Tính toán, thiết kế mô hình hệ thống kho cấp đông tiếp xúc bảo quản cá basa 100kg đặt tại thành phố hồ chí minh

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................

....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.................................................................................1
5.1.1 Tính toán thiết bị ngưng tụ:.........................................................................................31
5.2 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BAY HƠI:.......................................................................................32
5.2.1Chọn kiểu thiết bị bay hơi.............................................................................................32
5.2.3Tính toán thiết bị bay hơi:.............................................................................................33

Đồ án tốt nghiệp

Trang 2


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

Danh sách hình và bảng
Hình 1-1 Tủ cấp đông tiếp xúc........................................................................................ 14
Hình 4-1 Sơ đồ nguyên lý............................................................................................... 25
Hình 4-2 Đồ thị T-s và logP-h......................................................................................... 26
Hình 5-1: Dàn bay hơi kiểu panel................................................................................... 34
Hình 6-1: Cấu tạo bình chứa cao áp................................................................................ 36
Hình 6-2: Bình tách lỏng................................................................................................. 37
Hình 6-3: Cấu tạo bình tách dầu...................................................................................... 39
Hình 6-4: Cấu tạo bình thu hồi dầu.................................................................................39
Hình 6-5: Cấu tạo van một chiều..................................................................................... 40
Hình 6-6: Van chặn.......................................................................................................... 41
Hình 6-7: Van điện từ...................................................................................................... 42
Hình 6-8: Van tiết lưu nhiệt............................................................................................. 43
Hình 6-9: Phin lọc........................................................................................................... 45
Hình 6-10: Mắt gas.......................................................................................................... 45
Bảng 1-1: Các lớp vỏ tủ cấp đông................................................................................... 16
Bảng 4-1:Thông số trạng thái các điểm nút..................................................................... 27
Bảng 4-2: Chọn máy nén................................................................................................. 31
Bảng 5-1: Bảng thông số dàn ngưng quạt....................................................................... 33
Bảng 5-2: Các thông số dàn bay hơi................................................................................ 35
Bảng 6-1: Thông số bình tách lỏng................................................................................. 38

Đồ án tốt nghiệp

Trang 3


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian làm đồ án em đã học tập được rất nhiều kiến thức cũng
như bổ trợ cho em những gì mà học lý thuyết ở giảng đường từ đó làm cho em
hiểu sâu hơn và thực tế hơn.Đó là hành trang quý giá để em chuẩn bị bước vào đời
làm cho em tự tin hơn và làm việc dễ dàng hơn.Có được kiến thức như vậy nhờ
công lao của thầy cô đã tận tình hướng dẫn và dìu dắt em trong suốt thời gian làm
đồ án cho đến ngày hoàn thành.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy trong bộ môn Công Nghệ Nhiệt – Điện
Lạnh, gửi lời cám ơn chân thành đến thầy Lê Quang Huy và thầy Nguyễn Chí
Thiện đả hướng dẫn tận tình trong suốt thời gian làm đồ án để em có được kiến
thức đầy đủ và hoàn thành đồ án một cách tốt nhất và hiệu quả nhất.
Và cảm ơn các bạn trong lớp đã giúp đỡ, động viên trong quá trình làm đồ án cho
đến khi hoàn thành đồ án tốt nghiệp.

Đồ án tốt nghiệp

Trang 4


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

LỜI NÓI ĐẦU
Từ xa xưa con người đã biết bảo quản thực phẩm bằng cách chôn vùi xuống đất,
dùng rơm trấu, rồi đến băng. Dần dần con người đã tạo được nước đá nhân tạo (đầu tiên
là ở Anh) và dùng nó để giải khát và bảo vệ thực phẩm và ngành lạnh dần dần phát triển

như ngày hôm nay.
Ở nước ta ngành lạnh phát triển mạnh vào sau chiến tranh thế giới thứ hai nó phát
triển cúng với công cuộc xây dựng chủ nghĩa xã hội và từ đó có rất nhiều máy lạnh ra
đời như máy lạnh hấp thụ, máy lạnh ejector… và có nhiều loại máy nén củng ra đời như
máy nén pistong, náy nén li tâm, máy nén roto… được sử dụng nhiều trong bảo quản
thực phẩm.
Do đó chúng em đang sống thời kì đất nước đang bước vào thời kì phát triển thì
những sinh viên ngành Công Nghệ Điện Lạnh chúng em không khoanh tay đứng nhìn
mà phải nổ lực lực hết mình tích lũy những kiến thức đã học ở trường và kinh nghiệm
sống để góp phần vào công cuộc chung của đất nước.
Đồ án này giúp cho chúng em rất nhiều trong nhận thức hiểu biết rõ thực tế hơn
trong công nghệ nhiệt điện lạnh của ngành mình đang học.Nó là bước khởi đầu cho
chúng em trong việc xâm nhập với thực tế để sau này ra trường ít bỡ ngỡ hơn.Và tạo cho
em vốn kiến thức nhất định trong thiết kế và tính tự lực và trách nhiệm của mình trong
công việc.
Trong thời gian làm đồ án chúng em đã cố gắng hết mình để tìm kiếm và suy
nghĩ để hoàn thành đồ án một cách tốt nhất. Nhưng trong thời gian đó thì chúng em cũng
gặp nhiều khó khăn về sách vở cũng như thời gian nên chúng em cũng không thể không
gặp nhiều thiếu sót. Chúng em rất mong sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của quí thầy
cô trong bộ môn để giúp chúng em có nhiều kinh nghiệm và hoàn thành tốt hơn nữa đố
án môn học một cách toàn diện hơn nữa.
Hiện nay, kỹ thuật lạnh hiện đại đã tiến những bước rất xa, có trình độ khoa học
kỹ thuật ngang với các ngành khoa học kỹ thuật khác.Phạm vi nhiệt độ ngày càng mở
rộng. Con người dần dần tiến tới những nhiệt độ không tuyệt đối.
Ngày nay, kỹ thuật lạnh đã thâm nhập và hỗ trợ cho hàng trăm ngành kinh tế
khác nhau và chúng ta có thể khẳng định rằng để xây dựng một nước Việt Nam giàu
mạnh và nền công nghiệp hiện đại chúng ta không thể không quan tâm đến việc xây
dựng và phát triển ngành lạnh và ngành điều hòa không khí.

Đồ án tốt nghiệp

Trang 5


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

BẢNG CÁC KÝ HIỆU QUI ƯỚC
STT

Ký hiệu

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

18
19
20
21
22
23
24

T
ϕ
δCN
α
λCN
K
Q
F
H
E
C
Q
Q0
Qk
Vtt
Vlt
L
Ns
λ
ε
P
V

N

25
26
27
28
29
30

η
R
M
ω
ρ
M

ℑ

Đồ án tốt nghiệp

Tên gọi
Nhiệt độ
Độ ẩm
Chiều dày cách nhiệt
Hệ số toả nhiệt
Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt
Hệ số truyền nhiệt
Dòng nhiệt
Diện tích
Entanpi

Năng suất
Nhiệt dung riêng
Dòng nhiệt riêng
Năng suất lạnh
Dòng nhiệt toả ra ở thiết bị ngưng tụ
Thể tích hút thực tế của máy nén
Thể tích hút lý thuyết của máy nén
Công nén riêng
Công nén đoạn nhiệt
Hệ số cấp máy nén
Hệ số làm lạnh
Áp suất
Thể tích riêng
Công suất động cơ điện
Thời gian
Hiệu suất động cơ điện
Nhiệt đông đặc
Khối lượng
Tốc độ
Khối lượng riêng
Lưu lượng khối lượng

Đơn vị
o

C
%
m
W/m2.K
W/m.K

W/m2.K
W
m2
kJ/kg
tấn
kJ/kg.K
kJ/kg
W
W
m3/s
m3/s
kJ/kg
kW
/
/
MPa
m3/kg
kW
s
kJ/kg
kg
m/s
kg/m3
kg/s

Trang 6


GVHD: LÊ QUANG HUY

Đồ án tốt nghiệp

CĐNL11

Trang 7


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Tính toán,thiết kế mô hình hệ thống kho cấp đông tiếp xúc bảo quản cá
basa 100kg đặt tại thành phố Hồ Chí Minh.


Thông số tính toán :

-

Địa điểm đặt tủ cấp đông: TP.HCM

-

Nhiệt độ không khí ngoài trời: t = 37,30C

-

Độ ẩm: ϕ = 74%

-

Nhiệt độ không khí trong tủ: t = - 35oC

-

Sản phẩm: cá basa

-

Môi chất : R22

-

Kiểu cấp đông : Kiểu tiếp xúc trực tiếp

Đồ án tốt nghiệp

Trang 8


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BẢO QUẢN SẢN
PHẨM ĐÔNG LẠNH
1.1 TÁC DỤNG CỦA VIỆC QUẢN LẠNH:
Bảo quản thực phẩm là quá trình bảo vệ và hạn chế những biến đổi về chất lượng
và hình thức của thực phẩm trong khi chờ đưa đi tiêu thụ.Thực phẩm sau khi thu hoạch

về chế biến được bảo quản ở nhiệt độ thấp cùng chế độ thông gió và độ ẩm thích hợp
trong kho trữ đông. Khi hạ nhiệt độ thấp thì enzyme và vi sinh vật trong thực phẩm bị ức
chế hoạt động, và có thể bị đình chỉ hoạt động.như vậy thực phẩm được bảo quản thêm
một thời gian.
Do cấu trúc và thành phần hóa học rất khác nhau giữa các loại thực phẩm nên
thời gian dự trữ đông lạnh cũng giao động cao giữa các loại thực phẩm. Chẳng hạn ở
-180C, thời gian an toàn dự trữ thịt bò dao động từ 3 đến 4 tháng, thịt heo từ 3 đến 6
tháng, thịt gà khoảng 12 tháng.Do đó việc chọn đúng đắn chế độ bảo quản như nhiệt độ,
độ ẩm, thông gió, tốc độ gió trong buồng, số lần thay đổi không khí … sẽ làm tăng đáng
kể thời gian bảo quản thực phẩm.
Đối với hệ thống cấp đông: thì phải hạ nhanh sản phẩm xuống nhiệt độ bảo quản để
tránh vi khuẩn xâm nhập vào sản phẩm, vì vậy nhiệt độ phòng cấp đông tcđf = -350C.
Đối với hệ thống trữ đông: Nhằm bảo quản sản phẩm đã được kết đông ở phòng cấp
đông. Phải đảm bảo bằng nhiệt độ bế mặt khối sản phẩm ttđf = -180C.
1.2 CÔNG NGHỆ TRỮ ĐÔNG HIỆN NAY:
Kho trữ đông (bảo quản đông) là kho được sử dụng để bảo quản các mặt hàng đã qua cấp
đông.Đó là hàng thực phẩm có nguồn gốc động vật.Nhiệt độ bảo quản tuỳ thuộc vào thời
gian, loại thực phẩm bảo quản.Tuy nhiên nhiệt độ bảo quản tối thiểu cũng phải đạt -18 oC
để các vi sinh vật không thể phát triển làm hư hại thực phẩm trong quá trình bảo quản.
Hiện nay kho lạnh trữ đông được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp chế biến thực
phẩm và chiếm một tỷ lệ lớn nhất
1.3 MỘT SỐ KHO CẤP ĐÔNG HIỆN NAY:
Theo công dụng:

Đồ án tốt nghiệp

Trang 9


GVHD: LÊ QUANG HUY

-

CĐNL11

Kho lạnh sơ bộ: Dùng làm lạnh sơ bộ hay bảo quản tạm thời thực phẩm tại các
nhà máy chế biến.

-

Kho chế biến: Được sử dụng trong các nhà máy chế biến và bảo quản thực phẩm
(nhà máy sản xuất sữa, chế biến thủy sản, chế biến thực phẩm xuất khẩu…).

-

Kho phân phối kho trung chuyển: Dùng điều hòa cung cấp cho các khu dân cư,
thành phố và dự trữ lâu dài.

-

Kho thương nghiệp: Kho bảo quản các mặt hàng của hệ thống thương nghiệp, các
sản phẩm bán trên thị trường.

-

Kho vận tải: Bảo quản mang tính tạm thời trên các phương tiện vận tải như ( xe
tải, xe lửa, tàu thủy…)

-

Kho sinh hoạt nhỏ: Dùng trong các hộ gia đình.

Theo nhiệt độ:
-

Kho bảo quản lạnh: Nhiệt độ bảo quản thường -2 0C đến +5 0C.

-

Kho bảo quản đông: Kho dùng bảo quản các mặt hàng đã qua cấp đông chủ yếu
các mặt hàng có nguồn gốc động vật, nhiệt độ tối thiểu cũng đạt -18 0C.

-

Kho đa năng: Nhiệt độ bảo quản là -12 0C, buồng bảo quản đa năng thường được
thiết kế ở -120C nhưng khi cần bảo quản lạnh có thể đưa lên nhiệt độ bảo quản
00C hoặc khi cần bảo quản đông có thể đưa xuống nhiệt độ bảo quản -18 0C tuỳ
theo yêu cầu công nghệ. Buồng đa năng thường được trang bị dàn quạt nhưng
cũng có thể được trang bị dàn tường hoặc dàn trần đối lưu không khí tự nhiên.

-

Kho gia lạnh: Nhiệt độ o 0C gia lạnh sản phẩm trước khi đưa vào khâu chế biến.

Theo đặc điểm cách nhiệt:
-

Kho xây: Là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người ta bọc lớp
cách nhiệt. Kho xây chiếm diện tích lớn, giá thành tương đối cao, khó tháo dỡ, và
không di chuyển được. Mặt khác về mặt thẩm mỹ và vệ sinh kho xây không đảm
bảo tốt. Vì vậy, hiện nay ở nước ta thường ít sử dụng kho xây để bảo quản thực

phẩm.

-

Kho panel: Được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyuretan và được lắp ghép với

nhau bằng các móc khoá cam locking và mộng âm dương. Kho panel có hình thức đẹp,
gọn và giá thành tương đối rẻ, rất tiện lợi khi lắp đặt, tháo dỡ và bảo quản các mặt hàng
thực phẩm, nông sản, thuốc men, dược liệu…
Đồ án tốt nghiệp

Trang 10


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

Hiện nay nhiều doanh nghiệp ở nước ta đã sản xuất các tấm panel cách nhiệt đạt tiêu
chuẩn cao.Vì thế hầu hết các xí nghiệp, công nghiệp thực phẩm đều sử dụng kho panel
để bảo quản hàng hoá.

Chương 2: TÍNH CHỌN KÍCH THƯỚC,CHIỀU DÀY CÁCH
NHIỆT VÀ MẶT BẰNG TỦ CẤP ĐÔNG
2.1 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC:
 Vỏ tủ đông cách nhiệt chế tạo bằng tấm panel có foam cách nhiệt.
 Các vật liệu bên trong tủ có khả năng tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm đều là loại
vật liệu không rỉ.
 Vỏ tủ đông được trang bị 1 bộ cửa kiểu bản lề ở cả 2 bên, roăn cửa bằng cao su
chịu lạnh.

 Tấm trao đổi nhiệt dạng nhôm đúc có độ bền cơ học và chống ăn mòn cao, tiếp
xúc 2 mặt.
Đồ án tốt nghiệp

Trang 11


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

 Tủ có trang bị nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ bên trong tủ trong quá trình vận hành.
2.2 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC:
2.2.1 Kích thước số lượng khay và các tấm lắc cấp đông:
-

Kích thước tấm lắc cấp đông :
= 2200 x 1250 x 22 (mm)

-

(dài x rộng x cao)

Số lượng sản phẩm chứa trên một tấm lắc :
Ta có 100kg sản phẩm sẽ chia đều cho 1 tấm lắc.
Như vậy : Khối lượng sản phẩm trên 1 tấm lắc là : 100 (kg)

-

Khối lượng trên một tấm lắc kể cả nước châm :

m=

-

(kg)

Số tấm lắc có chứa hàng: N1

Chọn N1 = 1
-

Số tấm lắc: N = N1 + 1 = 2 (tấm)

Hình 1-1 : Tủ cấp đông tiếp xúc.
2.2.2 Kích thước tủ cấp đông tiếp xúc.
Đồ án tốt nghiệp

Trang 12


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

Kích thước tủ cấp đông được xác định dựa vào kích thước và số lượng các tấm lắc
a. Xác định chiều dài trên tủ :
Chiều dài các tấm lắc 2200 (mm)
Chiều dài tủ cấp đông: Chiều dài tủ cấp đông bằng chiều dài của tấm lắc cộng với
khoản hở hai đầu.
Khoảng hở hai đầu các tấm lắc vừa đủ để lắp đặt,xử lý các ống gas mềm và các ống

góp gas.Khoảng hở đó là 100 (mm). Vậy chiều dài của tủ là:
L1 = 2200 + 2.100 = 2400 (mm)
Chiều dài phủ bì là :
L = 2400 + 2. δ CN = 2400 + 2.145 = 2690 (mm)
Trong đó δ CN : Chiều dày của lớp cách nhiệt.
b. Xác định chiều rộng bên trong tủ
Chiều rộng tấm lắc W1 = 1250 (mm)
Chiều rộng bên trong tủ bằng chiều rộng của các tấm lắc cộng thêm khoảng hở ở
hai bên, khoảng hở mỗi bên là 100(mm).
-

Chiều rộng phủ bì là:
W = W1

cn

+2

= 1250 + 2.145 + 200 = 1740 (mm)
c. Xác định chiều cao bên trong tủ
Khoảng cách cực đại giữa các tấm lắc hmax = 105 mm (theo bảng [6-8] [1])
-

Chiều cao bên trong tủ :
H1 = N1. 105 + h1 + h2
= 1.105 + 150 + 450 = 705 (mm)
Trong đó:
N1: Số tấm lắc chứa hàng

Đồ án tốt nghiệp

Trang 13


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

h1: Khoảng hở phía dưới các tấm lắc, h1 = 150 mm
h2: Khoảng hở phía trên, h2 = 400 ÷ 450 mm.Chọn h2 = 450 mm
-

Chiều cao bên ngoài hay chiều cao phủ bì của tủ là :
H = H1 + 2 δ CN (mm)
= 705 + 2.145 = 995 (mm)
Trong đó: δ CN : Chiều dày của lớp cách nhiệt (mm)

2.3 CẤU TRÚC XÂY DỰNG VÀ TÍNH CHIỀU DÀY CÁCH NHIỆT CỦA TỦ:

2.3.1 Cấu trúc xây dựng:
Vỏ tủ cấp đông có cấu tạo gồm các lớp: Lớp cách nhiệt mút xốp, có hệ số dẫn nhiệt
λ = 0,032 W/m.K, có độ đồng đều và độ bám cao, hai mặt được bọc bằng Inox và tôn

dày 0,5(mm).
Bảng 1-1: Các lớp vỏ tủ cấp đông:
Độ dày

Hệ số dẫn nhiệt

mm

W/m.K

STT

Lớp vật liệu

1

Lớp Inox

1

22

2

Lớp mút xốp

δcn

0,032

3

Lớp tôn

1

45,3

2.3.2 Xác định chiều dày cách nhiệt
- Ta có thể tính được chiều dày lớp cách nhiệt :
n
1  1
 1
δ
1 
1
1
1 
 1

δcn = λcn  −  + ∑ i +   = 0, 032 
−
+
× +
÷ = 0,145( m)
 0, 21  23,3 45,3 22 10,5  
 k  α 1 i =1 λi α 2  

-

Từ công thức tính hệ số truyền nhiệt kt :
1

δ i δcn 1
kt = 1 +
+
+

∑
α1 j =1 λi λcn α 2
n

=

1
= 0, 2
1
5.10
5.10 −4 0,145
1
(W/m2.K)
+
+
+
+
23,3 45,3
22
0, 032 10,5
−4

Trong đó:

Đồ án tốt nghiệp

Trang 14


GVHD: LÊ QUANG HUY

-

CĐNL11

δcn : độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, m
λcn : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, W/m.K

k: hệ số truyền nhiệt, W/m2.K
α 1 :hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng) tới tủ cấp đông, W/m2.K
α 2 :hệ số toả nhiệt của vách tủ cấp đông vào tủ cấp đông, W/m2.K
Tra bảng 3.7/86[1] chọn:

α1 = 23,3 W/ m2.K
2
α 2 = 10,5 W/ m .K

Trang bảng 3.3/84[1]chọn: k = 0,21 W/ m2.K
δ i : Bề dày của lớp vật liệu thứ i, m
λi : Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/mK

2.3.3 Tính kiểm tra hiện tượng đọng sương.
Điều kiện để vách ngoài không đọng sương là :kt ≤ ks
ks: Hệ số truyền nhiệt lớn nhất cho phép để bề mặt ngoài không bị đọng sương
ks = 0,95. α1
Trong đó :

t1 − tS
t1 − t2

t1: Nhiệt độ không khí bên ngoài (0C )

t2 : Nhiệt độ không khí bên trong tủ đông (0C)
tS : Nhiệt độ đọng sương (0C)

Tra bảng 1.1/8 [1] :
Thì nhiệt độ vào mùa hè ở TPHCM là : t1= 37,30C Độ ẩm là : ϕ = 74%
Ta tra đồ thị I-d :
Ta sẽ tìm được :
Nhiệt độ đọng sương tS = 310C
Nhiệt độ nhiệt kế ướt tư = 330C
Mặc khác ta có nhiệt độ bên trong tủ cấp đông là t2 = -350C

Đồ án tốt nghiệp

Trang 15


GVHD: LÊ QUANG HUY

ks =

0,95 × 23,3

CĐNL11

(37,3 − 31)
= 1,9
37,3 − ( − 20)

Với kt = 0,2 ks = 1,9 , vậy vách ngoài tủ đông không bị đọng sương.
2.3.4 Tính kiểm tra đọng ẩm

Đối với tủ cấp đông,vỏ tủ được bao bọc bằng Panel ở cả hai bên nên hoàn toàn
không có ẩm lọt vào lớp cách nhiệt nên hoàn toàn không có hiện tượng ngưng tụ ẩm
trong lòng kết cấu.

Chương 3: TÍNH TỔN THẤT NHIỆT CHO
TỦ CẤP ĐÔNG
Tổn thất nhiệt trong tủ cấp đông gồm có:
 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che.
 Tổn thất nhiệt do sản phẩm, khay cấp đông và do nước châm vào.
 Tổn thất nhiệt do mở cửa.
3.1 TỔN THẤT NHIỆT DO TRUYỀN NHIỆT QUA KẾT CẤU BAO CHE Q 1
 Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che được định nghĩa là tổng các dòng nhiệt tổn thất
qua tường bao, trần và nền của tủ cấp đông do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi
trường bên ngoài và bên trong tủ cộng với các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt
trời qua tường bao và trần.
 Do tủ cấp đông được đặt trong phòng nên không chịu ảnh hưởng bởi bức xạ mặt
trời. Vì vậy ta chỉ xét tổn thất nhiệt qua tường bao, trần và nền của tủ cấp đông.
Mặt khác chiều dày cách nhiệt của các bề mặt tủ là như nhau tức là đều dày (mm)
kể cả cửa tủ cấp đông.Do vậy ta có:
Q1 = kt. F.( t1 – t2), (W)
Trong đó :

Đồ án tốt nghiệp

Trang 16


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

k t : Hệ số truyền nhiệt thực qua kết cấu bao che xác định theo chiều dày
cách nhiệt , (W/m2.K)
F : Diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m2
t1: Nhiệt độ môi trường bên ngoài, t1 = 37,30C
t2 : Nhiệt độ bên trong tủ cấp đông, t2 = - 350C
Theo tính toán ở mục (1.2) ta có kích thước phủ bì của tủ cấp đông là :
Chiều dài : L =2690 (mm)
Chiều rộng:W =1740 (mm)
Chiều cao : H = 995 (mm)

Lúc đó ta có : F = 2F1 + 2F2 + 2F3
= 2.4,63 + 2.2,68 + 2.1,73 = 18,08 (m2)
Trong đó :
F1: Diện tích bề mặt trần và nền của tủ, (m2)
F1 = L.W = 2,69.1,74 = 4,68 (m2)
F2 : Diện tích bề mặt trước và sau của tủ, (m2)
F2 = L.H =2,69.0,995 = 2,68 (m2)
F3 : Diện tích hai mặt bên của tủ ,(m2)
F3 = W.H = 1,74.0,995 = 1,73 (m2)
Vậy : Q1 = kt. F.( t1 – t2 )
= 0,2.18,08.[ 37.3-(-35) ] = 261,44 (W)
3.2 TỔN THẤT DO SẢN PHẨM MANG VÀO Q2:
Tổn thất Q2 gồm :

 Tổn thất do sản phẩm mang vào Q21

Đồ án tốt nghiệp

Trang 17

GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

 Tổn thất làm lạnh khay cấp đông Q22
Ngoài ra một số sản phẩm khi cấp đông người ta tiến hành châm thêm nước để mạ 1 lớp
băng trên bề mặt làm cho bề mặt phẳng đẹp, chống oxi hoá thực phẩm, nên cũng cần tính
thêm tổn thất do làm lạnh nước Q23
3.2.1 Tổn thất do sản phầm mang vào
Tổn thất do sản phẩm mang vào được tính theo công thức sau :

Q21 = E.

(kW)

Trong đó : E : Năng suất tủ cấp đông, (kg/mẻ) ; E = 100 (kg/mẻ)
i1, i2 : Entanpi của sản phẩm ở nhiệt độ đầu vào và đầu ra, (kJ/ kg).
Do sản phẩm khi đưa vào tủ cấp đông đã được làm lạnh ở kho chờ đông, nên nhiệt độ
sản phẩm đầu vào sẽ là t1 = 100C. Nhiệt độ trung bình đầu ra của các sản phẩm cấp đông
là t2 = -350C.
Tra bảng 4-2/110 –[1] vì sản phẩm cá nên:
i1= 283 (kJ/ kg)
i2= 0 (kJ/ kg)
: Thời gian cấp đông 1 mẻ : 1,5 (giờ) :
Q21 = 100.

= 5,2 (kW)

3.2.2 Tổn thất do làm lạnh khay cấp đông :
Q22 = MKh

Q22 = 12.

, kW

= 0,14 (kW)

Trong đó : MKh: Tổng khối lượng khay cấp đông, kg
MKh=6.2=12 kg
Đồ án tốt nghiệp

Trang 18


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

CP : Nhiệt dung riêng của vật liệu khay cấp đông, kJ/kg.K
Khay cấp đông có vật liệu làm bằng nhôm có CP = 0,896 kJ/kg.K
t1 , t2: Nhiệt độ của khay trước và sau khi cấp đông, 0C
Nhiệt độ của khay trước khi cấp đông bằng nhiệt độ môi trường tức
là :t1 = 37,30C
Nhiệt độ của khay sau khi cấp đông: t2 = - 350C
: thời gian cấp đông, 1,5 (giờ) .
Khay dùng cho cấp đông là loại 2 (kg); tổng cộng có 6 khay

3.2.3 Tổn thất do châm nước

Tổn thất do châm nước được tính theo công thức :
Q23 = Mn

=

, kW

(kW)

Trong đó :
Mn : Khối lượng nước châm, kg
Khối lượng nước châm chiếm khoảng 5 ÷ 10 % khối lượng hàng cấp đông, thường
người ta châm dày khoảng 5mm.
qo: Nhiệt dung cần làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khi đông đá hoàn
toàn, kJ/kg
Nhiệt làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khi đông đá hoàn toàn q o được
xác định theo công thức :
Đồ án tốt nghiệp

Trang 19


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

qo = CPn . t1 + r + CPđ t2
=

kJ/kg

Trong đó :
CPn : Nhiệt dung riêng của nước; CPn = 4,186 kJ/kg.K
r : Nhiệt đông đặc; r = 333,6 kJ/kg
CPđ : Nhiệt dung riêng của đá; CPđ = 2,09 kJ/kg.K
t1 : Nhiệt độ nước đầu vào; t1 = 5oC
t2 : Nhiệt độ đông đá; t2 = -5oC ÷ -10oC
Tổng Q2 = Q21 + Q22 + Q23 = 5200 + 140 + 680 = 6020 (W)

3.3 TỔN THẤT NHIỆT DO MỞ CỬA Q3
Tổn thất nhiệt do mở cửa được tính theo công thức:
Q3 = B.F (W)
= 32.18,08 = 578,6 (W)
F : Diện tích của tủ cấp đông, m2
B : Dòng nhiệt khi mở cửa, W/m2
Tra bảng 4.4/ 117 chọn B =32 (W/m2)
Vậy tổng tổn thất vào tủ là :
Q = Q1 + Q2 + Q3 = 261,44 + 6020 + 578,6 = 6860 (W)
3.4 XÁC ĐỊNH TẢI NHIỆT CHO THIẾT BỊ VÀ CHO MÁY NÉN
Tải nhiệt cho thiết bị : Dùng để tính toán bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết cho thiết bị
bay hơi. Để đảm bảo được nhiệt độ trong tủ ở những điều kiện bất lợi nhất, ta phải tính
toán tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần có giá trị cao nhất.
Đồ án tốt nghiệp

Trang 20


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

QTB = Q1 + Q2 + Q3 = 6860 (W)
Tải nhiệt cho máy nén :
QMN = 261,44.85% + 6020.100% + 578,6.70% = 6647 (W)

Chương 4 : TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN
4.1 CHỌN CÁC THÔNG SỐ CỦA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC :
Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng bốn nhiệt độ sau :
Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh to
Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất tk
Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql
Nhiệt độ hơi hút về máy nén (nhiệt độ quá nhiệt) tqn
4.1.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh :
Phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh
Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh dùng để tính toán thiết kế có thể lấy như sau :
to = tb - ∆ to
tb : Nhiệt độ tủ cấp đông; tb = - 350C
∆ to : Hiệu nhiệt độ yêu cầu ,oC

Đồ án tốt nghiệp

Trang 21


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

Theo [1]/205 ta có : ∆ to = 8 ÷13 0C
Chọn ∆ to = 8oC

Vậy ta có : to = -35 – 8 = -43oC
4.1.2 Nhiệt độ ngưng tụ tk:
Phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ.Ta chọn
thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí.Đối với dàn ngưng giải nhiệt gió, hiệu nhiệt độ
trung bình giữa môi chất lạnh ngưng tụ và không khí bằng 10 – 15 oC
Theo [1] :
Ta có: tk = t +

= 37 + 10 = 47 oC

Trong đó:
t : nhiệt độ ngoài trời.
= hiệu nhiệt độ trung bình.

= (10 ÷ 15)0C.

4.1.3 Nhiệt độ quá lạnh và nhiệt độ quá nhiệt.
Nhiệt độ quá lạnh tql là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi đi vào van tiết lưu.Nhiệt
độ quá lạnh càng thấp năng suất lạnh càng lớn.Vì vậy hạ nhiệt độ quá lạnh xuống càng
thấp càng tốt, tuy nhiên đối với máy lạnh một cấp không có hồi nhiệt (amôniắc) nhiệt độ
quá lạnh khi qua thiết bị trao đổi nhiệt ngược chiều cũng vẫn cao hơn nhiệt độ nước vào
3 ÷ 5 0C.
Chọn

= 50C.

Nhiệt độ hơi hút th là nhiệt độ của hơi trước khi vào máy nén, nhiệt độ hơi hút bao giời
cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất.
Để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng, người ta bố trí bình tách lỏng và phải đảm
bảo hơi hút vào máy nén nhất thiết là hơi quá nhiệt.Độ quá nhiệt ở từng loại máy nén và

đối với từng loại môi chất khác nhau thì khác nhau.Với môi chất R22 nhiệt độ hơi hút
cao hơn nhiệt độ sôi từ 5 ÷ 15 0C. Nghĩa là độ quá nhiệt hơi hút ∆qn = 5 ÷ 15 0C là có thể
đảm bảo an toàn cho máy làm việc.
Chọn ∆qn = 100C.
Sự quá nhiệt hơi hút của máy lạnh R22 có thể đạt được bằng cách sau:
- Quá nhiệt hơi hút ngay trong dàn lạnh khi sử dụng các loại van tiết lưu nhiệt.
Đồ án tốt nghiệp

Trang 22


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

- Quá nhiệt do tổn thất lạnh trên đường ống từ thiết bị bay hơi về máy nén.
4.2 THÀNH LẬP SƠ ĐỒ VÀ TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH:
4.2.1 Thành lập sơ đồ:
Ta nhận thấy:
Po : (to = -43oC) = 0,091 ( MPa ),

[1]/ 366

Pk : (tk = 47oC) = 1,812 (MPa ) , [1]/367
Do đó tỷ số nén là :
Ta thấy tỷ số nén π =

19,9 < 13

Vì vậy ta chọn chu trình lạnh 2 cấp,bình trung gian ống xoắn dùng cho môi chất R22

Đồ án tốt nghiệp

Trang 23


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

Qk

5

4

NT

NCA
TL1

6

3
2
BTG

9

7

NHA

TL2
BH

8

Q0

1

1'

Hình 4.1 : Sơ đồ nguyên lý

Đồ án tốt nghiệp

Trang 24


GVHD: LÊ QUANG HUY

CĐNL11

T
5 pk

tk
ttg

to

lgP

4

7
9

6
8

2

ptg

ptg

3

po

pk

7 5
9

6

1'

po

1

S

8

4
3

1 1'

2
tk

h

Hình 4.2: Đồ thị T-S và lgP-h
Chu trình hoạt động như sau:
Hơi sinh ra từ thiết bị bay hơi ở trạng thái điểm 1 có ( t 0,p0). Được quá nhiệt
lên thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao áp suất cao ở trạng thái điểm 1’ có (p 0,t1’).
Sau đó được máy nén hạ áp hút về và nén lên thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao
áp suất cao ở trạng thái điểm 2 có (t2,ptg). Sau đó đi qua bình trung gian trao đổi
nhiệt với lỏng trích từ tiết lưu xuống thành trạng thái đliểm 3 có (t3,ptg) sau đó
được máy nén cao áp hút về và nén lên thành hơi quá nhiệt có (t 4,pk). Hơi quá
nhiệt ở trạng thái điểm 4 sẽ được đưa qua thiết bị ngưng tụ để thải nhiệt ra môi
trường bên ngoài và ngưng tụ thành lỏng cao áp.Sau khi đi ra khỏi thiết bị ngưng
tụ môi chất chia thành 2 nhánh: Một nhánh nhỏ đi qua van tiết lưu thứ nhất vào
bình trung gian để làm mát hơi về máy nén cao áp đến trạng thái hơi bão hoà khô

3. Còn nhánh chính được dẫn qua ống xoắn của bình trung gian,được quá lạnh
đến trạng thái 9. Sau đó vào van tiết lưu thứ hai, tiết lưu xuống thành hơi ẩm có
nhiệt độ t0, áp suất p0 ở trạng thái điểm 8 để cấp cho dàn bay hơi tại đây môi chất
nhận nhiệt của môi trường cần làm lạnh sôi và hóa hơi. Như vậy môi chất được
tuần hoàn trong hệ thống.
+ 1 – 1’: Quá nhiệt hơi hút về máy nén hạ áp.
+ 1 – 2: Nén đoạn nhiệt cấp hạ áp từ p0 lên ptg.
+ 2 – 3: Làm mát hơi nén hạ áp.
Đồ án tốt nghiệp

Trang 25