Đồ án Thiết kế hệ thống kho lạnh

MỤC LỤC Trang Chương I: Mở đầu 3 I.1. Giới thiệu sơ lược về ứng dụng của kỹ thuật lạnh 3 I.2. Qui trình chế biến thuỷ sản I.3. Sơ đồ qui trình I.4. Chế độ làm việc của kho Chương II: Tính kho lạnh Chương III: Tính cách nhiệt cách ẩm III.1. Mục đích III.2. Vật liệu cách nhiệt cách ẩm III.3. Cách nhiệt cách ẩm cho vách kho lạnh III.4. Cách nhiệt cách ẩm cho vách giữa 2 kho lạnh III.5. Cách nhiệt cách ẩm cho nền III.6. Cách nhiệt cách ẩm cho trần Chương IV: Tính nhiệt kho lạnh IV.1. Tính cho kho thứ nhất IV.2. Tính cho kho thứ hai IV.3. Tính cho kho thứ ba IV.4. Xác định tải nhiệt cho thiết bị và máy nén Chương V: Tính chọn máy nén V.1. Tác nhân lạnh V.2. Tính toán Chương VI: Tính thiết bị ngưng tụ VI.1. Nguyên lý bình ngưng ống vỏ nắm ngang VI.2. Các thông số tính toán VI.3. Tính toán VI.4. Kiểm tra tính bền Chương VII: Tính thiết bị bay hơi VII.1. Nguyên lý VII.2. Các thông số tính toán VII.3. Tính toán VII.4. Kiểm tra tính bền Chương VIII: Tính các thiết bị phụ VIII.1. Bình chứa cao áp VIII.2. Bình chứa thấp áp VIII.3. Tháp giải nhiệt Chương IX: Tính kinh tế Chương X: Tự động hóa hệ thống lạnh X.1. Tự động điều khiển máy nén X.2. Tự động hóa thiết bị ngưng tụ X.3. Tự động hóa thiết bị bay hơi Chương XI: Kết luận Chương XII: Tài liệu tham khảo CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU I.1. Giới thiệu sơ lược về ứng dụng của kỹ thuật lạnh Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh rất lâu, nhưng ngành lạnh bắt đầu phát triển mạnh ở trên thế giới từ cuối thế kỉ 19. Kỹ thuật lạnh đã thâm nhập vào hơn 70 ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó, đặc biệt là các ngành công nghiệp thực phẩm, chế biến thịt cá, rau quả, rượu bia, nước giải khát, đánh bắt và xuất khẩu thủy hải sản, hoá chất, … I.2. Giới thiệu sơ lược về nguồn thủy sản: - Thủy sản là nguồn nguyên liệu quan trọng của thực phẩm, công nghiệp, nông nghiệp và dược phẩm. Động thực vật thủy sản bao gồm: tôm, cá, nhuyễn thể (mực, trai, sò, …), rong tảo,… đang cung cấp cho con người một nguồn đạm thực phẩm khổng lồ và phong phú. Theo thống kê thì thủy sản đang chiếm trên 20% nguồn đạm thực phẩm của nhân loại nói chung, trên 50% ở các nước phát triển. - Nước ta có bờ biển dài 3260km, một vùng thềm lục địa rộng lớn khoảng hơn 1triệu km2, thuộc vùng biển nhiệt đới nên nguồn nguyên liệu rất đa dạng và có cả bốn mùa. trữ lượng cá đáy, cá nổi của vùng biển Việt Nam rất phong phú (theo dự tính sơ bộ có khoảng 2000 loài, trong đó hơn 40 loài cá có giá trị kinh tế lớn). - Bên cạnh đó, nghề nuôi trồng thủy sản đang được phát triển khá mạnh (sản lượng của các nước Đông Nam Á chiếm trên 50% tổng sản lượng nuôi trồng của thế giới). Nước ta có nhiều sông, hồ, kênh, rạch, đầm, phá và diện tích mặt nước thoáng rất lớn cho nên đang tập trung đẩy mạnh nuôi trồng thủy sản để nhanh chóng phát triển thành ngành một cách chủ động, toàn diện giữa các khâu nuôi trồng, khai thác, chế biến. - Do khả năng nguồn lợi to lớn, ngành thủy sản có nhiệm vụ quan trọng là: chế biến nguồn lợi to lớn đó thành nhiều sản phẩm có giá trị cao cho sản xuất và đời sống con người. Đặc điểm nổi bật của nguyên liệu thủy sản là ươn thối rất nhanh, cho nên nhiệm vụ đặt lên hàng đầu của khâu chất lượng sản phẩm là phải kịp thời bảo quản, chế biến mà trước hết là bảo quản lạnh. I.3. Qui trình chế biến [8] Ở đây ta chọn nguồn nguyên liệu là cá thu. Hàm lượng các chất trong cá thu là: 20.90% protit, 1.02% lipit, 1.53% tro, 77.2% nước. I.3.1. Tiêu chuẩn nguyên liệu: - Cá tươi tốt, màu sáng tự nhiên. - Còn nguyên vẹn,không bị xây xát. - Mắt trong sáng và lồi. - Bụng không phình, không lõm. - Trọng lượn mỗi con trên 1 kg. - Cá chờ xử lý phải được rửa sạch và ướp đá bào theo tỉ lệ: 1đá : 1cá I.3.2. Qui cách chế biến: Nguyên liệu ( rửa ( xử lý ( rửa ( phân cỡ ( rửa ( xếp mâm ( đông lạnh ( mạ băng ( bao gói ( bảo quản. - Nguyên liệu: Cá nguyên liệu phải đạt các tiêu chuẩn trên. - Rửa: Rửa sạch dưới vòi nước chảy để loại hết tạp chất. Rửa lại trong nước lạnh 5oC có pha 50ppm clo. - Xử lý: Dùng dao mổ bụng cá từ hậu môn đến nắp mang (các đường mổ phải thẳng, không xơ xác). Bỏ nội tạng, cạo sạch gân máu dọc theo xương sống. Bỏ đầu. - Rửa: Rửa thật sạch bên trong bụng. Nước rửa cá phải sạch, lạnh 5oC có pha 20ppm clo và 3% muối ăn để làm sạch nhớt. Rửa xong, để ráo nước 15 phút. - Phân cỡ: Tính theo trọng lượng kg/con (gồm có cỡ 1-3 kg/con và trên 3 kg/con). - Rửa: Rửa lại nước lạnh 5oC có pha 10ppm clo. - Xếp mâm: Cá được xếp vào mâm có lót PE, mỗi mâm một cỡ. Có khi treo cá trong phòng đông. - Đông lạnh: Đông IQF, nhiệt độ -40oC, thời gian 4-6 giờ. Nhiệt độ trung bình tại tâm sản phẩm ít nhất là -12oC. - Mạ băng: Cá được mạ băng trong nước lạnh +1oC có pha 5ppm clo. Thời gian mạ băng 5-10 giây. - Bao gói: Cho mỗi con vào một bao PE. Hàn kín miệng bao. Cho vào thùng cactông 5 lớp có tráng sáp, mỗi cỡ cho vào một thùng. Cân mỗi thùng 10kg tịnh (khoảng từ 5 đến10 con. Nẹp 2 đai ngang, 2 đai dọc. Ngoài thùng ghi rõ loại cá, cỡ, qui cách chế biến. - Bảo quản: Nhiệt độ phòng bảo quản: -18 ± 2oC. Thời gian bảo quản không quá 3 tháng. I.4. Chế độ làm việc của kho - Kho lạnh là các kho có cấu tạo và kiến trúc đặc biệt dùng để bảo quản các sản phẩm và hàng hóa khác nhau ở điều kiện nhiệt độ lạnh và điều kiện không khí thích hợp . - Đối với sản phẩm thủy sản, ta có thể có một số buồng như sau: + Buồng tiếp nhận sản phẩm. + Buồng xử lý sản phẩm. + Buồng đông lạnh sản phẩm. + Buồng trung gian. + Buồng bảo quản sản phẩm. + Buồng phân phối sản phẩm. - Ở đây, do yêu cầu của đồ án em chọn thiết kế kho bảo quản lạnh đông sản phẩm ở -20oC, độ ẩm 90%. - Tác nhân lạnh được sử dụng là amôniac (NH3) vì có các đặc điểm sau: + Thể tích riêng trong vùng nhiệt độ bay hơi tương đối nhỏ nên giảm kích thước của máy nén, đặc biệt đối với máy nén pistông. + Có mùi khó chịu, dễ phát hiện khi rò rỉ ra môi trường. + Ít tan trong dầu bôi trơn, đỡ ảnh hưởng đến quá trình bôi trơn và đỡ ảnh hưởng đến chất lượng của tác nhân. + Amôniac không ăn mòn thép. - Thiết bị ngưng tụ là chùm ống nằm ngang, sử dụng nguồn nước tuần hoàn kèm theo tháp giải nhiệt cho nước. + Nhiệt độ trung bình của không khí ở Thành phố Hồ Chí Minh là 27oC + Độ ẩm trung bình của không khí là 80% + Nhiệt độ bầu ướt của không khí là 24.5oC + Nhiệt độ nước vào là: 24.5 + (3÷5) = 29.5oC ≈30oC + Nhiệt độ nước ra là: 30 + 5 = 35oC + Nhiệt độ ngưng tụ là: 35 + 5 = 40oC - Thiết bị bay hơi sử dụng là dàn quạt trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức, loại khô, chất tải nhiệt là không khí. + Nhiệt độ không khí trong kho lạnh là: -20oC + Nhiệt độ bay hơi của tác nhân lạnh trong dàn bay hơi là: -20 – 10 = -30oC Ta có: tk = 40oC => pk = 1.585 MPa t0 = -30oC => p0 = 0.1219 MPa => Tỉ số:
Ta chọn máy nén một cấp CHƯƠNG II: TÍNH KHO LẠNH [5] Ta chọn 4 kho lạnh mỗi kho có sức chứa 50 tấn thuỷ sản Chọn bao bì là thùng cactông có kích thước như sau : Dài x rộng x cao = 0.36m x 0.28m x 0.22m Mỗi thùng cactông chứa được 10kg sản phẩm. Số lượng thùng cactông có trong 1 kho là: 50000/10 = 5000 thùng Chọn cách chất hàng trong 1 kho như sau : Chia 1 kho làm 8 tụ => Số thùng của mỗi tụ là: 5000/8 = 625 thùng. Chất thành nhiều lớp trong mỗi tụ . Mỗi lớp gồm : 7 x 9 = 63 thùng => Số lớp trong một tụ là: 625/63 = 9.92 lớp ≈ 10 lớp => Chiều cao của hàng trong kho: 10 x 0.22 = 2.2 m (chưa kể đặt cách nền 0.3m) ??? Diện tích của mỗi tụ là: (7 x 0.36) x (9 x 0.28) = 6.35m2 Diện tích cần để chất hàng là: F = 6.35 x 8 = 50.8m2 Chọn hệ số sử dụng kho lạnh là: β = 0.75 Diện tích kho lạnh cần xây dựng là: Chọn diện tích xây dựng kho lạnh tiêu chuẩn là 72m2 => Kích thước kho lạnh là: 12m x 6m Chọn chiều cao kho lạnh: là 3.5m (2.5m chất hàng còn 1 m để đặt dàn lạnh áp trần và xếp hàng) * Cách sắp các thùng hàng trong mỗi tụ :
* Cách bố trí hàng trong một kho * Cách bố trí các kho : theo bề ngang
CHƯƠNG III: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM: III.1. Một số thông số cần chọn để tính toán : Chọn nhiệt độ trung bình cả năm của Tp. Hồ Chí Minh là : tn = 27oC Chọn độ ẩm trung bình của Tp. Hồ Chí Minh là : φ = 80% Nhiệt độ bầu ướt của không khí bên ngoài là: tư = 24.5oC Nhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài phòng là: ts = 23.5oC Nhiệt độ không khí trong kho bảo quản lạnh đông là : tp = -20oC Độ ẩm của không khí trong kho là: φ = 90% III.2.Cách nhiệt và cách ẩm vách ngoài : Bảng số liệu tra và tính cho các lớp vật liệu làm vách ngoài : Vật liệu  Bề dày δ (m)  Hệ số truyền nhiệt λ (w/mK)  Hệ số thẩm thấu μ (g/m.h.mmHg)  Nhiệt trở δ/λ (m2K/w)  Trở lực thẩm thấu δ/μ (m2.h.mmHg/g)   1.Vữa  0.02  0.88  0.0012  0.0227  16.6667   2.Gạch  0.2  0.82  0.0014  0.2439  142.8571   3.Vữa  0.02  0.88  0.0012  0.0227  16.6667   4.Cách ẩm (nhựa đường)  0.002  0.80  0.000115  0.00125  17.3912   5.Cách ẩm (polyetylen)  0.001   0.00000024   4166.6667   6.Cách nhiệt (Stiropor)  0.2  0.035  0.008  5.7143  25   7.Vữa  0.02  0.88  0.0012  0.0227  16.6667   Cộng  0.463    6.02755  4393.2195   * Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức : với α1 = 23.3 w/m2K : hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (tường có chắn gió). α2 = 10.5 w/m2K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức). δi : bề dày của vật liệu làm tường (bảng trên). λi : hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng trên). K = 0.21 w/m2K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn. ==> Chọn δ6 = 0.2 m ==> K = 0.1622 w/m2K * Kiểm tra đọng sương : ==> K < ks Vậy: vách ngoài không đọng sương. * Kiểm tra đọng ẩm : Nhiệt lượng truyền qua 1m2 bề mặt tường : q = K x (tng – ttr) = 0.1622 x [(27 – (-20)] = 7.6234 w/m2 ==> Nhiệt độ tại những lớp khác nhau của tường : với tng = t1= 27oC. δi, λi : xác định ở bảng trên - Từ các giá trị ti+1 tính được, tra bảng áp suất hơi nước bão hòa (Bảng 38 trang 426 tập 10) ta được các giá trị áp suất bão hòa tương ứng. - Tổng trở lực thẩm thấu : ==> H = 4393.2195 (m2.h.mmHg/g) - Áp suất riêng phần của hơi nước tác dụng lên bề mặt ngoài của tường: png = φng x p = 0.8 x 26.74 = 21.392 mmHg với p = 26.74 mmHg ( tra ở Bảng 38 trang 426 tập 10, nhiệt độ t = 27oC) - Áp suất riêng phần của hơi nước trong phòng bảo quản là : ptr = φtr x p = 0.9 x 0.772 = 0.6948 mmHg với p = 0.772 mmHg (tra ở Bảng 38 trang 426 tập 10, nhiệt độ t = -20oC) - Lượng hơi nước thấm qua 1m2 bề mặt kết cấu bao che: - Áp suất thực tế tác dụng lên bề mặt của kết cấu :  Nhiệt độ (oC)  Áp suất bão hòa hơi nước
(mmHg)  Áp suất thực tế
(mmHg)   t0  27  26.74  21.392   t1  26.6728  26.239  21.392   t2  26.4996  25.974  21.313   t3  24.6404  23.264  20.640   t4  24.4672  23.025  20.562   t5  24.4576  23.011  20.521   t6  24.4576  23.011  0.891   t7  -19.1007  0.842  0.773   t8  -19.274  0.829  0.6948   t9  -20  0.772  0.6948   Vậy: không có đọng ẩm trong kết cấu. III.3.Tính cho vách giữa 2 kho lạnh : Các số liệu tra và tính toán cho các lớp vật liệu của vách giữa 2 kho : Vật liệu  Bề dày δ (m)  Hệ số truyền nhiệt λ (w/mK)  Hệ số thẩm thấu μ (g/m.h.mmHg)  Nhiệt trở δ/λ (m2K/w)  Trở lực thẩm thấu δ/μ (m2.h.mmHg/g)   Vữa  0.02  0.88  0.012  0.0227  1.6667   Lưới thép        Cách nhiệt (Stiropor)  0.05  0.035  0.008  1.4286  6.25   Cách ẩm (polyetylen)  0.001   0.00000024   4166.6667   Cách ẩm (nhựa đường)  0.002  0.80  0.000115  0.0025  17.3912   Vữa  0.02  0.88  0.012  0.0227  1.6667   Gạch  0.20  0.82  0.014  0.2439  14.2857   Vữa  0.02  0.88  0.012  0.0227  1.6667   Cách ẩm (nhựa đường)  0.002  0.80  0.000115  0.0025  17.3912   Cách ẩm (polyetylen)  0.001   0.00000024   4166.6667   Cách nhiệt (Stiropor)  0.05  0.035  0.008  1.4286  6.25   Lưới thép        Vữa  0.02  0.88  0.012  0.0227  1.6667   Cộng  0.386    3.1969  8401.5683   Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức : Với α1 = 10 w/m2K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng 1 (đối lưu cưỡng bức). α2 = 10 w/m2K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng 2 (đối lưu cưỡng bức). δi : bề dày của vật liệu làm tường (bảng trên). λi : hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng trên). K = 0.58 w/m2K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn giữa hai phòng có cùng nhiệt độ. ==> chọn δ = 0.1 m (mỗi bên vách dày 0.05 m) ==> K = 0.0836 w/m2K Nhiệt lượng truyền qua 1m2 bề mặt tường: q = K(tng – ttr) = 0 w/m2 do tng = ttr = -20oC III.4. Tính cách nhiệt cho nền : Bảng các số liệu tính toán và tra được cho các lớp vật liệu làm nền : Vật liệu  Bề dày δ (m)  Hệ số truyền nhiệt λ (w/mK)  Hệ số thẩm thấu μ (g/m.h.mmHg)  Nhiệt trở δ/λ (m2K/w)  Trở lực thẩm thấu δ/μ (m2.h.mmHg/g)   Bêtông xỉ  0.10  0.5   0.2    Bêtông đất  0.02  1.6   0.0125    Lưới thép        Cách nhiệt (Stiropor)  0.20  0.035  0.008  5.7143  25   Cách ẩm (polyetylen)  0.001   0.00000024   4166.6667   Cách ẩm (nhựa đường)  0.002  0.80  0.000115  0.0025  17.3912   Bêtông tấm  0.10  1  0.004  0.1  25   Bêtông cốt thép  0.15  1.5  0.004  0.1  37.5   Cộng  0.573    6.1293  4271.5579   Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức: với α1 = 12 w/m2K : hệ số cấp nhiệt của không khí trên nền đất. α2 = 9 w/m2K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức). δi : bề dày của vật liệu làm tường (bảng trên). λi : hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng trên). K = 0.21 w/m2K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn của nền có sưởi. ==> chọn δ3 = 0.2 m ==> K = 0.1586 w/m2K III.5. Tính cách nhiệt cho trần : Bảng các số liệu tính toán và tra được cho các lớp vật liệu làm trần : Vật liệu  Bề dày δ (m)  Hệ số truyền nhiệt λ (w/mK)  Hệ số thẩm thấu μ (g/m.h.mmHg)  Nhiệt trở δ/λ (m2K/w)  Trở lực thẩm thấu δ/μ (m2.h.mmHg/g)   Bêtông tấm  0.1  1  0.004  0.1  25   Cách ẩm (nhựa đường)  0.002  0.80  0.000115  0.0025  17.3912   Cách ẩm (polyetylen)  0.001   0.00000024   4166.6667   Cách nhiệt (Stiropor)  0.2  0.035  0.008  5.7143  25   Bêtông cốt thép  0.15  1.5  0.004  0.1  37.5   Vữa  0.02  0.88  0.012  0.0227  1.6667   Cộng  0.473    5.9395  4273.2246   Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức: với α1 = 23.3 w/m2K : hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (tường có chắn gió). α2 = 9 w/m2K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức). δi : bề dày của vật liệu làm tường (bảng trên). λi : hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng trên). K = 0.22 w/m2K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn. ==> chọn δ4 = 0.2 m ==> K = 0.1642 w/m2K IV. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT (Kỹ thuật lạnh ứng dụng NĐL trang 49 – 61) * Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định bằng biểu thức : Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 (w) Q1: dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che. Q2: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra. Q3: dòng nhiệt đi từ ngoài vào do thông gió phòng lạnh. Q4: dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành. Q5: dòng nhiệt tỏa ra khi sản phẩm thở. IV.1. Tính cho hai kho bìa : a. Dòng nhiệt qua kết cấu bao che : Q1 = Q1v + Q1n +Q1t + Q1bx (w) Q1v, Q1n, Q1t: dòng nhiệt tổn thất qua vách, nền và trần do chênh lệch nhiệt độ. Q1bx: dòng nhiệt tổn thất qua tường và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời. Công thức để tính tổn thất nhiệt qua vách, nền và trần có dạng như sau: Q = K x F x (tng – ttr) với: K: hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che (w/m2K) F: diện tích bề mặt của kết cấu bao che (m2) tng: nhiệt độ môi trường bên ngoài (oC) ttr: nhiệt độ trong phòng lạnh (oC) Q: tổn thất nhiệt qua kết cấu (w)  Vách ngoài  Vách giữa hai phòng lạnh  Vách trước hoặc sau  Nền  Trần   K  0.1622  0.0836  0.1622  0.1586  0.1642   F  42  36  21  72  72   tng  27  -20  27  27  27   ttr  -20  -20  -20  -20  -20   Q  320.1828  0  160.0914  536.7024  555.6528   Với tng của nền là 27oC do nền không có sưởi (ktlud NĐL trang 78) Chọn kho lạnh xây theo hướng Bắc – Nam, cửa kho nằm ở hướng Bắc. => Buổi sáng kho nhận bức xạ ở hướng Đông và buổi chiều kho nhận bức xạ ở hướng Tây. Vách kho được quét vôi trắng nên lấy hiệu nhiệt độ dư như sau: ∆t = 7K: vách hướng Đông. ∆t = 8K: vách hướng Tây. ∆t = 19K: trần làm bằng bêtông. ==> Dòng nhiệt do bức xạ mặt trời: Q1bx = ∑KF∆t = 0.1622 x 42 x 8 + 0.1642 x 72 x 19 = 279.1248 (w) ( Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che là: Q1 = Q1v + Q1n + Q1t +Q1bx = 320.1828 + 0 + 2 x 160.0914 + 536.7024 +555.6528 +279.1248 = 2011.8456 w b.Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra: Q2 = Q2a + Q2b (w) với Q2a: dòng nhiệt sản phẩm tỏa ra khi bảo quản lạnh đông. Q2b: dòng nhiệt tỏa ra từ bao bì của sản phẩm. b.1. Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra: với M: năng suất của buồng bảo quản lạnh đông (t/24h) h1, h2: entanpi của sản phẩm trước và sau khi bảo quản lạnh đông (kj/kg) 1000/(24 x 3600) : hệ số chuyển đổi từ (t/24h) ra (kg/s) Q2a: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra (kw) Chọn nhiệt độ hàng nhập thẳng vào kho bảo quản lạnh đông là -8oC => h1 = 43.5 kj/kg Nhiệt độ sau khi bảo quản là -20oC => h2 = 0 kj/kg Khối lượng hàng nhập vào kho bảo quản lạnh đông trong một ngày đêm: với M: khối lượng hàng nhập vào bảo quản lạnh đông (t/24h) E: dung tích phòng bảo quản lạnh đông (t) ψ: tỉ lệ nhập có nhiệt độ không cao hơn -8oC đưa trực tiếp vào kho bảo quản lạnh đông. ψ = 0.65 – 0.85 B: hệ số quay vòng hàng. B = 5 ÷ 6 lần/năm m: hệ số nhập hàng không đồng đều. m = 2.5 Dòng nhiệt sản phẩm tỏa ra khi bảo quản lạnh đông: b.2. Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra: với Mb: khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm (t/24h) Cb: nhiệt dung riêng của bao bì (kj/kg.K) t1: nhiệt độ bao bì trước bảo quản lạnh đông (oC) t2: nhiệt độ bao bì sau bảo quản lạnh đông (oC) Q2b: dòng nhiệt do bao bì tỏa ra (kw) 1000/(24 x 3600) : hệ số chuyển đổi từ (t/24h) ra (kg/s) Ta có: Khối lượng bao bì cactông: Mb = 30%M = 30% x 1.75 = 0.525 t/24h Nhiệt dung riêng bao bì: Cb = 1.46 kj/kg.K Nhiệt độ bao bì trước bảo quản: t1 = -8oC Nhiệt độ bao bì sau bảo quản: t2 = -20oC ( Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra : Q2 = Q2a + Q2b = 0.881 + 0.1065 = 0.9875 kw = 987.5 w c. Dòng nhiệt do thông gió kho lạnh: Do kho lạnh dùng để bảo quản lạnh đông có nhiệt độ -20oC nên không có thông gió. ( Q3 = 0 w d. Dòng nhiệt do vận hành kho: Q4 = Q41 + Q42 + Q43 +Q44 (w) với Q41: dòng nhiệt do chiếu sáng. Q42: dòng nhiệt do người tỏa ra. Q43: dòng nhiệt do các động cơ điện. Q44: dònh nhiệt tổn thất khi mở cửa. d.1. Dòng nhiệt do chiếu sáng được tính theo công thức: Q41 = A x F (w) với F: diện tích kho lạnh (m2) A: công suất chiếu sáng riêng (w/m2) Đối với kho bảo quản: A = 1.2 w/m2 => Q41 = 1.2 x 72 = 86.4 w d.2. Dòng nhiệt do người tỏa ra được xác định theo biểu thức: Q42 = 350 x n (w) Chọn n =3 (kho nhỏ hơn 200m2) => Q42 = 350 x 3 = 1050 w d.3. Dòng nhiệt do các động cơ điện tỏa ra: Q43 = 1000 x N x φ (w) với N: tổng công suất động cơ điện. φ: hệ số hoạt động đồng thời. Chọn N = 4 kw do kho bảo quản lạnh đông nhỏ. φ = 1: các động cơ hoạt động đồng thời. => Q43 = 1000 x 4 x 1 = 4000 w d.4. Dòng nhiệt khi mở cửa được tính theo công thức: Q44 = B x F (w) với F: diện tích kho lạnh (m2) B: dòng nhiệt riêng khi mở cửa (w/m2) Kho bảo quản lạnh đông chọn B = 12 w/m2 => Q44 = 12 x 72 = 864 w. ( Dòng nhiệt do vận hành kho: Q4 = 86.4 + 1050 + 4000 + 864 = 6000.4 w ≈ 6000 w e. Dòng nhiệt do sản phẩm hô hấp Q5: Do sản phẩm là thủy sản và được bảo quản lạnh đông nên không có hô hấp ( Q5 = 0 w Dòng nhiệt tổn thất cho toàn bộ một kho bìa : Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5. = 2011.8456 + 987.5 + 0 + 6000.4 + 0 = 8999.7456 w ≈ 9000 w IV.2. Tính cho 2 kho giữa: Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh : Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 (w) Tính tương tự như trên a. Dòng nhiệt qua kết cấu bao che: Q1 = Q1v + Q1n + Q1t +Q1bx = 0 + 0 + 2 x 160.0914 + 536.7024 + 555.6528 + 0.1642 x 72 x19 = 1637.1636 w b. Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra : Q2 = Q2a + Q2b = 0.881 + 0.1065 = 0.9875 kw = 987.5 w c. Dòng nhiệt do thông gió kho lạnh: Q3 = 0 w d. Dòng nhiệt do vận hành kho: Q4 = Q41 + Q42 + Q43 +Q44 (w) = 86.4 + 1050 + 4000 + 864 = 6000.4 w ≈ 6000 w e. Dòng nhiệt do sản phẩm hô hấp: Q5 = 0 w ( Dòng nhiệt tổn thất cho kho giữa: Q = 1637.1636 + 987.5 +6000.4 = 8625.0636 w ≈ 8625 w ( Dòng nhiệt cung cấp cho 4 kho là : Q = 2x9000 + 2x8625 = 35250 w Bảng tóm tắt các giá trị tính được : Kho  Nhiệt  Q1(w)  Q2(w)  Q4(w)  ∑Q(w)    độ        kho  Thiết  Máy  Thiết  Máy  Thiết  Máy  Thiết  Máy       bị  nén  bị  nén  bị  nén  bị  nén   Kho 1  -20oC  2012  2012  987.5  987.5  6000  4500  9000  7500   Kho 2  -20oC  1637  1637  987.5  987.5  6000  4500  8625  7125   Kho 3  -20oC  1637  1637  987.5  987.5  6000  4500  8625  7125   Kho 4  -20oC  2012  2012  987.5  987.5  6000  4500  9000  7500   Tổng cộng                       35250  29250   * Năng suất lạnh của máy nén : với k: hệ số lạnh kể đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh b: hệ số thời gian làm việc ∑Q: tổng nhiệt tải của máy nén Do t0 = - 30oC nên chọn k = 1.06 Chọn b = 0.7 đối với các thiết bị lạnh nhỏ. V. TÍNH CHỌN MÁY NÉN: V.1. Chọn các thông số của chế độ làm việc như sau : - Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh: t0 = tb-10 = -30oC - Độ quá nhiệt hơi hút là : ∆tqn = 5oC => Nhiệt độ hơi hút về máy nén: tqn = (-30 + 5) = -25oC - Nhiệt độ nước vào bình ngưng : tw1= tư + 5 = 30oC - Nhiệt độ nước ra bình ngưng : tw2 = tw1 + 5 = 35oC - Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất: tk = tw2 + 5 = 40oC - Độ quá lạnh của tác nhân lạnh lỏng: ∆ql = 5oC => Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu: tql = (40 – 5) = 35oC * Chọn tác nhân lạnh là NH3 có : Tác nhân lạnh là amôniăc, có công thức là NH3, kí hiệu R717, là một chất khí không màu, có mùi rất hắc.NH3 sôi ở áp suất khí quyển ở -33.35oC, có tính chất nhiệt động tốt, phù hợp với chu trình máy lạnh nén hơi dùng máy nén pistông. Tính chất hoá lý: + Năng suất lạnh riêng khối lượng q0 lớn nên lưu lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống nhỏ, rất phù hợp cho các máy lạnh có năng suất lớn và rất lớn. + Năng suất lạnh riêng thể tích qv lớn nên máy nén gọn nhẹ. + Các tính chất trao đổi nhiệt tốt, hệ số tỏa nhiệt khi sôi và ngưng tương đương với nước nên không cần tạo cánh trong các thiết bị trao đổi nhiệt với nước. + Tính lưu động cao, tổn thất áp suất trên đường ống, các cửa van nhỏ nên thiết bị gọn nhẹ. + Amôniăc không hòa tan dầu nên nhiệt độ bay hơi không bị tăng. + Amôniăc hòa tan không hạn chế trong nước + Amôniăc không ăn mòn các kim loại chế tạo máy. Tính chất sinh lý: Amôniăc độc hại với cơ thể con người, gây kích thích nêm mạc của mắt, dạ dày, … Tính kinh tế: Amôniăc là môi chất lạnh rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyển và bảo quản dễ. t0 = -30oC  p0 = 0.120 MPa   tk = 40oC  pk = 1.55 MPa   * Tỷ số nén là 13 ta chọn máy nén một cấp V.2 Thuyết minh qui trình công nghệ :