›

Đồ án Tính toán thiết kế,chế tạo và vận hành thử nghiệm hệ thống cấp đông I-Q-F thẳng

pdf 68 trang thiennha21 14/04/2022 8870
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Tính toán thiết kế,chế tạo và vận hành thử nghiệm hệ thống cấp đông I-Q-F thẳng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_tinh_toan_thiet_keche_tao_va_van_hanh_thu_nghiem_he_th.pdf

Nội dung text: Đồ án Tính toán thiết kế,chế tạo và vận hành thử nghiệm hệ thống cấp đông I-Q-F thẳng

  1. TRƯỜNG CAO ĐẲNG KĨ THUẬT CAO THẮNG BỘ MÔN ĐIỆN LẠNH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ,CHẾ TẠO VÀ VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG CẤP ĐÔNG I-Q-F THẲNG GVHD: Ths. NGUYỄN HỮU QUYỀN Ths. NGUYỄN VĂN BẮC LỚP: CĐN-KTML 16B SVTH: HỒ TIẾN HIỆP TRẦN VĂN HÙNG PHAN CHÍ DŨNG ĐỖ NGUYỄN QUANG ĐIỀN Tp.Hồ Chí Minh - Tháng 8/2019 1
  2. LỜI MỞ ĐẦU Trong quá trình Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa hiện nay, muốn phát triển đất nước bắt buộc chúng ta phải hội nhập với nền kinh tế của thế giới . Trong lĩnh vực Công nghệ thực phẩm cũng vậy, muốn phát triển, muốn hội nhập, chúng ta phải đưa được sản phẩm của mình ra thị trường thế giới. Để được như vậy nền công nghiệp bảo quản thực phẩm của chúng ta phải tốt phải đảm bảo chất lượng do thị trường quốc tế đưa ra. Chính vì thế, Ngành công nghệ kĩ thuật nhiệt –lạnh ngày càng phải được quan tâm, chú trọng phát triển . Trong đồ án tốt nghiệp lần này, em được các thầy cô giao cho đề tài “ Tính toán thiết kế, chế tạo và vận hành thử hệ thống cấp đông IQF thẳng” , với sản phẩm cấp đông là cá basa phi lê – một sản phẩm đặc hữu của đồng bằng sông Cửu Long .Đồ án tốt nghiệp lần này đã giúp em hiểu biết thêm và củng cố thêm kiến thức về các phương pháp cấp đông cũng như các hệ thống cấp đông khác nhau . TP. Hồ Chí Minh ,tháng 8 năm 2019 2
  3. LỜI CẢM ƠN Học tập là một quá trình lâu dài, mỗi giai đoạn đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành nhân cách, đạo đức của mỗi con người. Từ những ngày bước chân vào trường cho đến lúc hoàn thành luận văn này, em đã nhận được sự quan tâm chỉ dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy cô. Qua quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến: • Ban giám hiệu trường CĐKT Cao Thắng. • Tập thể giảng viên Khoa Điện-Điện Lạnh trường CĐKT Cao Thắng. • Quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy chúng em trong thời gian học tập tại trường. • Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyên Hữu Quyền, thầy Nguyễn Văn Bắc, đã tận tình hướng dẫn em trong thời gian thực hiện đồ án. Tuy nhiên, do hạn chế về thời gian thực hiện, đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý của quý thầy cô. Chúng em xin chân thành cảm ơn. 3
  4. NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Chữ ký của giáo viên nhận xét 4
  5. NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN Chữ ký của giáo viên nhận xét 5
  6. MỤC LỤC ` 2 CHƯƠNG 1 . TỔNG QUAN 7 1.1 Giới thiêu hệ thống kho cấp đông IQF thẳng. 7 1.2 Hệ thống cấp đông băng chuyền thẳng 7 1.3 giới thiêu về cá basa file: 10 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH I-Q-F BĂNG CHUYỀN THẲNG 13 2.1. Tính chiều dài băng chuyền 13 2.2 Tính cách nhiệt cách ẩm 14 2.2.1 Cấu tạo tủ đông 14 2.2.2 Tính chiều dày cách nhiệt: 14 2.2.3 Kiểm tra đọng sương 16 2.2.4 Chọn kích thước kho 17 2.3 Tính tải nhiệt kho lạnh . 18 2.3.1 Nhiệt lượng làm lạnh sản phẩm . 18 2.3.2 Nhiệt truyền qua kết cấu bao che : 18 2.3.3 Tổn thất nhiệt do vận hành : 19 2.4 Tính toán chu trình lạnh , chọn máy nén. 22 2.4.1 Các thông số cơ bản 22 2.4.2 Tính toán chu trình , chọn máy nén . 23 2.4.4 Thiết bị ngưng tụ 26 2.4.5 Tính chọn thiết bị bay hơi 28 2.5 Tính chọn các thiết bị phụ: 29 1
  7. 2.5.1 Bình trung gian ống xoắn 29 2.5.2 Tính chọn đường ống . 31 2.5.3 Bình chứa cao áp 33 2.5.4 Bình tách lỏng hồi nhiệt: 35 2.5.10 Phin lọc 44 CHƯƠNG 3 : CHẾ TẠO MÔ HÌNH – VẬN HÀNH THỰC NGHIỆM 47 3.1 Bản vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp đông IQF thẳng. 47 3.4 Quy trình vận hành : 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 ` 2
  8. Phụ lục bảng Bảng 1: thành phần dinh dưỡng 10 Bảng 2: Kích thước băng chuyền kho lạnh 13 Bảng 3: Vật liệu làm panel 14 Bảng 4: Một số mẫu panel tiêu chuẩn 16 Bảng 5Thông số cơ bản của tấm panel 16 Bảng 6: Kích thước kết cấu bao che 17 Bảng 7: Tổn thất nhiệt kết cấu bao che 19 Bảng 8: thông số chu trình lạnh 24 Bảng 9: Máy nén piston của hãng Mitsubishi hai cấp nén , môi chất lạnh gas R22 26 Bảng 10: Thông số máy nén 26 Bảng 11: Thông số bình ngưng tiêu chuẩn 27 Bảng 12: Thông số bình ngưng 28 Bảng 13: Thông số dàn bay hơi tiêu chuẩn 28 Bảng 14: Thông số dan bay hơi 29 Bảng 15: Thông số một số bình trung gian mẫu 30 Bảng 16: Thông số bình trung gian 31 Bảng 17: Ống đồng 32 Bảng 18: Thông số ống dẫn môi chất đường đẩy phía nén cao áp 32 Bảng 19: Thông số ống dẫn môi chất đường hút phía nén cao áp 32 Bảng 20: Thông số đường ống đẩy môi chất phía cấp nén hạ áp 33 Bảng 21: Thông số đường ống hút môi chất phía cấp nén hạ áp 33 Bảng 22: Thông số một số loại bình chứa cao áp 35 Bảng 23: Thông số một số loại bình chứa cao áp 35 Bảng 24: Thông số một số bình tách lỏng mẫu 36 Bảng 25: Thông số của bình tách lỏng 36 Bảng 26: Thông số một số kích cỡ của bình tách dầu 39 Bảng 27: Thông số bình tách dầu 39 Bảng 28: Thông số kĩ thuật tháp giải nhiệt 40 Bảng 29: Một số loại tim van của hãng Danfoss 42 Bảng 30: Một số loại tim van của hãng Danfoss Error! Bookmark not defined. 3
  9. Bảng 31: Thông số một số loại van chặn 44 Bảng 32: Một số phin lọc của hãng Castel 45 Bảng 33: Một số kích cỡ mắt xem gas 46 4
  10. Phụ lục hình ảnh Hình 1: Hệ thống băng chuyền IQF 8 Hình 2: Lát cá basa File 10 Hình 3: Tấm panel 14 Hình 4: Cấu tạo tấm panel 15 Hình 5: Hình chiếu cạnh kết cấu bao che 17 Hình 6: Kích thước tường bao 19 Hình 7: Sơ đồ chuyển động của băng tải trong kho lạnh 20 Hình 8: Sơ đồ nguyên lí 23 Hình 9: Đồ thị logp-h 23 Hình 10:Cấu tạo thiết bị ngưng tụ 26 Hình 11: Cấu tạo bình trung gian ống xoắn 29 Hình 12: Bình chứa cao áp 34 Hình 13: Bình tách lỏng 36 Hình 14: Bình tách dầu Error! Bookmark not defined. Hình 15: Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong 41 Hình 16: Van tiết lưu nhiệt của Danfoss 41 Hình 17: Van điện từ 43 Hình 18: Van chặn 44 Hình 19: Phin lọc 45 Hình 20: Mắt xem gas 46 Hình 21: Thử kín - thử bền hệ thống 54 Hình 22: Hút chân không hệ thống 54 Hình 23: Nạp gas lỏng cho hệ thống 55 Hình 24: Nạp gas động cho hệ thống 56 5
  11. BẢNG KÍ HIỆU ĐƠN VỊ STT Ký hiệu Tên gọi Đơn vị 1 t Nhiệt độ o C 2 Độ ẩm % 3 Hệ số tỏa nhiệt W/m 2 K 4 k Hệ số truyền nhiệt W/m 2 K 5 Q Dòng nhiệt W 6 F Diện tích m 2 7 h Entanpi kJ/kg 8 E Năng suất Tấn 9 C Nhiệt dung riêng kJ/kgK 10 q Dòng nhiệt riêng kJ/kg 11 Q 0 Năng suất lạnh W 12 Q k Nhiệt tỏa ra ở thiết bị ngưng tụ W 13 l Công nén riêng kJ/kg 14  Hệ số cấp máy nén - 15  Hệ số làm lạnh - 16 p Áp suất Mpa 18 v Thể tích riêng m 3 /kg 19 N Công suất động cơ điện kW 20 G Lưu lượng Kg/s 6
  12. CHƯƠNG 1 . TỔNG QUAN 1.1 Giới thiêu hệ thống kho cấp đông IQF thẳng. Khái niệm: Hệ thống cấp đông IQF được viết tắt từ tiếng Anh Individual Quickly Freezer, có nghĩa là hệ thống cấp đông nhanh các sản phẩm dạng rời . Hệ thống cấp đông IQF thăng là sản phẩm được đặt trên các băng chuyền thẳng, chuyển động với tốc độ chậm , trong quá trình đó nó tiếp xúc với không khí lạnh nhiệt độ thấp và hạ nhiệt độ xuống rất nhanh . Khi di chuyển trên băng chuyền sản phẩm tiếp xúc với không khí đối lưu cưỡng bức với tốc độ lớn (6-12m/s) ,nhiệt độ thấp (-35÷-45oC) . Phân loại: Buồng cấp đông IQF có 3 kiểu chính sau đây : Buồng cấp đông có băng chuyền kiểu xoắn : Spiral IQF Buồng cấp đông có băng chuyền kiểu thẳng : Straight IQF Buồng cấp đông có băng chuyền siêu tốc : Impingement IQF Đi kèm với buồng cấp đông hệ thống còn được trang bị thêm các băng chuyền khác như băng chuyền hấp chín sản phẩm trước cấp đông , băng chuyền làm nguội sau khi hấp , băng chuyền làm khô , băng chuyền mạ băng và buồng tái đông 1.2 Hệ thống cấp đông băng chuyền thẳng Trong kho cấp đông IQF băng chuyền thẳng , dàn lạnh được bố trí trên các băng chuyền , thổi gió lạnh lên bề mặt băng chuyền có sản phẩm đi qua . Vỏ bao che là polyurethan dày 150mm, bọc thiếc hoặc inox hai mặt . Toàn bộ băng chuyền trải dài theo một đường thẳng . Băng chuyền thẳng đơn giản , dễ chế tạo , sản phẩm cấp đông được đưa vào một đầu và ra đầu kia đi theo đường thẳng. Để thời gian cấp đông đạt yêu cầu , chiều dài của băng chuyền khá lớn nên chiếm nhiều diện tích . Để hạn chế tổn thất nhiệt ở cửa vào và cửa ra của các băng tải , khe hở vào và khe hở ra rất hẹp . Một số buồng cấp đông có khe hở có thể điều chỉnh được tùy thuộc từng loại sản phẩm . 7
  13. Hình 1:Hệ thống băng chuyền IQF 8
  14. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CHẾ BIẾN CÁ PHILE ĐÔNG LẠNH NGUYÊN LIỆU FILLET RỬA 1 LẠNG RA TẠO HÌNH KIỂM TRA KÝ SINH TRÙNG PHÂN CỠ, LOẠI CÂN 1 RỬA 2 Cấp Đông khối Cấp đông IQF XẾP KHUÔN CẤP ĐÔNG IQF CẤP ĐÔNG TIẾP MẠ BĂNG XÚC TÁCH KHUÔN MẠ BĂNG BAO GÓI BẢO QUẢN 9
  15. 1.3 giới thiêu về cá basa file: a)Giá trị dinh dưỡng: Cá basa (Pangasius bocourti) là một trong những đối tượng nuôi trồng thủy sản đang được phát triển với tốc độ nhanh tại các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long ,( An Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Cần Thơ, Tiền Giang ). Là một trong những loài cá giá trị xuất khẩu cao.Cá Basa của Việt Nam được nhiều thị trường ưa chuộng vì màu sắc cơ thịt trắng, thịt cá thơm ngon hơn so với các loài cá da trơn khác. Cá basa Tên tiếng anh: Yellowtail catfish Tên khoa học: Pangasius bocourti( Sauvaga, 1880) Tên thương mại : Basa catfish Thành phần dinh dưỡng của cá Basa thành phẩm: Thành phần dinh dưỡng trên 100g thành phần ăn được Tổng năng Chất Tổng lượng Chất béo chưa bão Cholesterol Natri lượng cung cấp đạm chất béo (g) hòa( DHA,EPA)(g) (%) (mg) (calori) 170 28,03 7,02 5 0,022 70,6 Bảng 1: thành phần dinh dưỡng Hình 2: lát cá basa File 10
  16. b)Lợi ích sức khỏe: Cá basa là loại cá trắng, cung cấp nguồn protein chất lượng cao và chất béo lành mạnh như axit béo omega-3. Ăn cá mang đến một số lợi ích sức khỏe, bao gồm tăng tuổi thọ và giảm nguy cơ mắc bệnh tim. Cung cấp protein chất lượng cao. Là nguồn protein chất lượng cao. Protein đóng vai trò quan trọng trong cơ thể người, bao gồm sự phát triển của các mô của cơ thể và sản xuất các enzyme chủ chốt. Chứa it calo Hàm lượng calo thấp của cá basa khiến đây trở thành loại thực phẩm tuyệt vời cho người đang hạn chế lượng calo nạp vào cơ thể giúp bạn cảm thấy no lâu hơn các nguồn protein động vật khác như so với gà và thịt bò. 11
  17. Giảm nguy cơ mắc bệnh tim. Những người ăn nhiều cá được cho là có nguy cơ mắc bệnh tim thấp hơn người không ăn. Lợi ích này thường được liên kết với cá có dầu, do hàm lượng axit béo omega-3 cao. Tuy nhiên, việc ăn cá nạc cũng có thể liên quan đến việc giảm cholesterol- nguy co gây bệnh tim. Điều này cho thấy , việc ăn cá nguyên chất có thể làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim, bao gồm cả cá trắng. 12
  18. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH I-Q-F BĂNG CHUYỀN THẲNG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: -Cấp đông cá basa phi lê,công suất 45 kg/mẻ -Môi chất lạnh R22 o -Nhiệt độ buồng lạnh : tp = -35 C -Thời gian cấp đông : 15 phút -Địa điểm lắp đặt : TP. Hồ Chí Minh 2.1. Tính chiều dài băng chuyền Chọn bề mặt băng chuyền rộng 300 mm Mỗi lác cá basa phi lê có kích thước 120x60 mm , khối lượng riêng 110 gam - Số lượng lát cá trong một mẻ : 45×103 n= = 409 (lát) 110 Tất cả các lát cá xếp cách nhau 10mm theo chiều dài và chiều ngang của băng tải , cách đều hai bên băng tải mỗi bên là 10 mm - Số lát cá phải xếp trên một hàng ngang của băng tải : 300 − 20 n1= = 4 (lát) 70 - Số hàng xếp được trên chiều dài băng tải : 409 n2= = 102( hàng) 4 - Chiều dài băng tải : L= 102x(120+20)=14280(mm) ≈ 14,3(m) A(m) B(m) C(m) D(m) 15,2 14,6 0,3 0,3 Bảng 2: Kích thước băng chuyền kho lạnh Chú thích: A : Chiều dài tổng thể của băng tải. B : Chiều dài băng tải ở trong kho cấp đông. 13
  19. C : Chiều cao băng chuyền. D:Bề rộng băng tải. Vận tốc băng chuyền đi trong 1 mẻ L v= bc (m/phút ) t Với : Lbc : Chiều dài phần băng chuyền t : Thời gian 1 mẻ 15,2  v= = 1,01 (m/phút ) 15 2.2 Tính cách nhiệt cách ẩm 2.2.1 Cấu tạo tủ đông Cấu trúc tủ cấp đông : Ta chọn kho lạnh được cấu tạo từ các tấm panel lắp ráp . Hình 3: Tấm panel 2.2.2 Tính chiều dày cách nhiệt: Chúng ta dùng panel do công ty Searefico thuộc Seaprodex Chọn panel có các thông số sau : STT Vật liệu 휆 (W/m.K) 훿 (mm) 1 Tôn mạ màu 45,53 0,5 2 Polyurethan 0,02 - 3 Tôn mạ màu 45,53 0,5 Bảng 3: Vật liệu làm panel 14
  20. lo´p polyurethan lo´p tôn ma`u lo´p tôn ma`u o t mt =37 C a 1 =23,3 o t p =-35 C a 2 =10,5 Hình 4: cấu tạo tấm panel - Tính cách nhiệt cách ẩm: 1 1 푛 훿푖 1 훿 = 휆 . ( − + ∑𝑖=1 + ) (trang 85 , [TL1]) 훼1 휆푖 훼2 Trong đó : 훿cn : Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt 휆 푛:hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt 휆cn=0,041 K: hệ số truyền nhiệt ( bảng 3-3 ÷3-6 ,[TL1]) = 0,19 훼1: hệ số tỏa nhiệt ra môi trường bên ngoài= 23,3 훼2: hệ số tỏa nhiệt của vách buồng lạnh 10,5 훿i: bề dày của lớp vật liệu thứ i 휆i: hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i 1 1 푛 훿푖 1 훿 = 휆 . ( − + ∑𝑖=1 + ) 훼1 휆푖 훼2 1 1 0,0005 1 훿cn = 0,02. ( − ( + 2. + )) =0,1024 (m) =102,4(mm) 0,19 23,3 43,5 10,5 15
  21. Tham khảo một số mẫu panel của hãng Seafico: S Chiều Hệ số truyền Lĩnh vực ứng dụng TT dày (mm) nhiệt k (W/m2.K) Kho lạnh -30 đến -35oC, 1 125 0,18 vách ngăn kho lạnh -35oC Kho lạnh -35 đến -40oC, 2 150 0,15 vách ngăn kho lạnh -40oC 3 175 0,13 Kho lạnh phân phối đến -45oC 4 200 0,11 Kho lạnh đông sâu đến -60oC Bảng 4: Một số mẫu panel tiêu chuẩn Ta chọn tấm panel có bề dày 150 mm. Vậy bề dày phần cách nhiệt là : 훿CN = 150-2.0,5= 149 (mm) STT Vật liệu 훿(mm) 휆 (W/m2.K) 1 Tôn 0,5 43,5 2 Polyurethan 124 0,02 3 Tôn 0,5 43,5 Bảng 5: Thông số cơ bản của tấm panel 2.2.3 Kiểm tra đọng sương - Hệ số truyền nhiệt thực của vách : 1 k = 1 n   1 +  i + CN + 1 i=1 i CN 2 1 k = = 0,13(W/m2) 1 0,0005 0,149 1 + 2 + + 23,3 43,5 0,02 10,5 Kiểm tra đọng sương : Vách không đọng sương thì phải thỏa mãn yêu cầu sau : Kt<Ks. 16
  22. Để an toàn Kt thỏa mãn điều kiện không đọng sương 2.2.4 Chọn kích thước kho Chiều dài kho lạnh được tính như sau : Lkho= Lcấp đông + 2.훿panel Với : Lkho : Chiều dài kho Lcấp đông : Chiều băng tải trong kho (m) 훿panel : Chiều dày tấm panel (m) Lkho= 14,3+2.0,15 = 14,6 (m) Chiều cao và chiều rộng được bố trí như hình vẽ : 20 30 Vách ngan 100 San pham Kênh gió 30 50 ` 25 60 Hình 5: Hình chiếu cạnh kết cấu bao che Kích thước Chiều dài (m) Chiều rộng (m) Chiều cao (m) Bên ngoài 14,6 2,5 2,6 Bên trong 14,3 2,2 2,3 Bảng 6: Kích thước kết cấu bao che 17
  23. 2.3 Tính tải nhiệt kho lạnh . Tổng tổn thất nhiệt được tính theo công thức : Q0= Qsp+ Qbc+ Qvh Với Qsp là nhiệt lượng do sản phẩm tỏa ra Qbc là nhiệt lượng tổn thất qua kết cấu bao che Qvh là nhiệt lượng tổn thất do vận hành 2.3.1 Nhiệt lượng làm lạnh sản phẩm . Trước khi cho cá lên băng chuyền để đi vào kho lạnh , cá sẽ được sơ chế bên ngoài xuống nhiệt độ khoảng 10oC , nhiệt độ tại tâm miếng cá sau khi cấp đông -18oC. o Từ nhiệt độ ban đầu là trước khi đi vào kho là 10 C ta có Entanpy tương ứng h1=283 và -18oC có entanpy tương ứng của sản phẩm là 5 ( kJ/kg) ( trang 110, bảng 4-2, [TL1]) .(ℎ1−ℎ2) 45×(283−5) Qsp= = =13,9 (kW) 15×60 15×60 2.3.2 Nhiệt truyền qua kết cấu bao che : Qbc= Q1+ Q2 Với Q1 : Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che Q2 :Dòng nhiệt tổn thất do bức xạ Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che được tính theo công thức Q1=k1.F.(t2 – t1) 2 Với k1 : hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che k= 0,14 (W/m .K) ∆t= 37-(-35)=72oC 18
  24. A B E F D C 1460 260 230 60 50 H 220 G 250 Hình 6: Kích thước tường bao 2 o STT Vị trí k(W/m .K) Diện tích = Dài x rộng ∆t( C) Q1(W) 1 ABCD 0,13 14,6×2,5=36,5 72 341,64 2 EFGH 0,13 14,6×2,5=36,5 72 341,64 3 BCGF 0,13 14,6×2,6=37,96 72 355,3 4 ADHE 0,13 14,6×2,6=37,96 72 355,3 5 DCGH 0,13 2,6×2,5=6,5 72 60,84 6 ABEF 0,13 2,6×2,5=6,5 72 60,84 Tổng Q 1515,56 Bảng 7: Tổn thất nhiệt kết cấu bao che 2.3.3 Tổn thất nhiệt do vận hành : Qvh=Qđ+ Qbc+ Qtl +Qq Qđ: Nhiệt lượng do đèn chiếu sáng Qbc : Nhiệt lượng do băng chuyền Qtl : Nhiệt lượng do thẩm lọt không khí vào do đóng mở cửa kho 19
  25. Qq : Nhiệt lượng do quạt hoạt động -Nhiệt lượng do chiếu sáng : Qđ= A.n Với n là số đèn trong kho lạnh . Ta bố trí 3 đèn có công suất A= 36W. Vậy nhiệt lượng do chiếu sáng là : Qđ=36.3=108W 30 50 A C B D 146 Hình 7: Sơ đồ chuyển động của băng tải trong kho lạnh Tổn thất ở hai đầu bên ngoài của băng tải Giả sử độ dài phần băng tải dư ra ngoài mỗi bên là 0,3m: . Độ dài đoạn AB = CD =2.L + 2 Với : L : Chiều dài băng tải dư ra bên ngoài = 0,3 m d : Đường kính tang = 0,3 m ×0,3 AB=CD= 0,3.2+ =1,07 2 Thời gian để băng chuyền đi hết đoạn AB cũng như đoạn CD là : 퐿 t= (giây) 푣 Với LAB : Độ dài đoạn AB ( cũng là độ dài đoạn CD ) v : Vận tốc băng tải =1,01 (m/phút ) 1,07 t= =1,06 (phút ) ≈ 63,6 (s) 1,01 Giả sử nhiệt độ tại B lúc vừa ra khỏi buồng lạnh là -35oC , nhiệt độ tại điểm A sau khi trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài là 15oC , vậy tổn thất nhiệt trên đoạn AB là : . .훥푡 Q1= 휏 Với : m : Khối lượng băng tải , tiêu chuẩn 5,5 kg/1 m chiều dài 20
  26. c : Nhiệt dung riêng của inox = 0,349 kJ/kg ∆t : Chênh lệch nhiệt độ giữa Avà B = 15-(-35)=50oC 휏 : Thời gian băng tải chạy từ B đến A =63,6(s) Q1 : Tổn thất nhiệt trên đoạn AB 1,07×5,5×0,349×50 Q2 = =0,8 (kW) 63,6×2 Gọi Q2 là tổn thất nhiệt của đoạn CD . Do đoạn CD có chiều dài và vận tốc bằng đoạn AB nên ta cho tổn thất nhiệt tại đoạn CD bằng đoạn AB , Q3=Q2=0,8 (W) Vậy tổn thất nhiệt do băng chuyền là : Qbc=Q1+Q2 Qbc= 1515,56+ 0,8 +0,8 =1517,16 (W) ≈1,5 (kW) - Nhiệt do không khí lọt ở cửa : Nhiệt lượng tổn thất ở cửa bằng 10÷40% dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che và thông gió . Ở đây chúng ta không thông gió nên nhiệt lượng tổn thất cho thông gió là không có . Vậy nhiệt lượng do không khí lọt vào chỉ phụ thuộc vào nhiệt truyền qua kết cấu bao che . Qtl=(10÷40%) Qbc (4-22/trang117/[TL1] Chọn bằng 15% => Qtl= 0,15.1851,43=277,71(W) -Nhiệt do động cơ quạt Qđc=N.k Với N là công suất động cơ quạt K là hệ số hoạt động đồng thời,các quạt hoạt động đồng thời nên ta chọn k=1 Đối với kho lạnh công suất quạt dao động từ 8 ÷16 Kw. Chọn Qđc =10kW => Qvh = Qđ+ Qbc +Qtl +Qđc 3 3 =108+1,5.10 +277,71+10.10 =11885,71(W) Tổng tổn thất nhiệt cho hệ thống lạnh là : 3 Q0 = Qsp+Qbc+Qvh=13,9×10 +1500+11885,71=27285,71(W) MN 푄0×퐾  Q0 = MN Với Q0 : Tổng tải nhiệt của máy nén K: Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh , chọn k=1,1 (trang121,[TL1]) 21
  27. b : Hệ số thời gian làm việc , chọn b=0,9 (trang121,[TL1]) MN 27285,71×1,1 Q0 = =33349,2(W)=33,3(kW) 0,9 2.4 Tính toán chu trình lạnh , chọn máy nén. 2.4.1 Các thông số cơ bản Địa điểm lắp đặt kho lạnh tại thành phố Hồ Chí Minh có các thông số cơ bản sau: Nhiệt độ trung bình năm t=37oC, độ ẩm 휑=74% (trang 8-TL1), tra đồ thi I-d ta tra o được nhiệt độ điểm ướt tư=32 C o Nhiệt độ nước vào bình ngưng : tw1= tư+ 5 = 32 +5 =37 C o Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng : tw2=tw1+ 5= 37+ 5 = 42 C o Nhiệt độ ngưng tụ tk = tw2 +5 = 47 C o Nhiệt độ bay hơi t0=-35-10= -45 C o o Từ nhiệt độ ngưng tụ tk=47 C , nhiệt độ bay hơi t0=-45 C , với yêu cầu đề bài là môi chất R22. Tra bảng thông số bão hòa môi chất R22(trang 128-TL2) ra được áp suất ngưng tụ pk=18,12(bar) va áp suất bay hơi p0 =0,827 (bar) p 18,12 Tỉ số nén : = k = =21,91 p0 0,827 Với tỉ số nén : ≥ 9 ta chọn chu trình 2 cấp nén , 2 tiết lưu , bình trung gian xoắn , làm mát trung gian hoàn toàn . o Ptg= 18,12 0,827 =3,87(bar)=> ttg= -7,5 C o o Nhiệt độ quá lạnh : tql=tk-5 C=42 C (trang82,[TL1]) o o Nhiệt độ quá nhiệt : tqn=t0+10 C= -35 C (trang82,[TL1]) 22
  28. 2.4.2 Tính toán chu trình , chọn máy nén . QK 5 4 TBNT BCCA CNCA VAN TL 1 6 BTG 7=3 2 CNHA 8 1 BTL-HN 9 TBBH VAN TL2 10 11 Q0 Sơ đồ nguyên lí : Hình 8Sơ đồ nguyên lí Đồ thị logp-h: Hình 9đồ thị logp-h 23
  29. Tính toán chu trình : Điểm toC P(bar) h(kJ/kg) v(kg/m3) s(kJ/kg.K) 1 -35 0,827 392,36 0,27 1,8 2 33 3,87 431,02 0,07 1.8 3 -7,5 3,87 402,18 0,06 1,76 4 73 18,12 442,05 0,06 1,76 5 47 18,12 259,31 - 1,2 6 -7,5 3,87 259,31 0,02 1,2 7 -7,5 3,87 402,18 0,06 1,76 8 42 18,12 197,2 0,005 1 9 -7,5 3,87 191,2 - 0,97 10 -45 0,827 197,2 0,06 1,01 11 -45 0,827 386,32 0,25 1,8 Bảng 8: Thông số chu trình lạnh Năng suất lạnh riêng : q0=h11 – h10=386,32 - 197,2=189,12 (kJ/kg) Năng suất nhiệt thải ra tại thiết bị ngưng tụ: qk=h4 – h5 =442,05 – 259,31= 182,74(kJ/kg) Công nén cấp hạ áp l1 = h2- h1 = 431,02 - 392,36 =38,66 (kJ/kg) Công nén cấp cao áp l2 = h4 - h3 = 442,05 – 402,18=39,87(kJ/kg) Khôí lượng máy nén hạ áp hút về trong 1 giây MN Q 0 33,3 m1 = = = 0,176(kg/s) qo 189,12 Phương trình cân bằng entapy tại bình trung gian 24
  30. m1×h5+m1×h2+(m3-m1)×h6=m3×h3+m1×h8 0,176 (259,31+ 431.02 − 258,55 −197,2)  m3 = = 0,287 (kg/s) 402,18 − 258,55 -Nhiệt lượng thải ở thiết bị ngưng tụ. QK=qk.m3=182,74×0,287=52,45 (kW) -Năng suất lạnh Q0=q0×m1=189,12×0,176=33,29 (kW) -Hệ số làm lạnh : Q q .m 189,12 0,176  = O = 0 1 = =1,82 L1 + L2 l1.m1 + l2.m3 38,66 0,176 + 39,87 0,287 -Hiệu suất execgy: T + T (47 + 273) − (−45 + 273)  = . k 0 =1,82 = 0,73 T0 − 45 + 273 2.4.3Chọn máy nén Máy nén piston của hãng Mitsubishi , môi chất lạnh gas R22 Nhiệt Ký hiêu độ máy Năng suất lạnh Q (W) ngưng 0 nén tụ Nhiệt độ bay hơi , 0C 0C -20 -25 -30 -35 -40 -45 -50 30 60900 49350 39500 31100 23950 17910 12760 40 54800 44150 35000 27200 20500 14800 HSN 50 48400 38600 30150 22900 16620 6451 30 69600 58200 47700 38550 30500 23400 17090 -40 40 66200 54900 44800 358000 27750 20600 50 62000 50900 41050 32100 24000 30 71800 58200 46550 36650 28250 21100 15040 40 64600 52000 41250 32050 24200 17440 HSN 50 57000 45500 35550 27000 19590 6461 30 82000 68400 56200 454000 35900 27550 20150 - 50 40 78100 64700 52800 42150 32700 24250 50 73000 60000 48350 37800 28300 25
  31. Bảng 9:Máy nén piston của hãng Mitsubishi hai cấp nén , môi chất lạnh gas R22 0 Với Q0 =33,29 (kW) , t0 =-35 C ta chọn được máy nén có các thông số sau : 0 Tk ,0 C Ký hiệu Q0 (KW) 50 HSN 6461-50 37,8 Bảng 10:Thông số máy nén 2.4.4 Thiết bị ngưng tụ Chức năng Làm ngưng tụ môi chất từ trạng thái hơi cao áp sang trạng thái lỏng cao áp. Chọn thiết bị ngưng tụ Chọn thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước bình ngưng ống vỏ nằm ngang vì nó có các ưu điểm sau : - Dễ vệ sinh bề mặt trao đổi nhiệt . - Làm mát bằng nước nên : + Giải nhiệt tốt đó hiệu quả chu trình cao hơn + Ít chịu ảnh hưởng của thời tiết ( nhiệt độ không khí mùa hè tăng cao nhưng nhiệt độ của nước tăng rất ít) nên hiệu quả trao đổi nhiệt cao Cấu tạo thiết bị ngưng tụ Hình 10:Cấu tạo thiết bị ngưng tụ 1-Áp kế; 3-Đường vào của hơi cao áp ; 4-Đường cân bằng; 5-Đường xả khí không ngưng; 6,8-Đường xả khí và bẩn về phía làm mát; 7-Nắp bình; 9-Đường ra của lỏng cao áp .; 10-Ống trao đổi nhiệt.; 11-Đường nước làm mát vào.; 12-Đường nước làm mát ra . 26
  32. Tính chọn thiết bị ngưng tụ QK=52,45(kW) Qk=k.F.∆ ttb Q =>F= k k. ttb F : Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt : m2 o ttb : Hiệu nhiệt độ trung bình logarit. k K : Hệ số truyền nhiệt : W/m2 Tra bảng 7.1 trang 104 [TL1], ta chọn =700 tmax − tmin ttb = tmax ln tmin o o o Với tmax = tk –tw2 =47 C -42 C =5 C o o o tmin = tk –tw1=47 C -37 C =10 C Thay vào biểu thức ta được : 10 − 5 o = = 3,106 C 10 ln 2 52,45.10 3 F= = 24,12(m 2 ) 700 3,106 Tra bảng 7.3, trang 107,[TL1] , ta có các bình ngưng tiêu chuẩn sau Diện tích Đường Chiều Tải nhiệt Bình trao đổi kính ống dài ống, Số ống max , Số lối ngưng nhiệt (m2) vỏ (mm) m kW KTP-4 4,8 194 1,0 23 15,4 4;2 KTP-6 6,8 219 1,5 29 21,5 4;2 KTP-12 12,8 377 1,2 86 43,3 4;2 KTP-18 18 377 1,8 86 62,8 4;2 KTP-25 30 404 1,5 135 105 4 Bảng 11: Thông số bình ngưng tiêu chuẩn 27
  33. Ta chọn bình ngưng có các thông số sau : Diện tích Đường Chiều Bình Tải nhiệt trao đổi kính ống dài ống , Số ống Số lối ngưng max, kW nhiệt, m2 vỏ, mm m KTP-25 30 404 1,5 135 105 4 Bảng 12: Thông số bình ngưng 2.4.5 Tính chọn thiết bị bay hơi Chức năng Thiết bị bay hơi có chức năng trao đổi nhiệt giữa môi chất lạnh với đối tượng cần làm lạnh để giảm nhiệt độ của đối tượng đó đến nhiệt độ yêu cầu . Tính chọn thiết bị bay hơi MN Qo =33,29 (kW) Tra phu luc 10 , trang 251,[TL1] , ta có các dàn bay hơi tiêu chuẩn sau Diện Quạt gió Năng tích suất trao Đường Ký hiệu Lưu lạnh đổi Số kính Công lượng Điện áp (W) nhiệt lượng quạt suất m3/h (m2) Ømm FNV-25.2/87 25230 87 2 400 2×5000 2×250 380 FNV-31/106 30740 106 2 450 2×7000 2×370 380 FNV-37.7/130 37700 130 2 500 2×7000 2×370 380 Bảng 13: Thông số dàn bay hơi tiêu chuẩn Ta chọn dàn bay hơi có các thông số sau : Năng Diện Quạt gió Ký hiệu suất tích lạnh trao Số Đường Lưu Công Điện 28
  34. (W) đổi lượng kính lượng suất áp nhiệt quạt m3/h (m2) Ømm FNV-37.7/130 37700 130 2 500 2×7000 2×370 380 Bảng 14: Thông số dan bay hơi 2.5 Tính chọn các thiết bị phụ: 2.5.1 Bình trung gian ống xoắn Chức năng - Để làm mát trung gian giữa các cấp nén nhằm giảm công nén và nhiệt độ cuối tầm nén. - Để quá lạnh lỏng cao áp trước khi trước khi tiết lưu nhằm giảm tổn thất lạnh do tiết lưu - Tách lỏng ra khỏi dòng hơi trước khi về cấp nén cao áp Cấu tạo Hình 11: Cấu tạo bình trung gian ống xoắn A- ống hơi ra; B- Lỏng vào; C- Lỏng ra; D- ống tiết lưu; E- Hơi vào Bình trung gian kiểu nằm ngang có kích thước không lớn, nên thường không trang bị các thiết bị bảo vệ như van phao, van an toàn và đồng hồ áp suất. Bình trung gian kiểu nằm ngang được sử dụng để làm mát trung gian hơi nén cấp 1 và quá lạnh lỏng trước tiết lưu vào dàn lạnh. Sử dụng bình trung gian kiểu nằm ngang có hiệu quả giải nhiệt rất 29
  35. tốt, nhưng chi phí rẻ hơn so với bình trung gian kiểu đặt đứng vì cấu tạo nhỏ gọn, ít trang thiết bị đi kèm. Bình trung gian kiểu nằm ngang cũng được bọc cách nhiệt dày khoảng 50÷75mm, bên ngoài bọc inox hoặc tôn để bảo vệ. Tính chọn bình trung gian ống xoắn Đường kính bình trung gian được tính theo công thức 4.Vh Dt= (CT 10-3, Trang 397,[TL3]) . Vh: thể tích hút về của cấp nén cao áp 3 Vh = m3.v3=0,287×0,065=0,018 (m /s) Tốc độ môi chất khi đi qua bình =0,5 (m/s), ( trang397,[TL3] ) 4 0,018 =>Dt= = 0,218m = 218(mm) .0,5 (tra bảng 8-99 ,trang 312 , [TL1]) Bình Kích thước mm Diện tích Thể tích Khối lượng, trung bề mặt ống D x S d H bình, m3 kg gian xoắn, m2 40ЛC3 426 x 10 70 2390 1,75 0,22 330 60ЛC3 600 x 8 150 2800 4,3 0,67 570 80ЛC3 800 x 8 150 2920 6,3 1,15 800 100ЛC3 1000 x 10 200 2940 8,6 1,85 1230 120ЛC3 1200 x 12 300 3640 10 3,3 1973 Bảng 15: Thông số một số bình trung gian mẫu Ta chọn bình trung gian có ống xoắn có các thông số sau: Diện tích bề Loại bình Kích thước mm Thể tích Khối mặt ống trung gian bình lượng DxS d H xoắn 30
  36. 40 C3 426x10 70 2390 1,75 0,22 330 Bảng 16: Thông số bình trung gian 2.5.2 Tính chọn đường ống . Đường ống dẫn môi chất có công thức tính : 4m Ta có : di = (CT 10-1,trang345,[TL1]) . . di: đường kính trong của ống dẫn, (m) m: lưu lượng, (kg/s) ρ: khối lượng riêng môi chất (kg/m3) ω: tốc độ dòng chảy trong ống, (m/s) Tính chọn đường ống phía nén cao áp Đường ống đẩy : có các thông số sau Nhiệt độ t= 72oC , môi chất R22 => 휌= 144,27( bảng phụ lục 2a, trang 237, [TL1]) Chọn  =8(m/s) (Bảng 10-1 sách trang 237,[TL1]) m3=0,176 4 0,176  di= =0,014(m) ≈14 (mm) 144,27 8 (tra bảng 10-3 trang 346 ,[TL1]) Đường kính Đường kính Đường kính Chiều dày Tiết diện Khối lượng danh nghĩa ngoài De, trong Di, vách ống, ống, 100 1 mét ống , 2 Dy, mm mm mm mm mm kg 10 12 10 1 0,785 0,307 15 18 15 1,5 1,76 0,692 20 24 21 1,5 3,46 0,903 25 28 25 1,5 4,91 1,111 32 36 32 2,0 8,05 1,900 40 45 40 2,5 12,5 2,969 50 55 50 2,5 19,6 3,668 31
  37. 70 75 70 2,5 38,48 5,056 Bảng 17Ống đồng Đường kính Đường Đường kính Chiều dày Tiết diện Khối lượng danh nghĩa kính ngoài trong của vách ống , ống . 1 mét ống . Dy mm De.mm ống Di mm mm 100mm kg 12 18 12 1,5 1,76 0,692 Bảng 18: Thông số ống dẫn môi chất đường đẩy phía nén cao áp Đường ống hút : Nhiệt độ t=-35oC , môi chất R22=>휌 = 15,290 . trang 352 , [TL2]  = 12m/s 4 0,287 di= =0,03566(m)=35,66mm 15,290 12 Vậy chọn đường ống theo bảng 10-3 trang 346 ,[TL1] Đường kính Đường Đường kính Chiều dày Tiết diện Khối lượng danh nghĩa kính ngoài trong của vách ống , ống . 1 mét ống . Dy mm De.mm ống Di mm mm 100mm kg 40 45 40 2,5 12,5 2,969 Bảng 19: Thông số ống dẫn môi chất đường hút phía nén cao áp Tính chọn phía nén hạ áp - Đường ống đẩy : Nhiệt độ t= 33oC , môi chất R22 => 휌= 50,53( trang 237 ,[TL1] ) = 15m/s 4.0,176 Di= =0,017(m) ≈17mm 50,53. .15 32
  38. Vậy chọn đường ống theo bảng 10-3 trang 346 [TL1] Đường kính Đường kính Đường kính Chiều dày Tiết diện Khối lượng danh ngoài trong của vách ống , ống . 1 mét ống . nghĩaDy De.mm ống Di mm mm 100mm kg mm 20 24 21 1,5 3,46 0,903 Bảng 20: Thông số đường ống đẩy môi chất phía cấp nén hạ áp Đường ống hút Nhiệt độ t= - 35oC , môi chất R22 => 휌=6,0055  = 15m/s 4.0,176 Di= =0,0499(m) =50(mm) 6,0055. .15 Đường kính Đường kính Đường kính Chiều dày Tiết diện Khối lượng danh ngoài trong của vách ống , ống . 1 mét ống . nghĩaDy De.mm ống Di mm mm 100mm kg mm 50 55 50 2,5 19,6 3,668 Bảng 21: Thông số đường ống hút môi chất phía cấp nén hạ áp 2.5.3 Bình chứa cao áp Chức năng - Để cấp dịch ổn định cho tiết lưu ở dàn bay hơi . - Để chứa lỏng môi chất từ các thiết bị khác của hệ thống lạnh khi sửa chữa 33
  39. Cấu tạo Hình 12: Bình chứa cao áp 1- Áp kế; 2- Van an toàn;3- Đường dự trữ hoặc được xả khí không ngưng ;4- Đường vào của lỏng cao áp;5- Đường cân bằng; 6- Đường ra của lỏng cao áp; 7- Ống thủy sáng và cụm van ống thủy để quan sát mức lỏng trong bình ; TTính chọn bình chứa cao áp Chọn phương pháp cấp cấp dịch từ trên xuống 0,3.Vd VCA= .1,2=0,7Vd 0,5 Với Vd là thể tích chứa của dàn lạnh . Giả sử : ta chế tạo dàn lạnh có đường kính ống = 20mm ,chiều dài mỗi ống 18m. Diện tích trao đổi nhiệt mỗi ống là : S=18. .0,02=1,131(m2) 940,27 Số lượng ống trong dàn là : n= =831,36 (ống) 1,131 .(0,02) 2 Thể tích dàn lạnh là : 18. .831,36=4,7 (m3) 4 Vây thể tích bình chứa cao áp là : 3 VCA=4,7.0,7=3,29 (m ) Kích thước ,mm Loại bình Dung tích, m3 Khối lượng, kg D x S L H 0,4PB 426 x 10 3620 570 0,4 410 34
  40. 0,75PB 600 x 8 3190 500 0,75 430 1,5PB 800 x 8 3790 810 1,5 700 2,5PB 800 x 8 5790 810 2,5 1035 3,5PB 1000 x 10 4890 950 3,5 1455 5PB 1200 x 12 5480 950 5 2225 Bảng 22: Thông số một số loại bình chứa cao áp Ta chọn bình có thông số sau Kích thước mm Loại bình Dung tích m3 Khối lượng kg DxS L H 3,5PB 1000x10 4890 950 3,5 1455 Bảng 23: Thông số một số loại bình chứa cao áp 2.5.4 Bình tách lỏng hồi nhiệt: Chức năng Bình tách lỏng hồi nhiệt thường được sử dụng cho hệ thống Frêôn. Bình có 02 chức năng: - Tách lỏng cho dòng hơi hút máy nén. - Quá lạnh dòng lỏng trước tiết lưu để giảm tổn thất tiết lưu. Việc thực hiện hồi nhiệt ở trong bình tách lỏng vừa làm tăng năng suất lạnh đồng thời nâng cao tác dụng tách lỏng, vì một phần lỏng trong quá trình trao đổi nhiệt đã hoá thành hơi. Cấu tạo 35
  41. Hình 13: Bình tách lỏng 2- ống hút về máy nén; 2- ống hơi vào; 3- Nón chắn; 4- Lỏng vào; 5- Xả lỏng; 6- Lỗ tiết lưu dầu và lỏng; 7- Lỏng ra; 8- ống hồi nhiệt Tính toán chọn bình tách lỏng : Đường kính bên trong bình tách lỏng được tính theo công thức : 4.Vh Dt= (công thức 10-8, trang 406/[TL3])  3 Với Vh : lưu lượng dòng hơi đi qua bình tách lỏng m /s G: lưu lượng khối lượng môi chất đi qua bình tách lỏng. 3 Vh=G.v1=0,172.0,28=0,04816 (m /s)  = 0,5÷1(m/s) , tốc độ hơi trung bình đủ nhỏ để tách được các hạt lỏng, chọn = 0,5 m/s 4.0,04816 Dt= =0,3501m ≈ 350,1mm .0,5 Kích thước, mm Bình tách lỏng Khối lượng , kg D x S d B H 70-0Ж 426 x10 70 890 1750 210 100-0Ж 500 x 8 100 980 2060 244 125-0Ж 600 x 8 125 1080 2100 313 150-0Ж 800 x 8 150 1280 2710 543 Bảng 24: Thông số một số bình tách lỏng mẫu Dựa vào đường kính ta chọn được bình tách lỏng có các thông số sau: Kích thước (mm) Bình tách lỏng Khối lượng DxS d B H 70-0Ж 426 x 10 70 890 1750 210 Bảng 25: Thông số của bình tách lỏng 36
  42. 2.5.5 Bình tách dầu Chức năng Tách dầu ra khỏi dòng hơi môi chất để tránh dầu đến bám bẩn bề mặt trao đổi nhiệt làm cản trở quá trình trao đổi nhiệt . Cấu tạo Hình 14 Bình tách dầu 1- Dầu vào; 2 Khoang hơi; 3- Lớp ngăn dầu 4- ống hơi ra Tính chọn thiết bị . 4V Dt= ( công thức 10-5, trang 400- [TL3]) . V: Lưu lượng thể tích đi qua bình tách dầu m3/s  : Tốc độ hơi môi chất trong bình m/s . Tốc độ hơi trong bình phải đủ nhỏ để tách các hạt dầu . 휔=0,5 ÷1 m/s . chọn 휔 = 0,5 (m/s) V= G.v2 G: khối lượng môi chất lạnh v2 : thể tích riêng của môi chất ở trạng thái hơi khi qua bình V = 0,1833. 0,2 = 3,66.10-3 (m3/s) 4.3,66.10 −3 Dt = = 0,0965 m = 96,5 mm .0,5 Bình tách dầu Kích thước Thể tích, m3 Khối lượng, 38
  43. D x S B H kg 150 CM 159 x 4,5 600 770 0,008 18,5 300 CM 325 x 9 765 1270 0,07 92 500 CM 516 x 8 960 1870 - - Bảng 26Thông số một số kích cỡ của bình tách dầu Chọn bình tách dầu có các thông số sau: Bình tách dầu Kích thước mm Khối Thể tích DxS B H lượng 3 150CM 159x4,5 600 775 18,5 0,008 Bảng 27Thông số bình tách dầu 2.5.6 Tháp giải nhiệt: Chức năng : Nhiệm vụ của tháp giải nhiệt là giải nhiệt nước làm mát ở thiết bị ngưng tụ Tính chọn tháp giải nhiệt : Qk Lưu lượng thể tích nước làm mát : vn= .c. t Trong đó: Qk : nhiệt thải ở bình ngưng ,Qk = 35,825 (kJ/kg) 휌 : khối lượng riêng của nước, 휌 =1000 kg/ 3 : nhiệt dung riêng của nước: c =4,18 kg/kg ∆푡 : hiệu nhiệt độ nước, ∆푡 =5 k 38,825 푣 = = 1,71.10-3 ( 3/s ) = 1,71(l/s). 푛 1000.4,18.5 39
  44. Khối Độ Kích thước Ống nối Quạt gió Kí lượng ồn Lưu hiệu lượng tháp ∅ (l/s) 3 FRK h H D Vào Ra Dr Fr Bs m /ph kW Khô Ướt 46,0 mm 8 1,63 170 950 1600 40 40 25 15 70 530 0,20 54 185 50,0 10 2,17 170 1085 1735 40 40 25 15 85 630 0,20 58 195 50,5 15 3,25 170 990 665 50 50 25 15 140 630 0,37 70 295 54,0 20 4,4 170 1170 1845 50 50 25 15 170 630 0,37 80 305 55,0 25 5,4 180 1130 1932 80 80 25 15 200 760 0,75 108 400 56,0 Bảng 28Thông số kĩ thuật tháp giải nhiệt Từ lưu lượng thể tích nước làm mát ta chọn được loại tháp kí hiệu: Khối Độ Kí Lưu Kích thước Ống nối Quạt gió lượng ồn hiệu lượn tháp g B ∅ h H D vào ra dr fv m3/p kW khô Ướt dB FRK (l/s) s mm 173 2 1 0,2 10 2,17 170 1085 40 40 85 630 58 195 50,0 5 5 5 0 2.5.7 Chọn van tiết lưu nhiệt Chức năng : Tiết lưu lỏng ở nhiệt độ cao, áp suất cao thành hơi bão hòa ẩm ở nhiệt độ thấp, áp suất thấp cấp cho thiết bị bay hơi 40
  45. Hình 15: Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong Cấu tạo : Hình 16Van tiết lưu nhiệt của Danfoss 1-Vít điều chỉnh; 2-Thân van; 3- Kim van; 4 -Đế; 5- Phin lọc cặn; 6- Lò xo điều chỉnh ;7 -Màng dãn nở;8- Ống mao; 9-Bầu cảm nhiệt. 41
  46. Chọn van tiết lưu Ta tham khảo 1 số van tiết lưu của hãng Danfoss Bảng 2.28 Một số van tiết lưu nhiệt của hãng Danfoss Áp suất Nhiệt độ Số tim Họ Model Môi chất (bar) min max van 2210/4 34 -60 +120 R22-R407C 1 2210/4E 34 -60 +120 R22-R407C 1 2220/4 34 -60 +120 R134a 1 2220/4E 34 -60 +120 R134a 1 2230/4 34 -60 +120 R404A-R507 1 2230/4E 34 -60 +120 R404A-R507 1 Bảng 29: Một số loại tim van của hãng Danfoss Công suất (kW) Đường Dạng Model R22 R134 R404A kính, mm 220X 0,5 0,4 0,38 2200 2,0 2,9 2,7 2201 5,5 5,8 5,6 2202 9,5 8,6 9,1 10 2203 10,2 10,6 10,2 2204 18,0 16,7 16,0 2205 20,5 28,6 27,7 2206 35,5 30,5 39,1 Ở đường van tiết lưu chính, tiết lưu vào dàn bay hơi ta chọn 1 van tiết lưu có model 2206 có công suất lạnh là 33,5kW . 42
