng – tb) = 0,19. 77, 49. (31,68 –(- 35)) = 981 [W] - Dòng nhiệt do buồng kết đông tiếp xúc với nền Q411 Nền có chiều dài l = 12m, chiều rộng =10m ị F = 12. 10 = 120 m2 Hệ số truyền nhiệt của nền là: K = 0,21 W/m2K Nhiệt độ của nền là: tn = 100C , tb = - 350C Q411 = K. F (tng – tb) = 0,21. 120. (10 - (- 35)) = 1134 [W] - Dòng nhiệt do buồng kết đông tiếp xúc với trần Q511 Trần phía trong buồng có l = 12m, W =10m ị F = 12. 10 = 120 m2 Hệ số truyền nhiệt của trần là: K = 0,17 W/m2K Nhiệt độ của trần là: tng = 31,680C Nhiệt độ buồng: tb = - 350C Q511 = K. F (tng – tb) = 0,17. 120. (31,67 - (- 35)) = 1360 [W] Vậy dòng nhiệt truyền qua tường, trần và nền của buồng kết đông là: Q11 = Q111 + Q211 + Q311 + Q411 + Q511 = 981,7 + 223,8 + 981 + 1134 + 1360 = 4680,5 [W]. b. Dòng nhiệt do bức xạ Q12. - Dòng nhiệt của trần buồng kết đông tiếp xúc với bức xạ mặt trời Trần có diện tích trong là F = 12. 10 = 120m2 Nhiệt độ bức xạ của trần: Dtbx =190C Hệ số truyền nhiệt của trần: K = 0,17 W/m2K Q12 = K. F. Dtbx = 0,17. 120. 19 = 387,6 [W]. Vậy dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che của buồng kết đông là: Q1 = Q11 + Q12 = 4680,5 + 387,6 = 5068 [W] - Nhiệt tải của thiết bị: Q1TB = Q1 = 5068 [W] - Nhiệt tải của máy nén: Q1MN = Q1 = 5068 [W] 4.1.3.2. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra Q2. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi xử lý lạnh được xác định theo biểu thức sau: i1: Entanpi của sản phẩm trước khi nhập vào buồng. Thịt sau khi giết mổ được đưa vào buồng kết đông. Nhiệt độ thân thịt trước khi đưa vào buồng là t = -10C. (Theo [1] bảng 4-2) ta có i1 = 170 (KJ/Kg) i2: Entanpi của sản phẩm xuất ra khỏi buồng kết đông t = -200C (theo [1] bảng 4-2) ta có i2 = 0 (KJ/Kg) M: Công suất buồng lạnh tấn/ngày đêm Theo lượng thịt nhập vào kho là 30 tấn/ngày. Ta trích 80% thịt ra để kết đông. Vậy ta có: 0,8. 30 = 24 tấn/ngày được chia ra thành 4 mẻ, lấy thời gian 5 giờ 1 mẻ. Ta có: t/ngày đêm Vậy dòng nhiệt do sản phẩm toả ra là: Q2 = 28 (170 – 0). = 55 [KW] = 55000 [W] Q2 = 55000 [W] - Nhiệt tải thiết bị: Q2TB = Q2 = 55000 [W] - Nhiệt tải máy nén: Q2MN = Q2 = 55000 [W] 4.1.3.3. Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q3: Do đây là buồng kết đông thịt nên không cần thông gió do đó Q3 = 0. 4.1.3.4. Dòng nhiệt vận hành Q4 a. Dòng nhiệt do chiếu sáng Q41 Do buồng kết đông khi vận hành không có người làm việc bên trong nên không cần chiếu sáng nên Q41 = 0 b. Dòng nhiệt do người tỏa ra Đây là buồng kết đông nên không có người làm việc trong buồng khi buồng hoạt động do đó Q42 = 0. c. Dòng nhiệt do các động cơ điện Q43 Q43 = 1000. N/đc Với N = 12 - Công suất động cơ dàn quạt của buồng kết đông lấy từ 8á16 kW. ị Q43 = 1000. 12 = 12000 [W] d. Dòng nhiệt khi mở cửa Q44 Vì buồng kết đông khi vận hành không mở cửa Q44 = 0, vậy dòng nhiệt vận hành là: Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 = 0 + 0 + 12000 + 0 = 12000 [W] - Nhiệt tải thiết bị: Q4TB = Q4 = 12000 [W] - Nhiệt tải máy nén: Q4MN = Q4 = 12000 [W] 4.1.3.5. Dòng nhiệt tải ra do sản phẩm hô hấp Q5: Do kho lạnh bảo quản thịt đông nên không có sự hô hấp Q5 = 0 4.1.3.6. Tổng dòng nhiệt tổn thất vào buồng kết đông là ồQ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 5068 + 55000 + 0 + 12000 + 0 = 72068 [W] - Nhiệt tải của thiết bị. QTB = ồQ = 72068 [W] - Nhiệt tải của máy nén. QMN = 100% Q1 + 60% Q2 + 75% Q4 = 5068 + 0,6. 55000 + 0,75. 12000 = 47068 [W] 4.1.3.7. Năng suất lạnh máy nén của buồng kết đông. Q0 = + K - Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh. ở nhiệt độ tb = -350C thì K = 1,1. b - Hệ số thời gian làm việc trong 1 ngày đêm b = 0,9. ồQMN - Tổng nhiệt tải của máy nén ồQMN = 47068 [W]. Vậy Q0 = = 51700 [W]. 4.1.3.8. Bảng tổng hợp kết quả tính toán nhiệt cho kho lạnh. Công dụng buồng Nhiệt độ buồng Q1 [W] Q2 [W] Q3 Q4 [W] Q5 SQ [W] Q0 [W] Q1TB Q1MN Q2TB Q2MN Q4TB Q4MN QồTB QồMN Bảo quản lạnh 00C 3205 3205 2900 2900 0 5300 5300 0 10705 8395 9794 Bảo quản đông -200C 66590 66590 9300 9300 0 40760 40760 0 116650 102740 122146 Kết đông -350C 5068 5068 55000 55000 0 12000 12000 0 72068 47068 51700 Chương 5 Tính toán thiết kế buồng kết đông thịt 5.1. Tính toán buồng kết đông thịt Nhiệt độ kết đông tb = -350C (kết đông 1 pha) Lượng thịt nhập vào kho là 30 tấn/ngày, trích ra 80% để kết đông và 20% còn lại là ướp lạnh. - Dung tích buồng kết đông: tấn ở đây số hàng nhập vào buồng kết đông Mnh = 0,8. 30 = 24 tấn/ngày Thời gian kết đông t lấy bằng 5 giờ (t = 5h). Vậy số mẻ trong một ngày đêm là 4 - Diện tích xây dựng của buồng kết đông. ở đây gFxd = 0,25 T/m2 - định mức chất tải của hàng treo trên dây. 5.2. kích thước buồng kết đông. ở đây buồng kết đông và buồng tháo tải, chất tải cho chung vào 1 buồng có diện tích là 288 m2 (12m x 6m x 4 hàng cột). Diện tích của buồng kết đông tính ra được 120m2, chiếm 1/3 buồng chung. Như vậy còn 2/3 buồng còn lại ta để làm buồng tháo và chất tải (trước và sau khi cho hàng vào kết đông). Buồng kết đông có nhiệt độ thấp (tb = -350C) nên phải được cách nhiệt dày hơn (xem phần tính cách nhiệt cho buồng kết đông). ở đây buồng kết đông có diện tích 120m2 ta chia thành 2 buồng, mỗi buồng 60m2. Vậy ở đây ta chỉ cần tính cho 1 buồng có diện tích là 60m2 (dài 10m, rộng 6m) Chọn 6 dãy treo mỗi dãy có chiều dài là 7,6 m, nghĩa là có tất cả 45,6m chiều dài, khoảng cách giữa các dãy lấy bằng 900mm, buồng có kích thước 10 x 6 m cao 6 m tính từ trần xuống. 5.3. Tính toán thiết kế dàn lạnh với vòi phun gió lạnh cho buồng kết đông Vì thời gian kết đông đã được xác định cho nên cần phải tìm điều kiện để cho nhiệm vụ này được hoàn thành. Nhiệt độ không khí trong buồng -350C, chiều dày thân thịt là 0,2 – 0,25m ở nơi dày nhất (ở mông). Bài toán được tính cho d = 0,25m. Hình 5-1: Vùng tác động của dòng khí lên thân thịt Không khí được thổi qua các vòi phun thuộc dạng treo phẳng bố trí trên trần giả giữa các dẫy treo. Chiều rộng củ vòi phun 2b0 = 40mm, chiều dài của vòi l0 = 800mm, các vòi cách nhau 400mm. Chiều cao các đường treo phải lấy để cho phần dày nhất của con thịt (theo phần đó cần phải tính thời gian kết đông nằm cách vòi phun khoảng 0,9m) trong vùng này cần phải tạo tốc độ lưu chuyển của không khí w để đáp ứng hệ số toả nhiệt cần thiết từ thịt đến không khí. Theo [10] hệ số toả nhiệt a có thể được tính theo phương trình Planck dùng cho thời gian kết đông. Trong đó: tđ: Nhiệt độ bắt đầu kết đông của nước dịch trong thịt tđ = -10C tk: Nhiệt độ không khí trong buồng kết đông tkk = -350C qt: Nhiệt lượng lấy ra khỏi 1kg thịt trong ướp đông từ nhiệt độ bắt đầu t1= -10C đến nhiệt độ cuối t2 = -200C. qt = i1 – i2 = 170 – 0 = 170 (KJ/Kg) gt: Trọng lượng riêng của thịt đã kết đông gt = 1050 kg/m3 R, p: Các hệ số phụ thuộc vào hình dạng và kích thước của vật, trong trường hợp này thân thịt được xem như 1 tấm bản hình trụ có chiều dài vô tận với tỉ số giữa chiều rộng và chiều dày theo [10]. R = 0,0967, p=0,3571 t: Thời gian kết đông 5 h/mẻ (có tất cả 4 mẻ). lt: Hệ số dẫn nhiệt của thịt đã kết đông (lt = 1,48 W/m2K) Vậy W/m2K - Có thể xem thịt bán thân như là 1 tấm bản có không khí chảy dọc phương trình truyền nhiệt đối với tấm bản có không khí chảy cưỡng bức. NU = 0,032. Re0,8 Từ đó ta có: Tốc độ cần thiết wXtb cần phải được tạo nên ở khoảng cách 0,9m từ vòi phun. Tuy nhiên phần dày nhất của thân thịt lại nằm cách 0,6m từ nơi treo. Bởi vậy chiều dài của tấm bản l = 0,6m ở t = -350C theo bảng thông số vật lý của không khí khô ta có n = 10,40.106 m2/s, l = 2,16.10-2 W/mK Vậy: Vận tốc trung bình wtxtb của dòng phun phẳng tại khoảng cách X từ miệng thổi được xác định theo [10] ta có công thức a: Hệ số của dòng thổi, đối với miệng thổi phẳng a = 0,12 b0: Nửa chiều rộng của vòi phun b0 = 0,02m x: Khoảng cách đến điểm xác định X = l = 0,9m Vận tốc ban đầu w0 trong vòi phun cần để tạo nên vận tốc wXtb=4,45m/s, khoảng cách 0,9m từ miệng thổi có thể tìm theo biểu thức trên. - Tổng lưu lượng không khí lạnh thổi vào buồng qua vòi phun V0 = w0. ồf0. 3600 m3/h Trong đó ồf0 này là dãy tổng diện tích của tất cả các vòi phun. Có tất cả 6 dãy vòi phun trên 6 đường treo. Trên mỗi dãy vòi được xắp xếp theo chiều dài 7,6m và bước vòi là 400mm thì có thể lắp 6 vòi: Tổng số vòi 6. 6 = 36 chiếc. Diện tích vòi phun: f0 = l0. 2b0 = 0,8. 0,04 = 0,032 m2 Diện tích tất cả các vòi phun: ồf0 = 36. 0,032 = 1,15 m2 Vậy V0 = 14,8. 1,15. 3600 = 61272 m3/h = 17 m3/s Khối lượng không khí cấp ở nhiệt độ trung bình ttb = -350C Ta có: rtb=1,495 kg/m3. G0 = V0. rtb = 61272. 1,495 = 91601,6 kg/h = 25,4 kg/s - Diện tích dàn lạnh Hệ số truyền nhiệt của các dàn tạo cánh làm lạnh trực tiếp theo [1] K=11,6 W/m2K. Độ chênh lệch nhiệt độ Dt = 80C Vậy 557 m2 Hình 5.2: Kích thước cánh, bước cánh và bước ống Dàn lạnh có quạt làm từ chùm sấy ống F32 x 2,25mm, cánh xoắn tròn chiều dày d = 1mm và cao h = 30mm, đường kính ngoài D = 92mm, bước cánh b0 = 20mm bề mặt ngoài của ống tạo cánh f = 0,69m2/1m dài. Tổng chiều dài của các ống dàn lạnh. 807 m - Chiều dài mỗi xéc xi dàn lạnh cần chọn lớn hơn khoảng cách giữa các dãy vòi phun ngoài cùng. Vì 6 hàng vòi phun với khoảng cách giữa các dãy là 0,9m (cũng chính là kích thước giữa các trục của đường treo). Vậy khoảng cách giữa các trục của dãy ngoài cùng là 6. 0,9 = 5,4m. Đặt chiều dài của mỗi xéc xi là lc = 4,1m. Số ống trong dàn lạnh là: ống Thể tích dàn di: Đường kính trong của ống chế tạo dàn di = 27,5mm Số xéc xi (số ống theo chiều rộng của dàn) lấy sao cho tốc độ không khí giữa các ống nằm trong khoảng 4 – 5m/s, làm như vậy để đảm bảo hệ số truyền nhiệt của dàn theo giá trị đã chọn. Tỷ số giữa w1 trong thiết diện ống giữa các ống với vận tốc của dòng đi qua (tại tiết diện bị ống xoắn choán chỗ) theo [10] xác định như sau: ở đây: S1: Bước ống theo chiều rộng S1 = 105mm Vậy: Nếu chọn tốc độ không khí trong tiết diện ống của dàn lạnh là w1=4m/s thì tốc độ của dòng chảy qua là: Vậy tiết diện Fd do dàn lạnh choán chỗ có thể tích theo lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh: Nếu bỏ qua diện tích của tiết diện các ống góp của dàn lạnh choán chỗ và cho rằng chiều dài của phần dàn lạnh choán chỗ bằng chiều dài của đường ống trong xéc xi thì chiều rộng của dàn: Trong khoảng này có thể xắp xếp được số xéc xi là; Chiều rộng thực tế bd = n1. S1 = (14 – 1). 0,105 = 1,365 m Như vậy Fd = 4,1. 1,365 = 5,6 m2. Vận tốc của dòng khí chảy qua dàn: Vận tốc của không khí ở trong dàn quạt Số ống trong 1 xéc xi: ống Nhân bước ống theo chiều cao S2 = 115 mm thì chiều cao của dàn quạt m - Trở kháng khí động của dàn lạnh Tiêu chuẩn Reynols: Nhiệt độ xác định là nhiệt độ vách coi nhiệt độ vách bằng nhiệt độ sôi của môi chất t0 = -400C. Không khí có độ nhớt là n = 10,04.10-6m2/s. Kích thước xác định là dn = 0,032, tốc độ w1 = 4,5m/s Khi 6.104 ³ Re ³ 1.104 thì trở kháng Dp của chùm ống tạo cánh song song là: Trong đó: EU = 0,094.n2. U: Khoảng cách giữa các cánh U = b - d = 20 – 1 = 19mm Vậy: g’: Trọng lượng riêng của không khí lấy theo nhiệt độ trung bình của dòng, với t = -350C ta có g’ = 1,495 kg/m3. Dpd = - Trở kháng khí động chống lại dòng không khí trong vòng tuần hoàn là tổng của một số trở kháng. Cột áp tĩnh học trước vòi phun Trong đó: j0: Hệ số tốc độ chảy qua vòi j0 = 0,7 Trở kháng ma sát kênh chảy phía trên trần giả, khí chuyển động đến vòi phun cuối cùng với tốc độ wn = 2,67m/s ở đây: lt: Hệ số ma sát theo chiều dài lt = 0,025 l: Chiều dài kênh l = 7,6m de: Đường kính tương đương của tiết diện kênh Fk, Uk: Diện tích và chu vi của tiết diện kênh - Trở kháng ở lối vào dàn (xv = 0,5) Tổn thấp áp suất ở khúc quẹo lối vào và ra của dàn (xc = 1,5) ị DPq = 2. 1,5. 