Luận văn Xây dựng kho lạnh tại Hà Nội

Nhằm đáp ứng những đòi hỏi của thị trường trong và ngoài nước về chất lượng sản phẩm nên quá trình chế biến và bảo quản đang được tập trung đầu tư xây dựng mạnh, nhất là hệ thống các kho

Luận văn:

“Xây dựng kho lạnh tại Hà Nội”

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, với việc áp dụng những thành tựu khoa học

kỹ thuật, các ngành chăn nuôi, trồng trọt của nước ta đã có những tiến bộ vượt bậc

Nông sản làm ra tăng cả chất và lượng Nền kinh tế nước ta chuyển biến mạnh sang nền kinh tế hàng hoá có sự chuyên môn hoá tương đối cao Nhằm đáp ứng những đòi hỏi của thị trường trong và ngoài nước về chất lượng sản phẩm nên quá trình chế biến và bảo quản đang được tập trung đầu

tư xây dựng mạnh, nhất là hệ thống các kho lạnh

Đồ án này em đã thiết kế một kho lạnh xây dựng tại thành phố Hà Nội với dung tích kho lạnh 21 tấn

Trong quá trình thực hiện đồ án em đã cố gắng thể hiện hết khả năng của mình, tuy nhiên đây là lần đầu tiên em thiết kế nên trông tránh khỏi sai sót Em kính mong các thầy chỉ bảo, giúp đỡ thêm cho em

Qua đây em cũng cin chân thành cảm ơn thầy giáo Đinh Văn Hiền đã trực tiếp động viên, hướng dẫn tận tình cho em trong suốt thời gian thực hiện

đồ án

Sinh viên

Hoàng Cao Sơn

MỤC LỤC

Chương I: Giới thiệu chung về kho lạnh

I Kích thước xây dựng kho lạnh

II Sơ đồ mặt bằng kho lạnh

Chương II: Tính chiều dày cách nhiệt và kiểm tra đọng sương

I Tính chiều dày cách nhiệt

II Tính kiểm tra đọng sương

Chương III: Tính nhiệt kho lạnh

Tính nhiệt Q1

Tính nhiệt Q2

Tính nhiệt Q4

Chương IV: Tính chọn máy nén

Chương V: Tính chọn thiết bị

I Tính chọn dàn bay hơi

II Tính chọn dàn ngưng

III Tính chọn thiết bị phụ

1 Bình tách dầu

2 Bình tách lỏng

3 Bình chứa

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh tác giả Nguyễn Đức Lợi Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật - 2002

II Môi chất lạnh tác giả Nguyễn Đức Lợi - Phạm Văn Tuỳ Nhà xuất bản giáo dục

III Máy và Thiết bị lạnh, tác giả Nguyễn Đức Lợi - Phạm Văn Tuỳ nhà xuất bản giáo dục 1999

IV Kỹ thuật lạnh cơ sở, tác giả Nguyễn Đức Lợi - Phạm Văn Tuỳ Nhà xuất bản giáo dục Hà Nội 1996

V Máy lạnh - tác giả Đinh Văn Hiền

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHO LẠNH PHẦN I: KÍCH THƯỚC XÂY DỰNG KHO LẠNH

Vì kho lạnh dung tích 60m3 nên ta chỉ xây dựng kho lạnh 1 tầng Mức độ chất tải là 0,35 tấn trên 1m3

Chọn dàn bay hơi kiểu trần Chọn chiều cao xây dựng là 3,5m Chiều cao của chất tải thực là

h = 3,5 - (0,4 + 0,4 + 0,2) = 2,5m Trong đó: 0,4m là khoảng cách để treo dàn bay hơi

0,4 m là khoảng phần lồi của trần 0,2 m là khoảng cách từ giàn bay hơi đến sản phẩm Thể tích chất tải của kho lạnh:

V = Error! = Error! = 47 m3

với E là dung tích kho lạnh

E = 60 0,35 = 21 tấn

gv = 0,45 t/m3 tra theo bảng (2-3) theo tài liệu [1]

với gv là định mức tiêu chuẩn của các diện tích chất tải:

PHẦN II

CHƯƠNG II

TÍNH CHIỀU DÀY CÁCH NHIỆT VÀ KIỂM TRA ĐỌNG SƯƠNG

I Tính chiều dày cách nhiệt

a) Tường bao: 1 Lớp vữa xi măng; 2 Tường gạch; 3 Lớp cách ẩm; 4 Lớp cách nhiệt; 5 Lớp vữa trát và lưới thép

Cấu trúc xây tường ngoài của kho lạnh bao gồm: Lớp tường gạch dầy

380 mm hai mặt phủ bằng vữa xi măng dầy 20 mm Lớp cách ẩm dầy 7 mm gồm hai lớp bitum và 1 lớp giấy dầu Lớp cách nhiệt là xốp polystirol và lớp trong cùng là lớp vữa trát xi măng có lưới thép dầy 20 mm

Theo bảng 2-3 tra được hệ số truyền nhiệt của vách từ ngoài không khí vào buồng lạnh ở (-200C) là

(Do bảo quản cá đã kết đông nên t = - 20  25)

Hệ số dẫn nhiệt, dẫn ẩn của các vật liệu xây dựng và cách nhiệt tra theo bảng 3-1 và 3-2

+ Lớp vữa xi măng: 1 = 0,02 m;  1= 0,88W/m.k

 = 90 g/mh M Pa + Lớp gạch đỏ 2 = 0,38 m;  2= 0,82W/m.k

 = 105 g/mh M Pa + Lớp cách ẩm 3 = 0,004 m;  3= 0,3W/m.k

 = 0,86 g/mh M Pa + Lớp xốp cách nhiệt xốp Polystrol:  = 0,2

4 = 0,047 W/m.k ;  = 7,5 g/mh M P a Chiều dày cách nhiệt cần thiết:

K1

004 , 0 82 , 0

38 , 0 88 , 0

02 , 0 3 3 , 23

1 21 , 0 1

= 0,19 m Chiều dày cách nhiệt thực phải chọn lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được Ở đây chọn chiều dày tổng là 200 m với 4 lớp x 50 mm hoặc 2 lớp x 100 mm Hệ truyền nhiệt thực:

KT =

047 , 0

2 , 0 712 , 0

1



= 0,2 W/m2.k

II Kiểm tra đọng sương:

Theo bảng 1-1: Nhiệt độ trung bình nóng nhất tại Hà Nội t1 = 37,20C;

độ ẩm 13 = 83% Tra đồ thị h-x ta cól tsương = 34,60C

Nhiệt độ buồng lạnh t2 = -200C; 1 = 23,3 W/m2.k Vậy K3 = 0,95 1 Error!

= 0,95 23,3 Error! = 1,01 w/m2k > k+

Như vậy vách ngoài không bị đọng sương

* Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt

- Mật độ dòng nhiệt qua kết cấu cách nhiệt

q = k t = 0,2 (37,2 + 20)

= 11,44 W/m2

- Xác định nhiệt độ bề mặt các lớp vách:

q = 1 (tf1 - t1) Vậy tf1 = t2 = t1 - Error! = 36,71 - Error! = 36,450C Tương tự t3 = t2 - Error! = 36,45 - Error! = 31,150C

Tính phân áp suất thực của hơi nước:

- Dòng hơi thẩm thấu qua kết cấu bao che

H - trở kháng thấm hơi của kết cấu bao che

Phương án 1: Phương án cách ẩm với 4 = 4 mm

H =  Error! = 3 Error! + Error! + Error! + Error!

Px4 = 4323,6 - 0,1285 0

02;90 10

6 = 4295 Pa

Phương án này không đạt yêu cầu vì Px6 > Px6'' Phương án 3:

Thay đổi vật liệu cách ẩm 2' = 0,1 mm màng polyetylen 4 = 0,1 mm màng polyetylen (chỉ sử dụng bitum để dán)

H = 3 0

02;90 +

038;105 + Error! + 2 Error!

Kết quả tính toán áp suất riêng phần hơi nước theo chiều dầy vách Ph 

CHƯƠNG III TÍNH NHIỆT KHO LẠNH

Tính nhiệt kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài

đi vào kho lạnh Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ giữa buồng lạnh và môi trường bên ngoài

-> Xác định chính xác năng suất máy lạnh cần lắp đặt

+ Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4, (W)

Q1- Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh

Q2 - Dòng nhiệt do sản phẩm toả 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 lạnh

Vì sản phẩm là hải sản kết đông nên không có Q5 (vì nó không có sự hô hấp)

1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q 1 :

Q1 = Q11 + Q12

Vì Q11: Dòng nhiệt độ qua tường bao, trần, nền do chênh lệch nhiệt độ

Q12: Dòng nhiệt qua tường bao, trần, nền do ảnh hưonửg của bức xạ mặt trời

Do kho lạnh được xây dựng tại Hà Nội; nhiệt độ bên ngoài dùng cho tính toán là t1 = 37,20C

Hệ số truyền nhiệt cho các cơ cấu bao che:

Tường ngoài K = 0,21 W/m2k Mái K = 0,2 W/m2k

Tường ngăn -200 K = 0,28 W/m2k với hành lang và buồng điều khiển Nền có sưởi K = 0,21 W/m2k

Đối với tường ngoài của hướng TN hay phía bắc

Q11 = 0,21 F (t1 - t2) với F = 6.3 = 18m2

Q11 = 0,21 18 (37,2 + 20) = 217,35 W Đối với tường ngoài phía Đông:

Q11 = 0,21 F (t1 - t2) với F = 2.3 = 6m2

Q11 = 0,21 6 (37,2 + 20) = 72,072 W

Do bức xạ nhiệt độ ở hướng này nên:

Q12 = 0,21 6 (37,2 - 20) = 21,67 W Đối với tường ngăn với buồng điều khiển và hành lang thì: Lấy t1 = 00C

Q11 = 0,28 F (t1 - t2)

= 0,28 18 (0 + 20) = 100,8 W Đối với mái

Q11 = K F (t1 - t2) với K = 0,2

F = 8.4 = 32 m2-> Q11 = 0,2 32 (37,2 + 20) = 366,08 W

Do mái phải chịu bức xạ nên ta có:

Q12 = K F t với F = 32m2; K = 0,2

t = 0,75 Error! = 0,75 Error! = 18

Với I = 240  400 lấy I = 300

Pbêtông = 0,65 ; 2 = 8 Vậy Q12 = 0,2 32 18 = 115,2 W Cách nhiệt cho nền: chọn nền có sưởi

K = 0,21, t1 = 30C

F = 32 m2

Với h1, h2 là en ta pi của sản phẩm trước và sau khi sử lý lạnh kJ/kg

M - công suất buồng gia lạnh, công suất buồng kết đông t/ngày đêm;

(Error!: hệ số chuyển đổi từ t/ngày đêm ra đơn vị kg/s)

Do sản phẩm cần bảo quản là cá nên khối lượng hàng nhập trong 1 ngày đêm bằng 10% dung tích của buồng theo tài liệu [1] Nên sản phẩm nhập vào buồng lạnh:

1 (43,5 - 0) 1000 1000; 24.3600 = 1057,3 W

3 Vì buồng bảo quản đông cho hải sản nên

Q3 = 0 vì không có thông gió

4 Dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành

Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44

* Dòng nhiệt do chiếu sáng Q41:

Q41 = A F

Vì buồng bảo quan nên A = 1,2 W/m2

F = 8 4 = 32 m2-> Q41 = 1,2 32 = 38,4 W

* Dòng nhiệt do người toả ra

Q42 =350

Vì diện tích buồng 32m2 nên lấy

n = 2 -> Q42 = 350 2 = 700 W

* Dòng nhiệt do các động cơ điện:

Q43 = 1000 N Lấy N = 0 kw -> Q43 = 1000 0 = 1.000 W Vì không có động cơ quạt

* Dòng nhiệt khi mở của Q44:

Q44 = B F

B - dòng nhiệt riêng khi mở cửa do F = 32m2 mà không bảo quản đông thì B = 22 W/m2

-> Q44 = 22 32 = 704 W Tra bảng 4-4 tài liệu [1]

Vậy Q4 = 38,4 + 700 + 0 + 704 = 1442,4 W

Q43 = 0 do buồng được làm lạnh chủ yếu bằng các dàn bay hơi ở trần hoặc tường đối lưu không khí tự nhiên không có động cơ quạt gió

Từ các số liệu trên nên ta có:

* Nhiệt tải của thiết bị

QTB = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

= 1047,632 + 1057,3 + 0 + 1442,4 = 3547,3 W

* Nhiệt tải cho máy nén:

Do bảo quản cá nên:

QMN = 80% Q1 + 100% Q2 + 75% Q4

= 08 1047,632 + 1.1057,3 + 0,75 1442,4 = 2977,2 W

= 2977,2 W Bảng tổng kết các phụ tải nhiệt

t0 buồng Q1 (W) Q2 (W) Q3 (W) Q4 (W) QMN (W) QTB (W)

- 20 1047,632

(W)

1057,3 (W)

0 (W)

1442,4 (W)

2977,2 (W)

3547,3 (W)

CHƯƠNG IV TÍNH CHỌN MÁY NÉN

Do kho lạnh ở đây cũng khá nhỏ nên ta không nên sử dụng môi chất

NH3 vì rất gây độc hại nên ta chỉ dùng R22 vì chúng không gây độc hại và tuy đắt nhưng kho lạnh rất nhỏ nên có thể dùng R22

Từ t0 = - 300 tra bảng hơi bão hoà R22 theo tài liệu [1] ta có:

P0 = 0,164 MPa Nhiệt độ nước vào dàn ngưng:

tw1 = tw + (3  5) = 34,6 + 3,4 = 380C Nhiệt độ nước ra khỏi dàn ngưng:

tw2 = tw1 + (2  6) = 38 + 2 = 400C Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất

tk = tw2 + (3  5) = 40 + 3 = 430C tra bảng theo [1] ta được:

Pk = 1,609 MPa

Vậy tỉ số nén  = Error! = Error! = 9,8

Mặc dù tỉ số  > 9 tuy nhiên do ở đây kho lạnh nhỏ nên cần sử dụng chu trình đơn giản

Và hiện nay trong quá trình hiện đại ngày nay đã xuất hiện một số loại máy nén một cấp tiên tiến có thể đáp ứng yêu cầu công việc cao như có thể đạt (t0 = -300) hoặc tỉ số nén có thể > 9 mà chu trình lại đơn giản ít tốn năng lượng Vì thế ta có thể chọn máy nén 1 cấp

Do môi chất là freôn nên chọn chu trình lạnh 1 cấp có hồi nhiệt

tqn = 200C

Ta có bảng thông số trạng thái giữa các điểm

2 3'

Lưu lượng môi chất qua máy nén:

m = Error! = Error! = 0,0029 kg/S

Công nén riêng của máy nén:

l = h2 - h1 = 2045 - 1740 = 305 (KJ/kg) Công nén đoạn nhiệt của máy nén:

NS = m l = 0,0029 305 = 0,9 (Kw)

Hệ số làm lạnh của chu trình:

 = Error! = Error! = 3,57

Hiệu suất exec gi:

V = Error! =  Error! = 3,57 Error! = 0,17

Thể tích hút thực tế:

Vtt = m V = 0,0029 0,42 = 0,001218 (m3/s) Hiệu suất chỉ thị:

Ne = Ni + Nms

= 0,09 + 0,6254 = 0,7154 (Kw) Công suất tiếp điện:

CHƯƠNG V TÍNH CHỌN THIẾT BỊ

I Tính chọn dàn bay hơi

Vì giảm nhiệt bằng không khí nên ta phải chọn dàn bay hơi làm lạnh trực tiếp không khí cưỡng bức (dàn lạnh quạt) để dùng bảo quản đông cho sản phẩm

Theo những tính toán chương IV thì ta có:

Diện tích trao đổi nhiệt yêu cầu của dàn quạt

với các thông số sau

- Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: 20m2 tải nhiệt khi t = 10 k với Q0 =

Qk = mtt qk = 0,0029 1440 = 4,176 kW

Do giải nhiệt độ bằng không khí nên ta phải dùng loại dàn ngưng không khí mà do hiệu nhiệt độ trung bình của dàn ngưng không khí phải đạt

từ 8  10k nên do tk = 430C Vậy tw2 = 360C và tw1 = 330C

vì tmax = tk - tw1 = 43 - 33 = 10

tmin = tk - tw2 = 43 - 36 = 7 Hiệu nhiệt độ trung bình:

ttb = max min

min

10 7

8, 4 10 7

max

n n

t t

k t

e e

Theo bảng 8-6 tài liệu [1] ta tra được

k = 30 W/m2.k là giá trị kinh nghiệm của hệ số truyền nhiệt

 Khối lượng riêng của nước = 1000 kg/m3

- Lưu lượng k2 qua dàn ngưng:

VK2 = Error! = Error! = 1160 m3/h

C Nhiệt dung riêng của k2 = 1 KJ/kg K

 Khối lượng riêng của k2 = 1,2 kg/m3

III Tính chọn thiết bị phụ

Trong đó m: lưu lượng hơi = 0,0029 kg/s

V2 thể tích riêng hơn nén phía đầu đẩy của máy nén V2 = 1m3/kg w: tốc độ hơi = 20 m/s

-> d = 4.1.0, 0029

3,14.20 = 0,01 = 11 mm Vậy ta nên chọn bình tách dầu có sẵn của nhà thiết kế với loại bình nhỏ

2 Bình tách lỏng

Theo chương IV ta có:

Lưu lượng môi chất qua máy nén:

m = 0,0029 kg/s Thể tích hơi hút Vtt = m V1 = 0,0029 0,42 = 0,001218 m3/s Đường kính ống hút: