THIẾT KẾ KHO LẠNH CÔNG NGHIỆP DUNG TÍCH 750T

Lời Nói Đầu
Hiện nay trên thế giới khoa hoc & công nghệ về kỹ thuật lạnh đã và đang
xâm nhập vào rất nhiều ngành kinh tế .Bởi vì phạm vi ứng dụng của nó ngày
càng đợc mở rộng theo cả chiều rộng & chiều sâu
Ơ nớc ta hiện đã có hang nghàn cơ sơ sản xuất & kinh doanh có liên quan
đến kỹ thuật lạnh . Quy mô sản xuất cũng rất đa dạng từ lớn đến nhỏ với tổng
giá trị ớc tính lên tới gần một tỷ USD . Trong số đó có rất nhiều cơ sở đang tự
trang bị cho mình máy , thiết bị & hệ thống lạnh phục vụ nghiên cứu & sản xuất
Một số nghành kinh tế :công nghiệp thực phẩm , chế biến thuỷ hảI sản, rợu bia ,nghành sản xuất rau quả ,nớc giải khátíinh họ ,hoá chất cac nghành công
nghệ thông tin ,điện tử ,quang học ,cơ khí chinh xác ,y tế ,văn hoá thể thao & du
lịch
Trong khuôn khổ đồ án kỹ thuật lạnh trình bày & thiết kế một kho lạnh
công nghiệp chứa thịt lợn có dung tích kho là 750t


Kết quả tính toán thiết kế
chơng I: thiết kế mặt bằng kho lạnh
1)Thiết kế diện tích kho lạnh
Theo giả thiết,dung tích kho lạnh E = 750 tấn nên từ (2-2) ta có thể tích
kho lạnh:
E
V = -------gv
trong đó gv là định mức chất tải thể tích, gv = 0,35 tấn/m3
Từ đó:
750
V = -------- = 2142,9 m3
0,35
Chọn chiều cao chất tải h = 5 (m).Diện tích chất tải của kho lạnh :
V
2142,9
F = ----- = --------- = 428,6 m2

h
4
2
Tải trọng trên 1 m diện tích nền buồng :
gv .h = 0,35.4 = 1,4 tấn/m2 < nhỏ hơn mức cho phép
Diện tích lạnh cần xây dựng :
F
428,6
Fl = ----- = -------- =504,2 m2

0,85
trong đó là hệ số sử dụng diện tích, = 0,85
Diện tích buồng bảo quản đông : 0,75.Fl = 0,75.504,2 = 378,1 m2
Diện tích buồng bảo quản vạn năng : 0.25.Fl = 0,25.504,2 = 126 m2
Chọn diện tích mỗi buồng là 72 m2
Số buồng bảo quản đông :

378,1
= 5,25
72

Chọn 6 buồng bảo quản đông
Số buồng bảo quản vạn năng :

126
= 1,75
72

Chọn 2 buồng bảo quản vạn năng
Diện tích các buồng phụ trợ:

Fl = 0,2.Fl = 0,2.504,2 = 100,84 m2
Diện tích buồng kết đông :

7,5.24
.1,2 = 36
0,25.24

Tổng diện tích mặt bằng cần xây dựng : 10.72=720 m2


Dung tích buồng bảo quản đông : 0,75.E= 0,75.750= 562,5 tấn
Dung tích buồng vạn năng : 0,25.E= 0,25.750=187,5 tấn
Dung tích thực :
Buồng bảo quản đông :
6
Zt
Et = E.
=562,5 .
= 642,9 tấn
5,25
Z
Buồng bảo quản vạn năng :
2
Zt
Et = E.
= 187,5.
= 214,3 tấn
1,75
Z
Dung tích thực tế của kho lạnh(dung tích lớn nhất): 642,9+214,3= 857,2tấn

2)Bố trí mặt bằng kho lạnh(xem trang bên)
Sơ đồ mt bng đợc thể hiện ở bản vẽ .


CHƯƠNG II: TíNH CáCH NHIệT & CáCH ẩM KHO LạNH
1) Cấu trúc tờng ngoài buồng bảo quản đông,tb = -20 0C(mặt cắt I-I)

Cấu trúc xây tờng ngoài kho lạnh đợc biểu diễn trên hình vẽ.
Theo bảng 3-3, ta tra đợc hệ số truyền nhiệt của vách từ ngoài không khí
vào buồng bảo quản đông (-20 0C) là:
k = 0,21 (W/m2K)
và hệ số toả nhiệt theo bảng 3-7:
1 = 23,3 (W/m2K)
2 = 8 (W/m2K)
Chiều dày của các lớp vật liệu xây dựng,vật liệu cách nhiệt,cách ẩm tự
chọn.
Hệ số dẫn nhiệt,dẫn ẩm của các lớp vật liệu xây dựng,vật liệu cách nhiệt
tra theo bảng 3-1 và 3-2.
Ta đợc bảng sau:
Lớp Chiều
dày
Hệ số dẫn nhiệt Hệ số dẫn ẩm
(m)
(W/mK)
(g/mhMPa)
Vữa xi măng
0,02
0,88
90
Gạch đỏ

0,2
0,82
105
Bitum
Lớp 2
0,004
0,3
0,86
Lớp 5
0,005
Xốp polystirol
?
0,047
7,5
a)Xác định chiều dày cách nhiệt
Chiều dày cách nhiệt đợc xác định theo công thức (3-2):
CN = CN [1/k - ( 1/1 + i/ i + 1/ 2)]


=0,047.[1/0,21-(1/23,3+3.0,02/0,88+0,2/0,82+ 0,005/0,18+1/8)]
= 0,199 (m)
Chọn chiều dày cách nhiệt CN = 0,2 (m)
C hia thành hai lớp mỗi lớp dày 0,1 m
Hệ số truyền nhiệt thực tế theo (3-1):
1
kt = ------------------------- = 0,209 (W/m2K)
0,528 + 0,2/ 0,047
Lu ý:
Đối với tờng ngăn giữa buồng bảo quản đông và bảo quản vạn năng với
hành lang ta cũng chọn kết cấu xây dựng giống nh tờng ngoài buồng bảo

quản đông,vì vậy ta chỉ cần tính chiều dày cách nhiệt là đủ.
Chiều dày cách nhiệt của tờng ngăn giữa buồng bảo quản đông và hành
lang:
CN = CN [1/k - ( 1/1 + i/ i + 1/ 2)]
= 0,047.[1/0,28-(1/23,3+3.0,02/0,88+0,2/0,82+ 0,005/0,18+1/8)]
= 0,144 (m).
Chọn chiều dày cách nhiệt CN = 0,15 (m),chia thành ba lớp,mỗi lớp dày
0,05 m
b)Kiểm tra đọng sơng
Theo bảng 1-1,nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại Hà Nội
tf1 = 37,2 0C ; độ ẩm 13 = 83% nên tra đồ thị h-x ta đợc: ts = 34,6 0C
t2 = tb = -20 0C => 1 = 23,3 (W/m2K)
Hệ số truyền nhiệt đọng sơng:
37,2 34,6
ks = 0,95.23,3. ------------------- = 1,01 (W/m2K)
37,2 - (-20)
Ta thấy kt = 0,209 (W/m2K) < ks = 1,02 (W/m2K)
Vậy vách ngoàI không bị đọng sơng.
c)Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt
Mật độ dòng nhiệt qua cơ cấu cách nhiệt:
q = kt .t = 0,209.(37,2 - (-20)) = 11,95 (W/m2)
Nhiệt độ bề mặt các lớp vách:
t1 = tf1 q/ 1 = 37,2 11,95/ 23,3 = 36,7 0C
t2 = t1 q. 1/ 1 = 36,7 11,95.0,02/ 0,88 = 36,4 0C
t3 = t2 q. 2/ 2 = 36,4 11,95.0,2/ 0,82 =33,50C
t4 = t3 q. 3/ 3 = 33,5 11,95.0,02/ 0,88 = 33,2 0C
t5 = t4 q. 4/ 4 = 33,2 11,95.0,004/ 0,18 = 32,9 0C
t6 = t5 q. 5/ 5 = 32,9 11,95.0,02/ 0,047 = -17,95 0C
t7 = t6 q. 6/ 6 = -17,95 11,95.0,02/ 0,88 = - 18,22 0C
tf2 = t7 q / 2 = -18,22 11,95/ 8 = - 19,71 0C

Tra bảng Tính chất vật lý của không khí ẩm ta đợc:
Vách
1
2
3
4
5
6
7
Nhiệt độ
36,7
36,4 33,5 33,2
32,9 -17,95 -18,22
t, 0C
p suât
5935
5851 4366 4302 4265
148
146
px, Pa
Dòng hơi riêng qua kết cấu bao che:
ph1 - ph2
= ----------H
ph1 và ph2 là phân áp suất không khí bên ngoài và trong phòng
ph1 = px(t = 37,2 0C). 13 = 6095.0,83 = 5058,85.10-6 MPa
ph2 = px(t = - 20 0C). 2 = 103.0,9 = 93 pa = 93.10-6 MPa
H là trở thấm hơi của kết cấu bao che
H = i / i = 3.0,02/90 + 0,38/105 + 0,004/0,86 + 0,2/7,5 + 0,005/0,86

= 0,0414 (m2hMPa/g)
Từ đó:
ph1 - ph2 (5058,85 93).10-6
= ----------- = ------------------------------- = 0,1199 (g/ m2h)
H
0,0414
Phân áp suất thực của hơi nớc trên các bề mặt:
px2 = ph1 .1/1 = 5058,85 - 0,1199.0,02/90.106 = 5032,21 Pa
px3 = px2 .2/2 = 5032,21 - 0,1188.0,004/0,86.106 = 4474,54 Pa
px4 = px3 .3/3 = 4474,54 - 0,1199.0,38/105.106 = 4040,62 Pa
px5 = px4 .4/4 = 4040,62 - 0,1199.0,02/90.106 = 4013,98 Pa
px6 = px5 .5/5 = 4013,98 - 0,1199.0,005/0,86.106 = 3316,98 Pa
px7 = px6 .6/6 = 3316,98 - 0,1199.0,2/7,5.106 = 119,65 Pa
px8 = px7 .7/7 = 119,65 - 0,1199.0,02/90.106 = 93 Pa
Ta thấy kết cấu này đảm bảo vì pxi < pxi
Đồ thị p - :


2) Cấu trúc tờng ngoài buồng kết đông, tb = -35 0C(mặt cắt II-II)

Cấu trúc xây tờng ngoài kho lạnh đợc biểu diễn trên hình vẽ.
Theo bảng 3-3, ta tra đợc hệ số truyền nhiệt của vách từ ngoài không khí
vào buồng bảo quản lạnh (2 0C) là:
k = 0,27 (W/m2K)
và hệ số toả nhiệt theo bảng 3-7:
1 = 23,3 (W/m2K)


2 = 10,5 (W/m2K)
Làm tơng tự nh phần trên ta đợc bảng sau:

