Pbl lạnh bảo quản thịt lợn cấp Đông 2 5 tấn, trữ Đông 55 tấn

§ 1.4 Quy trình công nghệ chế biến sản phẩm 6

§ 1.5 Các dữ liệu cho trước : 6

3.1.3/ Tính cách nhiệt cho trần phòng cấp đông: 14

3.1.4/ Tính cách nhiệt cho nền phòng cấp đông : 16

4.2.3/ Tổn thất lạnh của kho trữ đông : 35

4.2.4/ Công suất lạnh của máy nén: 36

CHƯƠNG 5 : LẬP CHU TRÌNH & TÍNH CHỌN MÁY NÉN 37

CHƯƠNG 6 : TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ CÁC THIẾT BỊ

§ 6.2 Thiết bị bay hơi : 55

6.2.1 Phân tích chọn kiểu thiết bị : 55

§ 6.8 Tháp giải nhiệt : 67

6.8.1 Mục đích : 67

6.8.3 Nguyên lý làm việc : 67

6.8.4 Tính chọn thiết bị : 68

Tài liệu tham khảo:

1/ Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Kỹ thuật lạnh cơ sở Nhà xuất bản Giáo dục 2013

2/ Nguyễn Đức Lợi, Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật 2011

3/ Nguyễn Đức Lợi, Bài tập kỹ thuật lạnh Nhà xuất bản Bách Khoa 2013

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Chương này nhằm xác định nhiệm vụ ,các dữ liệu cho trước

§ 1.1 Nhiệm vụ thiết kế được giao:

- Sản phẩm bảo quản: Thịt lợn.- Công suất cấp đông: E = 2,5 tấn/mẻ- Công suất trữ đông: E =55 tấn- Địa điểm lắp đặt: Huế § 1.2 Hệ thống lạnh cấp đông:

1.2.1 Mục đích của lạnh cấp đông :

Từ xa xưa con người đã biết sử dụng lạnh cho đời sống, bằng cách cho vậtcần làm lạnh tiếp xúc với những vật lạnh hơn Sau này kỹ thuật lạnh ra đờiđã thâm nhập vào các ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho cácngành đó như:

-Ngành công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm-Trong công nghiệp nặng: làm nguội khuôn đúc-Trong y tế: chế biến và bảo quản thuốc

-Trong công nghiệp hoá chất-Trong lĩnh vực điều hoà không khíĐóng vai trò quan trọng nhất là ngành công nghiệp chế biến và bảo quảnthực phẩm Tuy nhiên để có thể giữ cho thực phẩm được lâu dài nhằm cungcấp, phân phối cho nền kinh tế quốc dân,thì phải cấp đông và trữ đông nhằmgiữ cho thực phẩm ở 1 nhiệt độ thấp (-180C ÷ - 400C) Bởi vì ở nhiệt độ càngthấp thì các vi sinh vật làm ôi thiu thực phẩm càng bị ức chế, các quá trìnhphân giải diễn ra rất chậm Vì vậy mà có thể giữ cho thực phẩm không bịhỏng trong thời gian dài

1.2.2 Các kiểu lạnh cấp đông :

và các sản phẩm thực phẩm được sử dụng làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến Kho thực hiện cấp đông sản phẩm theo cách sử dụng gió lạnh cưỡng bức Dàn lạnh sẽ tạo một luồng không khí có nhiệt độ thấp, sau đó luồng khí sẽ được hệ thống quạt gió đẩy đi tất cả các khu vực trong kho để cấp đông sản phẩm

phẩm đông rời với khối lượng nhỏ nên phù hợp với các xí nghiệp trung bình

và nhỏ Tủ cấp đông gió sử dụng phương pháp cấp bông bằng gió lạnh cưỡng bức tương tự với kho lạnh cấp đông gió Về cơ bản, thiết kế kho lạnh cấp đông gió và tủ cấp đông gió có nhiều điểm tương tự.

đặt từng cá thể vào trong môi trường có nhiệt độ từ -40oC đến -35oC và sau dưới 30 phút mà nhiệt độ trung tâm của cá thể đó đạt -18oC)

- Chọn hầm đông gió vì tủ cấp đông chủ yếu là nhập ngoại, có công suất nhỏ còn IQF loại vì chủ yếu dùng trong ngành thủy sản(tôm, cá v.v.)

