Tài liệu Đề tài: Thiết kế kho lạnh pdf

Luận văn

Đề tài: Thiết kế kho lạnh
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD

Lớp CĐNL06 Trang 1
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
Chương I :
Xác Định Kích Thước Kho

1
Dung Tích Kho Lạnh :
Ta Có E= V. g
v
(2-1/33 tài liệu 1)
Với : E : dung tích kho lạnh ( tấn )
ở đây kho chúng ta bảo quản gia cầm có công suất 3000 tấn, khối lượng của bao bì
chiếm từ ( 10-30% ) khối lượng thịt gia cầm ,ta chọn thùng Carton để đóng hộp
thịt gia cầm bảo quản chiếm 10% khối lượng thịt vậy dung tích kho lạnh tính luôn
cả bao bì là : E = E + 10%E = 3000 + 3000.10% = 3300 (tấn)
V : thể tích kho chứa chất tải ( m
3
)
G
v
: tiêu chuẩn chất tải theo định mức ( t/m
3
) phương pháp bảo quản của chúng ta
là thịt gia cầm đóng thùng carton đặt trên giá nên g
v
= 0,38 (2-4/32 [1])
Vậy : V =
g
v
E
=
38,0
3300
= 8685 (m

3
)
2
Diện Tích Chất Tải :
F =
h
V
(2-2/33[1])
Với h : chiều cao chất tải là chiều cao mà ta đặt các thùng carton trong kho
h = H -
δ
tr
- δ
n
– chiều cao thông gió

δ
tr
: chiều dày trần (m)
δ
n
:
chiều dày nền (m)
Chiều dày δ của kho lạnh nằm trong khoảng δ = 50 ÷ 200mm, tuỳ thuộc nhiệt
độ bảo quản và tính
chất của tường (tường
bao, tường ngăn).
H : chiều cao phủ
bì của kho (m)
Chiều cao phủ bì H

của kho lạnh hiện nay
đang sử dụng thường
được thiết kế theo các
kích thước tiêu chuẩn
sau: 3000mm,
3600mm, 4800mm,
6000mm. Tuy nhiên
khi cần thay đổi vẫn
có thể điều chỉ
nh theo
yêu cầu thực tế. Ta
chọn H = 4,8 m
Lớp CĐNL06 Trang 2
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
Để đảm bảo gió trong kho lưu thông tốt ,gió lạnh có thể đến được các kiện hàng ta
phải để ra khoảng hở lưu thông gió lạnh Khoảng hở đó tuỳ thuộc vào chiều dài
kho, kho càng dài thì cần phải để khoảng hở lớn để gió lưu chuyển. Khoảng hở tối
thiểu phải đạt từ 500 ÷800mm. Đối với kho chúng ta chọn h = 3m là có thể đảm
bảo tốt điều kiện lưu thông gió lạnh .
F =
3
8685
= 2895 (m
2
)

3
Diện Tích Cần Xây Dựng :
Diện tích kho lạnh thực tế cần tính đến đường đi, khoảng hở giữa các lô hàng, diện
tích lắp đặt dàn lạnh vv… Vì thế diện tích cần xây dựng phải lớn hơn diện tích

tính toán ở trên và được xác định theo công thức:
F
t
=
β
F
F


Ta co F = 2895 dựa vào bảng (2-5/34[1]) chọn β
F
= 0,8
Vậy F
t
=
8,0
2895
= 3619 (m
2
)
F
t
- Diện tích cần xây dựng, m
2
Β
F
- Hệ số sử dụng diện tích, tính đến diện tích đường đi lại, khoảng hở giữa các lô
hàng, diện tích lắp đặt dàn lạnh vv…
4
Số Lượng Buồng Lạnh Phải Xây Dựng :

Z =
f
F
t
(2-5/34 [1])
f : diện tích buồng lạnh qui chuẩn (m
2
) khoảng cách giữa các hàng cột là 6m vì
vậy ta chọn f là bội số của 36 m
2
.Chọn f = 180 m
2

Với diện tích mỗi buồng là ( 30x6 ) m
2

Vậy Z =
180
3619
= 20,1 (buồng)
Z
t
: số buồng lạnh xây dựng thật
5
Tải Trọng Mà Trần Và Nền Phải chịu :
G
v
. h = 0,38 . 3 = 1,14 (t/m
2
)

Vậy tải trọng mà mỗi m
2
nền phải chịu là 1,14 tấn . Trong kho ta chỉ xếp hàng trên
giá ,như vậy chỉ có nền phải chịu tải trọng của hàng hóa vì vậy chúng ta chỉ tính
tải trọng của nền .
6
Dung Tích Qui ước Của Kho Lạnh :
E
t
=
Z
z
t
.Ε
= 3300.
1,20
20
= 3284 (tấn)
Khi đó khối lượng thịt gia cầm có thể bảo quản là ( đã trừ khối lượng bao bì )
3284 – 3284.10% = 2956 (tấn)
Lớp CĐNL06 Trang 3
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
7 Sơ Bộ Bố Trí Mặt Bằng Kho :
Ta bố trí 20 buồng lạnh ,mỗi buồng diện tích là 30x6 (m
2
)
Tổng diện tích lạnh hữu ích là : 180x20 = 3600 m
2
Bố trí như sau :
Cửa

ra vào






















Các nhà máy chế biến thực phẩm, trong đó khâu chế biến, điều hoà, cấp đông, bảo
quản lạnh và xuất hàng liên quan mật thiết với nhau. Vì thế khi thiết kế và qui
hoạch mặt bằng nhà máy cần nắm rỏ qui trình công nghệ và yêu cầu về mọi mặt
của các khâu trong dây chuyền đó.
Qui hoạch mặt bằng nhà máy chế biến thực phẩm là b
ố trí những nơi sản xuất, xử
lý lạnh, bảo quản và những nơi phụ trợ phù hợp với dây chuyền công nghệ. Để đạt

được những mục đích đó cần tuân thủ các yêu cầu cơ bản sau đây:
1) Bố trí các khâu phải hợp lý, phù hợp dây chuyền và qui trình công nghệ sản
xuất, chế biến thực phẩm trong nhà máy. Dây chuyển phải đảm bảo sản phẩm đi
theo một trình tự khoa học, không đan chéo, giao nhau, cản trở lẫn nhau, nhưng
vẫn đảm bảo sao cho đường đi là ngắn nhất.
Nói chung cần bố trí theo trình tự dây chuyền chế biến của mặt hàng chủ yếu của
nhà máy. Các hệ thống thiết bị phụ trợ bố trí riêng rẽ tránh ảnh hưởng đến dây
chuyền chính.
Lớp CĐNL06 Trang 4
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
2) Các khâu yêu cầu nghiêm ngặt về vệ sinh phải cách ly với các khâu khác.
Chẳng hạn khu vực nhập hàng, sơ chế và khu phân xưởng, sửa chữa phải cách xa
và tách biệt với khu tinh chế, đóng gói và bảo quản. Khi đi vào các khu đòi hỏi vệ
sinh cao cần phải bố trí các hố chao chân khử trùng và phải mang dày ủng, áo
quần bảo hộ đúng qui định.
3) Qui hoạch nhà máy chế biến thực phẩm cần phải đạt chi phí đầu tư là bé nhất.
Cần sử dụng rộng rãi các cấu kiện tiêu chuẩn giảm đến mức thấp nhất các diện tích
phụ nhưng phải đảm bảo tiện nghi. Giảm công suất thiết bị đến mức thấp nhất.
4) Qui hoạch mặt bằng cần phải đảm bảo sự vận hành tiện lợi và rẻ tiền.
- Phải đảm bảo không gian làm việc, đường đi lối lại, bốc xếp và vận chuyển thủ
công hoặc cơ giới thuận lợi.
- Sắp xếp khoa học các khu vực để đường đi ngắn nhất.
- Có không gian cần thiết để sắp xếp các thiết bị, phương tiện trong dây chuyền.
5) Mặt bằng phải phù hợp với hệ thống lạnh đã chọn.
6) Mặt bằng phải đảm bảo thẩm mỹ công nghiệp, an toàn cháy nổ. Khi xảy ra các
sự cố có thể dễ dàng ra khỏi khu vực và đi vào để khắc phục sự cố.
7) Khi qui hoạch cũng cần phải tính toán đến khả năng mở rộng nhà máy.
Sau cấp đông thực phẩm được đưa sang đóng gói và đưa vào bảo quản. Như vậy
khu vực bảo quản cần bố trí cạnh khu cấp đông và đóng bao gói. Ngoài ra khu bảo
quản phải được mở thông ra khu xuất hàng.

Nhiệt độ khu vực bảo quản không có yêu cầu gì đặc biệt. Do đó cũng như khu cấp
đông khu bảo quản cũng không cần điều hoà không khí. Việc điều hoà là hoàn
toàn không cần thiết.
Tuy không yêu cầu điều hoà không khí nhưng khu vực bảo quản cũng đòi hỏi đảm
bảo vệ sinh cần thiết, tránh gây nhiểm vinh sinh vật vào thực phẩm bảo quản.
Cụm máy lạnh của các kho lạnh có thể bố trí ngay cạnh tường các kho lạnh, nhằm
giảm thiểu đường ống. Hiện nay người ta có xu bố trí cụm máy ở gian máy, hạn
chế tối đa người vận hành có thể vào ra khu bảo quản và cấp đông cũng như ảnh
hưởng của dầu mỡ lây lan khu vực này.
Việc sắp xếp hàng trong kho phải tuân thủ các điều kiện:
- Thuận lợi cho việc thông gió trong kho để tất các khối hàng đều được làm lạnh
tốt.
- Đi lại kiểm tra, xem xét thuận lợi.
- Đảm bảo nguyên tắc hàng nhập trước xuất trước, nhập sau xuất sau.
- Hàng bố trí theo từng khối, tránh nằm rời rạc khả năng bốc hơi nước lớn làm
giảm chất lượng thực phẩm.
Khi sắp xếp hàng trong kho phải chú ý để chừa các khoảng hở hợp lý giữa các lô
hàng và giữa lô hàng với tường, trần, nền kho để cho không khí lưu chuyển và giữ
lạnh sản phẩm. Đối với tường việc xếp cách tường kho một khoảng còn có tác
dụng không cho hàng nghiêng tựa lên tường, vì như vậy có thể làm bung các tấm
panel cách nhiệt nếu quá nặng. Khoảng cách tối thiểu về các phía cụ thể nêu trên
bảng

Lớp CĐNL06 Trang 5
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
Bảng: Khoảng cách cực tiểu khi xếp hàng trong kho lạnh

Sàn Tường Trần
1 ÷ 1,5 dm 2 ÷ 8 dm 50 dm

Chương II
Lớp CĐNL06 Trang 6
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
Tính Toán Cách Nhiệt Cách Ẩm Và Kiểm Tra Đọng Sương

I.
cấu trúc xây dựng:
Kho được lắp ráp bằng panel, sau đây là một số ưu nhược điểm của kho lạnh
panel:
- Kho xây: Là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người ta tiến
hành bọc các lớp cách nhiệt. Kho xây chiếm diện tích lớn, lắp đặt khó, giá thành
tương đối cao, không đẹp, khó tháo dỡ và di chuyển. Mặt khác về mặt thẩm mỹ và
vệ sinh kho xây không đảm bảo tốt. Vì vậy hiện nay ở nước ta người ta ít sử dụng
kho xây để bảo quản thực phẩm.
- Kho panel: Được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyurethan và được lắp
ghép với nhau bằng các móc khoá camlocking. Kho panel có hình thức đẹp, gọn
và giá thành tương đối rẻ, rất tiện lợi khi lắp đặt, tháo dỡ và bảo quản các mặt
hàng thực phẩm, nông sản, thuốc men, dược liệu vv Hiện nay nhiều doanh
nghiệp ở nước ta đã sản xuất các tấm panel cách nhiệt đạt tiêu chuẩn cao. Vì thế
hầu hết các xí nghiệp công nghiệp thực phẩm đều sử dụng kho panel để bảo quản
hàng hoá.
Đặc điểm các tấm panel cách nhiệt như sau:

• Vật liệu bề mặt
- Tôn mạ màu (colorbond ) dày 0,5÷0,8mm
- Tôn phủ PVC dày 0,5÷0,8mm
- Inox dày 0,5÷0,8 mm
• Lớp cách nhiệt polyurethan (PU)
Lớp I-Nox
Dày,0,5mm

Lớp cách
nhiệt bằng
polyuretan

- Tỷ trọng : 38 ÷ 40 kg/m3
- Độ chịu nén : 0,2 ÷ 0,29 MPa
- Tỷ lệ bọt kín : 95%
• Chiều dài tối đa : 12.000 mm
• Chiều rộng tối đa: 1.200mm
Lớp CĐNL06 Trang 7
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
• Chiều rộng tiêu chuẩn: 300, 600, 900 và 1200mm
• Chiều dày tiêu chuẩn: 50, 75, 100, 125, 150, 175
và 200mm
• Phương pháp lắp ghép: Ghép bằng khoá
camlocking hoặc ghép bằng mộng âm dương.
Phương pháp lắp ghép bằng khoá camlocking được
sử dụng nhiều hơn cả do tiện lợi và nhanh chống
hơn.
• Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,018 ÷ 0,020 W/m.K
Vì vậy khi thiết kế cần chọn kích thước kho thích
hợp: kích thước bề rộng, ngang phải là bội số của

300mm. Chiều dài của các tấm panel tiêu chuẩn
là 1800, 2400, 3000, 3600, 4500, 4800 và

ạng âm dương để thuận lợi cho việc lắp ghép.
6000mm.
Cấu tạo gồm có 03 lớp chính: Hai bên là các lớp tôn dày 0,5÷0,6mm, ở giữa là lớp
polyurethan cách nhiệt dày từ 50÷200mm tuỳ thuộc phạm vi nhiệt độ làm việc.
Hai chiều cạnh có d
Các tấm panel được liên kết với nhau bằng các móc khoá gọi là camlocking đã
được gắn sẵn trong panel, vì thế lắp ghép rất nhanh, khít và chắc chắn.







Tấm trần
Khoá
camlock
mộng âm
dương






Tấm vách
Lắp panel

nền

Tấm cửa









Tấm nền

Lớp CĐNL06 Trang 8
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD

Kết cấu kho lạnh panel
Sau khi lắp đặt xong, cần phun silicon hoặc sealant để làm kín các khe hở lắp
ghép. Do có sự biến động về nhiệt độ nên áp suất trong kho luôn thay đổi, để cân
bằng áp bên trong và bên ngoài kho, người ta gắn trên tường các van thông áp.
Nếu không có van thông áp thì khi áp suất trong kho thay đổi sẽ rất khó khăn khi
mở cửa hoặc ngược lại khi áp suất lớn cửa sẽ bị tự động mở ra.
Để giảm tổn thất nhiệt
khi mở cửa, ở ngay cửa
kho có lắp quạt màng
dùng ngăn cản luồng
không khí thâm nhập vào
ra. Mặt khác do thời gian
xuất nhập hàng thường

dài nên người ta có bố trí
trên tường kho 01 cửa
nhỏ, kích thước
680x680mm để ra vào
hàng. Không nên ra, vào
hàng ở cửa lớn vì như thế
tổn thất nhiệt rất lớn.

cửa 680x680mm để
ra
v
à
o
hàn
g

Cửa kho lạnh có trang bị bộ chốt tự mở chống nhốt người, còi báo động, bộ điện
trở sấy chống đóng băng.
Do khả năng chịu tải trọng của panel không lớn, nên các dàn lạnh được treo trên
bộ giá đỡ và được treo giằng lên xà nhà nhờ hệ thống tăng đơ, dây cáp .

Lớp CĐNL06 Trang 9
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD


II
Tính chọn và kiểm tra :
Kho lạnh được xây dựng ở Nha Trang , ta có các thông số nhiệt độ và độ ẩm tính
toán : bảng (1-1/7 [1])
Nhiệt độ trung bình mùa hè : t

1
= 36,6·C
Nhiệt độ đọng sương
t
s
=32·C
Độ ẩm tương ứng : ϕ = 79 %
Nhiệt độ phòng bảo quản là : t
2
= -20 ·C
1
Tường bao giữa kho và không khí bên ngoài :
Dựa vào nhiệt độ buồng bảo quản là -20 ·C ta chọn được hệ số K = 0,21 w/m
2
k
(bảng 3-3/84 [1]) căn cứ vào đó ta phải chọn loại panel có hệ số truyền nhiệt K
phải bé hơn hay bằng với hệ số K định mức .
Dựa vào bảng (3-9/100 [1]) ta chọn được panel có hệ số K = 0,18 w/m
2
k với
chiều dày tương ứng là δ
= 125 mm ( bảng 3-9/100 [1] )

kiểm tra đọng sương :
Để đảm bảo không đọng sương ở vách ngoài thì nhiệt độ bề mặt vách ngoài phải
lớn hơn nhiệt độ đọng sương của ẩm trong khong khí hay hệ số dẫn nhiệt K của
lớp cách nhiệt phải bé hơn hệ số dẫn nhiệt K
s
khi có đọng sương
Hệ số K

s
khi có đọng sương là :
K
s
= 0,95
α
1
21
1
⋅
−
−
t
t
tt
s
= 0,95.
3,23
)20(6,36
336,36
⋅
−−
−
= 1,4 (w/m
2
k)
Với α
1
= 23,3 w/m
2

k (hệ số truyền nhiệt đối lưu của không khí môi trường đến
vách ngoài )
Ta có K = 0,18 < K
s
= 1,4 (w/m
2
k)
Vậy vách ngoài đảm bảo không đọng sương .
2
Tường ngăn giữa dãy phòng bảo quản đông (-20 ·C ) và dãy phòng đệm có
nhiệt độ 18 ·C
Ta duy trì độ ẩm ở dãy phòng đệm là 65% ,khi đó nhiệt độ đọng sương của hơi
nước trong dãy phòng đệm là t
s
pđ
= 11 ·C
Chọn hệ số K của tường ngăn kho bảo quản và dãy phòng đệm là K = 0,28 w/m
2
k
trên cơ sở đó ta chọn loại panel có hệ số K = 0,3 w/m
2
k có chiều dày là δ =75 mm
( bảng 3-9/100 [1] )
Kiểm tra đọng sương :
K
s
= 0,95
α
pđ
pđ

spđ
tt
tt
⋅
−
−
2
=0,95.
8
)20(18
1118
⋅
−−
−
= 1,4 (w/m
2
k)
Ta có K = 0,3 < K
s
= 1,4 (w/m
2
k)
Vậy vách ngăn với buồng đệm đảm bảo không đọng sương .
3
Cách nhiệt nền :
Lớp CĐNL06 Trang 10
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
Tải trọng tác động lên nền là 1,14 t/m
2
,để đảm bảo tải trọng của hàng hóa ,của

phương tiện bốc xếp ta chọn loại panel có mật độ cao khả năng chịu tải từ 0,2-0,29
Mpa
So với panel trần và tường, panel nền do phải chịu tải trọng lớn của hàng nên sử
dụng loại có mật độ cao, khả năng chịu nén tốt. Các tấm panel nền được xếp
vuông góc với các con lươn thông gió .
Kho lạnh bảo quản lâu ngày, lạnh
truyền qua kết cấu cách nhiệt xuống
nền đất. Khi nhiệt độ xuống thấp
nước kết tinh thành đá, quá trình này
tích tụ lâu ngày tạo nên các khối đá
lớn làm cơi nền kho lạnh, phá huỷ
kết cấu xây dựng.
Con lươn
Để đề phòng hiện tượng cơi nền
người ta sử dụng biện pháp tạo
khoảng trống phía dưới để thông gió
nền: Lắp đặt kho lạnh trên các con
lươn, hoặc trên hệ thống khung đỡ.
Các con lươn thông gió được xây
bằng bê tông cao khoảng 100 ÷
200mm đảm bảo thông gió tốt.
Khoảng cách giữa các con lươn tối
đa 400mm ,bề mặt các con lươn dốc
về hai phía 2% để tránh đọng nước .
Ta chọn loại panel nền có hệ số K như panel tường bao với không khí bên ngoài .
Vì các thông số tính toán của panel nền và tường bao là như nhau nên đảm bảo
mặt ngoài nền không đọng sương .
4 Cách nhiệt trần kho
Ta cũng sử dụng panel để cách nhiệt cho trần kho ,Panel trần được gối lên các tấm
panel tường đối diện nhau và cũng được gắn bằng khoá camlocking. Khi kích

thước kho quá lớn cần có khung treo đỡ panel, nếu không panel sẽ bị võng ở giữa
và có thể gãy gập, khung treo đỡ được làm từ sắt hay vật liệu có độ bền .
Phía trên trần bằng panel ta có lắp thêm mái che .Mái che được chống thấm bằng
bitum và giấy dầu được phủ lên trên lớp sỏi trắng để giảm bức xạ .
Kho lạnh của chúng ta có mái che nên ta chọn hệ số truyền nhiệt cho phép cao hơn
10 % so với kho sử dụng mái bằng .
K = 10% K
mb
+ K
mb

K
mb
= 0,2w/m
2
k hệ số truyền nhiệt của kho sử dụng mái bằng (bảng 3-3/84 [1])
K = 10% . 0,2 + 0,2 = 0,22 w/m
2
k
Ta chọn loại panel có δ
= 100 mm , có K = 0,22 w/m
2
k ( bảng 3-9/100 [1] )
Kiểm tra đọng sương :
Lớp CĐNL06 Trang 11
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
K
s
= 0,95
α

pđ
pđ
spđ
tt
tt
⋅
−
−
2
=0,95.
8
)20(18
1118
⋅
−−
−
= 1,4 (w/m
2
k)
K < k
s
vậy đảm bảo không đọng sương mái kho .

5
cách nhiệt giữa các buồng lạnh :
Ta dùng tấm bê tông bọt xốp có λ = 0,15 w/m
.
.k

để làm vách ngăn giữa các

phòng lạnh để giảm chi phí đầu tư
Ta có hệ số truyền nhiệt tiêu chuẩn giữa các phòng có cùng nhiệt độ là
K = 0,58 w/m
2
k trên cơ sỏ đó ta xác định chiều dày cách nhiệt

⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
++−=
∑
=
n
i
i
i
CNCN
k

1
21
111
αλ
δ
α
λδ
= 0,15 .
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+−
9
1
9
1
58,0
1
= 0,2253 mm
Ta chọn tấm có δ
= 230 mm K = 0,57 (w/m

2
k)
Không cần kiểm tra điều kiện đọng sương vì nhiệt độ của các phòng là như nhau.
6
Tính cách nhiệt giữa dãy phòng đệm và không khí bên ngoài
Ta cũng sử dụng panel cách nhiệt ,chọn loại có δ
= 50 mm có K = 0,43 (w/m
2
k)

Về phần kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt ta không cần kiểm tra
Vì vật liệu bề mặt là I-Nox ngăn ẩm tuyệt đối
Không khí trong kho lạnh có nhiệt độ thấp, khi tuần hoàn qua dàn lạnh một
luợng nước đáng kể đã kết ngưng lại, vì vậy phân áp suất hơi nước không khí
trong buồng nhỏ hơn so với bên ngoài. Kết quả hơi ẩm có xu hướng thẩm thấu vào
phòng qua kết cấu bao che.





Palet gỗ
Đối với kho
panel bên ngoài
và bên trong kho
có các lớp tôn
nên không có
khả năng lọt ẩm.
Tuy nhiên cần tránh các vật nhọn làm thủng vỏ panel dẫn đến làm ẩm ướt lớp cách
nhiệt. Vì thế trong các kho lạnh người ta thường làm hệ thống palet bằng gỗ để đỡ

cho panel tránh xe đẩy, vật nhọn đâm vào trong quá trình vận chuyển đi lại. Giữa
các tấm panel khi lắp ghép có khe hở nhỏ cần làm kín bằng silicon, sealant. Bên
ngoài các kho trong nhiều nhà máy người ta chôn các dãy cột cao khoảng 0,8m
phòng ngừa các xe chở hàng va đập vào kho lạnh gây hư hỏng.


Lớp CĐNL06 Trang 12
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
Chương III
Tính Nhiệt Kho Lạnh

Tính cân bằng nhiệt kho lạnh nhằm mục đích xác định phụ tải cần thiết cho kho để
từ đó làm cơ sở chọn máy nén lạnh.
Đối với kho lạnh các tổn thất nhiệt bao gồm:
- Nhiệt phát ra từ các nguồn nhiệt bên trong như: Nhiệt do các động cơ điện, do
đèn điện, do người, sản phẩm tỏa ra, do sản phẩm “hô hấp”.
- Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt qua kết cấu bao che, do bức xạ nhiệt, do mở cửa,
do bức xạ và do lọt không khí vào phòng.
Tổng tổn thất nhiệt kho lạnh được xác định:
Q = Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
(4-1/104 [1])

Q
1
- Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che của kho lạnh.
Q
2
- Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh.
Q
3
- Dòng nhiệt do không khí bên ngoài mang vào khi thông gió buồng lạnh.
Q
4
- Dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh.
Q
5
- Dòng nhiệt từ sản phẩm toả ra khi sản phẩm hô hấp (thở) chỉ có ở các kho
lạnh bảo quản rau quả.
I Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che
Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua tường
bao che, trần và nền do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên
trong cộng với các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần
Q
1
= Q
11
+ Q
12
Q
11
- dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ;
Q

12
- dòng nhiệt qua tường bao và trần do bức xạ mặt trời. Thông thường nhiệt bức
xạ qua kết cấu bao che bằng 0 do hầu hết các kho lạnh hiện nay là kho panel và
được đặt bên trong nhà, trong phân xưởng nên không có nhiệt bức xạ.
1 Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ
Q
11
- được xác định từ biểu thức:
Q
11
= k
t
.F.(t
1
-t
2
) (4-2/106 [1])
k
t
- hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che, W/m
2
.K
F - diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m
2
.
t
1
- nhiệt độ môi trường bên ngoài,
0
C;

t
2
- nhiệt độ trong buồng lạnh,
0
C.
Tường bao : Q
11
tb
Lớp CĐNL06 Trang 13
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
Kho lạnh có 2 dãy , mỗi dãy 10 phòng và kích thướt mỗi phòng là (30x6) m
Tường bao có 3 mặt tiếp xúc với không khí môi trường ,mặt còn lại tiếp xúc với
dãy phòng đệm
Diện tích tường bao tiếp xúc với dãy phòng đệm là :
Tường cao : H = 4,8 m
Dài : 30 m (1 phòng )
Diện tích 2 dãy là : F
1
= 30 x 4,8 x 20 = 2880
2
Diện tích tiếp xúc với không khí có nhiệt độ môi trường là :
Cao : H = 4,8 m
Dài : 300 m ( 1 dãy )
Rộng : 6m
Vậy diện tích 2 dãy là : F
2
= 20 x (30 x 4,8 + 2 x 6 x 4,8) = 4032 m
2

Q

11
tb
= K
1
. F
1
(t
pđ
– t
2
) + K
1
. F
1
(t
1
– t
2
)
K
1 ,
K
2
: hệ số truyền nhiệt tương ứng của loại panel (K
1
= 0,3 , K
2
= 0,18 )
t
pđ

: nhiệt độ phòng đệm (chọn 18 · C )
Q
11
tb
= 0,3 . 2880 (18 + 20 ) + 0,18 . 4032 (36,6 + 20 ) = 73910 (w)
Trần : Q

11
tr
= K
tr
.F
tr
. (t
1
– t
2
)
Với K
tr
= 0,22(w/m
2
k )
F
tr
= 2 x 6 x 30 x 10 = 3600 m
2

Q

11
tr
= 0,22 .3600. (36,69 + 20) = 44827,2 (w)
Nền :
ở đây giá trị của dòng nhiệt tổn thất qua nền bằng giá trị của dòng nhiệt tổn thất
qua trần Q
n
11
= 44827,2 (w)
Vậy Q
11
= Q
11
tb
+ Q

11
tr
+ Q
n
11
= 163564,4 (w)
Dòng nhiệt do bức xạ ( Q
12
)
Vách bề mặt I- nox màu trắng sáng ,hai hiên ô tô quay ra hai hướng đông và tây
hai mặt còn lại có diện tích lớn quay ra hai hướng bắc và nam nên dòng nhiệt do
bức xạ được tính :
Lớp CĐNL06 Trang 14
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD

Q
12
= K. F.Δt
12
(2-6/108)
Giá trị Q
12
lấy ứng với giá trị lớn nhất ứng với một mặt nào đó của kho lạnh
Nha Trang ở vĩ độ 12 độ bắc
Giá trị Δt
12
ở 2 hướng bắc và nam là 0
Như vậy ta chọn mặt hướng tây có Δt
12
= 8 · C để tính
Q
12
= 2 . 6. 4,8 . 0,18 .8 = 83 (w)
Vậy Q
1
= 163564 ,4 + 83 = 163647,4 (w)
II Dòng nhiệt do bao bì và sản phẩm tỏa ra :
1 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra :
Q
21
= M. (h
1
– h
2
)

3600.24
1000
(4-7/109 [1] )
Với : h
1
,h
2
entanpi của sản phẩm trước và sau khi đưa vào bảo quản (kJ/kg)
M : khối lượng sản phẩm bảo quản đưa vào kho trong 1 ngày đêm
Khi tính phụ tải nhiệt cho máy nén :
Đối với kho bảo quản đông ta chọn
M = M
đ
=
365
m
E
đ
Β
ψ
= (0,027 ÷ 0,035 ) E
đ
(đối với kho lạnh phân phối )
E
đ
: dung tích kho bảo quản đông
ở đây ta chọn M = 0,035 E
đ
là khối lượng sản phẩm không tính bao bì
M = 0,035. 3000 = 105 (tấn/ngày đêm)

Chọn nhiệt độ trước khi vào bảo quản đông là -10 ·C là nhiệt độ mà sau khi kết
đông mà sản phẩm đạt được
Nhiệt độ sau khi bảo quản là : -20 ·C
Với gia cầm ta chọn h
1
= 30,2 (kJ/kg) (bảng 4-2/110 [1] )
h
2
= 0 (kJ/kg)
Q
21
mn
= 105 . ( 30,2 – 0 )
3600.24
1000
= 36,7 (kw)
Khi tính phụ tải nhiệt cho thiết bị :
Chọn M = 8% E
Lớp CĐNL06 Trang 15
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
M =
100
3000.6
= 240 ( tấn )

Q
21
tb
= 240 . (30,2 – 0)
3600.24

1000
= 83,9 (kw)
2
Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra :
Bao bì sử dụng là thùng carton có C = 1,46 (kJ/kg độ )
Khi tính cho máy nén
M
bb
=
100
105.10
= 10,5 ( tấn )
Đối với thiết bị chọn M
bb
= 18 ( tấn )
Ta có :
Q
22
= M
bb
. C . (t
1
– t
2
)
3600.24
1000

Với t
1

, t
2
nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh của bao bì
ở đây để đảm bảo ta chọn t
1
= 36,6 ·C , t
2
=-20 ·C
Máy nén :
Q
22
mn
= 10,5 . 1,46 .56,6 .
3600.24
1000
= 10,05 (kw)
Thiết bị :
Q
tb
22
= 18 .1,46 .56,6 .
3600.24
1000
= 17,22 (kw)
Vậy Q
2
mn
= Q
21
mn

+Q
22
mn
= 36,7 + 10,05 = 46,75 (kw)
Q
2 2 2
III
tb
= Q
tb
+ Q
tb
= 83,9 + 17,22 = 101,12 (kw)
Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh :
ở đây kho lạnh bảo quản thịt gia cầm không có thông gió nên Q
3
= 0
IV Các dòng nhiệt do vận hành :
1
Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng lạnh :
Q
41
= A.F (w) (4-7/115 [1])
Trong đó :
F : diện tích buồng lạnh (m
2
) ΣF = 3600 m
2
A : nhiệt tỏa ra khi chiếu sáng 1 m
2

: A = 1,2 w/m
2
Q
41
= 1,2 . 3600 = 4320 (w)
2
Dòng nhiệt do người tỏa ra :
Q
42
= 350 .n (w) (4-18/115 [1] )
350 : nhiệt lượng do người làm việc nặng tỏa ra
n : số người làm việc trong kho
diện tích mỗi buồng là 180 m
2
nên ta chọn n = 2 vậy kho có tổng cộng 40 người
làm việc .
Q
42
= 350 . 40 = 14000 (w)
3
Dòng nhiệt do các động cơ điện :
Q
43
= N (kw) (4-19a/116 [1] )
N : công suất động cơ điện
Lớp CĐNL06 Trang 16
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
Đối với buồng bảo quản lạnh : N = 1 ÷ 4 (kw)
Ta chọn N = 2 kw cho mỗi buồng 180m
2

có tất cả 20 buồng
Q
43
= 40 (kw)
4
Dòng nhiệt do mở cửa :
Q
44
= B .F (w) ( 4-20/117 [1] )
F : diện tích các buồng lạnh
B : dòng nhiệt riêng do mở cửa ( w/m
2
)
Giá trị của B phụ thuộc vào diện tích và chiều cao của kho . Kho có diện tích và
chiều cao càng lớn thì B càng bé , ở đây mỗi buồng có F = 180 m
2
và H = 4,8 m ta
chọn B = 12 w/m
2

Vậy Q
44
= 12. 180. 20 = 43,2 (kw)
Vậy Dòng nhiệt do vận hành :
Q
4
= Q
41
+ Q
42

+ Q
43
+

Q
44
= 101,52 (kw)
V Dòng nhiệt do sản phẩm hô hấp :
Sản phẩm bảo quản là thịt gia cẩm nên không hô hấp
Q
5
= 0
Bảng tổng kết tính toán :

Q
1
(w) Q
2
(w)

Q
4
(w) Số
buồng
lạnh
Nhiệt
độ
buồng
Máy nén Thiết bị
Máy

nén
Thiết bị
Máy
nén
Thiết bị
20
buồng
(180 m
2
)
-20 ·C
163647,4 163647,4 46750 101120 76140 101520


ΣQ
mn
= Q
1
mn
+

Q
2
mn
+

Q
4
mn
= 286537,4 (w)

ΣQ
tb
= Q
1
tb
+

Q
2
tb
+

Q
4
tb
= 366287,4
Phụ tải nhiệt cho dàn lạnh bằng với phụ tải nhiệt của thiết bị :
ΣQ
tb
= Q
0
dl
= 366287,4 (w)
Phụ tải nhiệt cho máy nén :
Q
0
mn
=
b
k

Q
mn
∑.
(4-24/120 [1] )
K : hệ số tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh
b : hệ số thời gian làm việc
ta chọn K = 1,06 ứng với t = -20 ·C
ta chọn b = 0,9 ( kho lạnh lớn )
vậy Q
0
mn
=
9,0
4,286537.06,1
= 337477,4 (w)
phụ tải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ :
Lớp CĐNL06 Trang 17
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
Q
k
nt
= Q
0
dl
q
q
k
0

( 2-32/82 [2] )

Chương IV
Lớp CĐNL06 Trang 18
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
Tính Chu Trình Và Chọn Máy Nén
Sơ lược về chu trình :
Môi chất sử dụng trong chu trình là NH
3

Chọn nhiệt độ sôi của môi chất trong dàn lạnh thấp hơn nhiệt độ buồng lạnh 10 ·C
vậy ta chọn t
0
= -30 ·C
Nhiệt độ ngưng tụ :
Ta chọn phương pháp giải nhiệt là nước , sử dụng bình ngưng ống vỏ nằm ngang
cho hệ thống.
Nước giải nhiệt bình ngưng được tuần hoàn qua tháp giải nhiệt .
t
k

= t
w2
+ Δt
k
t
k
nhiệt độ ngưng tụ
t
w2
nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng
Δt
k
hiệu nhiệt độ ngưng tụ ( chọn 5 ·C )
t
w2
= t
w1
+ 5 ·C
t
w1
: nhiệt độ nước vào bình ngưng
với t
w1
= t
ư
+ (3 ÷ 4 ) ·C
với t
ư
= 33,5 ·C
vậy t

k
= 33,5 + 3,5 + 5 +5 = 47 ·C
Nhiệt độ quá nhiệt :
Để đảm bảo hơi hút về máy nén không bị lẫn lỏng ta quá nhiệt hơi hút về Đối với
NH
3
chọn độ quá nhiệt từ 5÷15 ·K ở đây ta chọn t
qn
= -20 ·C
Ta chọn chu trình làm lạnh trực tiếp
t
0
= -30 ·C p
0
= 1,194 (bar)

t
k
= 47 ·C p
k
= 18,794 (bar)

tỉ số nén :
p
p
k
0
=Π
= 18,794/1,194 = 15,7323 > 9
Vậy ta sử dụng chu trình 2 cấp bình trung gian ống xoắn làm mát trung gian hoàn

toàn
Chọn áp suất trung gian :
P
tg
=
pp
k 0
.
= 4,7383 t
tg
= 2,5 ·C
Đối với bình trung gian ống xoắn ta chọn nhiệt độ quá lạnh cao hơn nhiệt độ trung
gian từ 4 ÷6 ·C vậy chọn nhiệt độ quá lạnh : t
ql
= 6,5 ·C




Lớp CĐNL06 Trang 19
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD

Lớp CĐNL06 Trang 20
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
Thông số các điểm nút của chu trình

Điểm
t ( ·C )
P ( bar ) h(kJ/kg) v (m
3
/kg)
1’ -30 1,198 1722,1
1 -20 1,198 1750 1
2 79 4,75 1946,5 0,35
3 2,5 4,75 1762,8 0,2645
4 107 18,807 1966,5 0,087
5 47 18,807 721,6
6 6,5 18,807 532,1
7 2,5 4,75 721,6
8 2,5 4,75 511,5
9 -30 1,198 532,1
2’ 47 4,75 1878,6

Tính chu trình
Năng suất lạnh riêng khối lượng : q
0
= h
1’

– h
9
= 1722,1 – 532,1 = 1190 (kJ/kg)
Lưu lượng qua máy nén hạ áp : m
ha
=
q
Q
mn
0
0
=
1190
4774,337
= 0,2836 (kg/s)
Lưu lượng qua máy nén cao áp :
Cân bằng năng lượng ở bình trung gian : m
2’
.h
2’
+ m
7
.h
7
+ m
6
.h
5
= m
3

.h
3
+ m
6
.h
6

⇔
m
ha
.h
2’
+ (m
ca
- m
ha
)h
7
+ m
ha
.h
5
= m
ca
.h
3
+ m
ha
.h
6

Với m
3
= m
ca
m
6
= m
2’
= m
ha
m
7
= m
ca
– m
ha

⇔
m
ca
=
()
hh
hhhhm
ha
73
657'2
.
−

−+−

=
()
6,7218,1762
1,5326,7216,7216,1878.2836,0
−
−
+−
= 0,36676 (kg/s)
Thể tích hút thực tế :
V
tt
ha
= m
ha
.v
1
= 0,2836.1 = 0,2836 (m
3
/s)
V
ca
tt
= m
ca
.v
3
= 0,36676.0,2645 = 0,097 (m
3

/s)
Hệ số cấp :
λ
ha
=
T
T
p
pp
p
pp
c
p
pp
tg
h
htg
0
0
0
0
1
0
00

⎥
⎥
⎥
⎦
⎤

⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
Δ−
−
Δ+
−
Δ−

Hệ thống sử dụng amoniac chọn C
1
= 0,05 , Δp
h
= 0,1 (bar)
Lớp CĐNL06 Trang 21
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
⇔
λ

ha
=
5,275
243
.
198,1
1,075,4
198,1
1,075,4
.05,0
198,1
1,0198,1
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
−
+
−
−
= 0,8

Tương tự ta tính được hệ số cấp của cấp cao áp :
λ = 0,841
Thể tích hút lý thuyết :
V
ha
lt
=
λ
ha
ha
lt
V
=
8,0
283
6
,0
= 0,3545 (m
3
/s)

V
ca
lt
=
λ
ca
ca
lt
V

=
841,0
097,0
= 0,1153 (m
3
/s)
Công nén riêng :
l
ha
= h
2
– h
1
= 1946,5 – 1750 = 196,5 (kJ/kg)
l
ca
= h
4
– h
3
= 1966,5 – 1762,8 = 203,7 (kJ/kg)
công nén đoạn nhiệt :
N
s
ha
= m
ha
.l
ha
= 0,2836 . 196,5 = 55,73 (kw)

N
s
ca
= m
ca
.l
ca
= 0,36676.203,7 = 74,71 (kw)
Hệ số lạnh của chu trình :
ε =
N
N
Q
ca
s
ha
s
mn
+
0
=
71,7473,55
4774,337
+
= 2,5872
Công suất chỉ thị :
Cấp hạ áp :
N
i
ha

=
t
T
T
NN
b
tg
ha
s
i
ha
s
0
0
.+
=
η

Với máy nén pittôngmôi chất NH
3
ta chọn b = 0,001
⇔
N
i
ha
=
)30.(001,0
5,275
243
73,55

−+
= 65,41 (kw)
Cấp cao áp :
N
i
ca
=
t
T
T
NN
tg
k
tg
ca
s
i
ca
s
b.+
=
η
=
5,2.001,0
320
5,275
71,74
+
= 86,53 (kw)
Công suất hiệu dụng :

N
e
= N
i
+ N
ms

N
ms
= V
lt
.P
m
(với P
m
= 0,5)
Cấp hạ áp :
N
e
ha
= 65,41 + 0,3545 . 0,5 = 65,59 (kw)
Cấp cao áp :
Lớp CĐNL06 Trang 22
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
N
e
ca
= 86,53 + 0,1153 . 0,5 = 86,588 (kw)

Công suất trên trục:

N =
η
tr
e
N
với
η
tr
hiệu suất truyền động (lấy bằng 0,96)
Cấp hạ áp:
N
ha
=
96,0
59,65
= 68,353 (kw)
Cấp cao áp :
N
ca
=
96,0
588,86
= 90,2 (kw)
Ta chọn máy nén cao áp và hạ áp thông qua thể tích hút lý thuyết :
Z
mn
=
V
V
LT

MN
LT

Với Z
MN
số máy nén cần tìm
V
LT
MN
thể tích hút lý thuyết của máy nén chọn .
Ta có thể chọn nhiều máy nén 1 cấp ghép thành bộ tuy nhiên phương án tối ưu là
chọn luôn máy nén hai cấp

V
= 0,3545 . 3600 = 1276,2 (m
ha
LT
3
/h)
V
ca
LT
= 0,11534 . 3600 =415,224 (m
3
/h)
Dựa vào bảng (7-3/223 [1] ) ta chọn loại máy có ký hiệu N62B nhiệt độ ngưng tụ
là 40 ·C,chọn cho hệ thống chúng ta 3 máy .
thể tích hút mỗi xi lanh là : V
lt
=79,6375 (m

3
/h)
mỗi máy có 6 xilanh hạ áp
∑
⇒
xilanh hạ áp là : 18
2 xilanh cao áp
∑
⇒
xilanh cao áp là :6
6375,79.18=⇒
V
MN
ha
= 1433,675 (m
3
/h) >
V

ha
LT

825,4776375,79.6 ==⇒
V
MN
ca
(m
3
/h) >
V

ca
LT
Lưu lượng thể tích giữa cấp cao áp và cấp hạ áp của máy nén là :
V
V
caMN
LT
haMN
Lt
= 18/6 = 3
Lưu lượng thể tích giữa cấp hạ áp và cao áp của chu trình :
V
V
ca
LT
ha
Lt
= 1276,2/415,224 = 3,08
Lớp CĐNL06 Trang 23
Trường CĐKT Cao Thắng GVHD
Hai tỉ số không lệch nhau nhiều lắm nên chu trình thực k lệch khỏi chu trình lý
thuyết nhiều lắm
Năng suất lạnh uớc tính của máy nén :
q
0
= m
1.
q
0

=
ν
λ
1
.
haMNha
lt
V
q
0
= 379,1274 (kw)
chọn động cơ :
N = N
ha
+ N
ca
= 68,323 + 90,2 = 158,523 (kw)
Ta cộng thêm 20% công suất dụ trữ : nên N = 190,23 (kw)
Công suất mỗi động cơ là :

41,63
3
23,190
=
(kw)
Ta chọn 3 động cơ có công suất mỗi chiếc là 64 kw

ảnh minh hoạ

Lớp CĐNL06 Trang 24