Diện tích xây dựng

Fxd = , m2 [2, 34] (3.4) + Fxd - diện tích xây dựng, m2 ;

+ ΒF - hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa, tính cả đường đi và các diện tích giữa các lô hàng, giữa lô hàng và cột, tường, các diện tích lắp đặt thiết bị như dàn bay hơi, quạt. βF phụ thuộc diện tích buồng và lấy theo Bảng 3.1. [2-34]

Bảng 3. 1: Hệ số sử dụng diện tích theo buồng lạnh

Diện tích buồng (m2) < 20 Từ 20 100 Từ 100 0,5 0,6 0,7 0,75 0,8  3.3.5 Số lượng phòng lạnh (3-5) Diện tích phòng lạnh quy chuẩn tính theo hàng cột quy chuẩn cách nhau 6m nên f cơ sở là 144m2 . Vậy số phòng lạnh là:



 Trong đó: f – là diện tích phòng lạnh tiêu chuẩn qua các hàng cột kho (m2 ).

2400, 3000,3600, 4500, 4800, 6000. Ta chọn chiều dài theo tiêu chuẩn của panel là 3m. Chiều rộng panel là 3m. Vậy ta cần phải xây dựng một kho lạnh có kích thước 2 x12000x12000x3000 để đáp ứng chứa đủ 100 tấn chuối theo yêu cầu. (Chiều cao chất tải là 1,65m, còn lại là khoảng cách để không khí lưu thông và bố trí thiết bị.)

3.3.6 Bố trí mặt bằng kho lạnh

 Chọn bao bì là thùng carton có kích thước như sau: Dài x rộng x cao = 0,5m x 0,3m x 0,3m

 Số lượng thùng carton có trong mỗi kho là: 7143/2 = 3572 (thùng) .Cứ mỗi pallet sẽ xếp được 30 thùng, vậy số pallet cần thiết cho 1 kho là: 3572/30 = 120 cái.  Ta sắp xếp kho lạnh như sau:

Ta xếp 3572 thùng trên 120 pallet có kích thước mỗi pallet là 1000x1000x150, mỗi pallet chứa 30 thùng

Theo chiều dài thì ta sắp 5 pallet đầu liên tiếp nhau khoảng cách giữa các pallet là 50mm, pallet thứ 5 cách pallet thứ 6 1.4 m để chừa lối đi, từ pallet 6 đến pallet 10 sắp như 5 pallet đầu ,pallet đầu và cuối cách tường 100mm

Theo chiều rộng, ta sắp 10 pallet liên tiếp nhau khoảng cách giữa các pallet là 50mm khoảng từ tường tới pallet đầu 100mm; khoảng cách từ pallet 10 tới tường là 1.45m để chừa ra khoảng không đường đi và bốc xếp hàng.

Với kích thước 2 phòng lạnh : 12mx12m đủ điều kiện chứa 7143 thùng carton chứa 100 tấn cam.

 Thiết kế kết cấu kho lạnh:  Tường bao:

Được lắp bởi các tấm panel có kích thước 3000 x 1200 (mm).

Ta có diện tích tường bao mỗi phòng: 2 x 3 x 12 + 2 x 3 x 12 = 144. Vậy số tấm panel cần lót tường là 144/ (3 x 1,2) = 40 tấm. Vì có 2 phòng nên cần: 40 x 2 = 80 tấm panel. Thiết kế cửa có kích thước 3000 x 3000 (mm).

Gắn các van thông áp ở 4 góc.

 Trần: Được lắp bởi các tấm panel có kích thước 3000 x 1200 (mm). Số tấm panel lót trần 1 phòng là: 12 x 12/ (3 x 1,2) = 40. Vậy có 2 phòng lạnh nên có 2 x 40 = 80 tấm panel lót trần.

 Nền: Được lắp bởi các tấm panel có kích thước 3000 x 1200 (mm). Tương tự lót trần ta có 40 tấm panel lót mỗi phòng và 80 tấm panel lót kho lạnh.

