Thiết kế kho làm đông với nhiệt độ 18oc

Đồ án máy lạnh

LỜI NÓI ĐẦU
1
Đồ án máy lạnh
Phần 1 : TÍNH TỐN THỂ TÍCH VÀ MẶT BẰNG KHO LẠNH.
Trong đồ án này thiết kế kho làm đông với nhiệt độ yêu cầu trong phòng làm đông
là
C
0
25
−
.Cá ngừ được đưa vào phòng làm đông với mục đích hạ thấp nhiệt độ 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 khối lượng hàng hố
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 tiêu chuẩn chất tải
45.0
=
v
g
tấn/
3
m
, hệ số thể tích
78.0
=
α
.
II.Xác định số lượng, kích thước kho bảo quản đông.

Xác định các thông số cần thiết dựa vào dung tích của kho.
1.Xác định thể tích kho.
Với E là dung tích kho lạnh,
V là thể tích kho lạnh .
v
g
là tiêu chuẩn chất tải.
Ta có
3
33,333
45.0
150
m
g
E
V
v
≈==
2. Xác định diện tích chất tải.
Thực phẩm được đựng trong ngăn gỗ kích thước
400300500
××
mm, xếp 8 ngăn
thành một chồng ,vậy chiều cao chất tải là h= 3,2m.
Với F là diện tích chất tải, h là chiều cao chất tải ta có:
2
16,104
2,3
33,333
m

h
V
F
≈==
3.Định mức chất tải trên 1 mét vuông nền .
2
tan/44,12,3.45,0. mhgg
vF
===
Với
F
g
là định mức chất tải theo diện tích
4. Xác định diện tích lạnh thực tế cần xây dựng
2
Đồ án máy lạnh
F
t
F
F
β
=
với
t
F
diện tích lạnh thực tế cần xây dựng,
F
β
hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa
Theo bảng 2-4 [1].Ta tra được

76.0
=
F
β

2
05,137
76.0
16,104
m
F
F
F
t
≈==⇒
β
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 tốn,diện
tích lạnh có thể lớn hơn diện tích ban đầu10 đến 15%,khi chọn Z là một số nguyên.
5. So lượng buồng lạnh cần xây dựng .
Buồng lạnh đông bố trí trong kho lạnh một tầng , chiều cao kho đến xà ngang là
6m.
Số lượng buồng cần thiết phải xây dựng là
f
F
Z
1
=
Với Z là số lượng buồng lạnh phải xây dựng

f
là diện tích buồng lạnh quy chuẩn đã chọn.
Bố trí mạng lưới cột một chiều cách nhau là 6m , một chiều cách nhau là 6m, và
2
3666 mf
=×=
⇒
số lượng buồng lạnh
80,3
36
05,137
1
===
f
F
Z
Vậy lấy Z= 4 buồng
⇒
kích cỡ kho lạnh sẽ là 16
9
×
hoặc
246
×
hoặc 12X12.
Vậy dung tích thực tế của buồng lạnh sẽ là:

89,157
80,3
4

150
≈×=
E
tấn
III . Sơ đồ quy hoạch mặt bằng kho lạnh.
Với 1, 2, 3, 5, 6, 7 : Các phòng làm đông
4 : Phòng bố trí buồng máy , buồng điều khiển, máy phát điện….
8: Phòng vệ sinh, thay quần áo….
9 : Hành lang lạnh.
3
Đồ án máy lạnh
Chiều dài các tường phòng bảo quản đông là 12m, chiều rộng là 6m.
Kích thước phòng 4 và phòng 8 là 12
×
8m.
Phần 2 : CẤU TRÚC XÂY DỰNG VÀ TÍNH TỐN CÁCH
NHIỆT CHO KHO LẠNH.
I. Cấu trúc xây dựng.
Cấu trúc kho lạnh phải có cấu tạo đặc biệt để đáp ứng các yêu cầu như : phải có
tuổi tho ïcao, chịu được tải trọng của bản thân và sản phẩm bảo quản trong kho , phải
chống được nhiệt xâm nhập , không đọng sương, phải có cấu trúc cách nhiệt tốt phải
đảm bảo an tồn cho người và phương tiện, cuối cùng là phải kinh tế.
Các kho lạnh thường được xây dựng bằng bêtông cốt thép , tường bao và tường
ngăn xây dựng bằng gạch đỏ, trên đó bố trí cách nhiệt và cách ẩm . Móng phải chịu tải
trọng của tồn bộ kết cấu vì vậy phải kiên cố , vững chắc, móng đổ bằng bê tông cót thép
và đổ cột chịu lực. Mái kho lạnh phải không đọng nước và thấm nước, chống thấm nước
bằng bitum và giấy dầu, chống bức xạ mặt trời bằng lớp sỏi trắng phủ lên trên . Kết cấu
nền phụ thuộc nhiều yếu tố như nhiệt độ phòng , tải trọng…nền phải có yêu cầu vững
4
Hình 1 : Sơ đồ quy hoạch mặt bằng kho lạnh.

Đồ án máy lạnh
chắc ,không thấm ẩm , lớp cách nhiệt thường là xỉ để chịu được tải trọng lớn và phải bố
trí dây điện trở đốt nóng để tránh đóng băng . Cửa kho lạnh là một tấm cách nhiệt, xung
quanh có đệm kín bằng cao su để giảm tổn thất nhiệt .
II. Tính tốn cách nhiệt .
Giả sử ta tính tốn , thiết kế cho kho bảo quản đông xây dựng tại thành phố Hồ Chí
Minh , theo bảng 1-1 [1] tại thành phố Hồ Chí Minh có nhiệt độ trung bình tháng nóng
nhất t =37,3
0
C , độ ẩm ϕ = 73%
1.Tính chiều dày cách nhiệt giữa phòng bảo quản đông và không khí bên ngồi.
Công thức tính :















++−=
∑
=

n
i
i
i
CNCN
k
1
21
111
αλ
δ
α
λδ
Trong đó :
CN
δ
- độ dày lớp cách nhiệt, m

NC

λ
- hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, W/mK
k – hệ số truyền nhiệt
1
α
-hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngồi,
KmW
2
/
2

α
- hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh.
i
δ
-bề dày của lớp vật liệu xây dựng thứ
i
,m

i
λ
- hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu xây dựng thứ
i
,
kmw
2
/

Hình 2 : Cấu trúc tường

Tường ngăn giữa phòng và không khí bên ngồi gồm :
1- lớp vữa ximăng -
1
δ
=0.02m ,
1
λ
=0.88W/mK,
1
µ
=90 g/mhMPa

2 – lớp gạch đỏ -
2
δ
=0.38m ,
mKW /82.0
2
=
λ
,
mkMPag /105
2
=
µ
3- lớp cách ẩm
m008.0
3
=
δ
,
mKW /3.0
2
=
λ
,
mkMPag /86.0
3
=
µ
4- lớp cách nhiệt ,
mKW

CN
/047.0
=
λ
,
mkMPag
CN
/5.7
=
µ
5-lớp vữa trát và lưới thép ,
m
aï
02.0
=
δ
,
mKW /88.0
5
=
λ
mkMPag /90
5
=
µ
Lớp cách nhiệt là polystirol.
Buồng bảo quản đông có
Ct
0
25

−=
Tra bảng 3-3 và 3-7 sách HDTKHTL có k= 0.21
KmW
2
/
5
Đồ án máy lạnh
3.23
1
=
α
KmW
2
/
,
KmW
2
2
/8
=
α
⇒
047.0
=
CN
δ
189.0
8
1
82.0

38.0
3.0
008.0
88.0
02.0
3
3.23
1
21.0
1
=












++++−

Theo tiêu chuẩn lấy
m
CN
2.0
=

δ

⇒
KmWk
t
2
/2,0
726,0
047,0
2,0
1
≈
+
=

* Kiểm tra đọng sương.
Theo bảng 1-1 [1]có nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại TPHCM là
Ct
0
3.37
=
, độ ẩm
%74
=
ϕ

Tra đồ thị h-x có
Ct
s
0

8.30
=

⇒
3,2
253,37
8,303,37
3,2395,095.0
21
1
1
≈
+
−
××=
−
−
×=
tt
tt
k
s
s
α

So sánh thấy
s
k
>
t

k
, vậy vách ngồi không bị đọng sương.
* Kiểm tra đọng ẩm.
Mật đọ dòng nhiệt qua kết cấu cách nhiệt
( )
2
/46,12253,372,0 mWtkq
≈+×=∆×=
Xác định nhiệt độ bề mặt các lớp vách.
( )
11
ttq
f
−=
α
⇒
Ct
0
1
8.36
≈

⇒ t
2
=t
1
-
5.36
88.0
02.046,12

8.36
1
11
=
×
−=
λ
δ
q
0
C
Tương tự ta có :
6
Đồ án máy lạnh
Ct
Ct
Ct
Ct
Ct
Ct
f
0
0
7
0
6
0
5
0
4

0
3
25
8
46,12
2,23
2,23
88,0
02,046,12
9,22
9,22
047,0
2,046,12
11,30
11.30
3.0
008.046,12
44,30
44.30
88.0
02.046,12
72,30
72,30
82,0
38,046,12
5,36
2
−≈−−=⇒
−=
×

−−=
−=
×
−=
=
×
−=
=
×
−=
=
×
−=
Từ các nhiệt độ trên tra bảng “ tính chất vật lý của không khí ẩm “, (bảng 7-10 sách
môi chất lạnh) có :
vách 1 2 3 4 5 6 7
Nhiệt độ, t(
0
C) 36.8 36,5 30,72 30,44 30,11 -22,9 -23,2
P
h
6178 6090 4530 4460 4424 80,5 76,5
Tính phân áp suất thực của hơi nước.
Dòng hơi ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che:

H
pp
hh
21
−

=
ω
Trong đó :

PaCtpp
PaCtpp
xh
xh
57%9063)25(
5.4694%746344)3.37(
2
0
1
0
2
1
≈×=×−==
=×=×==
ϕ
ϕ

ghMPamH
i
i
/04.0
86.0
008.0
5.7
2.0
105

38.0
90
02.0
3
2
=+++==
∑
µ
δ
⇒
hmg
2
6
/115.0
04.0
10)575.4694(
=
−
=
−
ω
⇒
7
Đồ án máy lạnh
Papp
hx
466910
90
02.0
115.05.4694

6
1
1
12
=−=−=
µ
δ
ω
Papp
xx
4.425610
105
38.0
115.04669
6
2
2
23
=−=−=
µ
δ
ω
Tương tự ta có:

Pap
Pap
Pap
Pap
x
x

x
x
8.68
87,79
3164
4231
7
6
5
4
=
=
=
=
So sánh ta thấy các
i
x
p
<
i
h
p
vậy vách không bị đọng ẩm.
2. Tính bề dày cách nhiệt giữa tường ngăn của các phòng.
Tường ngăn giữa hai buồng có nhiệt độ và độ ẩm bằng nhau nên thường được xây
dựng và cách nhiệt bằng bêtông bọt.
Tra bảng 3-5 [1] có k= 0.58W/m
2
K
Tra bảng 3-7 có

8
21
==
αα
W/m
2
K
Tra bảng 3-1 có
mKW
CN
/15.0
=
λ

⇒
m
CN
0221
8
2
58.0
1
15.0
=







−=
δ
theo tiêu chuẩn lấy
m
CN
25.0
=
δ
Vậy k
t
=0.52W/m
2
K
Do chênh lệch nhiệt độ giữa các phòng là bằng 0 nên không có hiện tưọng đọng
sương và đọng ẩm.
3. Tính bề dày cách nhiệt giữa phòng làm đông và hành lang.
Kết cấu các lớp của tường ngăn giống như ở phần 1 ( tường ngăn giữa phòng làm đông và
không khí bên ngồi).
Lớp cách nhiệt là polystyrol.
Tra bảng 3-4 sách HDKTHTL với t=-25
0
C ta có k=0.28W/m
2
K
⇒
m
CN
133.0
8
1

3.0
008.0
82.0
38.0
88.0
02.0
3
3.23
1
28.0
1
047.0
=












++++−=
δ
8
Đồ án máy lạnh
Theo tiêu chuẩn chọn

m
CN
15.0
=
δ
⇒
255.0
726.0
047.0
15.0
1
=
+
=
t
k
W/m
2
K
*Kiểm tra đọng sương trên vách .
Tại hành lang có nhiệt độ là t=37,3.60% =22
0
C , và độ ẩm là
%74
=
ϕ
Tra đồ thị h-x có t
s
=17
0

C
⇒
Ck
s
0
35,2
2522
1722
3,2395,0
=
+
−
××=
> k
t
vậy
vách không bị đọng sương.
*Kiểm tra đọng ẩm.
Mật độ dòng nhiệt qua kết cấu cách ẩm:
tkq
∆×=
= 0.255(22+25)=12 W/m
2
.
Nhiệt độ bề mặt các lớp vách:
C
q
tt
C
q

ttttq
ff
0
1
1
12
0
1
111
22,21
88,0
02,0.12
5,21
.
5,21)(
11
=−=−=
=−=⇒−=
λ
δ
α
α
Tương tự ta có
Ct
CtCt
CtCt
0
7
0
6

0
5
0
4
0
3
5,23
88,0
02,0.12
23,23
23,23
047,0
15,0.12
06,15,06,15
3,0
008,0.12
4,15
4,15
88,0
02,0.12
66,15,66,15
82,0
38,0.12
22,21
−=−−=
−=−==−=
=−==−=
Ct
f
0

25
8
12
5,23
2
−=−−=
Tra bảng “tính chất vật lý của không khí ẩm”, Bảng 7-10 sách môi chất lạnh có:
9
Đồ án máy lạnh
Tính phân áp suất thực của hơi nước
Dòng hơi thẩm thấu qua bao che:
Ta có:
Papp
MPaPaCpp
xh
xh
57%90.63).20(
10.19551955%74.4,2642).22(
2
6
1
0
2
1
==−=
====
−
ϕ
ϕ
0335,0

86,0
008,0
5,7
15,0
105
38,0
90
02,0
.3
=+++==
∑
i
i
H
µ
δ
⇒
0566,0
0335,0
10).571955(
6
21
=
−
=
−
=
−
H
pp

hh
ω
Aùp suất riêng phần hơi nước thực tế:
Pap
Pap
Pap
Pap
Papp
Papp
x
x
x
x
xx
hx
5,5710
90
02,0
0566,070
7010
5,7
15,0
0566,01202
120210
86,0
008,0
0566,06,1728
6,172810
90
02,0

0566,02,1741
2,174110
105
38,0
0556,04,1942
4,194210
90
02,0
0566,01955
6
6
6
6
6
2
2
6
1
1
7
6
5
4
23
12
=−=
=−=
=−=
=−=
=−=−=

=−=−=
µ
δ
ω
µ
δ
ω
So sánh các
i
h
p
và
i
x
p
ta thấy
i
h
p
>
i
x
p
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,δ
1
=0,012m ,λ

1
=0,3W/mK
Vách 1 2 3 4 5 6 7
Nhiệt độ,t 21,5 21,22 15,66 15,4 15,06 -23,23 -23,5
p
h
2564 2538 1761 1720 1704 76,55 73,15
10
Đồ án máy lạnh
Hình – 3 : Cấu trúc trần kho bảo quản đông.
2- Lớp bê tông giằng có cốt , δ
2
=0,04m , λ
2
=1,4W/mK
3- lớp cách nhiệt điền đầy , λ
3
=0,2W/mK ,δ
CN
là thông số cần tính .
4- lớp cách nhiệt bằng stiropo ,δ
4
=0,1m λ
4
=0,047W/mK.
5-lớp bêtông cốt thép chịu lực δ
5
=0,22m , λ
5
=1,5W/mK

Tra bảng 3-3 và 3-7 sách HDTKHTL có k=0,2W/m
2
K ,α
1
=23,3W/m
2
K
α
2
=7W/m
2
K
⇒
m
CN
049,0
7
1
5,1
22,0
047,0
1,0
4,1
04,0
3,0
012,0
3,23
1
2,0
1

2,0
≈












+++++−=
δ
Theo tiêu chuẩn lấy δ
CN
=0,5 m
Vậy chiều dày cách nhiệt của cả lớp polystyrol và lớp diền đầy là 0,6m
Hệ số truyền nhiệt thực: k
t
=0,199W/m
2
K.
5.Tính cách nhiệt nền kho.
Khi kho lạnh được đưa vào sử dụng, nhiệt độ trong kho xuống tới –25
0
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 cấu trúc kho lạnh bị biến dạng , pha huỷ. Vì vậy trong cấu trúc nền
kho bố 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÷1 m và phải có điện thế < 36 V
Cấu trúc nền gồm có các lớp như sau:
Lớp nền nhẵn bằng các lớp bê tông lát δ
1
=0,04m ,λ
1
=1,4 W/mK
Lớp bêtông δ
2
=0,1m , λ
2
=1,4W/mK
Lớp cách nhiệt bằng sỏi và đất sét xốp λ
3
=0,2W/mK
Lớp bêtông có bố trí dây điện trở sưởi , δ
4
=0,1m
Lớp cách ẩm
Lớp bêtông đá dăm làm kín nền đất
11
Đồ án máy lạnh
Khi tính tốn chiều dầy cach nhiệt cho nền có sưởi bằng dây diện trở ta chỉ cần tính
từ các lớp phía trên lớp có sưởi .
Tra bảng 3-3 và 3-7 sách HDTKHTL có k=0,21W/m
2
K , α
2

=7W/m
2
K
⇒
m
CN
904,0
7
1
4,1
1,0
4,1
04,0
21,0
1
2,0
≈












++−=

δ
heo tiêu chuẩn lấy δ
CN
=0,95m.
Hệ số truyền nhiệt thực : k
t
=
2,0
24,0
2,0
95,0
1
≈
+
W/m
2
K
12
Đồ án máy lạnh
Phần 3 : TÍNH NHIỆT KHO LẠNH
Tính nhiệt kho lạnh thực chất là tính tốn các dòng nhiệt tổn thất từ môi trường bên
ngồi 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 ngồi để đảm bảo
nhiệt độ phòng lạnh luôn đạt yêu cầu.
Vậy tính tốn 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 = Q
1
+ Q
2

+ Q
3
+Q
4 ,
W.
Q
1
: dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che
Q
2
: dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi xử lý lạnh.
Q
3
: dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh.
Q
4
: dòng nhiệt sinh ra khi vận hành .
1.Tính dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che Q
1
.
Q
1
là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua tường bao, trần , nền do chênh lệch nhiệt độ
giữa phòng lạnh và môi trường ngồi và dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường
và trần.
Q
1
=Q
11
+ Q

12
Q
11
=k
t
F(t
1
-t
2
) là dòng nhiệt tổn thất qua tường bao , trần , nền do chênh
nhiệt độ .Với: k
t
là hệ số truyền nhiệt thực.
F – diện tích bề mặt kết cấu bao che, bao gồm diện tích của nhiều bức
tường khác nhau và trần kho lạnh.
1
t
- nhiệt độ môi trường bên ngồi.
2
t
- nhiệt độ trong phòng lạnh .
Theo sơ đồ bố trí mặt bằng kho lạnh
ta tính được diện tích các tường ngồi , diện
tích tường hành lang, diện tích nền , trần .
Dòng nhiệt tổn thất do chênh lệch
nhiệt độ giữa phòng lạnh và tường ngồi.
13
Đồ án máy lạnh
Tổng diện tích tường ngồi của kho lạnh:( chiều cao của tường là 6m)
F =13.6.2+6,775.6.2+ 6,25.6.4 =387,3m

2

KmWk
t
2
/2,0
=
⇒
WQ 4826)253,37(2,0.3,387'
11
≈+=
Hình – 4 : Sơ đồ tính tốn diện tích các phòng.
Dòng nhiệt tổn thất qua tường hành lang .
F =6,125.6.2+6,25.6.4 + 12,125.6.2 =369m
2

Đối với hai phòng 4 và 8 thì 2 bức tường tiếp giáp với phòng lạnh coi như hai bức
tường hành lang.
k
t
=0,255W/m
2
K
⇒
=
11
''Q
369.0,255(22+25)=4422W
Dòng nhiệt tổn thất qua nền.
Dòng nhiệt qua nền có sưởi được tính theo biểu thức : Q

n
=k
t
.F(t
n
-t
2
)
t
n
là nhiệt độ trung bình của nền khi có sưởi, lấy t
n
=4
0
C
F = 12.6.6=432m
2
⇒ Q
n
=432.0,2.29=2506W
Dòng nhiệt tổn thất qua trần.
F =12.6.6 =432m
2
Q
t
=432.0,2.62,3=5383W
⇒ Q
11
= Q’
11

+Q”
11
+Q
n
+Q
t
=4826 + 4422 +2506 +5383 = 17137 W
Q
12
là dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần.
Q
12
=k
t
F.∆t
12
Với ∆t
12
- hiệu nhiệt độ dư , đặc trưng ảnh hưởng của bức xạ vào mùa hè
14
Đồ án máy lạnh
Với mỗi phòng lạnh ta chỉ tính dòng nhiệt tổn thất do bức xạ qua trần và một bức
tường có bức xạ lớn nhất .
Để bức xạ ở mức thấp nhất ta phải bố trí kho lạnh theo hướng bức xạ mặt trời hợp
lý nhất , bức tường lớn nhất tiếp giáp vói không khí bên ngồi bố trí theo hướng đông bắc,
các bức chịu bức xạ còn lại bố trí theo hướng đông nam và tây bắc.
Giả thiết trần mầu xám, tường mầu thẫm , từ kết cấu kho lạnh ta có bảng tổng hợp
sau:
Thứ tự Vách k
t

F, (m
2
)
∆t
12
Q
12
, W
1 Trần 0,2 432 19 1642
2 Tường phòng 1 0,2 78 5 78
3 Tường phòng 2 0,2 37,5 8 60
4 Tường phòng 3 0,2 37,5 8 60
5 Tường phòng 5 0,2 78 5 78
6 Tường phòng 6 0,2 37,5 6 45
7 Tường phòng 7 0,2 37,5 6 45
Vậy Q
12
=1642+78+78+60+60+45+45=2008W
⇒ nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che Q
1
=2008+17137=19145W
2.Tính dòng nhiệt do sản phẩm toả ra Q
2
.
Là dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi giảm nhiệt độ trong phòng làm đông , dòng
nhiệt Q
2
bao gồm nhiệt do sản phẩm toả ra và nhiệt do bao bì toả ra , vì vậy cần tính cả hai
dòng nhiệt này.
* Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra được tính theo biểu thức :

3600.24
1000
)(
212
hhMQ
h
−=
,kW.
M- lượng hàng nhập vào phòng làm đông.
h
1
, h
2
– entanpycủa sản phẩm trứơc và sau khi vào phòng làm đông.
1000/24.3600- hệ số chuyển đổi từ t/ngày đêm ra đơn vị kg/s.
Với phòng làm đông ta có M =6%.E
đ
, với E
đ
là dung tích thực tế của kho lạnh.
M =6%. 546 =32,76tấn/24h
15
Đồ án máy lạnh
Nhiệt độ sản phẩm trước khi vào phòng làm đông lấy t = -8
0
C , sau khi vào phòng
làm đông đạt –25
0
C , nội suy gần đúng bảng 4-2 sách HDTKHTL có h
1

=34,8 kJ/kg , h
2
=
-10 kJ/kg.
⇒
kWQ
h
17
3600.24
1000
.8,44.76,32
2
==
• Dòng nhiệt toả ra từ bao bì:
3600.24
1000
)(.
212
ttCMQ
bbb
−=
, kW .
M
b
- khối lượng bao bì dựng sản phẩm
C
b
- nhiệt dung riêng bao bì , ở đây bao bì gỗ C
b
=2,5kJ/kgk

t
1
, t
2
– nhiệt độ bao bì trước và sau khi đưa vào phòng, lấy t
1
=-8
0
C t
2
=-25
0
C.
khối lượng bao bì coi như chiếm 15% khối lượng sản phẩm làm đông, M
b
=15%.32,76
=4,9 tấn/24h
⇒
kWQ
b
4,2
3600.24
1000
)258(5,2.9,4
2
=+−=
⇒Q
2
=2,4 +17 =19,4 KW
* Vì phòng làm đông không có thông gió nên dòng nhiệt do thông gió Q

3
=0.
3. Tính dòng nhiệt do vận hành Q
4
.
Q
4
= Q
41
+ Q
2
+Q
43
+ Q
44
.
Trong đó Q
41
- dòng nhiệt do chiếu sáng phòng lạnh.
Q
42
- dòng nhiệt do người toả ra .

Q
43
- dòng nhiệt do các động cơ điện
Q
44
-dòng nhiệt do mở cửa .
a.

dòng nhiệt do chiếu sáng phòng

.
Q
41
=A .F
F – diện tích phòng, 72m
2
A – năng lượng toả ra khi chiếu sáng 1m
2
diện tích phòng , đối với phòng bảo quản
đông A= 1,2W/m
2
.
Q
41
=72. 1,2 =86,4 W
b. Dòng nhiệt do người toả ra .
16
Đồ án máy lạnh
Q
42
=350.n
n – số người làm việc trong phòng , phòng 72m
2
lấy n=2 người
350- nhiệt lượng toả ra khi một người làm viêïc nặng.
Kho lạnh có 6 phòng ⇒ Q
42

= 350.2=700W.
Phòng lạnh làm lạnh bằng giàn lạnh đối lưu không khí tự nhiên, không có động cơ quạt
gió , các động cơ khác coi như không đáng kể, nên có thể lấy Q
43
=0.
c. Dòng nhiệt do mở cửa phòng .
Q
44
=B.F ,W
B – dòng nhiệt riêng khi mở cửa , theo bảng 4-4 sách HDTKHTL lấy B=12W/m
2
.
F – diện tích kho lạnh.
Q
44
=72..12= 864W
⇒ Q
4
=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 tốn 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 .
Q
tb
= Q
1
+ Q
2

+ Q
3
+Q
4
=19+19,4 +0,16504 = 48,4 kW
Nhiệt tải của máy nén:
Q
mn
=Q
1
+ 60%Q
2
+75% Q
4
=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 khoảng
22/24h, vì vậy năng suất lạnh của máy nén được tính như sau:
Q
0
=
b
Qk
mn
.
b – là hệ số thời gian làm việc , b= 22/24 ,
k- là hệ số tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh, lấy k=1,2.
⇒
kQ 50
92,0
14,38.2,1

0
≈=
W
17
Đồ án máy lạnh
Phần 4 : CHỌN PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH & TÍNH CHỌN MÁY
NÉN.
I . Chọn phương pháp làm lạnh .
Có nhiều phương pháp làm lạnh buồng và xử lý sản phẩm , đối 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 .
Để giảm ảnh hưởng đến sản phẩm khi làm lạnh ta chọn dàn bay hơi là loại dàn đối lưu
không khí tự nhiên.
* Sơ đồ đơn giản của phương pháp làm lạnh trực tiếp.
Hình – 5 : sơ đồ phương pháp làm 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.
- Thiết bị đơn giản vì không cần vòng tuần hồn phụ .
- Tuổi thọ cao vì không phải tiếp xúc với chất tải lạnh gây ăn mòn, han rỉ .
- Tổn thất năng lượng nhỏ .
- Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ , nghĩa la ølàm lạnh trực tiếp thời gian từ khi mở máy
đến lúc nhiệt độ đạt yêu cầu nhanh hơn .
- Có thểû giám sát nhiệt độ buồng lạnh qua nhiệt độ sôi của môi chất .
18
Đồ án máy lạnh

b. nhược điểm.
Ngồi những ưu điển đã nói ở trên thì phương pháp làm lạnh trực tiếp cũng có
những nhược điểm như sau:
- Là hệ thống lạnh trung tâm phân bố 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 bố trí ở các phòng lạnh xa nhau nên khó khăn cho việc cấp lỏng và
tổn thất áp suất lớn .
- Với nhiều dàn lạnh nên việc phân phối 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 thống lạnh .
Môi chất được chọn sử dụng trong hệ thống lạnh của kho bảo quản đông này là
amoniac , có công thức hóa học là NH
3
, ký hiệu R717. Amoniac là chất khí không màu ,
có mùi hắc , có tính chất nhiệt động tốt , phù hợp với hệ thống lạnh máy nén piston.
• Các tính chất của amoniac.
- Sôi ở áp suất khí quyển ở nhiệt độ –33,35
0
C.
- Aùp suất ngưng tụ khá cao , nhiệt dộ cuối tầm nén rât cao , năng suất lạnh riêng
thể tích lớn nên máy và thiết bị gọn nhẹ , hệ số dẫn nhiệt lớn , độ nhớt nhỏ nên tổn thất áp
suất nhỏ, hồ tan nước không hạn chế nên hệ thống không bị tắc ẩm , nhưng không hồ tan
dầu , gây khó khăn cho việc bôi trơn hệ thống .
- Bền vững ở nhiệt độ và áp suất công tác, chỉ bị phân huỷ ở 260
0
C, nhưng khi có
ẩm và thép làm chất xúc tác thì phân huỷ ngay ở khoảng nhiệt độ 110 – 120

0
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 đối 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.
19
Đồ án máy lạnh
III. Tính chọn máy nén.
1. Chọn các thông số của chế độ làm việc.
Chế độ làm việc của hệ thống lạnh được đặc trưng bởi 4 yếu tố sau :
- Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t
0
.
- Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất t
k
.
- Nhiệt độ quá lạnh t
ql
.
- Nhiệt độ hơi hút về máy nén, hay nhiệt độ quá nhiệt t
qn
, t
h
.
a. Nhiệt độ sôi t
0
.
t

0
dùng để tính tốn thiết kế , t
0
= t
BQĐ
-
∆
t
0.
Đối với dàn bay hơi trực tiếp lấy hiệu nhiệt độ yêu cầu
∆
t
0
=10
0
C
⇒
t
0
= -35-10 =-45
0
C
Tra bảng hơi bão hồ có P
0
=0,093 MPa
b.Nhiệt độ ngưng tụ t
k
.
Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước thì : t
k

=t
W2
+
∆
t
k
t
W2
– nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng .
∆
t
k
– hiệu nhiệt độ yêu cầu, lấy
∆
t
k
=5
0
C
Đối với hệ thống lạnh sử dụng bình ngưng ống chùm vỏ bọc nằm ngang thì :
t
W2
= t
W1
+5K , với t
W1
nhiệt độ nước vào bình ngưng
Sử dụng nước tuần hồn qua tháp giải nhiệt ta lấy nhiệt độ nước vào bình ngưng cao
hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt 4
0

C.
Tại thành phố Hồ Chí Minh với nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất t
max
=37,3
0
C
nhiệt độ trung bình năm t
tb
=27
0
C , độ ẩm
ϕ
= 74% , vậy nhiệt độ không khí bên ngồi
được xác định t
KK
= t
tb
+0,125t
max
= 27 + 0,125.37,3 = 32
0
C.
Từ t
KK
= 32
0
C , ϕ= 74% tra đồ thị I – d có t
ư
= 26
0

C
⇒ t
W1
=26 +4 = 30
0
C , t
W2
= t
W1
+5K = 35
0
C
⇒
t
k
= 26+ 4 + 5+ 5 =40
0
C Tra bảng hơi bão hồ có P
k
=1,55 MPa
c.Nhiệt độ quá nhiệt t
qn
.
20
Đồ án máy lạnh
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
0
C.
T

qn
= -45 +10 = -35
0
C
2. Tính nhiệt và chọn máy nén .
a. Sơ đồ chu trình hai cấp bình trung gian có ống xoắn .
Hình – 6 : Sơ đồ chu trình.
Chu trình này có ưu điểm là lỏng vào bình bay hơi không bị lẫn dầu của hơi do
máy nén hạ áp đem tới , tránh được dầu ở cấp hạ áp quánh đặc bám trên bề mặt do nhiệt
độ thấp , tránh làm giảm khả năng trao đổi nhiệt của bình bay hơi .
b. Tính nhiệt và chọn máy nén.
MPappp
ktg
38,055,1.093,0.
0
===
, tra bảng có t
tg
= -3
0
C
Chọn nhiệt độ quá lạnh lỏng trong ống xoắn bình trung gian t
6
= 0
0
C cao hơn nhiệt
độ trong bình trung gian t
9
là 3
0

C.
Từ các thông số đã biết dựng đồ thị lgP-h, tra đồ thị , bảng hơi bão hồ , hơi quá
nhiệt của NH
3
ta có

bảng sau.
Điểm nút t,
0
C P,MPa h,kJ/kg v,m
3
/kg
1’ -45 0,093 1715 1,215
1 -35 0,093 1730 1,27
2 75 0,38 1935 0,42
21
Đồ án máy lạnh
3≡8
-3 0,38 1750 0,32
4 100 1,55 1955 0,1
5 40 1,55 655 0,00173
6 0 1,55 500 0,0016
7 -3 0,38 655 0,033
9 -3 0,38 480
10 -35 0,093 500
- Năng suất lạnh riêng .
q
0
=h
1’

– h
10
=1715 – 500 = 1215 kJ/kg
- Năng suất lạnh riêng thể tích.
3
1
0
/7,956
27,1
1215
mkJ
v
q
q
v
===
- Năng suất nhiệt riêng.
kgkJ
m
m
hhq
k
/1704
6551750
5001935
)6551955()(
1
3
54
=

−
−
−=−=
- Công nén riêng.
kgkJl
hh
hh
ll /473)17501955(
6551750
5001935
)17301935(
2
73
62
1
=−
−
−
+−=
−
−
+=
- Hệ số lạnh .
56,2
473
1215
0
===
l
q

ε
• Tính tốn cấp hạ áp.
- Năng suất lạnh riêng: q
0
=1215kJ/kg
- Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén hạ áp :

===
1215
50
0
0
1
q
Q
m
0,042 kg/s
- Thể tích hút thực tế của máy nén hạ áp
smvmV
ttHA
/053,027,1.042,0.
3
11
===
- Hệ số cấp máy nén hạ áp
wi
λλλ
.
.
=

22
Đồ án máy lạnh
Với










∆−
−








∆+
−
∆−
=
0
00
1

00
00
p
pp
p
pp
c
p
pp
m
tgtg
i
λ

Đối với máy nén thuận dòng
tg
w
T
T
0
=
λ

Với máy nén sử dụng môi chất amoniac m =0,95÷1,1 , chọn m =1
c – tỉ số thể tích chết , c = 0,03÷0,05 , chọn c =0,04
⇒
tg
tgtg
HA
T

T
p
pp
p
pp
c
p
pp
0
0
00
00
00
.

















∆−
−








∆+
−
∆−
=
λ
Thường lấy ∆p
0
=5 Pa, ∆p
tg
=10 Pa.


≈













−
−






+
−
−
=⇒
270
238
93
593
93
10380
04,0
93
593
HA
λ
0.7
- Thể tích hút lý thuyết cấp hạ áp.

sm
V
V
ttHA
ltHA
/076,0
7,0
053,0
3
===
λ
- Chọn máy nén.
Có nhiều phương án để chọn 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 nén sản
xuất trong nước do nhà máy cơ khí Long Biên sản xuất , hoặc nhà máy cơ khí duyên hải
Hải Phòng sản xuất . Nhưng chọn loại nào còn tuỳ thuộc vào vốn đầu tư ban đầu , nếu vốn
có hạn có thể chọn loại máy sản xuất trong nước hoặc máy của Nga sản xuất , những loại
này tuy hoạt động với độ tin cậy không được như ý , tiêu tốn năng lượng hơn , nhưng giá
rẻ, khi hư hỏng dễ sửa chữa . Xu thế hiện nay các nhà máy có sử dụng lạnh người ta
thường sử dụng loại máy nén Mycom .
Để phù hợp với xu thế , yêu cầu công nghệ , và vốn đầu tư , ở kho lạnh này ta dùng
loại máy nén Mycom . Ta chọn loại N62WA .
23
Đồ án máy lạnh
N62WA có V
lt
= 0,078m
3
s

Vậy số lượng máy nén sẽ là :
97,0
078,0
076,0
===
ltMN
ltHA
MN
V
V
Z
Vậy ta chọn 1 máy nén.
- Công nén đoạn nhiệt :
N
s
= m
1
.l
1
= 0,042(1935 –1730)=8,6 kW
- Hiệu suất chỉ thị :

85,0)35.(001,0
270
238
.001,0..
0
0
0
=−+=+=+=

t
T
T
tb
tg
Wi
λη
- Công suất chỉ thị :

kW
N
N
i
s
i
10
85,0
6,8
===
η
- Công suất ma sát :

kWpVN
msttms
13,359.053,0.
===
(với p
ms
là áp suất ma sát riêng, máy nén amoniac p
ms

=49÷69Pa, chọn
p
ms
=59Pa )
- Công suất hữu ích:
N
e
=N
i
+ N
ms
=10 +3,13= 13,13kW
- Công suất tiếp điện cấp hạ áp :

kW
N
N
eltd
e
elHA
3,16
95,0.85,0
13,13
.
===
ηη
η
td
là hiệu suất truyền động của khớp , đai …η
td

=0,95
η
el
là hiệu suất động cơ , lấy η
el
=0,85.
• Tính tốn cấp cao áp.
- Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cao áp .

skg
hh
hh
mm /055.0
6551750
5001935
042,0
73
62
13
=
−
−
=
−
−
=

-Thể tích hút thực tế cấp cao áp :
V
ttCA

= m
3
.v
3
= 0,32. 0,055=0,0176m
3
/s
24
Đồ án máy lạnh
- Hệ số cấp của cấp cao áp:

k
tg
tg
tgtg
tg
kk
tg
tgtg
Wi
T
T
p
pp
p
pp
c
p
pp
..

'.
















∆−
−
∆−
−
∆−
==
λλλ
Thường lấy ∆p
tg
=5Pa , ∆p
k
=10Pa.
⇒

74,0
313
270
.
380
5380
380
101550
04,0
380
5380
=












−
−
+
−
−
=

λ
- Thể tích hút lý thuyết cao áp .

024,0
74,0
0176,0
===
λ
ttCA
ltCA
V
V
- Số lượng máy nén cao áp

9,0
026,0
024,0
===
ltMN
ltCA
MNCA
V
V
Z
(Máy nén N62WA có V
ltMN
=0,026m
3
/s)
- Tỷ lệ xylanh của cấp hạ áp và cao áp

3
024,0
076,0
≈==
ltCA
ltHA
V
V
ε
Vậy cứ 3 xylanh hạ áp thì cần có 1 xylanh cao áp
Từ tính tốn số lượng máy nén hạ áp , cao áp và tỷ lệ xylanh thấy rằng chọn 1
máy N62WA là hợp lý .
- Công nén đoạn nhiệt cấp cao áp.

)(.
34323
hhmlmN
s
−==
=0,055(1955-1750)=11,3 kW
- Hiệu suất chỉ thị cấp cao áp:

86,0)3(001,0
313
270
'
=−+=+=+=
tg
k

tg
tgWi
bt
T
T
bt
λη
- Công suất chỉ thị cấp cao áp:
KW
N
N
i
s
i
13
86,0
3,11
===
η
- Công suất ma sát cao áp: N
ms
=V
tt
.p
ms
=0,0176.59 ≈ 1,04kW
- Công suất hữu ích : N
e
=N
i

+N
ms
= 13 +1,04 = 14,04 kW.
- Công suất tiếp điện cấp cao áp .
25