ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH CHO KHO BẢO QUẢN LẠNH SỨC CHỨA 180 TẤN.

ĐỒ ÁN MÔN HỌCTÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH CHO KHO BẢO QUẢN LẠNH SỨC CHỨA 180 TẤN.LỜI NÓI ĐẦUKỹ thuật lạnh ra đời từ cách đây rất lâu và hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong các ngành kỹ thuật và đời sống. Hiện nay, kỹ thuật lạnh đã thâm nhập vào hơn 70 ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó, đặc biệt là các ngành công nghệ thực phẩm, chề biến thịt cá, rau quả, rượu bia, nước giải khát, đánh bắt và xuất khẩu thủy sản, hải sản, sinh học, hóa chất, hóa lỏng tách khí, sợi dệt may mặc, thuốc lá, chè, in ấn, điện tử, thông tin, máy tính, quang học, cơ khí, y tế, văn hóa, thể thao, du lịch, …Trong những năm qua, ngành kỹ nghệ lạnh nước ta phát triển rất mạnh mẽ, đặc biệt trong ngành chế biến các ngành nông sản. Quá trình chuyển đổi công nghệ chế biến để đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế và thay đổi môi chất lạnh đã tạo nên một cuộc cách mạng thực sự cho ngành kỹ thuật lạnh nước ta.Nước ta có nguồn lợi vô cùng to lớn từ đồi núi, nươc ta có nguồn hoa quả va rau củ quả rất lớn do nước ta nằm trong vung nhiệt đới.Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường, nhất là các thị trường khó tính như EU, Mỹ, Nhật,… thì sản phẩm phải có chất lượng cao. Ngoài yếu tố chất lượng nguyên liệu ban đầu tốt thì vấn đề bảo quản lạnh cho sản phẩm cũng có ý nghĩa hết sức quan trọng, quyết định chất lượng sản phẩm đến tay người tiêu dùng.Vì vậy, việc xác định phương pháp, tính toán thiết kế, lắp đặt, vận hành hệ thống kho bảo quản lạnh cho từng đối tượng sản phẩm phải thật hợp lí, vừa đáp ứng yêu cầu công nghệ, vừa đáp ứng tính kinh tế của hệ thống là rất quan trọng.Nắm được yêu cầu cần thiết của hệ thống kho bảo quản lạnh đối với các sản phẩm, đồ án “ Tính toán thiết kế kho bảo quản lạnh sức chứa 180 tấn, xả tuyết bằng gas nóng, môi chất R22 ” là một bài tập quan trọng cho sinh viên chuyên ngành kỹ thuật nhiệt lạnh, giúp sinh viên có thể hoàn thành một công trình trên mô hình lý thuyết có tính ứng dụng cao trong thực tế. Đồ án gồm 5 chương: Chương 1: Tổng quan. Chương 2: Tính toán thiết kế kho lạnh. Chương 3: Tính nhiệt tải kho lạnh. Chương 4: Chu trình lạnh, tính chọn máy nén và thiết bị lạnh. Chương 5: Lắp đặt-tự động hóa và vận hành máy lạnh.Đồ án này được xây dựng trên cơ sở tính toán, tham khảo các tài liệu chuyên ngành và sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn. Tuy nhiên, đồ án vẫn có nhiều thiếu sót, kính mong thầy Trần Đại Tiến, giáo viên hướng dẫn, đóng góp ý kiến bổ sung để đồ án này được hoàn thiện hơn.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

BỘ MÔN KỸ THUẬT LẠNH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH CHO KHO BẢO QUẢN LẠNH SỨC CHỨA 180

LỜI NÓI ĐẦU

Kỹ thuật lạnh ra đời từ cách đây rất lâu và hiện nay được ứng dụng rộng rãitrong các ngành kỹ thuật và đời sống Hiện nay, kỹ thuật lạnh đã thâm nhập vào hơn

70 ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó, đặc biệt là các ngànhcông nghệ thực phẩm, chề biến thịt cá, rau quả, rượu bia, nước giải khát, đánh bắt vàxuất khẩu thủy sản, hải sản, sinh học, hóa chất, hóa lỏng tách khí, sợi dệt may mặc,thuốc lá, chè, in ấn, điện tử, thông tin, máy tính, quang học, cơ khí, y tế, văn hóa, thểthao, du lịch, …

Trong những năm qua, ngành kỹ nghệ lạnh nước ta phát triển rất mạnh mẽ, đặcbiệt trong ngành chế biến các ngành nông sản Quá trình chuyển đổi công nghệ chếbiến để đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế và thay đổi môi chất lạnh đã tạo nên một cuộccách mạng thực sự cho ngành kỹ thuật lạnh nước ta

Nước ta có nguồn lợi vô cùng to lớn từ đồi núi, nươc ta có nguồn hoa quả varau củ quả rất lớn do nước ta nằm trong vung nhiệt đới

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường, nhất là các thị trường khó tính như