Lớp Chiều
dày
Hệ số dẫn nhiệt Hệ số dẫn ẩm
(m)
(W/mK)
(g/mhMPa)
Vữa xi măng
0,02
0,88
90
Gạch đỏ
0,2
0,82
105
Bitum
0,005
0,3
0,86
Xốp polystirol
?
0,047
7,5
a)Xác định chiều dày cách nhiệt
Chiều dày cách nhiệt đợc xác định theo công thức (3-2):
CN = CN [1/k - ( 1/1 + i/ i + 1/ 2)]
=0,047.[1/0,27-(1/23,3+3.0,02/0,88+0,2/0,82+
0,005/0,18+1/10,5)]
= 0,15(m)
Chọn chiều dày cách nhiệt CN = 0,15 (m),chia thành ba lớp mỗi lớp dày
0,05 m

Hệ số truyền nhiệt thực tế theo (3-1):
1
kt = ------------------------- = 0,27 (W/m2K)
0,512 + 0,15/ 0,047
b)Kiểm tra đọng sơng
Tơng tự phần trên ta có:tf1 = 37,2 0C ;13 = 83% => tra đồ thị h-x ta đợc:
ts = 34,6 0C
t2 = tb = -35 0C => 1 = 23,3 (W/m2K)
Hệ số truyền nhiệt đọng sơng:
37,2 34,6
ks = 0,95.23,3. ------------------ = 0,797 (W/m2K)
37,2 (-35)
2
Ta thấy kt = 0,27(W/m K) < ks = 0,797 (W/m2K)
Vậy vách ngoài không bị đọng sơng
c)Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt
Mật độ dòng nhiệt qua cơ cấu cách nhiệt:
q = kt .t = 0,27.(37,2-35)) = 19,5m2)
Nhiệt độ bề mặt các lớp vách:
t1 = tf1 q/ 1 = 37,2 - 19,5/23,3 = 36,4 0C
t2 = t1 q. 1/ 1 = 36,4 19,5.0,02/ 0,88 = 35,96 0C
t3 = t2 q. 2/ 2 = 35,96 19,5.0,2/ 0,82 = 31,2 0C
t4 = t3 q. 3/ 3 = 31,2 19,5.0,02/ 0,88 = 30,76 0C
t5 = t4 q. 4/ 4 = 30,76 19,5.0,005/ 0,18 = 30,22 0C
t6 = t5 q. 5/ 5 = 30,22 19,5.0,15/ 0,047 =- 32 0C
t7 = t6 q. 6/ 6 =- 32 19,5.0,02/ 0,88 = -32,44 0C
tf2 = t7 q / 2 =-32,44 19,5/ 9 =- 34,6 0C


Tra bảng Tính chất vật lý của không khí ẩm ta đợc bảng sau:

Vách
1
2
3
4
5
6
7
0
Nhiệt độ t, C
36,4
35,96 31,2 30,76 30,22 - 32 -32,4
p suât px,
5966
5899 4699 4641 4602
766
755
Pa
Dòng hơi riêng qua kết cấu bao che:
ph1 - ph2
= ----------H

với: ph1 = px (t = 36,6 0C). 13 = 6095.0,83 = 5058,85.10-6 MPa
ph2 = px(t = 2 0C). 2 = 705,97.0,9 = 635,37.10-6 Mpa
i
H = ----- = 3.0,02/90 + 0,38/105 + 0,005/0,86 + 0,15/7,5
i
= 0,0301 (m2hMPa/g)
Từ đó:
ph1 - ph2

(5058,85 635,37).10-6
= ----------- = -------------------------------- = 0,1469 (g/ m2h)
H
0,0301
Phân áp suất thực của hơi nớc trên các bề mặt:
px2 = ph1 .1/1 = 5058,85 - 0,1469.0,02/90.106 = 5026,21 Pa
px3 = px2 .2/2 =5026,21 - 0,1469 .0,38/105.106 = 4494,58 Pa
px4 = px3 .3/3 = 4494,58 - 0,1469 .0,02/90.106 = 4168,58 Pa
px5 = px4 .4/4 = 4168,58 - 0,1469 . 0,005/0,86.106 = 3314,52 Pa
px6 = px5 .5/5 = 3314,52 - 0,1469. 0,15/7,5.106 = 376,52 Pa
px7 = px6 .6/6 = 376,52 - 0,1469.0,02/90.106 = 343,88 Pa
Ta thấy kết cấu này đảm bảo vì pxi < pxi
Đồ thị p - :


3) Cấu trúc trần của kho lạnh

Chiều dày,hệ số dẫn nhiệt của các lớp đợc chọn trong bảng sau:
Lớp
Chiều
dày
Hệ số dẫn nhiệt
(m)
(W/mK)
Phủ mái (cách ẩm)
0,012
0,3
Bitum và VLXD
Bê tông giằng có
0,04

1,4
cốt
Cách nhiệt điền
?
0,2
đầy
Sỏi,đất sét xốp


Xốp polystirol
Bảo quản đông
0,1
0,047
Bảo quản lạnh
0,05
0,047
Bê tông cốt thép
0,2
1,5
a)Xác định chiều dày cách nhiệt cho buồng bảo quản đông(tb =-20 0C)
Từ tb = - 20 0C => tra bảng 3-3 và 3-7 ta đợc:
k = 0,2 (W/m2K)
1 = 23,3 (W/m2K)
2 = 7 (W/m2K)
Chiều dày cách nhiệt:
3 = 0,2. [1/ 0,2 - ( 1/23,3 + 0,012/0,3 + 0,04/1,4 + 0,1/0,047 + 0,2/1,5 +
1/7)]
= 0,496 m
Chọn chiều dày cách nhiệt 3 = CN = 0,5 m => chiều dày của lớp cách nhiệt
điền đầy và lớp xốp polystirol là 0,6 (m)

b)Xác định chiều dày cách nhiệt cho buồng kết đông (tb =-35 0C)
Từ tb = -35 0C => tra bảng 3-3 và 3-7 ta đợc:
k = 0,17 (W/m2K)
1 = 23,3 (W/m2K)
2 = 9 (W/m2K)
Chiều dày cách nhiệt:
3 = 0,2. [1/ 0,17- (1/23,3 + 0,012/0,3 + 0,04/1,4 + 0,05/0,047 + 0,2/1,5+
1/9)]
= 0,89 m.
Chọn chiều dày cách nhiệt 3 = CN = 0,9 m .
4) Cấu trúc tờng ngăn giữa các buồng bảo quản đông hoặc giữa các buồng
bảo quản đông vớ ibuồng kết đông (mặt cắt III-III)


Tra bảng 3-5 và 3-7 ta đợc:
k = 0,47 (W/m2K)
1 = 9 (W/m2K),2 = (W/m2K)
Hệ số dẫn nhiệt của bê tông bọt: = 0,15 (W/mK)
Chiều dày tờng là:
3 = 0,15. [1/ 0,47 - ( 1/ 9 + 1/10,5)] = 0,29 m
Chọn CN = 0,3 m
Chiều dày giữa các buồng bảo quản đông: k= 0,58 ; 1=2= 10,5
1
2
CN= 0,15(
)= 0,23 Chọn CN = 0,25 m với kt= 0,53
0,58 10,5
5) Cấu trúc nền kho lạnh
Cấu trúc nền kho lạnh đợc biểu diễn trên hình 3-5.
Chiều dày,hệ số dẫn nhiệt của các lớp đợc chọn trong bảng sau:

Lớp
Hệ số dẫn nhiệt
Chiều
dày


(m)
(W/mK)
Nền nhẵn bằng bêtông
0,04
1,4
Đệm bê tông
0,04
1,4
Cách nhiệt (sỏi,đất sét)
?
0,2
Bê tông có dây điện trở
0,1
Cách ẩm
Bê tông có đá dăm
2
Tra bảng 3-6 ta có: k = 0,21 (W/m K)
1 = 10,5 (W/m2K)
Chiều dày tờng là:
3 = 0,2. [1/ 0,21 - ( 0,04/ 1,4 + 0,1/ 1,4 + 1/ 10,5)] = 0,913 m
Chọn chiều dày lớp cách nhiệt là 0,95 m


CHƯƠNG III: TíNH phụ tảI LạNH

Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh:
Q = Qi = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 (W)
với: Q1 - Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che
Q2 - Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra
Q3 - Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh
Q4 - Dòng nhiệt vận hành
Sau đây ta đi tính các dòng nhiệt này.
a)Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che Q1
Q1 = Q11 + Q12
Q11 - Tổn thất qua tờng bao, trần và nền kho lạnh
Q12 - Tổn thất qua tờng bao và trần do ảnh hởng của bức xạ mặt trời
Ta tính Q11.Dòng nhiệt Q11 đợc xác định theo công thức:
Q11 = kt.F.(t1 - t2)
(W)
(1)
k: Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che, W/m2K
F: Diện tích bề mặt kết cấu bao che, m2
t1: Nhiệt độ môi trờng bên ngoài, 0C
t2: Nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C
Dòng nhiệt Q12 đợc xác định theo công thức:
Q12 = kt.F.t12
(W)
(2)
0
t12: Hiệu nhiệt độ d, C đợc xác định theo bảng (4-1)
Kho lạnh đợc xây dựng tại Hà Nội ,nhiệt độ môi trờng bên ngoài dùng tính
toán là t1= 37,2 0C
b)Dòng nhiệt do thông gió buồng bảo quản lạnh Q3
Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q3=0
c)Dòng nhiệt vận hành Q4

Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng:
Q41 = A.F
với: A- Nhiệt lợng toả ra khi chiếu sáng 1 m2 diện tích buồng, A =1,2
W/m2
F - Diện tích buồng, F = 6.12 = 72 m2
=> Q41 = 1,2.72 = 86,4 W
Dòng nhiệt do ngời toả ra:
Q42 = 350.n
với: n - Số ngời, n = 4
350 - Nhiệt lợng do 1 ngời toả ra khi làm việc nặng nhọc,350 W/ngời
=> Q42 = 350.4 = 1400 W
Dòng nhiệt do các động cơ điện toả ra:
Q43 = 1000.N
với: N - Công suất của động cơ điện, N = 2 kW
=> Q43 = 1000.2 = 2000 W
Dòng nhiệt khi mở cửa:


Q44 = B.F
với: B - Dòng nhiệt riêng khi mở cửa, B= 8 W/m2
=> Q44 = 8.216 = 1728 W
Dòng nhiệt vận hành Q4
Q4 = Qi = 259,2 + 1400 + 2000 + 1728 =5387,2 W5,4kW
Với buồng bảo quản đông, ta có kết quả tính toán
a)Dòng nhiệt qua kết cấu bao che
Số mặt
Tờngngăn-không khí
Tờngngăn-hành lang
Tờngngăn-buồngBQĐN
Tờng ngăn-buồng KĐ

Mái
Nền
Mái (bức xạ)

5
5
2
2
5
5
5

Diện
t,K
tích ,
m2
18.6
57,2
18.6
40
12.6
8
12.6
15
12.18 56,6
12.18 43,5
12.18 19

K,
W/m2

K
0,21
0,28
0,28
0,47
0,2
0,21
0,2

Qi,,W
6419
6048
241
1080
12226
9866
4104

Q1= Qi= 39984 W 40kW
b)Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra Q2
Nhiệt độ nhập vào buồng :-8oC, xuất khỏi buồng -20oC.Entapi tơng ứng với
t=-8oC là: h1=34,8kJ/kg và t=-20oC là: h2=0
Enh = 6%E= 0,06.1875=112,5 tấn
112,5.34,8.1000
= 45,3 kW
Q2=
24.3600
c)Dòng nhiệt do vận hành
Qbqd4 =5.Q4 =5.5,4 = 66936 W27kW
f)Nhiệt tải của thiết bị

QTB = Q = 40+ 27 +45,3= 112,3 kW
g)Nhiệt tải của máy nén
QMN=85%Q1+ Q2+75%Q4 =99,55kW

Với buồng kết đông
a)Dòng nhiệt qua kết cấu bao che

Tờngngăn-không khí
Tờng ngăn-HL
Nền
Mái
Mái(bức xạ)

Số
mặt
1
1
1
1
1

Diện tích

t

k

Qi

12.6

12.6
12.12
12.12
12.12

71,6
50
71,6
8,5
19

0,19
0,27
0,21
0,17
0,17

980
972
2166
1432
466


Q1= Qi=6016W 6 kW
b)Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra Q2
Nhiệt độ nhập vào buồng :-6oC, xuất khỏi buồng -35oC.Entapi tơng ứng với
t=-6oC là: h1=48 kJ/kg và t=-35oC là: h2=0 kJ/kg
Theo giả thiết M1= 28 tấn
28.(48 0).1000

= 15,56 kW
Q2=
24.3600
c)Dòng nhiệt do thông gió buồng bảo quản lạnh Q3
Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q3=0
d)Dòng nhiệt vận hành Q4
Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng:
Q41 = A.F
với: A- Nhiệt lợng toả ra khi chiếu sáng 1 m2 diện tích buồng, A =1,2
W/m2
F - Diện tích buồng, F = 12.12 = 144 m2
=> Q41 = 1,2.144 = 172,8 W
Dòng nhiệt do ngời toả ra:
Q42 = 350.n
với: n - Số ngời, n = 4
350 - Nhiệt lợng do 1 ngời toả ra khi làm việc nặng nhọc,350 W/ngời
=> Q42 = 350.4 = 1400 W
Dòng nhiệt do các động cơ điện toả ra:
Q43 = 1000.N
với: N - Công suất của động cơ điện, N = 10 kW
=> Q43 = 1000.10 = 10000 W
Dòng nhiệt khi mở cửa:
Q44 = B.F
với: B - Dòng nhiệt riêng khi mở cửa, B= 8 W/m2
=> Q44 = 8.144 = 1152 W
Dòng nhiệt vận hành Q4
Q4=Q=1152+10000+1400+172,8=12724,8W 12,7 kW
f)Nhiệt tải của thiết bị
QTB = Q = 6+15,56 + 12,7 34,26kW
g)Nhiệt tải của máy nén

QMN=85%Q1+ Q2+75%Q4=30,2kW


chơng 4: tính chọn máy nén
I. Tính chọn máy nén cho buồng kết đông
1) Nhiệt độ sôi
Ta có t0 = tb (8 10) = - 30 (8 13 )
Chọn t0 = - 400c p0 = 1,05 (bar)
2) Nhiệt độ ngng tụ
+ tk = tw2 + t k
. t k = (4 6 )0C chọn t k = 50C
. tw2 là nhiệt độ nớc ra khỏi bình ngngh tụ
. Với tkk = 36,60C , = 83% suy ra t = 340C
và chế độ giải nhiệt bằng tháp giải nhiệt ta có :
tw1 = t + ( 3- 4 ) = 34 + ( 3 4 ) = 380C
tw2 = tw1 + (2 6 ) = 38 + (2 6 ) = 420C
Khi đó
tk = 42 + 4 = 460C pk = 17,698 (bar)
3) Chọn cấp máy nén
tỉ số nén : = pk/ p0 =17,698 / 1,05 = 16,8 > 9
ta dùng may nén hai cấp , bình trung gian ống xoắn
Và tỉ số nén sẽ là :
=

p k / p0

= 4,1

Ptg = . p0 = 4,305 (bar) ttg = - 50C
Khi đó nhiệt độ quá lạnh và quá nhiệt là :

. tql = tw1 + (3 5 ) = 38 + ( 3 5 ) = 420C
. tqn = t0 + t qn = - 40 + 15 = - 250C
( với t qn = 150C )
4) Chu trình máy nén 2 cấp


Thông số nhiệt động tại các điểm của chu trình
1
1
2
3,8
4
5
6
7
9
10

T(0C)
- 40
- 30
-8
70
37
-4
-8
-8
- 40

P(bar)

1,05
1,64
4
4
17,7
17,7
17,7
4
4
1,05

h(kJ/kg)
587
592
730
705
740
560
495
560
490
495

V(m3/kg)
0,205
0,135
0,05
0,06
0,015

5) Chọn máy nén
- Năng suất lạnh riêng : q0 = h1 h10 = 587-490 = 97 (kJ/kg)
- Khối lợng hút cấp hạ áp (HA) : m1 = Q0 / q0 = 36,9 / 97 = 0,38 (kg/s)
- Thể tích hút cấp HA : vttHA = m1 . v1 = 0,38.0,135 = 0,0513 (m3/s)
- Hệ số cấp nén HA :
ttHA

p p
ptg + ptg
0
0
c
=
p0

p 0





1/ m



p 0 p 0 T0
T
p0
tg

56 5
320 + 10 56 5 228
0,04

265 = 0,612
56
56
56





- Thể tích hút lý thuyết pittông HA :
vltHA = vttHA / ttHA = 0,0513 / 0,612 = 0,0,083 (m3/s)
=300(m3/h)
- Xác định lợng hút vào nén cao áp (CA)
Cân bằng nhiệt ở bình trung gian
m1.i5 + (m2 m1).i7 + m1.i2 = m2.i3 + m1.i6
ttHA =



i 2 i6
730 495
i

i
m2 = m1 3 7 = 0,38. 705 560 = 1,62 (kg/s)

- Thể tích hút CA : vttCA = m2.v3 = 1,62.0,06 = 0,0972 (m3/s) = 350 (m3/h)
- Thể tích hút lý thuyết CA :
vltCA = vttCA / = 350 / 0,612 = 571 (m3/h)
vh = vltHA + vltCA = 300 + 571 = 871(m3/h)

Chọn máy nén pittông 2 cấp hãng MYCOM ký hiệu F42B2


= 1000(v / ph)

MN

Có N e = 42,8(kw) ở chế độ tk = 300C , t0 = - 400C
MN

3
Vlt = 477,8(m / h)
MN

Số lợng máy nén : z = vh / v lt = 871 /477,8 = 1,82
Ta chọn z = 2 máy nén
II. Tính chọn máy nén cho buồng bảo quản đông
Với việc tính chung chế độ buồng bảo quản đông và đa năng . Nên ta có năng
suất lạnh sẽ là : Q0 = Q0đ + Q0đn = 118,35 + 56,53 = 174,88 (kw)
1) Nhiệt độ sôi
Ta có t0 = tb (8 10) = - 20 (8 13 )
Chọn t0 = - 300c p0 = 1,64 (bar)
2) Nhiệt độ ngng tụ
+ tk = tw2 + t k
. t k = (4 6 )0c chọn t k = 50c

. tw2 là nhiệt độ nớc ra khỏi bình ngngh tụ
. Với tkk = 36,60c , = 83% suy ra t = 340c
và chế độ giải nhiệt bằng tháp giải nhiệt ta có :
tw1 = t + ( 3- 4 ) = 34 + ( 3 4 ) = 380c
tw2 = tw1 + (2 6 ) = 38 + (2 6 ) = 420c
Khi đó
tk = 42 + 4 = 460c pk = = 17,7 (bar)
3) Chọn cấp máy nén
tỉ số nén : = pk/ p0 = 17,7 / 1,64 = 10,79 > 9
ta dùng may nén hai cấp , bình trung gian có ống xoắn
Và tỉ số nén sẽ là :
= p k / p 0 = 3,28
Ptg = .p0 = 5,39 (bar) ttg = 30c
Khi đó nhiệt độ quá lạnh và quá nhiệt là :
. tql = tw + (3 5 ) = 38 + ( 3 5 ) = 420c
. tqn = t0 + t qn = - 30 + 10 = - 200c
( với NH3 chọn t qn = 100c )
4) Chu trình máy nén 2 cấp


Th«ng sè nhiÖt ®éng t¹i c¸c ®iÓm cña chu tr×nh
Th«ng sè
1’
1
2
3,8
4
5
6
7

9
10

t(0C)
- 30
- 20
31
3
65
46
42
3
3
- 30

p(bar)
1,64
1,64
5,39
5,39
17,7
17,7
17,7
5,39
5,39
1,64

h(kJ/kg)
597
592

625
606
636
452
445
452
405
445

v(m3/kg)
0,25
0,05
0,04

5) Chän m¸y nÐn
- N¨ng suÊt l¹nh riªng : q0 = i1’ – i10 = 597 – 445 = 152 (kJ/kg)
- Khèi lîng hót cÊp h¹ ¸p (HA) : m1 = Q0 / q0 = 174,88 / 152 = 1,15 (kg/s)
- ThÓ tÝch hót cÊp HA : vttHA = m1 . v1 = 1,15.0,25 = 0,29 (m3/s)
- HÖ sè cÊp nÐn HA :
λttHA

 p − ∆p
  ptg + ∆ptg
0
0
− c  
= 
p0
 
 p 0





1/ m

−

p 0 − ∆p 0   T0
 T
p0
  tg

120 − 5
  470 + 10  120 − 5
− 0,04 
−
120
  120 
 120
- ThÓ tÝch hót lý thuyÕt pitt«ng HA :
vltHA = vttHA / λttHA = 0,29 / 0,74 = 0,215 (m3/s)
λttHA = 

  243
  275 = 0,74


= 774 (m3/h)
- Xác định lợng hút vào nén cao áp (CA)
Cân bằng nhiệt ở bình trung gian
m1.i5 + (m2 m1).i7 + m1.i2 = m2.i3 + m1.i6


i 2 i6
625 445
i

i
3
7
m2 = m 1
= 1,15. 606 452 = 1,17 (kg/s)

- Thể tích hút CA : vttCA = m2.v3 = 1,17.0,04 = 0,0468 (m3/s) = 168,5 (m3/h)
- Thể tích hút lý thuyết CA :
vltCA = vttCA / = 168,5 / 0,74 = 297,7 (m3/h)
vh = vltHA + vltCA = 774 + 227,5 = 1001,7 (m3/h)

Chọn máy nén pittông 2 cấp hãng MYCOM ký hiệu F62B2
= 900(v / ph)

MN

Có N e = 53,1(kw)
ở chế độ tk = 300c , t0 = - 300c
MN

3
Vlt = 573,4( m / h)
MN

Số lợng máy nén : z = vh / v lt = 1001,7 / 573,4 =1,75
Ta chọn z = 2 máy nén


Chơng 5 : Tính Chọn Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt
I_Tính thiết kế thiết bị ngng tụ:
1)Bình ngng tụ :
Qk là tổng nhiệt ngng tụ ở các chế độ
- buồng bảo quản đông và bảo quản đa năng :
Qk1 = m1(i4 i5 ) = 1,15(636-452) =321,3 kW
- buồng kết đông: Qk2 = 0,0513(i4- i5) = 0,0513(740-540)=10,26 kW
Qk = 10,26 + 321,3 = 331,56kW
Ta chọn bình ngng ống vỏ nên theo bảng 8-6 : k=700; tk=tk-tw1=46-37=90C
Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của bình ngng
F= 118,58.1000 9.700 =18,82m2
Chọn bình ngng KT-20
2)Chọn tháp ngng tụ : giảI nhiệt bằng nớc
Chọn kiểu thiết bị ngng tụ :
Qk=331,56 kW= 101978,9 3204 =31,82 tôn
Theo bảng 8-22 chọn tháp FRK 40
II.Chọn dàn bay hơi
Nếu lấy tỷ lệ bảo quản đông/ bảo quản lạnh là 80%/ 20% thì:
1. Đối với buồng bảo quản đông: t0 = -30 0C
Diện tích trao đổi nhiệt yêu cầu của dàn quạt:
F = 80%.Q0TB/ k.t = 0,8.112,3.1000/ 12,2.10 = 736,4 m2
Số lợng dàn:

n = 736,4/ 150 = 4,75 dàn => chọn 5 dàn, bố trí cho 5 buồng.
Ta chọn dàn quạt có cánh NH3 lớn ký hiệu BO-150. (Theo bảng 814)
2. Đối với buồng bảo quản : t0 = -20 0C
Diện tích trao đổi nhiệt yêu cầu của dàn quạt:
F = 20%.Q0TB/ k.t = 0,2.58,23.1000/ 12,8.8 = 113,7 m2
Ta chọn 2 dàn quạt có cánh NH3 lớn ký hiệu BO-75, hai quạt có
công suất 1,5 kW,vòng quay 25 vòng/s, lu lợng không khí 2,07 m3/s.
3. Đối với buồng bảo kết đông : t0= -450 C
Diện tích trao đổi nhiệt yêu cầu của dàn quạt:
F = Q0TB/ k.t = 34,26.1000/11,6.10 =295 m2
Theo bảng 8-15 chọn dàn BO-300
III)Tính bể đá và máy kết đông
1)Tính bể đá:
Chọn bể đá khối sản xuất đá trong suốt, năng suất 12 tấn/ngày đêm.
Nhiệt độ nớc vào khuôn : tn = 30 0C
Nhiệt độ nớc muối trung bình : tm = - 8 0C
Loại khuôn 50 kg,hình chữ nhật.
Thời gian làm đá theo công thức Plank:
= (4540/ |-8|) .0,19.(0,19+0,026) = 17,7 h


Số lợng khuôn đá cần thiết:
z = (12000.17,7)/(50. 24) = 177 khuôn
Năng suất bể đá tính theo giờ: 12000/ 24 = 500 kg/h
Chọn năng suất lạnh riêng để sản xuất 1 kg đá là 460 kJ/kg,công
suất
lạnh yêu cầu:
Q0 = 460.500 = 230000 kJ/h = 63,8 kW.
Chọn máy lạnh NH3 một cấp 6AV95 của nhà máy cơ khí Long
Biên(Q0=87kW)

2)Chọn máy kết đông:
Ta chọn máy kết đông nhanh kiểu băng tải (IQF),năng suất kết đông
là M = 30 tấn/ngày đêm.Số liệu kỹ thuật cho trong catalogue.


Chơng 6: tính chọn thiết bị phụ và đờng ống
Những thiết bị phụ của hệ thống lạnh bao gồm:bình tách dầu, bình
chứa dầu, các loại bình chứa cao áp, hạ áp, tuần hoàn, các loại bình trung
gian, thiết bị hồi nhiệt, bình tách lỏng, phin lọc, phin sấy, thiết bị xả khí,
bơm, quạt... Các thiết bị này kết hợp với các thiết bị chính nh máy nén,
thiết bị ngng tụ, thiết bị bay hơi tạo nên chu trình của hệ thống lạnh và đảm
bảo sự làm việc an toàn cho hệ thống.
I.Tính chọn các thiết bị phụ
1.Bình tách dầu
Bình tách dầu lắp vào đờng đẩy của máy nén NH3 để tách dầu ra khỏi
dòng hơi nén trớc khi đi vào bình ngng tụ.
Xả dầu ra khỏi bình tách dầu trong hệ thống lạnh NH 3 là rất nguy hiểm
vì áp suất trong bình rất cao (0,8 ữ 1,8 MPa) và dẫn đến tổn thất môi chất
do đó ngời ta phải bố trí bình chứa dầu.
2.Bình chứa dầu
Bình chứa dầu nhằm mục đích gom dầu từ các bình tách dầu và bầu
dầu của toàn bộ hệ thống, giảm nguy hiểm khi xả dầu và giảm tổn thất môi
chất khi xả dầu khỏi hệ thống lạnh.
Chon bình chứa dầu có các thông số sau:
Bình chứa
dầu

kích thớc (mm)
DxS

B

H

300CM

325x9

765

1270

thể tích (m3)

khối lợng (kg)

0,07

92

3.Các loại bình chứa
a.Bình chứa cao áp
Bình chứa cao áp đợc bố trí ngay sau bình ngng tụ dùng để chứa lỏng
môi chất ở áp suất cao, giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngng
tụ, duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lu. Thờng nó đợc đặt dới bình ngng và đợc cân bằng áp suất với bình ngng bằng các đờng ống cân bằng hơi
và lỏng.
b.Bình chứa tuần hoàn
Bình chứa tuần hoàn đợc sử dụng trong hệ thống lạnh NH3 lớn, tuần
hoàn môi chất lạnh trong các thiết bị bay hơi cỡng bức. Bình chứa tuần
hoàn đợc lắp đặt bên phía áp suất thấp và đợc sử dụng nh một bình chứa

để bơm tuần hoàn môi chất lỏng lên các giàn lạnh.
Bình chứa tuần hoàn làm việc dới áp suất thấp nên phải đợc bọc cách
nhiệt.
c.Bình chứa thu hồi


Bình chứa thu hồi dùng để chứa môi chất lỏng từ các giàn bay hơi khi
phá băng bằng hơi nóng.
d.Bình chứa dự phòng
Bình chứa dự phòng đơc sử dụng trong sơ đồ không có bơm và đợc
lắp đặt dới bình tách lỏng để chứa môi chất lỏng từ các giàn lạnh phun ra
trong trờng hợp phụ tải nhiệt tăng.
4.Bình tách lỏng
Bình tách lỏng đợc sử dụng trong máy lạnh NH3. Nó có nhiệm vụ tách
môi chất lỏng khỏi hơi hút về máy nén, đảm bảo hơi hút về máy nén ở trạng
thái hơi bão hoà khô, tránh nguy cơ gây va đập thuỷ lực ở máy nén.
5.Bình trung gian
Đợc sử dụng trong máy nén 2 hoặc nhiều cấp. Bình trung gian dùng
để làm mát trung gian hơi môi chất sau cấp nén áp thấp và để quá lạnh
lỏng môi chất trớc khi vào van tiết lu bằng cách bay hơi một phần môi chất
lỏng dới áp suất trung gian. Ngoài nhiệm vụ trên bình trung gian còn đóng
vai trò bình tách lỏng bảo đảm hơi hút về máy nén cấp cao là hơi bão hoà
khô.
Ưu điểm của bình trung gian có ống xoắn là dầu của máy nén cấp thấp
không đi vào tuyến lỏng để vào thiết bị bay hơi, tạo lớp bẩn trên bề mặt thiết
bị bay hơi phía môi chất.
6.Thiết bị quá lạnh lỏng
Thiết bị quá lạnh lỏng đợc sử dụng để làm quá lạnh lỏng NH3 xuống
thấp hơn nhiệt độ ngng tụ trớc khi đa vào van tiết lu.
Mục đích của việc quá lạnh lỏng NH3 trớc van tiết lu nhằm làm tăng

năng suất lạnh nói chung của hệ thống lạnh.
7.Bình tách khí không ngng
Cùng tuần hoàn với môi chất lạnh trong hệ thống lạnh có không khí
và các loại khí không ngng.
Trong thiết bị ngng tụ, không khí tạo thành các lớp bao quanh bề mặt
trao đổi nhiệt làm tăng trở nhiệt ngng tụ làm xấu quá trình trao đổi nhiệt khi
ngng, làm tăng áp suất ngng tụ, làm tăng năng lợng điện tiêu tốn cho máy
nén và làm giảm năng suất lạnh của máy.
Máy lạnh NH3 thờng đợc xả định kỳ khí không ngng. Phải xả không
khí qua van xả khi vào bình nớc. Bọt không khí sẽ nổi lên mặt nớc. NH3 lẫn
với không khí sẽ đợc nớc hấp thụ.
8.Phin lọc và phin sấy
Trong quá trình chế tạo, lắp ráp, sửa chữa và vận hành thiết bị lạnh
dù rất cẩn thận vẫn có cặn bẩn nh đất, cát, gỉ sắt, vẩy hàn, xỉ, muộilọt vào


hệ thống lạnh. Nó có thể tồn tại trong hệ thống do cha vệ sinh, làm sạch
đầy đủ hoặc qua đờng nạp dầu, nạp môi chất, ngoài ra cặn bẩn cũng có thể
tạo thành trong hệ thống phân huỷ dầu bôi trơn, môi chất hoặc do các chi
tiết máy nén bị mài mòn, do han gỉ phía trong hệ thống.
Để đảm bảo hệ thống lạnh làm việc an toàn có độ tin cậy cao, không bị
trục trặc, cần phải có phin lọc căn bẩn trong hệ thống.
9.Bơm
Trong hệ thống lạnh để tuần hoàn dung dịch nớc muối hoặc nớc thì ta
phải dùng bơm ly tâm. Trong những hệ thống lạnh lớn bơm ly tâm cũng đợc
dùng để tuần hoàn cỡng bức môi chất lỏng
NH3 trong hệ thống bay
hơi.
10.Quạt
Trong kỹ thuật lạnh dùng chủ yếu là quạt hớng trục và quạt ly tâm để

tuần hoàn không khí trong buồng lạnh, cho các giàn làm lạnh không khí,
cho máy điều hoà nhiệt độ, cho các dàn ngng làm mát bằng không khí hoặc
các loại thiết bị ngng tu bay hơi hoặc tháp làm mát nớc
11.Van khoá, van chặn
12.Van tiết lu điều chỉnh bằng tay, van tiết lu điều chỉnh tự động
13.Van một chiều và van an toàn
a.Van một chiều
Van một chiều (còn gọi là clapê một chiều) chỉ cho dòng chẩy đi theo
một hớng.
Van một chiều đợc lắp đặt trên đờng đẩy giữa máy nén và thiết bị ngng tụ, có nhiệm vụ ngăn không cho dòng môi chất từ thiết bị ngng tụ chẩy
trở lại máy nén trong trờng hợp ngừng máy nén, sửa chữa máy nén hoặc khi
máy nén bị sự cố
b.Van an toàn
Van an toàn chỉ khác van một chiều ở chỗ hiệu áp suất ở đầu vào và
đầu ra phải đạt những trị số nhất định thì van mới mở. Van an toàn đợc bố
trí ở những thiết bị có áp suất cao và chứa nhiều môi chất lỏng nh thiết bị
ngng tụ, bình chứanó dùng để đề phòng trờng hợp khi áp suất vợt quá
định mức quy định.
14.áp kế
áp kế dùng để đo áp suất của môi chất trong đờng ống và thiết bị, áp
kế đợc lắp trên đờng hút và đờng đẩy của máy nén, trên các bình ngng,
bình chứa
15.Tính chọn tháp giải nhiệt