Đề tài: Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản rau quả năng suất 100 tấn

Chia sẻ: Chi Thanh Thanh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:35

Thêm vào BST

Báo xấu

454
lượt xem 63
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản rau quả năng suất 100 tấn" trình bày tổng quan về hệ thống kho lạnh bảo quản rau quả năng suất 100 tấn, tính toán cấu trúc xây dựng và cách nhiệt kho lạnh, tính nhiệt kho lạnh, tính chu trình lạnh,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung đề tài để nắm bắt đầy đủ nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản rau quả năng suất 100 tấn

Lời nói đầu Rau quả là loại thực phẩm không thể thiếu trong đời sống hàng ngày. Đây là nguồn cung cấp vitamin và khoáng chất cần thiết cho cơ thể . Nước ta là một nước nhiệt đới với đủ loại cây trái quanh năm . Tuy nhiên chính thời tiết nóng ẩm lại là nguyên nhân làm cho rau quả rất dễ bị hư hỏng khi tiến hành thu hoạch theo thời vụ . Mặt khác việc thu hoạch theo thời vụ làm xuất hiện nguy cơ thiếu nguyên liệu cho nhà máy chế biến rau quả vào những lúc trái vụ . Do đó vấn đề đặt ra là làm sao bảo quản sản phẩm rau quả được lâu dài . Phương pháp hiệu quả nhất hiện nay là bảo quản rau quả trong phòng lạnh . Theo phương pháp này , rau quả sau thời gian dài bảo quản vẫn còn giữ được chất lượng tương đối tốt . Đề tài “ Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản rau quả năng suất 100 tấn”. Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi nhiều sai sót . Em rất mong nhận được những đóng ý kiến của các thầy cô cũng như từ các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn quý thầy cô, đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Lục đã tận tình hướng dẫn để em hoàn thành đồ án này. I. TỔNG QUAN I.1. PHÂN LOẠI KHO LẠNH : I.1.1. Kho lạnh chế biến ( xí nghiệp chế biến lạnh ) Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
Là một bộ phận của các cơ sở chế biến thực phẩm như thịt, cá, sữa, rau, quả… Các sản phẩm là thực phẩm lạnh, lạnh đông, đồ hộp … để chuyển đến các kho lạnh phân phối , kho lạnh trung chuyển hoặc kho lạnh thương nghiệp . Đặc điểm là năng suất lạnh của các thiết bị lớn . Chúng là mắt xích đầu tiên của dây chuyền lạnh. I.1.2. Kho lạnh phân phối. - Thường dùng cho các thành phố và các trung tâm công nghiệp để bảo quản các sản phẩm thực phẩm trong một mùa thu hoạch, phân phối điều hòa cho cả năm. - Phần lớn các sản phẩm được gia lạnh hoặc kết đông ở xí nghiệp chế biến nơi khác đưa đến đây để bảo quản . Một phần nhỏ có thể được gia lạnh và kết đông tại kho lạnh từ 3 đến 6 tháng. Dung tích của kho rất lớn , từ 10 đến 15 ngàn tấn , đặc biệt 30 35000 tấn . - Kho lạnh chuyên dùng để bảo quản một loại mặt hàng và kho lạnh vạn năng để bảo quản nhiều loại mặt hàng : thịt, sữa, cá, rau quả … - Nếu kho lạnh có các phân xưởng kem, nước đá, phân xưởng chế biến đóng gói, gia lạnh và kết đông thì gọi là xí nghiệp liên hiệp lạnh . I.1.3. Kho lạnh trung chuyển. Thường được đặt ở các hải cảng, những điểm nút đường sắt, bộ … dùng để bảo quản ngắn hạn những sản phẩm tại những nơi trung chuyển. Kho lạnh trung chuyển có thể kết hợp làm một với kho lạnh phân phối và kho lạnh thương nghiệp. I.1.4. Kho lạnh thương nghiệp. Dùng để bảo quản ngắn hạn thực phẩm sắp đưa ra thị trường tiêu thụ. Nguồn hàng chủ yếu của kho lạnh này là từ kho lạnh phân phối. Kho lạnh thương nghiệp được chia làm hai loại theo dung tích: kho lạnh thương nghiệp lớn có dung tích từ 10 đến 150 tấn dùng cho các trung tâm công nghiệp, thị xã…Kho lạnh nhỏ có dung tích đến 10 tấn dùng cho các cửa hàng, quầy hàng thương nghiệp, khách sạn … thời gian bảo quản trong vòng 20 ngày. Kiểu này bao gồm cả các loại tủ lạnh, tủ kính lạnh thương nghiệp. I.1.5. Kho lạnh vận tải. Thực tế là các ô tô lạnh, tàu hoả, tàu thủy hoặc máy bay lạnh dùng để vận tải các sản phẩm bảo quản lạnh. Các khoang lạnh có thể chiếm toàn bộ hoặc một phần khoang hàng của phương tiện vận tải. I.1.6. Kho lạnh sinh hoạt. Thực chất là các