§ 1.3 Hệ thống lạnh trữ đông:-Mục đích : Nhằm bảo quản sản phẩm trong thời gian chờ được tiêu thụ, không bị hư hỏng hay giảm chất lượng

-Thường sử dụng hầm trữ gió cưỡng bức

§ 1.4 Quy trình công nghệ chế biến sản phẩm

§ 1.5 Các dữ liệu cho trước :

1.5.1/ Cấp đông :

- Công suất cấp đông : 2,5 tấn /mẻ- Nhiệt độ vào cấp đông của sản phẩm: t1 = 18 0C- Nhiệt độ ra cấp đông của sản phẩm:

+ Nhiệt độ tâm sản phẩm: -120C+ Nhiệt độ bề mặt sản phẩm: -180C+ Nhiệt độ trung bình sản phẩm: -150C- Thời gian cấp đông: τ = 11h - Nhiệt độ phòng cấp đông: tf= -350C

Làm ngất bằng điện

Giết, lấy tiết

Treo lên băng

tải

Rửa, cạo lông

Lấy nội tạng

Xẻ thịt

- Nhiệt độ môi trường : tn = 37,30C

CHƯƠNG 2: TÍNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT

BẰNG KHO LẠNH

Đề tài chọn kho lạnh kiểu panel lắp ghép Chương này nhằm xác định các kích

thước phòng lạnh và bố trí hợp lý kho lạnh

§ 2.1 Phòng cấp đông :

2.1.1/ Các dữ liệu cho trước :

+ Sản phẩm : Thịt lợn + Công suất cấp đông : 2,5 tấn /mẻ

2.1.2/ Chọn số phòng : 1 phòng

Phân tích : Tùy thuộc vào nhu cầu tải lạnh và khả năng dự phòng mà chọn số

lượng phòng cấp, trữ đông cho phù hợp Phụ thuộc vào công suất , khả năng thu

+ Chiều cao trong của phòng : htr = hCT + ∆h ∆h : Chiều cao phòng kể đến lối đi của gió Chọn ∆h = 1m

 htr = 3m + Diện tích thịt lợn FCT = VCT/hCT = 14,705 /2 = 7,352 m2

+ Diện tích lạnh cần xây dựng của nền phòng lạnh :

Fn= FCT /βF =7,352/0,5=14,705 m2 βF là hệ số sử dụng diện tích , do kể đến lối đi, diện tích đặt thiết bị ( theo

bảng 2-5, trang 34, TL2 với diện tích buồng lạnh < 20 m2).

+ Diện tích trong của mỗi phòng : Ftr = Fn/n =14,705 m2 ( 1 phòng) + Chọn kích thước các cạnh bên trong phòng : rộng 3,6 m, dài 3,6 m ( bội số

§2.2 Phòng trữ đông :

2.2.1/ Các dữ liệu cho trước :

+ Sản phẩm : Thịt lợn + Công suất trữ đông : 55 tấn

+ Diện tích trong tổng của nền phòng lạnh : Fn = FCT /βF = 61,11/0,73= 83,71 m2

βF là hệ số sử dụng diện tích , do kể đến lối đi, diện tích đặt thiết bị ( theo

bảng 2-5, trang 34, với diện tích buồng lạnh 20 m 2-100 m2 ,TL2).

+ Diện tích trong của mỗi phòng : Ftr = Fn/n =83,71/2= 41,85 m2 ( 2 phòng) + Chọn kích thước các cạnh bên trong phòng : rộng 6 m, dài 7,2 m ( bội số của 1,2 m; bề rộng phổ biến của 1 tấm panel)

§2.3 Bố trí mặt bằng kho lạnh :

2.3.1/ Yêu cầu :

- Hạn chế tổn thất lạnh ra ngoài môi trường bằng cách : + Các phòng lạnh phải đặt kề nhau thậm chí là chung tường

PHÒNG MÁYVĂN PHÒNGCẤP

35OC

18OC

18OC + Các phòng lạnh phải đặt trong xưởng có mái che ( để tránh bức xạ mặt trời ).- Dây chuyền công nghệ : sản phẩm không đi chồng chéo

Có thể mở rộng khi tăng công suất

2.3.2/ Bố trí : ( Kho lạnh đặt trong nhà có mái che )

CHƯƠNG 3 : TÍNH CÁCH NHIỆT KHO LẠNH

Chương này nhằm xác định chiều dày lớp cách nhiệt của kết cấu phòng lạnh theohệ số truyền nhiệt tối ưu Ngoài ra chiều dày lớp cách nhiệt còn phải đảm bảo

không xảy ra hiện tượng đọng sương.Đồ án không yêu cầu xác đinh chiều dày lớp cách ẩm vì chọn phòng lạnh kiểu

panel.

§3.1 Phòng cấp đông :

3.1.1/ Các dữ liệu cho trước :

+ Thông số không khí ngoài trời : tn = 37,3 0C , φn = 73%

3.1.2/ Tính cách nhiệt tường phòng :

a/ Yêu cầu, kết cấu:-Tường ngăn giữa hai phòng lạnh có nhiệt độ bằng nhau cũng phải được cách nhiệtnhư tường bao ( phòng khi có một phòng ngưng làm việc)

-Phải cân đối giữa chi phí , chiều dày lớp cách nhiệt với lượng nhiệt tiết kiệm được

- Chiều dày lớp cách nhiệt của các tường được chọn bằng nhau và bằng chiều dày của bề mặt có điều kiện khắc nghiệt nhất

-Phải đảm bảo không đọng sương (đảm bảo tiện nghi).- Hình vẽ minh họa tường panel :

- Lập bảng :

31

b/ Tính toán :- Chiều dày lớp cách nhiệt được tính theo hệ số truyền nhiệt tối ưu :

δcn=λcn[1

k−(α1ng+∑

i=1nδi

λi+

1

+ ktư : nhiệt độ phòng cấp đông là tf = -35 0C nằm trong khoảng -40 0C -> -30

0C, ktư =0,19 (theo bảng 3.3, trang 84, TL2).

110,5)] = 0,21 [m].Thực tế chiều dày các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn Do đó chiều dày thực tếcủa lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn (chọn chẵn 10, lẽ chỉ được chọn75,125 ) với điều kiện phải bằng hoặc lớn hơn chiều dày đã xác định

Ở đây chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt là: ttcn = 0,3 [m];

Ứng với δcntt ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:

ktt=

11

n=1nδi

λi+δcnλcn+

c/ Kiểm tra nhiệt độ đọng sương: -Nước là một chất dẫn nhiệt rất tốt, nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá huỷ lớp cách nhiệt Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường bao phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường Điều kiện để không xảy ra hiện tượng đọng sương được xácđịnh theo công thức (3-7) trang 66, tài liệu [1]

- ktt : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K];

- ks :hệ số truyền nhiệt lớn nhất để tường ngoài không bị đọng sương, [W/

m2K]; - 1: hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao che, 1=23,3 [W/m2K];

-tf : nhiệt độ trong buồng lạnh,tf = -35 [0C]; - tn : nhiệt độ môi trường ngoài, tn= 37,3 [0C]; - ts= 33,5[0C] nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với

nhiệt độ và độ ẩm môi trường - tn = 37,3 [0C] và độ ẩm n= 73%; Phòng cấp đông có tf= -350C

Suy ra: ks=0,95.23,3 37,3−33,5

37,3−(−35)=1,16[W/m2K] Mà có ktt= 0,134 < ks = 1,16 [W/m2K] Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng cấp đông

3.1.3/ Tính cách nhiệt cho trần phòng cấp đông:

a/ Yêu cầu , kết cấu : -Hình vẽ :

SVTH: Trang: 13

1

2

- Lập bảng :b/ Tính toán:

- Chiều dày lớp cách nhiệt xác định theo hệ số truyền nhiệt tối ưu:

δcn=λcn[1

k−(α1ng+∑

i=1nδi

110,5)] = 0,21 [m].Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn Do đó chiềudày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là: ttcn = 0,3 m

Ứng với δcntt ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:

ktt=

11

n=1nδi

λi+δcnλcn+

c/ Kiểm tra nhiệt độ đọng sương: - Điều kiện để không xảy ra hiện tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7) trang 66, tài liệu [1]

- ktt : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K];

- ks :hệ số truyền nhiệt lớn nhất để tường ngoài không bị đọng sương, [W/

m2K]; - 1: hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao che, 1=23,3 [W/m2K];

-tf : nhiệt độ trong buồng lạnh,tf = -35 [0C]; - tn : nhiệt độ môi trường ngoài, tn= 37,3 [0C]; - ts= 33,5[0C] nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với

nhiệt độ và độ ẩm môi trường - tn = 37,3 [0C] và độ ẩm n= 73%; Phòng cấp đông có tf= -350C

Suy ra: ks=0,95.23,3 37,3−33,5

37,3−(−35)=1,16[W/m2K] Mà có ktt= 0,134 < ks = 1,16 [W/m2K] Vậy không có hiện tượng đọng sương trên trần phòng cấp đông

