Đồ án kho lạnh cấp đông bể đá cây

Dòng nhiệt tổn thất từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh: Dòng nhiệt tổn thất do thông gió buồng lạnh chỉ tính toán cho các buồng lạnhđặc biệt bảo quản rau quả và các sản phẩm

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Chương 1: Mở

đầu - 4

I Sơ lược về tỉnh Tây

Ninh - 4

II Nhiệm vụ đề

tài -6

Chương 2: Tính kích thước và mặt bằng kho

lạnh - 8

I Bể

đá -8

II Phòng trữ đông -9

III Tủ đông tiếp xúc

-10 IV Sơ đồ mặt bằng kho

lạnh -12

Chương 3: Tính toán cách nhiệt, cách

ẩm - 13

I Bể đá

-13

II Kho lạnh -18

III Tủ cấp đông

-21

Chương 4: Tính toán

nhiệt - 23

I Bể

đá -23

II Kho

lạnh -27

III Tủ đông tiếp xúc

-32

Chương 5: Tính toán chu trình lạnh và chọn máy

nén - 39

I Bể

đá -41

II Kho

lạnh -41

III Tủ đông tiếp xúc

-43

Chương 6: Tính toán và chọn thiết bị trao đổi

nhiệt - 55

I Thiết bị ngưng tụ

-55

II Thiết bị bay

hơi -58

Chương 7: Tính toán các thiết bị

phụ - 63

I.Các bình chứa

-63

1 Bình chứa cao áp

-63

2 Bình chứa hạ áp

-64

II Bình tách

lỏng -65

III Bình tách dầu

-67

IV Bình chứa

dầu -68

V Bình tách khí không

ngưng -68

VI Thiết bị hồi

nhiệt -69

VII Van một

chiều -69

VIII Tính chọn tháp giải

nhiệt -70

IX Bình trung

gian -71

X Tính chọn đường

ống -73

Chương 8: Vận hành hệ thống -77

Lời nói đầu

Nhận xét của giáo viên

nhiên 4.035,45km2, dân số trung bình: 1.047.365 người (năm 2006), mật độ dân

số: 259,54 người/km2, mật độ dân số tập trung ở Thị xã Tây Ninh và các huyệnphía Nam của tỉnh như: các huyện Hòa Thành, Gò Dầu, Trảng Bàng Tây Ninhnằm ở vị trí cầu nối giữa TP Hồ Chí Minh và thủ đô Phnôm Pênh vương quốc

Campuchia và là một trong những tỉnh nằm trong vùng trọng điểm kinh tế phíaNam.

2 Khí hậu, thời tiết:

Khí hậu nóng ẩm, ồn hòa quanh năm, nhiệt độ trung bình năm 27,40C, lượngmưa trong năm 1.578,7 mm Có hai mùa rõ rệt: mùa khô từ tháng 12 đến tháng

Tây Ninh có các nhóm đất chính: đất xám có diện tích 338,833 ha chiếm84,13% diện tích tự nhiên của toàn tỉnh, địa hình bằng phẳng, thuận tiện cơ giớihóa, phù hợp để trồng các loại cây công nghiệp ngắn ngày, dài ngày như mía, mì,đậu phộng, cao su…

Đàn gia súc, gia cầm đến năm 2005 đạt:

+ Đàn trâu 60.000 con, tăng bình quân 1,6% trên năm

+ Đàn bò 65.000 con, tăng bình quân 1,6% trên năm, trong đó đàn bò sữađạt 1000 con

+ Đàn heo 186.000 con, tăng bình quân 5,8% trên năm

+ Đàn gia cầm 3,3 triệu con, tăng bình quân 5,6% trên năm

Đàn bò tăng bình quân 1,85% trong năm Quy mô đàn bò thịt đạt 72.000 convào năm 2010.

Hình thành và phát triển đàn bò sữa Nhân nhanh quy mô đàn bò sữa, từ 200con năm 2000, lên 2000 con vào năm 2005 và 6000 con vào năm 2010

Tốc độ tăng trưởng đàn heo bình quân 6% trong năm Quy mô đàn đạt250.000 con vào năm 2010

Đàn gia cầm tăng nhanh, tốc độ tăng bình quân 6,5% trong năm Đến năm

2010, quy mô đàn gia cầm đạt 4,7 triệu con

Với sự phát triển gia súc gia cầm, sản lượng thịt hơi sẽ đạt 54 ngàn tấn vàonăm 2010 Tiêu dùng nội địa sẽ là 36 ngàn tấn; xuất khỏi tỉnh là 8 ngàn tấn; giết

mổ tại lò của tỉnh là 10 ngàn tấn; trong đó thịt xuất khẩu khoảng 5000 tấn trongnăm

Cơ sở vật chất phục vụ phát triển chăn nuôi sẽ được đầu tư xây dựng đồng

bộ Xây dựng nhà máy chế biến thức ăn gia súc có công suất 50 ngàn tấn trongnăm và xây dựng nhà máy chế biến thực phẩm có công suất 11 ngàn tấn trongnăm ; chế biên sản phẩm gia súc, gia cầm đảm bảo công nghệ, đáp ứng thịtrường quốc tế Đầu tư xây dựng cơ sở chế biến sữa tươi phục vụ nhu cầu trongtỉnh và TPHCM

II Nhiệm vụ đề tài:

Tính toán thiết kế 3 hệ thống:

1 Bể đá:

Thiết kế bể đá với các thông số đã cho và chọn:

+ Năng suất: 10tấn/ngày

+ Môi chất: R22

+ Nhiệt độ bay hơi của môi chất: -150C

+ Nhiệt độ nước muối trong bể đá: -100C

+ Nhiệt độ cây đá: -50C

+ Khối lượng cây đá: 50kg

2 Buồng trữ đông (kho lạnh):

Thiết kế buồng trữ đông với các thông số đã cho và chọn:

+ Năng suất: 900 tấn/ngày

+ Môi chất: R22

+ Nhiệt độ bay hơi của môi chất: -280C

+ Nhiệt độ phòng trữ đông: -200C

3 Tủ cấp đông:

Thiết kế tủ cấp đông với các thông số đã cho và chọn:

+ Năng suất: 5 tấn/ngày

+ Môi chất: R22

+ Nhiệt độ bay hơi của môi chất: -350C

+ Nhiệt độ tủ cấp đông: -300C

Chương 2 : TÍNH KÍCH THƯỚC VÀ MẶT BẰNG KHO LẠNH

I/ Bể đá:

- Phương pháp sản xuất đá cây là phương pháp cổ điển nhất, đơn giản vàthông dụng nhất Nước đá được dùng nhiều trong việc bảo quản thực phẩm khiphải vận chuyển xa hoặc được dùng trong sinh hoạt gia đình Nó được tạo ra từtrong môi trường dung dịch nước muối lạnh với nhiệt độ có thể dưới -100C

- Một vài thông số cụ thể của một bể đá:

+ Công suất của bể đá: 10 tấn/ngày

+ Nhiệt độ bay hơi: t0 = -150C

+ Nhiệt độ nước muối :tf = -100C

+ Nhiệt độ nước vào: t1 = 300C

(như tài liệu trên trang 194)

Số link

đá ở một bên(chiếc)

Bề rộngngăn dànlạnh A(mm)

Dài(mm) Rộng(mm) (mm)Cao

Hình 2: Bể đá 10 tấn ngày có 30 link, mỗi link có 7 khuôn 50 kg

II/ Phòng trữ đông:

- Phòng trữ đông được dùng để bảo quản thực phẩm đã qua cấp đông Nhiệt

độ bảo quản thực phẩm phụ thuộc vào thời gian và loại thực phẩm bảo quản

- Thông số cụ thể của một phòng trữ đông cho trước:

+ Công suất: 900 tấn/ ngày

- Chọn chiều cao chất tải là h = 5m

- Gọi diện tích chất tải là F:

= 257,14m2

3 Xác định tải trọng nền:

- Phụ tải nền cho phép đối với kho lạnh một tầng là 4000 kg/m2

- Gọi gf là định mức chất tải theo diện tích, ta có:

gF = gv.h = 0,7 5 = 3,5 (tấn/m2) - nhỏ hơn giá trị phụ tải cho phép

4 Xác định diện tích buồng lạnh cần xây dựng:

- Gọi Ft là diện tích buồng lạnh cần xây dựng

βF là hệ số sử dụng diện tích, βF = 0,8 (vì F = 257,14 m2, theo bảng 2.5trong tài liệu “Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh” của Nguyễn Đức Lợi)

= 2,976  chọn Z = 3Dung tích thực của kho lạnh:

Et=E

Z

Z l

=900.2,9763 = 907,26 (tấn)Cần xây dựng kho trữ có kích thước 18x18 (m2)

III Tủ đông tiếp xúc:

Khối lượng mỗi tấm lắc kể cả nước châm 72/10% = 103 Kg

Số lượng tấm lắc có chứa hàng:

27,24103

10.5,

Khoảng cách giữa tấm lắc trên cùng với trần tủ : 400 (mm)

IV/ Sơ đồ mặt bằng kho lạnh:

Kho lạnh bảoquản -18 C

900 tấn

Tủ đông tiếp xúc

5 tấn / ngày

Bể đácây

Làmlạnh

sơ bộ

MáyphátđiệnMáynén

Nhàăn

Vănphòng Sảnh tiếpnhận hàng 8 m

Kho lạnh bảo quảnBể đá

Phòngmáy

Bảoquản đá

04,441m

Gian sơ chế

Sảnhbốc dởhàng

Chương 3 : TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT – CÁCH ẨM

I/ Bể đá:

1 Xác định chiều dày cách nhiệt:

a) Xác định chiều dày cách nhiệt cho tường:

Hình 5: Mặt cắt ngang của tường1- Vữa trác xi măng; 2- Gạch xây; 3- Bitum dầu lửa; 4- Giấy dầu;

i

1

11

11

Ta chọn chất tải lạnh là dung dịch muối NaCl với nồng độ 21,2%

Theo sách “Truyền nhiệt và tính toán thiết bị trao đổi nhiệt” của thầy HoàngĐình Tín, ta có một số thông số tính chất vật lý của dung dịch muối NaCl là:



(%)

thr(0C)

tf(0C)

 = 11.105  105

25 0 43

0 8 0

Pr

PrPr

Re037,

f

Nu

86,24

1,271

,2710.11.037,0

25 , 0 43

, 0 8 , 0

Ta được :

225,8

53,0.10638

6 4

4 3

3 2

2 1

1 1

12

211

 m

4,685

142

005,015,0

003,0218,0

0025,082,0

2,088,0

015,023,23

123,0

1041

1

11

k

4,685

142

005,0041,0

2,015,0

003,0218,0

0025,082,0

2,088,0

015,02

Polyurethane; 5-Kênh sưởi nền; 6- Lớp bêtông đá dăm M200; 7- Nền đất

STT Tên vật liệu cách ẩm, Chiều dày vật Hệ số dẫn Độ dẫn ẩm 

2 6

6 4

4 3

3 2

2 1

1 1

1 2

k

5

432

1

cách nhiệt liệu  (m) nhiệt 

7 6

6 5

5 3

3 2

2 1

1 1

12

21

17,0

2,15,0

2,015,0

003,018,0

0025,0.25,1

4,0.242

005,020

123

7 6

6 5

5 3

3 2

2 1

1 1

12

21

k

=

4,685

17,0

2,15,0

2,015,0

003,0041,0

07,018,0

0025,0.25,1

4,0.242

005,0201

- Hệ số truyền nhiệt tính toán thực là:





tr cn

cn i

i ng

1

4,25,6

114,0

03,018,0

001,03,231

2 Kiểm tra đọng sương:

- Với nhiệt độ trung bình của Tây Ninh vào mùa hè là 37,30C và độ ẩm là74% Từ đó ta dựa vào đồ thị i-d ta tra được ts= 320C Và nhiệt độ trong bể đá là-100C, ta xác định được:

48,2)10(3,37

323,37.3,23.95,0

95,0

2 1

t t

06,482406

,4824

%74.6519

3,

5005,2335005

,233

%90.445,259

2,000018,0

003,02000115,0

0025,0014,0

2,0012,0

015,02

Như vậy ta thấy vế trái lớn hơn vế phải, cho nên kết cấu tường thỏa mãnyêu cầu không đọng ẩm trong kết cấu cách nhiệt của tường.

b) Kết cấu nền:

04,0

2,0006,0

07,0000115,

0

0025,02004,0

4,0

1 Kết cấu kho lạnh Panel:

a) Tính chiều dày tường và trần của kho lạnh Panel:

- Nhiệt độ bên trong kho lạnh theo yêu cầu là tf = -200C, tra bảng 3-3trang 84 tài liệu HDTKHTL ta được k = 0,21 (W/m2.K)

- Ta có:

1 t

αt = 23,3 (W/m2.K) là hệ số truyền nhiệt bên trong phòng

αng = 10 (W/m2.K) là hệ số truyền nhiệt bên ngoài phòngLớp panel có 3 lớp: 2 lớp Inox và 1 lớp cách nhiệt

Lớp Inox có: δinox= 0,5 mm và λinox= 16 (W/m.K)

Lớp cách nhiệt có: λcn= 0,041 (W/m.K)

Như vậy ta tính δcn:

(m)0,189

10

116

10.5,0.23,23

121,0

1.041,0

11

1

3 2

2 1

1 cn

n t

t cn

b) Tính bề dày cách nhiệt cho nền:

STT Tên vật liệu cách nhiệt, cách ẩm Chiều dày vật liệu

Ta có:

Hình 9: Cấu trúc nền kho lạnh theo catalog của Searefico

n 1

1k

5,1

025,1

2,018,0

005,05,1

1,03,23

121,0

1041,0

11

5

5 4

4 3

3 1

1 cn

t n cn

2 Kiểm tra đọng sương:

- Nhiệt độ trung bình vào mùa hè của tỉnh Tây Ninh là 37,30C và độ ẩm là74% Từ đó ta có thể dựa vào đồ thị i-d ta tra được ts=320C Nhiệt độ trongbuồng lạnh là -200C

Ta có:

0474,2)20(3,37

323,37.3,23.95,0

95,0

2 1

t t

W(199,010

1041,0

2,016

10.5,0.23,231

11

1

1

1 t

W( 186,010

1041,0

2,05,1

2,0.218,0

005,05,1

1,03,231

11

1

1 t

Ta thấy kn<ks, như vậy kết cấu nền thỏa yêu cầu không đọng sương

3 Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt:

,4824

%74.6519

3,

6325,926325

,92

%90

925,102

2,0

2,0004,0

2,0000115,

0

005,0006,0

2,0004,0

1,0

III Tủ cấp đông tiếp xúc:

1 Cấu trúc của tủ cấp đông tiếp xúc:

2 Tính kiểm tra lớp cách nhiệt:

- Tra bảng 3-3 trang 84 tài liệu HDTKHTL, hệ số truyền nhiệt k của vách ngoài phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh Theo yêu cầu, nhiệt độ bên trong của

tủ là -300C, ta chọn được hệ số dẫn nhiệt là k = 0,19 W/m2.K

1 t

αt = 23,3 (W/m2.K) là hệ số truyền nhiệt bên trong phòng

αng = 10 (W/m2.K) là hệ số truyền nhiệt bên ngoài phòngLớp panel có 3 lớp: 2 lớp Inox và 1 lớp cách nhiệt

Lớp Inox có: δinox= 0,5 mm và λinox= 16 (W/m.K)

Lớp cách nhiệt có: λcn= 0,041 (W/m.K)

Như vậy ta tính δcn:

(m)0,21

10

116

10.5,0.23,23

119,0

1.041,0

11

1

3 2

2 1

1 cn

n t

t cn

- Với tủ cấp đông tiếp xúc chọn trước có chiều dày lớp cách nhiệt là δcn=0,21m

và λcn=0,041 W/m.K Ta tính được hệ số truyền nhiệt qua tủ như sau:

)m

W,19(

010

1041,0

21,016

10.5,023,231

11

1

1

2 3

i t

3.Tính kiểm tra đọng sương:

- Cũng với thông số ngoài trời như trên (t1 = 37.30C, 1 = 74%) và nhiệt độtrong buồng cấp đông là -300C, ta xác định được hệ số truyền nhiệt tối đa chophép để không đọng sương bề ngoài tủ như sau:

)m

W( 75,0303,37

323.37.10.95,095

,

2 1

1

K t

t

t t

Chương 4 : TÍNH TOÁN NHIỆT

tmt : nhiệt độ môi trường

tnm : nhiệt độ nước muối

t

 = 37,3 + 10 = 47,3 0C

Vậy

Q1t = kt.Ft.t = 0,19.31,5875.47,3 = 283,877 W

b) Tổn thất nhiệt qua nắp đậy:

Fn = Ftr = 36,27225m2

R0 = Rđ + K n

1

Trong đó :

ttr: nhiệt độ bên trong bể đá ,0C

R0: tổng trở nhiệt từ điểm 00 C của đất đến không khí trong phòng haynước muối trong bể đá, ( m2

q =C dt0  t dC nt n  t0r là nhiệt lượng cần thiết để làm lạnh1kg nước ở nhiệt độ môi trường xuống nhiệt độ nước đá

cn= 4,187 kj/kg.k - nhiệt dung riêng của nước

cđ= 2,083 kj/kg.k - nhiệt dung riêng của nước đá

tn =250C - nhiệt độ đầu vào của nước

tđ =-50C - nhiệt độ tâm cây đá

R = 335 kj/kg - nhiệt độ nóng chảy của nước đá

Do đó :

q =C dt0  t dC nt n  t0r

= 2,083(0+5)+ 4,187(25-0)+335 = 450 kJ/kgTính thời gian làm đá 0:

Ta có:

Khuôn đá có

tiết diện trên: 380x190(mm)Tiết diên dươí: 340x160(mm)

0: Thời gian làm đá, h

tm: Nhiệt độ nước muối trung bình trong bể, 0cChọn tm = -100C

b0: Chiều rộng khuôn (lấy cạnh ngắn của tiết diện trên khuôn đá,m)

A,B: Các hệ số phụ thuộc vào tỉ số n =

0

0

b a

Vậy thời gian làm đá là:

Q2k =



G

Ck(t2 –t1)Khuôn đá được làm bằng vật liệu là thiết, mỗi khuôn nặng 5kg

Ck=0,226 kJ/kg.k - nhiệt dung riêng của thiết

t2 = -100C - nhiệt độ cuối của khuôn

t1 = 25 0C - nhiệt độ ban đầu của khuôn

Q2= Q2D + Q2k = 47040 + 826 = 47866 W3.Tính tổn thất lạnh do thông gió Q3 :

Hệ thống sản xuất đá cây không cần quan tâm đến tổn thất này nên xem như : Q3 = 0

4 Tính tổn thất lạnh do vận hànhQ4:

Chủ yếu là tổn thất do cánh khuấy ,có động cơ điện đặt ngoài bể đá :

Q4= N. công thức (11-29) trang 446 tài liệu 2Tra bảng (11-15)_trang 465_tài liệu 2

Ta có :

Công suất cánh khuấy:

N = 1,5 kW Hiệu suất  = 0,9

Q4 = 1,5.0,9 =1,35 (kW) =1350 WVậy tổn thất lạnh của một bể đá là:

W

Q 4458,386447866135053674,3864

Năng suất lạnh của máy nén được xác định theo biểu thức:

K - hệ số tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh

b - hệ số thời gian làm việc

Tra bảng trang 104 – TL1, ứng với t0 = 100C thì k = 1,05, b = 0,91

 Q0MN = 1,05.536740,91,3864= 61931,984 W

II Kho lạnh:

- Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q được xác định bằng biểu thức:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5Trong đó: Q1 – Dòng nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che

Q2 – Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra trong quá trình làm lạnh

Q3 – Dòng nhiệt tổn thất dòng khí từ bên ngoài do thông gió buồnglạnh

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

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

- Các kích thước chiều dài, chiều rộng được lấy là chiều dài của các trục tâm

- Chiều cao của buồng lạnh được lấy từ mặt nền lên mặt trần:

1 Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh:

Q1 = Q11 + Q12 + Q13 + Q14Trong đó: Q11 – Dòng nhiệt qua tường do chênh lệch nhiệt độ

Q12 – Dòng nhiệt qua trần do chênh lệch nhiệt độ

Q13 – Dòng nhiệt qua nền do chênh lệch nhiệt độ

Q – Dòng nhiệt qua tường, trần do bức xạ mặt trời

a) Tính Q11:

Q11 = kt F (t1 – t2)Trong đó:

kt – hệ số truyền nhiệt thực của tường, xác định theo chiều dàycách nhiệt

F – diện tích xung quanh của bốn vách

t1 – nhiệt độ của môi trường xung quanh

t2 – nhiệt độ bên trong kho lạnh

ktt – hệ số truyền nhiệt thực của trần, xác định theo chiều dày cáchnhiệt

F – diện tích trần

t1 – nhiệt độ của môi trường xung quanh

t2 – nhiệt độ bên trong kho lạnh

 Q12 = 0,199 18.18 ( 37,3 + 20) = 3694,4748 W

c) Tính Q13:

Q13 = kn Fn ( tn – t2) [ Kỹ thuật lạnh ứng dụng – Trang 51]

Ta chọn tn = 40CTrong đó:

Kn = 0,186 W/m2K – hệ số truyền nhiệt thực của nền, xác định theochiều dày cách nhiệt

F – diện tích nền

tn – nhiệt độ trung bình của nền khi có sưởi

t2 – nhiệt độ bên trong kho lạnh

Trong đó: k – Hệ số truyền nhiệt thực của vách ngoài;

F – Diện tích nhận bức xạ trực tiếp của mặt trời;

t - Hiệu nhiệt độ dư, đặc trưng ảnh hưởng bức xạ mặt trời vào mùahè.

 Q14 = 0 ( vì tường và trần không tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời)

Vậy dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh là:

Q1 = 4613,616 + 3694,4748 + 1446,336 = 9754,4268W

2 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra:

Q2= Qsf + QbbTrong đó:

Qsp – dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi xử lý lạnh

Qbb – dòng nhiệt toả ra từ bao bìa) Tính Qsf:

Qsf = M ( h1 – h2)

360024

1000

 , kW [ HDTKHTL – Trang80]Trong đó:

M – Công suất buồng bảo quản lạnh.( tấn/ ngày đêm)

Tra bảng 4-2 tài liệu HDTKHTL của Nguyễn Đức Lợi trang 110, ta được:

10000

4,21

Qbb = Mb Cb ( t1 – t2)

3600.241000

t1, t2 – Nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh bao bì

Chọn t1 = 50C, t2 = -180C

 Qbb = 9 1,46 ( 5 + 20)

3600.24

1000

= 3,802kW = 3802 W

3 Dòng nhiệt tổn thất từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh:

Dòng nhiệt tổn thất do thông gió buồng lạnh chỉ tính toán cho các buồng lạnhđặc biệt bảo quản rau quả và các sản phẩm hô hấp Dòng nhiệt chủ yếu do khôngkhí nóng ở bên ngoài đưa vào buồng lạnh thay thế cho không khí lạnh trongbuồng để đảm bảo sự hô hấp của các sản phẩm bảo quản

Q3 = Mk ( h1 – h2)Trong đó: Mk – Lưu lượng không khí của quạt gió; m3/s

h1 và h2 – Entanpy của không khí ở ngoài buồng và trong buồng,kJ/kg

 Q3 = 0, vì kho không có thông gió

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

Các dòng nhiệt do vận hành Q4 gồm các dòng nhiệt do đèn chiếu sáng, dongười làm việc trong các buồng, do các động cơ điện và do mở cửa

Q4 = Q41 + Q42 + Q43 +Q44Trong đó: Q41 – Dòng nhiệt do chiếu sáng

Q42 – Dòng nhiệt do người tỏa ra

Q43 – Dòng nhiệt do các động cơ điện

Q44 – Dòng nhiệt tổn thất khi mở cửa

a) Dòng nhiệt do chiếu sáng được tính theo biểu thức:

Q42 = 350n, W [ HDTKHTL – Trang 86]

n – số người làm việc trong phòng Chọn 4 người

350 – Nhiệt lượng do một người tỏa ra khi làm công việc nặngnhọc

 Q42 = 350 4 =1400 Wc) Dòng nhiệt do các động cơ điện tỏa ra được xác định từ biểu thức

Dòng nhiệt do các động cơ điện làm việc trong buồng lạnh (động cơ quạtdàn lạnh, động cơ quạt thông gió, động cơ các máy móc do gia công chế biến …)

Q44 = B F, W [HDTKHTL – Trang 87]

B – Dòng nhiệt riêng khi mở cửa, W/m2

.

F – Diện tích buồng, m2Dựa vào bảng 4 -4 [ HDTKHTL – Trang 87] ta tìm được B = 8 W/ m2 ứngvới diện tích 18.18 m2

 Q44 = 8.18.18= 2592 W

Vậy nguồn nhiệt toả ra từ các nguồn khác khi vận hành là:

Q4 = 90,768 + 1400 + 4000 + 907,68 = 6398,448 W

5 Dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp

Dòng nhiệt Q5 chỉ xuất hiện ở các kho lạnh bảo quản hoa rau quả hô hấpđang trong quá trình sống, nhiệt lượng Q5 được xác định theo biểu thức:

Q5 = E ( 0,1qn + 0,9qbq), WTrong đó: E – Dung tích kho lạnh;

Qqn và qbq – Dòng nhiệt toả ra khi sản phẩm có nhiệt độ nhập vào kholạnh và sau đó là có nhiệt độ bảo quản trong kho lạnh, W/t

 Q5 = 0, vì sản phẩm cá đã chết nên không có hô hấp

6 Nhiệt tải của thiết bị:

Tải nhiệt cho thiết bị dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cầnthiết cho thiết bị bay hơi Để đảm bảo được nhiệt độ trong buồng ở những điềukiện bất lợi nhất, người ta phải tính toán tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệtthành phần có giá trị cao nhất:

Q = 9754,4268 + 26093,67 + 0 + 8380,8 + 0 = 44228,8968 W

7 Tính toán tổng nhiệt cho máy nén:

Tải nhiệt của máy nén cũng được tính toán từ tất cả các tải nhiệt thành phầnnhưng tuỳ theo từng loại kho lạnh có thể chỉ lấy một phần tổng của tải nhiệt đó.Theo “Tiêu chuẩn thiết kế công nghệ kho lạnh”, tổng nhiệt của máy nén đượctnh1 như sau:

QMN = 85%Q1 + 100%Q2 + 75%Q4

 Q = 0,85.9754,4268 + 26093,67 + 0,75.8380,8 = 40669,86W

Ta chọn k = 1,07

 Q0 = 1,07406690,9,86 = 48351,94W = 48,39194kW

III Tủ đông tiếp xúc:

Tính toán nhiệt cho tủ đông tiếp xúc là tính chi phí cho quá trình kết đông Chiphí lạnh cho quá trình cấp đông chính là nhiệt lượng cần lấy đi để hạ thấp nhiệt

độ sản phẩm từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ cuối quá trình cấp đông

Chi phí của quá trình cấp đông bao gồm các chi phí sau:

1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Qbc

Qbc = [kv.Fv + kc.Fc].Δt, (W)Trong đó:

kv = 0,199 W/m2K – là hệ số truyền nhiệt qua vách

Fv = 2.2.(3,3 + 1,6)3,061 = 59,9956 (m2) – là diện tích xung quanh vách

kc = 0,199 W/m2K – là hệ số truyền nhiệt qua cửa

Fc = 21.2 = 42 (m2)

t = tn – tf = 26 – (-30) = 560C (tn = 260C – nhiệt độ trong phòng đặt tủ cấp đông _ lấy bằng nhiệt độ điều hòa không khí chuẩn vì trong phòng có người làm việc; tf = -300C là nhiệt độ trong tủ)

Ta được:

 Qbc = [0,199.59,9956 + 0,199.42] 56 = 1136,64 (W)

2 Dòng nhiệt tiêu tốn trong quá trình làm đông sản phẩm Qcđ:

Khi kết đông, để tránh mất nước gây hao hụt khối lượng_do nước bay hơingười ta phải châm thêm nước vào sản phẩm

Như vậy, trong một mẻ cấp đông 5000 kg có:

 Q 1 là lượng nhiệt cần lấy đi để hạ thấp nhiệt độ của thực phẩm từ nhiệt

độ ban đầu cho tới nhiệt độ cuối của quá trình cấp đông Q1 được xác định nhưsau:

Q1 = C1.G.t [kW]

Với

Kkg

kJ2,98

C1  là nhiệt dung riêng của heo (tài liệu [2] trang 73)

G = 3500 kg/mẻ – khối lượng thịt heo nhập vào một mẻ cấp đông(thời gian một mẻ cấp đông là 2,5h)

t = t1 – t2 = 5+25 =350C (t1= 50C là nhiệt độ thịt heo ban đầu nhậpvào tủ lấy bằng nhiệt độ trong phòng chờ đông, t2 = -250C là nhiệt độ tâm sảnphẩm cuối quá trình cấp đông)

40560(W)(kW)

56,403600

.5,2

35.3500.98,2.G

Với

kg

kJ333,6L

 là nhiệt đông đặc của nước (theo tài liệu [2] trang75)

 = 70% là hàm lượng nước trong thực phẩm (độ ẩm)

 = 90% là tỷ lệ đóng băng ở -250C

81732(W)(kW)

732,813600

.5,2

9,07,0.6,333.3500

Q 3 là lượng nhiệt cần lấy đi để làm giảm nhiệt độ của nước kết tinhxuống tới nhiệt độ cuối của quá trình cấp đông Q3 được xác định theo công thứcsau:

6175,123600

.5,2

)250.(

06,2.9,0.7,0.3500



Q 4 là nhiệt lượng cần lấy đi để làm giảm nhiệt độ của thành phần nướckhông đóng băng xuống nhiệt cuối cùng của quá trình cấp đông Q4 được xácđịnh theo công thức sau:

Q4 = G..(1 - ).C3.(tđb – t2) [kW]

Với

kg.K

kJ186,4

C3  – là nhiệt dung riêng của thành phần nước khôngđóng băng trong thực phẩm

2848,8(W)(kW)

8488,23600

.5,2

)250.(

186,4)

9,01.(

7,0.3500



Q 5 là nhiệt lượng lấy đi để hạ thấp nhiệt độ của thành phần chất khôtrong thực phẩm đến nhiệt độ cuối quá trình cấp đông Q5 được xác định nhưsau:

Q5 = G.(1 - ).C4.(tđb – t2) [kW]

Với

kg.K

kJ3,1

C4  - là nhiệt dung riêng của chất khô

3791,6(W)(kW)

7916,33600

.5,2

)250.(

3,1)

7,01.(

+ Thành phần nhiệt lượng lấy đi để làm lạnh nước từ nhiệt độ banđầu xuống nhiệt độ nước bắt đầu kết tinh Ql

+ Thành phần nhiệt lấy đi để làm nước đông đặc Qđ+ Thành phần nhiệt lấy đi để làm giảm nhiệt độ của nước đóngbăng đến nhiệt độ của cuối quá trình cấp đông Qđb

Như vậy, Q6 được xác định như sau:

Q6 = Ql + Qđ + Qđb [kW]

Với

Ql = Gn.Cn.(tbđ – tđb)Trong đó:

Gn = 1500 kg/mẻ – khối lượng thành phần nước châm trong một

mẻ cấp đông

kg.K

kJ186,4

Cn  - là nhiệt dung riêng của nước châm

tbđ = 150C –là nhiệt độ ban đầu của nước châm vào khuôn (lấynhiệt độ của nước đã qua làm lạnh sơ bộ)

tđb = 00C– là nhiệt độ kết tinh của nước

10465(W)(kW)

465,103600

.5,2

)015.(

186,4.1500

Q đ = L.GnTrong đó:

L =333,6 kJ/kg – là nhiệt đông đặc của nước

55600(W)(kW)

6,553600.5,2

6,333.1500

Q đb = Gn.Cnđ.(tđb – t2)Trong đó:

kg.K

kJ09,2

Cnđ  là nhiệt dung riêng của nước đá

8708(W)(kW)

708,83600

.5,2

)250.(

09,2.1500

Vkh = (290+210).70.1 + (210 +200).70.1 + 280.200.1 = 119700 (mm3) = 119,7.10-6 (m3)

 Gkh = 119,7.10-6.7230 = 0,865431 (kg)

N = 936 khay – là số khay nhập vào trong một mẻ sản phẩm

Ckh = 0,226 kJ/kgđộ – nhiệt dung riêng của thiết

t1 = 250C –nhiệt độ ban đầu của khay nhập vào

t2 = -300C – nhiệt độ khay cuối quá trình cấp đông (lấy bằng nhiệt

độ trong tủ do khuôn tiếp xúc trực tiếp với không gian tủ)

1118,76(W)(kW)

11876,13600

.5,2

)3025.(

226,0.936.865431,

V = 2(3 x 1,5 x 3,031) (m3)– là thể tích của môi trường cấp đông

và thông thường thể tích không khí chiếm 2/3 thể tích của môi trường cấp đôngnên thể tích không khí trong tủ là 2V/3

kk = 1,395 kg/m3 là khối lượng riêng trung bình của không khítrong quá trình cấp đông (và ở đây lấy khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độtâm sản phẩm cuối quá trình cấp đông là -250C)

(kg)36947,25395,1)

031,3.5,1.3.(

2.3

2V

544,03600

.5,2

)5,3165.(

36947,25.2

3 Dòng nhiệt vận hành Qvh:

Khi cấp đông có thể thực hiện châm nước một lần hoặc hai lần Châmnước một lần sẽ có ưu điểm là tiết kiệm lao động và thời gian cấp đông ngắn hơnnhưng có khuyết điểm là dễ làm xê dịch bề mặt thịt và thịt nổi lên mặt nước Cònchâm nước hai lần có ưu điểm không làm xê dịch bề mặt thịt nhưng thời gian cấpđông sẽ lâu hơn và hao tổn khối lượng nhiều hơn Với thời gian cấp đông là 2giờ

30 phút là dạng cấp đông nhanh nên chọn phương thức châm nước một lần vìvậy dòng nhiệt do vận hành khi cấp đông Qvh = 0

4 Xác định tải nhiệt cho máy nén, thiết bị và tổng hợp kết quả tính toán

a) Xác định tải nhiệt cho thiết bị và máy nén:

Tải nhiệt cho thiết bị dùng để tính toán diện tích trao đổi nhiệt cần thiết chothiết bị bay hơi Để đảm bảo được nhiệt độ trong tủ ngay trong những điều kiệnbất lợi nhất, người ta tính tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần cógiá trị cao nhất Như vậy, tải nhiệt cho thiết bị bay hơi xác định như sau:

độ cuối của quá trình cấp đông theo yêu cầu Để đảm bảo được thời gian cấpđông, người ta tính tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần có giá trịcao nhất Như vậy, tải nhiệt cho máy nén được xác định như sau:

Q0MN = Qbc + Qcđ + Qvh = 1136,64 + 217985,66 + 0 = 219122,3 (W)

Ngoài ra, tải nhiệt cho máy nén còn tính thêm nhiệt lượng do quá nhiệt đầuhút và nhiệt lượng này sẽ được cộng vào ở phần lập chu trình và tính chọn máynén

k – Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệthống lạnh Hệ số này phụ thuộc vào nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh trongdàn làm lạnh không khí.

Ta chọn k = 1,1

 Q0 = 1,1219,12230,9 = 267,816kW

Chương 5 : TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH VÀ CHỌN MÁY NÉN

I Bể đá:

Môi chất là R22

1 Nhiệt độ bay hơi t0:

t0 =tb - Δt0Trong đó:

tb = -100C: Nhiệt độ buồng lạnh (vì nhiệt độ đông đặc của nước đá

tw2: Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng

Δtk = 50C: Hiệu nhiệt độ ngưng tụ theo yêu cầu

Với:

tw2 = tw1 + ΔtnTrong đó:

Ở Tây Ninh nhiệt độ trung bình vào mùa hè là 37,70C và độ

ẩm là 74% Từ đó ta dựa vào đồ thị I – d ta tra được nhiệt độ bầu ướt là 32,50C

` tw1 = 32,5 + 3 = 35,50C: Nhiệt độ nước vào bình ngưng

Δtn = 2÷60C, chọn là 50C

tw2 = 35,5 + 5 = 40,50CVậy nhiệt độ ngưng tụ là:

4715,17