Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản thịt heo với năng suất cấp đông 5 tấn mẻ sử dụng môi chất lạnh NH3 đặt tại Quảng Trị

MỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG MỞ ĐẦU: CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU
І. Mục đích và ý nghĩa của hệ thống lạnh
ІІ. Nội dung và thông số
1. Cấp đông:
2. Trữ đông:
3. Thông số môi trường:

4

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH
§1.1 Tính kích thước phòng cấp đông
5
1. Tính thể tích chất tải: Vct
2. Tính diện tích chất tải : Fct
3. Chiều cao trong của phòng cấp đông
4. Chiều cao trong của phòng cấp đông
5. Xác định số phòng cấp đông: n
§1.2 Tính kích thước phòng trữ đông
5
1. Tính thể tích chất tải: Vct
2. Tính diện tích chất tải : Fct
3. Chiều cao trong của phòng trữ đông
4. Chiều cao trong của phòng trữ đông
5. Xác định số phòng trữ đông: n
§1.3 Bố trí mặt bằng kho lạnh
6
CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ÂM CHO KHO LẠNH
§2.1 Tính cách nhiệt cho tường bao kho lạnh
1. Kết cấu và các số liệu

2.Tính toán
3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương
§2.2 Tính cách nhiệt trần kho lạnh
1. Kết cấu và các thông số
2.Tính toán
3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương
§2.3 Tính cách nhiệt nền kho lạnh
1. Kết cấu và các thông số
2.Tính toán
3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương
§2.4 Bố trí cách nhiệt cho kho lạnh
CHƯƠNG 3: TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH
§3.1 Tính nhiệt cho phòng cấp đông
1. Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q1
2. Tính tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì: Q2
3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q4
4. Tính nhiệt kho lạnh
5. Công suất lạnh yêu cầu của máy nén

SVTH: Trần Đình Trong

7

9

11

13
15

Trang: 1


§3.2 Tính nhiệt cho phòng trữ đông
18
1. Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q1
2. Tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì Q2:
3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q4
4. Tính nhiệt kho lạnh.
5. Công suất lạnh yêu cầu của máy nén
CHƯƠNG 4: LẬP CHU TRÌNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN
§4.1 Chọn môi chất
21
§4.2 Hệ thống lạnh cho phòng trữ đông
21
І. Thông số ban đầu
ІІ. Tính toán chu trình
1. Chọn nhiệt độ bay hơi :
2. Chọn nhiệt độ ngưng tụ :
3. Tính cấp nén của chu trình
4. Chọn chu trình lạnh
5. Chọn độ quá lạnh, độ quá nhiệt
6. Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút
7. Xác định lưu lượng tuần hoàn qua hệ thống
8. Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ
9. Xác định công của máy nén
10. Tính chọn công suất lạnh
11. Hệ số làm lạnh
Ш. Chọn máy nén
1.Chọn máy nén

2. Chọn động cơ kéo máy
§4.3 Hệ thống lạnh cho phòng cấp đông
25
І. Thông số ban đầu
ІІ. Tính toán chu trình
1. Chọn nhiệt độ bay hơi :
2. Chọn nhiệt độ ngưng tụ :
3. Tính cấp nén của chu trình
4. Chọn chu trình lạnh
5. Chọn độ quá lạnh, độ quá nhiệt
6. Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút
7. Tính toán chu trình
Ш. Tính chọn máy nén và động cơ kéo nó
1. Tính chọn máy nén
2.Chọn động cơ cho máy nén
CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ THIẾT BỊ PHỤ
§5.1 Tính chọn thiết bị ngưng tụ
30
1. Chọn thiết bị ngưng tụ
2. Mục đích của thiết bị ngưng tụ
3. Cấu tạo
5. Tính chọn thiết bị ngưng tụ
4. Nguyên lý làm việc
§5.2 Tính chọn thiết bị bay hơi
31
1. Chọn thiết bị bay hơi
SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 2

2. Mục đích của thiết bị bay hơi
3. Cấu tạo
4. Nguyên lý làm việc.
5. Tính chọn thiết bị bay hơi
§5.3 Tính chọn thiết bị phụ
1. Bình chứa cao áp
2. Bình tách lỏng
3. Bình tách dầu
4. Bình gom dầu
5. Bình trung gian
6. Tính chọn tháp giải nhiệt
7. Thiết bị tách khí không ngưng
8. Van tiết lưu tự động cân bằng trong
9. Van điện từ
10. Van một chiều
11. Van an toàn

SVTH: Trần Đình Trong

34

Trang: 3


CHƯƠNG MỞ ĐẦU: CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU
І. Ý NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH CỦA HỆ THỐNG LẠNH
- Từ xa xưa con người đã biết sử dụng lạnh cho đời sống, bằng cách cho vật cần làm
lạnh tiếp xúc với những vật lạnh hơn. Sau này kỹ thuật lạnh ra đời đã thâm nhập vào các
ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó như:

• Ngành công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm
• Trong công nghiệp nặng: làm nguội khuôn đúc
• Trong y tế: chế biến và bảo quản thuốc
• Trong công nghiệp hoá chất
• Trong lĩnh vực điều hoà không khí
- Đóng vai trò quan trọng nhất là ngành công nghiệp chế biến và bảo quản thực
phẩm. Tuy nhiên để có thể giữ cho thực phẩm được lâu dài nhằm cung cấp, phân phối
cho nền kinh tế quốc dân,thì phải cấp đông và trữ đông nhằm giữ cho thực phẩm ở 1
nhiệt độ thấp (-180C ÷ - 40 0 C). Bởi vì ở nhiệt độ càng thấp thì các vi sinh vật làm ôi thiu
thực phẩm càng bị ức chế, các quá trình phân giải diễn ra rất chậm. Vì vậy mà có thể giữ
cho thực phẩm không bị hỏng trong thời gian dài.
II. NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ
1. Cấp đông:
- Sản phẩm bảo quản: Thịt Heo
- Công suất:
E = 5 tấn/mẻ
- Nhiệt độ thịt đầu vào:
180C
- Nhiệt độ thịt đầu ra:
ttb = -150C
- Thời gian cấp đông:
11giờ
- Nhiệt độ phòng cấp đông:
-350C
2. Trữ đông:
- Công suất :
E = 45 tấn
- Nhiệt độ phòng trữ đông:
-180C
3. Thông số môi trường:

- Địa điểm xây dựng:
Tp Đông Hà – Quảng Trị
- Nhiệt độ môi trường:
tn = 37,10C ( Mùa hè )
- Độ ẩm môi trường:
φn = 74%

SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 4


CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH
Mục đích của chương này là xác định kích thước từng phòng kho lạnh và bố trí hợp lí
mặt bằng kho lạnh.
§1.1 Tính kích thước phòng cấp đông
Cho biết: - Công suất : E = 5 tấn/mẻ
- Sản phẩm: Thịt Heo
1. Tính thể tích chất tải: Vct
Vct=
Với:

E
, [m3]
gv

- E [tấn]: Công suất chất tải phòng cấp đông
- gv= 0,17 tấn/m3 : định mức chất tải thể tích. Tra bảng 2.3 sách tài liệu [1]

Suy ra:

5
= 29,4 m3
0,17

Vct=

2. Tính diện tích chất tải : Fct
Fct=

Vct
, [m2]
hct

Với: hct [m]: chiều cao chất tải, chọn hct= 2m ( Xếp thủ công )
Suy ra:

29,4
= 14,7 m2
2

Fct=

3. Diện tích trong của phòng lạnh: Ftr
Fct
, [m2]
βF

Ftr=

Với : βF: là hệ số kể đến đường đi lại,diện tích chiếm chỗ của dàn bay hơi,quạt.
Ở dây ta chọn βF = 0,7. Tra bảng 2.4 sách tài liệu [1]
Suy ra:

Ftr=

14,7
= 21 m2
0,7

4. Chiều cao trong của phòng cấp đông
htr= hct+ ∆h , [m]
Với: ∆h là chiều cao kể đến gió đi đối lưu trong buồng, chọn ∆h = 1m
Suy ra:
htr=2+1= 3 m
5. Xác định số phòng cấp đông: n
n=

Ftr
,
f

Với: f là diện tích buồng lạnh quy chuẩn. chọn f= 5x5 m2
Suy ra:

n=

24,5
= 0,98
25

chọn n =1 phòng => Cỡ buồng cấp đông sẽ là: Ftr = f = 5x5 m2
§1.2 Tính kích thước phòng trữ đông.
Cho biết:
- Công suất: E = 45 tấn
1. Tính thể tích chất tải: Vct
Vct =
Với:

E
, [m3]
gv

- E [tấn]: Công suất chất tải phòng cấp đông

SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 5


- gv= 0,45tấn/m3 : định mức chất tải thể tích, tra theo bảng 2-3 tài liệu [1] đối
với thịt heo đông lạnh
Suy ra:

Vct =

45
= 100 m3
0,45

2. Tính diện tích chất tải : Fct
Fct =

Vct
, [m2]
hct

Với: hct [m]: chiều cao chất tải, chọn hct= 2m
Suy ra:

Fct=

100
= 50 m2
2

3. Diện tích trong của phòng lạnh: Ftr
Ftr=

Fct
, [m2]
βF

Với : βF: là hệ số kể đến đường đi lại, diện tích chiếm chỗ của dàn bay hơi, quạt.
Ở dây ta chọn theo bảng 2-4 tài liệu[1] với diện tích buồng lạnh từ 20÷100 m2 có βF=0,7
Suy ra:

Ftr =

50

= 72 m2
0,7

4. Chiều cao trong của phòng trữ đông
htr = hct+ ∆h , [m]
Với: ∆h là chiều cao kể đến gió đi đối lưu trong buồng. chọn ∆h = 1m
Suy ra:
htr = 2+1 = 3 m
5. Xác định số phòng trữ đông: n
n=

Ftr
,
f

Với: f là diện tích buồng lạnh quy chuẩn. chọn f = 6x6 m2
Suy ra:

n=

72
=2
36

chọn n = 2 phòng => Cỡ buồng trữ đông sẽ là: Ftr = f = 6x6 m2
§1.3 Bố trí mặt bằng kho lạnh

PHÒNG MÁY

CĐ

(-35°C)

SVTH: Trần Đình Trong

VAN PHÒNG

TĐ
(-18°C)

TĐ
(-18°C)

Trang: 6


CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ÂM CHO KHO LẠNH
Do chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường và kho lạnh là rất lớn. Do đó để giảm tối
đa tổn thất nhiệt ra môi trường thì chúng ta phải bọc cách nhiệt. Biết rằng lớp cách nhiệt
càng dày thì tổn thất nhiệt càng ít. Nhưng chiều dày của nó phải đảm bảo tối ưu hoá giữa
chi phí đầu tư và tiết kiệm năng lượng khi vận hành. Mục đích của chương này là để giải
quyết vấn đề đó. Trong khuôn khổ đồ án môn học chúng ta không cần tính lớp cách ẩm.
Chiều dày lớp cách nhiệt tính theo công thức tính hệ số truyền nhiệt k qua vách phẳng
nhiều lớp lấy từ công thức (3-1) trang 64 tài liệu [1]
1

k = 1 + δ i + δ cn + 1 , [W/m2K]
∑
α 1 n =1 λi λcn α 2
Suy ra chiều dày lớp cách nhiệt:
n

1  1
δi
1 
δcn=λcn  −  + ∑ +  , [m]
 k  α 1 i =1 λi α 2 
tư

Với:

n

- δcn: Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, [m]
λcn: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt , [W/mK]
k : Hệ số truyền nhiệt, [W/m2K]
α1: hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới tường cách nhiệt,
[W/m2K]
α2: hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh tới buồng lạnh, [W/m2K]
δi: Bề dày yêu cầu của lớp vật liệu thứ i, [m]
λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, [W/mK]

§2.1 Tính cách nhiệt cho tường bao kho lạnh
Chúng ta sẽ tính cách nhiệt chung cho các tường và tính cho các tường khắc nghiệt.
Chiều dày lớp cách nhiệt được xác định theo 2 yêu cầu cơ bản:
- Vách ngoài kết cấu bao che không được phép đọng sương, nghĩa là độ dày của
lớp cách nhiệt phải đủ lớn để nhiệt độ bề mặt vách ngoài ngoài lớn hơn nhiệt độ
đọng sương của môi trường ts.
- Chọn chiều dày cách nhiệt sao cho giá thành một đơn vị lạnh là rẻ nhất.
1. Kết cấu và các số liệu của nó

1

SVTH: Trần Đình Trong

2 3 4 5

6 7

8

9

Trang: 7


Lớp
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Vật liệu
Vữa trát xi măng
Gạch đỏ
Vữa trát xi măng
Bitum

Giấy dầu
Polystiron ( Xốp )
Giấy dầu
Lưới mắt cáo,vữa mắc cao
Móc sắt

δ [m]
0,015
0,2
0,015
0,002
0,005
?
0,002
0,02

λ [W/m2K]
0,9
0,82
0,9
0,18
0,15
0,047
0,15
0,9

2.Tính toán
a. Phòng trữ đông
- Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65, tài liệu
[1] có α1 = 23,3 W/m2K

- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức
vừa phải tra theo bảng 3-7 trang 65, tài liệu [1] có: α2=9 W/m2K
- Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -18 0C. Tra bảng 3-3 trang
63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính cho vách bao ngoài. Ta có hệ số truyền
nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,22 W/m2K
Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:
δcn = 0,047[

1
1
0,02
0,015 0,2 0,002 0,005 0,002 1
−(
+
+ 2.
+
+
+
+
+ )]
0,22 23,3 0,9
0,9
0,82 0,180 0,15
0,15 9

= 0,19 m
Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó
chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó
phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được. Ở đây chọn chiều dày thực tế của
tấm cách nhiệt là: δ cntt = 0,2 m

Ứng với δ cntt ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:
1
ktd = 1 + 0,02 + 2. 0,015 + 0,2 + 0,002 + 0,005 + 0,002 + 0,2 + 1
23,3 0,9
0,9
0,82 0,18
0,15
0,15 0,047 9

= 0,21W/m2K
b. Phòng cấp đông
- Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu
[1] có :
α1= 23,3 W/m2K
- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức
mạnh tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có: α2= 10,5 W/m2K
- Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ trong phòng là -35 0C. Tra bảng 3-3 trang
63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -35 0C tính cho vách bao ngoài. Ta có hệ số truyền
nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,19 W/m2K
Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:
δcn = 0,047[

1
1
0,02
0,015 0,2 0,002 0,005 0,002
1
−(
+
+ 2.

+
+
+
+
+
)]
0,19 23,3 0,9
0,9
0,82 0,180 0,15
0,15 10,5

= 0,22 m
Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó
chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó

SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 8


phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được. Ở đây chọn chiều dày thực tế của
tt
tấm cách nhiệt là: δ cn = 0,3 m
tt
Ứng với δ cn ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:
1
kcd = 1 + 0,02 + 2. 0,015 + 0,2 + 0,002 + 0,005 + 0,002 + 0,3 + 1
23,3 0,9
0,9
0,82 0,18

0,15
0,15 0,047 10,5

= 0,145 W/m2K
3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương
Nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá huỷ lớp
cách nhiệt. Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường bao
phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường. Điều kiện để không xảy ra hiện tượng
đọng sương được xác định theo công thức (3-7) trang 66,tài liệu[1].
tn − ts
tn − t f

2
k ≤ ks = 0,95.α1
, [W/m K]
Với: - k : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m 2K]
- ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng
sương, [W/m2K]
- α1=23,3 W/m2K hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của từơng bao che
- tf : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C
- tn= 37,10C : nhiệt độ môi trường ngoài
- ts =320C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với nhiệt
độ môi trường t1=37,10C và độ ẩm φ=74%
a. Phòng trữ đông
Phòng trữ đông có tf= -180C

Suy ra:

ks= 0,95.23,3.

37,1 − 32
= 2,05W/m2K
37,1 + 18

Mà có ktđ = 0,21< ks = 2,05W/m2K
Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng trữ đông
b. Phòng cấp đông
Phòng cấp đông có tf= -350C
Suy ra:

ks= 0,95.23,3.

37,1 − 32
= 1,57 W/m2K
37,1 + 35

Mà có kcđ= 0,145< ks = 1,57 W/m2K
Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng cấp đông.
§2.2 Tính cách nhiệt trần kho lạnh
1. Kết cấu và các thông số của nó

1
2
3
4
5
6
7
8
SVTH: Trần Đình Trong

9
Trang: 9


Lớp
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Vật liệu
Vữa trát xi măng
Bê tông cốt thép
Vữa trát xi măng
Bitum
Giấy dầu
Polystiron ( Xốp )
Giấy dầu
Lưới mắt cáo,vữa mắc cao
Móc sắt

δ [m]
0,015
0,1

0,015
0,002
0,005
?
0,002
0,02

λ [W/m2K]
0,9
1,5
0,9
0,18
0,15
0,047
0,15
0,9

2. Tính toán
a Phòng trữ đông
- Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65,tài
liệu[1] có :
α1= 23,3 W/m2K
- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức
vừa phải tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có: α2=9 W/m2K
- Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -18 0C. Tra bảng 3-3 trang
63 tài liệu[1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính cho mái bằng. Ta có hệ số truyền
nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,218 W/m2K
Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:
δcn = 0,047[

1
1
0,02
0,015 0,1 0,002 0,005 0,002 1
−(
+
+ 2.
+
+
+
+
+ )]
0,218 23,3 0,9
0,9
1,5 0,180 0,15
0,15 9

= 0,2 m
Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó
chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó
phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được . Ở đây chọn chiều dày thực tế của
tt
tấm cách nhiệt là: δ cn = 0,2 m
tt
Ứng với δ cn ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:
ktd = ktư = 0,218 W/m2K
b. Phòng cấp đông
- Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65,tài
liệu[1] có :
α1= 23,3 W/m2K

- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức
mạnh tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có: α2= 10,5 W/m2K
- Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -35 0C. Tra bảng 3-3 trang
63 tài liệu[1] với nhiệt độ phòng -35 0C tính cho mái bằng.Ta có hệ số truyền
nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,17 W/m2K
Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:
δcn = 0,047[

1
1
0,02
0,015 0,1 0,002 0,005 0,002
1
−(
+
+ 2.
+
+
+
+
+
)]
0,17 23,3 0,9
0,9
1,5 0,180 0,15
0,15 10,5

= 0,26 m
Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó
chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó

phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được . Ở đây chọn chiều dày thực tế của
tt
tấm cách nhiệt là: δ cn = 0,3 m
tt
Ứng với δ cn ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:
SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 10


1
kcd = 1 + 0,02 + 2. 0,015 + 0,1 + 0,002 + 0,005 + 0,002 + 0,3 + 1
23,3 0,9
0,9
1,5 0,18
0,15
0,15 0,047 10,5

= 0,15W/m2K
3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương
Nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá huỷ lớp
cách nhiệt. Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường bao
phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường. Điều kiện để không xảy ra hiện tượng
đọng sương được xác định theo công thức (3-7) trang 66 tài liệu [1].
tn − ts
tn − t f

2
k ≤ ks = 0,95.α1
, [W/m K]

Với: - k : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m 2K]
- ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng
sương, [W/m2K]
- α1= 23,3 W/m2K hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao che
- tf : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C
- tn= 37,10C : nhiệt độ môi trường ngoài
- ts = 320C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với
nhiệt độ môi trường t1=37,10C và độ ẩm φ=74%
a. Phòng trữ đông
Phòng trữ đông có tf = -180C

Suy ra:

ks = 0,95.23,3.

37,1 − 32
= 2,05 W/m2K
37,1 + 18

Mà có ktđ = 0,218 < ks = 2,05 W/m2K
Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng trữ đông
b. Phòng cấp đông
Phòng cấp đông có tf= -350C
Suy ra:

ks= 0,95.23,3.

37,1 − 32
= 1,57 W/m2K
37,1 + 35

Mà có kcđ= 0,15< ks = 1,57 W/m2K
Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng cấp đông.
§2.3 Tính cách nhiệt nền kho lạnh
1. Kết cấu và các số liệu của nó
11

9
8
7
6
5
4
3
10

Lớp
SVTH: Trần Đình Trong

Vật liệu

δ [m]

2
1

λ [W/m2K]
Trang: 11

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Đất nền
Bê tông sỏi
Vữa trát xi măng
Bitum
Giấy dầu
Polystiron ( Xốp )
Giấy dầu
Bê tông cốt thép
Vữa trát
Ống PVC
Ụ đỡ bê tông

0,1
0,015
0,002
0,005
?
0,002

0,1
0,015

1,4
0,9
0,18
0,15
0,047
0,15
1,5
0,9

2. Tính toán
Đối với nền có sưởi thì ta chỉ cần tính các lớp phía trên lớp có sưởi. Cụ thể ở đây trong
lớp bê tông sỏi thường nguời ta thi công với chiều dày 300 mm. Nhưng do có sưởi nền
bằng khí trời nên chiều dày tính toán khoảng 100 mm tính từ mép trên ống thông gió đến
lớp vữa trát (3) do đó xem α1= ∞
a. Phòng trữ đông
- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức
vừa phải tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1] có: α2=9 W/m2K
- Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -18 0C. Tra bảng 3-6 trang
63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính cho nền có sưởi. Ta có hệ số truyền
nhiệt tối ưu qua nền có sưởi: ktư = 0,226 W/m2K
Thay số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:
δcn = 0,047[

1
0,015 0,1 0,002 0,005 0,002 0,1 1
− (2.
+

+
+
+
+
+ )]
0,226
0,9
1,4 0,180 0,15
0,15 1,5 9

= 0,19 m
Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó
chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó
phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được. Ở đây chọn chiều dày thực tế của
tấm cách nhiệt là: δ cntt = 0,2 m
Ứng với δ cntt ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:
1
ktd = 2. 0,015 + 0,1 + 0,002 + 0,005 + 0,002 + 0,2 + 1 = 0,22 W/m2K
0,9
1,4 0,18
0,15
0,15 0,047 9

b. Phòng cấp đông
- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức
mạnh tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1] có: α2= 10,5 W/m2K
- Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ trong phòng là -35 0C. Tra bảng 3-6 trang
64 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -35 0C tính cho mái bằng. Ta có hệ số truyền nhiệt
tối ưu qua tường : ktư = 0,17 W/m2K
Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng cấp đông:

δcn = 0,047[

1
0,015 0,1 0,002 0,005 0,002 0,1
1
− (2.
+
+
+
+
+
+
)]
0,17
0,9
1,4 0,18
0,15
0,15 1,5 10,5

= 0,26 m
Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó
chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó
SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 12


phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được . Ở đây chọn chiều dày thực tế của
tt
tấm cách nhiệt là: δ cn = 0,3 m

tt
Ứng với δ cn ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:
1
kcd = 2. 0,015 + 0,1 + 0,002 + 0,005 + 0,002 + 0,3 + 0,1 + 1 = 0,15W/m2K
0,9
1,4 0,18
0,15
0,15 0,047 1,5 10,5

§2.4 Bố trí cách nhiệt cho kho lạnh
Đối với tường ngăn giữa 2 phòng lạnh có nhiệt độ âm như nhau vẫn phải cách nhiệt với
chiều dày như tường bao ngoài. Nhưng phải phân lớp cách nhiệt ra 2 bên như hình dưới:
7

8

6

5

4

3

2

9

300

CĐ
(-35°C)

TĐ
(-18°C)

TĐ
(-18°C)

100
A

100

200

SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 13


CHƯƠNG 3: TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH
- Chương này nhằm tính tổng tổn thất nhiệt của kho lạnh. Để làm cơ sở tính chọn máy
nén và các thiết bị khác của hệ thống lạnh
- Tổn thất lạnh từ kho lạnh ra môi trường được xác định theo biểu thức:
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 , [W]
Trong đó: Q1: Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che, [W]
Q2: Tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm và bao bì, [W]
Q3: Tổn thất lạnh do thông gió. Tổn thất này chỉ có đối với các
phòng lạnh có phát sinh nguồn hôi thối hoặc các chất độc hại. Ở đây sản phẩm bảo quản

là thịt heo đã qua chế biến nên không cần phải thông gió buồng lạnh => Q 3=0
Q4: Tổn thất lạnh do vận hành , [W]
Q5: Tổn thất lạnh do sản phẩm thở (Rau, hoa quả…), ở đây sản
phẩm là thịt heo => Q5 = 0
=> Tổn thất lạnh của kho lạnh thiết kế dược tính theo công thức:
Q = Q1 + Q2 + Q4 , [W]
- Các số liệu và cách bố trí buồng

SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 14


§3.1 Tính nhiệt cho phòng cấp đông
1. Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q1
Ta có :
Q1 = Q 1dl + Q 1bx
Trong đó:
- Q 1dl : Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ
Q 1dl = ∑ki .Fi.∆ti , [W]
- Q 1bx : Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che do bức xạ mặt trời. Vì kho
lạnh có thiết kế thêm 1 mái che nắng mưa ở phía trên trần kho lạnh do đó bức xạ từ mặt
trời vào kho lạnh là không có => Q 1bx = 0
Vậy:
Q1 = Q 1dl = ∑ki .Fi.∆ti , [W]
Với:
- ki: hệ số truyền nhiệt của vách thứ i. Đối với các vách bao bên ngoài,
trần, nền thì ki đã được tính trong chương 2. Riêng đối với tường ngăn giữa các phòng
lạnh thì ta chọn k tối ưu theo bảng (3-5) trang 64 tài liệu [1]. Đối với tường ngăn giữa
buồng cấp đông và trữ đông có: kBC=0,47

- Fi: Diện tích bề mặt kết cấu, [m2]
- ∆ti: Độ chênh nhiệt độ bên ngoài với môi trường bên trong. Độ chênh
nhiệt độ giữa các vách ngăn được tính theo nhiệt độ định hướng. Cụ thể độ chênh nhiệt
độ của tường ngăn giữa phòng cấp đông với phòng đệm:
∆tBC = 0,6( tn-tf) = 0,6(37,1 + 35) = 43,30C
∆tDC = 0,7( tn-tf) = 0,7(37,1 + 35) = 50,50C
- Chiều cao tính toán phòng lạnh là: htt = 3,6 m
Kết quả tính toán được đưa vào bảng tổng hợp sau:
Kết cấu
Tường AB
Tường AD
Tường BC
Tường DC
Nền
Trần
Tổng

Kích thước,
[m x m]
5,8 x 3,6
6,1 x 3,6
5,5 x 3,6
5,8 x 3,6
5,0 x 5,0
5,0 x 5,0

ki
[W/m2K]
0,145
0,145

0,47
0,27
0,15
0,15

∆ti
[0C]
72,1
72,1
43,3
50,5
72,1
72,1

Qi
[W]
218
230
403
285
270
270
1676

2. Tính tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì: Q2
Ta có :
Q2 = Q 2sp + Q bb
2 , [W]
Trong đó:
Q 2sp : Tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm

Q bb
2 : Tổn thất lạnh do làm lạnh bao bì
sp
a. Tính Q 2 :
Ta có công thức tính Q 2sp :
Q 2sp =

E.(i1 − i 2 )
, [kW]
τ .3600

Với : - E: Công suất cấp đông, [t]
- i1: Entanpi của thịt Heo khi đưa vào. Ở nhiệt độ 180C, tra bảng (4-2)
trang 81 tài liệu [1] ta có : i1 = 266,2 kJ/kg
SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 15


- i2: Entanpi của thịt Heo khi đưa ra. Ở nhiệt độ -150C, tra bảng (4-2) trang
81 tài liệu [1] ta có : i2 = 12,2 kJ/kg
- τ =11h thời gian cấp đông cho 1 mẻ thịt
=>

Q 2sp =

5.( 266,2 − 12,2).1000
= 32,070 kW = 32070 W
11.3600

b. Tính Q bb
2 :
Ta có công thức tính tổn thất lạnh do bao bì:
Q bb
2 =

Gb .C b .(t1 − t 2 ).1000
, [kW]
τ .3600

Với: - Gb: Khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm,[t]. Do khối lượng bao bì
chiếm tới (10 ÷ 30)% khối lượng hàng (trang 84 tài liệu [1]) và bao bì bằng kim loại nên
lấy bằng 30% khối lượng sản phẩm Gb=30%G.
- Cb: Nhiệt dung riêng của bao bì, đối với bao bì bằng kim loại thì
Cb
= 45kJ/kg.K (trang 84 tài liệu [1])
- t1: Nhiệt độ đầu vào của bao bì lấy bằng nhiệt đầu vào của sản phẩm
- t2: Nhiệt độ đầu ra của bao bì lấy bằng nhiệt độ của phòng cấp đông
- τ = 11h thời gian cấp đông cho 1 mẻ sản phẩm
=> Q bb
2 =

0,3.5.0,45.(18 + 35).1000
= 0,903 kW
11.3600

Vậy tổng tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì là:
Q2= 32,070 + 0,903 = 32,973 kW
3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q4
Tổn thất lạnh do vận hành Q4 bao gồm các tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng, do

người làm việc trong phòng,do các động cơ điện và do mở cửa:
Q4= Q 14 + Q 24 + Q 34 + Q 44 , [W]
Với: - Q 14 : Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng buồng lạnh
- Q 24 : Tổn thất lạnh do người làm việc trong phòng
- Q 34 : Tổn thất lạnh do các động cơ điện
- Q 44 : Tổn thất lạnh do mở cửa
a. Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng: Q 14
Q 14 được tính theo công thức (4-17) trang 86 tài liệu [1] ta có:
Q 14 = A . F, [W]
Với: - F: diện tích phòng lạnh , [m2]
F = 5x5=25 m2
- A: Nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng 1m2 diện tích buồng. Đối với phòng
bảo quản lạnh có A= 1,2 W/m2
=> Q 14 = 1,2 .25 = 30 W
b. Dòng nhiệt do người toả ra Q 24 :
Q 24 dược tính theo công thức (4-18) trang 86 tài liệu [1] ta có:
Q 24 = 350.n , [W]
Với: - 350: nhiệt lượng do 1 người toả ra khi làm việc nặng nhọc
- n là số người làm việc trong phòng . Vì phòng có diện tích < 200 m2 =>
chọn n = 2
Q 24 = 350.2 = 700 W

SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 16


c. Tổn thất lạnh do các động cơ điện Q 34 :
Ta biết rằng năng lượng điện cung cấp cho động cơ được chia làm 2 phần:
+ 1phần biến thành nhiệt năng toả ra môi trường xung quanh. Do đó nếu động cơ đặt

trong phòng lạnh thì nhiệt toả ra này sẽ gây ra 1 phần tổn thất lạnh.
+ Phần lớn còn lại biến thành cơ năng có ích (như làm quay quạt thông gió, quay động
cơ quạt dàn bay hơi…). Nhưng cơ năng này tới môi trường sẽ cọ xát với không khí trong
môi trường biến thành nhiệt năng gây ra tổn thất lạnh cho kho lạnh.
Tổn thất lạnh do các động cơ điện được tính theo công thức:
Q 34 = ∑η i . N i , [kW]
Với: - η i : Hiệu suất của động cơ
+ η i = 1: Nếu động cơ đặt trong phòng
+ η i = η dc : Nếu động cơ đặt ở ngoài phòng lạnh
Đối với phòng cấp đông người ta định mức công suất của động cơ điện cho phòng có
công suất E=2 tấn/mẻ là : N = 4x2,2 kW
Ta có thể tính công suất động cơ điện của phòng cấp đông với công suất là 5tấn/mẻ là:
N cddc =

4.2,2.5
= 22kW
2

=> Tổn thất lạnh do động cơ điện
Q 34 = η.N= 1.11= 22kW
( η=1 chọn đông cơ đặt trong phòng )
d. Tính dòng nhiệt khi mở cửa:Q 44
Dòng nhiệt khi mở cửa được tính theo công thức (4-20) trang 87 tài liệu [1]
Q 44 = B.F , [W]
Với: B- dòng nhiệt riêng khi mở cửa, [W/m2]. Tra bảng (4-4) trang 87 đối với
phòng cấp đông có diện tích F= 25 m2 < 50 m2 ta có: B = 32 m2
F= 4x4m2: diện tích buồng
=> Q 44 = 25.32 = 800 W
Vậy tổng tổn thất lạnh do vận hành là:
Q4 = 30 + 700 + 22000 + 800 = 23530 W

4. Tính nhiệt kho lạnh
Đối với hệ thống lạnh cấp đông thì tổng tổn thất nhiệt cấp cho phòng này là:
Q = Q1 + Q2 + Q4 = 1676 + 32973 + 23530 = 58179 W = 58,179kW
5. Công suất lạnh yêu cầu của máy nén
Công suất nhiệt yêu cầu của máy nén phải đảm bảo bù lại tổn thất nhiệt cấp cho phòng
Q. Nhưng vì khi môi chất đi từ máy nén đến dàn lạnh thì sẽ có các tổn thất trên đường
ống và tổn thất tại các thiết bị trong hệ thống. Bên cạnh đó thì máy nén không thể vận
hành liên tục 24h trong 1 ngày được vì nếu như thế sẽ gây ra ứng suất mỏi làm hỏng máy
nén. Vì vậy công suất lạnh yêu cầu của máy nén được xác định như sau:
Q0 =

Q.k
b

Trong đó:
k- hệ số kể đến tổn thất lạnh trên đường ống và các thiết bị trong hệ thông lạnh.
Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ phòng là -350C nên nhiệt độ dàn bay hơi ta chọn
t0= - 400C , vậy chọn k = 1,1 (trang 92 tài liệu [1])
b- hệ số kể đến thời gian làm việc của máy nén. Dự tính máy nén làm việc
khoảng 22h/1ngày đêm => chọn b = 0,9 (trang 92 tài liệu [1])
Vậy công suất lạnh yêu cầu của máy nén là:
SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 17


Q0 =

58179.1,1
= 71108 W

0,9

§3.2 Tính nhiệt cho phòng trữ đông
1. Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q1
Ta có :
Q1 = Q 1dl + Q 1bx = Q 1dl = ∑ki .Fi.∆ti , [W]
Với: - ki: hệ số truyền nhiệt của vách thứ i. Đối với các vách bao bên ngoài, trần,
nền thì ki đã được tính trong chương 2. Riêng đối với tường ngăn giữa các phòng lạnh thì
ta chọn k tối ưu theo bảng (3-5) trang 64 tài liệu [1]. Đối với tường ngăn giữa 2 buồng trữ
đông có: kGF = 0,58 W/m2K
- Fi: Diện tích bề mặt kết cấu, [m2]
- ∆ti: Độ chênh nhiệt độ bên ngoài với môi trường bên trong. Độ chênh
nhiệt độ giữa các vách ngăn được tính theo nhiệt độ định hướng.
+ Độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa phòng trữ đông với phòng đệm:
∆tBC = 0,6( tn-tf) = 0,6(37,1 + 18) = 33,10C
+ Độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa 2 phòng trữ đông :
∆tGF = 0,7( tn-tf) = 0,6(37,1 + 18) = 38,60C
- Chiều cao tính toán phòng lạnh là: htt = 3,6 m
Kết quả tính toán được đưa vào bảng tổng hợp sau:
Phòng trữ đông Ι : BEFG
Kích thước,
Kết cấu
[m x m]
Tường BG
6,6 x 3,6
Tường GF
6,9 x 3,6
Tường EF
6,7 x 3,6
Tường EC

0,95 x 3,6
Tường BC
5,5x3,6
Nền
6x6
Trần
6x6
Tổng

ki
[W/m2K]
0,21
0,58
0,25
0,25
0,47
0,22
0,218

∆ti
[0C]
55,1
38,6
33,1
33,1
33,1
55,1
55,1

Qi

[W]
275
556
200
28
308
436
432
2235

Phòng trữ đông ΙΙ : BEFG
Kích thước,
Kết cấu
[m x m]
Tường GH
6,7 x 3,6
Tường GF
6 x 3,6
Tường HK
6,9 x 3,6
Tường FK
6,25 x 3,6
Nền
6x6
Trần
6x6
Tổng

ki
[W/m2K]

0,21
0,58
0,21
0,25
0,22
0,218

∆ti
[0C]
55,1
38,6
55,1
33,1
55,1
55,1

Qi
[W]
279
484
287
186
436
432
2104

2. Tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì Q2:
SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 18

Đối với phòng trữ đông thì Q2 = 0 đó là do nhiệt độ thịt đưa vào phòng trữ đông là – 150C
nhiệt độ thịt khi ra khỏi phòng là -120C, như vậy còn 30C ta dùng để làm lạnh cho bao bì
3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q4
Tổn thất lạnh do vận hành Q4 bao gồm các tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng , do người làm
việc trong phòng,do các động cơ điện và do mở cửa:
Q4= Q 14 + Q 24 + Q 34 + Q 44 , [W]
Với: - Q 14 : Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng buồng lạnh
- Q 24 : Tổn thất lạnh do người làm việc trong phòng
- Q 34 : Tổn thất lạnh do các động cơ điện
- Q 44 : Tổn thất lạnh do mở cửa
a. Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng: Q 14
Q 14 dược tính theo công thức (4-17) trang 86 tài liệu [1] ta có:
Q 14 = A . F, [W]
Với: - F: diện tích phòng lạnh , [m2]
F = 6x6 = 36 m2
- A: Nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng 1m2 diện tích buồng. Đối với phòng
bảo quản lạnh có A= 1,2 W/m2
=> Q 14 = 1,2 .36 = 43,2 W
b. Dòng nhiệt do người toả ra Q 24 :
Q 24 dược tính theo công thức (4-18) trang 86 tài liệu [1] ta có:
Q 24 = 350.n , [W]
Với: - 350: nhiệt lượng do 1 người toả ra khi làm việc nặng nhọc
- n là số người làm việc trong phòng ,vì phòng có diện tích < 200 m2 =>
chọn n = 2
Q 24 = 350.2 = 700 W
e. Tổn thất lạnh do các động cơ điện Q 34 :
Ta biết rằng năng lượng điện cung cấp cho động cơ được chia làm 2 phần:
+ 1phần biến thành nhiệt năng toả ra môi trường xung quanh. Do đó nếu động cơ đặt

trong phòng lạnh thì nhiệt toả ra này sẽ gây ra 1 phần tổn thất lạnh.
+ Phần lớn còn lại biến thành cơ năng có ích (như làm quay quạt thông gió, quay động
cơ quạt dàn bay hơi…). Nhưng cơ năng này tới môi trường sẽ cọ xát với không khí trong
môi trường biến thành nhiệt năng gây ra tổn thất lạnh cho kho lạnh.
Tổn thất lạnh do các động cơ điện được tính theo công thức:
Q 34 = ∑η i . N i , [kW]
Với: - η i : Hiệu suất của động cơ
+ η i = 1: Nếu động cơ đặt trong phòng
+ η i = η dc : Nếu động cơ đặt ở ngoài phòng lạnh
Đối với phòng trữ đông người ta định mức công suất của động cơ điện cho phòng có
công suất E=20 tấn/mẻ là : N = 4 x 0,75 kW
Ta có thể tính công suất động cơ điện của phòng cấp đôngvới công suất là 45 tán/mẻ là:
N cddc =

4.0,75.45
= 6,75 kW
20

=> Tổn thất lạnh do động cơ điện
Q 34 = η.N= 1.6,75= 6,75 kW
( η=1 chọn đông cơ đặt trong phòng )
SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 19


f. Tính dòng nhiệt khi mở cửa:Q 44
Dòng nhiệt khi mở cửa được tính theo công thức (4-20) trang 87 tài liệu [1]
Q 44 = B.F , [W]
Với: B: dòng nhiệt riêng khi mở cửa, [W/m2]. Tra bảng (4-4) trang 87 đối với

phòng trữ đông có diện tích F= 36 m2 < 50 m2 ta có: B = 22 m2
F= 6x6m2: diện tích buồng
=> Q 44 = 36.22 = 792 W
Vậy tổng tổn thất lạnh do vận hành là:
Q4 = 43,2+ 700 +6750 + 792 = 8285W
4. Tính nhiệt kho lạnh.
a. Đối phòng trữ đông BEFG
Q Ι0 = Q 1Ι + Q4 = 2235 + 8285 = 10520 W
b. Đối với phòng trữ đông FGHI
ΙΙ
Q 0 = Q 1ΙΙ + Q4 = 2104 + 8285 = 10389 W
5. Công suất lạnh yêu cầu của máy nén
Ta thấy rằng ở 2 phòng trữ đông І và ІІ đều có cùng 1 chế độ làm việc. Về nguyên tắc ta
có thể sử dụng mỗi phòng một 1 hệ thống lạnh riêng biệt. Tuy nhiên làm như thế là tốn
kém thêm 1 máy nén, tốn thêm nhiều thiết bị hơn, không tiện trong việc vận hành. Vậy ta
chọn 1 hệ thống lanh chung cho cả 2 phòng trữ đông.
Tổn thất nhiệt của hệ thống là:
∑ Q = ∑ Q1 + ∑ Q2 + 0,7. ∑ Q4
Ta lấy 0,7. ∑ Q4 là do có sự không dồng thời về vận hành. Mà ở đây chỉ có 2 phòng trữ
đông nên chọn 0,7. ∑ Q4 .

+ 0,7. ∑ Q4
= (Q 1Ι + Q 1ΙΙ ) + 0,7.2.Q4
= 2235 + 2104 + 0,7.2.8285
= 15938 W
Vậy công suất lạnh yêu cầu của hệ thống lạnh là:
=>

∑Q = ∑Q

1

Q0 =

Q.k
b

Trong đó:
k- hệ số kể đến tổn thất lạnh trên đường ống và các thiết bị trong hệ thông lạnh.
Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ phòng là -180C nên nhiệt độ dàn bay hơi ta chọn
t0= - 240C , vậy chọn k = 1,064 (trang 92 tài liệu [1])
b- hệ số kể đến thời gian làm việc của máy nén. Dự tính máy nén làm việc
khoảng 22h/1ngày đêm => chọn b = 0,9 (trang 92 tài liệu [1])
Vậy công suất lạnh yêu cầu của máy nén là:
Q0 =

15938.1, 064
= 18842 W
0,9

SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 20


CHƯƠNG 4: LẬP CHU TRÌNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN
Chương này nhằm tính toán chu trình lạnh của hệ thống để từ đó tính ra công suất
nhiệt yêu cầu của các thiết bị trong hệ thống.
§4.1 Chọn môi chất
Môi chất sử dụng trong hệ thống lạnh là NH3 vì nó có nhiều ưu điểm như: Rẻ tiền,

không hoà tan dầu bôi trơn, tan vô hạn trong nước nên không có khả năng đóng băng gây
tắc nghẽn hệ thống. Amoniac là chất không màu nhưng nó có mùi khai nên rất dễ phát
hiện khi rò rỉ. Ưu điểm lớn nhất so với Freon là nó không phá huỷ tầng Ôzôn. Bên cạnh
đó thì Amoniac còn có 1 số nhược điểm nhưng các nhược điểm đó ta có thể hạn chế
được. Do đó chọn NH3 là phù hợp.
§4.2 Hệ thống lạnh cho phòng trữ đông
І. Thông số ban đầu
- Năng suất lạnh yêu cầu Q0 = 18842 W = 18,842 kW
- Nhiệt độ và trạng thái của đối tượng làm lạnh : tf = - 180C
- Chọn môi trường giải nhiệt là nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt :
+ Nhiệt độ nước khi vào bình là:
t w1 = tư + (3÷4)0C
Với: tư- là nhiệt độ nhiệt kế ướt của không khí được tra theo đồ thị i-d với tn=
37,10C và độ ẩm φ = 74% ,ta có: tư = 320C
=> t w1 = 32 + (3÷4)0C = 360C
+ Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng:
t w 2 = t w1 + (2÷6)0C
Ở đây chọn bình ngưng ống chùm nằm ngang nên
t w 2 = t w1 + 50C = 36 + 5 = 410C
ІІ. Tính toán chu trình
1. Chọn nhiệt độ bay hơi :
t0 = tf – (4 ÷10)0C = -18 – (4 ÷10) = - (22÷28)0C
Chọn to = -240C tra bảng hơi bão hoà của NH3 ta có áp suát bay hơi là :
p0 = 1,6 bar (= 0,16 Mpa )
2. Chọn nhiệt độ ngưng tụ :
tk = (t w1 +t w 2 )/2 + (4 ÷10)0C = (36+41)/2 + 4,5 = 430C
Chọn ∆tk = 4,50C vì môi trường làm mát là nước. Tra bảng hơi bão hoà của NH3 trang
322 tài liệu [1] ta có áp suất ngưng tụ là: pk = 16,9 bar ( = 1,69 Mpa )
3. Tính cấp nén của chu trình
Ta có tỉ số nén của chu trình:

Л=

p k 16,9
=
= 10,56 < 12
p0
1, 6

Vậy chọn chu trình máy nén 1 cấp
4. Chọn chu trình lạnh
Chọn chu trình lạnh cho phòng trữ là chu trình máy lạnh 1 cấp dùng bình tách lỏng.
Mặc dù là chu trình này bị lệch ra khỏi chu trình Cacno làm cho hệ số lạnh giảm xuống.
Nhưng ngược lại nó tránh được hiện tượng ẩm về máy nén gây ra hiện tượng thuỷ kích
làm hỏng máy nén. Và tất nhiên ta cũng không thể dùng chu trình máy lạnh 1 cấp dùng
SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 21


thiết bị hồi nhiệt. Bởi vì nếu sử dụng chu trình này thì nhiệt độ cuối tầm nén sẽ rất cao có
thể gây ra hiện tượng cháy dầu bôi trơn làm hỏng máy nén.
5. Chọn độ quá lạnh, độ quá nhiệt
- Chọn độ quá nhiệt ∆tqn = 40C Tuy hơi ra khỏi bình tách lỏng là hơi bảo hoà khô
nhưng do nhận nhiệt trên đường ống từ Bình tách lỏng đến Máy nén và tại khoang hút
của Máy nén nên vẫn có ∆tqn=3÷50C
- Chọn độ quá lạnh ∆tql = 00C
6. Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút
a. Sơ đồ nguyên lý của chu trình lạnh 1 cấp dùng bình tách lỏng
qk

3

MN: Máy nén
NT: Bình ngưng tụ
TL: Van tiết lưu
BH: Dàn bay hơi
BTL: Bình tách lỏng

NT

2

MN

TL
BTL

4

1
BH
q0

b. Đồ thị
p

T
2
Tk,Pk

3

Tk,Pk

3

T0,P0

T0,P0

4

2

1'

1

4

1' 1

i

S

1’-1 : quá nhiệt hơi hút
1-2 : nén đoạn nhiệt hơi hút từ áp suất thấp p0 lên áp suất cao pk , s1=s2
2-3 : ngưng tụ môi chất đẳng áp, đẳng nhiệt
3-4 : quá trình tiết lưu đẳng entanpi ở van tiết lưu i3=i4

4-1’: quá trình bay hơi trong bình bay hơi đẳng áp và đẳng nhiệt p0=const và
t0=const
c. Lập bảng thông số các điểm nút
Phương pháp xác định các điểm nút chu trình 1’, 1, 2, 3, 4 trên đồ thị lgp-h như
sau : trang 328 tài liệu [1]
+ điểm 3 giao điểm pk và x=0
+ điểm 4 giao của p0 và i3 vì quá trình tiết lưu i3=i4
+ điểm 1’ giao của p0 và x=1 ( hơi bão hoà khô )
+ điểm 1 giao của p0 và tqn ( nhiệt độ quá nhiệt )
+ điểm 2 giao của pk và s1=s2
SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 22


T/số

Trạng Thái

Điểm
1’
1
2
3
4

Bão hoà khô
Hơi quá nhiệt
Hơi quá nhiệt
Lỏng sôi

Hơi ẩm

t
[ C]
-24
-20
155
43
-24
0

p
[bar]
1,6
1,6
16,9
16,9
1,6

v
[m /kg]
3

0,75
0,13

i
[kJ/kg]
1651
1660

2025
623,5
623,5

S
[kJ/kg.K]
9,16
9,15
9,15

7. Xác định lưu lượng tuần hoàn qua hệ thống
G=

Q0
Q0
18,842
=
=
= 0,018 kg/s
q0
i1' − i 4 1651 − 623,5

8. Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ
Qk = G.qk = G.(i2 – i3) = 0,018.(2025- 623,5) = 25,23 kW
9. Xác định công của máy nén
L = G.l = G.(i2 – i1) = 0,018.( 2025 – 1660) = 6,57 kW
10. Tính chọn công suất lạnh
- Công suất lạnh phòng trữ đông:
Q 1Ι = 10520 W = 10,520 kW
Q 1ΙΙ = 10389W = 10,389 kW

- Công suất lạnh của máy nén lạnh trong phòng trữ đông
Q0 = 18,842kW
11. Hệ số làm lạnh
ε=

q 0 i1' − i4 1651 − 623,5
=
=
= 2,82
i2 − i1 2025 − 1660
l

Ш. Chọn máy nén
1.Chọn máy nén
a. Thể tích hút thực tế
Vtt = G. v1 = 0,018. 0,75 = 0,014 m3/s
b. Hệ số cấp λ
Có tỉ số nén : Л =

p k 16,9
=
= 10,56 .
p0
1, 6

Xác định λ theo các tổn thất thành phần
λ=λc.λtl.λk.λw.λr
λc : Hệ số tính đến thể tích chết
λtl : Hệ số kể đến tổn thất do tiết lưu
λw :Tổn thất do hơi hút vào xilanh bị đốt nóng

λr : Tổn thất do rò rỉ môi chất qua pittông, xilanh, secmang và van từ khoang nén về
khoang hút
1


m


 P0 − ∆P0  
P0 − ∆P0
Pk + ∆Pk

−C 
−
÷
λi=λc.λtl.λk=
 P0 ÷
P0
P0  





Lấy Δp0=Δpk=0,05 bar
m=0,95÷1,1 với máy nén amoniac. Chọn m= 1
c : tỷ số thể tích chết c= 0,03 ÷ 0,05 chọn c= 0,04
SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 23

1


1
1, 6 − 0, 05
 16,9 + 0, 05  −  1, 6 − 0, 05  
=
−
0,
04.
λi=λc.λtl.λk
÷  1, 6
÷

1, 6
1, 6
 




= 0,584
λw’= λw. λr
đối với máy nén amoniac thuận dòng λ =

T0 −24 + 273
=
= 0, 788

Tk
43 + 273

λ=λi.λw’=0,584.0,788=0,46
c. Thể tích hút lý thuyết
Vlt =

0, 014
Vtt
=
= 0,035 m3/s
0,
46
λ

Chọn máy nén piston MYCOM 1 cấp có ký hiệu N4WA , với các số liệu cho trong bảng
7-2 trang 175 tài liệu [1] như sau:
Số xi lanh: 2
Thể tích hút lý thuyết: Vlt = 0,052 m3/s ( = 187,2 m3/h )
Loại xy lanh kiểu đứng, máy nén hở
d. Số lượng máy nén
ZMN =

0, 035
= 0,67
0, 052

Chọn Z= 1 máy
2. Chọn động cơ kéo máy
Công suất động cơ điện kéo máy nén được tính theo công thức (7-25) trang 171 tài liệu

[1]
Ndc = (1,1÷2,1).Nel
Đối với các máy lạnh nhỏ chế độ làm việc dao động lớn, điện lưới lên xuống phập phù
nên chọn hệ số an toàn bằng 2,1
Suy ra:

Ndc = 2,1.Nel = 2,1.

L
η

Trong đó: L- công nén của máy nén
η- Tổn thất năng lượng trong máy nén
η = ηi.ηe.ηtđ.ηel
Với: ηi – hệ số hiệu suất chỉ thị do quá trình nén đoạn nhiệt thực tế
không phải là quá trình nén đoạn nhiệt thuận nghịch, ηi được tính theo công thức (7-21)
trang 170 tài liệu [1] :
ηi =

T0
249
+ 0,001.t0 =
+ 0.001.(-24) = 0,76
Tk
316

ηe – Hệ số hiệu suất cơ học do tổn thất ma sát tại các bề mặt chuyển động (do
nhà chế tạo quy định), chọn ηe = 0,92
ηtđ – Hệ số hiệu suất truyền động giữa máy nén và động cơ, vì máy nén hở
truyền động đai nên chọn ηtđ = 0,98

ηel – Hệ số hiệu suất của động cơ điện, chọn ηel =0,9 theo trang 171 tài liệu
[1] Suy ra :
η = 0,76.0,95.0,98.0,9 = 0,64
Vậy công suất động cơ kéo máy nén:
SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 24


Ndc = 2,1.

6,57
= 22 kW
0,64

§4.3 Hệ thống lạnh cho phòng cấp đông
І. Thông số ban đầu
- Năng suất lạnh yêu cầu Q0 = 71108 W = 71,108 kW
- Nhiệt độ và trạng thái của đối tượng làm lạnh : tf = - 350C
- Chọn môi trường giải nhiệt là nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt :
+ Nhiệt độ nước khi vào bình là:
t w1 = tư + (3÷4)0C
Với: tư- là nhiệt độ nhiệt kế ướt của không khí được tra theo đồ thị i-d với tn=
0
37,1 C và độ ẩm φ = 74%, ta có: tư = 320C
=> t w1 = 32 + (3÷4)0C = 360C
+ Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng:
t w 2 = t w1 + (2÷6)0C
Ở đây chọn bình ngưng ống chùm nằm ngang nên
t w 2 = t w1 + 50C = 36 + 5 = 410C

ІІ. Tính toán chu trình
1. Chọn nhiệt độ bay hơi :
t0 = tf – (4 ÷10)0C = -35 – (4 ÷10) = - (39÷45)0C
Chọn to = -400C tra bảng hơi bão hoà của NH3 ta có áp suất bay hơi là : p0 = 0,72 bar
2. Chọn nhiệt độ ngưng tụ :
tk = (t w1 +t w 2 )/2 + (4 ÷10)0C = (36+41)/2 + 4,5 = 430C
Chọn ∆tk = 4,50C vì môi trường làm mát là nước. Tra bảng hơi bão hoà của NH3 trang
322 tài liệu [1] ta có áp suất ngưng tụ là: pk = 16,9 bar
3. Tính cấp nén của chu trình
Ta có tỉ số nén của chu trình:
Л=

p k 16,9
= 23,47 > 12
=
p 0 0, 72

Vậy chọn chu trình máy nén 2 cấp, với áp suất trung gian được chọn tối ưu sao cho tỉ
số nén bằng nhau giữa các cấp. Vậy áp suất trung gian của chu trình:
Ptg = p 0 . p k = 0, 72.16,9 = 3,4 bar
Tra bảng hơi bão hoà của NH3 trang 322 tài liệu [1] suy ra ttg = -60C
4. Chọn chu trình lạnh
Chọn chu trình cho phòng cấp đông là chu trình lạnh 2 cấp dùng bình ttrung gian có
ống xoắn trao đổi nhiệt. Bởi vì do trở lực của hệ thống dàn bay hơi trong phòng cấp đông
khá lớn (> 0,3kg/cm2). Nếu dùng bình trung gian làm mát hoàn toàn thì có thể hệ số làm
lanh cao hơn nhưng áp suất trung gian không đủ mạnh để cấp đủ lỏng cho dàn bay hơi
5. Chọn độ quá lạnh, độ quá nhiệt
- Chọn độ quá nhiệt ∆tqn= 50C do hơi bão hoà khô nhận nhiệt từ môi trường khi đi từ
bình tách lỏng về khoang hút của máy nén
t6 = ttg + ( 3 ÷ 5 ) 0C

- Chọn nhiệt độ quá lạnh lỏng trong ống xoắn trao đổi nhịêt của bình trung gian lớn
hơn nhiệt độ lỏng trong bình trung gian khoảng 30C. Khi đó nhiệt độ lỏng trong ống xoắn
trao đổi nhiệt t6 = -6 + 3 = -30C
6. Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút
SVTH: Trần Đình Trong

Trang: 25