Bài tập lớn môn kỹ thuật lạnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VĂN LANG

KHOA KỸ THUẬT
BÀI KIỂM TRA CUỐI KÌ
MƠN: KỸ THUẬT LẠNH
LỚP: K25NL
Giảng viên: Nguyễn Duy Tuệ
--------------------o0o-------------------NGƯỜI THỰC HIỆN:


Bài tập lớn-Kỹ thuật Lạnh-K24NL

Mục lục :
 Dung tích kho lạnh:.........................................3
 Mơi chất lạnh:...................................................3
 Tính tốn bề dày lớp cách nhiệt , cách ẩm
của tường và mái : ..............................................4
 Tính tải lạnh của kho lạnh

Q0

:........................8

 Chọn thơng số :..............................................13
 Tính tốn chu trình và chọn thiết bị :.........15

2


Bài tập lớn-Kỹ thuật Lạnh-K24NL

 ĐỀ TÀI:
Một kho lạnh bảo quản 64,8 tấn cà rốt tươi với thông số buồng
lạnh là

tt

=0℃, t =90% ( lấy theo chuẩn của”Hệ thống máy và

thiết bị lạnh “ trang 73) tại Thành phố Hồ Chí Minh với

tN

=40℃,

 =55% ( lấy thơng số theo chuẩn của “ Kỹ thuật lạnh ứng dụng”

trang 191)
BÀI LÀM

 Dung tích kho lạnh:
V 

E
(m 3 )
gv

Trong đó:
-E:lượng hàng hóa nhiều nhất ở cùng thời điểm(tấn)
- g v :định mức chất thải của các loại kho lạnh(dò bảng trang 81
sách “Hệ thống máy và thiết bị lạnh”)

Vkholanh 

64,8
 216( m 3 )
0,3

3


Bài tập lớn-Kỹ thuật Lạnh-K24NL

 Môi chất lạnh:
NH 3 :đem

lại năng suất lạnh cao nhưng:

 Nguy hiểm khi rò rỉ.
 Nhiệt độ sau tầm nén khá cao.

Tính

tốn bề dày lớp cách nhiệt
, cách ẩm của tường và mái :
(Theo sách “Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh-Nguyễn
Đức Lợi”)

 Các lớp của vách và mái bao gồm :
-Ba lớp vữa xi măng: mỗi lớp có các thơng số như sau :
1 =0,02(m), 1 =0,88(W/mK), 1 =90(g/mhMPa)

 :hệ số thấm hơi

-Một lớp gạch đỏ:  2 =0,5(m), 2 =0,82(W/mK),  2 =105(g/mhMPa)
-Một lớp xốp polystirol: 3 =0,047(W/mK), 3 =7,5(g/mhMPa)
-Một lớp cách ẩm : borulin:  4 =0,005(m), 4 =0,3(W/mK),  4
=0,86(g/mhMPa)

1  1 n 
1 
 cn  cn .    1  
 k  1 i 1 1  2 

 cn :độ

dày yêu cầu của lớp cách nhiệt(m)

cn :hệ

số dẫn nhiệt của vật liệu(W/mK)

k:hệ số truyền nhiệt ( W / m 2 K )
4


Bài tập lớn-Kỹ thuật Lạnh-K24NL
 n , t

:hệ số tỏa nhiệt của mơi trường bên ngồi và trong ( W / m 2 K )

Chọn:(Theo tài liệu của Nguyễn Đức Lợi)
 n =23,3( W / m 2 K
t

)

=9( W / m 2 K )

k=0,3( W / m 2 K )
=>  cn =0,11678(m)
Chọn  cn theo thực tế có thể chọn >=  cn vừa tính
=>  cn =0,12(m)
Tính k thực tế theo  cn =0,12(m)
k

1
0,12
0,85 
0,047

 0,29( W/m 2 K )

 Kiểm tra đọng sương ngoài tường ,mái
ks   n .

t n , tt

tn  ts
t n  tt

:nhiệt độ trong và ngoài buồng (K)

t s :nhiệt

Với

tn

độ đọng sương

=40℃ với  =55%

=> t đs =31℃
k s  23,3.

40  31
 5,24(W / mK )
40  0

Điều kiện không bị đọng sương:

t w1  t s

→k(0,29)< k s (5,24)

=> Vậy vách ngồi khơng bị đọng sương .

5

Bài tập lớn-Kỹ thuật Lạnh-K24NL

 Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt của
tường và mái :
p x  p x max

q  kt  0,29.(40  0)  11,6(W / m 2 )

q   n (t n  t1 )

=> t1 =39,5℃
t 2 = t1 -

q 1
1 =39,236℃

t3 =32,16℃

t4

=31,9℃

t5

=31,71℃

t6

=2,1℃

t7

=1,84℃

Vách

1

t(℃)

39,5

2

3

39,23 32,16

4

5

6

7

31,9

31,71

2,1

1,84

6
Phmax (P

a)

7199,
7

7107, 4837, 4765,7 4713,3 720,15 706,55
4

592

8

02

9

4

Dòng hơi thẩm thấu qua kết cấu bao che

6

Bài tập lớn-Kỹ thuật Lạnh-K24NL



Ph1  Ph 2
H

P1 , P2 :phân

áp suất hơi của khơng khí bên ngồi và trong phịng

Ph1 (40℃,55%)=55%.0,07375=4056,25(Pa)
Ph 2

(0℃,90%)=549,72(Pa)

(do bảng bão hịa chỉ có

t min  0,01℃)nên

ta lấy số liệu của 0,01℃

H:tử kháng thấu hơi của kết cấu bao che

H 



i
0,02 0,5 0,12 0,005

(m 2 hMPa / g )  3.



 0,02724( m 2 hMPa / g )
i
90
105 7,5
0,86

(4056,25  549,72).106
 0,1287( g / m 2 k )
0,02724

Phân áp suất của hơi nước trên các bề mặt:
Px 2  Ph1  .

1
0,02
 4056,25  0,128 
.106  4027,65( Pa)
1
90

Px 3  Px 2  

2 6
10 =3414,79(Pa)
2

Px 4  Px 3  

1
1 =3386,19 (Pa)

Px 5 =2637,93(Pa)
Px 6 =578,73(Pa)
Px 7

=550,13(Pa)

=>Vậy kết cấu này không đọng ẩm trong kết cấu

7


Bài tập lớn-Kỹ thuật Lạnh-K24NL

 Tính tải lạnh của kho lạnh
 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che

Q1

Q0

:

:

Q1  Q11  Q12

Q11 :dòng

nhiệt qua bao che do chênh lệch nhiệt độ

Q12 :dòng

nhiệt do bức xạ



Q11 :

Q11  5.k .F (t1  t 2 )  5.0,29.6 2.(40  0)  2088(W )



Q11 nền:

-Do nền khơng có sưởi nên:
Q11nen   k q .F .(t1  t 2 ).m

+

k q :hệ

số truyền nhiệt quy ước tương ứng với từng vùng nền

(W / m 2 k )

+ m :hệ số tính đến gia tăng tương đối trở nhiệt của nền khi có

lớp cách nhiệt
-Do diện tích kho <50 m 2 nên coi toàn bộ là vùng I
-Vùng rộng 2m dọc theo chu vi tường bao k I  0,47(W / m 2 k )
F1  4.( a  b)  4.(6  6)  48( m 2 )

-Hệ số m đặc trưng cho sự tăng trở nhiệt của nền khi có lớp cách
nhiệt:
m

1
1

 0,1976
1
2 3 4
0,02
0,5
0,12 0,005
.3 


)
1  1,25( .3 
  ) 1  1,25  (
0,88
0,82 0,047
0,3
1
2 3 4

8


Bài tập lớn-Kỹ thuật Lạnh-K24NL

Q11  k I .FI .(t1  t 2 )  0,47.48.40  178,318(W )



Q12 :

Q12  k vách .Fbx .t12

+

k vách :hệ

số truyền nhiệt thực của vách ( W / m 2 k )

+

Fbx :diện

+

t12 :hiệu

tích nhận bức xạ trực tiếp
nhiệt độ dư

Hầu hết các kho lạnh đều được lắp đặt trong nhà vì thế :
Q12  0(W )

 Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra

Q2

:

Q2  Q21  Q22
Q21 :dịng

nhiệt do sản phẩm tỏa ra (W)

Q22 :dịng

nhiệt do bao bì tỏa ra (W)



+

Q21 :

Q21  M (i1  i2 ).

1000
24.3600

i1 , i2 :entanpi

của sản phẩm ở nhiệt độ vào và ở nhiệt độ bảo

quản trong kho (J/Kg)
+ M:công suất buồng lạnh hoặc khối lượng hàng nhập kho bảo
quản trong 1 ngày đêm (tấn/ngày đêm)
M 

E.B.m 64,8.9.2

 9,72 (tấn/24h)
120
120

+ E:dung tích kho lạnh(tấn)
+ B:hệ số quay vịng hay B=8÷10(chọn 9)
+ m:hệ số nhập hàng khơng đều :m=2÷2,5(chọn 2)
(Tính i ta dị bảng 3.11)
9


Bài tập lớn-Kỹ thuật Lạnh-K24NL
t1 =40℃→i=421(KJ/Kg)
t 2 =0℃→i=217,7(KJ/Kg)

Q21 =9,72(421-217,7).



1000

24.3600

=22,87(kW)

Q22 :

Q22  M b .Cb (t1  t 2 ).

1000
(W )
24.3600

M b :khối

lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm(tấn/ngày đêm)

Cb :nhiệt

dung riêng của bao bì (J/KgK)

Bìa catong nên:
Cb  1460( J / KgK )
M b  10  30%.M  20%.M  1,944 (tấn/24h)

Q22  1,944.1460.( 40  0).

1000
 1314(W )
24.3600

 Dịng nhiệt do thơng gió buồng lạnh

Q3

:

Q3  Gk (i1  i2 )

Gk

:lưu lượng khối lượng khơng khí của quạt gió (Kg/s)

i1 , i2 :entanpi

Gk 

của khơng khí ngồi và trong (J/kg)

V .a. k
( kg / s )
24.3600

V:thể tích buồng cầu thơng gió ( m 3 )
a: Bội số tuần hồn (lần/24h)=4(lần/24h)
k

:khối lượng riêng của khơng khí ở nhiệt độ và độ ẩm tương đối

của khơng khí trong buồng bảo quản(kg/ m 3 )≈1,2(kg/ m 3 )
10

Bài tập lớn-Kỹ thuật Lạnh-K24NL
Gk 

216.4.1,2
 0,012( kg / s )
24.3600

Với

tN

=40℃,  N =55%→ i1 =110,22(kJ/kg)

Với

tT

=0℃, T =90%→ i2 =10,465(kJ/kg)

Q3  Gk .(i1  i2 ).1000  1197,06(W )

 Các dòng nhiệt do vận hành


Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng

Q4

:

Q41 :

Q41  A.F (W )

F:diện tích buồng ( m 2 )
A:nhiệt lượng tỏa ra kèm chiếu sáng 1 m 2 diện tích buồng hay nền
(W/ m 2 )
A=1,2(W/ m 2 )(Theo sách )
Q41  1,2.6 2  43,2(W )



Do người tỏa

Q42 :

Q42  m.q (W )

m:số người (=4 người)
q:nhiệt lượng do 1 người thải ra khi làm việc nặng nhọc
q=350(W/người)



Do động cơ điện

Q43

:

Q43  1000.N (W )

11


Bài tập lớn-Kỹ thuật Lạnh-K24NL

N:công suất động cơ điện(kW)
Buồng bảo quản : N=1÷4kW (chọn 4kW)



Do mở cửa

Q44 :

Q43  1000.4  4000(W )

Q44  B.F (W )

B:dòng nhiệt riêng khi mở cửa (W/ m 2 )
F:diện tích buồng ( m 2 )
Dò bảng ta được B=29(W/ m 2 )
Q44  B.F  29.6 2  1044(W )



Do xả băng

Q45  n.

Q45 :

 kk .V .Cpkk .t xabang
(W )
24.3600

n:số lần xả băng trong 1 ngày đêm ≈4(theo trong sách)
 kk

:khối lượng riêng của khơng khí ≈1,2(kg/ m 3 )

V:dung tích ( m 3 )
Cpkk

:nhiệt dung riêng của khơng khí trong lúc xả băng

≈1,02(kJ/kgK)=1020(J/kgK)
t xabang :độ

tăng nhiệt độ trong phòng lúc trước và sau xả băng

≈4÷8K
(chọn

t xabang =7K)

Q45  4.

1020.216.1,2.7
 85,684(W )
24.3600

12


Bài tập lớn-Kỹ thuật Lạnh-K24NL

 Do hoa quả hô hấp

Q5

:

Q5  E.(0,1.qn  0,9.qba )

+

q n , qbq :dòng

nhiệt do sản phẩm tỏa ra ở nhiệt độ khi nhập và ở

nhiệt độ bảo quản (dò bảng)
→ q n  327 (W/tấn), qbq =28(W/tấn)
Q5  64,8.(0,1.327  0,9.28)  3751,92(W )

=> Q

0

 Q1  Q2  Q3  Q4  Q5

≈ 38(kW)

 Chọn thơng số :
 Chọn
Với
tu

tN

tk

:

=40℃;  N =55% thì ta được:

=31℃

t w1  tu  3  5 K

(Chọn 5K)→ t w1 =36℃

t w 2  t w1  2  6 K

(Chọn 4K)→ t w 2 =40℃

t k  t w 2  5 =45℃→ Pk  17,819(bar )

 Chọn
t0

t0

:

= tT -8÷13K

Chọn 8K
→ t0 =0-8=-8℃
→ P0 =3,1517(bar)

 Chọn cấp làm việc:

13


Bài tập lớn-Kỹ thuật Lạnh-K24NL
Pk
 5,65  9 →1 cấp
P0

 Chọn chu trình máy lạnh 1 cấp:
-Chu trình quá lạnh, quá nhiệt
-Nguyên nhân:
+ Quá nhiệt:do tải nhiệt quá lớn và thiếu lỏng cấp cho bay hơi
+ Quá lạnh:Thiết bị ngưng tụ là Thiết bị trao đổi nhiệt ngược chiều
nên lỏng mô chất lạnh bị quá lạnh trong Thiết bị ngưng tụ.

tk

=45℃=> Pk =17,819(Pa)

t0

=-8℃=> P0 =3,1517(Pa)

 Sơ đồ T-s biểu diễn chu trình quá lạnh quá
nhiệt 1 cấp NH3 :

Q0

=38(kW)
Δ t ql =4℃
Δ t qn =8℃

14


Bài tập lớn-Kỹ thuật Lạnh-K24NL

 Tính tốn chu trình và chọn
thiết bị :
 Điểm 1’:
t1 ’= t 0

=-8℃

P1’=P0=3,1517(Pa)
=>h1’=1451,8(KJ/Kg),

v1’=387,1( dm 3 /Kg),

s1’=5,7238(KJ/Kg.K)
 Điểm 1:
Δ t qn =t1- t0 =>t1=0℃
P1= P0 =3,1517(Pa)
 Nội suy:
P=3,151(Pa)

P=3,411(Pa)

t=0℃

t=0℃

h=1472(KJ/Kg)

h=1476,5(KJ/Kg)

3

3

V=401,95( dm /Kg)

V=476,85( dm /Kg)

S=5,7989(KJ/Kg.K)

S=5,8912(KJ/Kg.K)

3

 h1=1472,01(KJ/Kg) ; v1=402,15( dm /Kg) ;
s1=5,7991(KJ/Kg.K)

 Điểm 2:
s2=s1=5,7991(KJ/Kg.K)

15


Bài tập lớn-Kỹ thuật Lạnh-K24NL

P2= Pk =17,819(Pa)

 Nội suy:

 t2=1130,64℃

;

3

V2=104,15( dm /Kg)

h2=1739,76(KJ/Kg)

P=17,346(Pa)

P=18,302(Pa)

 S=5,7093(KJ/Kg.K)
t=115℃

 S=5,7118(KJ/Kg.K)
t=120℃

3

V=101,88( dm /Kg)
h=1699,7(KJ/Kg)
 S=5,7431(KJ/Kg.K)
t=120℃

3

V=97,77( dm /Kg)
h=1710,2(KJ/Kg)
 S=5,7453(KJ/Kg.K)
t=125℃

3

V=103,56( dm /Kg)
h=1712,9(KJ/Kg)
=>t=128,3℃

3

V=99,36( dm /Kg)
h=1723,5(KJ/Kg)
=> t=133,03℃

3

V=106,34( dm /Kg)
h=1734,77(KJ/Kg)

3

V=101,91( dm /Kg)
h=1744,86(KJ/Kg)

16

;


Điểm 3’:
P3’=Pk=17,819(Pa)
→ h3’=410,5(KJ/Kg)
Điểm 3:
Δ t ql = t k - t3

=> t3=41℃
3

→h3=391,14(KJ/Kg)

V3=1,7305( dm /Kg)

Điểm 4:
t0

=t4=-8℃

h3=h4=391,14(KJ/Kg)

Điểm trạng thái:

Điểm

t(℃)

P(Pa)

V( dm /Kg)

3

h(KJ/Kg)

1

0

3,1517

402,15

1472,01

2

130,64

17,819

104,15

1739,76

3

41

17,819

1,7305

391,14

4

-8

3,1517

Lưu lượng khối lượng môi chất:

391,14


m

Q0
Q0
38


 0,035( Kg / s )
q0 ( h1  h4 ) (1472,01  391,14)

Thể tích hút thực tế:

Vtt = m.v1 = 0,035.0,40215 = 0,014(m3 /s)

Thể tích hút lý thuyết:
Dị hình 4.7 trang 64 sách Kỹ Thuật Lạnh =>  =0,75
Vlt 

Vtt





0,014
 0,0187( m 3 / s )  67,32(m 3 / h)
0,75

→ Chọn máy nén MYCOM kiểu hở N2WA với
Công nén đoạn nhiệt:
Ns  m.( h 2  h1)  0,035.(1739,76  1472,01)  9,37(kW )

Công nén chỉ thị:(Chọn b=0.001)
i 

T0
 8  273
 b.t0 
 0,001.( 8)  0,8253
Tk
45  273

Ni 

Ns
9,37

 11,353( kW )
i
0,8253

Cơng nén hữu ích:(Chọn Pms=49(kW))

Vqt

=71( m3 / h )


Nms  Pms.Vtt  49.0,014  0,686

Ne  Ni  Nms  11,353  0,686  12,039(kW )

Công suất điện tiêu thụ:(Chọn

Nel 

tđ  1

vì máy nén kín)

Ne
64,015

 75,31(kW )
 el .tđ
1.0,85

Hệ số làm lạnh:

 

Q0
201,032


 4,037
Ns 49,8015

Nhiệt lượng thải ra khỏi Thiết Bị Ngưng Tụ:
Qk  m.qk  m.( h 2  h3)  0,035.(1739,76  391,14)  47,2017 (W)

G

Q0
38

 0,035( Kg / s)
Ns (1472,01  391,14)

vhut  G.v1  0,035.0,40215  0,014(m 3 / s )
vday  G.v2  0,035.0,10415  3,65.10 3 ( m 3 / s )
vlong  G.v3  0,035.0,0017305  6,06.10 5 (m 3 / s )

Chọn trong sách Kỹ thuật Lạnh cơ sở:
hut  20(m/s)
day  20(m/s)
long  1(m/s)


d hut 

4.m

. .

4.0,035
 0,03(m)
1
20.
.
0,40215

d day 

4.m

. .

4.0,035
 0,015(m)
1
20.
.
0,10415

d long 

4.m

. .

4.0,035
 8,783 ( m)
1
1.

.
0,0017305

 Thiết bị bay hơi:

tbh max  tkkvao  t0  0  ( 8)  8 K
tbh min  tkkra  t0  7  (8)  1K

Chọn
tbh 

Với

t kkra  tbuong -7℃=-7℃

tbh max  tbh min 8  1

 3,366 K
t
ln 8
ln bh max
tbh min

tbuong

Fbh 

=0℃ →k=17,5(W/ m 2 K)

Q0

38000

 645,1(m 2 )
k .tbh 17,5.3,366

 Thiết bị ngưng tụ:
t1  tk  tvao  45  35  10 K
t2  tk  tra  45  40  5 K

→

t 

t1  t2 10  5

 7,21K
t1
ln
2
ln( )
t 2


Với thiết bị ngưng tụ kiểu bình ngưng ống vỏ nằm ngang ta
được:
K=700÷1000 (W / m

2

Chọn k=800 (W / m

K)

F 

2

K)

Qk
47,2.103

 8,183( m 2 )
t.k
7,21.800

→Chọn KTT-10 với bề mặt F=9 m 2
 Tháp giải nhiệt:
V

Qk
3
nước tuần hoàn =  .Cp .(t  t ) (m / s )
w
w
ra
vao

Cp w :nhiệt dung riêng đăng áp của nước =4,18(kJ/kg)

 w :khối lượng riêng nước =1000(kg/ m 3 )

→Vnước tuần hoàn

47,2017

= 1000.4,18.4  2,8231.10

3

( m3 / s )  169,384(l / phut )

→Ta chọn kiểu tháp LBCS-15 với Vnước tuần hoàn =170(l/phut).