Đang tải... (xem toàn văn)
đồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnhđồ án môn học- tính nhiệt hệ thống lạnh
ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH MỤC LỤC Trang CHƯƠNG MỞ ĐẦU: CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU 4 І. Mục đích và ý nghĩa của hệ thống lạnh 4 ІІ. Nội dung và thông số 5 1. Cấp đông: 2. Trữ đông: 3. Thông số môi trường: CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH §1.1 Tính kích thước phòng cấp đông 6 1. Tính thể tích chất tải: V ct 2. Tính diện tích chất tải : F ct 3. Chiều cao trong của phòng cấp đông 4. Chiều cao trong của phòng cấp đông 5. Xác định số phòng cấp đông: n §1.2 Tính kích thước phòng trữ đông 6 1. Tính thể tích chất tải: V ct 2. Tính diện tích chất tải : F ct 3. Chiều cao trong của phòng trữ đông 4. Chiều cao trong của phòng trữ đông 5. Xác định số phòng trữ đông: n §1.3 Bố trí mặt bằng kho lạnh 7 CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ÂM CHO KHO LẠNH §2.1 Tính cách nhiệt cho tường bao kho lạnh 8 1. Kết cấu và các số liệu của nó 2.Tính toán 3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương §2.2 Tính cách nhiệt trần kho lạnh 10 1. Kết cấu và các thông số của nó 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH 2.Tính toán 3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương §2.3 Tính cách nhiệt nền kho lạnh 12 1. Kết cấu và các thông số của nó 2.Tính toán 3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương §2.4 Bố trí cách nhiệt cho kho lạnh 14 CHƯƠNG 3: TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH §3.1 Tính nhiệt cho phòng cấp đông 16 1. Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q 1 2. Tính tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì: Q 2 3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q 4 4. Tính nhiệt kho lạnh 5. Công suất lạnh yêu cầu của máy nén §3.2 Tính nhiệt cho phòng trữ đông 19 1. Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q 1 2. Tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì Q 2 : 3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q 4 4. Tính nhiệt kho lạnh. 5. Công suất lạnh yêu cầu của máy nén CHƯƠNG 4: LẬP CHU TRÌNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN §4.1 Chọn môi chất 22 §4.2 Hệ thống lạnh cho phòng trữ đông 22 І. Thông số ban đầu ІІ. Tính toán chu trình 1. Chọn nhiệt độ bay hơi : 2. Chọn nhiệt độ ngưng tụ : 3. Tính cấp nén của chu trình 4. Chọn chu trình lạnh 5. Chọn độ quá lạnh, độ quá nhiệt 2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH 6. Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút 7. Xác định lưu lượng tuần hoàn qua hệ thống 8. Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ 9. Xác định công của máy nén 10. Tính chọn công suất lạnh 11. Hệ số làm lạnh Ш. Chọn máy nén 1.Chọn máy nén 2. Chọn động cơ kéo máy §4.3 Hệ thống lạnh cho phòng cấp đông 25 І. Thông số ban đầu ІІ. Tính toán chu trình 1. Chọn nhiệt độ bay hơi : 2. Chọn nhiệt độ ngưng tụ : 3. Tính cấp nén của chu trình 4. Chọn chu trình lạnh 5. Chọn độ quá lạnh, độ quá nhiệt 6. Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút 7. Tính toán chu trình Ш. Tính chọn máy nén và động cơ kéo nó 1. Tính chọn máy nén 2.Chọn động cơ cho máy nén CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ THIẾT BỊ PHỤ §5.1 Tính chọn thiết bị ngưng tụ 30 1. Chọn thiết bị ngưng tụ 2. Mục đích của thiết bị ngưng tụ 3. Cấu tạo 5. Tính chọn thiết bị ngưng tụ 4. Nguyên lý làm việc §5.1 Tính chọn thiết bị bay hơi 31 3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH 1. Chọn thiết bị bay hơi 2. Mục đích của thiết bị bay hơi 3. Cấu tạo 4. Nguyên lý làm việc. 5. Tính chọn thiết bị bay hơi §5.3 Tính chọn thiết bị phụ 33 1. Bình chứa cao áp 2. Bình tách lỏng 3. Bình tách dầu 4. Bình gom dầu 5. Bình trung gian 6. Tính chọn tháp giải nhiệt 4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH CHƯƠNG MỞ ĐẦU: CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU І. Ý NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH CỦA HỆ THỐNG LẠNH - Từ xa xưa con người đã biết sử dụng lạnh cho đời sống, bằng cách cho vật cần làm lạnh tiếp xúc với những vật lạnh hơn. Sau này kỹ thuật lạnh ra đời đã thâm nhập vào các ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó như: • Ngành công nghệ 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 công nghiệp hoá chất • Trong lĩnh vực điều hoà 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 cho thực phẩm được lâu dài nhằm cung cấp, phân phối cho nền kinh tế quốc dân,thì phải cấp đông và trữ đông nhằm giữ cho thực phẩm ở 1 nhiệt độ thấp (-18 0 C ÷ - 40 0 C). Bởi vì ở nhiệt độ càng thấp thì các vi sinh vật làm ôi thiu thực phẩm càng bị ức chế, các quá trình phân giải diễn ra rất chậm. Vì vậy mà có thể giữ cho thực phẩm không bị hỏng trong thời gian dài. 5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH ІІ. NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ 1. Cấp đông: - Sản phẩm bảo quản: thịt Heo - Công suất: E = 2,5 tấn/mẻ - Nhiệt độ thịt đầu vào: 18 0 c - Nhiệt độ thịt đầu ra: t tb = -15 0 c - Thời gian cấp đông: 11giờ - Nhiệt độ phòng cấp đông: -35 0 c 2. Trữ đông: - Công suất : E = 45 tấn - Nhiệt độ phòng trữ đông: -18 0 c 3. Thông số môi trường: - Địa điểm xây dựng: Vinh - Nhiệt độ môi trường: t n = 38 0 c - Độ ẩm môi trường: φ n = 74% 6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH Mục đích của chương này là xác định kích thước từng phòng kho lạnh và bố trí hợp lí mặt bằng kho lạnh. §1.1 Tính kích thước phòng cấp đông Cho biết: - Công suất : E = 2,5 tấn/mẻ - Sản phẩm: Thịt Heo 1. Tính thể tích chất tải: V ct V ct = v g E , [m 3 ] Với: - E [tấn]: Công suất chất tải phòng cấp đông - g v = 0,17 tấn/m 3 : định mức chất tải thể tích Suy ra: V ct = 17,0 5,2 = 14,7 m 3 2. Tính diện tích chất tải : F ct F ct = ct ct h V , [m 2 ] Với: h ct [m]: chiều cao chất tải, chọn h ct = 2m Suy ra: F ct = 2 7,14 = 7,35 m 2 3. Diện tích trong của phòng lạnh: F tr F tr = F Fct β , [m 2 ] Với : β F : là hệ số kể đến đường đi lại,diện tích chiếm chỗ của dàn bay hơi,quạt. Ở dây ta chọn β F = 0,54 Suy ra: F tr = 54,0 35,7 = 13,6 m 2 4. Chiều cao trong của phòng cấp đông h tr = h ct + ∆h , [m] Với: ∆h là chiều cao kể đến gió đi đối lưu trong buồng, chọn ∆h = 1m 7 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH Suy ra: h tr =2+1= 3 m 5. Xác định số phòng cấp đông: n n = f F tr , Với: f là diện tích buồng lạnh quy chuẩn. chọn f= 4x4 m 2 Suy ra: n = 16 6,13 = 0,85 chọn n =1 phòng => Cỡ buồng cấp đông sẽ là: F tr = f = 4x4 m 2 §1.2 Tính kích thước phòng trữ đông. Cho biết: - Công suất: E = 45 tấn 1. Tính thể tích chất tải: V ct V ct = v g E , [m 3 ] Với: - E [tấn]: Công suất chất tải phòng cấp đông - g v = 0,45tấn/m 3 : định mức chất tải thể tích, tra theo bảng 2-3 tài liệu [1] đối với thịt heo đông lạnh Suy ra: V ct = 45,0 45 = 100 m 3 2. Tính diện tích chất tải : F ct F ct = ct ct h V , [m 2 ] Với: h ct [m]: chiều cao chất tải, chọn h ct = 2m Suy ra: F ct = 2 100 = 50 m 2 3. Diện tích trong của phòng lạnh: F tr F tr = F Fct β , [m 2 ] Với : β F : là hệ số kể đến đường đi lại, diện tích chiếm chỗ của dàn bay hơi, quạt. Ở dây ta chọn theo bảng 2-4 tài liệu[1] với diện tích buồng lạnh từ 20÷100 m 2 có β F =0,7 Suy ra: F tr = 7,0 50 = 72 m 2 8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH 4. Chiều cao trong của phòng cấp đông h tr = h ct + ∆h , [m] Với: ∆h là chiều cao kể đến gió đi đối lưu trong buồng. chọn ∆h = 1m Suy ra: h tr = 2+1 = 3 m 5. Xác định số phòng cấp đông: n n = f F tr , Với: f là diện tích buồng lạnh quy chuẩn. chọn f = 6x6 m 2 Suy ra: n = 36 72 = 2 chọn n = 2 phòng => Cỡ buồng cấp đông sẽ là: F tr = f = 6x6 m 2 §1.3 Bố trí mặt bằng kho lạnh PHÒNG MÁY VAN PHÒNG TĐ (-18°C) TĐ (-18°C) CĐ (-35°C) 9 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ÂM CHO KHO LẠNH Do chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường và kho lạnh là rất lớn. Do đó để giảm tối đa tổn thất nhiệt ra môi trường thì chúng ta phải bọc cách nhiệt. Biết rằng lớp cách nhiệt càng dày thì tổn thất nhiệt càng ít. Nhưng chiều dày của nó phải đảm bảo tối ưu hoá giữa chi phí đầu tư và tiết kiệm năng lượng khi vận hành. Mục đích của chương này là để giải quyết vấn đề đó. Trong khuôn khổ đồ án môn học chúng ta không cần tínhlớp cách ẩm. Chiều dày lớp cách nhiệt tính theo công thức tính hệ số truyền nhiệt k qua vách phẳng nhiều lớp lấy từ công thức (3-1) trang 64 tài liệu [1] k tư = 2 1 1 11 1 αλ δ λ δ α +++ ∑ = cn cn n n i i , [W/m 2 K] Suy ra chiều dày lớp cách nhiệt: δ cn =λ cn ++− ∑ = 2 1 1 111 αλ δ α n i i i k , [m] Với: - δ cn : Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, [m] - λ cn : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt , [W/mK] - k : Hệ số truyền nhiệt, [W/m 2 K] - α 1 : hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới tường cách nhiệt, [W/m 2 K] - α 2 : hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh tới buồng lạnh, [W/m 2 K] - δ i : Bề dày yêu cầu của lớp vật liệu thứ i, [m] - λ i : Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, [W/mK] §2.1 Tính cách nhiệt cho tường bao kho lạnh Chúng ta sẽ tính cách nhiệt chung cho các tường và tính cho các tường khắc nghiệt. Chiều dày lớp cách nhiệt được xác định theo 2 yêu cầu cơ bản: 10 [...]... (-18°C) 100 A 100 200 20 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH CHƯƠNG 3: TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH - Chương này nhằm tính tổng tổn thất nhiệt của kho lạnh Để từ đó tính ra công suất yêu cầu của máy lạnh - Tổn thất lạnh từ kho lạnh ra môi trường được xác định theo biểu thức: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 , [W] Trong đó: Q1: Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che, [W] Q2: Tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm và bao... bố trí buồng 21 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH 6500 TĐ (-18°C) H TĐ (-18°C) 6500 4000 G 6000 CĐ (-35°C) 6000 4000 4500 A B 4500 C 2250 D E 6100 6000 F 22 K ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH §3.1 Tính nhiệt cho phòng cấp đông 1 Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q1 dl bx Q1 = Q 1 + Q 1 Ta có : Trong đó: - dl Q 1 : Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ dl Q 1 =... công suất lạnh yêu cầu của máy nén là: Q0 = 6900.1,063 = 8150 W 0,9 32 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH CHƯƠNG 4: LẬP CHU TRÌNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN Chương này nhằm tính toán chu trình lạnh của hệ thống để từ đó tính ra công suất nhiệt yêu cầu của các thiết bị trong hệ thống §4.1 Chọn môi chất Môi chất sử dụng trong hệ thống lạnh là NH3 vì nó có nhiều ưu điểm như: Rẻ tiền, không hoà tan dầu bôi... thất lạnh do đèn chiếu sáng buồng lạnh 4 - Q 2 : Tổn thất lạnh do người làm việc trong phòng 4 - Q 3 : Tổn thất lạnh do các động cơ điện 4 - Q 4 : Tổn thất lạnh do mở cửa 4 a Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng: Q 1 4 29 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH Q 1 dược tính theo công thức (4-17) trang 86 tài liệu [1] ta có: 4 Q 1 = A F, [W] 4 Với: - F: diện tích phòng lạnh , [m2] F = 6x6 = 36 m2 - A: Nhiệt. .. 23 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH Tổng 1043 2 Tính tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì: Q2 sp Q2 = Q 2 + Q bb , [W] 2 Ta có : Trong đó: - sp Q 2 : Tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm - Q bb : Tổn thất lạnh do làm lạnh bao bì 2 sp a Tính Q 2 : sp Ta có công thức tính Q 2 : sp Q2 = G.(i1 − i 2 ) , [kW] τ 3600 Với : - G: Công suất cấp đông, [t] - i1: Entanpi của thịt Heo khi đưa vào Ở nhiệt. .. 4 25 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH a Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng: Q 1 4 Q 1 được tính theo công thức (4-17) trang 86 tài liệu [1] ta có: 4 Q 1 = A F, [W] 4 Với: - F: diện tích phòng lạnh , [m2] F = 4x4=16 m2 - A: Nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng 1m2 diện tích buồng Đối với phòng bảo quản lạnh có A= 1,2 W/m2 => Q 1 = 1,2 16 = 19,2 W 4 b Dòng nhiệt do người toả ra Q 2 : 4 Q 2 dược tính. .. công suất lạnh yêu cầu của máy nén được xác định như sau: Q0 = Q.k b Trong đó: 27 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH k- hệ số kể đến tổn thất lạnh trên đường ống và các thiết bị trong hệ thông lạnh Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ phòng là -350C nên nhiệt độ t0= - 400C , vậy chọn k = 1,1 (trang dàn bay hơi ta chọn 92 tài liệu [1]) b- hệ số kể đến thời gian làm việc của máy nén Dự tính máy nén... ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế: 1 kcd = 2 0,02 + 0,1 + 0,003 + 0,005 + 0,002 + 0,3 + 0,1 + 1 = 0,9 1,4 0,18 0,15 0,15 0,047 1,5 10,5 0,15W/m2K §2.4 Bố trí cách nhiệt cho kho lạnh Đối với tường ngăn giữa 2 phòng lạnh có nhiệt độ âm như nhau vẫn phải cách nhiệt với chiều dày như tường bao ngoài Nhưng phải phân lớp cách nhiệt ra 2 bên như hình dưới: 19 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH... chọn 1 hệ thống lanh chung cho cả 2 phòng trữ đông Tổn thất nhiệt của hệ thống là: ∑Q = ∑Q + ∑Q 1 2 + 0,7 ∑ Q4 31 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH Ta lấy 0,7 ∑ Q4 là do có sự không dồng thời về vận hành Mà ở đây chỉ có 2 phòng trữ đông nên chọn 0,7 ∑ Q4 => ∑Q = ∑Q + 0,7 ∑ Q4 1 Ι ΙΙ = (Q 1 + Q 1 ) + 0,7.2.Q4 = 1660 + 2000 + 0,7.2.2340 = 6900 W Vậy công suất lạnh yêu cầu của hệ thống lạnh là:... đông - Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức mạnh tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1] có: W/m2K 18 α2= 10,5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH - Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ trong phòng là -35 0C Tra bảng 3-6 trang 64 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -35 0C tính cho mái bằng Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,17 W/m2K Thế số vào ta tính . Tính cách nhiệt trần kho lạnh 10 1. Kết cấu và các thông số của nó 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH 2 .Tính toán 3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương §2.3 Tính cách nhiệt nền kho lạnh 12 1 lạnh 5. Chọn độ quá lạnh, độ quá nhiệt 2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH 6. Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút 7. Xác định lưu lượng tuần hoàn qua hệ thống 8. Phụ tải nhiệt. PHÒNG TĐ (-18°C) TĐ (-18°C) CĐ (-35°C) 9 ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ÂM CHO KHO LẠNH Do chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường và kho lạnh là rất lớn. Do đó để giảm tối đa tổn thất nhiệt