ứng dụng của kỹ thuật lạnh

Đồ án Quá trình và Thiết bị GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
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......................................................................
- 1 -
Đồ án Quá trình và Thiết bị GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
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.........................................................
- 2 -
Đồ án Quá trình và Thiết bị GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
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 km
2
,
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:
- 3 -
Đồ án Quá trình và Thiết bị GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng

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
5
o
C 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 5
o
C 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 5
o
C 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 -40
o
C, thời gian 4-6 giờ. Nhiệt độ trung bình tại
tâm sản phẩm ít nhất là -12
o
C.
- Mạ băng: Cá được mạ băng trong nước lạnh +1
o
C 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 ± 2
o
C. 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 -20
o
C, độ
ẩm 90%.
- Tác nhân lạnh được sử dụng là amôniac (NH
3
) 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 27
o
C
+ Độ ẩm trung bình của không khí là 80%
+ Nhiệt độ bầu ướt của không khí là 24.5
o
C
+ Nhiệt độ nước vào là: 24.5 + (3÷5) = 29.5
o
C ≈30
o
C
+ Nhiệt độ nước ra là: 30 + 5 = 35
o
C
+ Nhiệt độ ngưng tụ là: 35 + 5 = 40
o
C
- 4 -
Đồ án Quá trình và Thiết bị GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
- 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 = -30
o
C
Ta có: t
k
= 40

o
C => p
k
= 1.585 MPa
t
0
= -30
o
C => p
0
= 0.1219 MPa
=> Tỉ số:
MPap
p
p
k
4613.11219.0585.1p
13
1219.0
585.1
0k
0
=−=−
==
Ta chọn máy nén một cấp
- 5 -
Đồ án Quá trình và Thiết bị GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
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) = 6.35m
2
Diện tích cần để chất hàng là: F = 6.35 x 8 = 50.8m
2
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 72m
2
=> 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 :
- 6 -
2
7.67
75.0
8.50
m
F
F
xd
===

β
Đồ án Quá trình và Thiết bị GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
- 7 -
Đồ án Quá trình và Thiết bị GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
* Cách bố trí hàng trong một kho
* Cách bố trí các kho : theo bề ngang
CHƯƠNG III: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM:
- 8 -
2520
2520
440
440300 440
12000
300 300
360
6000
B
N
T
Đ
Đồ án Quá trình và Thiết bị GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
III.1. Một số thông số cần chọn để tính toán :
Chọn nhiệt độ trung bình cả năm của Tp. Hồ Chí Minh là : t
n
= 27
o
C
Chọn độ ẩm trung bình của Tp. Hồ Chí Minh là : φ = 80%
Nhiệt độ bầu ướt của không khí bên ngoài là: t
ư

= 24.5
o
C
Nhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài phòng là: t
s
= 23.5
o
C
Nhiệt độ không khí trong kho bảo quản lạnh đông là : t
p
= -20
o
C
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
(m
2
K/w)

Trở lực
thẩm thấu δ/μ
(m
2
.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 α
1
= 23.3 w/m
2
K : hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (tường có chắn gió).
α
2
= 10.5 w/m
2
K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức).

δ
i
: bề dày của vật liệu làm tường (bảng trên).
λ
i
: hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng trên).
K = 0.21 w/m
2
K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn.
==> Chọn δ
6
= 0.2 m
==> K = 0.1622 w/m
2
K
* Kiểm tra đọng sương :
==> K < k
s
Vậy: vách ngoài không đọng sương.
- 9 -















+++++++−=
27
7
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
1
66
111
αλ
δ
λ
δ
λ
δ
λ
δ
λ
δ

λ
δ
α
λδ
K
m15.0
5.10
1
88.0
02.0
8.0
002.0
88.0
02.0
82.0
2.0
88.0
02.0
3.23
1
21.0
1
035.0
6
=













++++++−×=⇒
δ
( )
Kmw
tt
tt
k
s
s
2
21
1
1
/1774.1
2027
5.2427
3.2395.095.0
=
−−
−
××=
−
−

××=
α
Đồ án Quá trình và Thiết bị GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
* Kiểm tra đọng ẩm :
Nhiệt lượng truyền qua 1m
2
bề mặt tường :
q = K x (t
ng
– t
tr
) = 0.1622 x [(27 – (-20)] = 7.6234 w/m
2
==> Nhiệt độ tại những lớp khác nhau của tường :
với t
ng
= t
1
= 27
o
C.
δ
i
, λ
i
: xác định ở bảng trên
- Từ các giá trị t
i+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 (m
2
.h.mmHg/g)
- Áp suất riêng phần của hơi nước tác dụng lên bề mặt ngoài của tường:
p
ng
= φ
ng
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 = 27
o
C)
- Áp suất riêng phần của hơi nước trong phòng bảo quản là :
p
tr
= φ
tr
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 = -20
o
C)
- Lượng hơi nước thấm qua 1m
2
bề mặt kết cấu bao che:
- Áp suất thực tế tác dụng lên bề mặt của kết cấu :
Nhiệt độ
(
o
C)

Áp suất bão hòa hơi nước
i
P
''
(mmHg)
Áp suất thực tế
i
P
(mmHg)
t
0
27 26.74 21.392
t
1
26.6728 26.239 21.392
t
2
26.4996 25.974 21.313
t
3
24.6404 23.264 20.640
t
4
24.4672 23.025 20.562
t
5
24.4576 23.011 20.521
t
6
24.4576 23.011 0.891

t
7
-19.1007 0.842 0.773
t
8
-19.274 0.829 0.6948
t
9
-20 0.772 0.6948
Vậy: không có đọng ẩm trong kết cấu.
III.3.Tính cho vách giữa 2 kho lạnh :
- 10 -
∑
−=
+
n
i
i
ngi
qtt
1
1
λ
δ
∑
=
6
1
i
i

H
µ
δ
hmg
H
pp
W
trng
2
/004711.0
2195.4393
6948.0392.21
=
−
=
−
=
∑
−=
+
i
i
i
ngi
Wpp
1
1
µ
δ
Đồ án Quá trình và Thiết bị GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng

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
(m
2
K/w)
Trở lực
thẩm thấu δ/μ
(m
2
.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 α
1
= 10 w/m
2
K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng 1 (đối lưu cưỡng bức).
α
2
= 10 w/m
2
K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng 2 (đối lưu cưỡng bức).
δ
i
: bề dày của vật liệu làm tường (bảng trên).

λ
i
: hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng trên).
K = 0.58 w/m
2
K : 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/m
2
K
Nhiệt lượng truyền qua 1m
2
bề mặt tường:
q = K(t
ng
– t
tr
) = 0 w/m
2
do t
ng
= t
tr
= -20
o
C
- 11 -















++−=
∑
∧≠
=
2
82
1
1
111
αλ
δ
α
λδ
n
i
i
i
K
m04.0

10
1
8.0
002.0
2
82.0
2.0
88.0
02.0
4
10
1
58.0
1
035.0
=












+×++×+−×=⇒
δ

Đồ án Quá trình và Thiết bị GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
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
(m
2
K/w)
Trở lực
thẩm thấu δ/μ
(m
2
.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 α
1
= 12 w/m
2
K : hệ số cấp nhiệt của không khí trên nền đất.
α
2
= 9 w/m
2
K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức).
δ
i
: bề dày của vật liệu làm tường (bảng trên).
λ
i
: hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng trên).
K = 0.21 w/m
2
K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn của nền có sưởi.
==> chọn δ

3
= 0.2 m
==> K = 0.1586 w/m
2
K
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
(m
2
K/w)
Trở lực
thẩm thấu δ/μ
(m
2
.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

- 12 -














+++++++−=
27
7
6
6
5
5
4
4
2
2
1
1
1
33

111
αλ
δ
λ
δ
λ
δ
λ
δ
λ
δ
λ
δ
α
λδ
K
m153.0
9
1
5.1
15.0
1
1.0
8.0
002.0
6.1
02.0
5.0
1.0
12

1
21.0
1
035.0
3
=












++++++−×=⇒
δ
Đồ án Quá trình và Thiết bị GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
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 α
1
= 23.3 w/m
2
K : hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (tường có chắn gió).
α
2
= 9 w/m
2
K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức).
δ
i
: bề dày của vật liệu làm tường (bảng trên).
λ
i
: hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng trên).
K = 0.22 w/m
2
K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn.
==> chọn δ
4
= 0.2 m
==> K = 0.1642 w/m
2
K
IV. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT (Kỹ thuật lạnh ứng dụng NĐL trang 49
– 61)

- 13 -














++++++−=
26
6
5
5
3
3
2
2
1
1
1
44
111
αλ

δ
λ
δ
λ
δ
λ
δ
λ
δ
α
λδ
K
m146.0
9
1
88.0
02.0
1
1.0
8.0
05.0
5.1
15.0
3.23
1
22.0
1
035.0
4
=













+++++−×=⇒
δ
Đồ án Quá trình và Thiết bị GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
* Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định bằng biểu thức :
Q = Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
(w)
Q
1
: dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che.

Q
2
: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra.
Q
3
: dòng nhiệt đi từ ngoài vào do thông gió phòng lạnh.
Q
4
: dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành.
Q
5
: dòng nhiệt tỏa ra khi sản phẩm thở.
IV.1. Tính cho hai kho bìa :
a. Dòng nhiệt qua kết cấu bao che :
Q
1
= Q
1v
+ Q
1n
+Q
1t
+ Q
1bx
(w)
Q
1v
, Q
1n
, Q

1t
: dòng nhiệt tổn thất qua vách, nền và trần do chênh lệch nhiệt độ.
Q
1bx
: 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 (t
ng
– t
tr
)
với: K: hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che (w/m
2
K)
F: diện tích bề mặt của kết cấu bao che (m
2
)
t
ng
: nhiệt độ môi trường bên ngoài (
o
C)
t
tr
: nhiệt độ trong phòng lạnh (
o
C)
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
t
ng
27 -20 27 27 27
t
tr
-20 -20 -20 -20 -20
Q 320.1828 0 160.0914 536.7024 555.6528
Với t
ng
của nền là 27
o
C 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:
Q
1bx
= ∑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:
Q
1
= Q
1v
+ Q
1n
+ Q
1t
+Q
1bx
= 320.1828 + 0 + 2 x 160.0914 + 536.7024 +555.6528 +279.1248
= 2011.8456 w
b.Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra:
Q
2
= Q
2a
+ Q
2b
(w)
với Q
2a
: dòng nhiệt sản phẩm tỏa ra khi bảo quản lạnh đông.
- 14 -
Đồ án Quá trình và Thiết bị GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
Q
2b

: 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)
h
1
, h
2
: 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)
Q
2a
: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra (kw)
Chọn nhiệt độ hàng nhập thẳng vào kho bảo quản lạnh đông là -8
o
C
=> h
1
= 43.5 kj/kg
Nhiệt độ sau khi bảo quản là -20
o
C => h
2
= 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 -8
o
C 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 M
b
: khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm (t/24h)
C
b
: nhiệt dung riêng của bao bì (kj/kg.K)
t
1
: nhiệt độ bao bì trước bảo quản lạnh đông (
o
C)
t
2
: nhiệt độ bao bì sau bảo quản lạnh đông (
o
C)
Q
2b
: 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: M
b
= 30%M = 30% x 1.75 = 0.525 t/24h
Nhiệt dung riêng bao bì: C
b

