Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản rau quả năng suất 100 tấn

Lời nói đầu

Rau quả 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 rau quả rất dễ bị hư hỏng khi tiến hành thu hoạch theo thời vụ .
Mặt khác việc thu hoạch theo thời vụ làm xuất hiện nguy cơ thiếu nguyên liệu cho nhà
máy chế biến rau quả vào những lúc trái vụ . Do đó vấn đề đặt ra là làm sao bảo quản
sản phẩm rau quả được lâu dài . Phương pháp hiệu quả nhất hiện nay là bảo quản rau
quả trong phòng lạnh . Theo phương pháp này , rau quả 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 rau quả năng suất 100 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 cũng như từ các bạn để đề tài được hoàn
thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn quý thầy cô, đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Lục
đã tận tình hướng dẫn để em hoàn thành đồ án này.

I. TỔNG QUAN
I.1. PHÂN LOẠI KHO LẠNH :
I.1.1. Kho lạnh chế biến ( xí nghiệp chế biến lạnh )
Là một bộ phận của các cơ sở chế biến thực phẩm như thịt, cá, sữa, rau, quả…
Các sản phẩm là thực phẩm lạnh, lạnh đông, đồ hộp … để chuyển đến các kho
lạnh phân phối , kho lạnh trung chuyển hoặc kho lạnh thương nghiệp . Đặc


I.1.2.
-

I.1.3.

I.1.4.

I.1.5.

I.1.6.

điểm là năng suất lạnh của các thiết bị lớn . Chúng là mắt xích đầu tiên của dây
chuyền lạnh.
Kho lạnh phân phối.
Thường dùng cho các thành phố và các trung tâm công nghiệp để bảo quản
các sản phẩm thực phẩm trong một mùa thu hoạch, phân phối điều hòa cho cả
năm.
Phần lớn các sản phẩm được gia lạnh hoặc kết đông ở xí nghiệp chế biến nơi
khác đưa đến đây để bảo quản . Một phần nhỏ có thể được gia lạnh và kết đông
tại kho lạnh từ 3 đến 6 tháng. Dung tích của kho rất lớn , từ 10 đến 15 ngàn
tấn , đặc biệt 30 ÷ 35000 tấn .
Kho lạnh chuyên dùng để bảo quản một loại mặt hàng và kho lạnh vạn năng
để bảo quản nhiều loại mặt hàng : thịt, sữa, cá, rau quả …
Nếu kho lạnh có các phân xưởng kem, nước đá, phân xưởng chế biến đóng
gói, gia lạnh và kết đông thì gọi là xí nghiệp liên hiệp lạnh .
Kho lạnh trung chuyển.
Thường được đặt ở các hải cảng, những điểm nút đường sắt, bộ … dùng để bảo
quản ngắn hạn những sản phẩm tại những nơi trung chuyển. Kho lạnh trung
chuyển có thể kết hợp làm một với kho lạnh phân phối và kho lạnh thương
nghiệp.
Kho lạnh thương nghiệp.
Dùng để bảo quản ngắn hạn thực phẩm sắp đưa ra thị trường tiêu thụ. Nguồn
hàng chủ yếu của kho lạnh này là từ kho lạnh phân phối. Kho lạnh thương
nghiệp được chia làm hai loại theo dung tích: kho lạnh thương nghiệp lớn có
dung tích từ 10 đến 150 tấn dùng cho các trung tâm công nghiệp, thị xã…Kho
lạnh nhỏ có dung tích đến 10 tấn dùng cho các cửa hàng, quầy hàng thương

nghiệp, khách sạn … thời gian bảo quản trong vòng 20 ngày. Kiểu này bao
gồm cả các loại tủ lạnh, tủ kính lạnh thương nghiệp.
Kho lạnh vận tải.
Thực tế là các ô tô lạnh, tàu hoả, tàu thủy hoặc máy bay lạnh dùng để vận tải
các sản phẩm bảo quản lạnh. Các khoang lạnh có thể chiếm toàn bộ hoặc một
phần khoang hàng của phương tiện vận tải.
Kho lạnh sinh hoạt.
Thực chất là các loại tủ lạnh, tủ đông các cỡ khác nhau sử dụng trong gia đình.
Chúng được coi là mắt xích cuối cùng của dây chuyền lạnh, dùng để bảo quản
các thực phẩm tiêu dùng trong gia đình hoặc tập thể, để làm đá lập phương, đá
thỏi thực phẩm. Dung tích từ 50 lít đến một vài mét khối.

I.2. PHÂN LOẠI BUỒNG LẠNH :
Kho lạnh chuyên dùng chỉ có một buồng với một chế độ nhiệt duy nhất. Nhưng một
kho lạnh thường gồm nhiều buồng lạnh với những chế độ nhiệt khác nhau để bảo quản các
loại sản phẩm khác nhau. Ngay trong tủ lạnh gia đình cũng chia làm 3 ngăn với 3 chế độ
bảo quản: lạnh đông trong ngăn đá, bảo quản lạnh ở phần giữa và bảo quản mát cho rau
quả ở ngăn dưới cùng. Dưới đây là đặc tính và phân loại của các buồng lạnh đó.
I.2.1. Buồng bảo quản lạnh 00C.
Buồng bảo quản lạnh thường có nhiệt độ -1.5 ÷ 00C với độ ẩm tương đối 90 ÷95%.
Các sản phẩm bảo quản như thịt, cá có thể được xếp trong các bao bì khác nhau đặt
lên giá trong buồng lạnh . Buồng lạnh được trang bị các dàn lạnh không khí kiểu gắn
tường, treo trên trần đối lưu không khí tự nhiên hoặc dùng dàn quạt.
I.2.2. Buồng bảo quản đông -18..-20oC


- Buồng bảo quản lạnh đông dùng để bảo quản các sản phẩm thịt, cá, rau, quả…đã
được kết đông ở máy kết đông hoặc buồng kết đông. Nhiệt độ buồng thường là
-180C . Khi có yêu cầu đặc biệt , nhiệt độ bảo quản được đưa xuống đến -23oC .
- Buồng bảo quản đông thường dùng dàn quạt làm lạnh không khí nhưng có thể

dùng các dàn tường hoặc dàn trần không khí đối lưu tự nhiên .
I.2.3. Buồng bảo quản đa năng -12oC
- Buồng bảo quản đa năng thường được thiết kế ở -120C nhưng khi cần bảo quản
lạnh có thể đưa lên nhiệt độ bảo quản 00C hoặc khi cần bảo quản đông có thể đưa
xuống nhiệt độ bảo quản -18oC tuỳ theo yêu cầu công nghệ.
- Khi cần có thể dùng buồng đa năng để gia lạnh sản phẩm.
- Buồng đa năng thường được trang bị dàn quạt nhưng cũng có thể được trang bị
dàn tường hoặc dàn trần đối lưu không khí tự nhiên .
I.2.4. Buồng gia lạnh 0oC.
- Buồng gia lạnh dùng để làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ
bảo quản lạnh hoặc để gia lạnh sơ bộ cho những sản phẩm lạnh đông trong phương
pháp kết đông hai pha.
- Tuỳ theo qui trình công nghệ gia lạnh, nhiệt độ buồng có thể hạ xuống -50C và
nâng lên vài độ trên nhiệt độ đóng băng của các sản phẩm được gia lạnh.
- Buồng gia lạnh thường được trang bị dàn quạt để tăng tốc độ gia lạnh cho sản
phẩm.
I.2.5. Buồng kết đông -350C
- Buồng kết đông dùng để kết đông sản phẩm. Kết đông một pha, nhiệt độ sản phẩm
vào là 370C. Kết đông hai pha, nhiệt độ sản phẩm vào buồng kết đông là 40C vì sản
phẩm đã được gia lạnh sơ bộ . Sản phẩm ra có nhiệt độ tâm thịt đạt
-40C và nhiệt độ bề mặt tùy theo bề dày tấm thịt có thể đạt -18 ÷ -120C. Sản phẩm
dần đạt nhiệt độ bảo quản trong buồng bảo quản đông.
- Kết đông một pha có nhiều ưu điểm hơn do đó ngày nay thường người ta thiết kế
buồng kết đông một pha cho kho lạnh để đảm bảo chất lượng thịt, giảm tiêu hao do
khô ngót sản phẩm.
- Buồng kết đông một pha có nhiệt độ không khí đạt -350C. Tốc độ chuyển động
không khí 1÷2m/s. Có khi đạt 3 ÷ 5m/s. Thịt đặt trên giá hoặc treo trên xe đẩy và
được kết đông theo mẻ.
- Ngoài buồng kết đông, ngày nay người ta sử dụng nhiều loại thiết bị kết đông khác
nhau có tốc độ kết đông nhanh và cực nhanh để đảm bảo chất lượng cao nhất của

các mặt hàng xuất khẩu như tôm và thuỷ sản đông lạnh , thịt nạc, thịt thăn , gia
cầm đông lạnh …
- Các thiết bị kết đông đó là: máy kết đông tiếp xúc, máy kết đông băng chuyền,
máy kết đông kiểu tấm, máy kết đông tầng sôi, máy kết đông nhúng chìm trực tiếp
trong freon lỏng sôi…
I.2.6. Buồng chất tải và tháo tải 00C.
- Buồng chất tải và tháo tải có nhiệt độ không khí khoảng 00C phục vụ cho buồng
kết đông và buồng gia lạnh . Trong buồng chất tải, thịt được treo vào các móc treo
của xe kết đông hoặc được xếp vào các giá của xe để chuẩn bị đưa vào buồng kết
đông. Buồng tháo tải được dùng để tháo các sản phẩm đã kết đông chuyển qua các
buồng bảo quản đông.
- Nhiệt độ không khí buồng chất tải có thể điều chỉnh xuống được -50C để gia lạnh
sản phẩm khi cần thiết
I.2.7. Buồng bảo quản đá -40C.


Buồng bảo quản nước đá có nhiệt độ không khí -40C đi kèm bể đá khối. Dung tích
buồng tuỳ theo yêu cầu trữ đá, thường có thể trữ được từ 2 đến 5 lần năng suất
ngày đêm của bể đá.
- Buồng bảo quản nước đá thường được trang bị dàn lạnh treo trần, đối lưu không
khí tự nhiên.
I.2.8. Buồng chế biến lạnh +150C.
- Buồng chế biến lạnh trong các xí nghiệp chế biến thực phẩm có công nhân làm
việc ngày liên tục bên trong. Nhiệt độ tùy theo yêu cầu công nghệ chế biến nhưng
thường là từ 10 ÷ 180C.
-

II. TÍNH TOÁN :
II.1. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BUỒNG LẠNH
II.1.1. Thể tích kho lạnh

E = V. gv

E : dung tích kho lạnh (t)
V : thể tích kho lạnh (m3)
gv : tiêu chuẩn chất tải (t/m3).
Chọn :
• Sản phẩm là khoai tây sắp xếp trên giá có : gv =0.31 t/m3
• Dung tích sản phẩm : E sp = 100 tấn .
• Dung tích bao bì :
E bb = 10% Esp = 10 tấn
⇒ Dung tích thật sự của kho lạnh : E
= Esp + Ebb = 100 + 10 = 110 ( tấn)
⇒ Thể tích của kho lạnh :
V
= E/gv = 110 : 0.31 = 354.8 (m3 )
II.1.2. Diện tích kho lạnh :
• Chọn chiều cao xếp hàng là : h = 2.5 m
⇒ Diện tích chất tải :
V 354.8
=
= 141.92 m2
F=
h
2.5
• Chọn hệ số sử dụng diện tích theo buồng
• Diện tích buồng lạnh cần xây dựng :
F1 =

•
•

•
•

β = 0.76
F

=

( theo bảng 2.4 p30 [1] ) .

141.92
= 186.74 ( m2 )
0.76

βF
Chọn kho lạnh 1 tầng , chiều cao kho đến xà ngang là 4 m , mạng lưới cột là 6 × 12
Diện tích buồng lạnh quy chuẩn : 18 × 12 = 216 ( m2 )
216
Dung tích thực của kho lạnh : Ethực = 110 ×
= 127.2 ( tấn )
186.74
Kích thước kho lạnh : 12m × 18m × 4m

II.2.CẤU TRÚC XÂY DỰNG VÀ CÁCH NHIỆT KHO LẠNH.
II.2.1. Cấu trúc cơ bản và cách nhiệt cơ bản :
Trong kho lạnh luôn duy trì ở nhiệt độ thấp và độ ẩm tương đối cao so với môi trường
bên ngoài . Do sự chênh lệch nhiệt độ và độ ẩm đó luôn có một dòng nhiệt và một
dòng ẩm xâm nhập từ môi trường ngoài vào buồng lạnh. Dòng nhiệt gây tổn thất đến
năng suất lạnh. Dòng ẩm có tác động xấu đến vật liệu xây dựng và cách nhiệt. Điều đó
làm giảm tuổi thọ vật liệu và cấu trúc xây dựng, làm hỏng cách nhiệt và làm mất khả

năng cách nhiệt. Vì vậy cấu trúc xây dựng và cách nhiệt kho lạnh phải đảm bảo được
các yêu cầu sau:
Đảm bảo tuổi thọ dự kiến của kho.
Chịu được tải trọng của bản thân và của hàng bảo quản .
Chống được ẩm thâm nhập từ bên ngoài vào và bề mặt bên ngoài
tường không được đọng sương.
Đảm bảo cách nhiệt tốt giảm chi phí đầu tư cho máy lạnh và vận
hành.
Chống được cháy nổ và đảm bảo an toàn.
Thuận tiện cho việc bốc dỡ và sắp xếp bằng cơ giới.
Có tính kinh tế.
II.2.1.1. Móng và cột.
Móng phải chịu được tải trọng của toàn bộ kết cấu xây dựng và hàng hoá bảo
quản. Do đó móng phải kiên cố, vững chắc và lâu bền . Khi đổ móng người ta phải
chừa trước những lỗ để lắp cột chịu lực.Trong kho lạnh 1 tầng sử dụng cột có tiết
diện vuông 400 × 400 theo xêri 1420 – 4 .
II.2.1.2. Tường bao và tường ngăn.
Sử dụng loại tường bao và tường ngăn cổ điển .
Tường gạch chịu lực có hai lớp vữa trát hai phía . Cách nhiệt ở phía trong phòng
lạnh . Trước khi dán cách nhiệt phải phủ 1 lớp bitum dày 2.5 ÷ 3 mm để cách ẩm
sau đó dán cách nhiệt lên . Cách nhiệt có thể dán thành hai lớp so le để tránh cầu
nhiệt . Cách nhiệt được cố định vào tường nhờ đinh móc bằng thép , nẹp gỗ và
đinh gỗ . Bên ngoài lớp cách nhiệt người ta chăng lưới thép và trát 1 lớp vữa xi
măng bằng phẳng .
II.2.1.3. Mái
Các kho lạnh có các tấm mái tiêu chuẩn đi kèm với cột, rầm, xà tiêu chuẩn. Mái
kho lạnh không được đọng nước, phải không bị thấm nước . Kho lạnh có chiều
rộng lớn nên làm mái dốc về hai phía và có độ nghiêng 2% . Chống thấm nước

bằng bitum và giấy dầu . Chống bức xạ mặt trời bằng cách phủ lên trên một lớp sỏi
trắng có kích thước 5 ÷ 15 mm .
II.2.1.4. Nền
Kết cấu của nền phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
Nhiệt độ phòng lạnh.
Tải trọng của kho bảo quản.
Dung tích kho lạnh.
Yêu cầu của nền là phải có độ vững chắc cần thiết, tuổi thọ cao, vệ sinh sạch sẽ,
không thấm ẩm . Theo tiêu chuẩn của Nga nền của kho lạnh có nhiệt độ dương
không cần cách nhiệt
II.2.1.5. Cửa và màn khí.
- Cửa là một tấm cách nhiệt, có bản lề tự động, chung quanh có đệm kín bằng
cao su hình nhiều ngăn, có bố trí nam châm mạnh để hút chặt cửa đảm bảo độ
kín giảm tổn thất nhiệt.
- Phía trên cửa có bố trí thiết bị tạo màn khí giảm tổn thất nhiệt. Khi mở cửa,
động cơ quạt tự động hoạt động, tạo ra một màn khí thổi từ trên xuống dưới
ngăn cản đối lưu không khí nóng bên ngoài với không khí lạnh trong buồng
nhằm làm giảm tổn thất nhiệt.
II.2.2.

Tính toán cách nhiệt buồng lạnh .


II.2.2.1. Vật liệu cách nhiệt.
Cách nhiệt lạnh có nhiệm vụ hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ môi trường ngoài có
nhiệt độ cao vào buồng lạnh có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che. Chất lượng của
vách cách nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của vật liệu cách nhiệt theo các
yêu cầu sau :
- Hệ số dẫn nhiệt nho.û
- Khối lượng riêng nhỏ.

- Độ thấm hơi nước nhỏ.
- Độ bền cơ học và độ dẻo cao.
- Bền ở nhiệt độ thấp và không ăn mòn các vật liệu xây dựng tiếp xúc
- Không cháy hoặc không dể cháy.
- Không bắt mùi và không có mùi lạ.
- Không gây nấm mốc và phát sinh vi khuẩn, không bị chuột, sâu bọ đục phá.
- Không độc hại đối với con người.
- Không độc hại đối với sản phẩm bảo quản, làm biến chất và làm giảm chất
lượng sản phẩm.
- Vận chuyển, lắp ráp, sửa chữa, gia công dễ dàng.
- Rẻ tiền và dễ kiếm.
- Không đòi hỏi bảo dưỡng đặc biệt.
II.2.2.2. Xác định chiều dày cách nhiệt.
• Chọn chế độ bảo quản : t = 4oC
• Chọn vật liệu cách nhiệt là polystirol ( stirôpo )
 Khối lượng riêng : ρ = 25 ÷ 40 kg/m3 ( bảng 3.1 P61 [1] )
λ cn = 0.047 W/m.K ( bảng 3.1 P61 [1] )
 Hệ số dẫn nhiệt :
 Hệ số truyền nhiệt vách ngoài khi nhiệt độ buồng lạnh t = 4oC :
k
= 0.407 W/m2.K ( bảng 3.3 P63 [1] )
 Hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng ) :
Tường bao và mái α ng = 26.75 W/m2.K ( bảng 3.7 P65 [1] )
 Hệ số tỏa nhiệt của bề mặt trong của buồng đối lưu tự nhiên :
α tr = 9.3 W/m2.K ( bảng 3.7 P65 [1] )
II.2.2.2.1. Tường bao
Hệ số dẫn nhiệt , dẫn ẩm của vật liệu xây dựng và vật liệu cách nhiệt :
Vật liệu
Vữa xi măng
Gạch đỏ

Cách ẩm
Polystirol

di ( m )
0.02
0.2
0.004

λi ( W/m.K )
0.88
0.82
0.3
0.047

µ ( g/mhMPa )
90
105
0.86
7.5

II.2.2.2.1.1. Tính chiều dày cách nhiệt.
• Chiều dày lớp cách nhiệt:
d
1
1
1
−( + ∑ i + )]
dcn = λ cn [
k α1
λi α 2

1
1
0.02 0.2 0.004 1
−(
+ 3×
+
+
+
)]
= 0.047 × [
0.407 26.75
0.88 0.82
0.3
9.3


= 0.0934 ( m ) .
• Chọn chiều dày cách nhiệt là 100 mm gồm 2 lớp dày 50mm
• Hệ số truyền nhiệt thực tế :
1

1
d
d
1
1
0.02 0.2 0.004 0.100 1 = 0.3849 (W/m2K)
k= +
= 1
∑ i + cn +

+ 3×
+
+
+
+
α1
λ i λ cn α 2 26.75
0.88 0.82
0.3
0.047 9.3
II.2.2.2.1.2.

Kiểm tra đọng sương

• Theo bảng 1.1 P8 [1]
- Nhiệt độ và độ ẩm trung bình tháng nóng nhất tại Bảo Lộc là
 tf1 = 37.30 C ; f= 74 %
- Tra giản đồ không khí ẩm :
 Nhiệt độ bầu ướt :
ts = 32.8 0 C
 Nhiệt độ đọng sương ts = 31.7 0 C.
-

Nhiệt độ của buồng lạnh tf2 = 4 0 C.
k s = 0.95 × α1 ×

tf 1 − ts
tf 1 − tf 2

k s = 0.95 × 26.75 ×

( 37.3- 31.7)
= 4.2736 ( W/m2.K )
( 37.3- 4 )

k s = 4.2736 ( W/m2.K ) > k = 0. 3849
⇒ Vách ngoài không bị đọng sương.
II.2.2.2.1.3.

Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt.

• Mật độ dòng nhiệt qua cơ cấu cách nhiệt :
q = k × ∆ t= 0.3849 × ( 37.3 - 4 ) = 12.8172 W/m2.
• Xác định nhiệt độ bề mặt tại các lớp vách :
q = α1 × ( tf 1 – t1 )
q
12.8172
⇒ t1 = t f1 –
= 37.3 –
= 36.82
α1
26.75
1
q
di
⇒ t2 = t f 1 –
– ∑q×
= 36.53
α1 i =1 λi
2

q
di
⇒ t3 = t f 1 –
– ∑q×
= 33.40
α1 i =1 λi
3
q
di
⇒ t4 = t f 1 –
– ∑q×
= 33.11
α1 i =1 λi
4
q
di
⇒ t5 = t f 1 –
– ∑q×
= 32.94
α1 i =1 λi
5
q
di
⇒
t6 = t f 1 –
– ∑q×
= 5.67
α1 i =1 λi

6
q
di
– ∑q×
α1 i =1 λi
q = α 2 × ( t7 – tf 2 )
q
12.8172
⇒ tf2 = t7 –
= 5.38 –
α2
26.75
• Tính phân áp suất thực của hơi nước
 Dòng hơi thẩm thấu qua kết cấu bao che :
P − Ph 2
ω = h1
H

⇒

t7 = t f 1 –

Ph1 = Px” (t = 37. 3oC) × ϕ = 6379 × 74 %
Ph2 = Px” (t = 4 oC ) × ϕ = 812.9 × 95%

=
=

= 5.38

= 4.00

4720.5 Pa
731.61 Pa

H : trở kháng thấm hơi qua kết cấu bao che :
di
0.02 0.2 0.1 0.004
+
+
H = ∑
= 3
+
= 0.0206 m2.h.MPa/g
µi
90 105 7.5 0.86
4720.5 − 731.61 −6
P − Ph 2
ω = h1
10
=
= 0.1936 g/m2h;
0.0206
H
 Phân áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt vách
d1
0.02 −6
10 = 4677.5
Px2=Ph1- ω
= 4720.5 - 0.1936

µ1
90
2
d
ω i
∑
P = P i =1 µ i
= 4308.6
x3

h1-

3

di

∑ω µ

Px4= Ph1- i =1
4

= 4265.6

di

∑ω µ

Px5= Ph1- i =1

i

i

d
ω i
∑
Px6= Ph1- i =1 µ i
6
d
ω i
∑
P = P i =1 µ i

= 3365

5

• Ta có bảng sau:
Vách
Nhiệt độ 0C
Áp suất
Phmax , Pa
Áp suất thực
Px , Pa

x7

1
36.82

h1-

2
36.53

6213.8 6117.1
4720.5

= 783.2
= 740.15

3
33.40

4
33.11

5
32.94

5144.7 5060.8 5012.5

4677.5 4308.6

4265.6

3365

⇒ Ta có Phmax > Px vậy vách không bị đọng ẩm.

6
5.67

7
5.38

913.9

895.7

783.2

740.15


II.2.2.2.2. Trần
d
1
1
1
− ( + ∑ i + ))
k α1
λi α 2
Tra bảng dùng lớp cách nhiệt đất sét , sỏi :
+ λcn = 0,17 w/mK ( bảng 3.1 P61 [1] );
+ K : hệ số truyền nhiệt vách ngoài
K = 0,435 W/m2K ( bảng 3.3 p 63 ,[1])
+ α1 hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài tới trường cách nhiệt
α1 = 26.75 W/m2K
+ α2 hệ số tỏa nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh

α2 = 9.3 W/m2K
+ δi : chiều dày các lớp xây dựng thứ i (m)
+ λøi : hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu xây dựng thứ i w/m2K
dcn= lcn(

Vật liệu
Lớp phủ ( vlxd và bitum )
Lớp bêtông giằng có cốt
Lớp cách nhiệt điền đầy
Tấm cách nhiệt xốp stiropo
Bêtông cốt thép chịu lực
Lớp vữa dày

di ( m )
0.013
0.040
0.050
0.20
0.01

λ i ( W/mK )
0.3
1.4
0.2
0.047
1.5
0.88

⇒ Chiều dày cách nhiệt của trần:
di

1
1
1
dcn= lcn ( − ( + ∑ + ))
k α1
λi α 2
1
1
0.013 0.04 0.05 0.2 0.01 1
−(
+
+
+
+
+
+
))
= 0,17 (
0.407 26.75
0.3
1.4 0.047 1.5 0.88 9.3
= 0.168 (m)
Chọn dcn =0.2 (m).
Hệ số truyền nhiệt thực tế:
1
K = 1 + d i + d cn + 1
∑λ λ α
α1
i
cn

2
1
1
0.013 0.04 0.05 0.2 0.01 0.2
1
=
+
+
+
+
+
+
+
26.75
0.3
1.4 0.047 1.5 0.88 0.17 9.3
K = 0.3848 W/m2K
II.2.2.3.nền
(hình 3_5.c)


_ Nền nhẵn bằng các tấm bê tông kỹ thuật δ1 = 40 mm
; λ1 =1.4
w/mK
_Lớp bê tông tăng cứng :
δ2 =100 mm ; λ2=1.4 w/mK
_Lớp bê tông giằng :
δ3 =40 mm ; λ3=1.4 w/mK
_Lớp cách nhiệt bằng đất sét xốp , sỏi: δ4 =?
; λ4=0.2 w/mK

_Lớp cách ẩm :
δ5 =100 mm ; λ5=0.3 w/mK
_Lớp bê tông đệm :
_Lớp làm kín bằng đá dăm :
di
1
1
1
dcn= lcn( − ( + ∑ + )) .
k α1
λi α 2
Trong đó
k = 0.435 w /m2K
α1 =23.3 w /m2K
α2 = 9 w /m2K
1
1
0.012 0.04 0.05 0.22 1
−(
+
+
+
+
+ ))
dcn = 0,2(
0.435 23.3
0.3
1.4 0.047 1.5 9
=0.337 (m)
Chọn δ4 =0.4 (m).

Hệ số truyền nhiệt thực tế:
1
1
d
d
1
1
0.04 0.1 0.1 0.4 1
K=
= 1
+ ∑ i + cn +
+ 2*
+
+
+
+
α1
λi λcn α 2
23.3
1.4 1.4 0.3 0.2 9
K= 0.3823 w/m2k

CHƯƠNG III. TÍNH NHIỆT KHO LẠNH
Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh ϕ được xác định bằng biểu thức :
Q = Q1 + Q2 +Q3 +Q4 +Q5 (w)
Q1 : dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh .
Q2 : dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra trong quá trình xử lý lạnh .
Q3 : dòng nhiệt từ không khí bên ngoài so thông gió buồng lạnh.
Q4 : dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh.
Q5 :dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra khi hô hấp trong đó ϕ3 = 0 do buồng

bảo quản không có thông gió.
III.1 tính Q1 dòng nhiệt qua kết cấu bao che
Q1 =Q11 + Q12
Q11 : dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ.


Q12 : dòng nhiệt qua tường bao , trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời.
III.1.1 xác định Q11 : do chênh lệch nhiệt độ
Q11= K* F* ∆T
Bao che
K (w/m2k)
Tường ngoài
0.4358
Tường ngoài
0.4358
Tường ngoài
0.4358
Tường ngoài
0.4358
Nền
0.3823
Trần
0.411
⇒ Q11 = ∑Q11i = 4195.5 (w)

F (m2)
60
45
60
45

108
108

∆T (k)
21.6
21.6
21.6
21.6
21.6
21.6

Q1 (w)
618.84
434.13
618.84
464.13
1014.77
1014.77

III.1.2 xác định Q12 do bức xạ mặt trời :
Q12 =K * F * ∆t12
T

TB

9m
B

TN

12m
N

Bao che
Tường ngoài
Tường ngoài
Tường ngoài
Tường ngoài
Nền

Đ
hướng
TN
TB
TN
TB
_

K (w/m2k)
0.4358
0.4358
0.4358
0.4358
0.3823

F (m2)
60
45
60
45

108

∆t12 (k)
10
6
_
_
_

Q12 (w)
286.5
128.9
_
_
_


Trần

_

0.411

108

19

⇒ Q12 = ∑Q12i = 1308 (w)
* Q1 = Q11 + Q12
= 4195.5 +1308

=5503.5(w).
III.2.tính Q2 dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra :
Q2 = M* (h1 – h2 )* 1000/(24*3600)
(kw)
_h1 ,h2 : enthapi của sản phẩm trước và sau khi xử lý lạnh :
Theo bảng 4_2 p.81 ,[1]
t1 = 31.6 oC ⇒h1 = 390.624
kJ/kg
t2 =10 oC
⇒h2 = 308.8
kJ/kg
_Dòng nhiệt do khoai tây tỏa ra .
Q21 =Mkt *(h1 – h2 ) * 1000/(24 * 3600)*103 (w)
Mkt chọn bằng 10% khối lượng sản phẩm bảo quản.
Mkt = 10% * Ekt =10% =50 =5 tấn
⇒ Q4 = 5* (390.624 – 308.8) * 1000*1000/(24 *3600)
= 4735.2 (w)
_dòng nhiệt do bao bì (gỗ ) tỏa ra
Mg =10% *Eg = 0.5
Q22=Mb * Gb(t1 – t2) * 1000/(24 * 3600)
=0.5 * 2500 * ( 31.6 - 10) * 1000/(24*3600) (w)
⇒ Q2 =Q21 * Q22
=4735.2 + 312.5
=5047.7 (w)
III.3. tính Q3.: dòng nhiệt do thông khí
Q3 = Mk * (h2 – h1 ) =0.03225 * (92 - 29) =2.032 kw.
Trong đó Mk lưu lượng không khí trong phòng trao đổi với môi trường bên
ngoài
Mk =V*A*s/(24 * 3600) =9*12*5*4*1.29 /(24 * 3600) =0.03225 (kg/s)
t2 =31.6 oC

ϕ2 =83%
⇒ h2 = 92 kJ/kg
o
t1 = 10 C
ϕ1 = 90%
⇒ h1 =29 kJ/kg
III.4.tính Q4 :Dòng nhiệt do vận hành.
Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44
_Q41 : dòng nhiệt do chiếu sáng buồng
Q41 = A * F
F : diện tích các buồng F=108 (m2)
A : nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu xuống 1 m2 diện tích buồng hay diện tích
nền .Đối với buồng bảo quản A =1.2w/m2
⇒ Q41 = A * F = 1.2 w/m2 * 108 m2 = 129.6 (w)
_Dòng nhiệt do người tỏa ra.
Q42 = 350 * n (w)
n : số người làm việc trong buồng chọn n =2 người
⇒ Q42 = 350 * 2 =700 (w)
_Q43 dòng nhiệt do các động cơ điện
Do lắp đặt các động cơ điện ở phía ngoài buồng

892.6


⇒ Q43 = 0
_Q44 : dòng nhiệt khi mở cửa Q44
Q44 = B * F
B : dòng nhiệt riêng khi mở cửa w/m2
F : diện tích buồng m2
F =108 m2 - B=15 w/m2 (bảng 4.4 P87 [1])

⇒Q44 = B * F =15*108 = 1620 (w)
⇒ Q4 =Q41 + Q42 + Q43 + Q44
=129.6 + 700 + 0 + 1620
=2449.6 (w)
III.5.tính Q5 Dòng nhiệt do hoa quả hô hấp
Q5 = E ( 0.1*qn + 0.9 qbq)
E : dung tích kho lạnh E = 55(t)
qn,qbq dùng nhiệt tỏa ra khi sản phẩm có nhiệt độ nhập vô kho lạnh và sau đó là
nhiệt độ bảo quản trong kho lạnh w
qn , qbq : tra ở bảng 4-5 p 89, [1];
tn=31.6 oC
qn ======== 62.56 w/t
tbq = 10oC
qbq======== 30 w/t
⇒ Q5 = 55 (0.1 * 62.56 +0.9 * 30)
= 1829.1 (w)
•
Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh
Q=Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q3
=5503.5 + 5047.7 + 0 + 2449.6 + 1829.1 +2032
=16862 (w) =16.862 (kw).


CHƯƠNG IV TÍNH CHU TRÌNH LẠNH
IV.1 Tác nhân lạnh.
IV.1.1 Định nghĩa : Tác nhân lạnh là chất môi giới sử dụng trong chu trình
ngược chiều để hấp thụ nhiệt của môi trường cần làm lạnh có nhiệt độ thấp và tải
nhiệt ra môi trường có nhiệt độ cao hơn.
Ơû máy lạnh nén hơi, quá trình hấp thụ nhiệt ở môi trường lạnh được thực hiện
nhờ quá trình bay hơi của tác nhân lạnh ở nhiệt độ thấp, áp suất thấp và quá trình thải

nhiệt ở môi trường có nhiệt độ cao nhờ quá trình ngưng tụ của hơi tác nhân lạnh ở
nhiệt độ cao, áp suất cao.
Chọn tác nhân lạnh là R22
IV.1.2 Tác nhân lạnh R22
Có công thức hoá học là CHClF2 , là chất khí không màu, có mùi thơm rất nhẹ,
sôi ở áp suất khí quyển ở -40.80C.
IV.1.2.1 Tính chất vật lý
- Ở điều kiện làm mát bằng nước tuần hoàn mùa hè Việt Nam, nhiệt độ ngưng tụ
0
42 C, áp suất ngưng tụ 16.1 bar, là tác nhân có áp suất tương đối cao.
- Nhiệt độ cuối tầm nén trung bình nhưng cần làm mát tốt đầu máy nén.
- Aùp suất bay hơi thường lớn hơn áp suất khí quyển.
- Năng suất thể tích riêng lớn gần bằng của NH3 nên máy tương đối đơn giản.
- Độ nhớt lớn, tính lưu động kém NH3 nên các đường ống, cửa van đều phải lớn
hơn.
- Hoà tan hạn chế dầu nên gây khá nhiều khó khăn cho việc bôi trơn. Ở khoảng
nhiệt độ từ -200C đền -400C tác nhân không hoà tan dầu. Dầu có nguy cơ bám lại trên
bề mặt dàn bay hơi làm cho máy nén thiếu dầu nên người ta tránh không cho máy
lạnh R22 làm việc ở khoảng nhiệt độ này.
- Không hoà tan nước nhưng mức độ hoà tan vẫn lớn hơn gấp 5 lần R12 nên
máy lạnh R22 ít bị nguy cơ tắc ẩm hơn.
- Không dẫn điện nên có thể sử dụng cho máy nén kín và nửa kín tuy độ an toàn
kém hơn R12 nên sự cố điện đối với R22 lớn hơn. Lỏng R22 có dẫn điện nên tuyệt
đối không để lỏng lọt về máy nén.
IV.1.2.2 Tính chất hoá học
- Bền vững ở phạm vi áp suất và nhiệt độ làm việc.
- Khi có chất xúc tác là thép, phân huỷ ở 5500C có thành phần phosgen rất độc.
- Không tác dụng với kim loại và phi kim loại chế tạo máy nhưng hoà tan và
làm trương phồng một số chất hữu cơ như cao su và chất dẻo nên đệm kín phải sử
dụng cao su chịu freon.

IV.1.2.3 Tính an toàn cháy nổ


- Không cháy và không nổ tuy tính an toàn thấp hơn so với R12.
IV.1.2.4Tính chất sinh lý
- Không độc hại đối với cơ thể sống. Khi nồng độ lên quá cao có thể bị ngạt thở
do thiếu dưỡng khí.
- Không làm biến chất thực phẩm bảo quản.
IV.1.2.5 Tính kinh tế
- R22 đắt nhưng dể kiếm, vận chuyển và bảo quản dể dàng.
IV.1.2.6 Ưùng dụng
Đang được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành công nghiệp đặc biệt trong
lĩnh vực điều hoà không khí. Mức độ phá huỷ tầng ôzôn thấp nhưng nó gây hiệu ứng
nhà kính làm nóng địa cầu.
IV.1 Thuyết minh quy trình công nghệ
Sơ đồ nguyêm lý cơ bản

Vòng tuần hoàn kín của tác nhân lạnh:
Hơi môi chất lạnh sinh ra ở thiết bị bay hơi được quá nhiệt sơ bộ do van tiết lưu
nhiệt , đi vào thiết bị hồi nhiệt , thu nhiệt của chất lỏng nóng, quá nhiệt đến nhiệt độ t1
rồi được hút vào máy nén. Qua máy nén hơi được nén đoạn nhiệt lên trạng thái 2 và
được đẩy vào bình ngưng. Trong bình ngưng tụ, hơi thải nhiệt cho nước làm mát,
ngưng tụ lại thành lỏng và được quá lạnh chút ít. Sau đó lỏng được dẫn vào thiết bị hồi
nhiệt.Trong bình hồi nhiệt, lỏng thải nhiệt cho hơi lạnh từ thiết bị bay hơi ra. Nhiệt độ
hạ từ t3’ xuống còn t3. Tiếp đó lỏng được đưa vào phim sấy lỏng để lọc cặn bã và lọc
ẩm. Sau đó lỏng đi vào van tiết lưu. Được tiết lưu xuống trạng thái 4 và được đẩy vào
thiết bị bay hơi. Trong thiết bị bay hơi, lỏng bay hơi, thu nhiệt của môi trường lạnh.
Hơi lạnh được máy nén hút về sau khi qua thiết bị hồi nhiệt. Như vậy vòng tuần hoàn
của tác nhân lạnh được khép kín.
IV.2 TÍNH TOÁN

IV.2.1.tính toán thông số làm việc của máy lạnh
IV.2.1. nhiệt độ ngưng tụ tc :
tc =tw2 + ∆Tmin
tc : nhiệt độ ngưng tụ oC
tw2 : nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng
∆Tmin=5k
tw2 = tw1 +∆tw
tw1 : nhiệt độ nước vào bình ngưng
∆tw = 5 k
tw1 = tư + (3-5)oC
tư : nhiệt độ ban đầu với
t1 =31.6 oC
Q=83%
⇒ tư =29 oC
⇒ tw1 =29 oC + 4 oC =33 oC
⇒ tw2 = tw1 + 5 oC = 33 oC + 5oC =38 oC
⇒tc =tw2 + 5 oC = 43oC
IV.2.2 Nhiệt độ bốc hơi .


Chọn nhiệt độ ở phòng bảo quản tp =10 oC
Nhiệt độ không khí đi ra khỏi dàn lạnh t1’’=8 oC
Nhiệt độ không khí đi vào dàn lạnh t1’ =10 oC
Chọn nhiệt độ bốc hơi to = 6 oC
IV.2.3 Chọn và tính ∆tqn , ∆tql
* ∆tqn:
ở trong thiết bị có hai quá trình quá nhiệt
_quá nhiệt do van tiết lưu nhiệt
_quá nhiệt do hơi đi qua thiết bị hồi nhiệt
⇒ chọn độ quá nhiệt chung ∆tqn =∆tqn1 + ∆tqn2 =16 k

*∆tql
∆tql :được tính theo ∆tqn2
Được biểu diễn trên giản đồ lgp_h
lgp
3

3’ pc,tc

po,to

2’

2

1’ 1

h
Ta có : ∆h1 =∆h3
⇔ h1 – h1’’ =h31 –h3
p3 = pc
⇒ điểm 3
Các thông số trạng thái của các điểm nút được ghi trong bảng.
Stt
1
2
3
4
5
6
7

Điểm
1
1’’
2
2’’
3’
3
4

Trạng thái
Hơi quá nhiệt
Hơi bão hòa
Hơi quá nhiệt
Hơi bão hòa
Lỏng bão hòa
Lỏng quá lạnh
Lỏng-hơi bão hòa

T ( oC)
25
6
75
43
43
30
6

IV.2.2. Tính chu trình lạnh
_ năng suất lạnh riêng khối lượng

qo =h1’’ –h4 =707.7-537.24=170.46 kJ/kg
_ năng suất lạnh riêng thể tích .
qv =qo/v1 =170.46 /0.044 =3874.1 kJ/m3
_ năng suất nhiệt riêng ngưng tụ .
qk = h2 – h3’ =750 – 553.54 =196.46 kJ/kg
_ tỉ số nén.
π = pc /po =16.483 /6.0208 =2.738
_ Công nén riêng .
l = h2 - h1 =750 –724 = 26 kJ/kg
_ Hệ số lạnh.
ε = qo /l =170.46 /26 =6.56

P (pc)
6.0208
6.0208
16.483
16.483
16.483
16.483
6.0208

h(kJ/kg)
724
707.7
750
717.4
553.54
537.24
537.24

V (m3/kg)
0.044
0.018
0.8772 10-3


_ Độ hoàn thiện chu trình .
V= ε* (Tk -To) /To =6.56 * (43-6) /(273+6) =0.87
IV.2.3. Tính toán máy nén.
- năng suất máy nén: Q0= 100%Q1+ 10%Q2+ 100%Q3+100%Q4+100%Q5=
=5503.5+0.1*5047.7+2032+244906+1829.1=12319 w
_ Lưu lượng nén qua máy nén.
m=Qo /qo =12.319*3600/170.46 =260.17 kg /h
_ Thể tích thực tế .
Vtt =m*v1 =260.17(kg/h) * 0.044 (m3 /kg)
= 11.447 m3 /h
_ Thể tích hút lý thuyết
Vlt = Vtt / λ
λ : hệ số cấp
Với π =2.738 tra đồ thị (h 3.4 p 54 [2])
⇒ λ = 0.85
⇒Vlt =Vtt /λ =11.447 /0.85 =13.468 (m3/h)
_ Công nén lý thuyết
Ns = m * l =260.17 * 26 /3600 =1.879 (kw)
_ Công nén hữu ích
Nc =Ns /nc
nc : hiệu suất nén hữu ích.
Tra đồ thị hình 3.6 môi chất R22 tỉ số nén π=2.738
⇒ nc =0.73
⇒ Nc =Ns / nc =1.897 / 0.73 =2.574 (kw)

Vậy chọn máy nén hiệu φ Γ 2.8 với các thông số kỹ thuật sau:
+ Số xilanh 2;
+ Số vòng quay 24;
+ Đường kính xilanh 50 mm;
+ Thể tích hút lý thuyết 3.8 10-3 m3/s;
3.18 *10 −3
- Số máy nén z=
= 0.84
3.8 * 10 −3
- Chọn z= 1 máy.
- Công nén đoạn nhiệt N= m*l = 0.07227*26= 1.88 kw;
To
279
+ bt o =
+ 0.001 * 6 = 0.889 ;
- Hiệu suất chỉ thị η i =
Tk
316
N
1.88
=
= 2.115 kw;
- Công suất chỉ thị Ni =
η i 0.889
- Công suất ma sát Nmas=VttPms
chọn Pms=0.045 Mpa;
= 0.00318*0.045*1000=0.1431 kw;
- Công suất hữu ích Ne= Ne+Nmas=2.115+0.1431 = 2.2581 kw;
Ne
- Công suất tiếp điện Ntd =

chọn η td = 0.95;η el = 0.85;
η tdη el
Ne
2.2581
Ntd =
=
=2.8 kw;
η tdη el
0.95 * 0.85
- Công suất động cơ lắp đặt N = N η dc ; chọn η dc =1.2 hệ số an toàn;
dc

td

Ndc= Ntdη dc = 2.8*1.2=3.36 kw


CHƯƠNG V THIẾT BỊ NGƯNG TỤ
V.1 Chọn thiết bị ngưng tụ vỏ ống nằm ngang
Đây là loại thiết bị được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay trong các hệ thống lạnh
năng suất vừa và lớn.Dùng thích hợp cho những nơi có nguồn nước sạch và sẳn nước,
giá thành nước không cao.
Do tác nhân lạnh là Freon nên để phù hợp với tính chất của môi chất các ống
trao đổi nhiệt thường là ống đồng có cánh nhôm lồng vào hoặc cuốn trên bề mặt ngoài
của ống để tăng cường khả năng truyền nhiệt từ phía freon.
Nước lạnh đi trong ống truyền nhiệt sẽ nhận nhiệt của hơi tác nhân lạnh đi ngoài
để hoá lỏng hơi tác nhân lạnh. Lượng nước được tuần hoàn nhờ cho đi qua tháp giải
nhiệt để giải nhiệt đến nhiệt độ ban đầu. Lỏng tác nhân lạnh sẽ được chảy xuống bình
chứa cao áp.
- Ưu điểm

+ Đây là loại thiết bị ngưng tụ gọn và chắc chắn nhất.
+ Có thể bố trí trong nhà mà vẫn chiếm ít diện tích.
+ Tiêu hao kim loại nhỏ nhất.
+ Nhiệt độ nước làm mát có thể tăng nhiều 4..10K.
+ Nhiệt độ ngưng tụ và năng suất lạnh ổn định, ít phụ thuộc vào nhiệt độ môi
trường và mùa khí hậu trong năm.
+ Phần dưới của thiết bị ngưng tụ có thể kiêm luôn chức năng của bình chứa.
+ Hệ số truyền nhiệt tương đối lớn.
+ Dễ chế tạo và lắp đặt, có thể sửa chửa và làm sạch ống ống bằng cơ học hay
hoá học.
- Nhược điểm
+ Phải có diện tích dự phòng phía đầu bình hoặc có phương án thích hợp để có
thể rút ống ra khi sửa chửa và thay thế.
+ Yêu cầu lượng nước làm mát lớn và nhanh tạo cáu bẩn.
+ Phải có thiết bị tháp giải nhiệt.
V.2 Tính toán
Cấp suất lạnh Qo =16.862 kw
Nhiệt độ sôi to= 6o C
Nhiệt độ nước làm mát vào tw1= 33 oC ,nước ra tw2 =38oC
Môi chất lạnh R22
Nhiệt độ ngưng tụ tk = 43 o C
Cấp suất nhiệt của bình ngưng Qk=19.434 kw.
Lưu lượng nước qua bình ngưng:
Qk
19.434
=
= 0.93 kg/s;
Mn =
C * ∆t 4.18 * (38 − 33)
_ Chọn ống trong bình ngưng là ống đồng đường kích trong tiêu chuẩn

d1 = 13.2 mm
+ Đường kính của cánh dc =21 mm
+ Đường kính chân cánh do =16.5 mm
+ Bước cánh S= 2 mm
_Diện tích tính cho 1 m chiều dài ống .
+ diện tích bề mặt ngoài f1 =π * dn * l
+ diện tích bề mặt trong f2 = π * dt * l =π * 0.0132 * 1 =0.0415 m2
_ Hệ số làm cánh ϕ=f1/f2=3.6;
_ Chọn tốc độ nước trong thiết bị ω=1.9 m/s
Số ống trong một lõi của bình ngưng


4M n
4 * 0.93
=
= 3.6 ;
2
πd1 ρω 3.14 * 0.0132 2 * 993.89 * 1.9
chọn n1 =4.
⇒ tốc độ nước được điều chỉnh ω =1.71 m/s
_ Xác định hệ số tỏa nhiệt α2 từ vách trong của ống tưới nước .
+ trị số Re của dòng nước chảy trong ống .
ω *d * f
Re =
µ
µ
: độ nhớt động lực của nước :
µ = 0.7155 * 103 N S/m2 (tra bảng I 102 ,p 94 sổ tay tập 1)
1.71 * 0.0132 * 993.09
Re =

= 31354
0.7155 *10^3
Re=31354 >10000 ⇒ chảy rối
+Trị số Pr
t =35.50C ⇒ Pr = 5.5 (tra ở hình XIII , p 459, [8])
+Tính Nu.
vì Ne > 10000 ⇒ Nu =0.021 * Ne0.8 * Pv4.03
=0.021 * 313540.8 * 5.50.43 =172.8
+ Hệ số truyền nhiệt về phía nước .
α 2 =Nu * λ /dt
λ : hệ số dẫn nhiệt của nước ở nhiệt độ F =35.5
λ =0.626 w/m độ (tra ở bảng I 129 , p 133,[9])
172.8 * 0.626
⇒ λ2=
= 8191 w/m2k
0.0132
_Lấy tổng nhiệt tỏa ra của vách ống và của cặn bẩn
∑ δ I / λ i =2.6 *10-4 m2 k/w
n1 =

_ Phương trình xác định mật độ dòng nhiệt về phía nước có kể tới sự dẫn nhiệt
trong lớp cặn bẩn .
tv − tn
d
q2b = 1
+∑ i
α2
λi
+ Có thể coi chênh lệch nhiệt độ trung bình ∆tu là hiệu số giữa nhiệt độ ngưng
tụ và nhiệt độ trung bình nước cuả tn

∆tu =tk – tn =43-35.5 =7.5 oK
+ ∆tu là độ chênh lệch giữa nhiệt độ ngưng tụ tk và nhiệt độ vách ống tv thì ∆ttb
=tk - tv
∆t tb − ∆t u
d i =A(∆ttb - ∆tu);
⇒qtb= 1 +
∑
α2
λi
1u
1u
d = 1
với A= 1
= 2617.22 w/m2k
+∑ i
+ 2.6 * 10 − 4
α2
λi 8191
⇒q2b= 2617.22 (∆ttb - ∆tu) = 2617.22 (7.5 - ∆tu)
_ Vì mật độ dòng tính theo diện tích xung quanh bề mặt ống trụ thay đổi theo
đường kính ống và giá trị nhiệt độ tại tọa độ tính toán nên để xác định mật độ dòng


nhiệt tại bề mặt trong của ống q2 cần chọn sơ bộ kết cấu của bình ngưng và một giá trị
q2 để tính sơ bộ rồi sau đó kiểm tra lại .
Chọn ∆tq =0.3 *∆ttb =0.3 * 7.2 = 2.16 k
⇒ q21 = 2617.22*(∆ttb - ∆tu)
= 0.7 * 2617.22 * 7.2
= 13190.8 w/m2
_ Các ống được bố trí trên mặt sàng theo đỉnh của tam giác đều và cả chùm có

hình lục giác đều với số ống đặt theo đường chéo lớn m xác định theo công thức :
Q4
m= 0.75* 3
q 21 * S * df (l / D ^ 2)
S : cao ống ngang S=1.3 * d1=1.3 * 0.021 =0.027 (m)
l/D2 : tỉ số giữa chiều dài ống và đường kính trong của thân chọn f/D2=8
19434
⇒ m=0.75 3
=6.02
13190.8 * 0.027 * 0.0132 * 8
chọn m=7 . Đây chính là số hàng ống theo chiều ngang.
N2=m=7 và lấy n2/2=3
Hệ số tỏa nhiệt từ phía môi chất ngưng tụ tính theo bề mặt trong của ống α 1t

α 1t =0.72

4

∆h23 ρ 2 λ3 g n -0.167 µ
( )
∆ tu-0.25 ϕ (w/m2k);
2
µd1

Trong đó :
ρ : khối lượng của chất lỏng R22 ở nhiệt độ ngưng tụ tk =43oC
ρ =1118 kg/m3 (bảng 2.4 ,p39 máy và thiết bị lạnh)
µ : độ nhớt động lực học
µ =0.2233 *1.53 NS/m2 (phụ lục 22, p 604,[9])
λ : hệ số dẫn nhiệt

λ = 7077 * 102w/mk (phụ lục 22,p 604,[9])
ϕ : hệ số tính đến điều kiện ngưng tụ khác nhau trên các phần đứng ( bề mặt
cánh) và ngang (bề mặt ống ) của bề mặt ngưng tụ
f
d
f
ϕ =1.3 ñ E 0.75 0 + n ;
f1
l
f1

π (d1 2 − d 0 2 )
fd=
α )
2 s cos
2
s : chiều dày của ống : s = 0.002 (m)
α : góc ở đỉnh của tiết diện cánh α =35o
π (0.0212 − 0.0165 2 )
fd =
35 0 = 0.139 (m2)
2 * 0.002 * cos
2
fn ::diện tích bề mặt nằm ngang của ống dài 1 m
fn = f1 –fd =0.149-0.139 =0.01 m2
l: chiều ngang hiệu dụng của cánh
l=0.25* π (d12 –do2)/d1 =0.25 * π (0.0212 –0.01652)/0.021=0.0063 (m)
E : hệ số cánh đối với cánh thấp E=1
ϕ =1.3* 0.139 * 0.0165 + 0.01 =1.609
0.149 * 0.0063 0.149

_ Tính α 1t =0.72

4

∆h23 ρ 2 λ3 g n -0.167 µ
( )
∆ tu-0.25 ϕ (w/m2k);
2
µd1

196.46 * 10 3 * 1118 2 * 0.07077 3 * 9.81 -0.167
*3
* ∆ tu-0.25 3.6*1609
0.2233 * 10 −3 * 0.0165
=13544.47 ∆ tu-0.25
Mật độ dòng nhiệt về phía môi chất :
q1t = α 1t ∆t u=13544047 ∆t u0.75
Ta có hệ phương trình xác định mật độ dòng nhiệt q2 tính theo bề mặt trong
q1t = α 1t ∆t u=13544.47 ∆t u0.75
q2t = 2617.22 (7.5- ∆t u)
Ở chế độ ổn định ta có cân bằng q1=q2
⇔ 13544.47 ∆t u0.75 = 2617.22 (7.5- ∆t u)
=0.72

4

∆t u
Q1t

Q2t

0
19629.25
0

1
17011.93
13544.47

1.2
16488.69
15529.16

1.25
16357.6
16061

q2 = 16200 w/m2;

Diện tích bề mặt truyền nhiệt tính theo đường kính trong của ống
Qk 19434
F2=
=
=1.2 (m2)
q 2 16200
Chọn số ống theo hàng ngang của đường chéo lớn trong giác bố trí ống m=7
Vậy tổng số ống là:
N=0.75 m2 +0.25 =0.75 * 72+0.25 =37
_Số lối nước đi trong bình ngưng

37
Z=n/n1=
=9.25
chọn Z=10
4
Khi đó n=4*10=40;
Thường phải bớt đi một hàng ống phía dưới để chừa chổ chứa lỏng ngưng tụ. Số
ống bị bớt đi nb tính phụ thuộc vào số hàng bị bớt đi i và số ống của đường chéo lớn
(nằm ngang) của lục giác tiết diện bố trí ống m theo công thức:
m +1
7 +1
nb= i
+[ 1+2+..+(i-1)]=1
+0 = 4;
2
2
Như vậy số ống thực tế còn lại nt= n-nb= 40-4 =36;
Còn thiếu 1 ống so với tính toán, có thể bố trí thêm1 ống ở phía trên của chùm
ống;
_Đường kính vùng bố trí ống trên mặt sàng :


D=m*s=7*0.027=0.19 m
S: bước ống ngang S=0.027 m
_Đường kính ngoài của thân
D1=1890 + 2(9+6)=220
Chọn chiều dày thân 6mm
Độ hở giữa mặt sàng tới ống :9mm
_Chiều dài ống ngưng :
1.2

l=f2/( π *d2*n)=
=0.782
π * 0.0132 * 37
_Tỉ số :
l 0.782
=
=4.12
D 0.19
nằm trong giới hạn cho phép (4 ÷ 8 )


CHƯƠNG VI THIẾT BỊ BAY HƠI
VI.1 Chọn thiết bị bay hơi.
Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí kiểu khô. Ở đây không khí lưu động ngoài
chùm ống có cánh và truyền nhiệt cho tác nhân sôi trong ống. Đây là loại thiết bị
được dùng rộng rãi nhất hiện nay.
VI.2 Tính toán
_ Năng suất lạnh Qo =16.862 kw
_ Nhiệt độ không khí vào dàn lạnh: t1=10oC , ϕ 1=90%
_ Nhiệt độ không khí ra khỏi dàn lạnh: t2=8oC , ϕ 2=95%
_Môi chất lạnh R22.
_Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh : to=6 oC
* Tính hiệu nhiệt độ trung bình logarit
∆t max − ∆t min
;
với ∆ tmax =t1 –t0 =4oC
∆ ttb = ln ∆t max
∆t min
∆ tmin = t2 – to=2oC
4−2

⇒
∆ ttb = 4 =2.89 K
ln
2
*Chọn kiểu kết cấu bề mặt trao đổi nhiệt .
Dùng dàn làm lạnh không khí khô treo trần .Oáng đồng đặt song song có cánh
tản nhiệt về phía không khí .
_Đường kính ngoài dng=38 mm
_Đường kính trong d1 =31 mm
_Chiều dày ống
S = 3.5 mm
_Chiều cao cánh
h = 20 mm
_ Đường kính cánh D = 40 mm
_Bước cánh
Sc =8 mm
δ =1 mm
_Chiều dày cánh
_Bước ống theo chiều ngang S1=80 mm
_Bước ống theo chiều dọc
S2=80 mm
- Diện tích bề mặt trong trên 1 m chiều dài ống
Ftr=3.14*0.031*1=0.0972m2/m;
__Diện tích cánh trên một mét chiều dài ống
πD 2 πd a2
Fc= 2(
)n
−
4
4

N: số cánh trên một mét ống n=1/sc
π
π
Fc =
( h2+2hd ) =
(0.022+2*0.02*0.038) = 0.904 m2/m;
2S c
2 * 0.008
__Diện tích bề mặt ống giữa các cánh .
δ
0.001
Fa = πd a (1 − ) = π * 0.038(1) = 0.1044 m2/m;
sc
0.008
__Diện tích trao đổi nhiệt toàn bộ tính theo 1 mét chiều dài ống
Foc=Fa +Fc=0.1044 + 0.904= 1.084 m2/m
__Hệ số làm cánh β =Ft / Fng=10.37;
* Xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu α k về phía không khí:


__ Khi không khí chuyển động ngang qua chùm ống bố trí song song có cánh
tấm:
Nu=C CzCc((

d a -0.54 h -0.14 n
) ( ) Re ;
sc
sc

• Tính Re

w * dρ
- Re=
µ
Chọn tốc độ không khí đi trong dàn w=5 m/s
3
ρ
kk =1.29 kg / m
µ : độ nhớt động lực của không khí ở t= 9o C
µ =0.018 * 10-2 pas
5 * 0.0004 *1.29
w * dρ
⇒ Re =
1
=
=2294;
0.018 *
µ
1000
- C=0.105;
s
0.08
- Cc=1.04 với
=
=2.1;
d a 0.038
- Cz = 1 khi số hàng ống theo chiều chuyển động của không khí > 4;
Phương trình thoả mãn với Re = 500..25000;
da
=3..8 ;
sc

h
= 0.36..4.3;
sc
d a 0.038
Ở đây
=
=4.74;
s c 0.008
h
=
sc

0.02
=2.5;
0.008

d a -0.54 h -0.14 n
) ( ) Re =
sc
sc
= 0.105*1*1.04*4.74-0.54 *2.5-0.14* 22940.72 =13.7415;
+Hệ số tỏa nhiệt .
N λ
α k= u ;
sc
λ : hệ số dẫn nhiệt của không khí λ = 2.445 * 10-2 w/mk
N λ 13.7415 * 2.445 * 10 −2
⇒ α k= u =
=42 w/m2k
sc

0.008
Hệ số tỏa nhiệt quy ước từ không khí ẩm có tính đến trở lực do tiếp xúc giữa
cánh và ống .
1
αq= 1
+ Rtx ;
αk
Chọn Rtx=4.5 * 10-3 m2k/w :trở lực do tiếp xúc giữa cánh và ống
Vậy Nu=C CzCc((


1

1
2
α
⇒ αq= 1
+ Rtx = q = 1 + 4.5 * 10 −3 = 35.324 w/m k
αk
42
* Hệ số tỏa nhiệt qui ước phía không khí , quy đổi theo bề mặt trong của ống.
F
F
F
α qi = α q [ c E cϕ + (1 − c )] ;
Foc
Foc Fi
trong đó :
_ ϕ : hệ số tính đến sự tỏa nhiệt không đồng đều theo chiều cao cánh .
ϕ =0.85

_ Xác định E c :
Ec =th (m*h’) / (m*h’)
th(x) : hàm tanghypobolic.
2 * αq
λ q : hệ số dẫn nhiệt của đồng
+m=
λq * δc
λ q =385 w/mk
2 * 21.26
m=
=16.62
385 * 0.0004
h’ : chiều cao quy ước của cánh tròn .
h’ =h*[1+0.35 ln(D/do) ]
0.026
=0.006[1 + 0.35 ln(
)] =0.007624 (m)
0.012
với Do = dn + d1 +sc =12+10+4=26 mm
⇒ m*h’ =16.62 * 0.007624 =0.1267
m*h’ =0.1267 ⇒ th(m*h’) ≈ 0.1267
(bảng 2.4 ,p 74. tập 5)
⇒ tính Ec :
Ec =th (m*h’) / (m*h’) = 1
__ Tính α qi
Fc
F
F
E cϕ + (1 − c )] =
- α qi = α q [

Foc
Foc Fi
0.904
0.904 1.0084
1 * 0.85 + (1 −
)]
= 35.324[
=317.052;
1.0084
1.0084 0.0972
* Mật độ dòng nhiệt phía không khí , quy chuẩn theo bề mặt trong ống :
qF = α qi(tp - tv)

t1 =10 oC
ϕ 1= 90%
⇒ h1 = 29 kJ/kg.
o
t2 = 8 C
ϕ 2=95 %
⇒ h1 = 24 kJ/kg.
⇒
⇒
hw=20 kJ/kg
tu =6.8oC
qF = α qi(tp - tv)
=317.052.464 (10 -6.8) =1014.56 w/m2
_Diện tích trao đổi nhiệt quy chuẩn theo bề mặt trong ống
16862
F=Qo /qp =
= 16.6 (m2)

1014.56
_Lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh .