Tính toán thiết kế kho bảo quản lạnh kiểu lắp ghép

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỶ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG
KHOA ĐIỆN LẠNH

MÔN:THIẾT KẾ LẮP ĐẶT TRẠM LẠNH

Đề tài:Tính toán thiết kế kho bảo quản lạnh kiểu lắp ghép

•
•
•
•

Địa điểm: kho đặt ở thành phố hồ chí minh
Dung tích: 13 tấn hàng
Trữ: thịt bò
Xã băng: bằng điện trở

Sinh viên thực hiện: Lê Trần Minh Khải
Lớp 11cdnl2
Giáo viên hướng dẫn:Trần Đình Khoa

Nhận xét của giáo viên
1


……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………...

MỤC LỤC
2

I.XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG VÀ KÍCH THƯỚC BUỒNG LẠNH
1.Những thông số về khí tượng
2.Chế độ bảo quản sản phẩm
3.Chọn dung tích
4.Kiểm tra tải trọng nền và trần
5.Xác định buồng lạnh phải xây dựng
6.Dung tích thực của kho lạnh
7.Chọn paner
8.Xác định chiều dày paner
II.NHIỆT TỔN THẤT QUA KHO LẠNH
1a.Tổn thất nhiệt qua tường của kho BQĐ (không tính tấm chung)
1b.Tổn thất nhiệt qua trần và nền của kho BQĐ
1c.Tổn thất nhiệt qua vách chung
2a.Dòng nhiệt do sản phẩm sinh ra
2b.Dòng nhiệt do bao bì sinh ra
3.Nhiệt do thông gió buồng lạnh
4.Các tổn thất nhiệt do vận hành
4a.Tổn thất nhiệt do đèn chiếu sáng
4b.Tổn thất nhiệt do người tỏa ra
4c.Tổn thất nhiệt do động cơ điện
4d.Tổn thất nhiệt khi mở cửa kho
4e.Tổn thất nhiệt do xả băng

III.XÁC ĐỊNH TẢI NHIỆT CHO THIẾT BỊ VÀ MÁY NÉN
3


1.Tải nhiệt cho thiết bị
2.Tải nhiệt cho máy nén

3.Năng suất lạnh đối với mỗi nhóm buồng có nhiệt độ sôi giống nhau
IV.CHỌN THÔNG SỐ CƠ BẢN
1.Chọn nhiệt độ bay hơi
2.Chọn nhiệt độ ngưng tụ
3.Chọn nhiệt độ quá lạnh
4.Chọn nhiệt độ quá nhiệt
5.Thành lập sơ đồ tính toán
V.CHU TRÌNH 2 CẤP

I.XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG VÀ KÍCH THƯỚC BUỒNG LẠNH
4


1.Những thông số về khí tượng
•
•
•

Bức xạ mặt trời:ảnh hưởng đến nhiệt độ trong phòng
Gió:ảnh hưởng đến trạng thái dòng không khí
Lượng mưa :ảnh hưởng đến độ ẩm trong phòng

Tra bảng 1.1
Nhiệt độ ,0c

Địa phương

TP.HCM

Độ ẩm ,%

Trung bình
cả năm

Mùa hè

Mùa đông

Mùa hè

Mùa đông

27,0

37,3

17,4

74

74

0

 Nhiệt độ ngoài trời TN=37,3 c,độ ẩm ngoài trời

ϕ

=74%

N

Vì kho lạnh thường đặt trong các ngôi nhà nên nhiệt độ tính toán thấp hơn (5-70c)
0

0

 Nhiệt độ trong phòng:TN-5 c=37,3-5=32,3 c,

ϕ

=74%

N

2.Chế độ bảo quản sản phẩm
Nhiệt độ 0c

Sản phẩm
Thịt bò

-20

Độ ẩm không
khí %
80-85

•

Phương pháp trữ: trữ đông

•

Bốc dở: bốc dở thủ công

Chế độ thông
gió
đóng

Thời gian bảo
quản
10-15 ngày

3.Chọn dung tích
Vì là buồng bảo quản đông nên E=100% trữ đông
5


⇒

E=1.8=8 tấn hàng
Bảng 3.3:định mức chất tải thể tích
Tiêu chuẩn chất tải gv,t/m3
0,40

Sản phẩm bảo quản
Thịt bò đông lạnh ¼ con
a.Thể tích buồng bảo quản
Buồng bảo quản đông:
V=

E
gV

8
0, 40

=
=20(m3)
b.Diện tích chất tải
Kết cấu kho lạnh gồm các tấm paner,tiêu chuẩn có chiều cao H=3m (phủ bì),
• khoảng cách từ dàn lạnh đến sản phẩm là 0,2m.
• từ dàn lạnh từ trần là 0,5m.
•

paner có độ dày

δ

= 50mm.

δ

• chiều cao buồng lạnh h1=H-2. =3000-2.50=2,900mm=2,9 (m)
h=h1-(0,2+0,5)=2,9-(0,2+0,5)=2,2 (m)

Diện tích chất tải buồng bảo quản đông:
F=

V

20
=
h 2, 2

=9,1 m2
4.Kiểm tra tải trọng nền và trần
Nền và trần được ghép từ các tấm paner chịu lực từ (0,2-0,29 Mpa)


gv.h=0,40.2,2=0,88 (tấn/m3)

⇒

chịu lực được

5.Xác định buồng lạnh phải xây dựng
Bảng 3.4:hệ số sự dụng diện tích theo buồng
Diện tích buồng lạnh ,m2

βr

36

0,70-0,75

a.Diện tích xây dựng buồng bảo quản đông

6

Fxd =

F
9,1
=
β r 0, 70



=13 (m2)

b.Số buồng bảo quản đông cần phải xây dựng số buồng lạnh quy chuẩn
f=36 (m2)
Z=

Fxd
f

=



13
36

=0,36

⇒

chọn Z=1 buồng

6.Dung tích thực của kho lạnh
E = E0 .

Z
1
= 8.
= 22, 23
Z0
0,36



(tấn hàng)

7.Chọn paner:

F

xd

1, 2

=

13
= 10,83
1, 2
⇒

 4 vách:

11
4

chọn 11 (tấm)

=2,75 (tấm)

⇒

vậy mõi vách có 3 tấm paner

8.Xác định chiều dày paner
Bảng 4.1:Thông số hệ số truyền nhiệt k,độ dày của polyuretgan
Bề dày lớp cách
nhiệt (mm)
100

Hệ số k [W/m2.k]
0,19

Chênh lệch nhiệt độ
[k]
45

Nhiệt độ trong kho
lạnh [0c]
-20

a.Kiểm tra động sương

7


K s = 0,95.α .

⇒

TN − Ts
1 32 − 28
= 0,95.
.
= 2, 44 > k
TN − TT
0, 03 32 + 20

không đọng sương

b.Tấm tiếp xúc
Bảng 4.2:Hệ số tỏa nhiệt đối lưu trong và ngoài kho
Vách phía ngoài kho

1
α

Vách phía trong kho

1
α

Tiếp xúc với không
khí bên ngoài

0,03

Đối lưu cưỡng bức

0,06

⇒

Vì chỉ có 1 buồng đông lạnh nên tấm tiếp xúc với không khí bên ngoài
 Kho tiêu chuẩn
 Vẽ 1 buồng : chiều dài 4(m),chiều rộng 3,25 (m).chiều cao 3(m)

II.NHIỆT TỔN THẤT QUA KHO LẠNH
1a.Tổn thất nhiệt qua tường của kho BQĐ (không tính tấm chung)
•

4 mặt vách
 Q11BQĐ=K.F tường.

VT

=0,19.4.3,25.4.(32+20)=513,76 (w)

1b.Tổn thất nhiệt qua trần và nền của kho BQĐ
 Q12BQĐ=2.k.F nền.

VT

=2.[0,19.4.3,25.(32+20)]=256,88 (w)

1c.Tổn thất nhiệt qua vách chung
8


•

k=0,26.w/m2.K

•

độ chênh lệch nhiệt độ

•

độ dày

δ

=75mm

 Q13BQĐ=Kc.Fc.

⇒

VT

VT

=220c,

c=0,26.4.3,25.22=74,36 (w)

Q1BQĐ=Q11BQĐ+Q12BQĐ+Q13BQĐ=513,76+256,88+74,36=845(w)

2a.Dòng nhiệt do sản phẩm sinh ra
Khối lượng sản phẩm nhập vào trong kho lạnh
 M=(10-15%).E
=0,1.8=0,8.103 (kg)
•
•
•

⇒

Enthanpy của sản phẩm vào và ra khỏi kho lạnh kj/kg
Ispv=22 kj/kg
Do ở -20oc
Ispr=0 kj/kg
M .( I spv − I spr ).1000

Q21BQĐ=

86400

=

0,8.103.(22 − 0).1000
= 203, 7
86400

(w)

2b.Dòng nhiệt do bao bì sinh ra
Nhiệt độ bao bì sinh ra của buồng bảo quản đông bằng không
 Q22BQĐ=0

⇒

Q2BQĐ=Q21BQĐ+Q22BQĐ=203,7+0=203,7 (w)

3a.Nhiệt do thông gió buồng lạnh
Một buồng bảo quản thịt bò
 Q3BQĐ=0 (w)
9


4.Các tổn thất nhiệt do vận hành
4a.Tổn thất nhiệt do đèn chiếu sáng
=
 Q41BQĐ

A.F .ψ
86400

A:nhiệt lượng tỏa ra A=1,2w/m2
F:diện tích của buồng m2

ψ
•
:thời gian làm việc của đèn chiếu sang trong 1 ngày ,chọn 8h/ngày
•
•

⇒

Q41BQĐ=

1, 2.(4.3, 25).8
= 5, 2(W )
24

4b.Tổn thất nhiệt do người tỏa ra
=
 Q42BQĐ

350.n.ψ
24

Buồng nhỏ hơn 200m2 số người trong kho :3 người
350:nhiệt lượng do người tỏa ra khi làm công việc nặng nhọc
ψ
•
:thời gian làm việc của đèn chiếu sang trong 1 ngày ,chọn 8h/ngày
•
•

⇒

Q42BQĐ=

350.3.8
= 350(W )
24

4c.Tổn thất nhiệt do động cơ điện
=
 Q43BQĐ

⇒

1000.ψ .ΣN
24

•
•

N:công suất điện
1000:hệ số chuyển đổi từ kw ra w

•
•

buồng bảo quản đông
, ta chọn 2 kw
Do quạt động cơ làm việc 24/24 nên chọn 24h

ΣN = (1 − 4) kw

Q43BQĐ=

1000.24.2
= 2000(W )
24

4d.Tổn thất nhiệt khi mở cửa kho
10


=
 Q44BQĐ

B.F .ψ
86400

B:dòng nhiệt riêng khi mở cứa ra w/m2, (tra bảng phụ lục)
ψ
•
:thời gian mở cửa kho trong 1 ngày ,khoảng 1h/ngày
•

Bảng 4.4: Dòng nhiệt riêng khi mở cửa theo chiều cao của buồng và diện tích buồng
B,w/m2
Đối với F,m2
Đến 50m2
22

Tên buồng

Buồng bảo quản đông

⇒

Q44BQĐ=

22.(4.3, 25).1
= 12(W )
24

4e.Tổn thất nhiệt do xả băng
a.Xác định theo tỷ lệ nhiệt xã băng
 Xả băng bằng điện trở

P:công suất điện trở xả băng p=31-36 (w/m)
n:số lần xả băng 2- 4 lần /24h
ψ
•
:thời gian xả băng ,mõi lần xả khoảng 30 phút
• Qxb:tổng lượng nhiệt xả băng,phụ thuộc vào hình thức xả băng
•
•

⇒

Qxb=n.p. =3.31.4.(30.60)=669600 (w)
=

 Q45BQĐ

⇒

⇒

=

Q45BQĐ

a.Q

xb

86400

1.669600
= 7, 75(W )
86400

Q
Q4BQĐ= Q41BQĐ+Q42BQĐ +Q43BQĐ +Q44BQĐ+

BQD
45

11


⇒

Q4BQĐ=5,2+350+2000+12+7,75=2374,95(w)

III.XÁC ĐỊNH TẢI NHIỆT CHO THIẾT BỊ VÀ MÁY NÉN
1.Tải nhiệt cho thiết bị
QTB BQĐ=Q1BQĐ+Q2BQĐ+Q3BQĐ+Q4BQĐ=845+203,7+0+2374,95=3423,65 (w)
2.Tải nhiệt cho máy nén
Loại kho
Kho lạnh bảo
quản và kho
phân phối
Kho bảo quản
thịt
Kho bảo quản cá
,trung chuyển

Q1
100%

Q2
100%

Q3

85%-90%

Q4

50%

QMNBQĐ=85%Q1BQĐ+Q2BQĐ+Q3BQĐ+50%Q4BQĐ
=0,85.845+203,7+0+0,5.2374,95=2109,425 (w)

3.Năng suất lạnh đối với mỗi nhóm buồng có nhiệt độ sôi giống nhau

Q

0

=

K .ΣQ

MN

b

Q0:hệ số tính toán đến tổn thất trên đường ống và thiết bị hệ
thống lạnh
• b :hệ số thời gian làm việc
• kho lớn: b =0,9
• kho nhỏ:b =0,7
•

Bảng hệ số dự trữ k:
T,0c
K

-40
1,1

-30
1,07

-10
1,05

12


Chú ý:làm lạnh gián tiếp chọn k =1,12

•

⇒

0

Nhiệt độ kho lạnh là – 20 c

⇒

K=

1, 07 + 1, 05
= 1,06
2

1, 06.2109, 425
= 2484, 434(W )
0,9

Q0 BQĐ=

IV.CHỌN THÔNG SỐ CƠ BẢN
1.Chọn nhiệt độ bay hơi
 T0=Tb-

⇒

∆T
0

•

Tb:nhiệt độ buồng ,chọn -20 0c

•

Làm lạnh trực tiếp

∆T
0

=8-10 0c

T0BQĐ=-20-9=-290c

2.Chọn nhiệt độ ngưng tụ
2a.Đối với giàn ngưng giải nhiệt bằng nước
Tk=Tw2+
•

∆T

∆T

W
K

W
K

:độ chênh nhiệt độ giữa nước ra khỏi thiết bị ngưng tụ và nhiệt độ ngưng tụ
của môi chất khoảng 3-5 0c

•
•

TW2: nhiệt độ nước ra khỏi thiết bị ngưng tụ =TW1+
TW1: nhiệt độ nước vào khỏi thiết bị ngưng tụ

•

Ống vỏ nằm ngang

•

Thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi

•
•

Lạnh thương nghiệp và dân dụng
TW1=Tư+(3-40c)

∆T W

=50c

∆T W

∆T W

=4-80c

∆T W

=8-10 0c

13


•

Tư: nhiệt độ nhiệt kế ước bầu nước (tra theo nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời) 37,3 0c ,
ϕ = 74%

Tra đồ thị: Tư=320c
⇒

Tw1=32+3=35 0c
•

⇒

Chọn ống chùm nằm ngang

TW2=35+5=400c

⇒ T K = 40 + 5 = 45

0

c

3.Chọn nhiệt độ quá lạnh
3a.đối với giải nhiệt bằng nước
Tql=TW1+(3-5)0c
⇒

Tql=35+3=380c

3b.đối với giải nhiệt bằng không khí
Tql=TK+(4-7)0c
⇒

Tql=45+4= 490c

4.Chọn nhiệt độ quá nhiệt
Th=T0+

∆

Tqn

14


•

⇒

R22

⇒ ∆ Tqn

ThBQĐ=T0+

∆

=250c

Tqn

=-29+25=-40c

5.Thành lập sơ đồ tính toán
•

Từ nhiệt độ ngưng tụ,nhiệt độ bay hơi,môi chất được chọn

Tra bảng:

TK=450c
T0=-290c

⇒
⇒

π
Tỷ số nén: =

p
p

pK=17,266 bar

⇒

p0=1,712 bar

17, 266
= 10, 08
1, 712

K
0

⇒

=

>10

Chọn hệ thống lạnh 2 cấp,làm mát trung gian hoàn toàn,bình trung gian ống xoắn

V.CHU TRÌNH 2 CẤP

15


16


Bảng thông số:
T
P
H
S
V

1
-4
1,712
708,5
1,860
141,06

2
3
5,4
739,74
1,860

3
3
5,4
705,56
1,7449

4
17,266
734,00
1,7449

5
45
17,266
555,97
1,1860

6
3
5,4
555,97

7
7
17,266
508,30
102,96

8

-29
4,367
508,30

9
5,4
503,09

Năng suất lạnh riêng:q0=h1-h8=708,5-508,30=200,2

17

10
38
17,266
546,76


Năng suất lạnh thể tích: qv=
ε = h7

h

9

−h 5

−h 3

β = h3

−h 2

9

3

h −h

α=

=
=

TA

=

h −h

0

0

GCA=(1+

=

1

=

=1419,2

705,38 − 739, 74
= 0,169
503, 09 − 705,56

( β + ε )(h 9 − h 6)

Q
q

200, 2
−3
141, 06.10

0

508,30 − 555,97
= 0, 23
503, 09 − 705,56

6

G

q
v

=

3

(0,169 + 0, 23)(503, 09 − 555,97)
= 0,141
555,97 − 705,56

2484, 434
= 14, 228
200, 2

β +α + ε )

.GTA

=(1+0,169+0,141+0,23).14,228=21,91112

Công nén riêng:

lTA=(h2-h1).GTA=(739,74-708,5).14,228=444,48(kj/kg)
lCA=(h4-h3).GCA=(733,85-705,56).21,91112=619,86 (kj/kg)

⇒

L=lTA+lCA=444,48+619,86 =1064,35 (kj/kg)
• Năng suất nhiệt riêng:
Qk=GCA.(h4-h5)= 21,91112.(733,85-508,30)=4942,05
• Khối lượng thực tế của máy nén:
⇒

G=GTA+GCA =14,228+21,91112=36,14(kj/s)

Thể tích thực tế của máy nén:
Vtt=G.v1=36,14.141,06.10-3=5,1 (m3/s)
Hệ số cấp của máy nén:

λ = λ i.λ w
18


λi =

p − ∆p
p
0

0

p
− C.[(

k

+∆p

p

0

⇒

)

1
m

−

0

p

0

−∆ p

p

0

]

0

Đối với máy nén Freon:m=0,90-1,01
C:tỉ số thể tích chết,tùy theo từng loại máy nén:C=0,03-0,05

•
•

λ

k

w

=T0 =

T

λi =

k

−29
= 0, 64
45

1, 712 − 0,1
17, 266 + 0,1
− 0, 03[(
)
1, 712
1, 712

1
0.90

−

1, 712 − 0,1
1, 712

=0,57
⇒

Hệ số cấp của máy nén:

v
⇒

tt

L

=

5,1
=
1064,35

4,8.10-3

Vlt=

η = η .η .η .η
i

Hiệu suất máy nén:

η

i

•

C

td

cl

:Hệ số kể đến tổn thất trong,còn được gọi là hiệu suất chỉ thị của quá trình

η =λ
i

•

=0,57.0,64=0,36

Thể tích lý thuyết ( do piton quét được):

•

•

λ = λ i.λ w

η

C

η

td

w

+ b.T 0

=0,64+0,001.(-29)=0,611

:Hệ số kể đến tổn thất ma sát của các chi tiết máy nén

η

C

=1

:Hệ số kể đến tổn thất do truyền động,khớp nối ,đai truyền… các máy nén

η

kín và nửa kín,

td

=1
19


η

cl

•

⇒η =
•

⇒

•

⇒

η

:Hiệu suất động cơ điện,tùy theo từng loại động cơ điện,

cl

= 0,8 − 0,95

0,611.1.1.0,9=0,55

Công nén đoạn nhiệt,hay còn gọi là công lý thuyết:

Ns=G.L=3614.1064,35 =38465,609

Công nén chỉ thị:là công nén thực do quá trình nén lạnh ra khỏi quá trình đoạn
nhiệt

Ni =

N
η

s
i

=

38465, 609
= 62955,17
0, 611

Công nén hiệu dụng là công có tính đến các tổn thất ma sát của các chi tiết máy
nén như piton,xilanh,tay biên,trục khuỷu đây chính là công đo được trên trục
khuỷu máy nén
 Áp suất ma sát riêng được chọn như sau:
• Đối với máy Freon thẳng dòng:0,039-0,059 mpa
•

⇒
⇒
•

Nms=Vtt.pms=5,1.0,039=0,2
Ne=Ni+Nms=62955,17+0,2=62955,37
Công suất điện:là công suất đo được trên bảng đấu điện có kể đến tổn thất truyền
động,khớp đai( nếu máy kín và nửa kín tổn thất này bằng 0) và hiệu suất của chính
động cơ điện

η

•
•
•

Hiệu suất truyền động của khớp đai:
Hiệu suất động cơ
⇒ η cl

td

= 0,95

= 0,8 − 0,95

20


N
η .η

=

e

•
•

td

cl

62955, 37
= 78694, 21
1.0,8

Nel=
Công suất động cơ lắp đặt
⇒

Ndc=2.Nel=2.78694,21=157388,425(kw)

21


22


23


24

25