TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH BẢO QUẢN RAU NĂNG SUẤT 20 TẤN CỐ ĐỊNH VÀ KHO LẠNH CÔNG SUẤT 1,5 kW
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.02 MB, 106 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
WX
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH BẢO QUẢN RAU NĂNG
SUẤT 20 TẤN CỐ ĐỊNH VÀ KHO LẠNH CÔNG SUẤT 1,5 kW
Họ và tên sinh viên: TRẦN HỮU THIỆN
THẠCH NGỌC THÁI SƠN
Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
Niên khóa: 2005-2009
Tháng 06/2009
i
MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING
NONG LAM UNIVERSITY
WX
FINAL YEAR PROJECT
CALCULATING, DESIGNING VEGETABLE STATIONARY
COLD STORAGE HOUSE CAPACITY 20 TON AND 1,5 kW
COLD STORAGE HOUSE
Done by: TRAN HUU THIEN
THACH NGOC THAI SON
Major: HEAT AND REFRIGERATION ENGINEERING
School year: 2005-2009
April, 2009
ii
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH BẢO QUẢN RAU
NĂNG SUẤT 20 TẤN CỐ ĐỊNH VÀ KHO LẠNH
CÔNG SUẤT 1,5 kW
Tác giả
TRẦN HỮU THIỆN
THẠCH NGỌC THÁI SƠN
Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
Công Nghệ Nhiệt Lạnh
Giáo viên hướng dẫn:
Thạc sĩ Nguyễn Hùng Tâm
Kỹ sư Vương Đình Bằng
Tháng 6 năm 2009
iii
LỜI CẢM TẠ
Từ những ngày đầu bước chân vào giảng đường đại học cho đến lúc hoàn thành
luận văn này, chúng tôi luôn nhận được sự quan tâm chỉ dạy và giúp đỡ tận tình của
quý thầy cô. Qua luận văn này, chúng tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến:
-
Ban Giám Hiệu trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.
-
Ban Chủ Nhiệm khoa Cơ khí – Công nghệ.
-
Quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy chúng tôi trong thời gian học tập tại trường.
-
Thầy Nguyễn Hùng Tâm và thầy Vương Đình Bằng, người trực tiếp theo
dõi, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng tôi thực hiện đề tài này.
Cũng xin được cảm ơn quý thầy cô, các anh, các bạn ở Trung tâm Công nghệ và
Thiết bị Nhiệt lạnh, lớp DH04NL, lớp DH05NL đã góp phần giúp đỡ chúng tôi trong
thời gian thực hiện đề tài.
Cuối cùng, chúng tôi muốn nói lời cảm ơn đến ba mẹ, cùng mọi người trong gia
đình đã quan tâm, lo lắng, động viên ủng hộ chúng tôi trong những ngày học tập xa
nhà.
Chúng tôi xin được gởi đến quý thầy cô, ba mẹ cùng tất cả mọi người lời chúc
sức khỏe và lời cảm ơn chân thành nhất!
Tháng 6 năm 2009.
Trần Hữu Thiện.
Thạch Ngọc Thái Sơn.
iv
TÓM TẮT
1. Tên đề tài:
“TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ KHO LẠNH BẢO QUẢN RAU
NĂNG SUẤT 20 TẤN CỐ ĐỊNH VÀ KHO LẠNH CÔNG SUẤT 1,5 kW”.
2. Thời gian và địa điểm thực hiện:
-
Thời gian: từ ngày 08/04 đến ngày 15/06 năm 2009.
-
Địa điểm: tại xưởng thực tập lạnh, trường Đại Học Nông Lâm Thành
phố Hồ Chí Minh.
3. Mục đích:
-
Khảo nghiệm quá trình bảo quản rau trên mô hình kho trữ lạnh có sẵn.
-
Tính toán, thiết kế kho lạnh bảo quản rau năng suất 20 tấn cố định và
kho lạnh công suất 1,5 kW.
4. Nội dung:
Đề tài thực hiện với những nội dung sau:
-
Khảo nghiệm quá trình bảo quản rau trên mô hình kho trữ lạnh có sẵn ở
các chế độ không tải và có tải.
-
Tính toán, thiết kế kho lạnh bảo quản rau năng suất 20 tấn cố định và
kho lạnh công suất 1,5 kW.
5. Kết quả:
-
Đã khảo nghiệm xong mô hình kho bảo quản rau.
-
Đã tính toán, thiết kế kho lạnh bảo quản rau năng suất 20 tấn cố định và
kho lạnh công suất 1,5 kW.
v
SUMMARY
1. Thesis:
“CALCULATING, DESIGNING VEGETABLE STATIONARY COLD
STORAGE HOUSE CAPACITY 20 TON AND
1,5kW COLD STORAGE HOUSE”.
