ĐỐ ÁN MÔN HỌC GVHD.Th.s.Nguyễn Thị Bích Ngọc LỜI MỞ ĐẦU Trong tài liệu sẽ trình bày gồm ba nội dung thiết kế hệ thống sản xuất nước đá, tủ cấp đông và kho trữ đông. Chúng ta cũng đã biết xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu của con người ngày càng cao, do đó việc bảo quản thịt trong khoảng thời gian chế biến và sử dụng thì đòi hỏi phải tươi sống, ngoài ra trong một số trường hợp đặc biệt khi đánh bắt xa bờ hay điều kiện bảo quản bằng phương pháp khác không cho phép thì việc sử dụng nước đá để bảo quản rất tiện lợi và nước đá cũng góp phần trong việc làm lạnh các loại nước uống chính vì mục đích này mà người làm đồ án lạnh chọn đề tài thiết kế hệ thống cấp đông, trữ đông và sản xuất đá cây. Đồ án chỉ quan tâm đến qui trình thiết bị mà không xét tính kinh tế do đó trong quá trình thiết kế hệ thống còn một số điểm chưa hợp lý lắm. Để hoàn thành đồ án lạnh này người thực hiện thành thật cám ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy trực tiếp hướng dẫn Lê Xuân Hòa cùng các thầy trong xưởng nhiệt-điện lạnh và các bạn …. Trang 1 ĐỐ ÁN MÔN HỌC GVHD.Th.s.Nguyễn Thị Bích Ngọc PHỤ LỤC Phần I: Xác định kích thước, bố trí mặt bằng tr 4 1.1 Bể đá tr 5 1.2 Kho lạnh tr 6 1.3 Tủ đông tiếp xúc tr 8 Phần II: Tính toán cách nhiệt cách ẩm tr 11 2.1 Bể đá tr 11 2.2 Kho lạnh tr 15 2.3 Tủ đông tiếp xúc tr 23 Phần III: Tính toán nhiệt tr 25 3.1 Bể đá tr 25 3.2 Kho lạnh tr 29 3.3 Tủ đông tiếp xúc tr 33 Phần IV: Tính toán chọn máy nén tr 38 4.1 Bể đá tr 38 4.2 Kho lạnh tr 44 4.3 Tủ đông tiếp xúc tr 52 Phần V: Tính chọn thiết bị trao đổi nhiệt tr 60 5.1 Thiết bị ngưng tụ tr 60 5.2 Thiết bị bay hơi tr 63 Phần VI: Tính đường ống và thiết bị phụ tr 68 6.1 Tính chọn đường ống tr 68 6.2 Tính thiết bị phụ tr 73 6.2.1 Bình chứa cao áp tr 73 6.2.2 Bình tách lỏng tr 75 6.2.3 Bình giữ mức lỏng tr 77 6.2.4 Bình chứa tuần hoàn tr 77 6.2.5 Bình tách dầu tr 79 6.2.6 Bình trung gian tr 80 6.2.7 Bình chứa dầu tr 82 6.2.8 Bình tách khí không ngưng tr 83 6.2.9 Van một chiều tr 83 Tài liệu tham khảo tr 84 Trang 2 ĐỐ ÁN MÔN HỌC GVHD.Th.s.Nguyễn Thị Bích Ngọc TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH ******************** o Yêu cầu thiết kế: Bể đá: Công suất bể đá: 140Tấn/ngày đêm Kho trữ đông: Công suất kho trữ đông: 300 Tấn Sản phẩm trữ đông: Tôm Nhiệt độ bảo quản: -25 o C Tủ cấp đông: Công suất cấp đông: 5 Tấn/ngày đêm. Sản phẩm cấp đông: Tôm sú Nhiệt độ cấp đông: -35 0 C. Nơi lắp đặt hệ thống : Thành phố Hồ Chí Minh Trang 3 225 225 225 225 225 225 225 40 40 7575 425 1805 ĐỐ ÁN MÔN HỌC GVHD.Th.s.Nguyễn Thị Bích Ngọc PHẦN I:XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG 1.1 Xác định kích thước bể đá 1.1.1 Kích thước khuôn đá và số lượng khuôn 1.1.1.1.1 Kích thước khuôn đá Chọn cây đá có loại 50 kg Tra bảng kích thước khuôn đá [TL1, Tr 117] ta chọn khuôn có kích thước Khối lượng cây Khối lượng Kích thước khuôn, mm Chiều cao Đáy lớn Đáy bé 50 27.2 1115 380x190 340x160 1.1.1.2 Số lượng khuôn M n = m Trong đó: M : Năng suất bể đá. m : Khối lượng cây đá. Theo đề bài ta có năng suất bể đá M = 140 [tấn/ngày đêm] Khối lượng cây đá m = 50 [kg]. Số lượng khuôn đá: N = 50 140000 = 2800 (khuôn). 