Thiết kế kho bảo quản đông lạnh

21

Đồ án máy lạnh
TÍNH TOÁN THỂ TÍCH VÀ MẶT BANG KHO LẠNH.

Trong đồ án này thiết kế kho làm đông với nhiệt độ yêu cầu trong phòng làm
đông là -25°C.Cá ngừ được đưa vào phòng làm đông với mục đích hạ thấp nhiệt độ
LỜI
NÓI
ĐÂU
xuống
nhiệt
độ tại tâm khoảng-18 độ c .
I. Dung tích và tiêu chuẩn chất tải kho lạnh.

Chỉ tiêu cơ bản để đánh giá kho lạnh là dung tích.Dung tích là khôi lượng
hàng hoá có thể đồng thời làm đông trong kho, trong đồ án này dung tích kho làm
đông là30 tấn.
Kho

làm

đông

sản phẩm cá ngừ, từ bảng 2-3 [1]. Ta có
II. Xấc định sô lượng, kích thước kho bảo quản đông.

tiêu

chuẩn

chất

tải

Xác định các thông sô" cần thiết dựa vào dung tích của kho.
ỉ.Xác đinh thể tích kho.
Với E là dung tích kho lạnh,
V là thể tích kho lạnh .
Ta có V = — = — w 333,337773
gv 0.45
2. Xác đinh diên tích chất tải.

Thực phẩm được đựng trong ngăn gỗ kích thước 500x300x400 mm, xếp 8
ngăn thành một chồng ,vậy chiều cao chất tải là h= 3,2m.
Với F là diện tích châ"t tải, h là chiều cao chất tải ta có:
_

333,33
h ~ 3,2

Đinh mức chất tải trên 1 mét vuôns nền.
gF = Sv-h - 0,45.3,2 = 1,44tan/ 7772


Đồ án máy lạnh

3

là định mức chất tải theo diện tích

Xác đinh diên tích lanh thưc tế cần xây dưng
'■■ỉ
với Ff diện tích lạnh thực tế cần xây dựng,
/3F

hệ sô" sử dụng diện tích các buồng chứa

Theo bảng 2-4 [l].Ta tra được PF = 0.76
r _ F _ 104,16
=> F = — =

2

_ w 137,05m

pF 0.76
Theo [1] Diện tích buồng lạnh quy chuẩn tính theo hàng cột quy chuẩn cách nhau 6m
nên f cơ sở là 36m.Các diện tích quy chuẩn khác nhau la bội của 36.Trong khi tính
toán,diện tích lạnh có thể lớn hơn diện tích ban đầu 10 đến 15%,khi chọn z là một sô"
nguyên.
5. So lươns buồng lanh cần xây dưns .

Buồng lạnh đông bô trí trong kho lạnh một tầng , chiều cao kho đến xà ngang

Sô lượng buồng cần thiết phải xây dựng là z = —
Với z là sô" lượng buồng lạnh phải xây dựng
/là diện tích buồng lạnh quy chuẩn đã chọn.
Bô" trí mạng lưới cột một chiều cách nhau là 6m , một chiều cách nhau là 6m,

ính :

dCN
ẢCN

(ì ^ỏ, 0

Đồ án máy lạnh

45

Vậy
Câu trúc
lấy kho
z= lạnh
4 buồng^>
phải có cấu
kíchtạocỡđặckho
biệt lạnh
để đápsẽứng
là các
ĩ6x9hoặc
yêu cầu6x24
như : hoặc
phải
12X12.
có
tuổi tho. cao, chịu được tải trọng của bản thân và sản phẩm bảo quản trong kho ,
phải chông được nhiệt xâm nhập , không đọng sương, phải có câu trúc cách nhiệt
Vậy dung tích thực tế của buồng lạnh sẽ là:

tốt phải đảm bảo an toàn cho người và phương tiện, cuối cùng là phải kinh tế.
E = 150x^-^157,89 tấn
3,80
Các kho lạnh thường được xây dựng bằng bêtông cô"t thép , tường bao và
III. Sơ đồ quy hoạch mặt bằng kho lạnh.
tường ngăn xây dựng bằng gạch đỏ, trên đó bô" trí cách nhiệt và cách ẩm . Móng phải
Với 1,2, 3, 5, 6, chịu
7 : Các
làm toàn
đôngbộ kết câu vì vậy phải kiên cô", vững chắc, móng đổ bằng bê
tải phòng
trọng của
tông cót thép và đổ cột chịu lực. Mái kho lạnh phải không đọng nước và thâm nước,
4 : Phòng bô trí buồng máy , buồng điều khiển, máy phát điện....
chông thâm nước bằng bitum và giây dầu, chông bức xạ mặt trời bằng lớp sỏi trắng
8: Phòng vệ sinh,
thay
phủ
lênquần
trên áo....
. Kết câu nền phụ thuộc nhiều yếu tô" như nhiệt độ phòng , tải trọng...nền
phải có yêu cầu vững chắc ,không thâm ẩm , lớp cách nhiệt thường là xỉ để chịu
9 : Hành lang lạnh.
được tải trọng lớn và phải bô" trí dây điện trở đô"t nóng để tránh đóng băng . cửa kho
lạnh là một tâm cách nhiệt, xung quanh có đệm kín bằng cao su để giảm tổn thất
nhiệt.
II. Tính toán cách nhiệt.

Giả sử ta tính toán , thiết kê" cho kho bảo quản đông xây dựng tại thành phô"
Hồ Chí Minh , theo bảng 1-1 [1] tại thành phô" Hồ Chí Minh có nhiệt độ trung bình

tháng nóng nhât t =37,3°c , độ ẩm (p = 73%

Hình 1 : Sơ đồ quy hoạch mặt bằng kho lạnh.

Phần 2 :CÀU TRÚC XẢY DƯNG VÀ TÍNH TOÁN CÁCH
I. Cấu trúc xây

dựng.

NHIỆT CHO KHO LẠNH.


Đồ án máy lạnh
lạnh
TraĐồ
đồán
thịmáy
h-x có
ts = 30.8° c

7
6

- hệ
toả nhiệt
váchX buồng
lạnh* vào
=> k =a2
0.95
X a.sô^1—^

= 0,95của
X 23,3
37’3~30’8
2,3 buồng lạnh.
tị-t2
37,3 + 25
ổ -bề dày của lớp vật liệu xây dựng thứ i ,m
So sánh
k > dẫn
k', vậy
vách
không
bị đọng
Ẳịthấy
- hệ sô"
nhiệt
củangoài
lớp vật
liệu xây
dựngsương.
thứ i, w/m2k
* Kiểm tra đọng ẩm.
Mật đọ dòng nhiệt qua kết cấu cách nhiệt

Hình 2 : Câu trúc tường

Tường ngăn giữa phòng và không khí bên ngoài gồm :
k x A t = 0 , 2 x (37,3 + 25)* 12,46^I m 1
1- lớp vữa ximăng - ố,=0.02m , Ẫị =0.88W/mK, //,=90 g/mhMPa
Xác định nhiệt độ bề mặt các lớp vách.

2- lớp gạch đỏ -J2=0.38m ,Ẳ2 = 0.82W / mK ,JU2 =\05g/mkMPa
q = a ] [ t j - t ị ) =>/,»36.8°C
3- lớp cách ẩm = 0.008/77, Ả2 = 0.31T / mK ,JUĨ = OMg / mkMPa
^t2=t|-^ = 36.8-12’46x0-02 = 36.5°C
q

=

ị 4- lớp cách0.88
nhiệt, ẢCN = 0.0471T ỉmK, JUCN = 7.5g/ mkMPa
5- lớp vữa__trát
và lưới thép ,5 ..= 0.02/77, Ã5 = 0.88ỈV I mK
12,46x0,38

/3 = 36,5-----—----- = 30,72°
c
0,82cách nhiệt là polystirol.
JU5 = 90g/mkMPa Lớp
2,46x0.02
=30,720.88
Buồng
bảo
quản
đông
có
t
=
-25°c
12,46X0.008
t5 = 30,44 =- 0

Tra bảng 3-3 và 3-7 sách HDTKHTL có k= 0.21 W/m2K
0.3
t6 = 30,11
12,46x0,2
0,047 = -22,9°c
0.38c 0
-0.02
0,020.008
= -23,2°
-t7 = -22,9 - 12,46
0.21
0,88
—
=>/, = -23,2 ~ -25°c
Theo tiêu chuẩn lây <5CV = 0.2/77
=>

k!=-^r~-----------*0,2W/m2K
—-z—
+
Từ các nhiệt độ0,726
trên tra bảng “ tính chất vật lý của không khí ẩm (bảng 70,047 - độ dày lớp cách nhiệt, m
Trong đó :ỔCN
10 sách môi chất lạnh) có :
* Kiểm tra đọng sương.
Theo bảngÃCjỸ
1-1 [l]có
nhiệtsô"
độ trung
TPHCM

là W/mK
- hệ
dẫn bình
nhiệttháng
của nóng
vật nhất
liệutại cách
nhiệt,
37.3°c ,độ ẩm (Ọ = 74%
k - hệ sô truyền nhiệt


2

2 JU2

105
Đồ án máy

8

lạnh
t(°C)

Tính phân áp suất thực của hơi nước.
Dòng hơi ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che:
_Ph{ -Ph2
co =- -——H
Trong đó :
phi = px{t = 37.3° C) X = 6344 X 74% =

4694.5Pa
ph = px ự = -25° C)xạ>2 = 63 X 90% « 57Pứ
Tương tự ta có:
px =4231Pa
p =p -co— = 4694.5-0.115^^
106 = 4669Pứ
X A4
2
'
//,
90
= 4669 -0.115

oA, =3164 Pa
X A5
1 o6 = 4256.4Pữ
Pỵ =79,87Pứ
X- A6
px =68.8 Pa
r A7

So sánh ta thấy các /7 < ph vậy vách không bị đọng ẩm.

2. Tính bề dày cách nhiệt giữa tường ngăn của các

phòng.


r1

_ 0.02 0.38 0.008 p
Đồ
Đồán
ánmáy
máylạnh
lạnh

10
9

=>k = 0,95 X 23,3 X ——— = 2,35°c > kt vậy
Tường ngăn giữa hai buồng có nhiệt22
độ+và
25độ ẩm bằng nhau nên thường được
xây dựng và cách nhiệt bằng bêtông bọt.
vách không bị đọng sương.
*Kiểm tra đọng ẩm.
Tra bảng

3-5

[1]

có

k=

Mật
độ dòng nhiệt qua kết cấu cách ẩm:
0.58W/m2K

qTra= bảng
k x A t 3-7
= 0.255(22+25)=12
có a] = a2 = 8w/m2.
= 0221m
Nhiệt
độ bề mặt các lớp vách:
W/m2K
q = ax{tf -/,)=>*, = tf -— = 21,5°c
a,
theo tiêu chuẩn lấy SCN = 0.25/77
Vậy kt =0.52W/m2K

11

q.sx = 21,5-1^2= 21,22° c
0,88

Do chênh lệch nhiệt độ giữa các phòng là bằng 0 nên không có hiện tưọng
12.0,02
12.0,38
đọng sương
và đọng
ẩm.
= 15,66°c,;4
=15,66-------------------------f^
= 15,4°c
0,88
0,8
2 nhiệt giữa phòng làm đông và hành lang.

Tính bề dày cách
/5 3.
=15,4
= 15,06°c,/fi =15,06
__ __
Kết cấu
các12.0,02
lớp của_0tường ngăn giông như ở phần 1 ( tường ngăn giữa phòng
làm

u = -23,23-----= -23,5° c

đông và không khí bên ngoài).
+ 3—— +
0.88 0.82 0.3
8
t f =-23,5- —= -25° c
h chuẩn chọn
8 ỔCN = 0.15/77
Theo tiêu

+

=> k, = —-----------= 0.255 W/m2K
^ạ + 0.726
0.

047

*Kiểm tra đọng sương trên vách .

Tại hành lang có nhiệt độ là t=37,3-60% =22°c , và độ ẩm là (p = 74%
Tính phân áp suất thực của hơi nước
Tra đồ thị h-x có ts=17°c


V3 A2 //,

105

Đồ án máy lạnh

11

Dòng hơi thẩm thấu qua bao che:
Ta có:
ph] = px(22°C).(p] = 2642,4.74% = 1955Pứ = 1955.\0~6 MPa
p h = px(-20).
^ pi 90

105 7,5 0,86
1955-57) 10-

= 1741,2-0,0566
—106
1728,6Pữ
Ấp suất» riêng
phần hơi nước
thực=tế:
4

90
ơt. = 1728,6-0,0566
106 = 1202Pa
px =ph -/6
900,86
0 = 1202-0,0566 —106 =70Pứ
p=n= 1942,4-0,0556
^106 = 1741,2Pữ
7,5
p =70-0,0566 —106 =57,5Pa
Xl
90
ph và px ta thấy ph > px vậy vách không bị đọng ẩm.
4. Tính bề dày cách nhiệt của trần kho làm đông.

Cấu trúc của trần kho bảo quản đông:
1 - lớp phủ mái đồng thời là lớp cách ẩm bằng vật liệu xây dựng là

bitum,ô|=0,012m ,Ằ,|=0,3W/mK


Đồ án máy lạnh

12

Hình - 3 : cấu trúc trần kho bảo quản đông.
2- Lớp bê tông giằng có côt, ô2=0,04m , A.2=l,4W/mK
3- lớp cách nhiệt điền đầy , Ằ,3=0,2W/mK ,ÔCN là thông sô" cần tính .
4- lớp cách nhiệt bằng stiropo ,ô4=0,lm Ằ,4=0,047W/mK.

5- lớp bê tông côt thép chịu lực õ5=0,22m , Àõ=l,5W/mK

—*ÕCN

0,1 0,22 1 \
,23,3 + 0,01
2
+ -J-zr + _
+ -1—
0,047 1,5 7
+
J
0,3

Theo tiêu chuẩn lây ÔCN=0,5 m
Vậy chiều dày cách nhiệt của cả lớp polystyrol và lớp diền đầy là 0,6m
Hệ sô" truyền nhiệt thực: kt=0,199W/m2K.
5. Tính cách nhiệt nền kho.

Khi kho lạnh được đưa vào sử dụng, nhiệt độ trong kho xuống tới -25°c, khi
đó sẽ có băng tích tụ dưới nền kho . Nền kho sẽ bị trương phồng lên do thể tích riêng
của băng tăng , dẫn đến nền và câu trúc kho lạnh bị biến dạng , pha huỷ. Vì vậy
trong câu trúc nền kho bô" trí dây điện trở đốt nóng để làm tan băng . Dây điện trở có
đường kính d=12^-16 mm ,đặt cách nhau từ 0,5-^l m và phải có điện thê" < 36 V
Câu trúc nền gồm có các lớp như sau:
Lớp nền nhẩn bằng các lớp bê tông lát ôi=0,04m ,Ằ| = 1,4 W/mK
Lớp bêtông ô2=0,lm , Ầ2=l,4W/mK


13

Đồ án máy
lạnh
Lớp cách ẩm
Lớp bêtông đá dăm làm kín nền đất

Khi tính toán chiều dầy cach nhiệt cho nền có sưởi bằng dây diện trở ta chỉ
cần tính từ các lớp phía trên lớp có sưởi.
0,1
^CN= 0,2
0,21
heo tiêu chuẩn lấy ôCN=0,95m.
Hệ sô" truyền nhiệt thực : kt=
0,2

1


Đồ án máy lạnh

14
Phần 3 :TÍNH NHIỆT KHO LẠNH

Tính nhiệt kho lạnh thực chất là tính toán các dòng nhiệt tổn thất từ môi
trường bên ngoài vào kho lạnh , dòng nhiệt do sản phẩm toả ra và các dòng nhiệt
tổn thất khác . Chính là dòng nhiệt mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải ra môi
trường ngoài để đảm bảo nhiệt độ phòng lạnh luôn đạt yêu cầu.
Vậy tính toán nhiệt kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy lạnh cần
lắp đặt.
Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh gồm:

Q = Qi+ Q2+ Q3+Q4 ,w.
Q] : dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che
Q2 : dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi xử lý lạnh.
Q3 : dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh.
Q4 : dòng nhiệt sinh ra khi vận hành .
ì. Tính dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che Qi.
Qi là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua tường bao, trần , nền do chênh lệch
nhiệt độ giữa phòng lạnh và môi trường ngoài và dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt
trời qua tường và trần.
Q1-Q11+ Q12
QI I =ktF(t|-t2) là dòng nhiệt tổn thất qua tường bao , trần , nền do chênh
nhiệt độ .Với: kt là hệ sô" truyền nhiệt thực.
t2 - nhiệt độ trong phòng lạnh .


Đồ
Đồ án
án máy
máy lạnh
lạnh
ường phòng 1
sơ đồ được
bô" trí tính
mặt bằng
Dòng nhiệt qua nềnTheo
có sưởi
theo kho
biểu thức : Qn=kt.F(tn-t2)
ường phòng 2
lạnh

tính độ
được
diệnbình
tích của
các nền
tường
tn là tanhiệt
trung
khi có sưởi, lấy tn=4°c
ường phòng 3
Vậy
1642+78+78+60+60+45+45=2008w
ngoàiQi2=
, diện
tích tường hành
F
= lang, diện
12.6.6=432m2
ường phòng 5
tích
trầnbao
. che Q|=2008+17137=19145W
Qn=432.0,2.29=2506w
=> nhiệt tổn thất=>
quanền
kết ,cấu
ường phòng 6
Dòng nhiệt tổn thất qua trần.
nhiệtdotổn
thât do

chênh
ường phòng 7
2. TínhDòng
dòng nhiệt
sản phẩm
toả ra
Q2 . lệch

16
15
17

nhiệt độ giữa phòng
lạnh và tường
ngoài.
F
=12.6.6
=432m2
Là dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi giảm nhiệt độ trong phòng làm đông ,
Qt
dòng nhiệt
bao gồm
do sảnngoài
phẩm toả
TổngQ2 diện
tíchnhiệt
tường
của ra và nhiệt do bao bì toả ra , vì vậy
=432.0,2.62,3=5383W
cần

cả chiều
hai dòng
này. là 6m)
kho tính
lạnh:(
cao nhiệt
của tường
=> Qi 1 = Q’ 1 1 +Q”i 1 +Qn +Qt =4826 + 4422 +2506 +5383 = 17137 w
* Dòng
do sản phẩm toả ra được6,25.6.4
tính theo biểu thức :
F nhiệt=13.6.2+6,775.6.2+
Qi2 là dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần.
=387,3m2
Qlh = M(h. - h2) 1000 ,kw.
Hình - 4 : Sơ đồ tính toán diện tích các
Qi2=ktF.Ati2
*2‘
1 2 24.3600
phòng.
Với At|2" hiệu nhiệt độ dư, đặc trưng ảnh hưởng của bức xạ vào mùa hè
M- lượng hàng nhập vào phòng làm đông.
Với mỗi phòng lạnh ta chỉ tính dòng nhiệt tổn thất do bức xạ qua trần và một
h|, h2 - entanpycủa sản phẩm trứơc và sau khi vào phòng làm đông.
bức tường có bức xạ lớn nhất.
1000/24.3600- hệ sô" chuyển đổi từ t/ngày đêm ra đơn vị kg/s.
Để
xạ ởlàm
mức
thấpta nhất

phải bô", với
trí kho
theo
bức
mặtlạnh.
trời
Vớibức
phòng
đông
có Mta=6%.Eđ
Eđ làlạnh
dung
tíchhướng
thực tế
củaxạkho
hợp lý Dòng
nhất, bức
lớnqua
nhâ"t
tiếp
giáp lang
vói không
khí bên ngoài bô" trí theo hướng
nhiệttường
tổn
tường
hành
.
Mthất
=6%.

546
=32,76tân/24h
F độ sản=6,125.6.2+6,25.6.4
Nhiệt
phẩm trước khi vào phòng+làm đông12,125.6.2
lấy t = -8°c , sau =369m2
khi vào
Đôi vớilàm
haiđông
phòng
và 8, thì
bức
lạnh coi
hai
phòng
đạt 4-25°c
nội 2suy
gầntường
đúngtiếp
bảnggiáp
4-2 với
sáchphòng
HDTKHTL
có như
h]=34,8
bức , h2= -10 kJ/kg.
kJ/kg

tường

kt =0,255W/m2K
=> Q,„ = 32,76.44,8.-^"
24.3600
=>ổ"„
=369.0,255(22+25)=4422W
• Dòng nhiệt toả ra từ bao bì:

hành
=nkw

lang.


Đồ án máy lạnh

18

khôi lượng bao bì coi như chiếm 15% khôi lượng sản phẩm làm đông, Mb=15%.32,76
=4,9 tấn/24h
=>Ổ2A = 4,9.2,5(-8 + 25) 1000 =
2,4kw
2b
24.3600
=>Q2 =2,4+17=19,4 KW
* Vì phòng làm đông không có thông gió nên dòng nhiệt do thông gió Q3=0.
3. Tính dòng nhiệt do vận hành Q4 .
Q-Ị= Q4I+ Q2+Q43+ Q44Trong đó Q41- dòng nhiệt do chiếu sáng phòng lạnh.
Q42- dòng nhiệt do người toả ra .
Q43- dòng nhiệt do các động cơ điện
Q44-dòng nhiệt do mở cửa .

a. dòng nhiệt do chiếu sáng phòng.

Q41=A .F
F - diện tích phòng, 72m2
A - năng lượng toả ra khi chiếu sáng lm2diện tích phòng , đôi với phòng bảo
quản đông A= l,2W/m2.
Q41=72. 1,2 =86,4 w
b. Dòng nhiệt do người toả ra .

Q42=350.n
n - sô" người làm việc trong phòng , phòng 72m2 lây n=2 người


Đồ án máy lạnh

19

c. Dòng nhiệt do mở cửa phòng

.
Q44=B.F ,w
B - dòng nhiệt riêng khi mở cửa , theo bảng 4-4 sách HDTKHTL lấy
B=12W/m2.
=> Q4 =86,4 + 700 +864=1650,4 kW.
Xác định nhiệt tải cho thiết bị và máy nén.
Xác định nhiệt tải cho thiết bị là để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết
cho thiết bị bay hơi .Để đảm bảo nhiệt độ trong phòng bảo quản đạt yêu cầu ở những
điều kiện bất lợi nhất , ta tính nhiệt tải cho thiết bị là tổn thất các nhiệt tải thành
phần có giá trị cao nhất.
Qtb= Q|+ Ọ2+ Ọ3 +Q4=19+19,4 +0,16504 =

48,4

kW

Nhiệt tải của máy nén:
Qmn=Qi

+

60%Q2

+75%

Q4

=19+19,4.0,6

+10.

0,75

«

38,14kW

Trong một ngày dêm máy nén không làm việc cả 24/24h mà thường làm việc
b - là hệ sô" thời gian làm việc , b= 22/24 ,
k- là hệ sô" tính đến tổn thất trên đường ông và thiết bị của hệ thông lạnh, lây k=l,2.
1, 2.3
~50£W

0,8,1 92
4


Đồ ủn máy lạnh

20

MÁY NÉN.
I.

Chọn phương pháp làm lạnh .
Có nhiều phương pháp làm lạnh buồng và xử lý sản phẩm , đôi với phòng làm

đông, để hợp lý nhất ta chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp , tức là làm lạnh buồng
lạnh bằng dàn bay hơi đặt trực tiếp trong dàn lạnh . Môi chất lạnh lỏng sôi thu nhiệt
của môi trường cần làm lạnh để hạ nhiệt độ của môi trường cần làm lạnh xuống
nhiệt độ yêu cầu . Đê’ giảm ảnh hưởng đến sản phẩm khi làm lạnh ta chọn dàn bay
hơi là loại dàn đôi lưu không khí tự nhiên.

Hình

-

5

:

sơ

đồ

phương

lạnh. 1- Dàn ngưng
2- Máy nén
3- Dàn bay hơi
4- Van tiết lưu

* Các ưu nhược điểm của hệ thống làm lạnh trực tiếp .
a.

Ưu điểm.

pháp

làm


Đồ ủn máy lạnh

21

- Tổn thất năng lượng nhỏ .
- Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ , nghĩa la' làm lạnh trực tiếp thời gian từ khi mở

máy đến lúc nhiệt độ đạt yêu cầu nhanh hơn .
- Có thể giám sát nhiệt độ buồng lạnh qua nhiệt độ sôi của môi chất.
b. nhược điểm.

Ngoài những ưu điển đã nói ỏ trên thì phương pháp làm lạnh trực tiếp cũng có
những nhược điểm như sau:
- Là hệ thông lạnh trung tâm phân bô" ra nhiều phòng sử dụng lạnh nên lượng môi

chất nạp vào máy sẽ phải lớn , khả năng rò rỉ môi chất lớn mà khả năng tìm ra chỗ
rò rỉ để xử lý lại khó khăn .
- Do các dàn bay hơi bô" trí ở các phòng lạnh xa nhau nên khó khăn cho việc cấp

lỏng và tổn thất áp suât lớn .
- Với nhiều dàn lạnh nên việc phân phôi đều môi chât gặp khó khăn , khả năng

máy rơi vào hành trình ẩm cao .
- khả năng trữ lạnh của dàn lạnh kém hơn so với làm lạnh gián tiếp , khi máy dừng

hoạt động thì dàn lạnh cũng hết lạnh nhanh chóng.
II. Môi chất sử dụng trong hệ thông lạnh .

Môi chất được chọn sử dụng trong hệ thông lạnh của kho bảo quản đông này
là amoniac , có công thức hóa học là NH3, ký hiệu R717. Amoniac là chất khí không
màu , có mùi hắc , có tính châ"t nhiệt động tô"t , phù hợp với hệ thông lạnh máy nén


Đồ án
lạnh

máy

22

tổn thất áp suất nhỏ, hoà tan nước không hạn chế nên hệ thông không bị tắc ẩm ,

nhưng không hoà tan dầu , gây khó khăn cho việc bôi trơn hệ thông .
- Bền vững ở nhiệt độ và áp suất công tác, chỉ bị phân huỷ ở 260°c, nhưng khi

có ẩm và thép làm chất xúc tác thì phân huỷ ngay ở khoảng nhiệt độ 110 - 120°c, ăn
mòn đồng và hợp kim đồng , chỉ trừ đồng thau photpho.
- Gây nổ khi có mặt thuỷ ngân .
- Độc hại với người và có hại đôi với thực phẩm bảo quản( làm giảm chất

lượng cảm quan và chất lượng sử dụng) .
- Là môi chất lạnh rẻ tiền, dễ kiếm , dễ vận chuyển bảo quản.
III. Tính chọn máy nén.
1. Chọn các thông sô của chế độ làm việc.

Chế độ làm việc của hệ thông lạnh được đặc trưng bởi 4 yếu tô sau :
-

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh to .

-

Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất tk.

-

Nhiệt độ quá lạnh tqi.

-

Nhiệt độ hơi hút về máy nén, hay nhiệt độ quá nhiệt tqn, th.

a. Nhiệt độ sôi to.

to dùng để tính toán thiết kế, t0 = ÍỊiQD -Ato.
Đôi với dàn bay hơi trực tiếp lấy hiệu nhiệt độ yêu cầu Ato =10°c


=8

10

Sử

t, °c

P,MPa

-45
-35

0,093
1715
Đồ án máy lạnh
0,093
1730

75

thông lạnh sử0,42
dụng bình ngưng ông chùm vỏ bọc nằm ngang thì :
0,38 Đôi với hệ1935

-3

-3

t\v20,38
= tWi+5K, với
twi nhiệt độ nước
1750
0,32 vào bình ngưng
Hình - 6 : Sơ đồ chu trình.
1,55
1955
0,1
nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt ta lấy nhiệt độ nước vào bình
1,55 Chu trình này
655có ưu điểm
0,00173
là lỏng vào bình bay hơi không bị lẫn dầu của hơi do
ngưng cao hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt 4°c.
1,55
500tới , tránh 0,0016
máy
nén hạ áp đem
được dầu ở cấp hạ áp quánh đặc bám trên bề mặt do
Tại thấp
thành, phô"
Minhkhả
với năng
nhiệt trao

độ trung
nóng bay
nhât hơi
tmax.
0,38độ
655
0,033
nhiệt
tránhHồ
làmChígiảm
đổi bình
nhiệt tháng
của bình

-3

=37,3°c
nhiệt và
độ chọn
trung
bìnhnén.
năm ttb =27°c , độ ẩm cp= 74% , vậy nhiệt độ không khí
0,38 nhiệt
480 máy
b. Tính

-35

bên
ngoài được xác500

định tKK = ttb +0,]25tmax = 21 + 0,125.37,3 = 32°c.
0,093
Ptg = VPữ.pk = Vo,093.1,55 = 0,38MPa, tra bảng có ttg = -3°c
Từ tKK= 32°c , cp= 74% tra đồ thị I - d có tư = 26°c
ChọntWÌ
nhiệt =26
độ quá
trung =
gian35°c
t6= 0°c cao hơn
=>
+4lạnh
= lỏng
30°ctrong
, ông
tW2xoắn
= bình
tw,+5K

100
dụng
40
0

h,kJ/kg

v,m3/kg
1,215
1,27

24
23

nhiệt độ=>
trong
gian=40°c
tụ là Tra
3°c.bảng hơi bão hoà có pk= 1,55 MPa
tk =bình
26+ trung
4 + 5+5
c. Nhiệt độ quá nhiệt tqn.

Là nhiệt độ của hơi trứơc khi vào máy nén , với môi chất amoniac, nhiệt độ
hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi khoảng 10°c.
H20

h
Năng suất lạnh riêng .


VUHA = "VVI = 0,042.1,27 = 0,053w3/s
Po
-Apo
Đồ án
máy lạnh

25
26

Vớiq0=hr
máy nén
- h,0=1715
sử dụng môi
- 500chất
= 1215
amoniac
kJ/kgm =0,95^-1,1 , chọn m =1
- Năngcsuất
- tỉ sô"
lạnhthể
riêng
tíchthể
chết,
tích.
c = 0,03-K),05 , chọn c =0,04
=
1215 = 9567kJ/mỉ
V, 1,27
-

Năng suất nhiệt riêng.
Thường lây Apo=5 Pa, Aptg=10 Pa.
Ợ* = (Ã4 -/?5)—= (1955-655) ^ ^

=1704ẢJ/Ấ:g

1750-655
-

Công nén riêng.

-

1 = 1,+ hzh. /,=(1935-1730) + 1935 ~ 500 (1955-1750) = 473kJ Ị kg
hl-h1
1750-655
Thê tích
Hệ sô lạnh
. hút lý thuyết cấp hạ áp.
V„Hi = — =
£ = ^j- = -7— =
"HA
À 0,7
2,56
/ 473

= 0,076m’ /s

• Tính toán cấp hạ áp.
Chọn máy nén.
Năng
suất lạnh
riêng:
Có -nhiều
phương
án để
chọnq0=1215kJ/kg
máy nén phù hợp với yêu cầu , có thể chọn máy
nén của nước Nga sản xuất, chọn hãng mycom của Nhật, cũng có thể chọn loại máy

- Lưu lượng hơi thực tê qua máy nén hạ áp :
nén sản xuât trong nước do nhà máy cơ khí Long Biên sản xuất , hoặc nhà máy cơ
—= 7^7 =0,042 kg/s
q0 1215
khí duyên hải Hải Phòng sản xuất.
Nhưng chọn loại nào còn tuỳ thuộc vào vôn đầu
Thểvốn
tíchcó
húthạn
thực
củachọn
máyloại
nénmáy
hạ ápsản xuâ"t trong nước hoặc máy của
tư ban đầu- , nếu
cótếthể
Nga sản xuâ"t , những loại này tuy hoạt động với độ tin cậy không được như ý , tiêu
Hệ sô cấp máy nén hạ áp
tốn năng lượng hơn , nhưng giá rẻ, khi hư hỏng dễ sửa chữa . Xu thế hiện nay các
Ẳ = Ẳ;
nhà máy có sử dụng lạnh người ta thường sử dụng loại máy nén Mycom .
Vơi I = PọZAP±_c ị P‘S +A^ìm Po-APo
Đê’ phù hợp với
Poxu{ thế
Po ), yêu
Po cầu công nghệ , và vôn đầu tư, ở kho lạnh này ta
dùng loại máy nén Mycom . Ta chọn loại N62WA .
T
N62WA có V|t = 0,078m3s
Đô"i với máy nén thuận dòng Ãw _

_Ị_


eỉHA Tịtd.rịel 0,85.0,95

y UCA

Đồ án máy lạnh

27
28
29

Vậy sô lượng máy nén sẽ là : ZMV
= ^“HA =
=
m3.v3=
- Công suất V„CA=
ma
Nms
= vtt.pms =0,0176.59 »
0,97
Tốc
độ sát cao áp: quétCA
0,32.0,055=0,0176m3/s
1,04kW
(VitMN
Vậy ta chọn 1 máy nén. (vòng/phút)
CA)
Công

suấtNhữu
ích : Ne =Nị +Nms = 13 +1,04 = 14,04 kw.
14 04
NeìCA
Công nén đoạn nhiệt:
= —’
= MẠkW
Thường lấy Apt„=5Pa , Apk=10Pa.
-

- TổngNs=
công
suất-0,042(1935
tiếp
điện+cấp
hạ380-5
áp và cao
m,.l,=
kWáp:
. /1550
10-1730)=8,6
Ă = 380-5
=17,4
+ 16,3 = 33,7 kW , lấy Ne, =34 kW
HiệuNe,
suất
chỉ thị:
Thể tích hút lý thuyết cao áp
• Các thông sô"
máy +nén:

77,.của
=Ẫ.W
/ư0 =^ + 0,001./0 = — +0,001.(-35) =
_ 0,0176
0,85
Tlg
270
-

-

Công suất chỉ thị :

- Sô" lượng máy nén cao áp
= ^=W_ = ìồkw
_ YJỊ£A_
rj;
0,85 _ 0^024 _ Q Q

VhMN
0,026 ’
Công suất
ma sát:
nén ma
N62WA
có VitMN=0,026m3/s)
(với pms (Máy
là áp suất
sát riêng,
máy nén amoniac pms=49H59Pa,

- Tỷ lệ xylanh của câ"p hạ áp và cao áp
chọn pms=59Pa )
-

-

Công suất hữu ích:

e _ KHA _ 0.076 ^ 3
V„CA 0,024

Vậy cứ 3 xylanh hạ áp thì cần có 1 xylanh cao áp
Ne=Ni+Nms =10 +3,13= 13,13kW
Từ tính toán sô" lượng máy nén hạ áp , cao áp và tỷ lệ xylanh thây rằng
chọn 1 máy N62WA là hợp lý .
T|td là hiệu suất truyền động của khớp , đai ...r|
- Công nén đoạn nhiệt cấp cao áp.
td=0,95
- là
Hiệu
thị cấp
áp:
Tìei
hiệusuât
suấtchỉ
động
cơ , cao
lấy Pei=0,85.

T

270
• Tính toán cấp cao áp.
7, =thực
V + tê
bt,g
=Ỷmáy
+ bt'g
= 0,86
- Lưu lượng hơi
qua
nén=J^
cao +
áp0,001(-3)
.
- tếCông
suâtápchỉ
-Thể tích hút thực
cấp cao
: thi cấp cao áp: N. = — =

= \3KĨV


Đồ án
lạnh

máy

30

Phần 5 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC THIẾT BỊ TRAO Đổi

NHIỆT.
Tính toán thiết kế thiết bị ngưng tụ .

I.

Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt trong đó hơi môi chất thải nhiệt cho
môi trường và chuyển đổi trạng thái từ hơi sang lỏng .
Có nhiều loại thiết bị ngưng tụ có kết cấu và nguyên tắc hoạt động khác nhau,
nhưng phù hợp và hiệu quả nhất ở kho lạnh làm đông này ta chọn loại bình ngưng
ông chùm vỏ bọc nằm ngang.
Dựa vào các thông sô" của máy nén , nhiệt độ ngưng tụ, nhiệt độ bay hơi ,
nhiệt độ nước vào và ra đã tính toán được ở các phần trên ta tính toán thiết bị ngưng
tụ.
Các

thông

sô

Hành
Sô"

cần

thiết

như

sau

tình
xylanh

z=

Nhiệt

độ

ngưng

Nhiệt

độ

nước

8

kính

piston

piston
,

tô"c

tk=
vào

:đường

40°c,
tW\=30°c,

độ

n

nhiệt
nhiệt

D=95mm
S^Vómm

=1000-ỉ-1200

vòng

độ

bay

hơi

độ

nước

ra

/phut

t(j=-35°c
ÍW2=35°C

• Cơ sỡ'của phương pháp tính.
Tính diện tích bề mặt trao đổi nhiệt F trên cơ sỏ chọn giá trị kinh nghiệm của
hệ sô" truyền nhiệt k. Sau đó chọn đường kính trong và đường kính ngoài của ông
chùm , tiếp theo tính hệ sô" truyền nhiệt thực kt, so sánh giữa giá trị của k vừa chọn
và gia trị của k, tính được nếu sai sô" không quá 5% thì chấp nhận được , nếu sai sô"


Đồ án máy lạnh

31

Hình - 7 : Nguyên lý cấu tạo thiết bị ngưng tụ .
1- đường nôi van an toàn.
2- Ông nôi đường ống cân bằng với bình

chứa.
3- Hơi amoniac vào.
4- Ap kế.
5- Đường nôi van xả khí không ngưng.
6- Van xả khí ở khoang nước.
7- Đường nước làm mát ra.

• Tính nhiệt lượng do NH3 nhả ra.
QNH3 =G.r Ị
r là nhiệt ẩn hoá hơi của NH3 tại nhiệt độ ngưng.


Đồ án máy lạnh

32

Với tk = 40° c tra bảng các tính chất vật lý của NH 3 lỏng có r =263kcal/kg
QNH3=

198.263

=

52074

kcaỉ/h

• Tính diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của dàn ngưng.
- Tính độ chênh nhiệt độ trung bình.
,_

- A^in _ 40- 30 - (40 - 35)

‘b , Atmr

0

,„40-30

- Tính F
Theo

bảng

k

8-6

sách

=300^1000

HDTKHTL

có

kcal/m2K

Chọn k = 700 kcal/m2K
=> F =
700.7,2
Chọn ông trao đổi nhiệt cho bình ngưng :
-

Đường kính ngoài da =25mm

-

Đường kính trong dị =20mm

-

Diện tích cho lm chiều dài ông fa=0,0785m2/m , fị = 0,0628

• Tính sô'ống trao đổi nhiệt cho dàn ngưng:
F

10,33

/

, nn ^

=> n = —-— =----—------= 88 ông , chọn 90 ông
Bô" trí sô"pass ( sô" ngoặc của dòng châ"t lỏng đi trong ông ) là 10 pass.
Q~' A.' I
, 90
^
Sô ông 1 pass : n = — = 9 ông
Tính hệ sô truyền nhiệt thực.


Đồ án máy lạnh

33

- Tốc độ chuyển động của nứơc.
r
r
n
CJ-) P-Ị .J 2 .ú)-Ị. —^
CO-Ị
m
tf = — — — =

G2
n
-

+ = 32,5° c, tra bảng thông sô" vật lý của nước trên

đường bão hoà có p2 =995kg/m3, Cp2=4,174kJ/kgđộ.
Ta có phương trình cân bằng nhiệt Q = G].ri = G2. Cp2 .Attb = QNH3
=>ơ, =

= .520J4 =10455k g / h
Atw.cp2 4,174 5
4,186
4.10455

10, =-------------Ị- rr------------ « \m / s .
995.3,14.202.(l0“3) .3600.9
Từ các thông số dị/1 = 20.10‘3/1,5 = 0,0133 , ta = 32,5°c , ©2 = lm/s , dị =
0,02m tra đồ thị hình 1-1 ta có a2 =4100kcal/m2h.
Tính ai bằng cách dùng đồ thị.
Độ chênh nhiệt độ Àt = tfi - tW| =1-5- 2°c , chọn Àt = 2°c.

Đồ án máy lạnh

34

Hình - 8 :ĐỒ thị tra giá trị a2

Hình -9 : Đồ thị tra giá trị oti

- Tính kt
Ta có k' =------------------ , ôi ẢỊ bao gồm các lớp thép, căn , dầu.
1

^ ờ(.

1

Ẳị a2
Trong đó lớp cặn có (ỗ/A,)căn=(0,lH- 0,3 ).10‘3
m2hK/kcal

.

lấy (Ô/X)căn=0,3. 10‘3 m2hK/kcal
= 728,5 Kcal / m2hK

=> Ấ: =
__Ị
+ 0,3.10“3 +__

0,6.10“3 +

45

So sánh giữa k = 700kcal/m2hK đã chọn ở trên và kt ta thây sai khác không
quá 5% vậy k ta đã chọn là hợp lý.
Ta bô" trí ông trên mặt sàng (tâm lắp ông )theo hình lục giác đều , sô" lục giác
đều bô trí là :
_ V12/7-3-3 _ V12.90-3-3
m=
Chọn m = 5 , vậy còn thiếu 1 ông , ta có thể không bô trí một ông ở giữa lục
giác đầu tiên.


Đồ án máy lạnh
- Khoảng cách giữa các ông : s =1,3d2 = 1,3.25 =32,5 mm

35

- Đường kính trong của ông vỏ : D = 1,1.5. — =1,1.32,5 — =

380/77/7?

\ĩ]

V 0,8

với Ĩ1=0,8 là hệ sô" điền đầy ông của mặt sàng.
Lây D = 400mm.
I. Tính toán thiết bị bay hơi.

Thiết bị bay hơi là thiết bị trao đổi nhiệt trong đó môi chất lạnh lỏng thu nhiệt
của đôi tượng cần làm lạnh để bốc hơi.
Trong kho lạnh này , để giảm hao ngót sản phẩm làm đông ta sử dụng loại dàn
lạnh không khí đôi lưu tự nhiên loại treo trần . Đây là loại thiết bị làm lạnh không
khí kiểu khô , trong đó không khí lưu động ngoài chùm ông và được tiếp xúc trực
tiếp với bề mặt thiết bị , còn môi chất lưu động và sôi trong ông . Khi đó không khí
thải nhiệt cho môi chất sôi trong ông và giảm nhiệt độ .
1. Các thông sô của không khí trước và sau khi vào dàn lạnh.
-Thông sô không khí khi vào dàn lạnh.
t] — tphồng + 3 = -35 +3 = -32 c
Ọi= 90%
=> d|= 0,0006kg/kg , i]= -20,83 kj/kg.
- Thông sô" của không khí sau dàn lạnh.
t2 = -35 - 3 = -38°c.