Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
BỘ MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
QUÁ TRÌNH VÀ
THIẾT BỊ
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHO LẠNH
BẢO QUẢN TRÁI CÂY NĂNG SUẤT 120 TẤN
GVHD: TH.S ĐÀO THANH KHÊ
SVTH : NGUYỄN HOÀNG LINH
MSSV : 2004110090
LỚP : 02DHHH1
Tp.Hồ Chí Minh - Tháng 6/2014
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
LỜI MỞ ĐẦU
   
Trái cây là loại thực phẩm không thể thiếu trong đời sống hàng ngày. Đây là nguồn cung
cấp vitamin và khoáng chất cần thiết cho cơ thể . Nước ta là một nước nhiệt đới với đủ loại cây
trái quanh năm . Tuy nhiên chính thời tiết nóng ẩm lại là nguyên nhân làm cho trái cây rất dễ bị
hư hỏng khi tiến hành thu hoạch theo thời vụ. Do đó vấn đề đặt ra là làm sao bảo quản sản phẩm
trái cây được lâu dài . Phương pháp hiệu quả nhất hiện nay là bảo quản trái cây trong phòng
lạnh . Theo phương pháp này , trái cây sau thời gian dài bảo quản vẫn còn giữ được chất lượng
tương đối tốt .
Đề tài “ Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản trái cây quả năng suất 120 tấn”.
Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi nhiều sai sót .
Em rất mong nhận được những đóng ý kiến của các thầy cô để đề tài được hoàn thiện
hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 06 năm 2014
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 2
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
LỜI CẢM ƠN
   
Sau một thời gian nghiên cứu và tham khảo để hoàn thành đồ án, em xin chân
thành cảm ơn:
Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm Tp. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện tốt
nhất về cơ sở vật chất kĩ thuật, trang thiết bị để chúng em có thể hoàn thành đồ án trong
thời gian ngắn.
Thư viện trường đã cung cấp những tư liệu hết sức có giá trị, là tài liệu thanh khảo
tốt và quý báu.
Đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy Đào Thanh Khê, người trực tiếp hướng dẫn tận
tình để nhóm chúng em hoàn thành đồ án đúng thời hạn.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 06 năm 2014
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 3
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
LỜI NHẬN XÉT CỦA GVHD
   

Chữ ký của giáo viên nhận xét
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 4
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
LỜI NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN
   

Chữ ký của giáo viên nhận xét
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 5
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 9
1.1 Ý NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH CỦA HỆ THỐNG LẠNH 9
1.2 NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ 9
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KHO LẠNH 9
2.1 TÍNH THỂ TÍCH KHO LẠNH 9
2.2 DIỆN TÍCH CHẤT TẢI TRONG KHO LẠNH 10
2.3 TẢI TRỌNG NỀN 10
2.4 DIỆN TÍCH KHO LẠNH CẦN XÂY DỰNG 10
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM 12
3.1 TÍNH TOÁN CHO VÁCH KHO LẠNH 12
3.1.1 Kết cấu tường bao 12
3.1.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt 12
3.1.3 Kiểm tra đọng sương 13
3.2 CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO NỀN 13
3.2.1 Kết cấu cách nhiệt của nền 13
3.2.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt 14
3.3.1 Kết cấu cách nhiệt của trần 15
3.3.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt 15

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT 15
4.1 TÍNH DÒNG NHIỆT TỔN THẤT 16
4.1.2 Tính dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra 16
4.1.4 Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh 19
4.2 XÁC ĐỊNH TẢI NHIỆT CHO THIẾT BỊ VÀ MÁY NÉN 20
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH, TÍNH CHỌN MÁY NÉN 20
5.1 CHỌN CÁC THÔNG SỐ CỦA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC 20
5.1.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh 21
5.1.2 Nhiệt độ ngưng tụ 21
5.1.3 Nhiệt độ hơi hút (th) 22
5.1.4 Nhiệt độ quá lạnh (tql) 22
5.2 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH 23
5.2.1 Năng suất lạnh riêng khối lượng 23
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 6
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
5.2.2 Lưu lượng môi chất qua máy nén 24
5.2.3 Năng suất thể tích thực tế của máy nén [ 1, 214 ] 24
5.2.4 Hệ số cấp của máy nén 24
5.2.5 Thể tích hút lý thuyết 27
5.2.6 Công nén đoạn nhiệt 27
5.2.7 Công nén chỉ thị 27
5.2.8 Công suất ma sát 28
5.2.9 Công suất hữu ích 28
5.2.10 Công suất điện 28
5.2.11 Công suất động cơ lắp đặt 30
5.2.12 Phụ tải nhiệt dàn ngưng 30
5.3 TÍNH CHỌN MÁY NÉN 30
5.4 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ 31
5.5 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BAY HƠI 33
CHƯƠNG 6: CÁC THIẾT BỊ KHÁC CỦA HỆ THỐNG 36

6.1 BÌNH CHỨA CAO ÁP 36
6.1.1 Công dụng 36
6.1.2 Cấu tạo 36
6.2 THÁP GIẢI NHIỆT 37
6.2.1 Mục đích 37
6.2.2 Cấu tạo 37
6.2.3 Nguyên lý 37
6.2.4 Tính toán 38
39
6.3.1 Mục đích 40
6.3.2 Cấu tạo 40
6.3.3 Nguyên lý làm việc 41
6.4 BÌNH CHỨA DẦU 41
6.4.1 Nhiệm vụ 41
6.4.2 Cấu tạo 41
6.5 BÌNH TRUNG GIAN 42
6.5.1 Mục đích 42
6.5.2 Cấu tạo 42
6.6.1 Mục đích 43
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 7
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
6.6.2 Cấu tạo 43
6.7 PHIN SẤY LỌC 43
6.8 MẮT GAS 44
6.9 VAN 45
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 8
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Ý NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH CỦA HỆ THỐNG LẠNH
Từ xa xưa con người đã biết sử dụng lạnh cho đời sống, bằng cách cho vật cần làm lạnh

tiếp xúc với những vật lạnh hơn. Sau này kỹ thuật lạnh ra đời đã thâm nhập vào các ngành kinh tế
quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó như:
- Ngành công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm
- Trong công nghiệp nặng: làm nguội khuôn đúc
- Trong y tế: chế biến và bảo quản máu, thuốc
- Trong công nghệ hóa chất
- Trong lĩnh vực sinh hoạt đời sống: điều hòa không khí
Đóng vai trò quan trọng nhất là ngành công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm. Tuy
nhiên để có thể giữ cho thực phẩm được lâu dài để cung cấp, phân phối cho nền kinh tế quốc dân,
thì phải bảo quản đông nhằm giữ cho các vi sinh vật làm ôi thiu thực phẩm càng bị ức chế, các
quá trình phân giải diễn ra rất chậm. Vì vậy mà có thể giữ cho thực phẩm không bị hỏng trong
thời gian dài.
1.2 NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ
1. Bảo quản mát
- Sản phẩm bảo quản: trái cây
- Dung tích: 120 tấn
- Nhiệt độ kho lạnh bản quản: 4oC
- Nhiệt độ ngưng tụ: 25oC
2. Thông số môi trường
- Địa điểm xây dựng: kho lạnh đặt tại Tp.HCM
- Nhiệt độ môi trường: tn=37,3oC
- Độ ẩm môi trường:
3. Môi chất lạnh
- Môi chất lạnh sử dụng trong kho lạnh bảo quản là R22
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KHO LẠNH
2.1 TÍNH THỂ TÍCH KHO LẠNH
Thể tích kho lạnh được xác định theo công thức:
V = (m
3
)

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 9
V
g
E
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
Trong đó:
V – Thể tích kho lạnh , m
3
.
E – Dung tích của các buồng lạnh, tấn.
g
v
– Mức độ chất tải, tấn/m
3
. Kho được thiết kế với mặt hàng trái cây
chứa trong thùng gỗ, ta có g
v
= 0,45 tấn/m
3
Dung tích thật sự các buồng sản phẩm là trái cây E
sp
và thùng gỗ E
bb
Chọn E
bb
=10% E
sp
E
sp
= 120 (t) (đầu đề)

Dung tích thật sự của buồng lạnh
E = E
sp
+ E
bb
= 120 + 12 = 132 (t)
Thể tích buồng lạnh
V = (m
3
)
2.2 DIỆN TÍCH CHẤT TẢI TRONG KHO LẠNH
Chọn h = 3 m
Công thức xác định diện tích chất tải buồng lạnh:
F= (m
2
)
Trong đó:
h – Chiều cao chất tải, m
2.3 TẢI TRỌNG NỀN
Công thức tính tải trọng nền:
g
f
= g
v
h = 0.45 x 3 = 1.35 ( tấn/m
2
)
Trong đó:
h – Chiều cao chất tải.
g

v
– Mức độ chất tải, tấn/m
3
2.4 DIỆN TÍCH KHO LẠNH CẦN XÂY DỰNG
Công thức xác định diện tích xây dựng kho lạnh:
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 1 0
33.293
45.0
132
==
V
g
E
78.97
3
33.293
==
h
V
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
F
xd
= ( m
2
)
Trong đó:
β
F
– Hệ số sử dụng diện tích xây dựng của kho lạnh, β
F

phụ thuộc vào kích
thước của buồng lạnh.
Đối với buồng diện tích nhỏ hơn 100 m
2
, β
F
= 0,70÷0,75
Đối với buồng diện tích 100- 400 m
2
, β
F
= 0,75÷0,80
Đối với buồng diện tích hơn 400 m
2
, β
F
= 0,8÷0,85
Chọn kích thước kho lạnh
Diện tích buồng lạnh quy chuẩn (bội của 36 m
2
) nên chọn F
xd
= 144 m
2
(12×12)
Chọn kích thước kho như sau: 12 x 12 x 5
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 1 1
37.130
75.0
78.97

==
F
F
β
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM
3.1 TÍNH TOÁN CHO VÁCH KHO LẠNH
3.1.1 Kết cấu tường bao
Xây dựng vách kho lạnh có kết cấu như sau:
Bảng 1: Kết cấu vách ngoài kho lạnh
Vật liệu Bề dày
δ(m)
Hệ số truyền nhiệt
λ (W/m.K)
Vữa 0.020 0.800
Gạch 0.380 0.820
Vữa 0.020 0.800
Cách ẩm bitum 0.004 0.300
Cách nhiệt polystirol 0.200 0.047
Lớp vữa và tấm thép 0.020 0.880
Cộng 0.624
3.1.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt
Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức:
Trong đó:
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 1).
λ
i
: hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng 1).
K = 0.35 W/m
2
.K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn.
=> chọn δ
1
= 0.2 m
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 1 2
m1.0
9
1
3.0
004.0
82.0
38.0
88.0
02.03
3.23
1
35.0
1

047.0
1
=












+++
×
+−×=⇒
δ















++−=
∑
21
11
111
αλ
δ
α
λδ
i
i
K
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
Hệ số truyền nhiệt K
K = 0.202 W/m
2
.K
3.1.3 Kiểm tra đọng sương
Điều kiện để vách ngoài của kho lạnh không bị đọng sương:
Trong đó:
t
1
: nhiệt độ bên ngoài kho bảo quản lạnh đông (
o
C)
t
s

: nhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài (
o
C)
t
2
: nhiệt độ bên trong kho lạnh (
o
C)
α
1
: hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (W/m
2
.K)
0.95 : hệ số an toàn
=> K < k
s
Vậy: vách ngoài không đọng sương.
3.2 CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO NỀN
3.2.1 Kết cấu cách nhiệt của nền
Kết cấu nền kho lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ phòng lạnh, tải
trọng của hàng bảo quản, dung tích kho lạnh,…Yêu cầu của nền là phải có độ vững chắc
cần thiết, tuổi thọ cao, không thấm ẩm.
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 1 3
)./(95.0
2
21
1
1
KmW
tt

tt
k
s
s
−
−
××=
α
)./(65.3
53.37
323.37
3.2395.0
2
KmWk
s
=
−
−
××=⇒
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
Bảng 2: Kết cấu cách nhiệt của nền
Vật liệu Bề dày δ (m) Hệ số truyền nhiệt λ (W/m.K)
Bêtông đất 0.02 1.6
Bêtông tấm 0.10 1.0
Cách nhiệt (Stiropor) 0.20 0.047
Cách ẩm bitum 0.005 0.23
Vữa 0.01 0.88
Bêtông cốt thép 0.15 1.5
Cộng 0.485
3.2.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt

Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức:
Trong đó:
α
1
= 23.3 W/m
2
.K : hệ số cấp nhiệt của không khí
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 2).
λ
i
: hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng 2).
K = 0.35 W/m
2
.K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn.
=> chọn δ
2
= 0.2 m
=> Hệ số truyền nhiệt của nền K = 0.215 W/m
2
.K
Kiểm tra tương tự trên ==> không có đọng sương và đọng ẩm.
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 1 4
m12.0

9
1
5.1
15.0
88.1
01.0
23.0
005.0
1
1.0
6.1
02.0
3.23
1
35.0
1
047.0
2
=













++++++−×=⇒
δ














++−=
∑
21
22
111
αλα
λδ
i
i
d
K
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
3.3 CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO TRẦN

3.3.1 Kết cấu cách nhiệt của trần
Mái kho lạnh không được phép đọng nước và thấm nước.Mái có kết cấu như sau:
Bảng 3: Kết cấu cách nhiệt của trần kho lạnh
Vật liệu Bề dày δ(m) Hệ số truyền nhiệt λ (W/mK)
Bêtông cốt thép 0.07 1.5
Vữa 0.01 0.88
Bitum 0.005 0.23
Cách nhiệt (Stiropor) 0.15 0.047
Vữa trên lưới thép 0.04 0.88
Cộng 0.1957
3.3.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt
Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức:
Trong đó:
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 = 0.35 W/m

2
K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn.
=> chọn δ
3
= 0.2 m => Hệ số truyền nhiệt của trần K = 0.288 W/m
2
.K
Kiểm tra tương tự trên ==> Không có đọng sương đọng ẩm trên bề mặt kết cấu.
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT
Việc tính toán nhiệt tải kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường xâm
nhập vào kho lạnh. Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để
thải trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 1 5














++−=
∑
21

33
111
αλα
λδ
i
i
d
K
m12.0
9
1
88.0
04.0
23.0
005.0
88.0
01.0
5.1
07.0
3.23
1
35.0
1
047.0
3
=













+++++−×=⇒
δ
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
không khí bên ngoài.
Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt tải kho lạnh là để xác định năng suất
lạnh của máy lạnh cần lắp đặt.
Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định bằng biểu thức:
Q = Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
(W)
Trong đó:
Q
1
: dòng nhiệt thất thoát qua vách.
Q
2

: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra.
Q
3
: dòng nhiệt do vận hành kho.
Q
4
: dòng nhiệt do thong gió buồng lạnh.
4.1 TÍNH DÒNG NHIỆT TỔN THẤT
4.1.1 Tính nhiệt thất thoát qua vách
4.1.2 Tính dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra
 Dòng nhiệt do trái cây tỏa ra:
M: năng suất buồng bảo quạn lạnh đông (t/24h)
Q
21 :
Dòng nhiệt do tôm tỏa ra
h
1
,h
2
: enthapi của sản phẩm trước và sau khi xử lý lạnh :
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 1 6
Bao che K (w/m2k) F(m2) T (k) Q1 =KF T (w)
Tường ngoài 0.202 60 62.3 755.076
Tường ngoài 0.202 60 62.3 755.076
Tường ngoài 0.202 60 62.3 755.076
Tường ngoài 0.202 60 62.3 755.076
Nền 0.215 144 62.3 1928.808
Trần 0.288 144 62.3 2583.7056
Tổng Q
1

7532.8176 (w)
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
Theo bảng 4-2 p.81
Chọn nhiệt độ hàng nhập thẳng vào kho bảo quản lạnh đông là:
t
1
= 8
o
C ⇒h
1
= 302 kJ/kg
t
2
= 4
o
C ⇒h
2
= 286.7 kJ/kg
M = 8%E = 0.08120 = 9.6 ( t/24h)
Với: M: khối lượng hàng nhập vào bảo quản lạnh đông
E: dung tích phòng bảo quản lạnh đông
Vậy :

 Dòng nhiệt do trái cây hô hấp:
Q
22
= E (0.1q
n
+ 0.9q
hp

) ,W
=120 (0.140.7 + 0.914) = 1667 (W)
Với: E : dung tích kho lạnh
q
n
và q
hp
:dòng nhiệt tỏa ra khi có sản phẩm nhập vào kho lạnh, sau đó là
nhiệt độ bảo quản kho lanh . W/t (bảng 4-5)
 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/kgK)
t1, t2 : nhiệt độ bao bì trước và sau khi bảo quản lạnh đông
1000/(243600) : hệ số chuyển đổi t/24h ra kg/s
Ta có : Khối lượng bao bì gỗ : M
b
= 10%M = 10% 9.6 =0.96 (t/24h)
Nhiệt dung riêng của bao bì gỗ : C
b
= 2.5 (kJ/kgK)
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 1 7
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
Nhiệt độ bao bì trước khi bảo quản: t1= 8
o
C
Nhiệt độ bao bì sau khi bảo quản : t2 =4

o
C
Tổng nhiệt do sản phẩm tỏa ra là :
Q
2
= Q
21
+ Q
22
+ Q
23
= 1700 + 1667 + 111.11 = 3478.11 (W)
4.1.3 Dòng nhiệt do vận hành kho
 Dòng nhiệt do đèn chiếu sang:
Q
31
= AF ,W
A: định mức chiếu sáng trên một m
2
phòng, A = 1.2 W/m
2
F: Diện tích phòng lạnh, F= 144 m
2
Q
31
= 1.2144 = 172.8 W
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 1 8
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
 Dòng nhiệt do người tỏa ra:
Q

32
= 350n ,W
350: nhiệt lượng do người tỏa ra khi làm việc nặng
n: số người làm việc trong phòng, chọn n=3
Q
32
= 3503 = 1050 W
 Dòng nhiêt do động cơ điện:
Q
33
= 1000N ,W
N: công suất động cơ điện , N = 2
Q
33
= 10002= 2000 W
 Dòng nhiệt khi mở cửa:
Q
34
= BF ,W
B: dòng nhiệt do tổn thất kho lạnh mở cửa cho 1 m
2
phòng lạnh, B= 15 (tra bảng 4-
4)
F: diện tích phòng lạnh, F = 144 m
2
Q
34
= 15144 = 2160 W
Vậy dòng nhiệt vận hành:
Q

3
= 172.8 + 1050 + 2000 + 2160 =5382.8 (W)
4.1.4 Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh
Tra đồ thị h-x ta có : h
1
=105 kj/kg
h
2
=13 kj/kg
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 1 9
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
Khối lượng riêng của không khí trong buồng p
k
=1.28m
3
/kg
Bội số tuần hoàn không khí a=3
 Dòng nhiệt tổn thất do không khí nóng đưa vào:
Q
4
= M
k
(h
1
-h
2
)1000 = 6.410
-3
(105-13)1000 = 588.8 (W)
Dòng nhiệt tổn thất cho toàn bộ kho

Q = Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4

= 7532.82 + 3478.11 + 5382.80 + 588.80 = 16982.53 W
4.2 XÁC ĐỊNH TẢI NHIỆT CHO THIẾT BỊ VÀ MÁY NÉN
Tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần có giá trị cao nhất :
Q
MN
= Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
W (4-15) (NĐL)
⇒ Q
MN
=7532.82 + 3478.11 + 5382.80 + 588.80 = 16982.53 (W)
Năng suất lạnh của máy nén được xác định theo biểu thức:
Q

0
=

(4-17)
(NĐL)
∑Q - Tổng nhiệt tải của máy nén
b - Là hệ số thời gian làm việc, chọn b= 0.9
k - Là hệ số tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh, lấy k=1.12
(dùng phương pháp nội suy trong tài liệu hdtk NĐL)
⇒
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH, TÍNH CHỌN MÁY NÉN
5.1 CHỌN CÁC THÔNG SỐ CỦA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 2 0
b
Qk
∑
×
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng 4 nhiệt độ sau.
+ Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t
0
.
+ Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh t
k
.
+ Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu t
ql
.
+ Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt ) t
qn

.
5.1.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh
Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ của kho lạnh. Có thể lấy như sau:
t
0
= t
b
- ∆t
0
,
0
C [ 1, 204 ]
Trong đó:
t
b
- là nhiệt độ kho lạnh.
t
b
= 4
0
C;
∆t
0
- là hiệu nhiệt độ yêu cầu.
Kho lạnh lựa chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp, độ ẩm của không khí trong kho
cao, hiệu nhiệt độ yêu cầu là 8 ÷ 13
0
C nên chọn ∆t
0
= 13

0
C [ 1, 204 ]
Vậy t
0
= 4 - 13 = -9
0
C.
5.1.2 Nhiệt độ ngưng tụ
Nhiệt độ ngưng tụ của hơi môi chất lạnh phụ thuộc vào môi trường làm mát và
nhiệt độ của chất tải nhiệt chạy qua thiết bị ngưng tụ.
Thiết bị ngưng tụ của hệ thống lạnh có tác nhân làm mát là nước lấy từ nguồn
nước ngầm qua hệ thống xử lý được tuần hoàn khép kín qua tháp giải nhiệt.
Nhiệt độ ngưng tụ được xác định theo biểu thức:
t
k
= t
w2
+ ∆t
k
,
0
C [ 1, 205 ]
Trong đó:
t
w2
- là nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng,
0
C;
∆t
k

- là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu,
0
C.
Chọn nhiệt độ ngưng tụ thực ra là một bài toán tối ưu về kinh tế và kỹ thuật, để đạt
giá thành một đơn vị lạnh là nhỏ nhất, nếu hiệu nhiệt độ ngưng tụ nhỏ, nhiệt độ ngưng tụ
thấp, năng suất lạnh tăng nhưng phải tăng chi phí cho điện năng chạy bơm nước giải
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 21
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
nhiệt
∆t
k
= ( 3 ÷ 5 )
0
C có nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra từ 3 ÷ 5
0
C. [ 1, 205 ]
Chọn ∆t
k
=5
0
C.
- Nhiệt độ nước đầu vào, đầu ra chênh lệch nhau( 2 ÷ 6)
0
C phụ thuộc vào kiểu thiết bị
ngưng tụ.
t
w2
= t
w1
+ (2÷ 6)

0
C.
Với t
w1
là nhiệt độ nước vào bình ngưng.
Thiết bị ngưng tụ trong cụm máy là thiết bị ngưng tụ ống chùm vỏ bọc nằm ngang nên
chọn ∆t
w
= 5
0
C. [ 1, 205 ]
- Nhiệt độ nước vào bình ngưng phụ thuộc vào điều kiện môi trường.
t
w1
= t
ư
+( 3÷ 5)
0
C. [ 1, 205 ]
Với t
ư
: là nhiệt độ bầu ướt, với t= 37,3
0
C => t
ư
=33
0
C
Vậy ta có t
w1

= 37
o
C.
t
w2
=37+ 5 = 42
o
C.
t
k
= 42 +5= 47
o
C.
5.1.3 Nhiệt độ hơi hút (th)
- Nhiệt độ quá nhiệt là nhiệt độ của hơi môi chất trước khi vào máy nén. Nhiệt độ
hơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất.
- Mục đích của việc quá nhiệt hơi hút là để bảo vệ máy nén tránh không hút phải
lỏng. Tuỳ từng loại môi chất và máy nén mà có nhiệt độ quá nhiệt khác nhau.
- Đối với máy lạnh frêon, do nhiệt độ cuối tầm nén thấp nên độ quá nhiệt hơi hút
có thể chọn cao. Trong máy nén frêon, độ quá nhiệt hơi hút đạt được trong thiết bị hồi
nhiệt.
Với môi chất frêon độ quá nhiệt khoảng (10 ÷15)
0
C. [ 1, 208]
Chọn ∆t
h
= 15
0
C. =>Nên t
qn

= t
o
+ ∆t
qn
= -9 + 15 = 6
o
C.
5.1.4 Nhiệt độ quá lạnh (tql)
- Là nhiệt độ của môi chất lỏng trước khi vào van tiết lưu. Nhiệt độ quá lạnh càng
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 22
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
thấp thì năng suất lạnh càng cao.
t
ql
= t
w1
+(3-5
o
C)= 37+(3-5
o
C)= 40-42
o
C
Chọn t
ql
=40
0
C
- Do sự quá lạnh lỏng được thực hiện trong thiết bị hồi nhiệt, nên nhiệt thải ra của
môi chất lỏng cũng là nhiệt lượng mà hơi môi chất sau khi bay hơi nhận vào.Ta có

phương trình sau:
h
1
- h
1’
= h
3’
– h
3
Trong đó h
1,
h
1’
, h
3’
, h
3
là entalpi tại các điểm nút trên đồ thị lgp – I.
Tra đồ thị lgp-i của môi chất R22 ta được:
t
o
= -9
o
C ⇒ h
1’
= 401,57 kJ/kg
t
qn
= 6
o

C ⇒ h
1
= 406,454 kJ/kg
Với nhiệt độ ngưng tụ là 35
o
C , tra đồ thị lgp – i của môi chất R22 ta được :
h
3’
= 258,15 kJ/kg.
Từ phương trình : h
1
- h
1’
= h
3’
– h
3
=> h
3
= h
3’
– h
1
+ h
1’
= 258,15 – 406,454 + 401,57 = 253,266 KJ/Kg
Thông số
Điểm nút
Nhiệt độ
o

C
Áp suất
bar
Entapi
kJ/kg
Thể tích riêng
m
3
/kg
1
1’
2
2’
3’
3
4
6
-9
90
47
47
40
-9
6,022
3,6767
44,374
18,034
18,034
18,034
6,022

406,454
401,57
433,17
415,93
258,15
253,266
253,266
0,42
5.2 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH
5.2.1 Năng suất lạnh riêng khối lượng
Là năng suất lạnh của 1 kg môi chất lạnh lỏng ở áp suất cao và nhiệt độ cao tạo ra,
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 2 3
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
sau khi qua van tiết lưu và bay hơi hết trong thiết bị bay hơi, thành hơi bão hoà khô ở
nhiệt độ bay hơi và áp suất bay hơi.
Ta có: q
0
= h'
1
– h
4
kJ/kg.
Trong đó :
h'
1
- là Entapi của hơi (bão hoà ) sau khi ra khỏi dàn lạnh.
h
4
- là Entapi của môi chất sau khi qua van tiết lưu.
Nên q

0
= 401.57- 253.266 = 148.304 kJ/kg.
5.2.2 Lưu lượng môi chất qua máy nén
Ta có: kg/s.
[ 1, 211 ]
5.2.3 Năng suất thể tích thực tế của máy nén [ 1, 214 ]
Ta có : V
tt
= G v
1
= 0.14 0.42 =0.0588 m
3
/s
5.2.4 Hệ số cấp của máy nén
Chế độ làm lạnh của hệ thống lạnh:
t
o
= -9
0
C ⇒ p
o
= 3.6767Pa.
t
k
= 47
0
C ⇒ p
k
= 18.034Pa.
Ta có π = => π<9 nên ta

chọn máy nén 1 cấp.
Môi chất Freon R22,máy nén hiện đại.
Tra đồ thị hình 7.4 [1, 215] => λ = 0.72
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 2 4
14.0
304.148
133.21
0
0
===
q
Q
G
9.4
6767.3
034.18
==
o
k
p
p
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn
Xây dựng chu trình trên đồ thì Logp-h
Hình 5.2: chu trình 1 cấp 1 tiết lưu làm mát trung gian một phần có hồi nhiệt
NHA- Máy nén hạ áp, MTG- Thiết bị làm mát trung gian, NCA- Máy nén cao áp
HN- Hồi nhiệt, NT- Thiết bị ngưng tụ, TL- Thiết bị tiết lưu, BH- Thiết bị bay hơi
Các quá trình trên đồ thị:
1-2 : Nén đoạn nhiệt ở máy nén hạ áp s
2
=s

1
2-3 : Làm mát đẳng áp p=p
tg
=const ở thiết bị trung gian
3-4 : Nén đoạn nhiệt ở máy nén cao áp s
4
=s
3
4-5’ : Ngưng tụ đẳng áp p=p
k
=const trong thiết bị ngưng tụ, môi chất nhả nhiệt lượng
q
k
cho mô trường giải nhiệt
5’-5: Quá trình quá lạnh đẳng áp p=p
k
=const trong thiết bị hồi nhiệt
5-6: Tiết lưu từ áp suất p
k
,h
5
=h
6
6-1’:Bay hơi đẳng áp, đẳng nhiệt trong thiết bị bay hơi
1’-1: Quá trình quá nhiệt đẳng áp p=p
0
=const ở thiết bị hồi nhiệt
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 25