0,6 = 1,8 mmH2O = 17,66 Pa Tổn thất áp suất trên lối ra khỏi quạt vào kênh trên trần giả phụ thuộc vào hệ số trở kháng cục bộ xtt mà hệ số này là hàm của tỷ số giữa tổng diện tích tiết diện ra của quạt ồFq với diện tích tiết diện của kênh Fk, để đảm bảo cấp không khí với lưu lượng V0 = 17 m3/s thì ta phải chọn 4 quạt OCM-7 có đường kính lối ra khỏi vỏ là 700mm Vậy: Với tỷ số diện tích trên thì chọn xtt = 0,4 Vận tốc ở tiết diện ra của quạt Vậy tổn thất áp suất lối ra khỏi quạt vào kênh Tổng tổn thất: DP = DPd + DPc + DPK + DPv + DPq + DPtt = 53 + 340 + 0,5 + 2,7 + 17,66 + 36,5 = 450,6 Pa Năng suất của mỗi quạt: Cột áp ứng với không khí có trọng lượng riêng 1,2 Kg/m3 là Theo đặc tính của quạt OMC-7 thì với năng suất 15300 m3/h có thể bảo đảm tốc độ 1420 vòng/phút khi đó quạt có cột áp 23mmH2O, hiệu suất của quạt h = 0,49 Theo [10] công suất động cơ quạt: Dòng nhiệt toả ra khi 4 quạt cùng làm việc. Q43 = 4. 3,9 = 15,6 KW 5.4. thiết kế buồng kết đông (được bố trí ở phần phụ lục) chương 6 tính chọn máy nén 6.1. tính toán chu trình lạnh và tính chọn máy nén cho buồng bảo quản lạnh 6.1.1. Chọn phương pháp làm lạnh và các thông số của chế độ làm việc. a. Chọn phương pháp làm lạnh Sử dụng môi chất lạnh NH3, chế độ làm lạnh trực tiếp. Dàn lạnh là loại dàn bay hơi trực tiếp có quạt. b. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 Nhiệt độ sôi của môi chất được xác định như sau: t0 = tb - Dt0 tb: Nhiệt độ buồng lạnh 00C Dt: Hiệu nhiệt độ yêu cầu với dàn lạnh bay hơi trực tiếp lấy 100C vậy nhiệt độ sôi của môi chất là: t0 = 0 – 10 = -100C c. Nhiêt độ ngưng tụ tk Chọn bình ngưng tụ kiểu ống vỏ nằm ngang, thiết bị ngưng tụ được làm mát bằng nước tưới tuần hoàn. Tại Hà Nội t = 37,20C, j = 83% tra đồ thị I – d được tư = 320C nhiệt độ nước tuần hoàn tw = tư + Dtw Chọn hiệu nhiệt độ nước Dtw = 30C tw = 32 + 3,4 = 350C Chọn hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu Dtk = 50C tk = 35 + 5 = 400C 6.1.2. Tính toán chu trình Theo [3] bảng 2 – 4 với t0 = -100C ta có P0 = 0,28 Mpa và tk = 400C Ta có Pk = 1,6 Mpa Tỷ số nén: < 9. Vì tỷ số nén p < 9 nên ta chọn chu trình 1 cấp a. Tính toán chu trình máy nén lạnh một cấp Xây dựng chu trình trên đồ thị Qk NT BH Qo TL MN 3 2 4 1 3 2 1 4 lgP i 1' 1' Hình 6-1: Sơ đồ nguyên lý và chu trình máy lạnh amoniăc 1 cấp Bảng 6-1: Tập hợp các thông số trạng thái của các điểm nút chu trình Điểm 1' 1 2 3 4 I [KJ/kg] 1750 1760 1990 690 690 V [m3/Kg] 0,42 P. MPa 0,28 1,6 - Năng suất lạnh riêng q0 = 1750 - 690 = 1060 [KJ/kg] - Năng suất lạnh riêng thể tích: = 2523,8 (KJ/m3). - Lưu lượng môi chấtqua máy nén. - Năng suất thể tích hút thực tế: Vtt = mtt . V1 = 0,009. 0,42 = 0,0037 [Kg/s] - Hệ số cấp l: = 5,7 tra đồ thị hình 7-4 [1] đối với máy nén Amôni ắc ta có: lB = 0,7. - Năng suất thể tích lý thuyết: = 0,0054 (m3/s) = 19,44 (m3/h). - Công nén đoạn nhiệt: NS = mtt. l = 0,009 (i2 – i1) = 0,009 (1990 - 1760) = 2,07 (kW) - Hiệu suất chỉ thị: Với p = 5,7 tra đồ thị hình 4.1 [12] ta có hi = 0,82. - Công suất chỉ thị: =2,52 (kW). - Công suất hữu ích: = 2,72 (kW). Với p = 5,7 tra đồ thị (3-6) [3] ta được he =0,76. - Công suất tiếp điện: Nel = = 3,57 (kW). htđ - Hiệu suất truyền động: htđ = 0,95; hel: Hiệu suất động cơ hel = 0,8 á 0,95. Với năng suất thể tích hút lý thuyết Vlt = 19,44 (m3/h) ta chọn máy nén N2WA hãng MYCOM của nhật bản môi chất NH3. Thông số kỹ thuật của máy: - Thể tích quét: 71 (m3/h). - Số xi lanh: n = 2. - Đường kính xi lanh: 95 mm. - Khoảng chạy pít tông: 76 mm. - Tốc độ tối đa: 1100 vg/ph. - Năng suất lạnh Q0tc = 39,3 (kW), Ne = 10,9 (kW) ở nhiệt độ tK = 350C, t0 = -100C. * Tính kiểm tra máy nén đã chọn. Theo chu trình tiêu chuẩn tk = 350C, t0 = -100C tra đồ thị log-h của NH3 ở phần phụ lục ta có: PK = 1,4 MPa, P0 = 0,28 MPa. Tỉ số nén p==5 tra đồ thị hình 7-4 [1] đối với máy nén NH3 ta có: lA = 0,75. Bảng 6-2: Các thông số điểm nút trên chu trình tiêu chuẩn. Điểm 1' 1 2 3 4 I (KJ/kg) 1750 1745 1960 670 670 V (m3/kg) 0,42 - Năng suất lạnh riêng (KJ/kg). - Năng suất lạnh riêng thể tích: = 2571,4 (KJ/kg). - Số lượng máy nén: Z = = 0,27 chọn 1 máy + 1 máy dự phòng. - Năng suất lạnh của máy nén: = 36,5 (kW). Khí máy nén chuyển sang làm việc ở nhiệt độ tK = 400C ta có: j = = 270%. Vậy năng suất lạnh của máy cung cấp dư 3,5 lần so với năng suất lạnh yêu cầu. - Nhiệt thải ra ở bình ngưng: QK = = 36,5 + 2,52 =39,02 (kW) - Công suất động cơ lắp đặt: Nđc = (1,1 á 2,1) Nel (kW). Nđc = 2,1 . 3,57 = 7,497 (kW). 6.2. Tính toán chu trình lạnh, tính chọn máy nén cho buồng bảo quản đông 6.2.1. Chọn phương pháp làm lạnh và các thông số của chế độ làm việc. a. Chọn phương pháp làm lạnh Sử dụng môi chất lạnh NH3, chế độ làm lạnh trực tiếp, dàn lạnh là loại bay hơi trực tiếp có quạt. b. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 Nhiệt độ sôi của môi chất được xác định như sau: t0 = tb - Dt0 tb: Nhiệt độ buồng lạnh -200C Dt: Hiệu nhiệt độ yêu cầu với dàn lạnh bay hơi trực tiếp lấy 100C vậy nhiệt độ sôi của môi chất là: t0 = -20 – 10 = -300C c. Nhiệt độ quá nhiệt tqn: tqn = t0 + (5 á 150C) = -30 + 10 = -200C d. Nhiêt độ ngưng tụ tk Chọn bình ngưng tụ kiểu ống vỏ, thiết bị ngưng tụ được làm mát bằng nước tưới tuần hoàn. Tại Hà Nội t = 37,20C, j = 83% tra đồ thị I – d được tư = 320C. Nhiệt độ nước tuần hoàn tw = tư + Dtw Chọn hiệu nhiệt độ nước Dtw = 30C tw = 32 + 3 = 350C Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất tk =tw + Dtk Chọn hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu Dtk =50C tk =35 + 5 = 400C e. Nhiệt độ quá lạnh: tql = tW + (3 á 5)0C = 35 + 3 = 380C. 6.2.2. Tính toán chu trình Theo [3] bảng 2 – 4 với t0 = -300C ta có P0 = 0,12 Mpa và tk = 400C Ta có Pk = 1,6 Mpa Tỷ số nén: > 9 do đó ta chọn chu trình hai cấp làm mát trung gian hoàn toàn có ống xoắn sử dụng môi chất NH3. Xây dựng chu trình trên đồ thị Qo 10 TL1 5 BH 1 NCA Qk NT 4 NHA 1' TL2 9 8 7 6 3 2 1 4 6 3=8 9 i lgP 10 1' 5 2 1 t0, P0 tm, Pm tk, Pk 7 BTG Hình 6-2: Sơ đồ nguyên lý và chu trình máy lạnh NH3 hai cấp làm mát trung gian hoàn toàn có ống xoắn - áp suất trung gian. ị tm = 00C Bảng 6-2: Thông số trạng thái của các điểm nút chu trình Điểm 1’ 1 2 3=8 4 5 6 7 9 10 t0C -30 -20 70 0 90 40 40 2 2 -30 I [ (KJ/Kg) 1720 1745 1925 1760 1935 690 680 690 500 680 P(MPa) 0,12 0,43 1,6 V [m3/Kg] 1 0,3 Theo năng suất lạnh tính ở phần tính nhiệt cho buồng bảo quản đông có Q0 = 122,146(KW) Chọn máy nén theo năng suất lạnh Q0 = 122,146(KW) Chọn máy nén 2 cấp ký hiệu N42B của hãng Mycom Nhật Bản có thông số kỹ thuật của máy: a. Tính toán cấp hạ áp: (Bình trung gian ống xoắn). - Năng suất lạnh riêng q0 = i'1 - i10 = 1720 - 680 = 1040 [KJ/kg] - Năng suất nhiệt riêng thể tích. [KJ/m3]. - Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén hạ áp: - Năng suất thể thích hút thực tế của máy nén hạ áp. VTTHA = m1. v1 = 0,1 . 