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 phân áp suất bão hòa hơi nước ở mọi điểm trong cơ cấu cách nhiệt.
+ Cấu trúc cách ẩm của kho.
Cấu trúc cách ẩm của kho đóng vai trị quan trọng đối với kho lạnh. Nó có nhiệm vụ ngăn chặn dịng ẩm xâm nhập từ bên ngồi mơi trường vào trong kho lạnh qua kết cấu bao che. Nếu không tiến hành cách ẩm cho cấu trúc bao che thì dịng ẩm từ mơi trường bên ngoài sẽ xâm nhập vào cấu trúc cách nhiệt theo sự chênh lệch nhiệt độ , nó làm cho hàm ẩm trong cấu trúc cách nhiệt tăng lên dẫn đến hệ số dẫn nhiệt của cấu trúc cách nhiệt tăng và hệ số truyền nhiệt của cấu trúc bao che tăng lên, thậm trí khơng cịn khả năng cách nhiệt đó là điều chúng ta không mong muốn. Đối với kho lạnh lắp ghép cấu trúc cách ẩm là lớp tôn bọc cách nhiệt, tôn là loại vật liệu có hệ số dẫn ẩm nhỏ gần như bằng khơng, do đó việc cách ẩm đối với kho lạnh lắp ghép là rất an toàn.
3.4 Cách nhiệt đường ống.
Trong hệ thống các đường ống cách nhiệt chủ yếu là đường ống có nhiệt độ thấp như đường ống hút về máy nén hạ áp và máy nén cao áp, bình tách lỏng. Vật liệu dùng để cách nhiệt đường ống là superlong, cách ẩm thì ta sử dụng tơn mỏng bọc ở ngồi cùng.
Với mỗi loại đường ống khác nhau thì chiều dầy lớp cách nhiệt cũng khác nhau, nó phụ thuộc vào nhiệt độ môi chất trong mỗi ống và phụ thuộc vào đường kính của ống.
1 2 3
3.5 Xác định thơng số cơ bản của kho lạnh 3.5.1Dung tích kho lạnh.
Dung tích kho lạnh được xác định theo biểu thức: E = V.gv [1]. Trong đó:
- E: là dung tích kho lạnh, (t).
- V: là thể tích kho lạnh, (m3). V = D x R x H = 32 x 16 x 9,5 = 4864 m3.
- gv: là định mức chất tải thể tích, (t/m3 ).
Buồng được thiết kế với mặt hàng là chè nên ta chọn: gv = 0,6 t/m3 (Bảng 2- 3 [ 1]).
Vậy E = 4864.0,6 = 2918,4 t.
3.5.2 Diện tích chất tải.
Diện tích chất tải được xác định qua thể tích buồng lạnh và chiều cao chất tải:
Trong đó:
- F : là diện tích chất tải hoặc diện tích hàng chiếm trực tiếp, (m2). - V : là thể tích kho lạnh, (m3). V = 4864 m3.
- h : chiều cao chất tải, (m).
Chiều cao chất tải là chiều cao lô hàng chất trong kho, chiều cao này phụ thuộc vào bao bì đựng hàng, phương tiện bốc xếp. Chiều cao h có thể tính bằng chiều cao buồng lạnh trừ đi phần lắp đặt dàn lạnh treo trần và khoảng không gian cần thiết để chất hàng và dỡ hàng. Chiều cao chất tải phụ thuộc vào chiều cao thực tế h1 của kho. Chiều cao h1 được xác định bằng chiều cao
phủ bì của kho lạnh trừ đi hai lần chiều dầy cách nhiệt của trần và nền kho lạnh:
h1 = H - 2δ, (m).
+ Chiều cao phủ bì H = 9,5 (m) là chiều cao lớn nhất của tấm panel. Chiều dầy cách nhiệt : δ = 125 mm. ( Tính ở mục 3.1 )
Vậy diện tích chất tải là: h1 = 9,5 - 2.0,125 = 9,25 m
Chiều cao chất tải thực h của kho bằng chiều cao phủ bì trừ đi khoảng hở phía trần để lưu thơng khơng khí chọn là 0,5 (m) và phía dưới nền lát tấm panel là: 0,1 (m).
Suy ra: h = 9,25 - ( 0,1 + 0,5 ) = 8,65 m.
m2.
3.5.3 Tải trọng của nền và của trần.
Được tính theo định mức chất tải và chiều cao chất tải của nền và giá treo hoặc móc treo của trần: gf = gv.h [1]
- gf: là định mức chất tải theo diện tích, (t/m2) Ta có: gf = 0,6.8,65 = 5,19 t/m2.
CHƯƠNG 4 : TÍNH TẢI NHIỆT CHO KHO LẠNH4.1 Tính tốn nhiệt tải kho lạnh. 4.1 Tính tốn nhiệt tải kho lạnh.
Việc tính tốn nhiệt tải kho lạnh là tính tốn các dịng nhiệt từ môi trường xâm nhập vào kho lạnh. Đây chính là dịng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ cơng suất để thải nó trở lại mơi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và khơng khí bên ngồi.
Mục đích cuối cùng của việc tính tốn nhiệt tải kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy lạnh cần lắp đặt. Nhiệt tải Q của kho lạnh sẽ được tính theo cơng thức sau: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5, W.
Trong đó:
Q1 – dịng nhiệt đi qua kết cấu bao che của kho lạnh.
Q2 – dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra trong quá trình xử lý lạnh. Q3 – dịng nhiệt từ khơng khí bên ngồi do thơng gió buồng lạnh
Q4 – dịng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh. Q5 – dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hơ hấp
4.1.1Dịng nhiệt qua kết cấu bao che Q1.
Dòng nhiệt qua kết cấu bao che là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua tường bao, trần và nền do sự chênh lệch nhiệt độ giữa mơi trường bên ngồi và bên trong kho lạnh cộng với dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần.
Dòng nhiệt Q1 được xác định theo công thức: Q1 = Q11 + Q12, (W) [2] Trong đó:
Q12 – dịng nhiệt qua tường bao và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời. Kho lạnh được thiết kế vách và trần kho đều có tường bao và mái che nên bỏ qua dòng nhiệt qua tường và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời, Q12 = 0.
Dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ được xác định theo biểu thức: Q11 = Kt.F. (t1 – t2), W
Trong đó:
Kt - hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo chiều dài cách nhiệt thực.
F - diện tích bề mặt kết cấu bao che.
t1 - nhiệt độ môi trường bên ngoài, 0C. t1 = 37,5oC. t2 - nhiệt độ khơng khí trong kho, 0C. t2 = 50C.
Kích thước của kho như sau : + Chiều dài kho : L1 = 32 m. + Chiều rộng kho : L2 = 16 m.
Bảng 4.5: Bảng tổng hợp dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che
Bao che Vách phía đơng Vách phía tây Vách phía nam Vách phía bắc Trần Nền
Tổng Q11 22651,2
Vậy dịng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che là Q1 = Q11 = 22651,2 W.
4.1.2Dịng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra Q2
Dịng nhiệt do bao bì và sản phẩm tạo ra xác định theo cơng thức: Q2 = Q21 + Q22, W.
Trong đó:
- Q21 – dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra, (W).
- Q22 – dịng nhiệt do bao bì tỏa ra, (W).
1. Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra Q21 .
Được xác định theo cơng thức:
, W ( Ct [l] ). Trong đó:
- M – công suất buồng gia lạnh hay khối lượng hàng nhập vào kho bảo quản trong một ngày đêm, tấn/ngày đêm. Tại Phú Thọ khối lượng hàng nhập vào kho bảo quản trong một ngày đêm là M = 30%.E = 875,52 tấn/ngày đêm.
- Nhiệt dung riêng C của sản phẩm lấy theo bảng 4.4 [1]: chọn C = 3000 J/kgK.
- Mb : Khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm, tấn/ngày đêm. Khối lượng bao bì Mb = 10%.M = 87,552 tấn/ngày đêm.
- Cb: nhiệt dung riêng của bao bì,J/kgK, với bao bì là bìa cactong thì Cb = 1460 J/kgK.
Vì sản phẩm đã qua chế biến nên nhiệt độ của sản phẩm lúc đầu vào t1: chọn t1 = 6oC ( 5 ÷ 8 oC ) và sau khi ra khỏi buồng lạnh là t2 = 5oC.
2. Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra Q22.
Được xác định theo biểu thức:
W. Trong đó:
- Mb: khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm trong một ngày đêm, tấn/ngàyđêm. Mb = 87,552 tấn/ngày đêm.
- Cb: nhiệt dung riêng của bao bì,J/kgK, với bao bì là bìa cactong thì Cb = 1460 J/kgK.
- t1,t2: nhiệt độ bao bì trước và sau khi làm lạnh bao bì, 0C.
Ta lấy nhiệt độ bao bì trước khi đưa vào kho bằng với nhiệt độ của sản phẩm vì sản phẩm được bao gói được đưa từ nơi sản xuất đến kho để bảo quản, t1 = 60C.
Vậy Q2 = Q21 + Q22 = 31950,87 + 1479,46 = 33430,33 W.
4.1.3Dịng nhiệt từ khơng khí bên ngồi do thơng gió buồng lạnh Q3
Q3 = 0 do kho bảo quản sản phẩm chè khơng thơng gió buồng lạnh.
4.1.4Dịng nhiệt tỏa ra khi vận hành Q4.
Các dòng nhiệt do vận hành bao gồm các dòng nhiệt do đèn chiếu sáng Q41, do người làm việc trong buồng Q42, do các động cơ điện Q43, do mở cửa
kho lạnh Q44 : Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 , W
1. Dòng nhiệt do chiếu sáng Q41.
Được xác định theo biểu thức: Q41 = A.F = 1,2.512 = 614,4 W Trong đó:
- A: nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1 m2 buồng hay nền, với buồng bảo quản đông A = 1,2 W/m2.
- F: diện tích của buồng, m2.
2. Dịng nhiệt do người trong buồng làm việc tỏa ra Q42 .
Được xác định theo biểu thức: Q42 = 350.n = 350.4 = 1400 W Trong đó:
- nhiệt lượng do một người tỏa ra trong khi làm công việc nặng nhọc là
350 W/người.
- n: số người làm việc trong buồng. Nó phụ thuộc vào cơng nghệ gia công, chế biến, vận chuyển, bốc xếp. Kho được thiết kế với phương thức bốc dỡ thủ công, ta chọn số người làm việc trong kho là: n = 4 người.
3. Dòng nhiệt do động cơ điện tỏa ra Q43.
Được xác định theo biểu thức: Q43 = N.1000 = 2.8.1000 = 16000 W.
Động cơ điện làm việc trong kho là động cơ của 8 quạt dàn lạnh, ta chọn 8 dàn lạnh hãng Guntner, giả sử động cơ của mỗi quạt là 2 kW.
4. Dòng nhiệt do mở cửa kho lạnh Q44.
Được xác định theo biểu thức: Q44 = B.F = 12.512 = 6144 W. Trong đó: - F: diện tích của kho lạnh, m2.
- B: dịng nhiệt dung riêng khi mở cửa, W/m2.
Dòng nhiệt khi mở cửa phụ thuộc vào diện tích buồng và chiều cao buồng. Dựa vào bảng 4-5 [1] .Dòng nhiệt riêng khi mở cửa theo chiều cao của buồng với chiều cao buồng h = 9,5 m, diện tích 512 m2. ta có B = 12 W/m2.
Bảng 4.6: Tính tốn dịng nhiệt tổn thất do vận hành Q41, W Q42, W Q43, W Q44, W Q4, W
614,4 140 0
16000 6144 24158,4
4.1.5Dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp Q5
Q5 = 0 ( chỉ có ở kho lạnh bảo quản rau quả ).
Bảng 4.7: Tổng hợp các kết quả tính tốn nhiệt tải kho lạnh
Q1, W
22651,2
4.1.6Xác định phụ tải nhiệt của thiết bị và máy nén Phụ tải nhiệt của thiết bị:
Phụ tải nhiệt của thiết bị là tải nhiệt dùng để tính tốn bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết của thiết bị bay hơi. Công suất giải nhiệt yêu cầu của thiết bị bao giờ cũng lớn hơn công suất của máy nén, phải có hệ số dự trữ nhằm tránh những biến động có thể xảy ra trong q trính vận hành. Vì thế tải nhiệt của thiết bị được lấy bằng tổng của tất cả các tổn thất nhiệt của kho lạnh.
Qtải = Q1 + Q2 + Q4 = 80239,93 W = 80,24 kW.
Phụ tải nhiệt của máy nén:
Do các tổn thất trong các kho lạnh không đồng thời xảy ra nên công suất nhiệt yêu cầu thực tế sẽ nhỏ hơn tổng của các tổn thất nhiệt. Để tránh cho máy nén có cơng suất lạnh q lớn, tải nhiệt máy nén cũng được tính tốn từ các tải nhiệt thành phần nhưng tùy theo từng loại kho lạnh có thể chỉ lấy một phần tổng của nhiệt tải đó.
Với kho lạnh bảo quản chè thì: QMN = 0,75.Qtải = 60,18 kW
kW Trong đó:
- B: hệ số thời gian làm việc của máy nén, thường lấy b = 0,9 (máy nén làm việc 22 giờ/ngày do xả băng dàn lạnh và giảm tải cho máy nén).
- k : hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh. Chọn k = 1,05. Trang 99 [1].
CHƯƠNG 5 : TÍNH TỐN CHU TRÌNH LẠNH5.1 Chọn hệ thống lạnh 5.1 Chọn hệ thống lạnh
5.1.1Chọn phương pháp làm lạnh.
Trong thực tế có nhiều phương pháp làm lạnh cho kho. Nhưng có hai phương pháp thơng dụng nhất là: làm lạnh trực tiếp và làm lạnh gián tiếp.
1. Làm lạnh trực tiếp.
Là phương pháp làm lạnh kho bằng dàn bay hơi đặt trong kho lạnh, môi chất lạnh lỏng sôi thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh. Làm lạnh trực tiếp có thể là dàn lạnh đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức.
Ưu điểm:
Thiết bị đơn giản khơng cần thêm một vịng tuần hồn phụ.
Tuổi thọ cao kinh tế vì khơng phải tiếp xúc với nước muối là một chất ăn mịn kim loại rất nhanh chóng.
Đứng về mặt nhiệt động thì ít tổn thất năng lượng vì hiệu nhiệt độ giữa kho lạnh và dàn bay hơi gián tiếp qua khơng khí.
Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ nghĩa là khi làm lạnh trực tiếp thời gian từ khi mở máy đến lúc kho lạnh đạt nhiệt độ yêu cầu sẽ nhanh hơn.
Nhiệt độ kho lạnh có thể giám sát theo nhiệt độ sơi của mơi chất, nhiệt độ sơi có thể xác định dễ dàng qua nhiệt kế của đầu hút máy nén.
Nhược điểm.
- Đối với hệ thống lạnh lớn thì lượng mơi chất nạp vào máy lớn, khả năng rò rỉ của mơi chất lớn, khó có khả năng dị tìm được chỗ rị rỉ để xử lý. Tổn thất áp suấp cho việc cấp cho những dàn bay hơi ở xa có hồi dầu về nếu dùng môi chất Freon, máy nén dễ hút ẩm, việc bảo vệ máy nén khó khăn.
- Trữ lạnh của dàn lạnh trực tiếp kém khi máy lạnh ngừng hoạt động thì dàn lạnh cũng hết lạnh nhanh chóng.
2. Làm lạnh gián tiếp.
Là phương pháp làm lạnh bằng các giàn chất tải lạnh như nước muối,
glycol,… thiết bị bay hơi đặt ở ngồi kho lạnh. Ở trong buồng chất tải lạnh nóng lên do thu nhiệt của buồng lạnh. Sau đó trở lại dàn bay hơi để hạ nhiệt độ xuống bằng nhiệt độ yêu cầu và cứ như vậy được tuần hoàn liên tục. Dàn lạnh gián tiếp cũng có thể là dàn lạnh đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức.
Ưu điểm:
- Hệ thống lạnh có độ an tồn cao, chất tải lạnh không cháy, không nổ, không độc hại với cơ thể sống và không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm bảo quản. Nó là vịng tuần hồn an tồn và ngăn chặn sự tiếp xúc của môi chất độc hại đối với sản phẩm.
- Máy lạnh có cấu tạo đơn giản hơn, đường ống dẫn mơi chất hệ thống ngắn được chế tạo ở dạng tổ hợp hoàn chỉnh nên chất lượng cao, độ tin cậy lớn, dễ dàng kiểm tra lắp đặt và hiệu chỉnh.
- Dung dịch chất tải lạnh có khả năng trữ lạnh lớn sau khi máy ngừng hoạt động, nhiệt độ kho có khả năng duy trì được lâu hơn.
Nhược điểm:
- Năng suất lạnh của máy bị giảm do chênh lệch nhiệt độ lớn.
- Hệ thống thiết bị cồng kềnh vè phải thêm vịng tuần hồn cho chất tải lạnh.
- Tốn năng lượng bổ sung cho bơm hoặc cánh khuấy chất tải lạnh.
Qua sự phân tích ưu nhược điểm của hai phương pháp làm lạnh trên, tôi chọn phương pháp làm lạnh cho kho đang thiết kế là phương pháp làm lạnh trực tiếp. Nó phù hợp với điều kiện của kho lạnh như: hệ thống không cồng kềnh, dễ điều chỉnh nhiệt độ, tổn hao lạnh khị khởi động nhỏ, chi phí đầu tư ban đầu không lớn.
5.1.2Chọn môi chất lạnh.
Mơi chất lạnh (cịn gọi là tác nhân lạnh hay gas lạnh) là chất mơi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để thu nhiệt của mơi trường có