Đang tải... (xem toàn văn)
... kJ/kg t2 = -20 0C → i2 = kJ/kg Vậy Q21 = 20 00 (28 3 − 0) 10 = 26 203,7 (W ) 21 600 b) Nhiệt làm lạnh xe cấp đông Q 22 Theo công thức 5.19 trang 21 4 tài liệu [2] Ta có: Q 22 = M x C px (t1 − t2 ) Trong... thực tế tủ cấp đông Vtt = V × = 40 (m3) Diện tích tủ cấp đông F (m2) CHÝÕNG 22 : Ta chọn chiều cao tủ cấp đông h = 2, 85 m Theo công thức 5.11 trang 20 8 tài liệu [2] F= Vậy F= Vtt h ,m (2. 3) 40... tế tủ cấp đông sau: Chiều dài thực tế tủ cấp đông Dtt = 4,5 +2. δCN = 4,8 m Chiều rộng thực tế tủ cấp đông Rtt = 3,3 + 2. δCN = 3,6 m Chiều cao thực tế tủ cấp đông Ctt = 2, 85 + δCN = m CHÝÕNG 24 :
MỤC LỤC Khoa công nghệ nhiệt lạnh CHÝÕNG 1: CHÝÕNG 2: Đồ án học phần kỹ thuật lạnh TỔNG QUAN Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong bảo quản thực phẩm Lĩnh vực ứng dụng quan trọng nhất của kỹ thuật lạnh là bảo quản thực phẩm. Theo một số thống kê thì khoảng 80% công suất lạnh được sử dụng trong công nghiệp là để bảo quản thực phẩm. Thực phẩm như một số loại rau quả, thịt, cá, sữa... chứa nhiều chất và cấu trúc rất phức tạp. Các thông số về chất lượng thực phẩm thay đổi dưới tác dụng của các quá trình lên men trong thực phẩm cũng như các quá trình phát triển của vi sinh vật và quá trình oxi hoá của không khí làm cho thực phẩm đó có cấu trúc vi sinh vật bị phá huỷ. Do đó làm giảm giá trị của thực phẩm. Mặt khác, ở thực phẩm nóng có thể xuất hiện nhiều chất có hại cho cơ thể người. Vậy để hạn chế những biến đổi không có lợi có hại cho thực phẩm bằng cách hạ nhiệt độ của thực phẩm vì ở nhiệt độ thấp thì những biến đổi có hại cho thực phẩm sẽ bị kìm hãm làm cho quá trình đó lâu hơn. Do đó, đã làm cho chất lượng thực phẩm tăng cao và thời gian giữ được thực phẩm lâu hơn. Muốn làm được điều này thì bằng các phương pháp làm lạnh nhân tạo mà ngành kỹ thuật lạnh đã làm được và nó cũng là phương pháp đạt hiệu quả cao trong các điều kiện nhiệt độ như ở nước ta. Ngày nay, công nghiệp thực phẩm như chế biến thịt cá, thủy hải sản, rau quả... không thể phát triển nếu không có sự hỗ trợ tích cực của ngành kỹ thuật lạnh. Các kho cấp đông, kho bảo quản lạnh, nhà máy sản xuất nước đá, các máy lạnh thương nghiệp, các xe vận chuyển đông lạnh đến các tủ lạnh gia đình... đã không còn xa lạ với chúng ta. CHÝÕNG 3: Các vấn đề về cấp đông thực phẩm CHÝÕNG 4: Các cấp làm lạnh thực phẩm Lạnh là trạng thái của vật chất khi nhiệt độ của nó thấp hơn nhiệt độ môi trường xung quanh. Vậy giới hạn nào đó của nhiệt độ môi trường xung quanh để phân biệt giữa nóng và lạnh của vật chất. Vấn đề này chưa được thống nhất trên thế giới. Tuy nhiên, hiện nay nhiều nước chọn giới hạn lạnh là trạng thái vật chất dưới +200C. Như vậy, ứng với khoảng nhiệt độ sản phẩm sau cấp đông người ta phân biệt các cấp làm lạnh thực phẩm như sau: • • • Làm lạnh thường: tđb < t < +200C Làm lạnh đông: -1000C < t < tđb Làm lạnh thâm độ: -2730C < t < -1000C GVHD: Nguyễn Văn Pha 2 Khoa công nghệ nhiệt lạnh CHÝÕNG 5: Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Nhiệt độ đóng băng của thực phẩm Nước trong thực phẩm, đặc biệt trong thủy sản chiếm tỷ lệ rất lớn có thể lên đến 80%. Nước nguyên chất đóng băng ở 0 0C. Tuy nhiên, điểm đóng băng của thực phẩm thì khác vì nồng độ muối khoáng và chất hòa tan trong dịch tế bào của thực phẩm thay đổi tùy theo từng loại thực phẩm nên chúng có điểm đóng băng khác nhau và thường nhỏ hơn 00C. Ví dụ của cá biển có điểm đóng băng khoảng -1,50C, cá nước ngọt ở -10C, tôm biển -20C. CHÝÕNG 6: Sự biến đổi của thực phẩm trong quá trình cấp đông a) Biến đổi về nhiệt vật lý Sự kết tinh của nước: Trong quá trình cấp đông nước tách ra và đông thành các tinh thể, làm cho sản phẩm trở nên rắn, tăng thể tích một ít. Khi nước trong thực phẩm kết tinh tạo thành mạng tinh thể xen kẽ giữa các thành phần khác tạo ra cấu trúc vững chắc, nhưng khi làm tan băng phục hồi trạng thái ban đầu thì cấu trúc thực phẩm bị mềm yếu hơn, kém đàn hồi hơn do các tinh thể làm rách cấu trúc liên kết tế bào của thực phẩm. Biến đổi màu sắc: Đồng thời với quá trình trên màu sắc thực phẩm cũng biến đổi do hiệu ứng quang học do tinh thể đá khúc xạ ánh sáng. Màu sắc thực phẩm khi nước đóng băng phụ thuộc tính chất quang ánh sáng của các tinh thể nước đá. Bay hơi nước: Trong quá trình làm lạnh đông có hiện tượng mất nước, giảm trọng lượng sản phẩm. Đó là sự bay hơi nước vào không khí từ bề mặt thực phẩm, do chênh lệch mật độ ρ giữa không khí sát bề mặt và không khí xung quanh. Ẩm bốc hơi lên từ bề mặt sản phẩm vào không khí xung quanh, nếu sản phẩm có bề mặt còn ướt thì khi cấp đông chúng sẽ đông lại, sau đó diễn ra quá trình thăng hoa. Nếu chênh lệch nhiệt độ bề mặt sản phẩm và không khí trong buồng cấp đông càng lớn thì ẩm bốc càng mạnh, gây hao hụt khối lượng. Khuyếch tán nước: Khi cấp đông xảy ra hiện tượng khuyếch tán nước trong cấu trúc thực phẩm, nước khuyếch tán là do các nguyên nhân: - Sự chênh lệch nhiệt độ gây nên do chênh lệch mật độ ρ. - Sự lớn lên của tinh thể nước đá luôn thu hút nước từ những vị trí chưa kết tinh dẫn đến, làm cho nước từ nơi có nồng độ chất tan thấp chuyển đến nơi có nồng độ chất tan cao. Sự di chuyển của nước thực hiện nhờ bám thấm và mao dẫn của cấu trúc thực phẩm. Động lực của quá trình khuyếch tán, làm cho nước di chuyển từ trong tế bào ra gian bào và từ trong ra ngoài, từ vị trí liên kết ra tự do. Khi nước khuyếch tán cấu trúc tế bào co rút, một số chất tan biến tính, dẫn đến khi làm tan một phần thực phẩm gần bề mặt. GVHD: Nguyễn Văn Pha 3 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Các thông số nhiệt vật lý thay đổi: Biến đổi nhiệt dung, hệ số dẫn nhiệt, hệ số dẫn nhiệt độ. b) Biến đổi hóa học Bản chất quá trình biến đổi hóa học của thực phẩm khi làm lạnh là sự phân giải của các chất dự trữ năng lượng do tác động của các enzim có sẵn trong thực phẩm. Mức độ biến đổi hóa học phụ thuộc vào trạng thái ban đầu của thực phẩm và phương pháp làm lạnh. Nói chung do nhiệt độ giảm nhanh thời gian làm lạnh ngắn nên các biến đổi hóa học diễn ra với tốc độ chậm, ít hư hỏng, chất lượng sản phẩm được đảm bảo. Các biến đổi chủ yếu là do sự oxi hóa các sắc tố làm biến màu thực phẩm, sự oxi hóa phụ thuộc vào mức độ tiếp xúc với không khí của thực phẩm và chất lượng ban đầu. Để giảm sự oxi hóa có thể loại bỏ các sắc tố trước khi làm lạnh, hạn chế bớt, hạn chết bớt các hoạt tính của các enzim, hạn chế tiếp xúc với không khí, làm tăng tốc độ làm lạnh. c) Biến đổi do vi sinh Trước khi làm lạnh, thực phẩm thường được rửa sạch để loại bỏ các tạp chất nói chứa nhiều loại vi sinh vật. Trong quá trình làm lạnh do nhiệt độ môi trường làm lạnh không phù hợp với vi sinh vật nên vi sinh vật bề mặt ngoài của thực phẩm bị tiêu diệt. Số còn lại bị hạn chế khả năng hoạt động. Nhưng chúng thích nghi dần với lạnh, nên thời gian bảo quản thực phẩm bị giảm. CHÝÕNG 7: a) Sự kết tinh của nước trong thực phẩm Nước trong thực phẩm Nước trong thực phẩm, đặc biệt trong thủy sản chiếm tỷ lệ rất lớn có thể lên đến 80%. Tùy theo mức độ liên kết mà người ta chia nước trong thực phẩm ra các dạng: Nước tự do và nước liên kết. Nước tự do: Chỉ liên kết cơ học. Nước nằm bất động trong mạng lưới cấu trúc mô cơ dưới hình thức dung môi để khuyếch tán các chất qua tế bào. Nước liên kết: Không phải là dung môi mà là ở dạng liên kết với các chất protit tan và các chất vô cơ, hữu cơ tan khác tạo thành các cấu trúc của mô cơ. GVHD: Nguyễn Văn Pha 4 Khoa công nghệ nhiệt lạnh b) Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Cơ chế đóng băng trong thực phẩm khi cấp đông Nước trong thực phẩm do có hòa tan các chất tan nên nhiệt độ đóng băng thấp hơn 00C. Khi hạ nhiệt độ thực phẩm xuống thấp các dạng nước trong thực phẩm đóng băng dần dần tùy mức độ liên kết của chúng với các tế bào. Khi nhiệt độ hạ thấp bằng nhiệt độ cấp đông, trước tiên các tinh thể đá xuất hiện ở gian bào (khoảng trống giữa các tế bào). Khi đến điểm đóng băng đa số nước ở gian bào kết tinh và làm tăng nồng độ chất tan lên cao hơn trong tế bào. Do đó khi áp suất thẩm thấu tăng lên làm nước trong tế bào có xu hướng ra ngoài qua gian bào, qua màn bán thấm của tế bào. Nếu tốc độ làm lạnh chậm thì nước trong tế bào ra sẽ làm các tinh thể hiện diện lớn lên mà không tạo nên tinh thể mới. Nếu tốc độ làm lạnh nhanh thì tinh thể sẽ tạo ra cả ở bên ngoài lẫn trong tế bào, tinh thể sẽ nhuyễn và đều. Do đó nếu hạ nhiệt chậm tế bào bị mất nước và tinh thể đá tạo ra sẽ to và chèn ép làm rách màng tế bào, cấu tạo mô cơ bị biến dạng, giảm chất lượng sản phẩm. Khi nước tự do đã đóng băng hết thì đến lượt nước lên kết, bắt đầu từ nước có liên kết yếu đến nước có liên kết mạnh. c) Tác động của sự kết tinh của nước đối với thực phẩm Trong quá trình kết tinh của nước trong thực phẩm, xảy ra các hiện tượng sau đây, nếu tốc độ làm lạnh không đạt yêu cầu sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng sản phẩm: - Có sự phân bố lại nước trong thực phẩm không chỉ giữa gian bào và tế bào mà còn theo chiều sâu của sản phẩm. - Có sự biến đổi tế bào do sự phân bố lại nước, do tạo thành lớp đá, vỡ tế bào, biến đổi cấu trúc sợi cơ. d) Các yếu tố ảnh hưởng đến sự kết tinh của nước trong thực phẩm ● Nồng độ các chất hòa tan Các chất đường, chất béo, protein, muối… trong thực phẩm hòa tan liên kết với nước tạo thành dung dịch keo. Để kết tinh các phân tử nước phải tách ra khỏi sự liên kết của các chất tan. Vì vậy khi có các chất tan thì nhiệt độ của nước phải giảm để giảm động năng, GVHD: Nguyễn Văn Pha 5 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh tăng lực liên kết phân tử giữa các phân tử nước với nhau để kết tinh. Do đó nồng độ chất hòa tan tăng thì nhiệt độ kết tinh nước giảm. • Tốc độ cấp đông Tốc độ làm lạnh thực phẩm là tỷ số giữa chiều dày lớp thực phẩm được cấp đông với thời gian để làm đông lớp đó. Tốc độ làm lạnh đông phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Nhiệt độ cấp đông, phương pháp cấp dịch cho dàn lạnh, kích thước và bản chất thực phẩm cấp đông, trong đó yếu tố nhiệt độ buồng cấp đông đóng vai trò quan trọng nhất. • Chất lượng ban đầu của thực phẩm Thực phẩm tươi sống đem làm lạnh đông sẽ có chất lượng cao nhất vì cấu trúc và sự liên kết của nước với các thành phần còn lại còn nguyên tính tự nhiên. Khi các cấu trúc bị hư hỏng do va chạm hoặc do chất lượng bị giảm vì quá trình tự phân giải, thối giữa thì khả năng giữ nước giảm, tỷ lệ nước tự do tăng, tính đàn hồi của cấu trúc giảm. Tương tự như ở thịt động vật ở giai đoạn co cứng, cấu trúc giảm tính đàn hồi vì khả năng giữ nước giảm. Trong những trường hợp này nước kết tinh sẽ khuyếch tán nhiều, cấu trúc liên kết tế bào bị nước đá giãn nở sẽ rách vỡ làm cho chất lượng sản phẩm giảm. CHÝÕNG 8: Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian cấp đông a) Loại máy cấp đông Có nhiều loại thiết bị cấp đông và nguyên lý hoạt động khác nhau. Thiết bị gió cưỡng bức tiếp xúc và làm lạnh sản phẩm, có loại tiếp xúc là bề mặt các tấm kim loại, nhưng có loại thì sản phẩm được nhúng trong dịch N 2 lỏng. Do nguyên lý làm lạnh khác nhau nên tốc độ sẽ khác nhau đáng kể. Đối với cùng một dạng máy cấp đông nhưng nếu sử dụng phương pháp cấp dịch cho thiết bị bay hơi khác nhau cũng làm cho thời gian cấp đông thay đổi đáng kể, do hệ số trao đổi nhiệt bên trong phụ thuộc nhiều vào phương pháp cấp dịch. b) Nhiệt độ buồng cấp đông Nhiệt độ cấp đông càng thấp thì thời gian cấp đông càng nhanh và ngược lại. Vì vậy cần chọn nhiệt độ buồng hợp lý. Thường nhiệt độ không khí trong buồng cấp đông đạt là -35oC. c) Tốc độ gió trong buồng cấp đông GVHD: Nguyễn Văn Pha 6 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Tốc độ gió càng cao thì thời gian cấp đông càng nhanh do hệ số tỏa nhiệt đối lưu tăng, kết quả hệ số truyền nhiệt tăng. d) Nhiệt độ sản phẩm trước cấp đông Việc chế biến thực phẩm diễn ra trong một thời gian khá lâu. Vì vậy khi chế biến được khay sản phẩm nào, người ta sẽ tạm cho vào kho chờ đông để tạm thời bảo quản, để chờ cho đủ khối lượng cần thiết cho 1 mẻ mới đem cấp đông. Mặt khác, trong quá trình chế biến thực phẩm được ướp đá và xử lý trong không gian khá lạnh. Vì thế nhiệt độ thực phẩm đưa vào thiết bị cấp đông thường chỉ cỡ 10 ÷ 120C. Nhiệt độ thực phẩm đưa vào cấp đông càng thấp thì thời gian cấp đông càng ngắn. e) Bề dày sản phẩm cấp đông Thực phẩm cấp đông thường có dạng khối nguyên con hoặc dạng rời nhỏ (phi lê). Thời gian cấp đông làm lạnh từ ngoài vào tâm sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào chiều dày của thực phẩm. Thời gian cấp đông càng lâu nếu thực phẩm càng dày. Người ta nhận thấy thời gian cấp đông tăng lên một cách nhanh chóng nếu tăng chiều dày thực phẩm. Các thực phẩm dạng cấp đông dạng khối có thời gian cấp đông khá lâu nhưng dạng rời thì thời gian ngắn hơn nhiều. f) Diện tích bề mặt tiếp xúc Trong tủ cấp đông tiếp xúc nếu bề mặt tiếp xúc nhỏ sẽ làm tăng thời gian làm lạnh. Vì thế các khay cấp đông phải có bề mặt phẳng, không gồ ghề lồi lõm. Trong các thiết bị đông rời nên bố trí thực phẩm đều theo toàn bộ khay. Trên các tấm lắc cấp đông nếu có băng cũng có thể làm giảm diện tích tiếp xúc. g) Bao gói sản phẩm Một số thực phẩm cấp đông được đóng gói trước nên khi cấp đông làm tăng nhiệt trở. Đặt biệt khi bao gói có lọt các lớp khí vào bên trong thì tạo ra lớp cách nhiệt sẽ làm tăng thời gian cấp đông. h) Loại thực phẩm Mỗi loại thực phẩm có một nhiệt dung và nhiệt hàm khác nhau, do đó nhiệt lượng cần thiết để cấp đông 1 kg mỗi loại thực phẩm rất khác nhau. Ngoài ra hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm cũng ảnh hưởng đến tốc độ làm lạnh của nó. Thực phẩm có thể tích riêng nhỏ cũng có thời gian cấp đông lớn. GVHD: Nguyễn Văn Pha 7 Khoa công nghệ nhiệt lạnh CHÝÕNG 9: Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Các phương pháp và thiết bị cấp đông thực phẩm Thiết bị cấp đông có rất nhiều dạng, hiện nay ở nước ta sử dụng phổ biến các hệ thống như sau: • Kho cấp đông gió (Air Blast Freezer); • Tủ cấp đông tiếp xúc (Contact Freezer); • Tủ cấp đông gió dạng rời; • Hệ thống cấp đông dạng rời, có băng chuyền IQF: - Hệ thống cấp đông có băng chuyền cấp đông thẳng; - Hệ thống cấp đông có băng chuyền dạng xoắn; - Hệ thống cấp đông siêu tốc; • Hệ thống cấp đông nhúng N2 lỏng. CHÝÕNG 10: Làm đông thực phẩm trong không khí lạnh Thực phẩm được làm lạnh bằng không khí có nhiệt độ âm sâu đối lưu cưỡng bức qua bề mặt. Sản phẩm cấp đông dạng block hoặc dạng rời, nhưng thích hợp nhất là sản phẩm dạng rời. Quá trình truyền nhiệt là trao đổi nhiệt đối lưu. Ưu điểm: Không khí có nhiệt dung riêng nhỏ giảm nhiệt độ nhanh, khi tiếp xúc không gây các tác động cơ học vì thế giữ nguyên hình dáng kích thước thực phẩm, đảm bảo thẩm mỹ và khả năng tự bảo vệ cao của nó. Nhược điểm: Thực phẩm dễ bị khô do bay hơi nước bề mặt và dễ oxi hóa do tiếp xúc nhiều với khí O2. CHÝÕNG 11: Làm đông tiếp xúc Các sản phẩm đặt trên các khay và được kẹp giữa các tấm lắc cấp đông. Các tấm lắc kim loại bên trong rỗng để cho môi chất lạnh chảy qua, nhiệt độ bay hơi đạt to = -40 ÷ -450C. Nhờ tiếp xúc với các tấm lắc có nhiệt độ rất thấp, quá trình trao đổi nhiệt tương đối hiệu quả và thời gian làm đông được rút ngắn đáng kể so với làm đông dạng khối trong các kho cấp đông gió, thời gian từ 1,5 ÷ 2 giờ nếu cấp dịch bằng bơm, từ 4 ÷ 4,5 giờ nếu cấp dịch từ bình giữ mức theo kiểu ngập dịch. Quá trình truyền nhiệt trong tủ đông tiếp xúc là dẫn nhiệt. GVHD: Nguyễn Văn Pha 8 Khoa công nghệ nhiệt lạnh CHÝÕNG 12: Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Làm đông cực nhanh Thực phẩm được di chuyển trên các băng chuyền và được phun làm lạnh bằng Nitơ lỏng có nhiệt độ bay hơi rất thấp khoảng -1960C. Vì thế thời gian làm đông cực nhanh từ 5 ÷ 10 phút. Hiện nay ở các nước phát triển ứng dụng rộng rãi phương pháp này. CHÝÕNG 13: Làm đông bằng hỗn hợp đá và muối Phương pháp này được thực hiện ở những nơi không có điện để chạy máy lạnh. Khi cho muối vào nước đá thì tạo nên hỗn hợp có khả năng làm lạnh. Tùy thuộc vào tỷ lệ muối pha mà đạt được các hỗn hợp có nhiệt độ khác nhau. Phương pháp này có ưu điểm dễ thực hiện. Nhưng có nhược điểm là nhiệt độ hỗn hợp tạo ra không cao cỡ -120C, vì vậy chỉ có khả năng bảo quản trong thời gian ngắn và thực phẩm tươi sạch. Nhược điểm khác của phương pháp này là thực phẩm mất trọng lượng và giảm phẩm chất bề mặt. CHÝÕNG 14: Làm đông bằng nước muối lạnh Có 2 cách: Ngâm trong nước muối: Cá được xếp vào giỏ lưới rồi nhúng vào bể nước muối được làm lạnh bởi dàn bốc hơi amôniăc. Nước muối được lưu động bằng bơm, nhiệt độ -180C, thời gian làm đông khoảng 3 giờ. Phun nước muối lạnh: Phương pháp này nược ứng dụng trong chế biến thủy sản. Cá vận chuyển trên băng chuyền và được phun nước muối lạnh -25 0C. Khi đã đóng băng cá được phun nước sạch 20 0C để rửa muối bám lên cá, cuối cùng cá được phun nước 00C để mạ băng trước khi chuyển vào kho bảo quản. Theo phương pháp này thời gian làm đông ngắn mà hao hụt trọng lượng ít, lượng muối ngấm vào ít. GVHD: Nguyễn Văn Pha 9 Khoa công nghệ nhiệt lạnh CHÝÕNG 15: Đồ án học phần kỹ thuật lạnh TÍNH TOÁN CẤU TRÚC TỦ ĐÔNG GIÓ VÀ TÍNH PHỤ TẢI NHIỆT CHÝÕNG 16: Chọn thông số thiết kế ban đầu CHÝÕNG 17: Thông số địa lý, khí tượng ở TP.HCM Các thông số này đã được thống kê trong nhiều năm, khi tính toán thiết kế để đảm bảo độ an toàn cao ta thường lấy giá trị cao nhất ứng với chế độ khí hậu khắc nghiệt nhất. Từ đó sẽ đảm bảo cho hệ thống vận hành an toàn trong mọi điều kiện khí hậu. Theo bảng 1.1 trang 8 tài liệu [1]. Ta có: Bảng 2.1: Thông số khí hậu ở TP.HCM Nhiệt độ, 0C Độ ẩm tương đối, % TB cả năm Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông 27 37,3 17,4 74 74 Từ các thông số khí hậu và kết hợp với đồ thị I - d của không khí ẩm ta có các thông trạng thái không khí như sau: tN = 37,30C là nhiệt độ của không khí ngoài trời; φN = 74% là độ ẩm của không khí ngoài trời; dN = 30,58 g/kg kkk là độ chứa hơi; tư = 330C là nhiệt độ nhiệt kế ướt; ts = 31,70C là nhiệt độ đọng sương. CHÝÕNG 18: Yêu cầu về nhiệt độ trung bình của sản phẩm Nhiệt độ trữ đông thủy sản ở các nước châu Âu hiện nay là -30 0C. Theo viện nghiên cứu lạnh đông quốc tế đề nghị nhiệt độ trữ đông là -200C cho cá gầy (cá song, cá nục) và -300C cho cá béo (cá hồi, cá thu, cá trích). Nếu cá gầy muốn bảo quản trên 1 năm dùng nhiệt độ trữ đông là -30 0C. Còn ở Việt Nam nhiệt độ bảo quản thủy sản đông quy định chung là -18 ÷ -25 0C và bằng với nhiệt độ trung bình cuối quá trình cấp đông. Theo yều cầu của đề tài thì nhiệt độ không khí bên trong tủ cấp đông gió là tb = -400C. Nhiệt độ trung bình của sản phẩm sau cấp đông được xác định theo công thức 5.8 trang 196 tài liệu [2]: GVHD: Nguyễn Văn Pha 10 Khoa công nghệ nhiệt lạnh ttb = Đồ án học phần kỹ thuật lạnh t f − tt 2 (2.1) Trong đó: Nhiệt độ bề mặt sản phẩm: tf = tb × 0,7 = -40 × 0,7 = -280C Nhiệt độ tâm sản phẩm ít nhất là tt = -120C Vậy nhiệt độ trung bình của sản phẩm sau cấp đông là ttb = -200C CHÝÕNG 19: Cấu trúc xây dựng của tủ cấp đông gió 2 tấn/mẻ Tủ cấp đông gió phải được thiết kế có kích thước và công suất đủ sức cấp đông 2 tấn cá trong 6 giờ, nhiệt độ không khí trong tủ là -400C. Tường và trần của tủ cấp đông được lắp ráp bằng các tấm panel cách nhiệt Polyurethan, độ dày δCN. Tỷ trọng của tất cả các tấm panel đạt tiêu chuẩn 40 ÷ 42 kg/m3, hệ số dẫn nhiệt λ = 0,018 ÷ 0,02 W/m.K, độ đồng đều và độ bám cao. Mặt trong và mặt ngoài là lớp tôn mạ màu colorbond chống trầy xước dày 0,5 mm. Theo bảng 5.5 trang 209 tài liệu [2]. Ta có: Bảng 2.2: Các lớp cách nhiệt của panel tường, trần STT Lớp vật liệu Độ dày mm Hệ số dẫn nhiệt W/m.K 1 Lớp tôn 0,5 45,3 2 Lớp Polyurethane δCN 0,018 ÷ 0,02 3 Lớp tôn 0,5 45,3 Các tấm panel có gờ âm – dương và được liên kết với nhau bằng các móc khoá camblock ở cả 4 mặt của panel. Ở các góc tường được lắp tấm panel góc liền khối 90 0 để loại bỏ khe hở lắp ghép ở các góc, chống hình thành các ổ vi sinh, đồng thời tăng thêm độ cứng vững của kho trong suốt thời gian sử dụng. Tủ cấp đông gió được trang bị 1 bộ cửa trượt tay với kích thước 1500R × 2000H, cửa tủ đông có trang bị điện trở sưởi, cách nhiệt bằng Polyurethane dày 150mm, khung cửa làm bằng nhựa hỗn hợp chịu lạnh sâu, định hình nhập ngoại để tránh cầu nhiệt và nhẹ nhàng khi mở, có độ thẩm mỹ cao. Hai mặt trong, ngoài của cửa tủ đông được bọc bằng tôn colorbond dày 0,5mm. GVHD: Nguyễn Văn Pha 11 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Ngoài ra, để tránh cơi nền do hiện tượng đông đá phía dưới nền ta bố trí các ống thông gió. Ống thông gió là các ống PVC Ø100 đặt cách nhau khoảng 1 m đi dích dắc, hai đầu ống đưa lên khỏi nền để gió bên ngoài có thể vào ra ống, nhằm tránh ống gió đóng băng. Để đỡ lớp bê tông, tải trọng dàn lạnh và xe hàng phía trên tránh đề bẹp lớp cách nhiệt, người ta bố trí xen kẽ trong lớp cách nhiệt, người ta bố trí xen kẽ trong lớp cách nhiệt các gối gỗ. Gối gỗ được làm từ loại gỗ tốt chống mối mọt và mục do ẩm. Phía trên và dưới lớp cách nhiệt là các lớp giấy dầu chống thấm bố trí 2 lớp. Để tránh nước bên trong và ngoài kho có thể chảy xuống các lớp cách nhiệt nền theo các tấm panel tường và sát chân tường, phía trong và phía ngoài người ta xây cao một khoảng 100 mm. Trước khi lót cách nhiệt trên bề mặt lớp bê tông nền người ta quét một lớp hắc ín liên tục để chống thấm nước từ dưới nền lên lớp cách nhiệt. Bảng 2.3: Các lớp cách nhiệt của nền STT Lớp vật liệu Độ dày mm Hệ số dẫn nhiệt W/m.K 1 Lớp vữa tráng nền 10 ÷ 20 0,78 2 Lớp bê tông cốt thép 75 ÷ 100 1,28 3 Lớp giấy dầu chống thấm 2 0,175 4 Lớp cách nhiệt δCN 0,018 ÷ 0,020 5 Lớp giấy dầu chống thấm 2 0,175 6 Lớp hắc ín quét liên tục 0,1 0,70 7 Lớp bê tông 150 ÷ 200 1.28 CHÝÕNG 20: Xác định kích thước tủ cấp đông gió CHÝÕNG 21: Thể tích tủ cấp đông V (m3) Được xác định theo công thức 5.10 trang 208 tài liệu [2]. V= E gv ,m3 (2.2) Trong đó: GVHD: Nguyễn Văn Pha 12 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh - E : Dung tích tủ cấp đông, t; - V : Thể tích tủ cấp đông, m3; - gv : Định mức chất tải thể tích, t/m3. Theo bảng 5.4 trang 208 tài liệu [2] về kích thước một số kho cấp đông trong thực tế .Với dung tích tủ cấp đông E = 2 tấn/mẻ ta chọn hệ số chất tải g v = 0,1 t/m3. Từ đó ta có: V= E 2 = = 20 (m3 ) gV 0,1 Vì thể tích tủ cấp đông chứa sản phẩm chỉ chiếm khoảng 50%, phần còn lại để làm trần giả và lắp đặt dàn lạnh. Do đó, thể tích thực tế của tủ cấp đông là Vtt = V × 2 = 40 (m3) Diện tích tủ cấp đông F (m2) CHÝÕNG 22: Ta chọn chiều cao của tủ cấp đông h = 2,85 m Theo công thức 5.11 trang 208 tài liệu [2]. F= Vậy F= Vtt 2 h ,m (2.3) 40 = 14,03(m 2 ) 2,85 → Chiều dài của tủ cấp đông là D = 4,5 m. Chiều rộng của tủ cấp đông là R = 3,3 m. Khi chọn chiều dài và chiều rộng của tủ cấp đông phải lựa chọn sao cho việc lắp đặt được thuận tiện vì chiều rộng mỗi tấm panel là 1,2 m. → Chiều dài thực tế của tủ cấp đông là Dtt = 4,5 +2.δCN Chiều rộng thực tế của tủ cấp đông là Rtt = 3,3 + 2.δCN CHÝÕNG 23: Tính chiều dày cách nhiệt của tường, trần và nền a) Tính chiều dày cách nhiệt tường và trần Theo công thức 3.1 trang 85 của tài liệu [1] ta có: GVHD: Nguyễn Văn Pha 13 Khoa công nghệ nhiệt lạnh kt = Đồ án học phần kỹ thuật lạnh 1 δ δ 1 1 + ∑ i + CN + α 1 i =1 λi λCN α 2 n (2.4) 1 1 δ 1 δ CN = λCN − + 2 1 + ÷ λ1 α 2 → k α1 Trong đó: - λCN : Hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu cách nhiệt. Ta lấy λCN = 0,02 W/m.K; - k : Hệ số truyền nhiệt. Tra theo bảng 3.3 trang 84 tài liệu [1]. Ta chọn k = 0,19 W/m2.K; - α1 : Hệ số toả nhiệt bên ngoài tường. Tra bảng 3.7 trang 86 tài liệu [1]. Chọn α1 = 23,3 W/m2.K; - α2 : Hệ số toả nhiệt bên trong tủ cấp đông. Tra bảng 3.7 trang 86 tài liệu [1]. Chọn α2 = 10,5 W/m2.K; - δ1 = 0,5 mm = 0,0005 m là bề dày của lớp tôn; - λ1 = 45,3 W/m.K là hệ số dẫn nhiệt của lớp tôn. Thay tất cả vào ta có : δ CN 1 1 0,0005 1 − + 2. + 45,3 10,5 = 0,02 0,19 23,3 δCN = 0,102 m Vậy ta chọn δCN = 0,15 m = 150 mm kt = 1 δ δ 1 1 + 2 1 + CN + α1 λ1 λCN α 2 = 0,13 → Hệ số truyền nhiệt thực của tường và trần là W/m2.K b) Tính chiều dày cách nhiệt nền Theo công thức 3.1 trang 85 của tài liệu [1] ta có: GVHD: Nguyễn Văn Pha 14 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh 1 1 δ δ δ δ 1 δ CN = λ CN − + 1 + 2 2 + 2 3 + 4 + λ2 λ 3 λ 4 α 2 k α 1 λ1 Trong đó: - λCN : Hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu cách nhiệt. Ta lấy λCN = 0,02 W/m.K; - k : Hệ số truyền nhiệt của nền. Theo bảng 3.6 trang 84 tài liệu [1]. Chọn k = 0,18 W/m2.K; - α1 : Hệ số toả nhiệt bên ngoài nền. Tra bảng 3.7 trang 86 tài liệu [1]. Chọn α1 = 23,3 W/m2.K; - α2 : Hệ số toả nhiệt bên trong tủ cấp đông. Tra bảng 3.7 trang 86 tài liệu [1]. Chọn α2 = 10,5 W/m2.K; - δ 1 : Chiều dày lớp vữa tráng nền. δ 1 = 20 mm = 0,02 m; - λ 1 : Hệ số dẫn nhiệt lớp vữa tráng nền. λ 1 = 0,78 W/m.K; - δ 2 : Chiều dày lớp bê tông cốt thép. δ 2 = 100 mm = 0,1 m; - λ 2 : Hệ số dẫn nhiệt lớp bê tông cốt thép. λ 2 = 1,28 W/m.K; - δ 3 : Chiều dày lớp giấy dầu chống thấm. δ 3 = 2 mm = 0,002 m; - λ 3 : Hệ số dẫn nhiệt lớp giấy dầu chống thấm. λ 3 = 0,175 W/m.K; - δ 4 : Chiều dày lớp hắc ín quét liên tục. δ 4 = 0,1 mm = 0,0001 m; - λ 4 : Hệ số dẫn nhiệt lớp hắc ín. λ 4 = 0,7 W/m.K. Thay tất cả vào ta có: 1 1 0,02 0,1 0,002 0,0001 1 δ CN = 0,02 − + + 2. + 2. + 2. + 1,28 0,175 0,7 10,5 0,18 23,3 0,78 = 0,104 m Chọn chiều dày lớp cách nhiệt nền là δCN = 0,15 m = 150 mm → Hệ số truyền nhiệt thực của nền sẽ là: GVHD: Nguyễn Văn Pha 15 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh 1 δ δ δ 1 δ1 δ 1 + + 2. 2 + 2. 3 + 4 + CN + α 1 λ1 λ2 λ3 λ 4 λCN α 2 1 = 1 0,02 0,1 0,002 0,0001 0,15 1 + + 2. + 2. + 2. + + 23,3 0,78 1, 28 0,175 0,7 0, 2 10,5 ktn = = 0,127 W/m2.K Sau khi xác định được chiều dày cách nhiệt δCN = 150 mm = 0,15m ta có kích thước thực tế của tủ cấp đông như sau: Chiều dài thực tế của tủ cấp đông là Dtt = 4,5 +2.δCN = 4,8 m. Chiều rộng thực tế của tủ cấp đông là Rtt = 3,3 + 2.δCN = 3,6 m. Chiều cao thực tế của tủ cấp đông là Ctt = 2,85 + δCN = 3 m. CHÝÕNG 24: Tính kiểm tra hiện tượng đọng sương Điều kiện để vách ngoài không bị đọng sương là kt ≤ ks. Với ks là hệ số truyền nhiệt lớn nhất để bề ngoài không bị đọng sương được xác định theo công thức 3.7 trang 86 tài liệu [1]. k s = 0,95.α 1. t1 − t s t1 − t 2 (2.5) Trong đó: - t1 = tN = 37,30C : Nhiệt độ không khí bên ngoài; - t2 = tb = -400C : Nhiệt độ không khí bên trong tủ đông; - ts = 31,70C : Nhiệt độ đọng sương; - α1 : Hệ số toả nhiệt bên ngoài tường. Theo bảng 3.7 trang 86 tài liệu [1] ta có α 1= 23,3 W/m2.K. Thay số vào ta có: ks = 0,95.α 1. t1 − ts 37,3 − 31, 7 = 0,95.23,3. t1 − t2 37,3 − ( − 40) = 1,6 (W/m2.K) Như vậy ks > kt .Vậy vách ngoài sẽ không bị đọng sương. CHÝÕNG 25: Tính phụ tải nhiệt tủ cấp đông Tổn thất nhiệt ở tủ cấp đông gồm có: GVHD: Nguyễn Văn Pha 16 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh • Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che; • Tổn thất nhiệt do sản phầm, khay cấp đông và xe đựng hàng mang vào; • Tổn thất nhiệt do vận hành gồm có: - Tổn thất nhiệt do mở cửa; - Tổn thất nhiệt do chiếu sáng buồng; - Tổn thất nhiệt do người toả ra; - Tổn thất nhiệt do các động cơ quạt; - Tổn thất nhiệt do xả băng. CHÝÕNG 26: Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che Q1 Tổn thất qua kết cấu bao che gồm 2 thành phần : - Tổn thất qua tường, trần Q11; - Tổn thất qua nền Q12. a) Tổn thất nhiệt qua vách và trần Q11 Ở đây nhiệt truyền qua cửa ta tính chung với vách và trần. Theo công thức 5.14 trang 211 tài liệu [2]. Ta có: Q11 = kt .Ft .∆t, W (2.6) Trong đó: - Ft : Diện tích vách, trần, m2; - ∆t = tN - tb : Độ chệnh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài tủ đông, 0C; - kt : Hệ số truyền nhiệt của tường, trần, W/m2.K. Theo như tính toán ở trên thì ta có kích thước thực tế của tủ cấp đông là 4800D × 3600R × 3000C. • Diện tích của vách, trần Ft = 2.(4,8 x 3) + 2.(3,6 x 3) + (4,8 x 3,6) = 67,68 (m2) • Độ chệnh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài tủ đông ∆t = tN - tb = 37,3 - (-40) = 77,30C • Hệ số truyền nhiệt của vách và trần Như tính toán ở phần 2.3.3 ta có kt = 0,13 W/m2.K Vậy Q11 = 0,13. 67,68. 77,3 = 680,12 (W) GVHD: Nguyễn Văn Pha 17 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh b) Tổn thất nhiệt qua nền Q12 Theo công thức 5.16 trang 213 tài liệu [2]. Nền tủ cấp đông có thể tính tổn thất nhiệt như sau: Q12 = k.Fn.(ttbn - tb) ,W (2.7) Trong đó: - Fn : Diện tích vách, trần, m2; - ttbn : Nhiệt độ trung bình của nền, 0C; - tb = -400C : Nhiệt độ bên trong tủ đông, 0C; - k = 0,13 W/m2.K : Hệ số truyền nhiệt tính giống như vách và trần. • Diện tích nền Fn = D × R = 4,8 x 3,6 = 17,28 (m2) • Nhiệt độ trung bình của nền Do dưới nền có độ chênh nhiệt độ thấp hơn nên ta chọn t n = 30,30C (tức là thấp hơn nhiệt độ tại địa phương 70C). Vậy Q12 = 0,13. 17,28. (30,3 - (-40)) = 157,9 (W) Từ đó ta có tổng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che: Q1 = Q11 + Q12 = 680,12 + 157,9 = 838,02 (W) CHÝÕNG 27: Nhiệt do làm lạnh sản phẩm Q2 Gồm: - Nhiệt do làm lạnh thực phẩm Q21; - Nhiệt do làm lạnh khay cấp đông Q22; - Nhiệt do làm lạnh xe cấp đông Q23. Ngoài ra, một số sản phầm khi cấp đông người ta tiến hành châm thêm nước để mạ một lớp băng trên bề mặt làm cho bề mặt phẳng, đẹp, chống oxi hoá thực phẩm, nên cũng cần tính thêm tổn thất do làm lạnh nước Q24. a) Nhiệt do làm lạnh thực phẩm Q21 Theo công thức 5.17 trang 213 tài liệu [2]. Ta có: Q21 = M (i1 − i2 ) ,W τ (2.8) Trong đó: GVHD: Nguyễn Văn Pha 18 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh - M = 2 tấn = 2000 kg : Khối lượng thực phẩm cấp đông cho 1 mẻ; - i1 , i2 : Entanpi của sản phẩm ở nhiệt độ đầu vào và đầu ra, kJ/kg; - τ = 6 giờ = 21600 giây : Thời gian cấp đông của 1 mẻ. Nhiệt độ sản phẩm đầu vào do đã được làm lạnh ở kho chờ đông, nên có thể lấy nhiệt độ đầu vào t1 = 100C. Nhiệt độ trung bình đầu ra của sản phẩm sau cấp đông đã tính ở phần 2.1.2 phải đạt -200C. Tra bảng 3.11 trang 113 tài liệu [2] ta được: t1 = 100C → i1 = 283 kJ/kg t2 = -200C → i2 = 0 kJ/kg Vậy Q21 = 2000. (283 − 0) 3 .10 = 26203,7 (W ) 21600 b) Nhiệt do làm lạnh xe cấp đông Q22 Theo công thức 5.19 trang 214 tài liệu [2]. Ta có: Q22 = M x . C px .(t1 − t2 ) Trong đó: τ ,W (2.9) - Cpx = 460 J/kg.K : Nhiệt dung riêng của xe cấp đông bằng inox; - t1 = 37,30C : Nhiệt độ xe trước khi cấp đông xem như bằng với nhiệt độ không khí ngoài trời; - t2 = -400C : Nhiệt độ xe sau khi cấp đông xem như bằng với nhiệt độ không khí trong tủ đông; - Mx : Tổng khối lượng các xe cấp đông. 2000 = 5,71 Ta chọn loại xe cấp đông làm bằng inox dày 2 mm có kích 350 thước chuẩn 1200D x 800R x 1590C, chứa khoảng 350 kg hàng gồm 2 ngăn, mỗi ngăn có 12 giá đỡ, trọng lượng xe khoảng 50 kg. Bánh xe được chế tạo bằng vật liệu chịu được nhiệt độ âm sâu và tải trọng chất hàng, khoảng cách giữa các khay được bố trí một cách hợp lý nhằm tăng khả năng lưu thông gió trong tủ. Vậy số xe cần dùng là GVHD: Nguyễn Văn Pha . Ta chọn 6 xe. 19 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh → Mx = 50 × 6 = 300 kg Q22 = 300. 460.(37,3 − (( − 40)) = 493,9 (W) 21600 Vậy c) Nhiệt do làm lạnh khay cấp đông Q23 Xe cấp đông có tất cả 24 giá đỡ khay. Vậy số khay cần sử dụng 24 × 6 = 144 khay. Khay được làm bằng nhôm tấm dày 2mm với khối lượng khay khoảng 3 kg. Kích thước khay theo chuẩn là 795D x 555R x 54C. Theo công thức 5.18 trang 214 tài liệu [2]. Ta có: Q23 = M kh . C p .(t1 − t2 ) τ ,W (2.10) Trong đó: - Mkh : Tổng khối lượng khay cấp đông, Mkh = 144 × 3 = 432 kg; - Cp = 921 J/kg.K : Nhiệt dung riêng của khay cấp đông bằng nhôm; - τ = 6 giờ = 21600 giây : Thời gian cấp đông của 1 mẻ; - t1 = 37,30C và t2 = -400C : Nhiệt độ khay trước khi và sau khi cấp đông tính như trên xe cấp đông. Vậy Q23 = 432. 921.(37,3 − (− 40)) = 1423,87 (W) 21600 d) Nhiệt do làm lạnh nước châm Q24 Do sản phẩm cấp đông ở đây là cá nguyên con dạng block nên phải châm thêm nước để mạ 1 lớp băng trên bề mặt làm cho bề mặt phẳng, đẹp, chống oxi hóa thực phẩm. Theo công thức 5.20 trang 215 tài liệu [2]. Ta có: Q24 = M n . Trong đó: qo τ ,W GVHD: Nguyễn Văn Pha (2.11) 20 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh - Mn : Khối lượng nước châm chiếm khoảng 5% khối lượng hàng cấp đông, thường người ta châm dày khoảng 0,5 ÷ 1,0 mm. Mn = 2000 × 5% = 100 kg; - τ = 6 giờ = 21600 giây : Thời gian cấp đông của 1 mẻ; - qo : Nhiệt lượng cần làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khí đông đá hoàn toàn. Được tính theo công thức 5.21 trang 216 tài liệu [2]. qo = Cpn . t1 + r + Cpđ. |t2| ,J/kg Với: (2.12) - Cpn = 4186 J/kg.K : Nhiệt dung riêng của nước; - r = 333600 J/kg : Nhiệt đông đặc; - Cpđ = 2090 J/kg.K : Nhiệt dung riêng của đá; - t1 = 50C : Nhiệt độ nước đầu vào, lấy nước lạnh chế biến từ 5 ÷ 70C; - t2 = -200C : Nhiệt độ đá sau cấp đông bằng nhiệt độ trung bình của sản phẩm sau cấp đông. Vậy qo = 4186.5 + 333600 + 2090.20 = 396330 (J/kg) Q24 = 100. 396330 = 1834,86 (W ) 21600 Từ đó ta tính được Tổng hợp các nguồn nhiệt làm lạnh sản phẩm ta có: Q2 = Q21 + Q22 + Q23 + Q24 = 26203,7 + 493,9 + 1423,87 + 1834,86 = 29956,33 (W) CHÝÕNG 28: Tổn thất nhiệt do vận hành Q3 Gồm: - Tổn thất nhiệt do mở cửa Q31; - Tổn thất nhiệt do chiếu sáng buồng Q32; - Tổn thất nhiệt do người toả ra Q33; - Tổn thất nhiệt do các động cơ quạt Q34; - Tổn thất nhiệt do xả băng Q35. a) Tổn thất nhiệt do mở cửa Q31 Trong quá trình vận hành tủ cấp đông, người vận hành trong nhiều trường hợp cần phải mở cửa vào kiểm tra hàng và các thiết bị nên một lượng nhiệt và ẩm thâm nhập vào phòng gây ra tổn thất lạnh. Lượng nhiệt do mở cửa rất khó xác định. Có thể xác định lượng nhiệt mở cửa giống như kho lạnh. GVHD: Nguyễn Văn Pha 21 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Theo công thức 5.24 trang 216 tài liệu [2]. Ta có: Q31 = B.F ,W (2.13) Trong đó: - F : Diện tích tủ đông. Với F = 4,8 × 3,6 = 17,28 m2; - B : Dòng nhiệt khi mở cửa ra. Tra theo bảng 5.10 trang 217 tài liệu [2] ta chọn B = 32 W/m2. Vậy Q31 = 32. 17,28 = 552,96 (W) b) Tổn thất nhiệt do chiếu sáng buồng Q32 Theo công thức 5.27 trang 217 tài liệu [2]. Ta có: Q32 = A.F ,W (2.14) Trong đó: - F = 17,28 m2 : Diện tích tủ cấp đông; - A : Nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng 1 m 2 diện tích tủ cấp đông. Chọn A = 1,2 W/m2. Thay vào ta có: Q32 = 17,28. 1,2 = 20,736 (W) c) Tổn thất nhiệt do người tỏa ra Q33 Theo công thức 5.28 trang 218 tài liệu [2]. Ta có: Q33 = 350.n ,W (2.15) Trong đó: - n : Số người làm việc trong tủ. Thường thì số người làm việc khoảng 1 ÷ 2 người. Ta chọn n = 2; - q = 350 W/người : Nhiệt lượng do người thải ra khi làm việc năng nhọc. Vậy Q33 = 350. 2 = 700 (W) d) Tổn thất nhiệt do các động cơ quạt Q34 Trong tủ cấp đông thường có 2 ÷ 4 quạt. Công suất từ 0,75 ÷ 1,5 kW. Ta chọn 4 quạt, công suất là 1,5 kW. Theo công thức 5.29 trang 218 tài liệu [2]. Ta có: Q34 = 1000.N ,W (2.16) Vậy Q34 = 1000. 4. 1,5 = 6000 (W) e) Tổn thất nhiệt do xả băng Q35 GVHD: Nguyễn Văn Pha 22 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Theo công thức 5.25 tài liệu [2]. Ta có: Q35 = Trong đó: Q τ ,W (2.17) - τ = 6 giờ = 21600 giây : Thời gian cấp đông của 1 mẻ; - Q : Tổng nhiệt lượng do xả băng truyền cho không khí. Theo công thức 5.26 tài liệu [2]. Ta có: Q = ρkk.V.Cp.∆t ,W (2.18) Với: - ρkk = 1,2 kg/m3 : Khối lượng riêng không khí; - V = 40 m3 : Dung tích kho cấp đông; - Cp = 1005 J/kg.K : Nhiệt dung riêng của không khí; - ∆t : Độ tăng nhiệt độ không khí trong tủ cấp đông sau xả băng. Ta chọn ∆t = 100C. → Q = 1,2. 40. 1005. 10 = 482400 (J) Từ đó ta tính được nhiệt tổn thất do xả băng là: Q35 = 482400/21600 = 22,3 (W) Tổng hợp các nguồn nhiệt trong quá trình vận hành ta có: Q3 = Q31 + Q32 + Q33 + Q34 + Q35 = 552,96 + 20,736 + 700 + 6000 + 22,3 = 7296 (W) CHÝÕNG 29: a) Xác định tải nhiệt cho thiết bị và cho máy nén Tải nhiệt của thiết bị Tải nhiệt cho thiết bị dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết cho thiết bị bay hơi. Để đảm bảo được nhiệt độ trong buồng ở những điều kiện bất lợi nhất, người ta phải tính toán tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần có giá trị cao nhất. Qtb = Q1 + Q2 + Q3 = 838,02 + 29956,33 + 7296 = 38090,35 (W) b) Tải nhiệt cho máy nén GVHD: Nguyễn Văn Pha 23 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Theo tài liệu [1] trang 120 ta có công thức sau: QMN = 80%.Q1 + 100%.Q2 + 75%.Q3 = 80%. 838,02 + 100%. 29956,33+ 75%. 7296 = 36098,746 (W) c) Năng suất lạnh của máy nén Theo công thức 4.24 trang 120 tài liệu [1] ta có: Qo = Trong đó: k .QMN b ,W (2.19) - k : Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh. Theo tài liệu [1] trang 121. Ta chọn k = 1,1; - b : hệ số thời gian làm việc. Đối với các tủ cấp đông gió làm việc theo từng mẻ ta dự tính hệ thống sẽ làm việc khoảng 18 giờ trong ngày đêm nên ta chọn b = 0,75. Vậy Qo = 1,1. 36098,746 = 52944,83(W ) ≈ 52,945 kW 0,75 CHÝÕNG 30: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH - CHỌN MÁY NÉN VÀ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CHO HỆ THỐNG CHÝÕNG 31: Chọn phương pháp làm lạnh Có nhiều phương pháp làm lạnh buồng và xử lý sản phẩm. Theo môi chất trong dàn bay hơi có làm lạnh trực tiếp và làm lạnh gián tiếp. Ta chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp và theo cách đối lưu cưỡng bức. • Hệ thống làm lạnh trực tiếp có những ưu điểm sau: Thiết bị đơn giản vì không cần thêm một vòng tuần hoàn phụ. Tuổi thọ cao, tính kinh tế cao hơn vì không phải tiếp xúc với nước muối là một chất gây han gỉ, ăn mòn rất mạnh. GVHD: Nguyễn Văn Pha 24 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Ít tổn thất năng lượng về mặt nhiệt động. Vì hiệu nhiệt độ giữa buồng lạnh và dàn bay hơi trực tiếp bao giờ cũng nhỏ hơn hiệu nhiệt độ giữa buồng với nhiệt độ bay hơi gián tiếp qua nước muối. Tổn hao lạnh khi khởi động máy nhỏ, tức là thời gian từ khi mở máy đến khi buồng đạt nhiệt độ yêu cầu là ngắn hơn. • Hệ thống lạnh trực tiếp cũng có một số nhược điểm trong từng trường hợp cụ thể sau: Khi là hệ thống lạnh trung tâm, có nhiều hộ sử dụng lạnh thì lượng môi chất nạp vào máy sẽ rất lớn, khả năng rò rỉ môi chất lớn nhưng lại khó có khả năng dò tìm những chỗ rò rỉ để xử lý, khó hồi dầu đối với máy freôn khi dàn lạnh đặt quá xa và đặt thấp hơn vị trí máy nén. Với quá nhiều dàn lạnh việc bố trí phân phối đều môi chất cho các dàn lạnh cũng gặp khó khăn và khả năng nén rơi vào tình trạng ẩm. Việc trữ lạnh của dàn lạnh trực tiếp kém hơn do đó khi máy nén ngừng hoạt động thì dàn lạnh cũng hết lạnh nhanh chóng. CHÝÕNG 32: Chọn môi chất làm lạnh Môi chất thường được sử dụng trong hệ thống lạnh là NH3 và R22. Do yêu cầu về mặt môi trường: Phá hủy tầng ozôn, gây hiệu ứng nhà kính. Môi chất freon 22 chỉ là môi chất quá độ và dần sẽ được thay thế bằng môi chất khác. Vì vậy nhóm quyết định chọn môi chất ammoniac cho hệ thống lạnh đang thiết kế. Môi chất NH3 ký hiệu R717 là một chất vô cơ. Ở điều kiện bình thường không màu và có mùi khó chịu. Sau đây là một số tính chất của NH3: • Tính chất vật lý - Amoniac có áp suất ngưng tụ khá cao trong điều kiện bình thường, có áp suất bay hơi khá lớn vì vậy các chế độ làm lạnh thường lớn hơn -35,5 0C. Chỉ đối với chu trình 2 cấp thì nhiệt độ bay hơi rất thấp. - Nhiệt độ cuối tầm nén khá cao, vì thế cần làm mát đầu xi lanh bằng nước, hạn chế độ quá nhiệt hơi hút. Tốt nhất là duy trì hơi hút về máy nén là hơi bão hòa khô. Nên trong hệ thống lạnh amonic ít sử dụng thiết bị hồi nhiệt là vì lý do này. - Hòa tan nước không hạn chế nên không xảy ra vấn đề tắc ẩm nhưng tỉ lệ không được vượt quá 0,1%. - Năng suất lạnh riêng thể tích lớn. - Độ nhớt, tính lưu động cao nên tổn thất áp nhỏ, đường ống và thiết bị phụ nhỏ. - Không hoà tan với dầu bôi trơn nên khó bôi trơn hệ thống. GVHD: Nguyễn Văn Pha 25 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh - Có tính dẫn điện nên không sử dụng trong máy nén kín và nửa kín • Tính chất hóa học - Bền ở phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc. - Phân hủy ở nhiệt độ 2600C nhưng khi có hơi ẩm và thép làm chất xúc tác thì amoniac bắt đầu phân hủy ở nhiệt độ 1100C ÷ 1200C. - Không ăn mòn kim loại đen nhưng ăn mòn đồng và các hợp kim của đồng trừ đồng thau photpho. • Tính an toàn cháy nổ - Cháy nổ trong không khí tùy thuộc vào nồng độ và nhiệt độ. Ở nồng độ 13,5 ÷ 16% cháy ở nhiệt độ 6510C. Vì vậy cần thông gió tốt khoang máy. - Hỗn hợp với thủy ngân gây nổ rất nguy hiểm. • Tính chất sinh lý - Độc hại với cơ thể người mức độ ảnh hưởng tùy thuộc vào nồng độ. - Làm giảm chất lượng sản phẩm. Do đó môi chất NH 3 thích hợp cho các hệ thống lạnh theo từng mẻ như: Máy đá cây, hệ thống cấp đông. • Tính kinh tế - NH3 rẻ và dễ kiếm. - Vận chuyển và bảo quản phải chú ý đến vấn đề cháy nổ và độc hại. CHÝÕNG 33: Chọn các thông số của chế độ làm việc Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng bốn nhiệt độ sau : • • • • Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh to; Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất tk; Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql; Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt) tqn. CHÝÕNG 34: Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh to Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ không khí trong buồng lạnh. Do yêu cầu của đề tài nhiệt độ không khí trong tủ tb = -400C. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh được xác định như sau: to = tb - ∆to Trong đó: GVHD: Nguyễn Văn Pha 26 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh - tb : là nhiệt buồng lạnh, tb = -400C; - ∆to : hiệu nhiệt độ yêu cầu. Dàn bay hơi trực tiếp nhiệt độ bay hơi thấp hơn nhiệt độ buồng 8 ÷ 130C. Nhưng do nhiệt độ sôi thấp hơn -25 0C nên có thể lấy ∆to = 5 0 0 ÷ 6 C. Nhóm chọn 5 C. → to = -40 -5 = -450C CHÝÕNG 35: Nhiệt độ ngưng tụ tk Việc chọn nhiệt độ ngưng tụ là một bài toán tối ưu về kinh tế. Nếu nhiệt độ ngưng tụ thấp thì năng suất lạnh tăng,điện năng tiêu thụ nhỏ nhưng tiêu tốn nhiều nước làm mát. Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường làm mát thiết bị ngưng tụ. Ở đây ta chọn thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước ống chùm vỏ bọc nằm ngang, ta có : tk = tw2 + ∆ tk Trong đó: - tw2 : Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng; - ∆tk : Hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, ∆tk = 3 ÷ 50C. Ta chọn ∆tk = 40C. Mà : tw2 = tw1 + ∆tw Trong đó: - tw1 : Nhiệt độ nước vào bình ngưng; - tw2 : Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng. Nhiệt độ nước đầu vào và đầu ra bình ngưng chênh lệnh nhau 2 ÷ 60C và phụ thuộc vào kiểu bình ngưng. Đối với bình ngưng ống vỏ nằm ngang chọn ∆tw = 50C. Ở đây, ta sử dụng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt lấy nhiệt độ nước vào bình ngưng cao hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt 3 ÷ 40C. Nhóm chọn 30C. Như đã trình bày ở phần 2.1.1 về các thông số địa lý khí tượng ở TP.Hồ Chí Minh ta có nhiệt độ nhiệt kế ướt là tư = 330C → tw1 = 33 + 3 =360C . Suy ra: tw2 = 36 + 5 = 410C tk = 41 + 4 = 450C Nhận xét thấy độ ẩm tương đối tại TP.HCM nhỏ hơn 83% nên nhiệt độ ngưng tụ nhỏ hơn khoảng 2oC. Vậy tk = 430C. GVHD: Nguyễn Văn Pha 27 Khoa công nghệ nhiệt lạnh CHÝÕNG 36: Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Nhiệt độ quá lạnh tql Là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi vào van tiết lưu. Nhiệt độ quá lạnh càng thấp thì năng suất lạnh càng lớn. Ta xác định nhiệt độ quá lạnh theo công thức sau : tql = tw1 + (3 ÷ 50C) Như đã xác định ở trên nhiệt độ nước vào bình ngưng tw1 = 360C Vậy: tql = 36 + (3 ÷ 50C). Ta chọn tql = 390C. CHÝÕNG 37: Nhiệt độ quá nhiệt tqn Là nhiệt độ của hơi trước khi vào máy nén. Nhiệt độ hơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất. Đối với môi chất NH3 do nhiệt độ hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi ∆tqn = 5 ÷ 0 15 C. Vậy tqn = to + ∆ tqn = -45 + 10 = -350C CHÝÕNG 38: Thành lập sơ đồ và tính toán chu trình Tra bảng hơi bão hòa của NH3 ta được: po (to = -450C) = 0,055 MPa pk (tk = 430C) = 1,69 MPa Vậy tỉ số nén : Theo tài liệu [3] trang 127. Đối với NH3 khi tỉ số nén π > 9 thì ta phải chọn chu trình hai hay nhiều cấp nén. Ở đây, ta chọn chu trình 2 cấp nén hai tiết lưu, bình trung gian có ống xoắn. GVHD: Nguyễn Văn Pha 28 Khoa công nghệ nhiệt lạnh CHÝÕNG 39: Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Thành lập sơ đồ nguyên lý và biểu diễn trên đồ thị lgp-h - BH : Bình bay hơi - NHA : Máy nén hạ áp - NCA : Máy nén cao áp - NT : Bình ngưng tụ - TL1, TL2 : Van tiết lưu 1 và 2 - BTG Bình trung gian Hình 3.1: Chu trình 2 cấp nén bình trung gian có ống xoắn Hình 3.2: Chu trình biểu diễn trên đồ thị lgp-h Các quá trình của chu trình • • • • • 1’ - 1: Quá nhiệt hơi hút về máy nén hạ áp; 1 - 2: Nén đoạn nhiệt cấp hạ áp từ po lên ptg; 2 - 3: Làm mát hơi nén hạ áp xuống đường bão hòa x = 1; 3 - 4: Nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ ptg lên pk; 4 - 5 - 5’: Làm mát ngưng tụ, quá lạnh lỏng trong thiết bị ngưng tụ; GVHD: Nguyễn Văn Pha 29 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh • 5 - 7: Tiết lưu từ pk về ptg để làm mát hơi nén hạ áp và quá lạnh môi chất; • 5 - 6: Quá lạnh lỏng đẳng áp trong bình trung gian; • 6 - 10: Tiết lưu từ pk về po cấp cho dàn bay hơi; • 10 - 1’: Bay hơi thu nhiệt của môi trường lạnh. CHÝÕNG 40: Tính toán nhiệt động của chu trình Tra bảng hơi bão hòa của NH3 ta được: po (to = -450C) = 0,055 MPa pk (tk = 430C) = 1,69 MPa Từ đó ta có áp suất trung gian được tính theo công thức 7.28 trang 236 tài liệu [1]. ptg = po . pk = 0,055.1,69 = 0,30 MPa Ta lấy t6 = t9 + 50C Tra trên đồ thị lgp-h của môi chất NH 3 điểm gốc h’ = 500 kJ/kg và s’ = 1 kJ/kg ở 00C cho chu trình 2 cấp, bình trung gian có ống xoắn ta có: Bảng 3.1: Các thông số trạng thái của các điểm nút của chu trình Thông số Nhiệt độ Áp suất Entanpi Thể tích riêng t p h v (0C) (MPa) (kJ/kg) (m3/kg) -45 0,055 1698,5 2 1 -35 0,055 1725 2,10 2 80 0,30 1960 0,47 3≡8 -9 0,30 1750 0,40 4 120 1,69 2008 0,085 5’ 43 1,69 702 0,00174 5 38 1,69 680 0,00168 6 -4 1,69 475 7 -9 0,30 680 9 -9 0,30 458 Điểm nút 1’ GVHD: Nguyễn Văn Pha 30 0,00153 Khoa công nghệ nhiệt lạnh 10 Đồ án học phần kỹ thuật lạnh -45 0,055 475 • Năng suất lạnh riêng qo qo = h1’ – h10 = 1698,5 – 475 = 1223,5 (kJ/kg) • Năng suất lạnh riêng thể tích qv = qo 1223,5 = v1 2,10 = 582,62 (kJ/m3) • Công nén riêng l = l1 + m3 .l2 m1 Trong đó: - m1 : Lưu lượng môi chất qua máy nén hạ áp; - m3 : Lưu lượng môi chất qua máy nén cao áp; - l1, l2 : Công nén riêng cấp hạ áp và cấp cap áp. Cân bằng Entanpi ở bình trung gian ta có: m1h5 + (m3 – m1).h7 + m1h2 = m3h3 + m1h6 ⇔ m3.(h3 – h7) = m1.(h2 + h5 – h6 – h7 ) m3 h2 + h5 − h6 − h7 = h3 − h7 ⇔ m1 Thay vào ta có: l = l1 + h2 + h5 − h6 − h7 .l2 h3 − h7 Với: l1, l2 là công nén cấp hạ áp và cấp cao áp xác định trên đồ thị lgp-h và do h5 = h7. → l = ( h2 − h1 ) + = ( h2 − h6 ) .( h4 − h3 ) (1960 − 1725) + h3 − h7 ( 1960 − 475) ( 2040 − 1750 ) 1750 − 680 = 637,47 (kJ/kg) GVHD: Nguyễn Văn Pha 31 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh • Hệ số lạnh ε= qo 1223,5 = l 637,19 = 1,92 CHÝÕNG 41: Tính chọn máy nén CHÝÕNG 42: Tính toán phía hạ áp Như đã tính toán ở các phần trên ta có: + Năng suất lạnh riêng qo = 1223,5 kJ/kg. + Năng suất lạnh của máy nén Qo = 52,945 kW. • Lưu lượng môi chất thực tế qua máy nén hạ áp m1 m1 = Qo 52,945 = = 0,04 qo 1223,5 (kg/s) • Thể tích thực tế của nén hạ áp VttHA = m1 × v1 = 0,04. 2,10 = 0,08 (m3/s) • Hệ số cấp của máy nén hạ áp λ HA 1 m p + ∆ p p − ∆ p po − ∆ po tg tg o To = − c − o . ÷ Ttg p p p o o o Trong đó : - po = 0,055 MPa : Áp suất tại thời điểm môi chất sôi; - ptg = 0,30 MPa : Áp suất trung gian. Theo tài liệu [1] trang 215 và 216 ta có: - Lấy ∆ po = ∆ ptg = 0,005 ÷ 0,01 MPa; - m = 0,95 ÷ 1,1 đối với máy nén amoniac; - c = 0,03 ÷ 0,05 : Tỷ số thể tích chết; - To : Nhiệt độ tuyệt đối sôi. To = -45 + 273 = 228 K; - Ttg : Nhiệt độ trung gian của môi chất. Ttg = -9 + 273 = 264 K. Thay vào ta có: GVHD: Nguyễn Văn Pha 32 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh 1 1,1 0,30 + 0, 01 0,055 − 0,01 0, 055 − 0, 01 . 228 λ HA = − 0, 05 − ÷ 0, 055 0,055 264 0, 055 = 0,62 • Thể tích lý thuyết VltHA = VttHA 0, 08 = = 0,129 λHA 0,62 (m3/s) • Công nén đoạn nhiệt NsHA = m1.l1 = m1.(h2 - h1) = 0, 04.(1960 - 1725) = 9,4 (kW) • Hiệu suất chỉ thị ηiHA = λW + bto Theo tài liệu [1] trang 217 Trong đó: - λW = To − 45 + 273 228 = = = 0,86 Ttg − 9 + 273 264 - b = 0,001 - to = -450C: Nhiệt độ sôi của môi chất. → ηi = 0,86 + 0,001.(-45) = 0,82 • Công suất chỉ thị NiHA = N sHA 9, 4 = = 11, 46(kW ) η iHA 0,82 • Công suất ma sát NmsHA = VttHA.Pms = 0,08. 49 = 3,92 (kW) Trong đó Pms là áp suất ma sát riêng. Với máy nén NH3 thì: Pms = (0,049 ÷ 0,069) MPa, ta chọn Pms = 0,049 MPa = 49 KPa • Công suất hữu ích trên trục của máy nén: NeHA = NmsHA + NiHA = 3,92 + 11,46 = 15,38 (kW) GVHD: Nguyễn Văn Pha 33 Khoa công nghệ nhiệt lạnh CHÝÕNG 43: Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Tính toán phía cao áp • Lưu lượng môi chất thực tế qua máy nén cao áp m3 Cân bằng enthalpy ở bình trung gian ta có: (m3 – m1).h7 + m1.h5 + m1.h2 = m3.h3 + m1.h6 m3 h2 + h5 − h7 − h6 h2 − h6 = = h3 − h7 h3 − h7 → m1 m3 = m1 h2 − h6 1960 − 475 = 0,04 = 0, 05 h3 − h7 1750 − 680 → (kg/s) • Thể tích hút thực tế cao áp VttCA= m3. v3 = 0,05.0,40 = 0,02 (m3/s) • Hệ số cấp nén phía cao áp p + ∆ pk ptg − ∆ ptg λCA = − c k ptg ptg Trong đó : ptg − ∆ ptg Ttg ÷÷ − . T p tg k 1 m - pk = 1,69 MPa : Áp suất ngưng tụ; - ptg = 0,30 MPa : Áp suất trung gian. Theo tài liệu tham khảo [1] trang 215 và 216 - Lấy ∆ pk = ∆ ptg = 0,005 ÷ 0,01 MPa; - m = 0,95 ÷ 1,1 đối với máy nén amoniac; - c = 0,03 ÷ 0,05 : Tỷ số thể tích chết; - Tk : Nhiệt độ tuyệt đối ngưng tụ. Tk = 43 + 273 = 316 K; - Ttg : Nhiệt độ trung gian của môi chất. Ttg = -9 + 273 = 264 K. Thay vào ta có: 1 1,1 0,30 − 0, 01 1,69 + 0, 01 0,30 − 0, 01 . 264 λ HA = − 0, 05 − 0,30 ÷ 0,30 316 0,30 GVHD: Nguyễn Văn Pha 34 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh = 0,77 • Thể tích hút lý thuyết cao áp VltCA = VttCA 0,02 = = 0,026 λ CA 0,77 (m3/s) • Công nén đoạn nhiệt phía cao áp: NsCA = m3.l2 = m3.(h4 – h3) = 0,05.(2008 – 1750) = 12,9 (kW) • Hiệu suất chỉ thị η iCA = λ W + bttg Theo tài liệu tham khảo [1] trang 217 Trong đó: - λW = Ttg Tk = − 9 + 273 264 = = 0,84 43 + 273 316 - b = 0,001 → η i = 0,84 + 0,001.(-9) = 0,83 • Công suất chỉ thị NiCA = N sCA 12,9 = = 15,54(kW ) η iCA 0,83 • Công suất ma sát phía cao áp NmsCA = VttCA.Pms = 0,02.49 = 0,98 (kW) Trong đó Pms là áp suất ma sát riêng. Với máy nén NH3 thì : Pms = (0,049 ÷ 0,069) MPa, ta chọn Pms = 0,049 MPa = 49 KPa • Công suất hữu ích phía cao áp NeCA = NiCA + NmsCA = 15,54 + 0,98 = 16,52 (kW) Từ đó ta tính công suất cần thiết để chọn máy nén như sau: GVHD: Nguyễn Văn Pha 35 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh • Tổng công suất hữu ích cao áp và hạ áp Ne = NeHA + NeCA = 15,38 + 16,52 = 31,9 (kW) • Tổng công suất điện cao áp và hạ áp N el = Ne η td .η el Công suất điện Nel là công suất đo được trên bảng đấu điện có kể đến tổn thất truyền động khớp, đai .....Theo tài liệu [1] trang 218 ta có: - ηtd = 0,95 : Hiệu suất truyền động của khớp, đai...; - ηel = 0,80 ÷ 0,95 : Hiệu suất dộng cơ. Thay vào ta có : N el = 31,9 = 37,3(kW ) 0,95.0,9 • Công suất động cơ lắp đặt Để đảm bảo an toàn cho hệ thống lạnh trong quá trình làm việc. Tùy theo tình hình cụ thể có thể chọn động cơ lắp đặt lớn hơn công suất tính toán từ 1,1 ÷ 2,1. Do hệ thống làm việc trong điều kiện khá ổn định ta chọn hệ số an toàn 1,3. Ndc = 1,3.Nel = 1,3. 37,3 = 48,49 (kW) • Nhiệt thải của thiết bị ngưng tụ Qk: Qk = m3.l3 = m3(h4 – h5) = 0,05.(2008 - 680) = 66,4 kW • Chọn máy nén Theo tài liệu [3] trang 55. Nhóm quyết định chọn máy nén của hãng MYCOM với chế độ làm việc như sau: + Máy nén pittong 2 cấp nén kiểu hở; + Môi chất lạnh amoniac NH3 (R717); + Nhiệt độ ngưng tụ tk = 430C; + Nhiệt độ sôi môi chất to = -450C; + Năng suất lạnh Qo = 52,945 kW = 45522,33 kcal/h; + Công suất động cơ Ndc = 48,49 kW. Ta chọn máy nén MYCOM model N42B với QoMN = 30800 kcal/h. GVHD: Nguyễn Văn Pha 36 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Số máy nén cần chọn là: n= Qo 45522,33 = = 1,5 QoMN 30800 Vậy nhóm chọn 2 máy nén để làm việc như vậy sẽ đảm bảo được năng suất lạnh và công suất của động cơ có dự trữ. Ngoài ra, để đề phòng trường hợp xảy sự cố ta dự phòng thêm 1 máy nén. Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của máy nén MYCOM Model N62A Kí hiệu Pittong Ø×S Số xi lanh mm N42B CHÝÕNG 44: 130 × 100 4+2 Tốc độ Thể tích quét v/ph 3 m /h 900 430,1 Qo Ne kcal/h kW 30800 29,6 Tính chọn thiết bị ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ trong hệ thống lạnh là các thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt, trong đó môi chất lạnh có áp suất cao, nhiệt độ cao sau máy nén được làm mát bằng không khí, nước hay chất lỏng nhiệt độ thấp khác để ngưng tụ thành lỏng. Quá trình ngưng tụ luôn kèm theo hiện tượng tỏa nhiêt, nói cách khác nếu không được làm mát liên tục thì quá trình ngưng tụ sẽ dừng lại, mục đích biến hơi môi chất lạnh thành lỏng cũng không thực hiện được. Mặt khác trong thiết bị ngưng tụ nếu áp suất của môi chất lạnh không thay đổi thì nhiệt độ ngưng tụ sẽ giữ không đổi. Chế độ làm việc của thiết bị ngưng tụ trong hệ thống lạnh cũng có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc và đặc tính năng lượng của toàn thể hệ thống. Do bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị không thể quá lớn nên nhiệt độ ngưng tụ t k trong máy phải cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh. Chính trị số độ chênh lệch nhiệt độ này đã gây nên độ không thuận nghịch bên ngoài và dẫn tới tổn thất năng lượng. Như vậy xuất hiện bài toán tối ưu về kinh tế - kỹ thuật trong việc lựa chọn thiết bị ngưng tụ. Khi tăng trị số độ chênh lệch nhiệt độ thì tổn thất năng lượng và chi phí vận hành tăng nhưng bề mặt của thiết bị ngưng tụ lại giảm đi, kết quả vốn đầu tư sẽ giảm. Ngược lại nếu chọn thiết bị ngưng tụ với độ chênh lệch nhiệt độ nhỏ thì tổn thất năng lượng nhỏ, chi phí vận hành giảm nhưng thiết bị lại lớn dẫn đến vốn đầu tư ban đầu tăng. GVHD: Nguyễn Văn Pha 37 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Quá trình ngưng tụ môi chất amoniac là quá tình ngưng màng, do vậy việc xác định cường độ trao đổi nhiệt phải tính tới nhiệt trở của màng chất ngưng. Để tăng cường trao đổi nhiệt khi ngưng tụ ta phải tìm cách tạo ra dòng chảy rối, phá vỡ và tách màng chất ngưng khỏi bề mặt đổi nhiệt. Vì vậy việc áp dụng các biện pháp để giảm bớt tổn thất ở thiết bị ngưng tụ sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao cho toàn hệ thống. • Chọn kiểu thiết bị thiết kế và chế độ làm việc của nó. Nhóm chọn thiết bị ngưng tụ kiểu ống chùm vỏ bọc nằm ngang sử dụng cho môi chất NH3 giải nhiệt bằng nước qua tháp giải nhiệt. Hình 3.3 : Bình ngưng ống vỏ nằm ngang 1. Nắp bình; 2. Ống xả khí không ngưng; 3. Ống cân bằng; 4. Ống trao đổi nhiệt; 5. Ống gas vào; 6. Ống lắp van an toàn; 7. Ống lắp áp kế; 8. Ống xả khí; 9. Ống nước ra; 10. Ống nước vào; 11. Ống xả cặn; 12. Ống lỏng về bình chứa • Tính diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ Được xác định theo công thức 8.4 trang 262 tài liệu [1] F= QK Q = K qF k .∆ ttb , m2 (3.1) Trong đó: - k : Hệ số truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ, W/m2.K; - Qk : Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ, kW; - ∆ t tb : Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit, K; - qF : Mật độ dòng nhiệt, W/m2. GVHD: Nguyễn Văn Pha 38 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Theo các giá trị kinh nghiệm bảng 8.6 trang 263 tài liệu [1]. Đối với bình ngưng ống vỏ nằm ngang NH3 thì qF = 3500 ÷ 5200 W/m2. Ta chọn qF = 3500 W/m2. Khi đó: F= 66, 4 3 .10 = 18,97 (m 2 ) 3500 Theo bảng 8.1 trang 249 tài liệu [1]. Nhóm chọn bình ngưng ống vỏ nằm ngang NH3 kí hiệu KTT-20. Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật bình ngưng ống vỏ nằm ngang NH3 Kí hiệu KTT-20 Diện tích bề mặt m2 20 CHÝÕNG 45: Kích thước phủ bì, mm Số Thể tích Khối ống giữa các lượng ống kg 3 m Đường kính Dài Rộng Cao D L B H 500 2930 810 910 144 0,32 995 Tính chọn thiết bị bay hơi Thiết bị bay hơi có nhiệm vụ hóa hơi gas bão hòa ẩm sau tiết lưu đồng thời làm lạnh môi trường cần làm lạnh. Như vậy cùng với thiết bị ngưng tụ, máy nén, thiết bị tiết lưu thì thiết bị bay hơi là một trong những bộ phận quan trọng không thể thiếu trong hệ thống lạnh. Quá trình làm việc của thiết bị bay hơi ảnh hưởng tới thời gian và hiệu quả làm lạnh. Vì vậy dù hệ thống trang bị tốt đến đâu nhưng thiết bị bay hơi làm việc kém hiệu quả thì tất cả trở nên vô ích. Do đó cần chọn thiết bị bay hơi phù hợp cho hệ thống, có diện tích phù hợp với diện tích yêu cầu. Nhóm quyết định chọn dàn lạnh quạt là dàn lạnh trao đổi nhiệt cưỡng bức không khí được sử dụng rộng rãi với những ưu điểm nổi trội hơn dàn tĩnh: - Có thể bố trí trong buồng hoặc ngoài buồng lạnh. - Chiếm ít diện tích. - Nhiệt độ đồng đều, hệ số trao đổi nhiệt lớn. - Ít tốn nguyên liệu chế tạo. GVHD: Nguyễn Văn Pha 39 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Hình 3.4 : Cấu tạo của dàn lạnh 1. Quạt dàn lạnh; 2. Máng nước ngưng; 3. Ống gas vào; 4. Ống gas ra; 5. Ống thoát nước ngưng. Với yêu cầu làm việc: + Năng suất lạnh của thiết bị bay hơi QTB = 38,09 kW + Nhiệt độ bay hơi to = -450C Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt được xác định theo công thức 8.9 trang 279 tài liệu [1]. F= Qo k .∆ ttb ,m2 (3.2) Trong đó: - QTB : Năng suất lạnh của thiết bị bay hơi, kW; - k : Hệ số truyền nhiệt. Theo tài liệu [1] trang 298. Với to = -45oC, ta chọn k = 11,2 W/m2.K; - ∆ttb: Hiệu nhiệt độ giữa không khí trong buồng lạnh và nhiệt độ sôi của môi chất. ∆ttb = 5 K. Vậy F= 38,09 3 .10 = 680,17 (m2 ) 11,2.5 Theo bảng 8.13 trang 295 tài liệu [1]. Nhóm chọn quạt dàn lạnh được sản suất tại Nga, có kí hiệu BOΠ-230. GVHD: Nguyễn Văn Pha 40 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Bảng 3.4: Thông số kỹ thuật của quạt dàn lạnh NH3 Kí hiệu Diện tích bề mặt m2 Quạt Số Đườn Vòng lượng g kính quay mm vg/p h BOΠ230 230 CHÝÕNG 46: 1 800 25 Côn g suất kW Lưu lượn g m3/s 4,0 4,7 Côn g suất sưởi kW Sức chứa NH3 lít 25 60 Tính chọn van tiết lưu Van tiết lưu là bộ phận chính trong hệ thống lạnh, nó có nhiệm vụ tiết lưu lỏng môi chất ở áp suất cao, nhiệt độ cao xuống áp suất thấp và nhiệt độ bay hơi thấp. Nó còn có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng môi chất cấp vào thiết bị bay hơi. Van tiết lưu cân bằng ngoài thường sử dụng cho hệ thống lạnh thiết bị bay hơi có trở lực lớn. Việc chọn van tiết lưu phải dựa vào các thông số sau: + Nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ. + Năng suất lạnh QTB. + Loại môi chất làm việc trong hệ thống lạnh. GVHD: Nguyễn Văn Pha 41 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Hình 3.5 : Van tiết lưu tự động cân bằng ngoài 1. Bầu cảm biến; 2. Ống mao; 3. Màng ngăn; 4. Lò xo; 5. Chốt van; 6. Đến dàn bay hơi; 7. Thân van; 8. Từ bình chứa cao áp; 9. Cân bằng ngoài vào dàn bay hơi Ở đây nhóm quyết định chọn van tiết lưu cân bằng ngoài của hãng Danfoss cho hệ thống. Với các thông số sau: + Môi chất lạnh sử dụng: NH3; + Năng suất lạnh: QTB = 38,09 kW; + Nhiệt độ bay hơi to = -450C; + Nhiệt độ ngưng tụ tk = 430C. Độ giảm áp qua van tiết lưu là: ∆ p = pk − po − ∑ ∆ p = 16,9 − 0,55 − 2 = 14,35 Với ∑ ∆ p - tổn thất áp suất trên đường ống, thiết bị bay hơi, thiết bị ngưng tụ và các thiết bị khác. Theo tài liệu [2] với ∑ ∆ p ≈ 2 bar Tra bảng Catolog của hãng Danfoss ta chọn 3 van tiết lưu màng cho 3 dàn lạnh có kí hiệu TEA 20-8. Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật của van tiết lưu nhiệt của Danfoss Type to, 0C ∆ p , bar Công suất, kW TEA 20-8 -45 14,35 14,55 Ngoài ra, trong hệ thống còn sử dụng các van tiết lưu vào bình trung gian, van tiết lưu vào bình tách khí không ngưng ta sử dụng van tiết lưu tay điều chỉnh nhờ đóng mở van điện từ. GVHD: Nguyễn Văn Pha 42 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh CHÝÕNG 47: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CHO HỆ THỐNG LẠNH CHÝÕNG 48: Tính chọn đường ống dẫn môi chất cho hệ thống lạnh Đường kính trong của ống dẫn môi chất được tính theo công thức 10.1 trang 345 tài liệu [1]. di = 4.mν i π .ω ,m (4.1) Trong đó: - m : Lưu lượng khối lượng, kg/s; - νi : Thể tích riêng của môi chất lạnh, m3/kg; - ω : Tốc độ dòng chảy, m/s; - d : Đường kính trong của ống dẫn, m. Theo bảng 10.1 trang 345 tài liệu [1]. Đối với môi chất NH 3 ta chọn vận tốc của môi chất trên đường đẩy ω = 20 m/s, trên đường ống hút ω = 17 m/s, trên đường ống dẫn lỏng ω = 0,7 m/s. CHÝÕNG 49: a) Tính chọn đường ống cho cấp hạ áp Tính đường ống hút Trong đó: - ν1 là thể tích riêng tại điểm 1. Theo như ở bảng 3.1 ta có ν1 = 2,10 m3/kg; - m1 = 0,04 kg/s là lưu lượng hơi nén qua máy nén hạ áp. Thay vào ta có: d hHA = b) 4.0,04.2,10 = 0,079(m) π .17 Tính đường ống đẩy Trong đó: GVHD: Nguyễn Văn Pha 43 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh - ν2 là thể tích riêng tại điểm 2. Theo như ở bảng 3.1 ta có ν2 = 0,47 m3/kg; - m1 = 0,04 kg/s là lưu lượng hơi nén qua máy nén hạ áp. Thay vào ta có: 4.0,04.0, 47 = 0,034(m) π .20 d dHA = CHÝÕNG 50: Tính chọn đường ống cho cấp cao áp a) Tính đường ống hút Trong đó: - ν3 là thể tích riêng tại điểm 3. Theo như ở bảng 3.1 ta có ν3 = 0,40 m3/kg; - m3 = 0,05 kg/s là lưu lượng hơi nén qua máy nén hạ áp. Thay vào ta có: d hCA = 4.0,05.0, 40 = 0,039(m) π .17 b) Tính đường ống đẩy Trong đó: - ν4 là thể tích riêng tại điểm 4. Theo như ở bảng 3.1 ta có ν4 = 0,085 m3/kg; - m3 = 0,05 kg/s là lưu lượng hơi nén qua máy nén cao áp. Thay vào ta có: 4.0,05.0,085 = 0, 016(m) π .20 d dCA = c) Tính đường ống dẫn lỏng Trong đó: - ν5 là thể tích riêng tại điểm 5. Theo như ở bảng 3.1 ta có ν5 = 0,00168 m3/kg. Thay vào ta có: dl = 4.0,05.0,00168 = 0,0124(m) π .0,7 GVHD: Nguyễn Văn Pha 44 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Tổng hợp kết quả tính toán ta chọn đường ống cho hệ thống lạnh theo tiêu chuẩn. Theo bảng 10.1 trang 242 tài liệu [3] ta có: Bảng 4.1: Các loại ống thép cho máy lạnh NH3 (GOST-301-58) Loại Đường đường kính ống tính toán Đường kính ngoài Đường kính trong Tiết diện ống Chiều dày vách ống Khối lượng 1m ống mm mm mm mm2 mm Kg dhHA 79 89 82 52,8 3,5 7,38 ddHA 34 45 40,5 12,8 2,25 2,37 dhCA 39 45 40,5 12,8 2,25 2,37 ddCA 16 22 18 2,53 2 0,986 dl 12,4 18 14 1,54 2 0,789 CHÝÕNG 51: a) Chọn Tháp giải nhiệt Công dụng Nhiệm vụ của tháp giải nhiệt là thải toàn bộ lượng nhiệt do môi chất lạnh ngưng tụ tỏa ra. Lượng nhiệt này được thải ra môi trường nhờ chất tải nhiệt trung gian là nước. Nước vào bình ngưng có nhiệt độ t w1, nhận nhiệt ngưng tụ tăng lên khoảng 50C, ra khỏi bình ngưng có nhiệt độ tw2 Nước sau khi ra khỏi bình ngưng được đưa sang tháp giải nhiệt và phun thành các giọt nhỏ. Nước nóng chảy theo khối đệm xuống, trao đổi nhiệt và chất với không khí đi ngược dòng từ dưới lên trên nhờ quạt gió cưỡng bức. Quá trình trao đổi nhiệt và chất chủ yếu là quá trình bay hơi một phần nước và không khí. Nhiệt độ nước giảm 50C và xuống nhiệt độ ban đầu tw1. b) Cấu tạo Tháp được làm bằng vật liệu nhựa composit khá bền, nhẹ và thuận lợi lắp đặt. Bên trong có các khối nhựa có tác dụng làm tơi nước, tăng diện tích và thời gian tiếp xúc. Nước nóng được bơm tưới từ trên xuống, trong quá trình phun, ống phun quay quanh trục và tưới đều lên trên các khối nhựa. Không khí được quạt hút từ dưới lên và trao đổi nhiệt cưỡng bức với nước. Quạt được đặt ở phía trên của tháp giải nhiệt. Phía dưới thân tháp có các tấm lưới có tác dụng ngăn không cho rác bên ngoài rơi vào bên trong bể nước của tháp và GVHD: Nguyễn Văn Pha 45 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh có thể tháo ra để vệ sinh đáy tháp. Thân tháp được lắp ghép từ các tấm rời, vị trí lắp ghép tạo thành gân làm cho thân tháp vững chắc hơn. Ống nước vào ra tháp bao gồm: Ống nước nóng vào, ống bơm nước đi, ống xả tràn, ống xả đáy và ống cấp nước bổ sung. 1 2 3 4 5 6 9 6 7 13 12 11 8 Bình ngưng 14 10 Hình 4.1: Cấu tạo của tháp giải nhiệt 1. Động cơ quạt gió; 2. Vỏ tháp; 3. Chắn bụi nước; 4. Dàn phun nước; 5. Khối đệm; 6. Cửa không khí vào; 7. Bể nước; 8. Đường nước lạnh cấp làm mát bình ngưng; 9. Đường nước nóng từ bình ngưng ra đưa vào dàn phun để làm mát xuống nhờ không khí đi ngược chiều từ dưới lên; 10. Phin lọc nước; 11. Phễu chảy tràn; 12 .Van xả đáy; 13. Đường cấp nước với van phao; 14. Bơm nước. c) Tính chọn tháp giải nhiệt Theo công thức 10.12 trang 421 tài liệu [2] công suất giải nhiệt của tháp xác định như sau : Qk = Gn.Cpn. ∆ tn , W (4.2) Trong đó: - Gn :Lưu lượng nước của tháp, kg/s; - Cpn : Nhiệt dung riêng của nước, Cpn = 4,186 kJ/kg.K; - ∆ tn : Độ chênh lệch nhiệt độ của nước vào và ra tháp giải nhiệt. Với ∆ tn = tw2 - tw1 = 41 - 36 = 50C. GVHD: Nguyễn Văn Pha 46 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Gn = Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Qk 66, 4 = = 3,17 C pn .∆tn 4,186.5 → Lưu lượng nước qua tháp giải nhiệt : (kg/s) ≈ 3,17 l/s Quy năng suất nhiệt ra tôn. Theo tiêu chuẩn CTI với 1 tôn nhiệt lượng tương đương 3900kcal/h, vậy: Qk = 66,4 kW ≈ 55027kcal/h = 55027/3900 = 14,1 tôn Tra bảng 10.2 trang 419 tài liệu [2]. Nhóm chọn tháp giải nhiệt Rinki của Hồng Kông kí hiệu FRK 15 với các thông số kỹ thuật như sau: - Lưu lượng nước định mức 3,25 l/s - Chiều cao tháp 1665 mm - Đường kính tháp 1170 mm - Đường kính ống nước dẫn vào 50 mm - Đường kính ống nước dẫn ra 50 mm - Đường kính ống xả tràn 25 mm - Đường kính ống xả đáy 15 mm - Lưu lượng quạt gió 140 m3/ph - Đường kính quạt gió 630 mm - Mô tơ quạt 0,37 kW - Khối lượng tịnh 70 kg - Khối lượng có nước 295 kg - Độ ồn 50,5 dB CHÝÕNG 52: Bình chứa cao áp Bình chứa cao áp được bố trí ngay sau bình ngưng tụ, dùng để chứa lỏng môi chất ở áp suất cao, nhiệt độ cao giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ, duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu. Nó được đặt ngay dưới bình ngưng và được cân bằng áp suất với bình ngưng bằng các đường cân bằng hơi và lỏng. Nó có tác dụng chứa toàn bộ lượng gas trong hệ thống khi cần sửa chữa bảo dưỡng. GVHD: Nguyễn Văn Pha 47 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Hình 4.2: Bình chứa cao áp 1. Kính xem gas; 2. Ống lắp van an toàn; 3. Ống lắp áp kế; 4. Ống lỏng về; 5. Ống cân bằng; 6. Ống cấp dịch; 7. Ống xả đáy Theo quy định về an toàn thì sức chứa của bình chứa cao áp phải đạt 30% sức chứa của toàn bộ hệ thống bay hơi (bao gồm tất cả các tổ dàn và thiết bị làm lạnh không khí) đối với hệ thống cấp môi chất từ trên xuống. Ở đây ta sử dụng phương pháp cấp dịch tiết lưu trực tiếp vào dàn bay hơi - cấp dịch từ trên xuống. Thể tích bình chứa cao áp được xác định theo công thức 8.13 trang 306 tài liệu [1] như sau : VBCCA = 0,3.Vdl .1, 2 = 0,7.Vdl , m3 (4.3) 0,5 Ở phần tính chọn thiết bị bay hơi nhóm chọn 3 quạt có kí hiệu BOΠ-230, mỗi dàn có sức chứa 60 lít môi chất NH 3. Vậy Vdl = 60 × 3 = 180 lít hay V dl = 0,18 m3. VBCCA = 0,7.Vdl = 0,7 × 0,18 = 0,126 m3 Theo Catalogue của hãng Wanxiang Trung Quốc. Nhóm chọn bình chứa cao áp có kí hiệu ZA-0.25A. Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật bình chứa cao áp kí hiệu ZA-0.25A Kí hiệu ZA-0.25A Thể tích Kích thước bình bình D L H m3 mm mm mm 0,245 GVHD: Nguyễn Văn Pha 412 246 2 750 48 Kích thước ống nối D Khối lượng mm kg 25 230 Khoa công nghệ nhiệt lạnh CHÝÕNG 53: Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Bình trung gian ống xoắn a) Công dụng Là thiết bị làm mát trung gian các cấp nén trong hệ thống lạnh máy nén nhiều cấp. Ở đây ta sử dụng thiết bị làm mát trung gian là bình trung gian đặt đứng có ống xoắn ruột gà. Bình trung gian có ống xoắn ruột gà ngoài việc sử dụng để làm mát trung gian, bình còn có thể sử dụng để: + Tách dầu cho dòng gas đầu đẩy máy nén cấp 1; + Tách lỏng cho gas hút về máy nén cấp 2; + Quá lạnh cho lỏng trước khi tiết lưu vào dàn lạnh nhằm giảm tổn thất tiết lưu. Hình 4.3: Cấu tạo bình trung gian có ống xoắn 1. Hơi hút về máy nén cao áp; 2. Hơi từ đầu đẩy máy nén hạ áp đến; 3. Tiết lưu vào; 4. Cách nhiệt; 5. Nón chắn; 6. Lỏng ra; 7. Ống xoắn ruột gà; 8. Lỏng vào; 9. Hồi lỏng; 10. Xả đáy; 11. Chân bình; 12. Tấm bạ; 13. Thanh đỡ; 14. Ống góp lắp van phao; 15. Ống lắp van an toàn, áp kế GVHD: Nguyễn Văn Pha 49 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh b) Cấu tạo Bình trung gian có cấu tạo hình trụ, có chân cao, bên trong bình bố trí ống xoắn làm lạnh dịch lỏng trước tiết lưu. Bình có trang bị hai công tắc phao khống chế mức dịch, các công tắc phao được nối vào ống góp 14 để lấy tín hiệu. Công tắc phao trên V1 bảo vệ mức dịch cực đại của bình, nhằm ngăn ngừa lỏng hút về máy nén cao áp. Khi mức lỏng trong bình dâng cao đạt mức cho phép, công tắc phao tác động đóng van điện từ 3 cấp dịch vào bình. Công tắc phao phía dưới V2 khống chế mức dịch cực tiểu nhằm đảm bảo các ống xoắn luôn ngập trong dịch lỏng. Khi mức dịch dưới hạ xuống thấp quá mức cho phép, công tắc phao V2 tác động mở van điện từ cấp dịch cho bình. Ngoài công tắc phao, bình còn được trang bị van an toàn và đồng hồ áp suất lắp ở phía trên thân bình. c) Hoạt động Gas từ máy nén cấp 1 đến bình được dẫn sục vào khối lỏng có nhiệt độ thấp và trao đổi nhiệt một cách nhanh chóng. Phần cuối ống đẩy 2, người ta khoan nhiều lỗ nhỏ để hơi sục ra xung quanh đều hơn. Phía trên thân bình có các nón chắn có tác dụng chắn không cho lỏng hút lên phía trên để tránh hiện tượng hút lỏng về của máy nén tầm cao. Dòng lỏng tiết lưu hòa trộn với hơi quá nhiệt cuối quá trình nén tầm thấp, trước khi dưa vào bình. Ống hơi hút về máy nén cấp 2 được bố trí nằm phía trên các nón chắn. Bình trung gian được bọc cách nhiệt, bên ngoài cùng bọc lớp tôn bảo vệ. d) Tính chọn bìng trung gian Theo công thức 10.3 trang 397 tài liệu [2] ta tính đường kính của bình trung gian như sau : Dt = 4.V π .ω ,m (4.4) Trong đó: - V : Lưu lượng thể tích trong bình trung gian, bằng lưu lượng hút cấp 2. Với V = VttCA = 0,02 m3/s; - ω : Tốc độ gas trong bình, chọn ω = 0,6 m/s. → Dt = 4.0,02 = 0, 206(m) π .0,6 Tra bảng 8.19 trang 312 tài liệu [1]. Nhóm chọn bình trung gian kí hiệu 40ΠC3. GVHD: Nguyễn Văn Pha 50 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Bảng 4.3: Thông số kỹ thuật của bình trung gian 40ΠC3 Kích thước bình trung gian Kí hiệu 40 Π C3 Kích thước ống nối DxS H d mm mm mm 426x10 2390 70 Diện tích bề mặt ống xoắn m2 Thể tích bình 1,75 0,22 m3 Khối lượng CHÝÕNG 54: kg Bình tách lỏng 330 a) Công dụng Để ngăn ngừa hiện tượng ngập lỏng gây hư hỏng máy nén, trên đường hơi hút về máy nén người ta bố trí bình tách lỏng. Bình tách lỏng sẽ tách các giọt hơi ẩm còn lại trong dòng hơi trước khi về máy nén. Bình tách lỏng làm việc theo nguyên lý tương tự bình tách dầu. Điểm khác biệt nhất giữa các bình là ở bình tách lỏng phạm vi nhiệt độ làm việc khác. Bình tách dầu làm việc ở nhiệt độ cao còn bình tách lỏng làm việc ở phạm vi nhiệt độ thấp nên cần bọc cách nhiệt, bình tách dầu đặt trên đường ống đẩy, còn bình tách lỏng đặt trên đường ống hút. Nhóm quyết định chọn bình tách lỏng kiểu nón chắn. Hình 4.4: Cấu tạo bình tách lỏng kiểu nón chắn 1. Ống gas vào; 2. Vành gia cường; 3. Ống gas ra; 4. Nón chắn trên; 5. Cửa hơi xả vào bình; 6. Lỏng ra. b) Nguyên lý làm việc GVHD: Nguyễn Văn Pha 51 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Lỏng được tách nhờ 3 nguyên nhân: - Giảm vận tốc của dòng khi đi từ ống nhỏ ra ống to làm lực quán tính giảm và dưới tác dụng của trọng lực các giọt lỏng nặng rơi xuống. - Do lực ly tâm khi ngoặt dòng các giọt lỏng nặng bị văng ra va đập vào thành bình rơi xuống. - Do sự mất vận tốc đột ngột khi va đập vào các tấm chắn. Các giọt lỏng nặng được giữ lại và rơi xuống đáy bình. c) Tính chọn bình tách lỏng Theo công thức 10.8 trang 406 tài liệu [2] ta tính đường kính của bình tách lỏng như sau : 4.V π .ω ,m Dt = (4.5) Trong đó: - V : Lưu lượng thể tích dòng hơi đi qua bình tách lỏng, nó bằng lưu lượng thể tích của máy nén hạ áp. V = VttHA= 0,08 m3/s; - ω : Tốc độ của hơi môi chất trong bình, m/s. Tốc độ hơi trong bình đủ nhỏ để tách được các hạt lỏng, ω = 0,5 ÷ 1m/s. Ta chọn ω = 0,6 m/s. Vậy Dt = 4.0,08 = 0, 41(m) π .0,6 Theo Catalogue của hãng Wanxiang Trung Quốc. Nhóm chọn bình tách lỏng có kí hiệu AF-80. Bảng 4.4: Thông số kỹ thuật bình tách lỏng kí hiệu AF-80 Kích thước bình Kí hiệu AF-80 Kích thước ống nối D L H d Khối lượng mm mm mm mm kg 412 200 162 0 80 150 GVHD: Nguyễn Văn Pha 52 Khoa công nghệ nhiệt lạnh CHÝÕNG 55: Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Bình tách dầu a) Công dụng Các máy lạnh khi làm việc làm việc cần phải tiến hành bôi trơn các chi tiết chuyển động nhằm giảm ma sát, tăng tuổi thọ thiết bị. Trong quá trình máy nén làm việc dầu thường bị cuốn theo môi chất lạnh.Việc dầu bị cuốn theo môi chất lạnh có thể gây ra các hiện tượng: - Máy nén thiếu dầu, chế độ bôi trơn không tốt nên dễ cháy, hư hỏng. - Dầu sau khi theo môi chất lạnh sẽ đọng bám ở các thiết bị trao đổi nhiệt như thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi, làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt, ảnh hưởng chung đến chế độ làm việc của toàn hệ thống. Vì vậy để tách lượng dầu cuốn theo môi chất khi máy nén làm việc, ngay trên đầu ra của máy nén người ta bố trí bình tách dầu. Lượng đầu được tách ra sẽ được đưa về bình thu hồi dầu. b) Nguyên lý làm việc: Nhằm đảm bảo tách triệt để dầu bị cuốn theo môi chất lạnh, bình tách dầu được thiết kế theo nhiều nguyên lý khác nhau như sau: - Giảm đột ngột tốc độ dòng gas từ tốc độ cao (khoảng 18 ÷ 25 m/s) xuống tốc độ thấp 0,5 ÷ 1 m/s. Khi giảm tốc độ đột ngột các giọt dầu mất động năng và rơi xuống. - Thay đổi hướng chuyển động của dòng môi chất một cách đột ngột. Dòng môi chất đưa vao bình không theo phương thẳng mà đưa ngoặt theo những góc nhất định. - Dùng các tấm chắn hoặc khối đệm để ngăn các giọt dầu. Khi dòng môi chất chuyển động va vào các vách chắn, khối đệm các giọt dầu bị mất động năng và rơi xuống. - Làm mát dòng môi chất xuống 50 ÷ 600C bằng ống xoắn trao đổi nhiệt đặt trong bình tách dầu. - Sục hơi nén có lẫn dầu vào môi chất lạnh ở trạng thái lỏng. Ở đây nhóm chọn bình tách dầu kiểu nón chắn. GVHD: Nguyễn Văn Pha 53 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Hình 4.5: Cấu tạo của bình tách dầu kiểu nón chắn 1. Hơi vào ; 2. Vành gia cường; 3. Hơi ra; 4. Nón chắn trên; 5. Cửa hơi xả vào bình ; 6. Nón chắn dưới; 7. Đường xả dầu. c) Tính chọn bình tách dầu Bình tách dầu phải đảm bảo đủ lớn để tốc độ gas trong bình đạt yêu cầu. Theo công thức 10.5 trang 400 tài liệu [2]. Ta xác định đường kính trong Dt của bình như sau : Dt = 4.V π .ω , m (4.6) Trong đó: - V : Lưu lượng thể tích trong bình tách dầu, bằng lưu lượng hút cấp 2. Với V = VttCA = 0,02 m3/s; - ω : Tốc độ của hơi môi chất trong bình. Tốc độ hơi trong bình đủ nhỏ để tách các hạt dầu ω = 0,5 ÷ 1m/s. Chọn ω = 0,6 m/s. Vậy: .Chọn Dt = 200 mm Theo Catalogue của hãng Wanxiang Trung Quốc. Nhóm chọn bình tách dầu có kí hiệu YF-40. Bảng 4.5: Thông số kỹ thuật bình tách dầu kí hiệu YF-40 GVHD: Nguyễn Văn Pha 54 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Kích thước bình Kí hiệu YF-40 CHÝÕNG 56: Kích thước ống nối D L H d Khối lượng mm mm mm mm kg 273 150 140 4 40 85 Bình thu hồi dầu Trong hệ thống lạnh NH3, dầu được thu gom về bình thu hồi dầu. Bình thu hồi dầu có cấu tạo giống bình chứa cao áp gồm các bộ phận sau: thân bình dạng trụ, các đáy elip, trên có lắp bộ ống thủy xem mức dầu, van an toàn, đồng hồ áp suất, đường dầu thu hồi về, đường nối về ống hút và xả đáy bình. Để thu hồi dầu từ các thiết bị về bình thu hồi dầu, trước hết cần phải tạo áp suất thấp trong bình nhờ đường nối thông ống hút của máy nén. Sau đó mở van xả dầu của các thiết bị để dầu tự động chảy về bình. Dầu sau đó được xả ra ngoài đem xử lý hoặc loại bỏ, trước khi xả dầu nên hạ hạ áp suất trong bình xuống xấp xỉ áp suất khí quyển. Không được để áp suất chân không trong bình khi xả dầu, vì như vậy không những không xả được dầu mà còn để lọt khí không ngưng vào bên trong hệ thống. Hình 4.6: Cấu tạo bình chứa dầu 1. Kính xem mức; 2. Áp kế; 3. Van an toàn; 4.Đường nối về ống hút; 5. Đường hồi dầu về; 6. Xả dầu. GVHD: Nguyễn Văn Pha 55 Khoa công nghệ nhiệt lạnh CHÝÕNG 57: Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Bình tách khí không ngưng Khi để lọt khí không ngưng vào bên trong hệ thống lạnh, hiệu quả làm việc và độ an toàn của hệ thống lạnh giảm rõ rệt, các thông số vận hành có xu hướng kém hơn : - Áp suất và nhiệt độ ngưng tụ tăng. - Nhiệt độ cuối quá trình nén tăng. - Năng suất lạnh giảm. Vì vậy nhiệm vụ của bình là tách các khí không ngưng trong hệ thống lạnh, xả bỏ ra bên ngoài để nâng cao hiệu quả làm việc, độ an toàn hệ thống, đồng thời tránh không được xả lẫn môi chất ra bên ngoài. Nguyên nhân lọt khí không ngưng: Khí không ngưng lọt vào hệ thông do nhiều nguyên nhân khác nhau : - Do hút chân không không triệt để trước khi nạp môi chất lỏng, khi lắp đặt hệ thống. - Khi sửa chữa, bảo dưỡng máy nén và thiết bị. - Khi nạp dầu cho máy nén. - Khi phân hủy dầu ở nhiệt độ cao. - Do môi chất lạnh bị phân hủy. - Do rò rỉ ở phía hạ áp, phía hạ áp trong nhiều trường hợp có áp suất chân không, nên khi có vết rò không khí bên ngoài sẽ lọt vào. Hình 4.7: Cấu tạo bình tách khí không ngưng GVHD: Nguyễn Văn Pha 56 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh 1. Nối với van an toàn và đồng hồ áp suất; 2. Khí không ngưng ra; 3. Gas ra; 4. Hỗn hợp hơi và không khí ngưng vào; 5. Lỏng tiết lưu; 6. Gas lỏng ra và xả đáy; 7. Ống xoắn trao đổi nhiệt CHÝÕNG 58: Các thiết bị đường ống CHÝÕNG 59: Phin lọc Phin lọc có nhiệm vụ loại trừ các cặn bẩn cơ học và các tạp chất hóa học, đặc biệt là nước và các axit dể có trong hệ thống lạnh. Do một vài nguyên nhân như nạp gas, nạp dầu không đúng kỹ thuật, do sửa chữa, lắp ráp ... mà có thể có những cặn bẩn có thể là rĩ sắt, vẩy hàn, đất cát ... Sự có mặt của chúng đặc biệt nguy hiểm cho máy nén, khi chúng lọt vào xilanh và các chi tiết chuyển động, làm tắc bẩn cho van tiết lưu. Các tạp chất hóa học, đặc biệt là ẩm và các axit trong vòng tuần hoàn có thể làm han gĩ, ăn mòn các chi tiết máy. Hình 4.8.a: Phin lọc đường hơi Hình 4.8.b: Phin lọc đường lỏng 1. Thân, 2. Lưới lọc, 3. Nắp. CHÝÕNG 60: Van một chiều, vạn chặn, van an toàn Van một chiều chỉ cho dòng chảy đi theo một chiều. Thường được lắp đặt trên đường đẩy giữa máy nén để không cho dòng môi chất dội ngược lại máy nén từ thiết bị ngưng tụ trong trường hợp dừng máy hay khi máy bị sự cố. Van chặn được lắp đặt tại các vị trí để thực hiện việc đóng chặn hai đầu của một thiết bị để tiến hành sửa chữa, tháo lắp ... Van an toàn được lắp ở những thiết bị có áp suất cao như: bình chứa cao áp, cacte máy ... để nhận áp suất các thiết bị này, khi áp suất ở các thiết bị lên quá cao thì nó sẽ tác động mở ra để xả môi chất làm giảm áp suất xuống. GVHD: Nguyễn Văn Pha 57 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Hình 4.9.a: Van một chiều hình nấm Hình 4.9.b: Van một chiều hình cốc 1. Thân; 2. Lưới lọc; 3. Nắp. Hình 4.10: Cấu tạo của van chặn 1. Thân; 2. Đế; 3. Tấm van, kim va; 4. Đệm kín; 5. Chèn đệm; 6. Trục; 7. Tay quay; 8. Chèn đệm; 9. Bulông; 10. Ren của tay van; 11. Vòng đệm kín; 12. Đệm kín ngược; 13. Vòng đệm của nón van. CHÝÕNG 61: Van điện từ Là van chặn được điều khiển bằng lực điện từ, khi có điện cung cấp cho cuộn dây của van, cuộn dây sẽ sinh ra lực điện từ hút lõi thép và đáy của van lên, van điện từ sẽ mở. Ngược lại, khi cuộn dây mất điện thì van sẽ đóng lại. Van điện từ chỉ có hai chế độ làm việc: đóng hoặc mở hoàn toàn. GVHD: Nguyễn Văn Pha 58 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Hình 4.11: Cấu tạo van điện từ 1. Thân van; 2. Đế van; 3. Clape; 4. Ống dẫn hướng (ống ngăn cách khoang môi chất với bên ngoài); 5. Lõi sắt; 6. Lõi cố định; 7. Vỏ; 8. Cuộn dây điện từ; 9. Vít cố định; 10. Vòng đoản mạch chống ồn; 11. Dây tiếp điện; 12. mũ ốc nối vít; 13. Lò xo. GVHD: Nguyễn Văn Pha 59 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh CHÝÕNG 62: TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA – VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LẠNH CHÝÕNG 63: Trang bị tự động hóa Máy nén là thiết bị quan trọng nhất trong hệ thống lạnh, vì vậy nó được bảo vệ rất nghiêm ngặt. Khi các điều kiện làm việc không đạt yêu cầu, hệ thống bảo vệ tự động ngắt điện để dừng máy. Máy nén được bảo vệ bởi các thiết bị sau : - Bảo vệ áp suất: Áp suất cao HP, áp suất dầu OP, áp suất thấp LP. - Bảo vệ quá dòng và quá nhiệt (OCR). - Bảo vệ các điều kiện giải nhiệt không tốt: + Bảo vệ áp suất nước, lưu lượng nước. + Bảo vệ khi bơm giải nhiệt dàn ngưng ngừng hoạt động. + Bảo vệ khi quạt tháp giải nhiệt không làm việc. + Bảo vệ bơm giải nhiệt máy nén. - Bảo vệ khi một số thiết bị khác không làm việc: Máy nén sẽ tự động dừng khi một thiết bị nào đó không làm việc chẳng hạn như quạt dàn lạnh, bơm nước lạnh,… - Ngoài ra ta còn trang bị điện điều khiển mức dịch ở bình trung gian và điều khiển nhiệt độ phòng lạnh. Điều khiển mức dịch ở bình trung gian: Để điều khiển mức dịch ở bình trung gian ta sử dụng các van phao điện từ. Mức dịch ở bình trung gian được khống chế giữa hai mức: Cực đại và cực tiểu. Khống chế mức cực đại nhằm bảo vệ máy nén tránh hút ẩm, gây ngập lỏng phía cao áp. Mức cực tiểu được khống chế nhằm đảm bảo lượng dịch tối thiểu trong bình trung gian để tăng cường trao đổi nhiệt cho ống xoắn. Khi mức dịch trong bình đạt mức cực đại van phao phía trên tác động ngắt điện cuộn dây van điện từ cấp dịch cho bình trung gian, khi đó mức dịch trong bình sẽ không tăng. Khi mức dịch hạ xuống mức cực tiểu, van phao tác động mở van điện từ và dịch được tiết lưu vào bình. Điều khiển nhiệt độ phòng lạnh: Đối với tủ cấp đông, hệ thống lạnh hoạt động hoàn toàn tự động và được điều khiển đóng ngắt theo nhiệt độ phòng. Khi nhiệt độ phòng lạnh đạt yêu cầu(bằng nhiệt độ cài đặt của thermostat), thermostat tác động đóng van điện từ ngừng cấp dịch cho dàn lạnh, máy tiếp tục hoạt động nên áp suất hút hạ xuống, sau đó một thời gian khi áp suất hút xuống thấp, rơle áp GVHD: Nguyễn Văn Pha 60 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh suất thấp tác động dừng máy. Khi nhiệt độ phòng nâng lên cao, thermostat tác động mở van điện từ cấp dịch cho dàn lạnh, áp suất hút tăng lên và rơle áp suất thấp đóng mạch khởi động máy nén. Về nguyên tắc, thermostat có thể trực tiếp tác động mạch điều khiển đóng máy nén. Tuy nhiên để đảm bảo an toàn khi dừng máy phải hút kiệt gas khỏi dàn lạnh nên người ta mới cho hoạt động như trên. CHÝÕNG 64: Trang bị điện động lực Mạch điện động lực: còn gọi là mạch điện nguồn là mạch điện cấp điện nguồn để chạy các thiết bị: Máy nén, bơm, quạt,… Đối với động cơ và thiết bị điện của hệ thống lạnh do công suất lớn nên việc đóng mở các động cơ được thực hiện bằng các khởi động từ. Các thiết bị đều được đóng mở và bảo vệ bằng các aptomat, tất cả các thiết bị đều có rơle nhiệt bảo vệ quá dòng. Các thiết bị có công suất nhỏ thì dùng ampe kế nối trực tiếp vào mạch điện, còn thiết bị có công suất lớn thì ampe kế được qua biến dòng CT. Đối với động cơ máy nén quá trình khởi động diễn ra như sau: Khi nhấn nút START trên mạch điều khiển, nếu không có bất cứ sự cố nào thì cuộn dây khởi động từ MC có điện và đóng tiếp điểm thường mở MC trên mạch động lực. Trong khoảng 5 giây đầu tiên (đặt ở rơle thời gian), cuộn dây khởi động từ (MS) có điện và tiếp điểm thường mở MS của nó trên mạch động lực đóng. Lúc đó máy chạy theo sơ đồ sao, dòng khởi động giảm đáng kể. Sau thời gian đặt rơle tác động ngắt điện cuộn MS và đóng điện cho cuộn MD, tương ứng các tiếp điểm trên mạch động lực MD đóng, MS mở. Máy chuyển từ sơ đồ sao sang sơ đồ tam giác. Đối với các thiết bị có công suất nhỏ hơn như bơm, quạt dòng khởi động nhỏ nên không cần khởi động theo sơ đồ sao - tam giác như máy nén. CHÝÕNG 65: Mạch điện điều khiển Các mạch điện sử dụng cho hệ thống lạnh nhóm sẽ trình bày trên bản vẽ đính kèm. a) Mạch khởi động sao - tam giác Các ký hiệu trên mạch điện: - MC, MS và MD : Cuộn dây khởi động từ sử dụng đóng mạch chính, mạch sao và mạch tam giác của động cơ máy nén. - AX : Rơle trung gian. - T : Rơle thời gian. Khi hệ thống đang dừng, cuộn dây của rơle trung gian (AX) không có điện, các tiếp điểm thường mở của nó ở trạng thái hở nên các cuộn dây (MC), (MS) và (MD) không có điện. GVHD: Nguyễn Văn Pha 61 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Khi nhấn nút START để khởi động máy nén , nếu hệ thống không có sự cố áp suất cao, áp suất dầu, áp suất nước, quá nhiệt… thì các tiếp điểm thường đóng HPX, OPX, WPX, OCR… ở trạng thái đóng. Dòng điện đi qua cuộn dây của rơle trung gian (AX). Khi cuộn dây (AX) có điện nhờ tiếp điểm thường đóng AX mắc nối tiếp với tiếp điểm MCX nên tự duy trì điện cho cuộn (AX). Tiếp điểm thường mở MCX đóng khi không có sự cố áp suất nước ở bơm giải nhiệt máy nén. Khi cuộn dây (AX) có điện, tiếp điểm thường mở AX thứ hai của nó sẽ đóng mạch điện cho các cuộn dây khởi động từ (MC) và (MS) hoặc (MD). Trong thời gian 5 giây đầu (thời gian này có thể thay đổi tùy ý) rơle thời gian T có điện và bắt đầu đến thời gian, mạch cuộn dây khởi động từ (MS) có điện, máy chạy theo sơ đồ nối sao, cuộn (MD) không có điện. Sau thời gian 5 giây, tiếp điểm của rơle thời gian nhảy và đóng mạch cuộn (MD) và mạch cuộn (MS) mất điện. Kết quả máy chuyển từ sơ đồ nối sao sang sơ đồ tam giác. Do cuộn dây (MC) nối với cặp tiếp điểm thường mở MS, MD nối song song nên dù máy có chạy theo sơ đồ nào thì cuộn (MC) cũng có điện. Khi xảy ra quá nhiệt (do máy quá nóng hay dòng điện quá lớn) thì cơ cấu lưỡng kim của rơle quá nhiệt OCR nhảy và đóng mạch đèn báo hiệu sự cố báo hiệu sự cố đồng thời cuộn (AX) mất điện và đồng thời các khởi động từ của động cơ máy nén mất điện và máy dừng. Nếu xảy ra một trong các sự cố áp suất dầu, áp suất cao hoặc áp suất nước hoặc nhấn nút STOP thì cuộn (AX) mất điện và máy nén cũng sẽ dừng. b) Mạch bảo vệ áp suất dầu Khi hệ thống đang hoạt động bình thường cơ cấu lưỡng kim của rơle áp suất dầu đóng, cuộn dây rơle trung gian (OP) mắc nối tiếp với nó có điện. Mạch điện cuộn (OPX) và đèn (L) không có điện do tiếp điểm thường đóng OP và thường mở OPX đang ở trạng thái hở. Khi áp suất dầu nhỏ hơn giá trị định sẵn, dòng điện qua điện trở sấy dầu của rơle và bắt đầu đốt nóng cơ cấu lưỡng kim, khi cơ cấu lưỡng kim nhả ra cuộn dây rơle trung gian (OP) mắc nối tiếp với nó mất điện, kéo theo các tiếp điểm thường đóng OP đóng lại, cuộn dây rơle trung gian (OPX) và đèn (L) có điện. Cuộn dây (OPX) có điện kéo theo tất cả các tiếp điểm thường đóng của nó nhả ra, cuộn dây (AX) trên mạch điện khởi động máy nén mất điện và tác động dừng máy. Thông thường khi sự cố xảy ra, các mạch điện sự cố duy trì, chỉ khi xử lý xong sự cố và nhấn nút RESET mới có thể khởi động lại máy nén. Mạch điện GVHD: Nguyễn Văn Pha 62 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh cuộn sự cố (OPX) cũng tự duy trì thông qua tiếp điểm thường đóng của nó. Nếu không có mạch này thì sẽ rất nguy hiểm vì người vận hành có thể khởi động lại máy nén ngay mà không để ý đến đang có sự cố áp suất dầu. Trên mạch áp suất dầu, người ta sử dụng tiếp điểm thường mở của cuộn dây rơle trung gian AX như là điều kiện để mạch áp suất dầu có hiệu lực. Mạch sự cố của cuộn (OPX) chỉ có hiệu lực khi cuộn dây (AX) có điện, tức máy nén đang hoạt động mà mất áp suất dầu. Trong trường hợp khi khởi động máy, do bơm dầu chưa hoạt động nên hiệu áp suất dầu sẽ bằng 0, nhưng nhờ cuộn (AX) chưa có điện nên mạch sự cố áp suất dầu chưa có hiệu lực và máy vẫn có thể khởi động được. c) Mạch giảm tải Mạch giảm tải trong sơ đồ sử dụng để giảm tải trong các trường hợp sau: - Khi mới khởi động đang chạy theo sơ đồ sao, do dòng khởi động rất lớn nên bắt buộc phải giảm tải. - Khi vận hành do phụ tải lớn, người vận hành muốn giảm tải bằng tay. - Lúc chạy bình thường (chế độ tam giác) nhưng áp suất hút quá thấp, hệ thống hoạt động không hiệu quả nên máy chuyển sang chế độ giảm tải. - Khi giảm tải cuộn dây van điện từ (SV) có điện và mở đường thông dầu tác động lên cơ cấu giảm tải của máy nén để giảm tải. Công tắc xoay COS trên sơ đồ điều khiển cho phép lựa chọn chế độ giảm tải bằng tay MANUAL ngay lập tức, chế độ giảm tải tự động AUTO hoặc ngắt mạch giảm tải OFF. Trong quá trình khởi động khi đang chạy theo sơ đồ sao thì máy nén luôn giảm tải vì lúc nay cuộn dây khởi động từ (MS) đang có điện, tiếp điểm thường mở của nó trên mạch giảm tải đóng và cuộn (SV) có điện. Khi ở chế độ tự động AUTO, chỉ khi áp suất hút nhỏ hơn giá trị dặt trước thì sẽ giảm tải. Ngoài ra ở thời điểm bất kì nào cũng có thể giảm tải máy nén khi xoay công tắc COS sang vị trí MANUAL. Khi máy nén đang ở chế độ giảm tải, đèn sẽ sáng báo hiệu hệ thống đang chạy ở chế độ giảm tải. d) Mạch bảo vệ áp suất cao Khi hệ thống đang hoạt động bình thường, tiếp điểm của rơle áp suất cao HP mở, đèn và cuộn (HPX) không có điện. GVHD: Nguyễn Văn Pha 63 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Khi áp suất phía đẩy của máy nén vượt khỏi giá trị mà ta đã cài đặt trước khoảng 18,5 kG/cm2, tiếp điểm rơle áp suất HP đóng (UP-ON), cuộn dây rơle trung gian (HPX)có điện và đèn sáng báo hiệu sự cố. Lúc này các tiếp điểm thường đóng HPX mở ra. Trên mạch khởi động cuộn (AX) mất điện và tác động dừng máy nén. Rơle sự cố (HPX) cũng tự duy trì điện cho nó thông qua các tiếp điểm thường đóng RES và tiếp điểm thường mở HPX. Chỉ sau khi khắc khục xong sự cố và nhấn nút RESET thì cuộn (HPX) mới mất điện. e) Mạch bảo vệ quá dòng OCR biểu thị cơ cấu lưỡng kim của rơle nhiệt, ở nhiệt độ bình thường cơ cấu lưỡng kim đóng tiếp điểm mạch điện cho công tắc tơ máy nén và cuộn (AX). Lúc này hệ thống có thể khởi động làm việc. Khi dòng điện chạy qua động cơ quá lớn, máy nén nóng, cơ cấu lưỡng kim của rơle nhiệt nhả ra và mạch điện khởi động của máy nén mất điện, cơ cấu lưỡng kim nhảy sang phía mạch đèn và đèn sang báo hiệu sự cố quá dòng. Khi xảy ra sự cố quá dòng phải đợi cho cư cấu lưỡng kim nguội và nhảy về vị trí bình thường thì mới có thể khởi động lại được. Mạch bảo vệ quá dòng phục hồi qua nút RESET như các mạch sự cố khác. f) Mạch điều khiển và bảo vệ bơm, quạt giải nhiệt Mạch điện có tác dụng chạy các bơm quạt giải nhiệt dàn ngưng và bảo vệ máy nén khi áp suất nước thấp. Để chạy các quạt và bơm giải nhiệt có thể thực hiện theo 2 chế độ: Chế độ bằng tay: Bật công tắc COS sang vị trí MAN, nếu không có sự cố áp suất nước và sự cố quá dòng của các bơm quạt (tiếp điểm WPX và OCR đóng) các cuộn dây khởi động từ của các bơm quạt có điện và đóng điện cho động cơ các bơm quạt. Chế độ tự động: Bật công tác COS sang vị trí AUTO, ở chế độ tự động bơm quạt sẽ khởi động cùng với máy nén. Sau khi nhấn nút START trên mạch khởi động nếu không có bất cứ sự cố nào thì cuộn (AX) có điện đồng thời đóng tiếp điểm AX cấp điện cho các cuộn dây của các khởi động từ (MCP1), (MCP2), (MCCF1), (MCCF2) và (MCCF3) của bơm, quạt giải nhiệt và bơm, quạt hoạt động. Khi một trong các thiết bị bơm giải nhiệt máy nén, bơm và quạt giải nhiệt dàn ngưng không làm việc thì cuộn (MCX) mất điện, máy khởi động máy nén mất điện và ngừng máy nén. GVHD: Nguyễn Văn Pha 64 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Bảo vệ quá dòng bơm, quạt giải nhiệt: Khi một trong các thiết bị gồm bơm giải nhiệt máy nén, bơm giải nhiệt và các quạt giải nhiệt dàn ngưng bị quá dòng, rơle nhiệt nhảy khỏi vị trí thường đóng và đóng mạch điện cuộn dây rơle trung gian (AUX) và đèn sang báo sự cố. Cuộn dây sự cố (AUX) đóng mạch chuông báo hiệu sự cố đồng thời cuộn dây rơle trung gian (MCX) mất điện. Tiếp điểm thường mở của nó trên mạch khởi động nhả ra, cuộn (AX) mất điện và máy dừng ngay lập tức. g) Mạch bảo vệ áp suất nước Trong hệ thống này có hai bơm: Bơm giải nhiệt dàn ngưng và bơm giải nhiệt máy nén, vì thế tương ứng sẽ có 2 rơle áp suất nước WP1 và WP2 bảo vệ. Khi đang hoạt động bình thường, tiếp điểm của các rơle áp suất nước mở, cuộn dây rơle thời gian T2 không có điện. Khi xảy ra sự cố mất áp suất nước của một trong hai bơm thì cuộn dây rơle thời gian T2 có điện và bắt đầu đếm thời gian. Nếu sự cố kéo dài quá thời gian đặt (10 giây) tiếp điểm T2 đóng, cuộn (WPX) có điện và đèn sáng báo hiệu sự cố. Cuộn WPX tự duy trì nhờ tiếp điểm thường đóng của nó và tiếp điểm RES. Đồng thời với báo hiệu sự cố tiếp điểm thường đóng của WPX trên mạch khởi động nhả ra, cuộn (AX) mất điện và máy dừng. Rơle thời gian T2 rất quan trọng, nó có tác dụng điều khiển dừng máy khi áp suất nước thực sự giảm trong một thời gian nhất định, mà không tác động tức thời. Tránh trường hợp dừng máy do giảm áp suất tức thời khi có các bọt khí trong dòng nước hoặc dao động bất thường khác. Sau sự cố áp suất nước, muốn khởi động lại hệ thống phải nhấn nút RESET mới có thể khởi động lại máy nén. h) Mạch cấp dịch và điều khiển quạt dàn lạnh Van điện từ SV điều khiển cấp dịch cho dàn lạnh. Thermostat Th diều khiển nhiệt độ phòng lạnh, khi nhiệt độ đạt thì không cấp dịch cho dàn lạnh nữa các tiếp điểm XD1 và XD2 liên quan tới mạch xả băng. Khi mạch xả băng có những giai đoạn phải khống chế dừng cấp dịch hoặc dừng không cho quạt hoạt động tránh bắn nước trong buồng cấp đông. • Mạch cấp dịch dàn lạnh Mạch điện có tác dụng ngừng cấp dịch cho dàn lạnh trong các trường hợp sau đây: GVHD: Nguyễn Văn Pha 65 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh - Trong giai đoạn hút dịch của quá trình xả băng (cuộng XD1 có điện và tiếp điểm thường đóng XD1 mở). - Khi nhiệt độ phòng đạt yêu cầu, tiếp điểm thermostat Th ngắt. - Khi dừng máy nhưng đặt ở chế độ AUTO, cuộn dây AX mất điện và tiếp điểm thường mở của nó hở. - Người vận hành có thể ngừng cấp dịch dàn lạnh bất cứ lúc nào khi xoay công tắc COS1 về vị trí OFF. Có hai chế độ cấp dịch: Tự động AUTO và bằng tay MANUAL. + Chế độ tự động: Bật công tắc COS1 sang vị trí AUTO. Ở chế độ tự động việc cấp dịch sẽ dừng khi xả băng, khi nhiệt độ phòng đạt yêu cầu hoặc khi dừng máy. + Chế độ bằng tay: Bật công tắc COS1 sang vị trí MAN. Ở chế độ cấp dịch bằng tay việc cấp dịch có thể thực hiện ngay cả khi máy nén đang ngừng hoạt động miễn là nhiệt độ phòng không quá thấp và không phải trong giai đoạn rút dịch của quá trình xả băng. Khi đang cấp dịch thì đèn L8 sáng báo hiệu đang thực hiện việc cấp dịch cho dàn lạnh. • Mạch điều khiển quạt dàn lạnh Mạch điện này có tác dụng điều khiển cấp điện cho các bơm, quạt giải nhiệt và bảo vệ các thiết bị đó khi quá dòng. Điều khiển chạy quạt: Khi khởi động hệ thống, cuộn dây của rơle trung gian AX có điện, tiếp điểm thường mở AX của nó đóng mạch cung cấp điện cho các cuộn dây của khởi động từ MCF1, MCF2, MCF3 của quạt giải nhiệt, động cơ quạt có điện và bắt đầu làm việc. Thông qua công tắc COS2 có thể lựa chọn chế độ chạy tự động AUTO hoặc bằng MAN và có thể dừng quạt khi xoay về vị trí OFF. Tuy nhiên, dù ở chế độ nào thì khi đang bơm nước xả băng ( cuộn XD2 có điện) quạt cũng phải dừng. Bảo vệ quá dòng: Khi xảy ra sự cố quá dòng của một trong ba quạt thì tiếp điểm rơle nhiệt nhảy và đèn L9 sáng báo hiệu sự cố. Lúc này các cuộn dây của khởi động từ (MCF1 hoặc MCF2, MCF3) tương ứng sẽ mất điện, trên mạch điện bảo vệ áp suất nước cuộn MCX mất điện và kéo theo cuộn AX trên mạch khởi động mất điện và dừng máy. i) Mạch xả băng Khi băng bám nhiều trên dàn lạnh sẽ gây ra một số tác hại: GVHD: Nguyễn Văn Pha 66 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh - Tạo nên lớp trở nhiệt làm hiệu quả trao đổi nhiệt kém, nhiệt độ buồng giảm chậm va thời gian làm lạnh tăng. - Do không trao đổi nhiệt được, dịch lỏng trong dàn lạnh sẽ không thể hóa hơi có thể gây ngập lỏng máy nén. - Lớp băng nằm giữa các cánh trao đổi nhiệt sẽ ngăn cản gió chuyển động ngang qua trai đổi nhiệt, trở lực đường gió tăng, quạt bị quá tải. Khi băng bám nhiều và dày, các cánh quạt có thể kẹt cứng không thể chạy được. Quá trình xả băng thực hiện qua 3 giai đoạn và hoạt động hoàn toàn tự động: Rút dịch, xả băng, làm khô dàn lạnh. Thời gian làm việc một giai đoạn được đặt sẵn thông qua rơle thời gian TD1, TD2, TD3. Thời gian làm việc thực tế có thể điều chỉnh lại cho phù hợp với từng hệ thống. Tiến hành xả băng như sau: - Nhấn nút START sẽ bắt đầu quá trình xả băng. - Khi dừng xả băng nhấn nút STOP1. j) Mạch chuông báo động sự cố Khi xảy ra các sự cố áp suất hoặc quá dòng, mạch điện của chuông BZ có điện và chuông reo báo sự cố. Khi đó người vận hành phải nhấn nút BELL STOP để ngừng chuông. Lúc đó cuộn dây của rơle trung gian (BZX) có điện và tiếp điểm thường đóng của nó nhả ra, ngắt điện của chuông BZ. Sau khi khắc phục các sự cố xong bấm nút RESET, điện đi qua cuộn dây của rơle trung gian (RES), tất cả các tiếp điểm thường đóng RES của nó trên các mạch sự cố sẽ nhả ra, làm mất điện mạch báo sự cố và hệ thống có thể bắt đầu khởi động. CHÝÕNG 66: Vận hành hệ thống lạnh CHÝÕNG 67: Chuẩn bị vận hành Kiểm tra điện áp nguồn không được sai lệch so với định mức 5%: 360V < U < 400V. Kiểm tra bên ngoài máy nén và các thiết bị chuyển động xem có vật gì gây trở ngại sự làm việc bình thường của thiết bị không. Kiểm tra chất lượng và số lượng dầu trong máy nén. Mức dầu thường phải chiếm 2/3 mắt kính quan sát. Mức dầu quá lớn và quá bé đều không tốt. GVHD: Nguyễn Văn Pha 67 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Kiểm tra mức nước trong các bể chứa nước, trong tháp giải nhiệt, trong bể dàn ngưng đồng thời kiểm tra chất lượng nước xem có đảm bảo yêu cầu kỹ thuật không. Nếu không đảm bảo thì phải bỏ bổ sung nước mới, sạch hơn. Kiểm tra các thiết bị đo lường, điều khiển và bảo vệ hệ thống. Kiểm tra hệ thống điện trong tủ điện, đảm bảo trong tình trạng hoạt động tốt. Kiểm tra tình trạng đóng mở của các van: + Các van thường đóng: Van xả đáy các bình, van nạp môi chất, van bypass, van xả khí không ngưng, van thu hồi dầu hoặc xả vỏ dầu, van điều hoà các hệ thống, van xả khí. Riêng van chặn đường hút khi dừng máy thường phải đóng và khi khởi động thì mở từ từ. + Tất cả các van còn lại đều ở trạng thái mở. Đặc biệt chú ý van đầu đẩy máy nén, van chặn của các thiết bị đo lường và bảo vệ phải luôn mở. + Các van điều chỉnh: Van tiết lưu tự động, rơle nhiệt, rơle áp suất,… chỉ có người có trách nhiệm mới được mở và điều chỉnh. CHÝÕNG 68: Vận hành Hệ thống lạnh được thiết kế có hai chế độ vận hành: Chế độ vận hành tự động (AUTO) và chế độ vận hành bằng tay (MANUAL). a) Các bước vận hành tự động AUTO - Bật aptomat của tủ điện động lực, aptomat của các thiết bị của hệ thống cần chạy. - Bật các công tác chạy các thiết bị sang vị trí AUTO. - Nhấn nút START cho hệ thống hoạt động. Khi đó các thiết bị sẽ hoạt động theo trình tự nhất định. - Từ từ mở van chặn hút của máy nén. Nếu mở nhanh có thể gây ra ngập lỏng, mặt khác khi mở quá lớn dòng điện động cơ cao sẽ quá dòng, không tốt. - Lắng nghe tiếng nổ của máy, nếu có tiếng gõ bất thường kèm sương bám nhiều ở đầu hút thì dừng máy ngay. - Theo dõi dòng điện máy nén. Dòng điện không được quá lớn so với quy định. Nếu dòng điện quá lớn thì đóng van chặn hút lại hoặc thực hiện giảm tải bằng tay. - Quan sát tình trạng bám tuyết trên thân máy nén. Tuyết không được bám nên phần thân máy quá nhiều. Nếu lớn quá thì đóng van chặn hút lại và tiếp tục theo dõi. GVHD: Nguyễn Văn Pha 68 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh - Tiếp tục mở van chặn hút cho đến khi mở hoàn toàn nhưng dòng điện máy nén không lớn quá quy định, tuyết bám trên thân máy không nhiều thì quá trình khởi động đã xong. - Bật công tắc cấp dịch cho dàn lạnh, bình trung gian. - Kiểm tra và ghi lại toàn bộ các thông số hoạt động của hệ thống. Cứ 30 phút ghi một lần. Các số hiệu bao gồm: Điện áp nguồn, dòng điện các thiết bị, nhiệt độ đầu đẩy, đầu hút và nhiệt độ ở tất cả các thiết bị, buồng lạnh, áp suất đầu đẩy, đầu hút, áp suất trung gian, áp suất dầu, áp suất nước. - So sánh và đánh giá các số liệu với các thông số vận hành. b) Các bước vận hành bằng tay (MANUAL) - Bật aptomat tổng của tụ điện động lực, aptomat của tất cả các thiết bị của hệ thống cần chạy. - Bật các công tắc để chạy các thiết bị như bơm, quạt giải nhiệt, quạt dàn lạnh, tháp giải nhiệt,… sang vị trí MANUAL. Tất cả các thiết bị này sẽ được chạy trước. - Bật công tắc giảm tải máy nén sang MANUAL để giảm trước khi chạy máy. - Bấm nút START cho máy nén hoạt động. - Mở từ từ van chặn hút và quan sát dòng điện máy nén nằm trong giới hạn cho phép. - Bật công tắc cấp dịch dàn lạnh, bình trung gian, đồng thời quan sát và theo dõi các thông số như ở chế độ AUTO. - Sau khi đã mở hoàn toàn van chặn hút, nhưng các thông số như dòng điện, áp suất hút, độ bám tuyết bình thường thì tiến hành ghi lại các thông số vận hành, cứ 30 phút ghi một lần. c) Dừng máy • Dừng máy bình thường Hệ thống đang hoạt động ở chế độ tự động: - Tắt tất cả các công tắc cấp dịch cho dàn lạnh, bình trung gian. - Khi áp suất ph < 50 cmHg thì nhấn nút STOP để dừng máy hoặc đợi cho rơle áp suất thấp LP tác động dừng máy. - Đóng van chặn nút máy nén. GVHD: Nguyễn Văn Pha 69 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh - Sau khi máy đã dừng hoạt động có thể cho bơm giải nhiệt hoặc quạt dàn ngưng chạy thêm 5 phút để giải hết nhiệt cho dàn ngưng bằng cách bật công tắc chạy bơm, quạt sang vị trí MANUAL. - Ngắt aptomat của các thiết bị. - Đóng cửa tủ điện. Hệ thống đang hoạt động ở chế độ bằng tay: - Tắt tất cả các công tắc cấp dịch cho dàn lạnh, bình trung gian. - Khi áp suất ph < 50 cmHg thì nhấn nút STOP để dừng máy. - Bật công tắc chạy bơm, quạt sang OFF để dừng chạy các thiết bị này. - Đóng van chặn hút. - Ngắt các aptomat của các thiết bị. - Đóng cửa tủ điện. • Dừng máy sự cố Khi sự cố khẩn cấp cần tiến hành ngay lập tức: - Nhấn nút STOP để dừng máy. - Tắt aptomat tổng của tủ điện. - Đóng van chặn hút. - Nhanh chóng tìm hiểu và khắc phục sự cố. * Cần lưu ý: - Nếu sự cố rò rỉ NH3 thì phải sử dụng mặt nạ phòng độc để xử lý sự cố. - Các sự cố áp suất xảy ra, sau khi xử lý xong muốn phục hồi để chạy lại cần nhấn nút RESET trên tủ điện. - Trường hợp sự cố ngập lỏng thì không được chạy lại ngay. Có thể sử dụng máy khác để hút kiệt môi chất trong máy ngập lỏng rồi mới chạy lại tiếp. • Dừng máy lâu dài - Để dừng máy nén lâu dài cần tiến hành hút kiệt môi chất và đưa về bình chứa cao áp. - Sau khi đã tiến hành dừng máy, tắt aptomat nguồn và khoá tủ điện. GVHD: Nguyễn Văn Pha 70 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh CHÝÕNG 69: Bảo dưỡng hệ thống lạnh CHÝÕNG 70: Bảo dưỡng máy nén Việc bảo dưỡng máy nén là cực kì quan trọng đảm bảo cho hệ thống hoạt động được tốt, bền, hiệu suất làm việc cao nhất, đặc biệt đối với các máy có công suất lớn. Máy lạnh dễ xảy ra sự cố trong các thời kỳ: Thời kỳ ban đầu khi mới chạy thử và thời kỳ đã xảy ra các hao mòn các chi tiết máy. Cứ sau 6.000 giờ hoặc sau một năm máy chạy thì phải bảo dưỡng máy một lần. Dù máy ít chạy thì cũng phải bảo dưỡng. Các máy dừng lâu ngày, trước khi chạy phải kiểm tra. Công tác đại tu và kiểm tra bao gồm: - Kiểm tra độ kín và tình trạng của các van xả, van hút máy nén. - Kiểm tra bên trong máy nén, tình trạng dầu các chi tiết máy có bị hoen rỉ, lau chùi các chi tiết. Trong các kỳ đại tu cần phải tháo các chi tiết, lau chùi và thay đồ mới. - Thử tác động của các thiết bị điều khiển HP, OP, WP, LP và bộ phận cấp dầu. - Lau chùi vệ sinh bộ lọc hút máy nén. - Kiểm tra hệ thống nước giải nhiệt. CHÝÕNG 71: Bảo dưỡng thiết bị ngưng tụ Tình trạng làm việc của thiết bị ngưng tụ ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất làm việc của hệ thống, độ an toàn, độ bền của thiết bị. Bảo dưỡng thiết bị ngưng tụ bao gồm các công việc sau: - Vệ sinh bề mặt trao đổi nhiệt. - Xả dầu tích tụ bên trong thiết bị. - Bảo dưỡng cân chỉnh bơm, quạt giải nhiệt. - Xả khí không ngưng ở thiết bị ngưng tụ. - Vệ sinh bể nước, xả cặn. - Kiểm tra, thay thế các vòi phun nước, các tấm chắn nước. - Sơn sửa bên ngoài. - Sửa chữa thay thế các thiết bị điện, các thiết bị an toàn và điều khiển liên quan. GVHD: Nguyễn Văn Pha 71 Khoa công nghệ nhiệt lạnh CHÝÕNG 72: Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Bảo dưỡng thiết bị bay hơi - Xả băng dàn lạnh. - Bảo dưỡng quạt dàn lạnh. - Vệ sinh dàn trao đổi nhiệt - Vệ sinh máng nước dàn lạnh. - Kiểm tra bảo dưỡng các thiết bị đo lường và điều khiển. CHÝÕNG 73: Bảo dưỡng van tiết lưu Định kỳ kiểm tra van và độ quá nhiệt của môi chất, sự tiếp xúc và tình trạng cách nhiệt bầu cảm biến, ống mao. CHÝÕNG 74: Bảo dưỡng tháp giải nhiệt Vệ sinh tháp giải nhiệt nhằm nâng cao hiệu quả giải nhiệt cho dàn ngưng. Quá trình bảo dưỡng bao gồm các công việc sau: - Kiểm tra hoạt động của cánh quạt, động cơ, bơm, trục ria phân phối nước. - Định kỳ vệ sinh lưới nhựa tản nước. - Xả cặn bẩn ở đáy tháp, vệ sinh và thay nước mới. - Kiểm tra dòng hoạt động của bơm, quạt, tình trạng làm việc của van phao. CHÝÕNG 75: Bảo dưỡng bơm - Kiểm tra tình trạng làm việc, bạc trục, đệm kín nước, bôi trơn trục bạc. - Kiểm tra áp suất trước và sau để đảm bảo bộ lọc không bị tắc. - Kiểm tra dòng điện và so sánh với mức bình thường. CHÝÕNG 76: Bảo dưỡng quạt - Kiểm tra độ ồn và độ rung động bất thường. - Kiểm tra bạc trục và bổ sung dầu mỡ. - Vệ sinh cánh quạt. KẾT LUẬN GVHD: Nguyễn Văn Pha 72 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh Sau một thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài. Nhóm đã hoàn thành đồ án nhờ vận dụng những kiến thức được thầy cô trong khoa truyền đạt qua các môn: Kỹ thuật nhiệt, kỹ thuật lạnh, trang bị tự động hóa.. và sự hướng dẫn nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn là thầy Nguyễn Văn Pha. Qua đề tài này đã giúp nhóm củng cố thêm các kiến thức đã học và hiểu sâu thêm về vai trò ngành kỹ thuật lạnh. Nhóm rút ra một số nhận xét như sau: Ưu điểm: Vận dụng các kiến thức chuyên ngành đã học để áp dụng vào việc tính toán thiết kế tủ cấp đông gió, hiểu thêm về các hệ thống lạnh áp dụng trong ngành chế biến thủy hải sản. Nhược điểm: Việc tính toán còn mang tính lý thuyết và việc lựa chọn các thiết bị cho hệ thống lạnh thiết kế chủ yếu dựa vào giáo trình, chưa sát với thực tế. TÀI LIỆU THAM KHẢO GVHD: Nguyễn Văn Pha 73 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh [1] Nguyễn Đức Lợi, Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2005. [2] Võ Chí Chính – Đinh Văn Thuận, Hệ thống máy và thiết bị lạnh, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2009. [3] Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy, Kỹ thuật lạnh cơ sở, Nhà xuất bản Giáo dục, 2006. [4] Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy, Môi chất lạnh, Nhà xuất bản Giáo dục, 2006. [5] Nguyễn Đức Lợi, Tự động hóa hệ thống lạnh, Nhà xuất bản Giáo dục, 2007. [6] Một số trang web: * www.tailieu.vn * www.nhietlanh.vn *Error! Hyperlink reference not valid. GVHD: Nguyễn Văn Pha 74 [...]... lạnh Do đó, thể tích thực tế của tủ cấp đông là Vtt = V × 2 = 40 (m3) Diện tích tủ cấp đông F (m2) CHÝÕNG 22 : Ta chọn chiều cao của tủ cấp đông h = 2, 85 m Theo công thức 5.11 trang 20 8 tài liệu [2] F= Vậy F= Vtt 2 h ,m (2. 3) 40 = 14,03(m 2 ) 2, 85 → Chiều dài của tủ cấp đông là D = 4,5 m Chiều rộng của tủ cấp đông là R = 3,3 m Khi chọn chiều dài và chiều rộng của tủ cấp đông phải lựa chọn sao cho việc... chờ đông, nên có thể lấy nhiệt độ đầu vào t1 = 100C Nhiệt độ trung bình đầu ra của sản phẩm sau cấp đông đã tính ở phần 2. 1 .2 phải đạt -20 0C Tra bảng 3.11 trang 113 tài liệu [2] ta được: t1 = 100C → i1 = 28 3 kJ/kg t2 = -20 0C → i2 = 0 kJ/kg Vậy Q21 = 20 00 (28 3 − 0) 3 10 = 26 203,7 (W ) 21 600 b) Nhiệt do làm lạnh xe cấp đông Q 22 Theo công thức 5.19 trang 21 4 tài liệu [2] Ta có: Q 22 = M x C px (t1 − t2... 0,15 1 + + 2 + 2 + 2 + + 23 ,3 0,78 1, 28 0,175 0,7 0, 2 10,5 ktn = = 0, 127 W/m2.K Sau khi xác định được chiều dày cách nhiệt δCN = 150 mm = 0,15m ta có kích thước thực tế của tủ cấp đông như sau: Chiều dài thực tế của tủ cấp đông là Dtt = 4,5 +2. δCN = 4,8 m Chiều rộng thực tế của tủ cấp đông là Rtt = 3,3 + 2. δCN = 3,6 m Chiều cao thực tế của tủ cấp đông là Ctt = 2, 85 + δCN = 3 m CHÝÕNG 24 : Tính kiểm... 2 (2. 1) Trong đó: Nhiệt độ bề mặt sản phẩm: tf = tb × 0,7 = -40 × 0,7 = -28 0C Nhiệt độ tâm sản phẩm ít nhất là tt = - 120 C Vậy nhiệt độ trung bình của sản phẩm sau cấp đông là ttb = -20 0C CHÝÕNG 19: Cấu trúc xây dựng của tủ cấp đông gió 2 tấn/mẻ Tủ cấp đông gió phải được thiết kế có kích thước và công suất đủ sức cấp đông 2 tấn cá trong 6 giờ, nhiệt độ không khí trong tủ là -400C Tường và trần của tủ. .. [2] Ta có: Q31 = B.F ,W (2. 13) Trong đó: - F : Diện tích tủ đông Với F = 4,8 × 3,6 = 17 ,28 m2; - B : Dòng nhiệt khi mở cửa ra Tra theo bảng 5.10 trang 21 7 tài liệu [2] ta chọn B = 32 W/m2 Vậy Q31 = 32 17 ,28 = 5 52, 96 (W) b) Tổn thất nhiệt do chiếu sáng buồng Q 32 Theo công thức 5 .27 trang 21 7 tài liệu [2] Ta có: Q 32 = A.F ,W (2. 14) Trong đó: - F = 17 ,28 m2 : Diện tích tủ cấp đông; - A : Nhiệt lượng toả... tráng nền 10 ÷ 20 0,78 2 Lớp bê tông cốt thép 75 ÷ 100 1 ,28 3 Lớp giấy dầu chống thấm 2 0,175 4 Lớp cách nhiệt δCN 0,018 ÷ 0, 020 5 Lớp giấy dầu chống thấm 2 0,175 6 Lớp hắc ín quét liên tục 0,1 0,70 7 Lớp bê tông 150 ÷ 20 0 1 .28 CHÝÕNG 20 : Xác định kích thước tủ cấp đông gió CHÝÕNG 21 : Thể tích tủ cấp đông V (m3) Được xác định theo công thức 5.10 trang 20 8 tài liệu [2] V= E gv ,m3 (2. 2) Trong đó: GVHD:... Văn Pha 12 Khoa công nghệ nhiệt lạnh Đồ án học phần kỹ thuật lạnh - E : Dung tích tủ cấp đông, t; - V : Thể tích tủ cấp đông, m3; - gv : Định mức chất tải thể tích, t/m3 Theo bảng 5.4 trang 20 8 tài liệu [2] về kích thước một số kho cấp đông trong thực tế Với dung tích tủ cấp đông E = 2 tấn/mẻ ta chọn hệ số chất tải g v = 0,1 t/m3 Từ đó ta có: V= E 2 = = 20 (m3 ) gV 0,1 Vì thể tích tủ cấp đông chứa... cấp đông, Mkh = 144 × 3 = 4 32 kg; - Cp = 921 J/kg.K : Nhiệt dung riêng của khay cấp đông bằng nhôm; - τ = 6 giờ = 21 600 giây : Thời gian cấp đông của 1 mẻ; - t1 = 37,30C và t2 = -400C : Nhiệt độ khay trước khi và sau khi cấp đông tính như trên xe cấp đông Vậy Q23 = 4 32 921 .(37,3 − (− 40)) = 1 423 ,87 (W) 21 600 d) Nhiệt do làm lạnh nước châm Q24 Do sản phẩm cấp đông ở đây là cá nguyên con dạng block nên... bình của sản phẩm sau cấp đông Vậy qo = 4186.5 + 333600 + 20 90 .20 = 396330 (J/kg) Q24 = 100 396330 = 1834,86 (W ) 21 600 Từ đó ta tính được Tổng hợp các nguồn nhiệt làm lạnh sản phẩm ta có: Q2 = Q21 + Q 22 + Q23 + Q24 = 26 203,7 + 493,9 + 1 423 ,87 + 1834,86 = 29 956,33 (W) CHÝÕNG 28 : Tổn thất nhiệt do vận hành Q3 Gồm: - Tổn thất nhiệt do mở cửa Q31; - Tổn thất nhiệt do chiếu sáng buồng Q 32; - Tổn thất nhiệt... sáng 1 m 2 diện tích tủ cấp đông Chọn A = 1 ,2 W/m2 Thay vào ta có: Q 32 = 17 ,28 1 ,2 = 20 ,736 (W) c) Tổn thất nhiệt do người tỏa ra Q33 Theo công thức 5 .28 trang 21 8 tài liệu [2] Ta có: Q33 = 350.n ,W (2. 15) Trong đó: - n : Số người làm việc trong tủ Thường thì số người làm việc khoảng 1 ÷ 2 người Ta chọn n = 2; - q = 350 W/người : Nhiệt lượng do người thải ra khi làm việc năng nhọc Vậy Q33 = 350 2 = 700