1 = 0,1 m3/s = 360 [m3/h]. - Tỷ số nén hạ áp: p = = 3,58. Tra đồ thị hình 7-4 tài liệu [1] với máy nén NH3 ta có: l = 0,82. - Năng suất thể tích hút lý thuyết: VTTHA = = 0,12 (m3/s) = 432 (m3/h). - Công nén đoạn nhiệt hạ áp: NS = m1 . l1 = 0,1 . (i2 - i1) = 0,1 (1925 - 1745) = 18 [kW]. - Hiệu suất chỉ thị: Với p = 3,58 theo [12] ta có: hi = 0,87. - Công suất chỉ thị: = 20,6 [kW]. - Công suất hữu ích: Ne = . Với p = 3,58 tra đồ thị 3-6 [3] ta có: he = 0,8. Ta có: Ne = = 22,5 (kW) - Công suất tiếp điện: htđ - Hệ số kể tổn thất do truyền động: htđ = 0,95. hel - hiệu suất động cơ điện: hel = 0,8 á 0,95. Ta có: NelHA = =29,6 [kW]. Theo thể tích hút (Vlt = 432 m3/h) ta chọn máy nén N42A của hãng MYCOM Nhật bản: Từ đây ta có thông số kỹ thuật của máy là: - Thể tích quét: Vq = 258,6 m3/h. - Số lượng xi lanh: Xi lanh Hạ áp và 2 xi lanh cao áp. - Đường kính pít tông: 95 mm. - Khoảng chạy pít tông: 76 mm. - Tốc độ: 1000 vg/ph. - Năng suất lạnh: Q0tc = 42,7 x 1000 Kcal/h = = 49 (kW). - Công suất hiệu dụng: Ne = 24,7 (kW). ở nhiệt độ tK = 400C, t0 = -300C. Số lượng máy nén cần thiết là: Z = = 1,67 chọn 2 máy Công suất động cơ của mỗi máy là: Nelđc = = 15,8 [kW]. Do ở đây chế độ nhiệt độ đầu bài tính được tương ứng với chế độ lạnh tiêu chuẩn nên không cần qui đổi năng suất lạnh. b. Tính toán cấp cao áp (Bình trung gian ống xoắn). - Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cấp cao áp. Cân bằng entanpi ở bình trung gian ta có: - Năng suất thể tích hút thực tế: VTTCA = m3 . v3 = 0,116 . 0,3 = 0,034 (m3/s). - Tỷ số nén cao áp: p = = 3,7. Tra đồ thị hình 7-4 tài liệu (10) với máy nén Amôniăc ta có: l = 0,81. - Năng suất thể tích hút lý thuyết cao áp: VltCA = = 0,0419 (m3/s) = 151,1 (m3/h). - Công nén đoạn nhiệt cao áp: NS = m3 . l2 = 0,116 (i4 - i3) = 0,11 (1935 - 1760) = 20,3 (kW]. - Công suất chỉ thị: với p = 3,7 theo [12] ta có: hi = 0,86. =23,6 [kW]. - Công suất hữu ích: Ne = Với p = 3,7 tra đồ thị 3-6 [3] ta có: he = 0,82. ị = 24,75 (kW). - Công suất tiếp điện: NelCA = = 32,5 (kW). htđ - Hiệu suất truyền động htđ = 0,95. hel- Hiệu suất động cơ điện hel = 0,8 á 0,95. Theo thể tích hút lý thuyết (Vlt = 151,1 m3/h) ta chọn máy nén N42A của hãng MYCOM Nhật Bản. Từ đây ta có thông số kỹ thuật của máy là: - Thể tích qu‏‎ét: Vq = 193,9 m3/h. - Số lượng xi lanh: 4 xi lanh hạ áp và 2 xi lanh cao áp: - Đường kính Pít tông: 95 mm. - Khoảng chạy pít tông: 76 mm. - Tốc độ: 1000 vòng/ph. Năng suất lạnh Q0tc = 32,3 x 1000 Kcal/h = = 37,55 (kW). Công suất hiệu dụng: Ne = 18,7 (kW). ở nhiệt độ tK = 400C, t0 = -300C. Do ở đây chế độ nhiệt độ đầu bài tính được tương ứng với chế độ lạnh tiêu chuẩn nên không cần phải qui đổi. - Số lượng máy nén cần thiết: Z = Chọn 1 máy + 1 máy dự phòng. - Công suất tổng cao áp và hạ áp: 32,5 + 29,6 = 62 (kW). - Nhiệt thải ra ở bình ngưng: QK = = 37,55 + 23,6 = 61,15kW. 6.3. Tính toán chu trình lanh, tính toán máy nén cho buồng kết đông. 6.3.1. chọn phương pháp làm lạnh và các thông số của chế độ làm việc. a. Chọn phương pháp làm lạnh Sử dụng loại máy lạnh NH3 trực tiếp, Bình ngưng làm mát bằng nước tưới và không khí quạt cưỡng bức, dàn lạnh là loại dàn bay hơi trực tiếp kiểu quạt cưỡng bức. b. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 Nhiệt độ sôi của môi chất được xác định như sau: t0 = tb - Dt0 tb: Nhiệt độ buồng lạnh -350C Dt: Hiệu nhiệt độ yêu cầu với dàn lạnh bay hơi trực tiếp lấy 50C vậy nhiệt độ sôi của môi chất là: t0 = -35 – 5 = -400C c. Nhiệt độ quá nhiệt: tqn = t0 + (5 á 15)0C = -40 + 5 = -300C. d. Nhiêt độ ngưng tụ tk Chọn dàn lạnh ngưng tụ của máy nén buồng kết đông cùng với thiết bị ngưng tụ của máy nén kho bảo quản là dàn ngưng tụ tưới nước bay hơi nên theo tính toán ở phần trên ta có nhiệt độ ngưng tụ là: tK = 400C. e. Nhiệt độ quá lạnh: Theo tính toán phần trước ta có: tw = 350C. 6.3.2. Tính toán chu trình Theo [3] bảng 2 – 4 với t0 = -400C ta có P0 = 0,072 Mpa và tk = 400C Ta có Pk = 1,6 Mpa Tỷ số nén: > 9 ta có chu trình 2 cấp làm mát trung gian hoàn toàn có ống xoắn sử dụng môi chất NH3. Qo 10 TL1 5 BH 1 NCA Qk NT 4 4 6 3=8 9 i lgP NHA 1' TL2 9 8 7 10 1' 5 2 P0, t0 3 2 1 t m , p m 1 BTG , p t k k 6 7 Hình 6-3: Sơ đồ nguyên lý và chu trình máy lạnh NH3 hai cấp có ống xoắn làm mát trung gian hoàn toàn. - áp suất trung gian ị tm = -80C Bảng 6-3: Thông số trạng thái của các điểm nút chu trình Điểm 1’ 1 2 3=8 4 5 6 7 9 10 I [ (KJ/Kg) 1705 1730 1940 1750 1970 690 675 690 470 675 V [m3/Kg] 1,8 0,38 P (MPa) 0,072 0,33 1,6 a. Tính toán cấp hạ áp (Bình trung gian ống xoắn). - Năng suất lạnh riêng q0 = i'1 - i10 = 1705 - 675 = 1030 [KJ/kg] - Năng suất nhiệt riêng thể tích: = 572,2 [KJ/m3]. - Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén hạ áp 0,05 [kg/s]. - Năng suất thể tích hút thực tế của máy nén hạ áp: VttHA = m1 . V1 =0,05 . 