Phía trên và dưới tấm panel sẽ được trải thêm các lớp giấy dầu chống thấm. Dưới tấm panel được xây các lớp gạch thẻ cao 0,2m.

Dưới cùng là lớp bê tông đá dày 0,1m. Trong đó được lắp đặt các ống trụ đường kính 100mm, ống sẽ đi theo hình zic zac, 2 đầu ống được đưa lên khỏi nền để gió lưu thông. Khi đó nền sẽ được đảm bảo được thông thoáng không bị nhiễm ẩm.

Hình 3. 7: Mặt bằng bố trí kho lạnh

3.3.7 Tính toán cách nhiệt kho lạnh3.3.7.1 Xác định chiều dày cách nhiệt 3.3.7.1 Xác định chiều dày cách nhiệt

Bảng 3.2 giới thiệu độ dày panel tiêu chuẩn, hệ số truyền nhiệt và lĩnh vực ứng dụng của kho lạnh [2, 100]:

Bảng 3. 2 : Độ dày panel, hệ số k và lĩnh vực ứng dụng của kho lạnh

mm W/m2K

1 50 0,43 Điều hòa không khí ở các khu vực công

nghiệp, nhiệt độ trong phòng 20⁰C

2 75 0,3 Kho lạnh nhiệt độ dương 0 đến 5⁰C Vách

ngăn kho lạnh -18⁰C

3 100 0,22 Kho lạnh -18⁰C Vách ngăn kho lạnh -25⁰C

4 125 0,18 Kho lạnh -20⁰C đến -25⁰C Vách ngăn kho lạnh -35⁰C

5 150 0,15 Kho lạnh -25⁰C đến -30⁰C Vách ngăn kho lạnh -40⁰C

6 175 0,13 Kho lạnh (phân phối) đến -35⁰C

7 200 0,11 Kho lạnh đông sâu đến -60⁰C

Dựa vào Bảng 3.2 và các thông số bảo quản Cam, ta chọn chiều dày lớp cách nhiệt của kho lạnh là 75 mm, hệ số truyền nhiệt k = 0,3 W/m2K.

3.3.7.2 Tính kiểm tra đọng sương trên bề mặt ngoài vách cách nhiệt

- Theo Mục 3.1 :

+ Nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại Vĩnh Long là t1 = 38⁰C + Độ ẩm là 85%. Tra đồ thị t-d, tra được tS = 30⁰C.

Nhiệt độ buồng lạnh t2 = 10⁰C, α1 tra theo Bảng 3.7 [2, 86] là 23,3 W/m2K. Ta tính được hệ số truyền nhiệt động sương

ks = 0,95.α1. , W/m2K [2-tr.87] (3.6) Khi tính kiểm tra, điều kiện để vách ngoài không đọng sương sẽ là:

k ≤ ks

ks = kmax - hệ số truyền nhiệt lớn nhất cho phép để tường ngoài không bị đọng sương. ks = 0,95.23,3. = 6,32 W/m2K

3.3.7.3. Tính kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt

Điều kiện để ẩm không đọng lại làm ướt sũng cơ cấu cách nhiệt là áp suất riêng phần hơi nước thực tế luôn luôn phải nhỏ hơn phần áp suất bão hòa hơi nước ở mọi điểm trong cơ cấu cách nhiệt:

px < phmax (3-7)

Đối với kho lạnh lắp ghép, cấu trúc cách ẩm là lớp tôn bọc cách nhiệt (tôn mạ màu). Tôn là vật liệu có hệ số dẫn ẩm nhỏ, gần như bằng không nên việc cách ẩm đối với kho lạnh lắp ghép là rất an toàn.

3.4 Tính toán phụ tải nhiệt cho kho lạnh

Tính toán nhiệt kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài xâm nhập vào kho lạnh. Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó lại môi trường bên ngoài, đảm bảo cho sự ổn định giữa trong buồng lạnh và không khí bên ngoài.

