Tính toán sơ bộ giá thành xây dựng hệ thống lạnh phụ tải máy nén

Tính toán sơ bộ giá thành xây dựng hệ thống lạnh phụ tải máy nén

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ

HỆ THỐNG LẠNH

Yêu cầu: thiết kế kho lạnh bảo quản đông

NỘI DUNG TRANG

Mục lục 2

Lời nói đầu 5

Chương I: Tổng quan về kỹ thuật lạnh 6

I.1 Lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh 6

I.2 Yêu cầu thiết kế mặt bằng kho lạnh 7

Chương II: Thiết kế kho lạnh bảo quản đông 10

II.1 Khảo sát sơ đồ mặt bằng lắp ghép kho lạnh 10

II.1.1 Chọn địa điểm xây dựng kho lạnh 10

II.1.2 Các thông số về khí hậu 10

II.2.1 Chế độ bảo quản sản phẩm trong kho 10

II.2.2 Xác định số lượng và kích thước buồng lạnh 11

II.2.3 Quy hoạch mặt bằng kho lạnh 14

Chương III: Tính cách nhiệt, cách ẩm kho lạnh 16

I Cấu trúc xây dựng và cách nhiệt kho lạnh 16

1 Mục đích của việc cách nhiệt 16

2 Mục đích của việc cách ẩm 16

II Cấu trúc của cách nhiệt cách ẩm 17

III Phương pháp xây dựng kho bảo quản 18

IV Chọn mặt bằng xây dựng 19

1 Yêu cầu đối với buồng máy và thiết bị 19

2 Bố trí mặt bằng kho lạnh 19

3 Cấu trúc xây dựng và cách nhiệt kho lạnh 21

3.1 Kết cấu nền móng kho lạnh 22

3.2 Cấu trúc vách và trần kho lạnh 23

3.3 Cấu trúc mái kho lạnh 24

3.4 Cấu trúc cửa và màng chắn khí 24

3.5 Cấu trúc cách nhiệt đường ống 25

4 Tính toán cách nhiệt và cách ẩm cho kho 25

4.1 Tính toán chiều dày cách nhiệt 25

4.2 Kiểm tra đọng sương 27

4.3 Cấu trúc cách ẩm của kho 27

ChươngIV: Tính phụ tải máy nén 29

I Mục đích tính toán nhiệt kho lạnh 29

1 Xác định các dòng nhiệt tổn thất xâm nhập vào kho lạnh 29

2 Xác định các dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra 32

3 Xác định dòng nhiệt do vận hành 33

II Tính phụ tải nhiệt thiết bị 35

III Tính phụ tải nhiệt máy nén 36

IV Chọn môi chất cho hệ thống lạnh 36

A Chọn các thông số làm việc 37

1 t 0 s, t k, t qn, t ql 37

2 Chu trình lạnh 39

3 Biểu diễn chu trình trên đồ thị ( lg – i ) 40

B Tính toán chu trình lạnh 42

1 Năng suất lạnh riêng 42

2 Lưu lượng môi chất qua máy nén 42

3 Năng suất thể tích thực tế của máy nén 42

4 Hệ số cấp của máy nén 42

5 Thể tích lí thuyết 42

6 Công nén đoạn nhiệt 42

7 Công nén chỉ thị 43

8 Công suất ma sát 43

9 Công suất hữu ích 43

10 Công suất điện 44

11 Công suất động cơ lắp đặt 44

12 Phụ tải nhiệt dàn ngưng 44

C Chọn máy và các thiết bị 44

ChươngV: Lắp đặt hệ thống lạnh 63

V.1 Lắp đặt các thiết bị 64

V.2 Thử bền và thử kín hệ thống lạnh 66

V.3 Nạp gas cho hệ thống 68

Chương VI: Trang bị tự động hóa và vận hành hệ thống lạnh 70

VI.1 Lắp đặt hệ thống điện 70

VI.2 Lắp đặt hệ thống bảo vệ an toàn 72

VI.3 Lắp đặt phần vận hành 74

Chương VII: Tính toán sơ bộ giá thành xây dựng hệ thống lạnh 78

Tài liệu tham khảo 84

Lời nói đầu

Từ lâu con người đã biết tận dụng lạnh của thiên nhiên như băng tuyết để ướp lạnh bảoquản thực phẩm Từ thế kỉ 19 phương pháp làm lạnh nhân tạo đã ra đời và phát triển đến đỉnh caocủa khoa học kỹ thuật hiện đại

Ngày nay kỹ thuật lạnh đã đi sâu vào nhiều lĩnh vực khoa học như :công nghệ thựcphẩm,công nghệ cơ khí chế tạo máy, luyện kim, y học và ngay cả kỹ thuật điện tử Lạnh đã đượcphổ biến và đã gần gũi với đời sống con người Các sản phẩm thực phẩm như :thịt, cá, rau, quả nhờ có bảo quản mà có thể vận chuyển đến nơi xa xôi hoặc bảo quản trong thời gian dài mà không

bị hư thối Điều này nói lên được tầm quan trọng của kỹ thuật lạnh trong đời sống con người.Nước ta có bờ biển dài nên tiềm năng về thuỷ sản rất lớn, các xí nghiệp đông lạnh có mặt trên mọimiền của đất nước Nhưng để sản phẩm thuỷ sản đông lạnh của Việt Nam có chỗ đứng vững vàngtrên thị trường nội địa và thế giới thì đòi hỏi phải nâng cao chất lượng công nghệ làm lạnh nênnhiều xí nghiệp đang dần dần thay đổi công nghệ làm lạnh nhằm đáp ứng nhu cầu đó

Vì vậy việc thiết kế hệ thống lạnh khi đang còn ngồi nghế nhà trường đã giúp chúng emcũng cố các kiến thức đã học, cũng như có thêm kinh nghiệm để trang bị hành trang vững vàngkhi ra trường

Do thời gian và kiến thức có hạn, sự mới mẻ của thiết bị và chưa có kinh nghiệm thực tếnên trong quá trình tính toán thiết kế chắc chắn còn nhiều thiếu sót Rất mong những ý kiến đónggóp,chỉ dạy của thầy

Em xin chân thành cảm ơn thầy TRẦN ĐẠI TIẾN đã chỉ dạy và hướng dẫn để đồ án nàyhoàn thành

Nha Trang, tháng 6 năm 2010.

Sv Nguyễn Thành Ghin

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH

Kỹ thuật lạnh là kỹ thuật tạo ra môi trường có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ bình thường

của môi trường Giới hạn giữa nhiệt độ lạnh và nhiệt độ bình thường còn có nhiều quan điểmkhác nhau Nhưng nhìn chung thì giới hạn của môi trường lạnh là môi trường có nhiệt độ nhỏhơn 20oC

Trong môi trường lạnh được chia làm hai vùng nhiệt độ Đó là khoảng nhiệt độ dươngthấp, khoảng này có nhiệt độ từ 0  20 oC còn khoảng nhiệt độ còn lại còn gọi là nhiệt độlạnh đông của sản phẩm Bởi vì khoảng nhiệt độ này là khoảng nhiệt độ đóng băng của nước,tuỳ theo từng loại sản phẩm mà nhiệt độ đóng băng khác nhau

I Lịch sử phát triển của kỹ thuật lạnh.

Từ trước công nguyên con người tuy chưa biết làm lạnh, nhưng đã biết đến tác dụng củalạnh và ứng dụng chúng phục vụ trong cuộc sống Họ đã biết dùng mạch nước ngầm có nhiệtđộ thấp chảy qua để chứa thực phẩm, giữ cho thực phẩm được lâu hơn

Người Ai cập cổ đại đã biết dùng quạt quạt cho nước bay hơi ở các hộp xốp để làm mátkhông khí cách đây 2500 năm

Người Ấn Độ và người Trung Quốc cách đây 2000 năm đã biết trộn muối với nướchoặc với nước đá để tạo nhiệt độ thấp hơn

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

Sau đó là sự hoá lỏng được khí SO2 vào năm 1780 do Clouet và Monge tiến hành Sangthế kỷ thứ XIX thì Faraday đã hoá lỏng được hàng loạt các chất khí như : H2S ; CO2 ; C2H2 ;

naờm 1922 Maựy laùnh Ejector hụi nửụực ủaàu tieõn do Leiblane cheỏ taùo naờm 1910 Noự coự caỏu taùoraỏt ủụn giaỷn, naờng lửụùng tieõu toỏn laứ nhieọt naờng do ủoự noự coự theồ taọn duùng caực nguoàn pheỏ thaỷi.

