Tài liệu đồ án hệ thống lạnh cho nhà máy thủy sản, chương 3 ppt

Chương 3: TÍNH NHIỆT TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺTổn thất nhiệt trong tủ cấp đông gồm có : - Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che - Tổn thất nhiệt do sản phẩm, khay cấp đông và do nước c

Chương 3: TÍNH NHIỆT TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ

Tổn thất nhiệt trong tủ cấp đông gồm có :

- Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che

- Tổn thất nhiệt do sản phẩm, khay cấp đông và do nước châm vào

- Tổn thất nhiệt do mở cửa

2.4.1/ Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt qua kết cấu bao che Q 1

- Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che được định nghĩa là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua tường bao, trần và nền của tủ cấp đông

do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong tủ cộng với các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần

- Do tủ cấp đông được đặt trong nhà xưởng nên không chịu ảnh hưởng bởi bức xạ mặt trời Vì vậy ta chỉ xét tổn thất nhiệt qua tường bao, trần và nền của tủ cấp đông

- Mặt khác chiều dày cách nhiệt của các bề mặt tủ là như nhau tức là đều dày 150 mm kể cả cửa tủ cấp đông Do vậy ta có :

Q1 = kt F ( t1– t2), W Trong đó :

- kt : Hệ số truyền nhiệt thực qua kết cấu bao che xác định theo chiều dày cách nhiệt , W/m2.K

Theo tính toán ở mục ( 2.3.2) ta có Kt = 0,13 W/m2.K

- F : Diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m2

- t1: Nhiệt độ môi trường bên ngoài, 0C t1 = 380C

- t2 : Nhiệt độ bên trong tủ cấp đông, 0C t2 = - 350C Theo tính toàn ở mục ( 2.2) ta có kích thước phủ bì của tủ cấp đông là :

- Chiều dài : L = 3000 + 2 CN= 3000 + 2 x 150 = 3300 mm

- Chiều rộng : W = 1500 + 2CN= 1500+ 2x 150 = 1800mm

- Chiều cao : H = 1600 + 2CN = 1600 + 2 x 150 = 1900mm

Lúc đó ta có : F = 2F1 + 2 F2 + 2F3 Trong đó :

2F1: Diện tích bề mặt trần và nền của tủ, m2 2F2 : Diện tích bề mặt trước và sau của tủ, m2

2F3 : Diện tích hai mặt bên của tủ , m2

==> F = 2 ( F1 + F2 + F3)

= 2 ( 3,3 x 1,8 + 3,3 x 1,9 + 1,8 x 1,9) = 31,26 m2 Vậy : Q1 = kt F ( t1– t2 ) , W

= 0,13 x 31,26 [ 38 – ( -35) ] = 296,657 W

2.4.2/ Tổn thất do sản phẩm mang vào Q 2

Tổn thất Q2 gồm :

- Tổn thất do sản phẩm mang vào Q21

- Tổn thất làm lạnh khay cấp đông Q22

- Ngoài ra một số sản phẩm khi cấp đông người ta tiến hành châm thêm nước để mạ 1 lớp băng trên bề mặt làm cho bề mặt phẳng đẹp, chống oxi hoá thực phầm, nên cũng cần tính thêm tổn thất do làm lạnh nước Q23

2.4.2.1/ Tổn thất do sản phầm mang vào

Tổn thất do sản phẩm mang vào được tính theo công thức sau :

Q21 = E  

3600

2 1

x

i i



Trong đó :

- E : Năng suất tủ cấp đông, kg/mẻ ; E = 1000 kg/mẻ

- i1 , i2 : Entanpi của sản phẩm ở nhiệt độ đầu vào và đầu ra,kJ/

kg Do sản phẩm trước khi đưa vào tủ cấp đông đã được làm lạnh ở kho chờ đông, nên nhiệt độ sản phẩm đầu vào sẽ là t1 =

100C Nhiệt độ trung bình đầu ra của các sản phẩm cấp đông

là t2 = -180C

 : Thời gian cấp đông 1 mẻ, giờ/mẻ

 = 1,5 giờ

Tra bảng 4.2/ Sách HDTKHTL – Trang 81, ta có :

i1 = 283 kJ/kg

i2 = 5 kJ/kg Vậy :

Q21 =  

3600 5 , 1

5 283 1000

x



= 51,481481 kW = 51481,481 W

2.4.2.2/ Tổn thất do làm lạnh khay cấp đông

Q22 = MKh  

3600

2 1

x

t t

C P



Trong đó :

MKh: Tổng khối lượng khay cấp đông, kg

- Theo tính toán ở mục (2.2.1) thì số khay chứa sản phẩm sẽ là :

11 x 36 = 396 khay

- Một khay có khối lượng khoảng 1,5 kg và có dung tích chứa

2 kg sản phẩm

Do vậy tổng số khối lượng khay cấp đông sẽ là :

MKh = 396 x 1,5 = 594 kg

CP : Nhiệt dung riêng của vật liệu khay cấp đông, kJ/kg.K

- Khay cấp đông có vật liệu làm bằng nhôm có CP = 0,896 kJ/kg.K

t1 , t2 : Nhiệt độ của khay trước và sau khi cấp đông, 0C

- Nhiệt độ của khay trước khi cấp đông bằng nhiệt độ môi trường tức là :

t1 = 380C

- Nhiệt độ của khay sau khi cấp đông t2 = - 350C

 : thời gian cấp đông, giờ  = 1,5 giờ

Vậy :

Q22 = 594    

3600 5 , 1

35 38

896 , 0

x



 = 3,74528 kW = 3745,28 W

2.4.2.3/ Tổn thất do châm nước

Tổn thất do châm nước được tính theo công thức :

Q23 = Mn

3600

x

q O

Trong đó :

Mn : Khối lượng nước châm, kg

- Khối lượng nước châm chiếm khoảng 5 10 % khối lượng hàng cấp đông, thường người ta châm dày khoảng 5mm

Theo tính toán ở mục ( 2.4.2.2 ) thì tổng số khay chứa sản phẩm

là 396 khay, mà 1 khay chứa được 2 kg sản phẩm

- Do đó khối lượng hàng cấp đông là : 396 x 2 = 792 kg

- Khối lượng nước châm là : Mn = 792

100

10 = 79,2 kg

 : thời gian cấp đông, giờ

 = 1,5 giờ

qo : Nhiệt dung cần làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khi đông đã hoàn toàn, kJ/kg

- Nhiệt làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khi đông đá hoàn toàn qo được xác định theo công thức :

qo = CPn t1 + r + CPđ t2

Trong đó :

- CPn : Nhiệt dung riêng của nước ; kJ/kg.K

CPn = 4,186 kJ/kg.K

- r : Nhiệt đông đặc, kJ/kg

r = 333,6 kJ/kg

- CPđ : Nhiệt dung riêng của đá, kJ/kg.K

CPđ = 2,09 kJ/kg.K

- t1 : Nhiệt độ nước đầu vào , oC

t1 = 5oC

- t2 : Nhiệt độ đông đá, oC

t2 = -5oC  -10oC Thay vào ta có :

qo = 4,186 5 + 333,6 + 2,09  10 = 375,43 kJ/kg Vậy :

Q23 = 79,2 

3600 5 , 1

43 , 375

x 5,506306 kW = 5506,306 W Như vậy tổn thất Q2 sẽ là :

Q2 = Q21 + Q22 + Q23 = 51481,481 + 3745,28 + 5506,306 = 60733,067 W

2.4.3/ Tổn thất nhiệt do mở cửa Q 3

Tổn thất nhiệt do mở cửa được tính theo công thức

Q3 = B F , W

F : Diện tích của tủ cấp đông, m2 Theo như tính toán ở mục ( 2.4.1 ) ta có :

Chiều dài tủ là : L = 3,3 m Chiều rộng tủ là : W = 1,8 m

Do dó F = 3,3 x 1,8 = 5,94 m2

B : Dòng nhiệt khi mở cửa, W/m2 Tra bảng 4.4/ Sách HDTKHTL – Trang 87 chọn B = 20 W /m2 Vậy Q3 = 20 x 5,94 = 118,8 W

2.4.4/ Xác định tải nhiệt cho thiết bị và cho máy nén

 Tải nhiệt cho thiết bị : Dùng để tính toán bề mặt trao đổi nhiệt

cần thiết cho thiết bị bay hơi Để đảm bảo được nhiệt độ trong tủ

ở những điều kiện bất lợi nhất, ta phải tính toán tải nhiệt cho thiết

bị là tổng các tải nhiệt thành phần có giá trị cao nhất

QTB = Q1 + Q2 + Q3 , W

= 296,657 + 60733,067 + 118,8

= 61148,524 W

 Tải nhiệt cho máy nén :

QMN = 80% Q1 + 100%Q2 + 75%Q3

100

75 067 , 60733 100

100 657 , 296 100

= 61059,492 W