ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH Yêu cầu: thiết kế kho lạnh bảo quản đông • Kho lạnh bảo quản đông. • Nhiệt độ:-25 0 C. • Dung tích 1500 tấn. • Môi chất R404a. • Xả tuyết bằng điện trở. 1 MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG Mục lục 2 Lời nói đầu 5 Chương I: Tổng quan về kỹ thuật lạnh 6 I.1 Lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh 6 I.2 Yêu cầu thiết kế mặt bằng kho lạnh 7 Chương II: Thiết kế kho lạnh bảo quản đông 10 II.1 Khảo sát sơ đồ mặt bằng lắp ghép kho lạnh 10 II.1.1 Chọn địa điểm xây dựng kho lạnh 10 II.1.2 Các thông số về khí hậu 10 II.2.1 Chế độ bảo quản sản phẩm trong kho 10 II.2.2 Xác định số lượng và kích thước buồng lạnh 11 II.2.3 Quy hoạch mặt bằng kho lạnh 14 Chương III: Tính cách nhiệt, cách ẩm kho lạnh 16 I. Cấu trúc xây dựng và cách nhiệt kho lạnh 16 1. Mục đích của việc cách nhiệt 16 2. Mục đích của việc cách ẩm 16 II. Cấu trúc của cách nhiệt cách ẩm 17 III. Phương pháp xây dựng kho bảo quản 18 IV. Chọn mặt bằng xây dựng 19 1. Yêu cầu đối với buồng máy và thiết bị 19 2. Bố trí mặt bằng kho lạnh 19 3. Cấu trúc xây dựng và cách nhiệt kho lạnh 21 3.1 Kết cấu nền móng kho lạnh 22 3.2 Cấu trúc vách và trần kho lạnh 23 3.3 Cấu trúc mái kho lạnh 24 3.4 Cấu trúc cửa và màng chắn khí 24 3.5 Cấu trúc cách nhiệt đường ống 25 4. Tính toán cách nhiệt và cách ẩm cho kho 25 2 4.1 Tính toán chiều dày cách nhiệt 25 4.2 Kiểm tra đọng sương 27 4.3 Cấu trúc cách ẩm của kho 27 ChươngIV: Tính phụ tải máy nén 29 I. Mục đích tính toán nhiệt kho lạnh 29 1. Xác định các dòng nhiệt tổn thất xâm nhập vào kho lạnh 29 2. Xác định các dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra 32 3. Xác định dòng nhiệt do vận hành 33 II. Tính phụ tải nhiệt thiết bị 35 III. Tính phụ tải nhiệt máy nén 36 IV. Chọn môi chất cho hệ thống lạnh 36 A. Chọn các thông số làm việc 37 1. t 0 s, t k, t qn, t ql 37 2. Chu trình lạnh 39 3. Biểu diễn chu trình trên đồ thị ( lg – i ) 40 B Tính toán chu trình lạnh 42 1. Năng suất lạnh riêng 42 2. Lưu lượng môi chất qua máy nén 42 3. Năng suất thể tích thực tế của máy nén 42 4. Hệ số cấp của máy nén 42 5. Thể tích lí thuyết 42 6. Công nén đoạn nhiệt 42 7. Công nén chỉ thị 43 8. Công suất ma sát 43 9. Công suất hữu ích 43 10. Công suất điện 44 11. Công suất động cơ lắp đặt 44 12. Phụ tải nhiệt dàn ngưng 44 C. Chọn máy và các thiết bị 44 ChươngV: Lắp đặt hệ thống lạnh 63 3 V.1 Lắp đặt các thiết bị 64 V.2 Thử bền và thử kín hệ thống lạnh 66 V.3 Nạp gas cho hệ thống 68 Chương VI: Trang bị tự động hóa và vận hành hệ thống lạnh 70 VI.1 Lắp đặt hệ thống điện 70 VI.2 Lắp đặt hệ thống bảo vệ an toàn 72 VI.3 Lắp đặt phần vận hành 74 Chương VII: Tính toán sơ bộ giá thành xây dựng hệ thống lạnh 78 Tài liệu tham khảo 84 4 Lời nói đầu Từ lâu con người đã biết tận dụng lạnh của thiên nhiên như băng tuyết để ướp lạnh bảo quản thực phẩm. Từ thế kỉ 19 phương pháp làm lạnh nhân tạo đã ra đời và phát triển đến đỉnh cao của khoa học kỹ thuật hiện đại. Ngày nay kỹ thuật lạnh đã đi sâu vào nhiều lĩnh vực khoa học như :công nghệ thực phẩm,công nghệ cơ khí chế tạo máy, luyện kim, y học và ngay cả kỹ thuật điện tử Lạnh đã được phổ biến và đã gần gũi với đời sống con người. Các sản phẩm thực phẩm như :thịt, cá, rau, quả nhờ có bảo quản mà có thể vận chuyển đến nơi xa xôi hoặc bảo quản trong thời gian dài mà không bị hư thối .Điều này nói lên được tầm quan trọng của kỹ thuật lạnh trong đời sống con người. Nước ta có bờ biển dài nên tiềm năng về thuỷ sản rất lớn, các xí nghiệp đông lạnh có mặt trên mọi miền của đất nước . Nhưng để sản phẩm thuỷ sản đông lạnh của Việt Nam có chỗ đứng vững vàng trên thị trường nội địa và thế giới thì đòi hỏi phải nâng cao chất lượng công nghệ làm lạnh nên nhiều xí nghiệp đang dần dần thay đổi công nghệ làm lạnh nhằm đáp ứng nhu cầu đó. Vì vậy việc thiết kế hệ thống lạnh khi đang còn ngồi nghế nhà trường đã giúp chúng em cũng cố các kiến thức đã học, cũng như có thêm kinh nghiệm để trang bị hành trang vững vàng khi ra trường. Do thời gian và kiến thức có hạn, sự mới mẻ của thiết bị và chưa có kinh nghiệm thực tế nên trong quá trình tính toán thiết kế chắc chắn còn nhiều thiếu sót . Rất mong những ý kiến đóng góp,chỉ dạy của thầy. Em xin chân thành cảm ơn thầy TRẦN ĐẠI TIẾN đã chỉ dạy và hướng dẫn để đồ án này hoàn thành. Nha Trang, tháng 6 năm 2010. Sv. Nguyễn Thành Ghin 5 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH Kỹ thuật lạnh là kỹ thuật tạo ra môi trường có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ bình thường của môi trường. Giới hạn giữa nhiệt độ lạnh và nhiệt độ bình thường còn có nhiều quan điểm khác nhau. Nhưng nhìn chung thì giới hạn của môi trường lạnh là môi trường có nhiệt độ nhỏ hơn 20 o C Trong môi trường lạnh được chia làm hai vùng nhiệt độ. Đó là khoảng nhiệt độ dương thấp, khoảng này có nhiệt độ từ 0 ÷ 20 o C còn khoảng nhiệt độ còn lại còn gọi là nhiệt độ lạnh đông của sản phẩm. Bởi vì khoảng nhiệt độ này là khoảng nhiệt độ đóng băng của nước, tuỳ theo từng loại sản phẩm mà nhiệt độ đóng băng khác nhau. I Lòch sử phát triển của kỹ thuật lạnh. Từ trước công nguyên con người tuy chưa biết làm lạnh, nhưng đã biết đến tác dụng của lạnh và ứng dụng chúng phục vụ trong cuộc sống. Họ đã biết dùng mạch nước ngầm có nhiệt độ thấp chảy qua để chứa thực phẩm, giữ cho thực phẩm được lâu hơn. Người Ai cập cổ đại đã biết dùng quạt quạt cho nước bay hơi ở các hộp xốp để làm mát không khí cách đây 2500 năm. Người Ấn Độ và người Trung Quốc cách đây 2000 năm đã biết trộn muối với nước hoặc với nước đá để tạo nhiệt độ thấp hơn. Kỹ thuật lạnh hiện đại bắt đầu phát triển khi giáo sư Black tìm ra ẩn nhiệt hoá hơi và nhiệt ẩn nóng chảy vào năm 1761 – 1764. Con người đã biết làm lạnh bằng cách cho bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp. Sau đó là sự hoá lỏng được khí SO 2 vào năm 1780 do Clouet và Monge tiến hành. Sang thế kỷ thứ XIX thì Faraday đã hoá lỏng được hàng loạt các chất khí như : H 2 S ; CO 2 ; C 2 H 2 ; NH 3 ; O 2 ; N 2 ; HCL. Năm 1834 Jacob Perkins (Anh) đã phát minh ra máy lạnh nén hơi đầu tiên với đầy đủ các thiết bò hiện đại gồm có máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi và van tiết lưu. Sau đó có hàng loạt như phát minh của kỹ sư Carres (pháp) về máy lạnh hấp thụ chu kỳ và liên tục với các cặp môi chất khác nhau. 6 + Máy lạnh hấp thụ khuyếch tán hoàn toàn không có chi tiết chuyển động được Gerppt (Đức) đăng ký bằng phát minh năm 1899 và được Platen cùng Munter (Th Điển) hoàn thiện năm 1922. Máy lạnh Ejector hơi nước đầu tiên do Leiblane chế tạo năm 1910. Nó có cấu tạo rất đơn giản, năng lượng tiêu tốn là nhiệt năng do đó nó có thể tận dụng các nguồn phế thải. Một sự kiện quan trọng của lòch sử phát triển kỹ thuật lạnh là việc sản xuất và ứng dụng Freon ở Mỹ vào năm 1930. Freon là các khí Hidrocarbon được thay thế một phần hay toàn bộ các nguyên tử Hydro bằng các nguyên tử gốc halogen như ; Cl ; F ; Br. Freon là những chất lạnh có nhiều tính chất quý báu như không cháy, không nổ, không độc hại, phù hợp với chu trình làm việc của máy lạnh nén hơi. Nó đã góp phần tích cực vào việc thúc đẩy kỹ thuật lạnh phát triển. Nhất là kỹ thuật điều hoà không khí. Ngày nay kỹ thuật lạnh hiện đại đã phát triển rất mạnh, cùng với sự phát triển của khoa học, kỹ thuật lạnh đã có những bước tiến vượt bậc. + Phạm vi nhiệt độ của kỹ thuật lạnh ngày càng được mở rộng. Người ta đang tiến dần nhiệt độ không tuyệt đối. + Công suất lạnh của máy cũng được mở rộng, từ máy lạnh vài mW sử dụng trong phòng thí nghiệm đến các tổ hợp có công suất hàng triệu W ở các trung tâm điều tiết không khí. + Hệ thống lạnh ngày nay thay vì việc lắp ráp các chi tiết, thiết bò lại với nhau thì các tổ hợp ngày càng được hoàn thiện, do đó quá trình lắp ráp, sử dụng thuận tiện và chế độ làm việc hiệu quả hơn. + Hiệu suất máy tăng lên đáng kể, chi phí vật tư và chi phí cho một đơn vò lạnh giảm xuống. Tuổi thọ và độ tin cậy được tăng lên. Mức độ tự động hoá của các hệ thống lạnh và các máy lạnh được tăng lên rõ rệt. Những thiết bò tự động hoàn toàn bằng điện tử và vi điện tử thay thế cho các thiết bò thao tác bằng tay. II.Yªu cÇu khi thiÕt kÕ mỈt b»ng kho l¹nh: 1.Yªu cÇu chung ®èi víi mỈt b»ng kho b¶o qu¶n: Quy ho¹ch mỈt b»ng lµ bè trÝ c¸c n¬i s¶n xt cho phï hỵp víi d©y chun c«ng nghƯ, ®Ĩ ®¹t ®ỵc mơc tiªu ®ã th× cÇn ph¶i phï hợp c¸c yªu cÇu sau: - Ph¶i bè trÝ mỈt b»ng kho b¶o qu¶n phï hỵp víi d©y chun c«ng nghƯ, s¶n phÈm ®i theo d©y trun kh«ng gỈp nhau, kh«ng chång chÐo lªn nhau, ®an xen lÉn nhau. - §¶m b¶o sù vËn hµnh tiƯn lỵi, dỴ tiỊn, chi phÝ ®Çu t thÊp 7 - Phải đảm bảo kỹ thuật an toàn, chống