Moọt sửù kieọn quan troùng cuỷa lũch sửỷ phaựt trieồn kyừ thuaọt laùnh laứ vieọc saỷn xuaỏt vaứ ửựngduùng Freon ụỷ Myừ vaứo naờm 1930 Freon laứ caực khớ Hidrocarbon ủửụùc thay theỏ moọt phaàn haytoaứn boọ caực nguyeõn tửỷ Hydro baống caực nguyeõn tửỷ goỏc halogen nhử ; Cl ; F ; Br

Freon laứ nhửừng chaỏt laùnh coự nhieàu tớnh chaỏt quyự baựu nhử khoõng chaựy, khoõng noồ, khoõngủoọc haùi, phuứ hụùp vụựi chu trỡnh laứm vieọc cuỷa maựy laùnh neựn hụi Noự ủaừ goựp phaàn tớch cửùc vaứovieọc thuực ủaồy kyừ thuaọt laùnh phaựt trieồn Nhaỏt laứ kyừ thuaọt ủieàu hoaứ khoõng khớ

Ngaứy nay kyừ thuaọt laùnh hieọn ủaùi ủaừ phaựt trieồn raỏt maùnh, cuứng vụựi sửù phaựt trieồn cuỷa khoahoùc, kyừ thuaọt laùnh ủaừ coự nhửừng bửụực tieỏn vửụùt baọc

+ Phaùm vi nhieọt ủoọ cuỷa kyừ thuaọt laùnh ngaứy caứng ủửụùc mụỷ roọng Ngửụứi ta ủang tieỏn daàn nhieọtủoọ khoõng tuyeọt ủoỏi

+ Coõng suaỏt laùnh cuỷa maựy cuừng ủửụùc mụỷ roọng, tửứ maựy laùnh vaứi mW sửỷ duùng trong phoứng thớnghieọm ủeỏn caực toồ hụùp coự coõng suaỏt haứng trieọu W ụỷ caực trung taõm ủieàu tieỏt khoõng khớ

+ Heọ thoỏng laùnh ngaứy nay thay vỡ vieọc laộp raựp caực chi tieỏt, thieỏt bũ laùi vụựi nhau thỡ caực toồ hụùpngaứy caứng ủửụùc hoaứn thieọn, do ủoự quaự trỡnh laộp raựp, sửỷ duùng thuaọn tieọn vaứ cheỏ ủoọ laứm vieọchieọu quaỷ hụn

+ Hieọu suaỏt maựy taờng leõn ủaựng keồ, chi phớ vaọt tử vaứ chi phớ cho moọt ủụn vũ laùnh giaỷm xuoỏng.Tuoồi thoù vaứ ủoọ tin caọy ủửụùc taờng leõn Mửực ủoọ tửù ủoọng hoaự cuỷa caực heọ thoỏng laùnh vaứ caực maựylaùnh ủửụùc taờng leõn roừ reọt Nhửừng thieỏt bũ tửù ủoọng hoaứn toaứn baống ủieọn tửỷ vaứ vi ủieọn tửỷ thay theỏcho caực thieỏt bũ thao taực baống tay

II.Yêu cầu khi thiết kế mặt bằng kho lạnh:

1.Yêu cầu chung đối với mặt bằng kho bảo quản:

Quy hoạch mặt bằng là bố trí các nơi sản xuất cho phù hợp với dây chuyền công nghệ, để

đạt đợc mục tiêu đó thì cần phải phù hợp các yêu cầu sau:

- Phải bố trí mặt bằng kho bảo quản phù hợp với dây chuyền công nghệ, sản phẩm đi theodây truyền không gặp nhau, không chồng chéo lên nhau, đan xen lẫn nhau

- Đảm bảo sự vận hành tiện lợi, dẻ tiền, chi phí đầu t thấp

- Phải đảm bảo kỹ thuật an toàn, chống cháy nổ

- Mặt bằng khi quy hoạch phải tính đến khả năng mở rộng phân xởng hoặc xí nghiệp

Quy hoạch mặt bằng kho bảo quản cần phải đảm bảo việc vận hành xí nghiệp rẻ tiền vàthuận lợi Cơ sở chính để giảm chi phí vận hành là giảm dòng nhiệt xâm nhập kho bảo quản, giảmthể tích và giảm nhẹ các công việc chồng chéo nhau, để giảm dòng nhiệt qua vách thì cần giảmdiện tích xung quanh Không những làm tăng tổn thất nhiệt qua vách, còn làm tăng các chi phí vànguyên vật liệu khác.

- Biện pháp để giảm dòng nhiệt xâm nhập vào kho bảo quản chúng ta tìm cách ngăn chặn,khi chúng ta mở cửa kho bảo quản đối với những kho tiếp xúc bên ngoài

Pkkk < Pfkk

Giảm dòng nhiệt xâm nhập khi mở cửa kho bảo quản thực hiện những cách sau:

+ Dùng màng che chắn việc đi lại, khó khăn trong khi làm việc

+ Xây dựng hành lang đêm, nhất đối với hệ thống kho bảo quản lớn

+ Làm màng gió để chắn giú bờn ngoài xõm nhập vào trong phũng lạnh (đặt quạt ở cửa)công tắc điện điều khiển quạt gắn liền với cánh cửa, khi cửa mở thì quạt chạy, ng ợc lạikhi đóng cửa thì quạt dừng

Quy hoạch phải tính đến đặc điểm của hệ thống lạnh Hệ thống lạnh kho bảo quản đôngnhiệt độ không khí kho rất thấp nhiệt độ –250C Nền kho phải tiếp xúc với mặt đất sau một thờigian dài làm cho nhiệt độ của nền kho hạ thấp dần xuống khi nhiệt độ của nền đất giảm thì xảy rahiện tợng nớc trong đất đóng băng

Nền kho về mặt lý thuyết khi đạt 00C nớc trong nền đất đóng băng chuyển pha từ lỏng sangrắn Do đó kho sẽ lồi lên dễ phá vỡ cấu trúc xây dựng của kho Vì vậy để tránh hiện tợng này talàm nh sau :

+ Không nên bố trí những kho bảo quản có nhiệt độ thấp sát mặt đất có, điều kiện nên bố trítrên cao

+ Nền kho xây các ống thông gió đờng kính 200  300 mm, đợc xây dựng cách nhau 1 1,5 m tạo điều kiện cho không khí tuần hoàn qua hệ thống ống này làm cho nền đất nhiệt độkhông thay đổi

+ ở nớc ta thờng xảy ra lũ lụt cho nên các kho bảo quản thờng đợc xây lắp cao hơn mặt đất,khi đó khoảng trống dới nền kho chính là khoảng thông gió

+ Sởi ấm sàn kho, nền kho bằng cách lắp đặt các dây điện trở, đờng kính dây điện trở là 8

 12 mm đặt vào đây điện trở một điện áp U nằm trong 24  26 V, nhiệt độ điều khiển tự độngkhông nhỏ hơn 1  20C( lắp rơle nhiệt độ ) làm việc theo nguyên tắc sự thay đổi nhiệt độ, sự thay

đổi vể sự giảm nở hoặc thay đổi nhiệt độ, sự thay đổi dịch chuyển các đòn bẩy

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ KHO LẠNH BẢO QUẢN ĐÔNG

II.1 KHẢO SÁT SƠ ĐỒ MẶT BẰNG LĂÙP ĐẶT KHO LẠNH:

1.1 Chọn địa điểm xây dựng kho lạnh

Chọn địa điểm xây dựng kho lạnh là công tác không thể thiếu và đóng vai trò quantrọng trong quá trình thiết kế và xây đựng kho Khi chọn địa điểm thì ta biết được các thông

số về khí tượng thủy văn, địa lý… từ đó đề ra các phương án thiết kế và xây dựng kho chothích hợp để làm cho công trình có giá thành là thấp nhất và chất lượng công trình là tốt nhất,cũng như né tránh được thiên tai lũ lụt tại địa phương xây dựng kho.

