Đề tài Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
BỘ MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

----------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHO LẠNH
BẢO QUẢN TRÁI CÂY NĂNG SUẤT 120 TẤN

GVHD : TH.S ĐÀO THANH KHÊ
SVTH : NGUYỄN HOÀNG LINH
MSSV : 2004110090
LỚP : 02DHHH1

Tp.Hồ Chí Minh - Tháng 6/2014


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

LỜI MỞ ĐẦU

Trái cây là loại thực phẩm không thể thiếu trong đời sống hàng ngày. Đây là nguồn
cung cấp vitamin và khoáng chất cần thiết cho cơ thể . Nước ta là một nước nhiệt đới với
đủ loại cây trái quanh năm . Tuy nhiên chính thời tiết nóng ẩm lại là nguyên nhân làm cho
trái cây rất dễ bị hư hỏng khi tiến hành thu hoạch theo thời vụ. Do đó vấn đề đặt ra là làm
sao bảo quản sản phẩm trái cây được lâu dài . Phương pháp hiệu quả nhất hiện nay là bảo
quản trái cây trong phòng lạnh . Theo phương pháp này , trái cây sau thời gian dài bảo

quản vẫn còn giữ được chất lượng tương đối tốt .
Đề tài “ Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản trái cây quả năng suất 120 tấn”.
Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi nhiều sai sót .
Em rất mong nhận được những đóng ý kiến của các thầy cô để đề tài được hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 06 năm 2014

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 1


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu và tham khảo để hoàn thành đồ án, em xin chân
thành cảm ơn:
Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm Tp. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện tốt
nhất về cơ sở vật chất kĩ thuật, trang thiết bị để chúng em có thể hoàn thành đồ án trong
thời gian ngắn.
Thư viện trường đã cung cấp những tư liệu hết sức có giá trị, là tài liệu thanh khảo
tốt và quý báu.
Đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy Đào Thanh Khê, người trực tiếp hướng dẫn tận
tình để nhóm chúng em hoàn thành đồ án đúng thời hạn.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 06 năm 2014

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 2


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

LỜI NHẬN XÉT CỦA GVHD

...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................

Chữ ký của giáo viên nhận xét

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 3


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

LỜI NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN

...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
Chữ ký của giáo viên nhận xét

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 4


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................. 8
1.1 Ý NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH CỦA HỆ THỐNG LẠNH ............................................ 8
1.2 NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ ..................................................................... 8
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KHO LẠNH ........................................................................ 9
2.1 TÍNH THỂ TÍCH KHO LẠNH.................................................................................... 9
2.2 DIỆN TÍCH CHẤT TẢI TRONG KHO LẠNH ........................................................ 9
2.3 TẢI TRỌNG NỀN ....................................................................................................... 10
2.4 DIỆN TÍCH KHO LẠNH CẦN XÂY DỰNG......................................................... 10
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM ............................................. 11
3.1 TÍNH TOÁN CHO VÁCH KHO LẠNH.................................................................. 11
3.1.1 Kết cấu tường bao ............................................................................................... 11
3.1.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt ......................................................................... 11
3.1.3 Kiểm tra đọng sương........................................................................................... 12
3.2 CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO NỀN ..................................................................... 12
3.2.1 Kết cấu cách nhiệt của nền ................................................................................. 12
3.2.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt ......................................................................... 13
3.3.1 Kết cấu cách nhiệt của trần ................................................................................ 14

3.3.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt ......................................................................... 14
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT......................................................... 14
4.1 TÍNH DÒNG NHIỆT TỔN THẤT............................................................................ 15
4.1.1 Tính nhiệt thất thoát qua vách ........................................................................... 15
4.1.2 Tính dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra ........................................................... 15
4.1.3 Dòng nhiệt do vận hành kho .............................................................................. 17
4.1.4 Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh ................................................................ 18
4.2 XÁC ĐỊNH TẢI NHIỆT CHO THIẾT BỊ VÀ MÁY NÉN ................................... 19
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH, TÍNH CHỌN MÁY NÉN ........... 20
5.1 CHỌN CÁC THÔNG SỐ CỦA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC .......................................... 20
5.1.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh .......................................................................... 20
5.1.2 Nhiệt độ ngưng tụ ................................................................................................ 20
5.1.3 Nhiệt độ hơi hút (th) ............................................................................................ 21
5.1.4 Nhiệt độ quá lạnh (tql) ......................................................................................... 22
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 5


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

5.2 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH ........................................................................... 23
5.2.1 Năng suất lạnh riêng khối lượng ....................................................................... 23
5.2.2 Lưu lượng môi chất qua máy nén...................................................................... 23
5.2.3 Năng suất thể tích thực tế của máy nén.................. ........................................ 23
5.2.4 Hệ số cấp của máy nén ....................................................................................... 23
5.2.5 Thể tích hút lý thuyết .......................................................................................... 24
5.2.6 Công nén đoạn nhiệt ........................................................................................... 24
5.2.7 Công nén chỉ thị................................................................................................... 25
5.2.8 Công suất ma sát.................................................................................................. 25

5.2.9 Công suất hữu ích ................................................................................................ 25
5.2.10 Công suất điện ................................................................................................... 26
5.2.11 Công suất động cơ lắp đặt ................................................................................ 26
5.2.12 Phụ tải nhiệt dàn ngưng .................................................................................... 26
5.3 TÍNH CHỌN MÁY NÉN ........................................................................................... 26
5.4 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ ...................................................................... 27
5.5 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BAY HƠI .......................................................................... 30
CHƯƠNG 6: CÁC THIẾT BỊ KHÁC CỦA HỆ THỐNG .......................................... 32
6.1 BÌNH CHỨA CAO ÁP ............................................................................................... 32
6.1.1 Công dụng ............................................................................................................ 32
6.1.2 Cấu tạo .................................................................................................................. 32
6.2 THÁP GIẢI NHIỆT..................................................................................................... 33
6.2.1 Mục đích ............................................................................................................... 33
6.2.2 Cấu tạo .................................................................................................................. 33
6.2.3 Nguyên lý ............................................................................................................. 34
6.2.4 Tính toán..................................................................................................................... 34
6.3.1 Mục đích ............................................................................................................... 35
6.3.2 Cấu tạo .................................................................................................................. 35
6.3.3 Nguyên lý làm việc ............................................................................................. 36
6.4 BÌNH CHỨA DẦU...................................................................................................... 36
6.4.1 Nhiệm vụ .............................................................................................................. 36
6.4.2 Cấu tạo .................................................................................................................. 36
6.5 BÌNH TRUNG GIAN .................................................................................................. 37
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 6


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

6.5.1 Mục đích ............................................................................................................... 37
6.5.2 Cấu tạo .................................................................................................................. 37
6.6.1 Mục đích ............................................................................................................... 38
6.6.2 Cấu tạo .................................................................................................................. 38
6.7 PHIN SẤY LỌC........................................................................................................... 39
6.8 MẮT GAS ..................................................................................................................... 39
6.9 VAN ............................................................................................................................... 40

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 7


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1

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 máu, thuốc

-

Trong công nghệ hóa chất

-

Trong lĩnh vực sinh hoạt đời sống: điều hòa 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 để cung cấp, phân phối cho
nền kinh tế quốc dân, thì phải bảo quản đông nhằm giữ cho 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.
1.2

NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ
1. Bảo quản mát
-

Sản phẩm bảo quản: trái cây

-

Dung tích:

120 tấn

-

Nhiệt độ kho lạnh bản quản:

4oC

-

Nhiệt độ ngưng tụ:

25oC

2. Thông số môi trường
-

Địa điểm xây dựng: kho lạnh đặt tại Tp.HCM

-

Nhiệt độ môi trường:

tn=37,3oC

-

Độ ẩm môi trường:

𝜑𝑛 = 74%

3. Môi chất lạnh
-

Môi chất lạnh sử dụng trong kho lạnh bảo quản là R22

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 8


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KHO LẠNH

2.1

TÍNH THỂ TÍCH KHO LẠNH

Thể tích kho lạnh được xác định theo công thức:
V=

E
(m3)
gV

Trong đó:
V – Thể tích kho lạnh , m3.
E – Dung tích của các buồng lạnh, tấn.
gv – Mức độ chất tải, tấn/m3. Kho được thiết kế với mặt hàng trái cây

chứa trong thùng gỗ, ta có gv = 0,45 tấn/m3
Dung tích thật sự các buồng sản phẩm là trái cây Espvà thùng gỗ Ebb
Chọn Ebb =10% Esp
Esp = 120 (t)

(đầu đề)

Dung tích thật sự của buồng lạnh
E = Esp + Ebb = 120 + 12 = 132 (t)
Thể tích buồng lạnh
V=
2.2

E
132

 293.33 (m3)
gV 0.45

DIỆN TÍCH CHẤT TẢI TRONG KHO LẠNH

Chọn h = 3 m
Công thức xác định diện tích chất tải buồng lạnh:
F=

V 293.33

 97.78 (m2)
h
3

Trong đó:
h – Chiều cao chất tải, m

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 9


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

2.3

TẢI TRỌNG NỀN

Công thức tính tải trọng nền:
gf = gv × h = 0.45 x 3 = 1.35 ( tấn/m2)
Trong đó:
h – Chiều cao chất tải.
gv – Mức độ chất tải, tấn/m3
2.4

DIỆN TÍCH KHO LẠNH CẦN XÂY DỰNG

Công thức xác định diện tích xây dựng kho lạnh:
Fxd=

F

F



97.78
 130.37 ( m2)
0.75

Trong đó:
βF – Hệ số sử dụng diện tích xây dựng của kho lạnh, βF phụ thuộc vào kích
thước của buồng lạnh.
Đối với buồng diện tích nhỏ hơn 100 m2, βF = 0,70÷0,75
Đối với buồng diện tích 100- 400 m2, βF = 0,75÷0,80
Đối với buồng diện tích hơn 400 m2, βF = 0,8÷0,85
Chọn kích thước kho lạnh
Diện tích buồng lạnh quy chuẩn (bội của 36 m2) nên chọn Fxd = 144 m2 (12×12)
Chọn kích thước kho như sau: 12 x 12 x 5

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 10


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM
3.1

TÍNH TOÁN CHO VÁCH KHO LẠNH

3.1.1 Kết cấu tường bao

Xây dựng vách kho lạnh có kết cấu như sau:
Bảng 1: Kết cấu vách ngoài kho lạnh
Vật liệu

Bề dày

Hệ số truyền nhiệt

δ(m)

λ (W/m.K)

Vữa

0.020

0.800

Gạch

0.380

0.820

Vữa

0.020

0.800

Cách ẩm bitum

0.004

0.300

Cách nhiệt polystirol

0.200

0.047

Lớp vữa và tấm thép

0.020

0.880

Cộng

0.624

3.1.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt

Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức:
1

 1

1 


    i 
i  2 
 K  1

 1  1 

Trong đó:
α1 = 23.3 W/m2 .K : hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (tường có chắn gió).
α2 = 9 W/m2.K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức).
δi : bề dày của vật liệu làm tường (bảng 1).
λi : hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng 1).
K = 0.35 W/m2.K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn.
 1
3  0.02 0.38 0.004 1 
 1
  1  0.047  




   0.1m
0.88
0.82
0.3
9 
 0.35  23.3

=> chọn δ1 = 0.2 m

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 11


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

Hệ số truyền nhiệt K
𝐾=

1
1

1



=

 i  cn 1


i cn  2

1
1
3  0.02 0.38 0.004
0.2
1






23.3
0.88
0.82
0.3
0.047 9

K = 0.202 W/m2.K
3.1.3 Kiểm tra đọng sương

Điều kiện để vách ngoài của kho lạnh không bị đọng sương:
k s  0.95  1 

t1  t s
(W / m 2 .K )
t1  t 2

Trong đó:
t1: nhiệt độ bên ngoài kho bảo quản lạnh đông (oC)
ts: nhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài (oC)
t2: nhiệt độ bên trong kho lạnh (oC)
α1: hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (W/m2.K)
0.95 : hệ số an toàn
 k s  0.95  23.3 

37.3  32
 3.65 (W / m 2 .K )

37.3  5

=> K < ks
Vậy: vách ngoài không đọng sương.

3.2

CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO NỀN

3.2.1 Kết cấu cách nhiệt của nền

Kết cấu nền kho lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ phòng lạnh, tải
trọng của hàng bảo quản, dung tích kho lạnh,…Yêu cầu của nền là phải có độ vững chắc
cần thiết, tuổi thọ cao, không thấm ẩm.

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 12


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

Bảng 2: Kết cấu cách nhiệt của nền
Vật liệu
Bêtông đất

Bề dày δ (m)
0.02

Hệ số truyền nhiệt λ (W/m.K)

1.6

Bêtông tấm

0.10

1.0

Cách nhiệt (Stiropor)

0.20

0.047

Cách ẩm bitum

0.005

0.23

Vữa

0.01

0.88

Bêtông cốt thép

0.15

1.5

Cộng

0.485

3.2.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt

Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức:
1

 1
d
1 

    i 
i  2 
 K  1

 2  2 

Trong đó:
α1 = 23.3 W/m2 .K : hệ số cấp nhiệt của không khí
α2 = 9 W/m2 .K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức).
δi : bề dày của vật liệu làm tường (bảng 2).
λi : hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng 2).
K = 0.35 W/m2 .K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn.

 1
0.02 0.1 0.005 0.01 0.15 1 

 1
  2  0.047  






   0.12 m
1
0.23 1.88 1.5 9 
 0.35  23.3 1.6

=> chọn δ2 = 0.2 m
=> Hệ số truyền nhiệt của nền K = 0.215 W/m2 .K
Kiểm tra tương tự trên ==> không có đọng sương và đọng ẩm.

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 13


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

3.3

CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO TRẦN

3.3.1 Kết cấu cách nhiệt của trần
Mái kho lạnh không được phép đọng nước và thấm nước.Mái có kết cấu như sau:

Bảng 3: Kết cấu cách nhiệt của trần kho lạnh
Vật liệu

Bề dày δ(m)

Hệ số truyền nhiệt λ (W/mK)

Bêtông cốt thép

0.07

1.5

Vữa

0.01

0.88

Bitum

0.005

0.23

Cách nhiệt (Stiropor)

0.15

0.047

Vữa trên lưới thép

0.04

0.88

Cộng

0.1957

3.3.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt

Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức:
1
 3  3 
K

1
d
1 
    i  
i  2 
 1

Trong đó:
α1 = 23.3 W/m2 .K : hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (tường có chắn gió).
α2 = 9 W/m2 .K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức).
δi : bề dày của vật liệu làm tường (bảng trên).
λi : hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng trên).

K = 0.35 W/m2K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn.
 1
0.07 0.01 0.005 0.04 1 
 1
  3  0.047  





   0.12m
 0.35  23.3 1.5 0.88 0.23 0.88 9 
=> chọn δ3 = 0.2 m => Hệ số truyền nhiệt của trần K = 0.288 W/m2.K

Kiểm tra tương tự trên ==> Không có đọng sương đọng ẩm trên bề mặt kết cấu.

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 14


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT
Việc tính toán nhiệt tải kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường xâm
nhập vào kho lạnh. Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để
thải trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và
không khí bên ngoài.
Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt tải kho lạnh là để xác định năng suất
lạnh của máy lạnh cần lắp đặt.

Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định bằng biểu thức:
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 (W)
Trong đó:
Q1: dòng nhiệt thất thoát qua vách.
Q2: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra.
Q3: dòng nhiệt do vận hành kho.
Q4: dòng nhiệt do thong gió buồng lạnh.
4.1

TÍNH DÒNG NHIỆT TỔN THẤT

4.1.1 Tính nhiệt thất thoát qua vách
K (w/m2k)

F(m2)

T (k)

Q1 =K×F×T (w)

Tường ngoài

0.202

60

62.3

755.076

Tường ngoài

0.202

60

62.3

755.076

Tường ngoài

0.202

60

62.3

755.076

Tường ngoài

0.202

60

62.3

755.076

Nền

0.215

144

62.3

1928.808

Trần

0.288

144

62.3

2583.7056

Tổng Q1

7532.8176 (w)

Bao che

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 15

Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

4.1.2 Tính dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra
 Dòng nhiệt do trái cây tỏa ra:
𝑄21 =

𝑀 × (ℎ1 − ℎ2 ) × 1000 × 1000
(𝑊)
24 × 3600

M: năng suất buồng bảo quạn lạnh đông (t/24h)
Q21 :Dòng nhiệt do tôm tỏa ra
h1 ,h2 : enthapi của sản phẩm trước và sau khi xử lý lạnh :
Theo bảng 4-2 p.81
Chọn nhiệt độ hàng nhập thẳng vào kho bảo quản lạnh đông là:
t1 = 8 oC
t2 = 4 oC

h1 = 302 kJ/kg
h2 = 286.7 kJ/kg

M = 8%E = 0.08×120 = 9.6 ( t/24h)
Với: M: khối lượng hàng nhập vào bảo quản lạnh đông
E: dung tích phòng bảo quản lạnh đông
Vậy :
𝑄21 =
𝑄21 =

𝑀 × (ℎ1 − ℎ2 ) × 1000 × 1000

(𝑊)
24 × 3600
9.6×(302−286.7)×1000×1000
24×3600

= 1700(𝑊)

 Dòng nhiệt do trái cây hô hấp:
Q22 = E× (0.1×qn + 0.9×qhp) ,W
=120× (0.1×40.7 + 0.9×14) = 1667 (W)
Với: E : dung tích kho lạnh
qn và qhp :dòng nhiệt tỏa ra khi có sản phẩm nhập vào kho lạnh, sau đó là
nhiệt độ bảo quản kho lanh . W/t (bảng 4-5)
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 16


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

 Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra:
𝑄23 =

𝑀b × 𝐶𝑏 (𝑡1 − 𝑡2) × 1000 × 1000
24 × 3600

Với: Mb : khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm (t/24h)
Cb : Nhiệt dung riêng của bao bì (kJ/kgK)
t1, t2 : nhiệt độ bao bì trước và sau khi bảo quản lạnh đông
1000/(24×3600) : hệ số chuyển đổi t/24h ra kg/s

Ta có :

Khối lượng bao bì gỗ : Mb = 10%M = 10% ×9.6 =0.96 (t/24h)
Nhiệt dung riêng của bao bì gỗ : Cb = 2.5 (kJ/kgK)
Nhiệt độ bao bì trước khi bảo quản: t1= 8 oC
Nhiệt độ bao bì sau khi bảo quản : t2 =4 oC
𝑄23 =

0.96 × 2.5 × (8 − 4) × 1000 × 1000
= 111.11 (𝑘𝑊 )
24 × 3600

Tổng nhiệt do sản phẩm tỏa ra là :
Q2 = Q21 + Q22 + Q23 = 1700 + 1667 + 111.11 = 3478.11 (W)
4.1.3 Dòng nhiệt do vận hành kho
 Dòng nhiệt do đèn chiếu sang:
Q31 = A×F ,W
A: định mức chiếu sáng trên một m2 phòng, A = 1.2 W/m2
F: Diện tích phòng lạnh,

F= 144 m2
Q31= 1.2×144 = 172.8 W

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 17


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

 Dòng nhiệt do người tỏa ra:
Q32= 350×n ,W
350: nhiệt lượng do người tỏa ra khi làm việc nặng
n: số người làm việc trong phòng, chọn n=3
Q32= 350×3 = 1050 W
 Dòng nhiêt do động cơ điện:
Q33= 1000×N ,W
N: công suất động cơ điện , N = 2
Q33= 1000×2= 2000 W
 Dòng nhiệt khi mở cửa:
Q34 = B×F ,W
B: dòng nhiệt do tổn thất kho lạnh mở cửa cho 1 m2 phòng lạnh, B= 15 (tra bảng 44)
F: diện tích phòng lạnh, F = 144 m2
Q34= 15×144 = 2160 W
Vậy dòng nhiệt vận hành:
Q3 = 172.8 + 1050 + 2000 + 2160 =5382.8 (W)
4.1.4 Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh
Tra đồ thị h-x ta có : h1 =105 kj/kg
h2 =13 kj/kg

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 18


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

Khối lượng riêng của không khí trong buồng pk=1.28m3/kg
Bội số tuần hoàn không khí a=3
𝑀𝑘 =

𝑉 × 𝑎 × 𝑝𝑘
𝑘𝑔/𝑠
24 × 3600

144 × 3 × 1.28
= 6.4 × 10−3 𝑘𝑔/𝑠
24 × 3600

𝑀𝑘 =

 Dòng nhiệt tổn thất do không khí nóng đưa vào:
Q4 = Mk× (h1-h2) ×1000 = 6.4×10-3× (105-13) ×1000 = 588.8 (W)
Dòng nhiệt tổn thất cho toàn bộ kho
Q = Q1 + Q2 + Q 3 + Q4
= 7532.82 + 3478.11 + 5382.80 + 588.80 = 16982.53 W
4.2

XÁC ĐỊNH TẢI NHIỆT CHO THIẾT BỊ VÀ MÁY NÉN

Tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần có giá trị cao nhất :
(4-15) (NĐL)

QMN = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 W

 QMN =7532.82 + 3478.11 + 5382.80 + 588.80 = 16982.53 (W)
Năng suất lạnh của máy nén được xác định theo biểu thức:
Q0 =

k  Q

(4-17) (NĐL)

b

∑Q - Tổng nhiệt tải của máy nén
b - Là hệ số thời gian làm việc, chọn b= 0.9
k - Là hệ số tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh, lấy k=1.12
(dùng phương pháp nội suy trong tài liệu hdtk NĐL)
 𝑄0 =

𝑘×

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Q
𝑏

=

1.12×16982.53
0.9

= 21133.81 𝑊

Trang 19


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH, TÍNH CHỌN MÁY NÉN
5.1

CHỌN CÁC THÔNG SỐ CỦA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC

Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng 4 nhiệt độ sau.
+ Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0.
+ Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh tk.
+ Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql.
+ Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt ) tqn.
5.1.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh
Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ của kho lạnh. Có thể lấy như sau:
t0 = tb - t0, 0C

[ 1, 204 ]

Trong đó:
tb - là nhiệt độ kho lạnh.
tb = 4 0C;
t0 - là hiệu nhiệt độ yêu cầu.
Kho lạnh lựa chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp, độ ẩm của không khí trong kho
cao, hiệu nhiệt độ yêu cầu là 8  130C nên chọn t0 = 13 0C

[ 1, 204 ]

Vậy t0 = 4 - 13 = -9 0C.
5.1.2 Nhiệt độ ngưng tụ
Nhiệt độ ngưng tụ của hơi môi chất lạnh phụ thuộc vào môi trường làm mát và
nhiệt độ của chất tải nhiệt chạy qua thiết bị ngưng tụ.
Thiết bị ngưng tụ của hệ thống lạnh có tác nhân làm mát là nước lấy từ nguồn nước

ngầm qua hệ thống xử lý được tuần hoàn khép kín qua tháp giải nhiệt.
Nhiệt độ ngưng tụ được xác định theo biểu thức:
tk = tw2 + tk, 0C

[ 1, 205 ]

Trong đó:
tw2 - là nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng, 0C;
tk - là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, 0C.

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 20


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

Chọn nhiệt độ ngưng tụ thực ra là một bài toán tối ưu về kinh tế và kỹ thuật, để đạt
giá thành một đơn vị lạnh là nhỏ nhất, nếu hiệu nhiệt độ ngưng tụ nhỏ, nhiệt độ ngưng tụ
thấp, năng suất lạnh tăng nhưng phải tăng chi phí cho điện năng chạy bơm nước giải
nhiệt....
tk = ( 3  5 ) 0C có nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra từ 3  5
0

C.

[ 1, 205 ]
Chọn tk =5 0C.

- Nhiệt độ nước đầu vào, đầu ra chênh lệch nhau( 2  6) 0C phụ thuộc vào kiểu thiết bị

ngưng tụ.
tw2 = tw1 + (2 6) 0C.
Với tw1 là nhiệt độ nước vào bình ngưng.
Thiết bị ngưng tụ trong cụm máy là thiết bị ngưng tụ ống chùm vỏ bọc nằm ngang nên
chọn tw = 5 0C.

[ 1, 205 ]

- Nhiệt độ nước vào bình ngưng phụ thuộc vào điều kiện môi trường.
tw1 = tư +( 3 5) 0C.

[ 1, 205 ]

Với tư : là nhiệt độ bầu ướt, với t= 37,30C => tư=330C
Vậy ta có

tw1 = 37oC.
tw2 =37+ 5 = 42oC.
tk = 42 +5= 47 oC.

5.1.3 Nhiệt độ hơi hút (th)
- Nhiệt độ quá nhiệt là nhiệt độ của hơi môi chất trước khi vào máy nén. Nhiệt độ
hơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất.
- Mục đích của việc quá nhiệt hơi hút là để bảo vệ máy nén tránh không hút phải
lỏng. Tuỳ từng loại môi chất và máy nén mà có nhiệt độ quá nhiệt khác nhau.
- Đối với máy lạnh frêon, do nhiệt độ cuối tầm nén thấp nên độ quá nhiệt hơi hút
có thể chọn cao. Trong máy nén frêon, độ quá nhiệt hơi hút đạt được trong thiết bị hồi
nhiệt.
Với môi chất frêon độ quá nhiệt khoảng (10 15) 0C.
GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

[ 1, 208]
Trang 21


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

Chọn th = 15 0C. =>Nên tqn = to + tqn = -9 + 15 = 6oC.
5.1.4 Nhiệt độ quá lạnh (tql)
- Là nhiệt độ của môi chất lỏng trước khi vào van tiết lưu. Nhiệt độ quá lạnh càng
thấp thì năng suất lạnh càng cao.
tql= tw1+(3-5oC)= 37+(3-5oC)= 40-42oC
Chọn tql=400C
- Do sự quá lạnh lỏng được thực hiện trong thiết bị hồi nhiệt, nên nhiệt thải ra của
môi chất lỏng cũng là nhiệt lượng mà hơi môi chất sau khi bay hơi nhận vào.Ta có
phương trình sau:
h1 - h1’ = h3’ – h3
Trong đó h1, h1’, h3’, h3 là entalpi tại các điểm nút trên đồ thị lgp – I.
Tra đồ thị lgp-i của môi chất R22 ta được:
to = -9 oC  h1’ = 401,57 kJ/kg
tqn = 6 oC  h1 = 406,454 kJ/kg
Với nhiệt độ ngưng tụ là 35oC , tra đồ thị lgp – i của môi chất R22 ta được :
h3’ = 258,15 kJ/kg.
Từ phương trình : h1 - h1’ = h3’ – h3
=> h3 = h3’ – h1 + h1’ = 258,15 – 406,454 + 401,57 = 253,266 KJ/Kg
Thông số

Áp suất

Entapi

Thể tích riêng

C

bar

kJ/kg

m3/kg

1

6

6,022

406,454

0,42

1’

-9

3,6767

401,57

2

90

44,374

433,17

2’

47

18,034

415,93

3’

47

18,034

258,15

3

40

18,034

253,266

4

-9

6,022

253,266

Điểm nút

Nhiệt độ
o

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 22


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

5.2

TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH

5.2.1 Năng suất lạnh riêng khối lượng
Là năng suất lạnh của 1 kg môi chất lạnh lỏng ở áp suất cao và nhiệt độ cao tạo ra,
sau khi qua van tiết lưu và bay hơi hết trong thiết bị bay hơi, thành hơi bão hoà khô ở
nhiệt độ bay hơi và áp suất bay hơi.
Ta có: q0 = h'1 – h4 kJ/kg.

Trong đó :
h'1- là Entapi của hơi (bão hoà ) sau khi ra khỏi dàn lạnh.
h4 - là Entapi của môi chất sau khi qua van tiết lưu.
Nên q0 = 401.57- 253.266 = 148.304 kJ/kg.
5.2.2 Lưu lượng môi chất qua máy nén
Ta có: G 

Q0 21.133

 0.14 kg/s.
q0 148.304

5.2.3 Năng suất thể tích thực tế của máy nén
Ta có :

[ 1, 211 ]

[ 1, 214 ]

Vtt = G × v1 = 0.14 × 0.42 =0.0588 m3/s

5.2.4 Hệ số cấp của máy nén
Chế độ làm lạnh của hệ thống lạnh:
to = -9 0C  po = 3.6767Pa.
tk =
Ta có

=

47 0C  pk = 18.034Pa.

p k 18.034

 4.9 => <9 nên ta chọn máy nén 1 cấp.
po 3.6767

Môi chất Freon R22,máy nén hiện đại.
Tra đồ thị hình 7.4 [1, 215] =>  = 0.72

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

Trang 23


Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn

Xây dựng chu trình trên đồ thì Logp-h

Hình 5.2: chu trình 1 cấp 1 tiết lưu làm mát trung gian một phần có hồi nhiệt
NHA- Máy nén hạ áp, MTG- Thiết bị làm mát trung gian, NCA- Máy nén cao áp
HN- Hồi nhiệt, NT- Thiết bị ngưng tụ, TL- Thiết bị tiết lưu, BH- Thiết bị bay hơi
Các quá trình trên đồ thị:
1-2 : Nén đoạn nhiệt ở máy nén hạ áp s2=s1
2-3 : Làm mát đẳng áp p=ptg=const ở thiết bị trung gian
3-4 : Nén đoạn nhiệt ở máy nén cao áp s4=s3
4-5’ : Ngưng tụ đẳng áp p=pk=const trong thiết bị ngưng tụ, môi chất nhả nhiệt lượng
qk cho mô trường giải nhiệt
5’-5: Quá trình quá lạnh đẳng áp p=pk=const trong thiết bị hồi nhiệt
5-6: Tiết lưu từ áp suất pk ,h5=h6
6-1’:Bay hơi đẳng áp, đẳng nhiệt trong thiết bị bay hơi
1’-1: Quá trình quá nhiệt đẳng áp p=p0=const ở thiết bị hồi nhiệt

5.2.5 Thể tích hút lý thuyết
Ta có :

Vlt 

Vtt





0,0588
 0,082 m3/s.
0,72

5.2.6 Công nén đoạn nhiệt
Ta có:

Ns = G × l = G × (h2 – h1) , kW.

Vậy

Ns = 0.14 × ( 433.17 – 406.454 ) = 3.740 ,kW

GVHD: Th.s Đào Thanh Khê

[ 1, 216 ]

Trang 24