Đề tài Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cấp đông cho phân xưởng chế biến thuỷ sản năng suất 300 tấn thành phẩm-Ngày

1.2. Cấu trúc của sàn tủ đông tiếp xúc Từ cấu trúc của sàn ta có: KS = Trong đó: = 23,3 W/m2.K = 8 W/m2.K = 0,0006m: độ dày của lớp Inox. = 22W/m.K: hệ số dẫn nhiệt của Inox. = 0,15m: chiều dày của lớp polyurethan cách nhiệt. = 0,047W/m.K: hệ số dẫn nhiệt của polyurethan. = 0,05m: chiều dày của tấm thép lót phía dưới tủ. = 45,5 W/m.K: hệ số dẫn nhiệt của thép. KS = = 0,286 W/m2.K FS : diện tích mặt ngoài của sàn. FS = 1,56 × 3,68 = 5,74 m2 QS = 0,286 × 5,74 × 62 = 101,7 W = 0,102 kW + Dòng nhiệt xâm nhập qua cửa: QC = KC × FC × 1: lớp Inox. 2: lớp polyurethan. Hình 3.1.3. Cấu trúc của cửa tủ đông tiếp xúc Từ cấu trúc của cửa ta có: Trong đó: = 23,3 W/m2.K = 8 W/m2.K = 0,0006m: độ dày của lớp Inox. = 22W/m.K: hệ số dẫn nhiệt của Inox. = 0,13m: chiều dày của lớp polyuethan cách nhiệt. = 0,047W/m.K: hệ số dẫn nhiệt của polyurethan. KC =W/m2.K FC: tổng diện tích mặt ngoài của cửa tủ. FC = 2 × 3,68 ×2,05 = 15,088m2 QC = 0,32 ×15,088 × 62 = 299,34 W = 0,299 kW Bảng 3.1.2. Kết quả tính nhiệt của QIV Dòng nhiệt thành phần Công thức K(W/m2K) F(m2) Nhiệt tải(KW) QV,T 0,286 12,136 0,215 QS 0,286 5,74 0,102 QC 0,32 15,088 0,299 0,616 3.1.1.5. Dòng nhiệt xâm nhập vào tủ do mở cửa để kiểm tra sản phẩm. QV = n × q × FC Trong đó: n : số lần mở cửa: n =1 lần. q: dòng nhiệt riêng khi mở cửa, q = 32W/m2 FC: diện tích trong của cửa tủ (2 mặt chính). FC = 2 × L’× H’ = 2 × 3,38 × 1,75 = 11,83m2 QV = 1× 32 ×11,83 = 378,56W = 0,387 kW Qtx = 74,151 + 1,257 + 0,081 + 0,616 + 0,387 = 76,49 kW Bảng 3.1.3. Tổng hợp kết quả tính nhiệt của tủ đông tiếp xúc STT Dòng nhiệt chính Dòng nhiệt thành phần Công thức K(W/m2.K) F(m2) Nhiệt tải (kW) 1 QI Q 1 = C1.G.(t1-tđb) 12,6 Q2=L.G.W 40,03 Q3=C3.G.W. 6,01 0,92 1,04 13,551 2 QII 1,257 3 QIII 0,081 4 QIV 0,286 0,286 0,32 12,136 5,74 15,088 0,215 0,102 0,299 5 11,83 0,387 Tổng nhiệt tải: Qtx = 76,49 (kW) 3.1.2. TÍNH NHIỆT TẢI CỦA TỦ ĐÔNG BĂNG CHUYỀN IQF 3.1.2.1. TÍNH NHIỆT TẢI CỦA IQF + Tổng lượng nhiệt của tủ đông băng chuyền được tính bởi công thức. QIQF = Qsp + Qkk + Qbc + Qmt + Qđc+ Qlk Trong đó: Qsp : Nhiệt lượng cần lấy ra từ sản phẩm để hạ nhiệt độ của sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu xuống nhiệt độ yêu cầu của quá trình làm đông. Qbc : Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ của băng chuyền. Qkk: Nhiệt lượng lấy ra để làm lạnh không khí trong tủ. Qmt: Nhiệt xâm nhập từ môi trường bên ngoài qua kết cấu bao che của tủ. Qđc: Nhiệt lấy ra từ động cơ. Qlk: Nhiệt tổn thất do lọt khí bên ngoài vào trong tủ. a. Nhiệt lượng cần lấy ra từ sản phẩm để hạ nhiệt độ của sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu xuống nhiệt độ yêu cầu của quá trình làm đông. Qsp = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 Q1: Nhiệt lượng cần lấy đi từ sản phẩm để làm giảm nhiệt độ của nó trước khi có sự đóng băng của nước trong nó. Q2: Nhiệt lượng cần lấy đi từ sản phẩm để làm kết tinh nước trong đó. Q3: Nhiệt lượng cần lấy ra để làm giảm nhiệt độ của nước đã đóng băng đến nhiệt độ cuối quá trình làm đông. Q4: Nhiệt lượng cần lấy đi để làm giảm nhiệt độ của nước không đóng băng trong thực phẩm đến nhiệt độ cuối quá trình làm đông. Q5: Nhiệt lượng cần lầy đi để làm giảm nhiệt độ phần chất khô cuối quá trình làm đông. + Nhiệt lượng cần lấy đi từ sản phẩm để làm giảm nhiệt độ của nó trước khi có sự đóng băng của nước trong nó. Q1 = C1 × G × (t1 – tđb ) Trong đó: C1: nhiệt dung riêng của sản phẩm trước khi nước trong nó đóng băng. C’: nhiệt dung riêng của nước: C’ = 4,186 kJ/kg.K C’’: nhiệt dung riêng của chất khô. C’’ = 1,0451,463 kJ/kg.K Chọn C’’ = 1,3 kJ/kg.K = 80%: hàm lượng nước trung bình có trong cá. C1 = 4,186 × 0,8×1,3 × (1-0,8) = 3,6 kJ/kg.K G: Khối lượng sản phẩm cấp đông trong một giờ. G =700 kg/h t1 =20 0C : nhiệt độ trung bình của sản phẩm trước khi cấp đông. tđb = -10C : nhiệt độ đóng băng trung bình của nước trong thủy sản. Q1 =3,6 × 700 × [20 –(-1)] = 52920 kJ/h = 14,7 kW + Nhiệt lượng cần lấy đi từ sản phẩm để làm kết tinh nước trong đó. Q2 = L × G × W × Trong đó: L = 333,6 kJ/kg: nhiệt đóng băng của nước đá. G: khối lượng sản phẩm cấp đông trong một giờ. G =700 kg/h = 80%: hàm lượng nước trung bình trong thủy sản. W = 90%: hàm lượng nước đóng băng trong thủy sản so với lượng nước ban đầu có trong thủy sản. Q2 = 333,6 × 700 × 0,9 × 0,8 = 168134,4 kJ/h = 46,7 kW + Nhiệt lượng cần lấy ra để làm giảm nhiệt độ của nước đã đóng băng đến nhiệt độ cuối quá trình làm đông. Q3 = C3 × G × × W × (tđb –t2) Trong đó: C3 = 2,09 kJ/kg.K : nhiệt dung riêng của nước đá. G: khối lượng sản phẩm cấp đông trong một giờ. G = 700 kg/h W = 90%: hàm lượng nước đóng băng trong thủy sản so với lượng nước ban đầu có trong thủy sản. tđb = -10C : nhiệt độ đóng băng trung bình của nước trong thủy sản. t2 : nhiệt độ trung bình của sản phẩm cuối quá trình làm đông. t2 = Ta có: tbm = tkk + (5 10) = -40 +8 = -32 0C: nhiệt độ của bề mặt sản phẩm cuối quá trình làm đông. = -18 0C: nhiệt độ tâm sản phẩm cuối quá trình làm đông. t2 = Q3 = 2,09 × 700 × 0,8 × 0,9 × [-1 –(-25)] = 25280,64 kJ/h = 7,02 kW + Nhiệt lượng cần lấy đi để làm giảm nhiệt độ của nước không đóng băng trong thực phẩm đến nhiệt độ cuối quá trình làm đông. Q4 = C4 × G × × (1 – W) × (tđb –t2 ) Trong đó: C4 = 2,9 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của nước trong thực phẩm. G: khối lượng sản phẩm cấp đông trong một giờ. G =700 kg/h = 80%: hàm lượng nước trung bình trong thủy sản. W = 90%: hàm lượng nước đóng băng trong thủy sản so với lượng nước ban đầu có trong thủy sản. Q4 = 2,9 × 700 × 0,8 × (1 –0,9) × [-1 –( -25)] = 3897,6 kJ/h = 1,08 kW + Nhiệt lượng cần lầy đi để làm giảm nhiệt độ phần chất khô cuối quá trình làm đông. Q5 = C’’× G × (1 - ) × (tđb –t2 ) Trong đó: C’’ =1,3 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của chất khô. G: khối lượng sản phẩm cấp đông trong một giờ. G =700 kg/h = 80%: hàm lượng nước trung bình trong thủy sản. tđb = -10C : nhiệt độ đóng băng trung bình của nước trong thủy sản. t2 = -250C : nhiệt độ trung bình của sản phẩm cuối quá trình làm đông. Q5 = 1,3 × 700 × (1 – 0,8) × [-1 – (-25)] = 4368 kJ/h = 1,21 KW Bảng 3.1.4. Kết quả tính nhiệt của Qsp Q1(kW) Q2(kW) Q3(kW) Q4(kW) Q5(kW) 14,7 46,7 7,02 1,08 1,21 70,71 b. Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ của băng chuyền. Qbc = Cbc × Gbc × . Trong đó: Gbc: lưu lượng khối lượng của băng chuyền. Ta có băng chuyền chạy từ đầu vào đến đầu ra mất 12 phút. Chiều dài của băng chuyền là bằng chiều dài của tủ đông (13,2m) cộng thêm khúc băng chuyền nạp liệu (2m) và khúc băng chuyền tháo liệu (1m) bằng 16,2m. Vậy tốc độ băng chuyền là 1,35m/phút. Vậy trong một giờ băng chuyền chạy được 81m. Khối lượng của 1m băng chuyền là 5kg Vậy lưu lượng khối lượng của băng chuyền trong một giờ sẽ là: Gbc= 5 × 81= 405 kg/h. = 100C: độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ cuối quá trình làm đông của băng chuyền và nhiệt độ của đầu vào của băng chuyền sau khi đi vòng lại ngoài môi trường. Cbc = 0,394 KJ/Kg.K: nhiệt dung riêng của Inox. Qbc = 0,394 × 405 × 10 = 1595,7 kJ/h = 0,443 kW c. Nhiệt lượng lấy ra để làm lạnh không khí trong tủ Qkk = Ckk × Gkk × = Ckk ×Vkk ×ρkk × Δtkk Trong đó : Ckk = 1,013 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của không khí ở nhiệt độ –400C. = 1,515kg/m3: khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ –400C. : độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối quá trình làm đông của không khí trong tủ. = 22 – (-40) =620C Vkk: thể tích của không khí trong tủ: Vkk =Vtt Xác định Vkk: Ta có kích thước bên ngoài của tủ: - Chiều dài: 13,2m - Chiều rộng: 2,3m - Chiều cao: 2,6m - Chiều dày lớp cách nhiệt polyurethan: 0,15 m. Vậy kích thước lòng trong của tủ - Chiều dài: 12,9m - Chiều rộng: 2m - Chiều cao: 2,3m Vtủ = 12,9 × 2 × 2,3 = 59,34m3 Qkk = 1,013 × 59,34 × 1,515 × 62 = 5646,26 kJ/h = 1,56 kW d. Nhiệt xâm nhập từ môi trường bên ngoài qua kết cấu bao che của tủ. Qmt = QV,T + QS + QC Trong đó: QV,T : dòng nhiệt xâm nhập qua vách và trần. QS : dòng nhiệt xâm nhập qua sàn. QC : dòng nhiệt xâm nhập qua cửa . + Dòng nhiệt xâm nhập qua vách trần: QV,T = KV,T × FV,T × Trong đó: KV,T : hệ số truyền nhiệt của vách và trần tủ. Do kết cấu cách nhiệt vách và trần của tủ đông băng chuyền cũng tương tự như của tủ đông tiếp xúc. Vậy KV,T = 0,286W/m2.K = 620 C : độ chênh nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài tủ. FV,T : tổng diện tích mặt ngoài của vách và trần. Đối với tủ đông băng chuyền Em đang thiết kế có rất nhiều cửa với kích thước khác nhau. Vì vậy tổng diện tích các cửa là: FC1 = 4 × 0,59 × 0,595 + 4 × 0,705 × 0,605 + 4 × 0,4 × 1,48 + 2 × 0,6 × 1,48 + 0,6 × 0,4 = 7,4943m2 Tổng diện tích khoảng hở cửa vào và cửa ra của băng tải: FC2 = 4 × 1,22 × 0,04 = 0,19m2. Diện tích trần của tủ là: FT = 13,2 × 2,3 = 30,36m2 Diện tích vách của tủ là: FV = (13,2 × 2,6) × 2 +(2,3 × 2,6) × 2 – (7,4943 + 0,19) = 72,9m2 FV,T = 30,36 + 72,9 =103,2m2 QV,T = 0,286 × 103,2 × 62 = 1829,99W = 1,83 kW + Dòng nhiệt xâm nhập qua sàn. QS = KS × FS × . Trong đó: KS: hệ số truyền nhiệt của sàn. Do kết cấu cách nhiệt sàn của tủ đông băng chuyền cũng tương tự như của tủ đông tiếp xúc. Vậy KS = 0,286W/m2K : độ chênh nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài tủ. = tmt – ttt tmt = 220C : nhiệt độ bên ngoài tủ. ttt = -400C : nhiệt độ bên trong tủ. = 22 – (-40) =620C FS: diện tích mặt ngoài của sàn. FS = 13,2 × 2,3 = 30,36 m2 QS = 0,286 × 30,36 × 62 = 538,34W = 0,538 kW +Dòng nhiệt xâm nhập qua cửa: QC = KC × FC × Trong đó: KC: hệ số truyền nhiệt của cửa. Do kết cấu cách nhiệt cửa tủ đông băng chuyền cũng tương tự như cửa tủ đông tiếp xúc. Vậy KC = 0,32W/m2.K = 620C: độ chênh nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài tủ. FC: tổng diện tích mặt ngoài của cửa tủ. FC = 4 × 0,59 × 0,595 + 4 × 0,705 × 0,605 + 4 × 0,4 × 1,48 + 2 × 0,6 × 1,48 + 0,6 × 0,4 = 7,4943m2 QC = 0,32 × 7,4943 × 62 = 148,68W = 0,148 kW Bảng 3.1.5. Kết quả tính nhiệt của Qmt Dòng nhiệt thành phần Công thức K(W/m2K) F(m2) Nhiệt tải(KW) QV,T 0,286 103,22 1,38 QS 0,286 30,36 0,538 QC 0,32 7,4943 0,148 Dòng nhiệt tổng: 2,52 e. Nhiệt lấy ra từ động cơ điện tỏa ra Qđc = N × n (W) Trong đó: N: công suất động cơ quạt. n: số quạt của buồng cấp đông. Trong tủ có bố trí 8 cái quạt, mỗi quạt có công suất 1 kW Qđc = 8 × 3,7 = 29,6 kW f. Tổn thất nhiệt do lọt không khí bên ngoài vào Đối với buồng cấp đông IQF, trong quá trình làm việc do các băng tải chuyển động ra vào nên ở các cửa ra vào phải có khoảng hở nhất định. Mặt khác khi băng tải ra vào buồng cấp đông nó sẽ cuốn vào và ra một lượng khí nhất định, gây tổn thất nhiệt. Tổn thất nhiệt này có thể được tính theo công thức sau: Qlk = Gkk × Cpkk × (t1-t2). Trong đó: Cpkk = 1,005 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của không khí ở nhiệt độ 220C t1, t2 : nhiệt độ không khí bên ngoài và bên trong buồng. Gkk: lưu lượng không khí lọt, kg/s. Gkk có thể xác định như sau: Gkk = ρkk × w × F ( kg/s) Trong đó: ρkk = 1,197 kg/m3: khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ 220C. : tốc độ chuyển động của băng tải. F: tổng diện tích khoảng hở cửa vào và cửa ra của băng tải, m2 F = 4 × 1,22 × 0,04 = 0,19m2. Gkk = 1,197 × 1,35 × 0,19 = 0,3 kg/s. Qlk = 0,3 × 1,005 × [22-(-40)] = 18,7 kW Tổng nhiệt tải của IQF: QIQF = 70,71 + 2,39 + 1,56 + 2,516 + 8 + 18,7 =103,87 kW Bảng 3.1.6. Kết quả tính nhiệt của tủ đông băng chuyền STT Dòng nhiệt chính Dòng nhiệt thành phần Công thức K W/m2K F (m2) Nhiệt tải (kW) 1 Q1 =C1 . Gbc . (t1 – tđb ) 14,7 Q2 =L.Gbc.W . 46,7 Q3 =C3 . Gbc . .W (tđb –t2) 7,02 Q4 =C4.Gbc..(1 – W).(tđb –t2 ) 1,08 Q5 = C’’ . Gbc .(1 - ).(tđb –t2 ) 1,21 2 Qbc Qbc =Cbc . Gbc. . 2,39 3 Qkk Qkk =Ckk . Gkk . 1,56 4 Qmt QV,T QV,T = KV,T . FV,T. 0,286 103,22 1,83 QS QS =KS . FS .. 0,286 30,36 0,538 QC QC =KC . FC . 0,32 7,4943 0,14 8 5 Qđc Qđc =N.n 29,6 6 Qlk Qlk =Gkk.Cpkk.(t1-t2). 18,7 Tổng nhiệt tải: 103,87 (Kw) 3.1.2.2 TÍNH TOÁN NHIỆT CHO TÁI ĐÔNG AF. a. Nhiệt lượng cần lấy đi từ sản phẩm để làm kết tinh nước bám dính lên sản phẩm khi đi qua bể nước mạ băng. Q2 = L × Gn × W × Trong đó: L = 333,6 kJ/kg: nhiệt đóng băng của nước đá. Gn: khối lượng nước bám dính lên bề mặt sản phẩm cấp đông trong một giờ. Gn = 10%G = 70 kg/h = 80%: hàm lượng nước trung bình trong thủy sản. W = 90%: hàm lượng nước đóng băng trong thủy sản so với lượng nước ban đầu có trong thủy sản. Q22 = 333,6 × 70 × 0,9 × 0,8 = 16813,44 kJ/h = 4,67 kW b. Nhiệt lượng cần lấy ra để làm