Tài liệu Do an lanh trung 13n1

Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn MỤC LỤC Chương 1 TỔNG QUAN, GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI..............................................................4 1.1 Mục đích cấp, trữ đông....................................................................................................4 1.2 Nhiệm vụ của đề tài.....................................................................................................4 1.2.1 Cấp đông...............................................................................................................4 1.2.2 Trữ đông...............................................................................................................5 1.2.3 Quy trình sản xuất……………………………………………………………...5 CHƯƠNG 2 TÍNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH.....................6 2.1 Phòng trữ đông............................................................................................................6 2.1.1 Thông số cho trước...............................................................................................6 2.1.2 Tính toán...............................................................................................................6 2.2 Phòng cấp đông...........................................................................................................7 2.2.1 Thông số cho trước...............................................................................................7 2.2.2 Tính toán...............................................................................................................7 2.3 Bố trí mặt bằng kho lạnh.............................................................................................9 CHƯƠNG 3 TÍNH CÁCH NHIỆT KHO LẠNH...............................................................10 3.1 Tính cách nhiệt cho tường bao quanh kho lạnh........................................................10 3.2 Tính cách nhiệt trần kho lạnh................................................................................15 3.3 Tính cách nhiệt nền kho lạnh................................................................................20 CHƯƠNG 4 TÍNH NHIỆT KHO LẠNH...........................................................................25 4.1 Thông số cho trước....................................................................................................26 4.2 Kho trữ đông..............................................................................................................26 4.2.1 Tổn thất của phòng lạnh.....................................................................................26 4.2.2 Công suất lạnh yêu cầu của kho lạnh.............................................................29 4.2.3 Công suất lạnh yêu cầu của máy nén.............................................................29 4.3 Kho cấp đông............................................................................................................30 SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 Page 1 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn 4.3.1 Tổn thất của phòng lạnh.....................................................................................30 4.3.2 Công suất lạnh yêu cầu của kho lạnh.............................................................34 4.3.3 Công suất lạnh yêu cầu của máy nén.............................................................35 CHƯƠNG 5 LẬP CHU TRÌNH VÀ TÍNH TOÁN MÁY NÉN........................................36 5.1 Kho trữ đông..............................................................................................................36 5.1.1 Đại lượng cho trước...........................................................................................36 5.1.2 Tính toán.............................................................................................................36 5.1.3 Tính chọn máy nén.............................................................................................42 5.2 Kho cấp đông.........................................................................................................43 5.2.1 Đại lượng cho trước...........................................................................................43 5.2.2 Tính toán.............................................................................................................43 5.2.3 Tính toán chu trình.............................................................................................43 5.2.4 Tính chọn máy nén……………………………………………………………50 CHƯƠNG 6 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ THIẾT BỊ PHỤ CỦA HỆ THỐNG LẠNH...................................................................................................................53 6.1 Thiết bị ngưng tụ.......................................................................................................53 6.1.1 Lựa chọn thiết bị................................................................................................53 6.1.2 Cấu tạo và nguyên lí làm việc............................................................................53 6.1.3 Tính toán.............................................................................................................55 6.2 Thiết bị bay hơi......................................................................................................56 6.2.1 Lựa chọn thiết bị................................................................................................56 6.2.2 Mục đích của thiết bị bay hơi.............................................................................56 6.2.3 Cấu tạo và nguyên lý..........................................................................................56 6.24 Tính chọn thiết bị bay hơi…………………………………………………….57 6.3 Tính chọn thiết bị phụ............................................................................................61 6.3.1 Bình chứa cao áp................................................................................................61 6.3.2 Bình tách lỏng....................................................................................................63 6.3.3 Bình tách dầu..................................................................................................66 SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 Page 2 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn 6.3.4 Bình lọc dầu....................................................................................................68 6.3.5 Tháp giải nhiệt................................................................................................69 6.3.6 Bình tách khí không ngưng............................................................................71 6.3.7 Bình trung gian................................................................................................73 6.3.8 Các thiết bị khác……………………………………………………...…….75 Tài liệu tham khảo...............................................................................................................75 SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 Page 3 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn Chương 1 TỔNG QUAN, GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Mục đích cấp, trữ đông Từ xa xưa con người đã biết sử dụng lạnh cho đời sống, bằng cách cho vật cần làm lạnh tiếp xúc với vật lạnh hơn và hỗ trợ tích cực cho các ngành như:  Ngành công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm.  Trong công nghiệp nặng: làm nguội khuôn đúc.  Trong y tế: chế biến và bảo quản thuốc.  Trong ngành công nghiệp hóa chất.  Trong lĩnh vực điều hòa không khí. Đóng vai trò quan trọng nhất là ngành công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm. Tuy nhiên để có thể giữ thực phẩm lâu dà , thì phải sử dụng cấp đông và trử đông thực phẩm ở nhiệt độ thấp (nhiệt độ càng thấp thì thực phẩm có thể bảo quản càng lâu). 1.2 Nhiệm vụ của đề tài. 1.2.1 Cấp đông - Sản phẩm bảo quản: Cá. - Công suất: - Nhiệt độ đầu vào: - Nhiệt độ cá đầu ra: -15 ⁰ C SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 E = 2,5 Tấn/mẻ 18 ⁰ C. Page 4 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn - Thời gian cấp đông: 11 giờ. - Nhiệt độ phòng cấp đông: -35 ⁰ C - Công suất: - Nhiệt độ phòng trữ đông : -18 ⁰ C - Địa điểm xây dựng: Thừa Thiên Huế. - Nhiệt độ môi trường : 37.3 ⁰ C (Tra bảng 1.1, trang 8, tài liệu 1). - Độ ẩm môi trường : 73% (Tra bảng 1.1, trang 8, tài liệu 1). 1.2.2 Trữ đông E=55 Tấn. Thông số môi trường 1.2.3 Quy trình sản xuất Cá sau khi qua phân xưởng chế biến được đưa vào phòng cấp đông, đóng gói và cấp đông đến nhiệt độ sản phẩm t cđ −35 ℃ t sp −15℃ , sau đó đưa vào phòng trữ đông có nhiệt độ trung bình , nhiệt độ phòng t f −18℃ . Quy trình Gia công sản phẩm Làm lạnh sơ bộ (18 ℃ ) Trử đông SVTH: Đặng Phước Trung t −18℃ ( f Lớp: 13N1 Cấp đông ( Đóng gói Page 5 t f  -35 ℃ Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn CHƯƠNG 2 TÍNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH 2.1 Phòng trữ đông 2.1.1 Thông số cho trước - Công suất: E=55 Tấn - Sản phẩm: Cá 2.1.2 Tính toán a. Thể tích tải: Vct V ct  E , m3  gv Với : - E [Tấn] là công suất chất tải trong phòng trữ đông. - gv=0.45 [ tấn 3 m ]: Định mức chất tải thể tích (tra bảng 2.3, trang 28, tài liệu 1). V ct  - Suy ra 55 122 , 22 0. 45 b. Chiều cao của tải: h ct h ct c. Diện tích chất tải: F ct  m2. = 2 [m] F ct V ct 122 , 22  61 ,11 hct 2 SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 m2. Page 6 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn d. e. Với: Chọn số phòng lạnh: n=2 F tr Diện tích trong phòng lạnh: F ct F tr  n . βF , [m2]. βF : là hệ số kể đến đường đi lại, diện tích chiếm chổ của các thiết bị trong phòng lạnh , ta chọn βF = 0.70 , (tra bảng 2.4, trang 30. Tài liệu 1). F tr  Suy ra: 61 , 11  43 , 65 2.0.7 m2 . f. Diện tích phòng lạnh quy chuẩn f: chọn f=7x7 (m2). g. Chiều cao trong phòng lạnh : h tr h tr  hct  Δh2  13 Với: m. ∆ h [m] hệ số sử dụng chiều cao của phòng lạnh. 2.2 Phòng cấp đông 2.2.1 Thông số cho trước. Công suất: E=2,5 Tấn/mẻ Sản phẩm: Cá. 2.2.2 Tính toán. a. Thể tích tải : V ct SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 Page 7 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn V ct  E ,  m3  gv Với: - E [Tấn] là công suất chất tải trong phòng trữ đông. - gv =0.17 [ tấn m 3 ] : Định mức chất tải thể tích (theo trang 28, 29, tài liệu 1). V ct  Suy ra: 2,5 14 , 7 0,17 m3 . b. Chiều cao của tải: hct h ct 2 c. Diện tích chất tải: Fct F ct  m. V ct 14 , 7  7, 35 hct 2 m2. d. Chọn số phòng lạnh: n=1 e. Diện tích trong phòng lạnh: Ftr F ct F tr  n . βF [m2]. Với: βF : là hệ số kể đến đường đi lại, diện tích chiếm chổ của các thiết bị trong phòng lạnh, ta chọn SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 βF = 0.54 , (tra bảng 2.4, trang 30, tài liệu 1). Page 8 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn F tr  Suy ra: 7, 35 13 , 6 0, 54 m2. f. Diện tích phòng lạnh quy chuẩn f: f=4x4 m2. g. Chiều cao trong phòng lạnh: htr h tr  hct  Δh2  13 Với: m. ∆ h [m] hệ số sử dụng chiều cao của phòng lạnh. SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 Page 9 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn 2.3 Bố trí mặt bằng kho lạnh. SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 Page 10 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn CHƯƠNG 3 TÍNH CÁCH NHIỆT KHO LẠNH Mục đích: chương này nhằm xác định chiều dày lớp cách nhiệt, đảm bảo kinh tế, kỷ thuật. Ngoài ra nó còn phải đảm bảo không xảy ra hiện tượng đọng sương ở bề mặt ngoài của kết cấu. 3.1 Tính cách nhiệt cho tường bao quanh kho lạnh * Kết cấu của tường: * Số liệu: Stt Lớp vật liệu δ [m] λ Ghi chú W [ m. k ] 1 2 Tol sắt Polyurethane(ngậm 0,002 67,58 δ cn 0,023 http://www.cachnhiet.net/trang/96.html Trang 59 tài liệu [1] 3 R11) Tol sắt 0,002 67,58 http://www.cachnhiet.net/trang/96.html A. Phòng trữ đông. a. Thông số cho trước - Vật liệu: panel lắp ghép. - tf = -18 ⁰ C SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 Page 11 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn ϕn 73 tn = 37,3 C ; b. Tính chiều dày lớp cách nhiệt. o - Hệ số tỏa nhiệt bề mặt ngoài của tường bao α ng  23,3 Hệ số tỏa nhiệt bề mặt trong của tường bao α tr 9 W m2 k W m2 k (tra bảng 3.7, trang 65, tài liệu 1). W m2 k Hệ số truyền nhiệt tối ưu ở phòng trữ đông là ktư=0,22 - (tra bảng 3.3, trang 63, tài liệu 1). Ta có: ktư = δ cn Suy ra: δ cn  n 1 ∑ α ng i 1 δ i δ cn 1   λi λ cn α tr −1    n δi 1 1 1 λ −   ∑ = cn k tư α ng i 1 λi α tr   1 1 0,002 0,002 1 = 0,023 0,22 − 23,3  67,58  67,58  9   , [m] =0,1 m Thực tế chiều dày của lớp cách nhiệt luôn được chon theo quy chuẩn nên ta chọn δ cn 0,1 m . Khi đó ta có hệ số truyền nhiệt tính toán là : k tt SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1   n 1 ∑ α ng i 1 δi 1  λi α tr Page 12 −1  Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn k tt =  1 0,002 0,1 0,002 1     23,3 67,58 0,023 67,58 9 −1  =0,224 W 2 m k c. Kiểm tra đọng sương. - Nhiệt độ đọng sương ts =30 ⁰ C (tra đồ thị I_d tại điểm có tn = 37,3 C ; o ϕn 73 ) - Điều kiện không xảy ra hiện tượng đọng sương: k tt ≤ k s =0.95 α ng t ng−t s . t ng −t f ,   W m2 k Trong đó: - k tt , ks hệ số truyền nhiệt tính toán và hệ số truyền nhiệt trong điều kiện đọng sương,     W m2 k W m2 k - α ng = 23,3 - t ng t t =37,3 ⁰ C, s =30 ⁰ C, f =-18 ⁰ C là nhiệt độ bên ngoài hệ số tỏa nhiệt bên ngoài bề mặt tường. tường, nhiệt độ đọng sương, nhiệt độ trong buồng lạnh. Suy ra: k s 0,95.23,3. SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 37,3−30 W  2,922 2 37,3−−18 m k Page 13 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn k s k tt Vì nên không xảy ra hiện tượng đọng sương ở bên ngoài bề mặt buồng lạnh. B. Phòng cấp đông. a. Thông số cho trước: - Vật liệu: panel lắp ghép. tf - = -35 ⁰ C b. Tính toán tường phòng lạnh. - Hệ số tỏa nhiệt bề mặt ngoài của tường bao α ng  23,3 W 2 m k - Hệ số tỏa nhiệt bề mặt trong của tường bao α tr 10,5 W 2 m k (tra bảng 3.7, trang 65, tài liệu 1). - Hệ số truyền nhiệt tối ưu ở phòng cấp đông là k tư W 2 m k =0,19 (tra bảng 3.3, trang 63, tài liệu 1). Ta có: ktư = δ cn Suy ra: δ cn  n δ δ 1 1  ∑ i  cn  α ng i 1 λi λ cn α tr    n δi 1 1 1 λ −   ∑ cn = k tư α ng i 1 λi α tr   1 −1 1 0,002 0,002  1 = 0,023 0,19 − 23,3  67,58  67,58  10,5  , [m] =0,12 m Thực tế chiều dày của lớp cách nhiệt luôn được chon theo quy chuẩn nên ta chọn δ cn 0,125 m . SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 Page 14 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn Khi đó ta có hệ số truyền nhiệt tính toán là : k tt k tt =    n δ 1 1 ∑ i  α ng i 1 λi α tr −1  1 0,002 0,125 0,002 1     23,3 67,58 0,023 67,58 10,5 −1  =0.179 W m2 k c. Kiểm tra đọng sương. - Nhiệt độ đọng sương ts =30 ⁰ C (tra đồ thị I_d tại điểm có tn = 37,3 C ; o ϕn 73 ) - Điều kiện không xảy ra hiện tượng đọng sương: k tt ≤ k s =0.95 α ng t ng−t s . t ng −t f ,   W m2 k Trong đó: - k tt , ks hệ số truyền nhiệt tính toán và hệ số truyền nhiệt trong điều kiện đọng sương, - α ng = 23,3,     SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 W m2 k W m2 k hệ số tỏa nhiệt bên ngoài bề mặt tường. Page 15 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn - t ng t t =37,3 ⁰ C, s =30 ⁰ C, f =-35 ⁰ C là nhiệt độ bên ngoài tường, nhiệt độ đọng sương, nhiệt độ trong buồng lạnh. Suy ra: ks k s k tt Vì 37,3−30 W  2,23 2 =0.95 .23,3 . 37,3−  −35 m k  nên không xảy ra hiện tượng đọng sương ở bên ngoài bề mặt buồng lạnh. 3.2 Tính cách nhiệt trần kho lạnh. * Kết cấu trần kho lạnh. * Số liệu: St Lớp vật liệu δ λ t [m] [ Ghi chú W m. k 1 Tol sắt SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 2 Polyurethane(ng 3 ậm R11) Tol sắt 0,00 2 δ cn 0,00 1 ] 67,58 http://www.cachnhiet.net/trang/96. Page 16 0,023 html Trang 59 tài liệu [1] 67,58 http://www.cachnhiet.net/trang/96. html Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn A. Phòng trữ đông a. Thông số cho trước: - Vật liệu: panel lắp ghép. tf - = -18 ⁰ C b. Tính toán tường phòng lạnh. Do kho lạnh đặt trong phân xưởng có mái che nên hệ số ktư lấy thêm 10% - Hệ số tỏa nhiệt bề mặt ngoài của tường bao α ng  23,3 - Hệ số tỏa nhiệt bề mặt trong của tường bao α 2 9 W 2 m k W m2 k (tra bảng 3.7, trang 65, tài liệu 1). - Hệ số truyền nhiệt tối ưu ở phòng trữ đông là ktư = 0,215.1,1 = 0,24 W 2 m k (tra bảng 3.3, trang 63, tài liệu 1). Ta có:  ktư = δ cn Suy ra: δ cn 1 ∑ α ng i 1 δ i δ cn 1   λi λ cn α tr −1    n δi 1 1 1 λ −   ∑ cn = k tư α ng i 1 λi α tr   1 n 1 0,002 0,002 1 = 0,023 0,24 − 23,3  67,58  67,58  9   , [m] =0,1 m Thực tế chiều dày của lớp cách nhiệt luôn được chon theo quy chuẩn nên ta chọn δ 2 0,1 m , khi đó ta có hệ số truyền nhiệt tính toán là : SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 Page 17 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn k tt k tt =    n δ 1 1 ∑ i  α ng i 1 λi α tr −1  1 0,002 0,1 0,002 1     23,3 67,58 0,023 67,58 9 −1  =0,224 W m2 k c. Kiểm tra đọng sương. - Nhiệt độ đọng sương ts =30 ⁰ C (tra đồ thị I_d tại điểm có tn = 37,3 C ; o ϕn 73 ) - Điều kiện không xảy ra hiện tượng đọng sương: k tt ≤ k s =0.95 α ng t ng−t s . t ng −t f ,   W m2 k Trong đó: - k tt , ks hệ số truyền nhiệt tính toán và hệ số truyền nhiệt trong điều kiện đọng sương,     W m2 k W m2 k - α ng = 23,3 - t ng t t =37,3 ⁰ C, s =30 ⁰ C, f =-18 ⁰ C là nhiệt độ bên ngoài hệ số tỏa nhiệt bên ngoài bề mặt tường. tường, nhiệt độ đọng sương, nhiệt độ trong buồng lạnh. SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 Page 18 Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn Suy ra: k s 0,95.23,3. k s k tt Vì 37,3−30 W  2,922 2 37,3−−18 m k nên không xảy ra hiện tượng đọng sương ở bên ngoài bề mặt buồng lạnh. B. Phòng cấp đông. a. Thông số cho trước: - Vật liệu: panel lắp ghép. tf - = -35 ⁰ C b. Tính toán tường phòng lạnh. Do kho lạnh đặt trong phân xưởng có mái che nên hệ số ktư lấy thêm 10%. Hệ số tỏa nhiệt bề mặt ngoài của tường bao α ng  23,3 W m2 k Hệ số tỏa nhiệt bề mặt trong của tường bao α tr 10,5 W m2 k (tra bảng 3.7, trang 65, tài liệu 1). - Hệ số truyền nhiệt tối ưu ở phòng cấp đông là k tư =0,17.1,1= 0,187 W m2 k (tra bảng 3.3, trang 63, tài liệu 1). Ta có:  ktư = δ cn Suy ra: δ cn n 1 ∑ α ng i 1 = λ cn −1      1 δ i δ cn 1   λi λ cn α tr n δ 1 1 1 − ∑ i  k tư α ng i 1 λi α tr 1 0,002 0,002  1 = 0,023 0,187 − 23,3  67,58  67,58  10,5 SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 Page 19 , [m]  =0,12 m Đồ án môn học: Kỹ Thuật Lạnh GVHD: Nguyễn Thành Văn Thực tế chiều dày của lớp cách nhiệt luôn được chon theo quy chuẩn nên ta chọn δ cn 0,125 m . Khi đó ta có hệ số truyền nhiệt tính toán là : k tt k tt =    n 1 ∑ α ng i 1 δi 1  λi α tr −1  1 0,002 0,125 0,002 1     23,3 67,58 0,023 67,58 10,5 −1  =0.179 W m2 k c. Kiểm tra đọng sương. - Nhiệt độ đọng sương ts =30 ⁰ C (tra đồ thị I_d tại điểm có tn = 37,3 C ; o ϕn 73 ) - Điều kiện không xảy ra hiện tượng đọng sương: k tt ≤ k s =0.95 α ng t ng−t s . t ng −t f ,   W m2 k Trong đó: - k tt , ks đọng sương, hệ số truyền nhiệt tính toán và hệ số truyền nhiệt trong điều kiện   SVTH: Đặng Phước Trung Lớp: 13N1 W m2 k Page 20