Đồ án Khảo sát, thiết kế hệ thống cấp đông băng chuyền Thermo-Jack năng suất 500kg/h tại công ty TNHH chế biến hàng xuất khẩu Bình Minh

iệt độ không khi trong kho lạnh :-45oC ts :Nhiệt độ đọng sương của không khí ngoài môi trường t s= 320C Tra đồ thị (h-x) và t1= 37,3oC, Vậy Xét Kt<0,95Ks⇒0,18<1,5(thoả mãn) - Cấu trúc cách ẩm của tủ : Cấu trúc cách ẩm đống vai trò quan trọng đối với kho lạnh và tủ đông , nó có nhiệm vụ ngăn chặn dòng ẩm xâm nhập từ bên ngoài vào qua kết cấu bao che. Nếu không tiến hành cách ẩm cho kết cấu bao che, thì dòng ẩm sẽ xâm nhập vào kết cấu bao che theo sự chênh lệch nhiệt độ, nó làm cho hàm ẩm trong kết cấu bao che tăng, làm cho hệ số dẫn nhiệt của kết cấu cách nhiệt tăng lên và hệ số truyền nhiệt của cấu trúc bao che tăng lên, thặm chí không còn khả năng cách nhiệt, đó là điều chúng ta không mong muốn Đối với tủ đồng lắp ghép cấu trúc cách ẩm là lớp thép bọc lớp cách nhiệt, thiếc là vật liệu có hệ số dẫn ẩm nhỏ gần như bằng không, do đó việc cách ẩm đối với tủ đông lắp ghép là rất an toàn. 3.3.3Tính toán tổn thất nhiệt : Đối với hệ thống cấp đông băng chuyền phẳng. Năng suất lạnh của máy nén được tính như sau: Ta có Qo=QSP+Qkk+Qbc+Qmt+Qdc (Kw) Qmn=Qo.β (KW) Trong đó: + QSP: chi phí lạnh cho sản phẩm + Qkk:lượng nhiệt lấy ra từ không khí bên trong tủ + Qbc:lượng nhiệt lâý ra từ băng chuyền + Qmt:lượng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che + Qdc:lượng nhiệt lấy ra từ động cơ + Qmn:năng suất lạnh máy nén + β :hệ số xét đến sự tổn thấp nhiệt qua đường ống , qua các van… ta chọn β= 1,1. 3.3.3.1 Chi phí lạnh cho quá trình làm đông ,QSP Chi phí lạnh cho quá rình làm đông là chi phí để hạ nhiệt độ sản phẩm xuống cho đến khi toàn bộ nước tự do trong sản phẩm đống băng Chi phí lạnh cho quá trình làm đông được tính: Qsp=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5  Trong đó: + Q1:nhiệt lượng cần lấy ra để làm giảm nhiệt độ sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu khi đưa vào tới nhiệt độ đóng băng của nước trong sản phẩm + Q2:nhiệt lượng cần lấy ra để toàn bộ nước trong sản phẩm đóng băng + Q3:nhiệt lượng cần lấy ra để hạ nhiệt độ nước đã đóng băng xuống nhiệt độ cuối cùng của sản phẩm + Q4:nhiệt lượng cần để hạ nhiệt độ nước liên kết trong sản phẩm đến nhiệt độ cuối cùng + Q5:nhiệt lượng cần lấy ra để làm giảm nhiệt độ chất khô trong sản phẩm. a.nhiệt lượng cần lấy ra để làm giảm nhiệt độ sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu khi đưa vào tới nhiệt độ đóng băng của nước trong sản phẩm. Q1=C1.G.(t1-tđb) Trong đó: t1:nhiệt độ sản phẩm trước khi đưa vào tủ đông. Chọn t1=100c tđb:nhiệt độ đống băng trung bình của nước có trong thực phẩm, tđb =-100C G:khối lượng sản phẩm cấp đông ,G=500Kg/h C1:nhiệt dung riêng của thực phẩm trước khi có sự đống băng của nước và được xác định: C’:nhiệt dung riêng của nước , chọn C’=4,18Kj/kg.K C’’:nhiệt dung riêng của chất khô trong thực phẩm , chọn C’’= 1,045÷1,463Kj/kg.K j : hàm lượng nước trung bình có trong thực phẩm chọn C’’=1,35Kj/kg.K j = 74% Như vậy :Q1=3,26.500(10-(-1))=10860Kj/h b.Nhiệt lượng cần lấy để toàn bộ nước trong thực phẩm đống băng,Q2: Trong đó: L:Nhiệt đóng băng của nước (L=335Kj/Kg) W:Tỷ lệ nước đóng băng trong thực phẩm(W=90%) Như vậy c.Nhiệt lượng cần lấy ra để giảm nhiệt đóng băng của nước xuống nhiệt độ cuối cùng Q3. Trong đó: C3: Nhiệt dung riêng của nước đá, C3=2,1Kj/kg.K t2:Nhiệt độ cuối quá trình làm đông, t2=-180C Như vậy : d.Lượng nhiệt cần lấy ra để hạ nhiệt độ nước liên kết trong sản phẩm xuống nhiệt độ cuối cùng, Q4. Trong đó: C4:Nhiệt dung riêng của nước trong thực phẩm , C4=2,9Kj/kg.K Như vậy: e.Lượng nhiệt cần lấy ra đê hạ nhiệt độ chất khô xuống nhiệt độ cuối cùng,Q5: C5:Nhiệt dung riêng chất khô trong thực phẩm , C5=1,35Kj/h Như vậy Lượng nhiệt lấy ra từ sản phẩm Qsp=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=10860+120600+12852+1972+2295 =148579Kj/h=41,272Kw 3.3.3.2.Lượng nhiệt lấy đi để làm lạnh không khí,Qkk: Qkk=Ckk.Gkk(tkk1-tkk2) Trong đó: Ckk:Nhiệt dung riêng của không khi, Ckk=1,013Kj/Kg.K Gkk:Khối lượng không khí trong tủ đông, Gkk=Vkk.ρkk Tkk1:Nhiệt độ không khí lúc đầu làm đông . lấy tkk1=20oC Tkk2Nhiệt độ không khí cuối quá trình làm đông tkk2=-400C Vkk:Thể tích không khí có trong tủ, Vkk=0,6.Vtt Vtt:Thể tích trong của tủ Bảng 3.3: kích thước bên ngoài của tủ Chiều dài (m) Chiều rộng (m) Chiều cao (m) 11 3,2 3,4 Chiều dày lớp cách nhiệt (panel) vách:0,25m Chiều dày lớp cách nhiệt (panel) trần, nền:0,3m Kích thước cửa tủ là: chiều cao:1,7m, chiều rộng:0,85m Tủ đông có các cửa bố trí hai bên Bảng 3.4.Kích thước bên trong của tủ Chiều dài (m) chiều rộng (m) chiều cao 10,5 2,6 2,9 Vtt=10,5.2,9.2,6=79,17m3 Vkk=0,6.79,17=47,502 m3 Ρkk:khối lượng riêng trung bình của không khí trong quá trình cấp đông, ρkk=1,515Kg/m3 vậy Gkk=47,502.1,515=71,97Kg Như vậy: Qkk=1,013.71,97.(20-(-40))=4374,065Kj/h=1,22Kw 3.3.3.3Lượng nhiệt lấy ra do các đông cơ điện của quạt toả ra: Ta có: N:Công suất của động cơ quạt trong tủ :Hệ số hoạt động đồng thời. Khi tủ hoạt động thì các quạt trong tủ đều hoạt động. Ta lấy =1 Ta có thể lấy định hướng đối với buồng kết đông N=8÷16 Vậy ta chọn :N=12Kw Suy ra : Qđc=12(Kw). 3.3.3.4.Nhiệt lượng xâm nhập từ môi trường bên ngoài qua kết cấu bao che của tủ. Qmt=Qv+QC+Qn+Qd + Qv:Dòng nhiệt xâm nhập qua vách tủ + QC:Dòng nhiệt xâm nhập qua cửa tủ + Qn:Dòng nhiệt xâm nhập qua nóc tủ + Qd:Dòng nhiệt xâm nhập qua đáy tủ a.Dòng nhiệt xâm nhập qua vách tủ: Qv=KvFv∆t Kv:Hệ số truyền nhiệt của vách tủ Fv:Tổng diện tích mặt ngoài của vách tủ Fv=11.3,4.2+11.3,4.2+3,2.3,4.2-1,7.0,85.2=164,07m2 ∆t: Độ chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài tủ Nhiệt độ ngoài tủ lấy bằng nhiệt độ phòng cấp đông:tn=20oC Nhiệt trong tủ cuối quá trình làm đông:tt=-40oC ∆t=20-(-40)=60oC Qv=0,18.164,07.60=1771,956W b.Dòng nhiệt xâm nhập do mở cửa tủ: Qmc=B.Fc B:Dòng nhiệt riêng khi mở cửa,( W/m2) Đối với buồng kết đông ta đang thiết kế, lấy B=8 Fc:Diên tích mặt ngoài cửa tủ. Kích thước cửa tủ:Chều cao:0,85m, chiều rộng:1.2m Tủ đông có 4 cửa lớn và 4 cửa nhỏ được bố trí ở hai bên (diện tích 4 cửa nhỏ bằng 2 cửa lớn): Fc= 6.1,2.0,85 = 6,12m2 ⇒Qc = 8.6,12 = 48,96(W) c.Dòng nhiệt xâm nhập qua đáy tủ: Qd=Kd.Fd.