BÁO cáo PBL kỹ THUẬT LẠNH tên đề tài THIẾT kế PHÒNG LẠNH cấp TRỮ ĐÔNG

cần được bảoquản đông đá hay làm lạnh để đảm bảo tiến độ sản xuất  Lạnh đông thực phẩm để xuất khẩu hay bày bán trong các siêu thị, chợ,…  Trong lĩnh vực y tế: chế biến và bảo quản th

BÁO CÁO PBL KỸ THUẬT LẠNH

Đà Nẵng, ngày 10 tháng 06 năm 2023

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Chương này cho biết các phòng cấp đông và trữ đông đặt ở địa điểm nào, sản phẩm được làm lạnh cấp - trữ đông, thông số và mục đích của lạnh cấp đông và trữ đông và quy trình chế biến bảo quản lạnh sản phẩm.

1.1 Nhiệm vụ thiết kế được giao

+ Sản phẩm: Cá

+ Công suất cấp đông: E = 4.5 (T/mẻ)

+ Công suất trữ đông : 80 (T)

 Đối với công nghệ chế biến (thủy - hải sản) do ngư trường xa cảng cá, xachợ, xa doanh nghiệp cho nên cần bảo quản đông để đảm bảo độ tươi

 Những nguyên liệu có tính mùa vụ (hoa quả, thủy sản, ) cần được bảoquản đông đá hay làm lạnh để đảm bảo tiến độ sản xuất

 Lạnh đông thực phẩm để xuất khẩu hay bày bán trong các siêu thị, chợ,…

 Trong lĩnh vực y tế: chế biến và bảo quản thuốc

 Ngành công nghiệp hóa chất: điều khiển các phản ứng hóa học…

Có thể thấy rằng lĩnh vực mà lạnh cấp đông đóng vai trò nhiều nhất đấy làchế biến và bảo quản thực phẩm Để giữ cho thực phẩm bảo quản được lâu dài taphải thực hiện quá trình cấp đông và trữ đông Việc này sẽ làm cho vi sinh vật

chuyển vào trạng thái không hoạt động và một phần vi sinh vật bị tiêu diệt hoặc cóthể làm biến đổi sinh hóa trong thực phẩm nên thực phẩm ít bị hư hỏng Đối vớimột số sản phẩm, phương pháp làm lạnh đông tạo ra giá trị cảm quan mới.

1.2.2 Các loại máy lạnh cấp đông:

- Hầm đông:

+ Đặc điểm: Hầm đông gió được thiết kế với công suất từ vài trăm kilôgamđến vài tấn/mẻ Thời gian cấp đông khác nhau có thể dao động dưới 30 phút đốivới các sản phẩm nhỏ như rau củ cắt mỏng hoặc miếng hải sản mỏng, 12 giờ trởlên đối với cấp đông thịt tươi Hầm đông gió hoạt động theo mẻ, không liên tụchoặc liên tục

+ Ưu điểm: • Cho chất lượng sản phẩm cao

• Thời gian cấp đông nhanh

• Tiết kiệm năng lượng

• Cấp đông cho các sản phẩm như tôm, cá, thịt và mặt hàngkhác

- Tủ cấp đông:

+ Đặc điểm: Tủ đông là thiết bị bảo quản lạnh bao gồm buồng cách nhiệt vàmột hệ thống bơm nhiệt vận chuyển nhiệt độ từ bên trong buồng ra môi trườngbên Tủ đông cung cấp nhiệt độ lạnh dưới -180C Ở mức nhiệt này khiến vi khuẩnkhông thể phát triển và có thể suy yếu

+ Nguyên lý hoạt động của tủ đông: Tủ đông cũng như các thiết bị làm lạnhphổ thông khác hoạt động dựa trên một nguyên lý nén gas lạnh dễ hóa lỏng (môichất làm lạnh) Gas lạnh ở thể khí khi được nén bởi động cơ dưới áp suất cao, sẽchuyển sang trạng thái lỏng và tỏa nhiệt Nhiệt lượng toả ra được tản vào môitrường xung quanh qua dàn nóng Khi áp suất giảm khiến các khí gas ở trạng tháilỏng chuyển sang trạng thái khí và hấp thụ nhiệt xung quanh xảy ra tại dàn lạnhbên trong tủ đông

- IQF:

+ Đặc điểm: Hệ thống cấp đông IQF hay còn gọi là hệ thống cấp đông siêutốc các sản phẩm rời Hệ thống này sử dụng các băng chuyền chuyển động với vậntốc chậm Trong quá trình di chuyển, sản phầm cần đông lạnh sẽ được tiếp xúc vớikhông khí lạnh nhiệt độ thấp dần

đó, để làm khô băng chuyền, người ta sử dụng khí nén

• Các thiết bị của hệ thống lạnh IQF bao gồm: Bình chứa cao áp, hạ

áp, bình tách dầu, bình thu hồi dầu, bình trung gian, thiết bị ngưng tụ, bơm nướcgiải nhiệt, bơm dịch, xả băng và bể nước xả băng

⇒ Từ các loại máy lạnh cấp đông trên, ta sẽ chọn máy lạnh cấp đông kiểuhầm đông vì hệ thống IQF Việt Nam chưa sản xuất được, tủ đông thì chỉ dùng với

hệ thống công suất nhỏ

1.3 Hệ thống lạnh trữ đông:

- Mục đích của lạnh trữ đông: Thực phẩm được cấp đông xuống nhiệt độthấp có thể tiêu diệt số số loại vi khuẩn và khiến chúng suy yếu, hạn chế gây hưhỏng thực phẩm… Tuy nhiên vì phòng diện tích phòng cấp đông có hạn và nhu cầuthực phẩm được cấp đông hàng ngày rất lớn do đó một số thực phẩm khi đã đượccấp đông xong cần được chuyển qua phòng trữ đông để duy trì nhiệt độ thấp nhằmbảo quản lâu hơn, phục vụ cho các lĩnh vực sản xuất hay kinh doanh sau này Đấychính là tác dụng của lạnh trữ đông

- Đối với hệ thống lạnh trữ đông, ta thường sử dụng hầm trữ gió cưỡng bức

1.4 Quy trình công nghệ chế biến sản phẩm:

Quy trình công nghệ xử lý thịt heo trước khi được bán ra thị trường như sau:

SVTH : Lê Văn Toàn 4 Lớp 20NCLC Thu Vệ Sơ Kiểm Làm Xuất

1.5 Các dữ liệu cho trước

1.5.1 Cấp đông

+ Sản phẩm lạnh: Cá

+ Công suất cấp đông: E = 4.5 T/mẻ

+ Nhiệt độ vào của sản phẩm: t1 = 180C

+ Nhiệt độ ra của sản phẩm: t2 = -150C (tâm -120C, bề mặt -180C)

+ Thời gian cấp đông: τ = 11h

+ Nhiệt độ phòng cấp đông: tf = -350C

1.5.2 Trữ đông

+ Công suất trữ đông: E = 80 T

+ Nhiệt độ phòng trữ đông: tf = -180C

1.5.3 Thông số khí hậu:

+ Nhiệt độ ngoài trời: tn : 37,7 0C

+ Độ ẩm ngoài trời: φn : 77% (Bảng 1.1 trang 8 TL [1] đối với Đà Nẵng )

Trong đó: ∆h là chiều cao phòng kể đến lối đi của gió

F tr=F n

n (m2) Vì n = 1 do đó Ftr = 23,377 m2

+ Chọn kích thước các cạnh bên trong của phòng: Chọn phòng lạnh có chiềudài 6m và chiều rộng 4.8 m

Chọn số phòng trữ đông là n = 2 Ưu điểm của nhiều phòng là khi có sự cố thì

ta có thể dự trữ Khi khối lượng sản phẩm thu mua ít hay định lượng một ngày haymột mùa ít, nếu chọn một phòng quá lớn thì sẽ gây lãng phí và tốn điện, thay vìviệc họn 1 phòng công suất quá lớn thì chọn nhiều phòng có công suất nhỏ hơn thìsẽ tiết kiệm hơn, số lượng phòng phụ thuộc vào khả năng thu mua từng loại sảnphẩm

Trong đó: ∆h là chiều cao phòng kể đến lối đi của gió

F tr=F n

n (m2)Vì n = 2 do đó Ftr = 119,6262 = 59,813 m2

+ Chọn kích thước các cạnh bên trong của phòng: Chọn phòng lạnh có chiềudài 8,4 m và chiều rộng 7.2 m

2.3 Bố trí mặt bằng kho lạnh

2.3.1 Yêu cầu:

+ Hạn chế tổn thất lạnh ra môi trường

+ Dây chuyền công nghệ: sản phẩm không đi chồng chéo

+ Có thể mở rộng khi tăng công suất

2.3.2 Mặt bằng mẫu: (Kho lạnh đặt trong nhà có mái che)

Chương 3: TÍNH CÁCH NHIỆT KHO LẠNH

Chương này nhằm xác định chiều dày lớp cách nhiệt của kết cấu phòng lạnh theo

hệ số truyền nhiệt tối ưu được xác định dựa vào sự cân đối giữa chỉ tiêu kinh tế và

kỹ thuật Ngoài ra, chiều dày lớp cách nhiệt còn phải đảm bảo không xảy ra hiện tượng đọng sương.Do kho lạnh chọn loại panel nên không cần tính cách ẩm

3.1 Phòng cấp đông

3.1.1 Các dữ liệu cho trước:

+ Nhiệt độ phòng cấp đông: tf = -350C

+ Thông số không khí ngoài trời: tn = 37,70C , φn = 77%

3.1.2 Tính cách nhiệt tường phòng

+ Tường ngăn giữa 02 phòng lạnh có nhiệt độ bằng nhau cũng phải đượccách nhiệt như tường bao (vì có trường hợp 01 phòng không làm việc) + Chiều dày lớp cách nhiệt của các tường được chọn bằng nhau và được tínhcho bề mặt khắc nghiệt nhất

+ Hình vẽ tường panel:

Chú thích:

1: Tol thép 2: Foam 3: Tol thép

2

k tư= 11

 λcn: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, (W/mK)

 δi: Bề dày của lớp vật liệu thứ i, (m)

 λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, (W/mK)

 ktư : Hệ số truyền nhiệt tối ưu của tường bao ngoài (theo bảng 3-3, trang

84, TL[1]).

Vì nhiệt độ phòng tf = -35 0C nằm trong khoảng (-40 ÷ -30) nên ta trađược ktư = 0,19 W/m2K

 αng = 23,3 W/m2K: Hệ số truyền nhiệt của bề mặt ngoài (của gió) tới

tường cách nhiệt (theo bảng 3-7, trang 86, TL[1])

 αtr = 10,5 W/m2K: Hệ số tỏa nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh

(theo bảng 3-7, trang 86, TL[1])

 δCN = 0,047 [ 1

0,19−( 1

23,3+ 0,00158 +0,00158 + 110,5) ] = 0,241 m Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn Do đóchiều 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 ta chọn chiều dàythực tế của lớp cách nhiệt là: δCN = 0,3 m

+ Tuy nhiên khi làm tròn δCN thì ta phải tính lại hệ số truyền nhiệt thực tế:

của môi trường Điều kiện kiểm tra đọng sương được xác định theo công thức

(theo công thức 3-7, trang 87, TL2):

 tf = -35 0C: Nhiệt độ trong phòng cấp đông

 tn = 37,7 0C : Nhiệt độ không khí ngoài trời

 ts = 33 0C: Nhiệt độ đọng sương của môi trường (tra theo đồ thị I - d trang 15, Giáo trình điều hòa không khí PGS TS Võ Chí Chính) với

nhiệt độ môi trường tn= 37,70C và độ ẩm φ=77%

+ Hình vẽ trần panel:

Chú thích:

1: Tol thép 2: Foam 3: Tol thép

2

 δcn : Độ dày lớp cách nhiệt, (m)

 λcn: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, (W/mK)

 δi: Bề dày của lớp vật liệu thứ i, (m)

 λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, (W/mK)

 ktư : Hệ số truyền nhiệt tối ưu (theo bảng 3-3, trang 84, TL[1]) x 1,1 (do

kho lạnh có mái che thì hệ số ktưtăng 10% so với ktư của mái bằng)

 ktư = 0,17 1,1 = 0,187 W/m2K

 αng= 23,3 W/m2K: Hệ số truyền nhiệt của bề mặt ngoài (của gió) tới

tường cách nhiệt (theo bảng 3-7, trang 86, TL2)

 αtr = 10,5W/m2K: Hệ số tỏa nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh

(theo bảng 3-7, trang 86, TL2)

 δ cn=0,047[ 1

0,187−( 1

23,3+ 0,00158 + 0,00158 + 110,5) ] = 0,245 m Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn Do đóchiều 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 ta chọn chiều dàythực tế của lớp cách nhiệt là: δCN = 0,3 m

+ Tuy nhiên khi làm tròn δCN thì ta phải tính lại hệ số truyền nhiệt thực tế:

ktt ≤ ks = 0,95 αngt n −t s

t n −tf

Trong đó:

 αng = 23,3 W/m2K:

+ Hình vẽ nền panel:

 λcn: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, (W/mK)

 δi: Bề dày của lớp vật liệu thứ i, (m)

 λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, (W/mK)

 ktư = 0,21 W/m2K: Hệ số truyền nhiệt tối ưu (theo bảng 3-6, trang 84, TL2)

 αng = 7 W/m2K: Hệ số truyền nhiệt của bề mặt ngoài chuyển động đối lưu

tự nhiên của gió ở dưới nền (theo bảng 3-7, trang 86, TL2)

Chọn αng = 7 W/m2K vì kênh gió nằm ở phía dưới nền, trong trường hợpnày là gia nhiệt, ta biết rằng làm nóng là làm nóng phía dưới, làm lạnh làlàm lạnh phía trên Trong trường hợp này là làm nóng phía dưới thuậnvới đối lưu tự nhiên do đó chọn αng = 7 chứ không chọn bằng 6 (W/m2K)

 αtr = 10,5 W/m2K: Hệ số tỏa nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh (theo bảng 3-7, trang 86, TL2)

 δ cn=0,047[ 1

0,21−(1

7+ 0,00158 + 0,00158 + 110,5) ] = 0,213 m Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn Do đóchiều 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 ta chọn chiều dàythực tế của lớp cách nhiệt là: δCN = 0,3 m

+ Tuy nhiên khi làm tròn δCN thì ta phải tính lại hệ số truyền nhiệt thực tế:

(theo công thức 3-7, trang 87, TL2):

ktt ≤ ks = 0,95αngt n −t s

t n −tf

Trong đó:

 αng = 7 W/m2K: Hệ số truyền nhiệt của bề mặt ngoài chuyển động đối lưu

tự nhiên của gió ở dưới nền

 tf = -350C: Nhiệt độ trong phòng cấp đông

 tn= 37,10C : Nhiệt độ không khí ngoài trời

 ts =31,970C: Nhiệt độ đọng sương của môi trường (tra theo đồ thị I - d trang 15, Giáo trình điều hòa không khí PGS TS Võ Chí Chính) với

nhiệt độ môi trường tn= 37,10C và độ ẩm φ=74%

3.2.1 Các dữ liệu cho trước

+ Nhiệt độ phòng trữ đông: tf = -180C

+ Thông số không khí ngoài trời: tn = 37,10C , φn = 74%

3.2.2 Tính cách nhiệt tường phòng:

+ Tường ngăn giữa 02 phòng lạnh có nhiệt độ bằng nhau cũng phải đượccách nhiệt như tường bao (vì có trường hợp 01 phòng không làm việc) + Chiều dày lớp cách nhiệt của các tường được chọn bằng nhau và được tínhcho bề mặt khắc nghiệt nhất

+ Hình vẽ tường panel:

Chú thích:

1: Tol thép 2: Foam 3: Tol thép

2

Trong đó:

 δcn : Độ dày lớp cách nhiệt, (m)

 λcn: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, (W/mK)

 δi: Bề dày của lớp vật liệu thứ i, (m)

 λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, (W/mK)

 ktư : Hệ số truyền nhiệt tối ưu của tường bao ngoài (theo bảng 3-3, trang

84, TL2).

Vì nhiệt độ phòng tf = -180C, theo phương pháp nội truy ta tính được ktư

= 0,218 W/m2K

 αng = 23,3 W/m2K: Hệ số truyền nhiệt của bề mặt ngoài (của gió) tới

tường cách nhiệt (theo bảng 3-7, trang 86, TL2)

 αtr = 9 W/m2K: Hệ số tỏa nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh (theo bảng 3-7, trang 86, TL2)

sương của môi trường Điều kiện kiểm tra đọng sương được xác định theo công

thức (theo công thức 3-7, trang 87, TL2):

 tf = -180C: Nhiệt độ trong phòng cấp đông

 tn = 37,10C : nhiệt độ không khí ngoài trời

 ts = 31,970C: nhiệt độ đọng sương của môi trường (tra theo đồ thị I - d trang 15, Giáo trình điều hòa không khí PGS TS Võ Chí Chính) với

nhiệt độ môi trường tn= 37,10C và độ ẩm φ=74%

3 1

2

 λcn: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, (W/mK)

 δi: Bề dày của lớp vật liệu thứ i, (m)

 λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, (W/mK)

 ktư: Hệ số truyền nhiệt tối ưu của tường bao ngoài (theo bảng 3-3, trang

84, TL2) x 1,1 (do kho lạnh có mái che thì hệ số ktư tăng 10% so với ktưcủa mái bằng)

 ktư = 0,212 1,1 = 0,2332 W/m2K

 αng = 23,3 W/m2K: Hệ số truyền nhiệt của bề mặt ngoài (của gió) tới

tường cách nhiệt (theo bảng 3-7, trang 86, TL2)

 αtr = 9 W/m2K: Hệ số tỏa nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh

(theo bảng 3-7, trang 86, TL2)

 δ cn=0,047[ 1

0,2332−( 1

23,3+ 0,00158 + 0,00158 + 19) ] = 0,194 m Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn Do đóchiều 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 ta chọn chiều dàythực tế của lớp cách nhiệt là: δCN = 0,2 m

+ Tuy nhiên khi làm tròn δCN thì ta phải tính lại hệ số truyền nhiệt thực tế:

thức (theo công thức 3-7, trang 87, TL2):

 tn= 37,10C : nhiệt độ không khí ngoài trời

 ts = 31,970C: nhiệt độ đọng sương của môi trường (tra theo đồ thị I - d trang 15, Giáo trình điều hòa không khí PGS TS Võ Chí Chính) với

nhiệt độ môi trường tn= 37,10C và độ ẩm φ=74%

TT Lớp vật liệu Chiều dày δ (m) λ (W/mđộ) Ghi chú

1 Tol thép cógân cứng 0,001 58 Trang 46, QCVN09:2013/BXD

2 Foam δCN 0.047 Bảng 3-1, trang 81, TL2

3 Tol thép cógân cứng 0,001 58 Trang 46, QCVN09:2013/BXD

+ Chiều dày lớp cách nhiệt tính theo hệ số truyền nhiệt tối ưu, lấy từ côngthức

 λcn: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, (W/mK)

 δi: Bề dày của lớp vật liệu thứ i, (m)

 λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, (W/mK)

 ktư = 0,21 W/m2K: (theo bảng 3-6, trang 84, TL2)

 αng = 7 W/m2K: Hệ số truyền nhiệt của bề mặt ngoài chuyển động đối lưu

tự nhiên của gió ở dưới nền (theo bảng 3-7, trang 86, TL2)

Chọn αng = 7 W/m2K vì kênh gió nằm ở phía dưới nền, trong trường hợpnày là gia nhiệt, ta biết rằng làm nóng là làm nóng phía dưới, làm lạnh làlàm lạnh phía trên Trong trường hợp này là làm nóng phía dưới thuậnvới đối lưu tự nhiên do đó chọn αng = 7 chứ không chọn bằng 6(W/m2K)

 αtr = 9 W/m2K: Hệ số tỏa nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh (theo bảng 3-7, trang 86, TL2)

 δ cn=0,047[ 1

0,21−(1

7+ 0,00158 + 0,00158 + 19) ] = 0,212 m Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn Do đóchiều 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 ta chọn chiều dàythực tế của lớp cách nhiệt là: δCN = 0,3 m

+ Tuy nhiên khi làm tròn δCN thì ta phải tính lại hệ số truyền nhiệt thực tế:

thức (theo công thức 3-7, trang 87, TL2):

ktt ≤ ks = 0,95αngt n −t s

t n −tf

Trong đó:

 αng = 7 W/m2K: Hệ số truyền nhiệt của bề mặt ngoài chuyển động đối lưu

tự nhiên của gió ở dưới nền

 tf = -180C: Nhiệt độ trong phòng cấp đông

 tn= 37,10C : Nhiệt độ không khí ngoài trời

 ts = 31,970C: Nhiệt độ đọng sương của môi trường (tra theo đồ thị I - d trang 15, Giáo trình điều hòa không khí PGS TS Võ Chí Chính) với

nhiệt độ môi trường tn= 37,10C và độ ẩm φ=74%

 ks = 0,95.7 37,1−31,9737,1+18 = 0,619 (W/m2K)

Mà ktt = 0,151 < 0,619 = ks (W/m2K)

Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng cấpđông.

3.3 Bố trí mặt bằng cách nhiệt kho lạnh:

Chương 4: TÍNH NHIỆT KHO LẠNH

Chương này nhằm tính tổng các tổn thất nhiệt của phòng lạnh, kho lạnh để làm cơ sở xác định công suất lạnh yêu cầu của máy nén

Tổng các tổn thất nhiệt của 01 phòng lạnh bao gồm: Q0 = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5Trong đó:

 Q1: Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che:

Q1 =∑Q1đl+∑Q1bx , (kW)Vì phòng lạnh thường đặt trong nhà xưởng nên Qbx = 0

 Q2: Tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì

Q2 = Q2sf + Q2bb , (kW)

 Q3: Tổn thất lạnh do thông gió phòng lạnh Tổn thất này chỉ có đối vớicác phòng lạnh có phát sinh ra các chất độc hại hoặc mùi hôi thối Q3 = 0

 Q4: Tổn thất lạnh qua do vận hành phòng lạnh (kW)

 Q5: Tổn thất lạnh do sản phẩm “thở” Dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khisản phẩm hô hấp, tổn thất này chỉ có đối với các phòng lạnh bảo quảnrau, hoa, quả Do đó Q5 = 0

Vậy tổng các tổn thất nhiệt của 01 phòng lạnh sản phẩm thịt bao gồm:

Q0 = Q1đl + Q2 + Q4 , (kW)

4.1 Kho cấp đông

4.1.1 Các dữ liệu cho trước

+ Công suất cấp đông: E = 3 T/mẻ = 3000 kg/mẻ

+ Nhiệt độ sản phẩm vào t1 = 180C

+ Nhiệt độ sản phẩm ra t2 = -150C (tâm -120C, bề mặt -180C)

+ Nhiệt độ phòng cấp đông: tf = -350C

+ Thời gian cấp đông: τ = 11h = 39600s

+ Thông số không khí ngoài trời: Nhiệt độ tn = 37,10C , độ ẩm φn = 74%

lạnh thì ta chọn k theo bảng (3-5) trang 84, TL2 (đối với tường ngăn

giữa cấp đông và trữ đông thì kBC = 0,47 W/m2K)

 Fi (m2) là diện tích bề mặt của kết cấu bao che

 Δti (0C) độ chênh lệch nhiệt độ giữa bên ngoài và bên trong phòng lạnh(tn là nhiệt độ bên ngoài phòng lạnh, tf là nhiệt độ bên trong phòng lạnh)Tường bao ngoài, trần, nền có sưởi ấm: Δt = tn – tf

Tường ngăn với phòng đệm mở cửa trực tiếp ra bên ngoài: Δt = 0,7(tn – tf)

Tường ngăn với phòng đệm mở cửa gián tiếp ra bên ngoài: Δt = 0,6(tn – tf)

+ Hình mặt bằng, lập bảng:

TT Kết cấu Kích thước(m x m) (mF2) (W/mK2C) (0ΔC)t Q1i (W) Ghichú

B/ Tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì: Q2 = Q2sf + Q2bb

* Tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm: Q2sf = E τ (i1 – i2) (kW)

Trong đó:

 + i1 , i2 : Entanpi đầu và sau của sản phẩm (kJ/kg) (tra theo trang 110, bảng 4-2, TL2) Ta có i1 = 266,22 kg/kJ ; i2 = 12,2 kJ/kg

 + E = 3000 (kg) : Công suất cấp đông

 + τ = 39600 (s) : Thời gian cấp đông

=> Q2sf = 396003000 ( 266,22 – 12,2) = 19,24 kW

* Tổn thất lạnh do làm lạnh bao bì: Q2bb = GbbCbb(t1 – t2) 24.36001000 (kW)

Trong đó:

 Gbb = (10 – 30)% Gsf = 30% E/τ là khối lượng bao bì đưa vào cùng sảnphẩm (vì bao bì cấp đông là các khay, khung kim loại nên rất nặng, khối

lượng bao bì chiếm 30% khối lượng hàng) (theo trang 113, TL2).

 Cbb = 0,45 kJ/kgK: Nhiệt dung riêng bao bì (kim loại) (theo trang 113, TL2)

 A = 1,2 W/m2 : Nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1 m2 diện tích buồng

hay diện tích nền đối với buồng bảo quản lạnh (theo trang 115, TL2)

 Ftr (m2): Diện tích trong của phòng cấp đông Vậy Ftr = 4,8 3,6 = 17,28

 Ở đây Ftr = 17,28 m2 < 200 m2 nên chọn n = 2

0,35: nhiệt lượng do một người thải ra khi làm công việc nặng nhọc,0,35 kW/người

 Q42 = 0,35 2 = 0,7 kW

+ Q43: Tổn thất lạnh do các động cơ điện

Năng lượng điện cung cấp cho động cơ được chia làm 2 phần Một phần biếnthằng năng lượng nhiệt tỏa ra môi trường nên nếu động cơ đặt trong phòng lạnhthì nhiệt độ tỏa ra sẽ gây một phần tổn thất lạnh Phần còn lại biến thành cơnăng làm quay các động cơ quạt…

Theo công thức 4-19b, trang 116, TL2, tổn thất lạnh do các động cơ được tính:

Q43 = Σ η i N i ; (kW)

Với:

 η i = 1: Nếu động cơ quạt đặt trong phòng lạnh

 n i = η dc: Hiệu suất động cơ nếu động cơ đặt ở ngoài phòng lạnh

 N : công suất điện của động cơ quạt dàn bay hơi phòng lạnh

 Ftr = 17,28 m2 : Diện tích trong của phòng cấp

 B: Dòng nhiệt riêng khi mở cửa (kW/m2)

Theo bảng 4-4 trang 117, TL2, vì Ftr = 17,28 m2 < 50 m2 nên B = 0,032 kW/m2

 Q44 = 0,032 17,28 = 0,553 kW

Vậy ΣQ4 = 0,0207 + 0,7 + 36 + 0,553 = 37,274 kW

4.1.3 Tổng tổn thất nhiệt của phòng cấp đông:

 k: Hệ số kể đến tổn thất lạnh trên đường ống và các thiết bị của hệ thống

lạnh (trang 121, TL2) Vì nhiệt độ phòng cấp đông tf = -350C nên theophương pháp nội suy ta tính được k = 1,085

 b : Hệ số kể đến thời gian làm việc của máy nén Thịt sau khi thu mua vàchế biến xong sẽ được đưa đi cấp đông, máy cấp đông sẽ hoạt động liêntục trong suốt 11h, cấp đông xong thì máy sẽ nghỉ (trong thời gian cấpđông thì máy sẽ không nghỉ) nên b = 1

 Q0MN = 1,085.58,2451 = 63,195 kW

4.2 Kho trữ đông:

4.2.1 Các dữ liệu cho trước

+ Ở đây ta tính cho phòng khắc nhiệt nhất là phòng trữ đông số 2

+ Công suất trữ đông: E = 60 T/mẻ

+ Nhiệt độ phòng trữ đông: tf = -180C

+ Thông số không khí ngoài trời: Nhiệt độ tn = 37,10C , độ ẩm φn = 74%

4.2.2 Tổn thất lạnh tính cho 01 phòng lạnh: Q0 = Q1đl + Q4 (Vì do sản phẩm chỉ cần làm lạnh đến -120C mà do nhiệt trở nên sản phẩm cần làm lạnh đến -150C vì vậy sản phẩm đang dư lạnh, lượng lạnh dư này đủ để làm lạnh bao bì như là

nilon, để đóng gói sản phẩm do đó phòng trữ đông là không có tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì Q2 = 0 )

A/ Tổn thất lạnh do đối lưu qua kết cấu bao che: Q1=∑Q1đl = Q1đl = ΣkiFiΔti

Trong đó:

 ki (W/m2K) là hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theochiều dày cách nhiệt thực Đối với các vách bao ngoài trần, nền thì kiđược tính trong chương 3 Riêng đối với tường ngăn giữa các phòng lạnh

thì ta chọn k theo bảng (3-5) trang 84, TL2(đối với tường ngăn giữa cấp

đông và trữ đông thì kBC = 0,47 W/m2K)

 Fi (m2) là diện tích bề mặt của kết cấu bao che

 Δti (0C) độ chênh lệch nhiệt độ giữa bên ngoài và bên trong phòng lạnh (tn

là nhiệt độ bên ngoài phòng lạnh, tf là nhiệt độ bên trong phòng lạnh)Tường bao ngoài, trần, nền có sưởi ấm: Δt = tn – tf

Tường ngăn với phòng đệm mở cửa trực tiếp ra bên ngoài: Δt = 0,7(tn – tf)

Tường ngăn với phòng đệm mở cửa gián tiếp ra bên ngoài: Δt = 0,6(tn – tf)

+ Q41 : Tổn thất lạnh do chiếu sáng phòng lạnh Q41 = A.Ftr ; (kW )

Với:

 A = 1,2 W/m2 : Nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1 m2 diện tích buồng

hay diện tích nền đối với buồng bảo quản lạnh (theo trang 115, TL2)

 Ftr: Diện tích trong của phòng trữ đông (m2) Ta có Ftr = 8,4 x 6 = 50,4 m2

Ở đây Ftr = 50,4 m2 < 200 m2 nên chọn n = 2

 0,35: nhiệt lượng do một người thải ra khi làm công việc nặng nhọc,0,35kW/người

 Q42 = 0,35 2 = 0,7 kW

+ Q43: Tổn thất lạnh do các động cơ điện:

Năng lượng điện cung cấp cho động cơ được chia làm 2 phần Một phần biếnthằng năng lượng nhiệt tỏa ra môi trường nên nếu động cơ đặt trong phòng lạnhthì nhiệt độ tỏa ra sẽ gây một phần tổn thất lạnh Phần còn lại biến thành cơnăng làm quay các động cơ quạt…

Theo công thức 4-19b, trang 116, TL2, tổn thất lạnh do các động cơ được tính:

Q43 = Σ η i N i ; (kW)

Với:

 η i = 1: Nếu động cơ quạt đặt trong phòng lạnh

 n i = η dc: Hiệu suất động cơ nếu động cơ đặt ở ngoài phòng lạnh

 N : công suất điện của động cơ quạt dàn bay hơi phòng lạnh

 Ftr = 50,4 m2 : Diện tích trong của phòng cấp đông

 B = Dòng nhiệt riêng khi mở cửa (kW/m2)

Theo bảng 4-4 trang 117, TL2, vì Ftr = 50,4 m2 > 50 m2 nên B = 0,015kW/m2

 Q44 = 0,015 50,4 = 0,756 kW

Vậy ΣQ4 = 0,0605 + 0,7 + 18 + 0,756 = 19,516 kW

4.2.3 Tính tổn thất nhiệt cho kho lạnh trữ đông: Hai phòng trữ đông І và ІІ đều

có cùng 1 chế độ làm việc Về nguyên tắc ta có thể sử dụng mỗi phòng một 1 hệ thống lạnh riêng biệt Tuy nhiên làm như thế là tốn tốn thêm nhiều thiết bị hơn, không tiện trong việc vận hành

Vậy ta chọn 1 hệ thống lanh chung cho cả 2 phòng trữ đông

+ Kho lạnh được tính gồm các phòng lạnh chung 01 hệ máy nén lạnh

+ Tổng các tổn thất nhiệt của kho lạnh bao gồm:

ΣQ0 = (0,85 ÷ 0,9)ΣQ1đl + (0,5 ÷ 0,75)ΣQ4 (0,85 ÷ 0,9): Do các phòng lạnh có tường ngăn chung

(0,50 ÷ 0,75): Do sự không đồng thời khi vận hành các phòng lạnh

Vậy tổng tổn thất nhiệt của kho lạnh trữ đông là:

ΣQ0 = ΣQ1đl +ΣQ4 =2.(1,95746-0,15933) + 2.0,75.19,516 = 32,87 kW

4.2.4 Công suất lạnh yêu cầu của máy nén:

Q0MN = k Σ Q0

b

Trong đó:

 k: Hệ số kể đến tổn thất lạnh trên đường ống và các thiết bị của hệ thống

lạnh (trang 121, TL2) Vì nhiệt độ phòng trữ đông tf = -180C nên theophương pháp nội suy ta tính được k = 1,058

 b = 0,9: Hệ số kể đến thời gian làm việc của máy nén đối với các kho lạnhlớn

 Q0MN = k Σ Q0

b = 1,058.32,870,9 = 38,64 kW

Chương 5: LẬP CHU TRÌNH & TÍNH CHỌN MÁY NÉN

Chương này nhằm lập và tính toán chu trình lạnh của kho lạnh để làm cơ sở xácđịnh công suất yêu cầu của các thiết bị; từ đó tính chọn máy nén và động cơ máynén

5.1 Kho cấp đông

5.1.1 Các dữ liệu cho trước

+ Nhiệt độ phòng cấp đông: tf = -350C

+ Thông số không khí ngoài trời: tn = 37,10C , φn = 74%

+ Công suất lạnh yêu cầu của máy nén: Q0MN = 63,195 kW

5.1.2 Lập chu trình

a/ Phân tích chọn môi chất lạnh: Chọn NH 3

Trên thực tế, không có môi chất lạnh nào thỏa mãn hết được các yêu cầu vềkinh tế và kĩ thuật Vì vậy cần tùy vào điều kiện thực tế để chọn môi chất phù hợp

Ở đây, ta chọn môi chất lạnh là NH3 vì nó có nhiều đặc điểm phù hợp:

- Hiện nay, một số môi chất lạnh sử dụng nhiều sẽ gây hiện tượng nhà kính,phá hủy tầng Ozon (đặc biệt là Fron) Vì vậy, NH3 được coi như là một môichất quan trọng trong hệ thống lạnh vì nó không có khả năng phá hủy tầngOzon, gây hiệu ứng nhà kính

- Là môi chất rẻ tiền(rẻ hơn Freon), phù hợp với điều kiện kinh tế của vùngkinh tế đang phát triển như Quảng Trị

- Dễ điều chế, có thể sản xuất ngay trong nước (mặc dù còn chứa lẫn khí tạp),lại dễ vận chuyển và bảo quản tương đối dễ dàng nên có thể cung cấp kịpthời và nhanh chóng cho các cơ sở

- Khi rò rỉ thì dễ phát hiện do có mùi khai đặc trưng nên nhanh chóng đượcsửa chữa

- NH3 không hòa tan dầu

- Khi nguồn nước có cáu cặn, nước cứng hoặc các mối hàn chưa được màinhẵn thì các đường ống hệ thống không có nguy cơ bẩn làm tắc nghẽn do

NH3 không có tính chất rửa sạch cặn bẩn, xỉ hàn, xỉ sắt

- Trao đổi nhiệt tốt, có độ hoàn thiện nhiệt động cao

- Có năng suất lạnh riêng thể tích lớn, nên giảm được kích thước thiết bị

- Nhiệt dung riêng đẳng áp nhỏ nên giảm nhiệt lượng làm lạnh bản thân môichất

- NH3 hòa tan vô hạn trong nước nên tránh được hiện tượng gây tắc nghẽn vantiết lưu khi môi chất có lẫn nước

Nhìn chung, NH3 có độ hoàn thiện nhiệt động cao, đáp ứng được một số yêucầu cho hệ thống lạnh và điều kiện thực tế, mặc dù có những nhược điểm nhưng tavẫn có thể hạn chế được những nhược điểm đó nên ta chọn NH3 trong hệ thốnglạnh Ngoài ra NH3 rẻ tiền hơn R22 Mặc dù NH3 có độc hại nhưng đầu tư ít tiềnhơn, tiết kiệm điện hơn

b/ Phân tích chọn chu trình lạnh:

Nhiệt độ cuối của chu trình hồi nhiệt lớn hơn nhiệt độ cuối chu trình bình tách

lỏng, mà máy lạnh NH3 đã có nhiệt độ cuối tầm nén rất cao nên nếu máy lạnh NH3dùng chu trình hồi nhiệt thì nhiệt độ cuối tầm nén cao hơn nữa, dễ có nguy cơ cháydầu bôi trơn Nên máy lạnh NH3 chỉ dùng chu trình dùng bình tách lỏng

c/ Phân tích chọn môi trường làm mát và nhiệt độ của môi trường làm mát

Chọn môi trường giải nhiệt là nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt vì so vớikhông khí thì giải nhiệt bằng nước có những ưu điểm như:

- Hệ số tỏa nhiệt cao hơn nên giải nhiệt tốt hơn, nhanh hơn

- Nhiệt độ nước làm mát sau khi giải nhiệt thấp hơn so với khi giải nhiệtbằng không khí

- Ít chịu ảnh hưởng của thời tiết

* Môi trường làm mát là nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt: tw = 0,5(tw1 + tw2)

Trong đó:

• Nhiệt độ vào của thiết bị ngưng tụ: tw1 = tư + (3 ÷ 4)0C

• Nhiệt độ ra của thiết bị ngưng tụ: tw2 = tw1 + (4 ÷ 6)0C

Với tư: nhiệt độ nhiệt kế ướt (tra đồ thị hình 1.3, tr10, TL2 với tn = 37,10C, độ

ẩm φn = 74% ta tìm được tư = 330C),

Do đó : tw1 = tư + (3 ÷ 4)0C = 33 + 4 = 370C

tw2 = tw1 + (4 ÷ 6)0C = 37 + 5 = 420C Vậy tw = 0,5 (37 + 42) = 39,50C

d/ Tính nhiệt độ (áp suất) ngưng tụ: t K = t w + (4 ÷ 10) 0 C

Môi trường trao đổi nhiệt là chất lỏng, mà chất lỏng trao đổi nhiệt tốt nên tachọn về phía 4

Do đó tK = 39,5 + 5,5 = 450C

Với nhiệt độ tK = 450C , theo phương pháp nội suy ta được PK = 17,81 bar

e/ Tính nhiệt độ (áp suất) bay hơi: t0 = tf - (4 ÷ 10) 0C

Chất khí trao đổi nhiệt kém hơn, ta chọn về phía 10

Do đó, t0 = -35 - 10 = -450C

Với nhiệt độ t0 = -450C, ta được P0 = 0,546 bar

f/ Chọn cấp của chu trình: