Đề tài Tìm hiểu thiết kế hệ thống cấp đông thủy hải sản năng suất 1000Kg/mẻ

Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 1 LỜI CẢM ƠN W X Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cơ trường ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM nĩi chung và các thầy cơ ở KHOA CƠNG NGHỆ NHIỆT LẠNH nĩi riêng đã hết lịng dìu dắt, truyền đạt kiến thức cho em trong thời gian học tại trường. Thầy cơ đã tận tình chỉ bảo và đã truyền cho em nhiều kiến thức củng như kinh nghiệm thực tiễn, đĩ là hành trang quý báu cho em bước vào đời, trở thành người cơng dân cĩ ích cho xã hội. Và chúng em cũng xin chân thành cảm ơn Thầy Trần Đình Thảo đã hướng dẫn tận tình cho chúng em trong qua trình thực hiện đề tài. Xin chúc cho quý thầy cơ của trường,cùng các thầy cơ ở khoa cơng nghệ nhiệt lạnh luơn luơn dồi dào sức khỏe và luơn thành cơng trong cơng tác và nhiệm vụ của mình. Nhĩm sinh viên thực hiện đề tài! Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 2 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Tp.HCM, Ngày tháng năm 2010 Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 3 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Tp.HCM, Ngày tháng năm 2010 Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 4 ĐIỂM ĐỀ TÀI ĐIỂM BẮNG SỐ ĐIỂM BẰNG CHỮ Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 5 LỜI MỞ ĐẦU W X Kỹ thuật lạnh là một ngành quan trọng khơng thể thiếu được trong nền kinh tế của một quốc gia.Từ phục vụ sự tiện nghi cho cuộc sống của con người, cho dến các nghành cơng nghiệp hiện đại đều cần đến kỹ thuật lạnh. Trong những năm gần đây, thì ngành kỹ thuật lạnh nước ta đã phát triển rất mạnh mẽ,đặc biệt là trong ngành chế biến và bảo quản thủy hải sản. Việt Nam ta cĩ nguồn tài nguyên thủy hải sản phong phú, trữ lượng lớn ,theo số liệu Liên Hiệp Quốc thì trữ lượng hải sản của nước ta đạt tới 10 triệu tấn gồm cá, tơm, mực, cua…Mỗi năm chúng ta đã khai thác trên 1 triệu tấn, do đĩ việc chế biến và bảo quản thủy hải sản là khâu cực kì quan trọng. Nước ta đã xuất khẩu thủy sản đơng lạnh từ những năm đầu của thập kỷ 60.Năm 1990 doanh thu xuất khẩu thủy sản đạt 205 triệu USD, năm 2005 đạt 4 tỉ USD và phấn đấu năm 2010 đạt kinh nghạch xuất khẩu thủy sản 5 tỉ USD. Với tầm quang trọng như vậy, là sinh viên ngành nhiệt lạnh, trong phần đề tài tốt nghiệp của mình, chúng em đã chọn đề tài “Thiết kế hệ thống cấp đơng thủy hải sản năng suất 1000Kg/mẻ”. Với mong muốn là củng cố và hồn thiện kiến thức trong quá trình thực hiện đề tài, đồng thời sau khi hồn thành sẽ ứng dụng được trong thực tế để đĩng gĩp một phần nhỏ của mình vào sự phát triển của ngành chế biến và bảo quản thủy hải sản. Mặc dầu quá trình thực hiện đề tài chúng em đã rất cố gắng, đồng thời củng đã nhận được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy hướng dẫn Trần Đình Thảo, nhưng nhĩm chúng em vẫn cịn những thiếu sĩt.Vì vậy nhĩm chúng em rát mong nhận được sự hướng dẫn và gĩp ý thêm nữa của các thầy cơ trong khoa để nhĩm chúng em hồn thành đề tài của mình một cách tốt nhất. Chúng em xin chân thành cám ơn! Nhĩm sinh viên thực hiện đề tài. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 6 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH 1.Khái quát về kỹ thuật lạnh. Lạnh là trạng thái của vật chất khi nhiệt độ của nĩ thấp hơn nhiệt độ mơi trường xung quanh mà ta cảm nhận được trong điều kiện bình thường của khí trời.Bằng giác quan, kinh nghiệm và cả những phương tiện khoa học kỹ thuật,con người cĩ thể xác định được thế nào là trạng thái trung bình của vật chất để phân biệt được trạng thái nĩng và lạnh.Tuy nhiên,hiện nay vấn đề xác định trạng thái này vẫn chưa đi đến thống nhất trên thế giới.Nhiều nước chọn giới hạn lạnh là trạng thái của vật chất khi nhiệt độ dưới +20oC. Ứng với những khoảng hạ nhiệt, người ta cịn phân biệt các trạng thái lạnh như sau: Lạnh thường:Khi nhiệt độ dưới +20oC và trên nhiệt độ đĩng băng. tđb < t < +20oC Lạnh đơng:Khi nhiệt độ dưới nhệt độ đĩng băng và trên -100oC -100 < t < tđb Lạnh thâm độ:Khi nhiệt độ dưới -100oC và trên hoặc bằng -200oC -200 ≤ t <-100oC Lạnh tuệt đối khi nhiệt độ dưới -200oC và tiến đến -273oC -272,99995 ≤ t < -200oC 1.1. Lịch sử phát triển của kỹ thuật lạnh Từ xa xưa, con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh . Ngành khảo cổ học đã phát hiện ra những hang động cĩ mạch nước ngầm nhiệt độ thấp chảy qua dùng để chứa thực phẩm và lương thực khoảng từ 5000 năm trước. Các tranh vẽ trên tường trong các kim tự tháp Ai Cập cách đây khoảng 2500 năm đã mơ tả cảnh các nơ lệ quạt các bình gốm xốp cho nước bay hơi làm mát khơng khí. Cách đây 2000 năm người Ấn Độ và người Trung Quốc đã biết trộn muối vào nước hoặc nước đá để tạo nhiệt độ thấp hơn. Năm 1755,bác người Scotland, William Cullen đã chế tạo được nước đá bằng cách tạo chân khơng trong bình chứa nước; nước trên bề mặt bốc hơi nhanh làm lạnh,số nước cịn lại đơng thành nước đá. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 7 Nhưng kĩ thuật lạnh hiện đại bắt đầu phải kể từ giáo sư Black tìm ra nhiệt ẩn hĩa hơi và nhiệt ẩn nĩng chảy vào năm 1761 – 1764 . Con người đã biết làm lạnh bằng cách cho bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp. Tiếp theo phát hiện quan trọng đĩ, Clouet và Monge lần đầu tiên hĩa lỏng được khí SO2 vào năm 1780. Từ năm 1781, Cavallo bắt đầu nghiên cứu hiện tượng bay hơi một cách cĩ hệ thống. Thế kỉ 19 là thế kỉ phát triển mạnh mẽ của kĩ thuật lạnh. Năm 1823, Faraday bắt đầu cơng bố những cơng trình hĩa lỏng SO2, H2S, CO2, N2O, C2H2, NH3 và HCl. Đến năm 1845, ơng đã hĩa lỏng được hầu hết các loại khí kể cả Êtylen nhưng vẫn phải bĩ tay trước các khí O2, N2, CH4, CO, NO và H2. Người ta cho rằng chúng là các khí khơng thể hĩa lỏng được và luơn luơn chỉ ở thể khí nên gọi là các khí “ vĩnh cửu” – permenant. Lí do là vì Natlerev (Áo) đã nén chúng tới một áp lực cực lớn 3600atm mà vẫn khơng hĩa lỏng được chúng. Mãi tới năm 1869, Andrew (Anh) giả thích được điểm tới hạn của khí hĩa lỏng và nhờ đĩ Cailletet và Pictet (Pháp) hĩa lỏng được khí “vĩnh cửu” O2 và N2 năm 1877, Dewar (Anh) hĩa lỏng H2 năm 1898, Linde ( Đức) hĩa lỏng O2 và N2 và tách bằng chưng cất, k.Onnes (Hà Lan) hĩa lỏng được Hêli. Năm 1834, J.Perkins (Anh) đã đăng kí bằng phát minh đầu tiên về máy lạnh nén hơi với đầy đủ các thiết bị như một máy lạnh nén hơi hiện đại. Đến cuối thế kỉ 19, nhờ cĩ một loạt cải tiến của Linde (Đức) với việc sử dụng Amoniac làm mơi chất lạnh cho máy lạnh nén hơi, việc chế tạo và sử dụng máy lạnh nén hơi mới thực sự phát triển rộng rãi trong hầu hết các ngành kinh tế quốc dân. Máy lạnh hấp thụ đầu tiên do Leslie (pháp) đưa vào năm 1810 là máy lạnh hấp thụ chu kì với cặp mơi chất H2O/H2SO4. Đến giữa thế kỉ 19, nĩ được phát triển một cách rầm rộ nhờ kĩ sư tài ba Carré (Pháp) với hàng loạt bằng phát minh về máy lạnh chu kì và liên tục với các cặp mơi chất khác nhau. Máy lạnh hấp thụ khuếch tán hồn tồn khơng cĩ chi tiết chuyển động được Geppert (Đức) đăng kí bằng phát minh năm 1899 và được Platen và Munters ( Thụy Điển) hồn thiện năm 1922 được nhiều nước trên thế giới sản xuất hàng loạt và nĩ vẫn cĩ vị trí quan trọng cho đến ngày nay. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 8 Máy lạnh nén khí đầu tiên do bác sĩ người Mĩ Gorrie chế tạo. Dựa vào kết quả nghiên cứu của các nhà lí thuyết, bác sĩ Gorrie đã thiết kế và chế tạo thành cơng máy lạnh nén khí dùng để điều hịa khơng khí cho trạm xá chữa bệnh sốt cao của ơng. Nhờ thành tích đặc biệt này mà ơng và trạm xá của ơng trở thành nổi tiếng thế giới. Máy lạnh Ejector hơi nước đầu tiên do Leiblanc chế tạo năm 1910. Đây là một sự kiện cĩ ý nghĩa rất trọng đại vì máy lạnh Ejector hơi nước rất đơn giản: năng lượng tiêu tốn cho nĩ lại là nhiệt năng, do đĩ cĩ thể tận dụng được các nguồn năng lượng phế thải để làm lạnh. Một sự kiện quan trọng nữa của lịch sử phát triển của kĩ thuật lạnh là việc sản xuất và ứng dụng các Freon ở Mĩ năm 1930. Đây là những mơi chất lạnh cĩ nhiều tính chất quý báu như khơng cháy, khơng nổ, khơng độc hại, phù hợp với chu trình làm việc của máy lạnh nén hơi, do đĩ nĩ đã gĩp phần tích cực vào việc thúc đẩy kĩ thuật lạnh phát triển, nhất là kĩ thuật điều tiết khơng khí. Ngày nay, kĩ thuật lạnh hiện đại đã tiến những bước rất xa, cĩ trình độ khoa học kĩ thuật ngang với các ngành kĩ thuật tiên tiến khác. Phạm vi nhiệt độ của kĩ thuật lạnh ngày nay được mở rộng rất nhiều. Người ta đang tiến dần đến nhiệt độ 0 tuyệt đối. Phía nhiệt độ cao của thiết bị ngưng tụ nhiệt độ cĩ thể đạt trên 100oC dùng cho các mục đích bơm nhiệt như sưởi ấm, chuẩn bị nước nĩng, sấy…. Đây là ứng dụng của bơm nhiệt gĩp phần thu hồi nhiệt thải, tiết kiệm năng lượng sơ cấp. Cơng suất lạnh của các tổ hợp máy lạnh cũng mở rộng: từ những máy lạnh sử dụng trong phịng thí nghiệm chỉ cĩ cơng suất từ vài mW đến tổ hợp cĩ cơng suất hàng triệu W ở các trung tâm điều tiết khơng khí. Hiệu suất máy tăng đáng kể, chi phí vật tư và chi phí năng lượng cho một đơn vị lạnh giảm xuống rõ rệt, tuổi thọ và độ tin cậy tăng lên. Mức độ tự động hĩa của các hệ thống lạnh và máy lạnh tăng lên rõ rệt. Những thiết bị lạnh tự động hồn tồn bằng điện tử và vi điện tử đang dần dần thay thế các thiết bị thao tác bằng tay. 1.2.Ứng dụng của kỹ thuật lạnh 1.2.1.Ứng dụng lạnh trong bảo quản thực phẩm. Lĩnh vực ứng dụng quan trọng nhất của kĩ thuật lạnh là bảo quản thực phẩm. Theo một số thống kê thì khoảng 80% cơng suất lạnh được sử dụng trong cơng nghiệp là để bảo Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 9 quản thực phẩm. Thực phẩm như một số loại rau quả, thịt, cá, sữa…là những thức ăn dễ bị ơi thiu do vi khuẩn gây ra. Nước ta là nước nhiệt đới cĩ thời tiết nĩng và ẩm nên quá trình ơi thiu xảy ra càng nhanh. Muốn làm chậm quá trình ơi thiu, phương pháp cĩ hiệu quả và kinh tế nhất là bảo quản lạnh. Theo kinh nghiệm, thì thời gian bảo quản là một hàm mũ của nhiệt độ. Sau đây là thời gian bảo quản của một số thực phẩm phụ thuộc vào nhiệt độ. -300C -200C -100C 00C 100C 200C Cá 230 110 40 15 7 3 Thịt bị 2300 1000 100 30 16 8 Gia cầm 800 230 70 7 5 2 ngày Thực ra, thời gian bảo quản cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ ẩm, phương pháp bao gĩi, thành phần khơng khí nơi bảo quản… nhưng nhiệt độ đĩng vai trị quan trọng nhất. Ngày nay, cơng nghiệp thực phẩm như chế biến thịt cá, rau quả, cơng nghiệp đánh bắt thủy hải sản dài ngày trên biển khơng thể phát triển nếu khơng cĩ sự hỗ trợ tích cực của kĩ thuật lạnh. Các kho lạnh bảo quản, các kho lạnh chế biến phân phối, các máy lạnh thương nghiệp đến các tủ lạnh gia đình; các nhà máy sản xuất nước đá, máy lạnh lắp đặt trên tàu thủy và các phương tiện vận tải, các máy lạnh đơng nhanh thực phẩm khơng cịn xa lạ với chúng ta, kể cả các ngành cơng nghiệp rượu bia, bánh kẹo, kem, nước uống, cơng nghiệp sữa, nước hoa quả… 1.2.2. Sấy thăng hoa. Vật sấy được làm lạnh đơng xuống -200C và được sấy bằng cách hút chân khơng nên sấy