∆t Kd:hệ số truyền nhiệt của đáy tủ:Kd=Ktr=0,15(W/m2.K) Fd:Diện tích mặt ngoài của đáy tủ:Fd=11.3,4=37,4m2 ∆t =20-(-40)=60oC Vậy Qd=0,15.37,4.60=336,6 W Dòng nhiệt xâm nhập qua nóc tủ: Qn=Qd=336,6 W Vậy:Tổng lượng nhiệt bên ngoài xâm nhập vào bên trong tủ là: Qmt=1771,956+16,32+336,6+336,6=2493,16 W=2,493Kw. 3.3.3.5.Lượng nhiệt lấy ra để hạ băng chuyền,Qbc. Qbc=m.c.(t1-t2)Kw Trong đó: m: Khối lượng băng chuyền đi vào buồn lạnh trong một giờ Băng chuyền dài 46m,với tốc độ trung bình băng tải là 0,8m/ph, tức là trong một giờ băng tải đi được 46m Khối lượng của một mét băng chuyền là 5,5Kg Vậy tổng khối lượng băng chuyền đi vào buồng lạnh trong một giờ là: 5,5.46 = 253Kg/h C:nhiệt dung riêng của vật liệu làm băng tải thường là Inox C = 0,349Kj/kg.oC t1:nhiệt độ băng chuyền lúc đầu:20oC t2:Nhiệt độ băng chuyền cuối quá trình làm đông:t2=ttu+(7÷8) Trong đó ttu=-40oC⇒ttu=-32oC Vậy Qbc=0,349.253.(20-(-32))=4591,444Kj/h=1,28Kw Do trong thời gian cấp đông sản phẩm có một phần băng chuyền thò ra hai đầu để nhân nguyên liệu và tháo sản phẩm. Để tính được tổn thất lượng nhiệt này ta phải tinh được bài toán truyền nhiệt không ổn định qua tấm phẳng, để đơn giản ta lâý bằng 10% lượng nhiệt hạ nhiệt độ băng chuyền ⇒Qbc=1,28+0,128=1,408K w Từ kết quả trên ta có năng suất lạnh tủ đông là : Qo=41,272+1,22+12+2,493+1,408=58,392(Kw) Vậy nhiệt tải của máy nén là Qmn=58,392.1,1=64,2312(Kw) Bảng 3.5: Tổng kết các kết quả tính toán Qsp(kw) Qkk(kw) Qbc(kw) Qmt(kw) Qđc(kw) Q0(kw) Qmn(kw) 48,1 0,9 0,8 2,493 12 56,69 63,3 *Tính thể thích hút của máy nén 1.đối với phần thấp áp + Lưu lượng môi chất qua phần thấp áp: + Thể tích hút thực tế của máy nén. V1= G1.v1=167,263.2,2=367,98(m3/h) + Hệ số chỉ thị thể tích. Trong đó : P0 = 0,54Kg/cm2 áp suất sôi của môi chất Ptg = 3 Kg/cm2 áp suất trung gian ∆Ph = ∆Pd:hiệu áp suất ở cluppe hút và cluppe đẩy ∆Ph = ∆Pd=(0,05÷0,01)Kg/Cm2. Ta chọn ∆Ph=∆Pd=0,05Kg/Cm2 C = 0,03-0,05.thể tích tương đối của khoảng chết . Ta chọn C = 0,03 + Hệ số tổn thất không thấy được: + Hệ số lưu lượng : + Thể tích hút lý thuyết : Ta có : m3/h 2.Lưu lượng khối lượng môi chất qua tầm cao kg/h + Thể tích thực tế của máy nén : m3/h + Hệ số chỉ thị thể tích Trong đó : Pk = 15Kg/cm2 áp suất ngưng tụ của môi chất Ptg = 3 Kg/cm2 áp suất trung gian ∆Ph = ∆Pd:hiệu áp suất ở cluppe hút và cluppe đẩy ∆Ph = ∆Pd=(0,05÷0,01)Kg/Cm2.Ta chọn ∆Ph=∆Pd=0,05Kg/Cm2 C = 0,03-0,05.Thể tích tương đối của khoảng chết. chọn C=0,03 + Hệ số tổn thất không thấy được: + Hệ số lưu lượng : + Thể tích hút lý thuyết : Ta có : m3/h Từ kết quả tính toán. Ta chọn máy nén trục vít hai cấp MODEL 125LUD do hãng MYCOM sản xuất có năng suất lạnh: Q0mn=72Kw ở tk/to=40/-450C Bảng 3.6. Các thông số kỹ thuật của máy nén trục vít hai cấp MODEL Thể tích quét Môi chất NH3 Kích thước Đường ống (inches) Trọng lượng (Kg) 125LUD CFM Q0 Qmn A B C L H W hút đẩy 3050 209 72 85,1 47 28 37 110 68 51 4 2 Kết luận: ta thấy Qomn > Qmn nến máy nén hai cấp trên hoàn toàn phù hợp với năng suất lạnh của hệ thống mà ta thiết kế. Trục bị dẫn phía cao áp Trục bị dẫn phía cao áp Trục bị dẫn phía thấp áp Trục dẫn phía thấp áp Hình 3.4 : Mô hình cấu tạo máy nén hai cấp CHƯƠNG 4 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ THIẾT BỊ PHỤ 4.1. Tính chọn thiết bị trao đổi nhiệt 4.1.1. Tính chọn thiết bị ngưng tụ: 4.1.1.1. Ở đây ta chọn thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi vì nó có ưu điểm sau: + Tiết kiệm lượng nước bổ sung + Cấu tạo đơn giản ít hư hỏng, dễ bảo dưởng và sữa chửa. + Không cần có thêm tháp giải nhiệt + Độ chênh lệch giữa nhiệt độ môi trường và nhiệt dộ ngưng tụ bé + Thường được đặt bên ngoài nên tiết kiệm được diện tích phòng máy Nhiệt tải dàn ngưng : +Nhiệt tải từ môi chất: + Nhiệt tải từ dầu: Trong cum máy nén trục vít, bơm dầu có các thông số sau: Model: MCT-09-20-VB Công suất motor: 900 (W) Lưu lượng dầu:30,8 lit/phút = 0,489 Kg/s Loại dầu Daphney CR-46 Tra bảng 2 trang 126 sách Pnenumatic Handbook ta có nhiệt dung riêng của dầu CR-46 như sau: t0C C(j/Kg.0C) 0 1821 50 2009 100 2198 Nhiệt độ nén t4 = 1050C, ta chọn dầu làm mát có tđ = 1000C và nhiệt độ sau khi làm mát là tc = t5 = 400C. Vậy lượng nhiệt thải ra từ dầu là: (w) = 64,5 (Kw) Nhiệt tải từ dàn ngưng là: (Kw) 4.1.1.2.Lưu lượng khối lượng của không khí qua thiết bị ngưng tụ. Trong đó: Ρkk : khối lượng riêng không khí ở nhiệt độ và độ ẩm môi trường t1=37,3oC và φ=74%, khối lượng riêng của không khí được tính. Trong đó: P1=9,81.104: áp suất khí quyển d1:0,028 Kg/Kg :độ chứa ẩm của không khí, được xác định bởi đồ thị i-d, qua t1=37,3oC và φ=74% R: hằng số khí lý tưởng của không khí, R=287j/Kg.K T1=273+37,3=310,3, nhiệt độ K của không khí môi trường Suy ra : Suy ra : Lưu lượng thể tích không khí qua thiết bị ngưng tụ (Theo tài liệu hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Tr331). Ta chọn hai quạt hút + Năng suất mỗi quạt là. V=3 (m3/s) + Cột áp , H=246(Pa) + Hiệu suất, η=40% + Tốc độ quay, n=1440(v/phút) + Công suất mỗi quạt. Để an toàn ta nhân với hệ số dự trữ: K=1,5 Vậy công suất động cơ mỗi quạt :Nđc =N.k =1,845.1,5 =2,77(Kw) 4.1.1.3.Entanpi của không khí qua khỏi thiết bị ngưng tụ: Trong đó : i1=124 (Kj/Kg) entanpi của không khí vào thiết bị ngưng tụ(tra trên đồ thị i-d) 4.1.1.4.Lượng nước cần thiết cho dàn ngưng: Ta có phương trình cân bằng nhiệt Qthu=Qthải C.Mn.Δtw =Qk Trng đó: Qthu: Nhiệt lượng của môi trường nhận từ gas thải Qthải: Nhiệt lượng do môi chất và dầu thải ra môi trường để ngưng tụ C: Nhiệt dung riêng của nước: 4,18 (Kj/Kg.OC) Δtw: Hiệu nhiệt độ của nước vào và ra khỏi dàn ngưng (Δtw=tw2 - tw1=2÷3oC) Vậy lượng nước cần phun cho dàn ngưng là: 4.1.1.5.lượng nước bay hơi: Mb=Mkk(d2-d1) Trong đó: d2 =0,035(Kg/Kg) là độ chứa ẩm của không khí khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ (tra đồ thị i-d). Mb=5,24.