EU, Mỹ, Nhật,… thì sản phẩm phải có chất lượng cao Ngoài yếu tố chất lượngnguyên liệu ban đầu tốt thì vấn đề bảo quản lạnh cho sản phẩm cũng có ý nghĩa hếtsức quan trọng, quyết định chất lượng sản phẩm đến tay người tiêu dùng

Vì vậy, việc xác định phương pháp, tính toán thiết kế, lắp đặt, vận hành hệthống kho bảo quản lạnh cho từng đối tượng sản phẩm phải thật hợp lí, vừa đáp ứngyêu cầu công nghệ, vừa đáp ứng tính kinh tế của hệ thống là rất quan trọng

Nắm được yêu cầu cần thiết của hệ thống kho bảo quản lạnh đối với các sản

phẩm, đồ án “ Tính toán thiết kế kho bảo quản lạnh sức chứa 180 tấn, xả tuyết

bằng gas nóng, môi chất R22 ” là một bài tập quan trọng cho sinh viên chuyên

ngành kỹ thuật nhiệt lạnh, giúp sinh viên có thể hoàn thành một công trình trên môhình lý thuyết có tính ứng dụng cao trong thực tế

Đồ án gồm 5 chương:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Tính toán thiết kế kho lạnh

Chương 3: Tính nhiệt tải kho lạnh

Chương 4: Chu trình lạnh, tính chọn máy nén và thiết bị lạnh

Chương 5: Lắp đặt-tự động hóa và vận hành máy lạnh

Đồ án này được xây dựng trên cơ sở tính toán, tham khảo các tài liệu chuyênngành và sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn Tuy nhiên, đồ án vẫn có nhiều thiếu

sót, kính mong thầy Trần Đại Tiến, giáo viên hướng dẫn, đóng góp ý kiến bổ sung để

đồ án này được hoàn thiện hơn

Người Ai cập cổ đại đã biết dùng quạt quạt cho nước bay hơi ở các bình gốmxốp để làm mát không khí cách đây 2500 năm Người Ấn Độ và người Trung Quốccách đây 2000 năm đã biết trộn muối với nước hoặc với nước đá để tạo nhiệt độ thấphơn.

Kỹ thuật lạnh hiện đại bắt đầu phát triển khi giáo sư Black tìm ra ẩn nhiệt hoáhơi và nhiệt ẩn nóng chảy vào năm 1761 – 1764 Con người đã biết làm lạnh bằngcách cho bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp

Sau đó là sự hoá lỏng được khí SO2 vào năm 1780 do Clouet và Monge tiếnhành Sang thế kỷ thứ XIX thì Faraday đã hoá lỏng được hàng loạt các chất khí như :

Ngày nay kỹ thuật lạnh hiện đại đã phát triển rất mạnh, cùng với sự phát triểncủa khoa học, kỹ thuật lạnh đã có những bước tiến vượt bậc

1.1.2 Ứng dụng của kỹ thuật lạnh.

Kỹ thuật lạnh ngày càng đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dâncũng như trong khoa học kỹ thuật, kinh tế quan trọng: công nghệ thực phẩm, chế biếnthuỷ sản, rau quả, rượu bia, và nước giải khát, sinh học, hoá lỏng hoá chất và tách khí,điện tử, cơ khí chính xác, y tế, điều hoà không khí

Một trong những ứng dụng quan trọng đó là trong ngành Công Nghệ ThựcPhẩm, theo thống kê thì khoảng 80 % công nghệ lạnh được sử dụng trong công nghệthực phẩm

Vi sinh vật và các enzyme nội tạng là nguyên nhân chính gây nên sự hư hỏng của thựcphẩm Nhưng dưới tác dụng của nhiệt độ thấp thì chúng bị ngừng hoạt động hoặc bị ứcchế hoạt động, do đó sản phẩm ít bị biến đổi về chất lượng cũng như hương vị, sắcmàu, chất dinh dưỡng Nhờ thế thời gian giữ sản phẩm lâu hơn tạo điều kiện tốt choquá trình chế biến, tiêu thụ sản phẩm

1.1.3 Kho lạnh và phân loại kho lạnh.

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành chế biến thuỷ sản Kho lạnh đóngvai trò quan trọng trong khâu bảo quản sản phẩm Kho lạnh tạo ra môi trường giúp chosản phẩm bảo quản giữ được giá trị dinh dưỡng cũng như các giá trị khác như giá trịbảm quan, hình dạng sản phẩm