3.1.4/ Tính cách nhiệt cho nền phòng cấp đông :

a/ Yêu cầu, kết cấu:

Bê tông cốt thép

- Đối với nền kho lạnh có nhiệt độ âm sâu để đề phòng trường vì một lí do nào đó cách nhiệt không đảm bảo, nhiệt độ ngoài của vách nền dưới âm độ làm đóng băngnước ở dưới nền giãn nở gây phá vỡ kết cấu kho lạnh Do đó đối với kho lạnh có nhiệt độ âm sâu thì nên kho lạnh phải được sưởi ấm

- Ở các nước ôn đới và hàn đới, người ta sưởi ấm nền bằng hơi nước, bằng dầu nóng, nhưng đối với các nước nhiệt đới như Việt Nam chỉ cần sưởi ấm nền bằng thông gió tự nhiên là đủ

b/ Tính toán :

+ Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của nền tra theo bảng 3-7 trang 86, tài liệu [2] có :

α1= 7 [W/m2K] (vì gia nhiệt, thuận theo đối lưu tự nhiên)+ Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức mạnh tra theo bảng 3-7 trang 86, tài liệu [2] có: α2= 10,5 [W/m2K];

+ Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ phòng cấp đông là -350C Tra theo bảng 6 trang 84, TL2) với nhiệt độ phòng là -350C < -300C Hệ số truyền nhiệt tối ưu củanền có sưởi:

ktư= 0,2 [W/m2K];Thế số vào tính được chiều dày lớp cách nhiệt nền phòng cấp đông:

δcn=0,041[ 1

0,2−(17+

0,00158 +

0,00158 +

110,5)]=0,195 [m]; Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn Do đó chiềudày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là: ttcn = 0,2 m

Ứng với ttcn tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:

ktt=

11

n=1nδi

λi+δcnλcn+

1

α2  ktt = 0,195 [W/m2K];c/ Kiểm tra nhiệt độ đọng sương:

Điều kiện để không xảy ra hiện tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7) trang 66, tài liệu [1]

Phòng cấp đông có tf= -350C Suy ra: ks=0,95.7 37,3−33,5

37,3−(−35)=0,35 [W/m2K] Mà có ktt= 0,195 < ks = 0,35 [W/m2K]

Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của nền phòng cấp đông.§3.2 Phòng trữ đông :

3.2.1/ Các dữ liệu cho trước :

+ Nhiệt độ phòng trữ đông : tf = -18 0C.+ Thông số không khí ngoài trời : tn = 37,3 0C , φn = 73%

3.2.2/ Tính cách nhiệt tường phòng :

a/ Yêu cầu, kết cấu :-Tường ngăn giữa hai phòng lạnh có nhiệt độ bằng nhau cũng phải được cách nhiệtnhư tường bao ( phòng khi có một phòng ngưng làm việc)

-Phải cân đối giữa chi phí , chiều dày lớp cách nhiệt với lượng nhiệt tiết kiệm được

- Chiều dày lớp cách nhiệt của các tường được chọn bằng nhau và bằng chiều dày của bề mặt có điều kiện khắc nghiệt nhất

-Phải đảm bảo không đọng sương (đảm bảo tiện nghi).- Hình vẽ minh họa tường panel :

Tính toán:- Chiều dày lớp cách nhiệt được tính theo hệ số truyền nhiệt tối ưu :

δcn=λcn[1

k−(α1ng+∑

i=1nδi

+ αtr : 9 [W/mK] (theo bảng 17, trang 86 , TL2 , bề mặt trong buồng đối lưu

cưỡng bức vừa phải nên αtr= 9 W/mK )

 δcn = 0,041x[ 1

0,224−(23,31 +∑

i=1

2 δiλi+

19)] = 0,18 [m].Thực tế chiều dày các tấm cách nhiệt đề được quy chuẩn Do đó chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn (chọn chẵn 10, lẻ chỉ được chọn75,125 ) với điều kiện phải bằng hoặc lớn hơn chiều dày đã xác định

Ở đây chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt là: ttcn = 0,2 [m];

Ứng với ttcn ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:

ktt=

11

n=1nδi

λi+δcnλcn+

c/ Kiểm tra nhiệt độ đọng sương : - Điều kiện để không xảy ra hiện tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7) trang 87, tài liệu [2]

- ktt : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K];

- ks :hệ số truyền nhiệt lớn nhất để tường ngoài không bị đọng sương, [W/

m2K]; - 1 : hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao che, 1 =23,3 [W/m2K];

-tf : nhiệt độ trong buồng lạnh,tf = -18 [0C]; - tn : nhiệt độ môi trường ngoài, tn= 37,3 [0C]; - ts= 33,5[0C] nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với

nhiệt độ và độ ẩm môi trường - tn = 37,3 [0C] và độ ẩm n= 73%; Phòng trữ đông có tf= -180C

Suy ra: ks=0,95.23,3 37,3−33,5

37,3−(−18)=1,52[W/m2K] Mà có ktt= 0,199 < ks = 1,52 [W/m2K] Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng trữ đông

3.2.3/ Tính cách nhiệt trần phòng trữ đông :

a/ Yêu cầu , kết cấu :

δcn=λcn[1

k−(α1ng+∑

i=1nδi

+ αng : 23,3 [W/mK] ( theo bảng 17, trang 86 , TL2 ).

+ αtr : 9[W/mK] (theo bảng 17, trang 86 , TL2 và trong phòng đối lưu cưỡng

vừa nên chọn α= 9 W/mK)

31

2

 δcn = 0,041x[ 1

0,242−(23,31 +∑

i=1

2 δiλi+

19)] = 0,163 [m].Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn Do đó chiềudày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là: ttcn = 0,2 m

Ứng với δcntt ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:

ktt=

11

n=1nδi

λi+δcnλcn+

1

α2  ktt = 0,198 ,[W/m2K]c/ Kiểm tra nhiệt độ đọng sương:

Điều kiện để không xảy ra hiện tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7) trang 87, tài liệu [2]

Phòng trữ đông có tf= -180C Suy ra: ks=0,95.23,3 37,3−33,5

37,3−(−18)=1,52 [W/m2K] Mà có ktt= 0,198 < ks = 1,52 [W/m2K] Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của trần phòng trữ đông

3.2.4/ Tính cách nhiệt nền phòng trữ đông :

a/ Yêu cầu, kết cấu : (tương tự phòng cấp đông)b/ Tính toán :

+ Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của nền tra theo bảng 3-7 trang 86, tài liệu [2] có :

α1= 7 [W/m2K] ( thuận theo đối lưu tự nhiên)

+ Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức vừa phải tra theo bảng 3-7 trang 86, tài liệu [2] có: α2= 9 [W/m2K];

+ Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ phòng trữ đông là -180C Tra theo bảng (3-6 trang 84, TL2) với nhiệt độ phòng là -350C < -300C Hệ số truyền nhiệt tối ưu của nền có sưởi:

ktư= 0,22 [W/m2K];Thế số vào tính được chiều dày lớp cách nhiệt nền phòng cấp đông:

δcn=0,041[ 1

0,22−(17+

0,00158 +

0,00158 +

19)]=0,176 [m]; Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn Do đó chiềudày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là: ttcn = 0,2 m

Ứng với ttcn tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:

ktt=

11

n=1nδi

λi+δcnλcn+

1

α2  ktt = 0, 194 [W/m2K];

c/ Kiểm tra nhiệt độ đọng sương: Điều kiện để không xảy ra hiện tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7) trang 66, tài liệu [1]

Phòng trữ đông có tf= -180C Suy ra: ks=0,95.7 37,3−33,,5

37,3−(−18)=0,45 [W/m2K] Mà có ktt= 0,194 < ks = 0,45 [W/m2K] Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của nền phòng trữ đông

CHƯƠNG 4 : TÍNH NHIỆT KHO LẠNH

Chương này nhằm tính tổng các tổn thất nhiệt của phòng lạnh, kho lạnh để làm cơ

sở xác định công suất lạnh yêu cầu của máy nén.

*Tổng các tổn thất lạnh của phòng lạnh bao gồm: Qo = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 , [W] Trong đó: Q1: Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che, [W] Q1 =Q1đl + Q1bx = Q1dl

Do phòng lạnh đặt ở thiết bị có mái che nên Q1bx = 0

Q2: Tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm và bao bì, [W]Q3: Tổn thất lạnh do thông gió phòng lạnh

( Tổn thất này chỉ có đối với các phòng lạnh có phát sinh các mùi hôi thối hoặc độc hại Ở đây sản phẩm bảo quản là thịt lợn đã qua chế biến nên không cần phải thông gió phòng lạnh => Q3=0)

Q4: Tổn thất lạnh do vận hanh phòng lạnh ( động cơ máy nén, đèn chiếu sáng…) [W]

là thịt heo => Q5 = 0=> Tổn thất lạnh của kho lạnh thiết kế dược tính theo công thức: Qo = Q1 + Q2 + Q4 , [W]

§ 4.1 Kho cấp đông :

4.1.1/ Các dữ liệu cho trước:

- Thông số cho trước :

+ Công suất cấp đông : 2000 kg/mẻ.

+ Nhiệt độ sản phẩm vào , ra : t1 = 18 0C , t2 = -15 0C ( tâm -12 0C ).+ Thời gian cấp đông : τ = 11 h

- Thông số môi trường :+ Địa điểm lắp đặt : Huế + Nhiệt độ môi trường : tn = 37,3 0C + Độ ẩm môi trường : φn = 73 %

Vậy: Q1 = : Q1dl = ∑ki.Fi.∆ti , [W]Trong đó:

- ki: hệ số truyền nhiệt của vách thứ i Đối với các vách bao bên ngoài, trần, nền thì ki đã được tính trong chương 3 Riêng đối với tường ngăn giữa các phòng lạnh thì ta chọn k tối ưu theo bảng (3-5) trang 84 tài liệu [2]

6.46.4

E

6

kCD=0,47, [W/m2K]. Đối với tường ngăn DA với hành lang tra bảng 3-4, trang 84, tài liệu [2] bằng

phương pháp nội suy ta được kDA=0.265[W/m2K].- Fi: Diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m2.- ∆ti: Độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ môi trường bên ngoài và nhiệt độ trong buồng lạnh, oC

∆tAB = ∆tBC = tn− tf = 37,3− (−35) = 72,3 0C

∆tDA = 0,7( tn− tf) = 0,7[37,3− (−35)] = 50,61 0C.+ Độ chênh nhiệt độ giữa phòng cấp đông với phòng trữ đông qua tường ngăn là :

∆tCD = 0,6(tn – tf) = 0,6[37,3− (−35)] = 43,4 0C Chiều cao tính toán phòng lạnh là: tính từ mặt nền đến mặt trên của trần cấp đông : htt = 3,3 m

Kết quả tính toán được đưa vào bảng tổng hợp sau :T

Q2 = Q2sp + Q2bb,[W]Trong đó :





, [kW] Trong đó :

- G : Công suất cấp đông, 2000 [kg]

- i1: Entanpi của thịt Heo khi đưa vào Ở nhiệt độ 180C, tra bảng (4-2) trang

tới (10 ÷ 30) % khối lượng hàng (trang 113 tài liệu [2]) và bao bì bằng kim loại

- Cb: Nhiệt dung riêng của bao bì, đối với bao bì bằng kim loại thì

Cb = 0,45kJ/kg K (trang 84 tài liệu [1])

- t1: Nhiệt độ đầu vào của bao bì lấy bằng nhiệt đầu vào của sản phẩm: 180C- t2: Nhiệt độ đầu ra của bao bì lấy bằng nhiệt độ của phòng cấp đông: -350C

- τ = 11h thời gian cấp đông cho 1 mẻ sản phẩm => Q2bb = 0,3 x 0,45 x 2 x 1000 x (18+35 )

11 x 3600 = 0,36kWVậy tổng tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì là:

Q2= 12.83 + 0.36 = 13,19 kWC/ Tổn thất lạnh do vận hành :

Tổn thất lạnh do vận hành Q4 bao gồm các tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng, do người làm việc trong phòng, do các động cơ điện và do mở cửa:

Q4= Q41 + Q42 + Q43 + Q44, [W]Trong đó:

- Q41: Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng phòng lạnh - Q42: Tổn thất lạnh do người làm việc trong phòng

- Q43: Tổn thất lạnh do các động cơ điện - Q44: Tổn thất lạnh do mở cửa

Ta đi tính lần lượt từng tổn thất có trong công thức trên

Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng: Q41

Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng Q41 được tính theo công thức (4-17) trang 115 tài liệu [1] ta có:

Q41= A×F , [W]Trong đó:

- F: diện tích phòng lạnh , [m2]

F = 3.6 × 3.6 = 12.96 [m2].- A: Nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng 1m2 diện tích buồng Đối với phòng bảo quản lạnh có A= 1,2 W/m2 theo trang 115 tài liệu [2]

=> Q41= 1.2x12.96 = 15.552 [W]

Dòng nhiệt do người tỏa ra: Q42

Dòng nhiệt do người toả ra Q42 được tínhtheo công thức (4-18) trang 115 tài liệu [2] ta có:

Q42 = 350.n , [W].Trong đó:

- 350: nhiệt lượng do 1 người toả ra khi làm việc nặng nhọc 350W/ người - n là số người làm việc trong phòng Vì phòng có diện tích < 200 m2

=> chọn n= 2Do đó dòng nhiệt do người toả ra là: Q42 = 350.2 = 700 [W]

Tổn thất lạnh do các động cơ điện: Q43

Ta biết rằng năng lượng điện cung cấp cho động cơ được chia làm 2 phần: + Một phần biến thành nhiệt năng toả ra môi trường xung quanh Do đó nếu độngcơ đặt trong phòng lạnh thì nhiệt toả ra này sẽ gây ra 1 phần tổn thất lạnh

+ Phần lớn còn lại biến thành cơ năng có ích (như làm quay quạt thông gió, quay động cơ quạt dàn bay hơi…) Nhưng cơ năng này tới môi trường sẽ cọ xát với không khí trong môi trường biến thành nhiệt năng gây ra tổn thất lạnh cho kho lạnh

Q43=∑ηi.Ni , [kW]Trong đó:

- ηi: Hiệu suất của động cơ + ηi = 1: Nếu động cơ đặt trong phòng

+ ηi = ηdc : Nếu động cơ đặt ở ngoài phòng lạnh.- Ni : Công suất của động cơ điện [kW]

Đối với phòng cấp đông chọn công suất của động cơ điện cho phòng có công suất E=2 tấn/mẻ là: N =800 [W]

Do đó tổn thất lạnh do động cơ điện: Q43 = ηi.Ni = 1.800 = 800 [W] ( η=1 vì chọn động cơ đặt trong phòng )

Tính dòng nhiệt khi mở cửa: Q44

Dòng nhiệt khi mở cửa Q44 được tính theo công thức (4-20) trang 116 tài liệu [2] Q44 = B×F , [W]

Trong đó: B: là dòng nhiệt riêng khi mở cửa, [W/m2] Tra bảng (4-4) trang 117 đối với phòng cấp đông có diện tích F= 3.6x3.6 = 12.96 m2 < 50 m2 ta có: B = 32 W/m2

.

F= 3.6x3.6 m2: diện tích buồng Do đó dòng nhiệt khi mở cửa Q44 được tính như sau:

Q44= 32x12.96 =414.72 [W].Vậy tổng tổn thất lạnh do vận hành Q4 là: Q4 = 15,552 + 700 + 800 + 414.72 = 1930 [W]

4.1.3/ Tổn thất lạnh của phòng cấp đông:

Đối với hệ thống lạnh cấp đông thì tổng tổn thất nhiệt cấp cho phòng này là:

Qo = Q1dl + Q2 + Q4 = 1157+ 13190 + 1930 =16277 W

4.1.4/ Công suất lạnh yêu cầu của máy nén :

Công suất nhiệt yêu cầu của máy nén phải đảm bảo bù lại tổn thất nhiệt cấp chophòng Qo Nhưng vì khi môi chất đi từ máy nén đến dàn lạnh thì sẽ có các tổn thất trên đường ống và tổn thất tại các thiết bị trong hệ thống Bên cạnh đó thì máy nén không thể vận hành liên tục 24h trong 1 ngày được vì nếu như thế sẽ gây ra ứng suất mỏi làm hỏng máy nén Vì vậy công suất lạnh yêu cầu của máy nén được xác định như sau:

QoMN =

Qo.k

b

Trong đó:- k: hệ số kể đến tổn thất lạnh trên đường ống và các thiết bị trong hệ thông lạnh.Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ phòng là -350C nên nhiệt độ dàn bay hơi ta chọn t0= - 350C, vậy chọn k = 1,085 (trang 121 tài liệu [2])

- b: hệ số kể đến thời gian làm việc của máy nén Dự tính máy nén làm việc

khoảng 22h/1ngày đêm => chọn b = 0,9 (trang 121 tài liệu [2])

Vậy công suất lạnh yêu cầu của máy nén là:

Q0MN= 16277 x 1.0850.9 =19623 W§ 4.2 Phòng trữ đông:

4.2.1/ Các dữ liệu cho trước:

- Thông số cho trước:

- Thông số môi trường:

+ Nhiệt độ môi trường: tn = 37,30C

4.2.2/ Tổn thất lạnh tính cho một phòng lạnh : Qo = Q1 + Q2 + Q4

A Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q1

Q1 = Q1dl + Q1bx.- Q1dl : Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ, được xác định bằng công thức:

Q1dl = ∑ki Fi.∆ti , [W].- Q1bx: Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che do bức xạ mặt trời Vì kho lạnh có thiết kế thêm 1 mái che nắng mưa ở phía trên trần kho lạnh do đó bức xạ từ mặt trời vàokho lạnh là không có nên Q1bx = 0

Vậy: Q1 = Q1dl = ∑ki.Fi.∆ti , [W]Trong đó :

- ki : hệ số truyền nhiệt của vách thứ i Đối với các vách bao bên ngoài, trần, nền thì ki đã được tính trong chương 3 Riêng đối với tường ngăn giữa các phòng lạnh thì ta chọn k tối ưu theo bảng (3-5) trang 84 tài liệu [2]

- Đối với tường ngăn giữa 2 buồng trữ đông có : kGF = 0,58 W/m2K- Đối với tường ngăn giữa buồng cấp đông và trữ đông CD có: kCD=0,47 [W/m2K].

- Đối với tường ngăn DE,EF,FK với hành lang tra bảng 3-4, trang 84, tài liệu [2] bằng phương pháp nội suy ta được

kDE = kEF = kFK =0.29 [W/m2K].- Fi : Diện tích bề mặt kết cấu, [m2]

- ∆ti : Độ chênh nhiệt độ bên ngoài với môi trường bên trong - Độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa phòng trữ đông với môi trường ngoài : ∆tHK = ∆tCG= ∆tGH = tn− tf = 37.3− (−18) = 55,3 0C

- Độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa phòng trữ đông với phòng đệm: ∆tED=∆tEF=∆tEK = 0,7( tn− tf) = 0,7[37,3− (−18)] = 38,71 0C.- Độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa 2 phòng trữ đông :

∆tGF = 0,6(tn−tf) = 0,6[37,3−(− 18)] = 33,180C- Chiều cao tính toán phòng lạnh là: tính từ mặt nền đến mặt trên của trần cấp đông: htt = 3,2 m

Kết quả tính toán được đưa vào bảng tổng hợp sau:

TT

C Tổn thất lạnh do vận hành: Q4

Tổn thất lạnh do vận hành Q4 bao gồm các tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng Q41,do người làm việc trong phòng Q42, do các động cơ điện Q43 và do mở cửa Q44:

Q4= Q41+ Q42+ Q43+ Q44, [W].Trong đó:

- Q41: Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng buồng lạnh, [W].- Q42 : Tổn thất lạnh do người làm việc trong phòng, [W].- Q43 : Tổn thất lạnh do các động cơ điện, [W]

- Q44 : Tổn thất lạnh do mở cửa, [W]

Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng: Q41

Q41 được tính theo công thức (4-17) trang 115 tài liệu [2] ta có:

Q41= A F, [W]Trong đó:

- F: diện tích phòng lạnh, [m2]

F = 6 x 7,2 = 43,2 m2

- A: Nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng 1m2 diện tích buồng Đối với phòng bảo

=> Q41= 1.2x 43,2= 51,84 W

Dòng nhiệt do người toả ra: Q42

Q42 được tính theo công thức (4-18) trang 115 tài liệu [2] ta có:

Q42 = 350.n, [W]Trong đó:

- 350: nhiệt lượng do 1 người toả ra khi làm việc nặng nhọc- n là số người làm việc trong phòng, vì phòng có diện tích < 200 m2 => chọn n = 2

Q42 = 350.2 = 700 W

Tổn thất lạnh do các động cơ điện Q43:

Ta biết rằng năng lượng điện cung cấp cho động cơ được chia làm 2 phần: + Một phần biến thành nhiệt năng toả ra môi trường xung quanh Do đó nếu độngcơ đặt trong phòng lạnh thì nhiệt toả ra này sẽ gây ra 1 phần tổn thất lạnh

+ Phần lớn còn lại biến thành cơ năng có ích (như làm quay quạt thông gió, quay động cơ quạt dàn bay hơi…) Nhưng cơ năng này tới môi trường sẽ cọ xát với không khí trong môi trường biến thành nhiệt năng gây ra tổn thất lạnh cho kho lạnh

Tổn thất lạnh do các động cơ điện được tính theo công thức:

Q43= ∑ηi.Ni , [kW]Trong đó: - ηi: Hiệu suất của động cơ

+ ηi = 1: Nếu động cơ đặt trong phòngη η