(0,035-0,028)=0,037(Kg/s) 4.1.1.6.Tổng lượng nước bị cuốn theo gió: Bằng tổng lượng nước bay hơi và lượng nước bị gió cuốn đi. Lượng nước bị gió cuốn đi thường lấy bằng 10% lượng nước bay hơi Mc=1,1. Mb=1,1.0,037=0,0407(Kg/s) 4.1.1.7. Tính diện tích trao đổi nhiệt cho dàn ngưng: Được tính bằng công thức sau: Trong đó : qF : mật độ dòng nhiệt của thiết bị ngưng tụ bay hơi : 1,4÷ 2,3Kw/m2 QDN : nhiệt tải dàn ngưng : 149,33 Kw Để đảm bảo an toàn ta nhân thêm hệ số an toàn K=1,25 4.1.1.8.Thiết kế dàn ngưng: Ta chọn ống thành phần dàn ngưng là ống thép trơn (theo bảng 10-2 tr314sách hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh )có kích thước cơ bản sau. + D=20mm, đường kính danh nghĩa + Dng=22mm, đường kính ngoài + Dtr =18mm, đường kính trong + δ=2mm,chiều dày ống Vậy tổng chiều dài ống là. Chọn chiều dài mỗi ống thành phần là :l=2,5m Vậy số ống thành phần theo mặt cắt ngang là: Chọn số ống theo chiều cao mặt cắt ngang của dàn ống là: nc=24 ống Suy ra: số dàn ống theo chiều rộng mặt cắt ngang của dàn ống là nn=32 ống + Bề rộng mặt cắt ngang của dàn ống là: B= nn..Sn Trong đó: Sn: là bước ống theo chiều ngang, Sn=(2÷3)Dng, chọn Sn=2Dng B=32.2.0,022=1,408(m) + Chiều cao của dàn ống là: H=nc.Sc Trong đó : Sc: là bước ống theo chiều cao Có (do các ống được bố trí theo hình tam giác đều) => 4.1.1.9.Hình dạng, cấu tạo dàn ngưng:(Hình 4.1) 4.1.2.Tính chọn thiết bị bay hơi; 4.1.2.1.Xác định diện tích trao đổi nhiệt theo yêu cầu: Ta có Trong đó: Qtb: tải nhiệt của thiết bị : 64197 (w) K: hệ số truyền nhiệt của dàn lạnh (W/m2K) K: phụ thuộc vào nhiệt độ sôi của môi chất NH3 Ta chọn K=12,5(W/m2k) Δttb: hiệu nhiệt độ trung bình logarit Vậy Ở đây ta chọn dàn lạnh cho tủ đông nên để cân bằng với tải lạnh cao điểm ta cần phải tăng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt dàn lạnh lên 30% Suy ra : Ftt=1335,3(m2) 4.1.2.2.Chọn dàn lạnh: Theo bảng 8-15 ta chọn 10 dàn lạnh mỗi dàn lạnh có các thông số kỹ thuật sau; Ký hiệu Diện tích bề mặt (m2) Bước cánh BO155 155 5 4.2.Tính chọn các thiết bị phụ: 4.2.1.Bình tách lỏng(Hình 4.2a) 4.2.1.1.Vị trí lắp đặt, nhiệm vụ của bình tách lỏng. Bình tách lỏng được đặt ở vị trí trên đường ống hút sau dàn bay hơi và trước máy nén. Nó có nhiệm vụ tách lỏng còn lại lẫn trong hơi môi chất về máy nén để tránh gây ngập dịch máy nén. Nguyên lý làm việc của bình tách lỏng là tách hệ lỏng – hơi dựa trên nguyên tắc giảm tốc (từ 10÷20m/s) và đổi hướng chuyển động của môi chất. Ngoài ra bình tách lỏng còn có thể làm bay hơi phần lỏng còn lại trước khi máy nén hút về. 4.2.1.2.Tính thiết kế bình tách lỏng: a).Tính đường kính bình tách lỏng: Đường kính bình tách lỏng được tính theo công thtức sau: Trong đó: V1=470,3m3/h. thể tích hút thực tế qua phần thấp áp ω = 0,5÷0,7m/s, vận tốc gas hơi đi trong bình tách lỏng. Chọn ω=0,5m/s b).Chiều dài bình tách lỏng: Chiều dài bình tách lỏng được tính theo công thức sau: Trong đó: P=2Mpa, áp suất làm việc. σ'CP: ứng suất cho phép của kim loại chế tạo bình tách lỏng. Được xác định bởi công thức sau: Trong đó: σ'CP ứng suất cho phép định mức của vật liệu chế tạo. Ở đây ta chọn vật liệu chế tạo là thép CT3. σ'CP =134Mpa η: hệ số điều chỉnh ứng suất phụ thuộc vào điều kiện làm việc Ta chọn η =0,9 =0,9.134=120,6 φ: hệ số bền của mối hàn, hàn bằng tay không luyện nhiệt. φ=0,7 C: hệ số bổ sung chiều dày. C=2 Theo tài liệu [11] ta chọn bình tách lỏng có các thông số sau: Bảng 4.1.Các thông số kỹ thuật của bình tách lỏng Đường kính (mm) Chiều cao (mm) ống hơi (mm) Ống gas NH3 lỏng đi vào, d1 Ống gas lỏng NH3 đi ra , d2 Trọng lượng (Kg) 600х8 2100 125 32 80 313 4.2.2.Bình tách dầu:(Hình4.2b) 4.2.2.1.Vị trí lắp đặt nhiệm vụ của bình tách dầu: Bình tách dầu được đặt nằm trên đường nén, sau máy nén trước bình trung gian và trước dàn ngưng.Nó có nhiệm vụ lá tách các hạt dầu lẫn trong hơi gas nén,,tránh cho dầu bám vào bề mặt của các thiết bị truyền nhiệt. Nguyên lý làm việc của bình tách dầu cũng giống như bình tách lỏng là làm giảm tốc độc của hỗn hợp dầu – hơi môi chất, những hạt dầu sẽ bị giữ lại ở bình tách dầu và đưa về thiết bị tập trung dầu 4.2.2.2.Tính chọn bình tách dầu. Bình tách lỏng là thiết bị không thể thiếu được trong hệ thống lạnh, với nhiệm vụ là tách hầu hết các phần tử dầu có lẫn trong môi chất. Như chúng ta đã biết dầu ngoài nhiệm vụ bôi trơn, làm kìn các khe giữa các chi tiết chuyển động của máy nén và làm mát máy nén thì dầu còn là tác nhân gây cản trở truyền nhiệt của các thiết bị trao đổi nhiệt. Vì vậy ta phải tách dầu ra khổi môi chất lạnh và đưa nó trở lại máy nén để tránh hiện tượng thiếu dầu ở máy nén, trong khi dầu tập trung ở các thiết bị truyền nhiệt khác như:dàn lạnh, dàn ngưng …đặc biệt là hệ thống dùng NH3 vì môt chất này không hòa tan dầu như môi chất Freon *Đường kính bình tách dầu: Đường kính bình tách dầu được tính theo công thức sau : Trong đó D: Đường kính trong của bình (m) ω:Tốc độ của môi chất quá bình. ω = 0.5÷1(m/s). Chọn ω =0,5(m/s) V1:lưu lượng thể tích của môi chất (m3/s) Ta có : V2 = G3.v4 299,278.0,12=35,91(m3/h) 4.2.2.3.Bình tập trung dầu : Bình tập trung dầu ở vị trí thấp nhất so với bình tach dầu, các thiết bị có dầu và tất nhiên áp suất của bình tập trung dầu phải thấp hơn áp suất của bình tách dầu và các bình khác .Vì vậy, dầu mới có thể chảy từ bình tách dầu và các thiết bị khác về bình tập trung dầu và đươc ra ngoài. Đôi khi bình tập trung dầu dùng làm thiết bị khắc phục sự cố ngập dịch trung gian. Theo tài liệu [11] ta chọn bình tách lỏng có các thông số kỹ thuật sau Bảng 4.2. Các thông số kỹ thuật bình tập trung dầu Ký hiệu Kích thước (mm) Thể tích (m3) Khối lượng (Kg) 300CM DхS B H 0.7 92 325х9 765 1270 4.2.4.Bình tách khí không ngưng: (H. 4.3a) Đối với hệ thống dùng môi chất NH3 ta cần phải dùng bình tách khí không ngưng bởi vì nhiệt độ quá lỏng của không khí thấp (-600C nên nếu có lẫn không khí trong hệ thống thì môi chất rất khó ngưng tụ, nhiệt độ ngưng tụ sẽ rất cao dẫn đến áp suất hệ thống tăng gây mất an toàn lao động, giảm năng suất hệ thông. Nguyên lý làm việc của bình tách khí là tách hỗn hợp không khí-hơi môi chất đều ở trạng thái hơi, có bản chất đều giống nhau. Để làm việc tách không khí ra khỏi hỗn hợp này ta lợi dụng nhiệt độ quá lỏng của chúng để tách chúng ra khỏi nhau. Dùng nhiệt độ thấp để ngưng tụ hơi môi chất thành lỏng còn không khí ở trạng thái không ngưng sẽ được đưa ra ngoài Theo Catalogue về thiết bị chịu áp lực trong hệ thống lạnh của công ty kỹ nghệ lạnh SEAREFICO ta chọn bình tách khí không ngưng có các thông số kỹ thuật sau: Bảng 4.3 : Các thông số kỹ thuật của bình tách khí không ngưng Ký hiệu Đường kính bình (mm) Chiều cao bình (mm) Chiều dày bình (mm) Khối lượng bình (Kg) SG-2 318 800 8 6 4.2.5.Bình trung gian:(H. 4.3b) 4.2.5.1.Vị trí lắp đặt và nhiệm vụ của bình trung gian: Bình trung gian được đặt ở giữa đường nén thất áp và đường hút cao áp, nó có nhiệm vụ làm mát hơi nén thấp áp, giảm thể tích hình học hơi hút, trước khi được phía cao áp hút về và nén lên và quá lạnh lõng sau khi ngưng tụ Một số thông số kỹ thuật của bình trung gian: + Bề dài bị ngập lỏng của ống dẫn hơi vào bình khoảng 200÷250mm + Vận tốc hơi theo tiếp diện cắt ngang của bình 0,5÷0,8m/s + Vận tốc gas lỏng NH3 trong ống xoắn 0,4÷0,7 m/s + Hệ thống truyền nhiệt của ống xoắn, K=580700w/m2k 4.2.5.2.Tính chọn bình trung gian : a.Diện tích trao đổi nhiệt ống xoắn Trong đó: Qtg: phụ tải nhiệt của chùm ống xoắn K=580÷700W/m2K. hệ số truyền nhiệt của ống xoắn , chọn K=580W/m2K Δttb: độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit của bình trung gian Vậy diện tích trao đổi nhiệt của ống xoắn là: b.Tổng chiều dài ống xoắn trong bình trung gian Trong đó Dtr là đường kính trong của ống xoắn. Ở đây ta chọn ống xoắn trơn có đường kính 25х20mm Vậy Theo bảng 8-19 tài liệu [11]ta chọn bình trung gian có các thông số kỹ thuật sau: Bảng 4.4. Các thông số kỹ thuật bình không gian Ký hiệu Kích thước bình (mm) Diện tích bề mặt(m2) Thể tích bình(m3) Khối lượng(Kg) 120ΠC3 DxS d H 10 3,3 1973 1200x12 300 4.2.6.Bình chứa cao áp:(Hình 4.4) 4.2.6.1.Vị trí lắp đặt và nhiệm vụ của bình chứa cao áp: Bình chứa cao áp được đặt sau dàn ngưng tụ để chứa môi chất đã ngưng tụ ở dàn ngưng về, duy trì sự cấp lỏng liên tục cho cho dàn lạnh và nó còn chứa toàn bộ môi chất của cả hệ thống khi cần thiết 4.2.6.2.Tính chọn bình chứa cao áp: + Thể tích bình chứa cao áp: Trong đó: Vd:Thể tích hệ thống bay hơi Thể tích của dàn lạnh được tính như sau: Trong đó: d : đường kính trong của ống inox, d=0,0204(m) L : chiều dài của toàn bộ số ống (m) Ta có 10 dàn lạnh mỗi dàn có: số ống theo hàng dọc là 12 ống, số ống theo hàn ngang là 10 ống, chiều dài mỗi ống là l = 5,06 m Vậy chiều dài của toàn bộ ống là L=12x10x5,06x10=6072(m) Vậy => Theo bảng 8-17 tài liệu [11] ta chọn bình cao áp với các thông số sau: Bảng 4.5. Các thông số kỹ thuật của bình chứa cao áp Ký hiệu Kích thước (mm) Thể tích (m3) Khối lượng (Kg) 3,5PB DxS L H 3,5 1455 1000x10 4890 950 4.2.7.Tính chọn đường ống, bơm, quạt. 4.2.7.1Chọn đường ống: Từng phần riêng biệt trong hệ thống lạnh được liên kết với nhau bằng các đường ống, đối với hệ thống lạnh NH3 người ta thường sử dụng các loại ống thép kéo liền Đường kính trong của ống dẫn có thể xác định theo công thức sau: [1] Trong đó: G : lưu lượng tác nhân lạnh đi trong ống, Kg/s ρ : khối lượng riêng của tác nhân lạnh, Kg/m3 ω : vận tốc chuyển động của tác nhân lạnh, m/s Theo bảng 7-10 tài liệu [11] ta có thể chọn vận tốc như sau: Tên đường ống Tác nhân lạnh ω (m/s) Đường hút (hơi) NH3 10÷20 Đường đẩy (hơi) 12÷25 Đường lỏng từ dàn ngưng đến bình chứa cao áp 0,6 Đường lỏng từ bình chứa cao áp đến van tiết lưu 0,5÷1,25 *.Lưu lượng khối lượng môi chất qua phần thấp áp: Từ đây ta có kích thước các đường ống theo tiêu chuẩn là: Tên đường ống ω (m/s) ρ (Kg/m3) dtr (mm) dng(mm) ddn (mm) Đường hút hơi 10÷20 0,823 100 114 100 Đường đẩy hơi 12÷25 8,3 27,5 32 25 Đường lỏng từ dàn ngưng đến bình chứa cao áp 0,6 11,75 69 76 70 Đường lỏng từ bình chứa cao áp đến van tiết lưu 0,5÷1,25 11,75 69 76 70 4.2.7.2.Tính cách nhiệt đường ống: 1. Ống dẫn môi chất 2. Lớp poryurethane 3. Lớp tôn bọc *Yêu cầu cách nhiệt đường ống dẫn môi chất thõa mãn hai điều kiện : + Không đọng sương trên bề mặt ngoài của đường ống + Chọn chiều dày cách nhiệt tối ưu * Tính chiều dày cách nhiệt đường ống hút Từ biểu thức tính hệ số truyền nhiệt qua vách trụ có bọc cách nhiệt: (w/mK) Trong đó: d1đường kính trong của ống d2 đường kính ngoài của ống dc đường kính ngoài của ống có bọc lớp cách nhiệt λc hệ số truyển nhiệt của vật liệu cách nhiệt => => dc=d4=0,351 (m) d3 đường kính ngoài của ống có bọc lớp cách nhiệt d3=0,11+2δ2=0,11+2x0,12=0,35(m) d4 đường kính ngoài của ống có bọc lớp cách nhiệt và lớp inox d4= d3+2δ3 =0,35+2x0,0005=0,351(m) => d3=0,35m Ta có d3=0,11+2δ2=0,35(m) => δ2=0,12 * Tính hệ số truyền nhiệt thực Hệ số truyền nhiệt thực qua vách trụ được tính theo công thức (w/mK) Trong đó: d1 đường kính trong của ống, d1=0,1 m d2 đường kinh ngoài của ống d2=0,11+2δ1=0,1+2x0,005=0,11 m λ: hệ số truyền nhiệt ,w/m.K λ1= 46,5 w/m.K ; λ2= 0,026w/m.K ; λ3= 64w/m.K ; α1 hệ số tỏa nhiệt từ môi chất đến bề mặt trong của ống, w/m2.K Tính α1: Nhiệt độ trung bình của NH3 trong ống. t1 = -400C Tra bảng 23/351TL[1] , thông số vật lý của NH3 λ = 1,76.10-2 w/m.k ; V =12,41.10-6 m2/s Tốc độ trung bình của tác nhân lạnh trong ống, ta lấy ω = 15 m/s * α2 Hệ số tỏa nhiệt từ không khí bên ngoài đến bề mặt ngoài của ống đã bọc cách nhiệt, ( w/m2.K). Lấy α2 =23,3( w/m2.K). Thay vào ta được : Kt=0,137( w/m.K). Mật độ dòng nhiệt : q=Kt(t1-t2)=α2 π d 4(tw2-t2) => . Điều kiện đọng sương tw2 > ts Nếu thay ts vào công thức trên ta được: Tính thay hệ số an toàn ta có : Trong đó: ts =29,5oC ; t1 =-40oC ; t2 =33oC ; ( w/m.K). Kết luận:Kt < ks . Vậy ống cách nhiệt tốt 4.2.7.3.Tính chọn bơm nước cho dàn ngưng: Để tuần hoàn nước cho dàn ngưng ta chọn bơm ly tâm Công suất của bơm nước ta tính theo công thức sau: Trong đó : N: Công suất yêu cầu ,(Kw) V:Năng suất bơm (lưu lượng),(m3/h) H : Tổng trở lực (Pa) η :Hiệu suất bơm, đối với bơm nhỏ η =0,6÷0,7, bơm lớn η = 0,8÷0,9 H=Hh+Hd+h+hf mH2o Trong đó: + Hh chiều cao hút của bơm + Hd chiều cao đẩy của bơm + h trở lực đường ống + hf Tổn thất áp suất trên đường phun của tháp giải nhiệt. chọn hf= 0,65.105 Pa hf = 6,626 mH2O h = hms + hcb (Pa) + Hh =2 mH2O = 19620(Pa) + Hd =0,3 mH2O =2943(Pa) * Tính hms Re λ( w/m.K) di (m) ω(m/s) L(m) hms(Pa) 96026,32 0,037 0,082 2,08 3 2912,57 Tímh hcb Đường ống có một phim lọc: ζ