Kỹ thuật lạnh

cùng với sự phát triển rất nhanh chóng của khoa học kỹ thuật thì việc áp dụng sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật vào tất cả các lĩnh vực của đời sống để đáp ứng những yêu cầu ngày càng cao của con người đã và đang là vấn đề thời sự. Với nhu cầu hiện nay thì cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành hải sản với ngành chăn nuôi các công nghệ sử lý sản phẩm sau thu hoạch cũng là rất lớn. Trong ngành hải sản cá là một loại có năng suất lớn và đồng thời nó cũng là một loại thức ăn rất được ưa chuộng tại các nước châu Âu, châu Mỹ và trên toàn thế giới. Đây là một thị trường rất lớn chính vì thế cần phải có sự đầu tư về công nghệ cũng như phương diện về mặt kỹ thuật để nâng cao về mặt sản lượng cũng như chất lượng của sản phẩm. Đồng thời cũng để tận dụng những phế thải của xí nghiệp hải sản chế biến cho thức ăn gia súc. Nội dung của bản thuyết minh gồm các phần sau: Chương 1: Xác định dung tích và bố trí mặt bằng kho lạnh Chương 2: Tính cách nhiệt và cách ẩm buồng lạnh Chương 3: Tính phụ tải lạnh Chương 4: Tính chọn máy nén và tính kiểm tra máy nén Chương 5: Tính chọn bình ngưng Chương 6: Tính chọn thiết bị bay hơi Chương 7: Tính chọn thiết bị phụ và đường ống Chương 8: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lạnh Tuy nhiên do lần đầu tiên được trực tiếp làm đồ án chuyên nghành lạnh nên bản đồ án dưới đây không tránh khỏi những thiếu sót em xin nhận mọi ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo. Em mong các thầy cô giáo xem xét và giúp đỡ để em có thể đạt được kết quả tốt hơn. Qua đây, em xin được cám ơn các thầy cô giáo viện khoa học và công nghệ nhiệt - lạnh. 1. Đinh Xuân Hiền 2. đã giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này. Hà Nội ngày 10/6/2004 Người thực hiện Lê Mai Nam Chương 1: tính kích thước và bố trí mặt bằng kho lạnh I.Đặt vấn đề Kho lạnh là một dạng kho có cấu tạo và kiến trúc đặc biệt dùng để bảo quản các sản phẩm hàng hoá khác nhau ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thích hợp. Do chức năng của kho lạnh là duy trì nhiệt độ và độ ẩm khác so với không khí bên ngoài nên cấu trúc xây dựng kết cấu cách nhiệt, cách ẩm có những yêu cầu đặc biệt. Ngày nay đã có rất nhiều các loại kho lạnh lớn nhỏ khác nhau, phục vụ cho các mục đích khác nhau đóng góp một phần không nhỏ vào việc bảo quản, dự trữ và phân phối lương thực, thực phẩm một cách hiệu quả trên phạm vi toàn thế giới. Hiện nay ở nước ta có rất nhiều loại kho lạnh khác nhau được xây dựng theo các chức năng của kho lạnh. Ví dụ: kho lạnh dùng để phân phối, kho lạnh chế biến, kho lạnh trung chuyển, kho lạnh thương nghiệp, kho lạnh dùng trong vận tải (tầu thuỷ, ôtô…). Đối với kho lạnh lớn, trong kho lạnh còn phân ra các loại buồng khác nhau với chức năng như: + Buồng bảo quản lạnh: thường có nhiệt độ 00C. Các sản phẩm tôm cá, mực được xếp trong các bao bì khác nhau đặt trên giá. + Phòng bảo quản đông: có nhiệt độ từ (- 180C á - 220C). Tuỳ theo yêu cầu buồng lạnh dùng để đưa sản phẩm từ nhiệt độ môi trường xuống đến nhiệt độ bảo quản lạnh. Thiết bị kho lạnh nói chung cần đạt được các tiêu chuẩn: + Phải đáp ứng được yêu cầu khắt khe của sản phẩm xuất khẩu. + Phải tiêu chuẩn hoá các dạng kho lạnh + Phải có khả năng cớ giới cao trong việc bốc xếp hàng hoá + Vốn hợp lý, tính kinh tế, có thể dùng các thiết bị trong nước. Với các yêu cầu này người thiết kế cần đưa ra các phương án thiết kế cụ thể phù hợp với điều kiện sẵn có. i. Xác định diện tích xây dựng 1.Thể tích chất tải của buồng lạnh Dung tích kho lạnh : E =6400 tấn Chọn dung tích các buồng như sau : Buồng BQĐ: 60% Ebqd = 3840 tấn Buồng vạn năng : 25% Ebql = 1600 tấn Buồng BQL : 15% Evn  = 960 