1.2 Các thông số về khí hậu.

Các thông số này đã được thống kê trong nhiều năm, khi tính toán để đảm bảo độ antoàn cao thì ta thường lấy các giá trị cao nhất (chế độ khắc nghiệt nhất) từ đó sẽ đảm bảo khovận hành là an toàn trong mọi điều kiện có thể xảy ra mà ta đã ước tính

Bảng 2.1 Thông số về khí hậu ở NHA TRANG

2.1 Chế độ bảo quản sản phẩm trong kho:

Chế độ bảo quản sản phẩm trong kho cũng chính là điều kiện môi trường trong kho mà

ta phải tạo ra để duy trì sản phẩm ở trạng thái và chất lượng theo yêu cầu công nghệ

a Chọn nhiệt độ bảo quản.

Nhiệt độ bảo quản thực thẩm phải được lựa chọn trên cơ sở kinh tế và kỹ thuật Nó phụthuộc vào từng loại sản phẩm và thời gian bảo quản của chúng Thời gian bảo quản càng lâuđòi hỏi nhiệt độ bảo quản càng thấp Các mặt hàng trữ đông cần bảo quản ở nhiệt độ ít nhấtbằng nhiệt độ của sản phẩm sau cấp đông tránh không để rã đông và tái kết tinh lại làm giảmchất lượng sản phẩm

Ta chọn bảo quản đơng cá béo ở nhiệt độ bảo quản là – 25 ± 20C

b Độ ẩm của không khí trong kho lạnh.

Độ ẩm của không khí trong kho có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm khi sửdụng Bởi vì độ ẩm của không khí trong kho có liên quan mật thiết đến hiện tượng thăng hoacủa nước đá trong sản phẩm Do vậy tùy từng lại sản phẩm cụ thể mà ta chọn độ ẩm củakhông khí cho thích hợp

Sản phẩm do nhà máy chế biến ra đều được bao gói bằng giấy Catong khi đưa vào kholạnh Cho nên chọn độ ẩm của không khí trong kho > 80%

c Toỏc ủoọ khoõng khớ trong kho laùnh

Khoõng khớ chuyeồn ủoọng trong kho coự taực duùng laỏy ủi lửụùng nhieọt cuỷa saỷn phaồm baỷoquaỷn, nhieọt truyeàn vaứo do mụỷ cửỷa, do caàu nhieọt, do ngửụứi lao ủoọng, do maựy moực thieỏt bũ hoaùtủoọng trong kho Ngoaứi ra coứn ủaỷm baỷo sửù ủoàng ủeàu nhieọt ủoọ, ủoọ aồm vaứ haùn cheỏ naỏm moỏc hoaùtủoọng

Ta thieỏt keỏ khoõng khớ ủoỏi lửu cửụừng bửực baống quaùt gioự vụựi vaọn toỏc v = 3 m/s

2.2 Xác định số lợng và kích thước cỏc buồng lạnh:

Dung tích kho lạnh là đại lợng cơ bản cần thiết để xác định số lợng buồng lạnh Dung tích kholạnh là lợng hàng đợc bảo quản đồng thời lớn nhất trong kho Số lợng và kích thớc buồng lạnh phụthuộc vào loại hàng đợc bảo quản trong kho, đặc điểm kho lạnh

1 Dung tích kho lạnh: E = 1500 tấn

Dung tích kho lạnh đợc xác định theo biểu thức:

Trong đó:

E – là dung tích kho lạnh ( tấn)

V- là thể tích kho lạnh m3;

gv- định mức chất tải thể tích t/m3;

Tra bảng 2.4 hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh (TL1) trang 32:

gv= 0.45 t/m3 (bảo quản đụng sản phẩm cỏ đụng lạnh)V=E/gv= 1500/0.45= 3333,33 m3

2 Diện tích chất tải:

Diện tích chất tải đợc xác định qua thể tích buồng lạnh và chiều cao chất tải:

Trong đó:

F- là diện tích chất tải, m2;

h- là chiều cao chất tải, m;

Chiều cao chất tải là chiều cao lô hàng chất trong kho Chiều cao này phụ thuộc vào ph ơngpháp bốc dỡ, bao bì đựng hàng nó có thể đợc xác định bằng chiều cao buồng lạnh trừ đi phần lắp

đặt dàn lạnh và không gian cần thiết để nâng hàng và dỡ hàng với kho lạnh một tầng chọn: tachọn chiều cao của phũng lạnh 6m khi đó chiều cao chất tải là: 5 m

F= V/h = 3333,33 /5 = 666,67 m2

3 Tải trọng của trần và nền :

Đợc tính toán theo định mức chất tải và chiều cao chất tải của nền và giá treo hoặc móc treocủa trần

gf=gv.h (TL1)Trong đó:

gf- là định mức chất tải theo diện tích , t/m2

gf=gv.h = 0,45.5 = 2,25 t/m2

4 Diện tích lạnh cần xây dựng:

Fl=F/F (TL1) Trong đó:

1- : Tỷ lệ hàng có nhiệt độ cao hơn –80C đợc đa vào phòng kết đông trớc khi đa vàophòng bảo quản

Ekđ : Dung tích buồng kết đông

B : Hệ số vòng quay B = 5 6 (TL3)

m : Hệ số nhập hàng không kể đến m=2,5 (TL3)

Vậy : V=E/gv= 1554,4/0.45= 3454,2 m3

9 Xác định diện tích hầm bảo vệ đá cây:

Trong kho lạnh các sản phẩm động lạnh luôn đợc ớp đá để kìm hãm sự phát triển của vi sinhvật, mặt khác khi vận chuyển hàng từ kho lạnh phân phối đến nơi tiêu dùng thì đá lúc này phục vụcho các xe lạnh, và nó cũng trữ lạnh khi xảy ra sự cố: 200 cây do đó ta xây dựng kho bảo quản nớc

đá trong một ngày là:

Kích thớc của kho là:

F = G/ x F xH Với :

G : Sức chứa của kho

 : Tiêu chuẩn xếp đá của kho bảo quản  =0,8 ( t/m)

F : Hệ số chứa đầy , F =0,5

H : chiều cao hữu ích , chọn H = 1,5

Vậy :

F = 10/0,8 x 0,5 x 1,5 = 25 (m2)

Vậy chọn kích thớc hầm bảo quản là: S = 5 x 5 (m)

H = 2,4 (m) chiều cao kho bảo quản

2.3.Quy Hoạch Mặt Bằng Kho Lạnh:

Quy hoạch mặt bằng kho lạnh là bố trí những nơi làm việc , sản xuất, xử lý lạnh, bảo quản

và những nơi phụ trợ với dây chuyền công nghệ Để đạt đợc mục đích đó cần phải tuân thủ nhữngyêu cầu sau:

Phải bố trí các buồng lạnh phù hợp với dây chuyền công nghệ Sản phẩm đi theo dâychuyền không gặp nhau, không đan chéo nhau Các cửa ra vào cửa buồng chứa phải đều quay rahành lang Cũng có thể không dùng hành lang nhng sản phẩm theo dây chuyền không đợc gặpnhau

Quy hoạch cần phải đạt chi phí đầu t nhỏ nhất, Cần sử dụng rộng rãi các điều kiện tiêuchuẩn giảm đến mức thấp nhất các diện tích lạnh phụ trợ nhng vẫn đảm bảo tiện nghi Giảm côngsuất thiết bị đến mức thấp nhất.

Quy hoạch mặt bằng cần phải đảm bảo sự vận hành tiên lợi và dẻ tiền

Quy hoạch phải đảm bảo lối đi lại thuận tiệncho việc bốc xếp thủ công hay cơ gíới đã thiếtkế

Chiều rộng kho lạnh nhiều tầng không quá 40 m

Chiều rộng kho lạnh một tầng phù hợp với khoảng vợt lớn nhất là :12 m

Chiều dài của kho lạnh có đờng sắt nên chọn để chứa đợc năm toa tàu bốc xếp cùng mộtlúc

Kho lạnh có thể tích đến 600t không cần bố trí đờng sắt, chỉ có một sân bốc dỡ ô tô dọctheo chiều dài kho lạnh

Để đảm tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che, các kho lạnh cùng nhiệt độ đợc nhóm lại mộtkhối

Mặt bằng kho lạnh phải phù hợp với hệ thống đã chọn Điều này rất quan trọng với kholạnh một tầng vì không phải luôn luôn đa đợc môi chất lạnh từ các thiết bị lạnh về, do đó phảichuyển sang sơ đồ lớn hơn với việc cấp lỏng từ dới lên

Mặt bằng kho lạnh phải đản bảo kỹ thuật, an toàn phòng cháy chữa cháy

Khi thiết kế kho lạnh cần phải tính toán đến khả năng mở rộng kho lạnh

Chơng III Tính cách nhiệt, cách ẩm kho lạnh.

I.Cấu trúc xây dựng và cách nhiệt kho lạnh.

1.Mục đích của việc cách nhiệt phòng lạnh:

Nhiệt độ tk, trong khi đó nhiệt độ môi trờng (tf > tk) lạnh trong xí nghiệp đông lạnh Cấutrúc cách nhiệt chiếm 25 ->40 % chi phí xây dựng xí nghiêp Do đó phải đặc biệt chú ý đến việcchọn cấu trúc cách nhiệt Thiết kế và khi thi công nếu cấu tạo của vách cách nhiệt là điểm cấutrúc xây dựng cách nhiệt xấu thì nó không đảm bảo chế độ nhiệt và ẩm theo yêu cầu làm tăng sựkhô ngót sản phẩm, h hỏng sản phẩm và tăng chi phí sản xuất lạnh (tăng chi phí vận hành)

Do vậy việc cách nhiệt cho kho lạnh đợc xem xét và coi trọng vấn đề này Đặc biệt đối với

hệ thống kho lạnh xây dựng trong phòng lạnh luôn luôn phải duy trì nhiệt độ thấp

Do đó sự chênh lệch nhiệt độ nh trên luôn luôn xuất hiện dòng nhiệt xâm nhập từ ngoài môitrờng vào

Đối với kho lạnh của chúng ta, mục đích xây dựng giảm dòng nhiệt xâm nhập từ ngoài môitrờng vào trong kho, chỉ còn bằng cách tăng Rw lên

RW : nhiệt trở của vách (tức là cản trở dòng nhiệt ) muốn tăng dòng nhiệt trở của vách cónhiều cách nhng tốt nhất là xây tờng dày lên một cách phù hợp nhất lắp vật liệu cách nhiệt

Để tránh hiện tợng này khi xắp xếp sản phẩm vào trong kho lạnh không đợc xếp sảnphẩm vào sát vách kho Từ những lý do trên việc cách nhiệt cho kho lạnh rất là tất yếu

2 Mục đích của việc cách ẩm :

Nhiệt độ môi trờng xung quanh bao giờ lớn hơn nhiệt độ của không khí trong phòng lạnh

 = Ph1H Ph2 Trong đó:

Ph1 : áp suất hơi nớc bên ngoài

Ph2 : áp suất hơi nớc bên trong

H : Trở lực dẫn ẩm m2sp/kg

Việc chấm dứt hoàn toàn dòng nhiệt ẩm đi qua vách khi mà luôn luôn tồn tại t và p là

điều không thể thực hiện đợc Vì khi đó vách kho có trở lực nhiệt và ẩm vô cùng lớn nhng nếutăng một cách hợp lý nhiệt trở và ẩm trở và ẩm trở thì có thể giảm đợc dòng nhiệt và ẩm

để giải quyết vấn đề này ta phải thực hiện việc cách nhiệt và cách ẩm của kho lạnh Nếu để cho ẩm xâm nhập vào qua vách qua vách kho lạnh gây ra một số tác hai:

Nó làm ẩm vật liệu cách nhiệt làm giảm khả năng cách nhiệt của vật liệu

Nó làm cho các vật liệu tham gia vào cấu trúc vào kho lạnh làm ớt nhanh , mục nát

ẩm đi vào mang theo nhiệt vào làm tăng nhiệt tải của thiết bị lạnh lên (tăng nhiệt tải củabuồng) đồng thời nó làm tăng khả năng mất khối lợng của sản phẩm (do chuyển pha từ lỏng sanghơi ) Để khắc phục những tác hại nêu trên ngời ta phải cách ẩm cho kho

II.cấu trúc của cách nhiệt cách ẩm :– cách ẩm :

1.Cấu trúc cách nhiệt:

Cấu trúc cách nhiệt đảm bảo sự liên tục không tạo ra các cầu nhiệt hiện tợng đột nhiệt Đốivới kho xây khi lắp cách nhiệt cho công trình không nên để hở các mạch ghép giữa các tấm cáchnhiệt

-Vị trí lắp đặt :

+ Đối với tờng cách nhiệt đặt phía trong hay phía ngoài đều đợc cả nhng để bảo vệ lớp cáchnhiệt, cấu trúc tốt thì lắp bên trong tờng có lợi hơn

+ Đối với nền lắp dới mặt nền

+ Đối với trần thì lắp lớp cách nhiệt phía trên hay phía dới đều đợc tuỳ thuộc vào diện tích.Theo để tài thiết kế của em, em chọn cấu trúc cách nhiệt là polystyrol (styrofor) để cáchnhiệt cho kho (trần ,tờng, nền)

2.Cấu trúc cách ẩm:

Về nguyên tắc cấu trúc cách ẩm lắp về phía có độ ẩm cao (về phía nóng)

Khi lắp cấu trúc cách ẩm cho kho em chọn là nhựa đờng và giấy dầu dùng để cách ẩm chotờng, nền còn trần dùng tôn để lợp đồng thời cũng để cách ẩm

III Phơng pháp xây dựng kho bảo quản

Trong thực tế sản xuất hiện nay có 2 phơng pháp xây dựng kho thờng sử dụng là khoxây và kho lắp ghép

Kho lắp ghép : có u điểm là kích thớc lắp ghép tiêu chuẩn, thao tác lắp ghép dễ dàng,cách ẩm hoàn toàn , thời gian thi công ngắn, hiệu quả cao….tuy nhiên nó có nh.tuy nhiên nó có nhợc điểm là giáthành cao, chi phí đầu t lớn , không tận dụng đợc nguồn nhiên liệu sẵn có tại địa phơng

Kho xây : có u điểm là có khả năng tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có tại địa phơng,các nguyên vật liệu sẵn có của xí nghiệp, giá thành rẻ, chi phí đầu t thấp Tuy nhiên nó có nhợc

điểm là thời gian thi công kéo dài cấu trúc xây dựng phức tạp

Ta chọn phương ỏn thiết kế: kho lạnh lắp ghộp

Yờu cầu đối với kho lạnh lắp ghộp:

Cũng giống như cỏc thiết bị lạnh thương nghiệp và cỏc kho lạnh khỏc, kho lạnh lắpghộp thường cú cỏc yờu cầu sau:

Kho lạnh được lắp đặt ở vị trớ thuận tiện làm việc hiệu quả, đưa hàng vào và lấy ranhanh chúng

Nờn bố trớ đỏy ngang mặt bằng sàn để cú thể sử dụng xe đẩy bốc xếp hoặc phương tiện

cơ giới bốc xếp hàng Nếu sử dụng xe giới cần đảm bảo tải trọng nền

Cần dự trự diện tớch thao tỏc, bốc xếp trong kho mà khụng để mất diện tớch bảo quản.Cần vệ sinh tẩy rửa dể dàng, cỏc tấm bờn trong khụng được han rỉ Phải cú chổ thoỏtnước mà khụng ảnh hưởng đến cỏch nhiệt

Vỏch khụng được đọng sương

Kho phải duy trỡ được phạm vi nhiệt độ yờu cầu, bờn cạnh đú cũn phải tớnh đến độ ẩm

và tốc độ giú yờu cầu

Đặc biệt chỳ ý chống ẩm và cỏch nhiệt qua khe hở của cỏc tấm panel, vỡ khi bị ẩm vậtliệu giảm hoặc mất khả năng cỏch nhiệt, mỏy lạnh phải làm việc liờn tục và tiờu tốn điện năngtăng Ẩm rất dể thấm qua khe hở giữa cỏc tấm panel khi silcon làm kớn khe khụng liờn tục hoặc bị

hư hại rỏch thủng

Cần đảm bảo cỏc quy tắc an toàn phũng chỏy, chữa chỏy và bảo hộ lao động

IV Choùn maởt baống xaõy dửùng.

