Đồ án Thiết kế hệ thống lạnh cho nhà máy chế biến thuỷ sản và thực phẩm đông lạnh xuất khẩu

MỤC LỤC Trang Lời nói đầu 5 CHƯƠNG I - GIỚI THIỆU NHÀ MÁY VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 6 1.1. Giới thiệu về nhà máy 6 1.2. Nhiệm vụ thiết kế 7 1.2.1. Tủ cấp đông tiếp xúc 1000 kg/mẻ 8 1.2.2. Hầm đông gió 3000 kg/mẻ 8 1.2.3. Máy đá vảy 20 tấn/ngày 8 1.2.4. Thông số tính toán ngoài trời 8 CHƯƠNG II - THIẾT KẾ TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000 KG/MẺ 9 2.1. Đặc tính kỹ thuật của tủ cấp đông tiếp xúc 1000 kg/mẻ 9 2.2. Xác định kích thước tủ cấp đông tiếp xúc 1000 kg/mẻ 10 2.2.1. Kích thước , số lượng khay và các tấm lắc cấp đông 10 2.2.2. Kích thước tủ cấp đông tiếp xúc 11 2.3. Cấu trúc xây dựng và tính chiều dày cách nhiệt của tủ cấp đông tiếp xúc 1000 kg/mẻ 12 2.3.1. Cấu trúc xây dựng 12 2.3.2. Xác định chiều dày cách nhiệt 12 2.3.3. Tính kiểm tra hiện tượng đọng sương 13 2.3.4. Tính kiểm tra đọng ẩm 14 2.4. Tính nhiệt tủ cấp đông tiếp xúc 1000 kg/mẻ 14 2.4.1. Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt qua kết cấu bao che Q1 14 2.4.2. Tổn thất nhiệt do sản phẩm mang vào Q2 15 2.4.2.1.Tổn thất do sản phẩm mang vào 15 2.4.2.2. Tổn thất do làm lạnh khay cấp đông 16 2.4.2.3. Tổn thất do châm nước 16 2.4.3. Tổn thất nhiệt do mở cửa Q3 17 2.4.4. Xác định tải nhiệt cho thiết bị và cho máy nén 18 2.5. Thành lập sơ đồ , tính toán chu trình lạnh và tính chọn máy nén 18 2.5.1. Chọn các thông số của chế độ làm việc 18 2.5.1.1. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 18 2.5.1.2. Nhiệt độ ngưng tụ tk 18 2.5.1.3. Nhiệt độ quá lạnh tql 19 2.5.1.4. Nhiệt độ hơi hút th 19 2.5.2. Thành lập sơ đồ và tính toán chu trình lạnh 19 2.5.2.1. Thành lập sơ đồ 20 2.5.2.2. Tính toán chu trình lạnh và chọn máy nén 24 CHƯƠNG III - THIẾT KẾ HẦM ĐÔNG GIÓ 3000 KG/MẺ 34 3.1. Đặc tính kỹ thuật của hầm cấp đông gió 3000 kg/mẻ 34 3.2. Xác định kích thước của hầm cấp đông gió 3000 kg/mẻ 35 3.2.1. Dung tích hầm cấp đông 35 3.2.2. Diện tích hầm cấp đông 35 3.3. Cấu trúc xây dựng và tính chiều dày cách nhiệt của hầm đông gió 3000 kg/mẻ 35 3.3.1. Cấu trúc xây dựng 35 3.3.2. Tính chiều dày cách nhiệt 36 3.3.2.1. Tính chiều dày cách nhiệt tường và trần 36 3.3.2.2. Tính chiều dày cách nhiệt nền 38 3.4. Tính nhiệt hầm cấp đông 3000 kg/mẻ 39 3.4.1. Tổn thất do truyền nhiệt qua kết cấu bao che Q1 39 3.4.1.1. Tổn thất qua tường , trần 40 3.4.1.2. Tổn thất qua nền 40 3.4.2. Tổn thất do sản phẩm mang vào Q2 41 3.4.2.1. Tổn thất do sản phẩm mang vào 41 3.4.2.2. Tổn thất do làm lạnh khay cấp đông 41 3.4.2.3. Tổn thất do làm lạnh xe chất hàng 42 3.4.2.4. Tổn thất nhiệt do làm lạnh nước châm 43 3.4.3. Tổn thất nhiệt do vận hành Q3 44 3.4.3.1. Tổn thất nhiệt do mở cửa Q31 44 3.4.3.2. Tổn thất nhiệt do chiếu sáng buồng Q32 44 3.4.3.3. Tổn thất nhiệt do người toả ra Q33 44 3.4.3.4. Tổn thất nhiệt do các động cơ quạt Q34 45 3.4.3.5. Tổn thất nhiệt do xả băng Q35 45 3.4.4. Xác định tải nhiệt cho thiết bị và cho máy nén 46 3.5. Thành lập sơ đồ , tính toán chu trình lạnh và tính chọn máy nén 46 3.5.1. Chọn các thông số của chế độ làm việc 46 3.5.1.1. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 47 3.5.1.2. Nhiệt độ ngưng tụ tk 47 3.5.1.3. Nhiệt độ quá lạnh tql 47 3.5.1.4. Nhiệt độ hơi hút th 47 3.5.2. Thành lập sơ đồ và tính toán chu trình lạnh 48 3.5.2.1. Thành lập sơ đồ 48 2.5.2.2. Tính toán chu trình lạnh và chọn máy nén 53 CHƯƠNG IV - THIẾT KẾ MÁY ĐÁ VẢY 20 TẤN/NGÀY 59 4.1. Giới thiệu máy đá vảy 20 tấn/ngày 59 4.2. Giới thiệu kho chứa đá vảy 20 tấn/ngày 59 4.3. Chọn cối đá vảy 60 4.4. Xác định kích thước cối đá vảy 61 4.5. Kết cấu cách nhiệt 61 4.6. Tính nhiệt hệ thống cối đá vảy 62 4.6.1. Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt Q1 62 4.6.1.1. Nhiệt truyền qua kết cấu bao che cối đá 63 4.6.1.2. Nhiệt truyền kết cấu bao bể nước tuần hoàn 65 4.6.2. Tổn thất nhiệt do làm lạnh nước đá Q2 66 4.6.3. Tổn thất nhiệt do mô tơ dao cắt đá tạo ra Q3 67 4.6.4. Xác định tải nhiệt của máy nén và năng suất lạnh của máy nén 67 4.7. Thành lập sơ đồ , tính toán chu trình lạnh và tính chọn máy nén 68 4.7.1. Chọn các thông số của chế độ làm việc 68 4.7.1.1. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 68 4.7.1.2. Nhiệt độ ngưng tụ tk 68 4.7.1.3. Nhiệt độ quá lạnh tql 69 4.7.1.4. Nhiệt độ hơi hút th 69 4.7.2. Thành lập sơ đồ và tính toán chu trình lạnh 69 4.7.2.1. Thành lập sơ đồ 70 4.7.2.2. Tính toán chu trình lạnh và chọn máy nén 74 CHƯƠNG V – TÍNH CHỌN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 83 5.1. Tính chọn thiết bị ngưng tụ 83 5.1.1. Thông số thiết bị ngưng tụ 83 5.1.2. Tính toán các thông số của thiết bị ngưng tụ 83 5.1.2.1. Phụ tải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ 83 5.1.2.2. Xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của tháp ngưng tụ 84 5.1.2.3. Lưu lượng khối lượng của không khí qua thiết bị ngưng tụ 84 5.1.2.4. Entanpi của không khí ra khỏi thiết bị 85 5.1.2.5. Hệ số toả nhiệt của vách (ngoài ) của ống tới màng nước 85 5.1.2.6. Lượng nước phun 85 5.1.2.7. Lượng nước bay hơi và lượng nước tổng bị cuốn theo gió 85 5.1.2.8. Các kích thước cơ bản của thiết bị ngưng tụ bay hơi 86 5.1.2.9. Lượng nước làm mát cung cấp cho thiết bị ngưng tụ 87 5.2. Tính chọn dàn lạnh cho hầm cấp đông 87 5.2.1. Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của dàn lạnh 88 5.2.2. Lưu lượng không khí qua mỗi dàn 88 CHƯƠNG VI – TÍNH CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 89 6.1. Bình trung gian 89 6.1.1. Công dụng 89 6.1.2. Tính chọn bình trung gian 89 6.2. Bình tách dầu 91 6.3. Bình tách lỏng 92 6.4. Bình chứa cao áp 93 6.5. Bình chứa dầu 94 CHƯƠNG VII – TÍNH CHỌN ĐƯỜNG ỐNG 95 7.1. Tính chọn đường ống cho tủ cấp đông tiếp xúc 1000 kg/mẻ 95 7.1.1. Các thông số đã biết 95 7.1.2. Tính toán để chọn đường ống 95 7.1.2.1. Tính chọn đường ống cho cấp hạ áp 95 7.1.2.2. Tính chọn đường ống cho cấp cao áp 96 7.2. Tính chọn đường ống cho hầm đông gió 3000 kg/mẻ 98 7.2.1. Các thông số đã biết 98 7.2.2. Tính toán để chọn đường ống 98 7.2.2.1. Tính chọn đường ống cho cấp hạ áp 98 7.2.2.2. Tính chọn đường ống cho cấp cao áp 99 7.3. Tính chọn đường ống cho máy đá vảy 20 tấn/ngày 101 7.3.1. Các thông số đã biết 101 7.3.2. Tính toán để chọn đường ống 101 7.3.2.1. Tính chọn đường ống cho cấp hạ áp 101 7.3.2.2. Tính chọn đường ống cho cấp cao áp 102 CHƯƠNG VIII- VẬN HÀNH ,BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LẠNH 104 8.1. Những vấn đề chung 104 8.2. Điều kiện làm việc bình thường của hệ thống lạnh 104 8.3. Khởi động và ngừng hệ thống hai cấp 105 8.4. Bảo dưỡng hệ thống lạnh 107 8.4.1. Bảo dưỡng thiết bị bay hơi 107 8.4.2. Bảo dưỡng thiết bị ngưng tụ 107 8.4.3. Bảo dưỡng máy nén 107 8.4.4.Xả dầu ra khỏi hệ thống amoniăc 108 BẢNG CÁC KÝ HIỆU QUI ƯỚC 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 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 kỷ thứ 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, tôm, mực.... 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 chổ đứng vững vàng trên thị trường nội địa và thế giới 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.. Do thời gian và kiến thức có hạn, sự mới mẽ của thiết bị và chưa có kinh nghiệm thực tế, được sự cho phép của thầy giáo hướng dẫn em chọn đề tài thiết kế hệ thống lạnh cho nhà máy chế biến thuỷ sản và thực phẩm đông lạnh xuất khẩu. Trong quá trình tính toán, thiết kế chắc chắn còn nhiều thiếu sót, rất mong những ý kiến đóng góp và chỉ dạy của thầy cô và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã chỉ dạy và giúp đỡ tận tình để đồ án này hoàn thành đúng thời hạn. Đà nẵng, Tháng 05 năm 2004. Sinh Viên Thực Hiện Nguyễn Đức Hùng CHƯƠNG I GIỚI THIỆU NHÀ MÁY VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1.1/ GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY Nhà máy chế biến thuỷ sản và thực phẩm đông lạnh xuất khẩu ra đời dựa trên nhu cầu phát triển tiềm năng thuỷ sản của Thành phố, nhằm đưa Đà Nẵng trở thành một trong những thành phố phát triển mạnh về chế biến thuỷ sản và thực phẩm đông lạnh xuất khẩu. Địa Điểm : Khu công nghiệp và dịch vụ thuỷ sản Thọ Quang, Thành phố Đà Nẵng. Chủ đầu tư : Công ty thủy sản và thương mại Thuận Phước . Các gói thầu : Cung cấp, lắp đặt máy móc thiết bị phục vụ sản xuất giai đoạn I, bao gồm 8 gói thầu, cụ thể như sau : - Gói thầu 1 : Cung cấp và lắp đặt : + Dây chuyền cấp đông IQF xoắn, mạ băng, tái đông 500 kg/ giờ. + Dây chuyền cấp đông IQF tấm phẳng, mạ băng, tái đông 500 kg/giờ. + Dây chuyền hấp, mạ băng, tái đông 500 kg/ giờ. ( Không bao gồm máy IQF) - Gói thầu 2 : Cung cấp và lắp đặt + Hầm đông 3000 kg/ mẻ 3 giờ + 2 tủ đông tiếp xúc mỗi tủ 1.000 kg/ mẻ 1,5 giờ + 2 tủ đông gió mỗi tủ 250 kg/giờ. - Gói thầu 3 : Cung cấp và lắp đặt + 3 máy đá vảy mỗi máy 20 tấn/24 giờ + 2 máy đá vảy mỗi máy 30 tấn/24 giờ + 5 kho đá vảy phù hợp với 5 máy đá vảy trên (không bao gồm dàn lạnh ). - Gói thầu 4 : Cung cấp và lắp đặt + Các kho lạnh (khôngbao gồm dàn lạnh ) - Gói thầu 5 : Cung cấp + Hệ thống lạnh NH3 trung tâm bao gồm : Các máy nén lạnh. Dàn ngưng tụ có thiết bị chống đóng cặn nước. Các bình áp lực. Thiết bị lọc ga ammonia cho hệ thống lạnh. Thiết bị xả khí không ngưng tự động. Hệ thống van và các thiết bị kiểm soát, điều khiển hệ thống, bơm ammonia kết nối với các thiết bị. + Dàn lạnh NH3 các loại cho các kho lạnh. + Hệ thống điện hệ thống lạnh : Tủ điện động lực, điều khiển có PLC và hệ thống điều khiển trung tâm bằng máy tính. + Cung cấp thiết kế kỹ thuật chi tiết, bản vẽ thi công và bản vẽ hoàn công, tài liệu kỹ thuật, hồ sơ kiểm định từng thiết bị và toàn bộ hệ thống. Gói thầu 6 : * Lắp đặt + Hệ thống lạnh gói thầu số 5 và đầu nối các thiết bị gói thầu số 1, 2, 3, 4. + Hệ thống điều hoà không khí và làm lạnh nước chế biến. * Cung cấp : + Đường ống thuộc hệ thống lạnh NH3 theo thiết kế của gói thầu 5 + Ga ammonia, dầu lạnh + Thiết kế và cung cấp vật tư hệ thống điều hoà không khí và hệ thống làm lạnh nước chế biến. - Gói thầu 7 : Cung cấp và lắp đặt : + Hệ thống kệ chứa hàng các kho lạnh . - Gói thấu 8 : Cung cấp và lắp đặt : + Một hệ thống lò hơi 750 kg/ giờ cho dây chuyền hấp. * Tóm lại : Toàn bộ nhà máy chế biến thuỷ sản và thực phẩm đông lạnh xuất khẩu có 1 hệ thống lạnh trung tâm dùng môi chất NH3, bao gồm : 3 dây chuyền IQF, mỗi dây chuyền có năng suất 500 kg/giờ 2 tủ đông tiếp xúc, mỗi tủ 1.000 kg/ 1,5 giờ 2 tủ đông gió, mỗi tủ 250 kg/giờ 1 hầm đông gió 3.000 kg/3giờ 2 máy đá vảy, mỗi máy 30 tấn/ngày 3 máy đá vảy, mỗi máy 20 tấn/ngày 1 kho lạnh thương mại bao gồm + 1 kho 1.500 tấn + 3 kho 250 tấn + các hành lang kho 2 kho chờ đông, mối kho 50 tấn 1 kho làm mát sản phẩm 10 tấn 1 thiết bị làm lạnh nước cho điều hoà không khí 900 KW 1 thiết bị làm lạnh nước chế biến 20 m3/ h Hệ thống điều hoà không khí toàn nhà máy. ( Nguồn vốn : Vốn phát triển sản xuất của công ty thuỷ sản và thương mại Thuận Phước. 1.2/ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ Do thời gian có hạn, được sự hướng dẫn của thầy , em đã tính toán và thiết kế 1 hệ thống lạnh bao gồm : 1 tủ đông tiếp xúc 1.000 kg/1,5giờ 1 hầm đông gió 3.000 kg/3giờ 1 máy đá vẩy 20 tấn/ngày 1.2.1/ Tủ cấp đông tiếp xúc 1.000 kg/mẻ Năng suất : 1.000 kg/mẻ Thời gian cấp đông cho mỗi mẻ : 1,5 giờ Nhiệt độ không khí trong tủ : t = - 35oC Sản phẩm : Tôm, cá ( qua chế biến ) Môi chất lạnh : NH3 Phương pháp cấp dịch : bơm dịch Kiểu cấp đông : Kiểu tiếp xúc trực tiếp 2 mặt Nhiệt độ sản phẩm vào cấp đông : + 10oC Nhiệt độ nước châm : + 5oC Nhiệt đọ tàn sản phẩm cuối quá trình cấp đông : - 18oC 1.2.2/ Hầm đông gió 3.000 kg/mẻ Năng suất : 3.000 kg/mẻ Thời gian cấp đông cho mỗi mẻ : 3 giờ Sản phẩm : cá Môi chất lạnh : NH3 Nhiệt độ không khí trong hầm : t = - 35oC Nhiệt độ sản phẩm vào cấp đông : + 10oC Nhiệt độ tâm sản phẩm cuối quá trình cấp đông : - 18oC Số lượng khay cấp đông trong tủ : 600 cái Khối lượng sản phẩm trong mỗi khay : 5 kg sản phẩm dạng rời Phương pháp cấp dịch : tiết lưu trực tiếp vào dàn lạnh 1.2.3/ Máy đá vẩy 20 tấn/ngày Năng suất : 20 tấn/ngày Nhiệt độ nước vào : + 25 oC Độ dày đá vẩy : 2,5 mm Môi chất lạnh : NH3 Nhiệt độ bay hơi : - 23 oC Hiệu suất làm đá : 1 lít nước tạo ra 1 kg đá vẩy khô 1.2.4/ Thông số tính toán ngoài trời Nhiệt độ không khí ngoài trời : t = 380C Độ ẩm : ( = 77% Nhiệt độ đọng sương : ts = 340C Nhiệt độ nhiệt kế ướt : tư = 34,50C CHƯƠNG II THIẾT KẾ TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ 2.1/ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ - Vỏ tủ đông cách nhiệt chế tạo bằng nguyên vật liệu ngoại nhập trên dây chuyền thiết bị công nghệ mới, đồng bộ của Italya, sản xuất theo công nghệ sạch ( CFC free ) bằng máy phun foam áp lực cao. - Vật liệu cách nhiệt là Polyurethane dày 150mm. Tỷ trọng đạt tiêu chuẩn 40
42 kg/m3, hệ số dẫn nhiệt
W/m.K có độ đồng đều và độ bám cao. Hai mặt của vỏ tủ được bọc bởi thép không rỉ INOX dày 0,6mm. - Khung đỡ ben bằng thép mạ kẽm được lắp ở mặt bên trên của tủ có kết cấu chịu lực để đỡ ben và bơm dầu thuỷ lực. - Ben thuỷ lực nâng hạ các tấm lắc đặt trên tủ. Pittông và cầu dẫn ben thuỷ lực làm bằng thép không rỉ đảm bảo yêu cầu vệ sinh. Hệ thống có bệ phân phối dầu cho truyền động bơm thuỷ lực. - Các vật liệu bên trong tủ có khả năng tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm đều là loại vật liệu không rỉ. - Khung cùm plate, ống dẫn hướng và các ống góp hút cấp dịch bằng INOX. - Các thanh đỡ của các tấm plate trên cùng và dưới cùng làm bằng nhựa PA. - Vỏ tủ đông được trang bị 1 bộ cửa kiểu bản lề ở cả 2 bên, một bên 2 cánh và một bên 4 cánh, vật liệu cách nhiệt là Polyurethane dày 150mm, 2 mặt cửa bọc bằng thép không rỉ INOX. Các chi tiết bản lề, tay khoá cửa bọc bằng thép không rỉ Inox, roăn cửa bằng cao su chịu lạnh định hình đặc chủng với điện trở chống dịch . - Vỏ tủ đông được chế tạo nguyên khối, bọc bằng Inox có kết cấu chống bọt nước vào bên trong tủ. Khung sườn tủ bên trong cách nhiệt bằng các thanh thép chịu lực định hình và..... gia cường, xương gổ khung tủ để tránh cầu nhiệt được làm bằng gổ satimex tẩm dầu nhờ đó mà tủ có độ bền và cứng vững rất cao trong suốt quá trình sử dụng. - Tấm trao đổi nhiệt