1,8 = 0,09 m3/s = 324 m3/h. - Tỷ số nén hạ áp: = 4,58 Tra đồ thị hình 7-4 [1] với máy nén Amoniắc ta có: l = 0,77. - Năng suất thể tích hút lý thuyết: VltHA = = 0,116 (m3/s) = 417,6 (m3/h). - Công nén đoạn nhiệt hạ áp: NS = m1 . l1 = 0,05 . (i2 - i1) = 0,05 (1940 - 1730) = 10,5) [KW] - Hiệu suất chỉ thị với p = 4,58 ta có: hi = 0,86 (theo hình 4.1 [12])_. - Công suất chỉ thị Ni = [kW]. - Công suất hữu ích: Ne = = 14,38 (kW). Với p = 4,58 tra đồ thị 3-6 [3] ta có he = 0,73. - Công suất tiếp điện: = 19 (kW). htđ - Hệ số kể đến tổn thất do truyền động: htđ = 0,95. hel - Hiệu suất động cơ điện: hel = (0,8 á 0,95). - Theo thể tích hút lý thuyết (Vel = 417,6 m3/h) ta chọn máy nén N42B của hãng MYCOM Nhật Bản. Thông số kỹ thuật của máy là: - Thể tích quét: Vq = 430 (m3/h) - Số lượng xi lanh: 4 xi lanh hạ áp và 2 xi lanh cao áp: - Khoảng chạy pit tông: 100mm. - Đường kính pít tông: 130mm. - Tốc độ tối đa: 900 (vg/ph). - Năng suất lạnh: Q0tc = 42 x 1000 Kcal/h = = 48,8 (kW). - Công suất hiệu dụng: Ne = 32,6 (kW). ở nhiệt độ tK = 400C, t0 = -400C. Số lượng máy nén cần thiết là: Z = = 0,97 chọn 1 máy + 1 máy dự phòng. Do ở đây chế độ nhiệt độ đầu bài tính được tương ứng với chế độ nhiệt lạnh tiêu chuẩn nên không cần qui đổi năng suất lạnh. b. Tính toán cấp cao áp: (bình trung gian ống xoắn). - Lưu lượng hơi thực tế qua nén cấp cao áp. m1.i5 + (m3 - m1) i7 + m1.i2 = m3i3 + m1. i6. m3 (i3 - i7) = m1(i5 - i7 - i6 + i2). (do i5 = i7) ị m3 = m1 = 0,059 m3/s. - Năng suất thể tích hút thực tế: VttCA = m3. V3 = 0,059 . 0,38 = 0,022 m3/s. - Tỷ số nén cao áp: p = = 4,84. Tra đồ thị hình 7-4 [1] Với máy Amoniắc ta có l = 0,75. - Năng suất thể tích hút lý thuyết cao áp: VltCA = (m3/s) = 108 (m3/h). - Công nén đoạn nhiệt cao áp: NS = m3. l2 = 0,059 (1970 - 1750) = 12,98 (kW). - Công suất chỉ thị: Ni= với p = 4,84 ta có hi = 0,85. Ta có: Ni = = 15,27 (kW). - Công suất hữu ích: Ne = = 17,54 (kW). Với p = 4,84 tra đồ thị 3-6 [3] ta có: he = 0,74. - Công suất điện: NelCA = = 23 (kW). Theo năng suất thể tích hút lý thuyết (Vlt = 108 m3/h) ta chọn máy nén N42A của hãng MYCOM của Nhật Bản. Thông số kỹ thuật của máy: - Thể tích quét: Vq = 193,9 (m3/h). - Số xi lanh: 4 xi lanh hạ áp và 2 xi lanh cao áp. - Khoảng chạy Pít tông: 76 mm. - Đường kính pít tông: 95mm. - Tốc độ tối đa: 1000 vg/ph. - Năng suất lạnh Q0tc = 18,9 x 1000 Kcal/h = = 21,97 kW. - Công suất hiệu dụng: Ne = 14,7 (kW). ở nhiệt độ tK = 400C, t0 = -400C. Do ở đây chế độ nhiệt độ đầu bài tính được tương ứng với chế độ lạnh tiêu chuẩn nên không cần phải qui đổi. + Số lượng máy nén cần thiết là: Z = = 0,56 Chọn 1 máy + 1 máy dự phòng. + Tổng công suất cao áp và hạ áp là: 23 + 19 = 42 (kW). + Nhiệt toả ra ở bình ngưng: Qk = = 21,97 + 15,27 = 37,24 (kW) chương 7 tính chọn thiết bị ngưng tụ 7.1. tính chọn thiết bị ngưng tụ Đối với hệ thống lạnh chỉ có 1 máy nén, việc tính toán bình ngưng tụ phù hợp với việc tính toán máy nén, chu trình lạnh. Song với các hệ thống lớn có nhiều máy nén và nhiều nhiệt độ sôi khác nhau. Việc tính chọn bình ngưng được tính chung cho toàn bộ hệ thống. Có nhiều loại thiết bị ngưng tụ khác nhau, nhưng ở đây ta chọn thiết bị ngưng tụ kiểu bình ngưng ống vỏ nằm ngang amoniắc. - Tính chọn thiết bị ngưng tụ bình ngưng ống vỏ nằm ngang việc tính chọn bình ngưng ta co thể thực hiện theo biểu thức sau: Qk: Nhiệt tải của bình ngưng tương ứng với nhiệt tải của tất cả các máy nén của các buồng lạnh. Qk = 39,02 + 61,15 + 37,24 = 137,41 [KW] K: Hệ số truyền nhiệt, phụ thuộc vào loại bình ngưng (W/m2 độ) theo bảng 8-6 tài liệu [1] hệ số truyền nhiệt có thể chọn K = 700 W/m2K (đối với bình ngưng amoniắc). Dt: Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa môi chất và môi trường làm mát (độ), biết nhiệt độ ngưng tụ của bình ngưng là: tk = 400C. Theo bảng 8-6 tài liệu [1]: Chọn Dt theo kinh nghiệm ta có: Dt = 50K (đối với amoniắc). Vậy diện tích bề mặt các ống bình ngưng 39,26 m2 Theo bảng 8 – 1 tài liệu [1] ta chọn bình ngưng ống vỏ nằm ngang NH3 loại KTG - 50 có diện tích F = 50 m2, số ống n = 216, cao: H = 1000mm, dài: L = 4520mm; Rộng: B = 910mm; D = 600 mm; Khối lượng: 1980 kg. Chương 8: Tính chọn thiết bị bay hơi 8.1. Tính chọn thiết bị bay hơi cho buồng bảo quản lạnh. Tính chọn thiết bị bay hơi theo công thức: F = m2. Q0TB - Năng suất lạnh của thiết bị: Q0TB = 10,705 kW. K - hệ số truyền nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ sôi môi chất theo tài liệu [1]. Đối với dàn quạt amoniắc ở nhiệt độ buồng 00C ta có K = 17,5W/m2K. Dt - Hiệu nhiệt độ trung bình logarit giữa môi chất lạnh sôi trong ống và không khí trong buồng. Theo kinh nghiệm đối với dàn lạnh môi chất NH3 ta chọn Dt = 50C. Vậy F = = 122,3 m2. Với buồng bảo quản lạnh ta bố trí 2 dàn bay hơi. Vậy diện tích mỗi dàn là: f0 = = 61,1 m2. Theo bảng 8-13 tài liệu [1] ta chọn loại dàn quạt kí hiệu BOP-75 với diện tích bề mặt là 75 m2. Quạt có công suất: 0,4/0,6 (kW); lưu lượng: 0,67/0,95 (m3/s); vòng quay: (vg/s); đường kính: D = 400mm. 8.2. Tính chọn thiết bị bay hơi cho buồng bảo quản đông. Tính chọn thiết bị bay hơi theo công thức: F = m2. - Năng suất thiết bị: = 116,650 kW. K - Hệ số truyền nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ sôi môi chất theo tài liệu [1]. Đối với dàn quạt amoniắc ở nhiệt độ buồng -200C ta có K = 12,8 W/m2K. Dt - Hiệu nhiệt độ trung bình logarit giữa môi chất lạnh sôi trong ống và không khí trong buồng. Đối với dàn lạnh quạt môi chất NH3 ta chọn Dt = 50C. Ta có: F = = 1823 m2. ở đây có 5 buồng bảo quản đông, vậy ta chọn cho mỗi buồng 5 dàn bay hơi như vậy là có tất cả 25 dàn cho 5 buồng. Vậy diện tích của mỗi dàn là: f0 = = 72,9 m2. Theo bảng 8-13 tài liệu [1] ta chọn dàn dàn kí hiệu BOP-75 với diện tích bề mặt mỗi dàn là 75 m2. Quạt có công suất: 0,4/0,6 (kW); Vòng quay: 16,7/25 vg/s; đường kính: 400mm. 8.3. Tính chọn thiết bị bay hơi cho buồng kết đông. Tính chọn thiết bị bay hơi theo công thức: F = - Năng suất lạnh của thiết bị: = 72,068 (kW). K - hệ số truyền nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ sôi môi chất theo tài liệu (1). Đối với dàn quạt amoniắc ở nhiệt buồng - 350C ta có K = 11,6 W/m2K. Dt - Hiệu nhiệt độ trung bình logarit giữa môi chất lạnh sôi trong ống và không khí trong buồng. Đối với dàn lạnh quạt môi chất NH3 ta chọn Dt = 50C. Ta có: F = = 1242 m2. ở đây buồng kết đông có diện tích là 120m2 mà buồng kết đông cần năng suất lạnh ở dàn lớn vì vậy ta bố trí cho buồng 6 dàn bay hơi. Vậy diện tích của mỗi dàn là: f0 = = 207 m2. Theo bảng 8-13 tài liệu [1] ta chọn dàn quạt loại BOP-230 với diện tích bề mặt của mỗi tổ dàn là 230 m2. Quạt có công suất 4kW; lưu lượng là 4,7m3/s; vòng quay 25 vg/s; đường kính: 800 mm. Chương 9: Tính chọn các thiết bị phụ 9.1. Tính chọn các thiết bị phụ. Trong hệ thống lạnh ngoài các thiết bị chính còn có các thiết bị phụ như là: bình chứa cao áp, bình tách lỏng, bình trung gian, bình tách dầu, bình thu hồi dầu, các đường ống… 9.1.1. Bình chứa cao áp. a. Công dụng: Duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu, giải phóng bề mặt của thiết bị ngưng tụ, được lắp sau thiết bị ngưng tụ, nó được cân bằng áp suất với thiết bị ngưng tụ. b. Cấu tạo: Bình hình trụ nằm ngang có ống nối lỏng vào và ra. Hình 9.1: Bình chứa cao áp. 1- Đường lỏng vào; 2 - Đường cân bằng ; 3 - đường lỏng tới van tiết lưu; 4 - áp kế; 5 - mức lỏng kế; 6 - Xả dầu; 7 - Đường lắp an toàn. - Dung tích bình chứa cao áp được tính như sau: VCA = Trong đó: VBH: - Thể tích toàn bộ hệ thống bay hơi. BBH = L. V. a L - Chiều dài ống dàn bay hơi, chọn L = 3 (m) V - Dung tích trên một (m) ống. (từ bảng 18, 19) tài liệu [11]: Chọn V = 1,98 lít = 1,98 . 10-3 (m3). a-mức độ chứa đầy Chọn bình chứa cao áp có nhãn hiệu 0,75 PB ị a = 430. Kích thước: D x S = 600 x 8 ; L = 3190 (mm); H = 500; Dung tích 0,75m3; Khối lượng 700kg. Vậy: VBH = 3. 1,98 . 10-3 . 430 = 2,5542 (m3). ị VCA = = 1,839 (m3). 9.1.2. Bình chứa tuần hoàn. a. Công dụng: Có nhiệm vụ tách môi chất lỏng ra khỏi hơi hút về máy nén, đảm bảo hơi hút về máy nén ở trạng thái bão hoà khô, tránh nguy cơ va đập thủy lực ở máy nén và có nhiệm vụ nữa là chứa lỏng ở hạ áp và dùng bơm để đưa lỏng lên dàn bay hơi. b. Cấu tạo: Bình chứa tuần hoàn gồm có các đường: hơi ẩm vào, hơi bão hoà ra, đường lỏng về dàn bay hơi. 3 Hình 9-2: Bình chứa tuần hoàn 1 - Đường hơi ẩm vào; 2- Đường hơi về máy nén, 3 - đường lỏng về dàn bay hơi; 4 - Đường lỏng từ bình trung gian về. c. Vị trí mắc: Bình chứa tuần hoàn được mắc trước máy nén và sau dàn bay hơi để tách lỏng không hoá hơi hết tránh về máy nén, chọn bình chứa tuần hoàn theo bảng (8-17) [1] Chọn bình chứa tuần hoàn đặt đứng kí hiệu 1,5 PДB có kích thước: D x S = 800 x 8mm; H = 3880mm; B = 1116mm. Khối lượng: 785 kg; Dung tích: 1,68m3. 9.1.3. Bình trung gian. a. Công dụng: Làm mát hơi về máy nén cấp cao áp; làm quá lạnh lỏng môi chất trước khi qua van tiết lưu vào dàn bay hơi. b. Cấu tạo: Đây là bình trung gian có ống xoắn. Hình 9-3: Bình trung gian. 1- Đường hơi hút về máy nén cao áp; 2 - Đường nối van an toàn; 3- Hơi đến từ máy nén hạ áp; 4- Lỏng tiết lưu vào; 5- áp kế; 6,8 - Đường cân bằng hơi và lỏng với van phao; 7- Nón chặn lỏng; 9- Xả lỏng; 1- - Lỏng vào quá lạnh ở ống xoắn; 11 - lỏng ra từ ống xoắn; 12 - Xả dầu; 13 - ống thuỷ; 14 - Lỗ cân bằng . Chọn bình trung gian của hệ thống lạnh này là bình trung gian có ống xoắn, được chọn theo đường kính ống hút về máy nén câp cao áp: d = 32mm. Theo [1] bảng (8-19) chọn bình 40 PC3 có kích thước D x S = 426 x 10 ; d = 70mm; H =2390mm; Khối lượng 330kg Thể tích bình: 0,22 (m3). 9.1.4. Bình tách dầu. a. Công dụng: Bình tách dầu có nhiệm vụ tách dầu cuốn theo hơi nén không cho dầu đi vào dàn ngưng mà dẫn dầu quay trở lại máy nén hoặc bình chứa dầu. b. Cấu tạo: Bình có hình trụ đứng. Hình 9-4: Bình tách dầu 1 - ống hơi vào; 2 - ống hơi ra; 3 - tấm chắn, 4 - ống thải dầu ra. 9.1.5. Bình thu hồi dầu. a. Công dụng: Bình chứa dầu dùng để gom dầu từ các thiết bị như bình tách dầu, bầu dầu của dàn ngưng, bình chứa, dàn bay hơi… để gảm tổn thất môi chất và giảm nguy hiểm khi xả dầu từ áp suất cao. b. Cấu tạo: Bình có hình trụ, có đường nối với đường xả dầu của các thiết bị, có đường nối với đường hút máy nén và đường nối với áp kế. Hình 9-5: Bình thu hồi dầu 1 - Thân bình; 2 - ống thuỷ; 3- Bộ lọc dầu; 4 - Đường ống về ống hút; 5- Đường nối về ống đẩy; 6 - Đường nối dầu vào; 7 - áp kế; 8- Bộ chỉ mức, 9- Xả cặn, 10 - Chân bình 9.1.6. Bình chứa thu hồi. Bình chứa thu hồi dùng để chứa chất lỏng xả ra từ các dàn bay hơi khi tiến hành phá băng hơi nóng. Bình chứa thu hồi có 2 loại bình hình trụ đặt đứng và đặt ngang. 9.1.7. Tính chọn đường ống. 9.1.7.1. Đường ống hệ thống lạnh của buồng bảo quản lạnh. a. Đường kính ống hút. Theo tài liệu [1] chọn tốc độ môi chất đi trong ống hút w = 15m/s lưu lượng qua máy nén m = 0,009 (kg/s). Thể tích riêng hơi hút V = 0,42 m3/kg (được xác định ở mục 6.1.2). Tính đường kính ống hút: di = = 0,017 m. Theo bảng 10-2 tài liệu [1] ta chọn ống theo tiêu chuẩn di = 20mm, dn=22mm. Tốc độ thực của dòng môi chất đi trong ống. w = = 12,6 m/s Tốc độ w nằm trong phạm vi cho phép nên đường kính đã chọn là thích hợp. b. Đường kính ống đẩy. Theo bảng 10-1 tài liệu [1] chọn tốc độ môi chất đi trong ống đẩy w=20m/s - Đường kính ống đẩy: di = = 0,015 m. Theo bảng 10-2 tài liệu [1] ta chọn ống theo tiêu chuẩn di = 15mm, dn=18mm. Tốc độ thực của dòng môi chất đi trong ống. w = = 21,6 m/s Tốc độ w nằm trong phạm vi cho phép nên đường kính đã chọn là thích hợp. c. Đường kính ống dẫn lỏng. Theo bảng 10-1 tài liệu [1] chọn tốc độ môi chất đi trong ống đẩy w=1m/s - Đường kính ống dẫn lỏng: di = = 0,069 m. Theo tài liệu [1] bảng 10-2 ta chọn ống theo tiêu chuẩn di = 70mm, dn=76mm. Tốc độ thực của dòng môi chất đi trong ống. w = = 0,98 m/s Tốc độ w nằm trong phạm vi cho phép nên đường kính đã chọn là thích hợp. 9.1.7.2. Đường ống hệ thống lạnh của buồng bảo quản đông. a. Đường kính ống hút hạ áp. Theo tài liệu [1] chọn tốc độ môi chất đi trong ống đẩy w = 15m/s , lưu lượng qua máy nén m1 = 0,1 kg/s (được xác định ở mục 6.2.2). Thể tích riêng hơi hút V1 = 1 m3/kg. - Tính đường kính ống hút: di = = 0,092 m. Theo tài liệu [1] bảng 10-2 ta chọn ống theo tiêu chuẩn di = 100mm, dn=108mm. Tốc độ thực của dòng môi chất đi trong ống. w = = 12,7 m/s Tốc độ w nằm trong phạm vi cho phép nên đường kính đã chọn là thích hợp. b. Đường kính ống đẩy hạ áp. Theo tài liệu [1] chọn tốc độ môi chất đi trong ống đẩy w = 20m/s. - Tính đường kính ống đẩy: di = = 0,079 m. Theo tài