Thiết kế hệ máy phòng lạnh tôm đông đóng khay

Q4 + Q5 (II-75) Q1 : dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh. Q2 : dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh. Q3 : dòng nhiệt từ bên ngoài do thông gió buồng lạnh. Q4 : dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh. Q5 : dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi hô hấp. 2.4.1.1. Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1. Theo công thức Q1 = Q11 + Q12 (II-77) Q11: dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ. Q12: dòng nhiệt qua tường bao và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời. 1. Tính Q11: Q11 = kt * F * (t1 – t2) (II-77) kt: hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che, w/m2k. F : diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m2. t1 : nhiệt độ môi trường bên ngoài, 0C t2 : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C 2. Tính Q12. Bề mặt tường ngoài và mái kho chịu ảnh hưởng trực tiếp của bức xạ mặt trời thì dòng nhiệt do bức xạ mặt trời được tính như sau: Q12 = kt *F*Dt12 (II - 78) kt: hệ số truyền nhiệt thực của vách ngoài. F : diện tích nhận bức xạ trực tiếp của mặt trời. Dt12 : hiệu nhiệt độ dư. Bảng kết quả tính toán Q1 của buồng kết đông sản phẩm ở nhiệt độ t2 = - 350C. Bao che K F m2 t10C Dt Q11W Dt12 Q12W Q1W Trần 0.20 16.32 30 65 212.16 19 62 Tường ngoài 0.19 16.32 30 65 201.55 6 18 Tường ngăn 0.28 14.4 -5 30 120.96 Tường ngăn 0.28 14.4 -25 10 40.32 Tường ngăn 0.28 10.2 12 47 134.23 Nền 0.20 16.32 5 40 130.56 Cộng 840 80 920 2.4.1.2. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra Q3. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi xử lý đông lạnh. h1: entanpi của sản phẩm trước khi xử lý lạnh, h1 = 240 (t1 = 100C). h2: entanpi của sản phẩm sau khi xử lý lạnh, h2 = 5 (t1 = -180C). M: khối lượng sản phẩm nhập vào buồng trong 1 ngày, M = 5 tấn/ngày. Vậy Q21 = 13.6 kW. Dòng nhiệt toả do bao bì sản phẩm toả ra. (II-84). Mb: khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm. Mb = 5% khối lượng hàng = 0.05 tấn/ngày đêm. Cb: nhiệt dung riêng của bao bì, Cb = 1.46 kJ/kg k (II - 84). t1,t2: nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh của bao bì, t1 = 370C, t2 = - 350C. Vậy Q2b = 0.25 w. Dòng nhiệt toả ra trong kho lạnh đông Q2 = 13.85 kw. 2.4.1.3. Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q3. Do buồng kết đông không có thông gió cho nên Q3 = 0 2.4.1.4. Các dòng nhiệt chiếu sáng buồng. 1. Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng. Q41 = A*F (II- 86). A: nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng 1m2 diện tích buồng hoặc nền. Đối với buồng bảo quản A = 1.2 w/m2. F: diện tích buồng, m2. 2. Dòng nhiệt do người toả ra. Theo công thức: Q42 = 350 *n (II – 86) n: số người làm việc trong buồng. 350: lượng nhiệt người làm việc thải ra khi làm việc nặng nhọc, 350 w/người. 3. Dòng nhiệt do các động cơ điện. Q43 = 1000 *N *h (II – 87) N: công suất động cơ điện, kw. h: hiệu suấ động cơ. 4. Dòng nhiệt khi mở cửa. Q44 = B*F (II – 87) B: dòng nhiệt riêng khi mở cửa, w/m2. F: diện tích buồng, m2. Dòng nhiệt vận hành: Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 (II – 88) Dòng nhiệt vận hành của kho lạnh đông sản phẩm. Q41 = A*F = 1.2 * 12 = 14.4 w. Q42 = 350*n = 350 * 2 = 700 w. Q43 = 1000*N*h = 1000 * 1*0.96 = 960 w. Q44 = B*F = 32*12 = 384 w. Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 = 2.06kw. 2.4.1.5. Dòng nhiệt hô hấp Buồng bảo quản lạnh đông sản phẩm không có hô hấp do đó Q5 = 0. 2.4.2. Tính nhiệt kho bảo quản đông. Nhiệt độ bên ngoài kho bảo quản đông nguyên liệu là t1 = 37.20C Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q được xác định bằng biểu thức: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q2 (II-75) Q1 : dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh. Q2 : dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh. Q3 : dòng nhiệt từ bên ngoài do thông gió buồng lạnh. Q4 : dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh. Q5 : dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi hô hấp. 2.4.2.1. Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1. Bao che K F m2 t10C Dt Q11W Dt12 Q12W Q1W Trần 0.20 46.55 30 55 512.05 19 117 Tường ngoài 0.19 63.84 30 55 667.13 6 73 Tường ngăn 0.19 33.6 30 55 351.12 10 63 Tường ngăn 0.28 14.4 -35 -10 Tường ngăn 0.28 6.6 12 37 68.38 Nền 0.20 46.55 5 40 279.3 Cộng 1787 313 2100 2.4.2.2. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra Q2. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi xử lý lạnh được tính theo biểu thức: (II-80) Q21: dòng nhiệt do sản phảm toả ra, kw. i1, i2: entanpi của sản phẩm trước và sau khi xử lý lạnh, kJ/kg. M: công suất buồng lạnh hoặc lượng hàng nhập vào buồng bảo quản lạnh đông, tấn/ngày đêm. Lượng nguyên liệu nhập vào bảo quản đông M = 5 tấn/ngày. Nhiệt độ sản phẩm nhập vào buồng t1 =-180C, i1 = 5kJ/kg. Nhiệt độ sản phẩm ra khỏi buồng t2 = -200C, i2 = 0 kJ/kg. Dòng nhiệt do nguyên liệu toả ra Q21 = 0.3 kw. 2.4.2.3. Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q3. Kho bảo quản đông khong có thông gió nên Q3 = 0 2.4.2.4. Các dòng nhiệt vận hành Q4. Dòng nhiệt vận hành của kho bảo quản lạnh đông sản phẩm: Q41 = A*F = 1.2 * 36 = 43.2 w. Q42 = 350*n = 350 * 2 = 700 w. Q43 = 1000*N*h = 1000 * 1*0.96 = 960 w. Q44 = B*F = 22*36 = 792w. Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 = 2.5kw. 2.4.2.5. Dòng nhiệt hô hấp Buồng bảo quản đông không có hô hấp nên Q5 = 0. 2.4.3. Tính nhiệt kho mát. Tính tương tự đối với buồng kết đông. Nhiệt đọ bên ngoài kho mát là t1 = 37.20C. Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q được xác định bằng biểu thức : Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 (II-75) Q1 : dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh. Q2 : dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh. Q3 : dòng nhiệt từ bên ngoài do thông gió buồng lạnh. Q4 : dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh. Q5 : dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi hô hấp. 2.4.3.1. Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1. Bảng kết quả tính Q1 của kho lạnh nguyên liệu ở nhiệt độ t2 = -50C. Bao che K F m2 t10C Dt Q11W Dt12 Q12W Q1W Trần 0.20 18 30 65 126 19 67 Tường ngoài 0.19 18 30 35 120 6 20 Tường ngoài 0.19 23.04 30 35 154 10 43 Tường ngăn 0.28 14.4 -35 -30 Tường ngăn 0.28 11.25 12 17 54 Nền 0.20 18 5 10 36 Cộng 490 130 620 2.4.3.2. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra Q2. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi xử lý lạnh được tính theo biểu thức: (II-80) Q21: dòng nhiệt do sản phảm toả ra, kw. i1, i2: entanpi của sản phẩm trước và sau khi xử lý lạnh, kJ/kg. M: công suất buồng lạnh hoặc lượng hàng nhập vào buồng bảo quản lạnh đông, tấn/ngày đêm. Lượng nguyên liệu nhập vào bảo quản mát M = 5 tấn/ngày. Nhiệt độ sản phẩm nhập vào buồng t1 50C, i1 = 200kJ/kg. Nhiệt độ sản phẩm ra khỏi buồng t2 = -20C, i2 = 110 kJ/kg. Dòng nhiệt do nguyên liệu toả ra Q21 = 5.2 kw. 2.4.3.3. Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q3 (Q3 =0). 2.4.3.4. Các dòng nhiệt vận hành Q4. Dòng nhiệt vận hành của kho bảo quản mát: Q41 = A*F = 1.2 * 12 = 14.4 w. Q42 = 350*n = 350 * 2 = 700 w. Q43 = 0. Q44 = B*F = 29*12 = 348w. Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 = 1.1kw. 2.4.3.5. Dòng nhiệt do hô hấp. Q5 = 0 2.4.4. Tính nhiẹt phòng chế biến. Nhiệt độ bên ngoài phòng chế biến là t1 = 37.20C. Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q được xác định bằng biểu thức: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 (II-75) Q1 : dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh. Q2 : dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh. Q3 : dòng nhiệt từ bên ngoài do thông gió buồng lạnh. Q4 : dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh. Q5 : dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi hô hấp. 2.4.4.1. Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1. Bảng kết quả tính Q1 của phòng chế biến ở nhiệt độ t2 = 150C. Bao che K F m2 t10C Dt Q11W Dt12 Q12W Q1W Trần 0.41 105 30 15 646 19 818 Tường ngoài 0.49 126.4 30 15 297 6 372 Tường ngoài 0.49 54.4 30 15 400 6 267 Nền 0.48 105 15 0 Cộng 1973 1457 3430 2.4.4.2. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra Q2 (Q2 = 0). 2.2.4.3. Dòng nhiệt do thông gió phòng chế biến (Q3 = 0). 2.4.4.4. Các dòng nhiệt vận hành Q4. Dòng nhiệt vận hành của phòng chế biến. Q41 = A*F = 4,5 * 90 = 405 w. Q42 = 350*n = 350 * 25 = 8750 w. Q43 = 1000*N*h = 1000 * 4 = 4000 w. Q44 = B*F = 38*90 = 3420w. Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 = 16kw. 2.4.4.5. Dòng nhiệt hô hấp Kho bảo quản mát không có hô hấp nên Q5 = 0. Bảng tổng hợp kết quả tính nhiệt dây chuyền sản xuất. Buồng Q1 (kw) Q2 (kw) Q3 Q4 (kw) Q5 Q0 (kw) Buồng kết đông 0.92 13.85 2.06 16.8 Buồng bảo quản đông 2.1 0.3 2.5 4.9 Buồng mát 0.62 5.2 1.1 6.9 Phòng chế biến 3.43 16 19.4 Đối với kho bảo quản đông sản phẩm và kho mát thì phải làm việc liên tục 24 giờ trong ngày. Để tăng tuổi thọ hoạt động của máy móc thiết bị thì cần phải giảm thời gian hoạt động của máy trong ngày nhưng vẫn đảm bảo chế độ nhiệt trong buồng theo yêu cầu công nghệ. Ta chọn thời gian làm việc của hệ thống là 16 giờ trong ngày. Vậy công suất lạnh của kho bảo quản đông và kho mát là : Q0II = 7.35kw. Q0III = 10.35kw. 2.5. Tính toán chu trình lạnh. Do phân xưởng đông lạnh được chia thành nhiều công đoạn khác nhau, để tránh tổn thất năng lượng cũng như chủ động trong quá trình sản xuất, do đó ta chọn 4 tổ máy lạnh. * 1 tổ phục vụ cho buồng kết đông. * 1 tổ phục vụ cho kho bảo quản đông và kho bảo quản mát. * 1 tổ phục vụ thiết bị điều hoà không khí cho dây chuyền sản xuất. Mặt khác, tránh tổn thất năng lượng khi thiết bị băng chuyền lạnh đông nhanh và kho bảo quản làm việc trong trường hợp không đủ nguyên liệu thì hệ thống tự động điều chỉnh công suất cho phù hợp. Do vậy khi tính toán thiết kế hệ thống lạnh, ta phải thiết kế sao cho hệ thống tự động điều chỉnh công suất từ 25%, 50%, 75% và 100%. 2.5.1. Chọn các thông số của chế độ làm việc. Chế độ làm việc của hệ thống lạnh được đặc trưng bằng 4 nhiệt độ sau: Nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh :t0. Nhiệt độ ngưng tụ của tác nhân lạnh :tN. Nhiệt độ của lỏng trứơc van tiết lưu :t1. Nhiệt độ hơi hút về máy nén :th. 2.5.1.1.Nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh. Nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh t0 phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh. to = tb - Dto (II – 157) tb: nhiệt độ buồng lạnh. Dto: hiệu nhiệt độ yêu cầu. Đối với dàn bay hơi trực tiếp Dto = 8 á 130C. 2.5.1.2. Nhiệt độ ngưng tụ. Nhiệt độ ngưng tụ tN phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ. Nếu thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước. tN = tn2 + DtN (II-158) tn2: nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng. DtN: hiệu nhiệt đọ ngưng tụ yêu cầu, DtN = 100C. Nhiệt độ nước đầu vào và đầu ra chênh nhau 2 á60C và phụ thuộc vào kiểu bình ngưng tn2 = tn1 + (2 á6)0C. tn1: nhiệt độ nước vào bình ngưng. chọn nhiệt độ nước vào bình ngưng tn1 = 33+C. 2.5.1.3. Nhiệt độ của lỏng trước van tiết lưu. Nhiệt độ của lỏng trước van tiết lưu t1 càng thấp năng suất càng lớn, vì vậy người ta cố gắng hạ nhiệt độ lạnh thêm xuống càng thấp càng tốt. Tuy nhiên: t1 = tn1 +(3 á5)0C (II159) Ngày nay, do thiết bị lạnh thêm làm cho máy lạnh thêm cồng kềnh, tiêu tốn vật tư tăng, giá thành mà hiệu quả đem lại không cao, các máy lạnh hầu như không còn trang thiết bị lạnh thêm. 2.5.1.4. Nhiệt độ hơi hút về máy nén. Nhiệt độ hơi hút trước khi vào máy nén bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của tác nhân. Để đảm bảo máy nén khônghút phải lỏng, ta bố trí bình tách lỏng và phải đảm bảo hơi hút về máy nén nhất thiết phải là hơi quá nhiệt. Đối với máy nén freôn do nhiệt độ cuối tầm nèn thấp nên độ quá nhiệt hơi hút có thể chọn rất cao. Với tác nhân lạnh R22, nhiệt độ hơi hút cao hơn nhiệt độ khoảng 250C. th = t0 + 250C. bảng kết quả tính toán các thông số làm việc. Buồng tb Dto to tn1 Dtn tn2 DtN tN Dt1 t1 Dth th1 Kết đông -35 10 -45 33 4 37 6 43 4 37 25 -20 BQ sản phẩm -25 10 -35 33 4 37 3 40 4 37 25 -10 BQ mát -5 10 -15 33 4 37 3 43 4 37 25 10 Phòng SX 20 10 10 33 4 37 3 43 4 37 25 0 2.5.2. Chọn tác nhân lạnh. Tác nhân lạnh là 1hoá chất được nạp vào hệ thống máy lạnh để nó thực hiện chu trình lạnh. Những yêu cầu chủ yếu đối với tác nhân lạnh là: dễ kiếm, rẻ tiền, có năng suất lạnh riêng theo thể tích lớn, không độc hại đối với con người, không phá huỷ vật tư máy móc thiết bị, không được làm giảm chất lượng sản phẩm Có rất nhiều các loại tác nhân lạnh như amoniắc, frêon. * Đối với amoniắc – NH3: là một trong những tác