2. Duration and place:
-
Duration: from April 8th to June 15th, 2009.
-
Place:At Center for Heat – Refrigeration Technology and Equipment,
Nong Lam University..
3. Objectives:
-
Explore process keep cool vegetable on model of available freezer
storage.
-
Calculating, designing vegetable stationary cold storage house capacity
20 ton and 1,5 kW cold storage house.
4. Main content:
-
Explore process keep cool vegetable on model of available freezer
storage at load and no-load condition.
-
Calculating, designing vegetable stationary cold storage house capacity
20 ton and 1,5 kW cold storage house.
5. Results:
-
The available freezer storage was successful explored.
-
vegetable stationary cold storage house capacity 20 ton 1,5 kW cold
storage house was successful calculated and designed.
vi
MỤC LỤC
Trang
Trang tựa...........................................................................................................................i
Lời cảm tạ ...................................................................................................................... iv
Tóm tắt.............................................................................................................................v
Mục lục ......................................................................................................................... vii
Danh sách các hình ........................................................................................................ ix
Danh sách các bảng .........................................................................................................x
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU .................................................................................................1
Mở đầu.............................................................................................................................1
Mục đích ..........................................................................................................................3
1.1. Khảo sát hệ thống máy có sẵn............................................................................3
1.2. Tính toán, thiết kế kho lạnh bảo quản rau 20 tấn cố định..................................3
1.2.1.
Phần tính toán ..........................................................................................3
1.2.2.
Phần thiết kế.............................................................................................3
1.3. Tính toán, thiết kế kho lạnh công suất 1,5 kW ..................................................3
1.3.1.
Phần tính toán ..........................................................................................3
1.3.2.
Phần thiết kế.............................................................................................3
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN .........................................................................................4
2.1. Giới thiệu về đối tượng: .....................................................................................4
2.1.1.
Giới thiệu về cây rau................................................................................4
2.1.2.
Giới thiệu về kho lạnh bảo quản..............................................................4
2.2. Nghiên cứu, tính toán, thiết kế kho bảo quản ....................................................5
2.2.1.
Kết cấu, lắp đặt và tính toán dung tích kho lạnh: ....................................5
2.2.2.
Chọn các chế độ làm việc và chọn thiết bị: ...........................................16
CHƯƠNG 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...........................24
3.1. Nội dung và phương pháp khảo nghiệm..........................................................24
3.1.1 Nội dung khảo nghiệm. .............................................................................24
3.1.2 Phương pháp khảo nghiệm........................................................................24
vii
3.2. Phương tiện thực hiện. .....................................................................................25
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..............................................................26
4.1. Khảo nghiệm ....................................................................................................26
4.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của kho ..................................................26
4.1.2 Khảo nghiệm không tải .............................................................................28
4.1.3 Khảo nghiệm bảo quản..............................................................................29
4.2. Thiết kế kho lạnh bảo quản rau năng suất 20 tấn.............................................32
4.2.1.
Các thông số ban đầu .............................................................................32
4.2.2.
Tính kích thước kho lạnh.......................................................................33
4.2.3.
Tính toán cách nhiệt, cách ẩm kho lạnh ................................................34
4.2.4.
Tính phụ tải nhiệt kho lạnh....................................................................36
4.2.5.
Xác định tải nhiệt và năng suất lạnh cho máy nén ................................42
4.2.6.
Chọn chế độ làm việc và chọn thiết bị...................................................43
4.3. Thiết kế kho lạnh công suất 1,5 kW. ...............................................................54
4.3.1.
Các thông số chọn ban đầu: ...................................................................54
4.3.2.
Tính năng suất kho lạnh.........................................................................54
4.3.3.
Tính toán cách nhiệt, cách ẩm kho lạnh ................................................55
4.3.4.
Tính phụ tải nhiệt kho lạnh....................................................................57
4.3.5.
Xác định tải nhiệt và năng suất lạnh cho máy nén ................................64
4.3.6.
Tính, chọn các thiết bị, dung tích kho lạnh và lượng rau bảo quản.......65
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................68
5.1. Kết luận ............................................................................................................68
5.1.1.
Đối với máy thiết kế ..............................................................................68
5.1.2.