= 1.46 kj/kg.K
- 15 -
( )
360024
1000
212
×
−=
hhMQ
a
( )
ht
BmE
M 24/
365
ψ
=
( ) ( )
hthtM 24/75.124/74658.1
365
5.2685.050
≈=
×××
=⇒
( )
360024
1000
212
×
−=

ttCMQ
bbb
( ) ( )
kwQ
a
881.0
360024
1000
05.4375.1
2
=
×
×−×=⇒
Đồ án Quá trình và Thiết bị GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
Nhiệt độ bao bì trước bảo quản: t
1
= -8
o
C
Nhiệt độ bao bì sau bảo quản: t
2
= -20
o
C
 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra :
Q
2
= Q
2a
+ Q

2b
= 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 -20
o
C nên không có thông gió.
 Q
3
= 0 w
d. Dòng nhiệt do vận hành kho:
Q
4
= Q
41
+ Q
42
+ Q
43
+Q
44
(w)
với Q
41
: dòng nhiệt do chiếu sáng.
Q
42
: dòng nhiệt do người tỏa ra.
Q
43
: dòng nhiệt do các động cơ điện.

Q
44
: dònh nhiệt tổn thất khi mở cửa.
d.1. Dòng nhiệt do chiếu sáng được tính theo công thức:
Q
41
= A x F (w)
với F: diện tích kho lạnh (m
2
)
A: công suất chiếu sáng riêng (w/m
2
)
Đối với kho bảo quản: A = 1.2 w/m
2
=> Q
41
= 1.2 x 72 = 86.4 w
d.2. Dòng nhiệt do người tỏa ra được xác định theo biểu thức:
Q
42
= 350 x n (w)
Chọn n =3 (kho nhỏ hơn 200m
2
)
=> Q
42
= 350 x 3 = 1050 w
d.3. Dòng nhiệt do các động cơ điện tỏa ra:
Q

43
= 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.
=> Q
43
= 1000 x 4 x 1 = 4000 w
d.4. Dòng nhiệt khi mở cửa được tính theo công thức:
Q
44
= B x F (w)
với F: diện tích kho lạnh (m
2
)
B: dòng nhiệt riêng khi mở cửa (w/m
2
)
Kho bảo quản lạnh đông chọn B = 12 w/m
2

=> Q
44
= 12 x 72 = 864 w.
 Dòng nhiệt do vận hành kho:
Q
4
= 86.4 + 1050 + 4000 + 864 = 6000.4 w ≈ 6000 w
e. Dòng nhiệt do sản phẩm hô hấp Q

5
:
- 16 -
( )
[ ]
( ) ( )
kwkwQ
b
1065.0106458.0
360024
1000
20846.1525.0
2
≈=
×
×−−−××=
Đồ án Quá trình và Thiết bị GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
Do sản phẩm là thủy sản và được bảo quản lạnh đông nên không có hô hấp
 Q
5
= 0 w
Dòng nhiệt tổn thất cho toàn bộ một kho bìa :
Q = Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4

+ Q
5
.
= 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 = Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
(w)
Tính tương tự như trên
a. Dòng nhiệt qua kết cấu bao che:
Q
1
= Q
1v
+ Q
1n
+ Q
1t
+Q
1bx
= 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 :
Q
2
= Q
2a
+ Q
2b
= 0.881 + 0.1065 = 0.9875 kw = 987.5 w
c. Dòng nhiệt do thông gió kho lạnh:
Q
3
= 0 w
d. Dòng nhiệt do vận hành kho:
Q
4
= Q
41
+ Q
42
+ Q
43
+Q
44
(w)
= 86.4 + 1050 + 4000 + 864 = 6000.4 w ≈ 6000 w
e. Dòng nhiệt do sản phẩm hô hấp:
Q
5
= 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
độ
kho Thiết Máy Thiết Máy Thiết Máy Thiết Máy
- 17 -