cháy nổ. - Mặt bằng khi quy hoạch phải tính đến khả năng mở rộng phân xởng hoặc xí nghiệp. Quy hoạch mặt bằng kho bảo quản cần phải đảm bảo việc vận hành xí nghiệp rẻ tiền và thuận lợi. Cơ sở chính để giảm chi phí vận hành là giảm dòng nhiệt xâm nhập kho bảo quản, giảm thể tích và giảm nhẹ các công việc chồng chéo nhau, để giảm dòng nhiệt qua vách thì cần giảm diện tích xung quanh. Không những làm tăng tổn thất nhiệt qua vách, còn làm tăng các chi phí và nguyên vật liệu khác. - Biện pháp để giảm dòng nhiệt xâm nhập vào kho bảo quản chúng ta tìm cách ngăn chặn, khi chúng ta mở cửa kho bảo quản đối với những kho tiếp xúc bên ngoài. P k kk < P f kk Giảm dòng nhiệt xâm nhập khi mở cửa kho bảo quản thực hiện những cách sau: + Dùng màng che chắn việc đi lại, khó khăn trong khi làm việc . + Xây dựng hành lang đêm, nhất đối với hệ thống kho bảo quản lớn. + Làm màng gió để chắn giú bờn ngoi xõm nhp vo trong phũng lnh (đặt quạt ở cửa) công tắc điện điều khiển quạt gắn liền với cánh cửa, khi cửa mở thì quạt chạy, ngợc lại khi đóng cửa thì quạt dừng. Quy hoạch phải tính đến đặc điểm của hệ thống lạnh. Hệ thống lạnh kho bảo quản đông nhiệt độ không khí kho rất thấp nhiệt độ 25 0 C. Nền kho phải tiếp xúc với mặt đất sau một thời gian dài làm cho nhiệt độ của nền kho hạ thấp dần xuống khi nhiệt độ của nền đất giảm thì xảy ra hiện tợng nớc trong đất đóng băng. Nền kho về mặt lý thuyết khi đạt 0 0 C nớc trong nền đất đóng băng chuyển pha từ lỏng sang rắn. Do đó kho sẽ lồi lên dễ phá vỡ cấu trúc xây dựng của kho. Vì vậy để tránh hiện tợng này ta làm nh sau : + Không nên bố trí những kho bảo quản có nhiệt độ thấp sát mặt đất có, điều kiện nên bố trí trên cao . + Nền kho xây các ống thông gió đờng kính 200 ữ 300 mm, đợc xây dựng cách nhau 1 ữ 1,5 m tạo điều kiện cho không khí tuần hoàn qua hệ thống ống này làm cho nền đất nhiệt độ không thay đổi + ở nớc ta thờng xảy ra lũ lụt cho nên các kho bảo quản thờng đợc xây lắp cao hơn mặt đất, khi đó khoảng trống dới nền kho chính là khoảng thông gió. 8 + Sởi ấm sàn kho, nền kho bằng cách lắp đặt các dây điện trở, đờng kính dây điện trở là 8 ữ 12 mm đặt vào đây điện trở một điện áp U nằm trong 24 ữ 26 V, nhiệt độ điều khiển tự động không nhỏ hơn 1 ữ 2 0 C( lắp rơle nhiệt độ ) làm việc theo nguyên tắc sự thay đổi nhiệt độ, sự thay đổi vể sự giảm nở hoặc thay đổi nhiệt độ, sự thay đổi dịch chuyển các đòn bẩy. 9 CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ KHO LẠNH BẢO QUẢN ĐÔNG II.1 KHẢO SÁT SƠ ĐỒ MẶT BẰNG LĂÙP ĐẶT KHO LẠNH: 1.1 Chọn đòa điểm xây dựng kho lạnh. Chọn đòa điểm xây dựng kho lạnh là công tác không thể thiếu và đóng vai trò quan trọng trong quá trình thiết kế và xây đựng kho. Khi chọn đòa điểm thì ta biết được các thông số về khí tượng thủy văn, đòa lý… từ đó đề ra các phương án thiết kế và xây dựng kho cho thích hợp để làm cho công trình có giá thành là thấp nhất và chất lượng công trình là tốt nhất, cũng như né tránh được thiên tai lũ lụt tại đòa phương xây dựng kho. 1.2 Các thông số về khí hậu. Các thông số này đã được thống kê trong nhiều năm, khi tính toán để đảm bảo độ an toàn cao thì ta thường lấy các giá trò cao nhất (chế độ khắc nghiệt nhất) từ đó sẽ đảm bảo kho vận hành là an toàn trong mọi điều kiện có thể xảy ra mà ta đã ước tính. Bảng 2.1 Thông số về khí hậu ở NHA TRANG Nhiệt độ, 0 C Độ ẩm tương đối, % TB cả năm Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông 26,5 36,6 17,7 79 78 2.1 Chế độ bảo quản sản phẩm trong kho: Chế độ bảo quản sản phẩm trong kho cũng chính là điều kiện môi trường trong kho mà ta phải tạo ra để duy trì sản phẩm ở trạng thái và chất lượng theo yêu cầu công nghệ. a. Chọn nhiệt độ bảo quản. Nhiệt độ bảo quản thực thẩm phải được lựa chọn trên cơ sở kinh tế và kỹ thuật. Nó phụ thuộc vào từng loại sản phẩm và thời gian bảo quản của chúng. Thời gian bảo quản càng lâu đòi hỏi nhiệt độ bảo quản càng thấp. Các mặt hàng trữ đông cần bảo quản ở nhiệt độ ít nhất bằng nhiệt độ của sản phẩm sau cấp đông tránh không để rã đông và tái kết tinh lại làm giảm chất lượng sản phẩm. 10 [...]... Dung tÝch kho l¹nh ®ỵc x¸c ®Þnh theo biĨu thøc: E=V.gv sách hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh_ Nguyễn Đức Lợi(TL1) Trong ®ã: E – lµ dung tÝch kho l¹nh ( tấn) V- lµ thĨ tÝch kho l¹nh m3; gv- ®Þnh møc chÊt t¶i thĨ tÝch t/m3; Tra b¶ng 2.4 hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh (TL1) trang 32: gv= 0.45 t/m3 (bảo quản đơng sản phẩm cá đơng lạnh) V=E/gv= 1500/0.45= 3333,33 m3 2 DiƯn tÝch chÊt t¶i: DiƯn tÝch chÊt... lạnh Mái kho lạnh đang thiết kế có nhiệm vụ bảo vệ cho kho trước những biến đổi của thời tiết nắng mưa, bảo vệ sự làm việc của công nhân, che chắn cho hệ thống máy lạnh, nên mái kho phải đạt được những yêu cầu sau Mái kho phải đảm bảo che mưa che nắng tốt cho cấu trúc kho và hệ thống lạnh Mái kho không được đọng nước, không được thấm nước, độ dốc của mái kho ít nhất phải là 2% Vì vậy trong phương án. .. phÝ ®Çu t thÊp Tuy nhiªn nã cã nhỵc ®iĨm lµ thêi gian thi c«ng kÐo dµi cÊu tróc x©y dùng phøc t¹p Ta chọn phương án thiết kế: kho lạnh lắp ghép u cầu đối với kho lạnh lắp ghép: Cũng giống như các thiết bị lạnh thương nghiệp và các kho lạnh khác, kho lạnh lắp ghép thường có các u cầu sau: Kho lạnh được lắp đặt ở vị trí thuận tiện làm việc hiệu quả, đưa hàng vào và lấy ra nhanh chóng Nên bố trí đáy ngang... Chiều dày Hệ số dẫn nhiệt Polyurethan M δcn W/mK 0,018 Tôn lá 0,0012 45,36 Sơn bảo vệ 0,0005 0,291 26 Kho bảo quản đông được thiết kế với chế độ trong kho là – 25±2 khơng khí đối lưu cưỡng bức vừa phải Do dưới nền kho được để thoáng bằng các con lươn nên hệ số toả nhiệt α1 và hệ số truyền nhiệt K được lấy bằng giá trò so với trần và vách kho lạnh Vậy ta có: - Hệ số truyền nhiệt K = 0,21 