đồ án nhiệt lạnh 2 thiết kế hệ thống lạnh cho kho cấp đông kho phân phối đặt tại vinh

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH CẤP ĐÔNG, KHO PHÂN PHỐIThiết kế hệ thống lạnh cho kho cấp đông, kho phân phối đặt tại Vinh với các thông số sau:Khối lượng sản phẩm bảo quản lạnh đông : 1450 tấnK

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Giảng viên hướng dẫn: TS Hồ Hữu Phùng

Bộ môn: Kỹ thuật Lạnh & ĐHKK

Viện: Khoa học & Công nghệ Nhiệt - Lạnh

1

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH CẤP ĐÔNG, KHO PHÂN PHỐI

Thiết kế hệ thống lạnh cho kho cấp đông, kho phân phối đặt tại Vinh với các thông số sau:

Khối lượng sản phẩm bảo quản lạnh đông : 1450 tấnKhối lượng sản phẩm bảo quản lạnh : 1450 tấnNăng suất cấp đông : 18 tấn/mẻ

Nền kho kết cấu bê tông, cách nhiệt, cách ẩm.

Các yêu cầu thực hiện:

- Tính toán dung tích kho lạnh và bố trí mặt bằng kho lạnh- Tính toán cách nhiệt và cách ẩm cho kho lạnh

- Tính toán phụ tải lạnh

- Tính chọn máy nén và tính kiểm tra máy nén- Tính chọn thiết bị ngưng tụ, bay hơi, tiết lưu…- Chọn các thiết bị phụ cho hệ thống lạnh- Vẽ sơ đồ nguyên lý cho hệ thống lạnh (A1)

- Mặt bằng bố trí thiết kế và đường ống kỹ thuật trong kho lạnh (A1)

Mục Lục

Chương 1: Tổng quan kho lạnh và quy hoạch mặt bằng 6

1.1 Tổng quan về kho lạnh 6

1.1.1 Khái niệm về kho lạnh 6

1.1.2 Lựa chọn phương án xây dựng kho lạnh 6

1.2 Đặc điểm địa lý và khí hậu của khu vực thiết kế 7

1.2.1 tìm hiểu điều kiện khí hậu của thành phố vinh 7

1.2.2 Thông số nhiệt độ và độ ẩm của vực xây dựng kho lạnh 7

1.3 Những số liệu về chế độ và phương pháp bảo quản 7

1.3.1 Quy trình bảo quản thịt bò ¼ con 7

1.4.1 Buồng bảo quản đông 9

1.4.2 Buồng bảo quản lạnh 10

1.4.3 Buồng cấp đông 11

1.5 Quy hoạch mặt bằng kho lạnh 13

Chương 2: Tính cách nhiệt, cách ẩm cho kho lạnh 14

2.1 Tổng quan về panel 14

2.1.1 Vật liệu cách nhiệt 14

2.1.2 Vật Liệu cách ẩm 14

2.2 Chọn panel theo nhiệt độ 15

2.2.1 Chọn độ dày panel cho buồng đông 15

2.2.2 Chọn độ dày panel cho buồng lạnh 15

2.2.3 Chọn đồ dày panel cho buồng cấp đông 15

2.3 Tính kiểm tra đọng sương, đọng ẩm 16

2.4 Tính toán nền kho lạnh 18

2.4.1 Cấu trúc nền kho lạnh 18

2.4.2 Cách nhiệt cho nền kho lạnh 18

Chương 3: Tính nhiệt kho lạnh 21

3.1 Đại cương về tải nhiệt kho lạnh 21

3.1.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1 21

3.1.2 Tính nhiệt tỏa ra bởi sản phẩm Q2 23

3.1.3 Dòng nhiệt qua thông gió buồng lạnh Q3,Q5 25

3.1.4 Dòng nhiệt do vận hành Q4 25

3

3.2 Tính toán phụ tải nhiệt cho thiết bị và máy nén 28

3.2.1 Tính phụ tải cho máy nén và thiết bị 28

3.2.2 Năng suất lạnh của máy nén 29

Chương 4: Tính toán chu trình và tính chọn máy nén 31

4.1 Đặc điểm và tính chất của NH3 sử dụng trong hệ thống lạnh 31

4.3.2 Tính toán thông số và chọn máy nén 35

4.4 Tính toán cho buồng bảo quản đông 40

4.4.1 Lựa chọn chu trình 40

4.4.2 Tính toán thông số và chọn máy nén 42

4.5 Tính toán cho buồng bảo quản lạnh 47

4.5.1 Lựa chọn chu trình 47

4.5.2 Tính thông số và chọn máy nén 48

Chương 5: Tính toán lựa chọn thiết bị ngưng tụ, dàn bay hơi và các thiệt bị phụ 51

5.1 Thiết bị ngưng tụ (TBNT) 51

5.2 Thiết bị bay hơi (BH) 53

5.2.1 Dàn bay hơi cho buồng cấp đông 54

5.2.2 Dàn bay hơi cho buồng bảo quản đông 54

5.2.3 Dàn bay hơi cho phòng bảo quản lạnh 55

LỜI CẢM ƠN

Từ lâu con người đã biết tận dụng nhiệt lạnh của thiên nhiên như băng tuyếtđể ướp lạnh bảo quản thực phẩm Từ những năm thế kỷ XIX phương pháp làmlạnh nhân tạo đã ra đời và phát triển đến đỉnh cao của khoa học kỹ thuật hiện đại.Ngày nay trình độ khoa học kỹ thuật phát triển rất nhanh Những thành tựuvề khoa học kỹ thuật, đã được ứng dụng rộng rãi vào trong các ngành côngnghiệp, cũng như nông nghiệp Do đó năng suất lao động ngày càng tăng, sảnphẩm làm ra ngày càng nhiều, mà nhu cầu tiêu dung còn hạn chế dẫn đến sảnphẩm dư thừa Để tiêu thụ hết những sản phẩm dư thừa đó thì người ta phải chếbiến và bảo quản nó, bằng cách làm lạnh đông để xuất khẩu Nhưng nước ta hiệnnay còn rất ít những kho lạnh bảo quản, không đáp ứng đủ nhu cầu

Áp dụng những kiến thức đã học, em xin làm đồ án với đề tài “Thiết kế

hệ thống lạnh cho một kho lạnh phân phối thịt bò đông lạnh sử dụng môichất NH3”

Với tư cách là sinh viên chuyên ngành Lạnh và điều hòa không khí, mônhọc này giúp cho sinh viên có cái nhìn thực tế của người kỹ sư khi gặp vấn đềthiết kế và xây dựng kho lạnh Trong quá trình hoàn thành đồ án em được sựhướng dẫn của thầy Hồ Hữu Phùng Em xin chân thành cảm ơn và mong nhậnđược sự góp ý và giúp đỡ để cho bản đồ án này hoàn thành đúng tiến độ và đạtđược các nôi dung yêu cầu đặt ra.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Hồ Hữu Phùng đã tận tình hướng dẫn emvà các bạn trọng nhóm trong suốt thời gian thực hiện đồ án Nhờ những chỉ bảovà dạy dỗ của thầy mà em thêm phần hiểu hơn trong mỗi bước thực hiện và hoànthiện bài đồ án này Nếu không có sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy thìbài đồ án này của em rất khó có thể hoàn thành một cách chọn vẹn được Một lầnnữa, em xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến thầy.

5

Chương 1: Tổng quan kho lạnh và quy hoạch mặt bằng

1.1 Tổng quan về kho lạnh 1.1.1 Khái niệm về kho lạnh

Kho lạnh là các kho có cấu tạo và kiến trúc đặc biệt dung để bảo quản các sản phẩm và hàng hóa khác nhau ở điều kiện nhiệt độ lạnh và điệu kiện không khí thích hợp Do không khí trong buồng lạnh có tính chất khác xa không khí ngoài trời nên kết cấu xây dựng, cách nhiệt cách ẩm của kho lạnh khác hẳn so với những công trình xây dựng khác.

Kho lạnh dùng để bảo quản các loại nông sản, thủy hải sản, lương thực, thực phẩm, hoa quả trái cây… Kho được xây dựng ở các khu công nghiệp chế biến, bến cảng, nhà hàng, cửa khẩu với mục đích bảo quản hàng hóa phục vụ cho mục đích tiêu dùng và xuất khẩu.

1.1.2 Lựa chọn phương án xây dựng kho lạnh

Hiện nay, ngành chăn nuôi ở nước ta đang phát triển mạnh, để phục vụ choquá trình chế biến và bảo quản chăn phục vụ cho công tác xuất khẩu Vì vậy,những kho lạnh có công suất vừa và nhỏ được xây dựng tương đối nhiều ở ViệtNam hiện nay Để xây dựng trạm lạnh cũng như kho lạnh thì trên thực tế ở nướcta hiện nay có thể sử dụng 2 phương pháp sau:

Kho xây: phải có cách nhiệt, cách ẩm (kho lạnh truyền thống)Kho lắp ghép: xây+lắp ghép

Phương án truyền thống

Phương án này kho lạnh được xây dựng bằng các vật liệu xây dựng và lớpcách nhiệt, cách ẩm gắn vào phía trong của kho Quá trình xây dựng phức tạp,qua nhiều công đoạn.

Ưu điểm:

- Kho xây thì ta tận dụng được nguyên vật liệu có sẵn ở địa phương - Có thể sử dụng những công trình kiến trúc có sẵn để chuyển thành kho - Giá thành xây dựng rẻ

Nhược điểm:

- Khi cần di chuyển kho lạnh khó khăn, hầu như bị phá hỏng - Cần nhiều thời gian và nhân lực thi công

- Chất lượng công trình có độ tin cậy không cao

Phương án hiện đại

Đó là phương án xây dựng kho bằng cách lắp các tấm panel tiêu chuẩn trênnền, khung và mái của kho.

Ưu điểm:

- Các cấu trúc cách nhiệt, cách ẩm là các tiêu chuẩn chế tạo sẵn nên dễ dàngvận chuyển đến nơi lắp đặt và lắp đặt nhanh chóng.

- Khi cần di chuyển kho lạnh dễ dàng, không bị hư hỏng.

- Kho chỉ cần khung và mái che nên không cần đến các vật liệu xây dựng

- Chi phí đầu tư ban đầu cao

Kết luận

Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của hai phương án trên thì phương ánhiện đại mặc dù giá thành cao, nhưng chất lượng của kho đảm bảo cho nên giảmđược chi phí vận hành và chất lượng sản phẩm được bảo quản tốt hơn, do đó emlựa chọn kiểu xây dựng sử dụng các tấm panel tiêu chuẩn để thiết kế kho lạnh

cho đề tài của mình

1.2 Đặc điểm địa lý và khí hậu của khu vực thiết kế

1.2.1 tìm hiểu điều kiện khí hậu của thành phố vinh

- Thành phố Vinh là 1 thành phố trực thuộc tỉnh Nghệ An nằm bên bờ sông Lam, cách thủ đô Hà Nội 295km về phía bắc, cách thủ đô của Lào 456km về phíatây Phía tây và tây bắc giáp huyện Hưng Nguyên, phía nam và đông nam giáp huyện Nghi Xuân (Hà Tĩnh), phía bắc giáp huyện Nghi Lộc Thành phố Vinh nằm trên trục giao thông bắc nam chính của nước ta nên thuận lợi cho việc đi lại và giao thương của tỉnh.

- Diện tích: Thành phố Vinh có diện tích khoảng 104,5 km2 - Dân số: 545,180 người (2018)

Thành phố Vinh nằm trong đới khí hậu nhiệt đới gió mùa, có 2 mùa rõ rệt và có sự biến động lớn từ mùa nảy sang mùa khác Lượng mưa trung bình năm 2000mm Nhiệt độ trung bình năm khoảng 23,9 , độ ẩm từ 80% đến 85% thích℃hợp cho nhiều loại cây trồng phát triển.

1.2.2 Thông số nhiệt độ và độ ẩm của vực xây dựng kho lạnh

Dựa trên TCVN 5687-2010 với số giờ không đảm bảo là 35h/năm ta có bảng sau:

Bảng 1.2.2 Bảng thông số nhiệt độ

Ngoài thịt bò được lấy từ khu vực chế biến, kho lạnh còn bảo quản thịt bòđược lấy từ các khu vực ở xa được vận chuyển qua các hệ thống xe vận tải lạnh Trong đề tài đồ án này, quy trình bảo quản sẽ như sau:

7

Đối với bảo quản lạnh:

B1: Bò sau khi được chế biến sạch sẽ ở phòng có nhiệt độ 20℃ sẽ được treotrên các giá treo, xếp sát nhau thành từng khối, bên dưới giá là các tấm pallet.

B2: vận chuyển vào kho lạnh có nhiệt độ 3 nhờ hệ thống xe nâng hạ.℃Đối với bảo quản đông:

B1: Bò sau khi được chế biến sạch sẽ ở phòng có nhiệt độ 20℃ sẽ được treotrên các giá treo xếp sát nhau thành từng khối, sau đó được đưa vào hầm cấpđông ở nhiệt độ -37℃ và được cấp đông liên tục trong 18 giờ đến khi tâm đạt -20℃

B2: vận chuyển các giá treo vào kho bảo quản đông có nhiệt độ -20℃

1.3.2 Chế độ bảo quản sản phẩm Loại sản phẩm: ¼ con bò

Nhiệt độ kho bảo quản sản phẩm đông lạnh -20℃ Nhiệt độ kho bảo quản bảo quản sản phẩm lạnh 3℃ Nhiệt độ buồng cấp đông -37℃

Thiết bị cấp đông: cấp đông hầm

Có sử dụng bơm môi chất lạnh, sử dụng môi chất lạnh là NH3

1.3.3 Chọn phương pháp làm lạnh và quy trinh xử lý lạnh

Phương pháp làm lạnh: Chọn phương pháp làm lạnh buồng trực tiếp - là làm lạnh buồng bằng dàn bay hơi đặt trong buồng lạnh Môi chất lạnh lỏng sôi thu nhiệt của môi trường lạnh.

Quy trình xử lý lạnh sản phẩm: Xử lý lạnh trực tiếp, nghĩa là gia lạnh sảnphẩm hoặc kết đông thực phẩm trực tiếp bằng các tổ dàn quạt hoặc bằng cách bốtrí tunel có quạt gió cưỡng bức mạnh

Chọn dàn bay hơi đối lưu không khí cưỡng bức Ưu điểm của hệ thống này là sự phân bố nhiệt độ tương đối đều khắp thể tích của phòng Sự trao đổi nhiệt giữa không khí và dàn lạnh, giữa không khí và sản phẩm tăng lên, giảm diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, giảm tiêu tốn nguyên nhiên vật liệu, dàn gọn nhẹ, chiếm chỗ ít, khả năng điều chỉnh nhiệt độ buồng lạnh cũng cao hơn.

1.3.4 Phương pháp nâng hạ, xếp dỡ

1.3.4.1 Chọn máy nâng hạ, xếp dở

Trong các kho lạnh nhỏ thường dùng phương pháp bốc xếp thủ công nhưng trong các kho lạnh lớn hơn 1000 tấn như bài toán thì cần phải sử dụng các máy nâng hạ, cơ giới hoàn toàn khâu xếp dỡ hàng.

Ta chọn máy nâng hạ trong kho lạnh như sau:

Hình 1.3.4.1 Máy nâng hạ Thông số kĩ thuật của máy nâng hạ như sau:

Model: G series Động cơ: điện xoay chiều Nhiên liệu: điệnTải trọng nâng: 1 - 1,5 tấnChiều cao nâng: 3 – 6m 1.3.4.2 Chọn giá treo sản phẩm

Thịt bò ¼ con được bảo quản bằng cách treo trên trên các giá treo có kíchthước 1m chiều cao 1.5m, diện tích thịt bò ¼ con là 50x30cm, mỗi giá treo được29 miếng thịt (400kg), bên dưới có đặt các tấm panel phục vụ cho việc nâng hạbằng máy

gv: Định mức của chất tải thể tích (tấn/m )3 gv= 0,4 (t/m ) theo tài liệu 3

9

=> V=E

gv= 14500.4 = 3625 (m )3b) Diện tích chất tải F

Diện tích chất tải của buồng lạnh F (m ) được xác định qua thể tích buồng2lạnh và chiều cao chất tải qua biểu thức

F = Vh

Trong đó:

F: Diện tích chất tải lạnh (m )2h: Chiều cao của chất tải (m )2 V: thể tích kho lạnh (m ) 3

Ở đây ta lựa chọn kho lạnh 1 tầng với chiều cao chất tải là h=4m Từ đó ta tính được F= V

h = 36254 =¿906.25 (m )2c) Tải trọng trên 1m của nền buồng2

Được tính toán theo định mức chất tải và chiều cao chất tải g = g h = 0,4.4 = 1.6 t/m < F = 4t/m fv 2 cp 2

Tải trọng của nền được thỏa mãnd) Diện tích lạnh cần xây dựng

Được tính theo công thức sau: F =xd F

βF = 906.250,85 =1066.18(m )2Trong đó F : Diện tích lạnh cần xây dựng (m )xd 2

βF: Hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa = 0,85 (tra bảng thiết kế)e) Số lượng buồng bảo quản sản phẩm đông phải xây Z

chọn diện tích mỗi buồng là f = 12x24= 288 (m )2

Z= Fxdf = 1066.18288 =3,7 Vậy ta lấy Z = 4 buồng1

f) dung tích thực tế của buồng bảo quản lạnh đông

Ett=E.Z1Z=1450.

Trong đó:

E: Dung tích kho lạnh (tấn)V: Thể tích kho lạnh (m )3

gv: Định mức của chất tải thể tích (tấn/m ) 3gv= 0,4 (t/m ) (tài liệu TKHTL trang 32)3 => V=

gv= 14500.4 = 3625 m 3 b) Diện tích chất tải F

Diện tích chất tải của buồng lạnh F (m ) được xác định qua thể tích buồng2lạnh và chiều cao chất tải qua biểu thức

F = V

Trong đó:

F: Diện tích chất tải lạnh (m )2h: Chiều cao của chất tải (m )2 V: thể tích kho lạnh (m ) 3

Ở đây ta lựa chọn kho lạnh 1 tầng với chiều cao chất tải là h=4m Từ đó ta tính được F= V

h = 36254 =¿906.25 (m )2 c) Diện tích lạnh cần xây dựng kho bảo quản sản phẩm lạnh F xd Được tính theo công thức sau: F =xd F

βF = 906.250,85 =1066.18(m )2Trong đó F : Diện tích lạnh cần xây dựng (m )1 2

βF: Hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa = 0,85 (tra bảng thiết kế) d) Số lượng buồng bảo quản sản phẩm đông phải xây Z

Chọn diện tích mỗi buồng là f = 12x24= 288 (m )2 Z= Fxd

f = 1066.25288 =3,7 Vậy ta lấy Z= 4 buồng

e) Dung tích thực tế của kho

11

Trong đó:

M – Công suất các buồng lạnh và buồng kết đông ( làm lạnh đông), t/24h; T – Thời gian hoàn thành một mẻ sản phẩm bao gồm thời gian xử lý lạnh,chất tải, tháo tải, phá băng cho dàn lạnh, h;

g – Tiêu chuẩn chất tải trên 1 m chiều dài giá treo, t/m , g =0,25 t/m (Tiêu11chuẩn chất tải – HD thiết kế hệ thống lạnh)

k – Hệ số tính chuyển từ tiêu chuẩn chất tải trên 1 m chiều dài ra 1 m diện2tích cần xây dựng; k = 1,2.

Thời gian cấp đông sản phẩm là 18h/mẻ nên ta có công suất buồng cấpđông:

M= 2418.18 24= (t/24h) Diện tích buồng cấp đông là: F = gM T

1.24 k = 24.18

0,25.24 1,2 = 86.4 m2b) số lượng buồng kết đông Z

chọn diện tích một buồng kết đông là f= 12x12 = 144 m2 Số lượng buồng cấp đông phải xây dựng là:

Z= F

Chọn Z = 1 buồng diện tích xây dựng thực tế: Fxd = 144 (m )2c) Năng suất thực tế của kho:

Diện tíchxây dựngthực tế(m )2

Số buồng

Z Diện tíchmỗibuồng

(m )2Buồng lạnh

1.5 Quy hoạch mặt bằng kho lạnh

Chiều cao khoảng không gian tháo dỡ,

Kích thước văn phòng

13

Chương 2: Tính cách nhiệt, cách ẩm cho kho lạnh.

2.1 Tổng quan về panel 2.1.1 Vật liệu cách nhiệt

Hình 2.1.1 Cấu tạo panel

Tấm panel cách nhiệt là vật liệu có tác dụng ngăn cản những yếu tố của môi trườngcó nhiệt độ cao đến môi trường có nhiệt độ thấp.

Theo dây chuyền công nghệ tiên tiến, lớp xốp bên trong được cấu tạo đặc biệt cókhản năng cách âm, cách nhiệt và đảm bảo chống cháy với chỉ số cao tùy thuộc vào từngloại của panel phòng lạnh.

Cấu tạo của panel: gồm 3 lớp

Hai mặt là lớp tôn mạ kẽm, sơn tĩnh điện.

Lớp giữa là vật liệu bảo ôn, có thể là PU (Polyurethane) hoặc EPS, bông khoáng,bông thủy tinh…

2.1.2 Vật Liệu cách ẩm

Do có sự chênh lệch nhiệt độ ở môi trường trong buồng lạnh và ngoài môi trường,xuất hiện sự chênh lệch áp suất giữa hơi nước ngoài và trong buồng lạnh Áp suất trongbuồng lạnh nhỏ, do đó luôn có một dòng ẩm đi từ bên ngoài vào trong buồng lạnh.

Vật liệu cách ẩm thường dùng hiện nay là bitum.

Đối với vách panel đã có cách ẩm nên sẽ không cần trát bitum.

Đối với nền kho lạnh, cần phủ một lớp bitum cách ẩm trên bề mặt lớp bê tông chịulực dày (từ 2.5-3mm) và liên tục.

Không được bố trí lớp cách ẩm phía trong của vách.

2.2 Chọn panel theo nhiệt độ

Theo bảng 3.9 sách Thiết kế hệ thống lạnh của thầy Nguyễn Đức Lợi :

2.2.1 Chọn độ dày panel cho buồng đông

Ta chọn độ dày panel ứng với nhiệt độ của phòng là: δCN = 125 (mm).Chọn vật liệu phủ bề mặt panel : Tôn mạ màu có độ dày 0,5mmĐộ dày của lớp vật liệu cách nhiệt polyurethan là:

δPU = 125 – 2.0,5 = mm = 0,124 m

2.2.2 Chọn độ dày panel cho buồng lạnh

Ta chọn độ dày panel ứng với nhiệt độ của phòng là: δCN = 75 (mm).Chọn vật liệu phủ bề mặt panel: Tôn mạ màu có độ dày 0,5mmĐộ dày của lớp vật liệu cách nhiệt polyurethan là:

δPU = 75 – 2.0,5 = 74 mm = 0,074 m

2.2.3 Chọn đồ dày panel cho buồng cấp đông

Ta chọn độ dày panel ứng với nhiệt độ của phòng là: δCN = 200 (mm).Chọn vật liệu phủ bề mặt panel : Tôn mạ màu có chiều dày 0,5mmĐộ dày của lớp vật liệu cách nhiệt polyurethan là:

δPU = 200 – 2.0,5 = 199 mm = 0,199 m

15

2.3 Tính kiểm tra đọng sương, đọng ẩm

Chiều dày lớp cách nhiệt tính theo công thức tính hệ số truyền nhiệt k qua váchphẳng nhiều lớp :

i=1n δi

Từ đó ta có chiều dày lớp cách nhiệt:

δcn= λcn

[

1k−

(

1

n δiλi+

1α2

) ]

Trong đó:

δcn: Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, [m]λcn: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, [W/mK]k : Hệ số truyền nhiệt, [W/m K] 2

α1: hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới tường cách nhiệt, [W/m K] 2α2: hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh tới buồng lạnh, [W/m K] 2δi: Bề dày yêu cầu của lớp vật liệu thứ i, [m]

λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, [W/mK]Theo bảng 3.7 tài liệu trang 86 ta có hệ số tỏa nhiệt:

Bề mặt trong của buồng kết đông và

Từ bảng 2.2 ta chọn được hệ số tỏa nhiệt α cho từng buồng: α1 = 23,3 W/m K2

α2 = 9 W/m K – đối với buồng bảo quản lạnh2

Hệ số dẫn nhiệt của lớp tôn mạ màu: λTôn = 45,36 W/mKChiều dày của lớp tôn mạ màu: δTôn = 0,5 mm = 0,0005 mVì panel đặt trong kết cấu bao che nên ta lấy nhiệt độ bên ngoài panel là: tn=0,7 tnt

ngoài trời

Nhiệt độngoài pannel

k: hệ số truyền nhiệt thực tế qua panel, [W/m2K].

ks: hệ số truyền nhiệt thực tế qua panel khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng sương,[W/m K]2

tf: nhiệt độ trong buồng lạnh, oC.t1: nhiệt độ bề mặt ngoài trời ℃t2: nhiệt độ bề mặt trong vách panel ℃ts: nhiệt độ đọng sương ℃

Ta có bảng tính toán cách nhiệt cách ẩm cho kho lạnh như sau:

Ta thấy rằng hệ số truyền nhiệt thức tế qua panel nhỏ hơn rất nhiều so với hệ số truyềnnhiệt thực tế qua panel khi bề mặt là nhiệt độ đọng sương

Tấm panel trần và tường đều không bị đọng sương.

Do vật liệu phủ ngoài bề mặt panel (tôn mạ màu) hoàn toàn cách ẩm nên khôngxảy ra hiện tượng đọng ẩm

17

2.4 Tính toán nền kho lạnh 2.4.1 Cấu trúc nền kho lạnh

Hình 2.4.1 Cấu trúc nền kho lạnh

1 Lớp nền nhẵn2 Lớp bê tông3 Lớp panel cách nhiệt4 Lớp bitum cách ẩm5 Bê tông cốt thép6 Con lươn thông gió

Đối với các kho lạnh của Việt Nam cần xây dựng các con lươn thông gió để tránhhiện tượng đóng băng nền.

Các con lươn thông gió được đổ bằng bê tông hay xây bằng gạch cao khoảng 100mm - 200 mm Bề mặt con lươn dốc về 2 phía 2 % để tránh đọng nước.

2.4.2 Cách nhiệt cho nền kho lạnh

Từ công thức 2.1 ta tính được chiều dày cách nhiệt cho nền:

δCN=λCN.

[

1k−

(

1

α 1+Σδiλi

+ 1α 2

)]

λi – Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/m K2

Đối với các kho lạnh của Việt Nam chỉ cần xây dựng các con lươn thông gió để tránhhiện tượng đóng băng nền.

Tra bảng 3.1 tài liệu tham khảo [I] hệ số dẫn nhiệt của các loại vật liệuTra bảng 3.6 tài liệu tham khảo [I] hệ số truyền nhiệt của các khoTa có bảng kết quả tính toán sơ bộ cách nhiệt cho nền:

δ (mm)

Hệ số dẫnnhiệtλ (W/m.K)Nền nhẵn bằng

các tấm bê tônglát

n δiλi+

1α2

) ]

Trong đó:

δcn – độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt ,m

19

λcn – Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt ,W/m.K

kn – Hệ số truyền nhiệt của nền của buồng bảo quản đông với t = -20 C ,W/m K o2Lấy k = 0,21 W/m Kn 2

α – Hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài tới lớp cách nhiệt ,W/m K Tra 1 2bảng 3.7 (Tài liệu [1]) ta có α = 23,3 W/m K1 2

α2 – Hệ số tỏa nhiệt từ vách buồng lạnh vào buồng kho lạnh ,W/m K 2Tra tài liệu [1], lấy theo buồng bảo quản đông

=> ta có: α = 9 W/m.K2 δi – Chiều dày lớp vật liệu thứ i, m

λi – Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i ,W/m K2=> δcn=0,047.

[

1

0,21−

(

0.021,4 +

0,151,4 +

0,00250,18 +

0,151,4 +

0,151,2 +

19

)]

= 0,2m=> Chọn chiều dài cách nhiệt thực δ = 0,2 m cn

=> Hệ số truyền nhiệt thực tế

0.021,4 +

0,151,4 +

0,00250,18 +

0 20.047+

0,151,4 +

0,151,2 +

kn = 0,22 W/m2.K

Chương 3: Tính nhiệt kho lạnh

3.1 Đại cương về tải nhiệt kho lạnh

Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q được tính theo biểu thức:

Đặc điểm của các dòng nhiệt là chúng thay đổi liên tục theo thời gian Q phụ thuộc1chủ yếu vào nhiệt độ bên ngoài nên nó thay đổi theo giờ trong ngày và theo mùa trongnăm… Q phụ thuộc vào thời vụ Q phụ thuộc vào loại hàng hóa bảo quản: Sản phẩm23không hô hấp và sản phẩm sống có hô hấp (rau, quả, trứng) Q phụ thuộc vào quy trình4công nghệ chế biến, bảo quản hàng hóa Q phụ thuộc vào biến đổi sinh hóa của sản phẩm5hô hấp.

3.1.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1

Dòng nhiệt qua kết cấu bao che gồm các dòng nhiệt tổn thất qua tường bao, trần, nềndo có sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường ngoài và môi trường trong kho lạnh cộngvới các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần.

Dòng nhiệt Q xác định theo công thức:1Q1=Q11+Q12

t1 - Nhiệt độ của môi trường bên ngoài, Ct2 - Nhiệt độ không khí bên trong buồng lạnh, C o

Q12- dòng nhiệt tổn thất do bức xạ được xác định theo công thức sau:

Q12=kt×F ×Δt12¿

Khi tính nhiệt tổn thất do chênh lệch nhiệt độ qua vách panel ta sẽ lấy hiệu nhiệt độnhư sau:

Vách panel có cửa thông ra ngoài: Δt=0.7 ×(t t2−1)

Nền kho lạnh Δt=0.4 ×(t t2−1)

Ta có bảng tính toán dòng nhiệt qua kết cấu bao che như sau:Buồng bảo quản lạnh

Vách 1244.8115.20.15738.4-201056.246Vách 2124.857.60.15738.4-20528.1229Vách 3244.8115.20.157-20-200Vách 4124.857.60.15726.88-20423.9452

Mái24122880.15738.4-202640.614Nền24122880.2238.4-203700.224Vách 1244.8115.20.157-20-200Vách 2124.857.60.15738.4-20528.1229Vách 3124.857.60.157-20-200Vách 4244.8115.20.15726.88-20847.8904

Mái24122880.15738.4-202640.614Nền24122880.2238.4-203700.224Vách 1244.8115.20.157-20-200Vách 2124.857.60.15738.4-20528.1229Vách 3124.857.60.157-20-200Vách 4244.8115.20.15726.88-20847.8904

Mái24122880.15738.4-202640.614Nền24122880.2238.4-203700.224Vách 1244.8115.20.157-20-200Vách 2124.857.60.15738.4-20528.1229Vách 3124.857.60.15726.88-20423.9452Vách 4244.8115.20.15738.4-201056.246Mái24122880.15738.4-202640.614Nền24122880.2238.4-203700.224

- Ml: năng suất nhập vào buồng bảo quản lạnh trong một ngày đêm

365 = 1450.6.1,5

365 = 35.75 (t/24h)Trong đó:

El: Dung tích kho lạnh bảo quản lạnh, tB: Hệ số quay vòng, B=5÷6 chọn B = 6m: Hệ số nhập hàng không đồng đều, m=1,5

b Tại buồng bảo quản đông:

- Mđ: năng suất nhập vào buồng bảo quản lạnh trong một ngày đêm

Mđ=Eđ.ψ B.m

365 = 1450.0,85.6 2,5

365 = 50.65 (t/24h)Trong đó: đối với kho lạnh phân phối

Eđ: Dung tích kho lạnh bảo quản đông, tB: Hệ số quay vòng, B=5÷6

25

Thứ tựE từng

h1 (kJ/kg)

h2 (kJ/kg)

M từng buồng

Q12 (kW)

3.1.3 Dòng nhiệt qua thông gió buồng lạnh Q3,Q5

Dòng nhiệt tổn thất do thông gió buồng lanh chủ yếu do không khí nóng từ bên ngoàiđược đưa vào buồng lạnh thay thế cho lượng không khí lạnh trong buồng để đảm bảo sựhô hấp của các sản phẩm bảo quản

Thông thường, dòng nhiệt tổng thất do thông gió buồng lạnh chỉ tính toán cho cácbuồng lạnh đặc biệt bảo quản rau quả và sản phẩm hô hấp Đối với kho lạnh bảo quản thịtgà thì Q3,Q5 coi như bằng 0.

vận chuyển, ).Q43 = 1000N (W).Trong đó :

N – Công suất động cơ, kW.1000 – hệ số chuyển đổi từ kW ra W.

Xét N= 1:4 kW – buồng bảo quản đông và bảo quản lạnh N= 8:16kW – buồng kết đông (tài liệu tham khảo [1]).Tổng

Q43bqđ = 1000.3.4 = 12000 WQ43kđ = 8.1000 = 8000 W

Diện tích F

Nhiệt tỏa do đèn chiếu

sáng Q41 (W)

Nhiệt tỏa do người làm việc

Q42 (W)

Nhiệt tỏa động

cơ làm việc Q43 (W)

Nhiệt tỏa do mở cửa Q44

Tổng Q4 (W)

3.2 Tính toán phụ tải nhiệt cho thiết bị và máy nén

3.2.1 Tính phụ tải cho máy nén và thiết bị

Theo sách “Thiết kế hệ thống lạnh-Nguyễn Đức Lợi”Phụ tải của thiết bị:

Qtb=∑Q=Q1+Q2+Q3+Q4Phụ tải của máy nén:

QMN=80 % Q1+100 %Q2+75 %Q4

29

Thiết bị

3.2.2 Năng suất lạnh của máy nén

Năng suất lạnh của máy nén đối với mỗi nhóm buồng có nhiệt độ giống nhau được cácđịnh bởi biểu thức:

Q0=k QMNb

Trong đó:

b- Hệ số thời gian làm việc, ở đây chọn b=0,9

QMN – Tổng nhiệt tải của máy nén đối với một nhiệt độ bay hơi ứng với mỗi loạibuồng lạnh

k – Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh phụthuộc vào bảng sau:

k 1,1 1,07 1,05Ta có năng suất lạnh cho từng buồng trong kho lạnh như sau:Buồng

Kết đông(KW)

Bảo quản đông Bảo quản lạnh

Chương 4: Tính toán chu trình và tính chọn máy nén

4.1 Đặc điểm và tính chất của NH3 sử dụng trong hệ thống lạnha) Tính chất vật lý

R717 không màu, có mùi hắc Với áp suất khí quyển R717 sôi ở -33,35°C, tínhchất nhiệt động tốt, phù hợp với máy nén pittong và trục vít.

31

Áp suất và nhiệt độ cuối tầm nén cao, nên cần làm mát dầu máy, dễ bị lọt khôngkhí khi nén 2 cấp.

Hòa tan nước hoàn toàn nên tránh được hiện tượng tắc ẩm.Không hòa tan dầu bôi trơn nên phải có bình tác dầu.b) Tính chất hóa học, an toàn, sinh lý, kinh tế.

Phân hủy ở nhiệt độ 110-120°C thành nito và hyđrô khi có ẩm và bề mặt xilanhbằng thép làm chất xúc tác

Không ăn mòn kim loại đen, nhưng ăn mòn hợp kim đồngDễ cháy nổ trong không khí

Độc hại với con ngừoiRẻ tiền, dễ kiếm, dễ vận chuyển.4.2 Các thông số và chế độ làm việc 4.2.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh to

Nhiệt độ môi chất lạnh t phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh được tính theo công thức:0

t = t – ∆t 0b 0

Trong đó: t – Nhiệt độ buồng lạnh.b∆t0 – Hiệu nhiệt độ yêu cầu Chọn to = 8 oC.

tw2 = t + ∆t = 32 + 5 = 37 (w1w oC)Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất:

tk = t + ∆tw2k

Trong đó: ∆t là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, ∆t = 3 kk ÷ 5 C có nghĩa là nhiệt độongưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra từ 3 đến 5 C o

t = t + ∆t = 37 + 3 = 40 (kw2k oC) 4.2.3 Nhiệt độ quá lạnh tql

Nhiệt độ quá lạnh là nhiệt độ môi trong lỏng trước khi vào van tiết lưu Nhiệt độ quálạnh càng thấp thì năng suất lạnh càng lớn.

Ngày nay do thiết bị quá lạnh làm cho thiết bị cồng kềnh, tiêu tốn vật tư làm giá tănglên mà hiệu quả đem lại không cao nên các máy lạnh ngày nay hầu như không trang bị quá lạnh.

Đối với NH3 không được bố trí thiết bị hồi nhiệt để quá lạnh Nhưng nhiệt độ quá lạnh qua thiết bị trao đổi nhiệt ngược chiều cũng vẫn cao hơn nhiệt độ nước vào 3 đến 5 độ

Ta có công thức tính nhiệt độ quá lạnh: tql = tw1 + 3 = 32 + 3= 35 ℃

4.2.4 Nhiệt độ hơi hút th

Nhiệt độ hơi hút là nhiệt độ của hơi trước khi vào máy nén Nhiệt độ hơi hút bao giờcũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất để tránh tránh hiện tượng va đập thủy lực làm hưhại máy nén

Đối với máy nén sử dụng môi chất NH3 do nhiệt độ cuối tầm nén rất cao nên độ quánhiệt phải chọn hợp lý Theo tài liệu thiết kế hệ thống lạnh, để đảm bảo an toàn cho máynén ta chọn độ quá nhiệt tqn = 5 K

t = t + 5h0

Sự quá nhiệt hơi hút của máy lạnh amoniac đạt được bằng 3 cách:Quá nhiệt ngay trong dàn lạnh khi sử dụng các loại van tiết lưu nhiệtQuá nhiệt nhờ hòa trộn với hơi nóng trên đường về máy nén

Quá nhiệt do tổn thất nhiệt trên đường ông từ thiết bị bay hơi về máy nén.

4.2.5 Bảng nhiệt độ từng buồng.T ,boC

T ,koC

T ,qloC

33

Buồng CĐ -37 -45 40 35 -40Buồng

π=pkpoTừ công thức trên ta có:

π=15 ,550 ,54 =28.8

Thấy > 9 nên sử dụng chu trình máy lạnh nén hơi hai cấp với mục đích chính:Cải thiện hệ số cấp của máy nén

Giữ cho nhiệt độ cuối tầm nén không quá caoĐạt được nhiệt độ sôi tương đối thấp -45 CoÁp suất trung gian:

Ta xác định từng trạng thái cũng như chu trình của môi chất lạnh như sau:1’ Hơi bão hòa ra khỏi thiết bị bay hơi

1’ – 1 Quá trình quá nhiệt hơi môi chất

1’ – 2 Quá trình nén hạ áp từ áp suất p lên áp suất trung giano

2 – 3 Quá trình khí sau máy nén hạ áp được sục thẳng nào bình trung gian để làmmát hơi quá nhiệt xuống hơi bão hòa tại x=1

3 – 4 Quá trình nén cao áp từ áp suất trung gian đến áp suất ngưng tụ4 – 5’ Quá trình ngưng tụ

5’ – 5 Quá trình quá lạnh

5 – 6 Quá trình làm mát lỏng môi chất ở áp suất cao5 – 7 Quá trình tiết lưu phụ để làm mát bình trung gian5 – 6 – 10 Quá trình tiết lưu chính.

Khi đó, tra bằng coolpack ta thiết lập được bảng sau: Điểm nút t,