thăng hoa là một phương pháp sấy hiện đại hầu như khơng làm giảm chất lượng của vật sấy. Nước được rút ra gần như hồn tồn và sản phẩm trở thành dạng bột, bảo quản và vận chuyển dễ dàng. Giá thành sấy thăng hoa cao nên người ta chỉ ứng dụng cho những sản phẩm quí và hiếm như dược liệu từ hoa, cây, quả…những sản phẩm y dược dễ biến đổi chất lượng do tác động của nhiệt độ như máu, các loại thuốc tiêm, hoocmon hoặc trong cơng nghệ nuơi cấy vi khuẩn… Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 10 1.2.3. Ứng dụng lạnh trong cơng nghiệp hĩa chất. Những ứng dụng quan trọng nhất trong cơng nghiệp hĩa chất là sự hĩa lỏng khí bao gồm hố lỏng các khí là sản phẩm của cơng nghiệp hĩa học như clo, amoniac, cacbonic, sunfurơ, clohydric, các loại khí đốt, các loại khí sinh học… Hĩa lỏng và tách khí từ các thành phần của khơng khí là ngành cơng nghiệp cĩ ý nghĩa rất to lớn đối với ngành luyện kim, chế tạo máy và các ngành kinh tế khác kể cả y học và sinh học. Oxy và nitơ được sử dụng ở nhiều kĩnh vực khác nhau như hàn cắt kim loại, sản xuất phân đạm, làm chất tải lạnh. Các loại khí trơ như hêli và Argon … được sử dụng trong nghiên cứu vật lí, cơng nghiệp hĩa chất và sản xuất bĩng đèn. Việc sản xuất vải, sợi, tơ, cao su nhân tạo, phim ảnh địi hỏi sự hỗ trợ tích cực của kĩ thuật lạnh trong qui trình cơng nghệ. Thí dụ, trong qui trình sản xuất tơ nhân tạo, người ta phải làm lạnh bể quay tơ xuống nhiệt độ thấp đúng yêu cầu cơng nghệ thì chất lượng tơ mới đảm bảo. Cao su và các loại chất dẻo khi hạ nhiệt độ xuống đủ thấp chúng sẽ trở nên dịn và dễ vỡ như thủy tinh. Nhờ đặc tính này người ta chế tạo bột cao su mịn. khi hịa trộn với bột sắt để tạo cao su từ tính hoặc hịa trộn với phụ gia nào đĩ cĩ thể đạt được độ đồng đều rất cao. Các phản ứng hĩa học trong cơng nghiệp hĩa học cũng phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Nhờ cĩ kĩ thuật lạnh người ta cĩ thể chủ động điều khiển được tốc độ các phản ứng hĩa học. 1.2.4. Ứng dụng lạnh trong điều tiết khơng khí. Một lĩnh vực cĩ ứng dụng quan trọng của kĩ thuật lạnh là điều tiết khơng khí. Ngày nay người ta khơng thể tách rời kĩ thuật điều tiết khơng khí với các ngành như cơ khí chính xác, kĩ thuật điện tử và vi điện tử, kĩ thuật phim ảnh, máy tính điện tử, kĩ thuật quang học… Để đảm bảo chất lượng cao của các sản phẩm, để đảm bảo máy mĩc thiết bị làm việc bình thường cần cĩ các yêu cầu nghiêm ngặt về các điều kiện và thơng số của khơng khí như thành phần, độ ẩm, nhiệt độ, độ chứa bụi và các hĩa chất độc hại… Kĩ thuật lạnh và đặc biệt là bơm nhiệt cĩ thể khống chế theo các yêu cầu đĩ. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 11 Điều tiết khơng khí cũng đĩng vai trị quan trọng trong các ngành cơng nghiệp nhẹ nhằm bảo đảm chất lượng sản phẩm như cơng nghiệp dệt, vải, sợi, thuốc lá. Ví dụ: ở một nhà máy thuốc lá, nếu độ ẩm quá thấp thì khi quấn sợi thuốc sẽ bị rời và điếu thuốc bị rỗng; ngược lại: nếu độ ẩm quá cao thì điếu thuốc sẽ quá chặt, khơng cháy và dễ bị mốc… Ở các nước tiên tiến, các chuồng trại chăn nuơi của cơng nghiệp sản xuất thịt sữa được điều tiết khơng khí để đạt được độ tăng trưởng nhanh nhất, vì gia súc và gia cầm cần cĩ độ ẩm và nhiệt độ thích hợp để tăng trọng và phát triển. Một trong những nội dung nâng cao đời sống con người là tạo cho con người điều kiện khí hậu thích hợp để sống và làm việc. Điều tiết khơng khí dân dụng và cơng nghiệp đã trở thành quen thuộc với người dân. Nhiệt độ, độ ẩm và các thơng số khơng khí quanh năm trong phịng hồn tồn phù hợp với cơ thể con người. Cũng chính điều kiện đĩ, con người mới cĩ khả năng lao động sáng tạo nhất. 1.2.5. Siêu dẫn. Một ứng dụng quan trọng trong kĩ thuật lạnh là ứng dụng hiện tượng siêu dẫn để tạo ra các nam châm cực mạnh trong các máy gia tốc ở các nhà máy điện nguyên tử, nhiệt hạch, trong các phịng thí nghiệm nguyên tử, các đệm từ cho các tàu hỏa cao tốc. Năm 1911, nhà vật lí Hà Lan O.Kamerlingh phát hiện ra rằng: khi giảm nhiệt độ đến một nhiệt độ rất thấp nào đĩ điện trở biến mất, kim loại trở thành siêu dẫn. Nhiệt độ điện trở biến mất gọi là nhiệt độ nhảy. Do nhiệt độ chảy thường rất thấp, ví dụ đối với chì là 7.2 K, thường là ở khoảng nhiệt độ sơi của Hêli (4K) nên việc ứng dụng rất hạn chế vì Hêli lỏng rất đắt. Để cĩ thể ứng dụng rộng rãi siêu dẫn trong cơng nghiệp phải tìm được các chất siêu dẫn ở nhiệt độ cao, nên nhiệt độ của Nitơ lỏng (-1960C), nhiệt độ thăng hoa của nước đá( -78.50C) hoặc cao hơn nữa. Nhiệt độ siêu dẫn càng gần nhiệt độ mơi trường thì chi phí để làm lạnh dây dẫn càng giảm. Năm 1964, V.Litle (Mĩ) và Ginsbua (Nga) đã đưa ra những cơ chế mới về siêu dẫn ở nhiệt độ cao. Tháng 2 năm 1987, hai nhà bác học ở trường Alabama (Mĩ) đã mở ra bước đột phá đã tìm ra chất siêu dẫn ở -1800C. Sau đĩ, C.W Chu ở trường Houston (Mĩ) đã tìm ra chất siêu dẫn ở -1750C. Gần đây, ở Hungari các nhà bác học đã chế tạo ra chất siêu dẫn ở -1000C và ở Nga người ta cơng bố một mẫu gốm cĩ nhiệt độ siêu dẫn ở -230C. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 12 Những thành tựu vừa qua đã làm cho những ước mơ về các đường dây tải điện khơng hao hụt điện năng, các nam châm cực mạnh, các tàu hỏa cao tốc trên các đệm từ sắp trở thành hiện thực. 1.2.6. Sinh học Cryo. Kĩ thuật lạnh ngày càng đĩng vai trị quan trọng trong nơng, lâm nghiệp, sinh học, vi sinh….Kĩ thuật lạnh thâm độ cịn gọi là kĩ thuật Cryơ (-800C đến -1960C) đã hỗ trợ đắc lực cho việc lai tạo giống, bảo quản tinh đơng, gây đột biến hoặc cho các quá trình xử lí trong cơng nghệ sinh học. Nhờ kĩ thuật Cryơ mà một con bị đực cĩ thể phối giống cho hàng vạn bị cái, ngay cả khi bị đực đã chết hàng chục năm. Ở Mĩ hiện nay cĩ khoảng 20 bệnh nhân được “ướp sống” ở nhiệt độ rất thấp. Họ bị các loại bệnh y học hiện nay chưa chữa được. Người ta sẽ làm cho họ sống lại khi tìm ra liệu pháp chữa trị thích hợp. Nếu thành cơng con người cĩ thể ngừng cuộc sống một thời gian nhất định. Ngồi ra, sinh học Cryơ, trong các phịng nghiên cứu nơng lâm nghiệp người ta cịn ứng dụng rộng rãi phịng nhiệt áp để nghiên cứu tạo và lai giống cây trồng. Phịng nhiệt áp cĩ khả năng điều chỉnh được nhiệt độ, áp suất, điều kiện ánh sáng và khí hậu đúng theo chương trình định sẵn. Thực tế, sinh học Cryơ ngày nay đã trở thành một mơn khoa học hấp dẫn và lí thú. 1.2.7. Ứng dụng trong kĩ thuật đo và tự động. Áp suất bay hơi của một chất lỏng luơn luơn phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi áp suất tăng nhiệt độ tăng và khi áp suất giảm nhiệt độ giảm. Hiệu ứng nhiệt điện nĩi lên sự liên quan giữa nhiệt độ và cường độ dịng điện của hai dây dẫn khác tính. Khi cho một dịng điện chạy qua một dây dẫn gồm hai dây khác tính ( cặp nhiệt điện ) một đầu nối nĩng lên và một đầu nối sẽ lạnh đi. Ứng dụng những quan hệ trên người ta cĩ thể tạo ra các dụng cụ đo đạc nhiệt độ, áp suất hoặc các dụng cụ tự động điều chỉnh, bảo vệ trong kĩ thuật đo và tự động. 1.2.8. Ứng dụng trong thể dục thể thao. Trong thể dục thể thao hiện đại, nhờ cĩ kĩ thuật lạnh mà người ta cĩ thể tạo ra các sân băng, các đường đua trượt băng và trượt tuyết nhân tạo cho các vận động viên luyện tập hoặc cho các đại hội thể thao ngay cả khi nhiệt độ khơng khí cịn rất cao. Trong một Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 13 cung thể thao, người ta cĩ thể sử dụng máy lạnh giải quyết hai nhu cầu đồng thời về nĩng và lạnh. Chẳng hạn: năng suất lạnh của máy dùng để duy trì sân trượt băng, cịn năng suất nhiệt từ dàn ngưng được sử dụng để sưởi ấm các bể bơi, đun nước nĩng tắm rửa trong mùa đơng. Hình 1: Sơ đồ làm lạnh sân băng bằng nước muối 1. Sân băng, 2. Bơm nước muối, 3. Bể nước muối, 4. nước muối vào và ra 1.2.9. Một số ứng dụng khác. Trong ngành hàng khơng và du hành vũ trụ, máy bay hoặc tàu vũ trụ phải làm việc trong rất nhiều điều kiện khác nhau. Nhiệt độ bên ngồi cĩ lúc tăng lên hàng ngàn độ nhưng cĩ lúc hạ nhiệt độ dưới -100oC . Kĩ thuật lạnh khi đĩ giúp các nhà khoa học kiểm tra xem máy bay hoặc tàu vũ trụ cĩ làm việc được trong các mơi trường tương tự hay khơng. Trong khai thác mỏ, hầm lị càng sâu, nhiệt độ càng cao và độ ẩm càng lớn thì trung bình cứ khoan sâu xuống đất 30 mét thì nhiệt độ tăng lên 1oC. Nhờ cĩ kĩ thuật lạnh mà nười ta cĩ thể điều tiết được khơng khí trong hầm lị đảm bảo điều kiện làm việc bình thường cho cơng nhân. Đối với lị xây dựng trong các vùng đầm lầy, nhờ cĩ kĩ thuật lạnh mà cĩ thể đơng cứng được đất ướt, mới cĩ thể xây dựng được hầm lị. Các cơng trình ngầm quân sự hoặc dân sự cũng cĩ sự hỗ trợ của kĩ thuật lạnh để bảo đảm nhiệt độ và độ ẩm và thành phần khơng khí như các hầm ngầm, các đường tàu điện ngầm. Tính chất vật lí của vật chất phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Từ nhiều thế kỉ nay con người đã khơng ngừng khám phá những tính chất đĩ để tạo ra được cơng nghệ sản Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 14 suất phù hợp. Chính vì vậy, kĩ thuật lạnh từ khi ra đời đã phát triển nhanh chĩng và ngày càng đĩng một vai trị quan trọng trong cơng nghệ sản suất, gia cơng, chế biến, bảo quản trong nghiên cứu khoa học. —•—•— CHƯƠNG II: TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.Tổng quan về lĩnh vực cấp đơng thực phẩm. Cấp đơng hay làm lạnh đơng khi nhiệt độ sản pẩm sau cấp đơng lớn hơn -100oC và nhỏ hơn nhiệt độ đĩng băng của thực phẩm. 1.1 Nhiệt độ đĩng băng của thực phẩm. Tế bào sống chứa nhiều nước,nước chiếm tới 2/3 trọng lượng gồm cĩ 2 dạng chủ yếu:nước tự do và nước liên kết. Nước tự do gồm cĩ nước tụ do cấu trúc,chiếm 6,1% ở gian bào và nước bất động chiếm 65,6% trong tế bào. Nước liên kết chiếm 7,5% ở dạng xơn của các chất protit tan và ở dạng gen trong cấu trúc mơ cơ. Điểm đĩng băng của thực phẩm là nhiệt độ ở đĩ thể lỏng cân bằng với thẻ rắn.Phần nước trong thực phẩm đĩng băng chủ yếu là nước tụ do cấu trúc.Khi đến điểm đĩng băng,phần lớn nước trong thực phẩm chưa đĩng băng,phần dung dịch cịn lại đĩng đơng dần dần cho đến khi tồn bộ nước đĩng đơng.Chính những chất hịa tan trong dung dịch làm hạ điểm đĩng băng biểu hiện bởi tỉ lệ phân tử khối của các phân tử hịa tan.Do đĩ ta biết nước đĩng băng ở 0oC nhưng cá biển cĩ điểm đĩng băng là – 1,5oC,cá nước ngọt cĩ điểm đĩng băng -1oC,tơm biển -2oC,tơm càng là – 0,6oC…. 1.2. Mục đích và ý nghĩa của cấp đơng và bảo quản thực phẩm Năm 1745 nhà bác học Nga Lơmơnơxốp trong một luận án nổi tiếng “bàn về nguyên nhân của nĩng và lạnh” đã cho rằng :những quá trình sống và thối rửa diễn ra nhanh hơn do nhiệt độ cao và kìm hãm chậm lại do nhiệt độ thấp. Thực vâỵ, sự biến đổi của thực phẩm tăng nhanh ở nhiệt độ 40 ÷500C vì ở nhiệt độ này rất thích hợp cho hoạt hĩa men phân giải (Enzym) của bản thân thực phẩm (1.1)và vi sinh Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 15 vật. Ở nhiệt độ thấp các phản ứng hĩa sinh trong thực phẩm bị ức chế. Trong phạm vi nhiệt độ bình thường cứ giảm 100C thì tốc độ phản ứng giảm 1/2 đến 1/3 lần. Nhiệt độ thấp tác dụng đến các men phân giải nhưng khơng tiêu diệt được chúng. Nhiệt độ xuống dưới 00C phần lớn hoạt động của các Enzym bị đình chỉ. Tuy nhiên, một số men như Lipaza, Tripsin, catalaza ở nhiệt độ -1910C cũng khơng bị phá hủy, nhiệt độ càng thấp khả năng phân giải càng giảm mạnh. - Khi nhiệt độ giảm tốc độ của phản ứng giảm là do: • Cấu trúc tế bào bị co rút • Độ nhớt dịch bào tăng • Sư khuếch tán nước và các chất tan của tế bảo giảm. • Hoạt tính của enzim cĩ trong tế bào giảm. Ví dụ khả năng phân giải mỡ của men lipaza dưới đây: Nhiệt độ, 0C 40 10 0 -10 Khả năng phân giải, % 11,9 3,89 2,26 0,7 Bảng 1: Khả năng phân giải mở của men lipaza Các tế bào thực vật cĩ cấu trúc đơn giản hoạt động sống cĩ thể độc lập với cơ thể sống. Vì vậy khả năng chịu lạnh cao, đa số tế bào thực vật khơng bị chết khi nước trong nĩ chưa bị đĩng băng. Tế bào động vật cĩ cấu trúc và hoạt động sống phức tạp, gắn liền với cơ thể sống vì vậy khả năng chịu lạnh kém, đa số tế bào động vật chết khi nhiệt độ xuống quá 40C so với thân nhiệt bình thường của nĩ. Tế bào động vật chết chủ yếu là do độ nhớt tăng và sự phân lớp của các chất tan trong cơ thể. Một số lồi động vật cĩ khả năng tự điều chỉnh hoạt động sống khi nhiệt độ thay đổi, cơ thể giảm các hoạt động sống đến mức khơng cần nhu cầu bình thường của điều kiện mơi trường trong một khoảng thời gian nhất định. Khi tăng nhiệt độ, hoạt động sống của chúng sẽ phục hồi, điều này ứng dụng trong vận chuyển động vật đặt biệt là thủy sản ở dạng tươi sống, đảm bảo chất lượng tốt và giảm chi phí vận chuyển. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 16 Như vậy khi nhiệt độ xuống thấp thì quá trình phân giải của thực phẩm sẽ bị chậm lại hoặc chấm dứt hồn tồn là do: Hoạt động của các men phân giải bị đình chỉ. Sự phát triển của các vi sinh vật bị ức chế, đại bộ phận các vi sinh vật ngừng hoạt động trong khoảng -30C: -100C. Tuy nhiên ở -100C vi khuẩn micrococuss vẫn sống nhưng phát triển chậm. Các loại nấm mốc chịu lạnh tốt hơn, cĩ thể tới -150C. Để nấm mốc cĩ thể sống được độ ẩm phải đảm bảo ít nhất là 15%. Nhưng khi nhiệt độ giảm xuống -180C thì nước trong thực phẩm mới đĩng băng tới 86%, đạt yêu cầu trên. Vì vậy nhiệt độ bảo quản tốt nhất từ -180C thì mới làm cho tồn bộ vi sinh vật và nấm mốc ngừng hoạt động hồn tồn. Ở Việt Nam hiện nay,nhiệt độ bảo quản thủy sản đơng lạnh quy đinh chung là : - 18oC ± 2oC. 1.3. Đặt vấn đề Nắm bắt được mục đích và ý nghĩa của việc làm đơng thực phẩm, chúng ta thấy rằng khâu cấp đơng là khâu quan trọng trong quy trình sản xuất thực phẩm. làm gia tăng giá trị sản phẩm một cách đáng kể. Làm lạnh đơng thủy sản là hạ thấp nhiệt độ, làm chậm sự hư hỏng của thủy sản, sao cho đến khi rã đơng ta sẽ khơng phân biệt được thủy sản đơng lạnh và thủy sản tươi sống. Nhu cầu làm lạnh đơng và trữ đơng ngày càng tăng khi mà việc bảo quản thủy sản bằng ướp đá chẳng hạn, khơng cịn thích hợp với thời gian tồn trữ lâu dài. Bảo quản thủy sản bằng ướp lạnh chỉ phù hợp bảo quản trong vài ngày hay tối đa là 1 ÷ 2 tuần, trong khi cấp đơng và trữ đơng cho phép bảo quản thủy sản nhiều tháng hay cĩ thể kéo dài đến một năm hay hơn nữa. Bảo quản thủy sản bằng ướp đơng cĩ một số lợi ích đáng kể như: nếu nơi đánh bắt xa cảng cá và việc vận chuyển cá kéo dài nhiều ngày liền, chúng ta nên áp dụng kỹ thuật lạnh đơng trên tàu đề đảm bảo chất lượng của mẻ cá. Nếu từ cảng cá đến chợ cách khoảng cách quá xa, cũng nên sử dụng làm lạnh đơng để đảm bảo phẩm chất thủy sản qua giai đọan tồn trữ, vận chuyển và phân phối. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 17 Ngày nay, nhờ việc phát triển ngành nuơi trồng thủy sản cho nên sản lượng thủy sản ngày càng nhiều. Chẳng những chúng cung cấp đầy đủ nhu cầu trong nước mà cịn cĩ khả năng xuất khẩu sang các nước khác, đem lại nguồn ngoaị tệ đáng kể cho quốc gia. Nếu để xuất khẩu, thủy hải sản hay các loại thực phẩm thường được bảo quản lạnh đơng và trữ đơng. Xuất khẩu thủy sản đơng lạnh rất quan trọng đối với các quốc gia đang phát triển, vì vậy những loại thuỷ sàn cĩ giá trị kinh tế cao như: tơm, cá ngừ, cá basa, và các loại thực phẩm đơng lạnh khác… là nguồn ngoại tệ đáng kể, nên dành cho xuất khẩu hơn là để tiêu thụ nội địa. Rõ ràng là làm lạnh đơng cĩ ưu điểm nhiều mặt, nhu cầu làm lạnh đơng trở nên bức bách ở các quốc gia đang phát triển do việc mở rộng ngành thủy sản. Phương pháp làm cấp đơng và trữ đơng cho phép các loại thực phẩm cĩ giá trị dinh dưỡng cao này cĩ thể phân phối đến mọi thị trường trên thế giới. Chính vì thế mà nhiệm vụ của những kỹ thuật viên nhiệt lạnh là cực kỳ quan trọng, họ phải thiết kế hệ thống cấp đơng một cách tốt nhất trong điều kiện cho phép. Để từ đĩ đảm bảo chất lượng sản phẩm là tốt nhất, đáp ứng các yêu cầu vệ sinh an tồn thực phẩm và các hệ thống quản lý chất lượng, làm cho sản phẩm sản xuất ra cĩ giá trị kinh tế cao. 1.4. Yêu cầu về nhiệt độ trung bình của sản phẩm sau cấp đơng. Nhiệt độ trữ đơng thủy sản ở các nước châu Âu hiện nay là -30oC.Viện nghiên cứu lạnh đơng quốc tế đề nghị nhiệt độ trữ đơng là -20oC cho cá gầy (cá song, cá thu) và -30oC cho cá béo (cá trích, á thu),niếu cá gày bảo quản trên 1 năm dùng nhiệt độ trữ đơng là -30oC.Cịn ở Việt Nam nhiệt độ bảo quản thủy sản lạnh đơng quy định chung là -18oC ± 2oC.Bằng với nhiệt độ trung bình sản phẩm cuối quá trình cấp đơng. Nhiệt độ tâm sản phẩm sau cấp đơng thấp nhất là -12oC Do đĩ, yêu cầu nhiệt độ khơng khí trong buồng cấp đơng phải đạt -350C đến -400C Nhiệt độ trung bình sản phẩm cuối quá trình cấp đơng cĩ thể tình như sau: 1 2.0,7 2sp t tt += (Trang 251 TL 9) Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 18 t1- nhiệt độ ở vị trí đơng lạnh trước tiên bằng nhiệt độ của buồng. t2- nhiệt độ ở vị trí đơng lạnh sau cùng là tâm sản phẩm. ―•——•— CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH DUNG TÍCH TỦ- CÁC THIẾT BỊ BÊN TRONG VÀ TÍNH PHỤ TẢI NHIỆT 1. Xác định dung tích tủ và các thiết bị bên trong. 1.1. Diện tích tủ F ( m2 ) Ta cĩ: F = M × T g l × 24 × k (HDTK HTL) Trong đĩ: - M: cơng suất của tủ cấp đơng, tấn/24h - T: thời gian hồn thành một mẻ sản phẩm bao gồm thời gian xử lý lạnh, chất tải, tháo tải, phá băng cho dàn lạnh, h - g l: tiêu chuẩn chất tải lên 1 m chiều dài giá treo, tấn/m g l = 0.25 tấn/m - k: hệ số tính chuyển từ tiêu chuẩn chất tải lạnh trên 1 m chiều dài ra 1m3 diện tích cần xây dựng, k = 1.2 Với cơng suất yêu cầu của tủ cấp đơng là 500 kg/mẻ/3h thì: M = 500×10-3 3 ×24 = 4 tấn/24h Quá trình xả băng dàn lạnh thường diễn ra từ 15 đến 30 phút, tùy thuộc vào từng loại dàn và phương thức xả băng. Đối với tủ cấp đơng giĩ, người ta chọn sử dụng phương pháp xả băng bằng nước. Do tủ cấp đơng cĩ cơng suất khơng lớn nên diện tích dàn lạnh nhỏ, thời gian xả băng khơng lâu, nên ta chọn t = 20 phút. Do đĩ: T = 3 + 1 3 = 3.33 giờ Vậy diện tích tủ cấp đơng: F = 4 × 3.33 0.25 × 24 ×1.2 = 2.65 m 2 Vì đối với kho cấp đơng hay tủ cấp đơng giĩ, dung tích chứa hàng chỉ chiếm khoảng 50% dung tích kho, phần cịn lại được sử dụng để lắp đặt dàn lạnh hay trấn giả ( nếu cĩ )… Do đĩ, diện tích tủ cần thiết là: F = 2 × 2.65 = 5.28 Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 19 1.2. Dung tích tủ cấp đơng giĩ E ( tấn ) Ta cĩ: F = E gv × h × βF (HDTK HTL) Trong đĩ: - F: diện tích cần thiết lắp tủ cấp đơng giĩ, m2 - E: dung tích tủ, tấn - gv: định mức chất tải thể tích, t/m3 Bảng 4.4 – Hệ thống máy và thiết bị lạnh Cơng suất tủ 500 kg/mẻ, chọn g = 46 kg/m3 βF: hệ số sử dụng diện tích. Đối với tủ cấp đơng βF = 1 h: chiều cao chất tải lạnh của tủ, m Giả thiết chọn chiều cao ban đầu của tủ là 2,5m. Để đảm bảo khoảng tối thiểu 500 đến 800mm để giĩ tuần hồn bên trong, thì ta chọn: h = 2,5 – 0,5 = 2 m Vậy dung tích của tủ: E = F × gv × h × βF = 5.3 × 46 × 10-3 × 2 × 1 1.3. Thể tích tủ cấp đơng giĩ V ( m3) V = E gv = 0.5 46 × 10-3 = 10,8 m3 Vậy ta chọn kích thước tủ như sau: RỘNG × SÂU × CAO 2500mm × 1900mm × 2300mm Thể tích thực của tủ: V = 2,5 × 1,9 × 2,3 = 10,925 m3 1.4. Số vách ngăn của tủ: Ta cĩ: E = 500 kg/mẻ/3h ➱ 1h thì E = 166,67 kg/h Bảng 4. 13 Hệ thống máy và thiết bị lạnh Chọn số vách ngăn, n = 2 Kích thước 1 ngăn: Sâu × Rộng × Cao (mm) 510 × 730 × 1900 1.5. Kích thước của tủ Đối với mỗi ngăn sẽ cĩ 1 cửa tủ. Cửa tủ cĩ cấu tạo 2 mặt là tấm inox dày 0,6 mm, được bộc cách nhiệt. Cánh cửa tủ cĩ trang bị điện trở sấy chống đĩng băng, bản lề, tay khĩa bằng inox, và gioăng làm kín cĩ khả năng chịu lạnh cao. Để đảm bảo làm kín, ta chọn kích thước cửa: Rộng × Cao 800 × 1950 (mm × mm) Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 20 1.6. Xác định số khay sản phẩm Chọn kích thước khay sản phẩm: Dài × Rộng × Cao 700 × 500 × 60 (mm × mm × mm) Để đảm bào giĩ lạnh tuần hồn qua các sản phẩm đặt trên các khay, ta chọn bước kệ để khay 70mm Số kệ để khay sản phẩm n = 1900 70 - 1 = 26 kệ Vậy số khay để sản phẩm là 26 khay, vật liệu làm khay là inox cĩ chiều dày 2mm 2.Tính phụ tải nhiệt tủ cấp đơng. Tổn thất nhiệt trong tủ cấp đơng giĩ bao gồm: • Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che. • Tổn thất nhiệt do làm lạnh sản phẩm, khay cấp đơng, giá khay cấp đơng và các thiết bị trong tủ. • Tổn thất do xả băng. • Tổn thất do động cơ quạt. 2.1. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che. Tổn thất nhiệt truyền qua kết cấu bao che gồm cĩ o73 vách tủ và cửa tủ. 2.1.1. Tổn thất nhiệt truyền qua vách tủ. Q11 Q11 = k . F . ( tT – tN) Trong đĩ: • k : hệ số truyền nhiệt qua vách ,W/m2K • F : diện tích bề mặt vách ,m2 • tT, tN : nhiệt độ khơng khí bên trong và bên ngồi tủ đơng giĩ ,0C Ta chọn vách tủ được làm từ những panel cĩ kích thước tiêu chuẩn với chiều dày cách nhiệt polyurathan δ = 150 mm, mật độ khoảng 40 ÷ 42 kg/m3, hệ số dẫn nhiệt Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 21 λ = 0,019W/m2K, 2 lớp tơn bọc 2 mặt cĩ chiều dày δ = 0,6 mm, hệ số dẫn nhiệt λ = 45,3 W/m2K. Ta cĩ số truyền nhiệt là: k= 1 2 1 1 1. i CN i CN δ δ α λ λ α+ Σ + + bảng 3.7 HDTKHTL Trong đĩ: • α1 : hệ số tỏa nhiệt bên ngồi vách, α1 = 23,3 W/m2K • α2 : hệ số tỏa nhiệt đối lưu cưỡng bức bên trong tủ, α2 = 10,5 W/m2K Ư k = 5,10 1 019,0 15,0 3,45 0006,0.2 3,23 1 1 +++ = 0,126 W/m2K Tổn thất nhiệt truyền qua vách Q11 = 0,1265 . 19,24 . [20 - (- 40)] = 145,45 W 2.1.2. Tổn thất nhiệt truyền qua cửa. Q12 Q12 = kc . Fc .Δt Chọn panel cửa cĩ kích thước theo tiêu chuẩn với chiều dày lớp cách nhiệt polyurathan là: 125 mm, hệ số dẫn nhiệt 0,019 W/m2K, 2 lớp tơn 2 mặt, mỗi lớp cĩ chiều dày 0,6 mm, hệ số dẫn nhiệt 45,3 W/m2K. Vậy hệ số truyền nhiệt qua cửa là: k = 5,10 1 019,0 125,0 3,45 0006,0.2 3,23 1 1 +++ = 0,15 W/m2K => Q12 = 0,15 . 1,56 . 60 = 14,04 W Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 22 Vậy tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che là: Q1= Q11 + Q12 = 145,5 +14,04 = 159,49 W 2.2. Tổn thất nhiệt do làm lạnh sản phẩm. Q2 Tổn thất Q2 bao gồm: - Tổn thất do sản phẩm mang vào Q21 - Tổn thất do làm lạnh khay và giá cấp đơng Q22 - Tổn thất do làm lạnh các thiết bị trong tủ Q23 2.2.1 Tổn thất do sản phẩm mang vào Q21 Q21 = M . T ii )21( − • M: khối lượng hàng trong 1 mẻ, kg • i1 , i2 : entanpy của sản phẩm vào va ra khỏi tủ, J/kg τ : thời gian cấp đơng 1 mẻ, kg Do sản phẩm đã qua chờ đơng nên tachon5 nhiệt độ sản phẩm đầu vào t1 = 100C, nhiệt độ sản phẩm đầu ra t2 = - 180C Bàng 2.11_HT Máy và TBL , ta cĩ: i1 = 283 kJ/kg , i2 = 5 kJ/kg Vậy Q21 = 500 . 3600.3 5283 − . 103 = 12870,37 W 2.2.2. Tổn thất do làm lạnh khay Q22 = Mkh . cp . ( t1 – t2 ) / τ Trong đĩ: Ư Mkh: tổng khối lươmg5 khay cap đơng, kg Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 23 Ư cp: nhiệt dung riêng của khay cấp đơng, J/kgK Ư t1 , t2: nhiệt khay trước và sau cấp đơng, 0C - Đối với tủ đơng giĩ thường sử dụng khay loại 5 kg. Như vậy với 26 khay như đã tính thì: Mkh = 5 .26 = 130 kg - Khay làm bằng nhơm cĩ cp = 0,921 kJ/kg Vậy Q22 = 130 . 921 . 3600.3 60 = 656,167 W 2.2.3. Tổn thất do làm lạnh các thiết bị trong tủ Q23 = 0 Vậy tổn thất do làm lạnh sản phẩm là: Q2 = 12870,37 + 656,167 + 0 = 13526,54 W 2.3. Tổn thất do xả băng. Q3 Q3 = Q / τ Trong đĩ: - τ : thời gian cấp đơng 1 m ẻ, s - Q:lượng nhiệt truyền cho khơng khí trong phịng lúc xả băng. Q = ρkk . V . cpk . Δt Với: - ρkk : khối lượng riêng khơng khí, ρkk = 1,2kg/m3 - V : dung tích tủ đơng giĩ, m3 , V = 10,8 m3 - cpk : nhiệt dung riêng của khơng khím, J/kg , cpk = 1000J/kg - Δt : độ tăng nhiệt độ khơng khí trong tủ, 0C Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 24 Để đảm bảo banh8 tan thì nhiệt độ trong tủ sau khi xả băng phải ≤ 00C , do đĩ ta chọn Δt = 400C Ư Q = 1,2 . 10,8 .1000. 40 = 518400 W - Vậy : Q3 = 3600.3 518400 = 48 W 2.4. Tổn thất do động cơ quạt Q4 Q4 = 1000 . n . N Trong đĩ: - N: cơng suất động cơ điện, kW - n: số quạt của tủ đơng giĩ Thường tủ đơng giĩ mỗi ngăn cĩ 2 dàn lạnh, mỗi dàn lạnh cĩ 2 quạt. Như vậy tủ đơng giĩ đã chọn cĩ 2 ngăn sẽ cĩ 8 quạt. Cơng suất mỗi quạt từ 0,75 đến 1,5 kW. Ta chọn quạt cĩ cơng suất 0,75 kW. Vậy tổn thất nhiệt do động cơ quạt là: Q4 = 1000 . 8 .0,75 = 6000 W Tổng tổn thất nhiệt của tủ đơng giĩ là: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 24,54 kW —•―•― CHƯƠNG IV LỰA CHỌN VÀ TÍNH TỐN NHIỆT ĐỘNG CỦA CHU TRÌNH LẠNH TÍNH CHỌN MÁY NÉN CHO TỦ ĐƠNG Để lựa chọn và tính tốn chu trình lạnh ta phải chọn được các thơng số được thể hiện trên chu trình lạnh như nhiệt độ và áp suất bay hơi, nhiệt độ và áp suất ngưn tụ …của mơi chất lạnh.Do đĩ trước hết ta phải chọn được mơi chất lạnh phù hợp với hệ thống. 1.Chọn mơi chất lạnh dùng cho hệ thống cấp đơng. Mơi chất lạnh là chất mơi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để thu nhiệt của mơi trường cĩ nhiệt độ thấp và thải ra mơi trường cĩ nhiệt độ cao hơn. Sự thu nhiệt ở mơi trường cĩ nhiệt đơ thấp nhờ quá trình bay hơi ở áp suất thấp và nhiệt độ Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 25 thấp, sự thải nhiệt cho mơi trường cĩ nhiệt độ cao nhờ qua trình ngưng tụ ở áp suất cao nhiệt độ cao, sự tăng áp của quá trình nén hơi và sự giảm áp của quá trình tiết lưu. 1.1. Chọn mơi chất sử dụng cho hệ thống. Đối với hệ thống tủ đơng tiếp xúc,ở nước ta thơng thường sử dụng hai loại mơi chất chính là NH3 và R22.Để đảm bảo tính an tồn, ta sử dụng mơi chất cho hệ thống là R22, vì mơi chất này cĩ nhiều ưu điểm nổi trội vừa phù hợp với tủ đơng tiếp xúc lại khơng độc hại khi bị rị rỉ mơi chất,hơn nữa hiện nay giá thành của R22 cĩ thể chấp nhận được do đĩ chọn mơi chất R22 dùng cho hệ thống vừa đảm bảo an tồn, vừa cĩ tính kinh tế. 1.2 Giới thiệu mơi chất Freon R22. R22 cĩ cơng thức hố học CHClF2 là chất khí khơng màu cĩ mùi thơm nhẹ Nhiệt độ ngưng tụ 30oC áp suất ngưng tụ 1,19MPa (làm mát băng nước) làm mát bằng khơng khí nhiệt độ ngưng tụ 420C áp suất ngưng tụ 1,6 MPa. Nhiệ độ sơi ở áp suất khí quyển - 40,80C. Năng suất lạnh riêng lớn hơn R12 khoảng 1,6lần. R22 được sử dụng cho hệ thống lạnh cĩ cơng suất trung bình lớn và rất lớn. Khơng hồ tan nước, hồ tan dầu hạn chế. Khơng ăn mịn kim loại chế tạo máy. Khơng dẫn điện nên cĩ thể sử dụng cho máy nén bán kín hoăc kín. Bền vững ở phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc. Khơng gây cháy nổ nên được coi là mơi chất lạnh an tồn. Khơng gây độc với cơ thể người, khơng làm biến chất sản phẩm bảo quản. 2. Chọn các thơng số của chế độ làm việc. 2.1. Chọn nhiệt độ sơi của mơi chất lạnh. Nhiệt độ sơi của mơi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ của buồng lạnh.Đối với hệ thống cấp đơng nhiệt độ trung bình khơng khí trong buồng lạnh yêu cầu đạt -35oC ÷ - 40oC.Nhiệt độ trong tủ đơng càng thấp thời gian cấp đơng càng nhanh, do đĩ chọn nhiệt độ khơg khí trong tủ đơng là – 40oC. Nhiệt độ sơi của mơi chất lạnh được xác định như sau: to = tbl - ∆to Với tbl = - 40oC; nhiệt độ khơng khí trong buồng lạnh. ∆to - ; hiệu nhiệt độ yêu cầu. Đối với dàn bay hơi trực tiếp thì ∆to = ( 8÷ 13 )oC; Đối với nhiệt độ sơi thấp hơn – 25oC thì ∆to = (5÷ 6)oC, đối với lạnh thương nghiệp và đời sống chọn ∆to = (15÷ 19)oC… ( trang 204 tài liệu 2 ). Đối với tủ đơng làm lạnh trực tiếp khơng khí, chọn ∆to = 10oC. Do đĩ nhiệt độ sơi của mơi chất: to = - 40 – 10 = - 50oC. Tra bảng hơi bão hịa của R22, ứng với nhiệt độ to, ta cĩ được áp suất po = 0,065MPa. 2.2. Chọn nhiệt độ ngưng tụ, tk. Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc vào mơi trường làm mát của thiết bị, chọn mơi trường làm mát bằng nước cho thiết bị ngưng tụ. Nhiệt độ ngưng tụ được xác định theo cơng thức: tk = tw2 + ∆tk Trong đĩ: tw2 – nhiệt độ nước sau khi làm mát. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 26 ∆tk = (3 ÷ 5)oC; hệ số nhiệt độ giữa nhiệt độ ngưng tụ và nhiệt độ nước sau khi làm mát, ta chọn ∆tk = 5oC. Nhiệt độ nước trước khi vào làm mát và sau khi làm mát chênh nhau (2 ÷ 6)oC. Do đĩ: tw2 = tw1 + (2 ÷ 6)oC Mà tw1 = tư + (3 ÷ 4)0C tw1 – nhiệt độ nước vào làm mát bình ngưng. Chọn địa điểm đặt tủ là ở Mỹ Tho cĩ nhiệt độ và độ ẩm mùa hè là: t = 370C, φ = 74% Tra đồ thị I-d, ta được: tư = 320C. tw1 = 32 + 3 = 35oC tw2 = tw1 + 5oC = 40oC. tk = tw2 + 5oC = 45oC. Tra bảng hơi bão hịa của R22, tk = 45 ta được pk = 1,7MPa 3.Lựa chọn và tình tốn nhiệt động của chu trình lạnh. 3.1.Lựa chọn chu trình. Mỗi chu trình máy lạnh nén hơi điều cĩ mơt phạm vi ứng dụng nhất định,để cĩ thể đạt hiệu quả kinh tế cao phải chọn chu trình phù hợp.Để xác định chu trình một cấp hay 2 cấp ta căn cứ vào tỉ số nén.”Theo kinh nghiệm người ta thấy rằng nếu pk/po ≥ 14 thì nên dùng 2 cấp nén”.( trang 47 tài liệu 5) Ta cĩ tỷ số nén là: π =pk/p0 = 26,15 >14. Vì vậy ta chọn chu trình 2 cấp nén. Đối với hệ thống cấp đơng thì chu trình 2 cấp ,2 tiết lưu, bình trung gian cĩ ống xoắn được ứng dụng rộng rải trong thực tế .Bởi những ưu điểm như cho năng suất lạnh riêng lớn, nhờ bình trung gian cĩ ống xoắn nên dầu bơi trơn từ máy nén hạ áp khơng đi vào tuyến lỏng để vào thiết bị bay hơi, do đĩ khơng làm bám lên thiết bị bay hơi tạo lớp cản trở trao đổi nhiệt. Do vậy ta chọn chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu bình trung gian cĩ ống xoắn dùng cho tủ đơng. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 27 3.1.1 Sơ đồ nguyên lý. H ình 2: Chu trình hai cấp, hai tiết lưu, bình trung gian cĩ ống xoắn. Chú thích: BH- Thiết bị bay hơi NHA - Nén hạ áp. BTG - Bình trung gian NCA - Nén cao áp NT - Thiết bị ngưng tụ TL - Van tiết lưu MTG – Mát trung gian Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 28 3.1.2 Biểu diễn chu trình trên đồ thị log p-h 1-2 : nén đoạn nhiệt cấp hạ áp 2-4 : quá trình làm mát trung gian ở bình trung gian 4-5 : nén đoạn nhiệt cấp cao áp 5-6 : quá trình ngưng tụ ở TBNT 6-7 : TL1 10-11: TL2 3.2 Tính tốn nhiệt động của chu trình. Ở mục 2 ta đã chọn được nhiệt độ và áp suất tương ứng của quá trình làm việc của máy nén như sau: + Nhiệt độ sơi của mơi chất to = - 45oC D po= 0,065MPa. + Nhiệt độ ngưng tụ tk = 40 D pk= 1,7MPa. + Áp suất trung gian ptg = popk. = 065,0.7,1 = 0,33MPa D ttg= -11,5o Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 29 Điểm Thơng số trạng thái 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 Nhiệt độ t (oC) - 50 20 45 - 11,5 70 45 -11,5 -11, 5 - 6,5 -50 Áp suất p(MPa) 0,065 0,33 0,33 0,33 1,7 1,7 0,33 0,33 1,7 1,7 Thể tích riêng v (m3/Kg) 0,325 0,07 0,07 Entanpi h (Kj/Kg) 683,98 725 740 700 745 556,23 556,23 700 492 492 Entropi s (Kj/Kg) 1,85 1,85 1,77 1,77 1,77 Bảng 2: Thơng số trạng thái tại các điểm nút của chu trình. ( t10 = t9 + 3 ÷ 5K => t10 = -11,5 + 5 = -6,5 0C ) * Tính cấp hạ áp 3.2.1. Năng suất lạnh riêng : qo = h1 – h11 = 683,98 – 492 = 191,98 KJ/Kg 3.2.2. Cơng nén riêng: lHA = h2 – h1 = 725 – 683,98 = 41,02 KJ/Kg 3.2.3. .Lưu lượng thực tế hơi đi qua máy nén cấp hạ áp, m1(Kg/s). M1 = Q0 / q0 = 98,191 54,24 = 0,128 Kg/s 3.2.4. Hệ số cấp hạ áp. Ta cĩ: ptg / p0 =5,07 ; tra đồ thị 7.4_ HDTK HTL , ta được: λHA = 0,7 3.2.5. Thể tích hút của pittong cấp HA. VHA = m1 . v1 = 0,1275 . 0,325 = 0,041 m3/s 3.2.6. Cơng nén đoạn nhiệt. Ns = m1 . lHA = 0,128 . 41,02 = 5,25 kW Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 30 3.2.7. Cơng suất tiêu thụ điện. Nel = Ns / η Với η : hiệu suất chung. η = ηi . ηe. ηtd .ηel Máy nén Freon • ηi = λw’ + b.t0 = λw . λr + 0,0025 . (- 50) Mà λw =1,025 – 0,025. π = 1,025 – 0,025 . 5,027 = 0,898 λr = 0,95 ÷ 0,99 ; chọn λr = 0,95 → ηi = 0,73 • ηe = 0,84 ÷ 0,97 ; chọn ηe =0,85 • ηtd = 1 • ηel = 0,8 ÷ 0,9 ; chọn ηel = 0,85 → η = 0,73 .0,85. 1. 0,85 = 0,527 → Nel = 527,0 25,5 = 9,962 kW 3.2.8. Cơng suất lắp đặt động cơ. Nđc = (1,1 ÷ 2,1) . Nel = 20,92 kW * Tính cho phần cao áp. 3.2.9. Lưu lượng mơi chất qua máy nén ở cấp cao áp. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 31 Hình 3: Cân bằng nhiệt ở bình trung gian. Cân bằng entanpy ở bình trung gian ta được: m1 / m4 = ( h4 – h7 ) / ( h3 – h10 ) => m4 = m1 / 0,58 = 0,221 kg/s 3.2.10. Cơng nén riêng LCA = h5 – h4 = 45 kg/s 3.2.11. Thể tích hút thực tế. VCA = m4 . v4 = 0,0155 3.2.12. Hệ số cấp. Ta cĩ: pk / ptg =5,15; tra đồ thị 7.4_HDTK HTRL, ta cĩ: λCA = 0,7 3.2.13. Thể tích hút lý thuyết. Vlt = 7,0 0155,0 = 0,0221 m3/s 3.2.14. Cơng nén đoạn nhiệt. Ns = m4 . lCA = 0,221 . 45 = 9,945 kW 3.2.15. Cơng suất tiêu thụ điện. Nel = Ns / η = 527,0 945,9 = 18,9 kW 3.2.16. Cơng suất lắp đặt động cơ. Nđc = (1,1 ÷ 2,1) . Nel = 39,69 kW Vậy tổng suất lắp đặt máy nén là: N = 20,92 + 39,69 = 60,61 kW 4. Chọn máy nén. Máy nén là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống lạnh sử dụng máy nén hơi. Trong hệ thống này, máy nén cĩ nhiệm vụ hút hơi tác nhân lạnh ra khỏi thiết bị bay hơi cĩ áp suất po và nén hơi đến áp suất ngưng tụ pk trong thiết bị ngưng tụ. Sự chuyển động cĩ tính khép kín của tác nhân lạnh thơng qua sự hoạt động của máy nén đã làm cho tác nhân lạnh cĩ khả năng lấy nhiệt từ nơi cần lấy. Đối với hệ thống hai cấp nén thường sử dụng 2 loại máy nén sau: Máy nén pitton. Máy nén trụt vít. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 32 4.1. Phân tích ưu nhược điểm của mỗi loại để chọn máy nén phù hợp nhất. 4.1.1. Đối với máy nén pittơng. Ưu điểm: + Gọn nhẹ hơn, diện tích lắp đặt nhỏ hơn. + Khơng cĩ tổn thất truyền động do trục khuỷu máy nén gắn trực tiếp lên trục động cơ, tốc độ động cơ cĩ thể đạt được 3600 vịng/phút nên năng suất lạnh lớn hơn mà máy vẫn gọn nhẹ, vận hành đơn giản. + Giá cả phù hợp. + Dãy cơng suất rộng. + Sử dụng rộng rãi, dễ sửa chữa. Nhược điểm: + Khĩ bảo dưỡng, sửa chữa động cơ do động cơ nằm trong vịng tuần hồn của mơi chất lạnh. + Khi động cơ cháy, hệ thống bị nhiễm bẩn hồn tồn địi hỏi phải tẩy rửa cẩn thận. + Độ quá nhiệt hơi hút cao vì thường sử dụng hơi hút làm mát động cơ và máy nén. + Nhiều chi tiết chuyển động nên độ rung động cao, độ tin cậy khơng lớn Phạm vi ứng dụng: + Sử dụng rộng rãi cho các tổ hợp máy nén bình ngưng hoặc tổ hợp máy nén hồn chỉnh. + Sử dụng cho máy nén cĩ cơng suất vừa và lớn, cĩ cơng suất rất lớn cho rất nhiều ứng dụng khác như kho lạnh, hệ thống cấp đơng,điều hồ cục bộ và trung tâm. 4.1.2. Đối với máy nén trục vít. Ưu điểm: Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 33 + Kích thước nhỏ gọn, độ tin cậy và độ bền cao. + Các chỉ tiêu thể tích và năng lượng ổn định trong thời gian vận hành lâu dài. + Tổn thất áp suất nhỏ và hầu như khơng cĩ va đập thủy lực. + Cĩ khả năng làm việc với mơi chất hai pha. Nhược điểm: + Giá thành cao hơn so với máy nén pitton. + Hoạt động kém hiệu quả khi năng suất lạnh quá nhỏ. + Sử dụng bộ tăng tốc nên khá tốn kém. + Cần hệ thống dầu bơi trơn và tách dầu. + Rất khĩ chế tạo, sửa chữa và bảo trì. 4.2 Chọn máy nén Qua phân tích trên ta thấy máy nén pittơng vừa đảm bảo tính kinh tế, vừa đảm bảo kỹ thuật và mỹ thuật. Do đĩ chọn máy nén pittơng sử dụng cho hệ thống. * Căn cứ theo nhiệt độ bay hơi t0 = -500C, tổng cơng suất lắp đặt N = 40,5 kW, năng suất lạnh Q0 = 24,428 kW. Tra theo bảng 4.3c_KTL CS , ta chọn máy nén pittong 2 cấp mơi chất R22 của hãng MYCOM với thong số sau: Kí hiệu : F62B2 Năng suất lạnh, Q0 : 43,3 kW Cơng suất động cơ, N: 43,7 kW Số vịng quay, n: 1000vịng/phút Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 34 CHƯƠNG V: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NHIỆT VÀ TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG. 1.Thành lập sơ đồ nhiệt cho hệ thống. 1.1. Thiết kế sơ đồ. Hình 4: Sơ đồ nguyên lý tủ đơng giĩ 1. Máy nén, 2. Tháp giải nhiệt, 3. Bình chứa cao áp, 4. Bình ngưng, 5. Bình tách dầu, 6. Bình tách lỏng, 7. Bình chứa hạ áp, 8. Tủ đơng giĩ, 9. Bình thu hồi dầu, 10. Bình trung gian ống xoắn, 11. Bệ nước xả băng, 12. Bơm nước xả băng, 13. Bơm nước giải nhiệt. 1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống. Hơi mơi chất được máy nén 1 ở cấp nén hạ áp, nén lên vào bình làm mát trung gian 10,hơi được làm mát và được cấp nén cao áp hút về rồi nén lên qua bình tách dầu 5, ở đây dầu được tách ra, hơi mơi chất tiếp tục đi vào bình ngưng 4.Bình ngưng 4 được bơm nước 13, bơm nước từ tháp giải nhiệt 2 lên giải nhiệt cho mơi chất nên hơi mơi chất ngưng tụ thành lỏng, lỏng này được chứa vào bình chưa 3, từ đây mơi chất tiếp tục được dẫn vào Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 35 ống xoắn bình trung gian 10,trước khi vào bình trung gian lỏng được trích ra nhánh phụ qua van tiết lưu tiết lưu 1 vào làm mát bình trung gian. Nhánh chính đi vào bình trung gian, lỏng sau khi được quá lạnh trong ống xoắn sẽ đi vào cụm tiết lưu 2 để tiết lưu xuống áp suất p0 đưa vào bình chứa hạ áp 7.Từ đây lỏng hạ áp sẽ được cấp cho tủ đơng giĩ 8. Lỏng sau khi trao đổi nhiệt với khơng khí trong tủ sẽ trở thamh2 lỏng ẩm ở áp suất p0 được trở về bình chứa hạ áp, tại bình chứa, hơi hạ áp sẽ được tách lỏng 1 phần trước khi vào bình tách lỏng 6, tại bình tách lỏng 6, mơi chất được tách lỏng hồn tồn trở thành hơi bão hịa khơ và được cấp nén hạ áp hút về. Khép kín chu trình 2.Tính tốn và chọn thiết bị chính của hệ thống. 2.1. Thiết bị ngưng tụ. 2.1.1 Vai trị thiết bi ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ cĩ nhiệm vụ ngưng tụ hơi quá nhiệt sau máy nén thành mơi chất lạnh trạng thái lỏng. Quá trình làm việc của thiết bị ngưng tụ cĩ ảnh hưởng quyết định đến áp suất và nhiệt độ ngưng tụ và do đĩ ảnh hưởng đến hiệu quả và độ an tồn làm việc của tồn hệ thống lạnh. Khi thiết bị ngưng tụ làm việc kém hiệu quả, các thơng số của hệ thống sẽ thay đổi theo chiều hướng khơng tốt, cụ thể là: - Năng suất lạnh của hệ thống giảm, tổn thất tiết lưu tăng. - Nhiệt độ cuối quá trình nén tăng. - Cơng nén tăng, máy nén cĩ thể quá tải - Độ an tồn giảm do áp suất phía cao áp tăng, rơ le áp suất cao cĩ thể tác động ngừng máy nén, van an tồn cĩ thể hoạt động. - Nhiệt độ cao ảnh hưởng đến dầu bơi trơn như cháy dầu. 2.1.2 Phân loại thiết bị ngưng tụ. Cĩ nhiều cách phânloại thiết bị ngưng tụ khắc nhau sau đây là cách phân loại theo đặc điểm cấu tạo gồm: + Bình ngưng tụ giải nhiệt bằng nước. + Dàn ngưng tụ bay hơi. + Dàn ngưng kiểu tưới. + Dàn ngưng tụ làm mát bằng khơng khí. + Dàn ngưng kiểu ống lồng ống. + Thiết bị ngưng tụ kiểu tấm bản. 2.1.3 Chọn thiết bị ngưng tụ cho hệ thống cấp đơng. Đối với tủ đơng được đặt trong phịng chờ đơng do đĩ ta chọn bình ngưng tụ giải nhiệt bằng nước, loại bình ngưng ống nước nằm ngang bởi vì loại này cĩ nhiều ưu điểm phù hợp với tủ đơng như: - Đây là loại thiết bị ngưng tụ gọn và chắc chắn nhất, cĩ thể bố trí trong nhà mà vẫn chiếm diện tích ít. - Bình ngưng cĩ tiêu hao kim loại nhỏ nhất khoảng 40 ÷45 kg/m2 diện tích bề mặt trao đổi nhiệt (của các ống). Ống nước cĩ đường kính 20 ÷ 50 mm, tốc độ nước khoảng 1,5 ÷2,5 m/s ( giá trị lớn cho nước bẩn). Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 36 - Nhiệt độ nước làm mát qua bình ngưng cĩ thể tăng từ 4 ÷10K, tức 1kg nước nhận 6 ÷ 33 kJ nhiệt từ mơi chất. - Phần dưới của bình ngưng cĩ thể thay luơn chức năng bình chứa. - Hệ số truyền nhiệt k tương đối lớn k = 800 ÷1000 W/m2.K; Độ chênh nhiệt độ trung bình giữa hơi ngưng và nước làm mát Δttb = 5 ÷6 K với mật độ dịng nhiệt q = 6000 ÷ 10000 W/m2. - Bình ngưng cũng dễ chế tạo và lắp đặt, cĩ thể sửa chữa và làm sạch ống bằng cơ học hoặc hĩa chất. 2.1.3.1 Cấu tạo của bình ngưng như sau: Bình ngưng cĩ thân hình trụ nằm ngang làm từ vật liệu thép CT3. Bên trong thường sử dụng loại ống bằng đồng đường được hàn hoặc núc vào các mặt sàn, hai đầu thân bình là các nắp bình các nắp bình tạo thành vách phân dịng nước để nước tuần hồn nhiều lần tăng thời gian tiếp xúc của nước và mơi chất. Bên ngồi ống đồng cĩ cánh. Sở dĩ phải làm cánh về phía tác nhân lạnh vì hệ số tỏa nhiệt của freon khi ngưng tụ nhỏ hơn nhiều so với nước giải nhiệt. Sử dụng ống đồng tuy đắt hơn ống thép nhưng cĩ lợi là hệ số dẫn nhiệt lớn hơn làm giảm trở nhiệt của vách ống, dễ làm cánh và khơng bị gỉ sét. Hình 5:Cấu tạo của bình ngưng ống nước nằm ngang. 1- Nắp bình; 2- ống xả khí khơng ngưng; 3- ống Cân bằng; 4- ống trao đổi nhiệt; 5- ống gas vào; 6- ống lắp van an tồn; 7- ống xả khí của nước ; 8- ống lắp áp kế; 9- ống nước ra; 10- ống nước vào; 11- ống xả cặn; 12- ống lỏng về bình chứa 2.1.4 Tính tốn và chọn bình ngưng. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 37 Nhiệm vụ tính tốn chọn bình ngưng là xác định phụ tải nhiệt và bề mặt truyền nhiệt của bình ngưng, từ đĩ chọn bình ngưng thích hợp cho hệ thống. 2.1.4.1 Tính diện tích trao đổi nhiệt của bình ngưng. Ở chương IV phần tính chọn nhiệt độ ngưng tụ ta đã tính chọn được các thơng số: + Nhiệt độ nước vào bình ngưng: tw1 = 35oC. + Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng :tw2 = 40 oC. + Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 45 oC. + Phụ tải nhiệt của bình ngưng,Qk Qk = m4 . (h5 – h6 ) = 0,22 . (745 – 556,23) = 41,5 kW Diện tích trao đổi nhiệt của bình ngưng được tính như sau: . k k tb kf Q QF k t q = = Δ , m2 - Qk – phụ tải nhiệt bình ngưng, Qk = 41,5 kW; - k – hệ số truyền nhiệt, W/m2.K - Δttb – độ chênh nhiệt độ trung bình logarit,oK; - qkf – mật độ dịng nhiệt, W/m2. 1. Xác định hệ số truyền nhiệt k. Hệ số truyền nhiệt k,xác định theo kinh nghiệm , theo bảng 6.1 trang 276, tài liệu 1, đối với bình ngưng nằm ngang freon, k = 700 W/m2.K, mật độ dịng nhiệt qf = 3600 W/m2. 2. Xác định độ chênh nhiệt độ trung bình logarit. Δttb = max min max min ln t t t t Δ − Δ Δ Δ Trong đĩ: Δtmax– hiệu nhiệt độ lớn nhất ở phía nước vào oK. Δtmin– hiệu nhiệt độ bé nhất ở phía nước ra oK. Trong thực tế, nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ tk, giữ nguyên trong quá trình ngưng tụ nhưng lại giảm khi quá lạnh ở đáy bình ngưng trứơc khi về bình chứa. Nhưng khi tính tốn, coi nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ là khơng đổi và bằng tk. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 38 Cho nên: Δtmax = tk – tw1 = 45 – 35 = 10 oK Δtmin = tk – tw2 = 45 – 40 = 5 oK Vậy: Δttb = min max minmax ln t t tt Δ Δ Δ−Δ = 010 5 7, 210ln 5 K− = 3.Vậy diện tích trao đổi nhiệt của bình ngưng là: . k k tb kf Q QF k t q = = Δ = 2,7.700 41500 = 8,23 m2 4. Xác định lưu lượng nước tuần hồn trong bình ngưng. Lưu lượng nước cần thiết để giải nhiệt bình ngưng được xác định theo cơng thức: Gw = . . k n Q C tρ Δ , m3/s Trong đĩ: Qk = 41,5 kW; C – nhiệt dung riêng của nước; C = 4,19 Kj/Kg. oC. ρ – khối lượng riêng của nước; ρ = 1000 Kg/m3. Δtn– độ chênh nhiệt độ của nước vào và ra thiết bị ngưng tụ, Δtw = 5 oC. Vậy: Gw = . . k n Q C tρ Δ = 5.1000.19,4 5,41 =1,98.10-3 m3/s. 5. Chọn bình ngưng. Với phụ tải nhiệt bình ngưng Qk = 41,5 Kw và diện tích trao đổi nhiệt của bình ngưng F = 8,23 m2, chọn bình ngưng freon ống nước nằm do Nga chế tao, với các thơng số,kết cấu bình như sau: ( bảng 7.9_KTL CS) Kiểu Bề mặt ngồi thực tế Fng,m2 Chiều dài ống l, m Đường kính vỏ D, mm Số ống, n Số đường nước z Tải nhiêt max Qk,kW KTP-12 12,8 2 325 86 4 43,3 Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 39 2.2 Tính chọn dàn bay hơi. Tủ đơng giĩ làm lạnh khơng khí nên ta chọn thiết bị bay hơi là laoi5 dàn bay hơi cĩ quạt cưỡng bức mạnh. Diên tích trao đổi nhiệt cần thiết ở dàn bay hơi: F = Qo/ k. Δt • Chọn: Nhiệt độ khơng khí trước khi vào dàn là: - 400C Nhiệt độ khơng khí ra khỏi dàn là : - 450C Nhiệt độ mơi chất trước và sau khi tra đổi nhiệt là: - 500C => Δt = min max minmax ln t t tt Δ Δ Δ−Δ = 010 5 7,210ln 5 K− = Dàn bay hơi Freon, chọn k = 12w/m2K ( KTL CS) Vậy diện trao đổi nhiệt cần thiết là: F = 2,7.12 1000.482,24 = 282,7 m2 Tủ cấp đơng đã chọn cĩ 2 ngăn , mỗi ngăn cĩ 2 dàn lạnh. Do đĩ, dựa vào bảng 8.5_HDTKHTL, ta chọn 4 dàn lạnh kiểu B0_80 2. 3 Chọn van tiết lưu cho hệ thống Van tiết lưu là 1 trong 4 thiết bị chính quan trọng khơng thể thiếu được trong các hệ thống lạnh. Nhiệm vụ chính của van tiết lưu là hạ áp suất của dịng mơi chất lỏng từ áp suất ngưng tụ pk xuống áp suất bay hơi po ở thiết bị bay hơi tương ứng với nhiệt độ sơi cần thiết. Cĩ các loại thiết bị tiết lưu chính sau: + Van tiết lưu tay + Van tiết lưu tự động + Ống mao dẫn . 2.3.1 Chọn van tiết lưu. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 40 Theo sơ đồ nhiệt ở hệ thống này ta sử dụng 2 van tiết lưu, 1 van sử dụng tiết lưu làm mát bình trung gian và 1 van khác dùng để cấp dịch lỏng cho bình giữ mức – tách lỏng.Cả hai van, đều sử dụng van tiết lưu tay để dễ dàng điều chỉnh mực lỏng trong bình chứa, hơn nửa van tiết lưu tay giá thành rẻ hơn van tiết lưu tự động. Van tiết lưu chỉnh bằng tay cũng cĩ kết cấu giống như van chặn thường gặp. Điểm khác biệt của van tiết lưu tay so với van chặn ở kết cấu tấm van. Tấm van , dạng hình trụ kéo dài cĩ xẻ rãnh, để khi trục van kéo tấm van lên xuống, tiết diện tiết lưu mơi chất cĩ thể thay đổi dễ dàng và chính xác. Tấm van được gắn vào trục van sao cho khi trục van quay, tấm van chỉ chuyển động lên xuống mà khơng cần xoay theo. Trục van cĩ thể chuyển động lên xuống trong thân van nhờ khớp ren giữa hai chi tiết. Ren ở đây mịn hơn so với ren ở van chặn nhằm điều chỉnh chính xác hơn khoảng lên xuống và qua đĩ là chế độ tiết lưu. 3. Tính tốn và chọn thiết bị phụ cho hệ thống lạnh. Trong hệ thống lạnh ngồi các thiết bị chính như: máy nén, thiết bị ngưng tụ thiết bị bay hơi, thiết bị tiết lưu. Cịn lại là thiết bị phụ, các thiết bị phụ giúp cho hệ thống hoạt động hiệu quả, an tồn và kinh tế hơn. Dưới đây là các thiết bị phụ cĩ trong sơ đồ nhiệt. 3.1.Tính tốn và chọn bình tách dầu. Bình tách dầu lắp vào đường đẩy của máy nén để tách dầu ra khỏi dịng hơi nén trước khi vào bình ngưng . Cĩ nhiều loại bình tách dầu khác nhau ở đây ta sử dụng bình tách dầu kiểu nĩn chắn. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 41 3.1.1 Cấu tạo và nguyên lý tách dầu của bình. Cấu tạo của bình như sau: Bình được chế tạo từ vật liệu thép CT3, cấu tạo bình như hình 9 bên dưới: 1 – Hơi vào; 2 – Hơi ra; 3 – Nĩn chắn trên cĩ khoang lỗ để hơi thốt lên đi ra ống 2; 4 – Cửa hơi xả vào bình; 5 – Nĩn chắn dưới; 6 – Dầu ra. Hình 6: Bình tách dầu kiểu nĩn chắn. Nguyên lý tách dầu của bình như sau:Dịng hơi từ máy nén vào bình bị rẽ ngoặt 90o thay đổi hướng đột ngột làm các giọt dầu rơi xuống. Trong bình tốc độ dịng khí giảm xuống từ 18÷25 m/s cịn 0,5÷ 1 m/s làm các giọt dầu mất động năng và rơi xuống đáy bình, các giọt dầu chưa tách hết khi đi lên bị các nĩn chắn trên cản lại tiếp tục rơi xuống đảm bảo tách hết dầu trước khi mơi chất thốt ra đường 2. 3.1.2 Tính chọn bình tách dầu. 3.1.2.1 Xác định đường kính trong Dt của bình: Dt = πω V4 , m Trong đĩ: Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 42 ω - tốc độ hơi mơi chất đi qua bình tách dầu, ω = 0,5÷ 1 m/s, chọn ω = 0,5 m/s V – lưu lượng thể tích của dịng hơi đi qua bình tách dầu, m3/s, được xác định theo cơng thức: V = G . v Với: G – lưu lượng khối lượng mơi chất qua bình, G = m4 = 0,221 Kg/s. v - thể tích riêng trạng thái hơi qua bình, v = v4 = 0,07 m3/Kg. Ư V = G . v = 0,221 . 0,07 = 0,0155 m3/s. Vậy đường kính trong của bình là : Dt = πω V4 = 5,0.14,3 0155,0.4 = 0,2 m 3.1.2.2 Xác định chiều dày thân bình. . 200. . tk t t cp tk P D C P δ ϕ δ= +− ( Trang 315 tài liệu 1) Trong đĩ: Ptk - áp suất thiết kế, Kg/cm2, chọn Ptk = 19,5 Kg/cm2 = 1,95 MPa Dt - đường kính trong của bình Dt = 200 mm ϕ - hệ số bền mối hàn dọc thân bình, hàn hồ quang ϕ = 0,7 σcp - ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo bình, nhiệt độ thiết kế của bình là 100oC, ứng suất của thép CT3 ở 100oC là : σcp = 120 MPa ( Bảng 7.1 tài liệu 11) C: hệ số dự trữ , C = 2 ÷ 3 mm, chọn 3 mm. Vậy chiều dày thân bình là : δt = 95,1120.7,0.200 200.95,1 − + 3 = 3,023 mm 3.1.2.3 Xác định chiều dày đáy bình. Chiều dày của đáy bình dạng elip hoặc bán cầu xác định theo cơng thức sau : . 2 . tk d cp P R Cδ δ ϕ= + ( Trang 137 tài liệu 11) Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 43 Với :Ptk = 1,95 MPa R = 0,9 . Dt = 0,9 . 200 = 180 mm ;- bán kính cong của đáy hay nắp bình. Vậy chiều dày của đáy bình : δd = 95,1120.7,0.200 180.95,1 − + 3 = 3,02 mm Chọn bình tách dầu do Nga sản xuất cĩ thơng số kỹ thuật sau : Đường kính ngồi :D = 200 mm ;chiều dày σ = 4,5 mm ; chiều cao : H = 700 mm ;Thể tích :V = 0,008 m3. 3.2 Tính chọn bình chứa cao áp. Bình chứa cao áp cĩ chức năng chứa lỏng nhằm cấp dịch ổn định cho hệ thống, đồng thời giải phĩng bề mặt trao đổi nhiệt cho thiết bị ngưn tụ. Khi hệ thống đang vận hành lượng lỏng cịn lại trong bình ít nhất là 20% dung tích bình.Khi sửa chữa và bảo dưỡng, bình cĩ khả năng chứa hết tồn bộ mơi chất sử dụng trong hệ thống và chỉ chứa khoảng 80% dung tích bình. 3.2.1 Cấu tạo của bình. Hình 7 : Cấu tạo bình chứa cao áp. 1 – Kính xem lỏng; 2 – Ống lắp van an tồn; 3 – Ống lắp áp kế; 4 – Ống lỏng về; 5 – Ống cân bằng; 6 – Ống cấp dịch ; 7 – Ống xả đáy. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 44 3.2.2 Xác định thể tích và chọn bình chứa thích hợp. 3.2.2.1 Thể tích bình được xác định như sau: Đối với máy lạnh freon: V = (1500 ÷2250) . G . v, m3 (Trang 299 tài liệu 5) Với: G – Lưu lượng khối lượng mơi chất qua bình chứa, G = m2 = 0,22 Kg/s v – Thể tích riêng của mơi chất lỏng ở nhiệt độ làm việc bình thường của bình chứa, v = v5 = 0,9.10-3m3/Kg . Vậy thể tích bình: V = 1500 . 0,22 . 0,9.10-3 = 0,297 m3. 3.2.2.2 Chọn bình chứa: Với thể tích bình 0,297 m3 Chọn loại bình do Nga chế tạo, với thơng số của bình như sau :( Bảng 8-17, tài liệu 2) Loại bình Kích thước, mm Dung tích m3 Khối lượng, Kg D ×S L H 0,4 PB 426 × 10 3620 570 0,4 410 Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 45 3.3 Tính chọn tháp giải nhiệt. Nhiệm vụ của tháp giải nhiệt là thải tồn bộ lượng nhiệt do mơi chất lạnh ngưng tụ toả ra. Lượng nhiệt này được thải ra mơi trường nhờ chất tải nhiệt trung gian là nước. 3.3.1 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động. Cấu tạo của tháp giải nhiệt như hình 11 : Hình 8 : Cấu tạo tháp giải nhiệt. 1 – Động cơ quạt giĩ ; 2 – Vỏ tháp ; 3 – Chắn bụi nước ; 4 – Dàn phun nước ; 5 – Khối đệm ; 6 – Cửa khơng khí vào ; 7 – Đường nước nĩng từ bình ngưng về ; 8 – Van xả đáy ;9 – Đường cấp nước với van phao ; 10 – Phiễu chảy tràn ; 11 – Bơm nước ; 12 – Đường nước lạnh cấp để làm mát bình ngưng ; 13 – Bể nước. Nguyên lý làm việc : Nước lạnh ở bể nước 13, được bơm nước 11 bơm lên bình ngưng để giải nhiệt cho mơi chất, nước nhận nhiệt và nĩng lên khoảng 4 ÷5oC. Nước nĩng ra khỏi bình ngưng được đẩy vào cột tháp giải nhiệt và phun thành những giọt nhỏ. Nước nĩng chảy theo khối đệm xuống trao đổi nhiệt và chất với khơng khí đi ngược dịng từ dưới lên trên nhờ quạt giĩ cưỡng bức. Qúa trình trao đổi nhiệt và chất chủ yếu là quá trình bay hơi một phần nước vào khơng khí. Nhiệt độ giảm đi 4 ÷ 50C và nguội xuống nhiệt độ ban đầu. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 46 3.3.2 Các thơng số ban đầu để tính chọn tháp. Ở phần tính chọn bình ngưng ta đã tính được: ě Phụ tải nhiệt bình ngưng, Qk = 41,5 Kw; ě Lưu lượng nước cần thiết giải nhiệt bình ngưng, Gw = 1,98.10-3 m3/s; ě Nhiệt độ nước vào bình ngưng, tw1 = 35oC; ě Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng, tw2 = 40oC 3.3.3 Xác định lưu lượng nước tuần hồn trong tháp giải nhiệt. Lưu lượng nước tuần hồn cĩ thể xác định theo biểu thức : w2 w1. .( ) k n QV C t tρ = − Với : Qk = 41,5 Kw ; C = 4,17 Kj/KgoC, – nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ 37,5oC ; ρ = 1000 Kg/m3, – khối lượng riêng của nước ở 37,5oC ; tw1 = 35 oC; – nhiệt độ nước ra khỏi tháp; tw2 = 40 oC; – nhiệt độ nước vào tháp giải nhiệt. Vậy lưu lượng nước qua tháp: Vn = 5.1000.17,4 5,41 = 2 ,l/s. Lưu lượng nước bổ sung cho tháp giải nhiệt :V’n = Vn . 10% = 2. 10% = 0,2 ,l/s. 3.3.4 Chọn tháp giải nhiệt. Với năng suất nhiệt Qk = 41,5 Kw Lưu lượng nước qua tháp :Vn = 2 l/s. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 47 Theo bảng 8 – 22 tài liệu 2, ta chọn được tháp RINKI do Hồng Kơng sản xuất, với các đặc tính kỹ thuật cơ bản như sau : Kiểu FRK Lưu lượng Kích thước, mm Kích thước ống nối, mm Quạt giĩ Mơtơ quạt l/s H D in out of dr fv m3/ph Φ mm Kw 10 2,17 1735 930 40 40 25 25 15 85 630 0,2 Chú thích : H – chiều cao của tháp ( cả mơ tơ) ; D – đường kính ngồi của tháp ; in – đường nước vào ; out – đường nước ra ; of – đường xả tràn ; dr – đường xả đáy ; fv – van phao. 3.4 Tính tốn và lựa chọn bình trung gian. Bình trung gian được lắp đặt giữa cấp nén hạ áp và cấp nén cao áp, nhiệm vụ chính là để làm mát trung gian giữa các cấp nén.Ngồi ra cịn làm quá lạnh lỏng trước tiết lưu nhằm giảm tổn thất tiết lưu. Thiết bị làm mát trung gian cĩ 3 loại chủ yếu sau : − Bình trung gian đặt đứng cĩ ống xoắn ruột gà ; − Bình trung gian nằm ngang ; − Bình trung gian kiểu tấm bản. Khối lượng, Kg Độ ồn Khơ Ướt dB 44 140 50,0 Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 48 Chọn bình trung gian đặt đứng cĩ ống xoắn ruột gà sử dụng cho tủ đơng, bởi vì loại thiết bị này cĩ nhiều ưu điểm nổi trội như :Ngồi việc sử dụng để làm mát trung gian, bình cịn sử dụng để : + Tách dầu cho dịng mơi chất đầu đẩy máy nén cấp 1 ; + Tách lỏng cho mơi chất hút về máy nén cấp 2 ; + Quá lạnh lỏng trước khi tiết lưu vào bình giữ mức – tách lỏng nhằm giảm tổn thất tiết lưu. 3.4.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bình. Cấu tạo của bình trung gian như hình 12 bên dưới : Bình trung gian cĩ cấu tạo hình trụ, cĩ chân cao, bên trong bình bố trí ống xoắn làm lạnh dịch lỏng trước tiết lưu. Bình cĩ trang bị 02 van phao khống chế mức dịch, các van phao được nối vào ống gĩp 14 để lấy tín hiệu. Van phao phía trên V1 bảo vệ mức dịch cực đại của bình, nhằm ngăn ngừa hút lỏng về máy nén cao áp. Khi mức dịch trong bình dâng cao đạt mức cho phép van phao tác động đĩng van điện từ ngừng cấp dịch vào bình. Van phao dưới V2 khống chế mức dịch cực tiểu nhằm đảm bảo các ống xoắn luơn luơn ngập trong dịch lỏng. Khi mức dịch dưới hạ xuống thấp quá mức cho phép van phao V2 tác động mở van điện từ cấp dịch cho bình. Ngồi van phao bình cịn được trang bị van an tồn và đồng hồ áp suất lắp ở phía trên thân bình. Ga từ máy nén cấp 1 đến bình được dẫn sục vào trong khối lỏng cĩ nhiệt độ thấp và trao đổi nhiệt một cách nhanh chĩng. Phần cuối ống đẩy 2 người ta khoan nhiều lổ nhỏ để hơi sục ra xung quanh bình đều hơn. Phía trên thân bình cĩ các nĩn chắn cĩ tác dụng tách dầu và tách lỏng. Dịng lỏng tiết lưu hồ trộn với hơi quá nhiệt cuối quá trình nén cấp 1 trước khi đưa vào bình. Ống hút hơi về máy nén cấp 2 được bố trí nằm phía trên các nĩn chắn đảm bảo hơi hút về cấp nén cao áp là hơi bảo hịa khơ đã được tách dầu, tách lỏng. Hình 9 : Cấu tạo bình trung gian đặt đứng cĩ ống xoắn ruột gà. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 49 1 – Hơi hút về cấp nén cao áp ; 2 – Hơi từ đầu đẩy cấp nén hạ áp vào bình ; 3 – Tiết lưu vào bình ; 4 – Lớp cách nhiệt ; 5 – Nĩn 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 gĩp lắp va phao ; 15 - Ống lắp van an tồn và áp kế. 3.4.2 Tính tốn và chọn bình trung gian phù hợp cho hệ thống. Các thơng số ban đầu để tính tốn bình trung gian : - Nhiệt độ tại bình trung gian t6 = - 11,5oC ; - Nhiệt độ của R22 lỏng khi vào bình trung gian t5 = 20oC ; - Nhiệt độ quá lạnh mơi chất khi qua bình trung gian t8 = - 6,5oC ; - Cơng suất trao đổi nhiệt ở bình trung gian : Qtg = Qql + Qlm, Kw Trong đĩ : Qql – Cơng suất nhiệt quá lạnh mơi chất trước tiết lưu : Qql = m1 . ( h6 – h10 ) = 0,178 . (556,23 – 492) = 11,43 Kw ; Qlm – Cơng suất nhiệt làm mát trung gian : Qlm = m2 . (h2 – h4) = 0,221 . (725 – 700) = 5,525 Kw. Do đĩ cơng suất trao đổi nhiệt ở bình trung gian là : Qtg = Qql + Qlm = 11,43 + 5,525 =16,96 Kw 3.4.2.1 Xác định diện tích truyền nhiệt. Diện tích truyền nhiệt của bình trung gian được xác định như sau : tg tg F Q F q = ( trang 306 tài liệu 1) Với : Qtg = 16,96 Kw qF = 188,77 Kw/m2 – Mật độ dịng nhiệt của thiết bị ngưng tụ. Vậy : tgtg F Q F q = = 77,188 96,16 = 0,089 m2 3.4.2.2 Xác định đường kính trong Dt của bình: Dt = πω V4 , m Trong đĩ : V – Lưu lượng thể tích trong bình, bằng lưu lượng hút cấp 2, V = V2 = 0,07 m3/s ; Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 50 ω - Tốc độ mơi chất trong bình, chọn ω = 0,6 m/s ( trang 308 tài liệu 1) Đường kính trong của bình: Dt = πω V4 = 6,0.14,3 07,0.4 = 0,385 m 3.4.2.3 Xác định chiều dày thân bình. . 200. . tk t t cp tk P D C P δ ϕ δ= +− Trong đĩ: Ptk - áp suất thiết kế, Kg/cm2. Đối với bình trung gian Ptk = 16,5 Kg/cm2 = 1,65 MPa Dt - đường kính trong của bình Dt = 385 mm ϕ - hệ số bền mối hàn dọc thân bình, hàn hồ quang ϕ = 0,7 σcp - ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo bình, nhiệt độ thiết kế của bình là 40oC, ứng suất của thép CT3 ở 40oC là : σcp = 135 MPa ( Bảng 7.1 tài liệu 11) C: hệ số dự trữ , C = 2 ÷ 3 mm, chọn 2 mm. Vậy chiều dày thân bình là : δ t = 65,1135.7,0.200 385.65,1 − + 2 = 2,034 mm 3.1.2.3 Xác định chiều dày đáy bình. Chiều dày của đáy bình dạng elip hoặc bán cầu xác định theo cơng thức sau : . 2 . tk d cp P R Cδ δ ϕ= + Với :Ptk = 1,65 MPa R = 0,9 . Dt = 0,9 . 385 = 346,5 mm ;- bán kính cong của đáy hay nắp bình. Vậy chiều dày của đáy bình : Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 51 δ d = 65,1135.7,0.200 5,346.65,1 − + 2 = 2,03 mm . Chọn bình trung gian : Với : Qtg = 16,67 Kw ; Dt = 385 ; σt = 2,22 mm. Ta chọn bình trung gian Π C3 của Nga sản xuất với các thơng số kỹ thuật như sau : ( Bảng 8 – 19, tài liệu 2 ). Bình trung gian Kích thước, mm Diện tích bề mặt ống xoắn, m2 Thể tích bình, m3 Khối lượng, Kg D × S d H 40 Π C3 426×10 70 2390 1,75 0,22 330 3.5 Tính tốn lựa chọn bình tách lỏng : Ở sơ đồ nhiệt, trên đường hơi hút về máy nén cĩ bố trí bình tách lỏng 9. Bình tách lỏng sẽ tách các giọt hơi ẩm cịn lại trong dịng hơi trước khi về may nén, để ngăn ngừa hiện tượng ngập lỏng gây hư hỏng máy nén. Ở hệ thống này sử dụng bình tách lỏng hồi nhiệt, để ngồi việc tách lỏng cịn dùng mục đích quá lạnh lỏng trước tiết lưu để giảm tổn thất tiết lưu, tăng năng suất lạnh đồng thời nâng cao tác dụng tách lỏng. 3.5.1 Cấu tạo và ngyên lý tách lỏng của bình : Cấu tạo : Hình 10 :Cấu tạo của bình tách lỏng hồi nhiệt. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 52 1 – Ống hút về máy nén ; 2 – Ống hơi vào ; 3 – Nĩn chắn ; 4 – Lỏng vào ; 5 – Xả lỏng ; 6 – Lỗ tiết lưu dầu và lỏng ; 7 – Lỏng ra ; 8 – Ống hồi nhiệt. Nguyên lý làm việc : Dịng hơi mơi chất từ thiết bị bay hơi được hút vào ống hút 2 và đi về phía dưới các nĩn chắn 3. Ở phía dưới hơi trao đổi nhiệt với lỏng chuyển động trong ống xoắn, các giọt hơi ẩm cịn lại sẽ hĩa hơi và đảm bảo hơi ra khỏi bình tách lỏng sẽ cĩ độ quá nhiệt nhất định. Các nĩn chắn 3 được bố trí phía trên sẽ tiếp tục tách các giọt lỏng cịn lại khi dịng hơi chuyển động lên phía trên trong trường hợp các giọt ẩm chưa được hĩa hơi hết ở bên dưới. Ống hơi 1 hút về máy nén được uống cong xuống phía dưới đáy bình, ở đĩ cĩ khoang một lỗ nhỏ để hút dầu và lỏng đọng lại bên trong bình tách lỏng về. Việc hút này khơng gây ngập lỏng vì số lượng ít và lỏng đã bị hĩa hơi do tiết lưu khi đi qua lỗ nhỏ. Phần lỏng cịn lại ở đáy bình được đưa về tấm lắc cấp đơng qua ống xả lỏng 5. 3.5.2 Tính tốn chọn bình tách lỏng phù hợp cho hệ thống. 3.5.2.1 Xác định đường kính trong Dt của bình : Dt = 4 hV πω Trong đĩ : Vh – Lưu lượng thể tích dịng hơi đi qua bình, bằng lưu lượng hơi hút cấp 1, Vh = V1= 0,325 m3/s ; ω - Tốc độ của hơi mơi chất trong bình, tốc độ hơi đủ nhở để tách được các hạt lỏng, ω = 0,5 ÷ 1 m/s, chọn ω = 0,5 m/s ( trang 315 tài liệu 1) Đường kính trong của bình: Dt = 4 hV πω = 5,0.14,3 325,0.4 = 0,909 m 3.5.2.2 Xác định chiều dày thân bình. . 200. . tk t t cp tk P D C P δ ϕ δ= +− Trong đĩ: Ptk - áp suất thiết kế, Kg/cm2. Đối với bình trung gian Ptk = 16,5 Kg/cm2 = 1,65 MPa Dt - đường kính trong của bình Dt = 909 mm ϕ - hệ số bền mối hàn dọc thân bình, hàn hồ quang ϕ = 0,7 σcp - ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo bình, nhiệt độ thiết kế của bình là 50oC, ứng suất của thép CT3 ở 50oC là : σcp = 132 MPa . Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 53 C: hệ số dự trữ , C = 2 ÷ 3 mm, chọn 2 mm. Vậy chiều dày thân bình là : δ t = 65,1132.7,0.200 909.65,1 − + 2 = 2,08 mm 3.5.2.3 Xác định chiều dày đáy bình. Chiều dày của đáy bình dạng elip hoặc bán cầu xác định theo cơng thức sau : . 2 . tk d cp P R Cδ δ ϕ= + Với :Ptk = 1,65 MPa R = 0,9 . Dt = 0,9 . 909 = 818,1 mm ;- bán kính cong của đáy hay nắp bình. C = 3 mm ,- trị số bổ sung chiều dày với đáy cĩ khoét lỗ Vậy chiều dày của đáy bình : δ t = 65,1132.7,0.200 1,818.65,1 − + 2 = 2,07 mm . Chọn bình tách lỏng phù hợp cho hệ thống : Với đường kính trong : Dt = 909 mm ; chiều dày thân bình : σt = 2,04 mm ; chiều dày đáy bình : σd = 6,825 mm. Ta chọn bình 100-0 Ξ của Nga sản xuất với các thơng số kỹ thuật như sau : ( Bảng 7.4 tài liệu 5 ) Bình tách lỏng Kích thước, mm Khối lượng, Kg D × S Ống hơi d Lỏng vào d1 Lỏng ra d2 Chiều cao H 200-0 Ξ 1000 × 10 200 32 40 2815 946 3.6 Tính chọn bình giữ mức - tách lỏng. Để cung cấp và duy trì mức dịch luơn ngập ở các tấm lắc cấp đơng ta sử dụng bình chứa lỏng 13 ở sơ đồ nhiệt. Ngồi nhiệm vụ giữ mức dịch cho các tấm lắc cấp đơng, bình cịn cĩ chức năng tách lỏng hơi hút về máy nén. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 54 3.6.1 Cấu tạo và nguyên lý cấp dịch của bình. Hình 11 : Cấu tạo và nguyên lý cấp dịch của bình giữ mức tách lỏng. 1 - Tủ cấp đơng ; 2- bình giữ mức tách lỏng 3.6.2 Xác định thể tích bình và chọn bình chứa phù hợp cho hệ thống. Thể tích của bình được xác định như sau : Đối với chất lỏng đưa vào dàn lạnh từ trên xuống thì: V = 0,375 . Vl Trong đĩ: Vl là thể tích chứa của dàn lạnh, m3 Theo thiết kế thì dàn lạnh của tủ gồm 4 dàn lạnh quạt đối lưu cương bức mạnh. Với tổng thể tích chứa của dàn lạnh Vl là: Vl = 0,67 m3 Do đĩ thể tích của bình:V = 0,375 . Vl = 0,375 . 0,67 = 0,25 m3 Chọn bình chứa:V = 0,75 m3. Với các thơng số kỹ thuật như sau: Loại bình Kích thước, mm Dung tích m3 Khối lượng, Kg D ×S L H 0,75 PC 600 × 8 3000 500 0,75 430 Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 55 3.7. Chọn bình lọc – hút ẩm 5. 3.7.1 Sự cần thiết của bình lọc – hút ẩm. Bình lọc – hút ẩm 5 cĩ nhiệm vụ loại trừ các cặn bẩn cơ học và các tạp chất hố học đặt biệt nước và các axít ra khỏi vịng tuần hồn mơi chất lạnh, mục đích bảo vệ sự an tồn cho hệ thơng. Cặn bẩn cơ học cĩ thể là đất cát, gỉ sét, vẩy hàn, mạt kim loại. Các loại cặn bẩn này đặt biệt nguy hiểm cho máy nén khi chúng lọt vào xy lanh và các chi tiết chuyển động. Các cặn bẩn này cũng nguy hiểm đối với các van đặt biệt là van tiết lưu, chúng gây tắt bẩn. Các tạp chất hố học đặt biệt là ẩm và các axít tạo thành trong vịng tuần hồn cĩ thể làm han rỉ, ăn mào các chi tiết máy hơn nữa, nước cĩ thể đơng đá bịt kín van tiết lưu gây tắt ẩm. Do đĩ sử dụng phin lọc – hút ẩm là cần thiết. 3.7.2 Chọn bình lọc – hút ẩm. Cấu tạo của bình lọc – hút ẩm Hình 12: Cấu tạo của bình lọc – hút ẩm. 1 – Mơi chất vào; 2 – Mơi chất ra; 3 – Nắp; 4 – Các hạt xilicagen; 5 – Lị xo; 6 – Lưới lọc Phin lọc cĩ thân hình trụ bằng thép hàn bố trí đường vào và ra cho mơi chất. Một đầu hình trụ cĩ bối trí nắp để dễ dàng tháo phin ra vệ sinh , bên trong cĩ các hạt silicagel cĩ chức năng hút ẩm và lưới lọc được lị 5 ép chặt để lọc sạch bụi bẩn tạp chất. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 56 Chọn kích thước bình lọc: Kích thước của bình lọc – hút ẩm được chọn như sau:( Trang 303 tài liệu 5). Hình: 12.1 Kích thước của bình lọc – hút ẩm. 3.8.Các thiết bị đường ống của hệ thơng. Ngồi các thiết bị phụ đã tính chọn ở trên, theo thiết kế sơ đồ nhiệt ban đầu, cịn các thiết bị đường ống như: Kính xem ga 6, các van chặn, van 1 chiều, van điện từ ... 3.8.1 Kính xem ga. Sau bình lọc 5, ta bố tri kính xem ga 6 mục đích để quan sát dịng chảy của mơi chất, xem lưu lượng lỏng mơi chất và chất lượng của nĩ. + Báo hiệu đủ gas khi lỏng điền đầy ống, hầu như khơng nhận thấy chuyển động của lỏng. + Báo hiệu thiếu ga khi dịng ga bị sủi bọt mạnh. + Báo hiệu hết ga khi thấy xuất hiện các vệt dầu trên kính. Báo độ ẩm mơi chất qua sự biến màu trên tâm kính ga so sánh với màu trên chu vi kính, cụ thể: màu xanh: khơ; vàng: thận trọng cĩ lẫn ẩm; nâu:lọt ẩm nhiều cần xử lý.Báo hiệu hạt hút ẩm đã bị rã ra khi thấy ga ngã màu và bị vẫn đục. 3.8.1.2. Cấu tạo kính xem ga. Hình 13: Cấu tạo của kính xem ga. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 57 Cấu tạo ngồi của kính xem ga, loại lắp đặt bằng ren 4. Phần thân 1 cĩ dạng hình trụ trịn, phía trên cĩ lắp kính trịn 2 cĩ khả năng chịu áp lực và trong suốt để quan sát lỏng. Kính được áp lên phía trên nhờ lị xo 3 đặt bên trong. 3.8.2 Van một chiều: Ở sơ đồ nhiệt của hệ thống ta đã sử dụng 3 van một chiều, 2 van được lắp trên đường đẩy của máy nén cấp hạ áp và cao áp, một van sử dụng cho bơm nước giải nhiệt. Đối với van dùng cho đầu đẩy của máy nén, mục đích là tránh áp lực cao thường xuyên lên clape máy nén, tránh ngập lỏng ở trường hợp hệ thống ngừng hoạt động hơi mơi chất cịn lại trên đường ống đẩy cĩ thể ngưng tụ lại và chảy về đầu đẩy máy nén và khi máy nén hoạt động cĩ thể gây ngập lỏng. 3.8.3 Các van chặn. Theo sơ đồ nhiệt thì hệ thống đã sử dụng tất cả 48 van chặn bao gồm : Van chặn hút, chặn đẩy, van lắp trên bình chứa, van lắp trên máy nén, van chặn để tháo lắp thiết bị ...Hình 17 giới thiệu một số van chặn được sử dụng. Hình 14 : Các van chặn. 3.8. 4 Van điện từ. Ở sơ đồ nhiệt của hệ thống ta sử dụng 2 van điện từ:Van 10 đĩng mở tự động cấp dich để tiết lưu vào làm mát bình trung gian và van 12 đĩng mở tự động điều khiển cấp dịch vào bình giữ mức – tách lỏng. Van điện từ đĩng mở tự động là nhờ tín hiệu điện.Nguyên lý hoạt động như sau: Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 58 Van cĩ cấu tạo gồm cuộn dây và lõi sắt ( ti van )chuyển động được. Khi cấp điện cho cuộn dây tạo ra lực từ hút lõi sắt cho lỏng đi qua, cịn khi mất điện do tác dụng của trọng lực lõi sắt rơi xuống và đĩng lại. Hình 15: Van điện từ 3.9 Các thiết bị bảo vệ trong hệ thống. Ngồi rơle nhiệt bảo vệ quá tải được ở mạch điện, ở sơ đồ nhiệt cịn các thiết bị bảo vệ khác như rơle áp suất thấp( LP), rơ le áp suất dầu (OP), rơle áp suất cao ( HP), rơle áp suất trung gian ( MP)… 3.9.1 Rơle áp suất kép,( LP và HP) Rơle áp suất kép bao gồm rơle áp suất thấp và rơle áp suất cao được tổ hợp chung lại trong một vỏ thực hiện chức năng của cả hai rơle, ngắt điện cho máy nén khi áp suất cao vượt quá mức cho phép và khi áp suất thấp hạ xuống dươí mức cho phép. Khi máy nén hoạt động tín hiệu áp suất được dẫn vào các hộp xếp, được biến đổi thành độ co giản cơ khí và độ co giản cơ khí này tác động ngắt tiếp điểm điện. Đối với phía áp suất thấp, khi áp suất hút thấp dưới mức cài đặt rơle sẽ tác động ngừng động cơ máy nén. Đối với phía áp suất cao, khi áp suất cao vượt quá mức cài đặt rơle tác động ngừng động cơ máy nén, khắc phục sự cố nhấn reset để khởi động lại máy nén. Hình 16: Giới thiệu cấu tạo của rơle áp suất kép kiểu KP15 của Danfoss. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 59 1 – Vít đặt áp suất thấp ; 2 – Vít đặt vi sai ; 3 – Tay địn chính; 5 – Vít đặt áp suất cao; 7 – Lị xo chính; 8 – Lị xo vi sai; 9 – Hộp xếp dãn nở; 10 – Đầu nối áp suất thấp; 11 – Đầu nối áp suất cao; 12 – Tiếp điểm; 13 – Vít dấu dây điện; 15 – Lối luồn dây điện; 16 – Cơ cấu lật đĩng mở tiếp điểm nhanh và dứt khốt; 18 – tay địn. 3.9.2 Rơle áp suất thấp cấp nén cao áp hay rơle áp suất trung gian(MP). Rơle áp suất trung gian loại rơle hoạt động ở áp trung gian và ngắt mạch điện của máy nén khi áp suất giảm xuống quá mức cài đặt cho phép để bảo vệ máy nén. Hình 17: nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của role áp suất trung gian 1 – Vít cài đặt áp suất thấp; 2 – Vít đặt vi sai LP; 3 – Vấu đỡ; 4 – Tay địn chính; 7 – Lị xo chính;8 – Lị xo vi sai; 9 – Hộp xếp dãn nỡ; 10 – Đầu nối áp suất thấp; 11 – Lối luồng dây điện; 12 – Tiếp điểm;13 – Tay địn; 14 – Cơ cấu lật để đĩng mở tiếp điểm. 3.9.3 Rơle hiệu áp dầu, (OP). Rơle áp suất dầu hoạt động dựa vào hiệu áp giữa áp suất đầu đẩy của bơm dầu và áp suất cacte của máy nén. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 60 Hình 18 Giới thiệu cấu tạo rơle hiệu áp dầu ký hiệu RT55 của Danfoss 1 – Đầu nối với áp suất dầu bơi trơn; 2 – Đầu nối áp suất hút với cácte máy nén ; 3 – Đĩa đặt hiệu áp; 4 - Nút reset; 5 – Bộ phận thử nghiệm. Khi máy nén hoạt động thì rơle nhận tín hiệu áp suất cácte chuyển thành độ co giản hộp xếp LP, tín hiệu áp suất đầu đẩy bơm dầu được chuyển thành độ co giản hộp xếp OP, độ co giản tổng hợp của hai hộp xếp được chuyển thành cơ cấu ngắt tiếp điểm. Khi hiệu áp dầu giảm dứơi mất cho phép thì rơle tác động ngắt tiếp điểm điện ngừng động cơ máy nén, muốn hoạt động lại ta kiểm tra dầu bơi trơn rồi nhấn reset Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 61 Nguyên lý hoạt động • Khi nhấn khởi động ON: dàn lạnh chạy trước, 3 phút sau TIMER tác động,máy nén, bơm nước giải nhiệt và quạt tháp giải nhiệt hoạt động. • Khi Thermostat tác động: van điện từ ngưng cấp dịch cho dàn lạnh, đồng thời quạt dàn lạnh vẫn hoạt động, máy nén tiến hành hút kiệt. • Khi nhấn OFF: van điện từ đĩng, ngưng cấp dịch cho dàn lạnh, đồng thời quạt dàn lạnh ngưng hoạt động, máy nén tiến hành hút kiệt,đến khi áp suất hạ áp xuống dưới mức cài đặt thì hệ thống sẽ ngừng hoạt động hồn tồn. • Khi xảy ra sự cố (quá nhiệt hay áp cao ) thì tồn bộ hệ thộng sẽ ngừng hoạt ngay, đồng thời đèn báo sự cố Đ1, Đ2, Đ3, Đ4, hay Đ5 (tùy vào sự cố) sẽ sáng và cịi báo sẽ hú. • Khi dế quá trình xả băng: đồng hồ xả băng KKT sẽ tác động làm cho dàn lạnh và TIMER bị mất điện => ngưng hoạt động. Khi TIMER bị mất điện thì K1T sẽ mở ra, làm cho máy nén và bơm, quạt tháp giải nhiệt ngừng hoạt động. Đồng thời bơm nước xả băng hoạt động, quá trình xả băng diễn ra. Khi xả băng xong, nhiệt độ tăng cao vượt mức cài đặt của Rơle nhiệt độ cao F6 thì Rơle này sẽ tác động làm bơm nước xả băng dừng, hệ thống làm lại. —•—•― CHƯƠNGVI: VẬN HÀNH TỦ ĐƠNG GIĨ Nhiệm vụ vận hành máy là duy trì sự làm việc bình thường của hệ thống để đạt được các chế độ nhiệt độ và độ ẩm theo yêu cầu sử dụng, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, đồng thời phát hiện những hư hỏng, sự cố để khắc phục. 1.1 Chuẩn bị vận hành – Kiểm tra điện áp nguồn khơng được sai lệch định mức 5% : 360V < U < 400V – Kiểm tra bên ngồi máy nén và các thiết bị chuyển động xem cĩ vật gì gây trở Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 62 ngại sự làm việc bình thường của thiết bị khơng. – Kiểm tra số lượng và chất lượng dầu trong máy nén. Mức dầu thường phải chiếm 2/3 mắt kính quan sát. Mức dầu quá lớn và quá bé đều khơng tốt. – 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 cĩ đảm bảo yêu cầu kỹ thuật khơng. Nếu khơng đảm bảo thì phải bỏ để bố 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 đĩng mở của các van : + Các van thường đĩng : van xả đáy các bình, van nạp mơi chất, van by-pass, van xả khí khơng ngưng, van thu hồi dầu hoặc xả bỏ dầu, van đấu hồ các hệ thống. Riêng van chặn đường hút khi dừng máy thường phải đĩng và khi khởi động thì mở từ từ. + Tất cả các van cịn lại đều ở trạng thái mở. Đặc biệt lưu ý van đầu đẩy máy nén, van chặn của các thiết bị đo lường và bảo vệ phải luơn luơn mở. 1.2 Vận hành. 1.2.1 Mở máy. Mạch điện thiết kế cho hệ thống vận hành ở hai chế độ : Chế độ vận hành tự động (A) và chế độ vận hành bằng tay (M). Các bước vận hành tự động – Bật CB tổng của tủ điện động lực, CB của tất cả các thiết bị của hệ thống cần chạy. – Bật CB mạch điều khiển,bật các cơng tắc chạy các thiết bị sang vị trí A. Khi đĩ các thiết bị sẽ hoạt động theo một trình tự như mạch tức các van điện từ cấp dịch sẽ được mở ra sẵn sang cấp dịch.Quạt tháp và bơm nước sẽ hoạt động để cấp nước vào bình ngưg sau 3÷5 phút máy nén khởi động. – Từ từ mở van chặn hút của máy nén. Nếu mở nhanh cĩ thể gây ra ngập lỏng, mặt khác khi mở quá lớn dịng điện mơ tơ cao sẽ quá dịng, khơng tốt. – Lắng nghe tiếng nổ của máy, nếu cĩ tiếng gỏ bất thường, kèm sương bám nhiều ở đầu hút thì dừng máy ngay, coi chừng ngập lỏng. – Theo dỏi dịng điện máy nén. Dịng điện khơng được lớn quá so với qui định. Nếu dịng điện lớn quá thì đĩng van chặn hút lại hoặc thực hiện giảm tải bằng tay. Trong hệ thống 3 – 5 giây đầu mạch chạy sao, hệ thống luơn luơn được giảm tải. – Quan sát tình trạng bám tuyết trên carte máy nén. Tuyết khơng được bám lên phần thân máy quá nhiều. Nếu lớn quá thì đĩng van chặn hút lại và tiếp tục theo dỏi. – Tiếp tục mở van chặn hút cho đến khi mở hồn tồn nhưng dịng điện máy nén khơng lớn quá quy định, tuyết bám trên thân máy khơng nhiều thì quá trình khởi động đã xong. – Kiểm tra áp suất hệ thống: + áp suất ngưng tụ: R22 pk < 18,5 kG/cm2 + áp suất dầu pd = ph + (2÷3) kG/cm2 Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 63 – Ghi lại tồn bộ các thơng số hoạt động của hệ thống. Cứ 30 phút ghi 01 lần. Các số liệu bao gồm : Điện áp nguồn, dịng 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 thơng số vận hành thường ngày Các bước vận hành bằng tay (MANUAL) – Bật CB tổng của tủ điện động lực, CB của tất cả các thiết bị của hệ thống cần chạy. – Bật các cơng tắc để chạy các thiết bị như bơm, quạt tháp giải nhiệt sang vị trí M.Các thiết bị này sẽ được chạy trước. – Chuyển tất cả các cơng tắc sang M. – Nhấn nút ON cho máy nén hoạt động. – Mở từ từ van chặn hút và quan sát dịng điện máy nén nằm trong giới hạn cho phép. .– Sau khi đã mở hồn tồn van chặn hút, nhưng các thơng số như dịng điện, áp suất hút, độ bám tuyết bình thường thì tiến hành ghi lại các thơng số vận hành, cứ 30 phút ghi 01 lần. 1.2.2. Dừng máy: Dừng máy bình thường Hệ thống đang ở hoạt động ở chế độ tự động – Tắt tất cả các cơng tắc cấp dịch cho dàn lạnh, bình chứa hạ áp, bình trung gian. Khi áp suất ph < 50cmHg thì nhấn nút STOP để dừng máy. Sau khi máy đã ngừng hoạt động cĩ thể cho bơm giải nhiệt hoặc quạt dàn ngưng chạy thêm 5 phút để giải hết nhiệt cho dàn ngưng bằng cách bật cơng tắc chạy bơm, quạt sang vị trí M. – Ngắt aptomat của các thiết bị – Đĩng cửa tủ điện Hệ thống đang ở hoạt động ở chế độ bằng tay – Tắt tất cả các cơng tắc cấp dịch cho bình gữ mức tách lỏng, bình trung gian. – Khi áp suất ph < 50cmHg thì nhất nút STOP để dừng máy. – Bật các cơng tắc chạy bơm, quạt sang vị trí A để dừng chạy các thiết bị này. – Đĩng van chặn hút – Ngắt các aptomat của các thiết bị – Đĩng cửa tủ điện Dừng máy sự cố Khi cĩ sự cố khẩn cấp cần tiến hành ngay lập tức: – Nhất nút STOP của mạch dừng khẩn để dừng máy 2. Quy trình sử dụng tủ đơng giĩ. 2.1 Trước khi hoạt động. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 64 - Mở cửa kiểm tra sự sắp xếp bên trong tủ. - Kiểm tra mức nhớt của hệ thống bơm thủy lực. 2.2 Cho sản phẩm vào tủ. - Bật cơng tắc bơm thủy lực để nâng ben kéo các tấm lắc lên. - Để sản phẩm từ tấm lắc dưới trước và phải để đều lên hết bề mặt tấm lắc. - Sau khi sắp xếp sản phẩm vào tủ xong, hạ các tấm lắc xuống để sản phẩm tiếp xúc với hai mặt tấm lắc. - Khi sản phẩm đạt nhiệt độ yêu cầu thì nâng tấm lắc lên lấy sản phẩm ra, khơng được dùng vật cứng, nhọn để cậy sản phẩm khi bị đơng cứng, vào và ra hàng phải nhanh gọn. 2.3 Vệ sinh tủ. Sau 3 đến 4 mẻ cấp đơng, phải rửa tủ 1lần để đảm bảo lớp tuyết khơng bám dày lên bề mặt tấm lắc làm giảm khả năng trao đổi nhiệt. Rửa tủ bằng cách dùng vịi nước xịt nhanh vào bề mặt các tấm lắc để tuyết tan ra. —•—•— KẾT LUẬN Sau thời gian thực hiện đề tài, nhĩm đã hồn thành nhờ đã vận dụng được những kiến thức thức đã học,và qua đề tài này cũng đã giúp nhĩm được nhiều kiến thức bổ ích, giúp củng cố thêm kiến thức đã học làm hành trang cho cơng vệc sau này. Sau đề tài này nhĩm rút ra một số nhận xét: - Ưu điểm của đề tài: Đã vận dụng được kiến thức về các mơn học như kỹ thật lạnh, kỹ thuật nhiệt, xây dựng trạm lạnh …để tính tốn xây dựng hệ thống, chọn thiết bị, hồn thành đề tài, nắm bắt được một số kiến thức về kĩ thuật chế biến bảo quản thủy hải sản xuất khẩu. - Nhược điểm của đề tài: Việc tính tốn cịn mang tính lý thuyết, chọn thiết bị cịn phụ thuộc vào sách, chưa xác với thực tế. Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 65 PHỤ LỤC Đồ thị lopP-h của R22 Khoa Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Hệ thống máy và thiết bị lạnh – PGS.TS Đinh Văn Thuận, Võ Chí Chính 2. Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – PGS.TS Nguyễn Đức Lợi 3. Kỹ thuật lạnh cơ sở – PGS.TS Nguyễn Đức Lợi , PGS.TSPhạm Văn Tuỳ 4. Kỹ thuật lạnh ứng dụng – PGS.TS Nguyễn Đức Lợi , PGS.TSPhạm Văn Tuỳ 5. Máy lạnh – Trần Thanh Kỳ 6. Kỹ thuật nhiệt – PGS.TS Bùi Hải, PGS.TS Trần Thế Sơn 7. Truyền nhiệt và tính tốn thiết bị trao đổi nhệt – Hồng Đình Tín 8. Các quá trình, thiết bị trong cơng nghệ hĩa học và thực phẩm – Cơng nghệ lạnh. Trần Đức Ba, Nguyễn Tấn Dũng, Lê Văn Tám,Trần Ngọc Hào,Lê Phước Hùng,Trịnh Văn Chơn, Lê Thanh Minh 9. Cơng nghệ lạnh thủy sản – Trần Đức Ba, Nguyễn Văn Tài 10. Mơi chất lạnh - Nguyễn Đức Lợi , Phạm Văn Tuỳ 11. Bài tập kỹ thuật lạnh – Nguyễn Đức Lợi , Phạm Văn Tuỳ 12. Tự động hĩa hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi