Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BỘ MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ -----š›&š›----- ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHO LẠNH BẢO QUẢN TRÁI CÂY NĂNG SUẤT 120 TẤN GVHD : TH.S ĐÀO THANH KHÊ SVTH : NGUYỄN HOÀNG LINH MSSV : 2004110090 LỚP : 02DHHH1 Tp.Hồ Chí Minh - Tháng 6/2014 LỜI MỞ ĐẦU ˜ ™ ˜ ™ Trái cây 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 trái cây rất dễ bị hư hỏng khi tiến hành thu hoạch theo thời vụ. Do đó vấn đề đặt ra là làm sao bảo quản sản phẩm trái cây được lâu dài . Phương pháp hiệu quả nhất hiện nay là bảo quản trái cây trong phòng lạnh . Theo phương pháp này , trái cây 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 trái cây quả năng suất 120 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 để đề tài được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! TP. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 06 năm 2014 LỜI CẢM ƠN ˜ ™ ˜ ™ Sau một thời gian nghiên cứu và tham khảo để hoàn thành đồ án, em xin chân thành cảm ơn: Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm Tp. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện tốt nhất về cơ sở vật chất kĩ thuật, trang thiết bị để chúng em có thể hoàn thành đồ án trong thời gian ngắn. Thư viện trường đã cung cấp những tư liệu hết sức có giá trị, là tài liệu thanh khảo tốt và quý báu. Đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy Đào Thanh Khê, người trực tiếp hướng dẫn tận tình để nhóm chúng em hoàn thành đồ án đúng thời hạn. TP. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 06 năm 2014 LỜI NHẬN XÉT CỦA GVHD ˜ ™ ˜ ™ Chữ ký của giáo viên nhận xét LỜI NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN ˜ ™ ˜ ™ Chữ ký của giáo viên nhận xét MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Ý NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH CỦA HỆ THỐNG LẠNH Từ xa xưa con người đã biết sử dụng lạnh cho đời sống, bằng cách cho vật cần làm lạnh tiếp xúc với những vật lạnh hơn. Sau này kỹ thuật lạnh ra đời đã thâm nhập vào các ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó như: Ngành công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm Trong công nghiệp nặng: làm nguội khuôn đúc Trong y tế: chế biến và bảo quản máu, thuốc Trong công nghệ hóa chất Trong lĩnh vực sinh hoạt đời sống: điều hòa không khí Đóng vai trò quan trọng nhất là ngành công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm. Tuy nhiên để có thể giữ cho thực phẩm được lâu dài để cung cấp, phân phối cho nền kinh tế quốc dân, thì phải bảo quản đông nhằm giữ cho các vi sinh vật làm ôi thiu thực phẩm càng bị ức chế, các quá trình phân giải diễn ra rất chậm. Vì vậy mà có thể giữ cho thực phẩm không bị hỏng trong thời gian dài. 1.2 NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ Bảo quản mát Sản phẩm bảo quản: trái cây Dung tích: 120 tấn Nhiệt độ kho lạnh bản quản: 4oC Nhiệt độ ngưng tụ: 25oC Thông số môi trường Địa điểm xây dựng: kho lạnh đặt tại Tp.HCM Nhiệt độ môi trường: tn=37,3oC Độ ẩm môi trường: φn=74% Môi chất lạnh Môi chất lạnh sử dụng trong kho lạnh bảo quản là R22 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KHO LẠNH 2.1 TÍNH THỂ TÍCH KHO LẠNH Thể tích kho lạnh được xác định theo công thức: V = (m3) Trong đó: V – Thể tích kho lạnh , m3. E – Dung tích của các buồng lạnh, tấn. gv – Mức độ chất tải, tấn/m3. Kho được thiết kế với mặt hàng trái cây chứa trong thùng gỗ, ta có gv = 0,45 tấn/m3 Dung tích thật sự các buồng sản phẩm là trái cây Espvà thùng gỗ Ebb Chọn Ebb =10% Esp Esp = 120 (t) (đầu đề) Dung tích thật sự của buồng lạnh E = Esp + Ebb = 120 + 12 = 132 (t) Thể tích buồng lạnh V = (m3) 2.2 DIỆN TÍCH CHẤT TẢI TRONG KHO LẠNH Chọn h = 3 m Công thức xác định diện tích chất tải buồng lạnh: F= (m2) Trong đó: h – Chiều cao chất tải, m 2.3 TẢI TRỌNG NỀN Công thức tính tải trọng nền: gf = gv × h = 0.45 x 3 = 1.35 ( tấn/m2) Trong đó: h – Chiều cao chất tải. gv – Mức độ chất tải, tấn/m3 2.4 DIỆN TÍCH KHO LẠNH CẦN XÂY DỰNG Công thức xác định diện tích xây dựng kho lạnh: Fxd= ( m2) Trong đó: βF – Hệ số sử dụng diện tích xây dựng của kho lạnh, βF phụ thuộc vào kích thước của buồng lạnh. Đối với buồng diện tích nhỏ hơn 100 m2, βF = 0,70÷0,75 Đối với buồng diện tích 100- 400 m2, βF = 0,75÷0,80 Đối với buồng diện tích hơn 400 m2, βF = 0,8÷0,85 Chọn kích thước kho lạnh Diện tích buồng lạnh quy chuẩn (bội của 36 m2) nên chọn Fxd = 144 m2 (12×12) Chọn kích thước kho như sau: 12 x 12 x 5 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM 3.1 TÍNH TOÁN CHO VÁCH KHO LẠNH 3.1.1 Kết cấu tường bao Xây dựng vách kho lạnh có kết cấu như sau: Bảng 1: Kết cấu vách ngoài kho lạnh Vật liệu Bề dày δ(m) Hệ số truyền nhiệt λ (W/m.K) Vữa 0.020 0.800 Gạch 0.380 0.820 Vữa 0.020 0.800 Cách ẩm bitum 0.004 0.300 Cách nhiệt polystirol 0.200 0.047 Lớp vữa và tấm thép 0.020 0.880 Cộng 0.624 3.1.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức: Trong đó: α1 = 23.3 W/m2 .K : hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (tường có chắn gió). α2 = 9 W/m2.K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức). δi : bề dày của vật liệu làm tường (bảng 1). λi : hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng 1). K = 0.35 W/m2.K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn. => chọn δ1 = 0.2 m Hệ số truyền nhiệt K K=1=1 K = 0.202 W/m2.K 3.1.3 Kiểm tra đọng sương Điều kiện để vách ngoài của kho lạnh không bị đọng sương: Trong đó: t1: nhiệt độ bên ngoài kho bảo quản lạnh đông (oC) ts: nhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài (oC) t2: nhiệt độ bên trong kho lạnh (oC) α1: hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (W/m2.K) 0.95 : hệ số an toàn => K < ks Vậy: vách ngoài không đọng sương. 3.2 CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO NỀN 3.2.1 Kết cấu cách nhiệt của nền Kết cấu nền kho lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ phòng lạnh, tải trọng của hàng bảo quản, dung tích kho lạnh,Yêu cầu của nền là phải có độ vững chắc cần thiết, tuổi thọ cao, không thấm ẩm. Bảng 2: Kết cấu cách nhiệt của nền Vật liệu Bề dày δ (m) Hệ số truyền nhiệt λ (W/m.K) Bêtông đất 0.02 1.6 Bêtông tấm 0.10 1.0 Cách nhiệt (Stiropor) 0.20 0.047 Cách ẩm bitum 0.005 0.23 Vữa 0.01 0.88 Bêtông cốt thép 0.15 1.5 Cộng 0.485 3.2.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức: Trong đó: α1 = 23.3 W/m2 .K : hệ số cấp nhiệt của không khí α2 = 9 W/m2 .K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức). δi : bề dày của vật liệu làm tường (bảng 2). λi : hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng 2). K = 0.35 W/m2 .K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn. => chọn δ2 = 0.2 m => Hệ số truyền nhiệt của nền K = 0.215 W/m2 .K Kiểm tra tương tự trên ==> không có đọng sương và đọng ẩm. 3.3 CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO TRẦN 3.3.1 Kết cấu cách nhiệt của trần Mái kho lạnh không được phép đọng nước và thấm nước.Mái có kết cấu như sau: Bảng 3: Kết cấu cách nhiệt của trần kho lạnh Vật liệu Bề dày δ(m) Hệ số truyền nhiệt λ (W/mK) Bêtông cốt thép 0.07 1.5 Vữa 0.01 0.88 Bitum 0.005 0.23 Cách nhiệt (Stiropor) 0.15 0.047 Vữa trên lưới thép 0.04 0.88 Cộng 0.1957 3.3.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức: Trong đó: α1 = 23.3 W/m2 .K : hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (tường có chắn gió). α2 = 9 W/m2 .K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức). δi : bề dày của vật liệu làm tường (bảng trên). λi : hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng trên). K = 0.35 W/m2K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn. => chọn δ3 = 0.2 m => Hệ số truyền nhiệt của trần K = 0.288 W/m2.K Kiểm tra tương tự trên ==> Không có đọng sương đọng ẩm trên bề mặt kết cấu. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT Việc tính toán nhiệt tải kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường xâm nhập vào kho lạnh. Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bên ngoài. Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt tải kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy lạnh cần lắp đặt. Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định bằng biểu thức: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 (W) Trong đó: Q1: dòng nhiệt thất thoát qua vách. Q2: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra. Q3: dòng nhiệt do vận hành kho. Q4: dòng nhiệt do thong gió buồng lạnh. 4.1 TÍNH DÒNG NHIỆT TỔN THẤT 4.1.1 Tính nhiệt thất thoát qua vách Bao che K (w/m2k) F(m2) DT (k) Q1 =K×F×DT (w) Tường ngoài 0.202 60 62.3 755.076 Tường ngoài 0.202 60 62.3 755.076 Tường ngoài 0.202 60 62.3 755.076 Tường ngoài 0.202 60 62.3 755.076 Nền 0.215 144 62.3 1928.808 Trần 0.288 144 62.3 2583.7056 Tổng Q1 7532.8176 (w) 4.1.2 Tính dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra ­ Dòng nhiệt do trái cây tỏa ra: Q21=M×(h1-h2)×1000×100024×3600 (W) M: năng suất buồng bảo quạn lạnh đông (t/24h) Q21 :Dòng nhiệt do tôm tỏa ra h1 ,h2 : enthapi của sản phẩm trước và sau khi xử lý lạnh : Theo bảng 4-2 p.81 Chọn nhiệt độ hàng nhập thẳng vào kho bảo quản lạnh đông là: t1 = 8 oC Þh1 = 302 kJ/kg t2 = 4 oC Þh2 = 286.7 kJ/kg M = 8%E = 0.08×120 = 9.6 ( t/24h) Với: M: khối lượng hàng nhập vào bảo quản lạnh đông E: dung tích phòng bảo quản lạnh đông Vậy : Q21=M×(h1-h2)×1000×100024×3600 (W) Q21=9.6×(302-286.7)×1000×100024×3600=1700(W) ­ Dòng nhiệt do trái cây hô hấp: Q22 = E× (0.1×qn + 0.9×qhp) ,W =120× (0.1×40.7 + 0.9×14) = 1667 (W) Với: E : dung tích kho lạnh qn và qhp :dòng nhiệt tỏa ra khi có sản phẩm nhập vào kho lạnh, sau đó là nhiệt độ bảo quản kho lanh . W/t (bảng 4-5) ­ Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra: Q23=Mb×Cbt1-t2×1000×100024×3600 Với: Mb : khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm (t/24h) Cb : Nhiệt dung riêng của bao bì (kJ/kgK) t1, t2 : nhiệt độ bao bì trước và sau khi bảo quản lạnh đông 1000/(24×3600) : hệ số chuyển đổi t/24h ra kg/s Ta có : Khối lượng bao bì gỗ : Mb = 10%M = 10% ×9.6 =0.96 (t/24h) Nhiệt dung riêng của bao bì gỗ : Cb = 2.5 (kJ/kgK) Nhiệt độ bao bì trước khi bảo quản: t1= 8 oC Nhiệt độ bao bì sau khi bảo quản : t2 =4 oC Q23=0.96×2.5×8-4×1000×100024×3600=111.11 kW Tổng nhiệt do sản phẩm tỏa ra là : Q2 = Q21 + Q22 + Q23 = 1700 + 1667 + 111.11 = 3478.11 (W) 4.1.3 Dòng nhiệt do vận hành kho ­ Dòng nhiệt do đèn chiếu sang: Q31 = A×F ,W A: định mức chiếu sáng trên một m2 phòng, A = 1.2 W/m2 F: Diện tích phòng lạnh, F= 144 m2 Q31= 1.2×144 = 172.8 W ­ Dòng nhiệt do người tỏa ra: Q32= 350×n ,W 350: nhiệt lượng do người tỏa ra khi làm việc nặng n: số người làm việc trong phòng, chọn n=3 Q32= 350×3 = 1050 W ­ Dòng nhiêt do động cơ điện: Q33= 1000×N ,W N: công suất động cơ điện , N = 2 Q33= 1000×2= 2000 W ­ Dòng nhiệt khi mở cửa: Q34 = B×F ,W B: dòng nhiệt do tổn thất kho lạnh mở cửa cho 1 m2 phòng lạnh, B= 15 (tra bảng 4-4) F: diện tích phòng lạnh, F = 144 m2 Q34= 15×144 = 2160 W Vậy dòng nhiệt vận hành: Q3 = 172.8 + 1050 + 2000 + 2160 =5382.8 (W) 4.1.4 Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Tra đồ thị h-x ta có : h1 =105 kj/kg h2 =13 kj/kg Khối lượng riêng của không khí trong buồng pk=1.28m3/kg Bội số tuần hoàn không khí a=3 Mk=V×a×pk24×3600 kg/s Mk=144×3×1.2824×3600=6.4×10-3 kg/s ­ Dòng nhiệt tổn thất do không khí nóng đưa vào: Q4 = Mk× (h1-h2) ×1000 = 6.4×10-3× (105-13) ×1000 = 588.8 (W) Dòng nhiệt tổn thất cho toàn bộ kho Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 7532.82 + 3478.11 + 5382.80 + 588.80 = 16982.53 W 4.2 XÁC ĐỊNH TẢI NHIỆT CHO THIẾT BỊ VÀ MÁY NÉN Tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần có giá trị cao nhất : QMN = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 W (4-15) (NĐL) Þ QMN =7532.82 + 3478.11 + 5382.80 + 588.80 = 16982.53 (W) Năng suất lạnh của máy nén được xác định theo biểu thức: Q0= (4-17) (NĐL) ∑Q - Tổng nhiệt tải của máy nén b - Là hệ số thời gian làm việc, chọn b= 0.9 k - Là hệ số tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh, lấy k=1.12 (dùng phương pháp nội suy trong tài liệu hdtk NĐL) Þ Q0=k×b=1.12×16982.530.9=21133.81 W CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH, TÍNH CHỌN MÁY NÉN 5.1 CHỌN CÁC THÔNG SỐ CỦA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng 4 nhiệt độ sau. + Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0. + Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh tk. + Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql. + Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt ) tqn. 5.1.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ của kho lạnh. Có thể lấy như sau: t0 = tb - Dt0, 0C [ 1, 204 ] Trong đó: tb - là nhiệt độ kho lạnh. tb = 4 0C; Dt0 - là hiệu nhiệt độ yêu cầu. Kho lạnh lựa chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp, độ ẩm của không khí trong kho cao, hiệu nhiệt độ yêu cầu là 8 ¸ 130C nên chọn Dt0 = 13 0C [ 1, 204 ] Vậy t0 = 4 - 13 = -9 0C. 5.1.2 Nhiệt độ ngưng tụ Nhiệt độ ngưng tụ của hơi môi chất lạnh phụ thuộc vào môi trường làm mát và nhiệt độ của chất tải nhiệt chạy qua thiết bị ngưng tụ. Thiết bị ngưng tụ của hệ thống lạnh có tác nhân làm mát là nước lấy từ nguồn nước ngầm qua hệ thống xử lý được tuần hoàn khép kín qua tháp giải nhiệt. Nhiệt độ ngưng tụ được xác định theo biểu thức: tk = tw2 + Dtk, 0C [ 1, 205 ] Trong đó: tw2 - là nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng, 0C; Dtk - là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, 0C. Chọn nhiệt độ ngưng tụ thực ra là một bài toán tối ưu về kinh tế và kỹ thuật, để đạt giá thành một đơn vị lạnh là nhỏ nhất, nếu hiệu nhiệt độ ngưng tụ nhỏ, nhiệt độ ngưng tụ thấp, năng suất lạnh tăng nhưng phải tăng chi phí cho điện năng chạy bơm nước giải nhiệt.... Dtk = ( 3 ¸ 5 ) 0C có nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra từ 3 ¸ 5 0C. [ 1, 205 ] Chọn Dtk =5 0C. - Nhiệt độ nước đầu vào, đầu ra chênh lệch nhau( 2 ¸ 6) 0C phụ thuộc vào kiểu thiết bị ngưng tụ. tw2 = tw1 + (2¸ 6) 0C. Với tw1 là nhiệt độ nước vào bình ngưng. Thiết bị ngưng tụ trong cụm máy là thiết bị ngưng tụ ống chùm vỏ bọc nằm ngang nên chọn Dtw = 5 0C. [ 1, 205 ] - Nhiệt độ nước vào bình ngưng phụ thuộc vào điều kiện môi trường. tw1 = tư +( 3¸ 5) 0C. [ 1, 205 ] Với tư : là nhiệt độ bầu ướt, với t= 37,30C => tư=330C Vậy ta có tw1 = 37oC. tw2 =37+ 5 = 42oC. tk = 42 +5= 47 oC. 5.1.3 Nhiệt độ hơi hút (th) - Nhiệt độ quá nhiệt là nhiệt độ của hơi môi chất trước khi vào máy nén. Nhiệt độ hơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất. - Mục đích của việc quá nhiệt hơi hút là để bảo vệ máy nén tránh không hút phải lỏng. Tuỳ từng loại môi chất và máy nén mà có nhiệt độ quá nhiệt khác nhau. - Đối với máy lạnh frêon, do nhiệt độ cuối tầm nén thấp nên độ quá nhiệt hơi hút có thể chọn cao. Trong máy nén frêon, độ quá nhiệt hơi hút đạt được trong thiết bị hồi nhiệt. Với môi chất frêon độ quá nhiệt khoảng (10 ¸15) 0C. [ 1, 208] Chọn Dth = 15 0C. =>Nên tqn = to + Dtqn = -9 + 15 = 6oC. 5.1.4 Nhiệt độ quá lạnh (tql) - Là nhiệt độ của môi chất lỏng trước khi vào van tiết lưu. Nhiệt độ quá lạnh càng thấp thì năng suất lạnh càng cao. tql= tw1+(3-5oC)= 37+(3-5oC)= 40-42oC Chọn tql=400C - Do sự quá lạnh lỏng được thực hiện trong thiết bị hồi nhiệt, nên nhiệt thải ra của môi chất lỏng cũng là nhiệt lượng mà hơi môi chất sau khi bay hơi nhận vào.Ta có phương trình sau: h1 - h1’ = h3’ – h3 Trong đó h1, h1’, h3’, h3 là entalpi tại các điểm nút trên đồ thị lgp – I. Tra đồ thị lgp-i của môi chất R22 ta được: to = -9 oC Þ h1’ = 401,57 kJ/kg tqn = 6 oC Þ h1 = 406,454 kJ/kg Với nhiệt độ ngưng tụ là 35oC , tra đồ thị lgp – i của môi chất R22 ta được : h3’ = 258,15 kJ/kg. Từ phương trình : h1 - h1’ = h3’ – h3 => h3 = h3’ – h1 + h1’ = 258,15 – 406,454 + 401,57 = 253,266 KJ/Kg Thông số Điểm nút Nhiệt độ oC Áp suất bar Entapi kJ/kg Thể tích riêng m3/kg 1 1’ 2 2’ 3’ 3 4 6 -9 90 47 47 40 -9 6,022 3,6767 44,374 18,034 18,034 18,034 6,022 406,454 401,57 433,17 415,93 258,15 253,266 253,266 0,42 5.2 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH 5.2.1 Năng suất lạnh riêng khối lượng Là năng suất lạnh của 1 kg môi chất lạnh lỏng ở áp suất cao và nhiệt độ cao tạo ra, sau khi qua van tiết lưu và bay hơi hết trong thiết bị bay hơi, thành hơi bão hoà khô ở nhiệt độ bay hơi và áp suất bay hơi. Ta có: q0 = h'1 – h4 kJ/kg. Trong đó : h'1- là Entapi của hơi (bão hoà ) sau khi ra khỏi dàn lạnh. h4 - là Entapi của môi chất sau khi qua van tiết lưu. Nên q0 = 401.57- 253.266 = 148.304 kJ/kg. 5.2.2 Lưu lượng môi chất qua máy nén Ta có: kg/s. [ 1, 211 ] 5.2.3 Năng suất thể tích thực tế của máy nén [ 1, 214 ] Ta có : Vtt = G × v1 = 0.14 × 0.42 =0.0588 m3/s 5.2.4 Hệ số cấp của máy nén Chế độ làm lạnh của hệ thống lạnh: to = -9 0C Þ po = 3.6767Pa. tk = 47 0C Þ pk = 18.034Pa. Ta có p = => p<9 nên ta chọn máy nén 1 cấp. Môi chất Freon R22,máy nén hiện đại. Tra đồ thị hình 7.4 [1, 215] => l = 0.72 Xây dựng chu trình trên đồ thì Logp-h Hình 5.2: chu trình 1 cấp 1 tiết lưu làm mát trung gian một phần có hồi nhiệt NHA- Máy nén hạ áp, MTG- Thiết bị làm mát trung gian, NCA- Máy nén cao áp HN- Hồi nhiệt, NT- Thiết bị ngưng tụ, TL- Thiết bị tiết lưu, BH- Thiết bị bay hơi Các quá trình trên đồ thị: 1-2 : Nén đoạn nhiệt ở máy nén hạ áp s2=s1 2-3 : Làm mát đẳng áp p=ptg=const ở thiết bị trung gian 3-4 : Nén đoạn nhiệt ở máy nén cao áp s4=s3 4-5’ : Ngưng tụ đẳng áp p=pk=const trong thiết bị ngưng tụ, môi chất nhả nhiệt lượng qk cho mô trường giải nhiệt 5’-5: Quá trình quá lạnh đẳng áp p=pk=const trong thiết bị hồi nhiệt 5-6: Tiết lưu từ áp suất pk ,h5=h6 6-1’:Bay hơi đẳng áp, đẳng nhiệt trong thiết bị bay hơi 1’-1: Quá trình quá nhiệt đẳng áp p=p0=const ở thiết bị hồi nhiệt 5.2.5 Thể tích hút lý thuyết Ta có : m3/s. 5.2.6 Công nén đoạn nhiệt Ta có: Ns = G × l = G × (h2 – h1) , kW. [ 1, 216 ] Vậy Ns = 0.14 × ( 433.17 – 406.454 ) = 3.740 ,kW 5.2.7 Công nén chỉ thị Là công nén thực do quá trình nén lệch khỏi quá trình nén đoạn nhiệt lý thuyết. Ta có: , kW [ 1, 217 ] hi : Là hiệu suất chỉ thị hi = lw + b × t0. Trong đó: b - là hệ số thực nghiệm b = 0.001; lw - là hệ số tổn thất không thấy được lw = . Vậy . Suy ra: kW. 5.2.8 Công suất ma sát Công suất ma sát sinh ra do sự ma sát trong các chi tiết chuyển động của máy nén, công suất này phụ thuộc vào kích thước và chế độ hoạt động của máy. Ta có: Nms =Vtt × Pms , kW [ 1, 218 ] Pms với máy nén freôn ngược dòng thì Pms = (0.019 ¸ 0.034) Mpa Ta chọn Pms = 0.025 Mpa [ 1, 218 ] Vậy Nms = 0.0588 × 0.025 × 106 = 1470 W = 1.470 kW 5.2.9 Công suất hữu ích Là công nén có tính đến tổn thất ma sát của các chi tiết máy nén như pittông-xi lanh, tay biên-trục khuỷu-ăc pittông,Đây chính là công đo được trên trục khuỷu của máy nén. Ta có: Ne = Ni + Nms, kW [ 1, 218 ] = 4.583 + 1.470 = 6.053 kW 5.2.10 Công suất điện Công suất điện Nel là công suất đo được trên bảng đấu điện có kể đến tổn thất truyền động, khớp, đai ...và hiệu suất chính của động cơ điện. Ta có: , kW [ 1, 218 ] Trong đó: htd - là hiệu suất truyền động đai ,ở đây ta dùng máy nén bán kín nên htd = 0.95 hel - là hiệu suất động cơ hel = 0.8 ¸ 0.95. Chọn hel = 0.85. Vậy kW. 5.2.11 Công suất động cơ lắp đặt Để đảm bảo an toàn cho hệ thống lạnh, động cơ lắp đặt phải có công suất lớn hơn công suất động cơ điện. Ta có: Nđ/c = (1.1 ¸ 2.1 ) × Nel , kW; [ 1, 219 ] Chọn hệ số an toàn là 1.5 Nên Nđ/c = 1.5 × 7.496 =11.244 kW. 5.2.12 Phụ tải nhiệt dàn ngưng Ta có: KW. 5.3 TÍNH CHỌN MÁY NÉN Máy nén là một bộ phận rất quan trọng của hệ thống lạnh, nó quyết định năng suất lạnh của hệ thống; phần quan trọng của máy nén là năng suất lạnh và công suất của động cơ máy nén đòi hỏi phải đáp ứng được năng suất lạnh của kho bảo quản. Nhiệm vụ của máy nén là liên tục hút hơi môi chất lạnh sinh ra ở thiết bị b