Đang tải... (xem toàn văn)
thiết kế hệ thống lạnh tủ đông bán tiếp xúc năng suất 400kg/mẽ
GVHD: TRẦN ĐẠI TIẾN SVTT: DƯƠNG QUỐC ĐỆ MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH BÁN TIẾP XÚC 1.1 Tổng quan công nghệ cấp đông thủy sản đông lạnh .2 1.1.1 Khái niệm công nghệ cấp đông sản phẩm 1.1.2 Các dạng hình thức cấp đơng 1.1.3 Biến đổi sản phẩm q trình cấp đơng .5 1.1.4 Những nhân tố ảnh hưởng tới sản phẩm q trình cấp đơng .6 1.2 Tổng quan tủ đông tiếp xúc, bán tiếp xúc 1.2.1 Khái niệm tủ đông tiếp xúc, bán tiếp xúc .7 1.2.2 Phân loại tủ đông tiếp xúc, bán tiếp xúc 1.2.3 Phương án thiết kế, chọn tủ đông bán tiếp xúc Chương 2: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ, PHƯƠNG PHÁP CHỌN TỦ ĐƠNG, TÍNH TỐN NHIỆT TẢI CHO HỆ THỐNG LẠNH 10 2.1 Xác định thông số thiết kế 10 2.1.1 Xác định địa điểm lắp đăt tủ đông .10 2.1.2 Các thơng số địa lý khí tượng nơi lắp đặt tủ đông bán tiếp xúc 10 2.1.3 Các thông số thiết kế bên tủ đông bán tiếp xúc 10 2.2 Phương pháp chọn tủ đông .11 2.2.1 Tính tốn thiết kế tủ đơng bán tiếp xúc 11 2.2.2 Tính tốn bố trí khay cấp đơng plate 11 2.2.3 Tính tốn kích thướt tủ đông 12 2.2.4 Cấu trúc xây dựng tính chiều dày cách nhiệt tủ đơng bán tiếp xúc 13 2.3 Tính toán nhiệt tải cho hệ thống lạnh .15 2.3.1 Mục đích việc tính nhiệt tải cho tủ đơng .15 2.3.2 Tính nhiệt tải tủ đơng 16 Chương 3: KẾT QUẢ TÍNH TỐN 20 3.1 Kết tủ đông 20 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH GVHD: TRẦN ĐẠI TIẾN SVTT: DƯƠNG QUỐC ĐỆ 3.2 Tổng kết nhiệt tải .21 3.3 Phụ tải nhiệt cho thiết bị máy nén 21 3.3.1 Phụ tải nhiệt cho thiết bị 21 3.3.2 Phụ tải nhiệt cho máy nén 22 Chương 4: TÍNH TỐN CHỌN CHU TRÌNH LẠNH TÍNH TỐN CHỌN MÁY NÉN 24 4.1 Sơ đồ hệ thống lạnh 24 4.2 Các thông số làm việc hệ thống 24 4.2.1 Nhiệt độ sôi môi chất lạnh 24 4.2.2 Nhiệt độ ngưng tụ 24 4.2.3 Nhiệt độ nhiệt (tqn) .25 4.2.4 Nhiệt độ lạnh (tql) 26 4.3 Sơ đồ chu trình lạnh hệ thống 26 4.3.1 Các thông số ban đầu 26 4.3.2 Sơ đồ nguyên lý đồ thị 27 4.3.3 Nguyên lý hoạt động chu trình 27 4.3.4 Các trình nhiệt chu trình 28 4.3.5 Trạng thái nhiệt điểm chu trình 28 4.3.6 Xác định chu trình hai cấp bình trung gian ống xoắn 29 4.4 Tính tốn chu trình lạnh chọn máy nén thiết bị 31 Chương 5: TÍNH TỐN CHỌN THIẾT BỊ 39 5.1 Tính chọn thiết bị ngưng tụ 39 5.1.1 Đặc điểm 39 5.1.2 Chọn thiết bị ngưng tụ 39 5.1.3.Tính tốn thiết kế bình ngưng 40 5.2 Tính chọn thiết bị bay 46 5.3 Tính chọn tháp giải nhiệt 47 5.4 Tính chọn bơm nước 48 5.4.1 tính kích thướt đường ống nước 48 5.4.2 Tính trở lực chọn bơm nước 48 5.5 Tính chọn bình chứa cao áp 54 5.5.1 Tính tốn 55 