Ngoaứi nhửừng yeõu caàu chung ủaừ neõu ụỷ phaàn treõn thỡ khi choùn maởt baống xaõy dửùng caànphaỷi chuự yự ủeỏn neàn moựng kho laùnh phaỷi vửừng chaộc do ủoự phaỷi tieỏn haứnh khaỷo saựt veà neàn moựngvaứ mửùc nửụực

Vieọc gia coỏ neàn moựng nhieàu khi daón ủeỏn vieọc taờng ủaựng keồ voỏn ủaàu tử xaõy dửùng Neỏumửùc nửụực quaự lụựn, caực neàn moựng vaứ coõng trỡnh phaỷi coự bieọn phaựp choỏng thaỏm aồm

Do nhieọt thaỷi ụỷ thieỏt bũ ngửng tuù cuỷa moọt kho laùnh laứ raỏt lụựn neõn ngay tửứ khi thieỏt keỏcaàn phaỷi tớnh ủeỏn nguoàn nửụực ủeồ giaỷi nhieọt

Cũng như nguồn nước, việc cung cấp điện đến công trình, giá điện và xây lắp côngtrình điện cũng là một vấn đề cần được quan tâm vì nó sẽ ảnh hưởng đến vốn đầu tư ban đầu.

1 Yêu cầu đối với buồng máy và thiết bị.

Mục đích của việc bố trí máy móc và thiết bị trong buồng máy

Vận hành máy thuận tiện

Rút ngắn chiều dài các đường ống

Sử dụng buồng máy hiệu quả nhất, buồng máy gọn nhất

Đảm bảo an toàn phòng máy, chữa cháy, phòng nổ và vệ sinh công nghiệp

Đảm bảo thuận tiện cho việc bảo dưỡng, sữa chữa, thay thế máy, thiết bị

Buồng máy thường được bố trí sát vách kho lạnh để đường ống nối giữa máy, thiết bị,dàn lạnh là ngắn nhất

Buồng máy có thể nằm chung trong khối nhà của kho lạnh hoặc tách rời

2 Bố trí mặt bằng kho lạnh.

Toàn thể kho lạnh đang thiết kế được lắp đặt trong nhà xưởng có khung đỡ mái che.Nền nhà xưởng cao so với mặt sân khoảng hơn 1m

Mặt trước của kho được quay về hướng Đông Nam tiếp giáp với đường ô tô nên việcbốc xếp hàng rất thuận tiện Phía đông giáp với khâu thành phẩm nên việc nhập hàng vào kholà gần nhất

Kho lạnh chỉ có một buồng lớn, có một cửa lớn và hai cửa nhỏ để nhập và xuất hàng.Phòng máy đặt ở phía sau kho lạnh, việc đặt phòng máy như vậy sẽ thuận tiện cho quátrình vận hành cũng như bảo trì, sữa chữa và thay thế…

Tránh hiện tượng tổn thất nhiệt do mở cửa khi nhập và xuất hàng, để đảm bảo chấtlượng của sản phẩm trước những biến đổi của thời tiết do đó kho được bố trí xây dựng hànhlang lạnh song song với sân bốc xếp hàng hoá Hành lang lạnh được ngăn với bên ngoài bằngtường bao, hành lang có chiều rộng 4m đảm bảo cho xe rùa vận chuyển hàng hoá thuận tiệnvà hành lang có chiều khoảng 1,4m so với mặt sân, như vậy sẽ đảm bảo cho xe rùa vậnchuyển hàng hoá vào tận trong xe không cần bốc dỡ

Tường bao có cửa lớn để cho xe lùi tận vào trong hành lang lạnh, xung quanh cửa lớncó bao hơi ép chặt vào xe khi xuất hàng để đảm bảo không tổn thất nhiệt ra bên ngoài môitrường

Phòng máy5

1 Panel cách nhiệt

2 Con lượn thông gió

6

B-B Mặt cắt ngang kho lạnh

2.Xe hàng xuất kho

3.Hành lang lạnh

1.Xe bốc hàng

1 Tường bao nhà xưởng

2 Xe bốc xếp hàng

3 Bao hơi ép kín

1 2

Xe bốc xếp hàng lùi tận vào trong hành lang lạnh

3 CẤU TRÚC XÂY DỰNG VÀ CÁCH NHIỆT KHO LẠNH

Kho lạnh luôn khác với các công trình xây dựng khác ở chỗ môi trường bên trong kholạnh luôn luôn duy trì ở nhiệt độ tương đối thấp, độ ẩm tương đối cao so với môi trường bênngoài Do sự chênh lệch nhiệt độ lớn nên luôn có một dòng nhiệt và một dòng ẩm xâm nhậptừ môi trường bên ngoài vào kho lạnh, dòng nhiệt tổn thất ảnh hưởng đến việc chọn năng suấtlạnh và chi phí cho một đơn vị lạnh Dòng ẩm có tác đôïng xấu đến vật liệu cách nhiệt làmgiảm tuổi thọ của vật liệu cách nhiệt và mất khả năng cách nhiệt

Từ những yếu tố phân tích trên, ta thấy vai trò của cấu trúc cách nhiệt đối với kho lạnhlà rất lớn Để cho kho lạnh có chất lượng tốt đảm bảo được yêu cầu chế độ bảo quản sảnphẩm như nhiệt độ, độ ẩm, chi phí vận hành kho giảm và tuổi thọ của kho dài, thì cấu trúc xâydựng và cách nhiệt cách ẩm phải đáp ứng được yêu cầu sau:

+ Đảm bảo độ bền vững lâu dài theo tuổi thọ dự kiến của kho ( 25 năm đối vớikho lạnh nhỏ, 50 năm đối với kho lạnh trung bình, 100 năm đối với kho lanh lớn và rất lớn)

+ Chịu được tải trọng của bản thân và của hàng hoá bảo quản xếp trên nền hoặc treotrên giá, treo ở tường hoặc trần

+ Phải chống được ẩm xâm nhập từ bên ngoài vào và bề mặt tường bên ngoài không bịđọng sường

+ Phải đảm bảo cách nhiệt tốt, giảm chi phi đầu tư cho máy lạnh và vận hành

+ Phải chống được cháy nổ và an toàn

+ Thuận tiện cho việc bốc dỡ và sắp sếp hàng hoá bằng cơ giới

+ Phải kinh tế.

3.1 Kết cấu nền móng kho lạnh

Do đặc thù của kho lạnh là để bảo quản hàng hoá do đó phải có cấu trúc vững chắc,móng phải chịu được tải trọng của toàn bộ kết cấu xây dựng, móng kho được xây dựng tuỳthuộc vào kết cấu địa chấn của nơi xây dựng

Do kho lạnh xây dựng theo phương án lắp ghép nên toàn bộ kho được đặt trên nền nhàxưởng, nền được đầm một lớp đất đá đảm bảo không bị lún khi có vật nặng đè lên, phía trênđược đổ một lớp bêtông chịu lực

Nền kho lạnh được thiết kế cao khoảng1,4m so với mặt sân Như vậy rất thuận tiện choviệc bốc sếp hàng hoá lên xe, và luôn giữ cho kho được khô ráo tránh úng gập trong mùamưa

Kết cấu nền kho phụ thuộc vào nhiều yếu tố

- Nhiệt độ kho lạnh

- Tải trọng bảo quản hàng

- Dung tích kho lạnh

Yêu cầu của nền phải có độ rắn chắc, tuổi thọ cao, vệ sinh dễ dàng, dễ thoát nước

Tải trọng của hàng bảo quản sẽ chi phối đến độ rắn chắc của nền, khả năng chịu lúncủa nền Nếu tải trọng hàng bảo quản càng lớn thì cấu trúc nền kho lạnh phải thiết kế có độchịu nén cao

Cấu trúc nền kho lạnh gồm có

- Lớp cách nhiệt, cách ẩm là các tấm panel tiêu chuẩn

- Các con lươn được đúc bằng bêtông hoặc xây bằng gạch để tạo sự

thông thoáng hạn chế rỉ sét cho panel nền, tránh hiện tượng cơi nền

- Lớp bê tông chịu lực

- Lớp đất đá được đầm nén chặt

Con lươn

Nền móng kho lạnh

3.2 Cấu trúc vách và trần kho lạnh.

- Tường phía trước sân quay hướng Đông Nam được xây bằng gạch, phía sau có tường baovà mái tôn, xà xuống bao che phía Tây Nam giáp với phòng máy, phía Đông Bắc giáp vớiphân xưởng chế biến

- Kho lạnh lắp ghép có cấu trúc vách, trần và nền là các tấm panel

- Các thông số của panel cách nhiệt:

+ Chiều dài, h = 6000 mm (panel vách)

h = 4800 mm ( panel trần và nền)

+ Chiều rộng, r = 1200 mm

+ Tỷ trọng, 30 ÷ 40 kg/m3.

sơn bảo vệ

lớp cách nhiệt (Polyurethane foam) tole mạ màu

+ Độ chịu nén, 0,2 ÷ 0,29 Mpa

+ Hệ số dẫn nhiệt  = 0,018 ÷ 0,02W/mK

+ Phương pháp lắp ghép, ghép bằng khoá

camlocking hoặc ghép bằng mộng âm dương

3.3 Cấu trúc mái kho lạnh

Mái kho lạnh đang thiết kế có nhiệm vụ bảo vệ cho kho trước những biến đổi của thời tiếtnắng mưa, bảo vệ sự làm việc của công nhân, che chắn cho hệ thống máy lạnh, nên mái khophải đạt được những yêu cầu sau

Mái kho phải đảm bảo che mưa che nắng tốt cho cấu trúc kho và hệ thống lạnh Mái khokhông được đọng nước, không được thấm nước, độ dốc của mái kho ít nhất phải là 2% Vì vậytrong phương án thiết kế này chọn mái kho bằng tôn màu xanh lá cây, nâng đỡ bằng bộ phậnkhung sắt

25000

Khung đỡ mái

Tôn lợp mái

3.4 Cấu trúc cửa và màn chắn khí.

- Kho lạnh đang thiết kế chỉ có một buồng lớn nên có 1 cửa rộng lớn và 2 cửa nhỏ

- Kích thước cửa lớn: L1500 x H2000 x 150 mm

- Kích thước cửa nhỏ: (cửa bàn lề) 600 x 600 x 150 mm

Bên trong mỗi cửa có bố trí màn chắn khí làm bằng nhựa dẻo PVC Stripcutain, chiều rộngmỗi dải là 200 mm chồng mí lên nhau 50 mm Cấu trúc cửa là một tấm cách nhiệt, có bản lềtự động, xung quanh có đệm kín bằng cao su, có bố trí nam châm mạnh để hút chặt cửa đảmbảo độ kín và giảm thất thoát nhiệt, cửa có thể mở được từ bên trong để tránh sự cố

1500 Cửa trượt

khoá

ĐƯỜNG RAY CỬA

PANEL

3.5 Cấu trúc cách nhiệt đường ống.

Trong hệ thống lạnh các đường ống được cách nhiệt chủ yếu là, các đường ống có nhiệtđộ thấp như đường ống hút về máy nén

- Ống thép

- Stirofo ốp bằng

2 mảnh (hoặc bông thuỷ tinh)

- Nilon 2 lớp chống ẩm

- Vỏ tôn bọc bên ngoài

4 TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT VÀ CÁCH ẨM CHO KHO

Cách nhiệt buồng lạnh có nhiệm vụ hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ ngoài môi trường cónhiệt độ cao vào buồng lạnh có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che Chất lượng của vách cáchnhiệt phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của vật liệu cách nhiệt Để đảm bảo tốt hiệu quả cáchnhiệt thì cấu trúc cách nhiệt phải có tính chất cách nhiệt và một số tính chất khác Trong tínhtoán chiều dầy cách nhiệt phải chính xác và kinh tế

4.1 Tính toán chiều dày cách nhiệt.

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

k

1

1 1

11

1 - là hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng) tới

vách cách nhiệt, W/m2K;

2 - là hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh và buồng lạnh, W/m2K;

i - là chiều dày của lớp vật liệu thứ i m;

i - là hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/mK;

cn- là chiều dày của lớp vật liệu cách nhiệt, m;

cn - là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, W/mK;

K - là hệ số truyền nhiệt của vách, W/m2K

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

Kho bảo quản đông được thiết kế với chế độ trong kho là – 25±2 khơng khí đối lưucưỡng bức vừa phải

Do dưới nền kho được để thoáng bằng các con lươn nên hệ số toả nhiệt 1 vàhệ sốtruyền nhiệt K được lấy bằng giá trị so với trần và vách kho lạnh Vậy ta có:

- Hệ số truyền nhiệt K = 0,21 W/m2K;

- Hệ số toả nhiệt 1 = 23,3 W/m2K;

- Hệ số toả nhiệt 2 = 9 W/m2K

Ta có bề dầy cách nhiệt của vách, nền và trần.

9

1 291 , 0

0005 , 0 2 36 , 45

0012 , 0 2 3 , 23

1 21 , 0

1 018 ,

Để đảm bảo cách nhiệt tốt chọn chiều dầy tấm Panel là cn = 125 mm

Ta có hệ số truyền nhiệt thực

9

1 018 , 0

125 , 0 291 , 0

0005 , 0 2 36 , 45

0012 , 0 2 3 , 23 1

4.2 Tính kiểm tra đọng sương.

Để vách không đọng sương thì hệ số truyền nhiệt thực phải thoả mãn điều kiện sau: Kt

< Ks Để an toàn thì Kt < 0,95 x Ks

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

Ks = 1

2 1

t

t s

Trong đó : t1 - là nhiệt độ không khí ngoài môi trường Tại Nha Trang: t 1 = 37 0 C và

độ ẩm  = 79%;(bảng nhiệt dộ và độ ẩm dùng để tunhs tốn hệ thống lạnh tại các địa

phương_trang 7_tài liệu HDTKHTL_Nguyễn Đức Lợi)

t2 - là nhiệt độ không khí trong kho lạnh t2 = - 25C;

ts - là nhiệt độ điểm sương của không khí ngoài môi trường,0C

Từ đồ thị (h – x) và t1 = 37 0C ;  = 0,79 => ts = 320C

Vậy ta có: Ks = 23,3 × (37 – 30 )/ ( 37 –(-25)) = 2,63 W/m2K

Xét: Kt < 0,95 x Ks  0,2014 < 2,499 thõa mãn

Kết luận :

- Với cấu trúc cách nhiệt của kho bằng vật liệu cách nhiệt Polyurethan có chiều dày là 125

mm thì đảm bảo sự cách nhiệt

- Nền kho và trần kho có chiều dày lớp cách nhiệt bằng chiều dày lớp cách nhiệt của váchkho Bởi vì trần kho có mái che và nền có các con lươn thông gió Nên hệ số truyền nhiệtcủa nền và trần kho được lấy bằng hệ số truyền nhiệt của vách kho

4.3 Cấu trúc cách ẩm của kho.

Cấu trúc cách ẩm đóng vai trò quan trọng đối với kho lạnh Nó có nhiệm vụ ngăn chặndòng ẩm xâm nhập từ bên ngoài môi trường, vào trong kho lạnh qua cấu trúc bao che Nếukhông tiến hành cách ẩm cho cấu trúc bao che thì dòng ẩm từ môi trường bên ngoài sẽ xâm

nhập vào cấu trúc cách nhiệt theo sự chênh lệch nhiệt độ nó làm cho hàm ẩm trong cấu trúccách nhiệt tăng lên dẫn đến hệ số dẫn nhiệt của cấu trúc cách nhiệt tăng và hệ số truyền nhiệtcủa cấu trúc bao che tăng lên, thậm trí không còn khả năng cách nhiệt đó là điều chúng takhông mong muốn.

Đối với kho lạnh lắp ghép cấu trúc cách ẩm là lớp tôn bọc lớp cách nhiệt, tôn là vậtliệu có hệ số dẫn ẩm nhỏ gần như bằng không do đó việc cách ẩm đối với kho lạnh lắp ghéplà rất an toàn

Chơng IV Tính phụ tải máy nén

I Mục đích tính toán nhiệt kho lạnh :

Tính nhiệt kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trờng bên ngoài đi vào trong kho lạnh

Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh cần phải đủ công suất để thải nó trở lại môi trờngnóng đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ buồng lạnh và không khí bên ngoài

Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy lạnhcần lắp đặt

Khi đó dòng nhiệt tổn thất vào kho lanh Q, đựơc xác định bằng biểu thức:

Q=Q1 + Q2 + Q3 +Q4 +Q5 W (TL1)Trong đó :

Q1 : Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che vào buồng lạnh

Q2 : Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh

Q3 : Dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh

Q4 : Dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh

Q5 : Dòng nhiệt từ sản phẩm toả ra khi sản phẩm hô hấp

Đặc điểm của các dòng nhiệt là chúng thay đổi liên tục theo thời gian, Q1 phụ thuộc chủ yếuvào nhiệt độ bên ngoài, nó thay đổi theo giờ trong ngày và mùa trong năm Q2 phụ thuộc vào thời

vụ Q3 phụ thuộc vào hàng bảo quản Q4 phụ thuộc vào quy trình chế biến, bảo quản hàng và Q5

phụ thuộc vào biến đổi sinh hoá của sản phẩm

Năng suất lạnh của hệ thống lạnh đợc thiết kế theo phụ tải nhiệt lớn nhất

Q max mà ta nghi nhận đợc ở một thời điểm nào đó trong năm

1.Xác định các dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh :

1.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q 1 vào phòng 1:

Ta có :

Q1 = Q11 + Q12

Trong đó:

Q11 : Dòng nhiệt truyền qua tờng bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ

Q12 : Dòng nhiệt qua tờng bao và trần do ảnh hởng của bức xạ mặt trời

Trong trờng hợp tổng quát ta có:

Q1 =Kt x F x tVới:

Kt : Hệ số truyền nhiệt (W/m20 K)

F : Diện tích bề mặt kết cấu bao che (m2)

t : Hiệu nhiệt độ giữa nhiệt độ bên ngoài và trong kho lạnh

Trong đó : kích thớc tờng ngoài đợc xác định nh sau:

Đối với buồng góc kho : lấy chiều dài từ mép tờng ngoài đến trục tâm tờng ngăn.

Q1v: Dòng nhiệt truyền qua vách vào kho;

Q1t: Dòng nhiệt truyền qua trần;

Q1: Dòng nhiệt truyền qua nền vào kho;

Q1bx: Dòng nhiệt do bức xạ mặt trời;

6m

18m

48m

Trong đú:

Msp : M - laứ khoỏi lửụùng haứng hoaự nhaọp vaứo kho baỷo quaỷn trong 1 ngaứy ủeõm

ẹoỏi vụựi kho baỷo quaỷn M = ( 10 – 15%) x E neõn M = 150 taỏn/ngaứy ủeõm

i1 : entampi của sản phẩm sau công đoạn bao gói, ứng với t1= -180C tra bảng ta có i1 =5 kJ/ kg(TL1_t110)

i2 : entampi của sản phẩm sau công đoạn bảo quản, ứng với t2 = -250C tra bảng ta có i2 = 0kJ/kg(TL1_t110)

Ta có: Q21 = 150 x (5000 – 0 ) x

3600 24

3.Xác định dòng nhiệt do vận hành toả ra:

Dòng nhiệt toả ra khi vận hành đợc xác định theo công thức sau:

Q4 =Q41+Q42+Q43+Q44 +Q45

Trong đó:

Q41 : Dòng nhiệt do chiếu sáng

Q42 : Dòng nhiệt do ngời toả ra

Q43 : Dòng nhiệt do động cơ điện toả ra

Q44 : Dòng nhiệt do mở cửa kho lạnh

Q45 : Dòng nhiệt do xả tuyết

Ta có:

Q41=A x F (TL1)Với : A : Định mức chiếu sáng trên 1m2 phòng lạnh, đối với kho bảo quản đông ta có: A=1,2W/m2

n: là số ngời làm việc trong kho, chọn n=2x8=16

350: là lợng nhiệt toả ra khi một ngời làm việc ,W/ngời

Vậy : Q42= 350 x 16 = 5600 W

3.3 Xác định Q 43 :

Ta có :

Q43 = 1000 x N x 

Với :N : Tổng công suất động cơ điện, chọn N=2KW

 : hiệu suất động cơ , chọn  =0,9

Nhiệt do hoa quả hơ hấp

67142,75 W

II TÍNH PHỤ TẢI NHIỆT THIẾT BỊ:

Tải nhiệt cho thiết bị là tải nhiệt dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cầnthiết của thiết bị bay hơi Công suất yêu cầu của thiết bị bao giờ cũng phải lớn hơn công suấtmáy nén, phải có hệ số dự trữ nhằm tránh những biến động có thể xảy ra trong quá trình vậnhành Vì thế tải nhiệt cho thiết bị được lấy bằng tổng của tất cả các tổn thất nhiệt

Do các tổn thất nhiệt trong kho lạnh không đồng thời xảy ra nên công suất nhiệt yêu cầu

thực tế sẽ nhỏ hơn tổng các tổn thất nhiệt, để tránh lựa chon máy nén có công suất lạnh quálớn, tải nhiệt của máy nén cũng được tính toán từ tất cả các tải nhiệt thành phần, nhưng đốivới kho bảo quản sản phẩm thuỷ sản đông lạnh thì lấy 85%Q1, 100% Q2, 75%Q4.Từ đó ta cóphụ tải nhiệt máy nén

của hệ thống lạnh Chọn k = 1,07 [121_TL1]

b - là hệ số thời gian làm việc Chọn b = 0,9 [22h/ngàyđêm]

R404a cĩ các đặc tính tốt nhất trong các mơi chất thay thế cho R502, nĩ cĩ cơng suất và

máy nén, các chi tiết và dầu bơi trơn cao hơn Mặt khác R404a cĩ những đặc tính truyền nhiệt tốthơn R502, do vậy khi cĩ sự giảm hiệu suất nén trong hệ thống thì cĩ thể khắc phục bằng cách cảitiến quá trình truyền nhiệt trong hệ thống Suva HP62 thường được sử dụng trong những thiết bịmới và trong những hệ thống dùng R502 mà thời gian sử dụng cịn lại trên 7 năm.R404a cĩ cácthơng số nhiệt vật lý sau :

+ Thành phần hĩa học ( theo khối lượng ) : 44% HFC-12; 52% HFC-143a; 4%HFC-134a

+ Phân tử lượng : M = 97,6,Kg/kmol

+ Nhiệt độ sơi ở 1atm : ts = -46,50C

+ Áp tới hạn : Pc = 3,732 MPa c = 484,5 Kg/cm3+ Mật độ tới hạn :

+ Mật độ chất lỏng ( ở l = 1048 Kg/cm3250C ) : h =18,2+ Mật độ hơi bão hoà ( ở -150C ) : Kg/cm3

+ Nhiệt dung riêng lỏng (250C): C = 1,53 kJ/KgK

+ Nhiệt dung riêng hơi ( 250C, 1atm ) : C = 0,87 kJ/KgK

+ Nhiệt ẩn hoá hơi ( 250C, 1atm ) : r = 202,1 kJ/Kg = 1,28.10-4+ Độ nhớt động lực học : của môi chất ở 250C : Pa.s = 1,22.10-5 ,Pa.s: của hơi bảo hoà (1atm) :

+ Hệ số dẫn nhiệt của = 0,0683 W/mKlỏng sôi môi chất ở 250C :

+ Hệ số dẫn nhiệt hơi bảo hoà = 0,0134 W/mK(1atm) :

+ Giới hạn cháy trong không khí : không cháy

+ Chỉ số phá huỷ Ozone : ODP = 0

+ Chỉ số làm nóng địa cầu : GWP = 0,94 (so với R11)

Sava HP62 có sự trượt nhiệt độ trong quá trình ngưng tụ và bay hơi Tuy nhiên, nhiệt độtrượt rất nhỏ, không quá 0.70C do đó không đáng kể Điều này sẽ không có nguy cơ tăng khảnăng tổn thất môi chất trong hệ thống R404a phù hợp hầu hết các kim loại, hợp kim và các phikim loại chế tạo máy R404a cũng tương thích với các kim loại, hợp kim sử dụng trong hệ thốngR502 nên đây là đặc điểm thuận lợi trong việc thay thế môi chất cho các hệ thống đang sử dụngR502

A.Chọn các thông số của chế độ làm việc

Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng 4 nhiệt độ sau

+ Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0

+ Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh tk

+ Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql

+ Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt ) tqn

1) Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ của kho lạnh Có thể lấy như sau:

t0 = tb - t0, 0C

Trong đó:

tb - là nhiệt độ kho lạnh

tb = - 25 0C;

t0 - là hiệu nhiệt độ yêu cầu

Kho lạnh lựa chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp, độ ẩm của không khí trong kho cao,hiệu nhiệt độ yêu cầu là 8  130C nên chọn t0 = 7 0C [1 ,171]

Vậy t0 = -25 - 10 = - 35 0 C.

2) Nhiệt độ ngưng tụ:

Nhiệt độ ngưng tụ của hơi môi chất lạnh phụ thuộc vào môi trường làm mát và nhiệt độ củachất tải nhiệt chạy qua thiết bị ngưng tụ

Thiết bị ngưng tụ của hệ thống lạnh có tác nhân làm mát là nước lấy từ nguồn nước ngầmqua hệ thống xử lý được tuần hoàn khép kín qua tháp giải nhiệt.

Nhiệt độ ngưng tụ được xác định theo biểu thức:

tk = tw2 + tk, 0C

Trong đó:

tw2 - là nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng, 0C;

tk - là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, 0C

Chọn nhiệt độ ngưng tụ thực ra là một bài toán tối ưu về kinh tế và kỹ thuật, để đạt giáthành một đơn vị lạnh là nhỏ nhất, nếu hiệu nhiệt độ ngưng tụ nhỏ, nhiệt độ ngưng tụ thấp, năngsuất lạnh tăng nhưng phải tăng chi phí cho điện năng chạy bơm nước giải nhiệt

tk =( 3  5 )0C có nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn

nhiệt độ nước ra từ 3  5 0C [1,205]

Chọn t k =4 0 C.

- Nhiệt độ nước đầu vào, đầu ra chênh lệch nhau( 2  6) 0C phụ thuộc vào kiểu thiết bị ngưng tụ

tw2 = tw1 + (2 6) 0C

Với tw1 là nhiệt độ nước vào bình ngưng

Thiết bị ngưng tụ trong cụm máy là thiết bị ngưng tụ ống trùm vỏ bọc nằm ngang nên

chọn t w = 5 0 C [1,205]

- Nhiệt độ nước vào bình ngưng phụ thuộc vào điều kiện môi trường

tw1 = tư +( 3 4) 0C

Với tư : là nhiệt độ bầu ướt

Tuy nhiên do đặc điểm địa chất tại đây nên nước giếng khoan ở đây khi bơm lên luôn luôn có

trước khi đi qua thiết bị ngưng tụ

Sau khi xử lý và làm mát thì nước có nhiệt độ tw1 = 26 0C

Vậy ta có tw1 = 26 oC

tw2 =26+ 5 = 31oC

tk = 31 +4= 35 o C

3) Nhiệt độ quá nhiệt (t qn )

Nhiệt độ quá nhiệt là nhiệt độ của hơi môi chất trước khi vào máy nén Nhiệt độ hơi hút baogiờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất

Mục đích của việc quá nhiệt hơi hút là để bảo vệ máy nén tránh không hút phải lỏng Tuỳtừng loại môi chất và máy nén mà có nhiệt độ quá nhiệt khác nhau

Đối với máy lạnh frêon, do nhiệt độ cuối tầm nén thấp nên độ quá nhiệt hơi hút có thể chọncao Trong máy nén frêon, độ quá nhiệt hơi hút đạt được trong thiết bị hồi nhiệt

Với môi chất R404a độ quá nhiệt khoảng (20 25)oC.

Từ nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ quá nhiệt

Tra đồ thị lgp-i của môi chất R404a ta được:

Với i3’ = 240,5 kJ/kg tra đồ thị lgp – I của R404a ta được tql = 26 oC

Các thông số của hệ thống được trình bày ở bảng 4.1

Bảng 4.1 Các thông số của chu trình

Nhiệt độ sôi của

- Đơn giản, dễ sử dụng

- Ít thiết bị và giá thành rẻ

*Nhược điểm:

- Khi tỉ số nén cao thì hệ số cấp càng giảm

- Nếu làm việc ở nhiệt độ bay hơi thấp nên nhiệt độ cuối quá trình

nén cao dẫn đến công ép nén tiêu tốn lớn

6 Sơ đồ chu trình biểu diễn trên đồ thị (lgp – i)

Sơ đồ chu trình và các thông số được biểu diễn trên hình 4.3

Hình 4.3 Sơ đồ và các thông số chu trình.

Thuyết minh:

Hơi môi chất sau khi sinh ra ở thiết bị bay hơi, có nhiệt độ t0 và áp suất P0 Lượng hơinày được đưa tới thiết bị hồi nhiệt Tại đây hơi môi chất được quá nhiệt từ trạng thái hơi bão hoàkhô đến trạng thái hơi quá nhiệt 1 Sau đó được máy nén hút về rồi nén lên trạng thái 2 Rồi hơi

môi chất được đưa vào thiết bị ngưng tụ ống trùm vỏ bọc nằm ngang Hơi thải nhiệt cho nước làmmát chạy qua ngưng tụ thành lỏng và được quá lạnh chút ít không đáng kể Lỏng được dẫn vàothiết bị hồi nhiệt quá lạnh, trong đó lỏng thải nhiệt cho môi chất lạnh lỏng được trích ra để tiết lưulàm mát cho lượng môi chất lỏng chính Môi chất sau khi ra khỏi thiết bị hồi nhiệt quá lạnh ởtrạng thái 3’ Rồi môi chất được tiết lưu làm cho nhiệt độ và áp suất giảm đến trạng thái 4 Lỏng

và hơi đi vào thiết bị bay hơi Tại đây môi chất lỏng bay hơi thu nhiệt của môi trường cần làmlạnh… sau đó hơi môi chất lại được máy nén hút về Như vậy vòng tuần hoàn môi chất được lặplại như cũ

Sự thay đổi trạng thái của môi chất trong chu trình:

1 – 2: Quá trình nén đoạn nhiệt Từ áp suất p0 lên áp suất pk

xuống trạng thái bão hoà khô

2’–3: Quá trình ngưng tụ

Bảng 4.2 Bảng tổng hợp các thông số trên các điểm nút của chu trình

Thông sốĐiểm nút

Nhiệt độ

oC

Áp suấtMPa

EntapikJ/kg

Thể tích riêng

m3/kg1’

0,1620,1621,6161,6161,6161,6160,162

347362,77414,5384256,3240,5240,5

0,118420,13 0,01423

B Tính toán chu trình lạnh

1 Năng suất lạnh riêng khối lượng q 0 kJ/kg

Là năng suất lạnh của 1 kg môi chất lạnh lỏng ở áp suất cao và nhiệt độ cao tạo ra, sau khiqua van tiết lưu và bay hơi hết trong thiết bị bay hơi, thành hơi bão hoà khô ở nhiệt độ bay hơi và

áp suất bay hơi

Ta có: q0 = i'1 – i4 kJ/kg

Trong đó :

i'1- là Entapi của hơi (bão hoà ) sau khi ra khỏi dàn lạnh

i4 - là Entapi của môi chất sau khi qua van tiết lưu

p

= 1,616/0,162 = 9,975Môi chất Freon R404a

N N

T0

= ((273-350)/(273+35)) = 0,7727 Vậy: