đồ án chuyên nghành lạnh

CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNHChương này cần xác định chiều dày lớp cách nhiệt của phòng lạnh dựa vào hệ số truyền nhiệt tối ưu cân đối giữa chi phí vận hành và chi phí đầu tư ng

CHƯƠNG 1 : TÍNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH

Chương này nhằm mục đích là xác định kích thước phòng kholạnh để đảm bảo công suất lạnh yêu cầu và bố trí hợp lí mặt bằng kho lạnh

= 32,35 m3

2. Chiều cao chất tải :

Phụ thuộc vào mức độ cơ khí xếp sản phẩm, xếp sản phẩm

Suy ra: Fct= 2

35 , 32

= 16,2 m2

4. Diện tích trong của phòng lạnh: Ftr

Theo công thức (2-4)trang 30, tài liệu [1] :

5. Chiều cao trong của phòng cấp đông :

Với: f là diện tích phòng quy chuẩn vì sử dụng tấm panel có kích thước là bội

số 1,2 m nên chọn f = 4,8 x 4,8 m2 Suy ra:

II. TÍNH KÍCH THƯỚC PHÒNG TRỮ ĐÔNG

Cho biết: - Công suất: E = 35 tấn

1. Tính thể tích chất tải: Vct

Theo công thức (2-1)trang 29, tài liệu [1] :

2. Chiều cao chất tải:

Phụ thuộc vào mức độ cơ khí xếp sản phẩm, xếp sản phẩm bằng tay nên chọn hct= 2m

= 38,8 m2

4. Diện tích trong của phòng lạnh: Ftr

Theo công thức (2-4)trang 30, tài liệu [1] :

Suy ra: Ftr= 0,7

8 , 38 = 55,42 m2

5. Chiều cao trong của phòng trữ đông:

CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH

Chương này cần xác định chiều dày lớp cách nhiệt của

phòng lạnh dựa vào hệ số truyền nhiệt tối ưu (cân đối giữa chi phí vận hành và chi phí đầu tư) ngoài ra phải đảm bảo không xảy ra đọng sương ở mặt ngoài phòng lạnh

Chiều dày lớp cách nhiệt tính theo công thức tính hệ số truyền nhiệt k qua vách phẳng nhiều lớp lấy từ công thức (3-1)

trang 64, tài liệu [1]

k = cn ng

cn n

i

δ λ

δ α

1 1

1

1

+ + +∑

δ α

1 1

1

1

, [m]

Với:

δcn: Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, [m]

λcn: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt , [W/mK]

k : Hệ số truyền nhiệt, [W/m

αng: hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới tường cách nhiệt, [W/m2K]

αtr: hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh tới buồng lạnh, [W/m2K]

δi: Bề dày yêu cầu của lớp vật liệu thứ i, [m]

λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, [W/mK]

I. TÍNH CÁCH NHIỆT CHO TƯỜNG BAO KHO LẠNH

Chúng ta sẽ tính cách nhiệt chung cho các tường và tính chocác tường khắc nghiệt

Chiều dày lớp cách nhiệt được xác định theo 2 yêu cầu cơbản:

Vách ngoài kết cấu bao che không được phép đọng sương,nghĩa là độ dày của lớp cách nhiệt phải đủ lớn để nhiệt độ bềmặt vách ngoài ngoài lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môitrường ts.

Chọn chiều dày cách nhiệt sao cho giá thành một đơn vị lạnh

là rẻ nhất

1. Kết cấu và các số liệu của nó

Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7

trang 65 tài liệu [1] có : αng= 23,3 W/m2

Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không

khí cưỡng bức mạnh tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có:

αtr= 10,5 W/m2K

Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ trong phòng là -35 0C Tra

bảng 3-3 trang 63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -35 0C tính chovách bao ngoài Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư

= 0,19 W/m2K

Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng cấp đông:

5 , 10

1 58

002 , 0 2 3 , 23

1 19 , 0 1

= 0,21Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn Do đó chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là:

tt cn

δ

= 0,3 mỨng với

tt cn

δ

ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:

kt = 10,5

1 58

002 , 0 2 041 , 0

3 , 0 3

+

= 0,134 W/m2K

b. Phòng trữ đông

Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7,

trang 65, tài liệu [1] có αng = 23,3 W/m2

Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không

khí cưỡng bức vừa phải tra theo bảng 3-7 trang 65, tài liệu [1]

có: αtr=9 W/m2K

Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -18 0C Tra

bảng 3-3 trang 63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính chovách bao ngoài Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư

= 0,22 W/m2K

Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:

9

1 58

002 , 0 2 3 , 23

1 22 , 0 1

= 0,18 m

Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn Do đó chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là:

tt cn

δ

= 0,2 mỨng với

tt cn

δ

ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:

1 58

002 , 0 2 041 0

2 , 0 3

= 0,199 W/m2K

3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương

Nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá huỷ lớp cách nhiệt Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường bao phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường Điều kiện để không xảy ra hiện tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7)

trang 66,tài liệu[1].

Ktt ≤ ks = 0,95.αng

f n

s n

t t

t t

−

− , [W/m2K]

Với:

k : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K]

ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng sương, [W/m2K]

α1=23,3 W/m2K hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của từơng bao che

tf : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C

tn= 37,70C : nhiệt độ môi trường ngoài

ts = 32,50C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với nhiệt độ môi trường t1=37,70C và độ ẩm φ=77%

a. Phòng cấp đông

Phòng cấp đông có tf= -350C

Suy ra: ks= 0,95.23,3 37,7 ( 35)

5 , 32 7 , 37

II. TƯỜNG NGĂN

Tường ngăn giữa hai phòng lạnh dù có nhiệt độ bằng nhau cũng phải có cách nhiệt (vì đề phòng có một phòng lạnh không vận hành )

Để thuận tiện cho quá trình lắp đặt và sửa chữa sau này thì chiều dày lớp cách nhiệt của các tường phòng lạnh được lấy bằng nhau và bằng chiều dày của tường khắc nghiệt nhất

III. TÍNH CÁCH NHIỆT TRẦN KHO LẠNH

1. Kết cấu và các thông số của nó

Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7

trang 65,tài liệu[1] có : αng= 23,3 W/m2K

Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không

khí cưỡng bức mạnh tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có:

αtr= 10,5 W/m2K

Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -35 0C Tra

bảng 3-3 trang 63 tài liệu[1] với nhiệt độ phòng -35 0C tính cho mái bằng.Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư= 0,17 W/m2K

Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng cấp đông:

= 1 2 1

1 1

1

α λ

δ α

1 58

002 , 0 2 3 , 23

1 17 , 0

1

= 0,235 m

Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn Do đó chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng

chiều dày đã xác định được Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là:

tt cn

δ

= 0,3 mỨng với

tt cn

δ

ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:

Hệ số truyền nhiệt thực tế: kt = 9

1 58

002 , 0 2 041 0

3 , 0 3 , 23 1

1

+

× + +

= 0,134 W/m2K

b. Phòng trữ đông

Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7

trang 65,tài liệu[1] có : αng= 23,3 W/m2K

Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không

khí cưỡng bức vừa phải tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1]

có: αtr= 9 W/m2K

Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -18 0C Tra

bảng 3-3 trang 63 tài liệu[1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính cho mái bằng Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư= 0,22 W/m2K

Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:

002 , 0 2 3 , 23

1 22 , 0

1

= 0,18 m

Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn Do đó chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là:

tt cn

δ

= 0,2 mỨng với

tt cn

δ

ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:

kt = 9

1 58

002 , 0 2 041 0

2 , 0 3

= 0,199 W/m2K

3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương

Nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá huỷ lớp cách nhiệt Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường bao phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường Điều kiện để không xảy ra hiện tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7)

trang 66 tài liệu [1].

k ≤ ks = 0,95.α1

f n

s n

t t

t t

−

−

, [W/m2K]

Với:

k : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K]

ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng sương, [W/m2K]

α1= 23,3 W/m2K hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của từơng bao che

tf : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C

tn= 37,70C : nhiệt độ môi trường ngoài

ts = 32,50C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với nhiệt độ môi trường t1=37,70C và độ ẩm φ=77%

a. Phòng trữ đông

Phòng trữ đông có tf = -180C

Suy ra: ks = 0,95.23,3 37,7 ( 18)

5 , 32 7 , 37

b. Phòng cấp đông

Phòng cấp đông có tf= -350C

Suy ra: ks= 0,95.23,3 37,7 ( 35)

5 , 32 7 , 37

IV. TÍNH CÁCH NHIỆT NỀN KHO LẠNH

1. Kết cấu và các số liệu của nó

Do kho lạnh làm việc ở nhiệt độ âm sâu (-18 , -35)oC nên có nguy cơ nước dưới nền đóng băng giản nở gây phá vỡ kết cấu kho lạnh Vì vậy cần phải sưởi ấm nền, đối với các nước nhiệt đới như Việt Nam chỉ cần thông gió tự nhiên là đủ

Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7

trang 65,tài liệu[1] có : αng= 7 W/m2K

Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không

khí cưỡng bức mạnh tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1] có:

αtr= 10,5 W/m2K

Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ trong phòng là -35 0C Tra

bảng 3-6 trang 64 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -35 0C tính chomái bằng Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư= 0,17 W/m2K

Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng cấp đông:

1 58

002 , 0 2 7

1 17 , 0

1

= 0.239 mTrên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn Do đó chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là:

tt cn

δ

= 0,3 mỨng với

tt cn

δ

ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:

kt = 10,5

1 58

002 , 0 2 041

+

= 0,132 W/m2K

b. Phòng trữ đông

Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7

trang 65,tài liệu[1] có : αng= 7 W/m2K

Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không

khí cưỡng bức vừa phải tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1]

có: αtr=9 W/m2K

Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -18 0C Tra

bảng 3-6 trang 63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính cho

nền có sưởi Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua nền có sưởi: ktư

002 , 0 2 7

1 23 , 0

1

= 0.168 mTrên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn Do đó chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là:

tt cn

δ

= 0,2 mỨng với

tt cn

δ

ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:

1 58

002 , 0 2 041

+

= 0,195 W/m2K

3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương

Nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá huỷ lớp cách nhiệt Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường bao phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường Điều kiện để không xảy ra hiện tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7)

trang 66 tài liệu [1]

k ≤ ks = 0,95.α1

f n

s n

t t

t t

−

− , [W/m2K]

Với:

k : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K]

ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng sương, [W/m2K]

α1= 6 W/m2K hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của từơng bao che

tf : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C

tn= 37,70C : nhiệt độ môi trường ngoài

ts = 32,50C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với nhiệt độ môi trường t1=37,70C và độ ẩm φ=77%

a. Phòng cấp đông

Phòng cấp đông có tf= -350C

Suy ra: ks = 0,95.6 37,7 ( 35)

5 , 32 7 , 37

CHƯƠNG 3 : TÍNH NHIỆT KHO LẠNH

Chương này nhằm tính tổng tổn thất lạnh của kho lạnh để làm cơ sở tính công suất lạnh của máy nén.Tổn thất lạnh từ kho lạnh ra môi trường được xác định theo biểu thức 4-1, trang 75 , tài liệu [1] :

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 , [W]

Trong đó:

Q1: Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che

ki: hệ số truyền nhiệt của vách thứ i Đối với các vách bao bên ngoài, trần, nền thì kAB=kAD đã được tính trong chương 2 Đối vớitường ngăn DC với hành lang tra bảng 3-4,trang 63 , tài liệu [1] bằng phương pháp nội suy ta được kDC=0,29[W/m2K].

CD 5,4 x 3,5 0,29 50,61 277,39Tường

Trần 4,8 x 4,8 0,134 72,3 223,2

b. Tính tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì: Q2

E: Khối lượng sản phẩm đưa vào cấp đông 1 mẻ, [t]

i1: Entanpi của thịt Heo khi đưa vào ở nhiệt độ 180C, tra bảng

(4-2) trang 81 tài liệu [1] , bằng nội suy ta có : i1 = 272,5 kJ/kg

i2: Entanpi của thịt Heo khi đưa ra ở nhiệt độ −150C, tra bảng

(4-2) trang 81 tài liệu [1] ta có : i2 = 12,2 kJ/kg

τ =11h thời gian cấp đông cho 1 mẻ thịt

2 , 12 5 , 272 (

Gb: Khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm,[t] Do khối lượng bao bì chiếm tới (10 ÷ 30)% khối lượng hàng (trang 84 tài liệu

[1]) và bao bì bằng kim loại nên lấy bằng 30% khối lượng sản

1000 )

35 ( 18 45 , 0 5 , 5 3 , 0

Q2= 36,15 + 0,99 = 37,14 kW

c. Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q4

Tổn thất lạnh do vận hành Q4 bao gồm các tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng , do người làm việc trong phòng,do các động cơ điện

+ Q

3 4

+ Q

4 4

= 1,2 23,04 = 27,7 W

2 4

: Q

350: nhiệt lượng do 1 người toả ra khi làm việc nặng nhọc

n là số người làm việc trong phòng Vì phòng có diện tích < 200

: Tổn thất lạnh do các động cơ điện được tính theo công thức (4-19), trang 87, tài liệu [1]:

η

= ηdc

: Nếu động cơ đặt ở ngoài phòng lạnh

Đối với phòng cấp đông người ta định mức công suất của động

cơ điện cho phòng có công suất E=2 tấn/mẻ là : N = 4x2,2 kW

Ta có thể tính công suất động cơ điện của phòng cấp đông với công suất là 5,5 tấn/mẻ là:

( η=1 chọn đông cơ đặt trong phòng )

4 4

Dòng nhiệt khi mở cửa được tính theo công thức (4-20) trang 87

2. Công suất lạnh yêu cầu của máy nén

Công suất nhiệt yêu cầu của máy nén phải đảm bảo bù lại tổn thất nhiệt cấp cho phòng Q Nhưng vì khi môi chất đi từ máy nén đến dàn lạnh thì sẽ có các tổn thất trên đường ống và tổn thất tại các thiết bị trong hệ thống Bên cạnh đó thì máy nén không thể vận hành liên tục 24h trong 1 ngày được vì nếu như thế sẽ gây ra ứng suất mỏi làm hỏng máy nén Vì vậy công suấtlạnh yêu cầu của máy nén được xác định như sau:

là −350C nên dùng nội suy ta tính được nhiệt độ dàn bay hơi k

= 1,085 (trang 92, tài liệu [1])

b : hệ số kể đến thời gian làm việc của máy nén, đối với hệ thống lạnh lớn b = 0,9

Vậy công suất lạnh yêu cầu của máy nén là

Q0

MN

= 0,9

085 , 1 32 ,

48661 ×

= 58663,9 W

II. TÍNH NHIỆT CHO PHÒNG TRỮ ĐÔNG

Số liệu cho trước : E = 35 tấn , tf = -180C

Vì các phòng trữ đông có công suất như nhau nên ta chỉ tính cho phòng GHKF là phòng làm việc khắc nghiệt nhất

(3-5) trang 64 tài liệu [1] Đối với tường ngăn giữa 2 buồng trữ

đông có: kGF = 0,58 W/m2K

Fi: Diện tích bề mặt kết cấu, [m2]

∆ti: Độ chênh nhiệt độ bên ngoài với môi trường bên trong

Độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa phòng trữ đông với môi trường ngoài ∆tGH = ∆tHK = ( tn−tf) = 37,7 −(− 18) = 55,30C

Độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa phòng trữ đông với phòng đệm

∆tFK = 0,7( tn−tf) = 0,7[37,7 −(− 18)] = 38,710C

Độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa 2 phòng trữ đông :

∆tGF = 0,6( tn−tf) = 0,6[37,7 −(− 18)] = 33,180C

Chiều cao tính toán phòng lạnh là: htt = 3,5 m

Kết quả tính toán được đưa vào bảng tổng hợp sau:

Phòng trữ đông II: GHKF

Kết cấu

Kích thước,[m x m]