TÍNH TOÁN CHO KHO LẠNH

Về khái niệm vật lý lạnh và nóng là giống nhau, chúng chỉ khác nhau ở vận tốc chuyển động của các phân tử. Khi bị mất nhiệt các phân tử chuyển động chậm lại và vật thể bị lạnh đi, còn nếu cấp nhiệt thì vật đó nóng lên và các phân tử chuyển động nhanh lên.

NHẬN XÉT CỦA THẦY HƯỚNG DẪN

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay kỹ thuật lạnh đã thâm nhập vào hàng chục lĩnh vực trong đời sống

và sản xuất Nhiều ngành sản xuất rất kỹ thuật lạnh, trong đĩ cĩ ngành chế biến thực phẩm để bảo quản các thưc phẩm khơng bị hỏng.Đặc biệt với nước ta là một nước nhiệt đới, cĩ nhiều sản phẩm thực phẩm quý, nhưng nếu khơng được bảo quản lạnh thì dễ dàng mất phẩm chất và bị hỏng, nhất là các sản phẩm xuất khẩu

cĩ thế mạnh hiện nay như là thuỷ sản…

Với Đồ án mơn học QT&TB này nhiệm cụ của em là thiết kế một kho lạnh để bảo quản đơng thuỷ sản Đây là một vấn đề hết sức thực tế đối với hiện nay, địi hỏi em phải vận dụng những kiến thức thực tế để giải quyết vấn đề thực tế này Tuy nhiên trong quá trình thực hiện chắn chắn khơng thể tránh khỏi những sai sĩt, kính mong các thầy cơ và các bạn đĩng gĩp và chỉ dẫn thêm

Trong quá trình giải quyết vấn đề này em đã nhận được sự giúp đỡ của các bạn

và các thầy trong Bộ mơn Máy& Thiết bị - Khoa CNHH Em chân thành cảm ơn

sự giúp đỡ của các thầy trong bộ mơn, đặc biệt là thầy Trần Hùng Dũng, là người trực tiếp hướng dẫn em thực hiện Đồ án

Sinh viên thực hiệnPhan Cẩm Tuấn Huy

MỤC LỤC

Trang

Lời nói đầu 2

Chương I: TỔNG QUAN 4

Chương II: TÍNH TOÁN CHO KHO LẠNH 2.1 Tính toán diện tích kho 8

2.2 Tính toán cách nhiệt cho vách 9

2.3 Tính toán cách ẩm cho vách 10

2.4 Tính toán cho trần và nền kho 14

2.5 Tính toán nhiệt cho kho lạnh 16

Chương III : TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ 3.1 Tính toán máy nén 20

3.2 Tính toán thiết bị ngưng tụ 25

3.3 Tính toán thiết bị bay hơi 29

3.4 Tính toán thiết bị hồi nhiệt 36

3.5Tính toán một số thiết bị phụ khác 39

Chương IV : ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ 41

Tài liệu tham khảo 44

TỔNG QUAN1.1.Một số khái niệm

1.1.1 Lạnh và nóng :

Về khái niệm vật lý lạnh và nóng là giống nhau, chúng chỉ khác nhau ở vận tốc chuyển động của các phân tử Khi bị mất nhiệt các phân tử chuyển động chậm lại và vật thể bị lạnh đi, còn nếu cấp nhiệt thì vật đó nóng lên và các phân tử

chuyển động nhanh lên

Ở điều kiện bình thường một vật thể luôn có xu hướng làm lạnh cho đến nhiệt

độ mội trường xung quanh Nếu ta muốn làm lạnh đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ môi trường thì chỉ có thề thực hiện bằng các phương pháp làm lạnh nhân tạo hoặc

sử dụng các nguồn lạnh khác ( như nước đá )

1.1.2 Các phương pháp làm lạnh nhân tạo

*Làm lạnh khi các chất chuyển pha

Trạng thái một chất (rắn lỏng khí) phụ thuộc vào các điều kiện bên ngoài : nhiệt độ t và áp suất P Khi các điều kiện này thay đổi thì mối liên kết giữa các phân tử vật chất có thể thay đổi và có thể dẫn đến sự thay đổi về trạng thái của vật chất sang một trạng thái khác gọi là sự chuyển pha

Sự biến đổi pha luôn có kèm sự toả nhiệt hoặc thu nhiệt để làm thay đổi mối liên kết các phân tử Ngưởi ta sử dụng các quá trình chuyển pha có kèm theo sự thu nhiệt để làm lạnh nhân tạo, đó là các quá trình :

+Quá trình nóng chảy : như sự nóng chảy của nước đá …

+Quá trình thăng hoa : như sử dụng đá khô

+Quá trình sôi : quá trình sôi được áp dụng rất nhiểu trong thực tế để làm lạnh, như quá trình sôi của các môi chất lạnh (Freon, NH3 …)

*Làm lạnh bằng giản nở khí

Trong quá trình giản nở đoạn nhiệt của chất khí, nhiệt độ sẽ giảm xuống do ngoại công lúc đó sinh ra chính là do nội năng của chất khí Phương pháp làm lạnh này được áp dụng trong kỹ thuật siêu lạnh ở các máy lạnh không khí

*Làm lạnh bằng tiết lưu

Tiết lưu là quá trình giảm áp suất của một chất lỏng hoăc khí khi có chuyển động qua một tiết diện nhỏ Trong quá trình này không có sinh công và enthalpi không đổi Nội năng của chất khí (lỏng) dùng đề thắng ma sát bên trong của khi chuyển động Phương pháp này được áp dụng trong kỹ thuật siêu lạnh Nhiệt độ giảm trong tiết lưu ít hơn nhiều so với quá trình giản nở đoạn nhiệt

*Làm lạnh bằng hiệu ứng xoáy

Hiệu ứng xoáy là một phương pháp làm lạnh mới xuất hiện Phương pháp này

có ưu điểm là cấu tạo của thiết bị đơn giản, làm việc tin cậy và khởi động nhanh Tuy vậy nó có nhược điểm là đòi hỏi nhiều điện năng Việc áp dụng phươn pháp này khá hạn chế

*Làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện

Phương pháp này dựa trên nguyên lý khi có môt dòng điện chuyển động qua mạch điện gồm hai dây dẫn thì một đầu sẽ nóng lên còn một đầu sẽ lạnh đi Đây là một hướng mới trong kỹ thuật lạnh Ưu điểm của phương pháp này là không có tiếng ồn, không có môi chất làm việc ở áp suất cao và có độ tin cậy cao Nhưng nó

có nhược điểm là tiêu hao nhiều điện năng và giá thành cao

*** Ở đây ta chỉ quan tâm đến quá trình làm lạnh bằng phương pháp cho chất lỏng sôi ở nhiệt độ thấp

1.2 Môi chất lạnh và chất tải lạnh

1.2.1.Môi chất lạnh :

Định nghĩa : môi chất lạnh là chất môi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để bơm một dòng nhiệt từ môi trường có nhiệt độ thấp đến môi trường khác có nhiệt độ cao hơn

Môi chất lạnh có một số yêu cầu nhất định về :1

ít gây hại đến môi sinh : R22, R134a, R717 (NH3)…

Môi chất R22 là một môi chất lạnh quá độ trong quá trình thay đổi dần các môi chất cấm sử dụng Nó có tính chất là ít ảnh hưởng đến môi trường và có nhiều tính chất nhiệt động cũng như hoá học và vật lý khá tốt Nó khá an toàn trong phòng chống cháy nổ và không độc nên được áp dụng nhiều trong đởi sống đặc biệt là trong các hệ thống lạnh nhỏ và trung bình

1.2.2.Chất tải lạnh

Chất tải lạnh là chất trung gian lấy nhiệt từ vật thể cần làm lạnh đến môi chất lạnh Chất tải lạnh cũng đòi hỏi một số tính chất như :

+ Nhiệt độ đông đặc thấp

+ Nhiệt dung và khả năng dẫn nhiệt cao

+ Độ nhớt và khối lượng riêng nhỏ

+ Không ăn mòn kim loại và các vật liệu khác trong thiết bị

+ Không độc hại và không nguy hiểm

+ Giá thành rẻ

Nước là một chất tải lạnh tốt nhưng vì nhiệt độ đông đặc khá cao nên chỉ áp dụng cho các thiết bị lạnh có nhiệt độ dương Người ta thường sử dụng nước muối CaCl2 , NaCl để làm chất tải lạnh cho các thiết bị lạnh có thiệt độ âm

Ngoài chất tải lạnh là chất lỏng người ta còn sử dụng không khí làm chất tải lạnh Đây là chất tải lạnh rẻ tiền và dể kiếm tuy vậy hệ số cấp nhiệt và nhiệt dung của nó khá nhỏ

1.3.Phân loại kho lạnh và buồng lạnh

1.3.1 Kho lạnh

Kho lạnh được phân thành nhiều loại khác nhai nhằm phục vụ cho những mục đích sử dụng khác nhau :

+ Kho lạnh chế biến: là bộ phận của các cơ sở các cơ sở chế biến thực phẩm

Các sản phẩm sau chế biến được chuyển đến các kho lạnh phâm phối, kho lạnh trung chuyển hoặc kho lạnh thương nghiệp Đây là mắc xích đầu tiên của dây chuyền lạnh

+ Kho lạnh phân phối : dùng để bảo quản các sản phẩm thực phẩm trong mùa

thu hoạch và bảo quản để phân phối cho cả năm Chúng có dung tích rất lớn và được sử dụng cho việc bảo quản nhiều sản phẩm khác nhau

+ Kho lạnh trung chuyển : thường đặt ở các hải cảng, những điểm nút giao

thông để bảo quản ngắn hạn những sản phẩm tại nơi trung chuyển

+ Kho lạnh thương nghiệp: dùng để bảo quản ngắn hạn các sản phẩm sắp đưa

ra thị trường tiêu thụ Nguồn hàng chủ yếu là từ các kho lạnh phân phối

+ Kho lạnh vận tải : là các ô tô lạnh, tàu hoả, tàu thuỷ hoặc máy bay dùng để

bảo quản các sản phẩm lạnh trong quá trình vận chuyển

+ Kho lạnh sinh hoạt : thực chất là các loại tủ lạnh, tủ đông sử dụng cho các

gia đình Chúng là mắc xích cuối cùng của dây chuyền lạnh, dùng bảo quản các sản phẩm gia đình, tập thể…

1.3.2 Phân loại buồng lạnh

Thông thường người ta phân biệt các loại buồng lạnh dựa vào nhiệt độ bảo quản sản phẩm Ta có thể phân biệt các loại buồng lạnh như sau :

+ Buồng bảo quản lạnh 0 o C: bảo quản các sản phẩm có nhiệt độ từ -1.5 đến

0oC với độ ẩm tương đối là 90 đến 95% Buồng lạnh được trang bị các dàn lạnh không khí gắn tường, treo trần đối lưu tự nhiên hoặc dùng quạt

+ Buồng bảo quản đông -18 đến -20 o C : dùng để bảo quản các sản phẩm đã

được kết đông ở máy kết đông hoặc buồng kết đông Nhiệt độ buồng thường là -18oC Nhưng cũng có thể thấp hơn tuỳ vào yêu cầu của sản phẩm Buồng bảo quản đông sử dụng dàn quạt treo tường hoặc treo trần

+ Buồng bảo quản đa năng -12 o C: buồng được thiết kế ở -12oC nhưng khi cần bảo quản lạnh có thể tăng nhiệt độ lên 0oC hoặc khi cần bảo quản đông có thể đưa nhiệt độ xuống dưới -18oC tuỳ theo yêu cầu

+ Buồng gia lạnh ở 0 o C : dùng để làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi trường

đến nhiệt độ bảo quản lạnh hoặc để gia lạnh sơ bộ cho những sản phẩm lạnh đông trong kết đông hai pha Buồng gia lạnh thường sử dụng dàn quạt để tăng tốc độ gia lạnh của sản phẩm

+ Buồng kết đông-35 o C : dùng để kết đông sản phẩm Sản phẩm sau kết đông

hoàn toàn cứng hoá do nước và dịch trong sản phẩm đã đóng băng Nhiệt độ bề mặt sản phẩm từ -18 đến -20oC, nhiệt độ tâm sản phẩm đạt khoảng -8oC Người ta

có thể sử dụng phương pháp kết đông một pha hoặc hai pha để kết đông sản phẩm Ngoài ra còn có nhiều phương pháp kết đông đặc biệt dùng để kết đông cực nhanh sản phẩm

+ Buồng chất tải và chất tháo tải ở 0 o C : có nhiệt độ trong buồng khoảng 0

o

C nhằm phục vụ cho buồng kết đông và buồng gia lạnh Buồng tháo tải dùng để tháo sản phẩm đã kết đông nhằm chuyển qua các buồng bảo quản đông Nhiệt độ buồng có thể hạ xuống -5 oC khi cần thiết

+ Buồng bảo quản đá -4 o C: có nhiệt độ không khí -4 oC đi kèm theo bể đá khối Dung tích buồng tuỳ theo yêu cầu trữ đá Thường buồng trang bị dàn lạnh treo trần đối lưu tự nhiên

+ Buồng chế biến lạnh 15 o C : trong buồng có các công nhân làm việc bên

trong Nhiệt độ buồng tuỳ theo công nghệ chế biến là từ 10 đến 18 oC

1.4 Sơ lược về sản phẩm cần bảo quản (sản phẩm thuỷ sản)

Hiện nay nước ta đang có tiềm năng lớn về xuất khẩu các sản phẩm thuỷ sản cho nhiều nước trên thế giới Mặc dù hiện nay một số thị trường đã hạn chế sản phẩm hải sản xuất khẩu từ nước ta, nhưng hiện nay sản lượng hải sản không vì thế

mà giảm đi, mà còn có xu hướng tăng lên Vì trong quá trình chế biến sản phẩm thuỷ hải sản đòi hỏi có giai đoạn cấp đông và bảo quản đông sau đó, cho nên yêu cầu về kho lạnh bảo quản thuỷ hải sản là yêu cầu bắt buộc

Yêu cầu bảo quản của sản phẩm :

Vì sản phẩm thuỷ sản được phục vụ cho xuất khẩu cho nên yêu cầu phải bảo quản trong thời gian dài từ 6-12 tháng Cho nên sản phẩm sau khi qua khâu sơ chế cần phải được cấp đông và được bảo quản trong buồng bảo quản đông Nhiệt độ buồng bảo quản phải đạt khoảng -20oC vì thuỷ sản rất nhạy cảm với nhiệt độ Độ

ẩm trong phòng không yêu cầu quá khắc khe, vì sản phẩm đã được cho vào các túi

PE, sau quá trình sơ chế Tuy nhiên vì nhiệt độ cần bảo quản khá thấp (-20 oC) cho nên ta giả sử độ ẩm trong phòng bảo quản đạt khoảng 90%

Ở đây để đơn giản ta chọn sản phẩm là Fillet cá loại cá béo, vì đây đang là sản phẩm xuất khẩu khá mạnh của nước ta và cũng để thuận lợi cho quá trình tính toán

Loại sản phẩm này có tỉ trọng khoảng 0.8, được xếp trong các thùng carton giấy và có thể xếp trên các giá trong các kho bảo quản

+ Nhiệt độ trong phòng bảo quản là -20oC, độ ẩm 90%

Ở trong phần này ta chỉ trình bày những vấn đề sơ khởi ban đầu Những vấn

đề khác liên quan sẽ được trình bày trong những phần tương ứng

CHƯƠNG II :

2.1 Tính toán diện tích kho

Các thông số cho ban đầu

+ Dung tích của kho lạnh :M=50 tấn + Sản phẩm bảo quản : hải sản Vì thực sự kho bảo quản lạnh có thể dùng

để bảo quản nhiều loại sản phẩm khác nhau, nên để đơn giản quyết định chọn sản phẩm bảo quản là fillet cá

Các giả sử:

+ Fillet cá được đựng trong các túi nylon và đuợc cho vào các thùng carton

có kích thước : 28x18x20 (cm)

+ Khối lượng đựng trong mỗi thùng :m = 8 kg/thùng

+ Các thùng được xếp trên các giá khoảng cách giữa các giá là 22 cm

+ Khối lượng mỗi thùng :

+Chiều cao kho : 4 (m).Trong đó chiều cao để chất sản phẩm H = 2 5 (m)Như vậy kho cần chứa :

(thùng)

6250 8

10 x 50 m

M n

Vậy ta có bảng tổng kết tính toán diện tích kho như sau :

Khối lượng chứa trong một thùng m(kg/thùng) 8

Diện tích một thùng St(m2) 0.0504

Diện tích chứa hàng SkhMin(m2) 27.2

Bảng 2.1 :tính toán các kích thước cơ bản của kho lạnh

2.2.Tính toán cách nhiệt và cách ẩm cho cơ cấu bao che

Có rất nhiều phương án xây dựng cơ cấu bao che cho kho lạnh.Trong đồ án này ta chọn phương án cơ cấu bao che được xây dựng Đây là phương án cổ diển

nhưng hiện vẫn còn phù hợp với điều kiện Việt Nam ([1]).

2.2.1.Tính toán cách nhiệt cho vách

Trong phần này ta chưa tính đến lớp cách ẩm, vì ta chưa biết bề dầy của lớp cách ẩm, mặc khác lớp cách ẩm cũng không có khả năng cách nhiệt quá lớn nên ta tạm thời tính định hướng rồi sau đó sẽ kiểm tra lại trong phầm tính cách ẩm Cấu tạo của tường kho được mô tả trên hình 2.1

λ : hệ số cách nhiệt của vật liệu

δ : bề dầy của lớp vật liệu

Bảng 2.2 : số liệu của vật liệu xây tường kho lạnh

Ta có công thức tính bề dầy lớp cách nhiệt :

δ+α

−λ

=

2 i

i 1

cn cn

11

k

1

(m)Với k : hệ số truyền nhiệt theo tiêu chuẩn , k = 0.21 (W/m2.K)

α1 hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài , α1 = 23(W/m2.K)

α2 hệ số toả nhiệt của môi trường bên trong , α1 = 9 (W/m2.K)

λcn hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt (tức λ4)

4 i và 5 1

i = − ≠

Thay các số liệu bề dầy và hệ số cách nhiệt từ bảng trên, ta tính được bề dầy lớp cách nhiệt nhỏ nhất và ta dựa vào đó ta chọn bề dầy lớp cách nhiệt như bảng dưới đây:

Bề dầy lớp cách nhiệt tính được δcn tính (m) 0.19

Bề dầy lớp cách nhiệt chọn δcn chọn (m) 0.2

Bảng 2.3 : bề dầy lớp cách nhiệt

Vậy ta có hệ số truyền nhiệt thực tế:

) K (W/m 203 0

1 1

1 k

t

=

α

+ λ

δ + α

=

∑

=

2.2.3.Kiểm tra đọng sương cho vách ngoài ([1] )

Từ thông số nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất và độ ẩm của Tp Hồ Chí

Minh ta tra đựơc nhiệt độ bầu ướt như sau ([5]):

Ý nghĩa Nhiệt độ môi trường Độ ẩm Nhiệt độ đọng sương

s n 1 s

t t

t t 95 0 k

−

− α

=

Với tn = 33oC : nhiệt độ môi trường bên ngoài

tt = -20oC : nhiệt độ môi trường bên trong phòng bảo quản

Vậy k s= 2.09 (W/m2.K)

k s < kt , như vậy tường không bị đọng sương.

2.3.Tính toán cách ẩm cho tường kho lạnh

Ta chọn vật liệu cách ẩm là bitum Giả sử ta chọn lớp cách ẩm ban đầu là

δca = δ4= 1 mm = 0.001 mNhư vậy ta có bảng dưới đây :

STT Loại vật liêu δ(m) λ(W/m.K) µ(g/mh Mpa)

Ở đây : µ là hệ số thấm hơi nước của vật liệu ([1])

Bảng 2.5 : các thông số để tính cách ẩm cho kho lạnh.

Hình 2.1 cấu trúc của vách kho

1,3,6: lớp vữa xi măng ; 2 : lớp gạch đỏ;

4: lớp cách ẩm; 6: lớp cách nhiệt

Ta tính lại hệ số truyền nhiệt cho vách khi đẵ có lớp cách ẩm

) K (W/m 201 0

1 1

1 k

`

=

α

+ λ

δ + α

=

∑

=

Như vậy k và kt rất gần nhau, vì vậy giả sử như phần trên là hợp lý Từ đó ta tính toán có mật độ dòng nhiệt qua vách kho là :

q = k.∆t = k(tn - tt) = 0.202( 33 – (-20)) =10.66 (W/m2)

Từ đó ta có

1 n 1

q t t

δ q.

t t

λ

−

= − j = i+1;i= 2-6

2 6 6

q t t

Kết quả tính toán nhiệt độ được trình bày trong bảng 2.6

• Tính toán áp suất hơi nước bên trong vách :

Dòng hơi thẩm thấu qua vách được tính theo công thức : ([1])

H

p

p 1− 6

=ϖ

pv1 = pv1*(t1).ϕ1

pv6 = pv6*(t6).ϕ6 với pv1*(t1) , pv6*(t6) : áp suất hơi bão hoà tại sát ngoài lớp thứ 1 và thứ 6 ( tra theo nhiệt độ bên ngoài và bên trong kho)

ϕ1, ϕ6 : tương ứng là độ ẩm không khí tại lớp thứ 1 và thứ 6

H : trở kháng thấm hơi của cấu trúc bao che

Ta có pv1bh = pbh(34oC) = 5029 Pa ; ϕ1= 74%

pv6bh = pbh(-20oC) = 103 Pa ; ϕ6= 90%

Vậy pv1 = 3721.5 Pa

pv6 = 92.7 PaCòn

) g / MPa h m ( 0338 0

= µ

21

p p

µ

λ ω

−

=

i

i i 1 i ij

δ p

6

p p

µ

λ ω

Bảng 2.6 : tính toán nhiệt độ, áp suất hơi bão hoà và áp

suất hơi trong vách của kho lạnh

Áp suất hơi bão hoà được tra từ nhiệt độ tương ứng ([10]).

Như vậy p56bh < p56 nên ta phải tăng bề dầy lớp cách ẩm lên Chọn bề dầy lớp cách ẩm mới là δca = δ4= 4 mm = 0.004 m

Ta tính toán tưong tự như bên trên và được các kết quả như sau :

) K (W/m 2 0

1 1

1 k

=

α

+ λ

δ + α

=

∑

=

q = k.∆t = k(tn - tt) = 0.2( 34 – (-20))

= 10.8(W/m2)

) g / MPa h m ( 0368 0

= µ

Bảng 2.7 : tính toán lại nhiệt độ, áp suất hơi bão hoà và

áp suất hơi trong vách của kho lạnh sau khi tăng bề dầy lớp cách ẩm

Như vậy từ bảng 2.7 ta thấy rằng áp suất bên trong vách nhỏ hơn áp suất hơi

bão hoà tương ứng Vì vậy bề dầy lớp cách ẩm chọn là δca = 4 mm thoả điều kiện không đọng ẩm trong kết cấu bao che kho lạnh

2.4.Tính toán cách nhiệt cho nền và trần kho lạnh

2.3.1).Tính toán cách nhiệt cho trần ([1])

Với những kho lạnh nhỏ (dưới 250 tấn) ta có thể bố trí trần kho lạnh có cấu trúc như hình 2.2 dưới đây.

Hình 2.2 Cấu trúc của trần kho lạnh1:lớp bê tông cốt thép chịu lực;2:Lớp cách ẩm(bitum)3:lớp cách nhiệt (stiropo);4:lớp trát xi măng có lưới thép

Bảng 2.8: các thông số để tính cách nhiệt cho trần

Ta cần xác định bề dầy lớp cách nhiệt, theo công thức như trong tính cách nhiệt cho tường kho ở trên :

δ+α

−λ

=

2 i

i 1

cnt cnt

11

k1

Trong công thức trên

3 i và 4 1

k = 0.23 W/m2K

α1 = 23.3 W/m2K; α2 = 9 W/m2Kcác giá trị δ,λ lấy trong bảng 2.7

Ta tính được δcnt như sau:

Bề dầy lớp cách nhiệt tính được δcnt tính (m) 0.19

) K (W/m 216 0

1 1

1 k

t

=

α

+ λ

δ + α

=

∑

=

2.4.2 Tính toán cách nhiệt cho nền kho lạnh ([1] và [3]

Có rất nhiều cách để xây dựng nền cho kho lạnh Trong điều kiện khí hậu nóng ẩm ở Tp Hồ Chí Minh, khi xây nền cho kho lạnh có nhiệt độ âm thì phải bảo

vệ tránh ẩm ướt bằng nhiều cách, như có thể dùng điện trở đốt nóng…Ở đây ta sử dụng cách bảo vệ nhờ việc cho không khí lưu thông bên dưới nền kho lạnh, như cấu trrúc có dạng dưới đây :

Hình 2.3 :cấu trúc của nền kho lạnh

1 : lớp đệm bê tông làm kín nền kho; 2:lớp bê tông có điện trở đốt nóng3: lớp cách ẩm (nhựa đường) ;4: lớp cách nhiệt (bông khoáng);

5: lớp bê tông dằn;6 : nền kho lạnh

2 Lớp cách ẩm ( nhựa đường) 0.005 0.75

3 Lớp bê tông có điện trở đốt nóng 0.1 1.4

4 Tấm cách nhiệt ( bông khoáng) - 0.05

Bảng 2.9: các thông số để tính cách nhiệt cho sàn

Bề dầy lớp cách nhiệt δcnn cũng được tính tương tự như những phần trên:

−λ

=

2 i

i 1

cnn cnn

11

k1

Với k = 0.25 W/m2K

i = 1 − 6 và i ≠ 4

Ta được kết quả tính như sau :

Bề dầy lớp cách nhiệt tính được δcnn tính (m) 0.183

Bề dầy lớp cách nhiệt chọn δcnn chọn (m) 0.2Vây hệ số truyền nhiệt cho nền được tính:

) K (W/m 223 0

1 1

1 k

t

=

α

+ λ

δ + α

=

∑

=

2.5 Tính toán nhiệt cho kho lạnh

Tính nhiệt cho kho lạnh là tính toán năng lựơng do môi trường bên ngoài và bên trong thải vào kho lạnh Đây chính là năng lượng mà máy lạnh cần phải đem

ra khỏi kho lạnh, nhằm đảm bảo cho kho lạnh đạt nhiệt độ ổn định thấp hơn môi trường bên ngoài kho lạnh Mục đích cuối cùng là xác định công suất lạnh cần thiết cho máy nén lạnh

Với một kho lạnh thông thường công suất lạnh tổn thất Q được tính bằng biểu thức sau :

Qo = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 (kW)

trong đó :Q1: dòng nhiệt đi vào kho qua kết cấu bao che

Q2: dòng nhiệt do sản phầm toả ra trong quá trình bảo quản

Q3: dòng nhiệt đi vào kho do thông gió với bên ngoài

Q4: dòng nhiệt toả ra khi vận hành kho

Q5: dòng nhiệt toả ra khi sản phẩm hô hấp

Q3 và Q5 chỉ xuất hiện khi bảo quản các sản phẩm có hô hấp Còn sản phầm bảo quản của chúng ta là fillet cá là sản phẩm không có hô hấp vì vậy :

Q12 : dòng nhiệt đi vào kho lạnh qua tường bao, trần và nền do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời.

Tính Q11:

11 k F t Q

ki , Fi : hệ số truyền nhiệt và diện tích bề mặt tương ứng ( trần, vách ) Riêng với nền có khác đôi chút, vì ta phải tích hệ số truyền nhiệt thao quy ước kq như sau:

+ Vùng rộng 2 m dọc theo chu vi tường bao : kq = 0.47 W/m.K.Với vùng này diện tích là F11 = 32 m2

+ Vùng rộng 2 m tiếp theo về phía tâm buồng : kq = 0.23 W/m.K Với vùng này diện tích là F11 = 24 m2

+ Vùng rộng 2 m tiếp theo : kq = 0.16 W/m.K Với vùng này diện tích là

1 m

i i

∑λδ+

=

6 - 1

i = thứ tự của lớp vật liệu trong khi tính cách nhiệt cho

∆t12 : hiệu nhiệt độ dư ảnh hưởng của bức xạ mặt trời Ta chọn ∆t12 theo [1]

Fi : chỉ tính cho diện tích chịu bức xạ mặt trời.

ki : hệ số truyền nhiệt của diện tích tương ứng

Ta có bảng tính toán cho Q12 như sau :

= 2205.3 + 564.4 = 2784.3 (W)2.4.2 Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra Q 2

Ta có :

Q2 = Msp( h1− h2) + MbbC ( tt − t2)

Msp: lượng hàng nhập vào kho trong một đơn vị thời gian

h1, h2 : enthalpi của sản phẩm trước và sau khi cho vào kho lạnh ảnh hưởng bởi

nhiệt độ

Mbb : khối lượng bao bì nhập vào kho hàng trong một đơn vị thời gian

t1, t2 :nhiệt độ của bao bì trước và sau khi cho vào kho lạnh

C : nhiệt dung riêng của bao bì

Giả sử sản phẩm trong kho được xuất đi mỗi tuần một lần Mỗi lần xuất hàng

ra khỏi kho là khoảng 45 tấn (còn 5 tấn dự trữ) Giả sử đơn vị sản xuấtsản xuất đều thì và sản phẩm sản xuất ra đều cho vào kho bảo quản, khi đó lượng hàng nhập vào kho mỗi ngày :

42 6 7

45

M = = (tấn /ngày)Giả sử sản phẩm trước khi cho vào kho bảo quản được cấp đông để nhiệt dộ trung bình trong sản phẩm đạt khoảng -10 oC, nên h1 = 33 kj/kg Còn sau khi xuất

ra khỏi kho nhiệt độ sản phẩm đạt nhiệt độ của kho lạnh là -20oC , h2 = 0 kj/kg Ngoài ra còn có thùng carton để đựng sản phẩm Giả sử trước khi vào kho nhiệt

độ thùng là 30 oC , còn sau ra khỏi kho nhiệt độ thùng là -20oC, và ta có nhiệt dung của carton là C = 1.47 kj/kg.K.Khối lựong thùng là 50 kg /tấn sản phẩm Vậy khối lượng thùng cho vào kho sẽ là : Mbb=50*6.42=321 kg/ngày Vậy ta sẽ có:

(W) 3435

(kW) 3.435

0.98 2.452

47 1 )) 20 ( 30 ( 24x3600

321 0)

(33 3600 x 24

-1000

* 6.24

) t t ( C M ) h h ( M

=

− +

* Dòng nhiệt do người làm việc trong phòng

Q42 = 350n

n số người trong phòng, giả sử n =2

nên Q42 = 700 W

* Dòng nhiệt do động cơ điện

Q43 = 1000*N , N: công suất động cơ điện,với buồng bảo quản chọn N = 4 kW

=

Sau quá trình tính toán các dòng nhiệt thành phần, chúng ta tổng hợp chúng lại trong bảng dưới đây :

1 Kết cấu bao che Q1 2784.8

CHƯƠNG III :

TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ

3.1 Tính toán máy nén

3.1.1.Lựa chọn các thông số cơ bản của chu trình lạnh

a) Sơ đồ nguyên lý của chu trình lạnh

Hình 3.1 : sơ đồ nguyên lý của hệ thống lạnh

Hình 3.2 : giản đồ lg(p)-h của chu trình lạnh

* Thuyết minh sơ đồ nguyên lý :

Môi chất lạnh R22 sau khi sôi và bay hơi trong thiết bị bay hơi (trạng thái1”) sẽ

đi qua thiết bị hồi nhiệt Tại thiết bị hồi nhiệt hơi R22 sẽ trao đổi nhiệt và chuyển thành hơi quá nhiệt đạt trạng thái 1 Sau đó hơi R22 được hút về máy nén Máy nén nén đoạn nhiệt hơi R22 từ trạng thái hơi quá nhiệt1 lên trạng thái hơi quá nhiệt 2 Hơi R22 sau khi đạt trạng thái 2 được đưa qua thiết bị ngưng tụ Trong thiết bị ngưng tụ hơi R22 được ngưng tụ thành lỏng R22, rồi đi qua thiết bị hồi nhiệt để đạt trạng thái

3 Từ trạng thái 3 hơi R22 được đưa qua van tiết lưu, tiết lưu xuống trạng thái 4 giảm

áp suất lỏng R22 xuống áp suất trong thiết bị bay hơi và đưa dần vào thiết bị bay hơi

để tiến hành bay hơi môi chất R22, kết thúc một chu trình tuần hoàn kín của môi chất

lạnh (Chi tiết về các thông số tại các điểm của chu trình ta có thể xem trong Bảng 3.1)

b) Các thông số của chu trình lạnh

* Nhiệt độ ngưng tụ :

Nhiệt đô ngưng tụ của môi chất :tk= tw2 + ∆tk

tw2 : nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng

∆tk : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu.Ta chọn ∆tk= 4oC

Mặc khác tk= tw2 + ∆tw

Và tw2= tư + ∆t , tư là nhiệt độ bầu ướt tra từ thông số nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất và độ ẩm trung bình Hai thông số này ta đã biết ở trên vì vậy ta tra được tư = 29 oC.Vì nhiệt độ trung bình và độ ẩm của thành phố khá cao nên tư cũng khá cao, nên nếu chọn các ∆tw, ∆t cao thì nhiệt độ ngưng tụ cũng cao vì vậy ta phải chọn ∆tw, ∆t vừa đủ lớn để nhiệt độ ngưng tụ không quá cao Vì vậy

* Nhiệt đô bay hơi (nhiệt độ sôi của môi chất lạnh trong thiết bị bay hơi) Với kho lạnh cần duy trì độ ẩm cao (trên 85%) thì nhiệt bay hơi

∆tmin = t3’ – t1 = 5oC

∆h33’ = ∆h1”1với ∆h33’ = h3’ - h3

Vây từ đó ta xác định được các điểm còn lại của chu trình như bảng 3.1 bên

dưới

STT Tên

điểm Nhiệt đột(oC) Áp suất p(Mpa) Enthalpi h(kJ/kg) Thể tích riêngv(m3/kg)

Bảng 3.1 : các điểm nút cuả chu trình lạnh

Hệ số lạnh của chu trình :

3.06

62

190 l

qo

=

=

= ε

Năng suất lạnh riêng thể tích :