1.1.2 Xác định số lượng và kích thước linh đá 1.1.2.1Xác định số lượng Chọn linh đá có 7 khuôn Trang 4 ĐỐ ÁN MÔN HỌC GVHD.Th.s.Nguyễn Thị Bích Ngọc Theo công thức [TL1, tr118] 1 1 N m = n Trong đó N =2800 : số lượng khuôn n 1 =7 : số khuôn đá trên 1 linh đá Số lượng linh đá: m 1 = 7 2800 = 400 (linh). Khoảng cách giữa các khuôn đá trong một linh đá là 25 mm, hai khuôn hai đầu cách nhau 40mm để móc cẩu. Khoảng hở 2 đầu còn lại là 75mm. Vậy chiều dài mỗi linh đá được xác định như sau: L = n 1 ×225 + 2×75 + 2×40 = 7×225 +2×75 + 2×40 =1805(mm) • Chiều rộng linh đá bằng 425 mm • Chiều cao linh đá bằng 1150 mm 1.1.3 Kích thước bể đá Do số lượng linh đá quá lớn nên ta chia làm 4 bể với 4 dàn lạnh độc lập. Năng suất của mỗi bể là 4 400 = 100 linh/bể 1.1.3.1Xác định chiều rộng bể đá . Theo công thức [TL1, tr119] W = 2.L + 4 δ + A Trong đó: L - chiều dài linh đá δ - khe hở giữa linh đá và vách trong bể đá δ = 25mm A – chiều rộng cần thiết để lắp dàn lạnh xương cá A= 1000 W = 2×1805 + 4×25 + 1000 = 4710 mm 1.1.3.2 Xác định chiều dài bể đá Chiều dài bể đá xác định theo công thức: L= B+C+m 2 b [TL1, tr120] Trong đó: B: chiều rộng các đoạn hở lắp đặt bộ cánh khoáy và toàn hoàn nước, B=600 mm C: chiều rộng đoạn hở cuối bể, C= 500 mm b khoảng cách giữa các linh đá, được xác định trên cơ sở độ rộng của linh đávà khoang hở giữa chúng b= 425+50= 475 mm m 2 : số linh đá dọc theo chiều dài. Ta chọn DLXC có hai bên là hai dãy linh đá: Vậy L= 600+500+100/2= 24850 mm. L = 29 475 + 500 + 600 = 14875 mm ´ Trang 5 ĐỐ ÁN MÔN HỌC GVHD.Th.s.Nguyễn Thị Bích Ngọc 1.1.3.3 Xác định chiều cao bể đá Ta phải chọn chiều cao bể đá sao cho đủ lớn để khoảng hở giữa đáy khuôn và bể khoảng 100 mm và lớp gỗ dày 30 mm, chọn chiều cao h= 1250mm. 1.1.4 Xác định thời gian làm đá Theo công thức [TL1, tr121] ( ) m t BbbA + = 00 . τ Với: τ là thời gian đông đá. t m là nhiệt độ nước muối trong bể, Ct m 0 10−= b o là chiều rộng khuôn(lấy cạnh ngắn của tiết diện lớn nhất của khuôn), [ ] mmb 190 0 = a o là chiều dài của khuôn, [ ] mma 380 0 = Tỉ số: 2 190 380 0 0 === b a n nên ta có: A=4540 và B=0,026 [TL1] Do đó: ( ) ( ) 0 0 4540 0.190 0.190 0.026 10 m A b b B t τ × + × × + = = = 18.6 giờ 1.2 Xác đinh kích thước kho trữ đông 1.2.1 Dung tích kho lạnh: E = V. g v [TL2 – trang 33] ⇒ V g E V = Trong đó: E – Dung tích kho lạnh ( t) V – Thể tích kho lạnh. ( m 3 ) g v – Định mức chất tải thể tích ( t/m 3 ) g v được chọn theo sản phẩm, dựa vào bảng 2 -4 [TL2 – trang 32], ta chọn gv = 0,3 (t/m 3 ). Thay số: V = )(1000 3.0 300 3 m= . 