ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP GVHD: Lê Quang Huy
1
Chúng em xin chân thành cám ơn thầy LÊ QUANG HUY cùng tất cả
các giáo viên bộ môn đã hướng dẫn và giúp đỡ chúng em trong quá
trình hoàn thành đề tài này .
Mặc dù đã tham khảo nhiều tài liệu nhưng với tầm nhìn cũng
như kinh nghiệm còn hạn hẹp tuy chúng em đã cố gắng nhiều để
thực hiện đề tài này trong phạm vi cho phép tuy nhiên không thể
tránh được sự sai sót xảy ra rất mong sẽ nhận được sự góp ý phê
bình và sữa chữa của quý thầy c ô .Chúng em xin chân thành cám ơn
ĐÒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Lê Quang Huy
2
ĐỀ TÀI
Tính toán thiết kế kho lạnh cho xí nghiệp chế biến thịt lợn loại thân
dạng bánh 0,5kg,xuất khẩu với yêu cầu sau.
Công suất 50tấn /ngày đêm.
Nhiệt độ kho lạnh t
f
=-18
0
c,môi chất R22.
Địa điểm đặt tại thanh phố hồ chí minh.
hướng bố trí đông ,tây,nam,bắc tuy ý.
ĐÒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Lê Quang Huy
3
PHẦN 1
TÍNH TOÁN NHIỆT
VÀ CƠ CHO HỆ
THỐNG LẠNH
ĐÒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Lê Quang Huy
4
H =5 – (0,35+ 0,2 ) = 4,45 m.
Trong đó: 0,35 là khoảng cách treo dàn bay hơi trên trần.
0,2 là khoảng cách từ dàn bay hơi đến sản phẩm
Chiều cao tính toán lớn h ơn chiều cao chất tải thực 4m là phù hợp.
Diện tích chất tải:
F =
v
h
Trong đó : F là diện tích chất tải m
2
.
h là chiều cao chất tải m.
Suy ra: F =
117,6
4
=29,4 m
2
.
Tải trọng trên 1m diện tích buồng:
0,425 .4 =1,7 tấn/m
2
.
Nhỏ hơn định mức chất tải cho phép.
Nếu lấy diện tích sử dụng diện tích l à β
F
= 0,7 thì diện tích lạnh cần xây dựng l à:
F
L
=
F
Dung tích thực tế của kho lạnh sẽ l à:
E
L
= E .
'Z
Z
= 50.
1
0,58
=86,2 tấn.
Để có hướng mở rộng kho lạnh gấp đôi chọn mặt bằng xây dựng 30 х24m,có một
hành lang rộng 6m ở giữa để các phương tiện bốc xếp cơ giới có thể đi lại dể dàng.
Sơ đồ mặt bằng Kho Lạnh
Phòng máy
Phòng Phụ
Buồng Lạnh 1
ĐÒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Lê Quang Huy
6
II. TÍNH TOÁN CÁCH NHI ỆT CÁCH ẪM
1) Tính cách nhiệt tường trần:
Chú Thích:
1.Lớp vữa xi măng
2.Tường gạch đỏ
3.Lớp cách ẩm
4.Lớp cách nhiệt
5.lớp vữa trác trên nền lưới thép
Cấu trúc xây dựng tường ngoài của kho lạnh như hình trên.Tường gạch dày
380mm,hai mặt bên phủ vữa xi măng dày 20mm,lớp gạch ẩm dày 7mm,lớp
cách nhiệt là xốp polystirol,lớp trong cùng là lớp vữa xi măng có lưới thép dày
20mm.
δ = 0,02 m λ
5
= 0,88w/mk μ = 90g/mh MP
Chiều dài cách nhiệt cần thiết được tính theo công thức :
δ
CN
=
1 2
1
1 1 1
n
i
CN
i
i
k
= 0,047.
1 1 0,02 0,38 0,007 1
3.
=
1
1 0,02 0,38 0,007 1
3.
23,3 0,88 0,82 0,3 8
=0,2w/m
2
k.
Kiểm tra đọng sương tháng nóng nh ất tại TP HCM
Với φ = 74%
t
1
= 37,3
o
C
t
2
= 29,5
o
C
K
s
=
1
2
- t
w1
)
t
w1
= t
1
= t
f1
– q
1
/α
1
= 37,3 – 11,06/23,3 = 36,82
o
C.
1
1 2
1
wq t t
t
2
=
2
1
1
. 0,02
31,21 11,06. 31,17
0,88
q
t t
o
C.
4.
5 4
4
0,007
30,94 11,06. 30,91
0,3
q
t t
o
C.
5
6 5
5
. 0,2
30,67 11,06 16,15
0,047
q
Kết quả tính toán như vậy là phù hợp với t
f2
= - 20
0
C.
Tra bảng áp suất hơi bão hòa hơi nước P
x”
ta có:
ĐÒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Lê Quang Huy
8
Bề mặt vách 1 2 3 4 5 6 7
Nhiệt độ
o
C 36,80 36,56 31,43 31,17 30,91 -16,15 -16,4
Áp suất bão hòa Pa 6213 6127 4604 4535 4468 152 156
Tính phân áp suất thực của hơi nước:
Dòng hơi ẫm thẩm thấu qua kết cấu bao che .
1 2h h
H
=
4733 99
0,039
0,119g/m
2
/h.
P
i
H
i
m
2
h Mpa/g.
Phân áp suất thực trên các bề mặt.
1
2 1
1
0,02
4733 0,119. .10
90
x hP P
6
= 4706Pa.
3 2
0,38
4706 0,119. .10
105
x xP P
6 5
0.2
3279 0.119 .10
7.5
x xp p
6
= 105Pa.
7 6
0.02
105 0.019 .10
90
x xp p
6
= 78Pa.
phương án này đạt yêu cầu vì tất cả các phân áp suất thực điều nhỏ h ơn phân áp
suất bão hòa.
2.Tính mái kho lạnh
22
1
3
2
.k
α
1
= 23,3w/m
2
.k.
α
2
= 7w/m
2
.k.
1 2
1 1 0.012 0.04 0.05 0.22 1
1 1
1
0,2 0.70
0,20 23,3 0.3 1.4 0.047 1.5 7
1
i
cn cn
i
n
m
k
i
2.lớp bê tông. δ
3
= 0,1m λ
2
= 1,4w/m
2
k.
3.Lớp cách nhiệt sõi và đất sét xốp λ
3
= 0,2w/m
2
k.
4.Lớp bê tông có sưởi δ
4
= 0,1m
5.Lớp cách ẩm.
6.Lớp bê tông đá dăm lám kín n ền đất.
7.lớp đất.
Tra bảng: k = 0,21w/m
2
k.
1 0,04 0,1 1
0,2. 0,91 .
0,21 1,4 1,4 10,5
cn m
2
:Dòng nhiệt do sản phẩm tõa ra.
Q
3
:Dòng nhiệt do thông gió.
Q
4
:Dòng nhiệt do vận hành.
Q
5
:Dòng nhiệt do sản phẩm thở.
1. Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che.
Q
1
= Q
11
+ Q
12
Q
11
: Tổn thất qua tường,trần,nền.
Q
12
:Ảnh hưởng của bức xạ mặt trời.
Q
11
= k.F.(t
f1
– t
f2
11bxm
= 0,20.72.19 = 273,6w.
Q = 2381 + 796,32+ 241 + 151,2 +273,6 = 3843w.
2. Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra:
Q
2
= Q
2s
+ Q
2b
Q
2s
:dòng nhiệt do sản phẩm tõa ra.
Q
2b
:Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra.
Giả sử thịt trước khi đưa vao kho lạnh đã được kết đông tới nhiệt độ tâm thịt
-8
o
C.Khi đưa vào bảo quản lạnhđông thịt sẽ hạ xuống -20
o
C.
Q
2s
= M.(h
1
– h
2
)
1000
2b
= M
b
. C
b
. (t
2
– t
1
).
1000
24.3600
kw.
M
b
:lượng bao bì nhập cùng sản phẩm.chọn bao bì cactong bằng
10% lượng hàng nhập.M
b
= 2,464 kg/s.
C
b
:nhiệt dung riêng bao bì.C
b
= 1,46 kj /kg.k.
Q
2b
= 2,464.1,46.(-8+18) =
1000
0,4163 .
24.3600
44
= B.F = 12.6.12 = 864w.
Q
4
= 86,4 + 1050 + 1000 + 864 = 3000,4 w.
4. Dòng nhiệt do thông gió,do sản phẩm thở ra =0.
Q = 100%Q
1
+100%Q
2
+ 100%Q
4
= 3843,06 + 2139,3 +3000,4 =8,982 kw.
Phụ tải của máy nén th ường nhỏ hơn phụ tải của thiết bị.Tuy nhi ên ở đây là kho
lạnh bảo quản nhỏ do đó chọn phụ tải máy nén bằng phụ tải thiết bị.
Q
0MN
= 9 KW.
IV. TÍNH TOÁN CHU TRÌNH L ẠNH VÀ CÁC THIẾT BỊ.
1) Tính toán nhiệt và chọn máy nén.
Môi chất sử dụng trong hệ thống l à R
22
.
Nhiệt độ ngưng tụ t
k
:Ta chọn dàn ngưng giải nhiệt nằng gió nên nhiệt độ
ngưng tụ sẻ được chọn cao hơn nhiệt độ trung bình của môi trường
10→15
o
C.t
Tra bảng hơi bão hòa R
22
theo nhiệt độ ta được các thông số sau:
t
k
= 45
o
C.
ĐÒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Lê Quang Huy
12
P
k
= 17,286 bar.
t
o
= - 26
o
C.
P
o
= 1,9291 bar.
Tỷ số nén: Π =
17,286
8,9 13.
1,9291
k
o
p
p
>> c
ph
. →(t
1
– t
1’
)> (t
3’
- t
3
)
như vậy hiệu nhiệt độ bé nhất : Δt
min
= t
3’
– t
1
= 5k.
Vì ở đây nhiệt độ bay hơi rất thấp,môi chất sử dụng l à R22.Nên ta không thể
chọn theo hệ số Δt
min
được vì ở đây sẻ dẫn đến nhiệt độ cuối tầm nén của môi
chát là rất cao.
Ta có thể xác định trạng thái số 1 theo kinh nghiệm.
Độ quá nhiệt do van tiết l ưu nhiệt là 5
o
C.
t
1’
– t
o
C → h
1’
= 696 kg/kJ
t
3’
= 45
o
C → h
3’
= 556,23 kg/kJ
Δh
11’
= Δh
3’3
→ h
3
= 548,23.→ t
3
= 40
o
C.
1. Các điểm nút của chu trình:
Điểm 1” 1’ 1 2 3’ 3 4
Nhiệt độ.
o
C -26 -21 -1 105 45 40 -26
h,kJ/kg 659,01 696 704 782 556,23 548,23 548,23
P,bar 1,9291 1,9291 1,9291 17,286 17,286 17,286 1,9291
ν ,m
= 0,06 . 0,165 = 9,9.10
-3
m
3
/s
5.Hệ số cấp của máy nén λ.
hệ số cấp của ,máy nén l à tỷ số giữa thể tích thực tế V
tt
và thể tích nén lý
thuyết V
lt
của máy nén.
Ta xác định λ theo biểu thức:
ĐÒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Lê Quang Huy
14
λ = λ
i
. λ
w
(7-2-sách HDTKHTL)
Trong đó: λ
i
=λ
c
.λ
tl
.λ
k
=
0 0 0 0
= 0,005→ 0,01 Pa.Chọn bằng 0,005 Mpa = 0,05bar.
m = 0,9 → 1,05 .đối với máy nén Freon.chọn bằng 1.
C.Tỉ số thể tích chết; C = 0,03 → 0,05.
tùy theo từng loại máy nén.chọn C=0,05
λ
w’
= λ
w
. λ
r
.
λ
w
- Tổn thất do hơi hút vào xi lanh bị đốt nóng.
λ
r
- tổn thất do rò rỉ môi chất qua pittong,xilanh,secmang,…
thường λ
w’
=
0
k
T
T
1,9291 0,05 17,286 0,05 1,9291 0,05 247
0,05. . 0,755
1,9291 17,286 1,9291 318
V s z n
m
3
/s
d:đường kính pittong. (m)
s:khoảng chạy pittong. (m)
z:Số lượng pittong. (chiếc)
n:Số vòng quay. (vòng/s)
8.chọn máy nén.
chọn máy nén pittong của NGA kí hiệu:∏20, với các thông số sau.
số xilanh:z = 4.
số vòng quay. 24vong2/s.
Thể tích quét :0,0154 m
3
/s.
Khoảng chạy pittong. S = 0,045 m.
- Tính kiểm tra máy nén:
2
3
. 67,5.10
.0,045.4.24 0,0154
4
ltmn
V
lt
mn
ttmn mn
V Q
Z
V Q
.Vậy ta chọn 1 cái.
9.Công nén đoạn nhiệt.
công nén đoạn nhiệt chu trình được tính theo biểu thức:
N
s
= m.l ; Kw.
N
s
gọi là công nén lý thuyết
m :lưu lượng khối lượng qua máy nén .kg/s.
l:công nén riêng. kJ/kg.
l = h
2
– h
1
= 782 – 704 = 78kJ/kg.
→ N
s
= m.(h
2
– h
1
) = 0,07.78 = 5,46kw.
T 318
b = 0,001.
t
0
là nhiệt độ sôi : -26
o
C.
n
i
= 0,776 + 0,001.(-26) = 0,75.
→ N
i
=
5,46
7,28
0,75
kw
11.Công nén hiệu dụng Ne đả ghi tr ên catalogue của máy là :9,1 kw.
12.Công suất điện và công suất của động cơ lắp đặt ở đây lần lượt bằng 0,vì
đây là máy nén kín.
ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP GVHD: Lê Quang Huy
16
2.TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
Thiết bò trao đổi nhiệt có nhiệm vụ truyền nhiệt tư ø một chất này sang
chất khác thộng qua bềmặt ngăn cách hoặc tiếp xúc trư ïc tiếp
Trong các hệ thống lạnh ,các thiết bò trao đổi nhiệt chiếm một tỉ lệ khá
lớn về thể tích cũng như khối lư ợng của toàn bộ hệ thống lạnh . Trong đó
,hai thiết bò trao đổi nhiệt quan tr ọng nhất bắt buộc phải có trong hệ thống
lạnh nói chung và tủ cấp đông nói riêng chnh1 là thiết bò ngư ng tụ và thiếy bò
- Thiết bò ngư ng tụ có môi chất ngư ng tụ ở bề mặt ngoài của bề mặt
trao đổi nhiệt ( Kiểu ống vỏ nằm ngang ,kiểu ống vỏ đư ùng, kiểu ống lồng
ống )
-Thiết bò ngư ng tụ có môi chất ngư ng trên mặt trong của bề mặt trao
đổi nhiệt ( Kiểu tư ới , Kiểu bốc hơi )
Phân loại theo đặc điểm của quá trình lư u động của môi trư ờng
làm mát qua bề mặt trao đổi nhiệt
-Thiết bò ngư ng tụ có môi trư ờng làm mát tuần hoàn tư ï nhiên
-Thiết bò ngư ng tụ có môi trư ờng làm mát tuần hoàn cư ỡng bư ùc
-Thiết bò ngư ng tụ kiểu xối tư ới nư ớc trên bề mặt ngoài của dàn ngư ng
tụ
-Thiết bò ngư ng tụ có cánh giải nhiệt
-Thiết bò ngư ng tụ ống chùm có vỏ bọc nằm ngang hoặc thẳng đ ư ùng
§ Căn cư ù vào điều kiện cấp đông sản phẩm là thòt ta có thể chọn
thiết bò ngư ng tụ làm mát bằng không khí cư ỡng bư ùc ( có quạt ).Hơi môi
chất vào thiết bò ngư ng tụ sẽ xảy ra 2 quá trình :
-Quá trình làm mát hơi môi chất tư ø nhiệt độ quá nhiệt xuống đến hơi
bão hòa khô
-Quá trình ngư ng tụ hơi môi chất
Việc tính toán thiết kế thiết bò ngư ng tụ phải dư ïa vào quá trình làm
việc của hệ thống lạnh .Thiết bò ngư ng tụ ch ính là thiết bò trao đổi nhiệt vì
vậy thư ïc chất của quá trình tính toán thiết bò ngư ng tụ chính là xác đònh
điện tích bề mặt trao đổi nhiệt và công suất của quạt dàn nóng cần thiết để
làm cho môi chất ngư ng tụ
ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP GVHD: Lê Quang Huy
18
a.Cấu tạo :
Thiết bò ngư ng tụ làm mát bằng không khí với quạt dọc trục
Dàn ngư ng không khí giải nhiệt bằng gió có cấu tạo gồm các ống đồng
đư ợc nối với nhau thành một khối bên ngoài đư ợc gắn thêm các cánh nhôm
C.
Thơng số của cánh và ống.
Đường kính trong của ống :d
1
= 0,021m.
Đường kính ngồi của ống : d
0
= 0,028m.
ĐÒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Lê Quang Huy
19
Đường kính cánh tròn :D
c
= 0,049 m.
Bước cánh : S
c
= 0,0035m.
Chiều dài của chân cánh : δ
o
= 1,1mm
Chiều dày ở đầu cánh :δ
d
= 0,6mm.
Ống bằng thép,cánh bằng nhôm,ch ùm ống bố trí so le với b ước ống như sau.
-Bước ngang dòng . S
c
= 0,052 m.
-Bước ống dọc .S
2
= 0,045 m.
1) Tính hệ số tõa nhiệt về phía không khí.
= 1,11225 kg/m
3
.
λ
2
= 2,7987.10
-2
w/m
2
k = 2,8.10
-2
w/m
2
k
ν
2
= 17,5045.10
-6
m
2
/s = 17,5.10
-6
m
2
/s.
Pr = 0,69855.
Tốc độ dòng khí qua chổ hẹp nhất ta chọn:
ω
2
= 9 m/s.
2
k.
Chùm ống ở đây được bố trí so le nên : C = 0,45.
Diện tích bề mặt ngoài của ống trơn ứng với 1 m ống.
F
0
= Π. d
o
.1 = 3,14 . 0,028.1 = 0,088 m
2
/m.
Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của cánh ứng với 1m ống.
2 2
2 2 3 2
1 2 1
Fc = . . . . .
Sc 4
1 2.3,14 1
. . 0,049 0,028 .3,14.0,049.0,6.10 0,752 /
0,0035 4 0,0035
c o d
D d Dc
Sc
m m
3
2
3
2,8.10 0,812
0,45. . 14,4.10 . . 0,701 73,6
28.10 0,088
w/m
2
k
Nếu có xét đến sự tõa nhiệt không đồng đều trên toàn bộ bề mặt cánh thì
ta có: α
2’
= ψ.α
2
.
hệ số ψ = 0,85.do đó:
α
2’
= 0,85 . 73,6 = 62,56 w/m
2
k.
2) Cường độ tỏa nhiệt về phía h ơi ngưng trong ống.
Hơi ngưng trong ống có khác với hơi ngưng ở ngoài ống ở chổ là
; w/m
2
k.
Trong đó :
B =
3 3 3
. . . .
.
r
g
r
g
Các thông số vật lý của chất lỏng λ,ρ,μ,ν, được chọn theo nhiệt độ
trung bình của màng chất lỏng.
t
m
= 0,5. (t
k
+ t
w
).
nên sơ bộ chọn
độ suy giảm nhiệt độ từ h ơi đến bề mặt vách.
Δt = t
k
– t
w
= 2
o
C.
→ t
w
= t
k
– Δt = 45 – 2 = 43
o
C .
Nhiệt độ trung bình của màng chất lỏng freon 22.
t
m
= 0,5.( t
k
+ t
w
) = 0,5.( 45 +43) =44
0
C.
Từ bảng thông số vật lý của R22 , ứn với t
m
= 44
0
= 160,125 kJ/kg.
3 3 2
9
4
. 0,0766 .1113,3 .9,81.160,125
4,0122.10
2,181.10
r
g
B
0,25
0,25
9 2
1,91.10 6,611.10
i
B
d
0,25
0,555. 367
i
= 0,812/0,066 = 12,3.
Dòng nhiệt hơi ngưng tụ truyền cho vách ống trong.
Q
1
= Q
a
= α
a
. Δt
a
. F
1
Mật độ dòng nhiệt của R22 qui về một đơn vị diện tích bề mặt
ngoài(bề mặt phía không khí)
q
ang
=
0,25 0,75
1
2 2
0,066
367. . . 367. 29,83.
0,812
a
a a a
Q F
t t t
F F
(w)
ĐÒ ÁN TÓT NGHIỆP GVHD: Lê Quang Huy
23
và:
2 2 2
2
.
k
Q
q k t t
F
w/m
2
.
Trong đó :
K
2
: hệ số truyền nhiệt tính qui đổi về 1 đ ơn vị diện tích bề maa8t5
phía ngoài.
2
'
1
2
1
1 1
.
i i
i i a
Nhiệt trở của lớp bụi: R
b
= 0,0003 m
2
k/w.
Nhiệt trở của lớp dầu bằng p vì R22 hòa tan dầu.
Ở đây ta dùng ống lưỡng kim .λ
th
= 45,3 w/mk.Cánh nhôm có
λ
nh
= 203,5 w/mk.
Với giả thiết sơ bộ đả trình bày ở trên .chọn Δt
a
= 2
0
C.
α
a
= 367.
0,25 0,25 2
367.2 308,6 /
a
t W m k
Hệ số truyền nhiệt qui đổi về ohia1 không khí.
2
2 2 2
2
1
16,22 / .
1 0,002 0,0015 1
0,005 0,0003 .12,3
62,56 45,3 203.5 292
k W m k
q
2
= 16,22.( 45 – 41,3 ) = 59,94 w/m
2
.
q
ang
= 29,83 . 2,5
0,75
= 59,3 w/m
2
.
Vì q
2
gần bằng q
ang
nên không cần tính toán lại.Xem
q
= 59,62 w/m
thì số ống theo chiều vuông góc với dòng chảy n
1
sẻ là:
1
2
93
18,6.
5
n
n
n
chọn 19 ống.
Lưu lượng không khí qua thiết bị :
ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP GVHD: Lê Quang Huy
25
2
" '
2 2 2
13,5
1,6875 /
.( ) 1.005. 45,3 37,3
k
p
Q
G kg s
c t t
hơi
- Phân loại thiết bò bay hơi
Dư ïa vào tính chất của môi trư ờng cần làm lạnh
+ Thiết bò bốc hơi làm lạnh chất lỏng
+ Thiết bò bốc hơi làm lạnh không khí
+ Thiết bò bốc hơi làm lạnh bằng phư ơng pháp tiếp xúc
+ Thiết bò bốc hơi làm đông cư ïc nhanh
+ Thiết bò bốc hơi la øm lạnh không khí bằng nư ớc và nư ớc và nư ớc muối
Dư ïa vào mư ùc độ choán chỗ của môi chất lạnh lỏng trong thiết bò bay hơi
+ Thiết bò bốc hơi kiểu ngập : môi chất lạnh lỏng bao phủ toàn bộ bề mặt
thiết bò trao đổi nhiệt
+ Thiết bò bốc hơi kiểu không ngập : môi chất lạnh lỏng không bao phủ toàn
bộ bề mặt trao đổi nhiệt mà một bộ phận của bề mặt này đư ợc dùng để làm
tăng độ quá nhiệt của môi chất lạnh
Ở đây do nhu cầu đòi hỏi cu ûa tủ cấp đông gió do đó ta se chọn phư ơng án
là sư û dụng thiết bò bay hơi làm lạnh không khí nhờ quạt gió cư ỡng bư ùc
Copyright: Tài liệu đại học ©