Tính toán và thiết kế thiết bị nhiệt lạnh ccho kho lạnh

CHƯƠNG MỞ ĐẦU: CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU4І. Mục đích và ý nghĩa của hệ thống lạnh4ІІ. Nội dung và thông số51. Cấp đông:2. Trữ đông:3. Thông số môi trường:CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH§1.1 Tính kích thước phòng cấp đông61. Tính thể tích chất tải: Vct2. Tính diện tích chất tải : Fct 3. Chiều cao trong của phòng cấp đông4. Chiều cao trong của phòng cấp đông5. Xác định số phòng cấp đông: n§1.2 Tính kích thước phòng trữ đông61. Tính thể tích chất tải: Vct2. Tính diện tích chất tải : Fct 3. Chiều cao trong của phòng trữ đông4. Chiều cao trong của phòng trữ đông5. Xác định số phòng trữ đông: n§1.3 Bố trí mặt bằng kho lạnh7CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ÂM CHO KHO LẠNH§2.1 Tính cách nhiệt cho tường bao kho lạnh81. Kết cấu và các số liệu của nó2.Tính toán3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương§2.2 Tính cách nhiệt trần kho lạnh101. Kết cấu và các thông số của nó2.Tính toán3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương§2.3 Tính cách nhiệt nền kho lạnh121. Kết cấu và các thông số của nó2.Tính toán3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương§2.4 Bố trí cách nhiệt cho kho lạnh14CHƯƠNG 3: TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH§3.1 Tính nhiệt cho phòng cấp đông161. Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q12. Tính tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì: Q23.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q44. Tính nhiệt kho lạnh5. Công suất lạnh yêu cầu của máy nén§3.2 Tính nhiệt cho phòng trữ đông191. Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q12. Tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì Q2:3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q44. Tính nhiệt kho lạnh.5. Công suất lạnh yêu cầu của máy nén CHƯƠNG 4: LẬP CHU TRÌNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN§4.1 Chọn môi chất22§4.2 Hệ thống lạnh cho phòng trữ đông22І. Thông số ban đầuІІ. Tính toán chu trình1. Chọn nhiệt độ bay hơi :2. Chọn nhiệt độ ngưng tụ :3. Tính cấp nén của chu trình4. Chọn chu trình lạnh5. Chọn độ quá lạnh, độ quá nhiệt6. Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút7. Xác định lưu lượng tuần hoàn qua hệ thống8. Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ9. Xác định công của máy nén10. Tính chọn công suất lạnh11. Hệ số làm lạnhШ. Chọn máy nén1.Chọn máy nén2. Chọn động cơ kéo máy§4.3 Hệ thống lạnh cho phòng cấp đông25І. Thông số ban đầuІІ. Tính toán chu trình1. Chọn nhiệt độ bay hơi :2. Chọn nhiệt độ ngưng tụ :3. Tính cấp nén của chu trình4. Chọn chu trình lạnh5. Chọn độ quá lạnh, độ quá nhiệt6. Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút7. Tính toán chu trình Ш. Tính chọn máy nén và động cơ kéo nó1. Tính chọn máy nén2.Chọn động cơ cho máy nénCHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ THIẾT BỊ PHỤ§5.1 Tính chọn thiết bị ngưng tụ30 1. Chọn thiết bị ngưng tụ 2. Mục đích của thiết bị ngưng tụ 3. Cấu tạo 5. Tính chọn thiết bị ngưng tụ4. Nguyên lý làm việc§5.1 Tính chọn thiết bị bay hơi311. Chọn thiết bị bay hơi2. Mục đích của thiết bị bay hơi3. Cấu tạo 4. Nguyên lý làm việc. 5. Tính chọn thiết bị bay hơi§5.3 Tính chọn thiết bị phụ331. Bình chứa cao áp2. Bình tách lỏng3. Bình tách dầu4. Bình gom dầu5. Bình trung gian6. Tính chọn tháp giải nhiệt

3 Thông số môi trường:

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH

1 Tính thể tích chất tải: Vct

2 Tính diện tích chất tải : Fct

3 Chiều cao trong của phòng cấp đông

4 Chiều cao trong của phòng cấp đông

5 Xác định số phòng cấp đông: n

1 Tính thể tích chất tải: Vct

2 Tính diện tích chất tải : Fct

3 Chiều cao trong của phòng trữ đông

4 Chiều cao trong của phòng trữ đông

5 Xác định số phòng trữ đông: n

CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ÂM CHO KHO LẠNH

1 Kết cấu và các số liệu của nó

3 Kiểm tra nhiệt độ đọng sương

CHƯƠNG 3: TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH

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

2 Tính tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì: Q2

3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q4

4 Tính nhiệt kho lạnh

5 Công suất lạnh yêu cầu của máy nén

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

2 Tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì Q2:

3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q4

4 Tính nhiệt kho lạnh

5 Công suất lạnh yêu cầu của máy nén

CHƯƠNG 4: LẬP CHU TRÌNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN

5 Chọn độ quá lạnh, độ quá nhiệt

6 Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút

7 Xác định lưu lượng tuần hoàn qua hệ thống

8 Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ

9 Xác định công của máy nén

5 Chọn độ quá lạnh, độ quá nhiệt

6 Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút

7 Tính toán chu trình

Ш Tính chọn máy nén và động cơ kéo nó

1 Tính chọn máy nén

2.Chọn động cơ cho máy nén

CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ

1 Chọn thiết bị bay hơi

2 Mục đích của thiết bị bay hơi

CHƯƠNG MỞ ĐẦU: CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU

• 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 khí

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

ІІ NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ

1 Cấp đông:

- Sản phẩm bảo quản: thịt Heo

- Công suất: E = 2,5 tấn/mẻ

- Nhiệt độ thịt đầu vào: 180c

- Nhiệt độ thịt đầu ra: ttb = -150c

- Thời gian cấp đông: 11giờ

- Nhiệt độ phòng cấp đông: -350c

2 Trữ đông:

- Nhiệt độ phòng trữ đông: -180c

3 Thông số môi trường:

- Địa điểm xây dựng: Vinh

- Nhiệt độ môi trường: tn = 380c

- Độ ẩm môi trường: φn = 74%

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO

Với : βF: là hệ số kể đến đường đi lại,diện tích chiếm chỗ của dàn bay hơi,quạt Ở dây ta chọn βF = 0,54

E

, [m3]

Với: - E [tấn]: Công suất chất tải phòng cấp đông

- gv= 0,45tấn/m3 : định mức chất tải thể tích, tra theo bảng 2-3 tài

liệu [1] đối với thịt heo đông lạnh

Suy ra: Vct =

45,0

Với : βF: là hệ số kể đến đường đi lại, diện tích chiếm chỗ của dàn bay

hơi, quạt Ở dây ta chọn theo bảng 2-4 tài liệu[1] với diện tích buồng lạnh từ

chọn n = 2 phòng => Cỡ buồng cấp đông sẽ là: Ftr = f = 6x6 m2

§1.3 Bố trí mặt bằng kho lạnh

TĐ (-18°C)

TĐ (-18°C)

CĐ (-35°C)

CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ÂM CHO KHO

LẠNH

Do chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường và kho lạnh là rất lớn Do đó để giảm tối đa tổn thất nhiệt ra môi trường thì chúng ta phải bọc cách nhiệt Biết rằng lớp cách nhiệt càng dày thì tổn thất nhiệt càng ít Nhưng chiều dày của nó phải đảm bảo tối ưu hoá giữa chi phí đầu tư và tiết kiệm năng lượng khi vận hành Mục đích của chương này là để giải quyết vấn đề đó Trong khuôn khổ

đồ án môn học chúng ta không cần tínhlớp cách ẩm

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

vách phẳng nhiều lớp lấy từ công thức (3-1) trang 64 tài liệu [1]

ktư =

2 1

1

11

1

αλ

δλ

δ

cn n

1

αλ

δα

n

i i

i

Với: - 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/m2K]

- α1: hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới tường cách nhiệt,[W/m2K]

- α2: hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh tới buồng lạnh, [W/m2K]

- δi: Bề dày yêu cầu của lớp vật liệu thứ i, [m]

- λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, [W/mK]

§2.1 Tính cách nhiệt cho tường bao kho lạnh

Chúng ta sẽ tính cách nhiệt chung cho các tường và tính cho các tường khắc nghiệt.

Chiều dày lớp cách nhiệt được xác định theo 2 yêu cầu cơ bản:

- Vách ngoài kết cấu bao che không được phép đọng sương, nghĩa là độ dày của lớp cách nhiệt phải đủ lớn để nhiệt độ bề mặt vách ngoài ngoài lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường ts

- Chọn chiều dày cách nhiệt sao cho giá thành một đơn vị lạnh là rẻ nhất

1 Kết cấu và các số liệu của nó

6 5 4 3 2

- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí

cưỡng bức vừa phải tra theo bảng 3-7 trang 65, tài liệu [1] có: α2=9

W/m2K

- Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -18 0C Tra bảng

3-3 trang 63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính cho vách bao ngoài Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,22 W/m2K Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:

9

115,0

002,015,0

005,0180,0

003,082,0

2,09,0

02,0.33,23

1(22,0

= 0,19 mTrên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn

Do đó chiều dày 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: tt

cn

δ = 0,2 mỨng với tt

2,015,0

002,015,0

005,018,0

003,082,0

2,09,0

02,0.33,231

1

++

++

++

W/m2K

b Phòng cấp đông

- Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65

tài liệu [1] có : α1= 23,3 W/m2K

- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí

cưỡng bức mạnh tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có: α2= 10,5

W/m2K

- Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ trong phòng là -35 0C Tra bảng

3-3 trang 63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -35 0C tính cho vách bao ngoài Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,19 W/m2K Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:δcn = 0,047[

)]

5,10

115,0

002,015,0

005,0180,0

003,082,0

2,09,0

02,0.33

Do đó chiều dày 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: tt

cn

δ = 0,3 mỨng với tt

cn

δ ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:

kcd =

5,10

1047,0

3,015,0

002,015,0

005,018,0

003,082,0

2,09,0

02,0.33,231

1

++

++

++

0,145 W/m2K

3 Kiểm tra nhiệt độ đọng sương

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 xác định theo công thức (3-7)

trang 66,tài liệu[1].

k ≤ ks = 0,95.α1 n f

s n t t

t t

−

−

, [W/m 2K]

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

- ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng sương, [W/m2K]

- α1=23,3 W/m2K hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của từơng bao che

- tf : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C

- tn= 380C : nhiệt độ môi trường ngoài

- ts =32,60C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với nhiệt độ môi trường t1=380C và độ ẩm φ=74%

a Phòng trữ đông

Phòng trữ đông có tf= -180C

Suy ra: ks= 0,95.23,3

1838

6,3238

Suy ra: ks= 0,95.23,3.

3538

6,3238

- Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7 trang

65,tài liệu[1] có : α1= 23,3 W/m2K

- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí

cưỡng bức vừa phải tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có: α2=9

W/m2K

- Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -18 0C Tra bảng

3-3 trang 63 tài liệu[1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính cho mái bằng Ta

có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,218 W/m2K

Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:

9

115,0

002,015,0

005,0180,0

003,05,1

1,09,0

02,0.33,23

1(218,0

= 0,199 mTrên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn

Do đó chiều dày 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: tt

cn

δ = 0,2 mỨng với tt

- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí

cưỡng bức mạnh tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có: α2= 10,5

W/m2K

- Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -35 0C Tra bảng

3-3 trang 63 tài liệu[1] với nhiệt độ phòng -35 0C tính cho mái bằng.Ta

có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,17 W/m2K

Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:δcn = 0,047[

)]

5,10

115,0

002,015,0

005,0180,0

003,05,1

1,09,0

02,0.33

Do đó chiều dày 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: tt

1047,0

3,015,0

002,015,0

005,018,0

003,05,1

1,09,0

02,0.33,231

1

++

++

++

0,15W/m2K

3 Kiểm tra nhiệt độ đọng sương

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 xác định theo công thức (3-7)

trang 66 tài liệu [1].

k ≤ ks = 0,95.α1 n f

s n t t

t t

−

−

, [W/m 2K]

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

- ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng sương, [W/m2K]

- α1= 23,3 W/m2K hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của từơng bao che

- tf : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C

- tn= 380C : nhiệt độ môi trường ngoài

- ts = 32,60C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với nhiệt độ môi trường t1=380C và độ ẩm φ=74%

a Phòng trữ đông

Phòng trữ đông có tf = -180C

Suy ra: ks = 0,95.23,3

1838

6,3238

6,3238

+

−

= 1,6 W/m2K

8 7 6 5 9

Nhưng do có sưởi nền bằng khí trời nên chiều dày tính toán khoảng 100 mm tính từ mép trên ống thông gió đến lớp vữa trát (3) do đó xem α1= ∞

a Phòng trữ đông

- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí

cưỡng bức vừa phải tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1] có: α2=9

W/m2K

- Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -18 0C Tra bảng

3-6 trang 63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính cho nền có sưởi

Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua nền có sưởi: ktư = 0,226 W/m2K Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:

9

15,1

1,015,0

002,015,0

005,0180,0

003,04,1

1,09,0

02,0.2(226,0

= 0,19 mTrên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn

Do đó chiều dày 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: tt

cn

δ = 0,2 mỨng với tt

2,015,0

002,015,0

005,018,0

003,04,1

1,09,0

02,0.2

1

++

++

+

b Phòng cấp đông

- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí

cưỡng bức mạnh tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1] có: α2= 10,5

W/m2K

- Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ trong phòng là -35 0C Tra bảng

3-6 trang 64 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -35 0C tính cho mái bằng Ta

có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,17 W/m2K

Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng cấp đông:

5,10

15,1

1,015,0

002,015,0

005,018,0

003,04,1

1,09,0

02,0.2(17,0

= 0,26 mTrên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn

Do đó chiều dày 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: tt

cn

δ = 0,3 mỨng với tt

cn

δ ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:

kcd =

5,10

15,1

1,0047,0

3,015,0

002,015,0

005,018,0

003,04,1

1,09,0

02,0.2

1

+++

++

Đối với tường ngăn giữa 2 phòng lạnh có nhiệt độ âm như nhau vẫn phải cách nhiệt với chiều dày như tường bao ngoài Nhưng phải phân lớp cách nhiệt ra 2 bên như hình dưới:

2 4

6 7

9

TĐ (-18°C)

TĐ (-18°C)

CĐ (-35°C) 300

100

200 100

§3.1 Tính nhiệt cho phòng cấp đông

1. Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q 1

1 : 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 vào kho lạnh là không có => Qbx

1 = 0Vậy: Q1 = Qdl

1 = ∑ki Fi.∆ti , [W]

Với: - 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 2 Riêng đối với tường ngăn giữa các phòng lạnh thì ta chọn k tối ưu theo bảng (3-5) trang 64 tài liệu

[1] Đối với tường ngăn giữa buồng cấp đông và trữ đông có: kBC=0,47

- Fi: Diện tích bề mặt kết cấu, [m2]

- ∆ti: Độ chênh nhiệt độ bên ngoài với môi trường bên trong

Độ chênh nhiệt độ giữa các vách ngăn được tính theo nhiệt độ định hướng Cụ thể độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa phòng cấp đông với phòng đệm:

∆tDC = 0,7( tn-tf) = 0,7(38 + 35) = 510C

- Chiều cao tính toán phòng lạnh là: htt = 3,6 m

Kết cấu Kích thước,

[m x m]

ki [W/m2K]

∆ti[0C]

).(1 2

τ

i i

, [kW]

Với : - G: Công suất cấp đông, [t]

- i1: Entanpi của thịt Heo khi đưa vào Ở nhiệt độ 180C, tra bảng

(4-2) trang 81 tài liệu [1] ta có : i1 = 266,2 kJ/kg

- i2: Entanpi của thịt Heo khi đưa ra Ở nhiệt độ -15 0C, tra bảng

(4-2) trang 81 tài liệu [1] ta có : i2 = 12,2 kJ/kg

- τ =11h thời gian cấp đông cho 1 mẻ thịt

=> Qsp

2 =

3600.11

1000)

2,122,266.(

5,

1000)

.(

1 2

τ

t t C

G b b −

, [kW]

Với: - Gb: Khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm,[t] Do khối

lượng bao bì chiếm tới (10 ÷ 30)% khối lượng hàng (trang 84 tài liệu [1]) và

bao bì bằng kim loại nên lấy bằng 30% khối lượng sản phẩm Gb=30%G

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

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

- t1: Nhiệt độ đầu vào của bao bì lấy bằng nhiệt đầu vào của sản

1000)

3518.(

45,0.5,2.3,

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:

Với: - 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

Q2

4= 350.2 = 700 W

c Tổn thất lạnh do các động cơ điện Q3

4:

Ta biết rằng năng lượng điện cung cấp cho động cơ được chia làm 2 phần: + 1phần biến thành nhiệt năng toả ra môi trường xung quanh Do đó nếu động cơ 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 xátvới 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:

Q3

4= ∑ηi.Ni , [kW]

Với: - ηi :Hiệu suất của động cơ

+ ηi= 1: Nếu động cơ đặt trong phòng

+ ηi= ηdc : Nếu động cơ đặt ở ngoài phòng lạnh

Đối với phòng cấp đông người ta định mức công suất của động cơ điện cho phòng có công suất E=2 tấn/mẻ là : N = 4x2,2 kW

Ta có thể tính công suất động cơ điện của phòng cấp đông với công suất là 2,5tán/mẻ là:

Ndc

cd=

2

5,2.2,2.4

= 11kW

=> Tổn thất lạnh do động cơ điện

Q3

4= η.N= 1.11= 11kW( η=1 chọn đông cơ đặt trong phòng )

d Tính dòng nhiệt khi mở cửa:Q4

Q4 = 19,2 + 700 + 11000 + 512 = 12230 W

4 Tính nhiệt kho lạnh

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

Q = Q1 + Q2 + Q4 = 1043 + 16500 + 12230 = 29800 W = 29,8 kW

5 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

cho phòng Q 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:

Q0 =

b

k Q.

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= - 400C , vậy chọn k = 1,1 (trang

92 tài liệu [1])

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 92 tài liệu [1])

Vậy công suất lạnh yêu cầu của máy nén là:

Q0 =

9,0

1,1.29800

= 36400 W

§3.1 Tính nhiệt cho phòng trữ đông

1 Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q 1

giữa các phòng lạnh thì ta chọn k tối ưu theo bảng (3-5) trang 64 tài liệu [1]

Đối với tường ngăn giữa 2 buồng trữ đông có: kGF = 0,58 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 giữa các vách ngăn được tính theo nhiệt độ định hướng

+ Độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa phòng trữ đông với phòng đệm:

∆tEF = 0,7( tn-tf) = 0,7(38 + 18) = 39,20C

∆ti[0C]

Đối với phòng trữ đông thì Q2 = 0 đó là do nhiệt độ thịt đưa vào phòng trữ đông là – 150C nhiệt độ thịt khi ra khỏi phòng là -120C, như vậy còn 30C ta dùng để làm lạnh cho bao bì

3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q 4

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:

Với: - 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

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

Q3

4= ∑ηi.Ni , [kW]

Với: - ηi :Hiệu suất của động cơ

+ ηi= 1: Nếu động cơ đặt trong phòng

+ ηi= ηdc : Nếu động cơ đặt ở ngoài phòng lạnh

Đối với phòng trữ đông người ta định mức công suất của động cơ điện cho phòng có công suất E=20 tấn/mẻ là : N = 4 x 0,75 kW

Ta có thể tính công suất động cơ điện của phòng cấp đôngvới công suất là 45 tán/mẻ là:

Ndc

cd=

45

20.75,0.4

= 1,3 kW

=> Tổn thất lạnh do động cơ điện

Q3

4= η.N= 1.1,3= 13 kW( η=1 chọn đông cơ đặt trong phòng )

f Tính dòng nhiệt khi mở cửa:Q4

5 Công suất lạnh yêu cầu của máy nén

Ta thấy rằng ở 2 phòng trữ đông І và ІІ đều có cùng 1 chế độ làm việc Về nguyên tắc ta có thể sử dụng mỗi phòng một 1 hệ thống lạnh riêng biệt Tuy nhiên làm như thế là tốn kém thêm 1 máy nén, tốn thêm nhiều thiết bị hơn, không tiện trong việc vận hành Vậy ta chọn 1 hệ thống lanh chung cho cả 2

k Q.

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 -180C nên nhiệt độ dàn bay hơi ta chọn t0= - 230C , vậy chọn k = 1,063

(trang 92 tài liệu [1])

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 92 tài liệu [1])

Vậy công suất lạnh yêu cầu của máy nén là:

Q0 = 69000.,19,063 = 8150 W

CHƯƠNG 4: LẬP CHU TRÌNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN

Chương này nhằm tính toán chu trình lạnh của hệ thống để từ đó tính ra công suất nhiệt yêu cầu của các thiết bị trong hệ thống

§4.1 Chọn môi chất

Môi chất sử dụng trong hệ thống lạnh là NH3 vì nó có nhiều ưu điểm như:

Rẻ tiền, không hoà tan dầu bôi trơn, tan vô hạn trong nước nên không có khả năng đóng băng gây tắc nghẽn hệ thống Amoniac là chất không màu nhưng nó

có mùi khai nên rất dễ phát hiện khi rò rỉ Ưu điểm lớn nhất so với Freon là nó không phá huỷ tầng Ôzôn Bên cạnh đó thì Amoniac còn có 1 số nhược điểm nhưng các nhược điểm đó ta có thể hạn chế được Do đó chọn NH3 là phù hợp

§4.2 Hệ thống lạnh cho phòng trữ đông

І Thông số ban đầu

- Năng suất lạnh yêu cầu Q0 = 8150 W = 8,15 kW

- Nhiệt độ và trạng thái của đối tượng làm lạnh : tf = - 180C

- Chọn môi trường giải nhiệt là nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt :

+ Nhiệt độ nước khi vào bình là:

tw1 = tư + (3÷4)0CVới: tư- là nhiệt độ nhiệt kế ướt của không khí được tra theo đồ thị i-d với tn= 380C và độ ẩm φ = 74% ,ta có: tư = 32,60C

=> tw1 = 32,6 + (3÷4)0C = 360C