tấn Thể tích của chất tải được tính theo công thức: V = Trong đó: E : dung tích của các buồng lạnh gv : Mức độ chất tải. Đối với sản phẩm thịt đông ta chọn gv = 0,35 tấn/m3 Khi đó: Vbqđ = (m3) Vvn = (m3) Vbql = (m3) 2.Diện tích chất tải Diện tích của chất tải được tính theo công thức: F = Trong đó: V : thể tích chất tải của buồng lạnh h : chiều cao chất tải (chiều cao của sản phẩm). ở đây ta dùng kho lạnh một tầng với h =4 (m). Khi đó: + Diện tích chất tải cần bảo quản đông là: Fbqđ = (m2) nên chọn f =0,85 + Diện tích chất tải cần trong buồng vạn năng là: Fvn = (m2) nên chọn f =0,85 + Diện tích chất tải cần trong buồng buồng bảo quản lạnh là: Fbql = (m2) nên chọn f =0,85 3.Kiểm tra phụ tải cho phép trên 1m2 diện tích sàn Ta có: gv.h = 0,35.4.1000 = 1400 (kg/m2) < 4000 (kg/m2) Vậy yêu cầu của bài toán được thoả mãn. 4.Diện tích xây dựng của buồng lạnh Ta có: Fxd = Trong đó: F : Diện tích của chất tải (m2) bf : Hệ số sử dụng diện tích của kho lạnh + Diện tích buồng BQĐ cần xây dựng là: Fxd = m2 + Diện tích buồng vạn năng cần xây dựng là: Fxd = m2 + Diện tích buồng BQL cần xây dựng là: Fxd = m2 + Diện tích buồng kết đông với năng suất Gđ = 64T/24h. Ta có: Flđ = Trong đó: M : công suất các buồng gia lạnh và buồng kết đông T : thời gian hoàn thành một mẻ sản phẩm bao gồm thời gian xử lý lạnh, chất tải, tháo tải, phá băng cho dàn lạnh gv :tiêu chuẩn chất tải trên 1m chiều dài giá treo, gv = 0,25 tấn/m3 k : hệ số tính chuyển từ tiêu chuẩn chất tải trên 1m chiều dài ra 1m2 diện tích cần xây dựng, k = 1,2 Vậy: Flđ = m2 5.Đối với kho lạnh một tầng ta chọn bước cột là 12´ 6 Khi đó số ô xây dựng sẽ là: n = Trong đó f : Diện tích của một ô xây dựng = 72 m2 Fxd : Diện tích xây dựng của buồng lạnh m2 + Số ô xây dựng buồng bảo quản đông cần xây dựng là: n1 = ị ta chọn 50 ô xây dựngbuồng bảo quản đông + Số ô xây dựng buồng bảo quản lạnh cần xây dựng là: n2 = ị ta chọn 14 ô xây dựng buồng bảo quản lạnh + Số ô xây dựng buồng vạn năng cần xây dựng là: n3 = ị ta chọn 19 buồng vạn năng + Số ô xây dựng buồng kết đông cần xây dựng là: n4 = ị ta chọn 5 buồng kết đông + Chọn số buồng chất tải tháo tải là 2 buồng. + Chọn số buồng tiếp nhận và buồng chứa phế phẩm là 6 buồng. + Số buồng bảo quản đá với năng suất 10 tấn là 1 buồng. + Dung tích thực tế của buồng bảo quản lạnh là: Ettđ = (tấn) + Dung tích thực tế của buồng bảo quản đông là: Ettd = (tấn) + Dung tích thực tế của buồng vạn năng lạnh là: Ettvn = (tấn) Chương 2: tính kiểm tra cách nhiệt và kiểm tra đọng sương trong vách I.Đặc điểm cấu trúc kho lạnh Việc xây dựng kho lạnh đòi hỏi một lượng vốn đầu tư tương đối lớn trong tổng đầu tư cho hệ thống lạnh. Đặc điểm cơ bản của các buồng lạnh là khó sửa chữa, thay thế trong quá trình sử dụng sau này. Do đó khi thiết kế, xây dựng kho lạnh phải bảo đảm khả năng làm việc liên tục trong một thời gian dài không phải sửa chữa thay thế. Ngoài ra chất lượng kho lạnh chủ yếu là chất lượng cách nhiệt, cách ẩm ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả sử dụng hệ thống lạnh. Nếu cách nhiệt, cách ẩm tốt chi phí vận hành giảm đáng kể, tuổi thọ máy móc thiết bị được tăng lên, chất lượng sản phẩm bảo quản được đảm bảo tốt hơn. Chất lượng cách nhiệt có tính chất quyết định đối với chất lượng kho lạnh. Lớp cách nhiệt cách ẩm cần đáp ứng các yêu cầu sau: Hệ số dẫn nhiệt l nhỏ Khối lượng riêng nhỏ Độ thấm hơi nhỏ Độ bền cơ học cao Không ăn mòn không phản ứng với các vật liệu tiếp xúc, chịu được nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao Không có mùi lạ, không cháy, không độc hại với con người và với sản phẩm bảo quản Dễ mua, rẻ, dễ gia công, vận chuyển, lắp đặt, không cần bảo dưỡng cao Vật liệu chủ yếu để cách ẩm chủ yếu là