đồ án thiết kế hệ thóng lạnhcho kho bảo quản đông sức chứa 325 tấn môi chất r 404a; nhiệt độ không khí trong kho tk = 220c 20c, xả tuyết bằng ga nóng NGUYỄN hữu văn

LỜI NÓI ĐẦU
Kỹ thuật lạnh ra đời từ cách đây rất lâu và hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong
các ngành kỹ thuật và đời sống. Hiện nay, kỹ thuật lạnh đã thâm nhập vào hơn 70 ngành
kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó, đặc biệt là các ngành công nghệ
thực phẩm, chề biến thịt cá, rau quả, rượu bia, nước giải khát, đánh bắt và xuất khẩu thủy
sản, hải sản, sinh học, hóa chất, hóa lỏng tách khí, sợi dệt may mặc, thuốc lá, chè, in ấn,
điện tử, thông tin, máy tính, quang học, cơ khí, y tế, văn hóa, thể thao, du lịch, …
Trong những năm qua, ngành kỹ nghệ lạnh nước ta phát triển rất mạnh mẽ, đặc
biệt trong ngành chế biến và bảo quản thủy sản. Quá trình chuyển đổi công nghệ chế biến
để đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế và thay đổi môi chất lạnh đã tạo nên một cuộc cách
mạng thực sự cho ngành kỹ thuật lạnh nước ta.
Nước ta có nguồn lợi vô cùng to lớn từ biển, đặc biệt trong đó là thủy hải sản.
Hiện nay, kim ngạch xuất khẩu các mặt hàng thủy hải sản chiếm tỉ trọng lớn trong nền
kinh tế nước ta. Các mặt hàng xuất khẩu chủ yếu là mực, tôm, cá,..
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường, nhất là các thị trường khó tính như
EU, Mỹ, Nhật,… thì sản phẩm phải có chất lượng cao. Ngoài yếu tố chất lượng nguyên
liệu ban đầu tốt thì vấn đề cấp đông và bảo quản đông sản phẩm cũng có ý nghĩa hết sức
quan trọng, quyết định chất lượng sản phẩm đến tay người tiêu dùng.
Vì vậy, việc xác định phương pháp, tính toán thiết kế, lắp đặt, vận hành hệ thống
cấp đông và kho bảo quản đông cho từng đối tượng sản phẩm phải thật hợp lí, vừa đáp
ứng yêu cầu công nghệ, vừa đáp ứng tính kinh tế của hệ thống là rất quan trọng.
Nắm được yêu cầu cần thiết của hệ thống kho bảo quản lạnh đối với các sản phẩm,
đồ án “Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho kho bảo quản đông sức chứa 325 tấn môi chất
R-404a; nhiệt độ không khí trong kho tk = -220C �20C, Xả tuyết bằng ga nóng” là một bài
tập quan trọng cho sinh viên chuyên ngành kỹ thuật nhiệt lạnh, giúp sinh viên có thể hoàn
thành một công trình trên mô hình lý thuyết có tính ứng dụng cao trong thực tế.
Đồ án gồm 5 chương:
Chương 1: Tổng quan.
Chương 2: Tính toán thiết kế kho lạnh.
Chương 3: Tính nhiệt tải kho lạnh.
Chương 4: Chu trình lạnh, tính chọn máy nén và thiết bị lạnh.

Chương 5: Lắp đặt-tự động hóa và vận hành máy lạnh.
Đồ án này được xây dựng trên cơ sở tính toán, tham khảo các tài liệu chuyên
ngành và sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn. Tuy nhiên, đồ án vẫn có nhiều thiếu sót,
kính mong thầy Trần Đại Tiến, giáo viên hướng dẫn, đóng góp ý kiến bổ sung để đồ án
này được hoàn thiện hơn.
Nha Trang, ngày 25 tháng 3 năm 2014
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Hữu văn


Chương 1.

TỔNG QUAN.............................................................................10

1.1 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH..................................................................................10
1.1.1 Lịch sử phát triển kỹ thuật lành...................................................................................10
1.1.2 Ứng dụng của kỹ thuật lạnh..........................................................................................11
1.1.3 Phân loại kho lạnh........................................................................................................12
1.2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN ĐÔNG.......................................................13
Chương 2.

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH.............................................................16

2.1

CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT....................................................................................16

2.2

TOÁN TÍNH KÍCH THƯỚC KHO LẠNH................................................................16

2.2.1 Phương án xây dựng....................................................................................................16
2.2.2 Xác định tiêu chuẩn chất tải của kho lạnh...................................................................17
2.2.3 Thể tích kho lạnh..........................................................................................................17
2.2.4 Diện tích chất tải của kho lạnh.....................................................................................17
2.2.5 Diện tích cần xây dựng.................................................................................................18
2.2.6 Tải trọng nền.................................................................................................................18
2.3TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT VÀ CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH......................................19
2.3.1

Cách nhiệt..................................................................................................................19

2.3.2

Cách ẩm....................................................................................................................22

Chương 3: TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI, CHỌN MÁY NÉN LẠNH VÀ CÁC THIẾT BỊ CHO HỆ
THỐNG LẠNH..............................................................................................................................24
3.1. Tính nhiệt tải.......................................................................................................................24
3.1.1. Mục đích......................................................................................................................24
3.1.2.Tính nhiệt tải.................................................................................................................24
3.1.3 Dòng nhiệt do vận hành................................................................................................28
3.1.4. Xác định phụ tải cho thiết bị và cho máy nén..............................................................31
Chương 4.
CHU TRÌNH LẠNH, TÍNH CHỌN MÁY NÉN
VÀ THIẾT BỊ LẠNH....................................................................................................................32
4.1

CHỌN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LẠNH..........................................32

4.1.1Chọn phương pháp làm lạnh..............................................................................................32
4.2 Tính chu trình máy lạnh.......................................................................................................39
4.3 Tính chọn thiết bị.................................................................................................................44
4.4

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT........................................45

4.5

TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ............................................................................52

4.6

TRANG BỊ ĐIỆN...........................................................................................................76

Chương 5:

LẮP ĐẶT - TỰ ĐỘNG HÓA VÀ VẬN HÀNH MÁY LẠNH...............................78


5.1

TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA.......................................................................................78

5.2 Trang bị tự động hóa và vân hành hệ thống lạnh................................................................80
5.2.1 Lắp đặt hệ thống điện...................................................................................................80
5.2.2. Mô tả Dixell XR160C..................................................................................................81

Chương 1.

TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH
1.1.1 Lịch sử phát triển kỹ thuật lành
Từ trước công nguyên con người tuy chưa biết làm lạnh, nhưng đã biết đến tác
dụng của lạnh và ứng dụng chúng phục vụ trong cuộc sống. Họ đã biết dùng mạch nước
ngầm có nhiệt độ thấp chảy qua để chứa thực phẩm, giữ cho thực phẩm được lâu hơn.
Người Ai cập cổ đại đã biết dùng quạt quạt cho nước bay hơi ở các bình gốm xốp
để làm mát không khí cách đây 2500 năm. Người Ấn Độ và người Trung Quốc cách đây
2000 năm đã biết trộn muối với nước hoặc với nước đá để tạo nhiệt độ thấp hơn.
Kỹ thuật lạnh hiện đại bắt đầu phát triển khi giáo sư Black tìm ra ẩn nhiệt hoá hơi
và nhiệt ẩn nóng chảy vào năm 1761 – 1764. Con người đã biết làm lạnh bằng cách cho
bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp.
Sau đó là sự hoá lỏng được khí SO 2 vào năm 1780 do Clouet và Monge tiến hành.
Sang thế kỷ thứ XIX thì Faraday đã hoá lỏng được hàng loạt các chất khí như : H 2S; CO2;
C2H2; NH3 ; O2; N2; HCL.


Năm 1834 Jacob Perkins (Anh) đã phát minh ra máy lạnh nén hơi đầu tiên với đầy
đủ các thiết bị hiện đại gồm có máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi và van tiết lưu.
Sau đó có hàng loạt những phát minh của kỹ sư Carres (pháp) về máy lạnh hấp
thụ chu kỳ và liên tục với các cặp môi chất khác nhau.
Máy lạnh hấp thụ khuyếch tán được Gerppt (Đức) đăng ký bằng phát minh năm
1899 và được Platen cùng Munter (Thuỵ Điển) hoàn thiện năm 1922. Máy lạnh Ejector
hơi nước đầu tiên do Leiblane chế tạo năm 1910.
Một sự kiện quan trọng của lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh là việc sản xuất và ứng
dụng Freon ở Mỹ vào năm 1930. Freon là những chất lạnh có nhiều tính chất quý báu
như không cháy, không nổ, không độc hại, phù hợp với chu trình làm việc của máy lạnh
nén hơi. Nó đã góp phần tích cực vào việc thúc đẩy kỹ thuật lạnh phát triển. Nhất là kỹ
thuật điều hoà không khí.

Ngày nay kỹ thuật lạnh hiện đại đã phát triển rất mạnh, cùng với sự phát triển của
khoa học, kỹ thuật lạnh đã có những bước tiến vượt bậc.
1.1.2 Ứng dụng của kỹ thuật lạnh
Kỹ thuật lạnh ngày càng đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân cũng
như trong khoa học kỹ thuật, kinh tế quan trọng: công nghệ thực phẩm, chế biến thuỷ sản,
rau quả, rượu bia, và nước giải khát, sinh học, hoá lỏng hoá chất và tách khí, điện tử, cơ
khí chính xác, y tế, điều hoà không khí...
Một trong những ứng dụng quan trọng đó là trong ngành Công Nghệ Thực Phẩm,
theo thống kê thì khoảng 80 % công nghệ lạnh được sử dụng trong công nghệ thực phẩm.
Vi sinh vật và các enzyme nội tạng là nguyên nhân chính gây nên sự hư hỏng của thực
phẩm. Nhưng dưới tác dụng của nhiệt độ thấp thì chúng bị ngừng hoạt động hoặc bị ức
chế hoạt động, do đó sản phẩm ít bị biến đổi về chất lượng cũng như hương vị, sắc màu,
chất dinh dưỡng... Nhờ thế thời gian giữ sản phẩm lâu hơn tạo điều kiện tốt cho quá trình
chế biến, tiêu thụ sản phẩm.


1.1.3 Kho lạnh và phân loại kho lạnh.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành chế biến thuỷ sản. Kho lạnh đóng vai
trò quan trọng trong khâu bảo quản sản phẩm. Kho lạnh tạo ra môi trường giúp cho sản
phẩm bảo quản giữ được giá trị dinh dưỡng cũng như các giá trị khác như giá trị cảm
quan, hình dạng sản phẩm...
a. Theo công dụng
-

Kho lạnh sơ bộ: dùng làm lạnh sơ bộ hay bảo quản tạm thời thực phẩm tại các
nhà máy chế biến trước khi chuyển đến một khâu chế biến khác.

