Thiết Kế Phân Xưởng Lạnh Của Xí Nghiệp Thực Phẩm Xuất Khẩu Hoàng Mai – Hà Nội

Do không khí trong buồng lạnh có tính chất khác xa không khí ngoài trời nên kết cấu xây dựng, cách nhiệt, cách ẩm của kho lạnh có những yêu cầu đặc biệt nhằm bảo vệ hàng hoá bảo quản và

Lời cảm ơn

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân x“ ởng lạnh của xí nghiệp thực phẩm xuất khẩu Hoàng Mai Hà Nội"– đợc hoàn thành với sự cố gắng của bản thân, đồ án còn đợc sự giúp đỡ tận tình của Khoa, Bộ môn, các thầy cô giáo và tất cả các bạn trờng Đại học Bách khoa Hà Nội

Em xin chân thành cảm ơn: Viện Khoa học công nghệ nhiệt lạnh, bộ môn Kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hoà không khí, thầy Đinh Văn Hiền là thầy trực tiếp hớng dẫn và các thầy cô giáo khác trong Viện nói chung, Bộ môn nói riêng đã tận tình hớng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình học tập cũng nhthời gian nghiên cứu hoàn thành đồ án

Do hạn chế về trình độ bản thân cũng nh thời gian có hạn, bản đồ án tốt nghiệp này chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót, em mong tiếp tục nhận đợc

sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô cũng nh sự góp ý nhiệt tình của bạn bè

Lời cam đoan

Bản đồ án này do em tự tính toán, thiết kế và nghiên cứu dới sự hớng dẫn của thầy giáo Đinh Văn Hiền Để hoàn thành đồ án này em đã sử dụng những tài liệu đợc ghi trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng các tài liệu khác mà không đợc ghi

Sinh viên thực hiện

Lê Anh Tú

Chơng 1: Giới thiệu chung về kho lạnh

1.1 Giới thiệu kho lạnh.

Kho lạnh là 1 dạng kho có cấu tạo và kiến trúc đặc biệt dùng để bảo quản các sản phẩm hàng hoá khác nhau ở điều kiện không khí thích hợp Do không khí trong buồng lạnh có tính chất khác xa không khí ngoài trời nên kết cấu xây dựng, cách nhiệt, cách ẩm của kho lạnh có những yêu cầu đặc biệt nhằm bảo vệ hàng hoá bảo quản và kết cấu công trình khỏi h hỏng do các điều kiện khí hậu bên ngoài Cũng vì lý do đó, kho lạnh khác biệt hẳn với các công trình xây dựng khác

Ngày nay đã có rất nhiều các kho lạnh lớn nhỏ khác nhau phục vụ cho các mục đích khác nhau đóng góp 1 phần không nhỏ vào việc bảo quản, dự trữ

và phân phối lợng thực, thực phẩm một cách có hiệu quả trên phạm vi toàn thế giới, đồng thời hỗ trợ cho nhiều ngành kinh tế khác phát triển

ở Việt Nam với đặc điểm là một nớc nông nghiệp nên việc phát triển các kho lạnh phục vụ cho việc bảo quản, xuất khẩu, tiêu dùng lơng thực, thực phẩm là rất cần thiết

1.2 Các loại kho lạnh.

1 Kho lạnh chế biến:

Là một bộ phận của cơ sở chế biến lạnh các loại sản phẩm nh thịt, cá, rau các sản phẩm đ… ợc chế biến và bảo quản tạm thời ở xí nghiệp sau đó đợc chuyển đến các kho lạnh phân phối, trung chuyển, thơng nghiệp hoặc xuất khẩu Chúng là mắt xích đầu tiên của dây chuyền lạnh, dung tích không lớn

2 Kho lạnh phân phối:

Dùng để bảo quản các sản phẩm trong mùa thu hoạch, phân phối, điều hoà cho cả năm, dùng cho các thành phố và các trung tâm công nghiệp lớn phần lớn các sản phẩm đợc kết đông hoặc gia lạnh ở xí nghiệp chế biến ở nơi khác rồi đa đến đây bảo quản Một phần nhỏ có thể đợc gia lạnh và kết đông tại chỗ Thời gian bảo quản tơng đối dài 3 đến 6 tháng, dung tích của kho th-

ờng rất lớn tới 10,15 ngàn tấn Nếu kho lạnh có phân xởng kem, nớc đá, phân xởng chế biến đóng gói thì gọi là xí nghiệp liên hiệplạnh.

3 Kho lạnh trung chuyển:

Thờng đặt ở các hải cảng, những điểm nút đờng sắt, bộ dùng để bảo…quản ngắn hạn tại những nơi trung chuyển Kho lạnh trung chuyển có thể kết hợp làm một với kho lạnh phân phối hoặc thơng nghiệp

4 Kho lạnh thơng nghiệp:

Dùng để bảo quản ngắn hạn thực phẩm sắp đa ra tiêu thụ ở thị trờng Nguồn hàng chủ yếu là từ kho lạnh phân phối Kho lạnh thơng nghiệp đợc chia ra 2 loại theo dung tích: cỡ lớn 10 đến 150 tấn dùng cho các cửa hàng, quầy hàng, khách sạn thời gian bảo quản khoảng 20 ngày.…

5 Kho lạnh vận tải:

Thực tế là các ô tô, tàu thuỷ lạnh dùng để chuyên trở, vận tải các sản phẩm bảo quản lạnh

6 Kho lạnh sinh hoạt:

Thực chất là các tủ lạnh, tủ đdng các loại sử dụng tại gia đình Chúng

đ-ợc coi là mắt xích cuối cùng của dây chuyền lạnh, dùng để bảo quản thực phẩm trong vòng 1 tuần lễ

2 Phòng bảo quản đông.

Dùng để bảo quản các loại thịt, cá, rau, quả đã đ… ợc kết đông, nhiệt độ

từ -18 ữ - 200C nhiều khi đến -230C theo yêu cầu đặc biệt độ ẩm 80 - 90% Dàn lạnh có thể là dàn tĩnh hoặc dàn quạt

3 Phòng đa năng.

Đợc thiết kế cho nhiệt độ -120C nhng khi cần có thể đa lên 00C để bảo quản lạnh hoặc đa xuống -180C để bảo quản đông Có thể dùng phòng đa năng gia lạnh cho sản phẩm Dàn lạnh có thể là loại dàn tĩnh hoặc dàn quạt

độ kết đông nhanh, cực nhanh, đảm bảo chất lợng cao của thực phẩm

6 Phòng chất tải và tháo tải.

Có nhiệt độ không khí khoảng 00C phục vụ cho các buồng kết đông và gia lạnh

Chơng 2 Quy hoạch mặt bằng phân xởng lạnh

2.1 Dung tích kho lạnh

Do lợng thịt tơi nhập vào kho là 30 tấn/ngày, ta tính ra 20% để ớp lạnh rồi bảo quản lạnh, còn 80% để kết đông rồi bảo quản đông Thời gian bảo quản lạnh không quá 30 ngày thời gian bảo quản đông không quá 90 ngày

Mnh = 30t/ngày – Lợng hàng thịt lợn nhập vào trạm giết mổ

n = 90 – Số ngày bảo quản đông

gv = 0,35 t/m3 - Định mức chất tải của thịt lơn bán thân

- Thể tích kho bảo quản lạnh

( )3

nh l

Mnh = 30t/ngày – Lợng hàng thịt lợn nhập vào trạm giết mổ

n = 30 – Số ngày bảo quản lạnh

gv = 0,35 t/m3 - Định mức chất tải của thịt lơn bán thân

- Dung tích kho bảo quản đông

Eđ = Vđ gv = 6171 0,35 = 2160 (tấn)

- Dung tích kho bảo quản lạnh

El = Vl gv = 514 0,35 = 180 (tấn)

2.2 Kích thớc kho lạnh

A Kho bảo quản đông

1 Diện tích chất tải F c :

Chọn cách xếp hàng là đổ dống với chiều cao chất tải h ≤ 4,5m Vậy diện tích chất tải Fc là:

( )2

đ c

3 Kích thớc của 1 buồng bảo quản đông.

Buồng tiêu chuẩn có kích thớc là bội số của 6 (6, 12, 18) m ở đây ta chọn f = 6 12 m phù hợp với xí nghiệp giết mổ

4 Số buồng bảo quản đông:

đ xd

B Kho bảo quản lạnh

1 Diện tích chất tải Fc

Cũng nh buồng bảo quản đông ta chọn cách xếp hàng là đổ đống với chiều cao chất tải là 4,5 m

3 KÝch thíc cña 1 buång b¶o qu¶n l¹nh lµ f = 6 12m = 72m 2

4 Sè buång xö b¶o qu¶n l¹nh:

l xd l

VËy dung tÝch buång íp l¹nh lµ: El = Mnh τ = 6 12 = 72 tÊn

- DiÖn tÝch x©y dùng cña buång íp l¹nh: ¦L ( )2

Eđ + El + Ekđ + El = 2160 + 180 + 30 + 72 = 2442 (tấn)

Để kho lạnh hoạt động hiệu quả và thuận tiện thì ta trích 20% diện tích phần phụ trợ để làm buồng tháo, chất tải và buồng đa năng Vậy ta có 204m2 làm 2 buồng tháo chất tải và buồng đa năng:

chơng 3 cấu trúc vách cách nhiệt của kho lạnh

Cấu trúc vách cách nhiệt buồng lạnh chiếm một phần vốn đầu t lớn của một xí nghiệp lạnh Các buồng khi đã đi vào sử dụng thì khó sửa chữa và thay thế, cho nên kết cấu vách cách nhiệt phải vững chắc và có độ bền cơ học cao Chất lợng buồng lạnh phụ thuộc chủ yếu vào cách ẩm và cách nhiệt, nó ảnh h-ởng trực tiếp đến hiệu ẩm sử dụng hệ thống lạnh Với cách ẩm cách nhiệt tốt chi phí cho việc vận hành sử dụng hệ thống lạnh giảm đi đáng kể, ngợc lại tuổi thọ kho lạnh tăng lên kéo theo là sản phẩm đợc bảo quản tốt hơn Lớp cách nhiệt ngăn không cho dòng nhiệt bên ngoài xâm nhập vào buồng lạnh có nhiệt độ thấp

Vách cách nhiệt phụ thuộc vào tính chất của vật liệu nó cần đáp ứng yêu cầu

3.1 Xác định chiều dầy cách nhiệt kho lạnh.

ở đây đối với kho lạnh ta chỉ cần tính cho 3 chế độ nhiệt độ điển hình

đó là tính chiều dày cách nhiệt qua vách ngăn, qua trần và qua nền

1 Tính chiều dầy cách nhiệt cho buồng bảo quản lạnh với hành lang

2 Tính chiều dầy cách nhiệt cho buồng kết đông với không khí bên ngoài

3 Tính chiều dầy cách nhiệt cho buồng kết đông với nền

4 Tính chiều dầy cách nhiệt cho buồng kết đông với trần

3.1.1 Tính chiều dầy cách nhiệt cho buồng bảo quản lạnh với hành lang

3.1.1.1 Xác định chiều dày lớp cách nhiệt

4 Lớp cách nhiệt (polyurethane)δ4 = (m) λ4 = 0,05 (W/mK)

5 Lớp vữa trát và lới thép δ5 = 0,02 (m) λ5 = 0,88 (W/mK)Vậy chiều dầy lớp cách nhiệt là:

3.1.1.3 Kiểm tra đọng sơng trên bề mặt ngoài vách cách nhiệt

Chọn nhiệt độ hành lang t1 = 180C, độ ẩm ϕ1 = 70% tra đồ thị I-d ta đợc

ts = 140C

Nhiệt độ buồng bảo quản lạnh t2 = 00C

Theo bảng 3-7 tài liệu 1 ta chọn α1 = 23,3 (W/m 2)

3.1.2.1 Xác định chiều dầy cách nhiệt

Hình 3.2: Cấu trúc tờng bao kho lạnh

Chọn chiều dày lớp cách nhiệt tiêu chuẩn là 250mm chia thành 2 lớp x 100mm và một lớp x 50mm.

3.1.2.3 Kiểm tra đọng sơng trên bề mặt ngoài vách cách nhiệt

Theo [1] bảng 1-1 nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại Hà Nội t1=37,20C, độ ẩm ϕ1= 83%, tra đồ thị I - d ta đợc ts = 34 0C Nhiệt độ trong buồng lạnh t2 = -350C, theo bảng 3-7 tài liệu 1 ta có α1 = 23,3 W/m 2K

3.1.3 Tính cách nhiệt cho buồng kết đông với trần

3.1.3.1 Xác định chiều dày cách nhiệt

- ở đây ta chọn hệ số truyền nhiệt cho buồng kết đông với trần là: K=0,17 (W/m2K).

- Chọn hệ số toả nhiệt của buồng kết đông với trần là:

Theo bảng 3-7 tài liệu 1 ta có: α1 = 23,3 W/m 2K

α2 = 10,5 W/m 2K

- Lớp cách nhiệt buồng kết đông với trần là: (tính từ trên xuống dới)

1 Lớp phủ mái bằng vậtliệu xây dựng đồng thời là lớp cách ẩm bằng

2 Lớp bê tông giằng có cốt δ2 = 0,04 (m) λ2 = 0,2 (W/mK)

3 Lớp cách nhiệt điền đầy δ3 = ? (m) λ3 = 0,2 (W/mK)

4 Tấm cách nhiệt bằng xốp Stiropô δ4 = 0,15 (m) λ4 = 0,047 (W/mK)

5 Lớp bê tông cốt thép chịu lực δ5 = 0,22 (m) λ5 = 1,5 (W/mK)Vậy chiều dầy lớp cách nhiệt của buồng kết đông trần là:

W0,16

m K

=

=

3.1.2.3 Kiểm tra đọng sơng trên bề mặt ngoài vách cách nhiệt

Theo [1] bảng 1-1 nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại Hà Nội t1=37,20C, độ ẩm ϕ1= 83%, tra đồ thị I-d ta đợc ts = 34 0C Nhiệt độ trong buồng lạnh t2 = -350C, theo bảng 3-7 tài liệu 1 ta có α1 = 23,3 W/m 2K

3.1.4 Tính cách nhiệt cho buồng kết đông với nền

3.1.4.1 Xác định chiều dày của lớp cách nhiệt buồng kết đông với nền

Nhiệt độ của nền trong buồng là tn ; t1= 100C, độ ẩm ϕ1= 65%, tra đồ thị

I - d ta đợc ts = 60C Chọn hệ số toả nhệt theo bảng 3-7 tài liệu 1 ta có α1=23,3 W/m2K Nhiệt độ buồng kết đông là t2 = -350C

Chơng 4 Tính nhiệt cho kho lạnh

4.1 Tính nhiệt cho buồng bảo quản lạnh, buồng kết đông và buồng bảo quản đông.

Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q đợc tính bằng biểu thức:

∑Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 [W]

Q1: Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che buồng lạnh do độ chênh nhiệt độ trong và ngoài

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 buồng khác nhau khi vận hành

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

4.1.1 Tính nhiệt cho buồng bảo quản lạnh.

4.1.1.1 Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che:

Đợc xác định là tổng các dòng nhiệt tổn thát qua tờng bao, trần, và nền

do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trờng bên ngoài và bên trong buồng lạnh cộng với các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tờng bao và trần

Q1 = Q11 + Q12Trong đó: Q11: Là dòng nhiệt qua tờng bao, trần và nền

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

Q11 đợc tính theo công thức sau:

Q11 = K=t F (tng – tb)Trong đó: Kt – Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che đợc xác định ở phần trên

F – Diện tích bề mặt của tờng, nền, trần

tng: Nhiệt độ môi trờng bên ngoài

tng = 0,4 ttb + 0,6 tmax

với tb – Nhiệt độ buồng

- Buồng bảo quản lạnh có nhiệt độ tb = 00C

Nhiệt độ ngoài trời nơi xây dựng là 37,20C

Nhiệt độ hành lang là t = 180C

Nhiệt độ của nền: 100C

- Kích thớc của buồng bảo quản lạnh là:

Chiều dài buồng là: l1 = 12 (m)

Chiều cao buồng là: H1 = 6 (m)

- Hệ số truyền nhiệt của tờng ngoài: K = 0,2 W/m2K

- Hệ số truyền nhiệt giữa buồng bảo quản lạnh và buồng bảo quản đông

là K = 0,28 W/m2

- Hệ số truyền nhiệt của nền: K = 0,21 W/m2

- Hệ số truyền nhiệt của trần: K = 0,2 W/m2

- Hệ số truyền nhiệt của hành lang: K = 0,65 W/m2

- Dòng nhiệt do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài và trong phòng

Q11 = F F(tng – tb)Với tng = 0,4 ttb 0,6 tmax

Theo bảng 1-1 tài liệu [1] thì nhiệt độ trung bình cả năm ở Hà Nội là ttb= 23,40C

Nhiệt độ trung bình vào mùa hè ở Hà Nội là tmax = 37,20C

⇒ tng = 23,4 + 0,4 + 0,6 37,2 = 31,680C

Đối với tờng cạnh buồng tháo và chất tải là:

Với F = l H = 12,3 6,3 = 77,49 m2

( ) [ ]

1 11

Q =0,2.77,49 31,68 0− =491 W

Đối với trần:

2 11

Q =0,2.72 31,68 0 2 958 W− =

Đối với nền:

3 11

Q =0,21.144 10 0− =302,4 W

Đối với hành lang:

4 11

Q =0,65.77,49 18 0− =906,6 WVậy dòng nhiệt do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài và trong phòng là:

ii: Entapi của sản phẩm trớc khi nhập vào buồng Thịt sau khi giết mổ

đ-ợc đa qua kết đông rồi sau đó đa vào phòng bảo quản lạnh, với nhiệt độ trớc khi vào buồng là t1 = 80C

Theo bản [4-2] tài liệu [1] với t1 = 80C ⇒ i1 = 235,8 (KJ/Kg)

i2: Entanpi của sản phẩm xuất ra khỏi buồng t2 = 10C ⇒ i2 214,7 (KJ/Kg)

M: Công suất buồng lạnh t/ngày đêm

Theo lợng thịt lợn nhập vào kho là 30t/ngày đêm, vậy ta tính 20% thịt lợn ra để bảo quản lạnh thì ta có 0,2 30 = 6 tấn/24 h, lấy thời gian là 12 giờ 1 mẻ

4.1.1 3 Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q 3

Đây là buồng bảo quản thịt nên không cần thông gió do đó Q3 = 0

4.1.1.4 Dòng nhiệt vận hành Q 4

a Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng

Q41 = A FF: Diện tích 1 phòng

4.1.1.5 Dßng nhiÖt to¶ ra do s¶n phÈm h« hÊp Q 5

Do kho l¹nh b¶o qu¶n thÞt nªn kh«ng cã sù h« hÊp nªn Q5 = 0

41.1.6 Tæng dßng nhiÖt tæn thÊt vµo buång b¶o qu¶n l¹nh

b - Hệ số thời gian làm việc lấy b = 0,9 (làm việc 22h trong ngày đêm).

∑QMN - Tổng nhiệt tải của máy nén đối với nhiệt độ bay hơi

∑QMN = 8395 (W)

Vậy Q0 = 1,05.8395

0,9 = 9794 [W] = 9,794 [kW].

4.1.2 Tính nhiệt cho buồng bảo quản đông (Nhiệt độ là t b = -20 0 C).

4.1.2.1 Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q 1

Q1 = Q11 + Q12Q11: Dòng nhiệt truyền qua tờng bao, trần, và nền

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

a Tính dòng nhiệt truyền qua tờng bao, trần và nền Q11

Q11 = K F(tng – tb)

Do ở đây các buồng bảo quản đợc xây trong các tờng bao của kho lạnh nên không phải chịu bức xạ trực tiếp của mặt trời Vì vậy, đối với tờng, nền, trần ở đây ta chỉ cần tính đối với các dòng nhiệt là:

- Dòng nhiệt do tờng tiếp xúc với hành lang Q1 11

Có 5 buồng bảo quản đông có tờng tiếp xúc với hành lang với chiều dài mỗi tờng là 12m, chiều cao mỗi tờng là 6m

Vậy diện tích của mỗi tờng là F = 12 6 = 72m2

Hệ số truyền nhiệt của tờng đối với hành lang là K = 0,65W/m2K, nhiệt

độ hành lang thl = 180C; nhiệt độ buồng tb = -200C

Hệ số truyền nhiệt của tờng bảo quản đông tiếp xúc với buồng bảo quản lạnh: K = 0,28 W/m2K

Nhiệt độ buồng bảo quản lạnh là: tbql = 00C

Nhiệt độ buồng bảo quản đông là: tbqđ = -200C

⇒ Q2 11 = K F(tbql – tbqđ) = 0,28 72 (0 –(-20)) = 403 [W]

- Dòng nhiệt do tờng bảo quản đông tiếp xúc với hiên phía tây: Q3 11:

Có 2 buồng bảo quản đông có tờng tiếp xúc với hiên ở phía tây

Chiều dài mỗi tờng là: l = 30m

Chiều cao mỗi tờng là: H = 6 m

Có 4 buồng bảo quản đông có tờng tiếp xúc với hiên ở hớng nam

Chiều dài tờng của mỗi buồng là: l = 12m

Chiều cao tờng của mỗi buồng là: H = 6m

Hệ số truyền nhiệt của hiên là: K = 0,65 W/m2K.

Nhiệt độ của hiên: th = 180C

Nhiệt độ buồng tb= -200C

⇒ Q5 11 = K F (th – tb) = 0,65 180 (18 – (-20)) = 4446 [W]

- Dòng nhiệt do nền của buồng bảo quản đông tiếp xúc với dầm Q6 11.

Có 5 buồng bảo quản đông có nền tiếp xúc với dầm, chiều dài mỗi buồng l = 30m, chiều rộng mỗi buồng W = 12m

- Dòng nhiệt do buồng bảo quản đông tiếp xúc với trần Q7 11.

Có 5 buồng bảo quản đông tiếp xúc với trần

Mỗi buồng có diện tích F = 30 12 = 360 m2,

b Tính dòng nhiệt truyền qua trần do ảnh hởng của bức xạ mạt trời Q12.

Có 5 buồng bảo quản đông có trần tiếp xúc với bức xạ mặt trời

Diện tích trần mỗi buồng: F = 30 x 12 = 360 m2

Đối với trần ∆tbx = 19 0C, K = 0,2 W/m2K

⇒ Q12 = K F ∆tbx = 0,2 360 19 5 = 6840 [W]

Vậy dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q1:

Q1 = Q11 + Q12 = 59750 + 6840 = 66590 [W]

- Nhiệt tải do thiết bị: Q1 TB = Q1 = 66590 [W]

- Nhiệt tải do máy nén: Q1 TB = Q1 = 66590 [W]

i1: Entanpi của sản phẩm trớc khi nhập vào buồng Thịt sau khi kết đông

đợc đa vào buồng bảo quản đông Nhiệt độ thân thịt trớc khi đa vào buồng là t

= -100C Theo bảng (4-2) tài liệu [1] ta có i1 = 28,9 (KJ/Kg)

i2: Entanpi của sản phẩm xuất ra khỏi buồng t = -200C theo bảng (4-2) tài liệu [1] có i2 = 0 (KJ/Kg)

M: Công suất buồng bảo quản đông tấn/ngày đêm

ở đây lợng thịt nhập vào kho là 30 tấn/ngày Trích 80% thịt ra để bảo quản đông và kết đông

- Nhiệt tải thiết bị: Q2 TB = Q2 = 9300 [W]

- Nhiệt tải máy nén: Q2 MN = Q2 = 9300 [W]

4.1.2.3 Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q3:

Do đây là buồng bảo quản thịt nên không cần thông gió Q3 = 0

4.1.2.4 Dòng nhiệt vận hành Q4

a Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng

Q41 = A F F: Diện tích 1 buồng (có 5 buồng bảo quản đông)

F = 360 5 = 1800 m2

A = 1,2 – Lợng nhiệt toả ra kh chiếu 1 m2 diện tích sànQ41 = 1,2 1800 = 2160 [W]

b Dòng nhiệt do ngời tỏa ra

- Nhiệt tải thiết bị: Q4 TB = Q4 = 40760[W]

- Nhiệt tải máy nén: Q4 MN = Q4 = 40760 [W]

4.1.2.5 Dòng nhiệt tải ra do sản phẩm hô hấp Q 5 :

Do kho lạnh bảo quản thịt đông nên không có sự hô hấp Q5 = 0

4.1.2.6 Tổng dòng nhiệt tổn thất vào buồng bảo quản đông là

b - Hệ số thời gian làm việc b = 0,9.

∑QMN - Tổng nhiệt tải của máy nén đối với nhiệt độ

Q0 = 1,07.102740

0,9 = 122146 (W).

4.1.3 Tính nhiệt cho buồng kết đông.

4.1.3.1 Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q 1

Q1 = Q11 + Q12Q11: Dòng nhiệt truyền qua tờng bao, trần và nền

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

a Tính dòng nhiệt truyền qua tờng bao, trần và nền Q11

- Dòng nhiệt truyền qua tờng do buồng kết đông tiếp xúc với buồng phụ trợ Q1 11.

Tờng buồng kết đông tiếp xúc với buồng phụ trợ có

Chiều dài l = 12,3 m, chiều cao H = 6,3m ⇒ F = 12,3 6,3 = 77,49 m2

Chiều dài l = 10,3m, chiều cao H = 6,3m ⇒ F = 10,3 6,3 = 64,890 m2

Hệ số truyền nhiệt qua tờng là: K = 0,23 W/m2K

Nhiệt độ tờng tiếp xúc với buồng ớp lạnh là tng = -200C, tb = -350C

Q2 11 = K F (tng – tb) = 0,23 64, 89 (-20 + 35) = 223,8 [W]

- Dòng nhiệt do tờng kết đông tiếp xúc với buồng tháo và chất tải Q3

11Tờng buồng kết đông tiếp xúc với buồng tháo và chất tải

Chiều dài l = 12,3m, chiều cao H = 6,3m ⇒ F = 12,3 6,3 = 77,49 m2

Hệ số truyền nhiệt qua tờng là: K = 0,19 W/m2K

Nhiệt độ buồng có tờng tiếp xúc với buồng kết đông là tng = 31,680C , nhiệt độ buồng kết đông là: tb = - 350C

Q3 11 = K F (tng – tb) = 0,19 77, 49 (31,68 –(- 35)) = 981 [W]

- Dòng nhiệt do buồng kết đông tiếp xúc với nền Q4

11Nền có chiều dài l = 12m, chiều rộng =10m ⇒ F = 12 10 = 120 m2

Hệ số truyền nhiệt của nền là: K = 0,21 W/m2K

Nhiệt độ của nền là: tn = 100C , tb = - 350C

Q4 11 = K F (tng – tb) = 0,21 120 (10 - (- 35)) = 1134 [W]

- Dòng nhiệt do buồng kết đông tiếp xúc với trần Q5

11Trần phía trong buồng có l = 12m, W =10m ⇒ F = 12 10 = 120 m2

Hệ số truyền nhiệt của trần là: K = 0,17 W/m2K

Q12 = K F ∆tbx = 0,17 120 19 = 387,6 [W].

Vậy dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che của buồng kết đông là:

Q1 = Q11 + Q12 = 4680,5 + 387,6 = 5068 [W]

- Nhiệt tải của thiết bị: Q1 TB = Q1 = 5068 [W]

- Nhiệt tải của máy nén: Q1 MN = Q1 = 5068 [W]

i1: Entanpi của sản phẩm trớc khi nhập vào buồng Thịt sau khi giết mổ

đợc đa vào buồng kết đông

Nhiệt độ thân thịt trớc khi đa vào buồng là t = -10C (Theo [1] bảng 4-2)

ta có i1 = 170 (KJ/Kg)

i2: Entanpi của sản phẩm xuất ra khỏi buồng kết đông t = -200C (theo [1] bảng 4-2) ta có i2 = 0 (KJ/Kg)

M: Công suất buồng lạnh tấn/ngày đêm

Theo lợng thịt nhập vào kho là 30 tấn/ngày Ta trích 80% thịt ra để kết

đông Vậy ta có: 0,8 30 = 24 tấn/ngày đợc chia ra thành 4 mẻ, lấy thời gian 5 giờ 1 mẻ

- Nhiệt tải thiết bị: Q2 TB = Q2 = 55000 [W]

- Nhiệt tải máy nén: Q2 MN = Q2 = 55000 [W]

4.1.3.3 Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q3:

Do đây là buồng kết đông thịt nên không cần thông gió do đó Q3 = 0

4.1.3.4 Dòng nhiệt vận hành Q4

a Dòng nhiệt do chiếu sáng Q41

Do buồng kết đông khi vận hành không có ngời làm việc bên trong nên không cần chiếu sáng nên Q41 = 0

b Dòng nhiệt do ngời tỏa ra

Đây là buồng kết đông nên không có ngời làm việc trong buồng khi buồng hoạt động do đó Q42 = 0

c Dòng nhiệt do các động cơ điện Q43

Q43 = 1000 N/đcVới N = 12 - Công suất động cơ dàn quạt của buồng kết đông lấy từ

8ữ16 kW

⇒ Q43 = 1000 12 = 12000 [W]

d Dòng nhiệt khi mở cửa Q44

Vì buồng kết đông khi vận hành không mở cửa Q44 = 0, vậy dòng nhiệt vận hành là:

Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 = 0 + 0 + 12000 + 0 = 12000 [W]

- Nhiệt tải thiết bị: Q4 TB = Q4 = 12000 [W]

- Nhiệt tải máy nén: Q4 MN = Q4 = 12000 [W]

4.1.3.5 Dòng nhiệt tải ra do sản phẩm hô hấp Q5:

Do kho lạnh bảo quản thịt đông nên không có sự hô hấp Q5 = 0

4.1.3.6 Tổng dòng nhiệt tổn thất vào buồng kết đông là

∑Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

= 5068 + 55000 + 0 + 12000 + 0 = 72068 [W]

- Nhiệt tải của thiết bị

QTB = ∑Q = 72068 [W]

- Nhiệt tải của máy nén.

QMN = 100% Q1 + 60% Q2 + 75% Q4 = 5068 + 0,6 55000 + 0,75 12000 = 47068 [W]

4.1.3.7 Năng suất lạnh máy nén của buồng kết đông.

Q0 = K QMN

b

∑+ K - Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đờng ống và thiết bị của hệ thống lạnh ở nhiệt độ tb = -350C thì K = 1,1

b - Hệ số thời gian làm việc trong 1 ngày đêm b = 0,9

∑QMN - Tổng nhiệt tải của máy nén ∑QMN = 47068 [W]

Chơng 5 Tính toán thiết kế buồng kết đông thịt

xd F

ở đây buồng kết đông có diện tích 120m2 ta chia thành 2 buồng, mỗi buồng 60m2 Vậy ở đây ta chỉ cần tính cho 1 buồng có diện tích là 60m2 (dài 10m, rộng 6m)

Chọn 6 dãy treo mỗi dãy có chiều dài là 7,6 m, nghĩa là có tất cả 45,6m chiều dài, khoảng cách giữa các dãy lấy bằng 900mm, buồng có kích thớc 10

Hình 5-1: Vùng tác động của dòng khí lên thân thịt

Không khí đợc thổi qua các vòi phun thuộc dạng treo phẳng bố trí trên trần giả giữa các dẫy treo Chiều rộng củ vòi phun 2b0 = 40mm, chiều dài của vòi l0 = 800mm, các vòi cách nhau 400mm Chiều cao các đờng treo phải lấy

để cho phần dày nhất của con thịt (theo phần đó cần phải tính thời gian kết

đông nằm cách vòi phun khoảng 0,9m) trong vùng này cần phải tạo tốc độ lu chuyển của không khí w để đáp ứng hệ số toả nhiệt cần thiết từ thịt đến không khí

Theo [10] hệ số toả nhiệt α có thể đợc tính theo phơng trình Planck dùng cho thời gian kết đông

Trong đó:

tđ: Nhiệt độ bắt đầu kết đông của nớc dịch trong thịt tđ = -10C

tk: Nhiệt độ không khí trong buồng kết đông tkk = -350C

qt: Nhiệt lợng lấy ra khỏi 1kg thịt trong ớp đông từ nhiệt độ bắt đầu t1= -10C đến nhiệt độ cuối t2 = -200C

λt: Hệ số dẫn nhiệt của thịt đã kết đông (λt = 1,48 W/m 2K)

Vậy

5.4 1 351

0,041170.1050.2,5.0,3571 0,3571.1,48

- Có thể xem thịt bán thân nh là 1 tấm bản có không khí chảy dọc

ph-ơng trình truyền nhiệt đối với tấm bản có không khí chảy cỡng bức

NU = 0,032 Re0,8

Từ đó ta có:

1,25 0,25 Xtb

.l 73,9.α 1,25 υ

ω =

λTốc độ cần thiết ωXtb cần phải đợc tạo nên ở khoảng cách 0,9m từ vòi phun Tuy nhiên phần dày nhất của thân thịt lại nằm cách 0,6m từ nơi treo Bởi vậy chiều dài của tấm bản l = 0,6m ở t = -350C theo bảng thông số vật lý của không khí khô ta có ν = 10,40.10-6 m2/s, λ = 2,16.10-2 W/mK

Vậy:

( )

1,25 0,25 6Xtb

24,3 0,6 10,40.10

− 1,25

0,0216Vận tốc trung bình ωtxtb của dòng phun phẳng tại khoảng cách X từ miệng thổi đợc xác định theo [10] ta có công thức

Xtb 0

0

0,82ax0,41b

ω =ω

+a: Hệ số của dòng thổi, đối với miệng thổi phẳng a = 0,12

b0: Nửa chiều rộng của vòi phun b0 = 0,02m

6 dãy vòi phun trên 6 đờng treo Trên mỗi dãy vòi đợc xắp xếp theo chiều dài 7,6m và bớc vòi là 400mm thì có thể lắp 6 vòi: Tổng số vòi 6 6 = 36 chiếc

Diện tích vòi phun: f0 = l0 2b0 = 0,8 0,04 = 0,032 m2

Diện tích tất cả các vòi phun: ∑f0 = 36 0,032 = 1,15 m2

K t

=

∆

HÖ sè truyÒn nhiÖt cña c¸c dµn t¹o c¸nh lµm l¹nh trùc tiÕp theo [1] K=11,6 W/m2K.

di: Đờng kính trong của ống chế tạo dàn di = 27,5mm

Số xéc xi (số ống theo chiều rộng của dàn) lấy sao cho tốc độ không khí giữa các ống nằm trong khoảng 4 – 5m/s, làm nh vậy để đảm bảo hệ số truyền nhiệt của dàn theo giá trị đã chọn

Tỷ số giữa ω1 trong thiết diện ống giữa các ống với vận tốc của dòng đi qua (tại tiết diện bị ống xoắn choán chỗ) theo [10] xác định nh sau:

1 n

Vậy tiết diện Fd do dàn lạnh choán chỗ có thể tích theo lu lợng không khí đi qua dàn lạnh:

2 o

d n

và cho rằng chiều dài của phần dàn lạnh choán chỗ bằng chiều dài của đờng ống trong xéc xi thì chiều rộng của dàn:

d d c

d 1 1

0 2

14,8

2g 2.9,81 0,734mmH O 340Pa

2 2.9,810,05mmH O 0,5Pa

∆ =