Đối với máy khảo nghiệm .....................................................................68
5.2. Đề nghị.............................................................................................................68
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
viii
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống kho lạnh...............................................................16
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý và đồ thị logp-h của chu trình. ...........................................20
Hình 4.1: Biểu đồ diễn biến nhiệt độ và ẩm độ của kho chạy không tải.......................28
Hình 4.2: Biểu đồ diễn biến nhiệt độ và ẩm độ của kho khi bảo quản rau ngày
11/04/2009. ....................................................................................................................29
Hình 4.3: Biểu đồ diễn biến nhiệt độ và ẩm độ của kho khi bảo quản rau ngày
12/04/2009. ....................................................................................................................30
Hình 4.4: Biểu đồ diễn biến nhiệt độ và ẩm độ của kho khi bảo quản rau ngày
13/04/2009. ....................................................................................................................30
Hình 4.5: Biểu đồ diễn biến nhiệt độ và ẩm độ của kho khi bảo quản rau ngày
14/04/2009. ....................................................................................................................31
Hình 4.6: Biểu đồ diễn biến nhiệt độ và ẩm độ của kho khi bảo quản rau ngày
15/04/2009. ....................................................................................................................31
Hình 4.7: Cụm máy nén dàn ngưng Bitzer model LH135/S6J-16.2 .............................49
Hình 4.8: Chiều quay của quạt và hướng đi không khí của Cụm máy nén dàn ngưng
Bitzer model LH135/S6J-16.2.......................................................................................49
Hình 4.9: Dàn bay hơi Reetech model RMV-D140H-B1 .............................................50
Hình 4.10: Cụm máy nén dàn ngưng hãng Tecumseh Europe model TFH 4524 FHR 65
Hình 4.11: Dàn bay hơi ống có cánh thưa model DE-0,9/0,5 .......................................66
ix
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1:Đặc điểm các tấm panel cách nhiệt của các nhà sản xuất Việt Nam ...............5
Bảng 2.2: Kích thước tiêu chuẩn của các tấm panel cách nhiệt. .....................................5
Bảng 2.3: Tiêu chuẩn chất tải của các loại sản phẩm......................................................6
Bảng 2.4: Hệ số sử dụng diện tích...................................................................................8
Bảng 2.5 Thông số của các lớp vật liệu của panel cách nhiệt tiêu chuẩn. ......................9
Bảng 2.6: Tỷ lệ tải nhiệt để chọn máy nén ....................................................................16
Bảng 2.7: Giá trị các thông số tại các điểm nút của chu trình.......................................20
Bảng 4.1: Khảo nghiệm không tải.................................................................................28
Bảng 4.2: Khảo nghiệm bảo quản rau ...........................................................................29
Bảng 4.3: Kết quả tính toán...........................................................................................38
Bảng 4.4: Tổng kết nhiệt tải kho 20 tấn dạng cố định...................................................42
Bảng 4.5: Các quá trình cơ bản của chu trình hồi nhiệt ................................................45
Bảng 4.6: Giá trị các thông số tại các điểm nút của chu trình.......................................46
Bảng 4.7: Thông số của cụm máy nén – dàn ngưng Bitzer model LH135/S6J-16.2....49
Bảng 4.8: Bảng các thông số của dàn bay hơi model RMV-D140H-B1 ......................50
Bảng 4.9: Kết quả tính toán đường ống đồng chọn theo tiêu chuẩn DIN của Đức.......53
Bảng 4.10: Tổng kết nhiệt tải kho lạnh công suất 1,5 kW ............................................64
Bảng 4.11: Thông số cụm máy nén dàn ngưng hãng Tecumseh Europe model TFH
4524 FHR ......................................................................................................................65
Bảng 4.12: Thông số dàn bay hơi ống có cánh model DE-0,9/0,5................................66
x
Chương 1
MỞ ĐẦU
Việt Nam là một nước nông nghiệp phát triển với sản lượng nông sản sau thu
hoạch lớn; do đó để đảm bảo chất lượng nông sản là một vấn đề rất cần thiết hiện nay.
Nông sản nói chung và rau quả nói riêng lúc nào cũng là yêu cầu không thể thiếu được
trong bữa ăn hằng ngày của mỗi người, chất lượng là yếu tố quyết định giá thành sản
phẩm và mức độ tiêu thụ. Do vậy hiện nay, ngoài việc thâm canh sản xuất chúng ta
còn chú trọng đến việc bảo quản nông sản sau thu hoạch.
Nhìn chung nhiệt độ và ẩm độ ở Việt Nam là rất cao, thích hợp cho sự phát
triển của đa số loại vi sinh vật, nhất là nấm mốc. Hơn nữa điều kiện nhiệt độ và ẩm độ
trên cũng rất thuận lợi cho quá trình hô hấp của rau quả. Nói cách khác khí hậu Việt
Nam hoàn toàn bất lợi cho việc lưu giữ rau quả sau khi thu hái. Như đã biết, nhiệt độ
môi trường bảo quản càng thấp thì càng có tác dụng ức chế cường độ của các quá trình
sinh lý – sinh hóa xảy ra trong rau quả cũng như trong vi sinh vật. Điều đó đảm bảo
kéo dài thời hạn bảo quản rau quả tươi. Diện tích và sản lượng rau nước ta ngày càng
tăng qua các năm: năm 2004 diện tích 520.000 ha, sản lượng 6.450.000 tấn; năm 2005
diện tích 635.100 ha, sản lượng là 9.640.300 tấn. Như vậy nhu cầu bảo quản rau xanh
là rất lớn và đòi hỏi phải ứng dụng rộng rãi
Phương pháp bảo quản lạnh được sử dụng rất phổ biến trên thế giới hiện nay, vì
đây là phương pháp chắc chắn nhất, ít ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm nhất và
thời hạn bảo quản cũng dài nhất. Trong những năm qua kỹ thuật lạnh đã có những
bước tiến quan trọng trên thế giới cũng như ở Việt Nam, nó thực sự đi sâu và hỗ trợ
1
tích cực cho các ngành kinh tế đang phát triển như công nghệ chế biến và bảo quản
nông sản thực phẩm, thủy hải sản,…Các kho bảo quản ở nước ta rất đa dạng về dung
tích, sản phẩm và nhiệt độ bảo quản. Việc nghiên cứu và chế tạo các kho lạnh bảo
quản rau xanh cũng đã ứng dụng rộng rãi và ngày càng được nhân rộng.
Do đó nhằm khảo sát và tính toán cụ thể một kho lạnh phục vụ cho việc bảo
quản rau xanh, được sự chấp thuận của Ban Chủ nhiệm Khoa Cơ khí Công nghệ, dưới
sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Hùng Tâm và thầy Vương Đình Bằng, chúng tôi thực
hiện đề tài: “Tính toán thiết kế kho lạnh bảo quản rau năng suất 20 tấn dạng cố
định và kho lạnh công suất 1,5 kW”. Đây là lần đầu tiên chúng tôi thực hiện một đề
tài khoa học ứng dụng vào sản xuất nên chúng tôi đã đặt nhiều tâm huyết và thực hiện
khá nghiêm túc để mong có được những kết quả tốt nhất.
Tp.HCM, ngày 15 tháng 6 năm 2009
2
MỤC ĐÍCH
Đề tài đã được thực hiện với các nội dung sau:
1.1.
Khảo sát hệ thống máy có sẵn:
• Khảo sát mô hình kho trữ đông có sẵn tại Bộ môn.
• Khảo nghiệm quá trình bảo quản.
Thực hiện: Thạch Ngọc Thái Sơn và Trần Hữu Thiện.
1.2.
Tính toán, thiết kế kho lạnh bảo quản rau 20 tấn cố định:
1.2.1. Phần tính toán:
• Tính cân bằng nhiệt để xác định công suất lạnh của máy cần lắp đặt.
• Dựa vào các tiêu chuẩn xây dựng để chọn lựa các trang thiết bị cho kho
bảo quản.
1.2.2. Phần thiết kế:
• Thiết kế kho bảo quản rau năng suất 20 tấn, có tuần hoàn gió.
Thực hiện: Trần Hữu Thiện.
1.3.
Tính toán, thiết kế kho lạnh công suất 1,5 kW:
1.3.1. Phần tính toán:
• Dựa vào công suất, tính cân bằng nhiệt để xác định kích thước của kho
cần lắp đặt, khối lượng rau bảo quản.
• Dựa vào các tiêu chuẩn xây dựng và kế thừa máy có sẵn để chọn lựa các
trang thiết bị cho kho bảo quản.
1.3.2. Phần thiết kế:
• Thiết kế kho công suất 1,5 kW, có tuần hoàn gió và phun ẩm bổ sung.
Thực hiện: Thạch Ngọc Thái Sơn.
3
Chương 2
TỔNG QUAN
2.1.
Giới thiệu về đối tượng:
2.1.1. Giới thiệu về cây rau: /TL1/
Rau cải là một rau ăn lá khá phổ biến trong bữa ăn hằng ngày. Nó có tên khoa
học là Brassica Juncea Linn, tên tiếng Anh là Leaf mustard, thuộc họ thập tự
Cruciferae. Rau cải có bộ rễ nông, cuống lá hơi tròn và nhỏ, phiến lá nhỏ hẹ. Thời gian
từ lúc gieo trồng cho đến khi thu hoạch là 30 – 35 ngày. Cây cải xanh chịu nắng và
mưa tốt, dễ trồng, hiện đang được trồng ở nhiều địa phương.
2.1.2. Giới thiệu về kho lạnh bảo quản: /TL2/
a)
Khái niệm:
Kho lạnh bảo quản là kho được sử dụng để bảo quản các loại thực phẩm nông
sản, rau quả, các sản phẩm của công nghiệp hóa chất, công nghiệp thực phẩm, công
nghiệp nhẹ…
b)
Phân loại:
¾ Theo công dụng: kho lạnh sơ bộ; kho chế biến; kho phân phối, kho trung
chuyển; kho thương nghiệp; kho vận tải; kho sinh hoạt.
¾ Theo nhiệt độ: kho bảo quản lạnh (-2 oC÷5 oC); kho bảo quản đông (<-18 oC);
kho đa năng (-12 oC); kho gia lạnh (0 oC).
¾ Theo dung tích chứa.
¾ Theo đặc điểm cách nhiệt: kho xây; kho panel.
4
c)
Chọn nhiệt độ bảo quản:
Đối rau quả không thể bảo quản ở nhiệt độ thấp dưới 0oC, vì ở nhiệt độ này
nước trong rau quả đóng băng làm hư hại sản phẩm, giảm chất lượng của chúng. Chọn
chế độ bảo quản cho cây cải với nhiệt độ là 3oC, ẩm độ tương đối 90%.
2.2.
Nghiên cứu, tính toán, thiết kế kho bảo quản: /TL2,9,12/
2.2.1. Kết cấu, lắp đặt và tính toán dung tích kho lạnh:
a) Kết cấu kho lạnh:
Hiện nay các hầu hết các kho lạnh bảo quản đều sử dụng các tấm panel cách
nhiệt đã được chế tạo theo các kích thước tiêu chuẩn.
Bảng 2.1:Đặc điểm các tấm panel cách nhiệt của các nhà sản xuất Việt Nam
Vật liệu bề mặt
Lớp cách nhiệt polyuretan
(PU)
Tôn mạ màu (colorbond) (mm)
0,5 ÷ 0,8
Tôn phủ PVC (mm)
0,5 ÷ 0,8
Inox (mm)
0,5 ÷ 0,8
Tỷ trọng (kg/m3)
38 ÷ 40
Độ chịu nén (MPa)
0,2 ÷ 0,29
Tỷ lệ bọt khí (%)
95
Bảng 2.2: Kích thước tiêu chuẩn của các tấm panel cách nhiệt.
Kích thước (mm)
Chiều dài tiêu chuẩn
1800, 2400, 3000, 3600, 4500, 4800, 6000
Chiều rộng tiêu chuẩn
300, 600, 900, 1200
Chiều dày tiêu chuẩn
50, 75, 100, 125, 150, 175, 200
5
Bảng 2.3: Tiêu chuẩn chất tải của các loại sản phẩm
TT
Tiêu chuẩn chất tải gv,tấn/m3
Sản phẩm bảo quản
Khi sắp xếp trên giá
1
Nho và cà chua ở khay
0,30
2
Táo và lê trong ngăn gỗ
0,31
3
Cam, quýt trong hộp mỏng
0,32
4
Cam, quýt trong ngăn gỗ, cactông
0,30
5
Hành tây khô
0,30
6
Cà rốt
0,32
7
Dưa hấu, dưa bở
0,40
8
Bắp cải
0,30
Phương pháp lắp ghép: ghép bằng khóa cam.
Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,018 ÷ 0,020 W/m.K.
Vì vậy khi thiết kế chọn kích thước kho lạnh thích hợp: chiều dài và chiều rộng là
bội số của 300 mm.
So với panel cách nhiệt trần và panel cách nhiệt tường, panel cách nhiệt nền do
phải chịu tải trọng lớn của hàng nên sử dụng loại có mật độ cao, khả năng chịu nén tốt.
Các tấm panel cách nhiệt được liên kết với nhau bằng các móc khóa gọi là cam
locking đã được gắn sẵn trong panel cách nhiệt. Panel cách nhiệt trần được gối lên các
tấm panel cách nhiệt tường đối diện nhau và cũng được gắn bằng khóa cam locking.
Sau khi lắp xong , cần phun silicon để làm kín các khe hở lắp ghép. Do có sự biến
động về nhiệt độ nên áp suất trong kho luôn thay đổi. Để cân bằng áp bên trong và bên
ngoài kho, cần gắn trên tường các van thông áp. Nếu không có các van thông áp thì
khi áp suất trong kho thay đổi sẽ rất khó khăn khi mở cửa hoặc khi áp suất lớn cửa sẽ
6
tự động mở ra. Để giảm tổn thất nhiệt khi mở cửa ở ngay cửa kho có lắp quạt màng
dùng ngăn cản luồng không khí thâm nhập vào ra.
b)Tính toán dung tích kho lạnh:
¾ Thể tích kho lạnh:
Thể tích kho được xác định theo công thức sau:
V=
E
, m3.
gv
( 2.1)
Trong đó:
E – năng suất kho lạnh, tấn sản phẩm;
gv – định mức chất tải của các loại kho lạnh, tấn sản phẩm/m3.
¾ Diện tích chất tải:
Diện tích chất tải của của kho lạnh được xác định theo công thức sau:
F=
V
h
(2.2)
Trong đó:
F – diện tích chất tải, m2;
h – chiều cao chất tải của kho lạnh, m.
Chiều cao chất tải của kho lạnh phụ thuộc chiều cao thực tế h1 của kho. Chiều cao
h1 được xác định bằng chiều cao phủ bì của kho lạnh trừ đi 2 lần chiều dày cách nhiệt:
h1 = H - 2δ
(2.3)
Như vậy chiều cao chất tải bằng chiều cao thực h1 trừ khoảng hở cần thiết để
không khí lưu chuyển phía trên. Khoảng hở đó tùy thuộc vào chiều dài kho. Khoảng
hở tối thiểu phải đạt từ 500 ÷ 800 mm.
Chiều cao phủ bì H hiện nay đang sử dụng được thiết kế theo tiêu chuẩn: 3000
mm, 3600 mm, 4800 mm, 6000 mm.
Chiều dày kho lạnh nằm trong khoảng δ = 50 ÷ 200 mm.
¾ Diện tích cần xây dựng:
7
Diện tích kho lạnh cần tính đến đường đi, khoảng hở giữa các kho hàng, diện tích
lắp đặt dàn lạnh… Vì thế diện tích cần xây dựng phải lớn hơn diện tích tính toán ở trên
và được xác định theo công thức:
Fxd =
F
βT
(2.4)
Trong đó:
Fxd – diện tích cần xây dựng, m2;
βT – hệ số sử dụng diện tích tính đến diện tích đường đi lại, khoảng hở giữa các lô
hàng, diện tích lắp đặt dàn lạnh… và được xác định theo:
Bảng 2.4: Hệ số sử dụng diện tích
Diện tích buồng lạnh, m2
βT
Đến 20
0,50 ÷ 0,60
Từ 20 đến 100
0,70 ÷ 0,75
Từ 100 đến 400
0,75 ÷ 0,80
Hơn 400
0,80 ÷ 0,85
c) Tính toán cách nhiệt, cách ẩm kho lạnh:
¾ Tính toán cách nhiệt.
Chiều dày cách nhiệt được tính từ biểu thức hệ số truyền nhiệt K cho vách phẳng
nhiều lớp.
k =
1
1
α1
=> δ cn
+
n
∑
i =1
1
δi
δ
+ cn +
λi
λ cn
α2
(2.5)
n
⎡1 ⎛ 1
δ
1 ⎞⎤
⎟⎟ ⎥ (2.6)
= λ cn ⎢ − ⎜⎜
+∑ i +
k
α
λ
α
i
=
1
1
i
2
⎝
⎠⎦
⎣
Trong đó:
8
α1: Là hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới vách cách nhiệt, W/m2K;
α2: Là hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh và buồng lạnh, W/m2K;
δi : Là chiều dày của lớp vật liệu thứ i, m;
λi : Là hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/mK;
δcn: Là chiều dày của lớp vật liệu cách nhiệt, m;
λcn : Là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, W/mK;
k: Là hệ số truyền nhiệt của vách, W/m2K.
Bảng 2.5 Thông số của các lớp vật liệu của panel cách nhiệt tiêu chuẩn.
Chiều dày
Hệ số dẫn nhiệt
m
W/m2K
Polyurethan
δcn
0,023
Tôn lá
0,0015
45,36
Sơn bảo vệ
0,0005
0,291
Vật liệu
Do dưới nền được thiết kế thoáng bằng các con lươn nên hệ số toả nhiệt α1 và hệ
số truyền nhiệt K được lấy bằng giá trị so với trần và vách kho lạnh.
Vậy ta có:
Hệ số truyền nhiệt K = 0,20 W/m2K;
Hệ số toả nhiệt
α1 = 23,3 W/m2K;
Hệ số toả nhiệt
α2 = 9 W/m2K.
¾ Tính kiểm tra đọng sương.
Để vách không đọng sương thì hệ số truyền nhiệt thực phải thoả mãn điều kiện
sau: Kt < Ks. Để an toàn thì: Kt < 0,95 x Ks.
Ks - hệ số truyền nhiệt đọng sương nó được xác định theo biểu thức sau:
9
Ks =
t1 − t s
× α1
t1 − t 2
(2.7)
Trong đó:
Ks – Là hệ số truyền nhiệt đọng sương, W/m2K;
t1 – là nhiệt độ không khí ngoài môi trường, 0C;
t2 – là nhiệt độ không khí trong kho lạnh t2, 0C ;
ts – là nhiệt độ điểm sương của không khí ngoài môi trường, 0C.
¾ Cấu trúc cách ẩm của kho.
Cấu trúc cách ẩm đóng vai trò quan trọng đối với kho lạnh. Nó có nhiệm vụ ngăn
chặn dòng ẩm xâm nhập từ bên ngoài môi trường vào trong kho lạnh qua kết cấu bao
che. Nếu không tiến hành cách ẩm cho kết cấu bao che thì dòng ẩm từ môi trường bên
ngoài sẽ xâm nhập vào cấu trúc cách nhiệt theo sự chênh lệch nhiệt độ làm cho hàm
ẩm trong cấu trúc cách nhiệt tăng lên và hệ số truyền nhiệt của cấu trúc bao che tăng
lên thậm chí không còn khả năng cách nhiệt.
Đối với kho lạnh lắp ghép cấu trúc cách ẩm là lớp tôn bọc cách ẩm, tôn là vật
liệu có hệ số dẫn ẩm nhỏ gần bằng 0 do đó việc cách ẩm đối với kho lạnh là rất an
toàn.
d)Tính phụ tải nhiệt kho lạnh:
Tổng tổn thất nhiệt kho lạnh được xác định theo công thức:
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5, W
(2.8)
Trong đó:
Q1 – dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che của kho lạnh, W;
Q2 – dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra trong quá trình xử lí lạnh, W;
Q3 – dòng nhiệt do không khí bên ngoài mang vào khi thông gió buồng lạnh, W;
Q4 – dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh, W;
Q5 – dòng nhiệt doản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp, W.
¾ Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1.
10
Là dòng nhiệt tổn thất qua tường bao, trần và nền kho lạnh do sự chênh lệch nhiệt
độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong kho lạnh cộng với dòng nhiệt tổn thất do
bức xạ mặt trời qua tương bao và trần.
Q1 = Q11 + Q12 , W
(2.9)
Trong đó:
Q11 – Dòng nhiệt qua tường, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ, W;
Q12 – Dòng nhiệt qua tường, trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời, W.
• Dòng nhiệt truyền qua vách, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ Q11.
Chiều dày của tấm panel tiêu chuẩn là:
δ panel = δ CN + 2δ t + 2δ s , m
(2.10)
Ta có dòng nhiệt truyền qua vách, trần và nền kho lạnh là:
Q11 = Q11v + Q11N + Q11T , W
(2.11)
Do trần kho chịu bức xạ mặt trời chiếu vào mái kho lạnh làm bằng tôn nên phần
không khí phía dưới mái tôn bị bức xạ mặt trời nung nóng hơn nhiệt độ bên ngoài trời
khoảng 100C.
Vậy dòng nhiệt truyền qua vách, nền, trần là:
Q11V , N .T = kt FΔt , W
(2.12)
Trong đó:
k t : Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che, xác định theo chiều dày cách
nhiệt thực, W/m2;
2
F : Diện tích kết cấu bao che, m ;
0
Δt : Hiệu nhiệt độ bên trong và bên ngoài kho lạnh, C.
•
Dòng nhiệt qua vách kho lạnh do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời.
Do kho lạnh nằm trong phân xưởng nên được hệ thống tường bao che chắn nên
không chịu ảnh hưởng của bức xạ mặt trời. Do đó Q12 = 0 W.
11
¾ Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra trong quá trình xử lý
lạnh Q2.
•
Dòng nhiệt do sản phẩm:
Q21 = M (i1 − i2 ).
1000
,W
24.3600
(2.13)
Trong đó:
i1, i2 - enthalpy của sản phẩm trước và sau khi xử lí lạnh, kJ/kg;
M - năng suất buồng gia lạnh, kết đông hoặc lượng hàng nhập vào, t/24h.
Do bảo rau quả nên khối lượng hàng nhập vào trong một ngày đêm tính theo biểu
thức:
M=
•
E.B.m
, t/24h. Theo đó M= 10 - 15% dung tích kho lạnh.
120
(2.14)
Dòng nhiệt do bao bì:
Q22 = M b .Cb .(t1 − t 2 ).
1000
,W
24.3600
(2.15)
Trong đó:
Mb – khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm, t/ngày đêm;
Cb – nhiệt dung riêng của bao bì, J/kg.K;
t1 và t2 – nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh của bao bì, oC.
¾ Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q3.
Q3 = Gk (i1 − i2 ) , W
(2.16)
Gk - lưu lượng không khí qua quạt thông gió, kg/s;
Gk =
V .a.ρ k
, kg/s
24.3600
(2.17)
Trong đó:
V - thể tích phòng bảo quản cần thông gió, m 3;
a - bội số tuần hoàn, hay số lần thay đổi không khí trong một ngày đêm, lần/24h;
12
ρ k - khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ và độ ẩm trong phòng lạnh,
kg/m 3;
i1, i2 - enthalpy của không khí ở ngoài và trong phòng, kJ/kg.
¾ Các dòng nhiệt do vận hành Q4.
Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 + Q45 , W
(2.18)
Q41 - dòng nhiệt do chiếu sáng.
Q41 = A.F, W
(2.19)
Trong đó:
F - diện tích phòng lạnh, m2;
A - công suất chiếu sáng riêng, W/m 2 ;
Q42 - dòng nhiệt do người tỏa ra, W.
Q42 = 350.n, W
(2.20)
Trong đó:
n - số người làm việc trong phòng;
350 - nhiệt lượng do 1 người thải ra khi làm việc nặng, W/người;
Q43 - dòng nhiệt do các động cơ điện, W.
Q43 = 1000.N , W
(2.21)
Trong đó:
N - Tổng công suất của động cơ điện, kW. Có thể lấy các số liệu định hướng sau:
Phòng bảo quản lạnh: N= 1÷ 4, kW.
Phòng gia lạnh: N= 3 ÷ 8, kW.
Đối với động cơ bố trí ngoài phòng lạnh tính:
Q43 = 1000.N .ϕ .η , W
(2.22)
Trong đó:
13
η - hiệu suất động cơ;
Q44 - dòng nhiệt tổn thất khi mở cửa, W.
Q44 = B.F , W
(2.23)
Trong đó:
B - dòng nhiệt riêng khi mở cửa, W/ m 2 ;
F - diện tích phòng, m 2 ;
Q45 - dòng nhiệt do xả tuyết, W.
Trong kho lạnh khi xả tuyết ta thực hiện trên mỗi dàn lạnh nên ta chỉ việc tính
toán cho 1 dàn lạnh .
Dòng nhiệt do xả tuyết được xác định theo công thức:
Q35 =
ρ kk × V × C ρ × Δt
kk
24 × 3600
,W
(2.24)
Trong đó:
ρ kk = 1,2kg / m 3 : Khối lượng riêng của không khí;
V - dung tích kho lạnh, m3;
C ρ kk = 1,009 × 1000 = 1009 J/kg. Nhiệt dung riêng của không khí;
∆t - nhiệt độ chênh lệch trước và sau khi xả tuyết, oC.
¾ Dòng nhiệt do rau quả hô hấp Q5:
Q5 = E.(0,1.qn + 0,9.qbq ) , W
(2.25)
Trong đó:
E - dung tích kho lạnh, tấn;
qn , qbq - dòng nhiệt tỏa ra khi nhập sản phẩm vào kho lạnh với nhiệt độ ban đầu
và sau đó hạ xuống nhiệt độ bảo quản, W/t.
14
e) Xác định phụ tải thiết bị, máy nén và tổng hợp các kết quả:
¾ Phụ tải nhiệt thiết bị.
Tải nhiệt trong thiết bị là tải nhiệt dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi
nhiệt cần thiết của thiết bị bay hơi. Công suất giải nhiệt yêu cầu của thiết bị bao giờ
cũng phải lớn hơn công suất của máy nén, phải có hệ số dự trữ nhằm tránh những biến
động có thể xảy ra trong quá trình vận hành.
Vì thế tải nhiệt cho thiết bị được lấy bằng tổng của tất cả các tổn thất nhiệt:
QOTB = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 .
(2.26)
¾ Phụ tải nhiệt máy nén.
Do tổng tổn thất nhiệt trong các kho lạnh không đồng thời xảy ra nên công suất
nhiệt yêu cầu thực tế sẽ nhỏ hơn tổng của các tổn thất nhiệt. Để tránh lựa chọn máy
nén có công suất lạnh quá lón, tải nhiệt của máy nén cũng được tính toán từ các tải
nhệt thành phần nhưng tùy từng loại kho lạnh mà chỉ lấy một phần của tổng tải nhiệt
đó.
Năng suất lạnh cho máy nén được tính theo công thức.
Q0 = k
∑Q
MN
b
,W
(2.27)
Trong đó:
Q0 : Năng suất lạnh của máy nén, W;
k: Hệ số tính đến tổn thất đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh;
b: Hệ số thời gian làm việc.
15