nhân được sử dụng rộng rãi nhất. Ưu điểm của NH3 là: có năng suất lạnh riêng lớn nên thuận lợi cho việc thiết kế hệ thống máy lạnh với công suất lớn và vừa. Nhiệt độ bay hơi thấp, hệ số truyền nhiệt lớn, dễ phát hiện sự rò tác nhân ra ngoài (do có mùi khai) và là hợp chất rẻ tiền. Tuy nhiên cũng có những nhược điểm: rất độc, dễ cháy, dễ nổi, ăn mòn mạnh đồng và hợp kim của đồng, trừ đồng phốt pho. * Đối với frêon: frêon là sản phẩm thu được từ hợp chất của hydrô và cacbon bằng cách thay thế nguyên tử hydrô bằng nguyên tử flo hoặc clo. Ưu điểm của frêon: khối lượng phân tử lớn, nhiệt độ cuối của quá trình thấp nên thuận tiện cho máy lạnh có thiết bị hoàn nhiệt. Với máy lạnh frêon không cần dùng thiết bị tách lỏng và bình trung gian vì đã sử dụng thiết bị hoàn nhiệt nên máy không cồng kềnh. Nhược điểm chính của frêon: năng suấ lạnh riêng thấp nên lưu lượng tác nhân tuần hoàn trong máy lớn, không tiện cho máy có công suất lạnh lớn. Hệ số truyền nhiệt nhỏ nên bề mặt truyền nhiẹt của thiết bị trao đổi nhiệt phải lớn. Dễ thấm qua khe hở nhỏ nên khó phát hiện chỗ rò. Frêon không hoà tan nước, lượng nước có trong frêon chỉ được phép 0.002%. Nếu trong fêon có lượng nước quá giới hạn trên thì sẽ dẫn tới van tiết lưu. Tuy nhiên để bảo đảm an toàn thực phẩm, ta chọn tác nhân lạnh là frêon. 2.5.3. Tính toán chu trình lạnh cho buồng kết đông. Nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh :t0 = - 450C. Nhiệt độ ngưng tụ của tác nhân lạnh :tN = - 430C. Nhiệt độ của lỏng trứơc van tiết lưu :t1 = 370C. Nhiệt độ hơi hút về máy nén :th = -200C. Theo bảng hơi bão hoà R22 (IV –51) ta có: po (to = -450C) = 0.083 Mpa. PN (tN = 430C) = 1.646 Mpa. Vậy tỉ số nén pN/p0 = 19.83 >8. Vì tỷ số nén lớn hơn 8 do đó ta phải chọn máy nén 2 cấp. 2.5.3.1. Chu trình máy lạnh nén hơi 2 cấp sử dụng 1 chế độ nhiệt. 2.5.3.1.1. Nguyên lý – cấu tạo – hoạt động và các quá trình của máy lạnh nén 2 cấp. Các quá trình: * 1-2 nén đoạn nhiệt cấp thấp áp. * 2-3 làm mát hơi nén lần một. * 3-4 nén đoạn nhiệt cấp cao áp. * 4-5 làm mát và ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ. * 5-6 tiết lưu đẳng entanpi từ áp suất ngưng tụ xuống áp suất trung gian. * 7-8 tiết lưu đẳng entanpi từ áp suất trung gian xuống áp suất bay hơi. Quá trình hoạt động của hệ thống máy lạnh nén 2 cấp. Hơi tác nhân lạnh ở bình tách lỏng BTL được máynén thấp áp MN1 hút vào và nén từ trạng thái 1 có áp suất po và nhiệt độ t0 lên trạng thái 2 có áp suất trung gian ptg và nhiệt độ cao t2, sau đó được đẩy vào bình trung gian BTG. Miệng ống đẩy sục xuống dưới mức lỏng do đó hơi được làm mát đến trạng thái bão hoà. Hơi ở trạng thái 3 có nhiệt độ ttg và áp suất ptg được máy nén cao áp MN2 hút và nén lên trạng thái 4 có áp suất ngưng tụ pN và nhiệt độ cao t4 rồi được đẩy vào thiết bị ngưng tụ. Trong thiết bị ngưng tụ, hơi được làm mát và ngưng tụ lại thành lỏng nhờ thải nhiệt cho nước làm mát, sau đó đưa qua van tiết lưu VTL1 vào bình trung gian. Phần hơi hình thành sau tiết lưu được máy nén cao áp hút về còn phần lỏng đi vào van tiết lưu VTL2 để vào bình tách lỏng. Tại bình tách lỏng, phần lỏng ở trạng thái 9 có áp suất p0, nhiệt độ t0 đi vào thiết bị bay hơi. Trong thiết bị bay hơi, tác nhân lỏng bay hơi thu nhiệt của môi trường, sau đó quay trở lại tách lỏng. Phần hơi ở bình tách lỏng có trạng thái 1 được máy nén thấp áp hút về. Như vậy vòng tuần hoàn của tác nhân lạnh R22 đã khép kín. 2.5.3.1.2. Xác định chu trình của máy lạnh nén 2 cấp. 1. Thông số trạng thái của các điểm nút của chu trình. Ta có áp suất ngưng tụ pN (tN = 430C) = 1.646 MPa. áp suất bay hơi p0 (t0 =-450C) = 0.083 MPa. áp suất trunggian MPa. Tra bảng áp suất hơi bão hoà R22 ta có ttg = -90C. Thông số trạng thái của các điểm nút chu trình được xác định trên đồ thị lgp-h của R22 và trong bảng áp suất hơi bão hoà R22, ta có bảng sau: Điểm nút T,0C p,MPa i, kJ/kg V,m3/kg Trạng thái 1 -45 0.083 586 0.256 Hơi bão hoà 2 25 0.37 625 - Hơi quá nhiệt 3 -9 0.37 600 0.063 Hơi bão hoà 4 61 1.646 641 - Hơi qúa nhiệt 5 40 1.646 454 - Lỏng bão hoà 5’ -8 1.646 454 - Lỏng 6 -9 0.37 454 - Hơi ẩm 6’ -45 0.083 389 - Lỏng bão hoà 7 -9 0.37 389 - Hơi ẩm 8 -45 0.083 336 - Lỏng bão hoà 2. Năng suất lạnh riêng. qo = i1 – i6’ = 586 – 389 = 197 kJ/kg (II – 189) 3. Năng suất riêng của thể tích. kJ/m3 (II-189) 4. Công nén riêng. A1,A2: Công nén riêng thấp áp và cao áp. A1 = i2 – i1 = 625 – 568 = 39 kJ/kg. A2 = i4 – i3 = 641 – 600 = 41kJ/kg. 2.5.3.2. Tính nhiệt máy lạnh nén 2 cấp. 2.5.3.2.1. Tính toán cấp thấp áp. Năng suất lạnh Q0 ở cấp thấp áp đã được xác định qua tính nhiệt buồng kết đông. Năng suất lạnh Q0 = 16.8 kw 1. Năng suất lạnh riêng q0 = 197 kJ/kg. 2. Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén thấp áp. kg/s. 3. Thể tích hút lực thực tế của máy nén thấp áp. Vtt1 = G2*V1 = 0.086 *0.256 = 0.022 m3/s (II-192) 4 Hệ số cấp máy nén. (II-193) c: tỷ số thể tích chết, chọn c = 0.04 Đối với máy nén freon m =1, lấy Dpo = Dptg= 0.01 MPa. thể tích hút lý thuyết. (II-193) 6. Công nén lý thuyết. Nlt1 = G2*A1 = 0.086*39 = 3.36 kw. 7. Hiệu suất chỉ thị. (II-170) Trong đó b = 0.001 8. Công suất chỉ thị. kw. 9 . Công suất ma sát. Nms = Vtt1*pms = 0.022*60=1.32 kw. Pms: áp suất ma sát riêng. 10. Công suất hữu ích trên trục máy nén. Ne = Ni + Nms = 3.36 + 1.32 = 4.68 kw. 11. Công suất điện kw (II-193) htd: hiệu suất truyền động, htd = 0.95. hel: hiệu suất động cơ, hel = 0.96. 2.5.3.2.2. Tính toán cấp cao áp. 1. Lượng bay hơi để làm nguội từ điểm 2 xuống điểm 3. kg/s. kg/s. 2. Lưu lượng thực tế qua máy nén cao áp. G= G2 + G’1 + G’’1 = 0.086 + 0.015 + 0.038 = 0.139 kg/s. 3. Thể tích hút thực tế của máy nén cao áp. Vtt2 = G*V3 =0.139*0.063 = 0.0088 m3/s (II-192) 4. Hệ số cấp máy nén. (II-193) c: tỷ số thể tích chết, chọn c = 0.04 Đối với máy nén freôn m =1, lấy DpN = Dptg= 0.01 MPa. 5. Thể tích hút lý thuyết. (II-193) 6. Công nén lý thuyết cao áp. Nlt1 = G*A2 = 0.139*41 = 5.7 kw. 7. Hiệu suất chỉ thị. (II-170) Trong đó b = 0.001 8. Công suất chỉ thị. kw. 9 . Công suất ma sát. Nms = Vtt2*pms = 0.0088*60 =0.528 kw. 10. Công suất hữu ích trên trục máy nén. Ne = Ni + Nms = 6.786 + 0.528 = 7.31 kw. 11. Công suất điện kw (II-193) 12. Tổng công suất cao áp và thấp áp. N= Nel1 + Nel2 = 5.13 + 8.02 = 15.15 kw. 13. Nhiệt thải ra ở bình ngưng. QN =G*A3 = G*(i4- i5) = 0.139 *(641-454) = 25.99 kw. Tính thêm tổn thất nhiệt ta có nhiệt thải ra ở bình ngưng. QNtt =QN + (Ni – Nlt2)CA = 27.08 kw. QHN= G2 (i5 –i5’) = 0.086454 – 389) = 5.59 kw. 14. Hệ số lạnh lý thuyết. 2.5.4. Tính toán chu trình lạnh cho buồng bảo quản đông và buồng bảo quản mát. Nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh :t0 = - 350C. Nhiệt độ ngưng tụ của tác nhân lạnh :tN = 400C. Nhiệt độ của lỏng trước van tiết lưu :t1 = 370C. Nhiệt độ hơi hút về máy nén :th = -100C. Theo bảng hơi bão hoà R22 (IV –51) ta có: po (to = -350C) = 0.133 Mpa. PN (tN = 430C) = 1.530 Mpa. Vậy tỉ số nén pN/p0 = 11.50 >8. Vì tỷ số nén lớn hơn 8 do đó ta phải chọn máy nén 2 cấp. 2.5.4.1. Chu trình máy lạnh nén hơi 2 cấp sử dụng 2 chế độ nhiệt. 2.5.4.1.1. Nguyên lý – cấu tạo- hoạt động và các quá trình của máy nén 2 cấp. Các quá trình: * 1-2 nén đoạn nhiệt cấp thấp áp. * 2-3 làm mát hơi nén lần một. * 3-4 nén đoạn nhiệt cấp cao áp. * 4-5 làm mát và ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ. * 5-6 tiết lưu đẳng entanpi từ áp suất ngưng tụ xuống áp suất trung gian. * 7-8 tiết lưu đẳng entanpi từ áp suất trung gian xuống áp suất bay hơi. Quá trình hoạt động của hệ thống máy lạnh nén 2 cấp. Hơi tác nhân lạnh ở bình tách lỏng BTL được máynén thấp áp MN1 hút vào và nén từ trạng thái 1 có áp suất po và nhiệt độ t0 lên trạng thái 2 có áp suất trung gian ptg và nhiệt độ cao t2, sau đó được đẩy vào bình trung gian BTG. Miệng ống đẩy sục xuống dưới mức lỏng do đó hơi được làm mát đến trạng thái bão hoà. Hơi ở trạng thái 3 có nhiệt độ ttg và áp suất ptg được máy nén cao áp MN2 hút và nén lên trạng thái 4 có áp suất ngưng tụ pN và nhiệt độ cao t4 rồi được đẩy vào thiết bị ngưng tụ. Trong thiết bị ngưng tụ, hơi được làm mát và ngưng tụ lại thành lỏng nhờ thải nhiệt cho nước làm mát, sau đó đưa qua van tiết lưu VTL1 vào bình trung gian. Phần hơi hình thành sau tiết lưu được máy nén cao áp hút về còn phần lỏng đi vào van tiết lưu VTL2 để vào bình tách lỏng. Tại bình tách lỏng, phần lỏng ở trạng thái 9 có áp suất p0, nhiệt độ t0 đi vào thiết bị bay hơi. Trong thiết bị bay hơi, tác nhân lỏng bay hơi thu nhiệt của môi trường, sau đó quay trở lại tách lỏng. Phần hơi ở bình tách lỏng có trạng thái 1 được máy nén thấp áp hút về. Như vậy vòng tuần hoàn của tác nhân lạnh R22 đã khép kín. 2.5.4.1.2. Xác định chu trình của máy lạnh nén 2 cấp. 1. Thông số trạng thái của các điểm nút của chu trình. Ta có áp suất ngưng tụ pN (tN = 400C) = 1.530 MPa. áp suất bay hơi p0 (t0 =-350C) = 0.133 MPa. Nhiệt độ trung gian: ttg = -150C. áp suất trunggian Ptg = 0.297 MPa. Thông số trạng thái của các điểm nút chu trình được xác định trên đồ thị lgp-h của R22 và trong bảng áp suất hơi bão hoà R22, ta có bảng sau: Điểm nút T,0C p,MPa i, kJ/kg V,m3/kg Trạng thái 1 -35 0.133 590 0.166 Hơi bão hoà 2 3 0.297 612 - Hơi quá nhiệt 3 -15 0.297 599 0.077 Hơi bão hoà 4 65 1.530 663 - Hơi qúa nhiệt 5 40 1.530 450 - Lỏng bão hoà 5’ -13 1.530 382 - Lỏng 6 -15 0.297 450 - Hơi ẩm 7 -15 0.297 323 - Lỏng bão hoà 6’ -35 0.133 328 - Hơi ẩm 8 -35 0.133 359 - Lỏng bão hoà 2. Năng suất lạnh riêng. qo = i1 – i8 = 590 – 382 = 208 kJ/kg (II – 189) 3. Năng suất riêng của thể tích. kJ/m3 (II-189) 4. Công nén riêng. A1,A2: Công nén riêng thấp áp và cao áp. A1 = i2 – i1 = 612 – 590 = 22 kJ/kg. A2 = i4 – i3 = 663 – 599 = 64kJ/kg. 2..5.4.2. Tính nhiệt máy lạnh thấp áp. 2.5.4.2.1. Tính toán cấp thấp. Năng suất lạnh Q02 ở cấp thấp áp đã được xác định qua tính nhiệt buồng bảo quản đông. Năng suất lạnh Q02 = 7.35 kw 1. Năng suất lạnh riêng q0 = 208 kJ/kg. 2. Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén thấp áp. kg/s. 3. Thể tích hút lực thực tế của máy nén thấp áp. Vtt1 = G2*V1 = 0.036 *0.166 = 0.006 m3/s (II-192) 4 Hệ số cấp máy nén. (II-193) c: tỷ số thể tích chết, chọn c = 0.04 Đối với máy nén freon m =1, lấy Dpo = Dptg= 0.01 MPa. 5.Thể tích hút lý thuyết. (II-193) 6. Công nén lý thuyết. Nlt1 = G2*A1 = 0.036*22 = 0.972 kw. 7. Hiệu suất chỉ thị. (II-170) Trong đó b = 0.001 8. Công suất chỉ thị. kw. 9 . Công suất ma sát. Nms = Vtt1*pms = 0.006*60 = 0.36 kw. Pms: áp suất ma sát riêng. 10. Công suất hữu ích trên trục máy nén. Ne = Ni + Nms = 1.14 + 0.36 = 1.5 kw. 11. Công suất điện kw (II-193) htd: hiệu suất truyền động, htd = 0.95. hel: hiệu suất động cơ, hel = 0.96. 2.5.4.2.2. Tính toán cấp cao áp. q02 = i3 – i6 = 450 = 149 kJ/m3 (II189) Năng suất lạnh Q01 đã được tính toán nhiệt buồng bảo quản mát Q01= 10.35 kW. 1. Lượng bay hơi để làm nguội từ điểm 2 xuống điểm 3. kg/s. kg/s. 2. Lưu lượng thực tế qua máy nén cao áp. G= G2 + G’1 + G’’1 = 0.07 + 0.036 + 0.0314 + .00166= 0.111 kg/s. 3. Thể tích hút thực tế của máy nén cao áp. Vtt2 = G*V3 =0.11*0.077 = 0.0086 m3/s (II-192) 4. Hệ số cấp máy nén. (II-193) c: tỷ số thể tích chết, chọn c = 0.04 Đối với máy nén freôn m =1, lấy DpN = Dptg= 0.01 MPa. 5. Thể tích hút lý thuyết. (II-193) 6. Công nén lý thuyết cao áp. Nlt2 = G*A2 = 0.111*64 = 7.1 kw. 7. Hiệu suất chỉ thị. (b = 0.001) 8. Công suất chỉ thị. kw. 9 . Công suất ma sát. Nms = Vtt2*pms = 0.0086*60 =0.516 kw. 10. Công suất hữu ích trên trục máy nén. Ne = Ni + Nms = 8.77 + 0.52 = 9.3 kw. 11. Công suất điện kw (II-193) 12. Tổng công suất cao áp và thấp áp. N= Nel1 + Nel2 = 1.65 + 10.2 = 11.85 kw. 13. Nhiệt thải ra ở bình ngưng. QN =G*A3 = G*(i4- i5) = 0.111 *(663-450) = 23.64 kw. Tính thêm tổn thất nhiệt ta có nhiệt thải ra ở bình ngưng. QNtt =QN + (Ni – Nlt2)CA = 25.3 kw. QHN= G2 (i5 –i5’) = 0.036*(450 – 382) = 2.5 kw. 14. Hệ số lạnh lý thuyết. e = 3.77 2.5.5. Tính chu trình lạnh cho phòng chế biến MN: máy nén. NT: Thiết bị ngưng tụ. VTL: van tiết lưu. BH: thiết bị bay hơi. BTL: bình tách lỏng. Các quá trình. * 1-2: nén đoạn nhiệt hơi hút từ áp suất thấp po lên áp suất cao pN. * 2-3: làm mát và ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ. * 3-4: tiết lưu đẳng entanpi từ áp suất ngưng tụ xuống áp suất bay hơi po. * 4-1: quá trình bay hơi trong thiết bị bay hơi. Quá trình hoạt động của hệ thống. Hơi tác nhân lạnh ở bình tách lỏng BTL được máy nén hút và nén lên áp suất ngưng tụ pN rồi đẩy vào bình ngưng tụ NT. Trong bình ngưng hơi tác nhân thải nhiệt cho nước và ngưng tụ thành lỏng. Tại bình tách lỏng BTL, phần lỏng ở trạng thái điểm 5 có áp suất po và nhiệt độ t0 đi vào thiết bị bay hơi BH. Trong thiết bị bay hơi, tác nhân lỏng bay hơi thu nhiệt của môi trường, sau đó quay trở về bình tách lỏng. Phần hơi ở bình tách lỏn