  47. Ở đường tiết lưu cho bình trung gian ta chọn van tiết lưu 2203 có công suất lạnh là 10kW 2.5.8 Van điện từ . Chức năng : Van điện từ có công dụng đóng mở cấp lỏng cho hệ thống thông qua các hệ thống điều khiển yêu cầu . Hình 17Van điện từ Chọn van Trong hệ thống ta dùng 2 van điện từ , một van điện từ cấp dịch cho tiết lưu thiết bị bay hơi , 1 van điện cấp dịch cho tiết lưu trung gian. Hai van này ta chon theo đường kính của ống đẩy phía cao áp Bảng 2 . 30Thông số 1 một số van điện từ Lưu Kích thước (mm) Đường Họ Kiểu lượng kính (inch) Dài Rộng Cao (m3/s) SV8 1 3/8 85 45 97 SV10A 1,8 1/2 85 45 97 Flase SAE SV13A 3 5/8 89 45 97 SV16 4,5 3/4 118 60 120 SV19 5 7/8 118 60 120 43
  48. Với đường kính ống là 12mm , ta chọn van điện từ kiểu SV13A có đường kính 2/2 inch 2.5.9 Van bi Chức năng : Khi vận hành, bảo dưỡng, sữa chữa hệ thống lạnh cần thiết phải khóa hoặc mở vanchặn dòng chảy môi chất trên vòng tuần hoàn vì thế trong hệ thống lạnh ta cần lấp van chặn trước và sau mỗi thiết bị. Hình 18:Van bi Tham khỏa 1 số loại van bi Kí hiệu Đường kính Đường kính Thể tích ZRJ-02 1/4SAE ¼ 1/4 0.28 ZRJ-03 3/8SAE 3/8 3/8 0.30 ZRJ-04 1/2SAE ½ 1/2 1.30 ZRJ-05 5/8SAE 5/8 5/8 1.80 ZRJ-06 3/4SAE ¾ 3/4 3.65 ZRJ-07 7/8SAE 7/8 7/8 3.65 Bảng 30:Thông số một số loại van bi Ta có đường kính đường ống là 15mm , ta chọn phin lọc có Model ZRJ-05 có đường kính ống là 1/2 inch. 2.5.10 Phin lọc Chức năng : 44
  49. Phin lọc lọc cặn bẩn, ẩm. Loại trừ cặn bẩn ra khỏi vòng tuần hoàn môi chất lạnh. Hình 19:Phin lọc Ta chọn phin lọc theo kích thước đường ống đẩy phía cao áp Đường kính Áp suất Nhiệt độ Hình dạng Model (inch) (bar) Min Max 4316/2 1/4 45 -40 80 4316/3 3/8 45 -40 80 4316/4 1/2 45 -40 80 4316/5 5/8 45 -40 80 Bảng 31:Một số phin lọc của hãng Danfoss Ta có đường kính đường ống là 12mm , ta chọn phin lọc có Model 4316/5 có đường kính ống là 5/8 inch 2.5.11 Mắt xem gas Chức năng : Mắt gas là kính quan sát lấp trên đường lỏng để quan sát lượng gas và chất lượng gas. 45
  50. Hình 20:Mắt xem gas Chọn mắt xem gas Mắt xem gas nằm trên đường ống đẩy phía nén cao áp trước khi về dàn lạnh, vì vậy ta chọn theo đường kính của đường ống này . Kí hiệu Đường kính Kích thướt (mm) A B C D NSE-TT 1/4 1/4 5 102 39 NSE-TT 3/8 3/8 8 102 39 NSE-TT 1/2 1/2 8 102 39 NSE-TT 5/8 5/8 12 1247 38 Bảng 32:Một số kích cỡ mắt xem gas Đường kính ống đẩy phía cao áp có đường kính là 12mm , ta chọn được mắt gas có kí hiệu NSE-TT, có đường kính 1/2 inch 46
  51. CHƯƠNG 3 : CHẾ TẠO MÔ HÌNH – VẬN HÀNH THỰC NGHIỆM 3.1 Bản vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp đông IQF thẳng. Sơ đồ nguyên lí : QK 5 4 TBNT BCCA CNCA VAN TL 1 6 BTG 7=3 2 CNHA 8 1 BTL-HN 9 TBBH VAN TL2 10 11 Q0 Đồ thị logp-h: 47
  52. Nguyên lý làm việc: Hơi quá nhiệt sau bình tách lỏng (TT1), được cấp nén hạ áp hut về nén lên áp suât trung gian(TT2,Ptg). Môi chất được sục vào dưới mức lỏng bình trung gian, tại đây hơi môi chất được làm mát hoàn toàn, đến nhiêt độ môi trường 3 (TT3). Hơi sau bình trung gian được cấp nén cao áp hút về nén lên thành hơi quá nhiêt (TT4,Pk,Tk), qua thiết bị ngưng tụ, tại đây môi chất nhả nhiệt ra môi trường làm mát , ngưng tụ thành lỏng cap áo(TT5), về bình chứa cao áp môi chất được chia làm 2 nhánh. Nhánh (1), đi qua van tiêt lưu nhiệt (2), giảm áp suất xuống áp suất trung gian(TT6,Ptg),tại đây,môi chất được hòa trộn với hơi quá nhiệt từ cấp nén hạ áp được cấp nén cap áp hút về đồng thời quá lạnh lỏng cao áp trong ống xoắn bình trung gian. Nhánh (2), đi trong ống xoắn bình trung gian , được quá lạnh tại bình trung gian và bình tánh lỏng hồi nhiệt đến (TT8). Sau đó qua van tiết lưu nhiệt (1), giảm áp suất, giảm nhiệt độ thành lỏng hạ áp(TT10,P0,To). Rồi đi vào thiết bọ bay hơi, tại đây môi chất nhận nhiệt từ môi trường cần làm lạnh, sôi và hóa hơi(TT1), hơi sau thiết bị bay hơi qua bình tách lỏng hồi nhiệt ,được quá nhiệt thành hơi quá nhiêt được cấp nén hạ áp hút về kép kín chu trình. 48
  53. 49 17 WP 8 16 13 18 14 6 15 9 10 11 MP 12 4 5 3 HP LP ng: ố 1 th ệ 2 h 7 ồ Sơ đ
  54. Ghi chú: 1 Máy nén 2 Bình ngưng 3 Bình chứa cao áp 4 Bình trung gian ống xoắn 5 Bình tách lỏng hồi nhiệt 6 Bình bay hơi 7 Bình tách dầu 8 Tháp giải nhiệt 9 Phin lọc 10 Mắt xem gas 11 Van điện từ cấp dịch bình trung gian 12 Van tiết lưu nhiệt bình trung gian 13 Van điện từ cấp dịch bình bay hơi 14 Van tiết lưu nhiệt bình bay hơi 15 Băng tải 16 Bơm nước giải nhiệt 17 WB (Rơ le dòng chảy) 18 Van chặn 3.2 bản vẽ sơ đồ mạch điện hệ thống cấp đông IQF thẳng. Mạch động lực: K5 K1 K2 K5 K4 FR MN BN QT ÐTXB QDL BT 3~ GN GN Mạch điều khiển: 50
  55. 51 L K1 K2 K3 K4 K5 SV1 SV2 t& ệ i nhi Ð1 Ð2 Ð3 Ð4 Ð5 Ð6 Ð7 Ð8 ả t tháp gi ạ Qu ON K1A K2A K1T K1A K5 K1A B1 K3T B1 K2 OFF HP K3A FR K3T K4 K2A RESET nh WP K1T K2T ạ LP sw B2 STOP K3A thermic t dàn l ạ K1A K2A K1 K1T K2 K2T K5 K3 SV2 K3T K4 SV1 K3A B1 B2 Qu N Ghi chú: K1
  56. Bơm nước giải nhiệt K3 Băng tải K4 Điện trở xả băng K5 Máy nén B1-B2 themostat FR Rơ le nhiệt LP Rơ le áp suất thấp SW Swich gạt HP Rơ le áp suất cao SV1 Van từ cấp dịch dàn bay hơi SV2 Van từ cấp dich bình trung gian K1T Time thời gian K1A Rơ le trung gian K2T K2A K3T K3A WP Rơ le dòng chảy Nguyên lý mạch điều kiển: Khi nhấn ON,rơ le trung gian K1A có điện,các tiếp điểm K1A thường mở đóng lại ,contactor K1 có điện, đồng thời van điện từ SV1,SV2 có điên, cấp dich cho thiết bị bay hơi và bình trung gian.K1T bắt đầu đếm thời gian,khi nước đi qua tiếp điểm van phao WP mở ra ngắt nguồn K1T,tiếp điểm thường đóng mở chậm của K1T đóng lại cấp điện cho contactor K2. Rờ le thời gian K2T có điện, sau 1 phút tiếp điểm đóng trễ K2T đóng lại ,contactor K5 có điện. Khi có sự cố rơ le trung gian K2A có điện,tiếp điểm thường đóng K2A mở ra , mach mất điên, bảo vệ hệ thống. Tiếp điểm thường mở K2A đóng lại đèn sáng còi kêu. Sau khi khắc phục sự cố song nhấn nút RESET trên thiết bị (nếu có), và RESET trên tủ điện , hệ thống hoạt động lại . Nếu WP có áp suất nước, hệ thông hoat động. Nếu WP không có áp suất nước, tiếp điểm WP mở ra , hệ thống dừng Khi nhấn OFF, ro le trung gian K1A mất điện, đồng thời SV1 mất điện, máy nén hút kiệt đên khi rờ le áp suất thấp LP tác đông, hệ thống mất điện. Khi đạt nhiệt độ tiếp điểm B1 mở ra ngắt van điện từ SV1,máy nén bắt kiệt .Khi đạt trạng thái áp suất thấp tiếp điểm LP mở ra dừng máy nén.Khi nhiệt độ tăng lên đạt 52
  57. ngưỡng cài đặt,tiếp điểm B1 đóng lại cấp nguồn cho van từ,hệ thống chênh lệch áp suất nên máy nén hoạt động trở lại. Khi bật chế độ xả đá,tiếp điểm xả đá B1 đóng lại cấp điện cho K3T ,tiếp điểm thường đóng K3T mở ra ngắt SV1,máy thực hiện hút kiệt ,đến thời gian cài đặt tiếp điểm thường mở đóng chậm K3T đóng lại,K4 có điện tiếp điểm thường đóng của K4 mở ra làm dừng hệ thống Quạt dàn lạnh,quạt tháp,bơm nước,băng chuyền.Lúc này điện trở xả đá hoạt động đến khi đạt nhiệt độ khống chế của xả đá tiếp điểm xả đá của B1 ngắt ra,K3T mất điện tiếp điểm thường đóng đóng lại cấp nguồn van điện từ chạy lại.K4 mất điện tiếp điểm thường đóng đóng lại hệ thống chạy lại. 53
  58. 3.3 Thử kín – hút chân không – nạp gas cho hệ thống. Thử kín – thử bền (kết nối hình vẽ) Hình 21: Thử kín - thử bền hệ thống Bước 1: Khóa van chặn đầu hút và đầu đẩy máy nén, gắn đồng hồ nạp gas vào đầu dịch vụ của bình ngưng. Bước 2: Tiến hành nạp Nitơ vào hệ thống sau khi đã mở tất cả các van, nạp Nitơ vào hệ thống khoảng 394 PSI,(Ấp suất thử bền= Pk×1,5, Pk=18,12 bar, 1,5 là hệ số kinh nghiệm) . Ngâm hệ thống 6-24 tiếng sau đó kiểm tra đồng hồ đo áp suất, nếu áp suất không giảm thì tiến hành xả Nitơ. Hút chân không : (kết nối như hình vẽ) \ Hình 22Hút chân không hệ thống 54
  59. Bước 1: Mở van điện từ, mở khóa van chặn đầu hút và đầu đẩy máy nén. Bước 2: Gắn đồng hồ đo áp suất vào đầu dịch vụ của bình chứa cao áp vào máy hút chân không. Bước 3: Cho máy hút chân không chạy đến -30 inHg tiếp tục chạy khoảng thì khóa van chặn của đồng hồ , tắt máy hút chân không. Nạp gas :gồm 2 cách. (kết nối hình vẽ): + Cách 1: Nạp tĩnh là nạp lỏng vào đầu dịch vụ của bình ngưng sao cho áp suất của đồng hồ cao áp khoảng 10 / 2, khi đã nạp đủ lượng lỏng thì khóa van dịch vụ của bình ngưng lại cho máy nén chạy. Hình 23Nạp gas lỏng cho hệ thống + Cách 2: Nạp động là gắn đồng hồ đo áp suất vào đầu hút cấp 2 của máy nén, sau đó là một lượng hơi gas từ từ vào máy nén đến khi đạt được nhiệt độ yêu cầu thì ngưng nạp 55
  60. Hình 24Nạp gas động cho hệ thống 3.4 Quy trình vận hành : Bước 1 :Chuẩn bị. -Kiểm tra điện áp nguồn 380V. - Kiểm tra bên ngoài máy nén và các thiết bị chuyển động xem có vật gì gây trở ngại sự làm việc bình thường của thiết bị không. -Kiểm tra số lượng và chất lượng dầu của máy nén. Mức dầu thường phải chiếm 2/3 mắt kính quan sát. Mức dầu quá lớn và quá bé đều không tốt. -Kiểm tra các thiết bị đo lường , điều khiển và bảo vệ hệ thống. -Kiểm tra hệ thống điện trong tủ điện, đảm bảo trong tình trạng hoạt động tốt. -Kiểm tra tình trạng đóng mở của các van: Kiểm tra điện nguồn cấp ( không vượt quá ±5% điện thế định mức ). Kiểm tra số lượng và chất lượng nước trong tháp giải nhiệt. 56
  61. Bước 2 : vận hành: Bật aptomat tổng của tủ điện động lực, bật aptomat của mạch điện điền khiển. Nhấn “ON” khi đó các thiết bị sẽ hoạt động theo một trình tự nhất định. Đầu tiên quạt dàn lạnh hoạt đông trước. bơm nước giải nhiêt và quạt tháp giải nhiệt hoạt động đồng thời , nếu không có nước qua bơm, sau 10 giây bơm sẽ ngừng hoạt động. Trong điều kiện làm việc bình thường. sau 3 phút máy nén làm việc. Lắng nghe tiếng khởi động của máy nén, nếu có tiếng động lạ, kèm sương bám nhiều ở đầu hút thì dừng máy. Theo dõi dòng điện của máy nén. Quan sát tình trạng bám tuyết trên cacte máy nén. Tuyết không được bám lên phần thân quá nhiều. Kiểm tra áp suất hệ thống ,ghi chép toàn bộ các thông số vào nhật kí vận hành Quá trình phá băng: Khi bắt đầu quá trình phá băng, máy nén hút kiệt, kết thúc quá trình hút kiệt và điện trở phá băng làm việc. Sau khi phá băng xong ngắt điện trở phá băng QDL chạy trước. Sau 3 phút máy nén làm việc bình thường Khi có sự cố quá tải, áp suất đẩy quá cao, hệ thống báo sự cố bằng cách báo đèn sự cố và còi sự cố, đồng thời cho dừng hệ thống. Khi đó, ta tắt còi sự cố bằng nút “STOP” và khắc phục sự cố. Sau khi khắc phục sự cố xong. Nhấn “RESET” chạy lại hệ thống. Bước 3 :Dừng máy: Dừng máy bình thường: Nhấn “OFF”, van điện từ SV1, máy nén tiến hành hút kiệt, sau khi hút kiệt hệ thống dừng hoàn toàn. Tắt CB nhánh, CB tổng. Dừng máy khi có sự cố: - Khi có sự cố khẩn cấp cần tiến hành ngay lập tức: - Nút nhấn EMERENCY để đừng máy - Tắt aptomat tổng của tủ điện - Đóng van chặn hút 57
  62. - Nhanh chóng tìm hiểu và khắc phục sự cố - sau khi xử lý mong muốn phục hồi để chạy lại cần nhấn nút RESET trên tủ điện. Hệ thống hoạt động lại. Cần lưu ý: - Trường hợp sự cố ngập lỏng thì không được chạy lại ngay. Bạn có thể sử dụng máy khác để hút kiệt môi chất trong máy ngập lỏng rồi mới có thể chạy lại tiếp. - Dừng máy lâu dài: Để dừng máy lâu dài cần tiến hành hút nhiều lần để hút kiệt môi chất trong đàn lạnh và đưa về bình chứa cao áp. - Sau khi đã tiến hành dừng máy tắt aptomat. 58
  63. BẢNG THỰC NGHIỆM THÔNG SỐ HỆ THỐNG Thời Dòng Điện Áp suất hệ thống(psi) Nhiệt độ sản Nhiệt Kết luận gian làm áp phẩm(0C) độ (phút) việc (V) Hạ Trung Cao Chưa Sau kho (A) áp gian áp cấp cấp IQF đông đông Lần 25 15 380 12 56,1 250 -30 1 Hệ thống Lần 25 15 380 13,5 56 260 -33 chạy 2 không Lần tải 25 15 380 13,6 56,2 262 -35 3 Lần 30 15 380 13,6 55,5 260 10 -13 -33 1 Hệ thống Lần 30 15 380 13,3 55,8 260 10 -15 -34 chạy 2 có tải Lần 30 15 380 13,2 56 262 10 -15 -35 3 59
  64. Sản phẩm sau cấp đông thực tế: 60
  65. Kết luận – kiến nghị 61
  66. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu 1 ([TL1]) : Giáo trình thiết kế hệ thống lạnh –Nguyễn Đức Lợi , Nhà xuất bản giáo dục -2008 Tài liệu 2 ([TL2]) : Giáo trình kỹ thuật lạnh – Lê Quang huy & Nguyên Thành Luân -Trường cao đẳng kỹ thuật cao thắng-2016 Tài liệu 3([TL3]) : Hệ thống máy và thiết bị lạnh - Võ Chí Chính , Đinh Văn Thuận –Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật -2009 62