1.2.2 Diện tích chất tải: V F= h [TL2– trang 33] Trong đó: F – Diện tích chất tải hoặc diện tích hàng chiếm trực tiếp ( m 2 ). h – Chiều cao chất tải,(m). Ta chọn chièu cao kho lạnh là 6m trong đó chiều cao chất tải h = 5 m. Chiều cao chất tải là chiều cao lô hàng chất trong kho, chiều cao này phụ thuộc vào bao bì đựng hàng, phương tiện bốc xếp. Chiều cao h có thể tính bằng chiều cao kho Trang 6 ĐỐ ÁN MÔN HỌC GVHD.Th.s.Nguyễn Thị Bích Ngọc lạnh trừ đi phần lắp đặt dàn lạnh treo trần và khoảng không gian cần thiết để chất hàng và dỡ hàng. Thay số: 1000 2 F= =200m 5 . 1.2.3 Tải trọng của nền: g F =g V . h [TL2 – trang 33]. g F – Định mức chất tải theo diện tích.(t/m 3 ). h – chiều cao chất tải (m). ⇒ g F =0.45×5= 2.25 tấn/ m 2 Phụ tải nền cho phép đối với kho lạnh một tầng là 4000 kg/m 2 [TL9] Vậy thỏa điều kiện 1.2.4 Xác định diện tích lạnh cần xây dựng: F F = 1 b f [TL2 – trang 34] F – Diện tích chất tải F 1 – Diện tích lạnh cần xây dựng ( m 2 ). F β = 0.7 – Hệ số sử dụng diện tích của buồng chứa, tính cả đường đi và diện tích giữa các lô hàng và cột, tường, các diện tích lắp đặt như dàn bay hơi, quạt. F β phụ thuộc diện tích buồng và được lấy theo bảng 2-4 [TL2] 2 1 200 F = =285.7m 0.7 . Số buồng lạnh: Số buồng lạnh cần xây dựng phụ thuộc vào việc chọn diện tích cơ sở quy chuẩn f, diện tích cơ sở quy chuẩn là những bội số của 36 m 2 (tức là một buồng lạnh chuẩn là có chiều dài bằng 6m và chiều rộng bằng 6m)- [TL2]. Chọn f = 6 ×12 = 72 m 2 Gọi Z là số buồng lạnh cần xây dựng, ta có [TL 2]: F 285.7 t Z = = = 3.968 Þ f 72 chọn Z = 4. Nhưng do kho chỉ cấp đông một loai sản phẩm nên kho lạnh không cần chia buồng. Vậy chọn kho có kích thước là 12×24m. 1.2.5 Dung tích thực tế của kho lạnh t 1 Z E =E Z × [TL2 – trang 31] Trong đó: E – Dung tích kho lạnh, (tấn) Z t – Số kho lạnh cần xây dựng. Z – Số lượng buồng lạnh tính toán. 4 300 302.4 taán 3.968 t E = × = Trang 7 ĐỐ ÁN MÔN HỌC GVHD.Th.s.Nguyễn Thị Bích Ngọc 1.3 Tủ đông tiếp xúc: Năng suất cấp đông: 5tấn/ ngày. Sản phẩm: tôm sú Chọn tủ cấp đông 1000 Kg/mẻ. Nếu không yêu cầu về mặt thời gian thì có thể cấp đông 5 mẻ trên ngày. Sản phẩm sau mỗi mẻ được đưa vào kho trữ đông để bảo quản. Còn nếu có yêu cầu cấp đông một lúc ta thiết kế 5 tủ cấp đông cùng lúc. Nhiệt độ trong tủ: -35 0 C. 1.3.1 Kích thước số lượng khay và các tấm lắc cấp đông: Khi cấp đông các mặt hàng thủy sản và thịt, thường được xếp trên các khai tiêu chuẩn loại 2Kg.  Kích thước khay cấp đông:  Đáy trên: 290×210 mm  Đáy dưới: 280×200 mm  Chiều cao khay: 70mm  Kích thước tấm lắc: 2200x×1250×22 mm  Số khay trên một tấm lắc: 36 khay  Khối lượng sản phẩm trên một tấm lắc: 36×2=72kg.  Khối lượng hàng trên một tấm lắc kể cả nước châm: m= 72/70% = 103Kg.  Số lượng tấm lắc có chứa hàng: N 1 = = 1000/103 = 10. Số tấm lắc cần lắp: N = N 1 + 1 = 11 Hình: Bố trí khai cấp đông trên các tấm lắc. Trang 8 210 13 290 30 2200 1250 ĐỐ ÁN MÔN HỌC GVHD.Th.s.Nguyễn Thị Bích Ngọc 1.3.2 Kích thước tủ đông tiếp xúc: Kích thước tủ đông tiếp xúc xác định dựa vào kích thước và số lượng các tấm lắc. 1.3.2.1 Chiều dài bên trong tủ: Chiều dài các tấm lắc: L 1 = 2200mm. Chiều dài bên trong tủ cấp đông bằng chiều dài của tấm lắc cộng với khoảng hở hai đầu. Lấy khoảng hở đó bằng 400mm. L 1 = 2200 + 2×400 = 3000 mm. Chiều dài phủ bì: L = L 1 + 300 = 3300 mm. 1.3.2.2 Chiều rộng bên trong tủ: Chiều rộng bên trong tủ bằng chiều rộng của các tấm lắc cộng thêm khoảng hở hai bên δ = 125 mm. W 1 = 1250 + 2×152 = 1500 mm. Khi lắp các cánh cửa tủ, một phần 45 mm cánh lọt vào bên trong tủ và phân còn lại 80 mm nhô ra ngoài, vì vậy kích thước bề rộng phủ bì là: W=W 1 +2×80=1660 mm 1.3.2.3 Xác định chiều cao bên trong tủ Khoảng cách cực đại giữa các tấm lắc h max =105 mm Chiều cao bên trong tủ: H 1 =N 1 ×105+h 1 + h 2 =10×105+100+450=1600 mm N 1 - số tấm lắc chứa hàng: N 1 =N-1 h 1 – khoảng hở phía dưới cùng các tấm lắc: h 1 =100 mm h 2 – khoảng hở phía trên: h 2 =400÷500 mm Chiều cao phủ bì: H = H 1 + 300 =1600 + 300 = 1900 mm. Bảng thông số kỹ thuật của tủ cấp đông tiếp xúc Công suất 1000 kg/mẻ Kích thước tiêu chuẩn Dài 3300 mm Rộng 1660 mm Cao 1900 mm Vật liệu Cách nhiệt PU 150mm Vỏ tủ Inox Tấm trao đổi nhiệt Dài 2200 mm Rộng 1250 mm Cao 22 mm Số tấm lắc cấp đông 11 Số khoang cấp đông 10 Độ cao của tầng min 50 mm max 105 mm Công suất môtơ ben thủy lực 0.75 Phương pháp cấp dịch Trống tràn hoặc bơm dịch Trang 9 ĐỐ ÁN MÔN HỌC GVHD.Th.s.Nguyễn Thị Bích Ngọc 1.5Sơ đồ mặt bằng: Trang 10 [...]... đầu hút.Nhiệt lượng này sẽ được cộng vào ở phần lập chu trình và tính chọn máy nén 3.3 Tủ đơng tiếp xúc: Tính tốn nhiệt cho tủ đơng tiếp xúc là tính chi phí cho q trình kết đơng Chi phí lạnh cho q trình cấp đơng chính là nhiệt lượng cần lấy đi để hạ thấp nhiệt độ sản phẩm từ nhiệt độ mơi trường đến nhiệt độ cuối q trình cấp đơng Chi phí của q trình cấp đơng bao gồm các chi phí sau: 3.3.1 Dòng nhiệt... + 5 = -100C Xây dựng phương trình – xác định các thơng số điểm nút: tk = 420C t0 = -150C Tra bảng 2 các tính chất nhiệt động của NH 3 ở trạng thái bão hồ ( theo nhiệt độ) trang 378, nhiệt động lực học kỹ thuật Với tk = 420C → pk = 16.429 bar t0 = -150C → p0 = 2.362 bar Tỷ số nén: ε = pk 16.429 = = 6,95 < 9 po 2.362 Vậy chọn máy nén một cấp Chu trình một cấp NH3: Sơ đồ chu trình được biểu diễn trên đồ... độ cuối của q trình cấp đơng Q3 được xác định theo cơng thức sau: Q3= G.. C2(tđb - t2) [kW] Với C2 = 2,1 kj/kgđộ – là nhiệt dung riêng của nước đá [TL 6] tđb = 00C – là nhiệt độ đóng băng của nước ⇒ Q3 = 704 × 0.76 × 0.89 × 2.1× (0 + 20) 19999.79 = = 2.22 (kW) 9000 2h 30' Q4 là nhiệt lượng cần lấy đi để làm giảm nhiệt độ của thành phần nước khơng đóng băng xuống nhiệt cuối cùng của q trình cấp đơng... phẩm xuống đến nhiệt độ của cuối q trình cấp đơng Q7 được xác định như sau: Q7 = Gkh.Ckh.(t1 – t2) [kW] Với Gkh , khơi lựng các khay, mỗi khay nặng 2Kg Trang 33 ĐỐ ÁN MƠN HỌC GVHD.Th.s.Nguyễn Thị Bích Ngọc Gkh = 36 ×10 ×2 =720 Kg Ckh = 0.49 kJ/kgđộ – nhiệt dung riêng của tơn thép làm khay t1 = 250C –nhiệt độ ban đầu của khn nhập vào t2 = -350C – nhiệt độ khn cuối q trình cấp đơng (lấy bằng nhiệt độ... chiếm 2/3 thể tích của mơi trường cấp đơng nên thể tích khơng khí trong tủ là 2V/3 ρ kk = 1.395 kg/m 3 là khối lượng riêng trung bình của khơng khí trong q trình cấp đơng (và ở đây lấy khối lượng riêng của khơng khí ở nhiệt độ tâm sản phẩm cuối q trình cấp đơng là -200C) ⇒ G kk = 2 2 V.ρ kk = × 1.66 × 3.3 × 1.9 × 1.395 = 9.68 (kg) 3 3 i1 = 68,35 kJ/kg là entalpy của khơng khí ở trạng thái ban đầu (... biến - tra đồ thị I – d tài liệu [7] tr 9) i2 = -34.78 kJ/kg là entalpy của khơng khí ở trạng thái cuối q trình cấp đơng (điều kiện nhiệt độ t = -350C,  = 98% - tra bảng 7-10 tài liệu [7/118]) ⇒ Q8 = 9.68 × (68.35 + 34.78) 998.3 = = 0.11 (kW) 9000 9000 Như vậy, tổng dòng nhiệt tiêu tốn trong q trình cấp đơng là: Qcđ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 +Q7 + Q8 = 10.93 +17.583+2.22+0.38+0.488+14.374 + 2.352... của q trình cấp đơng theo u cầu Để đảm bảo được thời gian cấp đơng, người ta tính tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần có giá trị cao nhất Như vậy, tải nhiệt cho máy nén được xác định như sau: Q0MN = (Qbc + Qcđ + Qvh) = (0.234 + 48.434 + 0) = 48.668 (kW) Ngồi ra, tải nhiệt cho máy nén còn tính thêm nhiệt lượng do q nhiệt đầu hút và nhiệt lượng này sẽ được cộng vào ở phần lập chu trình. .. băng của tơm sú ở nhiệt độ -20 0C là  = 89% [theo bảng 3-3 TL5] Dòng nhiệt tiêu tốn trong q trình cấp đơng được tính theo cơng thức sau: Qcđ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 +Q6 + Q7 + Q8 [kW] Trong đó: Q1 là lượng nhiệt cần lấy đi để hạ thấp nhiệt độ của thực phẩm từ nhiệt độ ban đầu cho tới nhiệt độ cuối của q trình cấp đơng Q1 được xác định như sau: Q1 = C1.G.∆t [kW] Với C1 = 3.4934 kJ là nhiệt dung riêng... cấp đơng lấy bằng nhiệt độ điều hòa khơng khí chuẩn vì trong phòng có người làm việc; tf = - 350C là nhiệt độ trong tủ) ⇒ Qbc = 0.1307×29.804×60= 234 (W) = 0.234 (kW) 3.3.2 Dòng nhiệt tiêu tốn trong q trình làm đơng sản phẩm Qcđ Tủ cấp đơng với năng suất 1000kg/mẻ tức là mỗi lần nhập khn ta xếp 1000 kg vào tủ Nhưng khi kết đơng, để tránh mất nước gây hao hụt khối lượng_do nước bay hơi người ta phải... thực phẩm [TL 6] ⇒ Q4 = 704 × 0.76 × (1 − 0.89) × 2.9 × (0 + 20) 4927.3 = = 0.38 (kW) 9000 2 h30' Q5 là nhiệt lượng lấy đi để hạ thấp nhiệt độ của thành phần chất khơ trong thực phẩm đến nhiệt độ cuối q trình cấp đơng Q5 được xác định như sau: Q5 = G.(1 - ).C4.(tđb – t2) [kW] Với C 4 = 1.3 kJ - là nhiệt dung riêng của chất khơ kg độ 704 × (1 − 0.76) × 1.3 × (0 + 20) 4392.96 ⇒ Q5 = = = 0.488(kW) 9000 . và sản xuất đá cây. Đồ án chỉ quan tâm đến qui trình thiết bị mà không xét tính kinh tế do đó trong quá trình thiết kế hệ thống còn một số điểm chưa hợp. ĐỐ ÁN MÔN HỌC GVHD.Th.s.Nguyễn Thị Bích Ngọc LỜI MỞ ĐẦU Trong tài liệu sẽ trình bày gồm ba nội dung thiết kế hệ thống sản xuất nước đá, tủ cấp đông và