Tính toán và thiết kế kho lạnh

NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN1.Đề tài tiểu luận Tính toán và thiết kế kho lạnh 2.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán Xác định diện tích lạnh cần xây dựng Tính các dòng nhiệt từ môi trường bê

UBND THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG

TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

TIỂU LUẬN MÔN HỌC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Đề tài:TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ KHO LẠNH

TP Hồ Chí Minh, tháng … năm … UBND THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG

TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

TIỂU LUẬN MÔN HỌC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Đề tài: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ KHO LẠNH

TP Hồ Chí Minh, tháng … năm …

NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN

1.Đề tài tiểu luận

Tính toán và thiết kế kho lạnh

2.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán

Xác định diện tích lạnh cần xây dựng

Tính các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài đi vào kho lạnh

3 Họ tên giảng viên hướng dẫn: Th.s Hoàng Văn Viết

4 Ngày giao nhiệm vụ tiểu luận: 06/04/2016

5 Ngày hoàn thành tiểu luận: 20/04/2016

Ngày tháng năm

Bộ Môn Phương Pháp nghiên cứu Khoa Học

Khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh Giảng viên hướng

dẫnLỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, ở Việt Nan có rất nhiều các kho lạnh bảo quản, kết đông, gia lạnh…để thiết

kế xây dựng một kho lạnh cần phải biết các quy trình tính toán để tăng độ hiểu quả củaviệc gia lạnh, và tránh được ổn thất về nhiệt

Với xu hướng trên, đề tài “Tính toán và thiết kế kho lạnh” rất cần thiết để các sinh

viên tìm tòi và nghiên cứu sâu hơn Do còn hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm trongquá trình tính toán, thiết kế không thể tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý Thầy Cô và các bạn

TP HCM ngày 20 tháng 4 năm 2016

Phạm Khắc Hải

LỜI CẢM ƠN!

Sau 30 tiết học môn phương pháp nghiên cứu Khoa Học tại trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Lý Tự Trọng, em xin cảm hơn thầy Hoàng Văn Viết đã tận tình hướng dẫn em, giúp em hiểu hơn về môn học và là nguông động lực để em hoàn thành luận văn này

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa đã giúp đỡ em nhiều trong quá trinhhọc tập

TP HCM ngày 20 tháng 4 năm 2016

Phạm Khắc Hải

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TP HCM ngày … tháng … năm 2016

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

TP HCM ngày … tháng … năm 2016

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1:CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU

1.1 Yêu cầu khi thiết kế mặt bằng kho lạnh 1

1.2 Phân loại kho lạnh 1

1.3 Nội dung và yêu cầu thiết kế 2

CHƯƠNG 2:BỐ TRÍ MẶT BẰNG VÀ DUNG TÍCH KHO LẠNH 2.1 Xác định số lượng và kích thước kho lạnh 3

2.1.1 Dung tích kho lạnh 3

2.1.2 Diện tích chất tải 3

2.1.3 Tải trọng của nền và của trần 3

2.1.4 Xác đinh diện tích lạnh cần xây dựng 3

2.1.5 Số lượng buồng lạnh phải xây dựng 4

2.1.6 Khi thiết kế mặt bằng kho lạnh 4

2.1.7 Dung tích thực tế buồng lạnh 4

2.2 Diện tích buồng gia lạnh và kết đông 4

2.3 Diện tích nơi tiếp nhận và phân loại sản phẩm 4

CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN NHIỆT KHO LẠNH 3.1 Khái niệm 5

3.2 Mục đích 5

3.3 Tính dòng nhiệt vào buồng lạnh dùng để bảo quản đông 5

3.3.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che 6

3.3.2 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra 8

3.3.3 Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh 9

3.3.4 Dòng nhiệt vận hành 10

3.3.5 Dòng nhiệt qua hô hấp 11

3.3.6 Nhiệt tải cho thiết bị và máy nén 11

CHƯƠNG 4:ỨNG DỤNG 12

KẾT LUẬN 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO 14

DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ

Danh sách Trang

Bảng 1.1: hệ số truyền nhiệt 2

Bảng 3.1: kết quả tính toán Q11 7

Bảng 3.2: két quả tính toán Q12 8

Hình 1:các số liệu và cách bố trí 6

BẢNG KÝ HIỆU VÀ CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu Chú thích Đơn vị

E Dung tích buồng lạnh tấn

F1 Diện tích buồng gia lạnh và kết đông m2

V Thể tích kho lạnh m3

Q1 dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh W

CHƯƠNG 1:

CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU

1.1 Yêu cầu khi thiết kế mặt bằng kho lạnh

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

• Đảm bảo sự vận hành tiện lợi, dẻ tiền

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

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

1.2 Phân loại kho lạnh

- Buồng bảo quản đông:-18oC÷-20OC

kết đông ở máy kết đông hoặc buồng kết đông

• Buồng bảo quản đông thường bố trí dàn lạnh quạt đối lưu không khí tự nhiênhoặc cưỡng bức, dàn lạnh treo trần hoặc ốp tường

- Buồng kết đông phụ:-35oC

phẩm trước khi vào buồng bảo quản đạt nhiệt độ bảo quản Ta phải tính thêmbuồng kết đông phụ không khác gì so với kho lạnh khác

• Sản phẩm trước khi đến đây được kiểm tra, cân đo đong đếm và phân loại sảnphẩm

• Buồng bảo quản đá có nhiệt độ không khí -4oC đi kèm bể đá khối Dung tíchbuồng tùy theo yêu cầu trữ lượng đá, thường có thể trữ đá từ 2 đến 5 lần năngsuất ngày đêm của bể đá

1.3 Nội dung và yêu cầu thiết kế

 Kho lạnh có nhiều buồng, được đặt trong khuôn viên xưởng Buồng bảo quảnđông lạnh thịt lợn trên giá treo có năng suất 25 tấn/24h, thời gian hoàn thành 1

mẻ là 30h

 Chiều cao xếp hàng: h= 4m

 Dung tích: E= 250 tấn

 Nhiệt độ sản phẩm nhập vào buồng -5oC

 Sản phẩm nhập vào buồng trong 1 ngày đêm bằng 8% dung tích buồng

Nhiệt độ ngoài: tN=35oC

Nhiệt độ trong buồng N1: t1= -25oC

 Không khí trong buồng đối lưu tự nhiên, thiết bị bay hơi là các dàn trần và dàntường

 Buồng bố trí ở góc kho lạnh phân phối có một tường giáp với hiên ôtô

 Tính diện tích xây dựng buồng

 Tính số lượng buồng quy chuẩn, biết rằng buồng quy chuẩn là 36 m2

 Tính các dòng nhiệt vào buồng đông lạnh N1

 Lượng nhiệt tỏa ra từ bao bì

 Tính nhiệt tải của các thiết bị và của máy nén

CHƯƠNG 2:

BỐ TRÍ MẶT BẰNG VÀ DUNG TÍCH KHO LẠNH 2.1 Xác định số lượng và kích thước kho lạnh

tra bảng (2-3) trang 28 [1] gv=0,45 t/m3

2.1.2 Diện tích chất tải

Trong đó:

F- diện tích chất tải m2;h- chiều cao chất tải m;

2.1.3 Tải trọng của nền và của trần

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

2.1.4 Xác định diện tích lạnh cần xây dựng

F1-Diện tích lạnh cần xây dựng,m2;

ΒF-hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa, tra bảng (2-4) trang 30 tài liệu [1]

2.1.5 Số lượng buồng lạnh phải xây dựng

-diện tích buồng lạnh quy chuẩn đã chọn xác định qua các hang cột kho,m2

2.1.6 Khi thiết kế mặt bằng kho lạnh cần phải tính toán thêm các diện tích lạnh

phụ trợ chưa nằm trong các tính toán ở trên Trong khi tính toán, diện tích lạnh có thể lớn hơn diện tích ban đầu 10 ÷ 15%

=>Có thể chọn Z=3

2.1.7 Dung tích thực tế buồng lạnh

2.2 Diện tích buồng gia lạnh và kết đông thịt

Trong đó:

M- công suất các buồng gia lạnh và buồng kết đông, t/24h;

T- thời gian hoàn thành 1 mẻ sản phẩm, h;

gl- tiêu chuẩn chất tải trên 1m chiều dài giá treo, t/m; gl=0,25 t/m (2-7) trang 33tài liệu [1]

k- hệ số tính chuyển, k=1,2;

• Số lượng buồng quy chuẩn:

Có thể chọn một buồng bằng 2,1 buồng quy chuẩn

2.3 Diện tích nơi tiếp nhận và phân loại sản phẩm

Mt- lượng hang nhập buồng sản xuất trong 1 ngày, t/24h;

CHƯƠNG 3:

TÍNH TOÁN NHIỆT KHO LẠNH3.1 Khái niệm

• Tính nhiệt kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài đi vào

kho lạnh Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bên ngoài

Q1- dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh;

Q2- dòng nhiệt do sản phẩm tỏa 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 tỏa ra khi sản phẩm hô hấp(thở) chỉ có các buồng lạnh bảo quản rau quả đặc biệt

- Dòng nhiệt tổn thất tại một thời điểm nhất định được gọi là phụ tải nhiệt của thiết bị lạnh

- Đặc điểm của dòng nhiệt là chúng thay đổi lien tục theo thời gian

• Q1 phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ bên ngoài thay đổi theo giờ trong ngày và theo mùa trong năm…

• Q2 phụ thuộc vào thời vụ,

• Q3 phụ thuộc vào loại hang bảo quản,

• Q4 phụ thuộc vào quy trình công nghệ chế biến, bảo quản,

• Q5 phụ thuộc vào biến đổi sinh hóa của sản phẩm

3.3 Tính dòng nhiệt vào buồng lạnh dùng để bảo quản đông

Hình 3.1:Các số liệu và cách bố trí:

TN=35OC

BA

N1

-25OC

60006500

N5 -20OCC

N4

0OCH=6 m

6000

6000

12

50

0

3.3.1 Tính dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q 1

Q1=Q11+Q12

Trong đó:

Q11- Dòng nhiệt qua tường bao, trần, và nền do chênh lệch nhiệt độ;

Q12- dòng nhiệt qua tường bao và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời;

Q11- được xác định từ biểu thức:

Q11=kt.F.(t1-t2)Trong đó:

kt- hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo chiều dầy

cách nhiệt thực;

F- diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m2;

t1- nhiệt độ môi trường bên ngoài, oC;

t2- nhiệt độ trong buồng lạnh, oC

bảng 3.1: Kết quả tính toán được đưa vào bảng sau:

[W/m2K]

F[m2]

t1-t2

oC

Q11 [W]

Bề mặt tường ngoài của mái kho lạnh chịu ảnh hưởng trưc tiếp của bức xạ

mặt trời thì dòng nhiệt do bức xạ mặt trời được tính như sau:

Trong đó:

kt- hệ số truyền nhiệt thực của vách ngoài;

F- diện tích nhận bức xạ trực tiếp của mặt trời

- hiệu nhiệt độ dư;

Đối với tường: lấy theo bảng 4-1 trang 79 tài liệu [1]

Đối với trần: màu xám( bê tong, xi măng hoặc lớp phủ) lấy =19oC, màu

- Nhiệt độ xuât khỏi buồng là -5oC và xuất khỏi buồng là -25oC nên

entanpi lần lượt tương ứng là:

t1= -5oC => h1=54,4 kj/kg

t2= -25oC => h2= 0 tra bảng 4-2 trang 81 tài liệu [1],

- Thời gian hạ nhiệt độ là 24h

Q12- dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra, kW

- Dòng nhiệt tỏa ra từ bao bì:

- khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm, t/ ngày đêm

- nhiệt dung riêng của bao bì, trang 84 tài liệu [1]

- nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh bao bì, oC

 Do sản phẩm ở đây là bảo quản đông lạnh thịt lợn nên được treo trên giá nên không cần tính dòng nhiệt tỏa ra từ bao bì=> Q2= Q12

3.3.3 Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q 3

- Dòng nhiệt tổn thất do thông gió buồng lạnh chỉ tính toán cho các buồng lạnh đăc biệt bảo quản rau, hoa quả và các sản phẩm hô hấp

- Dòng nhiệt chủ yếu do không khí nóng bên ngoài đưa vào buồng lạnh thay thế cho không khí lạnh trong buồng để đảm bảo sự hô hấp của các sản phẩm bảo quản

- Do ở đây sản phẩm là thịt lợn nên Q3= 0

3.3.4 Các dòng nhiệt vận hành Q 4

 Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng Q41

Q41= A.F ,W=1,2 72=86,4 ,W

F- diện tích của buồng, m2

A- Nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1m2 buồng

Buồng bảo quản A= 1,2 W/m2

Buồng chế biến A= 4,5 W/m2

 Dòng nhiệt do người tỏa ra Q42

Q42= 350.n, W = 350.2= 700, W

n-số người làm việc trong buồng

Nếu buồng nhỏ hơn 200 m2 thì n=2÷3 ngườiNếu buồng lớn hơn 200 m2 thì n= 3÷4 người350- là nhiệt lượng do một người tỏa ra khi làm việc nặng nhọc, 350W/ người

 Dòng nhiệt do các động cơ điện Q43

Q43=0 vì buồng được làm lạnh bằng các dàn tường và dàn trần đối lưukhoong khí tự nhiên, không có động cơ quạt gió Đông cơ của các phương tiện bốc dỡ hang coi như không đáng kể nên bỏ qua.

 Dòng nhiệt khi mở cửa Q44

Q44= B.F, W= 15.72=1080, W

F- diện tích buồng, m2

B- Dòng nhiệt riêng khi mở cửa, tra bảng 4-4 trang 87 tài liệu [1]

 Q4= Q41+ Q42+ Q43+ Q44=1866,4W

3.3.5 Dòng nhiệt qua hô hấp Q 5

- Dòng nhiệt này chỉ xuất hiện ở các kho lạnh bảo quản hoar au quả hô hấp đang trong quá trình sống

 Q5= 0

3.3.6 Nhiệt tải cho thiết bị và máy nén

 Nhiệt tải của thiết bị

 Nhiệt tải máy nén

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG

• Tủ kích lạnh thương nghiệp 170 W/m chiều dài quầy;

• Kho lạnh nhỏ dưới tầng hầm 100÷110 W/m2 diện tích kho;

• Buông bảo quản các kho lạnh lớn110 W/m2

• Buồng bảo quản đông lạnh lớn 170 W/m2

• Buồng bảo quản đông có kết đông bổ xung 270 W/m2

KẾT LUẬN

Đề tài đã nghiên cứu tính toán và thiết kế kho lạnh với các thông số chính sau :

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Đức Lợi (2005), Hướng dẫn thiết kế Hệ Thống Lạnh Nhà Xuất Bản

Khoa học Và Kỹ thuật