1.1.3.1 Phân loại kho lạnh.

1 Theo công dụng

a Kho lạnh sơ bộ: dùng làm lạnh sơ bộ hay bảo quản tạm thời thực phẩm tại

các nhà máy chế biến trước khi chuyển đến một khâu chế biến khác

b Kho chế biến: được sử dụng trong các nhà máy chế biến và bảo quản thực

phẩm (nhà máy đồ hộp, nhà máy đóng bao bi cho sản phẩm nông sản ,nhàmáy sữa, nhà máy chế biến thủy sản, xuất khẩu thịt,…), thường có dung tíchlớn, phụ tải nhiệt lớn và luôn thay đổi do xuất nhập hàng thường xuyên

c Kho lạnh phân phối: thường dùng điều hòa thực phẩm cho các khu vực đông

dân cư, thành phố, các trung tâm công nghiệp và dự trũ lâu dài Kho thường

có dung tích lớn và trữ nhiều mặt hàng khác nhau

d.Kho lạnh trung chuyển: thường đặt ở các hải cảng, những điểm nút đường sắt,

bộ dùng để bảo quản ngắn hạn những sản phẩm tại những nơi trung chuyển.Kho lạnh trung chuyển có thể kết hợp làm một với kho lạnh phân phối và kholạnh thương nghiệp

e Kho lạnh thương nghiệp: bảo quản các mặt hàng thực phẩm của hệ thống

thương nghiệp, bảo quản tạm thời các mặt hàng đang được bán trên thị trường

f Kho lạnh vận tải: thực chất là ô tô lạnh, tầu hoả, tầu thuỷ hoặc máy bay lạnh.

Kho có dung tích lớn, hàng bảo quản mang tính tạm thời, vận chuyển từ nơinày sang nơi khác

g.Kho lạnh sinh hoạt: là các loại tủ lạnh, tủ đông các cỡ khác nhau sử dụng trong

gia đình, khách sạn, nhà hàng để bảo quản một lượng hàng nhỏ thực phẩm.Dung tích từ 50 lít đến 1 vài mét khối

c Kho đa năng: nhiệt độ bảo quản -120C

d Kho gia lạnh: nhiệt độ 00C

e Kho bảo quản nước đá: Nhiệt độ tối thiểu 40C

3 Theo dung tích chứa: tính theo m3, lít, tấn

4 Theo đặc điểm cách nhiệt:

a Kho xây: là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người ta tiến

hành bọc cách nhiệt Nhược điểm là lắp đặt khó, giá thành cao, khó tháo dỡ,không thẩm mỹ

b Kho panel: được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyruethan và ghép với

nhau bằng mộng âm dương hay khóa camlocking Ưu điểm là đẹp, gọn, rẻ, thuận lợi khi lắp đặt, tháo dỡ, và bảo quản sản phẩm Hầu hết các xí nghiệp công nghệ thực phẩm đều dùng kho panel để bảo quản hàng hóa Hiện nay nhiều doanh nghiệp trong nước đã sản xuất được các tấm panel đạt tiêu chuẩn chất lượng cao

1.2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN LẠNH

1.2.1 Những biến đổi của thực phẩm trong quá trình bảo quản lạnh

1.2.1.1 Những biến đổi về vật lý.

a Sự kết tinh lại của nước.

Đối với các sản phẩm động lạnh trong quá trình bảo quản nếu chúng ta khôngduy trì được nhiệt độ bảo quản ổn định sẽ dẫn đến sự kết tinh lại của nước đá Đó làhiện tượng gây nên những ảnh hưởng xấu cho sản phẩm bảo quản Kết tinh lại nước đáxảy ra khi có sự dao động của nhiệt độ trong quá trình bảo quản Do nồng độ chất tantrong các tinh thể nước đá khác nhau nên nhiệt độ kết tinh và nhiệt độ nóng chảy củachúng cũng khác nhau.

Khi nhiệt độ tăng thì các tinh thể nước đá có kích thước nhỏ, có nhiệt độ nóngchảy thấp sẽ bị tan ra trước tinh thể có kích thước lớn nhiệt độ nóng chảy cao Khinhiệt độ hạ xuống trở lại thì quá trình kết tinh lại xảy ra, nhưng chúng lại kết tinh thểnước đá lớn do đó làm cho kích thước tinh thể nước đá lớn ngày càng to lên Sự tăng

về kích thước của các tinh thể nước đá sẽ ảnh hưởng xấu đến thực phẩm, cụ thể là cáccấu trúc tế bào bị phá vỡ, khi sử dụng sản phẩm sẽ mềm hơn hao phí chất dinh dưỡngtăng do sự mất nước tự do tăng làm cho mùi vị sản phẩm giảm

Để tránh hiện tượng kết tinh lại của nước đá thì trong quá trình bảo quản nhiệt

độ phải ổn định, mức dao động của nhiệt độ cho phép là  10C

b Sự thăng hoa của nước đá.

Trong quá trình bảo quản sản phẩm đông do hiện tượng hơi nước trong khôngkhí ngưng tụ thành tuyết trên giàn lạnh làm cho lượng ẩm trong không khí giảm Điều

đó dẫn đến sự chênh lệch áp suất bay hơi của nước đá ở bề mặt sản phẩm với môitrường xung quanh Kết quả là nước đá bị thăng hoa hơi nước đi vào môi trườngkhông khí Nước đá trên bề mặt bị thăng hoa, sau đó các lớp bên trong của thực phẩmthăng hoa

Sự thăng hoa nước đá của thực phẩm làm cho thực phẩm có cấu trúc xốp, rỗng.Oxy không khí dễ xâm nhập và oxy hoá sản phẩm Sự oxy hoá xảy ra làm cho sảnphẩm hao hụt về trọng lượng, chất tan, mùi vị bị xấu đi đặc biệt là quá trình oxy hoálipit

Để tránh hiện tượng thăng hoa nước đá của sản phẩm thì sản phẩm đông khiđem đi bảo quản phải được bao gói kín và đuổi hết không khí ra ngoài, nếu có khôngkhí bên trong sẽ xảy ra hiện tượng hoá tuyết trên bề mặt bao gói và quá trình thăng hoavẫn xảy ra

1.2.1.2 Những biến đổi về hoá học

Trong bảo quản đông, các biến đổi về sinh hoá, hoá học diễn ra chậm Cácthành phần dễ bị biến đổi là: protein hoà tan, lipid, vitamin, chất màu…

a) Sự biến đổi của Protein.

Trong các loại protein thì protein hoà tan trong nước dễ bị phân giải nhất, sựphân giải chủ yếu dưới tác dụng của enzyme có sẵn trong sản phẩm

Sự khuếch tán nước do kết tinh lại và thăng hoa nước đá gây nên sự biến tínhcủa protein hoà tan

Biến đổi của protein làm giảm chất lượng sản phẩm khi sử dụng

b) Sự biến đổi của chất béo.

Dưới tác dụng của enzyme nội tạng làm cho chất béo bị phân giải cộng với quátrình thăng hoa nước đá làm cho oxy xâm nhập vào Đó là điều kiện thuận lợi cho quátrình oxy hoá chất béo xảy ra Quá trình oxy hoá chất béo sinh ra các chất có mùi vịxấu làm giảm giá trị sử dụng của sản phẩm Nhiều trường hợp đây là nguyên nhânchính làm hết thời hạn bảo quản của sản phẩm

Các chất màu bị oxy hoá cũng làm thay đổi màu sắc của sản phẩm

1.2.1.3 Sự biến đổi về vi sinh vật.

Đối với sản phẩm bảo quản lạnh có nhiệt độ thấp hơn 20C và được bảo quản ổnđịnh thì số lượng vi sinh vật giảm theo thời gian bảo quản Ngược lại nếu sản phẩmlàm lạnh không đều, vệ sinh không đúng tiêu chuẩn, nhiệt độ bảo quản không ổn định

sẽ làm cho các sản phẩm đã bị lây nhiễm vi sinh vật hoạt động gây thối rữa sản phẩm

và làm giảm chất lượng sản phẩm

1.2.2 Kết luận.

Kỹ thuật lạnh đóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế xã hội Đặc biệt làđối với nước ta nền kinh tế chủ yếu là sản xuất nông nghiệp, ngư nghiệp, sản phẩmnông nghiệp của chúng ta dồi dào Bên cạnh đó trong tiến trình phát triển nền kinh tế

xã hội chúng ta đang tiến dần lên công nghiệp hoá hiện đại hoá, sản phẩm xuất đingày càng chế biến tinh chế hơn, các ngành chế biến nông sản, chế biến thuỷ sản ngàycàng chiếm vị thế trong nền kinh tế xã hội Để phát triển được các ngành này thì côngnghệ lạnh đóng vai trò to lớn đặc biệt là với ngành chế biến thuỷ sản xuất khẩu Do đóviệc nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật lạnh vào nước ta là rất cần thiết và đúng hướng

để cùng với xã hội đưa nền kinh tế đi lên

Chương 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH

2.1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Nội dung yêu cầu:

Thiết kế kho bảo quản lạnh sức chứa 180 tấn, nhiệt độ không khí trong kho là

4oC  20C Môi chất lạnh là R22, xả tuyết bằng gas nóng

Em chọn phương án thiết kế kho bảo quản tại BẮC GIANG, có các thông sốkhí hậu như sau:

Bảng 2.1: Thông số về khí hậu ở Bắc Giang [TL1-8]

Kho có dung tích 180 tấn, hàng được sắp xếp bằng các trong ngăn gỗ cactong

Vì vậy, em chọn phương án xây dựng kho lạnh là kho lắp ghép, tường và trần đượcghép bằng các tấm panel, nền bằng bêtông có cách nhiệt

2.2.2 Xác định tiêu chuẩn chất tải của kho lạnh

Tiêu chuẩn chất tải của kho là khối lượng hàng hóa chứa trong một đơn vị thểtích, tấn/m3

Sản phẩm bảo quản trong kho là các loại vải thiều và một số hoa qua cam , quý

nên tiêu chuẩn chất tải là gv = 0,30 tấn/m3.[tra bảng 2.3 tiêu chuẩn chất tải sách hướngdẫn thiết kế lạnh]

2.2.3Thể tích kho lạnh

Thể tích kho lạnh được xác định theo công thức

(m3)Trong đó:

2.2.4 Diện tích chất tải của kho lạnh

Diện tích chất tải của kho lạnh :

(m2)Trong đó:

F: diện tích chất tải (m2)h: chiều cao chất tải (m)Chiều cao chất tải phụ thuộc vào chiều cao kho lạnh và khoảng hở giữa trần vàhàng để lắp dặt dàn lạnh và lưu thông không khí Chiều cao kho lạnh bằng chiều caophủ bì kho lạnh trừ đi hai lần bề dầy tấm panel

Chọn tấm panel tiêu chuẩn có chiều cao phủ bì là 6(m)

Chọn h = 5 (m)Vậy ta có diện tích chất tải là:

(m2)

2.2.5 Diện tích cần xây dựng.

Diện tích kho lạnh thực tế cần tính đến đường đi, khoảng hở giữa các lô hàng,diện tích lắp đặt dàn lạnh Vì vậy diện tích cần xây dựng phải lớn hơn diện tích tínhtoán ở trên và được xác định theo công thức

(m2) Trong đó:

: diện tích cần xây dựng (m2): hệ số sử dụng diện tích, tính đến diện tích đường đi lại, khoảng hở giữacác lô hàng

Chọn hệ số sử dụng: [tra bảng 2.4 tl hướng dẫn thiết kế hệ thốnglạnh]

Vậy diện tích cần xây dựng là:

(m2) Kích thước kho 10 × 15 × 6 m

2.2.6 Tải trọng nền.

Tải trọng nền được xác định theo công thức

Trong đó:

gf : tải trọng nền (tấn/m2)

gv : tiêu chuẩn chất tải (tấn/m3)

h : chiều cao chất tải, h = 5 (m)Vậy: gf = 0,30 x 5 = 1,50 (tấn/m2)

Với tải trọng nền như vậy thì nền bêtông đủ khả năng chịu được lực nén

2.3 TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT VÀ CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH

2.3.1 Cách nhiệt

2.3.1.1 Nhiệm vụ cách nhiệt

Hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ ngoài môi trường có nhiệt độ cao vào buồng lạnh

có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che Chất lượng của vách cách nhiệt phụ thuộc chủyếu vào tính chất của vật liệu cách nhiệt Để đảm bảo tốt hiệu quả cách nhiệt thì cấutrúc cách nhiệt phải có tính chất cách nhiệt và một số tính chất khác Trong tính toánchiều dầy cách nhiệt phải chính xác và kinh tế

2.3.1.2 Tính toán chiều dày cách nhiệt.

Chiều dầy lớp cách nhiệt được tính từ biểu thức hệ số truyền nhiệt k cho vách

phẳng nhiều lớp

[ TL]

Trong đó :

1 : hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng) tới vách cáchnhiệt (W/m2K)

2 : là hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh và buồng lạnh (W/m2K) i : là chiều dày của lớp vật liệu thứ i (m)

i : là hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i (W/mK)

cn : là chiều dày của lớp vật liệu cách nhiệt (m)

cn : là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt (W/mK)

K : là hệ số truyền nhiệt của vách (W/m2K)

Bảng 2.2: Thông số các lớp vật liệu của panel tiêu chuẩn

Polyurethan

Hình 2.1 Cấu tạo panel

1: Polyurethan; 2 Tole inox

Kho bảo quản lạnh được thiết kế với chế độ trong kho là 40C 20C

Thiết kế nền kho được để thoáng bằng các con lươn nên hệ số toả nhiệt 1 vàhệ

số truyền nhiệt K được lấy bằng giá trị so với trần và vách kho lạnh Vậy ta có:

Hệ số truyền nhiệt K = 0,52 (W/m2K) [tra bảng 3.5 TL TKHTL]

Hệ số toả nhiệt 1 = 23,3 (W/m2K) [tra bảng 3.7 TL TKHTL]

Hệ số toả nhiệt 2 = 9 (W/m2K) [tra bảng 3.7 TL TKHTL]

Ta có bề dày cách nhiệt của vách và trần

(m)Trong thực tế, ta chọn chiều dày tấm Panel là 200 mm

Hình 2.2 Cấu tạo nền kho lạnh

Tương tự như tính toán đối với panel, ta có:

(m)Chọn lớp cách nhiệt có chiều dày 162 mm, gồm 2 lớp: 100 mm và 62mm

Ta có hệ số truyền nhiệt thực của nền:

(W/m2K)

2.3.2 Cách ẩm

2.3.2.1 Nhiệm vụ cách ẩm

- Ngăn cản dòng ẩm từ ngoài môi trường vào panel và vào trong kho

2.3.2.2 Cấu trúc cách ẩm của kho.

Cấu trúc cách ẩm đóng vai trò quan trọng đối với kho lạnh Nó có nhiệm vụngăn chặn dòng ẩm xâm nhập từ bên ngoài môi trường, vào trong kho lạnh qua cấutrúc bao che Nếu không tiến hành cách ẩm cho cấu trúc bao che thì dòng ẩm từ môitrường bên ngoài sẽ xâm nhập vào cấu trúc cách nhiệt theo sự chênh lệch nhiệt độ nólàm cho hàm ẩm trong cấu trúc cách nhiệt tăng lên dẫn đến hệ số dẫn nhiệt của cấutrúc cách nhiệt tăng và hệ số truyền nhiệt của cấu trúc bao che tăng lên, thậm trí khôngcòn khả năng cách nhiệt đó là điều chúng ta không mong muốn

Đối với kho lạnh lắp ghép cấu trúc cách ẩm là lớp tôn bọc lớp cách nhiệt, tôn

là vật liệu có hệ số dẫn ẩm nhỏ gần như bằng không do đó việc cách ẩm đối với kholạnh lắp ghép là rất an toàn

2.3.2.3 Tính kiểm tra đọng sương.

Để vách không đọng sương thì hệ số truyền nhiệt thực phải thoả mãn điều kiệnsau: kt < ks Để an toàn thì kt < 0,95ks [TL1,86]

ks: Là hệ số truyền nhiệt đọng sương nó được xác định theo biểu thức sau

Trong đó :

t1 : là nhiệt độ không khí ngoài môi trường t1 = 32,6 0C

t2 : là nhiệt độ không khí trong kho lạnh t2 = 2 0C;

ts : là nhiệt độ điểm sương của không khí ngoài môi trường (0C)

Từ đồ thị (T_d) và t1 = 32,6 0C ;  = 0,85% => ts = 28,5 0C

Vậy ta có:

(W/m2K)

kt= 0,2279 < k s = 2,965

và kn = 0,228 < k s = 2,965vậy : kho đảm bảo không bị đọng sương

Mục đích tính nhiệt kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy nén

Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q, được xác định bằng biểu thức:

(W) Trong đó:

Q1 : dòng nhiệt xâm nhập vào qua kết cấu bao che của buồng lạnh (W)

Q2 : dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh (W)

Q3 : dòng nhiệt từ bên ngoài do thông gió buồng lạnh (W)

Q4 : dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lành (W)

Q5 : dòng nhiệt từ sản phẩm toả ra khi sản phẩm hô hấp (W)Đối với kho bảo quản lạnh thiif các sản phẩm vải thiều,cam, quý dều là sảnphẩm có sự hô hấp

Đặc điểm của các dòng nhiệt này là thay đổi liên tục theo thời gian

Q1 phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ bên ngoài thay đổi theo giờ, ngày,mùa

Q2 phụ thuộc vào thời vụ

Q3 phụ thuộc vào loại hàng bảo quản có hô hấp và không hô hấp

Q4 phụ thuộc vào quy trình công nghệ chế biến và bảo quản

Q5 phụ thuộc vào biến đổi sinh học của sản phẩm ( hô hấp )

3.2 TÍNH NHIỆT TẢI CỦA KHO

3.2.1 Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che.

Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua vách,trần và nền kho Do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong,cộng với các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua vách kho

Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che xác định theo công thức

Q1 = Q11+ Q12 (W) Trong đó : Q11 : dòng nhiệt qua tường bao, trần, nền do chênh lệch nhiệt độ (W)

Q12 : dòng nhiệt qua tường bao, trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt

trời (W) trong đó Q12= 0, vì kho đặt trong nhà có mái che

kt : là hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo chiềudầy cách nhiệt thực (W/m2k), (kt = 0,2279 W/m2k)

F : là diện tích bề mặt của kết cấu bao che (m2)

t : là độ chênh lệch nhiệt độ trong kho và ngoài kho t = t1 – t2 = 32,6 – 2 = 30,6 0C

t1 : là nhiệt độ bên ngoài môi trường, t1 = 32,6 0C;

t2 : là nhiệt độ trong kho lạnh, t2 = 2 0C

Dòng nhiệt truyền qua tường:

QT = k1× F1× t = 0,2279× (146×6) × 30,6 = 6109 (W)

Dòng nhiệt truyền qua trần:

QTR = ktr.F.t = 0,2279× 146 × 30,6 = 1018,2 (W)Dòng nhiệt truyền qua nền:

QN= kn.Fn.t = 0,228×146×30,6 = 1018,6 (W)Vậy: dòng nhiệt qua kết cấu bao che gồm:

: Dòng nhiệt do bao bì mang vào (W)

a) Tính dòng nhiệt do sản phẩm toả ra.

Ta có:

Trong đó:

Mđ : là khối lượng hàng hoá nhập vào kho bảo quản lạnh (t/24h)

Vì hoa quả có thời vụ nên đối với kho lạnh xử lý và bảo quản hoa quả, khối lượnghàng nhập vào trong một ngày đêm tính theo công thức

E : dung tích kho lạnh

B : hệ số quay vòng hàng B = 8 -10

m : hệ số nhập hàng không đồng dều m = 2 -2,5

120 số ngày nhập hàng trong một năm

iđ, ic : là Entanpi của sản phẩm ở nhiệt độ vào kho và nhiệt độ bảo quảntrong kho (J/kg)

Hàng hoá bảo quản trong kho bảo quản lanh đến nhiệt độ bảo quản tuy nhiêntrong quá trình xử lý như: đóng gói, vận chuyển… nhiệt độ sản phẩm tăng lên ít nhiềunên đối với sản phẩm bảo quản lanh lấy nhiệt độ tâm sản phẩm là 0oc, ta có.[Tra bảng4.2 TL TKHTL]:

iđ = 274000 (J/kg) , ic = 271700 (J/kg)

b) Tính dòng nhiệt do bao bì toả ra.

Dòng nhiệt do bao bì toả ra tính theo công thức:

Trong đó :

Mbb : là khối lượng bao bì đưa vào kho cùng sản phẩm (tấn/ngày đêm)

Mbb = 10%Mđ = 0,1 33,75 = 3,375 (tấn/ngày đêm)

Cbb : là nhiệt dung riêng của bao bì Cbb = 2500 (J/kgK) đối với bao bì gỗ

t1, t2: nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh của bao bì (0C)

Chọn: t1 = 12 0C ; t2 = 2 0CVậy ta có:

Vậy dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra là :

3.2.3 Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q 3

Dòng nhiệt Q dược xác định theo công thức

Dòng nhiệt do mở cửa

a) Tính dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra:

Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra xác định theo công thức:

Trong đó:

F : là diện tích buồng, F = 146 (m2)A: là nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng trên 1m2 diện tích (W/m2)

Nhiệt lượng do 1 người toả ra khi làm việc nặng nhọc là 350 (W/người)

n : Là số người làm việc trong buồng Chọn n = 3 người

c) Dòng nhiệt do các động cơ điện toả ra.

Động cơ làm việc trong kho lạnh chỉ có động cơ quạt dàn lạnh

Dòng nhiệt này được xác định theo công thức:

N: Là công suất động cơ điện quạt dàn lạnh (W), N chọn theo gía trị địnhhướng :

N = 4 (kW)

Vậy : (W)

d) Dòng nhiệt do mở cửa.

Dòng nhiệt này được xác định theo công thức

(W)Trong đó :

B - là dòng nhiệt khi mở cửa Chọn B = 15 (W/m2).[TL1-117]

3.2.5 Dòng nhiệt toả ra khi hoa quả hô hấp Q 5

- Dòng nhiệt cho hoa quả hô hấp được tính theo biểu thức:

Q5 = E (0,1qn + 0,9qbq), w (TL1)

Trong đó:

E: dung tích kho lạnh: E = 180t (bài cho)

qn: Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi đưa vào kho với t = 50C ta có:

3.3 Xác định năng suất lạnh của MN

- Khi xác định năng suất lạnh của máy nén cần phải tính đến thời gian làm việccủa MN và các tổn thất trên đường ống của hệ thống lạnh do đó ta phải nhận thêm hệ

số an toàn k, ta có:

b

Q K

= 21 (kw)

3.4 Phương pháp làm lạnh

Theo đề tài của em thì phương pháp làm lạnh trực tiếp là làm lạnh dàn bay hơiđặt trong kho và tại đây lỏng môi chất sẽ nhận nhiệt của môi trường làm lạnh và rồi lêndàn bay hơi dàn không khí Không khí được đối lưu cưỡng bức nhờ quạt

* Ưu điểm:

- Thiết bị đơn giản vì không cần vòng tuần hoàn phụ

- Tuổi thọ cao, kinh tế hơn vì không phải tiếp xúc với nước

Muối là chất gây ăn mòn, han rỉ

- ít tổn thất năng lượng ứng về mặt nhiệt động

- Vì nhiệt độ giữa kho bảo quản lạnh và dàn bay hơi trực tiếp bao giờ cũng nhỏhơn nhiệt độ buồng và nhiệt độ bay hơi gián tiếp

- Tổn thất hao lạnh nhỏ khi khởi động, khi làm mát trực tiếp Thời gian từ khi

mở máy đến lúc kho bảo quản đạt nhiệt độ yêu cầu sẽ nhanh hơn

- Nhiệt độ của kho lạnh bảo quản có thể giám sát qua nhiệt độ của môi chất.Nhiệt độ sôi có thể xác định để dòng qua áp bể ở đầu hút máy nén

* Nhược điểm:

- Trừ lạnh của dàn lạnh trực tiếp kém hơn do đó khi máy nén ngừng hoạt độngthì dàn lạnh cũng hết lạnh

- Đối với dàn lạnh mà môi chất frêon việc hôi dầu sẽ khó khăn hơn khi mà dànlạnh đặt xa máy nén.

- Với nhiều dàn lạnh việc bố trí phân bố môi chất lạnh đến các dàn lạnh cũnggặp khó khăn và khả năng MN rơi vào tình trạng ầm rất lớn

* Hệ thống lạnh trực tiếp thường được tự động hoá bao gồm: tự động điềukhiển và tự động điều chỉnh, tự động báo hiệu và bảo vệ theo nhiệt độ kho bảo quản vàtheo chế độ an toàn của máy nén

3.5 Chọn môi chất cho hệ thống lạnh kho bảo quản lạnh

- Trong thực tế bảo quản đối với các hệ thống lạnh dùng cho các kho bảo quảnngười ta thường dùng môi chất lạnh là các loại khí frêon vì nó không độc hại vớingười và thực phẩm rau quả Tuy nhiên các loại khí frêon có môi chất thay thế nó đảmbảo các tính chất nhiệt động học tương tự dùng kho bảo quản do dố ta chọn môi chấtlạnh là frêon 22 (R22)

* Tính chất của frêon 22 (R22)

- Công thức hoá học CHIF2

- Kí hiệu: R22

- Là chất khí không màu có mùi thơm nhẹ

- Nếu ngưng tụ bằng nước thì nhiệt độ ngưng tụ là tk = 300C ; áp suất ngưng tụ

Pk = 14 ¸ 13 atm (Kg/cm2)

- Nhiệt đội sôi tiêu chuẩn rất tốt nhiệt độ = -40,80C

- Chỉ khi nài nhiệt độ sôi thấp hơn nhiệt độ sôi tiêu chuẩn thì áp suất sôi (bayhơi) mới đạt được áp suất chân không nhỏ hơn áp suất khí quyển

- Đối với kim loại nó không ăn mòn kim loại làm chương nó cao su và chất dẻo

- Các hệ số trao đổi nhiệt kém hơn nước cho nên trong thiết bị người ta phảilàm cánh cho thiết bị về phía môi chất đi

- Đối với dầu bôi trơn thì nó hoà tan hạn chế khi nhiệt độ của nó môi chất từ -40

¸ -200C thì môi chất và dầu không hoà tan với nhau mà nó phân pha liên tục dầu nổilên trên, môi chất cìm xuống dưới và khi đó người ra tìm cách nôi kéo dầu về máynén

- Frêon 22 (R22) không hoà tan với nước do đó dễ gây tắc ẩm van tiết lưu

- Preôn 22 có tính tẩy rửa, cặn bẩn ở thành thiết bị R22: Không dẫn điện ở thểhơi nhưng dẫn điện ở thể lỏng cho nên không để máy nén kín hút phải lỏng

- Nó bền vững ở nhiệt độ và áp suất làm việc tuy nhiên khi nhiệt độ lớn hơn

5000C nó bị phân huỷ thành chất phốtghen

- R22 không gây cháy nổ, an toàn khi sử dụng, không độc hại với cơ thể sống vàthực phẩm Nhưng ở nồng độ cao trong không khí gây chết ngạt

- R22 làm giảm tầng ôzôn cho nên sử dụng đến năm 2020

chương 4 Tính chọn máy nén, thiết bị bay hơi và hiết bị ngưng tụ

4 1 Chọn các thông số làm việc

- Chế độ làm việc của 1 hệ thống lạnh được đặc trưng bởi nhiệt độ sau:

- Nhiệt đội sôi của môi chất lạnh T0

- Nhiệt độ ngưng Tk

- Nhiệt độ quá nhiệt của môi chất hút về máy nén tan

4.1.1 Nhiệt độ sôi của MCL nhiệt độ sôi phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh

- Nhiệt độ sôi của MCL dùng để tính toán thiết kế có thể lấy như sau:

t0 = t0 - t0

- tb: nhiệt độ buồng lạnh theo tính toán ta chọn tb 200C

- t0 : hiệu nhiệt độ yêu cầu cho t0

- Đối với giàn bay hơi trực tiếp, nhiệt độ bay hơi lấy thấp hơn nhiệt độ buồng từ8-130C Vậy

t0 = 0 - 10 = -100C

4.1.2 Nhiệt độ (t 0 ) ngưng tụ

- Phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ theo đền tàicủa em, em chọn dàn ngưng giải nhiệt bằng nước.

tk = tw2 + tk

Trong đó: tw2 là t0 nước ra khỏi thiết bị ngưng tụ

tk: hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu tk = 3¸50C

- Nhiệt độ nước đầu ra và đầu vào chênh lệch nhau từ 2 ¸ 60C và phụ thuộc vàokiểu bình ngưng Theo đề tài của em, em chọn là các loại bình ngưng ống vỏ nằmngang:

4.1.3 Nhiệt độ quá nhiệt của MM chất

Nhiệt độ của môi chất trước khi hút về MM nhiệt độ này bao giờ cũng lớn hơnnhiệt độ sôi của môi chất