Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế tháp đệm dùng để hấp thu khí so2 bằng nước-Thuyết minh.
Đồ án môn học QTTB GVHD: thầy Trần Văn NgũPhần I: CƠ SƠÛ LÝ THUYẾT VÀ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ I/. Khái niệm - Tủ cấp đông tiếp xúc là một hệ thống lạnh thuộc nhóm phòng lạnh thường được dùng để đông lạnh nhanh thủy hải sản, thòt. Sản phẩm làm lạnh gần như được tiếp xúc với dàn lạnh nên thời gian đông lạnh được rút ngắn, chất lượng sản phẩm tốt. - Tủ cấp đông tiếp xúc được cấu tạo bởi dàn khung kim loại chòu lực. Giữa 2 lớp vỏ là lớp vật liệu cách nhiệt polyuretan. Vì vậy kết cấu bao che của tủ cấp đông tiếp xúc đơn giản, gọn nhẹ. - Dàn lạnh là các khay (plate) bằng hợp kim nhôm. Các khay này vừa là kệ để sản phẩm vừa là dàn lạnh. Tác nhân lạnh được dẫn vào từng khay. Các khay này có thể nâng lên hay hạ xuống bằng xy lanh thủy lực để đảm bảo sản phẩm làm lạnh luôn được tiếp xúc tốt nhất với dàn lạnh từ hai phía. Như vậy sự truyền nhiệt trong tủ cấp đông tiếp xúc không phải theo nguyên tắc đối lưu như các máy lạnh thông thường mà theo nguyên tắc dẫn nhiệt với bề mặt truyền nhiệt là các khay. Tác nhân lạnh làm lạnh các khay bằng dẫn nhiệt, khay truyền nhiệt cho sản phẩm.II/. Các thông số và thiết bò được chọn trong quy trình công nghệ. Giải thích sự lựa chọn.1/. Tác nhân lạnh Sử dụng tác nhân lạnh là Amoniac (NH3 , R717) vì:* Ưu điểm của NH3 - Tính chất nhiệt động tốt.- Không ăn mòn kim loại đen và nhôm, trong thiết bò thì NH3 tiếp xúc trực tiếp với các khay bằng nhôm → dùng NH3 là hợp lý.- NH3 có mùi đặc trưng → dễ phát hiện khi rò rỉ.- Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ vận chuyển và bảo quản.- Năng suất lạnh riêng thể tích lớn nên máy nén và thiết bò gọn nhẹ.- Hệ số dẫn nhiệt và trao đổi nhiệt lớn, thuận tiện cho thiết kế, chế tạo các thiết bò ngưng tụ và bay hơi.- Độ nhớt nhỏ → lưu động tốt → đỡ tổn thất áp suất.SVTH: Trònh Ngọc Tùng trang 2 Đồ án môn học QTTB GVHD: thầy Trần Văn Ngũ* Nhược điểmNhững nhược điểm chính của môi chất lạnh NH3 không ảnh đến qúa trình làm việc của tủ cấp đông tiếp xúc. Ví dụ: với nhược điểm “làm giảm chất lượng thực phẩm, gây biến màu nhanh thực phẩm bảo quản” – thì tính chất này không gây ảnh hưởng gì ở tủ cấp đông tiếp xúc vì ở đây tác nhân lạnh NH3 không tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm làm lạnh mà gián tiếp thông qua các khay → sử dụng tốt.Tóm lại sử dụng Amoniac là hoàn toàn phù hợp.2/. Chu trình lạnh và máy nén pittông.Hệ thống làm việc theo chu trình lạnh 2 cấp nén sử dụng bình trung gian ống xoắn, 2 van tiết lưu.* Chọn máy nén 2 cấp vì: - Tỉ số nén cao, vượt khỏi giá trò cực đại maxΠ- Cần có nhiệt độ dầu nhỏ hơn 60oC - Hệ số cấp >0,6Khi gặp những điều kiện tiên quyết trên ta phải chọn máy nén 2 cấp. Hơn nữa:- Máy nén 2 cấp phù hợp với vận hành liên tục.- Hiệu suất cao, giá vận hành rẻ. Mặc dù vốn đầu tư ban đầu cao nhưng giá thành một đơn vò lạnh thấp hơn, đặc biệt là ở các chế độ làm việc mà máy nén một cấp hầu như không vận hành nổi.* Chọn chu trình 2 cấp sử dụng bình trung gian ống xoắn, 2 van tiết lưu vì:- Sử dụng bình trung gian để hạ nhiệt độ hơi môi chất trước khi vào máy nén cao áp để đạt đến điểm bảo hòa khô → thực hiện làm mát trung gian hoàn toàn. - Sử dụng 2 van tiết lưu làm năng suất lạnh riêng tăng, công nén giảm.- Nếu sử dụng bình trung gian loại thường (tức là lỏng ra khỏi thiết bò ngưng tụ và hơi ra khỏi máy nén thấp áp cùng vào bình trung gian) thì có nhược điểm về vận hành là: dầu từ máy nén hạ áp đi vào bình trung gian, theo môi chất lỏng, qua van tiết lưu 2 vào thiết bò bốc hơi. ƠÛ nhiệt độ thấp dầu bò quánh lại tạo lớp trở nhiệt, làm giảm khả năng trao đổi nhiệt của bình bốc hơi (trong hệ thống tủ cấp đông tiếp xúc chúng chính là các khay). SVTH: Trònh Ngọc Tùng trang 3 Đồ án môn học QTTB GVHD: thầy Trần Văn NgũĐể khắc phục nhược điểm trên ta sử dụng bình trung gian ống xoắn, trong đó dòng lỏng từ thiết bò ngưng tụ được chia ra làm 2 nhánh: nhánh chính đi qua ống xoắn được qúa lạnh để qua van tiết lưu (2) vào bình bay hơi. Nhánh phụ qua van tiết lưu (1) vào bình trung gian bay hơi làm mát hơi nén hạ áp. Sơ đồ nguyên lý và quy trình lạnh thể hiện trên hình 1 và hình 2 dưới đây:Hình 1: sơ đồ nguyên lý của hệ thống lạnhSVTH: Trònh Ngọc Tùng trang 4 Đồ án môn học QTTB GVHD: thầy Trần Văn NgũHình 2: đồ thò lgP - h của hệ thống lạnh3/. Các thiết bò.a). Thiết bò ngưng tụ - Sử dụng thiết bò ngưng tụ kiểu vỏ ống nằm ngang làm mát bằng nước vì thiết bò loại này gọn, dễ vệ sinh và dó nhiên là nước giải nhiệt tốt hơn không khí.- Dòng môi chất đi ngoài ống, nước đi trong ống cũng là để dễ vệ sinh.- Để tiết kiệm nước ta sử dụng tháp giải nhiệt. Ngoài ra khi sử dụng tháp giải nhiệt thì nhiệt độ ngưng tụ và do đó cả công suất lạnh rất ổn đònh, ít phụ thuộc nhiệt độ môi trường và mùa khí hậu trong năm.- Một lý do khác để ta chọn thiết bò ngưng tụ vỏ ống nằm ngang là hệ số truyền nhiệt cao, tiêu hao kim loại ít, dễ chế tạo, lắp đặt, vận hành, sửa chữa và vệ sinh ống.b). Van tiết lưuMột thiết bò nhỏ bé nhưng vô cùng quan trọng trong bất kỳ hệ thống lạnh nào. Van tiết lưu dùng để tiết lưu tác nhân lạnh lỏng từ áp suất ngưng tụ Pk đến áp suất sôi Po đồng thời điều chỉnh việc cung cấp lỏng cho hệ thống lạnh.SVTH: Trònh Ngọc Tùng trang 5 Đồ án môn học QTTB GVHD: thầy Trần Văn NgũĐể tự động hóa hệ thống lạnh ta sử dụng van tiết lưu nhiệt được điều khiển bằng cảm biến nhiệt dựa trên tín hiệu qúa nhiệt của hơi. c). Các thiết bò phụ.(1). Bình tách dầu – dùng 2 bìnhPhải tách dầu vì môi chất không hòa tan dầu. Bình tách dầu luôn được đặt đứng và vuông góc với đường đẩy vì như vậy mới dễ thực hiện việc tách.(2). Bình chứa dầu.Gom dầu từ: bình tách dầu, bình chứa cao áp, bình trung gian… để giảm tổn thất và giảm nguy hiểm khi xả dầu từ áp suất cao về máy nén.(3). Bình chứa cao ápĐặt dưới bình ngưng để chứa lỏng đã ngưng tụ nhằm giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bò ngưng tụ (tức là ta hoàn toàn có thể kết hợp thiết bò ngưng tụ và bình chứa cao áp), đồng thời duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu.(4). Bình tách lỏngĐể tách các giọt lỏng khỏi luồng hơi hút về máy nén, tránh cho máy nén hút phải lỏng gây va đập thủy lực làm hỏng máy.(5). Bình trung gianVì sử dụng chu trình 2 cấp nén → dùng bình trung gian để hạ nhiệt độ cuối của qúa trình nén hơi môi chất. (6). Bình tách khí không ngưng.- Trong hệ thống lạnh NH3 luôn có một lượng khí không ngưng tuần hoàn cùng môi chất lạnh làm giảm hiệu qủa trao đổi nhiệt, tăng áp suất ngưng tụ và nhiệt độ cuối tầm nén. Bình tách khí không ngưng có nhiệm vụ tách lượng khí không ngưng này ra khỏi hệ thống.- Bình tách khí không ngưng được gắn cùng với bình chứa cao áp.SVTH: Trònh Ngọc Tùng trang 6 Đồ án môn học QTTB GVHD: thầy Trần Văn NgũPhần II: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾI/. Các thông số chọn và tính toán sơ bộ.Hệ thống thiết bò làm việc tại Thành phố Hồ Chí Minh, có các thông số khí tượng :+ Độ ẩm không khí: 74% (mùa hè)+ Nhiệt độ không khí trung bình: 37,3oC (mùa hè) → + Nhiệt độ nhiệt kế ướt: tư = 33 oC+ Nhiệt độ đọng sương: ts =32 oC1/. Nhiệt độ ngưng tụ tk - Nhiệt độ nước vào bình ngưng: 1wt= tư + (3÷5) oC = 33 oC + 4 oC = 37 oC- Nhiệt độ nước ra:2wt= 1wt+ ∆tw = 37 oC + 5 oC (do vỏ ống nằm ngang nên ta lấy ∆tw = 5 oC) = 42 oC - Chọn nhiệt độ tối thiểu ∆tmin = 5K ta có tk =2wt+∆tmin = 42+5 = 47 oC- Nhiệt độ bốc hơi to = f(môi trường làm lạnh) Nhiệt độ bốc hơi to phụ thuộc nhiệt độ môi trường làm lạnh (thấp hơn nhiệt độ môi trường làm lạnh từ 5÷13 oC).Trong trường hợp hệ thống lạnh là tủ cấp đông tiếp xúc thì không khí không đóng vai trò làm lạnh sản phẩm nhưng ta vẫn coi chúng là môi trường làm lạnh hay môi trường bò ảnh hưởng lạnh trực tiếp với nhiệt độ là -35 oC. → Nhiệt độ bốc hơi: to=(-35) - 5 = -40 oC- Nhiệt độ qúa lạnh: SVTH: Trònh Ngọc Tùng trang 7 Đồ án môn học QTTB GVHD: thầy Trần Văn Ngũ∆tql= f(môi trường giải nhiệt (nước))Nhiệt độ qúa lạnh càng thấp năng suất lạnh càng lớn, chọn ∆tql = tk - tql =5 oC- Nhiệt độ qúa nhiệt: chọn ∆qnt = 5 oC→ Nhiệt độ môi chất vào máy nén thấp áp: t1= to+∆qnt= -40 oC + 5 oC = -35 oC- Áp suất bốc hơi: po= 0,7171 bar = 0,07171 MPa - Áp suất ngưng tụ: pk=18,794 bar = 1,8794 MPa - Áp suất trung gian: oktgp.pp = = 3,671 bar = 0,3671 MPa - Các thông số của chu trình tra và tính dựa trên bảng 7.40 và bảng 7.51 TLTK[11]. Các ký hiệu của những thông số đó được thể hiện trên hình 3 dưới đây và bảng 1:SVTH: Trònh Ngọc Tùng trang 8 Đồ án môn học QTTB GVHD: thầy Trần Văn NgũHình 3: đồ thò lgp – h tương ứng với các thông số cho trong bảng 1Bảng 1: các thông số của các điểm trên trìnhThông số Điểmt(oC) p(bar)ν (dm3/kg)h(kj/kg) s(kj/kg.K)1’ -40 0,7171 1551 1407,3 6,24041 -35 0,7171 1588,1 1418,4 6,28752 69,96 3,671 479,25 1632,9 6,28753≡8 -4,12 3,671 335,2 1456,3 5,674 116,04 18,794 94,08 1698,32 5,675’ 47 18,794 1,7607 420,24 1,73545 42 18,794 - 385 -6 1 18,794 - 209 -7 -4,12 3,671 - 385 -9 -4,12 3,671 1,5523 181,17 0,931010 -40 0,7171 - 209 -II/. Tính cách nhiệtTủ cấp đông tiếp xúc được cấu tạo gồm dàn khung kim loại chòu lực bao bọc hai phía bằng thép không rỉ. Giữa 2 lớp thép người ta phun vật liệu cách nhiệt polyuretan.+ Lớp (1), (3): thép không rỉ, có bề dày m005,031=δ=δ 31λ=λ= 39 kcal/mhđộSVTH: Trònh Ngọc Tùng trang 9 Đồ án môn học QTTB GVHD: thầy Trần Văn Ngũ+ Lớp (2) polyuretan: 028,0cn=λ kcal/mhđộ- Hệ số truyền nhiệt k của lớp vỏ tủ:2cncnii1111kα+λδ+λδ+α=∑trong đó:α1: hệ số tỏa nhiệt từ ngoài → tường cách nhiệtα2: hệ số tỏa nhiệt từ tường → buồngα1 = 29 kcal/m2hđộα2 = 8 kcal/m2hđộ → Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt: α+λδ+α−λ=δ∑2ii1cncn11k1theo bảng 3-3, p63[1]: k = 0,19 W/m2độ = 0,163 kcal/m2hđộ→mm1672,0813905,02291163,01028,0cn=++−=δchọn lên: mm19,0cn=δ→028,019,03905,02812911ktt+++== 0,144 kcal/m2hđộ= 0,167 W/m2độ* Kiểm tra đọng sương: SVTH: Trònh Ngọc Tùng trang 10 Đồ án môn học QTTB GVHD: thầy Trần Văn Ngũp1s11stttt.95,0kk−−α=≤Trong đó: tp = -35 oC (nhiệt độ trong buồng lạnh)t1 = 37,3 oC (nhiệt độ không khí ngoài trời)ts = 32 oC (nhiệt độ đọng sương của không khí)ks = 2,02 → sttkk <, tức là đảm bảo không đọng sương.- Kích thước tổng cộng bề dày tủ:m20,0005,0.219,02icn=+=δ+δ=δ III/. Chọn tủ- Tủ MCF – 10 của hãng Mycom: + Tác nhân: NH3 + Năng suất: 1 tấn/mẻ+ Kích thước khay: 2000x1250mm+ Chiều dày khay: 22mm+ Số khay: 10 khay để sản phẩm + 1 khay ép ở trên+ Kích thước tủ: •Cao: 3515 mm•Dài: 3300 mm•Rộng: 1830 mm•Trọng lượng: 3000 kg- Làm lạnh sản phẩm là “tôm vỏ không đầu” đã được làm lạnh sơ bộ trước khi đưa vào tủ cấp đông tiếp xúc để cấp đông, chúng có đặc điểm: + Khối lượng riêng đổ đống (khối lượng riêng xốp): 3m/kg850=ρ+ Nhiệt độ trước khi vào tủ: tđ =10 oC+ Nhiệt độ sản phẩm: tc =-18 oC SVTH: Trònh Ngọc Tùng trang 11 [...]... chọn, mm Hút thấp áp 15 0,0371 56,2 69 Đẩy thấp áp 15 0,0104 29,7 33,5 Đẩy cao áp 15 2,92.10-3 15,8 18 Đường lỏng 1 4,96.10-5 7,95 8 Loại ống XV/ Bơm nước cho thiết bò ngưng tụ - Dùng bơm ly tâm - Lưu lượng nước tuần hoàn qua thiết bò ngưng tụ, cũng chính là lưu lượng nước do bơm cung cấp: V = 1,95 m3/s = 7,02 m3/h - Chọn bơm 1,5K – 6b theo bảng 10-6 TLTK[1] Bơm này có năng suất 9,4 m /h Dư để dự trữ năng... tham khảo [1] Nguyễn Đức Lợi – Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh [2] Phạm Văn Bôn – Qúa trình và thiết bò truyền nhiệt [3] Trần Thanh Kỳ – Máy lạnh [4] Nguyễn Đức Lợi – Máy và thiết bò lạnh [5] Nguyễn Đức Lợi – Tự động hóa hệ thống lạnh [6] Bộ môn Máy thiết bò – Hướng dẫn đồ án lạnh [7] Trần Đức Ba - Công nghệ lạnh thực phẩm nhiệt đới [8] Trần Đức Ba – Kỹ thu t chế biến lạnh thủy sản [9] Trần Văn Nghệ,... Nước giải nhiệt cho thiết bò: 2 m3/mẻ Tổng cộng: (5+1+2) × 2 = 16 m3/ngày 3/ Tính kinh tế - Tiền xây dựng nhà xưởng: X = 50.000.000 đồng, với khấu hao nhà xưởng - Tiền mua tủ: T1 = 40.000 USD = 624.000.000 đồng - Công lắp đặt: T2 = 0,02T1 - Chi phí khác (thiết kế, vận chuyển, bốc dỡ… ): T3 = 0,1T1 - Tổng tiền đầu tư thiết bò: T = T1+T2+T3 = 1,12.T1 = 698.880.000 đồng - Tổng tiền thiết bò và nhà xưởng:... loại bình tách lỏng tiêu chuẩn nhỏ nhất XIII/ Tháp giải nhiệt - Chọn tháp giải nhiệt theo catalogue, dựa theo công suất làm mát cần thiết: Q= Qk k1 trong đó k1 là hệ số hiệu chỉnh công suất, tra trên đồ thò hình 8.5, p157 TLTK[12] - Lưu lượng nước làm mát: Vw = Qk 40,713 = = 1,95 l / s = 117 l/phút ρ.C p ∆t w 1000.4,18.5 - Các thông số của nước làm mát dùng để tra đồ thò và tính toán: SVTH: Trònh Ngọc... dài ống trong bình ngưng: l= L 46 = = 1,243 m n 37 chọn l = 1,3 m → F = 3,02 m2 dư để dự trữ - Số đường nước: z= n 37 = = 7,4 n1 5 lấy số đường nước là 8 đường - Đường kính mặt sàng dùng để núc các ống vào: D = m.S = 7.0,0325 = 0,2275 ≈ 228 mm → l D = 5,46 ∈ ( 4 ÷ 8) tức là đạt tiêu chuẩn, - Độ hở giữa mặt sàng và thân thiết bò ngưng tụ: 5 mm, chiều dày thân 6 mm - Đường kính ngoài của thân: D n = D... chế biến lạnh thủy sản [9] Trần Văn Nghệ, Nguyễn Văn Lục – Giáo trình qúa trình và thiết bò Tập 11 [10] Nguyễn Đức Lợi - Kỹ thu t lạnh cơ sở SVTH: Trònh Ngọc Tùng trang 34 GVHD: thầy Trần Văn Ngũ Đồ án môn học QTTB [11] Nguyễn Đức Lợi – Môi chất lạnh [12] Nguyễn Đức Lợi – Bài tập kỹ thu t lạnh [13] Sổ tay qúa trình và thiết bò CNHH, tập 2 SVTH: Trònh Ngọc Tùng trang 35 ... ; b= 0,7 ; p92, TLTK[1] do to= -40 oC do tủ cấp đông thu c nhóm thiết bò lạnh nhỏ → Qo = 1,1.15294 = 24033,44 kcal / h 0,7 = 27,98 kW VI/ Tính chọn máy nén A/ Cấp hạ áp 1/ Năng suất lạnh riêng SVTH: Trònh Ngọc Tùng trang 14 GVHD: thầy Trần Văn Ngũ Đồ án môn học QTTB q o = i1' − i10 =1407,3 – 209 =1198,3 kj/kg 2/ Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén thấp áp m1 = Q o 27,98 = = 0,02335 kg/s q o 1198,3 3/... ∆t v ) Vì mật độ dòng nhiệt tính theo diện tích xung quanh bề mặt ống trụ thay đổi theo đường kính ống và giá trò nhiệt độ tại toạ độ tính toán nên để xác đònh mật độ dòng nhiệt tại bề mặt trong của ống cần chọn sơ bộ kết cấu bình ngưng và giá trò q i để tính sơ bộ rồi kiểm tra lại - Chọn ∆t v = 0,3∆t log → q ie = 2298,32.0,7.∆t log = 11600W/m2 Các ống được bố trí trên vó ống theo đỉnh tam giác đều,... bằng tôn tráng kẽm Như vậy gồm 10 khay tức là đặt được 80 mâm hay tổng cộng là 320 khuôn IV/ Thời gian làm lạnh đông một mẻ sản phẩm τ= 1 δ q.ρ.δ δ Q + P + ∑ i α t1 − t p λ m λ i , h TLTK[7] Trong đó: + Do thoát nhiệt theo 2 mặt là lớn nhất, 2 mặt này là 2 mặt song song ép lên sản phẩm: → Q = 0,125 P = 0,5 + q: nhiệt lượng tỏa ra từ một đơn vò sản phẩm do nước kết tinh, thay bằng. .. 228 + 22 = 250 mm - Đường kính ngoài của rốn bình: D r = 50mm * Tính bền thiết bò ngưng tụ: SVTH: Trònh Ngọc Tùng trang 24 GVHD: thầy Trần Văn Ngũ Đồ án môn học QTTB a) Thân bình - Chiều dày thân được tính theo công thức: δ1 ≥ p.D n +C 2.σ cp ϕ + p ,m trong đó p: áp suất trong thiết bò ngưng tụ, p = p k ≈ 2MPa Vật liệu chế tạo thiết bò là thép CT3, - Các thông số tính bền: ϕ : hệ số bền mối hàn, ϕ = . TOÁN, THIẾT KẾI/. Các thông số chọn và tính toán sơ bộ.Hệ thống thiết bò làm việc tại Thành phố Hồ Chí Minh, có các thông số khí tượng :+ Độ ẩm không khí: . của hệ thống lạnh3/. Các thiết bò.a). Thiết bò ngưng tụ - Sử dụng thiết bò ngưng tụ kiểu vỏ ống nằm ngang làm mát bằng nước vì thiết bò loại này gọn, dễ