- Kho chế biến: được sử dụng trong các nhà máy chế biến và bảo quản thực phẩm
(nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thủy sản, xuất khẩu thịt,…),
thường có dung tích lớn, phụ tải nhiệt lớn và luôn thay đổi do xuất nhập hàng

thường xuyên.
- Kho lạnh phân phối: thường dùng điều hòa thực phẩm cho các khu vực đông dân
cư, thành phố, các trung tâm công nghiệp và dự trũ lâu dài. Kho thường có dung
tích lớn và trữ nhiều mặt hàng khác nhau.
- Kho lạnh trung chuyển: thường đặt ở các hải cảng, những điểm nút đường sắt,
bộ... dùng để bảo quản ngắn hạn những sản phẩm tại những nơi trung chuyển. Kho
lạnh trung chuyển có thể kết hợp làm một với kho lạnh phân phối và kho lạnh
thương nghiệp.
- Kho lạnh thương nghiệp: bảo quản các mặt hàng thực phẩm của hệ thống thương
nghiệp, bảo quản tạm thời các mặt hàng đang được bán trên thị trường.
- Kho lạnh vận tải: thực chất là ô tô lạnh, tầu hoả, tầu thuỷ hoặc máy bay lạnh. Kho
có dung tích lớn, hàng bảo quản mang tính tạm thời, vận chuyển từ nơi này sang
nơi khác.
- Kho lạnh sinh hoạt: là các loại tủ lạnh, tủ đông các cỡ khác nhau sử dụng trong
gia đình, khách sạn, nhà hàng để bảo quản một lượng hàng nhỏ thực phẩm. Dung
tích từ 50 lít đến 1 vài mét khối.
b. Theo nhiệt độ:


- Kho bảo quản lạnh: nhiệt độ thường từ -20C÷50C. Chủ yếu bảo quản các mặt
hàng nông sản.
- Kho bảo quản đông: bảo quản các mặt hàng đã cấp đông. Nhiệt độ tối thiểu
-180C.
- Kho đa năng: nhiệt độ bảo quản -120C.
- Kho gia lạnh: nhiệt độ 00C.
- Kho bảo quản nước đá: Nhiệt độ tối thiểu 40C.
c. Theo dung tích chứa: tính theo m3, lít, tấn.
d. Theo đặc điểm cách nhiệt:
-

Kho xây: là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người ta tiến hành
bọc cách nhiệt. Nhược điểm là lắp đặt khó, giá thành cao, khó tháo dỡ, không
thẩm mỹ.ở Việt Nam hiện nay tí dung kho xây để bảo quản thực phẩm.

-

Kho panel: được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyruethan và ghép với nhau
bằng mộng âm dương hay khóa camlocking. Ưu điểm là đẹp, gọn, rẻ, thuận lợi khi
lắp đặt, tháo dỡ, và bảo quản sản phẩm.
Hầu hết các xí nghiệp công nghệ thực phẩm đều dùng kho panel để bảo quản hàng
hóa. Hiện nay nhiều doanh nghiệp trong nước đã sản xuất được các tấm panel đạt
tiêu chuẩn chất lượng cao.

1.2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN ĐÔNG

Những biến đổi của thực phẩm trong quá trình bảo quản đông.
1.2.1 Những biến đổi về vật lý.
a. Sự kết tinh lại của nước.
Đối với các sản phẩm động lạnh trong quá trình bảo quản nếu chúng ta không duy
trì được nhiệt độ bảo quản ổn định sẽ dẫn đến sự kết tinh lại của nước đá. Đó là hiện
tượng gây nên những ảnh hưởng xấu cho sản phẩm bảo quản. Kết tinh lại nước đá xảy ra
khi có sự dao động của nhiệt độ trong quá trình bảo quản. Do nồng độ chất tan trong các
tinh thể nước đá khác nhau nên nhiệt độ kết tinh và nhiệt độ nóng chảy của chúng cũng
khác nhau.


Khi nhiệt độ tăng thì các tinh thể nước đá có kích thước nhỏ, có nhiệt độ nóng
chảy thấp sẽ bị tan ra trước tinh thể có kích thước lớn nhiệt độ nóng chảy cao. Khi nhiệt
độ hạ xuống trở lại thì quá trình kết tinh lại xảy ra, nhưng chúng lại kết tinh thể nước đá
lớn do đó làm cho kích thước tinh thể nước đá lớn ngày càng to lên. Sự tăng về kích

thước của các tinh thể nước đá sẽ ảnh hưởng xấu đến thực phẩm, cụ thể là các cấu trúc tế
bào bị phá vỡ, khi sử dụng sản phẩm sẽ mềm hơn hao phí chất dinh dưỡng tăng do sự mất
nước tự do tăng làm cho mùi vị sản phẩm giảm.
Để tránh hiện tượng kết tinh lại của nước đá thì trong quá trình bảo quản nhiệt độ
phải ổn định, mức dao động của nhiệt độ cho phép là  10C.
b. Sự thăng hoa của nước đá.
Trong quá trình bảo quản sản phẩm đông do hiện tượng hơi nước trong không khí
ngưng tụ thành tuyết trên giàn lạnh làm cho lượng ẩm trong không khí giảm. Điều đó dẫn
đến sự chênh lệch áp suất bay hơi của nước đá ở bề mặt sản phẩm với môi trường xung
quanh. Kết quả là nước đá bị thăng hoa hơi nước đi vào môi trường không khí. Nước đá
trên bề mặt bị thăng hoa, sau đó các lớp bên trong của thực phẩm thăng hoa.
Sự thăng hoa nước đá của thực phẩm làm cho thực phẩm có cấu trúc xốp, rỗng.
Oxy không khí dễ xâm nhập và oxy hoá sản phẩm. Sự oxy hoá xảy ra làm cho sản phẩm
hao hụt về trọng lượng, chất tan, mùi vị bị xấu đi đặc biệt là quá trình oxy hoá lipit.
Để tránh hiện tượng thăng hoa nước đá của sản phẩm thì sản phẩm đông khi đem
đi bảo quản phải được bao gói kín và đuổi hết không khí ra ngoài, nếu có không khí bên
trong sẽ xảy ra hiện tượng hoá tuyết trên bề mặt bao gói và quá trình thăng hoa vẫn xảy
ra.
1.2.2 Những biến đổi về hoá học.
Trong bảo quản đông, các biến đổi về sinh hoá, hoá học diễn ra chậm. Các thành
phần dễ bị biến đổi là: protein hoà tan, lipid, vitamin, chất màu…
a) Sự biến đổi của Protein.
Trong các loại protein thì protein hoà tan trong nước dễ bị phân giải nhất, sự phân
giải chủ yếu dưới tác dụng của enzyme có sẵn trong sản phẩm.


Sự khuếch tán nước do kết tinh lại và thăng hoa nước đá gây nên sự biến tính của
protein hoà tan.
Biến đổi của protein làm giảm chất lượng sản phẩm khi sử dụng.
b) Sự biến đổi của chất béo.

Dưới tác dụng của enzyme nội tạng làm cho chất béo bị phân giải cộng với quá
trình thăng hoa nước đá làm cho oxy xâm nhập vào. Đó là điều kiện thuận lợi cho quá
trình oxy hoá chất béo xảy ra. Quá trình oxy hoá chất béo sinh ra các chất có mùi vị xấu
làm giảm giá trị sử dụng của sản phẩm. Nhiều trường hợp đây là nguyên nhân chính làm
hết thời hạn bảo quản của sản phẩm.
Các chất màu bị oxy hoá cũng làm thay đổi màu sắc của sản phẩm.
1.2.3 Sự biến đổi về vi sinh vật.
Đối với sản phẩm bảo quản đông có nhiệt độ thấp hơn -18 0C và được bảo quản ổn
định thì số lượng vi sinh vật giảm theo thời gian bảo quản. Ngược lại nếu sản phẩm làm
đông không đều, vệ sinh không đúng tiêu chuẩn, nhiệt độ bảo quản không ổn định sẽ làm
cho các sản phẩm đã bị lây nhiễm vi sinh vật hoạt động gây thối rữa sản phẩm và làm
giảm chất lượng sản phẩm.
1.2.4 Kết luận.
Kỹ thuật lạnh đóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế xã hội. Đặc biệt là đối
với nước ta nền kinh tế chủ yếu là sản xuất nông nghiệp, ngư nghiệp, sản phẩm nông
nghiệp của chúng ta dồi dào. Bên cạnh đó trong tiến trình phát triển nền kinh tế xã hội
chúng ta đang tiến dần lên công nghiệp hoá hiện đại hoá, sản phẩm xuất đi ngày càng
chế biến tinh chế hơn, các ngành chế biến nông sản, chế biến thuỷ sản ngày càng chiếm
vị thế trong nền kinh tế xã hội. Để phát triển được các ngành này thì công nghệ lạnh đóng
vai trò to lớn đặc biệt là với ngành chế biến thuỷ sản xuất khẩu. Do đó việc nghiên cứu và
ứng dụng kỹ thuật lạnh vào nước ta là rất cần thiết và đúng hướng để cùng với xã hội đưa
nền kinh tế đi lên.


Chương 2.

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH

2.1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT
Các thông số này đã được thống kê trong nhiều năm, khi tính toán để đảm bảo độ an

toàn cao thì ta thường lấy các giá trị cao nhất (chế độ khắc nghiệt nhất) từ đó sẽ đảm bảo
kho vận hành là an toàn trong mọi điều kiện có thể xảy ra mà ta đã ước tính.
Các thông số môi trường bên ngoài kho lạnh được trình bày theo bảng 2.1Em chọn phương án
thiết kế kho bảo quản tại Nha Trang, có các thông số khí hậu như sau:
Bảng 2.1: Thông số về khí hậu ở Nha Trang [TL1-8]

Nhiệt độ(0C)
TB cả năm
Mùa hè
26,5

36,6

Mùa đông
17,7

Độ ẩm tương đối(%)
Mùa hè
Mùa đông
79

78

Chọn nhiệt độ môi trường là t = 36,60C là nhiệt độ môi trường để tính toán.
2.2

TOÁN TÍNH KÍCH THƯỚC KHO LẠNH
2.2.1 Phương án xây dựng
Kho có dung tích 320 tấn dựa vào những phân tích về ưu nhược điểm của kho xây

và kho lắp ghép như phân tích ở phần 1.2.3
Vì vậy, em chọn phương án xây dựng kho lạnh là kho lắp ghép, tường và trần được ghép
bằng các tấm panel, nền bằng bêtông có cách nhiệt.


2.2.2 Xác định tiêu chuẩn chất tải của kho lạnh.
Tiêu chuẩn chất tải của kho là khối lượng hàng hóa chứa trong một đơn vị thể tích,
tấn/m3.
Sản phẩm bảo quản trong kho là các loại cá đông lạnh nên tiêu chuẩn chất tải là
gv= 0,45 tấn/m3. Bảng 2.4 [TL1-32]
2.2.3 Thể tích kho lạnh.
Thể tích kho lạnh được xác định theo công thức.
(m3)
Trong đó:
E: dung tích kho lạnh (tấn).
gv: định mức chất tải (tấn /m3).
V: thể tích kho lạnh (m3).
Với E = 325tấn.
Ta có:
(m3)
2.2.4 Diện tích chất tải của kho lạnh.
Diện tích chất tải của kho lạnh :
(m2)
Trong đó:
F: diện tích chất tải (m2)
h: chiều cao chất tải (m)
Chiều cao chất tải phụ thuộc vào chiều cao kho lạnh và khoảng hở giữa trần và
hàng để lắp dặt dàn lạnh và lưu thông không khí. Chiều cao kho lạnh bằng chiều cao phủ
bì kho lạnh trừ đi hai lần bề dầy tấm panel.
Chọn tấm panel tiêu chuẩn có chiều cao phủ bì là 4,5m (m)

Chọn h = 2.8 (m)
Vậy ta có diện tích chất tải là:


(m2)
2.2.5 Diện tích cần xây dựng.
Diện tích kho lạnh thực tế cần tính đến đường đi, khoảng hở giữa các lô hàng,
diện tích lắp đặt dàn lạnh. Vì vậy diện tích cần xây dựng phải lớn hơn diện tích tính toán
ở trên và được xác định theo công thức.
(m2)
Trong đó:
: diện tích cần xây dựng (m2)
: hệ số sử dụng diện tích, tính đến diện tích đường đi lại, khoảng hở giữa các lô
hàng.
Chọn hệ số sử dụng: [TL1-34]
Vậy diện tích cần xây dựng là:
,08(m2)
Kích thước kho 10×36×4.5 m
2.2.6 Tải trọng nền.
Tải trọng nền được xác định theo công thức.
Trong đó:
gf : tải trọng nền (tấn/m2)
gv : tiêu chuẩn chất tải (tấn/m3)
h : chiều cao chất tải, h = 2,8 (m)
Vậy:

gf = 0,45 x 2.8 = 1,26 (tấn/m2)

Với tải trọng nền như vậy thì nền bêtông đủ khả năng chịu được lực nén.

2.3TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT VÀ CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH
2.3.1 Cách nhiệt
2.3.1.1 Nhiệm vụ cách nhiệt
Hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ ngoài môi trường có nhiệt độ cao vào buồng lạnh
có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che. Chất lượng của vách cách nhiệt phụ thuộc chủ yếu
vào tính chất của vật liệu cách nhiệt. Để đảm bảo tốt hiệu quả cách nhiệt thì cấu trúc cách
nhiệt phải có tính chất cách nhiệt và một số tính chất khác. Trong tính toán chiều dầy
cách nhiệt phải chính xác và kinh tế.
Tính toán chiều dày cách nhiệt.
Chiều dầy lớp cách nhiệt được tính từ biểu thức hệ số truyền nhiệt k cho vách
phẳng nhiều lớp.
[ TL1 85]
=>

(m)

Trong đó :
1 : hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng) tới vách cách
nhiệt (W/m2K)
2 : là hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh và buồng lạnh (W/m2K)
i : là chiều dày của lớp vật liệu thứ i (m)
i : là hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i (W/mK)
cn : là chiều dày của lớp vật liệu cách nhiệt (m)
cn : là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt (W/mK)
K : là hệ số truyền nhiệt của vách (W/m2K)


Bảng 2.2. Thông số các lớp vật liệu của panel.
Chiều dày

Hệ số dẫn nhiệt

m

W/mK

Polyurethan

cn

0,023

Tôn lá

0,0015

45,36

Sơn bảo vệ

0,0005

0,291

Vật liệu

Cấu tạo của panel sẽ được lắp cho kho lạnh có cấu tạo như hình 2.1.

Hình 2.1Cấu tạo của panel lắp kho lạnh.

Kho bảo quản đông được thiết kế với chế độ trong kho là – 22 0C. Không khí được
đối lưu cưỡng bức vừa phải.
Do dưới nền kho được để thoáng bằng các con lươn nên hệ số toả nhiệt 1 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 = 0,21 W/m2K.

( Bảng 3-3,[1,84] )

1 = 23,3 W/m2K.

( Bảng 3-7,[1,65] )

- Hệ số toả nhiệt


- Hệ số toả nhiệt

2 = 9 W/m2K.

( Bảng 3-7,[1,65] )

Ta có bề dày cách nhiệt của vách, nền, và trần là:
mm.
Bề dày của panel là : mm
Để đảm bảo cách nhiệt tốt chọn chiều dày tấm Panel là panel = 125 mm.
Ta có hệ số truyền nhiệt thực.
W/m2K.

Bảng 3-1: Cấu trúc nền bằng bêtông
Các lớp

Chiều dày (m)

Hệ số dẫn nhiệt
λ(w/mK)

Nền nhẵn (vữa trát

0,01

0,93

ximăng)
Bêtông
Polyurethane cứng

0,1
cn2

1,4
0,041

Bitum
Bêtông cốt thép

0,001
0,15

0,18
1,5

chịu lực

1
2
3
4
5
6

123456-

Nền nhẵn
Hình 2.2 Cấu
Bêtông
Polyurethane
tạo nền kho lạnh
Bitum
Tương
tự như tính
Bêtông cốt thép
chịu lực
Kênhtoán
thôngđối
gióvới panel, ta có:

(m)

Chọn lớp cách nhiệt có chiều dày 190 mm, gồm 2 lớp: 100 mm và 90mm
Ta có hệ số truyền nhiệt thực của nền:
(W/m2K)
2.3.2 Cách ẩm
2.3.2.1 Nhiệm vụ cách ẩm
- Ngăn cản dòng ẩm từ ngoài môi trường vào panel và vào trong kho.
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 cấu trúc bao
che. Nếu không tiến hành cách ẩm cho cấu trúc bao che thì dòng ẩm từ môi trường bên
ngoài sẽ xâm nhập vào cấu trúc cách nhiệt theo sự chênh lệch nhiệt độ nó làm cho hàm
ẩm trong cấu trúc cách nhiệt tăng lên dẫn đến hệ số dẫn nhiệt của cấu trúc cách nhiệt
tăng và hệ số truyền nhiệt của cấu trúc bao che tăng lên, thậm trí không còn khả năng
cách nhiệt đó là điều chúng ta không mong muốn.
Đối với kho lạnh lắp ghép cấu trúc cách ẩm là lớp tôn bọc lớp cách nhiệt, tôn là
vật liệu có hệ số dẫn ẩm nhỏ gần như bằng không do đó việc cách ẩm đối với kho lạnh
lắp ghép là rất an toàn.

2.3.2.2 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 < 0,95ks.

[TL1,86]

ks: Là hệ số truyền nhiệt đọng sương nó được xác định theo biểu thức sau.
Trong đó :
t1 : là nhiệt độ không khí ngoài môi trường . t1 = 36,6 0C
t2 : là nhiệt độ không khí trong kho lạnh

t2 = - 22 0C;


ts : là nhiệt độ điểm sương của không khí ngoài môi trường (0C)
Từ đồ thị (T_d) và t1 = 36,6 0C ;  = 0,79% => ts = 32,5 0C.
Vậy ta có:
(W/m2K)
kt= 0,1845 < ks = 1,5486
và

kn = 0,201 < ks = 1,5486

vậy : kho đảm bảo không bị đọng sương.

Chương 3: TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI, CHỌN MÁY NÉN LẠNH VÀ CÁC THIẾT BỊ CHO HỆ
THỐNG LẠNH
3.1. Tính nhiệt tải
3.1.1. Mục đích.
Tính nhiệt tải kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt khác nhau đi từ ngoài môi
trường vào trong kho lạnh và các nguồn nhiệt khác nhau trong kho lạnh sinh ra. Đây
chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó ra môi trường,
để đảm sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bên ngoài.
Mục đích tính nhiệt kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy nén.
3.1.2.Tính nhiệt tải
Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q, được xác định bằng biểu thức


36,0

10

4,5

Hình 3.1
5

Q=

Q

i

Q1  Q2  Q3  Q4  Q5

1

,W

Trong đó:
Q1 - dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh, W;
Q2 - dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh, W;
Q3 - dòng nhiệt từ bên ngoài do thông gió buồng lạnh, W;
Q4 - dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh, W;
Q5 - dòng nhiệt từ sản phẩm toả ra khi sản phẩm hô hấp, W.
( Đối với kho bảo quản thuỷ sản lạnh đông thì Q3 = Q5 = 0)
- Đặc điểm của các dòng nhiệt này là thay đổi liên tục theo thời gian.
Q1 phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ bên ngoài thay đổi theo giờ, ngày, mùa.
Q2 phụ thuộc vào thời vụ.
Q4 phụ thuộc vào quy trình công nghệ chế biến và bảo quản.

3.1.2.1. Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che Q1
Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che, là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua vách,
trần và nền kho. Do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong, cộng
với các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua vách kho.
Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che xác định theo công thức :
Q1 = Q11+ Q12, W

[ 1, 105 ]

Trong đó:
Q11 - dòng nhiệt qua tường bao, trần, nền do chênh lệch nhiệt độ, W;
Q12 - dòng nhiệt qua tường bao, trần, do ảnh hưởng của bức xạ Mặt trời, W.
Các kích thước tính toán được:
Chiều dài kho lạnh:

L = 36 m

Chiều rộng kho lạnh: R = 10 - 2 x 0,125 = 9,75 m
Chiều cao kho lạnh: H = 4,5 + 0,125 = 4,625 m.
kho lạnh được xây dựng độc lập, hành lang lấy hàng nằm ở hướng Đông, phòng máy nằm
ở hướng Tây.
a. Tính dòng nhiệt truyền qua tường, trần và nền kho lạnh do chênh lệch nhiệt
độ Q11
T
TR
N
Ta có: Q11 = Q11 Q 11 Q11 , W

Kho lạnh được bao bọc bởi trần bằng tôn màu trắng, phía dưới có cac tấm panel cách

nhiệt, bốn phía tiếp xúc với môi trường bên ngoài.
Ta có: Q11T,Tr,N = Kt x F(t1 – t2), W
Trong đó:
Kt - là hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo
chiều dày cách nhiệt thực, K = 0,1845 W/m2k;
F - là diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m2;
t1 - là nhiệt độ bên ngoài môi trường, t1 =36,6 0C
t2 - là nhiệt độ trong kho lạnh, t2 = - 22 0C.

[1,106]


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 5 0C .
b. Tính dòng nhiệt qua trần và tường kho lạnh do ảnh hưởng của bức xạ mặt
trời Q12
Ta có Q12 = Q12Tr +Q12T ,W
+ Q12Tr : tổn thất nhiệt qua trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời
Q12Tr = Kt x FTr x tdưTr ,W

[1,108]

Trong đó:
Kt - là hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo
chiều dày cách nhiệt thực, K = 0,1845 W/m2k;
FTr -là diện tích trần, m2
tdưTr- hiệu nhiệt độ dư có tính đến ảnh hưởng của bức xạ mặt trời, 0C
Mái che bằng tôn trắng lấy tdưTr =16 0C.
Vậy Q12Tr = 0,1845 x 36 x 9,75 x 16 = 1036,152 W

+ Q12T: tổn thất nhiệt qua tường do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời.
Q12T = Kt x FT x tdưT ,W
Trong đó tdưT là hiệu nhiệt độ dư phụ thuộc hướng,vĩ độ,tính chất bề mặt tường.Ở đây ta
tính cho tường ở hướng tây là tường có hiệu nhiệt độ dư lớn nhất và cũng có diện tích lớn
nhất. tdưT = 8 0C
Vậy Q12T = 0,1845 x 36 x 4,625 x 8 = 245,754 W.
Do đó

Q12 = Q12Tr +Q12T = 1036,152 + 245,754 = 1281,906W

Bảng 3.1. Bảng tính toán nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che


Hướng

K ,W/m2K

F ,m2

,0C

Q1 , W

Tường phía Đông

0,1845

166,5

56,6

1738,7

Tường phía Tây

0,1845

166,5

56,6

1738,7

Tường phía Nam

0,1845

43,875

56,6

458,17

Tường phía bắc

0,1845

43,875

56,6

458,17

Trần kho

0,1845

351

61,6

3989,18

Nền kho

0,1845

351

56,6

3665,38

Nhiệt do bức xạ mặt trời Q12

1281,956
12048.3

3.1.2.2. Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra Q2
Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra gồm có.

- Dòng nhiệt do chính sản phẩm toả ra. Q21, W;
- Dòng nhiệt do bao bì mang vào. Q22, W;
Ta có

Q2 = Q21 + Q22, W;

a. Tính dòng nhiệt do sản phẩm toả ra
Ta có :
1000
Q21 = M x ( i1 – i2 ) x 24 x3600 , W

[ 1, 109 ]

Trong đó:
i1, i2: là Entapi của sản phẩm ở nhiệt độ vào kho và nhiệt độ bảo
quản trong kho, J/kg;
M - là khối lượng hàng hoá nhập vào kho bảo quản trong 1 ngày đêm.
Đối với kho bảo quản M = ( 10 – 15%) x E
Chọn M= 15%E nên M =48,74 tấn/ngày đêm.
Chú ý: hàng hoá bảo quản trong kho bảo quản đã được cấp đông đến nhiệt độ bảo quản
tuy nhiên trong quá trình xử lý như: đóng gói, vận chuyển… nhiệt độ sản phẩm tăng lên ít


nhiều nên đối với sản phẩm bảo quản đông lấy nhiệt độ vào kho là -18 0C. Theo ( Bảng 42,[1,81] ) đối với cá, ta có:
i1 = 5000 J/kg
i2 = 0 (vì t2 = -200C nhiệt độ bảo quản trong kho).
Do đó:
1000
Q21 = 48,75 x (5000 – 0 ) x 24 x3600 = 2821,1 W.

b. Tính dòng nhiệt do bao bì toả ra.
Dòng nhiệt do bao bì toả ra tính theo công thức:
1000
Q22 = Mb x Cb x ( t1 – t2 ) x 24 x3600 , W

[ 1, 113]

Trong đó :
Mb - là khối lượng bao bì đưa vào kho cùng sản phẩm, tấn/ngày đêm.
Mb = 10% M = 4,874 tấn/ngày đêm;
Cb - là nhiệt dung riêng của bao bì. Cb = 1460 J/kgK.
Nhiệt độ t1 lấy bằng ,chọn t1 = 8 0C.
Vậy suy ra
1000
Q22 = 4,874 x 1460 x (8-(-22)) x 24 x3600 = 2470,84 W

Vậy dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra là:
W
3.1.3 Dòng nhiệt do vận hành
Các dòng nhiệt do vận hành gồm :
Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng Q41.
Dòng nhiệt do người làm việc trong kho Q42.
Dòng nhiệt do động cơ điện Q43.
Dòng nhiệt do mở cửa Q44.
Dòng nhiệt do xả tuyết Q45.


a. Tính dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra
Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra xác định theo công thức:
Q41 = A x F, W

[ 1, 115 ]

Trong đó:
F - là diện tích buồng, F = 351 m2;
A - là nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng trên 1m2 diện tích, W/m2.
Chọn A = 1,2 W/m2
Vậy Q41 = 1,2 x 351 = 421,2 W
b. Dòng nhiệt do người toả ra
Tính theo biểu thức:
Q42 = 350 x n, W

[ 1, 115]

Trong đó :
Nhiệt lượng do một người toả ra khi làm việc nặng nhọc là 350, W/người
n: là số người làm việc trong kho lạnh. Chọn n = 4 người.
Vậy Q42 = 350 x 4 = 1400 W.
c. Dòng điện do các động cơ điện toả ra
Động cơ làm việc trong kho lạnh chỉ có động cơ quạt dàn lạnh.
Dòng nhiệt này được xác định theo công thức
Q43 = 1000 x N, W

[ 1, 116 ]

N: Là công suất động cơ điện quạt dàn lạnh, W.
Tổng công suất của động cơ điện quạt dàn lạnh lắp đặt trong kho lạnh phải lấy theo
thực tế thiết kế. Tuy nhiên đến đây ta chưa chọn được dàn lạnh nên chưa biết cụ thể tổng
công suất động cơ điện của quạt dàn lạnh, vì vậy có thể lấy theo định hướng như sau:kho
lanh có chiều dài khá dài nên cần nhiều dàn lạnh.Do đó ta lấy lấy N = 10 KW.

Vậy dòng nhiệt do động cơ điện toả ra là:
W
d. Dòng nhiệt do mở cửa
Dòng nhiệt này được xác định theo công thức


Q44 = B x F, W
Trong đó
B - là dòng nhiệt khi mở cửa.
Chọn B = 6 W/m2

( Bảng 4-4, [TL 1, 117] )

(theo phương pháp nội suy với H=4,5 m )
Vậy Q44 = 6 x 351 = 2106 W
e. Dòng nhiệt do xả tuyết xả băng bằng ga nóng.
Trong kho có 2 dàn lạnh,việc xả tuyết được thực hiện lần lượt trên mỗi dàn lạnh.
Dòng nhiệt này được xác định theo công thức
Q45 = , W

(2-27)

[TL 3, 75 ]

Trong đó :
n - số lần xả tuyết,chọn n = 4
kk - là khối lượng riêng của không khí, kk = 1,2 Kg/m3;
V

- là dung tích kho lạnh, m3;

Cpkk - là nhiệt dung riêng của không khí, Cpkk=1011 J/KgK;
t - là độ chênh lệch nhiệt độ trước và sau khi xả tuyết của kho lạnh.
Lấy theo thưc tế
t = 4÷7 0C.
Chọn t = 7 0C
Suy ra
Q45 = = W
Vậy dòng nhiệt tổn thất do vận hành là:
Q4 = Q41+ Q42 + Q43 + Q44 + Q45
=421,2+1400+10000+2106+638,25 = 14565,35 W


+ Q3 = 0 là do kho bảo quản sản phẩm thuỷ sản lạnh không cần thông gió buồng lạnh.
Nên sẽ không có dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh.
+ Q5 = 0 do sản phẩm bảo quản không còn hô hấp.
Bảng 3.2: Bảng tổng hợp kết quả tính toán tải nhiệt
Q1(W)
12048,3

Q2 (W)
5291,9

Q3 (W)
0

Q4 (W)
14565,35

Q5 (W)

0

QTB (W) QMN(W)
31905,55 26456,98

3.1.4. Xác định phụ tải cho thiết bị và cho máy nén

3.1.4.1. Xác định tải nhiệt cho thiết bị
Tải nhiệt cho thiết bị là tải nhiệt dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần
thiết của thiết bị bay hơi. Để đảm bảo được nhiệt độ trong kho trong những điều kiện bất
lợi nhất, người ta phải tính toán tải nhiệt cho thiết bị là tổng các nhiệt tải thành phần có
giá trị cao nhất. Công suất yêu cầu của thiết bị bao giờ cũng phải lớn hơn công suất 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 = 31905,55 ≈ 31,9 KW
Tải nhiệt thiết bị bay hơi cũng là cơ sở để xác định tải nhiệt các thiết bị khác.
3.1.4.2. Xác định tải nhiệt cho máy nén
Tải nhiệt của máy nén cũng được tính toán từ tất cả các tải nhiệt thành phần
nhưng tùy theo từng loại kho lạnh mà ta có thể lấy một phần của tải nhiệt đó.
Do các tổn thất nhiệt trong kho lạnh không đồng thời xảy ra nên công suất
nhiệt yêu cầu thực tế sẽ nhỏ hơn tổng các tổn thất nhiệt, để tránh lựa chon máy nén có
công suất lạnh quá lớn, tải nhiệt của máy nén cũng được tính toán từ tất cả các tải nhiệt
thành phần, nhưng đối với kho bảo quản sản phẩm thuỷ sản đông lạnh thì lấy 85%Q 1,
100% Q2, 75%Q4.
Từ đó ta có phụ tải nhiệt máy nén.
QMN = 85% Q1+100% Q2+75% Q4


= 0,85 x 12048,3 + 5291,9 + 0,75 x 14565,45
=

26456,98 W 26,46 KW

Năng suất lạnh của máy nén được xác định theo biểu thức:
K QMN
b
Qo =
,W

Trong đó:
k - là hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ
thống lạnh.
Chọn k = 1,07

[ 1,121 ]

b - là hệ số thời gian làm việc.
Chọn b = 0,9

[ 1,121 ]

Vậy Qo = 31,45 kW

Chương 4.

CHU TRÌNH LẠNH, TÍNH CHỌN MÁY NÉN
VÀ THI ẾT B Ị L ẠNH
4.1 CHỌN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LẠNH.

4.1.1 Chọn phương pháp làm lạnh.

Có nhiều phương pháp làm lạnh kho, tuỳ theo yêu cầu công nghệ, đặc điểm của
kho lạnh hay các điều kiện khác mà có phương pháp làm lạnh khác nhau