bitum, polistyrol dễ kiếm, dễ thi công, giá thành rẻ. Chiều dày cách nhiệt phải đảm bảo để không cho phép bề mặt tường ngoài bị đọng sương. Do vậy sau khi đã tính cách nhiệt, cách ẩm ta phải kiểm tra đọng sương vách. II.Tính chiều dày lớp cách nhiệt Chiều dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức: dcn = lcn.; (m) (2.1) 1. Lớp vữa chát 2.Tường gạch 3. Lớp cách ẩm 4,5. Lớp cách nhiệt dạng tấm 6. lớp lưới thép được trát vữa xi măng 7. Các mạch ghép giữa các tấm Trong đó: K : là hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che [w/m2k] an : hệ số toả nhiệt từ không khí đến bề mặt ngoài của tường. Đối với tường ngoài an = 23,3 [w/m2k] atr : hệ số toả nhiệt từ bề mặt trong đến không khí trong buồng. Đối với tường trong khi có tuần hoàn cưỡng bức atr = 9 [w/m2k]. dcn, di : chiều dày của lớp cách nhiệt và các lớp tường (m) lcn, li : hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt và các lớp tường (w/m.k) 1.Tính chiều dày lớp cách nhiệt và cách ẩm giữa phòng bảo quản đông và không khí bên ngoài. *** bảng số liệu tính toán *** Thông số d (m) l (w/m.k) m (g/m.h.MPa) Lớp vữa xi măng 0,02 0,88 90 Lớp gạch đỏ 0,2 0,82 105 Lớp vữa xi măng 0,02 0,88 90 Lớp cách ẩm bằng bitum 0,009 0,3 0,86 Polystirol dcn = ? 0,047 7,5 Lớp vữa xi măng 0,02 0,88 90 + Hệ số truyền nhiệt của vách từ không khí vao buồng kết đông : k = 0,21 (w/m2k) a, Chiều dày lớp cách nhiệt là: Chọn dcn = 0,2 m với 2 lớp cách nhiệt mỗi lớp dày 0,1 m. b, Hệ số truyền nhiệt thực tế là: Ta có : ktt = (2.2) Thay số ta được: ktt = w/m2k c, Tính cách ẩm + Kiểm tra đọng sương Theo bảng 1-1,nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại Hà Nội tf1 = 37,2 0C ; độ ẩm φ13 = 83% nên tra đồ thị I-d ta được: ts = 34,6 0C t2 = tb = -20 0C => α1 = 23,3 W/m2K Hệ số truyền nhiệt đọng sương: 37,2 – 34,6 ks = 0,95.23,3. -------------- = 1,01 W/m2K 37,2 - (-20) Ta thấy kt = 0,2 Vách ngoài không bị đọng sương. + Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách hiệt: Mật độ dòng nhiệt qua kết cấu cách nhiệt: q = ktt.(tkk- tb) (2.5) cho trước: Thay số ta được: q = 0,2.(37,2 + 20) = 11,44 (W/m2) + Xác định nhiệt độ trên các bề mặt vách : với i = 16 Từ nhiệt độ đã tính dược ở trên xác định phân áp suất bão hoà.Kết quả cho dưới bảng sau : Bề mặt Nhiệt độ (0C) Px’’ bão hòa (Pa) 1 36,71 6177 2 36,45 6090 3 31,15 4530 4 30,89 4464 5 30,73 4424 6 - 18,29 121 7 - 18,55 118 + Tính phân áp suất thực của hơi nước Dòng hơi nước riêng qua kết cấu cách nhiệt : w = = = 0,1249 (g/m2.h) trong đó: Pkk : phân áp suất không khí bên ngoài (với tkk = 37,20C ị P’kk = 5265,5 Pa) Pb : phân áp suất không khí trong buồng (với tb = - 20 0C ị P’b = 93 Pa) H : Trở kháng thấm hơi của kết cấu cách nhiệt bao gồm tổng trở kháng của các lớp riêng biệt. Với + Phân áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt : Phương án không đạt yêu cầu. Thay vật liệu cách ẩm bằng màng polyetylen .Ta có kết quả tính sau : Với + Phân áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt : So sánh áp suất vừa tính và áp suất bão hoà ta thấy vách không đọng ẩm 2.Tính chiều dày lớp cách nhiệt và cách ẩm giữa phòng bảo quản đông và không khí bên ngoài hành lang. *** bảng số liệu tính toán *** Thông số d (m) l (w/m.k) m (g/m.h.MPa) Lớp vữa xi măng 0,02 0,88 90 Lớp gạch đỏ 0,2 0,82 105 Lớp vữa xi măng 0,02 0,88 90 Poyetylen 0,0002 0,00000024 Polystirol dcn = ? 0,047 7,5 Lớp vữa xi măng 0,02 0,88 90 + Hệ số truyền nhiệt của vách từ hành lang vào buồng kết đông : k = 0,28 (w/m2k) a, Chiều dày lớp cách nhiệt là: Chọn dcn = 0,15 m với 1 lớp cách nhiệt. b, Hệ số truyền nhiệt thực tế là: Ta có : ktt = (2.2) Thay số ta được: ktt = w/m2k c, Tính cách ẩm Ta thấy kt = 0,273 Vách ngoài không bị đọng sương. + Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách hiệt: Mật độ dòng nhiệt qua kết cấu cách nhiệt: q = ktt.