dạng nhôm đúc có độ bền cơ học và chống ăn mòn cao, tiếp xúc 2 mặt. Các ống cấp dịch cho các tấm lắc bằng cao su chịu áp lực cao. - Tủ có trang bị nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ bên trong tủ trong quá trình vận hành. Hình 2-1 : Tủ cấp đông tiếp xúc 2.2/ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ 2.2.1/ Kích thước số lượng khay và các tấm lắc cấp đông Khi cấp đông các mặt hàng thuỷ sản và thịt, thường người ta cấp đông sản phẩm theo từng khay. - Kích thước khay cấp đông tiêu chuẩn như sau : + Đáy trên : 277 x 217 mm + Đáy dưới : 267 x 207 mm + Cao : 70 mm - Kích thước tấm lắc cấp đông tiêu chuẩn : 2200 x 1250 x 22 mm ( dài x rộng x cao ) - Số lượng sản phẩm chứa trên một tấm lắc : 1 tấm lắc chứa được 36 khay sản phẩm, 1 khay chứa 2 kg sản phẩm. Như vậy : Khối lượng sản phẩm trên 1 tấm lắc là : 36 x 2 = 72 kg - Khối lượng trên một tấm lắc kể cả nước châm : m =
- Số lượng tấm lắc có chứa hàng : N1 =
* Trong đó E là Năng suất tủ cấp đông ; E = 1.000 kg/mẻ N1 =
Chọn N1 = 10 tấm lắc. - Số lượng tấm lắc thực tế : N = N1 + 1 = 10 + 1 = 11 tấm lắc. 2.2.2/ Kích thước tủ cấp đông tiếp xúc Kích thước tủ cấp đông được xác định dựa vào kích thước và số lượng các tấm lắc. a/ Xác định chiều dài trên tủ Chiều dài các tấm lắc L1 = 2.200 mm Chiều dài tủ cấp đông : Chiều dài tủ cấp đông bằng chiều dài của tấm lắc cộng với khoản hở hai đầu. Khoảng hở hai đầu các tấm lắc vừa đủ để lắp đặt, xử lý các ống gas mềm và các ống góp gas. Khoảng hở đó là 400 mm. Vậy chiều dài của tủ là : L1 = 2.200 + 2 x 400 = 3.000 mm Chiều dài phủ bì là : L = 3.000 + 2
Trong đó
: Chiều dày của lớp cách nhiệt. b/ Xác định chiều rộng bên trong tủ Chiều rộng bên trong tủ bằng chiều rộng của các tấm lắc cộng thêm khoảng hở ở hai bên, khoảng hở mỗi bên là 125 mm. Vậy chiều rộng của tủ là : W1 = 1250 + 2 x 125 = 1500 mm Chiều rộng phủ bì là : W = 1500 + 2
c/ Xác định chiều cao bên trong tủ Khoảng cách cực đại giữa các tấm lắc hmax = 105 mm Chiều cao bên trong tủ : H1 = N1 x 105 + h1 + h2 Trong đó : N1 : Số tấm lắc chứa hàng . h1 : Khoảng hở phía dưới các tấm lắc, h1 = 100 mm h2 : Khoảng hở phía trên, h2 = 400
450 mm Vậy ta có : H1 = 10 x 105 + 100 + 450 = 1600 mm Chiều cao bên ngoài hay chiều cao phủ bì của tủ là : H = H1 + 2
= 1600 + 2
Trong đó :
: Chiều dày của lớp cách nhiệt. 2.3/ CẤU TRÚC XÂY DỰNG VÀ TÍNH CHIỀU DÀY CÁCH NHIỆT CỦA TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000 KG/MẺ 2.3.1/ Cấu trúc xây dựng Vỏ tủ cấp đông có cấu tạo gồm các lớp : Lớp cách nhiệt poly- urethane dày 150 mm được chế tạo theo phương pháp rót ngập, có mật độ 40
42 kg/m3, có hệ số dẫn nhiệt
= 0,018
0,02 W/m.K , có độ đồng đều và độ bám cao, hai mặt được bọc bằng Inox dày 0,6 mm. Bảng 2-1 : Các lớp vỏ tủ cấp đông STT  Lớp vật liệu  Độ dày mm  Hệ số dẫn nhiệt W/m.K   1  Lớp Inox  0,6  22   2  Lớp poly urethane  150  0,018
0,02   3  Lớp Inox  0,6  22   Khung sườn vỏ tủ được chế tạo từ thép chịu lực và gỗ để tránh cầu nhiệt. Để tăng tuổi thọ cho gỗ người ta sử dụng loại gỗ satimex có tẩm dầu. Vật liệu bên trong tủ làm bằng thép không rỉ Inox, đảm bảo điều kiện vệ sinh thực phẩm cho hàng cấp đông. 2.3.2/ Xác định chiều dày cách nhiệt Từ công thức tính hệ số truyền nhiệt k k =
,
W/m2.K Ta có thể tính được chiều dày lớp cách nhiệt :
Trong đó :
: độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, m

: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, W/m.K k : hệ số truyền nhiệt, W/m2.K
: hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng) tới tủ cấp đông, W/m2.K
: hệ số toả nhiệt của vách tủ cấp đông vào tủ cấp đông, W/m2.K - Tra bảng 3.7/ Sách hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh (HDTKHTL) Trang 65 chọn :
= 23,3 W/ m2.K
= 10,5 W/ m2 .K - Trang bảng 3.3/ Sách HDTKHTL trang 63 chọn : k = 0,19 W/ m2.K
: Bề dày của lớp vật liệu thứ i, m
: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/mK - Vậy ta có :
=
= 0,02
= 0,1014 m. Ta chọn chiều dày cách nhiệt là
= 150 mm Lúc đó ta có hệ số truyền nhiệt thực là : kt =
= 0,13 W/m2.K 2.3.3/ Tính kiểm tra hiện tượng đọng sương Điều kiện để vách ngoài không đọng sương là : kt
ks ks : Hệ số truyền nhiệt lớn nhất cho phép để bề mặt ngoài không bị đọng sương ks = 0,95
Trong đó : t1: Nhiệt độ không khí bên ngoài 0C t2 : Nhiệt độ không khí bên trong tủ đông 0C tS : Nhiệt độ đọng sương 0C Tra bảng 1.1/ Sách HDTKHTL _Trang 7 : Thì nhiệt độ vào mùa hè ở Đà Nẵng là : t1= 380C Độ ẩm là :
= 77% Ta tra đồ thị h-x/ Sách HDTKHTL _Trang 9 : Ta sẽ tìm được : Nhiệt độ đọng sương tS = 340C Nhiệt độ nhiệt kế ướt tư = 34,50C Mặc khác ta có nhiệt độ bên trong tủ cấp đông là t2 = -350C Do đó : ks = 0,95. 23,3
Ta thấy kt = 0,13 < ks = 1,2128 Như vậy vách ngoài không bị đọng sương 2.3.4/ Tính kiểm tra đọng ẩm Đối với tủ cấp đông, vở tủ được bao bọc bằng Inox ở cả hai bên nên hoàn toàn không có ẩm lọt vào lớp cách nhiệt nên hoàn toàn không có hiện tượng ngưng tụ ẩm trong lòng kết cấu. 2.4/ TÍNH NHIỆT TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ Tổn thất nhiệt trong tủ cấp đông gồm có : Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che Tổn thất nhiệt do sản phẩm, khay cấp đông và do nước châm vào Tổn thất nhiệt do mở cửa 2.4.1/ Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt qua kết cấu bao che Q1 Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che được định nghĩa là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua tường bao, trần và nền của tủ cấp đông do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong tủ cộng với các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần. Do tủ cấp đông được đặt trong nhà xưởng nên không chịu ảnh hưởng bởi bức xạ mặt trời. Vì vậy ta chỉ xét tổn thất nhiệt qua tường bao, trần và nền của tủ cấp đông. Mặt khác chiều dày cách nhiệt của các bề mặt tủ là như nhau tức là đều dày 150 mm kể cả cửa tủ cấp đông. Do vậy ta có : Q1 = kt. F ( t1 – t2), W Trong đó : kt : Hệ số truyền nhiệt thực qua kết cấu bao che xác định theo chiều dày cách nhiệt , W/m2.K Theo tính toán ở mục ( 2.3.2) ta có Kt = 0,13 W/m2.K F : Diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m2 t1: Nhiệt độ môi trường bên ngoài, 0C. t1 = 380C t2 : Nhiệt độ bên trong tủ cấp đông, 0C. t2 = - 350C Theo tính toàn ở mục ( 2.2) ta có kích thước phủ bì của tủ cấp đông là : - Chiều dài : L = 3000 + 2
= 3000 + 2 x 150 = 3300 mm - Chiều rộng : W = 1500 + 2
= 1500+ 2x 150 = 1800mm - Chiều cao : H = 1600 + 2
= 1600 + 2 x 150 = 1900mm Lúc đó ta có : F = 2F1 + 2 F2 + 2F3 Trong đó : 2F1: Diện tích bề mặt trần và nền của tủ, m2 2F2 : Diện tích bề mặt trước và sau của tủ, m2 2F3 : Diện tích hai mặt bên của tủ , m2 ==> F = 2 ( F1 + F2 + F3) = 2 ( 3,3 x 1,8 + 3,3 x 1,9 + 1,8 x 1,9) = 31,26 m2 Vậy : Q1 = kt. F ( t1 – t2 ) , W = 0,13 x 31,26 [ 38 – ( -35) ] = 296,657 W 2.4.2/ Tổn thất do sản phẩm mang vào Q2 Tổn thất Q2 gồm : Tổn thất do sản phẩm mang vào Q21 Tổn thất làm lạnh khay cấp đông Q22 Ngoài ra một số sản phẩm khi cấp đông người ta tiến hành châm thêm nước để mạ 1 lớp băng trên bề mặt làm cho bề mặt phẳng đẹp, chống oxi hoá thực phầm, nên cũng cần tính thêm tổn thất do làm lạnh nước Q23 2.4.2.1/ Tổn thất do sản phầm mang vào Tổn thất do sản phẩm mang vào được tính theo công thức sau : Q21 = E
, kW Trong đó : E : Năng suất tủ cấp đông, kg/mẻ ; E = 1000 kg/mẻ i1 , i2 : Entanpi của sản phẩm ở nhiệt độ đầu vào và đầu ra,kJ/ kg. Do sản phẩm trước khi đưa vào tủ cấp đông đã được làm lạnh ở kho chờ đông, nên nhiệt độ sản phẩm đầu vào sẽ là t1 = 100C. Nhiệt độ trung bình đầu ra của các sản phẩm cấp đông là t2 = -180C
: Thời gian cấp đông 1 mẻ, giờ/mẻ
= 1,5 giờ Tra bảng 4.2/ Sách HDTKHTL – Trang 81, ta có : i1 = 283 kJ/kg i2 = 5 kJ/kg Vậy : Q21 =
= 51,481481 kW = 51481,481 W 2.4.2.2/ Tổn thất do làm lạnh khay cấp đông Q22 = MKh
, kW Trong đó : MKh: Tổng khối lượng khay cấp đông, kg - Theo tính toán ở mục (2.2.1) thì số khay chứa sản phẩm sẽ là : 11 x 36 = 396 khay Một khay có khối lượng khoảng 1,5 kg và có dung tích chứa 2 kg sản phẩm. Do vậy tổng số khối lượng khay cấp đông sẽ là : MKh = 396 x 1,5 = 594 kg CP : Nhiệt dung riêng của vật liệu khay cấp đông, kJ/kg.K Khay cấp đông có vật liệu làm bằng nhôm có CP = 0,896 kJ/kg.K t1 , t2 : Nhiệt độ của khay trước và sau khi cấp đông, 0C Nhiệt độ của khay trước khi cấp đông bằng nhiệt độ môi trường tức là : t1 = 380C Nhiệt độ của khay sau khi cấp đông t2 = - 350C
: thời gian cấp đông, giờ .
= 1,5 giờ Vậy : Q22 = 594 .
= 3,74528 kW = 3745,28 W 2.4.2.3/ Tổn thất do châm nước