CHƯƠNG MỞ ĐẦU
I. Ý NGHĨA CỦA LẠNH
Từ xa xưa , loài người đã biết sử dụng lạnh để phục vụ cho đời sống , bằng cách
cho vật cần làm lạnh tiếp xúc với những vật lạnh hơn như dùng băng tuyết để bảo quản
sản phẩm mà họ săn bắt được…đó là phương pháp làm lạnh tự nhiên. Nhưng muốn làm
lạnh ở nhiệt độ tùy ý và giữ nhiệt độ đó trong một thời gian tùy ý thì cần dùng hệ thống
làm lạnh nhân tạo.Cho đến nay kỹ thuật lạnh ngày càng phát triển mạnh mẽ và được ứng
dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành như:
- Ngành công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm
- Trong công nghiệp nặng: làm nguội khuôn đúc
- Trong y tế: chế biến và bảo quản các sản phẩm thuốc
- Trong công nghiệp hoá chất : điều khiển các phản ứng hóa học
- Trong lĩnh vực điều hoà không khí cho sản xuất và đời sống.
II. MỤC ĐÍCH CẤP, TRỮ ĐÔNG
Để có thể giữ cho thực phẩm được lâu dài nhằm cung cấp, phân phối cho nền kinh
tế quốc dân,thì phải cấp đông và trữ đông nhằm giữ cho thực phẩm ở một nhiệt độ thấp
(-180C ÷ - 40 0 C). Bởi vì ở nhiệt độ càng thấp thì các vi sinh vật làm ôi thiu thực phẩm
càng bị ức chế, các quá trình phân giải diễn ra rất chậm. Vì vậy mà có thể giữ cho thực
phẩm không bị hỏng trong thời gian dài.
III. NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN
Thiết kế hệ thống cấp đông , trữ đông sản phẩm thịt Heo với các thông số như sau:
1. Cấp đông :
- Môi chất
:
R22
- Sản phẩm bảo quản
:
Cá tươi
- Công suất
:
E = 3,5 tấn/mẻ
vao
t sp
- Nhiệt độ thịt đầu vào
:
= 18 0C
- Nhiệt độ thịt đầu ra
:
ttb = -15 0C
- Thời gian cấp đông
:
τ = 11 h
t cd
- Nhiệt độ phòng cấp đông :
= -35 0C
f
2. Trữ đông :
- Công suất
:
E
= 25 tấn
td
tf
- Nhiệt độ phòng trữ đông :
= -18 0C
3. Địa điểm lắp đặt hệ thống lạnh :
Thành phố Quy Nhơn, từ bảng 1-1, trang 8, tài liệu [1],ta có các thông số về nhiệt
độ và độ ẩm như sau :
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
Trang : 1
TB cả năm
26,7
Nhiệt độ, 0C
Mùa hè
37,9
Mùa đông
17,8
Độ ẩm, %
Mùa hè
Mùa đông
74
82
4. Quy trình công nghệ :
độ là :
t cd
f
Cá tươi sau khi qua phân xưởng sơ chế được đưa vào phòng cấp đông có nhiệt
= - 35 0C . Sau đó qua đóng gói rồi đưa vào phòng trữ đông có nhiệt độ là :
t td
= -18 0C .
f
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
Trang : 2
CHƯƠNG 1 : XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT
BẰNG KHO LẠNH
Chương này nhằm mục đích là xác định kích thước phòng kho lạnh để đảm bảo công
suất lạnh yêu cầu và bố trí hợp lí mặt bằng kho lạnh.
1.1 TÍNH KÍCH THƯỚC PHÒNG CẤP ĐÔNG
Cho biết: - Công suất : E = 3,5 tấn/mẻ
- Sản phẩm: Cá tươi
1. Tính thể tích chất tải: Vct
Theo công thức (2-1)trang 29, tài liệu [1] :
E
Vct= g
, [m3]
v
Với:
- E : là công suất chất tải phòng cấp đông , [tấn]
- gv: là định mức chất tải thể tích ,[t/m3]
Theo trang 29 , tài liệu [1] thì mỗi m2 có thể sắp xếp được 0,6 đến 0,7t (tương
đương 0,7t/m3) do đó ta có : gv = 0,17 [t/m3].