Nói tóm lại, tính toán phụ tải nhiệt kho lạnh chính là để xác định năng suất lạnh của máy cần lắp đặt.

Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh bao gồm: [2, 104]

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 (3-8)

 Trong đó:

+ Q1: dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh.

+ Q2: dòng nhiệt do sản phẩm sinh 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 nguồn khác nhau khi vận hành kho.

+ Q5: dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp.

 Q1 phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh nó, thay đổi từng giờ, từng ngày và từng tháng trong năm, mùa trong năm.

 Q2 phụ thuộc vào thời vụ;

 Q3 phụ thuộc vào loại hàng bảo quản;

 Q4 phụ thuộc vào quy trình công nghệ chế biến, bảo quản hàng

 Q5 phụ thuộc vào những biến đổi sinh hoá của từng sản phẩm, “hô hấp”.

3.4.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1

Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che được xác định theo biểu thức: [2, 105]

Q1 = Q11 + Q12 (3-9)

 Trong đó:

+ Q11: Tải nhiệt qua tường bao, trần và nền kho do chênh lệch nhiệt độ. + Q12: Tải nhiệt do bức xạ mặt trời.

3.4.1.1 Tải nhiệt qua tường bao, trần và nền

Q11 được xác định từ biểu thức (3-2):

(3-10) : Dòng nhiệt qua tường và trần panel do chênh lệch nhiệt độ

: Dòng nhiệt qua nền do chênh lệch nhiệt độ

 Dòng nhiệt qua tường và trần panel do chênh lệch nhiệt độ:

(3-11)

kt - hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo chiều dày cách nhiệt thực, kt = 0,3 W/m2 .

t1 : Nhiệt độ bên ngoài môi trường (°C)

t2 : Nhiệt độ trong buồng lạnh (℃)

 Dòng nhiệt qua nền do chênh lệch nhiệt độ: Nền không sưởi nên áp dụng công thức [2,107]:

(3-12)  Trong đó:

+ m - Hệ số tính đến sự gia tăng tương đối trở nhiệt của nền khi có lớp cách nhiệt ( do không có lớp cách nhiệt nên m = 1)

+ Hệ số truyền nhiệt qui ước kq lấy theo từng vùng là:

 Vùng rộng 2 m dọc theo chu vi tường bao: kq = 0,47, FN = 4.(12+12) = 96 m2 → Q11′ = 0,47. 96. (38 − 10) = 1263,36 W

 Vùng rộng 2 m tiếp theo về phía tâm buồng:kq = 0,23, FN = 48 m2 → Q11′′ = 0,23. 48. (38 − 10) = 309,12 W

 Vùng còn lại ở giữa buồng lạnh: kq = 0,12, FN = 16 m2 → Q11′′′ = 0,12. 16. (38 − 10) = 53,76 W

 = 1263,36 + 309,12 + 53,76 = 1626,24 W  Vậy dòng nhiệt do chênh lệch nhiệt độ

Q11 = = + 1626,24 = 4045,44 W

3.4.1.2 Dòng nhiệt qua tường bao và trần do bức xạ mặt trời

Q12 = kt . F .∆tbx (3-13)  Trong đó:

kt - hệ số truyền nhiệt thực của vách ngoài.

F - diện tích nhận bức xạ trực tiếp của mặt trời, m2 .

∆tbx - hiệu nhiệt độ dư, đặc trưng ảnh hưởng của bức xạ mặt trời vào mùa hè, ℃. Do kho được đặt dưới mái che không bị ảnh hưởng nhiều của bức xạ mặt trời, nên: Q12 = 0 W

 Vậy: Q1 = Q11 + Q12 = 4045,44 + 0 = 4045,44 W = 4,04kW

3.4.2 Xác định dòng nhiệt do sản phẩm sinh ra Q2

Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra được xác định theo biểu thức: [2, 105]

Q2 = Q21+ Q22 (3-14)

Trong đó:

Q21: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra. Q22: dòng nhiệt từ bao bì.

3.4.2.1 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra

Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra được xác định như sau [2, 111]:

(3-15)  Trong đó :

+ Vì hoa quả có tính thời vụ do vậy khối lượng hàng nhập vào kho lạnh trong 1 ngày đêm được tính theo biểu thức [2, 111]:

(3-16) Trong đó:

M: Lượng hàng nhập vào buồng bảo quản lạnh trong 1 ngày đêm, t/24h.

120: số ngày kho lạnh nhập hàng trong 1 năm. B: hệ số quay vòng hàng, B = 8 ÷10, (chọn B = 8)



+ h1 - entanpy của chuối đưa từ nơi khác đến ứng với t = 38℃ Dựa vào bảng [2,110], ta tra được : h1 = 413,8 KJ/kg

+ h2 - entanpy của chuối ở chế độ bảo quản ứng với t = 12℃ Dựa vào bảng [2, 110], ta tra được : h2 = 317,0 KJ/kg

+ 1000 / (24.3600): Hệ số chuyển đổi từ t/ngày đêm ra đơn vị kg/s 

3.4.2.2 Dòng nhiệt do bao bì toả ra

- Dòng nhiệt do bao bì toả ra được xác định qua biểu thức, [2,113]:

(3.17)

 Trong đó:

+ Mb: khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm, t/24h ,

Khối lượng bao bì chiếm tới 10 ÷ 30% khối lượng hàng, đặc biệt bao bì thủy tinh chiếm tới 100%. Bao bì gỗ chiếm 20% khối lượng hoa quả (cứ 100kg hoa quả cần 20 kg bao bì gỗ).

Chọn Mb = 20% khối lượng hàng cho bao bì là thùng carton. Ta có: Mb = 20%M = 0,2.13,4 = 2,68 (tấn/ngày)

+ Cb: Nhiệt dung riêng của bao bì

Bảng 3. 3 Nhiệt dung riêng của bao bì

37 Loại bao bì Cb , kj/kgK Bao bì gỗ Bìa cactong Kim loại 2,5 1,46 0,45

Ở đây ta chọn sử dụng bao bì là bìa cactông: Cb = 1,46 kJ/kgK

+ t1, t2: Nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh của bao bì : t1 = 38℃, t2 = 12℃

  Vậy tổng lượng nhiệt do sản phẩm toả ra là:

Q2 = Q21 + Q22 = 15,01 + 1,18 = 16,2 (kW)

3.4.3 Dòng nhiệt do thông gió Q3

Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh chỉ tính toán cho các buồng đặc biệt bảo quản rau quả và các sản phẩm hô hấp. Dòng nhiệt chủ yếu do thông gió không khí nóng từ bên ngoài đưa vào buồng lạnh thay thế không khí lạnh trong buồng để đảm bảo sự hô hấp của các sản phẩm.

Dòng nhiệt Q3 được xác định qua biểu thức [2, 114]:

Q3 = Mk. (h1 – h2) (3-18)

 Trong đó:

+ Mk - Lưu lượng không khí của quạt thông gió, m3/s

Lưu lượng quạt thông gió có thể xác định theo biểu thức [2,114]:

 Trong đó:

V: thể tích buồng bảo quản cần thông gió, m3 .

Ta có :V = a.b.h = 12.12.3 = 432 m3

a: bội số tuần hoàn hay số lần thay đổi không khí trong 1 ngày đêm, a = 4 lần/24h. ρk: khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí trong

Ở 10℃, φ = 85 % tra bảng không khí ẩm thì ta được : k = 1,24 ��/�3  kg/s

+ h1, h2 - Entanpi của không khí ở ngoài và ở trong buồng, kJ/kg

Nhiệt độ không khí ở bên ngoài Vĩnh Long là 38℃, φ =85% tra đồ thị t-d ta được h1=116,5 kJ/kg không khí ẩm.

Nhiệt độ trong buồng lạnh là 10℃, φ = 85 % tra đồ thị t-d ta được h2 = 30,8 kJ/kg không khí ẩm

 Vậy tổng lượng nhiệt do thông gió :

Q3 = 2.48 .10-2 . (116,5 – 30,8) = 2,13 kW

3.4.4 Dòng nhiệt do vận hành kho Q4

Dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau được tính bằng biểu thức, [2, 115] :

Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 (3-20)

 Trong đó:

+ Q41: dòng nhiệt do chiếu sáng.

+ Q42: dòng nhiệt do người vận hành tỏa ra. + Q43: dòng nhiệt động cơ điện tỏa ra. + Q44: dòng nhiệt tổn thất do mở cửa.

3.4.4.1 Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng Q41

Q41 = A.F (W) (3-21)

 Trong đó :

+ F: diện tích buồng, m2.

+ A: nhiệt lượng chiếu sáng 1m2 diện tích buồng hay diện tích nền, W/m2 . Đối với buồng bảo quản A = 1,2 W/m2 , đối với buồng chế biến A = 4,5 W/m2 .

Ta có : Theo đề tài là buồng bảo quản ta chọn A = 1,2 W/m2, Với diện tích buồng F = 144 m2

 Q41 = A. F = 1,2 . 144 = 172,8 W

3.4.4.2 Dòng nhiệt do người tỏa ra Q42

Q42 = 350. n ,(W) (3-22)

 Trong đó:

+ n - số người làm việc trong phòng lạnh , Vì buồng lạnh là 144m2 nhỏ hơn 200m2 dựa vào [2,116] ta chọn n = 3 người

+ 350 - nhiệt lượng do 1 người thải ra khi làm công việc nặng nhọc, 350W/người  Q42 = 350.3 = 1050 (W)

3.4.4.3 Dòng nhiệt do các động cơ điện Q43

Q43 = 1000N (3-23)

 Trong đó:

+ N: công suất của động cơ điện, kW

Công suất của động cơ điện có thể lấy giá trị định hướng cho buồng bảo quản lạnh là N=1÷4 kW (buồng có diện tích nhỏ thì lấy giá trị nhỏ, buồng có diện tích lớn thì lấy giá trị lớn), [2, 116]. Ta lấy giá trị định hướng sau:

 Buồng bảo quản lạnh: 1÷4 kW.  Buồng gia lạnh: 3÷8 kW.  Buồng kết đông: 8÷16 kW.

Ta chọn N = 4 kW

 Q43 = 4.1000 = 4000 kW

 Trong đó:

+ F: diện tích buồng lạnh, m2 với diện tích F =144 m2

+ B: dòng nhiệt riêng khi mở cửa, B (ở chiều cao 3m) = 14,2 W/m2 [2, 117]  Q44 = 14,2. 144 = 2044,8 (W)

 Vậy dòng nhiệt vận hành Q4:

Q4 = 172,8 + 1050 + 4000 + 2044,8 = 7267,6 W = 7,27kW

3.4.5 Xác định dòng nhiệt khi sản phẩm hô hấp Q5

Dòng nhiệt tỏa ra do sự hô hấp của rau quả, [2, 118] :

Q5 = E.(0,1.qn + 0,9.qbq) (3-25)

 Trong đó :

+ E: dung tích kho lạnh E = 100 tấn /kho

+ qn: dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi đưa vào kho với t = 38℃

Ta có: qn = 135 (W/t), [2, 118] .

+qqh: dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi sản phẩm hô hấp ở chế độ bảo quản; Với t = 10℃

Ta có: qbq = 72 (W/t), [2,118]

 Q5 = 100.(0,1.135+ 0,9.72) = 7830 (W) = 7,83 kW

3.5. Xác định phụ tải nhiệt cho thiết bị và máy nén 3.5.1. Phụ tải nhiệt thiết bị