liệu [1] bảng 10-2 ta chọn ống theo tiêu chuẩn di = 80mm, dn=89mm. Tốc độ thực của dòng môi chất đi trong ống. w = = 20 m/s Tốc độ w nằm trong phạm vi cho phép nên đường kính đã chọn là thích hợp. c. Đường kính ống hút cao áp. Theo tài liệu [1] chọn tốc độ môi chất đi trong ống đẩy w = 15m/s , lưu lượng qua máy nén m3 = 1,116 kg/s (được xác định ở mục 6.2.2). Thể tích riêng hơi hút V3 = 0,3 m3/kg. - Tính đường kính ống hút: di = = 0,05 m. Theo tài liệu [1] bảng 10-2 ta chọn ống theo tiêu chuẩn di = 50mm, dn=57mm. Tốc độ thực của dòng môi chất đi trong ống. w = = 17,7 m/s Tốc độ w nằm trong phạm vi cho phép nên đường kính đã chọn là thích hợp. d. Đường kính ống đẩy cao áp. Theo tài liệu [1] chọn tốc độ môi chất đi trong ống đẩy w = 20m/s. - Tính đường kính ống đẩy: di = = 0,04 m. Theo tài liệu [1] bảng [10-2] ta chọn ống theo tiêu chuẩn di = 40mm, dn=45mm. Tốc độ thực của dòng môi chất đi trong ống. w = = 27,8 m/s Tốc độ w nằm trong phạm vi cho phép nên đường kính đã chọn là thích hợp. e. Đường kính ống dẫn lỏng. Theo tài liệu [1] chọn tốc độ môi chất đi trong ống dẫn lỏng w = 1m/s. - Tính đường kính ống dẫn lỏng: di = = 0,2 m. Theo tài liệu [1] bảng [10-2] ta chọn ống theo tiêu chuẩn di = 200mm, dn=219mm. Tốc độ thực của dòng môi chất đi trong ống. w = = 1,1 m/s Tốc độ w nằm trong phạm vi cho phép nên đường kính đã chọn là thích hợp. 9.1.7.3. Đường ống hệ thống lạnh của buồng kết đông. a. Đường kính ống hút hạ áp. Theo tài liệu [1] chọn tốc độ môi chất đi trong ống đẩy w = 15m/s , lưu lượng qua máy nén m1 = 0,05 kg/s (được xác định ở mục 6.2.3). Thể tích riêng hơi hút V1 = 1,8 m3/h. - Tính đường kính ống hút: di = = 0,087 m. Theo tài liệu [1] bảng [10-2] ta chọn ống theo tiêu chuẩn di = 100mm, dn=108mm. - Tốc độ thực của dòng môi chất đi trong ống. w = = 11,5 m Tốc độ w nằm trong phạm vi cho phép nên đường kính đã chọn là thích hợp. b. Đường kính ống đẩy hạ áp. Theo tài liệu [1] chọn tốc độ môi chất đi trong ống đẩy w = 20m/s. - Tính đường kính ống đẩy: di = = 0,075 m. Theo tài liệu [1] bảng [10-2] ta chọn ống theo tiêu chuẩn di = 100mm, dn = 108mm. Tốc độ thực của dòng môi chất đi trong ống. w = = 11,5 m/s Tốc độ w nằm trong phạm vi cho phép nên đường kính đã chọn là thích hợp. c. Đường kính ống hút cao áp. Theo tài liệu [1] chọn tốc độ môi chất đi trong ống đẩy w = 15m/s , lưu lượng qua máy nén m3 = 0,059 kg/s (được xác định ở mục 6.3.2). Thể tích riêng hơi hút V3 = 0,38 m3/kg. - Tính đường kính ống hút: di = = 0,043 m. Theo tài liệu [1] bảng [10-2] ta chọn ống theo tiêu chuẩn di = 50mm, dn= 57mm. Tốc độ thực của dòng môi chất đi trong ống. w = = 11,4 m/s Tốc độ w nằm trong phạm vi cho phép nên đường kính đã chọn là thích hợp. d. Đường kính ống đẩy cao áp. Theo tài liệu [1] chọn tốc độ môi chất đi trong ống đẩy w = 20m/s. - Tính đường kính ống đẩy: di = = 0,038 m. Theo [1] bảng [10-2] ta chọn ống theo tiêu chuẩn di = 40mm, dn=45mm. Tốc độ thực của dòng môi chất đi trong ống. w = = 11,4 m/s Tốc độ w nằm trong phạm vi cho phép nên đường kính đã chọn là thích hợp. e. Đường kính ống dẫn lỏng. Theo tài liệu [1] chọn tốc độ môi chất đi trong ống dẫn lỏng w = 1m/s. - Tính đường kính ống dẫn lỏng: di = = 0,168 m. Theo 1 bảng [10-2] ta chọn ống theo tiêu chuẩn di = 200mm, dn=219mm. Tốc độ thực của dòng môi chất đi trong ống. w = = 0,71 m/s Tốc độ w nằm trong phạm vi cho phép nên đường kính đã chọn là thích hợp. 9.1.8. Tính chọn bơm Amoniắc. Trong các hệ thống lạnh có bơm tuần hoàn người ta sử dụng bơm điện kiểu kín để tuần hoàn cưỡng bức môi chất lỏng Amoniắc qua dàn lạnh. Nhiệm vụ của bơm là bơm lỏng lên dàn bay hơi đặt cao. Bơm được đặt càng gần bình chứa tuần hoàn càng tốt. Mục đích là tránh lỏng bay hơi tạo nút hơi, gián đoạn lỏng trên đường ống hút theo bảng 10-7 tài liệu [1] chọn bơm amoniắc kiểu kín chạy điện: Kíhiệu: 1,5 XG - 6 x 3 - 2,8 - 2 ( ЦНГ = 70M - 3). Thông số kỹ thuật: Năng suất: 5,5 á 12 (m3/h). Cột áp: 45 á 55 m NH3 lỏng. Số cấp: 3 Tốc độ vòng quay: 49,5 V/s. Công suất 2,8 kW. Chương 10 Trang bị hệ thống thiết bị đo kiểm, bảo vệ 10.1. Các loại van. 1. Van tiết lưu nhiệt. Van tiết lưu nhiệt là van đóng mở tự động nhờ sự quá nhiệt hơi môi chất lạnh hút về máy nén. Có 2 loại van: - Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong và van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài. - Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong: Sử dụng do dàn bốc hơi có tổn thât áp suất ít. - Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài: Sử dụng cho dàn bốc hơi có tổn thất áp suất lớn. Van tiết lưu nhiệt được sử dụng cho máy lạnh trung bình, lớn nhưng cũng được dùng cho máy lạnh nhỏ như máy lạnh thương nghiệp, máy điều hoà nhiệt độ. 2. Van điện từ: Được đặt trên đường ống dẫnlỏng hoặc hơi môi chất lạnh để đóng mở cửa thoát trong van nhờ cuộn dây điện từ. 3. Van một chiều. Được lắp trên đường ống đẩy của máy nén đề phòng khả năng môi chất lạnh ở bình ngưng quay về máy nén khi máy nén bị hỏng. Ngoài ra van một chiều còn được lắp trước thiết bị ngưng tụ cho toàn bộ hệ thống. 4. Van chặn. Được lắp trên đường ống đẩy của máy nén có nhiệm vụ chặn dầu lại tránh trường hợp dầu cùng với hơi môi chất đi ra từ máy nén, đi vào các thiết bị khác làm hư hỏng các thiết bị khác. 5. Van an toàn. Là van điều chỉnh các mức lỏng, hơi của các bình chứa tránh trường hợp hơi hoặc lỏng có áp suất cao quá hoặc thấp quá thì van sẽ tự động ngắt, các loại van được chọn theo đường kính danh nghĩa của các đường ống được sử dụng. - Dùng các loại van chặn có ký hiệu 15KЧ49P có đường kính danh nghĩa phù hợp với đường kính - danh nghĩa của đường ống tại vị trí lắp đặt van. - Dùng các loại van 1 chiều có ký hiệu OKД với đường kính danh nghĩa phù hợp với đường ống hút của máy nén. 10.2. Các loại rơle. 1. Rơle áp suất. Rơle áp suất để điều chỉnh; bảo vệ và báo hiệu về quá trình làm việc của máy nén, Rơle áp suất ngắt mạch khi áp suất đường đầy của máy nén tăng quá cao hay áp suất đường hút giảm quá thấp và đóng mạch khi áp suất ổn định. 2. Rơle nhiệt. Dùng để điều chỉnh nhiệt độ buồng lạnh. 10.3. Đồng hồ đo áp suất. Đồng hồ đo áp suất là đồng hồ báo hiệu hoặc đo áp suất lỏng, hơi nếu đồng hồ đo áp suất báo hiệu áp suất hơi, lỏng quá cao, hoặc quá thấp thì van an toàn sẽ tự động đóng lại và van mở ra khi áp suất ở đồng hồ ổn định. Chương11 : thuyết minh sơ đồ hệ thống lạnh 11.1 Nguyên lý hoạt động của sơ đồ hệ thống lạnh môi chất Nh3.(sơ đồ hệ thống lạnh được bố trí ở phần phụ lục) Chu trình hoạt động của hệ thống lạnh được bắt đầu từ dàn bay hơi .Dàn bay hơi ở đây phục vụ cho 3 chế độ nhiệt độ sôi khác nhau(-10° C ,-30° C,-40° C) Vì chu trình hoạt động của nhiệt độ sôi (-30° C ,-40°C ) giống nhau nên ở đây ta chỉ cần lấy trường hợp nhiệt độ sôi-40° C làm điển hình .Chu trình hoạt động như sau : Hơi ở dàn bay hơi (W3) sau khi được hóa hơi, hơi bão hòa ẩm ở dàn sẽ đi về bình chứa tuần hoàn(B4). ở đây bình chứa tuần hoàn có nhiệm vụ tách ẩm có trong hơi hút về , hơi ẩm sẽ được giữ lại bình chứa tuần hoàn, còn hơi bão hòa khô sẽ được máy nén hạ áp (V1) hút về. Mặt khác, hơi từ máy nén hạ áp lại được đi qua bình tách dầu (C1) và nén lên bình trung gian (B3). ở và được máy nén cao áp (V1) hút về. Sau đó hơi từ máy nén cao áp đi qua van một chiều và đi vào bình tách dầu (C2) và lại được nén lên bình ngưng tụ. ở đây được sự làm mát của nước, hơi môi chất sẽ ngưng thành lỏng và lỏng sẽ được đưa về bình chứa cao áp (B2). Lỏng từ bình chứa cao áp đi về bình trung gian , ở đây lỏng sẽ được chia thành hai đường đi , một đường đi qua van tiết lưu vào bình trung gian , một đường đi trực tiếp vào ống xoắn của bình trung gian. Lỏng từ ống xoắn của bình trung gian lại được đi vào trạm tiết lưu tuần hoàn , ở đây lỏng từ bình chứa tuần hoàn được bơm lên dàn bay hơi. ở dàn bay hơi, lỏng sẽ sôi và hóa hơi thành hơi lạnh phục vụ cho buồng lạnh. Để dàn lạnh không bị đóng băng thì lấy dòng hơi nóng từ đường đẩy của máy nén cao áp về để phá băng cho dàn bay hơi. Sau khi phá băng, băng sẽ chuyển thành lỏng và lỏng sẽ được đi về bình chứa thu hồi (B5). Lỏng từ bình chứa thu hồi lại được đưa về bình chứa cao áp. Chu trình cứ thế tiếp diễn. ở nhiệt độ sôi -10°C có chu trình hoạt động như sau: Hơi bão hòa ẩm ở dàn bay hơi đi về bình chứa tuần hoàn, ẩm đi cùng với hơi sẽ được bình chứa tuần hoàn tách khỏi hơi, và hơi bão hòa ẩm trở thành hơi bão hòa khô và được máy nén một cấp (T3) hút về. Hơi từ máy nén một cấp lại đi qua bình tách dầu (T) và góp chung vào đường đẩy của máy nén cao áp và được đẩy lên bình ngưng tụ (B1).ở đây được sự làm mát bằng nước , hơi môi chất sẽ ngưng thành lỏng và đi về bình chứa cao áp (B2). Sau đó lỏng từ bình chứa cao áp đi thẳng vào trạm tiết lưu và đi vào dàn bay hơi để thực hiện quá trình sôi và hóa hơi. Để dàn lạnh không bị đóng băng thì lấy dòng hơi nóng từ đường đẩy của máy nén cao áp về để phá băng cho dàn bay hơi. Sau khi phá băng , băng sẽ chuyển thành lỏng và được đưa về bình chứa thu hồi (B5). Lỏng từ bình chứa thu hồi lại được đưa về bình chứa cao áp. Chu trình cứ thế tiếp diễn. Để dầu không bị tổn thất, hệ thống lạnh trang bị thêm bình chứa thu hồi dầu. Bình chứa thu hồi dầu có nhiệm vụ gom dầu từ các thiết bị về như :bình chứa cao áp, bình ngưng tụ , bình trung gian…Sau đó dầu từ bình chứa thu hồi dầu lại được dưa về máy nén để phục vụ tiếp cho chu trình hoạt động của hệ thống. Ngoài ra , hệ thống lạnh còn được trang bị các thiết bị đo kiểm và bảo vệ như: ở cụm máy nén được trang bị rơle áp suất cao, rơle áp suất thấp, rơle áp suất dầu, van một chiều, van chặn , bình tách dầu. ở bình ngưng tụ được trang bị: áp kế, van an toàn, van xả khí, van chặn , dụng cụ đo mức lỏng. ở cụm bình chứa: B2, B4, B5, B6, được trang bị áp kế,van an toàn, van chặn, dụng cụ đo mức lỏng , van xả khí. ở bình trung gian (B3) được trang bị : rơle chỉ mức lỏng, phin lọc, van chặn, van an toàn, áp kế, van xả khí. ở cụm dàn bay hơi được trang bị: van tiết lưu nhiệt , rơmostat điều chỉnh nhiệt độ . ở trạm tiết lưu được trang bị : van điện từ , phin lọc ,van chặn . Lời kết luận Được sự hướng dẫn tận tình của Thầy Đinh Văn Hiền và sự nỗ lực của bản thân đến nay đồ án tốt nghiệp của em đã hoàn thành. Qua đồ án này em đã làm quen được với việc thiết kế hệ thống lạnh và tổng hợp được những kiến thức trong quá trình học tập. Tuy nhiên do nhận thức có hạn, chưa có kinh nghiệm trong công tác thiết kế đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Em mong được sự chỉ bảo góp ý của các thầy và các bạn đồng nghiệp để đồ án tốt nghiệp này được hoàn thiện. Em xin chân thành cảm ơn. Sinh viên Lê Anh Tú Tài liệu tham khảo Nguyễn Đức Lợi Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh Nhà xuất bản KHKT - 1999. Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ, Đinh Văn Thuận. Kỹ thuật lạnh ứng dụng. Nhà xuất bản giáo dục - 2000. Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ. Máy và Thiết bị lạnh. Nhà xuất bản giáo dục - 1997. Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn, Trần Văn Phú. Truyền Nhiệt, Nhà xuất bản giáo dục - 1999. Bùi Hải; Dương Đức Hồng; Hà Mạnh Thư. Thiết bị trao đổi nhiệt. Nhà xuất bản giáo dục - 1999. Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ. Bài tập kỹ thuật lạnh. Nhà xuất bản Giáo dục - 1999. Hà Đăng Trung, Nguyễn Quân. Cơ sở điều tiết không khí Nhà xuất bản KHKT - 1997. Nguyễn Đức Lợi; Phạm Văn Tuỳ. Kỹ thuật lạnh cơ sở. Nhà xuất bản giáo dục - 1996. Nguyễn Đức Lợi. Tự động hoá hệ thống lạnh. Nhà xuất bản giáo dục - 2000. Tiếng Nga: Кuruliоv, Geraximov: Thí dụ, tính toán và các bài thí nghiệm về hệ thống lạnh. Lenigrat - 1971. Nguyễn Xuân Tiên. Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh Bùi Hải, Trần thế Sơn - Bài tập Nhiệt động, truyền nhiệt và kỹ thuật lạnh. Nhà xuất bản KHKT - 2001. Phụ lục PL1: Đồ thị I - d của không khí ẩm. PL2: Đồ thị lgp - i NH3 PL3: Sơ đồ hệ thống lạnh. PL4: Mặt bằng kho lạnh. PL5: Buồng kết đông. Mục lục Trang