W/m2K; - Hệ số... sản phẩm thuỷ sản đông lạnh thì lấy 85%Q 1, 100% Q2, 75%Q4.Từ đó ta có phụ tải nhiệt máy nén QMN = 85%Q1+100% Q2+75%Q4 = 0,85 x 30634,1 + 7901,75 + 0,75 x 28606,9 = 55395,9 W =55,4 kW Năng suất lạnh của máy nén được xác đònh theo biểu thức Qo = K × QMN ,W b Trong đó: K - là hệsố lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bò của hệ thống lạnh Chọn k = 1,07 [121_TL1] b - là hệ số thời gian làm việc... để xác đònh tải nhiệt các thiết bò khác Thiết bò ngưng tụ qk QkTB =QoTB x q , W o Thiết bò hồi nhiệt q HN QTBHN = QoTB x q ,W o III PHỤ TẢI NHIỆT MÁY NÉN: Do các tổn thất nhiệt trong kho lạnh không đồng thời xảy ra nên công suất nhiệt yêu cầu thực tế sẽ nhỏ hơn tổng các tổn thất nhiệt, để tránh lựa chon máy nén có công suất lạnh quá lớn, tải nhiệt của máy nén cũng được tính toán từ tất cả các tải nhiệt... nhiệt dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết của thiết bò bay hơi Công suất yêu cầu của thiết bò bao giờ cũng phải lớn hơn công suất 35 máy nén, phải có hệ số dự trữ nhằm tránh những biến động có thể xảy ra trong quá trình vận hành Vì thế tải nhiệt cho thiết bò được lấy bằng tổng của tất cả các tổn thất nhiệt QoTB = Q1 + Q2 +Q3 + Q4 + Q5 = 67,2 kW Tải nhiệt thiết bò bay hơi cũng... tư cho máy lạnh và vận hành + Phải chống được cháy nổ và an toàn + Thuận tiện cho việc bốc dỡ và sắp sếp hàng hoá bằng cơ giới + Phải kinh tế 3.1 Kết cấu nền móng kho lạnh Do đặc thù của kho lạnh là để bảo quản hàng hoá do đó phải có cấu trúc vững chắc, móng phải chòu được tải trọng của toàn bộ kết cấu xây dựng, móng kho được xây dựng tuỳ thuộc vào kết cấu đòa chấn của nơi xây dựng Do kho lạnh xây dựng...  Trong đó : α1 - là hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng) tới vách cách nhiệt, W/m2K; α2 - là hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh và buồng lạnh, W/m2K; δi - là chiều dày của lớp vật liệu thứ i m; λi - là hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/mK; δcn- là chiều dày của lớp vật liệu cách nhiệt, m; λcn - là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, W/mK; K - là hệ số truyền nhiệt của... bên trong để tránh sự cố PANEL 2000 khoá ĐƯỜNG RAY CỬA Cửa trượt 1500 3.5 Cấu trúc cách nhiệt đường ống Trong hệ thống lạnh các đường ống được cách nhiệt chủ yếu là, các đường ống có nhiệt độ thấp như đường ống hút về máy nén - Ống thép - Stirofo ốp bằng 2 mảnh (hoặc bông thuỷ tinh) - Nilon 2 lớp chống ẩm - Vỏ tôn bọc bên ngoài 4 TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT VÀ CÁCH ẨM CHO KHO Cách nhiệt buồng lạnh có nhiệm . ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH Yêu cầu: thiết kế kho lạnh bảo quản đông • Kho lạnh bảo quản đông. • Nhiệt độ:-25 0. máy và các thiết bị 44 ChươngV: Lắp đặt hệ thống lạnh 63 3 V.1 Lắp đặt các thiết bị 64 V.2 Thử bền và thử kín hệ thống lạnh 66 V.3 Nạp gas cho hệ thống 68 Chương