Suy ra:
3,5
0,17
Vct=
= 20,59 m3
2. Tính diện tích chất tải : Fct
Theo công thức (2-2)trang 29, tài liệu [1] :
Fct=
Vct
hct
, [m2]
Với: hct: là chiều cao chất tải, [m] chọn hct= 2m
Suy ra:
20,59
= 10,29m2
2
Fct=
3. Diện tích trong của phòng lạnh: Ftr
Theo công thức (2-4)trang 30, tài liệu [1] :
Fct
Ftr= , [m2]
F
Với : βF: là hệ số kể đến đường đi lại,diện tích chiếm chỗ của dàn bay hơi,quạt.
Ở dây ta chọn βF = 0,54 theo bảng 2-4, tài liệu[1]
Suy ra:
Ftr=
10, 29
0,55
= 18,7 m2
4. Chiều cao trong của phòng cấp đông
htr= hct+ ∆h , [m]
Với: ∆h là chiều cao kể đến gió đi đối lưu trong buồng, chọn
Suy ra:
htr=2+1= 3 m
5. Xác định số phòng cấp đông: n
Theo công thức (2-5)trang 30, tài liệu [1] :
∆h = 1m
F
n = ftr ,
Với: f là diện tích buồng lạnh quy chuẩn. chọn f= 4x6 m2
Suy ra:
n=
18,7
= 0,78
24
chọn n=1 phòng => Cỡ buồng cấp đông sẽ là: Ftr = f = 4x6 m2
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
Trang : 3
1.2 TÍNH KÍCH THƯỚC PHÒNG TRỮ ĐÔNG.
Cho biết:
- Công suất: E = 25 tấn
1. Tính thể tích chất tải: Vct
Theo công thức (2-1)trang 29, tài liệu [1] :
E
Vct = g , [m3]
v
Với: - E: Công suất chất tải phòng cấp đông , [tấn]
- gv= 0,45 [t/m3] : định mức chất tải thể tích, tra theo bảng 2-3 tài liệu [1] đối
với thịt heo đông lạnh
Suy ra:
Vct =
25
0,45
= 55,55 m3
2. Tính diện tích chất tải : Fct
Theo công thức (2-2)trang 29, tài liệu [1] :
Fct =
Vct
hct
, [m2]
Với: hct [m]: chiều cao chất tải, chọn hct= 2m
Suy ra:
55,55
= 27,78 m2
2
Fct=
3. Diện tích trong của phòng lạnh: Ftr
Theo công thức (2-4)trang 30, tài liệu [1] :
Fct
Ftr= , [m2]
F
Với : βF: là hệ số kể đến đường đi lại, diện tích chiếm chỗ của dàn bay hơi, quạt.
Ở dây ta chọn theo bảng 2-4 tài liệu[1] với diện tích buồng lạnh từ 20÷100 m2 có βF=0,7
Suy ra:
Ftr =
27,78
0,7
= 39,68 m2
4. Chiều cao trong của phòng trữ đông
htr = hct+ ∆h , [m]
Với: ∆h là chiều cao kể đến gió đi đối lưu trong buồng. chọn
Suy ra:
htr = 2+1 = 3 m
5. Xác định số phòng trữ đông: n
Theo công thức (2-5)trang 30, tài liệu [1] :
n=
∆h = 1m
Ftr
,
f
Với: f là diện tích buồng lạnh quy chuẩn. chọn f = 4x6 m2
Suy ra:
n=
39,68
= 1,65
24
chọn n = 2 phòng => Cỡ buồng cấp đông sẽ là: Ftr = f = 4x6 m2
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
Trang : 4
1.3 . BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH
CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
Trang : 5
Mục đích chương này : nhằm xác định chiều dày lớp cách nhiệt của kết cấu kho lạnh
thỏa mãn điều kiện tối ưu về kinh tế và kĩ thuật (thỏa mãn tối ưu lượng lạnh tiết kiệm
được với vốn đầu tư ) và đảm bảo tránh hiện tượng đọng sương .
Chiều dày lớp cách nhiệt tính theo công thức tính hệ số truyền nhiệt k qua vách phẳng
nhiều lớp lấy từ công thức (3-1) trang 64, tài liệu [1]
1
n
k = 1 i cn 1 , [W/m2K]
1
n 1
i
cn
2
Suy ra chiều dày lớp cách nhiệt:
1 1 n i 1
δcn=λcn , [m]
k 1 i 1 i 2
Với: - δcn: Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, [m]
- λcn: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt , [W/mK]
- k : Hệ số truyền nhiệt, [W/m
- α1: hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới tường cách nhiệt, [W/m2K]
- α2: hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh tới buồng lạnh, [W/m2K]
- δi: Bề dày yêu cầu của lớp vật liệu thứ i, [m]
- λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, [W/mK]
2.1 PHÒNG CẤP ĐÔNG
1. Thông số cho trước.
Nhiệt độ phòng lạnh -350C
Nhiệt độ môi trường 270C
2. Tường phòng lạnh.
Chúng ta sẽ tính cách nhiệt chung cho các tường và tính cho các tường khắc
nghiệt.
Chiều dày lớp cách nhiệt được xác định theo 2 yêu cầu cơ bản:
- Vách ngoài kết cấu bao che không được phép đọng sương, nghĩa là độ dày của
lớp cách nhiệt phải đủ lớn để nhiệt độ bề mặt vách ngoài ngoài lớn hơn nhiệt độ đọng
sương của môi trường ts.
- Chọn chiều dày cách nhiệt sao cho giá thành một đơn vị lạnh là rẻ nhất.
a. Kết cấu và các số liệu của nó
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
Trang : 6
1
2 34 5 6 7
8
9
Lớp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Vật liệu
Vữa trát xi măng
Lớp Gạch
Vữa trát xi măng
Bitum
Giấy dầu
Xốp
Giấy dầu
Lưới mắt cáo,vữa
mắc cao
Móc sắt ∅ 4
δ [m]
0,015
0,200
0,005
0,002
0,005
0,002
0,020
λ [W/m2K]
0,9
0,82
0,9
0,18
0,15
0,047
0,15
0,9
b. Tính toán
- Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu
[1] có :
α1= 23,3 W/m2K
- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức
mạnh tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có: α2= 10,5 W/m2K
- Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ trong phòng là -35 0C. Tra bảng 3-3 trang
63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -35 0C tính cho vách bao ngoài. Ta có hệ số truyền nhiệt
tối ưu qua tường : ktư = 0,19 W/m2K
Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng cấp đông:
δcn = 0,047[
1
1
0, 015 0, 2 0, 005 0, 002 0, 005 0, 002 0, 02
1
(
)]
0,19 23,3 0,9
0,82
0, 9
0,18
0,15
0,15
0,9 10,5
= 0,22 m
Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó
chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
Trang : 7
phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được . Ở đây chọn chiều dày thực tế của
tấm cách nhiệt là: cntt = 0,3 m
tt
Ứng với cn
ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:
1
kcd =
1
0, 015 0, 2 0, 005 0, 002 0, 005
0,3
0, 002 0, 02
1
23,3 0,9
0,82
0,9
0,18
0,15 0, 047 0,15
0,9 10,5
= 0,145 W/m2K
c. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương.
Nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá huỷ
lớp cách nhiệt. Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường
bao phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường. Điều kiện để không xảy ra hiện
tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7) trang 66,tài liệu[1].
tn ts
tn t f
2
k ≤ ks = 0,95.α1
, [W/m K]
Với: - k : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K]
- ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng
2
sương, [W/m K] .
- α1=23,3 W/m2K hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao che.
- tf : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C.
- tn= 37,90C : nhiệt độ môi trường ngoài .
- ts = 32.50C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với
nhiệt độ môi trường t1=37,90C và độ ẩm φ=74%.
Phòng cấp đông có tf= -350C.
37,9 - 32.5
ks= 0,95.23,3. 37,9 ( 35) = 1,64 W/m2K
Mà có
kcđ= 0,145< ks = 1,64 W/m2K
Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng cấp đông.
Suy ra:
3. Tính cách nhiệt trần kho lạnh.
a. Kết cấu và thông số
1
2
3
4
5
6
7
8
Lớp
9
Vật liệu
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
δ [m]
λ [W/m2K]
Trang : 8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Vữa trát xi măng
Bê tông cốt thép
Vữa trát xi măng
Bitum
Giấy dầu
Xốp
Giấy dầu
Lưới mắt cáo,vữa
mắc cao
Móc sắt ∅ 4
0,015
0,100
0,005
0,002
0,005
0,002
0,020
0,9
1,5
0,9
0,18
0,15
0,047
0,15
0,9
b. Tính toán
- Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1]
có :
α1= 23,3 W/m2K
- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức
mạnh tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có: α2= 10,5 W/m2K
- Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -35 0C. Tra bảng 3-3 trang
63 tài liệu[1] với nhiệt độ phòng -35 0C tính cho mái bằng.Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu
qua tường : ktư = 0,17 W/m2K .
Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng cấp đông:
δcn = 0,047[
1
1
0, 015 0,1 0, 005 0, 002 0,005 0, 002 0, 02
1
(
)]
0,17 23,3 0,9 1,5
0,9
0,18
0,15
0,15
0,9 10,5
= 0,26 m
Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó
chiều 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 chọn chiều dày thực tế của
tt
tấm cách nhiệt là: cn
= 0,3 m
tt
Ứng với cn ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:
1
1
0,
015
0,1
0,005
0,002
0, 005
0,3
0, 002 0, 02
1
kcd =
23,3 0,9 1,5
0,9
0,18
0,15 0, 047 0,15
0,9 10,5
= 0,15W/m2K
c. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương.
Nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá huỷ
lớp cách nhiệt. Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường
bao phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường. Điều kiện để không xảy ra hiện
tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7) trang 66 tài liệu [1].
tn ts
tn t f
2
k ≤ ks = 0,95.α1
, [W/m K]
Với: - k : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K]
- ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng
sương, [W/m2K]
- α1= 23,3 W/m2K hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của từơng bao che
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
Trang : 9
- tf : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C
- tn= 37,90C : nhiệt độ môi trường ngoài
- ts = 32.50C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với
nhiệt độ môi trường t1=37,90C và độ ẩm φ=74%.
Phòng cấp đông có tf= -350C.
37,9 - 32.5
ks= 0,95.23,3. 37,9 ( 35) = 1,64 W/m2K
Mà có:
kcđ= 0,15< ks = 1,64 W/m2K
Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng cấp đông.
Suy ra:
4. Tính cách nhiệt nền kho lạnh.
a. Kết cấu và các số liệu của nó
9
8
7
6
5
4
A
A
3
2
1
11
Lớp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
b. Tính toán
Vật liệu
Đất nền
Bê tông sỏi
Vữa trát xi măng
Bitum
Giấy dầu
Xốp
Giấy dầu
Bê tông cốt thép
Vữa trát
Gỗ đỡ bê tông
Ống PVC ∅ 100
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
δ [m]
λ [W/m2K]
0,100
0,005
0,002
0,005
1,2
0,9
0,18
0,15
0,047
0,15
1,5
0,9
0,002
0,100
0,005
Trang : 10
Đối với nền có sưởi thì ta chỉ cần tính các lớp phía trên lớp có sưởi. Cụ thể ở đây trong
lớp bê tông sỏi thường nguời ta thi công với chiều dày 300 mm. Nhưng do có sưởi nền bằng khí
trời nên chiều dày tính toán khoảng 100 mm tính từ mép trên ống thông gió đến lớp vữa trát
(3) ,α1= 7 W/m2K bảng 3-7 trang 65 Tài liệu [1] với bề mặt trong của nền có đối lưu tự nhiên.
- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức mạnh tra
theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1] có: α2= 10,5 W/m2K
- Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ trong phòng là -35 0C. Tra bảng 3-6 trang 64 tài
liệu [1] với nhiệt độ phòng -35 0C tính cho mái bằng. Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua
tường : ktư = 0,17 W/m2K
Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng cấp đông:
δcn = 0,047[
1
1
0, 015 0,1 0, 002 0, 005 0, 002
0, 2
0,1
1
( 2.
)]
0,17 7
0,9 1, 4 0,18
0,15
0,15 0, 047 1,5 10,5
= 0,25m
Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó chiều dày
thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc
tt
bằng chiều dày đã xác định được. Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là: cn
= 0,3
m
tt
Ứng với cn
ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:
1
kcd = 1 2. 0, 015 0,1 0, 002 0, 005 0, 002 0, 3 0,1 1
7
0,9 1, 4 0,18
0,15
0,15 0, 047 1, 5 10,5
= 0,15W/m2K
c. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương.
Nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá huỷ
lớp cách nhiệt. Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường
bao phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường. Điều kiện để không xảy ra hiện
tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7) trang 66 tài liệu [1].
tn ts
tn t f
2
k ≤ ks = 0,95.α1
, [W/m K]
Với: - k : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K]
- ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng
2
sương, [W/m K]
- α1= 6 W/m2K hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của từơng bao che
- tf : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C
- tn= 37,90C : nhiệt độ môi trường ngoài
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
Trang : 11
- ts = 32.50C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với
nhiệt độ môi trường t1=37,90C và độ ẩm φ=74%.
Phòng cấp đông có tf= -350C.
37,9 - 32.5
ks = 0,95.6. 37,9 ( 35) = 0,42 W/m2K
Mà có
kcđ = 0,15 < ks = 0,38 W/m2K
Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng cấp đông.
Suy ra:
2.2 PHÒNG TRỮ ĐÔNG.
1. Thông số cho trước.
Nhiệt độ phòng lạnh -180C
Nhiệt độ môi trường 270C
2. Tường ngoài phòng lạnh.
a. Kết cấu và các số liệu của nó.
1
2 34 5 6 7
8
9
Lớp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
b. Tính toán.
Vật liệu
Vữa trát xi măng
Lớp Gạch
Vữa trát xi măng
Bitum
Giấy dầu
Xốp
Giấy dầu
Lưới mắt cáo,vữa
mắc cao
Móc sắt ∅ 4
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
δ [m]
0,015
0,200
0,005
0,002
0,005
0,002
0,020
λ [W/m2K]
0,9
0,82
0,9
0,18
0,15
0,047
0,15
0,9
Trang : 12
- Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7, trang 65, tài liệu
[1] có α1 = 23,3 W/m2K
- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức
vừa phải tra theo bảng 3-7 trang 65, tài liệu [1] có: α2=9 W/m2K
- Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ tron g phòng là -18 0C. Tra bảng 3-3 trang 63 tài
liệu [1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính cho vách bao ngoài. Ta có hệ số truyền nhiệt tối
ưu qua tường : ktư = 0,22 W/m2K
Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:
δcn = 0,047[
1
1
0, 015 0, 2 0, 005 0, 002 0, 005 0, 002 0, 02 1
(
)]
0, 22 23,3 0,9
0,82
0,9
0,18
0,15
0,15
0,9 9
= 0,19 m
Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó
chiều 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 chọn chiều dày thực tế của
tt
tấm cách nhiệt là: cn
= 0,2 m
tt
Ứng với cn ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:
1
ktd = 1 0, 015 0, 2 0, 005 0, 002 0, 005 0, 2 0, 002 0, 02 1 = 0,2 W/m2K
23,3 0,9
0,82
0,9
0,18
0,15 0,047 0,15
0,9 9
c. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương.
Nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá huỷ
lớp cách nhiệt. Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường
bao phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường. Điều kiện để không xảy ra hiện
tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7) trang 66,tài liệu[1].
tn ts
tn t f
2
k ≤ ks = 0,95.α1
, [W/m K]
Với: - k : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K]
- ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng
2
sương, [W/m K]
- α1=23,3 W/m2K hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của từơng bao che
- tf : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C
- tn= 37,90C : nhiệt độ môi trường ngoài
- ts = 32.50C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với
nhiệt độ môi trường t1=37,90C và độ ẩm φ=74%
Phòng trữ đông có tf= -180C
37,9 - 32.5
ks= 0,95.23,3. 37,9 ( 18) = 2.14 W/m2K
Mà có
ktđ = 0,2 < ks = 2,14 W/m2K
Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng trữ đông.
Suy ra:
3. Tính cách nhiệt cho trần buồng lạnh.
a. Kết cấu và các thông số của nó.
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
Trang : 13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Lớp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Vật liệu
Vữa trát xi măng
Bê tông cốt thép
Vữa trát xi măng
Bitum
Giấy dầu
Xốp
Giấy dầu
Lưới mắt cáo,vữa
mắc cao
Móc sắt ∅ 4
δ [m]
0,015
0,100
0,005
0,002
0,005
0,002
0,020
λ [W/m2K]
0,9
1,5
0,9
0,18
0,15
0,047
0,15
0,9
b. Tính toán.
- Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65, tài liệu[1]
có :
α1= 23,3 W/m2K
- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức vừa
phải tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có: α2= 9 W/m2K
- Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -18 0C. Tra bảng 3-3 trang 63
tài liệu[1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính cho mái bằng. Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu
qua tường : ktư = 0,218 W/m2K
Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:
δcn = 0,047[
1
1
0,015 0,1 0, 005 0, 002 0, 005 0, 002 0, 02 1
(
)]
0, 218 23,3 0,9 1,5
0,9
0,18
0,15
0,15
0,9 9
= 0,199 m
Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó
chiều 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 chọn chiều dày thực tế của
tt
tấm cách nhiệt là: cn
= 0,2 m
tt
Ứng với cn ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:
1
ktd = 1 0, 015 0,1 0, 005 0,002 0, 005 0, 2 0, 002 0,02 1
23,3
0,9 1,5
0,9
0,18
0,15 0, 047 0,15
0,9 9
= 0,218 W/m2K.
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
Trang : 14
c. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương.
Nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá huỷ
lớp cách nhiệt. Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường
bao phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường. Điều kiện để không xảy ra hiện
tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7) trang 66 tài liệu [1].
tn ts
tn t f
2
k ≤ ks = 0,95.α1
, [W/m K]
Với: - k : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K]
- ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng
2
sương, [W/m K]
- α1= 23,3 W/m2K hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của từơng bao che
- tf : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C
- tn= 37,90C : nhiệt độ môi trường ngoài
- ts = 32.50C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với
nhiệt độ môi trường t1=37,90C và độ ẩm φ=74%.
Phòng trữ đông có tf = -180C
37,9 - 32.5
ks = 0,95.23,3. 37,9 ( 18) = 2,14 W/m2K
Mà có
ktđ = 0,218 < ks = 2,14 W/m2K
Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng trữ đông.
Suy ra:
4. Tính cách nhiệt cho nền kho lạnh.
a. Kết cấu và các thông số của nó.
9
8
7
6
5
4
A
A
3
2
1
11
Lớp
1
2
3
Vật liệu
Đất nền
Bê tông sỏi
Vữa trát xi măng
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
δ [m]
λ [W/m2K]
0,100
0,005
1,2
0,9
Trang : 15
4
5
6
7
8
9
10
11
Bitum
Giấy dầu
Xốp
Giấy dầu
Bê tông cốt thép
Vữa trát
Gỗ đỡ bê tông
Ống PVC ∅ 100
0,002
0,005
0,002
0,100
0,005
0,18
0,15
0,047
0,15
1,5
0,9
b. Tính toán
Đối với nền có sưởi thì ta chỉ cần tính các lớp phía trên lớp có sưởi. Cụ thể ở đây
trong lớp bê tông sỏi thường nguời ta thi công với chiều dày 300 mm.
Gần đúng xem trao đổi nhiệt với không khí dưới nền với một lớp bê tông dày 100mm.
- Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1]
có :
α1= 6 W/m2K
- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức vừa phải
tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1] có: α2=9 W/m2K
- Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -18 0C. Tra bảng 3-6 trang 63 tài
liệu [1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính cho nền có sưởi. Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu
qua nền có sưởi: ktư = 0,226 W/m2K
Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:
δcn = 0,047[
1
1 0,1 0, 005 0, 002 0, 005 0,002 0,1 0,005 1
(
)]
0, 226 6 1, 2
0,9
0,18
0,15
0,15 1,5
0,9
9
= 0,19 m
Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó
chiều 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 chọn chiều dày thực tế của
tấm cách nhiệt là: cntt = 0,2 m
tt
Ứng với cn
ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:
1
ktd = 1 0,1 0,005 0, 002 0, 005 0, 2 0, 002 0,1 0, 005 1 = 0,217 W/m2K
6 1, 2
0,9
0,18
0,15
0,047
0,15
1,5
0,9
9
c. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương.
Nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá huỷ
lớp cách nhiệt. Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường
bao phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường. Điều kiện để không xảy ra hiện
tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7) trang 66 tài liệu [1].
tn ts
tn t f
2
k ≤ ks = 0,95.α1
, [W/m K]
Với: - k : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K]
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
Trang : 16
- ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng
sương, [W/m2K]
- α1= 6 W/m2K hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của từơng bao che
- tf : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C
- tn= 37,90C : nhiệt độ môi trường ngoài .
- ts = 32.50C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với
nhiệt độ môi trường t1=37,90C và độ ẩm φ=74%.
Phòng trữ đông có tf = -180C
37,9 - 32.5
ks = 0,95.6. 37,9 ( 18) = 0,55 W/m2K
Mà có
ktđ = 0,217 < ks = 0,55 W/m2K
Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng trữ đông.
Suy ra:
CHƯƠNG 3 : TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH
- Chương này nhằm tính tổng tổn thất nhiệt của kho lạnh . Để từ đó tính ra công suất
yêu cầu của máy lạnh.
- Tổn thất lạnh từ kho lạnh ra môi trường được xác định theo biểu thức 4-1, trang 75 ,
tài liệu [1] :
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 , [W]
Trong đó: Q1: Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che, [W]
Q2: Tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm và bao bì, [W]
Q3: Tổn thất lạnh do thông gió. Tổn thất này chỉ có đối với các
phòng lạnh có phát sinh nguồn hôi thối hoặc các chất độc hại. Ở đây sản phẩm bảo quản
là thịt heo đã qua chế biến nên không cần phải thông gió buồng lạnh => Q3=0
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
Trang : 17
Q4: Tổn thất lạnh do vận hành , [W]
Q5: Tổn thất lạnh do sản phẩm thở (Rau, hoa quả…), ở đây sản
phẩm là thịt heo => Q5 = 0
=> Tổn thất lạnh của kho lạnh thiết kế dược tính theo công thức:
Q = Q1 + Q2 + Q4 , [W]
- Các số liệu và cách bố trí buồng :
6500
TĐ
(-18°C)
H
TĐ
(-18°C)
6500
4000
G
6000
CĐ
(-35°C)
6000
4000
4500
A
B
4500
C
2250
D
E
6000
6000
K
F
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
Trang : 18
3.1 TÍNH NHIỆT PHÒNG CẤP ĐÔNG
Số liệu cho trước :E = 2,5 t/ mẻ, t1 = 18 0C, t2 = −150C , tf = −350C
1. Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q1
Ta có :
Q1 = Q 1dl + Q 1bx
Trong đó:
Q 1dl : Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ
Q 1dl = ∑ki .Fi.∆ti , [W]
- Q 1bx : Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che do bức xạ mặt trời. Vì kho
lạnh có thiết kế thêm 1 mái che nắng mưa ở phía trên trần kho lạnh do đó bức xạ từ mặt
trời vào kho lạnh là không có => Q 1bx = 0
Vậy:
Q1 = Q 1dl = ∑ki .Fi.∆ti , [W]
Với:
- ki: hệ số truyền nhiệt của vách thứ i. Đối với các vách bao bên ngoài,
trần, nền thì ki đã được tính trong chương 2. Riêng đối với tường ngăn giữa các phòng
lạnh thì ta chọn k tối ưu theo bảng (3-5) trang 64 tài liệu [1]. Đối với tường ngăn giữa
buồng cấp đông và trữ đông có: kBC=0,47, [W/m2K] .Đối với tường ngăn CD với hành
lang tra bảng 3-4,trang 63 , tài liệu [1] bằng phương pháp nội suy ta được
kCD=0.265[W/m2K].
- Fi: Diện tích bề mặt kết cấu, [m2]
- ∆ti: Độ chênh nhiệt độ bên ngoài với môi trường bên trong theo mục
1.4 , trang 17, tài liệu [1] :
+ Độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa phòng cấp đông với môi trường
ngoài :
∆tAB = ∆tAD = tn− tf = 37,3− (−35) = 72,3 0C
+ Độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa phòng cấp đông với phòng đệm:
∆tDC = 0,7( tn− tf) = 0,7[37,3− (−35)] = 50,61 0C
+ Độ chênh nhiệt độ giữa phòng cấp đông với phòng trữ đông qua tường
ngăn là :
∆tBC = 0,6(tn – tf) = 0,6[37,3− (−35)] = 43,38 0C
- Chiều cao tính toán phòng lạnh là: tính từ mặt nền đến mặt trên của
trần cấp đông :
htt = 3,6 m
- Kích thước chiều dài tường ngoài : theo mục a), trang 77, tài liệu [1]
+ Đối với buồng góc kho : lấy chiều dài từ mép tường ngoài đến trục tâm tường
ngăn
=> chiều dài tường AB = AD = 4,5m
- Kích thước chiều dài tường ngăn : tính từ bề mặt trong của tường ngoài đến tâm
của tường ngăn
=> chiều dài tường BC = CD = 4m
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
Trang : 19
- Kích thước chiều dài nền và trần tính từ bề mặt trong của tường ngoài đến tâm của
tường ngăn
=> chiều dài nền và trần = 4m.
Kết quả tính toán được đưa vào bảng tổng hợp sau:
Kết cấu
Tường AB
Tường AD
Tường BC
Tường CD
Nền
Trần
Tổng
Kích thước,
[m x m]
4,5 x 3,6
4,5 x 3,6
4,0 x 3,6
4,0 x 3,6
4,0 x 4,0
4,0 x 4,0
Q1 = ∑ Q i
Diện tích F,
[m2]
16,2
16,2
14,4
14,4
16
16
ki
[W/m2K]
0,145
0,145
0,47
0,265
0,15
0,15
∆ti
[0C]
72,3
72,3
43,38
50,61
72,3
72,3
Qi
[W]
169,83
169,83
293,59
193,12
173,52
173,52
1173,41
2. Tính tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì: Q2
Ta có :
Q2 = Q 2sp + Q bb
2 , [W]
Trong đó:
- Q 2sp : Tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm
- Q bb
2 : Tổn thất lạnh do làm lạnh bao bì
sp
a.Tính Q 2 :
Ta có công thức tính Q 2sp : theo trang 80, tài liệu [1]
i i2
, [kW]
Q 2sp = E. 1
Với : - E: Khối lượng sản phẩm đưa vào cấp đông 1 mẻ, [t]
- i1: Entanpi của thịt Heo khi đưa vào ở nhiệt độ 180C, tra bảng (4-2) trang
81 tài liệu [1] , bằng nội suy ta có : i1 = 266,2 kJ/kg
- i2: Entanpi của thịt Heo khi đưa ra ở nhiệt độ −150C, tra bảng (4-2)
trang 81 tài liệu [1] ta có : i2 = 12,2 kJ/kg
- τ =11h thời gian cấp đông cho 1 mẻ thịt
=>
Q 2sp =
2,5.( 266,2 12,2).1000
= 16,035 kW
11.3600
b. Tính Q bb
2 :
Ta có công thức tính tổn thất lạnh do bao bì:
Q bb
2 =
Gbb .Cbb .(t1 t2 )
, [kW]
Với: - Gb: Khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm,[t]. Do khối lượng bao bì
chiếm tới (10 ÷ 30)% khối lượng hàng (trang 84 tài liệu [1]) và bao bì bằng kim loại nên
lấy bằng 30% khối lượng sản phẩm Gb=30%G.
SVTH : Trần Minh Tự _ Lớp 08N2
Trang : 20
- Xem thêm -