2.10.2.1. Dòng nhiệt qua kết cấu bao che
- Dòng nhiệt qua kết cấu bao che là tổng các dòng điện tổn thất qua tường bao trần và nền do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và môi trường bên trong kho lạnh cộng với dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần.
Dòng nhiệt được xác định bởi công thức: = ,W. Trong đó:
- : Dòng nhiệt qua tường bao trần và nền do chênh lệch nhiệt độ.
- : Dòng nhiệt qua tường, bao trần do ảnh hưởng bức xạ mặt trời.
Kho lạnh được thiết kế vách và trần đều có tường bao và mái che nên bỏ qua dòng nhiệt qua tường và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời,= 0.
Dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ được xác định bởi biểu thức:
= × F(), W. Trong đó:
- : Hệ số truyền nhiệt thực tế của kết cấu bao che các định chiều dài cách nhiệt thực.
- F: Diện tích bề mặt kết cấu bao che.
- : Nhiệt độ môi trường bên ngoài kho, oC.
- : Nhiệt độ không khí bên trong kho, oC. Chiều dài kho = 30 m.
Chiều rộng kho = 15 + 2 × 0,125 = 15,25 m. Chiều cao H = 3,6 + 0,125 = 3,725 m.
Bảng 2.2: Bảng tổng hợp nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che
Bao che
( )
F
) (oC) (W)
Vách phía đông 0,198 56,8 48 539,8
Vách phía tây 0,198 56,8 48 539,8
Vách phía nam 0,198 111,75 48 1062 Vách phía bắc 0,198 111,75 48 1062
Trần 0,198 457,5 52 4529,2
Nền 0,198 457,5 48 4348
Tổng 12080,8
Do kho lạnh được đặt trong xưởng chế biến có tường bao xung quanh và có mái che nên nhiệt độ không khí xung quanh kho lạnh sẽ lấy bằng nhiệt độ khu thành phẩm, = 26 oC. Chỉ trần kho lạnh có nhiệt độ cao hơn ta lấy nhiệt độ 32 oC.
Vậy dòng nhiệt xâm nhập qua kho qua kết cấu bao che là = 12080,8 W.
,W Trong đó:
: Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra, W : Dòng nhiệt do bào bì tỏa ra, W.
a. Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra:
Được xác định theo công thức:
= M () W. Trong đó:
M: Công suất buồng lạnh hay khối lượng hàng nhập vào kho bảo quản trong một ngày đêm, tấn/ngày đêm. Tại nhà máy chế biến rau quả, huyên Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ An lượng hàng nhập kho vào bảo quản trong một ngày đêm là M = 12,5 tấn/ngày đêm. : Enthanphy của sản phẩm vào kho và của sản phẩm ở nhiệt độ bảo quản, J/kg. Với sản phẩm Dứa cô đặc đông lạnh thì = 6700 J/kg [TL1,81].
Với kho bảo quản lạnh đông, các sản phẩm khi đưa vào bảo quản được cấp đông ở nhiệt độ bảo quản. Tuy nhiên trong quá trình xử lí đóng gói, vận chuyện nhiệt độ được tăng lên ít nhiều nên đối với sản phảm bảo quản đông thì nhiệt độ vào là = -18.
Thay số ta có = 12,5 × 6700 = 969,3 W.
b. Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra :
Được xác định bởi công thức
= = 1,25 ×450× (26+32) = 312,5W. Trong đó:
: Khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm trong một ngày đêm, tấn/ngày đêm. Ta lấy = 10 %. M =1,25 tấn/ngày đêm.
: Nhiệt dung riêng của bao bì J/kgK, với bao bì là thùng phi kim loại thì = 450 J/kgK.
: Nhiệt độ bao bì trước và sau khi làm lạnh bao bì, .
Ta lấy nhiệt độ bao bì trước và sau khi đưa vào làm lạnh bằng nhiệt độ khu thành phẩm = 26.
Vậy = + = 312,5 + 969,3 = 1281,8 W.
Các dòng nhiệt do vận hành bao gồm các dòng nhiệt do đèn chiếu sáng , do người làm trong buồng , do các động cơ điện , do mở cửa kho lạnh và do dòng nhiệt do xả băng dàn lạnh .
= , W.
a. Dòng nhiệt do điện chiếu sáng :
Được xác định theo công thức.
= A × F = 450 × 1,2 = 540, W. Trong đó:
A: Nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1 buồng hay nền, với buồng bảo quản đông, A = 1,2 W/.
F: Diện tích của buồng, .
b. Dòng nhiệt do người trong buồng tỏa ra khi làm việc :
Được xác định bởi công thức:
= 350 × n = 350 × 5 = 1750 W. Trong đó:
350: Nhiệt lượng do một người tỏa ra khi làm công việc nặng nhọc 350 W/người. n: Số người làm việc trong buồng. Nó phụ thuộc vào công nghệ gia công, chế biến, vận chuyển.
c. Dòng nhiệt do đông cơ điện tỏa ra :
Được xác định bởi công thức:
= N × 1000 = 12 × 1,5 × 1000 = 18000 W.
Động cơ điện làm việc trong kho là đông cơ của quạt dàn lạnh, tôi chọn 3 dàn lạnh của hãng Gunter, mỗi dàn lạnh bao gồm quạt có động cơ 1,5 kW.
d. Dòng nhiệt do mở của kho lạnh :
Được xác định theo công thức:
Trong đó:
F: Diện tích kho lạnh, m2.
B: Dòng nhiệt dung riêng khi mở cửa, W/m2
Dòng nhiệt khi mở của phụ thuộc vào diện tích buồng lạnh và chiều cao buồng. Với chiều cao buồng 6m lấy theo bảng sau:
Bảng 2.3:Dòng nhiệt riêng khi mở của theo chiều cao của buồng là 6 m và diện tích buồng lạnh [TL1, 87].
Tên buồng B, W/m2
< 50 m2 50150 m2 >150 m2
Bảo quản đông 22 12 8
Với chiều cao h = 3,6, diện tích > 150 m2. Sử dụng phương pháp nội suy ta có B = 4,8W/m2.
e. Dòng nhiệt do xả băng dàn lạnh
Sau khi xả băng, nhiệt độ kho lạnh tăng lên đáng kể điều đó chứng tỏ một phần nhiệt lượng dùng để xả băng đã trao đổi nhiệt với không khí và các thiết bị khác trong phòng. Dùng nhiệt xả băng đại bộ phận làm tan băng trong dàn lạnh và được đưa ra ngoài cùng với nước đá tan, một phần truyền cho không khí và các thiết bị trong kho lạnh gây nên tổn thất.
Để xác định dòng nhiệt do xả băng dàn lạnh ta xác định theo mức độ tăng nhiệt độ không khí trong phòng sau khi xả băng. Mức độ tăng nhiệt của phòng phụ thuộc vào dung tích kho lạnh. Thông thường nhiệt độ không khí sau khi tăng (47 oC). Dung tích càng lớn thì độ tăng nhiệt độ cảng nhỏ và ngược lại. Dòng nhiệt do xả băng dàn lạnh được xác định theo công thức:
= n = 3× = 175,1W. Trong đó:
n: Là số lần xả băng trong một ngày đêm, chọn n = 3 = khối lượng riêng của không khí, = 1,2 kg/m3. V: Thể tích kho lạnh, m3.
Nhiệt dung riêng của không khí, = 1009 J/kgK.
: Độ tăng nhiệt độ không khí kho lạnh sau khi xả băng dàn lạnh (lấy theo kinh nghiệm), lấy = 5 oC.
Bảng 2.4:Tính toán tổn thất nhiệt do vận hành
, W , W
540 1750 18000 2160 175 22625
Bảng 2.5: Tổng hợp các kết quả tính toán nhiệt tải kho lạnh
, , W Q,
12080,8 1281,8 22625 35987,6