Chương 2: Tổng quan về tủ đông tiếp xúc. – Tài liệu text

Tủ đông tiếp xúc

2000 kg/mẻ trở lên, người ta sử dụng các tấm lắc lớn, có kích thước là

2400L×1250W×22D (mm). Sản phẩm cấp đông được đặt trong các khay cấp đông sau đó

đặt trực tiếp lên các tấm lắc hoặc lên các mâm cấp đông, mỗi mâm có 4 khay. Đặt trực

tiếp khay lên các tấm lắc tốt hơn khi có khay vì hạn chế được nhiệt trở dẫn nhiệt.

Ben thủy lực nâng hạ các tấm lắc trên tủ cấp đông. Pitong và cần dẫn ben thủy lực

làm bằng thép không rỉ đảm bảo yêu cầu vệ sinh. Hệ thống có bộ phân phối dầu cho

truyền động bơm thủy lực. Khi cấp đông ben thủy lực ép các tấm lắc để cho các khay tiếp

xúc 2 mặt với tấm lắc. Quá trình trao đổi nhiệt là nhờ dẫn nhiệt.

Hình: Cấu tạo ben thủy lực

1 – dàn lạnh

2 – mặt trên của tủ

3 – thùng chứa dầu

4 – động cơ điện

5 – bơm dầu

6 – đồng hồ áp lực

7 – van 4 ngã

8 – van ổn áp

9 – khoang dầu

10 – piston của ben thủy lực

11 – cần nâng, hạ các tấm lắc

12 – xi lanh của ben thủy lực

Phía trên bên trong tủ là

cùm ben vừa là giá nâng các

tấm lắc không di chuển qua

lại khi chuyển động, trên mỗi

tấm lắc có gắn các tấm định hướng, các tấm này luôn tựa lên thanh định hướng trong

quá trình chuyển động. Bên trong tủ còn có ống góp cấp lỏng và hơi ra. Do các tấm lắc

luôn di chuyển nên đường ống môi chất nối từ các ống góp vào các tấm lắc là các ống nối

mềm bằng cao su chịu áp lực cao, bên ngoài có lớp inox bảo vệ. Tấm lắc trao đổi nhiệt làm

từ nhôm đúc có độ bền cơ học và chống ăn mòn cao, tiếp xúc 2 mặt. Tủ có trang bị nhiệt

kế để theo dõi nhiệt độ bên trong tủ trong quá trình vận hành. Trong các tấm lắc chứa

ngập dịch lỏng ở nhiệt độ âm sâu −40 ÷ −45oC.

Trên tủ cấp đông người ta đặt bình trống tràn, hệ thống máy nén thủy lực của ben và

nhiều thiết bị phụ khác.

Thông số kỹ thuật của tủ như sau:

−

−

Kiểu cấp đông: Tiếp xúc trực tiếp 2 mặt.

Sản phẩm cấp đông: Thịt, thủy sản các loại.

Trang 24

−

−

−

−

+

+

+

−

−

−

1.1.2.

Tủ đông tiếp xúc

Nhiệt độ sản phẩm đầu vào: 10oC÷12oC.

Nhiệt độ trung bình sản phẩm sau cấp đông: -18oC

Nhiệt độ tâm sản phẩm sau cấp đông: -12oC

Thời gian cấp đông:

Cấp dịch từ bình trống tràn: 4÷6 giờ.

Cấp dịch bằng bơm: 1,5÷2,5 giờ.

Cấp dịch bằng tiết lưu trực tiếp: 7-9 giờ.

Khay cấp đông: Loại 2 kg

Nhiệt độ châm nước: 3÷6oC.

Môi chất lạnh NH3/R22.

Phân loại.

Theo nguyên lý cấp dịch, hệ thống lạnh tủ cấp đông tiếp xúc có thể chia ra làm các

dạng sau:

−

Cấp dịch từ bình trống tràn (có chức năng giống bình giữ mức-tách lỏng). Với tủ cấp dịch

dạng này, dịch lỏng chuyển dịch dần vào các tấm lắc nhờ chênh lệch cột áp thủy tĩnh, nên

−

tốc độ chuyển động chậm và thời gian cấp đông lâu 4÷6 giờ/mẻ.

Cấp dịch nhờ bơm dịch. Môi chất lỏng chuyển động vào các tấm lắc dưới dạng cưỡng bức

do bơm tạo ra nên tốc độ chuyển động lớn, thời gian cấp đông giảm còn 1h30 đến 2h30

−

phút/mẻ. Hiện nay người ta thường sử dụng cấp dịch dạng này.

Ngoài các tủ cấp đông sử dụng các phương pháp cấp dịch nêu trên, vẫn còn có dạng tủ

cấp đông cấp dịch bằng tiết lưu trực tiếp. Trong trường hợp này, môi chất bên trong các

tấm lắc ở dạng hơi bão hòa ẩm nên hiệu quả truyền nhiệt không cao, khả năng làm lạnh

kém, thời gian cấp đông kéo dài.

1.2.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống lạnh.

1.2.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt đông của tủ cấp đông cấp dịch từ bình trống tràn.

Ta có 2 sơ đồ nguyên lý tủ cấp đông tiếp xúc sử dụng môi chất NH 3 và R22 cấp dịch từ

−

bình trống tràn.

Sơ nguyên lý tủ cấp đông tiếp xúc sử dụng môi chất NH3.

Trang 25

Tủ đông tiếp xúc

Hình: Sơ nguyên lý tủ cấp đông tiếp xúc sử dụng môi chất NH3

−

Sơ nguyên lý tủ cấp đông tiếp xúc sử dụng môi chất R22.

Hình: Sơ nguyên lý tủ cấp đông tiếp xúc sử dụng môi chất R22

Nguyên lý cấp dịch dựa trên cột áp thủy tĩnh.

Theo 2 sơ đồ này, môi chất được tiết lưu vào một bình gọi là bình trống tràn. Bình

trống tràn thực chất là bình giữ nước – tách lỏng, có 2 nhiệm vụ:

− Chứa dịch ở nhiệt độ thấp để cấp cho các tấm lắc. Bình phải đảm bảo duy trì trong các

−

tấm lắc luôn luôn ngập đầy dịch lỏng, như vậy hiệu quả trao đổi nhiệt khá cao.

Tách lỏng môi chất hút về máy nén, tránh không gây ngập lỏng máy nén. Để đảm bảo

không hút lỏng về máy nén trên bình trống tràn có trang bị van phao duy trì mức lỏng,

khi mức lỏng vượt quá mức cho phép thì van phao tác động ngắt điện van điện từ cấp

dịch vào bình trống tràn. Ngoài ra trong bình còn có thể có các tấm chắn đóng vai trò như

các nón chắn trong bình tách lỏng để tránh hút ẩm về máy nén.

Trang 26

Tủ đông tiếp xúc

Van tiết lưu sử dụng cho bình trung gian và bình trống tràn trong hệ thống này là

van tiết lưu tay.

Về môi chất lạnh, có thể sử dụng R 22 hoặc NH3, ngày nay người ta có thiện hướng sử

dụng NH3 vì R22 là hợp chất HCFCs sẽ bị cấm do phá hủy tầng ozon và gây hiệu ứng nhà

kính trong tương lai.

Tủ cấp đông tiếp xúc là một trong những thiết bị không thể thiếu được của nhà máy

chế biến thủy sản và thực phẩm xuất khẩu.

Tủ cấp đông hoạt động theo nguyên lý cấp dịch từ bình trống tràn, trước đây sử dụng

rất rộng rãi do hệ thống thiết bị đơn giản, dễ vận hành, chi phí đầu tư ít hơn so với cấp

dịch bằng bơm nhưng do tốc độ môi chất chuyển động bên trong các tấm lắc chậm nên

thời gian cấp đông tương đối dài từ 4÷6 giờ/mẻ.

Hiện nay, trước yêu cầu về vệ sinh thực phẩm đòi hỏi phải hạn chế thời gian cấp đông

nên người ta ít sử dụng sơ đồ kiểu này, mà chuyển sang sử dụng sơ đồ cấp dịch bằng

bơm.

1.2.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của tủ cấp đông cấp dịch nhờ bơm.

Hình: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của tủ cấp đông cấp dịch nhờ bơm

Trên hình là sơ đồ nguyên lý hệ thống tủ đông tiếp xúc sử dụng bơm cấp dịch. Theo sơ

đồ này, dịch lỏng được bơm bơm thẳng vào các tấm lắc nên tốc độ chuyển động bên trong

rất cao, hiệu quả truyền nhiệt tăng lên rõ rệt, do đó giảm đáng kể thời gian cấp đông.

Thời gian cấp đông chỉ còn khoảng 1 giờ 30’ ÷ 2 giờ 30’.

Tuy nhiên hệ thống bắt buộc phải trang bị bình chứa hạ áp. Bình chứa hạ áp đóng vai

−

−

trò rất quan trọng, cụ thể:

Chứa dịch để cung cấp ổn định cho bơm hoạt động.

Đảm nhiệm chức năng tách lỏng: Do dịch chuyển đông qua các tấm lắc là cưỡng bức nên

ở đầu ra các tấm lắc vẫn còn một lượng lớn lỏng chưa bay hơi, nếu đưa trực tiếp về đầu

Trang 27

Tủ đông tiếp xúc

hút máy nén sẽ rất nguy hiểm, đưa vào các bình tách lỏng nhỏ thì không có khả năng tách

hết vì lượng lỏng quá lớn. Vì thế chỉ có bình chứa hạ áp mới có khả năng tách hết lượng

lỏng này.

Bình chứa hạ áp có dung tích khá lớn, tương đương bình chứa cao áp, được bọc cách

nhiệt polyurethan dày khoảng 200mm, bên ngoài bọc inox thẩm mỹ. Bình được bảo vệ

bằng: 03 van phao, van an toàn. Nhiệm vụ của các van phao như sau:

−

Van phao trên cùng, bảo vệ mức dịch cực đại, ngăn ngừa hút lỏng về máy nén. Khi mức

dịch trong bình đạt đến mức cực đại, van phao này tác động đóng van điện tử từ cấp dịch

vào bình trống tràn.

− Van phao giữa, bảo vệ mức dịch trung bình, tác động mở van điện từ cấp dịch cho bình.

− Van phao dưới cùng bảo vệ mức dịch thấp, đây là mức dịch sự cố. Khi dịch lỏng quá thấp,

sẽ tác động dừng bơm, tránh bơm làm việc không có dịch.

Bình trung gian kiểu đặt đứng của tủ cấp đông được bảo vệ bằng 02 van phao, 01

van an toàn. Nhiệm vụ của các van phao như sau:

−

Van phao trên, bảo vệ mức lỏng cực đại, ngăn ngừa hút ẩm về máy nén cao áp. Khi mức

−

lỏng dâng lên cao, van phao sẽ tác động đóng van điện từ cấp dịch vào bình.

Van phao dưới, bảo vệ mức dịch cực tiểu: Khi mức dịch trong bình quá thấp, không đủ

ngập ống xoắn ruột gà, nên hiệu quả làm lạnh ống xoắn kém, trong trường hợp này van

phao sẽ tác động mở van điện từ cấp dịch cho bình.

II. Sơ lược các thiết bị trong hệ thống cấp đông bằng tủ đông tiếp xúc.

2.1.1. Bình trống tràn.

Bình trống tràn về thực chất là bình giữ mức – tách lỏng được sử dụng để giữ mức

dịch trong các tấm lắc và tách lỏng môi chấ về máy nén.

Bình có cấu tạo dạng trụ, đặt nằm ngang, phía dưới có ống lỏng ra để đến các tấm lắc

và ống hơi từ các tấm lắc vào bình. Ống hơi vào bình được đưa lên phía trên bề mặt

thoáng của lỏng trong bình để tạo nên vòng tuần hoàn tự nhiên của môi chất lạnh lỏng.

Ống hơi ra bình về máy nén được uốn cong và bố trí 01 đoạn nằm ngang dọc phía trên

khoang hơi thân bình. Trên đoạn nằm ngang đó người ta khoan các lổ nhỏ Φ10 để hút

hơi phần trên của ống nhằm tránh hút ẩm. Ống cấp dịch sục vào cột lỏng để quá lạnh khối

lỏng trong bình một cách nhanh chóng. Bình thường trang bị 01 van phao nhằm khống

chế mức dịch cực đại bảo vệ máy nén khỏi bị hút ẩm. Khi lắp đặt, bình trống tràn được

lắp ở ngay trên nóc tủ vừa thuận lợi lắp đặt vừa dễ đi vào đường ống.

Trang 28

Tủ đông tiếp xúc

Hình: Cấu tạo bình trống tràn.

2.1.2. Máy nén.

Năng suất lạnh nằm trong khoảng 7,5 – 40 kW, máy nén thích hợp nhất để sử dụng là

máy nén piston kiểu nửa kín, trong một số trường hợp công suất nhỏ có thể sử dụng máy

nén kiểu kín.

Cấu tạo của máy nén piston kiểu nửa kín. Hiện nay có hai chủng máy nén nửa kín

được sử dụng rất phổ biến ở nước ta là máy lạnh COPELAND (Mỹ) và Biitzer (Đức).

Trang 29

Tủ đông tiếp xúc

Hình: Máy nén nửa kín.

Máy nén thường được sử dụng là máy nén piston một cấp kiểu hở hoặc nửa kín. Máy

nén COPELAND công suất nhỏ và trung bình là loại máy nén piston kiểu nửa kín. Máy nén

piston kiểu nửa kín của COPELAND có hai loại cổ điển và kiểu đĩa. Máy nén kiểu đĩa có

van kiểu đĩa làm tăng năng suất đến 25% và tiết kiện chi phí năng lượng 16%. Trên hình

là cơ cấu van đĩa làm giảm thể tích chết và làm tăng năng suất hút thực của máy nén.

Hình: Cơ cấu van đĩa làm giảm thể tích chết.

Đối với hệ thống lạnh có công suất nhỏ có thể chọn máy lạnh ghép sẵn của các hãng,

cụm máy lạnh như vậy gồm có đầy đủ tất cả các thiết bị ngoại trừ dàn lạnh. Có thể gọi là

cụm máy lạnh dàn nhưng gồm 2 loại, hoạt động ở 2 chế độ nhiệt khác nhau: Chế độ nhiệt

trung bình và lạnh sâu. Đối với các tổ máy công suất nhỏ người ta thường chỉ thiết kế

Trang 30

Tủ đông tiếp xúc

dùng freon. Do đó sử dụng cho kho lạnh rất phù hợp, không sợ môi chất rò rỉ ảnh hưởng

đến chất lượng sản phẩm.

Đối với hệ thống lạnh công suất lớn có thể sử dụng máy nén trục vít. Máy nén trục vít

có ưu điểm là có độ bền cao và ít rung động do môi chất tuần hoàn liên tục. Dưới đây

trình bày hình dạng bên ngoài của máy nén trục vít chủng loại SP1 của hãng GRASSO

(Đức).

Hình: Máy nén trục vít Grasso (Đức)

2.1.3. Thiết bị trung gian.

Công dụng chính của bình trung gian là để làm mát trung gian giữa các cấp nén trong

hệ thống lạnh máy nén nhiều cấp.

Thiết bị làm mát trung gian trong các hệ thống lạnh gồm có 3 dạng chủ yếu sau:

−

−

−

Bình trung gian kiểu đặt đứng có ống xoắn ruột gà sử dụng cho NH 3 và frêôn .

Bình trung gian nằm ngang sử dụng cho Frêôn.

Bình trung gian kiểu tấm bản

Bình trung gian có ống xoắn ruột gà ngoài việc sử dụng để làm mát trung gian, bình có

có thể sử dụng để:

−

−

−

Tách dầu cho dòng gas đầu đẩy máy nén cấp 1.

Tách lỏng cho ga hút về máy nén cấp 2 .

Quá lạnh lỏng trước khi tiết lưu vào dàn lạnh nhằm giảm tổn thất tiết lưu.

Trang 31

Tủ đông tiếp xúc

2.3.1. Bình trung gian đặt đứng có ống xoắn ruột gà:

Hình : Bình trung gian đặt đứng.

Bình trung gian có cấu tạo hình trụ, có chân cao, bên trong bình bố trí ống xoắn làm

lạnh dịch lỏng trước tiết lưu. Bình có trang bị 02 van phao khống chế mức dịch, các van

phao được nối vào ống góp 14 để lấy tín hiệu. Van phao phía trên V 1 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 đóng van điện từ ngừng cấp dịch vào bình. Van

phao dưới V2 khống chế mức dịch cực tiểu nhằm đảm bảo các ống xoắn luôn luôn ngập

trong dịch lỏng. Khi mức dịch dưới hạ xuống thấp quá mức cho phép van phao V 2 tác động

Trang 32

Tủ đông tiếp xúc

mở van điện từ cấp dịch cho bình. Ngoài van phao bình còn được trang bị van an toàn 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 có nhiệt độ thấp và

trao đổi nhiệt một cách nhanh chóng. Phần cuối ống đẩy 2 người ta khoan nhiều lổ nhỏ để

hơi sục ra xung quanh bình đều hơn. Phía trên thân bình có các nón chắn có tác dụng như

những nón chắn trong các bình tách dầu và tách lỏng. Dòng lỏng tiết lưu hoà 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 nón chắn. Bình trung gian được bọc cách nhiệt, bên ngoài

cùng bọc tôn bảo vệ.

2.3.2. Bình trung gian kiểu nằm ngang.

Các máy lạnh frêôn của hãng MYCOM thường sử dụng bình trung gian kiểu nằm

ngang. Cấu tạo bình trung gian kiểu nằm ngang tương đối giống bình ngưng tụ, gồm:

Thân hình trụ, hai đầu có các mặt sàng, bên trong là các ống trao đổi nhiệt. Nguyên lý làm

việc tương tự như bình trung gian kiểu ống xoắn ruột gà. Môi chất lạnh lỏng từ bình chứa

cao áp đến được đưa vào không gian giữa các ống trao đổi nhiệt và thân bình. Bên trong

bình, môi chất lỏng chuyển động theo đường zichzac nhờ các tấm ngăn. Hơi quá nhiệt từ

máy nén cấp 1 đến, sau khi hoà trộn với dòng hơi sau tiết lưu đi vào bên trong các ống trao

đổi nhiệt theo hướng ngược chiều so với dịch lỏng.

Hình: Bình trung gian nằm ngang.

Trang 33

Tủ đông tiếp xúc

Bình trung gian kiểu nằm ngang có kích thước không lớn, nên thường không trang bị

các thiết bị bảo vệ như van phao, van an toàn và đồng hồ áp suất. Bình trung gian kiểu

nằm ngang được sử dụng để làm mát trung gian hơi nén cấp 1 và quá lạnh lỏng trước tiết

lưu vào dàn lạnh. Sử dụng bình trung gian kiểu nằm ngang có hiệu quả giải nhiệt rất tốt,

nhưng chi phí rẻ hơn so với bình trung gian kiểu đặt đứng vì cấu tạo nhỏ gọn, ít trang thiết

bị đi kèm. Bình trung gian kiểu nằm ngang cũng được bọc cách nhiệt dày khoảng 50 ÷ 75

mm, bên ngoài bọc inox hoặc tôn để bảo vệ.

2.1.4. Bình tách dầu.

Các máy lạnh khi làm việc cần phải tiến hành bôi trơn các chi tiết chuyển động nhằm

giảm ma sát, tăng tuổi thọ thiết bị. Trong quá trình máy nén làm việc dầu thường bị cuốn

theo môi chất lạnh. Việc dầu bị cuốn theo môi chất lạnh có thể gây ra các hiện tượng:

−

−

Máy nén thiếu dầu, chế độ bôi trơn không tốt nên chóng hư hỏng.

Dầu sau khi theo môi chất lạnh sẽ đọng bám ở các thiết bị trao đổi nhiệt như thiết bị

ngưng tụ, thiết bị bay hơi làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt, ảnh hưởng chung đến chế độ

làm việc của toàn hệ thống.

Để tách lượng dầu bị cuốn theo dòng môi chất khi máy nén làm việc, ngay trên đầu ra

đường đẩy của máy nén người ta bố trí bình tách dầu. Lượng dầu được tách ra sẽ được hồi

lại máy nén hoặc đưa về bình thu hồi dầu.

2.4.1.

Nguyên lý làm việc.

Nhằm đảm bảo tách triệt để dầu bị cuốm theo môi chất lạnh, bình tách dầu được thiết

kế theo nhiều nguyên lý tách dầu như sau:

−

Giảm đột ngột tốc độ dòng gas từ tốc độ cao (khoảng 18÷25 m/s) xuống tốc độ thấp

−

0,5÷1,0 m/s. Khi giảm tốc độ đột ngột các giọt dầu mất động năng và rơi xuống.

Thay đổi hướng chuyển động của dòng môi chất một cách đột ngột. Dòng môi chất đưa vào

bình không theo phương thẳng mà thường đưa ngoặc theo những góc nhất định.

− Dùng các tấm chắn hoặc khối đệm để ngăn các giọt dầu. Khi dòng môi chất chuyển động va

vào các vách chắn, khối đệm các giọt dầu bị mất động năng và rơi xuống.

− Làm mát dòng môi chất xuống 50 ÷ 60 0C bằng ống xoắn trao đổi nhiệt đặt bên trong bình

tách dầu.

− Sục hơi nén có lẫn dầu vào môi chất lạnh ở trạng thái lỏng.

2.4.2.

Phạm vi sử dụng.

Trang 34

Source: https://dvn.com.vn
Category: Điện Lạnh