Tài liệu thiết kế hệ thống lạnh, chương 5 doc

C C H H Ư Ư Ơ Ơ N N G G V V T T Í Í N N H H T T O O Á Á N N C C Â Â N N B B Ằ Ằ N N G G N N H H I I Ệ Ệ T T Mục đích là xác định các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài đi vào các buồng lạnh. Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó lại môi trường nóng. Đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bên ngoài. Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định theo biểu thức Q = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 , W (TL1 trang 75) Trong đó : Q 1 : Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che. Q 2 : Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý. Q 3 : Dòng nhiệt tổn thất do thông gió buồng lạnh : Q 3 = 0. Q 4 : Dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành. Q 5 : Dòng nhiệt khi sản phẩm toả ra khi sản phẩm hô hấp : Q 5 = 0. Đặc điểm của dòng nhiệt là chúng thay đổi liên tục theo thời gian. Do vậy năng suất lạnh của hệ thống được thiết kế theo phụ tải nhiệt lớn nhất Q max ta ghi nh ận ở thời điểm nào đó trong cả năm 5.1.Tính nhiệt cho tủ đông tiếp xúc 1000Kg/mẻ 5.1.1.Dòng nhiệt tổn thất ra môi trường bên ngoài Q 1 =Q 11 +Q 12 (KW) (TL1 trang 77) Trong đó : Q 11 : Dòng nhiệt qua tường , trần , nền do chênh lệch nhiệt độ Q 12 : Dòng nhiệt qua tường , trần do bức xạ mặt trời *Tính Q 11 : Q 11 =k t F.(t 1 -t 2 ) (KW) (TL1 trang 77) Trong đó k t :Hệ số truyền nhiệt thực tế qua kết cấu bao che đã xác định ở chương 4 F :Diện tích bề mặt của kết cấu bao che t 1 :Nhiệt độ bên ngoài phòng t =25C t 2 : nhiệt độ bên trong phòng t 2 =-35C Theo các ph ần tính toán trước ta có : k t =0,162W/m 2 .K F NTRT ,, =2(3,3+1,8).1,8+2.3,3.1,8=30,24m 2 Q 11 =k t F.(t 1 -t 2 )=0,162.30,24.(25+35)=293,9 (W) Q 11 =0,29(KW) * Tính Q 12 : Do tủ đặt trong nên không bị bức xạ mặt trời Q 12 =0 V ậy Q 1 =0,29(KW) 5.1.2. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra Q 2 =Q sp2 +Q bb2 (TL1 trang 78) Trong đó : Q sp2 : Lượng nhiệt cấp cho sản phẩm Q bb2 : Lượng nhiệt cấp cho bao bì 5.1.2.1.Lượng nhiệt cấp cho sản phẩm Q sp2 =G sp2 .(i sp -i sp )/ Với i sp : Entanpi của sản phẩm trước khi gia lạnh i sp : Entanpi của sản phẩm sau khi gia lạnh Tra bảng (4-2) trang 81 TL1 ta có i  sp =314,4KJ/Kg i  sp =5,0 KJ/Kg  : thời gian cấp đông  =2h G sp2 =1000kg :khối lượng sản phẩm Vậy Q sp2 = 97,42 3600 . 2 )54,314.(1000   (KW) 5.1.2.2.Lượng nhiệt cấp cho bao bì Lượng nhiệt cấp cho bao bì bao gồm các tấm plate và các khay nhôm Q bb2 =(M khay .C Al +M plate . C Al )(t-t)/ Với t : nhiệt độ trước khi làm lạnh của bao bì 15C t  : nhiệt độ sau khi làm lạnh của bao bì -18C C Al =0,22kcal=0,921kj/kg :Nhiệt dung riêng của nhôm =2670 kg/m 3 Khối lượng riêng của nhôm M plate =V plate . Mà V plate =2,2.1,25.0,022m 3  M plate =11.(2,2.1,25.0,022).2670=1776,8kg S ố khay trên 1 tấm plate là 36 khay mỗi khay 2 kg M khay =V khay .  V khay =0,29.0,21.0,06.0,5=1,827.10 -3 m 3  M khay =1,827.10 -3 .2670=4,87kg Do đó lượng nhiệt cấp cho bao bì : Q bb2 =(4,87.0,921+1776,8.0,921)(15+18)/2.3600 Q bb2 =7,52(KW) V ậy lượng nhiệt cấp cho bao bì và sản phẩm là : Q 2 = Q sp2 + Q bb2 = 42,97+7,52=50,5(KW) 5.1.3.Tổn thất nhiệt do thông gió Tủ đông tiếp xúc không có thông gió nên Q 3 =0 5.1.4.Tổn thất do vận hành Q 4 =Q 41 +Q 42 +Q 43 +Q 44 (KW) (TL1 trang 87) 5.1.4.1.Tổn thất do chiếu sáng tủ Q 41 =0 5.1.4.2. Dòng nhiệt do người toả ra Q 42 =0 5.1.4.3.Dòng nhiệt do các động cơ điện Q 43 =0 5.1.4.4.Dòng nhiệt do mở cửa Q 44 =B.F (W) B : dòng nhi ệt tổn thất khi mở cửa Tra bảng (4-4)TL1  B=32W/m 2 F : Diện tích nền tủ F=1,8.3,3=5,94m 2  Q 44 =32.5,94=0,19(KW) V ậy Q 4 =0,19(KW) 5.1.5.Xác định tải nhiệt cho thiết bị và cho máy nén 5.1.5.1. Xác định tải nhiệt cho thiết bị Tải nhiệt cho thiết bị nhằm mục đích để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết cho thiết bị bay hơi. Để đảm bảo được nhiệt trong buồng ở những điều kiện bất lợi nhất, người ta phải tính toán tải nhiệt cho thiết bị l à tổng các giá trị thành phần có giá trị cao nhất. Q = Q 1 + Q 2 + Q 4 , KW  Q = 0,29+50,5+0,19 = 50,98K W 5.1.5.2. Xác định tải nhiệt cho máy nén Q MN = 80%Q 1 + 100%Q 2 + 75%Q 4  Q MN = 0,8.0,29 + 50,5 + 0,75.0,19 = 50,8(KW) 5.1.5.3Năng suất lạnh của máy nén : được xác định theo biểu thức (4-24)TL1 b Qk Q MN   0 , W Trong đó: k = 1,1 Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh b= 0,9: Hệ số thời gian làm việc. Q MN : Tổng tải nhiệt của máy nén đối với một nhiệt độ bay hơi.  9,0 8,50.1,1 o Q 62,1 KW 5.2.Tính nhiệt cho tủ cấp đông gió 250 Kg/mẻ 5.2.1.Dòng nhiệt tổn thất ra môi trường bên ngoài Q 1 =Q 11 +Q 12 (KW) (TL1 trang 77) Trong đó : Q 11 : Dòng nhiệt qua tường , trần , nền do chênh lệch nhiệt độ Q 12 : Dòng nhiệt qua tường , trần do bức xạ mặt trời *Tính Q 11 : Q 11 =k t F.(t 1 -t 2 ) (KW) (TL1 trang 77) Trong đó k t :Hệ số truyền nhiệt thực tế qua kết cấu bao che đã xác định ở chương 4 F :Diện tích bề mặt của kết cấu bao che t 1 :Nhiệt độ bên ngoài phòng t =25C t 2 : nhiệt độ bên trong phòng t 2 =-35C Theo các ph ần tính toán trước ta có : k t =0,162W/m 2 .K F NTRT ,, =2(5,6+2,2).2,4+2.5,6.2,2=62,08m 2 Q 11 =k t F.(t 1 -t 2 )=0,162.62,08.(25+35)=603,4 (W) Q 11 =0,6(KW) *Tính Q 12 : Do tủ đặt trong nên không bị bức xạ mặt trời Q 12 =0 V ậy Q 1 =0,6(KW) 5.2.2. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra Q 2 =Q sp2 +Q bb2 Trong đó : Q sp2 : Lượng nhiệt cấp cho sản phẩm Q bb2 : Lượng nhiệt cấp cho bao bì 5.2.2.1.Lượng nhiệt cấp cho sản phẩm Q sp2 =G sp2 .(i sp -i sp )/ Với i sp : Entanpi của sản phẩm trước khi gia lạnh i sp : Entanpi của sản phẩm sau khi gia lạnh Tra bảng (4-2) trang 81 TL1 ta có i  sp =314,4KJ/Kg i  sp =5,0 KJ/Kg  : thời gian cấp đông  =2h G sp2 =250kg :khối lượng sản phẩm Vậy Q sp2 = 74,10 3600 . 2 )54,314.(250   (KW) 5.2.2.2.Lượng nhiệt cấp cho bao bì Lượng nhiệt cấp cho bao bì bao gồm các 4 giá và các khay nhôm Q bb2 =1000(M khay .C Al +M gia . C Al )(t-t)/24.3600 V ới t : nhiệt độ trước khi làm lạnh của bao bì 15C t  : nhiệt độ sau khi làm lạnh của bao bì -18C C Al =0,22kcal=0,921kj/kg :nhiệt dung riêng của nhôm =2670 kg/m 3 Khối lượng riêng của nhôm Khay 810 x 500 x50mm  M gia =4.(0,5.0,81.1.75).2670=7569,4kg T ủ đông gió 250kg/mẻ ta chọn 4 giá mỗi giá 4 250 =62,5kg M ỗi giá đặt 25 khay nên mỗi khay sẽ chứa 5,2 25 5,62  kg M khay =V khay . mà V khay =0,5.0,81.0,002  M khay =0,5.0,81.0,002.2670=2,16kg Do đó lượng nhiệt cấp cho bao bì : Q bb2 =(7569,4+2,16).0,921.(15+18)/2.3600 Q bb2 =3,19(KW) V ậy lượng nhiệt cấp cho bao bì và sản phẩm là : Q 2 = Q sp2 + Q bb2 =10,74+3,8=14,54(KW) 5.2.3.Tổn thất nhiệt do thông gió Tủ đông gió không có thông gió nên Q 3 =0 5.2.4.Tổn thất do vận hành Q 4 =Q 41 +Q 42 +Q 43 +Q 44 (KW) (4-21)TL1 5.2.4.1.Tổn thất do chiếu sáng tủ Q 41 =0 5.2.4.2. Dòng nhiệt do người toả ra Q 42 =0 5.2.4.3.Dòng nhiệt do các động cơ điện Q 43 =1000.N (W) Với N công suất của động cơ điện (KW) 1000 hệ số chuyển đổi từ KW ra W Trong tủ đông gió có 4 quạt công suất mỗi quạt 0,78KW Vậy N = 4.0,78=3,12(KW)  Q 43 =1000.3,12=3120W 5.2.4.4.Dòng nhiệt do mở cửa Q 44 =B.F (W) B : dòng nhi ệt tổn thất khi mở cửa Tra bảng (4-4)TL1 B=32W/m 2 F : Diện tích nền tủ F=2,2.5,6=12,32m 2  Q 44 =32.12,32=0,394(KW) V ậy Q 4 =3,12+0,394=3,514(KW) 5.2.5.Xác định tải nhiệt cho thiết bị và cho máy nén 5.2.5.1. Xác định tải nhiệt cho thiết bị Tải nhiệt cho thiết bị nhằm mục đích để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết cho thiết bị bay hơi. Để đảm bảo được nhiệt trong buồng ở những điều kiện bất lợi nhất, người ta phải tính toán tải nhiệt cho thiết bị l à tổng các giá trị thành phần có giá trị cao nhất. Q = Q 1 + Q 2 + Q 4 , KW  Q = 0,6+14,54+3,514=18,69 KW 5.2.5.2. Xác định tải nhiệt cho máy nén Q MN = 80%Q 1 + 100%Q 2 + 75%Q 4  Q MN = 0,8.0,6 + 14,54 + 0,75.3,514 = 17,65(KW) 5.2.5.3Năng suất lạnh của máy nén : được xác định theo biểu thức (4-24)TL1 b Qk Q MN   0 , W Trong đó: k = 1,1 Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh b= 0,9 Hệ số thời gian làm việc. Q MN Tổng tải nhiệt của máy nén đối với một nhiệt độ bay hơi.  9,0 65,17.1,1 MN Q 21,58 KW 5.3.Tính nhiệt cho máy đá vảy Q = Q 1 + Q 2 + Q 4 , kW. Q 1 :Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che Q 2 :Dòng nhiệt để làm đông nước từ 28C đến -5C Q 3 : Dòng nhiệt tổn thất do vận hành 5.3.1.Dòng nhiệt để làm đông đá Q 2       212 00. tCqtCMQ rpw  pâ , kW. M :Công su ất máy đá vảy với skgM /116,0 3600 . 24 10000  C pw :Nhiệt dung riêng đẳng áp của nước C pw =4,18 kj/kg q r : Nhiệt đông đặc của nước đá q r =333,6kj/kg C pd : Nhiệt dung riêng của nước đá C pd =2,09kj/kg t 1 = 28C : nhiệt độ nước cấp. t 2 = -5C : nhiệt độ nước đá. Vậy :         486,535009,26,33302818,4.116,0 2 Q kW. 5.3.2.Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che Q 1 Q 1 = 10%Q 2 = 10%.53,486 = 5,348 kW. 5.3.3.Dòng nhiệt tổn thất do vận hành Q 4 Q 4 = N i , kW. Các động cơ bên trong máy đá vảy gồm : dao cắt đá, bơm nước với công suất như đ ã trình bày ở trên, nên : Q 4 = 370 + 100 = 470 W = 0,47 KW. Như vậy tổng phụ tải nhiệt cho thiết bị là : Q TB = 53,486 + 5,349 + 0,47 = 59,305 kW. T ải nhiệt cho máy nén Q MN = 80%Q 1 + Q 2 + 75%Q 4 = 0,8.5,348 + 53,486 + 0,75.0,47 = 58,1169 kW. Năng suất lạnh của máy nén : [...]... làm việc Như vậy : Q0  70,1.1,1  77,1 KW 1 5. 5.Bảng kết quả phụ tải máy nén và thiết bị Q1 Q2 Q3 Q4 (KW) (KW) (KW) (KW) (KW) (KW) Tủ đông tiếp xúc 0,29 50 ,5 0 0,19 50 ,9 50 ,8 Tủ đông gió 0,6 14 ,54 0 3 ,51 4 18,69 17, 65 Cấp đông IQF 50 0kg/h 0 ,51 5 54 ,27 6,4 12 73,2 70,1 Máy đá vảy 10T/24h 5, 348 53 ,48 0 0,47 59 ,3 58 ,1 HỆ THỐNG QTB Q0MN ... nhiệt cho thiết bị : QTB = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 =0 ,51 4 + 54 ,27 + 6,423 + 12 = 73,2 kW  Tải nhiệt cho máy nén : QMN = 80%Q1 + Q2 + Q3 + 75% Q4 = 0,8.0 ,51 4 + 54 ,27 + 6,423 + 0, 75. 12 =70,1kW  Năng suất lạnh của máy nén k Q0   QMN , b kW Trong đó : k = 1,1 : hệ số kể đến tổn thất đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh b = 1 : hệ số thời gian làm việc Như vậy : Q0  70,1.1,1  77,1 KW 1 5. 5.Bảng kết quả... QMN , b Trong đó : thống lạnh W k = 1,06 : hệ số kể đến tổn thất đường ống và thiết bị của hệ b = 1 : hệ số thời gian làm việc Như vậy : 5. 4 Q0  58 ,1169.1,06  61,604 kW 1 Tính nhiệt cho thiết bị cấp đông IQF Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 , W 5. 4.1.Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che Q1 a) Tổn thất do chênh lệch nhiệt độ Q11 Q11= kt.F.(t1-t2) , W kt : hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác... thất nhiệt qua kết cấu bao che : Q1 = 51 4,6 W 5. 4.2.Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra Q2 Q2 = Q2sp + Q2bc a) Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra Q2sp Q2sp = Mđ(i2-i1) , kW Trong đó :  Mđ : công suất cấp đông ; Mđ = 50 0 kg/h =0,14 kg/s  Nhiệt độ tôm trước và sau khi xử lý lạnh : tsp vào = 37C  i1= 390 kj/kg tsp ra = -18C  i2= 5kj/kg Vậy : Q2sp = 0,14.(390 -5) = 53 ,9 kW b) Dòng nhiệt do thiết bị vận chuyển... Mbc=(1030)%M=20%M=0,2.0,14=0,028 kg/s + t1 = 5 C nhiệt độ vào của băng chuyền  t2=- 25 C nhiệt độ ra của băng chuyền  Thay số Q2bc=0,028.0, 45. (5- (- 25) ) = 0,38 kW Vậy Q2 = 53 ,9 + 0,38 = 54 ,27 kW 5. 4.3.Dòng nhiệt do thông gió Q3 Dòng nhiệt do gió lọt được tính ở đầu vào và ra sản phẩm : Q3= Gkk.Ckk.(t1-t2) , kW Trong đó  Gkk : khối lượng không khí lọt vào thiết bị ; Gkk = 0,16 kg/s  Ckk : nhiệt dung riêng của không khí... thiết bị ; Gkk = 0,16 kg/s  Ckk : nhiệt dung riêng của không khí : Ckk = 1, 0036 kj/kg.độ  t1 : nhiệt độ không khí trước khi lọt vào thiết bị : t1 = 25 C  t2 : nhiệt độ không khí sau khi ra khỏi thiết bị : t2 = - 15 C Vậy : Q3 = 0,16.1,0036.( 25- (- 15) ) = 6,423 kW 5. 4.4.Dòng nhiệt do vận hành Q4 Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 , W  Q41 : Tổn thất nhiệt do chiếu sáng , W  Q42 : Tổn thất nhiệt do người... W/m2.K F : diện tích bề mặt của kết cấu bao che , m2 F = 2. (5, 4 + 2,4).2,7 +2 .5, 4.2,4 = 68,04 m2 t1 : nhiệt độ môi trường bên ngoài ; t1 = 25 C (vì đặt trong phòng có điều hoà) t2 : nhiệt độ trong buồng t2 = -40C Vậy tổn thất dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ là : Q11 = 0,1629.68,04.( 25- (-40)) = 720,44 W b) Tổn thất nhiệt do bức xạ mặt trời : Vì thiết bị đặt trong nhà kín nên... trong tủ dài : 156 ,3 m  Phần bên ngoài tủ dài : 2,8m Phần băng chuyền ở bên ngoài nhận được nhiệt của môi trường và khi chuyển động vào bên trong nhả nhiệt cho không khí lạnh, làm tổn thất đi một lượng nhiệt : Q2bc = Mbc C.(t1-t2) , kW Trong đó :  C = 0, 45 kj/kg : nhiệt dung riêng của lưới thép  Mbc khối lượng băng chuyền đi vào tủ , kg/s Mbc=(1030)%M=20%M=0,2.0,14=0,028 kg/s + t1 = 5 C nhiệt độ vào . xúc 0,29 50 ,5 0 0,19 50 ,9 50 ,8 Tủ đông gió 0,6 14 ,54 0 3 ,51 4 18,69 17, 65 Cấp đông IQF 50 0kg/h 0 ,51 5 54 ,27 6,4 12 73,2 70,1 Máy đá vảy 10T/24h 5, 348 53 ,48. 0,6+14 ,54 +3 ,51 4=18,69 KW 5. 2 .5. 2. Xác định tải nhiệt cho máy nén Q MN = 80%Q 1 + 100%Q 2 + 75% Q 4  Q MN = 0,8.0,6 + 14 ,54 + 0, 75. 3 ,51 4 = 17, 65( KW) 5. 2 .5. 3Năng