loại tủ lạnh, tủ đông các cỡ khác nhau sử dụng trong gia đình. Chúng được coi là mắt xích cuối cùng của dây chuyền lạnh, dùng để bảo quản các thực phẩm tiêu dùng trong gia đình hoặc tập thể, để làm đá lập phương, đá thỏi thực phẩm. Dung tích từ 50 lít đến một vài mét khối. I.2. PHÂN LOẠI BUỒNG LẠNH : Kho lạnh chuyên dùng chỉ có một buồng với một chế độ nhiệt duy nhất. Nhưng một kho lạnh thường gồm nhiều buồng lạnh với những chế độ nhiệt khác nhau để bảo quản các loại sản phẩm khác nhau. Ngay trong tủ lạnh gia đình cũng chia làm 3 ngăn với 3 chế độ bảo quản: lạnh đông trong ngăn đá, bảo quản lạnh ở phần giữa và bảo Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
quản mát cho rau quả ở ngăn dưới cùng. Dưới đây là đặc tính và phân loại của các buồng lạnh đó. I.2.1. Buồng bảo quản lạnh 00C. Buồng bảo quản lạnh thường có nhiệt độ 1.5 ÷ 00C với độ ẩm tương đối 90 ÷95%. Các sản phẩm bảo quản như thịt, cá có thể được xếp trong các bao bì khác nhau đặt lên giá trong buồng lạnh . Buồng lạnh được trang bị các dàn lạnh không khí kiểu gắn tường, treo trên trần đối lưu không khí tự nhiên hoặc dùng dàn quạt. I.2.2. Buồng bảo quản đông 18..20oC - Buồng bảo quản lạnh đông dùng để bảo quản các sản phẩm thịt, cá, rau, quả… đã được kết đông ở máy kết đông hoặc buồng kết đông. Nhiệt độ buồng thường là 180C . Khi có yêu cầu đặc biệt , nhiệt độ bảo quản được đưa xuống đến 23oC . - Buồng bảo quản đông thường dùng dàn quạt làm lạnh không khí nhưng có thể dùng các dàn tường hoặc dàn trần không khí đối lưu tự nhiên . I.2.3. Buồng bảo quản đa năng 12oC - Buồng bảo quản đa năng thường được thiết kế ở 120C nhưng khi cần bảo quản lạnh có thể đưa lên nhiệt độ bảo quản 00C hoặc khi cần bảo quản đông có thể đưa xuống nhiệt độ bảo quản 18oC tuỳ theo yêu cầu công nghệ. - Khi cần có thể dùng buồng đa năng để gia lạnh sản phẩm. - Buồng đa năng thường được trang bị dàn quạt nhưng cũng có thể được trang bị dàn tường hoặc dàn trần đối lưu không khí tự nhiên . I.2.4. Buồng gia lạnh 0oC. - Buồng gia lạnh dùng để làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ bảo quản lạnh hoặc để gia lạnh sơ bộ cho những sản phẩm lạnh đông trong phương pháp kết đông hai pha. - Tuỳ theo qui trình công nghệ gia lạnh, nhiệt độ buồng có thể hạ xuống 50C và nâng lên vài độ trên nhiệt độ đóng băng của các sản phẩm được gia lạnh. - Buồng gia lạnh thường được trang bị dàn quạt để tăng tốc độ gia lạnh cho sản phẩm. I.2.5. Buồng kết đông 350C - Buồng kết đông dùng để kết đông sản phẩm. Kết đông một pha, nhiệt độ sản phẩm vào là 370C. Kết đông hai pha, nhiệt độ sản phẩm vào buồng kết đông là 40C vì sản phẩm đã được gia lạnh sơ bộ . Sản phẩm ra có nhiệt độ tâm thịt đạt 40C và nhiệt độ bề mặt tùy theo bề dày tấm thịt có thể đạt 18 ÷ 120C. Sản phẩm dần đạt nhiệt độ bảo quản trong buồng bảo quản đông. - Kết đông một pha có nhiều ưu điểm hơn do đó ngày nay thường người ta thiết kế buồng kết đông một pha cho kho lạnh để đảm bảo chất lượng thịt, giảm tiêu hao do khô ngót sản phẩm. - Buồng kết đông một pha có nhiệt độ không khí đạt 350C. Tốc độ chuyển động không khí 1÷2m/s. Có khi đạt 3 ÷ 5m/s. Thịt đặt trên giá hoặc treo trên xe đẩy và được kết đông theo mẻ. - Ngoài buồng kết đông, ngày nay người ta sử dụng nhiều loại thiết bị kết đông khác nhau có tốc độ kết đông nhanh và cực nhanh để đảm bảo chất lượng cao nhất của các mặt hàng xuất khẩu như tôm và thuỷ sản đông lạnh , thịt nạc, thịt thăn , gia cầm đông lạnh … Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
- Các thiết bị kết đông đó là: máy kết đông tiếp xúc, máy kết đông băng chuyền, máy kết đông kiểu tấm, máy kết đông tầng sôi, máy kết đông nhúng chìm trực tiếp trong freon lỏng sôi… I.2.6. Buồng chất tải và tháo tải 00C. - Buồng chất tải và tháo tải có nhiệt độ không khí khoảng 00C phục vụ cho buồng kết đông và buồng gia lạnh . Trong buồng chất tải, thịt được treo vào các móc treo của xe kết đông hoặc được xếp vào các giá của xe để chuẩn bị đưa vào buồng kết đông. Buồng tháo tải được dùng để tháo các sản phẩm đã kết đông chuyển qua các buồng bảo quản đông. - Nhiệt độ không khí buồng chất tải có thể điều chỉnh xuống được 50C để gia lạnh sản phẩm khi cần thiết I.2.7. Buồng bảo quản đá 40C. - Buồng bảo quản nước đá có nhiệt độ không khí 40C đi kèm bể đá khối. Dung tích buồng tuỳ theo yêu cầu trữ đá, thường có thể trữ được từ 2 đến 5 lần năng suất ngày đêm của bể đá. - Buồng bảo quản nước đá thường được trang bị dàn lạnh treo trần, đối lưu không khí tự nhiên. I.2.8. Buồng chế biến lạnh +150C. - Buồng chế biến lạnh trong các xí nghiệp chế biến thực phẩm có công nhân làm việc ngày liên tục bên trong. Nhiệt độ tùy theo yêu cầu công nghệ chế biến nhưng thường là từ 10 ÷ 180C. II. TÍNH TOÁN : II.1. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BUỒNG LẠNH II.1.1. Thể tích kho lạnh E = V. gv E : dung tích kho lạnh (t) V : thể tích kho lạnh (m3) gv : tiêu chuẩn chất tải (t/m3). Chọn : Sản phẩm là khoai tây sắp xếp trên giá có : gv =0.31 t/m3 Dung tích sản phẩm : E sp = 100 tấn . Dung tích bao bì : E bb = 10% Esp = 10 tấn Dung tích thật sự của kho lạnh : E = Esp + Ebb = 100 + 10 = 110 ( tấn) Thể tích của kho lạnh : V = E/gv = 110 : 0.31 = 354.8 (m3 ) II.1.2. Diện tích kho lạnh : Chọn chiều cao xếp hàng là : h = 2.5 m Diện tích chất tải : V 354.8 F = 141.92 m2 h 2.5 Chọn hệ số sử dụng diện tích theo buồng = 0.76 ( theo bảng 2.4 p30 [1] ) . Diện tích buồng lạnh cần xây dựng : F 141.92 F1 = = = 186.74 ( m2 ) F 0 . 76 Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
Chọn kho lạnh 1 tầng , chiều cao kho đến xà ngang là 4 m , mạng lưới cột là 6 12 Diện tích buồng lạnh quy chuẩn : 18 12 = 216 ( m2 ) 216 Dung tích thực của kho lạnh : Ethực = 110 = 127.2 ( tấn ) 186.74 Kích thước kho lạnh : 12m 18m 4m II.2. CẤU TRÚC XÂY DỰNG VÀ CÁCH NHIỆT KHO LẠNH. II.2.1. Cấu trúc cơ bản và cách nhiệt cơ bản : Trong kho lạnh luôn duy trì ở nhiệt độ thấp và độ ẩm tương đối cao so với môi trường bên ngoài . Do sự chênh lệch nhiệt độ và độ ẩm đó luôn có một dòng nhiệt và một dòng ẩm xâm nhập từ môi trường ngoài vào buồng lạnh. Dòng nhiệt gây tổn thất đến năng suất lạnh. Dòng ẩm có tác động xấu đến vật liệu xây dựng và cách nhiệt. Điều đó làm giảm tuổi thọ vật liệu và cấu trúc xây dựng, làm hỏng cách nhiệt và làm mất khả năng cách nhiệt. Vì vậy cấu trúc xây dựng và cách nhiệt kho lạnh phải đảm bảo được các yêu cầu sau: - Đảm bảo tuổi thọ dự kiến của kho. - Chịu được tải trọng của bản thân và của hàng bảo quản . - Chống được ẩm thâm nhập từ bên ngoài vào và bề mặt bên ngoài tường không được đọng sương. - Đảm bảo cách nhiệt tốt giảm chi phí đầu tư cho máy lạnh và vận hành. - Chống được cháy nổ và đảm bảo an toàn. - Thuận tiện cho việc bốc dỡ và sắp xếp bằng cơ giới. - Có tính kinh tế. II.2.1.1. Móng và cột. Móng phải chịu được tải trọng của toàn bộ kết cấu xây dựng và hàng hoá bảo quản. Do đó móng phải kiên cố, vững chắc và lâu bền . Khi đổ móng người ta phải chừa trước những lỗ để lắp cột chịu lực.Trong kho lạnh 1 tầng sử dụng cột có tiết diện vuông 400 400 theo xêri 1420 – 4 . II.2.1.2. Tường bao và tường ngăn. Sử dụng loại tường bao và tường ngăn cổ điển . Tường gạch chịu lực có hai lớp vữa trát hai phía . Cách nhiệt ở phía trong phòng lạnh . Trước khi dán cách nhiệt phải phủ 1 lớp bitum dày 2.5 ÷ 3 mm để cách ẩm sau đó dán cách nhiệt lên . Cách nhiệt có thể dán thành hai lớp so le để tránh cầu nhiệt . Cách nhiệt được cố định vào tường nhờ đinh móc bằng thép , nẹp gỗ và đinh gỗ . Bên ngoài lớp cách nhiệt người ta chăng lưới thép và trát 1 lớp vữa xi măng bằng phẳng . II.2.1.3. Mái Các kho lạnh có các tấm mái tiêu chuẩn đi kèm với cột, rầm, xà tiêu chuẩn. Mái kho lạnh không được đọng nước, phải không bị thấm nước . Kho lạnh có chiều rộng lớn nên làm mái dốc về hai phía và có độ nghiêng 2% . Chống thấm nước bằng bitum và giấy dầu . Chống bức xạ mặt trời bằng cách phủ lên trên một lớp sỏi trắng có kích thước 5 ÷ 15 mm . II.2.1.4. Nền Kết cấu của nền phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
- Nhiệt độ phòng lạnh. - Tải trọng của kho bảo quản. - Dung tích kho lạnh. Yêu cầu của nền là phải có độ vững chắc cần thiết, tuổi thọ cao, vệ sinh sạch sẽ, không thấm ẩm . Theo tiêu chuẩn của Nga nền của kho lạnh có nhiệt độ dương không cần cách nhiệt II.2.1.5. Cửa và màn khí. - Cửa là một tấm cách nhiệt, có bản lề tự động, chung quanh có đệm kín bằng cao su hình nhiều ngăn, có bố trí nam châm mạnh để hút chặt cửa đảm bảo độ kín giảm tổn thất nhiệt. - Phía trên cửa có bố trí thiết bị tạo màn khí giảm tổn thất nhiệt. Khi mở cửa, động cơ quạt tự động hoạt động, tạo ra một màn khí thổi từ trên xuống dưới ngăn cản đối lưu không khí nóng bên ngoài với không khí lạnh trong buồng nhằm làm giảm tổn thất nhiệt. II.2.2. Tính toán cách nhiệt buồng lạnh . II.2.2.1. Vật liệu cách nhiệt. Cách nhiệt lạnh có nhiệm vụ hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ môi trường ngoài có nhiệt độ cao vào buồng lạnh có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che. Chất lượng của vách cách nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của vật liệu cách nhiệt theo các yêu cầu sau : - Hệ số dẫn nhiệt nho.û - Khối lượng riêng nhỏ. - Độ thấm hơi nước nhỏ. - Độ bền cơ học và độ dẻo cao. - Bền ở nhiệt độ thấp và không ăn mòn các vật liệu xây dựng tiếp xúc - Không cháy hoặc không dể cháy. - Không bắt mùi và không có mùi lạ. - Không gây nấm mốc và phát sinh vi khuẩn, không bị chuột, sâu bọ đục phá. - Không độc hại đối với con người. - Không độc hại đối với sản phẩm bảo quản, làm biến chất và làm giảm chất lượng sản phẩm. - Vận chuyển, lắp ráp, sửa chữa, gia công dễ dàng. - Rẻ tiền và dễ kiếm. - Không đòi hỏi bảo dưỡng đặc biệt. II.2.2.2. Xác định chiều dày cách nhiệt. Chọn chế độ bảo quản : t = 4oC Chọn vật liệu cách nhiệt là polystirol ( stirôpo )  Khối lượng riêng : = 25 40 kg/m3 ( bảng 3.1 P61 [1] )  Hệ số dẫn nhiệt : cn = 0.047 W/m.K ( bảng 3.1 P61 [1] )  Hệ số truyền nhiệt vách ngoài khi nhiệt độ buồng lạnh t = 4oC : k = 0.407 W/m2.K ( bảng 3.3 P63 [1] )  Hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng ) : Tường bao và mái ng = 26.75 W/m .K ( bảng 3.7 P65 [1] ) 2  Hệ số tỏa nhiệt của bề mặt trong của buồng đối lưu tự nhiên : Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
tr = 9.3 W/m2.K ( bảng 3.7 P65 [1] ) II.2.2.2.1. Tường bao Hệ số dẫn nhiệt , dẫn ẩm của vật liệu xây dựng và vật liệu cách nhiệt : Vật liệu di ( m ) i ( W/m.K ) ( g/mhMPa ) Vữa xi măng 0.02 0.88 90 Gạch đỏ 0.2 0.82 105 Cách ẩm 0.004 0.3 0.86 Polystirol 0.047 7.5 II.2.2.2.1.1. Tính chiều dày cách nhiệt. Chiều dày lớp cách nhiệt: 1 1 di 1 dcn = cn [ ( )] k 1 i 2 1 1 0.02 0.2 0.004 1 = 0.047 [ ( 3 )] 0.407 26.75 0.88 0.82 0.3 9.3 = 0.0934 ( m ) . Chọn chiều dày cách nhiệt là 100 mm gồm 2 lớp dày 50mm Hệ số truyền nhiệt thực tế : 1 1 k = 1 di d cn 1 = 1 0.02 0.2 0.004 0.100 1 = 0.3849 (W/m2K) 3 1 i cn 2 26.75 0.88 0.82 0.3 0.047 9. 3 II.2.2.2.1.2. Kiểm tra đọng sương Theo bảng 1.1 P8 [1] - Nhiệt độ và độ ẩm trung bình tháng nóng nhất tại Bảo Lộc là  tf1 = 37.30 C ; f= 74 % - Tra giản đồ không khí ẩm :  Nhiệt độ bầu ướt : ts = 32.8 0 C  Nhiệt độ đọng sương ts = 31.7 0 C. - Nhiệt độ của buồng lạnh tf2 = 4 0 C. tf 1 ts k s = 0.95 1 tf 1 tf 2 ( 37.3- 31.7) k s = 0.95 26.75 = 4.2736 ( W/m2.K ) ( 37.3- 4 ) k s = 4.2736 ( W/m2.K ) > k = 0. 3849 Vách ngoài không bị đọng sương. Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
II.2.2.2.1.3. Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt. Mật độ dòng nhiệt qua cơ cấu cách nhiệt : q = k t= 0.3849 ( 37.3 4 ) = 12.8172 W/m2. Xác định nhiệt độ bề mặt tại các lớp vách : q = 1 ( tf 1 – t1 ) q 12.8172 t1 = t f1 – = 37.3 – = 36.82 1 26.75 q 1 di t2 = t f 1 – – q = 36.53 1 i 1 i q 2 di t3 = t f 1 – – q = 33.40 1 i 1 i q 3 di t4 = t f 1 – – q = 33.11 1 i 1 i q 4 di t5 = t f 1 – – q = 32.94 1 i 1 i q 5 di t6 = t f 1 – – q = 5.67 1 i 1 i q 6 di t7 = t f 1 – – q = 5.38 1 i 1 i q = ( t7 – tf 2 ) 2 q 12.8172 tf2 = t7 – = 5.38 – = 4.00 2 26.75 Tính phân áp suất thực của hơi nước  Dòng hơi thẩm thấu qua kết cấu bao che : P Ph 2 = h1 H Ph1 = Px” (t = 37. 3oC) = 6379 74 % = 4720.5 Pa Ph2 = Px” (t = 4 oC ) = 812.9 95% = 731.61 Pa H : trở kháng thấm hơi qua kết cấu bao che : di 0.02 0.2 0.1 0.004 H = = 3 + = 0.0206 m2.h.MPa/g i 90 105 7 . 5 0 . 86 Ph1 Ph 2 4720.5 731.61 6 = = 10 = 0.1936 g/m2h; H 0.0206  Phân áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt vách d1 0.02 Px2=Ph1 = 4720.5 0.1936 10 6 = 4677.5 1 90 2 di Px3= Ph1 i 1 i = 4308.6 3 di Px4= Ph1 i 1 i = 4265.6 Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
4 di Px5= Ph1 i 1 i = 3365 5 di Px6= Ph1 i 1 i = 783.2 6 di Px7= Ph1 i 1 i = 740.15 Ta có bảng sau: Vách 1 2 3 4 5 6 7 Nhiệt độ 0C 36.82 36.53 33.40 33.11 32.94 5.67 5.38 Áp suất 6213.8 6117.1 5144.7 5060.8 5012.5 913.9 895.7 Phmax , Pa Áp suất thực 4720.5 4677.5 4308.6 4265.6 3365 783.2 740.15 Px , Pa Ta có Phmax > Px vậy vách không bị đọng ẩm. II.2.2.2.2. Trần 1 1 di 1 dcn= lcn( ( )) k 1 i 2 Tra bảng dùng lớp cách nhiệt đất sét , sỏi : + cn = 0,17 w/mK ( bảng 3.1 P61 [1] ); + K : hệ số truyền nhiệt vách ngoài K = 0,435 W/m2K ( bảng 3.3 p 63 ,[1]) + 1 hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài tới trường cách nhiệt 1 = 26.75 W/m2K + 2 hệ số tỏa nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh 2 = 9.3 W/m2K + i : chiều dày các lớp xây dựng thứ i (m) + øi : hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu xây dựng thứ i w/m2K Vật liệu di ( m ) ( W/mK ) i Lớp phủ ( vlxd và bitum ) 0.013 0.3 Lớp bêtông giằng có cốt 0.040 1.4 Lớp cách nhiệt điền đầy 0.2 Tấm cách nhiệt xốp stiropo 0.050 0.047 Bêtông cốt thép chịu lực 0.20 1.5 Lớp vữa dày 0.01 0.88 Chiều dày cách nhiệt của trần: 1 1 di 1 dcn= lcn ( ( )) k 1 i 2 Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
1 1 0.013 0.04 0.05 0.2 0.01 1 = 0,17 ( ( )) 0.407 26.75 0.3 1.4 0.047 1.5 0.88 9.3 = 0.168 (m) Chọn dcn =0.2 (m). Hệ số truyền nhiệt thực tế: 1 K = 1 d i d cn 1 1 i cn 2 1 = 1 0.013 0.04 0.05 0.2 0.01 0.2 1 26.75 0.3 1.4 0.047 1.5 0.88 0.17 9.3 K = 0.3848 W/m2K II.2.2.3.nền (hình 3_5.c) _ Nền nhẵn bằng các tấm bê tông kỹ thuật 1 = 40 mm ; 1 =1.4 w/mK _Lớp bê tông tăng cứng : 2 =100 mm ; 2=1.4 w/mK _Lớp bê tông giằng : 3 =40 mm ; 3=1.4 w/mK _Lớp cách nhiệt bằng đất sét xốp , sỏi: 4 =? ; 4=0.2 w/mK _Lớp cách ẩm : 5 =100 mm ; 5=0.3 w/mK _Lớp bê tông đệm : _Lớp làm kín bằng đá dăm : 1 1 di 1 dcn= lcn( ( )) . k 1 i 2 Trong đó k = 0.435 w /m2K 1 =23.3 w /m K 2 2 = 9 w /m K 2 1 1 0.012 0.04 0.05 0.22 1 dcn = 0,2( ( )) 0.435 23.3 0.3 1.4 0.047 1.5 9 =0.337 (m) Chọn 4 =0.4 (m). Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
Hệ số truyền nhiệt thực tế: 1 1 K= 1 d i d cn 1 = 1 0.04 0.1 0.1 0.4 1 2* 1 i cn 2 23.3 1.4 1.4 0.3 0.2 9 K= 0.3823 w/m k 2 CHƯƠNG III. TÍNH NHIỆT KHO LẠNH Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định bằng biểu thức : Q = Q1 + Q2 +Q3 +Q4 +Q5 (w) Q1 : dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh . Q2 : dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra trong quá trình xử lý lạnh . Q3 : dòng nhiệt từ không khí bên ngoài so thông gió buồng lạnh. Q4 : dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh. Q5 :dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra khi hô hấp trong đó 3 = 0 do buồng bảo quản không có thông gió. III.1 tính Q1 dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1 =Q11 + Q12 Q11 : dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ. Q12 : dòng nhiệt qua tường bao , trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời. III.1.1 xác định Q11 : do chênh lệch nhiệt độ Q11= K* F* T Bao che K (w/m2k) F (m2) T (k) Q1 (w) Tường ngoài 0.4358 60 21.6 618.84 Tường ngoài 0.4358 45 21.6 434.13 Tường ngoài 0.4358 60 21.6 618.84 Tường ngoài 0.4358 45 21.6 464.13 N ền 0.3823 108 21.6 1014.77 Trần 0.411 108 21.6 1014.77 Q11 = Q11i = 4195.5 (w) Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
III.1.2 xác định Q12 do bức xạ mặt trời : Q12 =K * F * t12 T TB 9m B TN 12m N Đ Bao che hướn K (w/m2k) F (m2) t12 (k) Q12 (w) g Tường ngoài TN 0.4358 60 10 286.5 Tường ngoài TB 0.4358 45 6 128.9 Tường ngoài TN 0.4358 60 _ _ Tường ngoài TB 0.4358 45 _ _ N ền _ 0.3823 108 _ _ Trần _ 0.411 108 19 892.6 Q12 = Q12i = 1308 (w) * Q1 = Q11 + Q12 = 4195.5 +1308 =5503.5(w). III.2.tính Q2 dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra : Q2 = M* (h1 – h2 )* 1000/(24*3600) (kw) _h1 ,h2 : enthapi của sản phẩm trước và sau khi xử lý lạnh : Theo bảng 4_2 p.81 ,[1] t1 = 31.6 oC h1 = 390.624 kJ/kg t2 =10 oC h2 = 308.8 kJ/kg _Dòng nhiệt do khoai tây tỏa ra . Q21 =Mkt *(h1 – h2 ) * 1000/(24 * 3600)*103 (w) Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
Mkt chọn bằng 10% khối lượng sản phẩm bảo quản. Mkt = 10% * Ekt =10% =50 =5 tấn Q4 = 5* (390.624 – 308.8) * 1000*1000/(24 *3600) = 4735.2 (w) _dòng nhiệt do bao bì (gỗ ) tỏa ra Mg =10% *Eg = 0.5 Q22=Mb * Gb(t1 – t2) * 1000/(24 * 3600) =0.5 * 2500 * ( 31.6 10) * 1000/(24*3600) (w) Q2 =Q21 * Q22 =4735.2 + 312.5 =5047.7 (w) III.3. tính Q3.: dòng nhiệt do thông khí Q3 = Mk * (h2 – h1 ) =0.03225 * (92 29) =2.032 kw. Trong đó Mk lưu lượng không khí trong phòng trao đổi với môi trường bên ngoài Mk =V*A*s/(24 * 3600) =9*12*5*4*1.29 /(24 * 3600) =0.03225 (kg/s) t2 =31.6 oC 2 =83% ⇒ h2 = 92 kJ/kg t1 = 10oC 1 = 90% ⇒ h1 =29 kJ/kg III.4.tính Q4 :Dòng nhiệt do vận hành. Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 _Q41 : dòng nhiệt do chiếu sáng buồng Q41 = A * F F : diện tích các buồng F=108 (m2) A : nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu xuống 1 m2 diện tích buồng hay diện tích nền .Đối với buồng bảo quản A =1.2w/m2 ⇒ Q41 = A * F = 1.2 w/m2 * 108 m2 = 129.6 (w) _Dòng nhiệt do người tỏa ra. Q42 = 350 * n (w) n : số người làm việc trong buồng chọn n =2 người ⇒ Q42 = 350 * 2 =700 (w) _Q43 dòng nhiệt do các động cơ điện Do lắp đặt các động cơ điện ở phía ngoài buồng ⇒ Q43 = 0 _Q44 : dòng nhiệt khi mở cửa Q44 Q44 = B * F B : dòng nhiệt riêng khi mở cửa w/m 2 F : diện tích buồng m2 F =108 m2 B=15 w/m2 (bảng 4.4 P87 [1]) ⇒Q44 = B * F =15*108 = 1620 (w) ⇒ Q4 =Q41 + Q42 + Q43 + Q44 =129.6 + 700 + 0 + 1620 =2449.6 (w) III.5.tính Q5 Dòng nhiệt do hoa quả hô hấp Q5 = E ( 0.1*qn + 0.9 qbq) E : dung tích kho lạnh E = 55(t) Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
qn,qbq dùng nhiệt tỏa ra khi sản phẩm có nhiệt độ nhập vô kho lạnh và sau đó là nhiệt độ bảo quản trong kho lạnh w qn , qbq : tra ở bảng 45 p 89, [1]; tn=31.6 oC qn ======== 62.56 w/t tbq = 10oC qbq======== 30 w/t ⇒ Q5 = 55 (0.1 * 62.56 +0.9 * 30) = 1829.1 (w) Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q=Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q3 =5503.5 + 5047.7 + 0 + 2449.6 + 1829.1 +2032 =16862 (w) =16.862 (kw). Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
CHƯƠNG IV TÍNH CHU TRÌNH LẠNH IV.1 Tác nhân lạnh. IV.1.1 Định nghĩa : Tác nhân lạnh là chất môi giới sử dụng trong chu trình ngược chiều để hấp thụ nhiệt của môi trường cần làm lạnh có nhiệt độ thấp và tải nhiệt ra môi trường có nhiệt độ cao hơn. Ơû máy lạnh nén hơi, quá trình hấp thụ nhiệt ở môi trường lạnh được thực hiện nhờ quá trình bay hơi của tác nhân lạnh ở nhiệt độ thấp, áp suất thấp và quá trình thải nhiệt ở môi trường có nhiệt độ cao nhờ quá trình ngưng tụ của hơi tác nhân lạnh ở nhiệt độ cao, áp suất cao. Chọn tác nhân lạnh là R22 IV.1.2 Tác nhân lạnh R22 Có công thức hoá học là CHClF2 , là chất khí không màu, có mùi thơm rất nhẹ, sôi ở áp suất khí quyển ở 40.80C. IV.1.2.1 Tính chất vật lý Ở điều kiện làm mát bằng nước tuần hoàn mùa hè Việt Nam, nhiệt độ ngưng tụ 420C, áp suất ngưng tụ 16.1 bar, là tác nhân có áp suất tương đối cao. Nhiệt độ cuối tầm nén trung bình nhưng cần làm mát tốt đầu máy nén. Aùp suất bay hơi thường lớn hơn áp suất khí quyển. Năng suất thể tích riêng lớn gần bằng của NH3 nên máy tương đối đơn giản. Độ nhớt lớn, tính lưu động kém NH3 nên các đường ống, cửa van đều phải lớn hơn. Hoà tan hạn chế dầu nên gây khá nhiều khó khăn cho việc bôi trơn. Ở khoảng nhiệt độ từ 200C đền 400C tác nhân không hoà tan dầu. Dầu có nguy cơ bám lại trên bề mặt dàn bay hơi làm cho máy nén thiếu dầu nên người ta tránh không cho máy lạnh R22 làm việc ở khoảng nhiệt độ này. Không hoà tan nước nhưng mức độ hoà tan vẫn lớn hơn gấp 5 lần R12 nên máy lạnh R22 ít bị nguy cơ tắc ẩm hơn. Không dẫn điện nên có thể sử dụng cho máy nén kín và nửa kín tuy độ an toàn kém hơn R12 nên sự cố điện đối với R22 lớn hơn. Lỏng R22 có dẫn điện nên tuyệt đối không để lỏng lọt về máy nén. IV.1.2.2 Tính chất hoá học Bền vững ở phạm vi áp suất và nhiệt độ làm việc. Khi có chất xúc tác là thép, phân huỷ ở 5500C có thành phần phosgen rất độc. Không tác dụng với kim loại và phi kim loại chế tạo máy nhưng hoà tan và làm trương phồng một số chất hữu cơ như cao su và chất dẻo nên đệm kín phải sử dụng cao su chịu freon. IV.1.2.3 Tính an toàn cháy nổ Không cháy và không nổ tuy tính an toàn thấp hơn so với R12. IV.1.2.4Tính chất sinh lý Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
Không độc hại đối với cơ thể sống. Khi nồng độ lên quá cao có thể bị ngạt thở do thiếu dưỡng khí. Không làm biến chất thực phẩm bảo quản. IV.1.2.5 Tính kinh tế R22 đắt nhưng dể kiếm, vận chuyển và bảo quản dể dàng. IV.1.2.6 Ưùng dụng Đang được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành công nghiệp đặc biệt trong lĩnh vực điều hoà không khí. Mức độ phá huỷ tầng ôzôn thấp nhưng nó gây hiệu ứng nhà kính làm nóng địa cầu. IV.1 Thuyết minh quy trình công nghệ Sơ đồ nguyêm lý cơ bản Vòng tuần hoàn kín của tác nhân lạnh: Hơi môi chất lạnh sinh ra ở thiết bị bay hơi được quá nhiệt sơ bộ do van tiết lưu nhiệt , đi vào thiết bị hồi nhiệt , thu nhiệt của chất lỏng nóng, quá nhiệt đến nhiệt độ t1 rồi được hút vào máy nén. Qua máy nén hơi được nén đoạn nhiệt lên trạng thái 2 và được đẩy vào bình ngưng. Trong bình ngưng tụ, hơi thải nhiệt cho nước làm mát, ngưng tụ lại thành lỏng và được quá lạnh chút ít. Sau đó lỏng được dẫn vào thiết bị hồi nhiệt.Trong bình hồi nhiệt, lỏng thải nhiệt cho hơi lạnh từ thiết bị bay hơi ra. Nhiệt độ hạ từ t3’ xuống còn t3. Tiếp đó lỏng được đưa vào phim sấy lỏng để lọc cặn bã và lọc ẩm. Sau đó lỏng đi vào van tiết lưu. Được tiết lưu xuống trạng thái 4 và được đẩy vào thiết bị bay hơi. Trong thiết bị bay hơi, lỏng bay hơi, thu nhiệt của môi trường lạnh. Hơi lạnh được máy nén hút về sau khi qua thiết bị hồi nhiệt. Như vậy vòng tuần hoàn của tác nhân lạnh được khép kín. IV.2 TÍNH TOÁN IV.2.1.tính toán thông số làm việc của máy lạnh IV.2.1. nhiệt độ ngưng tụ tc : tc =tw2 + Tmin tc : nhiệt độ ngưng tụ oC tw2 : nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng Tmin=5k tw2 = tw1 + tw tw1 : nhiệt độ nước vào bình ngưng tw = 5 k tw1 = tư + (35)oC tư : nhiệt độ ban đầu với t1 =31.6 oC Q=83% ⇒ tư =29 oC ⇒ tw1 =29 oC + 4 oC =33 oC ⇒ tw2 = tw1 + 5 oC = 33 oC + 5oC =38 oC ⇒tc =tw2 + 5 oC = 43oC Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
IV.2.2 Nhiệt độ bốc hơi . Chọn nhiệt độ ở phòng bảo quản tp =10 oC Nhiệt độ không khí đi ra khỏi dàn lạnh t1’’=8 oC Nhiệt độ không khí đi vào dàn lạnh t1’ =10 oC Chọn nhiệt độ bốc hơi to = 6 oC IV.2.3 Chọn và tính tqn , tql * tqn: ở trong thiết bị có hai quá trình quá nhiệt _quá nhiệt do van tiết lưu nhiệt _quá nhiệt do hơi đi qua thiết bị hồi nhiệt ⇒ chọn độ quá nhiệt chung tqn = tqn1 + tqn2 =16 k * tql tql :được tính theo tqn2 Được biểu diễn trên giản đồ lgp_h lgp 3 3’ pc,tc 2’ 2 po,to 1’ 1 h Ta có : h1 = h3 h1 – h1’’ =h31 –h3 p3 = pc ⇒ điểm 3 Các thông số trạng thái của các điểm nút được ghi trong bảng. Stt Điểm Trạng thái T ( oC) P (pc) h(kJ/kg) V (m3/kg) 1 1 Hơi quá nhiệt 25 6.0208 724 0.044 2 1’’ Hơi bão hòa 6 6.0208 707.7 3 2 Hơi quá nhiệt 75 16.483 750 0.018 4 2’’ Hơi bão hòa 43 16.483 717.4 5 3’ Lỏng bão hòa 43 16.483 553.54 6 3 Lỏng quá lạnh 30 16.483 537.24 0.8772 103 7 4 Lỏnghơi bão hòa 6 6.0208 537.24 IV.2.2. Tính chu trình lạnh _ năng suất lạnh riêng khối lượng qo =h1’’ –h4 =707.7537.24=170.46 kJ/kg _ năng suất lạnh riêng thể tích . qv =qo/v1 =170.46 /0.044 =3874.1 kJ/m3 _ năng suất nhiệt riêng ngưng tụ . qk = h2 – h3’ =750 – 553.54 =196.46 kJ/kg _ tỉ số nén. = pc /po =16.483 /6.0208 =2.738 _ Công nén riêng . Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
l = h2 h1 =750 –724 = 26 kJ/kg _ Hệ số lạnh. = qo /l =170.46 /26 =6.56 _ Độ hoàn thiện chu trình . V= * (Tk To) /To =6.56 * (436) /(273+6) =0.87 IV.2.3. Tính toán máy nén. năng suất máy nén: Q0= 100%Q1+ 10%Q2+ 100%Q3+100%Q4+100%Q5= =5503.5+0.1*5047.7+2032+244906+1829.1=12319 w _ Lưu lượng nén qua máy nén. m=Qo /qo =12.319*3600/170.46 =260.17 kg /h _ Thể tích thực tế . Vtt =m*v1 =260.17(kg/h) * 0.044 (m3 /kg) = 11.447 m3 /h _ Thể tích hút lý thuyết Vlt = Vtt / : hệ số cấp Với =2.738 tra đồ thị (h 3.4 p 54 [2]) ⇒ = 0.85 ⇒Vlt =Vtt / =11.447 /0.85 =13.468 (m3/h) _ Công nén lý thuyết Ns = m * l =260.17 * 26 /3600 =1.879 (kw) _ Công nén hữu ích Nc =Ns /nc nc : hiệu suất nén hữu ích. Tra đồ thị hình 3.6 môi chất R22 tỉ số nén =2.738 ⇒ nc =0.73 ⇒ Nc =Ns / nc =1.897 / 0.73 =2.574 (kw) Vậy chọn máy nén hiệu 2.8 với các thông số kỹ thuật sau: + Số xilanh 2; + Số vòng quay 24; + Đường kính xilanh 50 mm; + Thể tích hút lý thuyết 3.8 103 m3/s; 3.18 * 10 3 Số máy nén z= 0.84 3.8 * 10 3 Chọn z= 1 máy. Công nén đoạn nhiệt N= m*l = 0.07227*26= 1.88 kw; To 279 Hiệu suất chỉ thị i bt o 0.001 * 6 0.889 ; Tk 316 N 1.88 Công suất chỉ thị Ni = 2.115 kw; i 0.889 Công suất ma sát Nmas=VttPms chọn Pms=0.045 Mpa; = 0.00318*0.045*1000=0.1431 kw; Công suất hữu ích Ne= Ne+Nmas=2.115+0.1431 = 2.2581 kw; Ne Công suất tiếp điện Ntd = chọn td 0.95; el 0.85; td el Ne 2.2581 Ntd = = =2.8 kw; td el 0.95 * 0.85 Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
Công suất động cơ lắp đặt Ndc= Ntd dc ; chọn dc =1.2 hệ số an toàn; Ndc= Ntd dc = 2.8*1.2=3.36 kw Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com
CHƯƠNG V THIẾT BỊ NGƯNG TỤ V.1 Chọn thiết bị ngưng tụ vỏ ống nằm ngang Đây là loại thiết bị được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay trong các hệ thống lạnh năng suất vừa và lớn.Dùng thích hợp cho những nơi có nguồn nước sạch và sẳn nước, giá thành nước không cao. Do tác nhân lạnh là Freon nên để phù hợp với tính chất của môi chất các ống trao đổi nhiệt thường là ống đồng có cánh nhôm lồng vào hoặc cuốn trên bề mặt ngoài của ống để tăng cường khả năng truyền nhiệt từ phía freon. Nước lạnh đi trong ống truyền nhiệt sẽ nhận nhiệt của hơi tác nhân lạnh đi ngoài để hoá lỏng hơi tác nhân lạnh. Lượng nước được tuần hoàn nhờ cho đi qua tháp giải nhiệt để giải nhiệt đến nhiệt độ ban đầu. Lỏng tác nhân lạnh sẽ được chảy xuống bình chứa cao áp. Ưu điểm + Đây là loại thiết bị ngưng tụ gọn và chắc chắn nhất. + Có thể bố trí trong nhà mà vẫn chiếm ít diện tích. + Tiêu hao kim loại nhỏ nhất. + Nhiệt độ nước làm mát có thể tăng nhiều 4..10K. + Nhiệt độ ngưng tụ và năng suất lạnh ổn định, ít phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường và mùa khí hậu trong năm. + Phần dưới của thiết bị ngưng tụ có thể kiêm luôn chức năng của bình chứa. + Hệ số truyền nhiệt tương đối lớn. + Dễ chế tạo và lắp đặt, có thể sửa chửa và làm sạch ống ống bằng cơ học hay hoá học. Nhược điểm + Phải có diện tích dự phòng phía đầu bình hoặc có phương án thích hợp để có thể rút ống ra khi sửa chửa và thay thế. + Yêu cầu lượng nước làm mát lớn và nhanh tạo cáu bẩn. + Phải có thiết bị tháp giải nhiệt. V.2 Tính toán Cấp suất lạnh Qo =16.862 kw Nhiệt độ sôi to= 6o C Nhiệt độ nước làm mát vào tw1= 33 oC ,nước ra tw2 =38oC Môi chất lạnh R22 Nhiệt độ ngưng tụ tk = 43 o C Cấp suất nhiệt của bình ngưng Qk=19.434 kw. Lưu lượng nước qua bình ngưng: Qk 19.434 Mn = 0.93 kg/s; C * t 4.18 * (38 33) _ Chọn ống trong bình ngưng là ống đồng đường kích trong tiêu chuẩn d1 = 13.2 mm + Đường kính của cánh dc =21 mm + Đường kính chân cánh do =16.5 mm + Bước cánh S= 2 mm _Diện tích tính cho 1 m chiều dài ống . + diện tích bề mặt ngoài f1 = * dn * l + diện tích bề mặt trong f2 = * dt * l = * 0.0132 * 1 =0.0415 m2 _ Hệ số làm cánh =f1/f2=3.6; Xem thêm tài liệu tại: Libreofficevn.com