Tính toán và thiết kế kho lạnh 200 tấn trữ thịt heo ở nhiệt độ kho 200c

Diện tích chất tải : Diện tích chất tải của các kho lạnh được xác định theo công thức sau : m2 Trong đó : F : Diện tích chất tải m2.. Chiều cao chất tải phụ thuộc vào cách xếp hàng tron

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KÍCH THƯỚC KHO LẠNH

1. Thể tích kho lạnh.

Từ công thức tính dung tích kho lạnh :

E = V gv

Ta suy ra được công thức tính thể tích kho lạnh :

Trong đó :

V : Thể tích kho lạnh (m3)

E : Dung tích kho lạnh (tấn), E = 200 tấn

gv : Định mức chất tải (tấn /m3)

Định mức chất tải được cho là thịt heo,(tra bảng 2.5 TL HTM & TBL)

ta có gv = 0,45 tấn/m3

2 Diện tích chất tải :

Diện tích chất tải của các kho lạnh được xác định theo công thức sau :

(m2)

Trong đó :

F : Diện tích chất tải (m2)

V : Thể tích kho lạnh (m3)

h : Chiều cao chất tải (m)

Chiều cao chất tải bằng chiều cao thực trừ khoảng hở cần thiết để không khí lưu chuyển phía trên Khoảng hở đó phụ thuộc vào chiều dài của kho, kho càng dài thì khoảng hở càng lớn Chiều cao chất tải phụ thuộc vào cách xếp hàng trong kho Chiều cao chất tải của kho phụ thuộc vào chiều cao thực tế h1 của kho

Chiều cao h1 được xác định = chiều cao phủ bì H của kho trừ đi hai lần chiều dày cách nhiệt

h1 = H - 2

Ta chọn chiều cao phủ bì kho lạnh là 3,2m

và chọn chiều cao chất tải là 2,5m và khoảng hở cần thiết là 0,4m

Diện tích chất tải:

2. Diện tích cần xây dựng :

Diện tích kho lạnh thực tế cần tính đến đường đi, khoảng hở giữa các lô hàng, diện tích lắp đặt dàn lạnh… Vì thế, diện tích xây dựng phải lớn hơn diện tích tính toán

ở trên và được tính theo công thức :

(m2)

Trong đó :

FXD : Diện tích cần xây dựng (m2)

: Hệ số sử dụng diện tích (tính đến diện tích đường đi lại, khoảng hở giữa các

lô hàng, diện tích lắp đặt dàn lạnh…) phụ thuộc vào diện tích buồng lạnh và lấy (theo bảng 2.6 HTM VÀ TBL) Ta có : = 0,76

Diện tích lạnh cần thiết :

FXD (m2)

Với kích thước cần xây dựng của kho lạnh là 234 m2

Thì ta chọn

Chiều dài kho : 19,5m

Chiều rộng kho : 12m

Chiều cao kho : 3,2m

TÍNH CÁCH NHIỆT KHO LẠNH

+ Tôn mạ màu ( Colorbond) dày 0,5 0,8 mm

+ Tôn phủ PVC dày 0,5 0,8 mm

+ Inox dày 0,5 0,8 mm

Ta chọn vật liệu bề mặt là tôn mạ màu dày 0,5 mm

* Lớp cách nhiệt Polyurethane (PU)

+ Tỉ trọng : 38 40 Kg/m3

+ Độ chịu nén : 0,2 0,29 Mpa

+ Tỉ lệ bọt kín : 95 %

+ Panel nền vì được chịu lực của hàng hóa nặng nên được sản xuất với tỷ trọng cao hơn khoảng 45 kg/m3

* Phương pháp lắp ghép : ghép bằng các khóa cam lock được sử dụng nhiều hơn cả

do tiện lợi, nhanh chóng, khít và chắc chắn hơn mộng âm dương

Vì vậy, khi thiết kế tính toán kho lạnh cần chọn kích thước kho thích hợp: kích thước rộng, ngang phải là bội số của 300 mm

Hình 3: Panel cách nhiệt polyurethan

b Tính toán cách nhiệt kho lạnh

- Chiều dày của lớp cách nhiệt được tính theo công thức sau :

(m)

Trong đó :

: Độ dầy yêu cầu của lớp cách nhiệt (m)

: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt (W/m.k) : (tra theo bảng 3.1 HDTKHTL) : = 0,02 (W/m.k)

k : Hệ số truyền nhiệt, (tra bảng 3.3 HDTKHTL) : k = 0,21 (W/m2.k)

: Hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài (phía nóng) tới tường cách nhiệt (W/m2.k)

: Hệ số tỏa nhiệt bề mặt trong phòng lạnh (W/m2.k)

, (tra bảng 3.7 HDTKHTL), ta được : = 23,3(W/m2.k) ; = 9(W/m2.k) : Bề dầy của lớp vật liệu thứ i (m)

: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i (W/m2.k)

Kho được xây dựng bằng Panel có ba lớp :

 2 Lớp tôn inox , có δ =0,5*10-3m, và λ =45,3 (W/m2.k)

 Lớp polyurethan

Ta tính được chiều dày cách nhiệt như sau :

(m)

Vậy chiều dày cách nhiệt phải chọn lớn hơn hoặc bằng chiều dày cách nhiệt đã

xác định được.Vậy chọn chiều dày lớp cách nhiệt là = 100 mm=0,1m

c Kiểm tra đọng sương trên bề ngoài vách cách nhiệt

điều kiện để vách ngoài không bị đọng sương là:

kt <= kđs

Kt : Hệ số truyền nhiệt của tường

Kđs : Hệ số truyền nhiệt ở nhiệt độ đọng sương

Với kđs = 0,95.α1

Theo (bảng 1.1 HDTKHTL) nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại TP.HCM là t1

= 37,30C, độ ẩm = 74%

Tra đồ thị h-x trang 9 HDTKHTL ta được ts = 310C, nhiệt độ buồng lạnh t2 = -200C Tra theo bảng 3.7 ta có α1 = 23,3 (W/m2.k)

Suy ra : Hệ số truyền nhiệt đọng sương là:

(W/m2.k)

Ta thấy: kt =0,1936 <= kđs = 2,4 Như vậy vách ngoài không bị đọng sương

CHƯƠNG IV TÍNH PHỤ TẢI NHIỆT KHO LẠNH

tại một thời điểm nhất định gọi là phụ tải nhiệt của thiết bị lạnh :

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

Trong đó :

Q : Tổng tổn thất nhiệt (phụ tải nhiệt)

Q1 : Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che( Phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ bên ngoài), Q1 thay đổi từng giờ trong ngày và từng mùa trong năm

Q2 : Tổn thất do làm lạnh sản phẩm và bao bì (Phụ thuộc vào thời vụ )

Q3 : Tổn thất do thông gió (Phụ thuộc vào loại hàng bảo quản)

Q4 : Tổn thất do vận hành (Phụ thuộc vào công nghệ chế biến và bảo quản)

1. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che (Q 1 ) :

Q1 = Q11 + Q12

1.1 Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ, (Q 11 )

Được xác định

Q11 = kt.F.(t1 – t2) Trong đó :

Kt : Hệ số truyền nhiệt thực của lớp cách nhiệt (W/m2.k)

Kt = 0,22 (W/m2.k)

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

F = [2C x (D+R) + 2D x R]

= [2x3,2(19,5+12)+2x19,5x12]

= 669,6 (m2)

t1, t2: Nhiệt độ bên ngoài và bên trong kho(0C) Do kho nằm trong nhà xưởng nên lấy nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất ở tp.HCM bên ngoài kho là 37,3 0C,

nhiệt độ cao nhất của tháng nóng nhất

tmax = 380 C vậy t1 ta sẽ lấy nhiệt độ trung bình là :

t1 = = 0C

t2 : nhiệt độ bên trong kho là -20 0C

Nên ta có :

1.2 Dòng nhiệt truyền qua tường bao và trần do bức xạ, (Q 12 )

Do kho lạnh được lắp đặt trong nhà xưởng nên Q12 =0

Vậy Q1 = Q11 + Q12 = 8500+0=8500W

2. Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra, Q 2

Q 2 = Q21 + Q22

2.1 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra, Q 21

Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra khi xử lý được tính theo công thức sau :

*) Tính Q21 :

(W)

Trong đó :

M : Khối lượng hàng nhập vào kho lạnh trong 1 ngày đêm (tấn/ngày đêm)

Mn = (10 ÷ 15) %E Chọn Mn = 15%200 = 30 tấn/ngày đêm.(trang 72 TL HTM

& TBL)

Do trước khi đưa vào trữ đông, thịt heo đã được cấp đông :

Nhưng khi vận chuyển nhiệt độ sản phẩm tăng lên Do đó, ta chọn nhiệt độ tính toán sản phẩm trước khi đưa vào kho là -12 0C

i1, i2: entanpi sản phẩm trước và sau khi đưa vào kho (kj/kg); (tra bảng 2.11 HTM & TB9) ta được:

i1 = 21,4 kj/kg (-12 0C) và

i2 = 0 kj/kg(-20 0C)

Khi đó :

W

2.2 Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra, Q 22

*) Tính Q 22 :

Q22 = Mb.Cb.(t1- t2) (kW)

Trong đó :

Mb : Khối lượng bao bì đưa vào cùng với sản phẩm (tấn/ngày đêm)

Mb = 15%x30 = 4,5 tấn/ngày đêm (trang 73 TL HTM & TBL)

Cb : Nhiệt dung riêng của bao bì là cactong : Cb= 1,46 (kJ/kg.k)

t1 , t2 : Nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh của bao bì, 0C t1 =35 0C,

t2 = -20 0C

Nên : Q2 = Q21 + Q22 = 7430 + 4182 =11612 (W)

3. Tổn thất do thông gió (Q3) :

Q3 = 0 Vì buồng bảo quản đông thịt không cần gió Dòng nhiệt tổn thất do thông gió buồng lạnh chỉ tính toán cho các buồng lạnh đặc biệt bảo quản rau, hoa quả và các sản phẩm hô hấp

4. Tổn thất do vận hành (Q4) :

Được tính theo công thức sau :

Q1 = Q41 + Q42 + Q43+ Q44 + Q45

*) Tính Q 41 : Tổn thất do chiếu sáng :

Q41 = A F (W) Trong đó:

A : Nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1m2 diện tích buồng lạnh hay diện tích nền,(W/m2) Đối với buồng bảo quản A = 1,2 (W/m2)

F : Diện tích buồng lạnh, F = 234(m2)

Vậy :

Q41 = A F = 1,2 × 234 = 280,8 (W)

*) Tính Q 42 : Nhiệt lượng do người tỏa ra :

Q42 = 350n (W)

Trong đó :

350 (W/người) : Nhiệt lượng do một người tỏa ra khi làm việc nặng nhọc

n : Số người làm việc trong kho Số người phụ thuộc vào loại kho, công nghệ gia công sản phẩm ta chọn n =4 người

Vậy :

Q42 = 350 × 4 =1400 (W)

*) Tính Q 43 : Tổn thất do động cơ điện :

Dòng nhiệt do các động cơ làm việc trong buồng lạnh (động cơ quạt dàn lạnh, động cơ quạt thông gió, động cơ các máy móc gia công chế biến, xe nâng vận chuyển…) Có thể xác định theo công thức sau :

Q43 = 1000 N (W)

Trong đó :

N : Công suất động cơ điện (kW), đối với buồng bảo quản lạnh thì

N = 1÷ 4 (kW), ta chọn N = 3 (kW)

1000 : Hệ số chuyển đổi từ kW sang W

Vậy:

Q43 = 3×1000 = 3000 (W)

*) Tính Q 44 : Tổn thất nhiệt khi mở cửa :

Q44 = B.F (W)

Trong đó :

B : Dòng nhiệt riêng khi mở cửa (W/m2), B (tra bảng 2.12 M&TBL): B = 9,3 (W/m2)

F (diện tích buồng) = 234 (m2)

Vậy :

Q44 = 9,3 × 234 = 2176,2(W)

*) Tính Q 45 : Tổn thất do xả tuyết :

dùng phương pháp xả băng bằng điện trở

+ Xả đá bằng điện trở

+ Các điện trở được bố trí dọc và bên trong dàn lạnh Đến chu kỳ xả đá, các điện trở được cấp điện làm tan băng Ngoài ra, còn bố trí các điện trở làm tan băng ở khay hứng nước của dàn lạnh để tránh băng làm tắc đường thoát nước

Ta có công thức xả đá bằng điện trở :

Q45 = (kW).

Trong đó :

n : Số lần xả tuyết trong một ngày đêm Chọn n = 6 (lần/ngày đêm)

N: Công suất điện trở xả tuyết (kW) Chọn N = 40 (kW) cho 2 dàn lạnh

: Thời gian một lần xả tuyết (s) Chọn = 30 phút = 1800 (s)

Vậy : Q45= = 5000 (W)

Khi đó :

Q4 = 280,8+1400+ 3000+5000+2176,2= 11857(W)

Vậy tổng tổn thất nhiệt do vận hành Q sẽ là :

Q= 8500+11612+11857 = 32000 (W) = 32 kW Năng suất lạnh của máy nén tính đến tổn thất trên đường ống và các thiết bị của hệ thống lạnh được tính theo công thức sau :

Q0 = (kW)

Trong đó :

k : Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh, làm lạnh trực tiếp Dùng phương pháp nội suy (tra bảng 2.15M&TBL) ta được

k = 1,06 với t = -20 0C

: Tổng tổn thất nhiệt (kW)

b : Hệ số thời gian làm việc Đối với kho lạnh nhỏ b ≤ 0,7, ta chọn b = 0,7 Vậy :

CHƯƠNG V

TÍNH CHỌN CHU TRÌNH LẠNH

I. TÍNH CHỌN CHU TRÌNH LẠNH :

1. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t 0 ( 0 C) : phụ thuộc vào nhiệt độ của buồng cần làm

lạnh, tb =-20 0C

t0 = tb – ∆t ( 0C)

Trong đó :

t0 : nhiệt độ sôi của môi chất lạnh ( 0C)

t b : nhiệt độ buồng lạnh, t = – 20 0C

∆t : hiệu ứng nhiệt độ theo yêu cầu, ∆t = 5 6 0C chọn ∆t = 5 0C

Vậy : t0 = –20 – 5 = –25 0C

2. Nhiệt độ ngưng tụ t k ( 0 C) : phụ thuộc nhiệt độ môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ Đối với thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước thì :

tK = tw2 + ∆tk

Trong đó :

tw2 : nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng ( vào tháp giải nhiệt) (0C)

∆tk : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu ∆tk = 3 5 0C có nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng từ 3 50C Chọn ∆tk= 40C

Nhiệt độ nước đầu vào và ra chênh nhau 2 6 0C và phụ thuộc vào kiểu bình ngưng

tw2 = tw1 + (2 6) 0C Trong đó :

tw2 : nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng (0C)

tw1 : nhiệt độ nước vào bình ngưng (0C)

* Đối với bình ngưng ống vỏ nằm ngang, chọn tw2 = tw1 + 4 0C

Như phần kiểm tra đọng sương đã tính : nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại Tp.Hồ Chí Minh là t1 = 37,30C, độ ẩm ϕ = 74% (Tra đồ thị t-d trang 9, HDTKHTL), ta được tư = 300C

Khi đó : tw1 = tư + 30C = 30+ 3 = 330C

tw2 = tw1 + ( 2 6)0C hay tw2 = tw1 + 40C = 33+ 5 =38 0C.

Vậy nhiệt độ ngưng tụ là : tk = tw2 + ∆tk = 38 + 4 = 42 0 C

3. Tỉ số nén

Chọn máy nén 1 hay nhiều cấp phụ thuộc vào tỉ số nén Π

* Đối với hệ thống lạnh sử dụng Freon : Π 9

Ta có :

Π = = = 8 < 9

Vậy chọn máy nén một cấp nén, môi chất sử dụng là R22.

Sau khi chọn các thông số nhiệt động cơ bản trên ta tính toán nhiệt động cho chu trình

 Từ nhiệt độ t0 = -25 0C ta tra bảng hơi bảo hòa của R22 ta được

p0 = 2.0 bar

 Từ nhiệt độ tk = 420C ta tra đồ thị logp-i của R22 ta được pk = 16 bar

Với các thông số đã tìm được, (ta tra bảng hơi quá nhiệt và đồ thị I-d của R22 ta được kết quả sau

Bảng giá trị tại các điểm nút của chu trình

Thông số

2’

4.

MN NT

TL

2 1

4

Logp

5. Chọn chu trình lạnh :

Để dễ dàng cho việc tính toán và phù hợp với hệ thống ta chọn chu trình khô

Sơ đồ nguyên lý

i

Đồ thị lgp – i