(tkk- tb) (2.5) cho trước: Thay số ta được: q = 0,273.(18 + 20) = 10,374 (W/m2) + Xác định nhiệt độ trên các bề mặt vách : với i = 16 Từ nhiệt độ đã tính dược ở trên xác định phân áp suất bão hoà.Kết quả cho dưới bảng sau : Bề mặt Nhiệt độ (0C) Px’’ bão hòa (Pa) 1 17,55 6177 2 17,23 6090 3 14,7 4530 4 14,45 4464 5 14,45 4424 6 - 18, 66 116 7 - 18,90 114 + Tính phân áp suất thực của hơi nước Pkk : phân áp suất không khí bên ngoài (với tkk = 200C ị P’kk = 1529 Pa) Pb : phân áp suất không khí trong buồng (với tb = - 20 0C ị P’b = 93 Pa) Với vật liệu cách ẩm bằng màng polyetylen .Ta có kết quả tính sau : Với + Phân áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt : So sánh áp suất vừa tính và áp suất bão hoà ta thấy vách không đọng ẩm 3.Tính chiều dày lớp cách nhiệt và cách ẩm giữa buồng kết đông và hành lang. *** bảng số liệu tính toán *** Thông số d (m) l (w/m.k) m (g/m.h.mmHg) lớp vữa xi măng 0,02 0,88 0,012 lớp gạch đỏ 0,2 0,82 0,014 lớp vữa xi măng 0,02 0,88 0,012 lớp cách ẩm bằng bitum 0,0015 0,00000024 lớp cách nhiệt bông thuỷ tinh dcn = ? 0,047 0,001 lớp vữa xi măng 0,02 0,88 0,012 Theo bảng (5) với tld = - 30 0C ta có: + hệ số truyền nhiệt: k = 0,19 (w/m2.k) + Hệ số toả nhiệt đối với tường trong: atr = 10,5 (w/m2.k) + Hệ số toả nhiệt đối với tường ngoài: an = 23,3 (w/m2.k) a, Chiều dày lớp cách nhiệt là: Chọn dcn = 0,25 m với 2 lớp cách nhiệt mỗi lớp dày 0,05 m. b, Hệ số truyền nhiệt thực tế là: Ta có : ktt = (2.2) Thay số ta được: ktt = w/m2k c, Tính cách ẩm Ta thấy kt = 0,173 Vách ngoài không bị đọng sương. + Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách hiệt: Mật độ dòng nhiệt qua kết cấu cách nhiệt: q = ktt.(tkk- tb) (2.5) cho trước: Thay số ta được: q = 0,173.(18 + 30) = 8,304 (W/m2) + Xác định nhiệt độ trên các bề mặt vách : với i = 16 Từ nhiệt độ đã tính dược ở trên xác định phân áp suất bão hoà.Kết quả cho dưới bảng sau : Bề mặt Nhiệt độ (0C) Px’’ bão hòa (Pa) 1 17,64 6177 2 17,41 6090 3 15,39 4530 4 15,2 4464 5 15,2 4424 6 - 28,97 116 7 - 29,16 114 + Tính phân áp suất thực của hơi nước Pkk : phân áp suất không khí bên ngoài (với tkk = 200C ị P’kk = 1529 Pa) Pb : phân áp suất không khí trong buồng (với tb = - 30 0C ị P’b = Pa) Với vật liệu cách ẩm bằng màng polyetylen .Ta có kết quả tính sau : Với 4.Tính chiều dày lớp cách nhiệt trần phòng bảo quản đông. *** bảng số liệu tính toán *** Thông số d (m) l (w/m.k) m (g/m.h.Mpa) 1. lớp cách ẩm bằng bitum(lớp phủ) 0,012 0,3 0,86 2. lớp bê tông giằng có cốt 0,04 1,4 30 3. lớp cách nhiệt điền đầy dcn = ? 0,2 30 4. lớp cách nhiệt polystirol 0,1 0,047 7,5 5. lớp bêtông cốt thép chịu lực 0,22 1,5 30 Theo bảng (5) với tbqd = - 20 0C ta có: hệ số truyền nhiệt : k = 0,2 W/m2.k Hệ số toả nhiệt đối với tường trong : atr = 9 w/m2.k Hệ số toả nhiệt đối với tường ngoài : an = 23,3 W/m2.k Theo công thức (2.1) ta có: Chọn dcn = 0,5 m. như vậy chiều dày cách nhiệt của cả lớp stiropo và lớp điền đầy là 0,6 m. Hệ số truyền nhiệt thực tế theo công thức (2.2) là: w/m2k 5.Tính chiều dày lớp cách nhiệt nền phòng kết đông *** bảng số liệu tính toán *** Thông số d (m) l (w/m.k) m (g/m.h.mmHg) 1. nền bằng các tấm bêtông lát 0,04 1,4 2. lớp bêtông 0,1 1,4 3. lớp cách nhiệt đất xét xốp dcn = ? 0,2 Theo bảng (5) với tbqd = - 30 0C với không khí đối lưu cưỡng bứ mạnh ta có: hệ số truyền nhiệt : k = 0,21 (w/m2.k) Hệ số toả nhiệt đối với tường trong : atr = 10,5 (w/m2.k) Theo công thức (2.1) ta có: . Chọn dcn = 0,95 m. Hệ số truyền nhiệt thực tế theo công thức (2.2) là: ktt = (w/m2k) chương 3: tính nhiệt kho lạnh I.Đại cương ồQ = ồQ1 + ồQ2 +ồQ3 + ồQ4 trong đó: + ồQ1: các tổn thất lạnh qua vách bao che xung quanh, trần và nền nhà + ồQ2: tổn thất lạnh để làm lạnh hay làm lạnh đông sản phẩm + ồQ3: tổn thất lạnh do thông gió phòng lạnh + ồQ4: tổn thất lạnh do vận hành 1, Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1 Q1 = Q11 + Q12 - Q11 dòng nhiệt qua tường bao và trần do chênh lệch nhiệt độ : Q11 = kt.F.(t2 – t1) kt  : hệ số truyền nhiệt thực tế của bao che xác định ở phần trước. F  : diện tích bề mặt của kết kcấu bao che. t1,t2 : nhiệt độ trong buồng lạnh . - Q12 dòng nhiệt qua tường bao và trần do bức xạ : Q11 = kt.F.t12 Hiệu nhiệt độ dư của tường bằng vôi trắng vơí từng buồng : + Buồng bảo quản đông :Hướng đông + Buồng bảo quản lạnh ,buồng đa năng và bảo quản đá : Hướng tây Đối vớu trần màu xám .t12 = 190 2,Dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra : Theo công thức 4-7(1) : M : năng suất kết đông 1 ngày đêm tấn/24h iv ,ir :entanpi sản phẩm vào ra khỏi buồng kj/kg (bảng 4-2) 3,Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q3 = 0 4,Dòng nhiệt do vận hành : trong đó : q1 :dòng nhiệt do chiếu sáng q1 = A.F q2 :dòng nhiệt do người tạo ra q3 :dòng nhiệt do động cơ diện làm viẹc toả ra . q4 :dòng nhiệt khi mở cửa. 5,Q5 dòng nhiệt do hoa quả hô hấp = 0. II.Tính tổn thất nhiệt từng phòng : 1.Tính cho buồng bảo quản đông : -Tổn thất nhiệt qua cơ cấu bao che Q1 : Diện tích bề mặt kết cấu bao che với chiều cao vách h = 5m : + Đối với tường phía đông (có bức xạ) và phía tây :F = 36 .5=180m2 + Đối với tường phía bắc và phía nam : F = 60 .5=300m2 +Đối với trần và nền(có sưởi) : F = 60.36 – 12.24 = 1872m2 Với nhiệt độ buồng bảo quản đông tb = -200 và nhiệtđộ môi trường tf = 37,20(với môi trưòng) ,tf = 150 (với hành lang). Ta có bảng kết quả tính toán : Hướng vách ktw/m2 t0 F m2 Q W Bắc 0,2 57,2 300 3432 Nam 0,273 35 300 2867 Tây 0,273 35 180 1720 Đông (Do chênh nhiệt) 0,2 57,2 180 2059 Đông (Do bức xạ) 0,2 7 180 252 Nền 0,202 24 1872 9075 Trần (Do chênh nhiệtđộ) 0,2 57,2 1872 21416 Trần (Do bức xạ ) 0,2 19 1872 7114 Tổng nhiệt tổn thất Q1 47935 Do có 2 buồng Q1 = 47935.2 =855870 -Tính dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra Q2 : Theo công thức 4-7(1) : Md : khối lượng hàng nhập vào buồng bảo quản đông t/24h iv:entanpi sản phẩm đưa vào buồng = 34,8 kj/kg (bảng 4-2) ir :entanpi sản phẩm ra khỏi buồng = 0 kj/kg (bảng 4-2) - tổn thất lạnh do thông gió phòng lạnh ồQ3 Đây là một kho lạnh cho bảo quản thịt ị không cần thông gió nên ồQ3 = 0 -tổn thất lạnh do vận hành ồQ4 + Dòng nhiệt do chiếu sáng q1 = A.F Trong đó F : diện tích buồng bảo quản đông = 3744 m2 A : số lượng nhiệt toả ra trên 1 m2 diện tích sàn do chiếu sáng (đối với kho bảo quản ta lấy A = 1,2 w/m2) Vậy q1 = 1,2.37448 =4493 w + Dòng nhiệt do người làm việc trong phòng toả ra q2 = 230.n Trong đó 230 : lượng nhiệt toả ra khi một người làm việc ở cường độ bình thường n : số lượng người làm việc trong buồngchọn n = 3 Vậy q2 = 230.3 = 690 w + Dòng nhiệt do động cơ điện toả ra khi làm việc q3 = Nđ Nđbqd : công suất của động cơ điện buồng bảo quản đông = 4 kW Q34 =4 kW + Dòng nhiệt do đóng mở cửa buồng lạnh q4 = B.F Trong đó B : là dòng nhiệt riêng ứng với 1 m2 sàn theo bảng 10 chọn cho từng buồng Buồng bảo quản đông : B = 8 W/m2 q4 = 1872.8= 14976 W Như vậy dòng nhiệt do vận hành ồQ4 là: Q4 = q1 + q2 + q3 + q4 = 4493 + 690 + 4000 +14976 = 23929 W Tổng nhiệt tính cho buồng bảo quản đông là : Q0 = Q1 + Q2 + Q4 = 23929 + 85870 +34920 = 144719 W 2.Tính cho buồng kết đông : Diện tích bề mặt kết cấu bao che với chiều cao vách h = 5m Diện tích vách phía bắc và phía nam :F = 30.5=150m2 Diện tích vách phía đông và phía tây: F = 18.5=90m2 Diện tích trần và nền: F = 18.30=480m2 Nhiệt độ buồng tb = -300 và nhiệt dộ hành lang tf = 150 Hướng vách kt w/m2 t0 F m2 Q W Bắc 0,173 45 150 1168 Nam 0,173 45 150 1168 Tây 0,173 30 90 467 Đông 0,173 30 90 467 Trần(Do chênh nhiệt) 0,2 67,2 480 6451 Trần(Do bức xạ) 0,2 19 480 1824 Nền 0,202 34 480 3297 Tổng nhiệt tổn thất Q1 14842 -Tính dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra Q2 : Theo công thức 4-7(1) : M : năng suất kết đông 1 ngày đêm = 64 tấn/24h iv :entanpi sản phẩm vào buồng = 317,8 kj/kg (bảng 4-2) ir :entanpi sản phẩm ra khỏi buồng = 0 kj/kg (bảng 4-2) - tổn thất lạnh do thông gió phòng lạnh ồQ3 Đây là một kho lạnh cho bảo quản thịt ị không cần thông gió nên ồQ3 = 0 -tổn thất lạnh do vận hành ồQ4 + Dòng nhiệt do chiếu sáng q1 = A.F Trong đó F : diện tích buồng bảo quản đông = 480 m2 A : số lượng nhiệt toả ra trên 1 m2 diện tích sàn do chiếu sáng (đối với kho bảo quản ta lấy A = 1,2 w/m2) Vậy q1 = 1,2.480 = 576 w + Dòng nhiệt do người làm việc trong phòng toả ra q2 = 230.n Trong đó 230 : lượng nhiệt toả ra khi một người làm việc ở cường độ bình thường n : số lượng người làm việc trong buồngchọn n = 3 Vậy q2 = 230.3 = 690 w + Dòng nhiệt do động cơ điện toả ra khi làm việc q3 = Nđ Nđbqd : công suất của động cơ điện buồng kết đông = 14 kW Q34 =14 kW + Dòng nhiệt do đóng mở cửa buồng lạnh q4 = B.F Trong đó B : là dòng nhiệt riêng ứng với 1 m2 sàn theo bảng 10 chọn cho từng buồng Buồng kết đông : B = 12 W/m2 q4 = 480.12= 5760 W Như vậy dòng nhiệt do vận hành ồQ4 là: Q4 = q1 + q2 + q3 + q4 = 5760 + 690 +14000 + 576 = 21026 W Tổng nhiệt tính cho buồng kết đông là : Q0 = Q1 + Q2 + Q4 = 21026 + 236000 + 14842 = 271868 W 3.Tính cho buồng bảo quản lạnh : Diện tích bề mặt kết cấu bao che với chiều cao vách h = 5m : + Đối với tường phía tây (có bức xạ) và phía đông :F = 36 .5=180m2 + Đối với tường phía bắc và phía nam : F = 60 .5=300m2 +Đối với trần và nền(có sưởi) : F = 60.36 – 12.24 = 1872m2 Với nhiệt độ buồng bảo quản đông tb = 00 và nhiệtđộ môi trường tf = 37,20(với môi trưòng) ,tf = 150 (với hành lang). Ta có bảng kết quả tính toán : Hướng vách ktw/m2 t0 F m2 Q W Bắc 0,2 37,2 300 2232 Nam 0,273 15 300 1229 Đông 0,273 15 180 737 Tây (Do chênh nhiệt) 0,2 37,2 180 1339 Tây (Do bức xạ) 0,2 8 180 228 Nền 0,202 4 1872 1512 Trần (Do chênh nhiệtđộ) 0,2 37,2 1872 13928 Trần (Do bức xạ ) 0,2 19 1872 7114 Tổng nhiệt tổn thất Q1 28319 -Tính dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra Q2 : Theo công thức 4-7(1) : Md : khối lượng hàng nhập vào buồng bảo quản lạnh t/24h iv:entanpi sản phẩm đưa vào buồng = 317,8 kj/kg (bảng 4-2) ir :entanpi sản phẩm ra khỏi buồng = 211,8 kj/kg (bảng 4-2) - tổn thất lạnh do thông gió phòng lạnh ồQ3 Đây là một kho lạnh cho bảo quản thịt ị không cần thông gió nên ồQ3 = 0 -tổn thất lạnh do vận hành ồQ4 + Dòng nhiệt do chiếu sáng q1 = A.F Trong đó F : diện tích buồng bảo quản lạnh = 1872 m2 A : số lượng nhiệt toả ra trên 1 m2 diện tích sàn do chiếu sáng (đối với kho bảo quản ta lấy A = 1,2 w/m2) Vậy q1 = 1,2.1872 = 2247 w + Dòng nhiệt do người làm việc trong phòng toả ra q2 = 230.n Trong đó 230 : lượng nhiệt toả ra khi một người làm việc ở cường độ bình thường n : số lượng người làm việc trong buồngchọn n = 3 Vậy q2 = 230.3 = 690 w + Dòng nhiệt do động cơ điện toả ra khi làm việc q3 = Nđ Nđbqd : công suất của động cơ điện buồng bảo quản lạnh = 4 kW Q34 =4 kW + Dòng nhiệt do đóng mở cửa buồng lạnh q4 = B.F Trong đó B : là dòng nhiệt riêng ứng với 1 m2 sàn theo bảng 10 chọn cho từng buồng Buồng bảo quản lạnh : B = 12 W/m2 q4 = 1872.12= 22464 W Như vậy dòng nhiệt do vận hành ồQ4 là: Q4 = q1 + q2 + q3 + q4 = 2247 + 690 + 4000 +22464 = 29401 W Tổng nhiệt tính cho buồng bảo quản lạnh là : Q0 = Q1 + Q2 + Q4 = 29319 + 25400 +29401 = 83120 W 4.Tính cho buồng đa năng : - Tính nhiệt tổn thất qua vách Q1 : Diện tích bề mặt kết cấu bao che với chiều cao vách h = 5m : + Đối với tường phía tây (có bức xạ) và phía đông :F = 36 .5=180m2 + Đối với tường phía bắc và phía nam : F = 60 .5=300m2 +Đối với trần và nền(có sưởi) : F = 60.36 – 12.24 = 1872m2 Với nhiệt độ buồng bảo quản đông tb = -200 và nhiệtđộ môi trường tf = 37,20(với môi trưòng) ,tf = 150 (với hành lang). Ta có bảng kết quả tính toán : Hướng vách ktw/m2 t0 F m2 Q W Bắc 0,2 57,2 300 3432 Nam 0,273 35 300 2867 Đông 0,273 35 180 1720 Tây (Do chênh nhiệt) 0,2 57,2 180 2059 Tây (Do bức xạ) 0,2 8 180 288 Nền 0,202 24 1872 9075 Trần (Do chênh nhiệtđộ) 0,2 57,2 1872 21416 Trần (Do bức xạ ) 0,2 19 1872 7114 Tổng nhiệt tổn thất Q1 47971 - Tính dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra Q2 : Theo công thức 4-7(1) : Md : khối lượng hàng nhập vào buồng đa năng t/24h iv:entanpi sản phẩm đưa vào buồng = 317,8 kj/kg (bảng 4-2) ir :entanpi sản phẩm ra khỏi buồng = 21,4 kj/kg (bảng 4-2) - tổn thất lạnh do thông gió phòng lạnh ồQ3 Đây là một kho lạnh cho bảo quản thịt ị không cần thông gió nên ồQ3 = 0 -tổn thất lạnh do vận hành ồQ4 + Dòng nhiệt do chiếu sáng q1 = A.F Trong đó F : diện tích buồng bảo quản lạnh = 1872 m2 A : số lượng nhiệt toả ra trên 1 m2 diện tích sàn do chiếu sáng (đối với kho bảo quản ta lấy A = 1,2 w/m2) Vậy q1 = 1,2.1872 = 2247 w + Dòng nhiệt do người làm việc trong phòng toả ra q2 = 230.n Trong đó 230 : lượng nhiệt toả ra khi một người làm việc ở cường độ bình thường n : số lượng người làm việc trong buồngchọn n = 3 Vậy q2 = 230.3 = 690 w + Dòng nhiệt do động cơ điện toả ra khi làm việc q3 = Nđ Nđbqd : công suất của động cơ điện buồng bảo quản lạnh = 4 kW Q34 = 4 kW + Dòng nhiệt do đóng mở cửa buồng lạnh q4 = B.F Trong đó B : là dòng nhiệt riêng ứng với 1 m2 sàn theo bảng 10 chọn cho từng buồng Buồng bảo quản lạnh : B = 8 W/m2 q4 = 1872.8= 14976 W Như vậy dòng nhiệt do vận hành ồQ4 là: Q4 = q1 + q2 + q3 + q4 = 2247 + 690 + 4000 +14976 = 21913 W Tổng nhiệt tính cho buồng bảo đa năng là : Q0 = Q1 + Q2 + Q4 = 47971+ 96740 +21913 = 166624 W 5.Tính cho buồng bảo quản đá : - Tính nhiệt tổn thất qua vách Q1 : Diện tích bề mặt kết cấu bao che với chiều cao vách h = 5m : + Đối với tường phía tây (có bức xạ) và phía đông :F = 36 .5=180m2 + Đối với tường phía bắc và phía nam : F = 60 .5=300m2 +Đối với trần và nền(có sưởi) : F = 60.36 – 12.24 = 1872m2 Với nhiệt độ buồng bảo quản đá tb = - 40 và nhiệtđộ môi trường tf = 37,20(với môi trưòng) ,tf = -200 (với buồng bảo quản đa năng). Ta có bảng kết quả tính toán : Hướng vách ktw/m2 t0 F m2 Q W Bắc 0,2 41,2 30 247,2 Nam - - - - Đông - - - - Tây (Do chênh nhiệt) 0,2 41,2 60 494,4 Tây (Do bức xạ) 0,2 8 72 115,2 Nền 0,202 8 72 116,35 Trần (Do chênh nhiệtđộ) 0,2 41,2 72 593,28 Trần (Do bức xạ ) 0,2 19 72 273,6 Tổng nhiệt tổn thất Q1 1504 -tổn thất lạnh do vận hành ồQ4 + Dòng nhiệt do chiếu sáng q1 = A.F Trong đó F : diện tích buồng bảo quản lạnh = 72 m2 A : số lượng nhiệt toả ra trên 1 m2 diện tích sàn do chiếu sáng (đối với kho bảo quản ta lấy A = 1,2 w/m2) Vậy q1 = 1,2.72 = 14,4 w + Dòng nhiệt do người làm việc trong phòng toả ra q2 = 230.n Trong đó 230 : lượng nhiệt toả ra khi một người làm việc ở cường độ bình thường n : số lượng người làm việc trong buồngchọn n = 1 Vậy q2 = 230.1 = 230 w Như vậy dòng nhiệt do vận hành ồQ4 là: Q4 = q1 + q2 = 14,4 + 230 = 244,4 W Tổng nhiệt tính cho buồng bảo đa năng là : Q0 = Q1 + Q4 = 1504 + 244,4 = 1748,4 W III,Tính toán nhiệt cho bể nước đá có năng suất 10tấn/24h Chọn bể đá khối có các thông số sau : đá 50kg/cây, nhiệt độ nước vào 370 , nước được làm lạnh sơ bộ xuống 150 rót vào khuân 50kg có :tiết diện trên 380x190 mm, Tiết diện dưới 340x160 mm, bể là việc 3 ca 24h/24h. Thời gian làm đá : trong đó : t thời gian kết đông h tm nhiệt độ nước muối trung bình trong bể –140 b0 chiều rộng khuân 0,19 m với n =380/190 =2 thì A = 4540 và B = 0,26 Số lượng khuân đá yêu cầu : khuân Năng suất lạnh yêu cầu Q0 Q0 = Q1 + Q2 +Q3 + Q4 Q2 : Dòng nhiệt thu của nước làm đá từ 370 dến –80 Q2 = m.Cpn .(t1 – 00) + r +Cpd .(0-t2) = 0,1157.[4,18(37 – 0) + 333,6 + 2,09.(0 – (-8)] =59,9kW trong đó : m : năng suất đá 10tấn/24h = 0,1557 kg/s Cpn : nhiệt dung riêng của nước 4,18 kJ/kgK Cpd : nhiệt dung riêng của đá 2,09 kJ/kgK R : nhiệt ẩn đông dặc của đá = 336kJ/kgK Dòng nhiệt do thông gió Q3 = 0 Dòng nhiệt do kết cấu bao cheQ1 và dòng nhiệt do vận hành Q4 (bơm khuấy,do mở bể đá đưa đá vào ,do tan giá để tháo khuân) không xác định được nên lấy bằng 15%Q2. Vởy năng suất lạnh Q0 yêu cầu là : Q0 = 1,15.Q2 = 1,15.59,9= 68,88 kW Bảng kết quả tính toán nhiệt cho các buồng : Buồng Q1 W Q2 W Q4 W Q W Kết đông 14842 236000 21026 271868 Bảo quản đông 85870 34920 23929 144719 Bảo quản lạnh 28319 25400 29401 83120 Đa năng 47971 96740 21913 166624 Máy đá 10%.Q2 59900 5%.Q2 68880 Bảo quản đá 1504 - 244,4 1748,4 chương 4: tính chọn máy nén và tính kiểm tra máy nén I.Tính chọn máy nén cho buồng kết đông 1.Chọn nhiệt độ sôi của môi chất lạnh ta có: t0 = tb - Dt0 trong đó: t0 : nhiệt độ sôi của môi chất lạnh tb : nhiệt độ của buồng lạnh = - 30 0C Dt0 : hiệu nhiệt độ yêu cầu = (8 á 13 0C) ị chọn Dt0 = 10 0C vậy: t0 = - 30 - 10 = - 40 0C (tra bảng hơi bão hoà của R22 với t0 = - 40 0C ị P0 = 1,049 bar) 2.Chọn nhiệt độ ngưng tụ tk của môi chất lạnh ta có: tk = tw2 + Dtk trong đó: tw2 : nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng Dtk : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu = (4 á 6 0C) ị chọn Dtk = 5 0C với nhiệt độ tkk = 37,2 0C; độ ẩm không khí của tháng nóng nhất jkk = 83% ị ta chọn tư = 34,6 0C + nhiệt độ nước đầu vào và đầu ra chênh nhau (2 á 6 0C) và phụ thuộc vào kiểu bình ngưng tw2 = tw1 + (2 á 6 0C) ị chọn nhiệt độ tw1 = tư + 3 0C = 34,6 + 3 = 37,6 0C vậy. tw2 = 37,6 + 3 = 40,6 0C khi đó: tk = 40,6 + 5 = 45,6 0C chọn tk = 460C (tra bảng hơi bão hoà của R22 với tk = 46 0C ị Pk = 17,7 bar) 3.Tỷ số nén của chu trình ế = (ta thấy ế > 9 nên ta chọn máy lạnh 2 cấp bình trung gian ống xoắn, 2 tiết lưu) 4.áp suất trung gian được xác định theo công thức Ptg = (bar) 5.Chu trình máy lạnh nén hơi 2 cấp bình trung gian ống xoắn, 2 tiết lưu (NT: ngưng tụ; BH: bay hơi; NHA: nén hạ áp; NCA: nén cao áp; MTG: mát trung gian; TL1: tiết lưu 1; TL2: tiết lưu 2 ). 1 – 1’ : quá trình quá nhiệt 1 – 2 : quá trình nén hạ áp 2 – 3 : quá trình làm mát trung gian 3 – 4 : quá trình nén cao áp 4 – 5 : quá trình ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ 5 – 6 : tiết lưu 1 7 – 8 : tiết lưu 2 8 – 1 : quá trình bay hơi trong thiết bị bay hơi 6.Bảng thông số các điểm nút của chu trình Điểm t (0C) P (bar) h (kj/kg) v (m3/kg) 1 - 40 1,05 387,97 1’ -15 1,05 396,57 0,22 2 50 4,317 440,43 3 - 4 4,317 403,47 0,053 4 72 17,7 440,86 5 46 17,7 256,86 6 - 4 4,317 256,86 7 0 4,317 200 8 - 40 1,05 200 nhiệt độ điểm 7 ta lấy cao hơn nhiệt độ trong bình trung gian điểm (3) là (3 á 50C) ở đây lấy là 40. 7.Năng suất lạnh riêng q0 q0 = h1 – h8 = 387,97 – 200 = 187,97 kj/kg 8.Nhiệt thải ở bình ngưng qk = h4 – h5 = 440,86 – 256,86 = 184 kj/kg 9.Công nén riêng qua máy nén hạ áp l1 = h2 – h1’ = 440,43 – 396,57 = 70,43 kj/kg 10.Công nén riêng qua máy nén cao áp l2 = h4 – h3 = 440,86 – 403,47 = 37,39 kj/kg 11.Lưu lượng môi chất qua dàn bay hơi M1 = kg/s 12.Lưu lượng môi chất qua bình ngưng và nhiệt thải._.