giảm nhiệt độ của nước đã đóng băng đến nhiệt độ cuối quá trình làm đông. Q32 = C3 × Gn × × W × (tđb –t2) Trong đó: C3 = 2,09 kJ/kg.K : nhiệt dung riêng của nước đá. Gn: khối lượng nước bám dính lên bề mặt sản phẩm cấp đông trong một giờ. Gn = 10%G = 70 kg/h W = 90%: hàm lượng nước đóng băng trong thủy sản so với lượng nước ban đầu có trong thủy sản. tđb = -10C : nhiệt độ đóng băng trung bình của nước trong thủy sản. t2 : nhiệt độ trung bình của sản phẩm cuối quá trình làm đông. t2 = Ta có: tbm = tkk + (5 10) = -40 +8 = -32 0C: nhiệt độ của bề mặt sản phẩm cuối quá trình làm đông. = -18 0C: nhiệt độ tâm sản phẩm cuối quá trình làm đông. t2 = Q32 = 2,09 × 70 × 0,8 × 0,9 × [-1 –(-25)] = 2528,064 kJ/h = 0,702 kW c. Nhiệt lượng cần lầy đi để làm giảm nhiệt độ phần chất khô cuối quá trình làm đông. Q52 = C’’× G × (1 - ) × (tbm –t2 ) Trong đó: C’’ =1,3 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của chất khô. Gn: khối lượng phẩm cấp đông trong một giờ. G = 700kg/h = 80%: hàm lượng nước trung bình trong thủy sản. tbm = -180C : nhiệt độ trung bình của sản phẩm trước khi vao AF t2 = -250C : nhiệt độ trung bình của sản phẩm cuối quá trình tái đông AF. Q5 = 1,3 × 700× (1 – 0,8) × [-18– (-25)] = 1274 kJ/h = 0,354 kW Bảng 3.1.7. Kết quả tính nhiệt của Qsp Q22(kW) Q32(kW) Q52(kW) ΣQAF (kW) 4,67 0,702 0,354 5,726 d. Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ của băng chuyền Qbc = Cbc × Gbc × . Trong đó: Gbc: lưu lượng khối lượng của băng chuyền. Ta có băng chuyền chạy từ đầu vào đến đầu ra mất 6 phút. Chiều dài của băng chuyền là bằng chiều dài của tái đong AF (6m) cộng thêm khúc băng chuyền nạp liệu (2m) và khúc băng chuyền tháo liệu (1m) bằng 9m. Vậy tốc độ băng chuyền là 1,5m/phút. Vậy trong một giờ băng chuyền chạy được 90m. Khối lượng của 1m băng chuyền là 5kg Vậy lưu lượng khối lượng của băng chuyền trong một giờ sẽ là: Gbc= 5 × 90 = 450 kg/h. = 100C: độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ của băng chuyền cuối quá trình tái đông của băng chuyền tái đông và nhiệt độ của đầu vào của băng chuyền tái đông sau khi đi vòng lại ngoài môi trường. Cbc = 0,394 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của Inox. Qbc = 0,394 × 450 × 10 = 1773 kJ/h = 0,4925 kW e. Nhiệt lượng lấy ra để làm lạnh không khí trong tủ. Qkk = Ckk × Gkk × = Ckk ×Vkk × ρkk × Δtkk Trong đó : Ckk = 1,013 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của không khí ở nhiệt độ –400C. = 1,515kg/m3: khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ –400C. : độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối quá trình làm đông của không khí trong tủ. = 22 – (-40) = 620C Vkk: thể tích của không khí trong tủ: Vkk =Vtt Xác định Vkk: Ta có kích thước bên ngoài của tủ: - Chiều dài: 6 m - Chiều rộng: 2,3m - Chiều cao: 2,6m - Chiều dày lớp cách nhiệt polyurethan: 0,15 m. Vậy kích thước lòng trong của tủ - Chiều dài: 5,7 m - Chiều rộng: 2 m - Chiều cao: 2,3 m Vtủ = 5,7 × 2 × 2,3 = 26,22 m3 Qkk = 1,013 × 26,22 × 1,515 × 62 = 2494,86 kJ/h = 0,693 kW f. Nhiệt xâm nhập từ môi trường bên ngoài qua kết cấu bao che của tủ Qmt = QV,T + QS + QC Trong đó: QV,T : dòng nhiệt xâm nhập qua vách và trần. QS : dòng nhiệt xâm nhập qua sàn. QC : dòng nhiệt xâm nhập qua cửa . + Dòng nhiệt xâm nhập qua vách trần: QV,T = KV,T × FV,T × Trong đó: KV,T : hệ số truyền nhiệt của vách và trần tủ. Do kết cấu cách nhiệt vách và trần của tủ tái đông băng chuyền cũng tương tự như của tủ đông tiếp xúc. Vậy KV,T = 0,286W/m2.K = 620 C : độ chênh nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài tủ. FV,T : tổng diện tích mặt ngoài của vách và trần. Đối với tủ tái đông băng chuyền có rất nhiều cửa với kích thước khác nhau. Vì vậy tổng diện tích các cửa là: FC1 = 4 × 0,75 × 0,6 = 1,8 m2 Tổng diện tích khoảng hở cửa vào và cửa ra của băng tải: FC2 = 4 × 1,22 × 0,04 = 0,19m2. Diện tích trần của tủ là: FT = 6 × 2,3 = 13,8 m2 Diện tích vách của tủ là: FV =(6 × 2,6) × 2 + (2,3 × 2,6) × 2 – (1,8 + 0,19) = 41,17 m2 FV,T = 41,17 + 13,8 = 54,97 m2 QV,T =0,286 × 54,97 × 62 = 974,7 W = 0,975 kW + Dòng nhiệt xâm nhập qua sàn. QS = KS × FS × . Trong đó: KS: hệ số truyền nhiệt của sàn. Do kết cấu cách nhiệt sàn của tủ đông băng chuyền cũng tương tự như của tủ đông tiếp xúc. Vậy KS = 0,286W/m2K = 620C: độ chênh nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài tủ. FS: diện tích mặt ngoài của sàn. FS = 6 × 2,3 = 13,8 m2 QS = 0,286 × 13,8 × 62 = 224,7 W = 0,225 kW + Dòng nhiệt xâm nhập qua cửa: QC = KC × FC × Trong đó: KC: hệ số truyền nhiệt của cửa. Do kết cấu cách nhiệt cửa tủ đông băng chuyền cũng tương tự như cửa tủ đông tiếp xúc. Vậy KC = 0,32W/m2.K = 620C: độ chênh nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài tủ. FC: tổng diện tích mặt ngoài của cửa tủ. FC = 1,8 + 0,19 = 2,09 m2 QC = 0,32 × 2,09 × 62 = 41,46 W = 0,0416 kW Bảng 3.1.8. Kết quả tính nhiệt của Qmt Dòng nhiệt thành phần Công thức K(W/m2K) F(m2) Nhiệt tải(KW) QV,T 0,286 54,97 0,975 QS 0,286 13,8 0,225 QC 0,32 2,09 0,0416 Dòng nhiệt tổng: 1,241 g. Nhiệt lấy ra từ động cơ điện tỏa ra. Qđc = N × n (W) Trong đó: N: công suất động cơ quạt. n: số quạt của buồng cấp đông. Trong tủ có bố trí 4 cái quạt, mỗi quạt có công suất 3,7 kW Qđc = 4 × 3,7 = 14,8 kW h. Tổn thất nhiệt do lọt không khí bên ngoài vào Đối với buồng cấp đông AF, trong quá trình làm việc do các băng tải chuyển động ra vào nên ở các cửa ra vào phải có khoảng hở nhất định. Mặt khác khi băng tải ra vào buồng cấp đông nó sẽ cuốn vào và ra một lượng khí nhất định, gây tổn thất nhiệt. Tổn thất nhiệt này có thể được tính theo công thức sau: Qlk = Gkk × Cpkk × (t1-t2). Trong đó: Cpkk = 1,005 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của không khí ở nhiệt độ 220C t1, t2 : nhiệt độ không khí bên ngoài và bên trong buồng. Gkk: lưu lượng không khí lọt, kg/s. Gkk có thể xác định như sau: Gkk = ρkk × w × F Trong đó: ρkk = 1,197 kg/m3: khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ 220C. w = 1,5 m/s: tốc độ chuyển động của băng tải. F: tổng diện tích khoảng hở cửa vào và cửa ra của băng tải, m2 F = 4 × 1,22 × 0,04 = 0,19m2. Gkk = 1,197 × 1,35 × 0,19 = 0,3 kg/s. Qlk = 0,3 × 1,005 × [22-(-40)] = 18,7 kW QAF = 5,726 + 0,4925 + 1,241 + 14,8 = 22,26 kW Tổng lượng nhiệt mà AF phải lấy ra từ sản phẩm là: QAF = 22,26 kW Vậy lượng tải nhiệt mà IQF phai lấy đi từ sản phẩm là: Q0IQF = QIQF + QAF = 143,265 kW 3.1.3 TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI CHO KHO BẢO QUẢN. Kích thước kho bảo quản Dài x rộng x cao = 37,2 x 36,5 x 10 (m) Kho lạnh được chia làm hai nhóm như sau: Nhóm 1: Gồm các kho 1, 2, 7, 8 là những kho có hai vách tiếp xúc trực tiếp với môi trường ngoài. Nhóm 2: Gồm các kho 3, 4, 5, 6 là những kho chỉ có một vách tiếp xúc trực tiếp với môi trường ngoài. 3.1.3.1 Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che. Q1 = k × F × Δt Trong đó k là hệ số truyền nhiệt của vách, trần và nền kho bao quản. F là diện tích bề mặt của vách, trần và nền kho bao quản. Δt là độ chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ môi trường và nhiệt độ bên trong kho lạnh. Tính toán nhiệt tải cho kho lạnh. Q Bảng 3.1.9. Kết quả tính nhiệt kho lạnh nhóm 1 k a b c Δt Q1 Vách 1 0,15 37,2 - 10 58 3236,4 2 0,3 - 36,5 10 0 0 3 0,15 37,2 - 10 35 1953 4 0,15 - 36,5 10 35 1916,25 Nền 0,15 37,2 36,5 - 58 11813 Trần 0,15 37,2 36,5 - 58 11813 Tổng nhiệt tải xâm nhập qua kết cấu bao che: Q1 = 30,732 kW Bảng 3.1.10. Kết quả tính nhiệt kho lạnh nhóm 2 k a b c Δt Q1 Vách 1 0,15 37,2 - 10 58 3236,4 2 0,3 - 36,5 10 0 0 3 0,15 37,2 - 10 35 1953 4 0,3 - 36,5 10 0 0 Nền 0,15 37,2 36,5 - 58 11813 Trần 0,15 37,2 36,5 - 58 11813 Tổng nhiệt tải xâm nhập qua kết cấu bao che: Q1 = 28,815 kW 3.1.3.2 Dòng nhiệt lấy ra từ sản phẩm bảo quản. Nhiệt tải cần lấy ra từ sản phẩm bảo quản gồm hai thành phần: Q2 = Q21 + Q22 + Dòng nhiệt do sản phẩm bao quản tỏa ra. Q21 = M1 × (i1 – i2) × 0,0116 Trong đó: 1000 : (24 × 3600) = 0,0116 là hệ số chuyển đổi từ tấn/24h sang kg/s. Dung tích thực của kho lạnh E1 = 18 × 28 × 5 × 0,8316 + 9 × 5 × 0,8316 = 2154,6 tấn M1: là khối lượng sản phẩm nhập vào kho bảo quản trong một ngày đêm. M1 = (10 ÷ 15)%E1 = 300 tấn/ ngày đêm. i1, i2 là entanpi của sản phẩm o nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối. Sản phẩm sau khi cấp đông trước khi đưa vào bảo quản cần phải đóng gói và vận chuyển nên nhiệt độ tăng lên. Thường lấy sản phẩm lúc đưa vào kho là -150C. Tra bảng 4-2 [Trang 110 - TL1] i1 = 14,3 kJ/kg i2 = 0 kJ/kg Q21 = 300 × ( 14,3 – 0) × 0,0116 = 49,653 kW + Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra. Q22 = Mb × Cb × (t1 – t2) × 0,0116 Cb Nhiệt dung riêng của bao bì. Cb = 1,460 kJ/kg. Theo [ Trang 113 – TL1]. t1, t2 nhiệt độ đầu và cuối của bao bì. t1 = 200C t2 = -200C Mb khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm. Mb = (10 ÷ 30)% khối lượng hàng. Theo [ Trang 113 - TL1] Chọn Mb =10% ta có: Q22 = 10% × 300 × 1,46 × ( 20 - ( -20)) × 0,0116 = 20,3 kW 3.1.3.3. Dòng nhiệt do vận hành. Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 Trong đó: Q41 là dòng nhiệt do chiếu sáng buồng. Q42 là dòng nhiệt do người tỏa ra. Q43 là dòng nhiệt do các động cơ khi vận hành tỏa ra Q44 dòng nhiệt do mở cửa. Dòng nhiệt chiếu sáng kho. Q41 = A × F Trong đó: F diện tích buồng. F = 37,2 × 36,5 = 1357,8 m2 A nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1m2 diện tích phòng hay diện tích nền: đối với phòng bảo quản thì chọn A = 1,2 (W/m2). Theo [ Trang 115 – TL1] Q41 = 1,2 × 1357,8 = 1629,36 (W) = 1,629 kW b. Dòng nhiệt do người tỏa ra. Q42 = 350 × n (W) Với kho bảo quản đông em chọn số người là 4 người. Q42 = 350 × 4 = 1400 W = 1,4 kW Dòng nhiệt do động cơ vận hành tỏa ra. Động cở vận hành trong kho gồm có: + Xe rùa nâng và vạn chuyển hàng trong kho. Mỗi kho có 4 xe rùa chạy bằng động cơ điện, mỗi động cơ có công suất 3,5 kW + Động cơ quạt dàn lạnh. Mỗi kho có 3 dàn lạnh, mỗi dàn lạnh có 4 quạt, mỗi quạt co công suất 1,5 kW Vậy tổng nhiệt tải do động cơ tỏa ra là: Q43 = 4 × 3,5 + 4 × 3 × 1,5 = 32 kW Dòng nhiệt do mở cửa. Để tính toán dòng nhiệt do mở cửa, sử dụng biểu thức: Q44 = B × F Trong đó: B dòng nhiệt riêng khi mở cửa. (W/m2). Tra bảng 4-4 [ Trang 117 – TL1] Chọn B = 8 W ứng với buồng bảo quản đông có diện tích lón hơn 150m2. F diện tích buồng bao quản: F = 1357,8 m2 Q44 = 8 × 1357,8 = 10862,4 W = 10,86 kW Vậy dòng nhiệt tải do vận hành là: Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 = 1,629 + 1,4 + 32 + 10,86 = 45,889 kW Bảng 3.1.11. Nhiệt tải của kho lạnh. Kho Q0 = Q1 + Q2 + Q4 (kW) Q1 Q2 Q3 Q0 Nhóm 1 30,732 69,953 45,889 146,574 Nhóm 2 28,851 69,951 45,889 144,693 Do 8 kho lạnh có dung tích như nhau nên em chọn kho lạnh nhóm1 có nhiệt tải lớn hơn để tính toán nhiệt cho máy nén. Q0kho = 146,574 kW Bảng 3.1.12. Tổng kết nhiệt tải của hệ thống lạnh Hệ thống lạnh Q0 (kW) Băng chuyền phẳng IQF 143,265 Tủ đông tiêp xúc 76,49 Kho lạnh 146,574 3.2. TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH VÀ CHỌN MÁY NÉN. 3.2.1. TÍNH TOÁN PHẦN THẤP ÁP. 3.2.1.1. Năng suất lạnh riêng khối lượng. q0 = i1 – i7 q0IQF = 1698 – 475 = 1223 kJ/kg q0TX = 1730 – 500 = 1230 kJ/kg q0KHO = 1735 – 500 = 1235 kJ/kg 3.2.1.2. Lưu lượng gas qua máy nén tầm thấp. G1 = (kg/s) G1IQF = =0,112 kg/s G1TX = = 0,07 kg/s G1KHO = = 0,113 kg/s 3.2.1.3. Thể tích hơi hút thực tế. V1 = G1 × v1’ (m3/s) Bảng 3.2.1. Kết quả xác định thể tích hơi hút lý thuyết Thiết bị V1 = G1 × v1’ (m3/s) G1(kg/s) v1’(m3/kg) V1(m3/s) IQF 0,112 1,8 0,2016 Tủ đông tiếp xúc 0,07 1 0,07 Kho bảo quản 0,113 1,44 0,163 3.2.1.4. Hệ số cấp máy nén. Ta có thể xác định hệ số cấp máy nén bằng công thức hoặc tra đô thị, ở đây em tra đồ thị theo tỉ số nén Π = ptg/p0. Theo hình 7-4 [Trang 215 - TL1] Bảng 3.2.2. Kết quả xác định hệ só cấp máy nén Thiết bị ptg(kG) P0(kG) Π λha IQF 2,91 0,55 5,29 0,633 Tủ đông 4,33 1,2 3,61 0,8624 Kho lạnh 4,33 1,52 2,84 0,873 3.2.1.5. Công nén đoạn nhiệt. N1 = G1 × (i2 – i1’) Bảng 3.2.3. Kết quả xác định công nén đoạn nhiệt cấp hạ áp. Thiết bị N1 = G1 × (i2 – i1’) G1 i2 i1’ N1 IQF 0,112 1940 1706 26,208 Tủ đông 0,07 1950 1750 14 Kho lạnh 0,113 1880 1745 14,85 3.2.1.6. Hiệu suất chỉ thị. Trong đó : λw1 = T0/Ttg b: hệ số thực nghiệm đối với máy nén NH3 chọn b = 0,001. Bảng 3.2.4. Kết quả xác định hiệu suất chỉ thị. Thiết bị λw1 b t0 ηi1 IQF 0,865 0,001 - 45 0,822 Tủ đông 0,93 0,001 - 30 0,89 Kho lạnh 0,92 0,001 - 25 0,91 3.2.1.7. Công suất chỉ thị. Ni1 = (kW) Bảng 3.2.5. Kết quả xác định công nén chỉ thị. Thiết bị Ni1 = (kW) N1(kW) ηi Ni1(kW) IQF 26,208 0,822 31,88 Tủ đông 14 0,89 15,73 Kho lạnh 14,85 0,91 16,32 3.2.1.8. Công suất ma sát.