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH GVHD: TRẦN ĐẠI TIẾN SVTT: DƯƠNG QUỐC ĐỆ 5.5.2 chọn bình chứa cao áp .55 5.6 Tính chọn bình trung gian có ống xoắn 56 5.6.1 Nhiệm vụ bình trung gian: 56 5.6.2 Ưu nhược điểm bình trung gian có ống xoắn so với bình trung gian khơng có ống xoắn: 56 5.6.3 Tính tốn bình trung gian 56 5.7 Tính chọn bình tuần hồn 57 5.7.1 Nhiệm vụ bình tuần hoàn 57 5.7.2 Tính tốn bình tuần hồn 58 5.7.3 Tính tốn bơm ammoniac cho bình tuần hồn 59 5.8 Tính chọn bình tách dầu 60 5.8.1 Vị trí lắp đặt nhiệm vụ 60 5.8.2 tính tốn kích thướt bình tách dầu 60 5.9 Tính tốn bình tập trung dầu 61 5.9.1 vị trí lắp đặt nhệm vụ 61 5.9.2 Chọn bình chứa dầu 61 5.10 tính tốn bình tách lỏng 61 5.11 Tính tốn chọn đường ống dẫn mơi chất 61 5.12 Tính tốn chọn van cho hệ thống 63 5.12.1 Van tiết lưu 63 5.12.2 Van chiều 63 5.12.3 Van điện từ 64 5.12.4 Van tạp vụ .65 Chương 6: MỘT SỐ LƯU Ý KHI LẮP ĐẶT HỆ THỐNG .66 6.1 Lắp đặt hệ thống lạnh 66 6.1.1 Lắp đặt máy nén lạnh 66 6.1.2 Lắp đặt dàn ngưng tụ ống chùm vỏ bọc nằm ngang 67 6.1.3 Lắp đặt dàn lạnh 67 6.1.4 Lắp đặt bình tách dầu 67 6.1.5 Lắp đặt van tiết lưu tự động .68 6.1.6 Lắp đặt van điện từ 68 6.1.7 Lắp đặt van chặn 68 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH GVHD: TRẦN ĐẠI TIẾN SVTT: DƯƠNG QUỐC ĐỆ 6.1.8 Lắp đặt đường ống .68 6.2 Thử kín thử bền hệ thống lạnh 69 6.2.1 Thử kín hệ thống 69 6.2.2 Thử bền hệ thống .69 6.2.3 Bọc cách nhiệt đường ống 70 6.2.4 Hút chân không hệ thống 70 6.3 Nạp gas cho hệ thống lạnh 70 6.3.1 Xác định lượng gas nạp hệ thống .70 6.3.2 Nạp môi chất cho hệ thống lạnh 71 Chương 7: TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA CHO HỆ THỐNG VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG 72 7.1 Trang bị tự động hóa hệ thống lạnh 72 7.1.1 Sơ đồ mạch điện cho hệ thống 72 7.1.2 thuyết minh sơ đồ mạch điện .74 7.1.3 An toàn vận hành hệ thống 79 7.2 Vận hành hệ thống lạnh 79 7.2.1 Những vấn đề cần ý trước vận hành hệ thống lạnh .79 7.2.2 Vận hành hệ thống .80 7.2.3 Ngừng hệ thống điều kiện bình thường 80 7.2.5 Xử lý số cố thông thường .81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH GVHD: TRẦN ĐẠI TIẾN SVTT: DƯƠNG QUỐC ĐỆ LỜI NĨI ĐẦU Việt Nam có vị trí địa lý thuận lợi cho việc đánh bắt nuôi trồng thủy sản phát triển, yêu cầu phải phát triển nhà máy đáp ứng đầy đủ yêu cầu cho công việc chế biến, cấp đông, bảo quản thủy sản cách liên tục nhằm đem lại hiệu cao Trong năm gần ngành thủy sản có nhiều chuyển biến tích cực đặc biệt lĩnh vực đánh bắt ni trồng thủy sản, suất lao động ngày tăng, sản phẩm làm ngày nhiều mà nhu cầu tiêu thụ hạn chế đòi hỏi sản phẩm cần phân phối phải cấp đông bảo quản trước thị trường tiêu thụ đặc biệt sản phẩm tươi sống, mà hàng loạt hệ thống lạnh đời nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường gần Cấp đông khâu trình chế biến quan trọng, bước đầu trình bảo quản giữ sản phẩm làm cho sản phẩm không bị biến đổi chất lượng đem lại hiệu kinh tế cao Do chọn đề tài thiết kế là: “thiết kế hệ thống lạnh tủ đông bán tiếp xúc suất 400kg/mẽ” Nội dung đề tài bao gồm: Chương 1: Tổng quan hệ thống lạnh bán tiếp xúc Chương 2: Xác định thơng số tính tốn nhiệt tải Chương 3: Kết tính tốn Chương 4: Tính tốn chọn chu trình, chọn máy nén Chương 5: Tính tốn chọn thiết bị Chương 6: Một số lưu ý lắp ráp hệ thống lạnh Chương 7: Trang bị tự động hóa cho hệ thống lạnh vận hành hệ thống Bài viết kiến thức thực tế nên có nhiều thiếu sót mong q thầy đóng góp thêm nhiều ý kiến nửa để viết hoàn thiện HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH GVHD: TRẦN ĐẠI TIẾN SVTT: DƯƠNG QUỐC ĐỆ Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH BÁN TIẾP XÚC 1.1 Tổng quan công nghệ cấp đông thủy sản đông lạnh 1.1.1 Khái niệm công nghệ cấp đông sản phẩm - Công nghệ cấp đông thủy sản hạ nhiệt độ sản phẩm xuống thấp Làm chậm lại ươn hỏng làm cho sản phẩm tan giá sau thời gian bảo quản sản phẩm khơng bị biến đổi tính chất ban đầu nguyên liệu tươi - Cấp đông bảo quản q trình có tác dụng bảo vệ sản phẩm sau chế biến trình thường song song Quá trình cấp đơng gọi q trình lạnh đơng sản phẩm Q trình lạnh đơng sản phẩm thường áp dụng sản phẩm thủy sản xuất Thủy sản lạnh đông xuất thường quan trọng nước phát triển giá thành sản phẩm cao tôm lạnh đông, mang lại thu nhập cao kinh tế cao so với sản phẩm thủy sản tiêu thụ nội địa - Quá trình kết tinh nước thực phẩm qn trình làm đơng Khi hạ nhiệt độ sản phẩm xuống nhiệt độ lạnh, nước bắt đầu đóng băng Do hạ nhiệt độ xuống thấp chuyển đọng nhiệt phân tử môii trường lỏng giảm tăng cường chuyển động tương hỗ Qúa trình làm tăng khả kế thợp phân tử nước lại với đêt tạo thành mầm tinh thể Nếu tốc độ hạ nhiệt độ nhanh tinh thể tạo mịn ảnh hưởng đến cấu trúc tế bào Ngược lại tốc độ hạ nhiệt chậm làm cho tinh thể nước đá có kích thước lớn Làm rách mang tế bào dẫn đến chất lượng sản phẩm giảm rã đơng 1.1.2 Các dạng hình thức cấp đơng Có phương pháp lạnh đơng áp dụng cho sản phẩm thủy sản Lạnh đơng khơng khí (tủ đơng bán tiếp xúc, đơng gió) - Ở khơng khí lạnh thổi liên tục qua sản phẩm - Ưu điểm lớn phương pháp tính linh hoạt khơng khí Có thể thích ứng với hình dạng bất thường sản phẩm Nếu sản phẩm có hình dạng kích thướt thay đổi phạm vi rộng lạnh đơng khơng khí biện pháp lựa chọn tốt Tuy nhiên nhờ tính linh động mà thường gây khó khăn cho người sử dụng khơng thể biết xác ứng dụng hiệu kinh tế sẻ không cao HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH GVHD: TRẦN ĐẠI TIẾN SVTT: DƯƠNG QUỐC ĐỆ - Tốc độ dịng khí thổi 5m/s thường áp dụng cho tất hệ thống lạnh đơng dạng khơng khí thổi Tuy nhiên số thay đổi vượt định mức từ 10 - 15m/s mang lại hiệu kinh tế cao - Nhược điểm phương pháp tốc độ dịng khơng khí thổi khơng đếu bề mặt sản phẩm lạnh đông tiếp xúc hay lạnh đông đĩa (tủ đông tiếp xúc) - Được ứng dụng lạnh đơng block khơng có tính linh hoạt dạng khí thổi Thiết bị dạng đứng nằm ngang tùy theo cách xắp xếp đĩa Đĩa làm nhôm, dạng cắt ngang, xếp thành hàng chất lỏng làm lạnh sẻ qua Q trình trao đổi nhiệt diễn mặt mặt Q trình lạnh đơng hình thành nhờ trình tiếp xúc trực tiếp đĩa lạnh sản phẩm - kích thướt tối đa sản phẩm ứng dụng phương pháp thường 1,07 mm x 535 mm Tuy nhiên, kích cỡ khối sản phẩm thay đổi tùy theo sản phẩm bề dày khối sản phẩm thay đổi dao động khoảng từ 25 đến 130 mm Kích cỡ khối sản phẩm chọn lựa phụ thuộc vào loại cá đem lạnh đông * Ảnh hưởng mức độ tiếp xúc bề mặt truyền nhiệt tủ đông tiếp xúc - Mức độ tiếp xúc khả truyền nhiệt từ thực phẩm vào dàn lạnh giảm do: + Nhiệt truyền qua nhiều lớp kim loại + Các bề mặt tiếp xúc khơng phẳng + Kích thước, hình dạng khn đựng thực phẩm không tiêu chuẩn + Chiều cao khuôn bề dày sản phẩm khác + Sự ép nén không đạt yêu cầu - Biện pháp khắc phục: Để tăng khả truyền nhiệt thực phẩm tủ đơng tiếp xúc áp dụng biện pháp: + Thay khay đựng khuôn khung ghép khuôn + Dùng thép không rỉ làm khuôn + Sử dụng khn có kích thước phù hợp với sản phẩm khn, khơng để dư thể tích khn sản phẩm đóng băng + Dùng nắp đậy khn phù hợp HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH GVHD: TRẦN ĐẠI TIẾN SVTT: DƯƠNG QUỐC ĐỆ + Đảm bảo lực ép nén đủ cho dàn lạnh Lạnh đông dạng phun ngâm thẩm thấu Dạng thiết bị lạnh đơng sử dụng rộng rãi công nghệ chế biến cá lạnh đông mà thường sử dụng để lạnh đông sản phẩm đặc biệt sản phẩm có giá trị kinh tế cao Cấp đông dạng ngâm thẩm thấu - Sử dụng phương pháp cấp đông dạng ngâm phải đảm bảo tiếp xúc tốt bề mặt cá môi trường lạnh đơng để đảm bảo q trình truyền nhiệt xảy tốt Môi trường lạnh đông thường sử dụng dung dịch muối NaCl, có điểm eutectic 21,20C Để đạt điểm lạnh đông này, nhiệt độ nước muối khoảng -15 0C ứng dụng cho tiến trình lạnh đơng Trong suốt q trình vận chuyển sản phẩm đến kho bảo quản, nhiệt độ sản phẩm phải giữ mức thấp tốt - Lạnh đơng cá ngừ lớn dung dịch nước muối kéo dài đến ngày để đạt trình lạnh đơng hồn tồn Sử dụng thiết bị lạnh đơng dạng khí thổi nhiệt độ thấp tốt từ -500C đến -600C, thời gian lạnh đơng 24 Lạnh đông dung dịch nước muối trước ứng dụng rộng rãi công nghiệp lạnh đông cá, ngày phương pháp lạnh đông thay phương pháp lạnh đông dạng khí thổi Lạnh đơng dạng phun (cấp đơng băng chuyền) - Lạnh đông dạng phun giống lạnh đông dạng hỗn hợp ống sinh hàn Tốc độ lạnh đông phương pháp lạnh đông hỗn hợp ống sinh hàn nhanh nhờ tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm Trong phương pháp này, lạnh phun vào sản phẩm nhiệt tách làm thay đổi trạng thái môi trường lạnh - Với phương pháp lạnh đông oxyt carbon lỏng phun sản phẩm ngang qua ống băng tải, phía có vịi phun CO thay đổi trạng thái ngang qua vòi phun hấp thụ lượng nhiệt lớn Kết làm cho sản phẩm lạnh xuống nhanh Trong số hệ thống, lớp CO rắn (nước đá khô) đặt nằm băng tải sản phẩm đặt nằm phía CO lỏng sau phun đầu; thăng hoa nước đá khô xảy nhiệt độ -78 0C, làm lạnh đơng xuống -750C Q trình lạnh đơng xảy trường hợp nhanh dịch giảm xuống 1% HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH GVHD: TRẦN ĐẠI TIẾN SVTT: DƯƠNG QUỐC ĐỆ - Trong trường hợp lạnh đơng N2 lỏng, khí hóa lỏng phun lên sản phẩm thổi ngang qua băng tải chuyển động Khí N ngược chiều với băng tải Vì cá nên làm lạnh sơ trước đưa đến phun N lỏng Ở áp suất bình thường, nitơ lỏng sơi -1960C, cần làm lạnh sơ xuống đường ống trước để tránh cho sản phẩm bị nức trình làm lạnh xuống nhanh (tức thời) Sau phun, sản phẩm cần phải để ổn định trước đưa khỏi băng tải phịng lạnh đơng Điều ảnh hưởng chênh lệch nhiệt độ từ môi trường bên với nhiệt độ tâm sản phẩm để đưa đến trạng thái cân Sản phẩm sau đạt đến trạng thái cân hoàn toàn đưa đến phòng bảo quản lạnh - Cả CO N2 sử dụng phương pháp lạnh đơng khí thổi với thiết bị lạnh đơng dạng xoắn ốc 1.1.3 Biến đổi sản phẩm trình cấp đông Nguyên tắc làm đông sản phẩm là: làm đông nhanh tan giá chậm Biến đổi hóa học Biến đổi hóa học xảy khơng đáng kể q trình làm đơng Các phản ứng đặc trưng q trình làm đơng: - Phản ứng phân giải glucozen tạo axitlactic làm cho pH thực phẩm giảm - Phản ứng melanoidin: axitamin + đường khử →melanin có màu nâu đen - Triglyxerit ( thủy phân) → glyxerin + axit béo tự bị oxi hóa tạo sản phẩm phản ứng oxi hóa lipit có màu nâu tối, xấu, có mùi vơ khó chịu, có tính độc Chú ý : + Trong thời gian làm đông phản ứng xảy vô bé + Nếu thời gian bảo làm đông dài hóa học sản phẩm khơng bị hư hỏng nhiều, nhiên thịt mức độ biến tính protein tăng gây ảnh hưởng xấu đến thịt Biến đổi vật lý - Sản phẩm xử lý xong đưa làm đông Trong trình cấp đơng sản phâm bị co cứng lại làm cho hình dạng ban đầu sản phẩm - Khi nhiệt độ giảm đến 00C lượng nước tự sản phẩm đóng băng Nếu thời gian đóng băng chậm làm cho tinh thể nước đá lớn nên chèn ép màng tế bào làm rách vỡ HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH GVHD: TRẦN ĐẠI TIẾN SVTT: DƯƠNG QUỐC ĐỆ màng tế bào Mô tế bào chảy làm cho chất lượng sản phẩm giảm Nếu thời gian làm đông nhanh màng tế bào sẻ khơng bị rách chất lượng sản phâm sẻ khơng bị biến đổi Những biến đổi hóa sinh - Khi nhiệt độ hạ thấp nhiệt độ thích hợp tới gần điểm băng hoạt động enzyme bị giảm - Khi nhiệt độ hạ xuống ≤ -8 0C: số enzyme ngừng hoạt động, số lại hoạt động yếu - Khi nhiệt độ hạ thấp ≤ -18 0C: hầu hết enzyme ngừng hoạt động ngoại trừ enzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân lipit phản ứng oxi hóa lipit chúng hoạt động yếu Những biến đổi vi sinh - Khi nhiệt độ nhỏ nhiệt độ thích hợp vi sinh vật (vsv) chưa điểm băng vsv bị ức chế, hoạt động yếu - Khi nhiệt độ thấp nhiệt độ điểm băng nước đóng băng đóng chậm tinh thể nước đá to gây rách màng tế bào làm cho số vsv bị chết, số lại rơi vào trạng thái không hoạt động hoạt động yếu - Khi nhiệt độ hạ xuống ≤ -8 0C hầu hết loài vi khuẩn ngừng hoạt động nấm mốc nấm men hoat động - Khi nhiệt độ hạ thấp ≤ -120C vi khuẩn, nấm mốc, nấm men ngừng hoạt động số vi khuẩn chịu lạnh hoạt động nên chưa an toàn - Khi nhiệt độ hạ thấp ≤ -180C gần khơng cịn vsv cịn hoạt động nên cấp đông cho sản phẩm tới nhiệt độ bảo quản sản phẩm từ -18 ÷ -25 0C vừa an toàn, vừa kinh tế 1.1.4 Những nhân tố ảnh hưởng tới sản phẩm trình cấp đơng Ảnh hưởng yếu tố bên ngồi - Mơi trường: nhiệt độ mơi trường có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm bảo quản nhiệt độ, độ ẩm, … làm ảnh hưởng đến thiết bị cấu trúc kho cấp đông hay tủ đơng từ ảnh hưởng lên sản phẩm - Cấu trúc kho lạnh đông: cấu trúc kho cấp đông cách nhiệt cách ẩm không tốt cấu trúc khơng hợp lý kho lâu đạt nhiệt độ yêu cầu chất lượng sản phẩm sẻ giảm HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH ... kho lạnh 1.2 Tổng quan tủ đông tiếp xúc, bán tiếp xúc 1.2.1 Khái niệm tủ đông tiếp xúc, bán tiếp xúc Khái niệm tủ đông tiếp xúc - Tủ cấp đông tiếp xúc sử dụng để cấp đông mặt hàng dạng Block Tủ. .. kinh tế cao Do chọn đề tài thiết kế là: ? ?thiết kế hệ thống lạnh tủ đông bán tiếp xúc suất 400kg/mẽ? ?? Nội dung đề tài bao gồm: Chương 1: Tổng quan hệ thống lạnh bán tiếp xúc Chương 2: Xác định thơng... loại tủ đông tiếp xúc, bán tiếp xúc Tủ đông tiếp xúc - Có thể có nhiều cách chia phổ biến cách chia sau: + Tủ đông tiếp xúc áp lực thấp: áp lực tạo bề mặt lắc, đạt 0.2 đến 0.3 kg/cm2 + Tủ đông tiếp
