Tài liệu đồ án môn học kỹ thuật lạnh pdf

Trong phòng máy có đặt hệ thống thông gió với nhiệt độ tính toán trong phòng xác định nh- sau:II-2 Trong đó: Nhiệt độ tính toán bên trong phòng máy, Nhiệt độ tính toán của không khí ngo

I Giới thiệu chung

Địa điểm xây dựng công trình nằm trên địa bàn thành phố Vũng Tàu, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu Đây là một trung tâm kinh tế và du lịch biển lớn ở phía nam, trình độ phát triển kinh tế xã hội t-ơng đối cao, mật độ dân số lớn, có khí hậu nhiệt đới nóng

ẩm quanh năm Việc xây dựng và vận hành công trình trên khu vực này có những đặc

điểm cả thuận lợi và khó khăn Về -u điểm, khu vực này có nguồn cung cấp nguyên vật liệu, máy móc thiết bị phong phú, nguồn cung cấp điện năng đầy đủ và chất l-ợng tốt Về nh-ợc điểm, khu vực này có khí hậu nóng ẩm quanh năm nên yêu cầu cách nhiệt, cách ẩm cao dẫn đến chi phí xây dựng và vận hành cao

Trạm lạnh cần thiết kế có hệ thống kho lạnh thuộc loại kho bảo quản lạnh Chức năng chính của nó là bảo quản rau quả và hải sản ở đây đã hoàn thành b-ớc thiết kế

địa điểm xây dựng và diện tích mặt bằng công trình Nhiệm vụ còn lại là thiết kế kết cấu kho lạnh và thiết kế hệ thống lạnh

II tính toán kho lạnh

Kho lạnh có ba phòng lạnh đ-ợc đánh số từ 1 đến 3, một phòng máy và một phòng

đệm Diện tích các phòng đều đã đ-ợc xác định Ta lựa chọn vị trí đặt phòng máy giápvới t-ờng Tây của phòng lạnh 1 vì vị trí này làm giảm tổn thất nhiệt xuống mức thấp nhất

II.1 Lựa chọn các thông số tính toán ban đầu

Các thông số tính toán ban đầu bao gồm các thông số khí hậu nơi xây dựng kho lạnh, nhiệt độ và độ ẩm bảo quản trong các phòng lạnh Ngoài ra ta còn cần xác định

đặc điểm của các hệ thống kỹ thuật trong các phòng lạnh và phòng phụ trợ

II.1.1 Các thông số khí hậu nơi xây dựng công trình

Địa điểm xây dựng công trình đặt tại Vũng Tàu, tra trong TCVN 4088-85 ta đ-ợc các thông số khí hậu nh- sau:

 Nhiệt độ cực đại trung bình của không khí tháng nóng

nhất:

 Nhiệt độ cực đại tuyệt đối của không khí:

 Độ ẩm t-ơng đối trung bình của không khí:

Độ ẩm t-ơng đối trung bình của không khí lấy vào tháng có nhiệt độ tuyệt đối trung bình lớn nhất (tháng Năm)

Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài trời xác định theo công thức:

(II-1)

Trong đó:

Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài trời, ( )Nhiệt độ cực đại trung bình của không khí tháng nóng nhất, ( )Nhiệt độ cực đại tuyệt đối của không khí, ( )

Hệ số an toàn, ; lấy Thay số vào công thức (II-1) ta đ-ợc:

Phòng máy đặt ở phía t-ờng Tây của phòng lạnh 1, có hành lang chung với hành lang các phòng lạnh Trong phòng máy có đặt hệ thống thông gió với nhiệt độ tính toán trong phòng xác định nh- sau:

(II-2)

Trong đó:

Nhiệt độ tính toán bên trong phòng máy, ( )Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài trời, ( )Thay số vào công thức trên ta có:

Với phòng đệm, ta không xác định cụ thể nhiệt độ trong phòng Khi tính toán tổn thất nhiệt qua kết cấu ngăn che các phòng lạnh với phòng đệm ta sẽ dùng hệ số

II.1.2 Lựa chọn chế độ và thời gian bảo quản trong các phòng lạnh

Chức năng của kho lạnh là bảo quản lạnh hai loại sản phẩm chính là rau quả và hải sản Kho lạnh có ba phòng lạnh trong đó hai phòng 1 và 2 chọn làm các phòng bảo quản rau quả, sản phẩm bảo quản là các loại quả có múi nh- cam, chanh, b-ởi và nhiều loại rau quả khác có cùng nhiệt độ bảo quản; phòng 3 dùng để bảo quản hải sản, ở đây

là cá, tôm, cua mới đánh bắt

Bảng 1 Chế độ và thời gian bảo quản của các phòng lạnh

Nhiệt độ bảo quản Độ ẩm Thời gian bảo quản

II.2.1 Diện tích chất tải hữu ích của các phòng lạnh

Diện tích chất tải hữu ích xác định theo công thức sau:

Diện tích chất tải hữu ích tính toán cho từng phòng lạnh thể hiện trong bảng 2

II.2.2 Chiều cao chất tải

Chiều cao chất tải của các phòng lạnh xác định theo công thức:

(II-4)

Trong đó:

Chiều cao chất tải của phòng lạnh, ( )Chiều cao theo thiết kế kiến trúc của phòng lạnh, ( )Chiều dầy của trần phòng lạnh, ( )

0,5m Khoảng dự trữ độ cao cho các hệ thống đ-ờng ống và chiều cao

nâng hàng của xe rùa

Tất cả các phòng lạnh đều có chung các thông số về các chiều cao kể trên nên đều

có cùng chiều cao chất tải Thay số vào công thức (II-4) ta có:

II.2.3 Thể tích chất hàng và dung tích của các phòng lạnh

Thể tích chất hàng của các phòng lạnh tính theo công thức sau:

(II-5)

Trong đó:

V Thể tích chất tải của của phòng lạnh, ( )

Chiều cao chất tải của phòng lạnh, ( )Diện tích chất tải của phòng lạnh, ( )Dung tích các phòng lạnh:

(II-6)

Trong đó:

Dung tích của phòng lạnh, ( )Thể tích chất tải của của phòng lạnh, ( )Tiêu chuẩn chất tải, ( ) Tiêu chuẩn chất tải phụ thuộc loại hàng bảo quản của phòng lạnh; tra trong bảng 2-1, trang 20, tài liệu Kỹ thuật lạnh ứng dụng.

Kết quả tính toán thể tích chất hàng và dung tích các phòng lạnh thể hiện trong bảng 2

II.3 Tính toán cách nhiệt và cách ẩm

Tr-ớc hết, ta cần xác định chiều dầy các lớp cách nhiệt của các kết cấu ngăn che

Đối với mái ta đặt cách nhiệt cả trên lẫn d-ới, phía trên dùng bêtông bọt, phía d-ới dùng polystirol; với t-ờng dùng vật liệu polystirol và nền dùng bêtông bọt

Để thoả mãn yêu cầu cách ẩm, ta chọn sẵn chiều dầy các lớp vật liệu cách ẩm trong các kết cấu ngăn che và đánh giá thông qua việc kiểm tra đọng s-ơng và đọng ẩmtrong lòng kết cấu Với các kết cấu có ph-ơng đứng chọn vật liệu cách ẩm là bitum; với các kết cấu ph-ơng ngang cách ẩm bằng các lớp vật liệu nh- giấy dầu, gạch lá nem,

gạch lát và vữa ximăng.

Hình 1 Cấu tạo các lớp vật liệu mái

Vữa ximăng,  = 10 mmGạch lá nem,  = 15 mmVữa ximăng,  = 10 mm

Bê tông chống thấm,  = 80 mm

Xỉ tạo độ dốc,  = 200 mmSàn BTCT,  = 100 mmVữa trát,  = 15 mmBitum,  = 4 mmLớp cách nhiệt polystirol,  đang xác địnhVữa trát luoi thép,  = 15 mm

Hình 2 Cấu tạo các lớp vật liệu nền

Gạch lát nền,  = 15 mmVữa XM,  = 15 mm

Bê tông bọt,  đang xác địnhHai lớp giấy dầu,  = 5 mm

Tổng nhiệt trở ch-a kể lớp cách nhiệt: 0.1853

Hình 3 Cấu tạo các lớp vật liệu t-ờng ngoài

Vữa XM trát,  = 20 mmGạch đỏ,  = 220 mmVữa XM trát,  = 15 mmBitum cách ẩm,  = 4 mmLớp cách nhiệt,  đang xác địnhVữa tam hợp luoi thép,  = 20 mm

Hình 4 Cấu tạo các lớp vật liệu t-ờng ngăn các phòng

Vữa XM trát,  = 20 mmGạch đỏ,  = 110 mmVữa XM trát,  = 15 mmBitum cách ẩm,  = 4 mmLớp cách nhiệt,  đang xác địnhVữa tam hợp luoi thép,  = 20 mm

Hình 5 Cấu tạo các lớp vật liệu cửa đi

Thép không gỉ,  = 0,5 mmVật liệu cách nhiệt,  đang xác địnhThép không gỉ,  = 0,5 mm

Tổng nhiệt trở ch-a kể lớp cách nhiệt: 0.0000172

II.3.1 Tính toán chiều dầy các lớp cách nhiệt Kiểm tra đọng s-ơng bề mặt ngoàikết cấu.

Chiều dầy lớp cách nhiệt xác định theo công thức sau:

(II-7)

Trong đó:

Chiều dầy lớp cách nhiệt, ( )

Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, ( ) Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt lấy phụ thuộc vào loại vật liệu, chức năng và cấp nhiệt độ bảo quản của phòng lạnh

Hệ số truyền nhiệt hợp lý, ( ); phụ thuộc độ chênh nhiệt

độ giữa hai bề mặt ngoài của kết cấu

Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt của mặt trong và mặt ngoài kết cấu ngăn che, ( ); tra trong bảng 3-2, trang 77, tài liệu Kỹ thuật thông gió, tác giả Trần Ngọc Chấn.

Chiều dầy lớp vật liệu thứ i, ( )

Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, ( ); tra trong phụ lục

2, trang 377, tài liệu Kỹ thuật thông gió, tác giả Trần Ngọc Chấn.

Để xác định ta cần phải tính chênh lệch nhiệt độ giữa hai bề mặt theo công thức sau:

Chiều dầy thực (chiều dầy lựa chọn) đ-ợc lấy theo tổ hợp chiều dầy các tấm polystirol chế tạo sẵn và không nhỏ hơn chiều dầy cách nhiệt tính đ-ợc ở trên.

Hệ số truyền nhiệt của kết cấu tính theo công thức:

(II-9)

Trong đó:

Hệ số truyền nhiệt của kết cấu, ( )

Chiều dầy lớp cách nhiệt, ( )

Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, ( )

Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt của mặt trong và mặt ngoài kết cấu

Chiều dầy lớp vật liệu thứ i, ( )

Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, ( )

Hệ số truyền nhiệt của kết cấu khi đọng s-ơng tính theo công thức:

(II-10)

Trong đó:

Hệ số truyền nhiệt của kết cấu khi đọng s-ơng, ( )Nhiệt độ điểm s-ơng của không khí ngoài, ( ); xác định theo các thông số trạng thái của không khí ẩm bên ngoài

Hệ số trao đổi nhiệt mặt ngoài kết cấu ngăn che, ( );Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài trời và trong phòng, ( )

Điều kiện để không đọng s-ơng ở bề mặt ngoài kết cấu:

Kết quả tính toán cụ thể ghi trong bảng 3 Từ kết quả ta thấy điều kiện không đọng s-ơng thỏa mãn cho mọi kết cấu ngăn che

II.3.2 Tính toán kiểm tra đọng ẩm trong lòng kết cấu ngăn che

Ta chỉ tính toán kiểm tra đọng ẩm trong lòng kết cấu của hai kết cấu ngăn che nguy hiểm nhất (có chênh lệch nhiệt độ lớn nhất) là kế cấu t-ờng ngoài và mái của phòng lạnh 3

Tổng nhiệt trở của kết cấu ngăn che xác định nh- sau:

(II-11)

Trong đó:

Tổng nhiệt trở của kết cấu ngăn che, ( )Nhiệt trở mặt trong kết cấu ngăn che, ( )Tổng nhiệt trở của các lớp kết cấu ngăn che, ( )Nhiệt trở mặt ngoài kết cấu ngăn che, ( )Nhiệt trở mặt trong và mặt ngoài kết cấu ngăn che:

(II-12)

Trong đó:

Nhiệt trở mặt trong và mặt ngoài kết cấu ngăn che, ( )

Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt trong và ngoài kết cấu, ( ); lấy theo bảng 2.3, trang 33, tài liệu Thiết kế thông gió công nghiệp, tác giả Hoàng Thị Hiền

Nhiệt trở của một lớp thứ i kết cấu ngăn che:

Nhiệt độ mặt ngoài của lớp vật liệu thứ i tính nh- sau:

(II-14)

Trong đó:

Nhiệt độ bề mặt ngoài kết cấu ngăn che thứ i, ( )Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài trời và trong phòng, ( )Tổng nhiệt trở của kết cấu ngăn che, ( )

Nhiệt trở mặt ngoài kết cấu ngăn che, ( )Nhiệt trở lớp kết cấu ngăn che thứ i, ( )

Kết quả tính toán nhiệt độ mặt ngoài của kết cấu thể hiện ở bảng 4 Từ các giá trị nhiệt độ bề mặt các lớp kết cấu , dùng biểu đồ I-d ta tra đ-ợc các giá trị áp suất phân hơi n-ớc bão hòa ( ).

Tổng ẩm trở của kết cấu ngăn che xác định nh- sau:

(II-15)

Trong đó:

Tổng ẩm trở của kết cấu ngăn che, ( )

ẩm trở mặt trong kết cấu ngăn che, ( )

ẩm trở bản thân kết cấu ngăn che, ( )

ẩm trở mặt ngoài kết cấu ngăn che, ( )

ẩm trở của một lớp thứ i kết cấu ngăn che:

(II-16)

Trong đó:

ẩm trở lớp kết cấu ngăn che thứ i, ( )Chiều dầy lớp kết cấu thứ i, ( )

Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu lớp kết cấu thứ i, ( ); lấy theo phụ lục 2.2, trang 249, tài liệu Thiết kế thông gió công nghiệp, tác giả Hoàng Thị Hiền và bảng 3-1 trang 81, bảng 3-2 trang 83, tài liệu H-ớng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, tác giả Nguyễn

Tổng ẩm trở của kết cấu ngăn che, ( )

ẩm trở mặt ngoài kết cấu ngăn che, ( )

ẩm trở lớp kết cấu ngăn che thứ i, ( )Kết quả tính toán phân áp suất hơi n-ớc mặt ngoài các lớp vật liệu thể hiện ở bảng

4 Tại các bề mặt ta đều có áp suất phân hơi n-ớc nhỏ hơn áp suất hơi n-ớc bão hòa, do

đó không có hiện t-ợng đọng s-ơng trong lòng kết cấu ngăn che

II.4 Tính toán nhiệt kho lạnh

II.4.1 Tổn thất lạnh bảo quản vật phẩm

Công thức xác định tổn thất lạnh bảo quản vật phẩm:

(II-18)

Trong đó:

Tổn thất lạnh bảo quản vật phẩm, ( )Tổn thất lạnh hạ nhiệt độ vật phẩm, ( )Tổn thất lạnh hạ nhiệt độ bao bì vật phẩm, ( )

Rau quả:

Enthalpy vật phẩm khi nhập kho và khi xuất kho, ( ); tra theo

bảng 4-2, trang 110, tài liệu H-ớng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, tác giả Nguyễn Đức Lợi.

 Tổn thất lạnh hạ nhiệt độ bao bì

Dòng lạnh hạ nhiệt độ bao bì tính theo công thức:

(II-20)

Trong đó:

Tổn thất lạnh hạ nhiệt độ bao bì, ( )L-ợng bao bì bảo quản trong một ngày đêm, ( ); lấy bằng với rau quả và với hải sản

Tỷ nhiệt của bao bì, ( ); tra theo h-ớng dẫn, trang 113, tài liệu H-ớng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, tác giả Nguyễn Đức Lợi.

Nhiệt độ vật phẩm khi nhập kho và khi xuất kho, ( )Nhiệt độ vật phẩm khi nhập kho và xuất kho lấy t-ơng ứng bằng nhiệt độ không khí bên ngoài và nhiệt độ bảo quản

Kết quả tính toán dòng lạnh bảo quản vật phẩm thể hiện trong bảng 5

II.4.2 Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che

 Truyền nhiệt qua kết cấu bao che

Công thức xác định truyền nhiệt qua kết cấu t-ờng, mái và cửa đi:

(II-21)

Trong đó:

Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che, ( )

Hệ số truyền nhiệt của kết cấu ngăn che, ( ); xác định theo công thức (II-9), kết quả lấy theo tính toán ở bảng 3

Diện tích kết cấu ngăn che, ( )Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài trời và trong phòng, ( )

Hệ số kể đến vị trí của kết cấu bao che

Đối với nền, các lớp vật liệu cấu tạo đều có hệ số dẫn nhiệt nên

ta có nền cách nhiệt

Diện tích nền đ-ợc chia thành bốn dải rộng 2m bao nhau theo chu vi nền đánh số

từ I đến IV (xem hình 6) Mỗi dải có hệ số truyền nhiệt riêng không phụ thuộc vào chiều dầy các lớp vật liệu Riêng với dải I, diện tích của dải này đ-ợc tính thêm vào diện tích bốn ô vuông gạch chéo trên hình vẽ

Công thức xác định dòng lạnh truyền qua nền:

(II-22)

Trong đó:

Tổn thất lạnh qua kết cấu nền phòng lạnh, ( )

Hệ số truyền nhiệt của dải nền thứ i, ( ); xác định theo h-ớng dẫn trang 113, tài liệu H-ớng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, tác giả Nguyễn Đức Lợi.

Diện tích của dải nền thứ i, ( )

Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài trời và trong phòng, ( )

Hệ số kể đến sự tăng nhiệt trở khi có lớp cách nhiệt

Bảng 7 Tổn thất lạnh truyền qua nền

Chênh lệch nhiệt độ gây ra bởi bức xạ, ( )

Hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của bề mặt kết cấu ngăn che; phụ thuộc tính chất và mầu sắc của vật liệu ở lớp ngoài kết cấu, với mái màu gạch, t-ờng sơn vàng; tra trong bảng 2.17, trang 54, tài liệu Thiết kế thông gió công nghiệp, tác giả Hoàng Thị Hiền.

C-ờng độ bức xạ trung bình trong ngày trên mặt phẳng kết cấutháng tính toán, ( ); tra trong phụ lục 2.5, trang 256, tài liệu Thiết kế thông gió công nghiệp, tác giả Hoàng Thị Hiền.

Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài kết cấu, ( ); lấy theo

bảng 2.3, trang 33, tài liệu Thiết kế thông gió công nghiệp, tác giả Hoàng Thị Hiền

Kết quả tính toán l-ợng lạnh khử bức xạ mặt trời thể hiện ở bảng 8

Khối l-ợng riêng của không khí trong kho, ( )Enthalpy của không khí bên ngoài và trong phòng, ( ); các thông số nhiệt động của không khí trong và ngoài kho tra trong biểu đồ I-d

KÕt qu¶ tÝnh to¸n tæn thÊt l¹nh do th«ng giã thÓ hiÖn ë b¶ng 9.

kÕ hÖ thèng l¹nh, t¸c gi¶ NguyÔn §øc Lîi.

DiÖn tÝch buång, ( )KÕt qu¶ tÝnh to¸n tæn thÊt l¹nh do më cöa thÓ hiÖn ë b¶ng 10

 L-ợng nhiệt tỏa ra từ ng-ời làm việc trong kho

L-ợng nhiệt tỏa ra từ ng-ời làm việc trong kho xác định nh- sau:

(II-27)

Trong đó:

Dòng nhiệt tỏa ra từ ng-ời làm việc trong kho, ( )

Số ng-ời làm việc trong kho, lấy phụ thuộc diện tích kho, ( ); xác định theo h-ớng dẫn trang 116, tài liệu H-ớng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, tác giả Nguyễn Đức Lợi.

L-ợng nhiệt do một ng-ời thải ra khi hoạt động nặng nhọc,

Bảng 12 Dòng nhiệt do ng-ời tỏa ra

n Stt Phòng lạnh

 L-ợng nhiệt tỏa ra từ hệ thống chiếu sáng

L-ợng nhiệt tỏa ra do chiếu sáng tính theo công thức:

Bảng 13 Dòng nhiệt tỏa ra do chiếu sáng

Trong đó:

Dòng nhiệt do hoa quả hô hấp, ( )

Hệ số chuyển đổi đơn vịDung tích kho lạnh, ( )Dòng nhiệt tỏa ra khi nhập sản phẩm vào kho lạnh với nhiệt độ ban

đầu và sau đó hạ xuống nhiệt độ bảo quản, ( ); xác định theo

bảng 3-5, trang 43, tài liệu Kỹ thuật lạnh ứng dụng, các tác giả Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy - Đinh Văn Thuận

Bảng 14 Dòng nhiệt tỏa ra do hoa quả hô hấp

Stt Phòng lạnh

II.4.4 Xác định tải trọng nhiệt cho thiết bị và máy nén

Tải nhiệt cho thiết bị đ-ợc tính riêng cho từng phòng lạnh, bằng tổng các tổn thất lạnh tính đ-ợc ở trên Riêng đối với phòng lạnh 2, thành phần tổn thất qua kết cấu ngăn che có một phần tổn thất âm (truyền nhiệt sang phòng 3 vì phòng 3 có nhiệt độ bảo quản thấp hơn), trong tính toán ta loại trừ thành phần tổn thất âm này khỏi tải nhiệt thiết bị cho phòng lạnh đề phòng khi phòng lạnh có cấp nhiệt độ bảo quản thấp hơn không hoạt động sẽ không có tổn thất lạnh âm nữa

(II-30)Tải nhiệt cho máy nén cũng bằng tổng các tổn thất lạnh trong kho vừa tính ở trên, riêng tổn thất lạnh do vận hành chỉ tính bằng 75% giá trị tổn thất do vận hành tính

đ-ợc ở trên vì các thành phần tổn thất do vận hành không đồng thời có giá trị cực đại

(II-31)

Kết quả tổng hợp thể hiện qua bảng 14

Bảng 15 Tải trọng nhiệt cho máy nén và thiết bị