thiết kế hệ thống lạnh cho xí nghiệp, chương 13

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

0
172
lượt xem
101
download

thiết kế hệ thống lạnh cho xí nghiệp, chương 13

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của tính kiểm tra là xem máy nén có đủ năng suất lạnh khi làm việc ở điều kiện thực tế không. Đối với hệ thống cấp đông băng chuyền lưới thẳng, sau khi tính toán năng suất lạnh của máy nén nếu thoả mãn điều kiện sau là được. Năng suất lạnh của máy nén theo thiết kế. QI: Chi phí lạnh cho quá trình làm đông. QII : Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ của không khí trong tủ. QIII : Nhiệt lượng lấy ra từ băng chuyền. QIV : Nhiệt độ xâm nhập...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: thiết kế hệ thống lạnh cho xí nghiệp, chương 13

  1. Chương 13: Tính kiểm tra năng suất lạnh của máy nén Mục đích của tính kiểm tra là xem máy nén có đủ năng suất lạnh khi làm việc ở điều kiện thực tế không. Đối với hệ thống cấp đông băng chuyền lưới thẳng, sau khi tính toán năng suất lạnh của máy nén nếu thoả mãn điều kiện sau là được. Q   Q I  Q II  Q  Q .  Q III IV V  mn      Trong đó: Qmn : Năng suất lạnh của máy nén theo thiết kế. QI: Chi phí lạnh cho quá trình làm đông. QII : Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ của không khí trong tủ. QIII : Nhiệt lượng lấy ra từ băng chuyền. QIV : Nhiệt độ xâm nhập từ môi trường. QV : Nhiệt lấy ra từ động cơ.
  2. β :Là hệ số dự phòng khi nhiệt độ môi trường tăng quá cao hay nhiệt tải dàn lạnh có thể khai thác lớn hơn so với thiết kế, khấu hao do dòng nhiệt xâm nhập qua khoảng không nạp và tháo liệu, ta chọn β=1,2. 3.2.1. Chi phí lạnh cho quá trình làm đông. QI =Q1 +Q2 + Q3+ Q4 + Q5 Q1: Nhiệt lượng cần lấy đi từ sản phẩm để làm giảm nhiệt độ trước khi có sự đóng băng của nước trong nó. Q2: Nhiệt lượng cần lấy đi từ sản phẩm để làm kết tinh nước trong sản phẩm Q3: Nhiệt lượng cần lấy ra để làm giảm nhiệt độ của nước đã đóng băng đến nhiệt độ cuối cùng của quá trình. Q4: Nhiệt lượng cần lấy đi để làm giảm nhiệt độ của nước không đóng băng trong sản phẩm đến nhiệt độ cuối quá trình làm đông. Q5: Nhiệt lượng cần lấy đi để làm giảm nhiệt độ phần chất khô trong sản phẩm tới nhiệt độ cuối quá trình làm đông. Ta có : - Nhiệt độ ban đầu của sản phẩm trước khi vào cấp đông là t1 =150C - Nhiệt độ bề mặt sản phẩm cuối quá trình làm đông là tb = – 300C - Nhiệt độ trung tâm sản phẩm cuối quá trình làm đông tt = – 180C - Nhiệt độ trung bình của sản phẩm cuối quá trình làm đông : tt   18  30 ttb    24 0 C tb 2 2 Hệ thống băng chuyền của công ty dùng để sản xuất các mặt hàng tôm PTO, PD, đông rời IQF và các loại sản phẩm khác. Ở đây ta lựa
  3. chọn mặt hàng tôm để tính toán. Cỡ tôm lớn nhất cần cấp đông là cỡ 8-12. Mỗi giờ băng chuyền vận chuyển được khối lượng sản phẩm G = 500 kg tôm. a. Nhiệt lượng cần lấy đi từ sản phẩm để làm giảm nhiệt độ sản phẩm trước khi có sự đóng băng của nước trong nó. Q1 =C1. Gbc.(t1 – tdb ) Trong đó: C1: Nhiệt dung riêng của sản phẩm trước khi có sự đóng băng nước. C1  C ' ''   ) C (1
  4. C’: Nhiệt dung riêng của nước: C’ = 4,186 KJ/kg.K C’’: Nhiệt dung riêng của chất khô. C’’ =1,045  1,463 KJ/kg.K Chọn C’’ =1,4 KJ/kg.K  = 80%: Hàm lượng nước trong sản phẩm. C1 = 4,186.0,8 +1,4.(1-0,8) = 3,63 KJ/kg.0C Gbc: Khối lượng sản phẩm cấp đông trong một giờ. G =500 kg/h t1 =15 oC : Nhiệt độ trung bình của sản phẩm trước khi cấp đông. tdb = -1,5oC : Nhiệt độ đóng băng trung bình của nước trong sản phẩm. Q1 = 3,63 .500.[15 –(-1,5)] =29947,5 (KJ/h.) b. Nhiệt lượng cần lấy đi để làm nước trong sản phẩm kết tinh. Q2 =L.Gbc.W.   Trong đó: L =333 KJ/kg: Nhiệt đông đặc của nước. Gbc: Khối lượng sản phẩm cấp đông trong một giờ. G =500 kg/h  =80%: Hàm lượng nước trung bình trong sản phẩm. W = 90%:Tỷ lệ nước đóng băng so với lượng nước ban đầu trong sản phẩm Q2 =333.500. 0,9.0,8 =119880 (KJ/h) c. Nhiệt lượng cần lấy ra để làm giảm nhiệt độ của nước đã đóng băng đến nhiệt độ cuối quá trình làm đông. Q3 =C3 .Gbc.  .W (tdb –ttb) Trong đó:
  5. C3 = 2,09 kj/kg.K : Nhiệt dung riêng của nước đá. Gbc: Khối lượng sản phẩm cấp đông trong một giờ: G =500 kg/h W = 90%: Tỷ lệ nước đóng băng trong sản phẩm so với lượng nước ban đầu trong nó. tdb = -1,5oC : Nhiệt độ đóng băng của nước trong sản phẩm. ttb = - 240C: Nhiệt độ trung bình của sản phẩm cuối quá trình làm đông. Q3 =2,09.500.0,8.0,9. [-1,5 –(-24)] =16929 (KJ/h)
  6. d. Nhiệt lượng cần lấy đi để làm giảm nhiệt độ của nước không đóng băng trong thực phẩm đến nhiệt độ cuối quá trình làm đông. Q4 =C4. Gbc.  .(1 – W) .(tdb –ttb ) Trong đó : C4 =2,9 KJ/kg.K: nhiệt dung riêng của nước trong sản phẩm. Q4 =2,9 .500.0,8.(1 –0,9).[-1,5 – ( -24)] = 2610 (KJ/h) e. Nhiệt lượng cần lấy đi để làm giảm nhiệt độ phần chất khô xuống cuối quá trình làm đông. Q5 = C’’. Gbc.(1 -  ).(tdb –ttb ) Trong đó: C’’ =1,4 Kj/kg.K: Nhiệt dung riêng của chất khô. Q5 =1,4 .500.(1 – 0,8). [-1,5 – (-24)] = 3150 (KJ/h) Vậy QI = 29947,5 + 119880 +16929 +2610 +3150 =172516,5 (KJ/h) 3. 2.2. Nhiệt lượng lấy ra để làm lạnh không khí trong tủ. Trong tủ đông có rất nhiều thiết bị như dàn lạnh, quạt, băng chuyền… các thiết bị đó chiếm một diện tích trong tủ, còn lại là không khí. Không khí chiếm khoảng 60% không gian trong tủ. QII = Ckk . = Ckk .Vkk . kk .tkk Trong Gkk . t kk đó: Ckk =1,013 kj/kg.K: Nhiệt dung riêng của không khí. kk =1,52kg/m3: Khối lượng riêng của không khí. t kk : Độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối quá trình làm
  7. đông của không khí trong tủ. o t kk = td – tc = 20 - (-38) = 58 C Vkk: Thể tích của không khí trong tủ: Vkk = 0,6Vtt Xác định Vkk: Ta có kích thước bên ngoài của tủ: - Chiều dài: 12m - Chiều rộng: 3m - Chiều cao: 3,3m - Chiều dày lớp cách nhiệt polyurethan: 0,15m.
  8. Vậy kích thước lòng trong của tủ là: - Chiều dài: 11,7m - Chiều rộng: 2,7m - Chiều cao: 3m Vtủ =11,7.2,7.3 = 94,77 m3 Vkk= 0,6 .94,77= 56,86 m3 QII =1,013.56,86.1,52.58 = 5078 (KJ/h) 3.2.3. Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ của băng chuyền. QIII =Cbc . t bc Gbc . Trong đó: Gbc: Lưu lượng khối lượng của băng chuyền Ta có băng chuyền chạy từ đầu vào đến đầu ra mất 11 phút. chiều dài băng chuyền là chiều dài của tủ đông (12m) cộng thêm phần nạp liệu(2,5m) và khúc tháo liệu(0,5m) bằng 15m. Vậy trong một giờ băng chuyền chạy được 81,8m. Khối lượng của 1m băng chuyền là 5kg Vậy lưu lượng khối lượng của băng chuyền trong một giờ là: Gbc= 5.81,8= 409 kg/h. t bc  t bc1  t bc 2 : Độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối quá trình làm đông của băng chuyền. Nhiệt độ ban đầu của băng chuyền lúc chưa chạy tủ là bằng nhiệt độ của phòng chế biến tbc1 = 20oC. Nhiệt độ băng chuyền cuối quá tr ình làm đông bằng nhiệt độ của tủ cộng th êm vài độ. t bc 2  t  8o C kk
  9.  38  8  30 o C tbc  20  (30)  50 o C Cbc =0,394 KJ/Kg.K: nhiệt dung riêng của Inox. QIII =0,394.409.50 = 8057,3 (KJ/h)
  10. 3.2.4. Nhiệt xâm nhập từ môi trường bên ngoài qua kết cấu bao che của tủ. QIV = Qv + Qn + Qc + Qđ Trong đó : Qv : Dòng nhiệt xâm nhập qua vách. Qc : Dòng nhiệt xâm nhập qua cửa. Qn : Dòng nhiệt xâm nhập qua nóc tủ. Qđ : Dòng nhiệt xâm nhập qua đáy tủ. Qv = Kv . Fv . t Qc = K c . Fc . t Qn = Trong đó Kn .Fn . t : Qđ = Kđ .Fđ . t Kv, Kc, Kn, Kđ: Là hệ số truyền nhiệt qua vách, cửa, nóc, đáy tủ. Fv, Fc, Fn, Fđ : Là diện tích của vách, cửa, nóc và đáy tủ. t : Là độ chênh lệch nhiệt độ của không khí trong và ngoài tủ. Tủ đông được đặt trong phòng chế biến có nhiệt độ tn = 200C. Nhiệt độ trong tủ là nhiệt độ không khí cuối quá trình làm đông tt = -380C Vậ t = 20 – (- 38) = 580C. y - Tính Fc, Fv, Fn, Fđ: Ta có kích thước bên ngoài của tủ: - Chiều dài : 12m - Chiều rộng:
  11. 3m - Chiều cao: 3,3m Kích thước cửa tủ là: - Chiều cao: 1,7m - Chiều rộng: 0,85m Vậy diện tích cửa tủ là: Fc = 1,7. 0,85 =1,45 m2 Diện tích vách của tủ là: Fv = (12. 3,3).2 + (3.3,3).2 – 1,45 = 97,55 m2
  12. Diện tích của đáy và nóc tủ là: Fn = Fđ= 12.3=36 m2 - Tính Kc, Kv, Kn, Kđ: Tủ đông băng chuyền được bọc cách nhiệt bằng polyurethan. Hai bên vách bọc hai lớp thiếc để bảo vệ, giữa các lớp thiếc là lớp nhiệt và cách ẩm bằng Bôrulin. Bên trong còn có các khung thép và cơ cấu chịu lực. - Độ dày lớp Polyurethan của vách bằng của nóc và đáy tủ:δv= 0,175m - Độ dày lớp Polyurethan của cửa:δc= 0,15m - Độ dày lớp cách ẩm Bôrulin:δca= 0,005m - Độ dày lớp thiếc:δth= 0,001m - Hệ số dẫn nhiệt của Polyurethan:λpoly=0,041 W/m.0C - Hệ số dẫn nhiệt của cách ẩm:λca= 0,29 W/m.0C - Hệ số dẫn nhiệt của thiếc:λth= 63,695 W/m.0C - Hệ số toả nhiệt của không khí ở phía ngoài vách: vì tủ đặt trong phòng chế biến nên ta chọn α1= 20 W/m2.0C. - Hệ số toả nhiệt của không khí phía trong vách: Do vách bên trong không khí đối lưu cưỡng bức mạnh nên ta lấy α2 =10,5 W/m2.0C k 1 1  n i 1    1 i 1 i 2 Từ các số liệu trên ta có : k n  k d  k  1  1  v 1 v  2. th    ca 2 1 poly t c a h k  k 1  (W/m2.0C)
  13.  n d 1 0,001 0,005 0,17 1 0,226 v   5 10, 2.   5 20 63,69 0,29 0,04 5 1 Ta có : kc 1  1     2. th c  c  1  1 th a  poly  2 c a kc 1  (W/m2.0C)  0,26 1  2.  0,005 0,1  1 0,001 5 10,5  0,04 20 0,2 63,69 9 1 5
  14. Qv = 0,226 . 97,56 . 58 =1279 (W) Qc = 0,26 . 1,45 .58 = 21,9( W) Qn = Qđ = 0,226 .36 .58 = 472( W) Vậy nhiệt lượng do môi trường xâm nhập là : QIV = 1279 + 21,9 +2. 472 = 2444,9 (W) = 2,44 (Kw) 3.2.5. Nhiệt lấy ra do các động cơ quạt toả ra. Qđc =N. n, W Trong đó: N: Công suất động cơ quạt. n: Số quạt của tủ cấp đông. Trong tủ bố trí 8 quạt mỗi quạt công suất 1,5 kW Qđc = 8.1,5 = 12 kW Năng suất lạnh của tủ đông băng chuyền. Q  172516,5  5078   2,44  1  1,2  79,2Kw 8057,3 0t   3600 2. 
  15.        Bảng 3.1: Kết quả tính toán nhiệt: STT Dòng Dòng Công K F(m2) Nhiệt tải nhiệt thức nhiệt (W/m2. (kW) thành chính phần K) 1 QI Q1 Q1 =C1 . Gbc . (t1 – tdb 8,32 ) Q2 Q2 =L.Gbc.W .  33,3 Q3 Q3 =C3 . Gbc .  .W (tdb 4,7 –t2) Q4 Q4 =C4.Gbc.  .(1 – 0,725 W).(tdb –t2 ) Q5 Q5 = ’’ . Gbc .(1 -  C 0,875 ).(tdb –t2 ) 2 QII QII =Ckk . Gkk. t kk . 1,41 3 QIII QIII =Cbc . Gbc . tbc 2,24 4 QIV QV QV= KV . FV. t 0,226 97,56 1,279 QN=Qđ Qn=Qđ=K . F . t . 0,226 36 0,472 QC QC =KC . FC . t 0,26 1,45 0,022 5 QV QV =N.n 12 Tổng nhiệt tải 66 (Kw) Năng suất của tủ đông 79,2(Kw  Kiểm tra năng suất lạnh của máy nén. Ta có máy nén chạy cho tủ đông băng chuyền thẳng IQF là máy nén MYCOM F124WB. Tra b ảng máy nén piston hai cấp môi chất lạnh R22 ở điều kiện tk = 400C t0= - 450C. Ta có Qmn = 127 Kw. Vậy ta thấy Qmn > Q0 là Qdư = Q mn – Q0 = 127 – 79,2 = 47,8 Kw.Lượng năng suất lạnh dư này có thể đủ cho máy chạy trong điều kiện khắc
  16. nghiệt nhất và có thể tăng thêm một số lượng sản phẩm nhất định để tránh hao phí công suất lạnh của máy nén.
Đồng bộ tài khoản