Đồ án Thiết kế hệ thống lạnh liên hoàn cho nhà máy chế biến thuỷ sản xuất khẩu Hải Phòng

và vận chuyển nhiệt độ sản phẩm tăng lên ít nhiều, vì vậy đối với nhiệt độ sản phẩm bảo quản đông ta lấy vào là -120C. Sau khi vào kho bảo quản nhiệt độ hai xuống phải đạt -200C. Nhiệt độ sản phẩm đưa vào kho chờ đông 200C và hạ xuống 00C Mực và tôm là thuộc loại cá gầy nên ta tra 4 - 2[2] ta được h1, h2. Bảng 3 – 11: Lượng nhiệt tổn thất do sản phẩm. Kho h1 h2 M Q21, W Kho 33T 24,8 0 2640 758 Kho 15T 24,8 0 1200 334 Kho chờ đông 336 265,8 1120 910 b, Dòng nhiệt tổn thất do bao bì toả ra: , W Mb: Khối lượng bao bì đựng sản phẩm. Cb: Nhiệt dung riêng của bao bì, bao bì đựng sản phẩm là bìa cactông có Cb = 1,46 kJ/kg.K t1, t2: nhiệt độ của bao bì trước vào sau khi làm lạnh. Do bao gói trong phòng điều hoà nền ta lấy t1 = 250C. Khối lượng bao bì cáctông coi như chiếm 10% khối lượng sản phẩm Bảng 3 – 12: Lượng nhiệt do bao bì toả ra. Kho Mb, kg Cb, kJ/kg.K t1,0C t2, 0C Q22, W 33T 246 1,46 25 -20 187 15T 120 1,46 25 -20 91,25 Chờ đông 112 1,46 25 0 47,3 Vậy tổng lượng nhiệt tổn thất do bao bì toả ra là: Q22 = 187x2 + 91,25 + 47,3 = 512,55 W = 0,512 kW Kho 2x33T 15T chờ đông Q2, W 1890 425 957 Bảng 3 – 13: tổng lượng nhiệt tổn thất do sản phẩm tỏa ra: Nhiệt tổn thất từ dòng nhiệt khác nhau do vận hành kho. Các dòng nhiệt do vận hành bao gồm dòng nhiệt do đèn chiếu sáng Q31, do người làm việc trong các buồng Q32, do các động cơ điện Q33, do mở cửa Q34. Các dòng nhiệt do vận hành sẽ được tính riêng tổng của chúng được tính vào phụ tải của máy nén và thiết bị. a,Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng. Q31 = A.F,W - F: Diện tích của buồng - A: Nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1m2 diện tích buồng hay diện tích nền, đối với buồng bảo quản A = 1,2W/m2 Kho lạnh 33T: Q31 = 34,56 x 1,2 x 2 = 83 W Kho lạnh 15T: Q31 = 20,6 x 1,2 = 24,2 W Kho chờ đông: Q31 = 17,28 x 1,2 = 20,7 W Tổng lượng nhiệt tổn thất do chiếu sáng của 4 kho là: Q31 = 41,472 x 2 + 24,2 + 20,7 = 127,84 W = 0,278 kW b, Dòng nhiệt do người tỏa ra. Q32 = 350.n, W n: Số người làm việc trong buồng, chọn n = 2 350: Nhiệt lượng do một người tỏa ra khi làm công việc nặng nhọc. Kho 33T: Q32 = 350.2.2 = 1400 W Kho 15T: Q32 = 350.2 = 700 W Kho chờ đông: Q32 = 350.2 = 700W c, Dòng nhiệt do các động cơ nhiệt Dòng nhiệt do các động cơ điện làm việc trong buồng lạnh xác định theo biểu thức: Q33 = N, kW N: Công suất của động cơ điện, kW Kho lạnh 33T mỗi kho một quạt dàn lạnh công suất 0,62kW, kho lạnh 15T và kho chờ đông mỗi kho một quạt dàn lạnh công suất 0,43 kW. Kho 33T: Q33 = 0,62 x 2 = 1,24 kW Kho 15T: Q33 = 0,43 kW Kho chờ đông: Q33 = 0,43 kW d, Dòng nhiệt tổn thất do mở cửa. Q34 = B.F,W B: Dòng nhiệt riêng khi mở cửa. F: Diện tích buồng. Dòng nhiệt riêng khi mở cửa phụ thuộc vào diện tích buồng và chiều cao là 6m, theo bảng 4 – 4 [2] ta được B = 22, kho chờ đông ta chọn B = 23 Kho lạnh 33T: Q34 = 22 x 34,56 x 2 = 1520 W Kho 15T: Q34 = 22 x 20,6 = 453,2 W Kho chờ đông: Q34 = 23 x 17,28 = 397,5 W Bảng 3 – 14: nhiệt tổn thất do nguồn khác và vận hành kho. Kho 33T 15T Chờ đông Q3, W 4243 1607 1549 Bảng 3 – 15: tổng lượng nhiệt tổn thất của các kho lạnh là Kho 33T 15T Chơ đông Q0,kW 8,13 2,7 3,1 Do các tổn thất trong kho lạnh không đồng thời xảy ra, nên công suất nhiệt yêu cầu thực tế sẽ nhỏ hơn tổng tổn thất nhiệt. Để tránh lựa chọn có công suất quá lớn, gây tốn kém, lãng phí đầu tư, tải nhiệt của máy nén chỉ lấy một phần của nhiệt tổn thất. Nhiệt tải của máy nén: Kho lạnh QMN = 85%Q1 + Q2 + 75%Q3 = 0,85.2,642+ 1,37 + .0,75.5,85 = 8 k W Kho chờ đông QMN = 0,85.0,6 + 0,96 + 0,75.1,55 = 2,63 kW Trong một ngày đêm máy nén làm việc 24 giờ nhưng thường làm 22/24h do đó năng suất lạnh máy nén được tính như sau: b: Hệ số làm việc, b = 0,9 k: Hệ số lạnh tính tới tổn thất trên đường ống, k = 1,06.[2] Kho lạnh kW Kho chờ đông kW 3.1.5.TÍNH NHIỆT CỐI ĐÁ VẨY. 3.1.5.1.Chọn cối đá vẩy. Trong phân xưởng chế biến đá vẩy chủ yếu dùng để bảo quản nguyên liệu trong thời gian xử lý, chế biến, phân cỡ và xếp khuôn. Do tỉ lệ nước đá và cá là 1:1 do đó chọn cối đá vẩy 10T/ngày Hình 3.5. Cấu tạo máy đá vẩy. 3.1.5.2.Nguyên lý hoạt động của cối đá vẩy. Hiện nay hầu hết các nhà máy chế biến thủy sản đều sử dụng máy đá vẩy. Máy đá vẩy là máy sản xuất ra đá ở dạng mảnh nhỏ. Quá trình tạo đá được thực hiện ở bên trong ống trụ có hai lớp ở giữa là môi chất bay hơi đó là cối đá. Cối đá cấu tạo hình trụ tròn được chế tạo bằng vật liệu inox, có hai lớp ở giữa hai lớp có môi chất lỏng bão hòa chảy qua, nước được bơm tuần hoàn từ bể chứa nước đặt ở dưới bơm lên khay chứa nước bên trên, nước ở trên khay chảy theo hệ thống ống và phun vào bề mặt bên trong của trụ và được làm lạnh, một phần đông lại thành đá, phần còn lại chảy xuống bế chứa tuần hoàn. Khi đá đông đủ độ dầy thì được hệ thống dao cắt rơi xuống phía dưới, phía dưới cối đá là kho chứa đá. Muốn sử dụng chỉ việc mở cửa xúc đá ra. Dao cắt quay được là được gắn đồng trục với trục quay của cối đá và được xoay nhờ động cơ phía trên. Tốc độ quay có thể điều chỉnh được do đó đá cắt ra sẽ có kích thước khác nhau tuy thuộc vào tốc độ dao. Vân tốc dao chậm nhờ hộp giảm tốc. Khi cắt dao tì vào đá do đó ma sát cao. Theo bảng 3 – 13[1] chọn được cối đá vậy do CÔNG TY CƠ ĐIỆN LẠNH ĐÀ NẴNG SEAREE CHẾ TẠO. Các đặt tính kỹ thuật của máy. Bảng 3 – 16. Thông số của máy đá vẩy. Model Đơn vị SRE 10A(F) Công suất Tấn/ngày 10 Công suất động cơ cắt đá kW 370 Công suất động cơ bơm nước kW 100 Ống môi chất vào mm 2x25A Ống môi chất ra mm 2x50A Ống nước cấp mm 20A Công suất lạnh Kcal/h 50.000 Môi chất lạnh NH3 Kiểu cấp dịch Cấp dịch từ bình giữ mức Nhiệt độ bay hơi 0C -23 ÷ - 25 Nhiệt độ nước vào làm đá 0C 26 Kích thước ngoài Chiều cao mm 1780 Chiều rộng mm 1130 Chiều dài mm 1130 Khối lượng kg 1000 3.1.5.3.Tính nhiệt tổn thất của cối đá vẩy. Trong hệ thống lạnh cối đá vẩy có các tổn thất nhiệt sau: Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt ở cối đá vẩy và bình giữ mức. + Tổn thất nhiệt do kết cấu bao che cối đá vẩy. + Tổn thất nhiệt do kết cấu bao che bể tuần hoàn. + Tổn thất nhiệt do kết cấu bao che bình giữ mức. Tổn thất nhiệt do làm lạnh nước đá. Tổn thất nhiệt do động cơ dao cắt đá tạo ra. Tổn thất ở kho chứa đá. Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt. Tổn thất nhiệt do chuyền nhiệt được xác định theo công thức sau: Q1 = Q11 + Q12 + Q13 Q11: Tổn thật nhiệt qua kết cấu bao che của cối đá. Q12: Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của bể nước tuần hoàn. Q13: Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao chê của bình giữ mức a, Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của cối đá. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che cối đá gồm tổn thất qua vách và lắp cối đá. Ở vách đứng, nhiệt truyền từ môi trường không khí bên ngoài vào môi chất lạnh sôi trong cối đá. Ở nắp, nhiệt truyền từ không khí bên ngoài vào bên trong cối đá. Nhiệt truyền qua vách cối đá Q11T = kTDt.h Dt: tkk – t0 tkk: Nhiệt độ không khí bên ngoài, tkk = 250C t0: Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh bên trong, t0 = -250C h: Chiều cao thân cối đá, h = 2,5m kT: Hệ số truyền nhiệt vách đứng của cối . - a1: Hệ số tỏa nhiệt từ không khí bên ngoàilên mặt ngoài cối đá, a1 = 23,3W/m.K - a2: Hệ số tỏa nhiệt khi sôi môi chất mặt trong đá - li: Hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu - di, di+1: Đường kính trong và ngoài của các lớp vật liệu. 1 2 3 4 5 d 1 =660 d 2 = 508 a 1 a 2 D t =460 - d1, d2: Đường kính ngoài cối đá và đường kính trong mặt trong tiếp xúc với môi chất lạnh Hình 3.6.Kết cấu cách nhiệt cối đá vẩy 1. Lớp vỏ vật liệu inox dầy 0,5 mm; 2. Lớp giấy dầu chống thấm 1,5 mm; 3. Lớp cách nhiệt dầy 70 mm; 4. Lớp inox dầy 4 mm; 5. Môi chất lạnh, bề dầy 20 mm Để xác định được di, di+1, d1, d2, phải xác định được đường lớp trong cùng của máy đá, như vậy phải xác định được diện tích yêu cầu của máy đá theo bảng 3 – 11 lấy sơ bộ F = 2,88 m2, chiều cao bên trong của cối đá là ht = 2m F = p.dT.hT Þ dT = F/p.hT = 2,88/3,14.2 = 0,46m d2 = 460 + 8 + 40 = 508 mm = 0,508m Đường kính lớp tiếp theo d3 = 508 +8 = 516 mm Đường kính lớp tiếp theo d4 = 516 + 140 = 656 mm Đường kính lớp tiếp theo d5 = 656 + 3 = 659 mm Đường kính lớp tiếp theo d1 = 659 + 1 = 660 mm · Tính a2. lh: Hệ số dẫn nhiệt của hơi NH3. r: Nhiệt ẩn hóa hơi. rf, rh: Khối lượng riêng của môi chất ở trạng thái lỏng và hơi Các thông số được tính theo nhiệt độ trung bình ttb = 0,5 (tv – ts) - tv: Nhiệt độ cách của inox. - ts: Nhiệt độ sôi của môi chất. ttb = 0,5 ( 25 + 25) = 250C Tra bảng phụ lục 9[7] theo thông số nhiệt độ trung bình ta được lh = 2,275.10-2 kcal/m.hK = 0,026 W/m.K , rh = 7,864 kg/m3, uh = 1,42.10-6m2/s, r = 278,6 kcal/kg = 1166,6 kJ/kg W/m.K kt = 0,753 W /m2.K Q11T = 0,826 (25 + 25) 2,5 = 103,25W = 0,103kW Tổn thất nhiệt qua nắp. Quá trình truyền nhiệt được tính coi như vách phẳng. Q11N = kN. FN(tKKN - tKKT) kN: Hệ số truyền nhiệt của nắp. a1, a2: Hệ số tỏa nhiệt bên ngoài và bên trong cối đá, a1= 23,3W/m2.K, a2 = 7 W/m2.K Cấu trúc nắp như sau: Hai lớp vỏ bằng inox dầy 0,5 mm, l = 22W/m.K Lớp giấy dầu chống thấm dầy 1,5 mm, l = 0,6 W/m.K Lớp cách nhiệt dầy 70 mm, l = 0,03 W/m.K W/m2.K FN: Diện tích lắp cối đá, FN = pd12/4 = tkkN: Nhiệt độ không khí bên ngoài, tkkN = 250C. tkkT: Nhiệt độ bên trong cối đá, tkkT = -30C. Q11N = 0,397 x 0,42 x ( 25 + 3) = 4,67 W Vậy tổng lượng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che của cối đá là: Q11 = 0,103 + 0,0467 = 0,107 kW. b, Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của bể nước tuần hoàn Q12 = kb.Fb.(tKKN – tb ) . tKKN: Nhiệt độ không khí ngoài, tKKN = 250C. tb: Nhiệt độ nước bên trong bể lấy, tb = 30C Fb: Diện tích thành bể nước. Bể nước tuần hoàn có dạng khối hộp độ cao của bể lấy 300mm, các cạnh lớn hơn đường kính ngoài của cối đá 70 mm. Như vậy kích thước bể là 802mm Fb = 4 x 0,802 x 0,3 = 0,96 m2 kb: Hệ số truyền nhiệt từ không khí vào bể nước tuần hoàn a1,a2: Hệ số tỏa nhiệt bên ngoài và bên trong bể nước lên vách bể a1 = 23,3W/m2.K · Tính a2 Nhiệt độ của nước ở bể là 30C, giả sử nhiệt độ của inox tiếp xúc với nước là tw = 50C. Nhiệt độ xác định: Ở nhiệt độ này thông số của nước tra bảng 20 [3] ta được = 56,48.10-2W/m.độ ; = 0,035.10-4 1/độ ; Prm = 12,01 Ở nhiệt độ tb = 3oC thì Prb = 12,425 Tính tiêu chuẩn đồng dạng. (Grm.Pr) = 733392,6 x 12,01 = 8808045 < 109 Vậy Num = Hệ số tỏa nhiệt : W/m2K Cấu trúc bể : Lớp thành bể bằng inox dầy 10 mm, l = 22W/mK Lớp cách nhiệt dầy 50mm, l = 0,03W/mK Lớp bọc ngoài lớp cách nhiệt bằng inox dầy 0,5mm Q12 = 0,58 x 0,96 x (25 – 3 ) = 12,25 W = 0,012 kW c,Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của bình giữ mức Bình giữ mức tách lỏng có cấu tạo khá nhỏ, diện tích bề mặt khoảng 1÷1,5m2, bề ngoài bọc mút cách nhiệt dầy 30 ÷ 50 mm. Do kích thước bình nhỏ lại được bọc cách nhiệt tốt nên tổn thất nhiệt qua bình có thể bỏ qua. Q1 = Q11+Q12 = 0,107 + 0,012 = 0,12 kW Tổn thất nhiệt do làm lạnh nước đá. M: Khối lượng đá sản xuất trong một ngày đêm, M = 10T/ngày q0: Nhiệt lượng làm lạnh 1kg nước đá từ nhiệt độ ban đầu đến khi thành đá q0 = Cpn.t1 + r + Cpđ .êt2ê Cpn: Nhiệt dung riêng của nước, Cpn = 4,186 kJ/kg.K r: Nhiệt ẩn đông đặc, r = 333600J/kg Cpđ: Nhiệt dung riêng của nước đá Cpđ = 2090 J/kg.K t1: nhiệt độ của nước vào, lấy 50C. t2: Nhiệt độ của nước đá, t2 = -50C q0 = 4,186.5 + 333,6 + 2,09.(-5) = 327,34 kJ/kg Q2 = kW Tổn thất nhiệt do động cơ dao cắt đá tạo ra và bơm nước tuần hoàn. Q3 = h. N h: Hiệu suất động cơ, h = 0,8 N: Công suất động cơ, N = 0,37 +0,1 = 0,47 kW Q3 = 0,8.0,47 = 0,376 kW Tổn thất nhiệt ở kho chứa đá. Tổn thất nhiệt ở kho chứa đá chủ yếu do chuyền nhiệt qua kết cấu bao che do độ chênh lệch nhiệt độ. Q4 = k.F.Dt k: Hệ số truyền nhiệt của kho bảo quản đá. a1, a2: Hệ số toả nhiệt của không khí bên ngoài và bên trong kho, a1 = 23,3 W/m2.K, a2 = 8W/m2.K d1 = 100mm, chiều dầy cách nhiệt kho chứa đá, l1 = 0,03W/m.K d2 = 1mm ( 2 lớp) inox, l2 = 22 W/m.K W/m2.K F: Diện tích kết cấu trần, tường, nền kho. 3600Lx3600x2700 F = 3,6x2,7x4 + 3,6x3,6x2 – 3,14x0,732/4 = 64,23 m2 - t1, t2: Nhiệt độ bên ngoài và bên trong kho, t1 = 250C, t2 = 00C Q4 = 028.64,23.25 = 450 W = 0,45 kW Vậy tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho cối đá là: Q05 = 0,12 + 37,9 + 0,376 + 0,45 = 38,846 kW Năng suất lạnh của máy nén là: Q0 = 1,1.38,846 = 42,7 kW 3.2.TÍNH CHỌN MÁY NÉN. 3.2.1.Chọn môi chất lạnh cho hệ thống. Môi chất lạnh thường dùng trong hệ thống lớn là NH3, NH3 tuy có nhược điểm độc hại nhưng có ưu điểm về mặt kinh tế cũng như tính chất nhiệt động, tổn thất áp suất trên đường ống và các cửa van nhỏ vì vậy ta chọn môi chất NH3 cho hệ thống cấp đông , kho và máy đá vẩy. 3.2.2. Các thông số của chế độ làm việc và chọn chu trình lạnh của hệ thống hai cấp 3.2.2.1. Nhiệt độ sôi của môi chất. Bảng 3 – 17. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh ứng với từng hệ thống kho bảo quản, 0C IQF,0C Tủ đông tiếp xúc, 0C Kho chờ đông,0C Cối đá vẩy,0C -33 -40 -40 -7 -25 3.2.2.2. Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất Ta sử dụng thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước kiểu bay hơi. tw2: Nhiệt độ nước ra khỏi dàn ngưng Dtk: Hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, Dtk = 3¸50C tw2 = tw1 + 2¸6 Do nhà máy sử dụng nước thành phố nên nhiệt độ sẽ lấy cao hơn nhiệt độ trung bình năm 30C. Nhà máy xâ y dựng tại Hải Phòng Tra theo bảng 1 – 1[2] ta có ttb = 23,50C tw1 = 23,5 + 3 = 26,50C tw2 = 26,5 +2,5 = 290C tk = 29 + 4 =330C Từ nhiệt độ tk = 330C tra bảng hơi bão hoà NH3 [2] pk = 1,27 MPa 3.2.2.3. Nhiệt độ quá lạnh. Là nhiệt độ môi chất lạnh trước khi đi vào van tiết lưu. Nhiệt độ quá lạnh càng thấp năng suất lạnh càng lớn do đó người ta hạ được nhiệt độ quá lạnh xuống càng thấp càng tốt tql = tw1 + (3÷5) = 26,5 + 4 = 30,50C Nhiệt độ quá nhiệt. Với tủ cấp đông tqn = - 40 + 10 = -300C Với máy đá tqn = -25 + 10 = -150C Với kho lạnh tqn = -33 +10 = -230C Chu trình lạnh Đối với hệ thống cấp đông hai cấp chu trình lạnh là hệ thống được chọn hai cấp bình trung gian có ống xoắn. Môi chất lạnh lỏng quá lạnh trong ống xoắn nhiệt độ không hạ đến nhiệt độ trung gian vì tồn tại hiệu nhiệt độ trao đổi nhiệt không thuận nghịch trong ống xoắn nhiệt độ quá lạnh lớn hơn nhiệt độ trung gian khoảng 50C. Van điều áp lgP h Hình 3.7. Sơ đồ chu trình lạnh. 1a’ – 1a: Quá nhiệt hơi hút ở hệ thống bay hơi – 400C 1b’ – 1b: Quá nhiệt hơi hút ở hệ thống bay hơi – 33 0C 1c’ – 1c: Quá nhiệt hơi hút ở hệ thống bay hơi - 250C 1a – 2”: Nén đoạn nhiệt cấp hạ áp ở - 400C 1b – 2’: Nén đoạn nhiệt cấp hạ áp ở - 330C 1c – 2: Nén đoạn nhiệt cấp hạ áp ở - 250C 3 – 2”; 3 – 2’; 3 – 2: Làm mát hơi quá nhiệt đến hơi bão hoà. 3 – 4 : Nén đoạn nhiệt cấp cao áp 4 – 5’: Làm mát bằng ngưng tụ 5’ – 5: Quá lạnh trong bình ngưng. 5 – 7: Tiết lưu vào bình trung gian hạ áp suất từ pk xuống ptg 5 – 6: Quá lạnh lỏng tại bình trung gian. 6 – 10: Tiết lưu hạ từ pk xuống p0 10a– 1a’; 10b – 1b’; 10c – 1c’: trao đổi nhiệt đẳng áp ở thiết bị bay hơi 3.3.2. Tính chu trình lạnh và chọn máy nén. 3.3.2.1.Tính chu trình lạnh. Ta có: pTG: Áp suất trung gian p0: Áp suất ở thiết bi bay hơi -400C, p0 = 0,072 MPa pk: Áp suất ngưng tụ hệ thống, pk = 1,27 Mpa Mpa Tra bảng hơi bão hoà của NH3 [2] ta được tTG = -90C Chọn nhiệt độ quá lạnh trong ống xoắn là -40C Từ các thông số trên ta tra bảng hơi bão hoà và đồ thi lgP - I của môi chất NH3 ta được các thông số ở bảng dưới đây Bảng 3 – 18. Các thông số đỉm nút của chu trình. Điểm nút t,0C P, MPa h, kJ/kg v, m3/kg 1a’ -40 0,072 1720 1,75 1a -30 0,072 1735 1,8 1b’ -33 0,104 1730 1,2 1b -23 0,104 1745 1,3 1c’ -25 0,15 1740 0,8 1c -15 0,15 1750 0,85 2” 60 0,302 1920 0,53 2’ 50 0,302 1890 0,51 2 40 0,302 1860 0,5 3=8 -9 0,302 1750 0,4 4 90 1,27 1950 0,13 5 30,5 1,27 645 6 -4 1,27 490 7 -9 0,302 645 7’ -9 0,302 490 9 -9 0,302 455 10a -40 0,072 490 10b -33 0,104 490 10c -25 0,15 490 Năng suất lạnh riêng. Năng suất lạnh riêng là năng suất của một kg chất lỏng ở áp suất cao và nhiệt độ cao tạo ra trong quá trình tiết lưu và bay hơi hết trong thiết bị bay hơi thành hơi bão hòa khô ở nhiệt độ bay hơi và áp suất bay hơi. Với hệ thống cấp đông q0 = ia’ – i10a = 1720 – 490 = 1230 kJ/kg Với kho lạnh bảo quản q0 = i1b’ – i10b = 1730 – 490 = 1240 kJ/kg Với máy đá vẩy q0 = i1c’ – i10c = 1745 – 490 = 1255 kJ/kg Với kho chờ đông q0 = i3 – i7’ = 1750 – 490 = 1260 kJ/kg Năng suất lạnh riêng thể tích. Với hệ thống cấp đông kJ/m3 Với kho lạnh kJ/m3 Với máy đá vẩy kJ/m3 Với kho chờ đông kJ/m3 Công nén riêng Cân bằng entanpi ở bình trung gian ta có: m1.h5 + (m3 – m1).h7 + m1.h2 = m3.h3 + m1,h6 Công nén riêng Với hệ thống cấp đông = kJ/kg Với kho lạnh bảo quản kJ/kg Với máy đá vẩy kJ/kg Kho chờ đông kJ/kg Năng suất nhiệt riêng Với hệ thống cấp đông. kJ/kg Với kho lạnh bảo quản. kJ/kg Với máy đá vẩy. kJ/kg kho chờ đông. kJ/kg Tính hạ áp. Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén hạ áp Với hệ thống cấp đông kg/s Với kho lạnh kg/s Với máy đá kg/s Với kho chờ đông Thể tích hút thực tể của máy nén hạ áp Với hệ thống cấp đông m3/s Với kho lạnh m3/s Với máy đá vẩy m3/s Với kho chờ đông Hệ số cấp nén hạ áp l = lc.ltl .lk .lW .lr - lc: Hệ số tính đến thể tích chết - ltl: Hệ số tính đến tổn thất do tiết lưu - lw: Hệ số tính đến tổn thất do hơi hút vào xilanh bị đốt nóng, lw = 0,95 - lr: Hệ số tính đến tổn thất do rò rỉ môi chất qua piston, xilanh. Chọn lr = 0,97 Có thể rút gọn thành. l = li.lw’ lw’ = 0,97.0,95 = 0,92 Với máy nén amoniac m = 0,95¸1,1 chọn m = 1 - c: Tỉ số thể tích chết, c = 0,03 ÷ 0,05 chọn c = 0,04 Þ 0,92 Thường lấy Dp0=5.103 Pa, Dptg=10.103 Pa. Với hệ thông cấp đông: Với kho lạnh bảo quản: Với máy đá vẩy: Với kho chờ đông: Ở kho chờ đông làm việc ở áp suất trung gian và đưa vào bình trung gian nên lHA = 0 Thể tích hút lý thuyết cấp hạ áp Với hệ thống cấp đông: Với kho lạnh bảo quản: Với máy đá vẩy: Công nén đoạn nhiệt. Với hệ thống cấp đông NsHA = m1.l1 = 0,192.(1920 – 1735) = 35,52 kW Với kho lạnh bảo quản. NsHA = m1.l1 = 0,0075.(1890 – 1745) = 1,087 kW Với máy đá vẩy NsHA = m1.l1 = 0,034.(1860 – 1750) = 3,74 kW Kho chờ đông : NsHA = m1.l1 = 0 HIệu suất chỉ thị Với hệ thống cấp đông: Với kho lạnh: Với máy đá vẩy: Với kho chờ đông: Công suất chỉ thị. Với hệ thống cấp đông. Với kho lạnh bảo quản. Với máy đá vẩy: Với kho chờ đông: Công suất ma sát. pms: là áp suất riêng ma sát, pms = 49 ÷ 69 Pa, chọn pms = 59Pa Với hệ thống cấp đông. Với kho lạnh bảo quản: Với máy đá vẩy: kW Với kho chờ đông: Công suất hữu ích NeHA =Ni + Nms Với hệ thống cấp đông: NeHA = 42,28 + 20,06 = 63,34 kW Với kho lạnh bảo quản NeHA = 1,25 + 0,57 = 1,82 kW Với máy đá vẩy NeAH = 4,11 + 1,71= 5,82 kW Với kho chờ đông NeHA = 0 Công suất tiếp điện cấp hạ áp. ηtd: Hiệu suất ctruyền động của khớp, đai ηtd = 0,95 ηel: Hiệu suất động cơ, ηel = 0,85 Với hệ thống cấp đông: kW Với hệ thống kho lạnh bảo quản: kW Với máy đá vẩy: kW Tính cấp cao áp. Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cao áp Với hệ thống cấp đông: kg/s Với hệ thống kho lạnh: kg/s Với máy đá vẩy: kg/s Với kho chờ đông: kg/s Thể tích hút thực tế cấp cao áp. Với hệ thống cấp đông: VttCA= m3.v3 = 0,4.0,25 = 0,1m3/s Với kho lạnh bảo quản: VttCA = 0,4.0,0095 = 0,0038 m3/s Với máy đá vẩy: VttCA = 0,4.0,042 = 0,017 m3/s Với kho chờ đông: VttCA = 0,4.0,002 = 0,0008 m3/s Hệ số cấp của cấp cao áp. Thể tích hút lý thuyết cao áp. Với hệ thống cấp đông: m3/s Với kho lạnh bảo quản: m3/s Với máy đá vẩy: m3/s Với kho chờ đông: Công nén đoạn nhiệt cấp cao áp Với hệ thống cấp đông: kW Với kho lạnh bảo quản: kW Với máy đá vẩy: kW Với kho chờ đông: kW Hiệu suất chỉ thị cấp cao áp. Công suất chỉ thị cấp cao áp. Với hệ thống cấp đông: kW Với kho lạnh bảo quản: kW Với máy đá vẩy: kW Với kho chờ đông: kW Công suất ma sát cao áp. Với hệ thống cấp đông: NmsCA =VttCA .pms = 0,1.59 = 5,9 kW Với kho lạnh bảo quản: NmsCA = 0,0038.59 = 0,22 kW Với máy đá vẩy: NmsCA = 0,017.59 = 1,003 kW Với kho chờ đông: NmsCA = 0,0008.59 = 0,047 kW Công suất hữu ích. Với hệ thống cấp đông: NeCA = Ni +Nms = 58,5 + 5,9 = 64,4 kW Với kho lạnh bảo quản: NeCA = 2,23 + 1,9 = 4,13 kW Với máy đá vẩy: NeCA = 10 +8,4 = 18,4 kW Với kho chờ đông: NeCA = 0,47 + 0,047 = 0,52 kW Công suất tiếp điện cấp cao áp. Với hệ thống cấp đông: kW Với kho lạnh bảo quản: kW Với máy đá vẩy: kW Với kho chờ đông: kW Tổng công suất điện cấp hạ áp và cao áp. Với hệ thống cấp đông: Nel = 77,2 + 80 = 157,2 kW Với kho lạnh bảo quản: Nel = 5,1 + 2,25 = 7,35 kW Với máy đá vẩy: Nel = 7,2 +23 = 30,2 kW Với kho chờ đông: Nel = 0,64 kW Công suất động cơ lắp đặt. Để cho máy nén hoạt động an toàn, công suất động cơ lắp đặt phải lớn hơn công suất tiếp điện, do đó ta nhân thêm hệ số an toàn k. Với hệ thống cấp đông: NĐC = 1,3.157,2 = 204,3kW Với kho lạnh bảo quản: NĐC = 1,8.7,35 = 13,23 kW Với máy đá vẩy: NĐC = 1,5.30,2 = 45,3 kW Với kho chờ đông: NĐC = 1,9.0,64 = 1,22 kW 3.3.2.2. chọn máy nén Máy nén được sử dụng trong hệ thống là máy nén piston MYCOM sản xuất tại Nhật Bản. Máy nén được chọn theo thể tích hút, theo tính thể tích hút của máy nén các loại ở trên thì đối với hệ thống cấp đông ta chọn loại có tỉ lệ xilanh cao áp và thấp áp là 1:3 còn kho lạnh bảo quản (ở đây kho chờ đông quá nhỏ nên ta chọn chung với kho lạnh) và máy đá vẩy là 1: 2. Tổng thể tích hút cao áp và thấp áp của hệ thống: Với hệ thống cấp đông: Vlt = 0,45 + 0,126 = 0,576 m3/s Với kho lạnh và chờ đông Vlt = 0,012+0,006 = 0,018 m3/s Với máy đá vẩy: Vlt = 0,034 + 0,021 = 0,055 m3/s Theo bảng 7 – 3 [2] ta chọn máy nén như sau: Chọn 3 máy nén loại N124B cho hệ thống cấp đông, các thông số như sau: Bảng 3 – 19. Thông số máy nén của hệ thống cấp đông. STT Các thông số Đặc tính 1 Ký hiệu N124B 2 Số xilanh 12+4 3 Kích thước piston và khoảng chạy 130x100 4 Tốc độ quay 870vòng/phút 5 Thể tích quét 1108,6m3/h 6 Năng suất lạnh 129kW 7 Công suất dầu trục 79 Kiểm tra lại với năng suất lạnh yêu cầu thấy chấp nhận được, công suất đông cơ máy N124B có thể chọn là NĐC ≥1/3.236 = 78,6 kW Vậy ta chọn động cơ có công suất ≥80kW. Chọn một máy nén N42A cho các kho và một máy nén N42A cho máy đá vẩy Theo bảng 7 – 3 [2] ta chọn máy nén kho lạnh bảo quản như sau: Bảng 3 – 20.Thông số máy nén kho lạnh. STT Các thông số Đặc tính 1 Ký hiệu N42A 2 Số xilanh 4+2 3 Kích thước piston và khoảng chạy 95´76 4 Tốc độ vòng quay 1000vòng/phút 5 Thể tích quét 193,9 m3/h 6 Năng suất lạnh( theo nhiệt độ sôi) 22,4 kW 7 Công suất đầu trục 14 Kiểm tra lại với năng suất lạnh yêu cầu thấy chấp nhận được, công suất động cơ máy N42A chọn bằng 22kW Theo bảng 7 – 3 [2] ta chọn máy nén cho máy đá vẩy như sau: Bảng 3 -21. Thông số máy nén đá vẩy STT Các thông số Đặc tính 1 Ký hiệu N42A 2 số xilanh 4+2 3 Kích thước piston và khoảng chạy 95x76 4 Tốc độ vòng quay 1200vòng/phút 5 Thể tích quét 232,7 6 Năng suất lạnh( theo nhiệt độ sôi) 46kW 7 Công suất đầu trục 21,1 Kiểm tra lại với năng suất lạnh yêu cầu thấy chấp nhận được, công suất động cơ máy N42A là 45,3kW. Chọn ≥ 50kW. 3.3.2.3. Tính nhiệt thải ra ở thiết bị ngưng tụ. Nhiệt lượng ở thiết bị ngưng tụ là nhiệt lượng mà nước và gió làm mát lấy đi để môi chất ngưng tụ, tính nhiệt ở thiết bị ngưng tụ để tính công suất của thiết bị ngưng tụ. Qk = ∑Q0 +Ns Trong đó: Q0: Năng suất lạnh của máy nén Ns: Công nén đoạn nhiệt, xác đinh như sau: Ns = Nehe Ne: Công suất đầu trục he: Hiệu suất hiệu dụng [8] chọn he = 0,65 Với hệ thống cấp đông: Qk = 129.3+ 0,65.79.3 = 541 kW Với kho lạnh bảo quản: Qk = 22,4 + 0,65.14 = 31,5 kW Với máy đá vẩy: Qk = 42,7 + 0,65.21,1 = 56,4 kW 3.3.TÍNH CHỌN THIẾT BỊ. 3.3.1.Tính chọn thiết bị ngưng tụ. 3.3.1.1.Vai trò thiết bị ngưng tụ. Thiết bị ngưng tụ có nhiệm vụ: khi máy nén nén môi chất từ trạng hơi báo hòa thành hơi quá nhiệt và được thiết bị ngưng tụ làm môi chất chuyển sang trạng thái lỏng. Thiết bị ngưng tụ có ảnh hưởng đến áp suất và nhiệt độ của chu trình lạnh do đó ảnh hưởng đến hiệu quả và độ an toàn của hệ thống. Khi thiết bị ngưng tụ làm việc kém hiệu quả thì các thông số của hệ thống sẽ bị thay đổi theo chiều hướng xấu như: Năng suất lạnh hệ thống giảm, tổn thất tiết lưu tăng. Nhiệt độ cuối quá trình nén tăng. Công nén tăng, động cơ có thể quá tải. Độ an toàn giảm do áp suất phía cao tăng, rờle HP có thể tác động dừng máy nén… Nhiệt độ cao ảnh hưởng đến độ nhớt của dầu, dẫn tới cháy dầu… 3.3.1.2.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị ngưng tụ o 3 Cấu tạo. Hình 3.8. Cấu tạo dàn ngưng 1. Bơm nước tuần hoàn; 2. Quạt gió; 3. Thiết bị chắn nước; 4. Vòi phun nướ