Đồ án lạnh môi chất R22

Chia sẻ: Trịnh Thành Luân | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:53

Thêm vào BST

Báo xấu

267
lượt xem 58
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Từ xa xưa , loài người đã biết sử dụng lạnh để phục vụ cho đời sống , bằng cách cho vật cần làm lạnh tiếp xúc với những vật lạnh hơn như dùng băng tuyết để bảo quản sản phẩm mà họ săn bắt được…đó là phương pháp làm lạnh tự nhiên. Nhưng muốn làm lạnh ở nhiệt độ tùy ý và giữ nhiệt độ đó trong một thời gian tùy ý thì cần dùng hệ thống làm lạnh nhân tạo.Cho đến nay kỹ thuật lạnh ngày càng phát triển mạnh mẽ và được...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án lạnh môi chất R22

Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn CHƯƠNG MỞ ĐẦU I. Ý NGHĨA CỦA LẠNH Từ xa xưa , loài người đã biết sử dụng lạnh để phục vụ cho đời sống , bằng cách cho vật cần làm lạnh tiếp xúc với những vật lạnh hơn như dùng băng tuyết để bảo quản sản phẩm mà họ săn bắt được…đó là phương pháp làm lạnh tự nhiên. Nhưng muốn làm lạnh ở nhiệt độ tùy ý và giữ nhiệt độ đó trong một thời gian tùy ý thì cần dùng hệ thống làm lạnh nhân tạo.Cho đến nay kỹ thuật lạnh ngày càng phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành như: - Ngành công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm - Trong công nghiệp nặng: làm nguội khuôn đúc - Trong y tế: chế biến và bảo quản các sản phẩm thuốc - Trong công nghiệp hoá chất : điều khiển các phản ứng hóa học - Trong lĩnh vực điều hoà không khí cho sản xuất và đời sống. II. MỤC ĐÍCH CẤP, TRỮ ĐÔNG Để có thể giữ cho thực phẩm được lâu dài nhằm cung cấp, phân phối cho nền kinh tế quốc dân,thì phải cấp đông và trữ đông nhằm giữ cho thực phẩm ở một nhiệt độ thấp (-180C ÷ - 40 0 C). Bởi vì ở nhiệt độ càng thấp thì các vi sinh vật làm ôi thiu thực phẩm càng bị ức chế, các quá trình phân giải diễn ra rất chậm. Vì vậy mà có thể giữ cho thực phẩm không bị hỏng trong thời gian dài. III. NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN Thiết kế hệ thống cấp đông , trữ đông sản phẩm thịt Heo với các thông số như sau: 1. Cấp đông : - Môi chất : R22 - Sản phẩm bảo quản : Thịt Heo - Công suất : E = 4,5 tấn/mẻ vao - Nhiệt độ thịt đầu vào : t sp = 18 0C - Nhiệt độ thịt đầu ra : ttb = -15 0C - Thời gian cấp đông : τ = 11 h - Nhiệt độ phòng cấp đông : t cd f = -35 0C 2. Trữ đông : - Công suất : E = 40 tấn - Nhiệt độ phòng trữ đông : t tdf = -18 0C 3. Địa điểm lắp đặt hệ thống lạnh : SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 1
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn Thành phố Đà Nẵng, từ bảng 1-1, trang 8, tài liệu [1],ta có các thông số về nhiệt độ và độ ẩm như sau : Nhiệt độ, 0C Độ ẩm, % TB cả năm Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông 25,6 37,7 14,9 77 86 4. Quy trình công nghệ : Thịt Heo sau khi qua phân xưởng chế biến được đưa vào phòng cấp đông có cd nhiệt độ là : t f = - 35 0C . Sau đó qua đóng gói rồi đưa vào phòng trữ đông có nhiệt td độ là : t f = -18 0C . SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 2
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn CHƯƠNG 1 : XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH Chương này nhằm mục đích là xác định kích thước phòng kho lạnh để đảm bảo công suất lạnh yêu cầu và bố trí hợp lí mặt bằng kho lạnh. 1.1 TÍNH KÍCH THƯỚC PHÒNG CẤP ĐÔNG Cho biết: - Công suất : E = 4,5 tấn/mẻ - Sản phẩm: Thịt Heo 1. Tính thể tích chất tải: Vct Theo công thức (2-1)trang 29, tài liệu [1] : E Vct= , [m3] gv Với: - E : là công suất chất tải phòng cấp đông , [tấn] - gv: là định mức chất tải thể tích ,[t/m3] Theo trang 29 , tài liệu [1] thì mỗi m2 có thể sắp xếp được 0,6 đến 0,7t (tương đương 0,7t/m3) do đó ta có : gv = 0,17 [t/m3]. 4,5 Suy ra: Vct= = 62,5 m3 0,45 2. Tính diện tích chất tải : Fct Theo công thức (2-2)trang 29, tài liệu [1] : Vct Fct= , [m2] hct Với: hct: là chiều cao chất tải, [m] chọn hct= 2m 62,5 Suy ra: Fct= = 13.25 m2 2 3. Diện tích trong của phòng lạnh: Ftr Theo công thức (2-4)trang 30, tài liệu [1] : Fct Ftr= , [m2] βF Với : βF: là hệ số kể đến đường đi lại,diện tích chiếm chỗ của dàn bay hơi,quạt. Ở dây ta chọn βF = 0,54 theo bảng 2-4, tài liệu[1] 13,25 Suy ra: Ftr= = 24,1 m2 0,55 4. Chiều cao trong của phòng cấp đông htr= hct+ ∆h , [m] Với: ∆h là chiều cao kể đến gió đi đối lưu trong buồng, chọn ∆h = 1m Suy ra: htr=2+1= 3 m 5. Xác định số phòng cấp đông: Z Theo công thức (2-5)trang 30, tài liệu [1] : Ftr Z = , f Với: f là diện tích buồng lạnh quy chuẩn. chọn f= 6x5 m2 SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 3
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn 24,1 Suy ra: Z= = 0,8 30 chọn Z=1 phòng => Cỡ buồng cấp đông sẽ là: Ftr = f = 6x5 m2 1.2 TÍNH KÍCH THƯỚC PHÒNG TRỮ ĐÔNG. Cho biết: - Công suất: E = 40 tấn 1. Tính thể tích chất tải: Vct Theo công thức (2-1)trang 29, tài liệu [1] : E Vct = , [m3] gv Với: - E: Công suất chất tải phòng cấp đông , [tấn] - gv= 0,45 [t/m3] : định mức chất tải thể tích, tra theo bảng 2-3 tài liệu [1] đối với thịt heo đông lạnh 40 Suy ra: Vct = = 88,89 m3 0,45 2. Tính diện tích chất tải : Fct Theo công thức (2-2)trang 29, tài liệu [1] : Vct Fct = , [m2] hct Với: hct [m]: chiều cao chất tải, chọn hct= 2m 88,89 Suy ra: Fct= = 44.45 m2 2 3. Diện tích trong của phòng lạnh: Ftr Theo công thức (2-4)trang 30, tài liệu [1] : Fct Ftr= , [m2] βF Với : βF: là hệ số kể đến đường đi lại, diện tích chiếm chỗ của dàn bay hơi, quạt. Ở dây ta chọn theo bảng 2-4 tài liệu[1] với diện tích buồng lạnh từ 20÷100 m2 có βF=0,7 44,45 Suy ra: Ftr = = 63,5 m2 0,7 4. Chiều cao trong của phòng cấp đông htr = hct+ ∆h , [m] Với: ∆h là chiều cao kể đến gió đi đối lưu trong buồng. chọn ∆h = 1m Suy ra: htr = 2+1 = 3 m 5. Xác định số phòng cấp đông: Z Theo công thức (2-5)trang 30, tài liệu [1] : Ftr Z= , f Với: f là diện tích buồng lạnh quy chuẩn. chọn f = 6x6 m2 63.5 Suy ra: Z= = 1,76 36 chọn Z = 2 phòng => Cỡ buồng cấp đông sẽ là: Ftr = f = 6x6 m2 SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 4
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn 1.3 . BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH GI AÌN M AÏY P. TRÆÛ C WC PX. CHÃÚBI ÃÚ N CÂ TÂ TÂ HAÌNH LANG SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 5
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT CHO KHO LẠNH Mục đích chương này : nhằm xác định chiều dày lớp cách nhiệt của kết cấu kho lạnh thỏa mãn điều kiện tối ưu về kinh tế và kĩ thuật (thỏa mãn tối ưu lượng lạnh tiết kiệm được với vốn đầu tư ) và đảm bảo tránh hiện tượng đọng sương . Chiều dày lớp cách nhiệt tính theo công thức tính hệ số truyền nhiệt k qua vách phẳng nhiều lớp lấy từ công thức (3-1) trang 64, tài liệu [1] 1 k = 1 + δ i + δ cn + 1 , [W/m2K] n ∑ α 1 n =1 λi λcn α 2 Suy ra chiều dày lớp cách nhiệt: 1  1 n δi 1  δcn=λcn  −  + ∑ +  , [m]  k  α 1 i =1 λi α 2  Với: - δcn: Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, [m] - λcn: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt , [W/mK] - k : Hệ số truyền nhiệt, [W/m - α1: hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới tường cách nhiệt, [W/m2K] - α2: hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh tới buồng lạnh, [W/m2K] - δi: Bề dày yêu cầu của lớp vật liệu thứ i, [m] - λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, [W/mK] 2.1 TÍNH CÁCH NHIỆT CHO TƯỜNG BAO KHO LẠNH Chúng ta sẽ tính cách nhiệt chung cho các tường và tính cho các tường khắc nghiệt. Chiều dày lớp cách nhiệt được xác định theo 2 yêu cầu cơ bản: - Vách ngoài kết cấu bao che không được phép đọng sương, nghĩa là độ dày của lớp cách nhiệt phải đủ lớn để nhiệt độ bề mặt vách ngoài ngoài lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường ts. - Chọn chiều dày cách nhiệt sao cho giá thành một đơn vị lạnh là rẻ nhất. 1. Kết cấu và các số liệu của nó SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 6
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 tn tf Lớp Vật liệu δ [m] λ [W/m2K] 1 Vữa trát xi măng 0,015 0,9 2 Lớp Gạch 0,200 0,82 3 Vữa trát xi măng 0,005 0,9 4 Bitum 0,002 0,18 5 Giấy dầu 0,005 0,15 6 Xốp 0,047 7 Giấy dầu 0,002 0,15 8 Lưới mắt cáo,vữa 0,020 0,9 mắc cao 9 Móc sắt ∅ 4 2.Tính toán a. Phòng trữ đông - Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7, trang 65, tài liệu [1] có α1 = 23,3 W/m2K - Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức vừa phải tra theo bảng 3-7 trang 65, tài liệu [1] có: α2=9 W/m2K SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 7
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn - Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ tron g phòng là -18 0C. Tra bảng 3-3 trang 63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính cho vách bao ngoài. Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,22 W/m2K Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông: 1 1 0, 015 0, 2 0, 005 0, 002 0, 005 0, 002 0, 02 1 δcn = 0,047[ −( + + + + + + + + )] 0, 22 23,3 0,9 0,82 0,9 0,18 0,15 0,15 0,9 9 = 0,19 m Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được . Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là: δ cn = 0,2 m tt Ứng với δ cn ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế: tt 1 ktd = 1 + 0, 015 + 0, 2 + 0, 005 + 0, 002 + 0, 005 + 0, 2 + 0, 002 + 0, 02 + 1 = 0,2 W/m2K 23,3 0,9 0,82 0,9 0,18 0,15 0, 047 0,15 0,9 9 b. Phòng cấp đông - Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1] có : α1= 23,3 W/m2K - Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức mạnh tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có: α2= 10,5 W/m2K - Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ trong phòng là -35 0C. Tra bảng 3-3 trang 63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -35 0C tính cho vách bao ngoài. Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,19 W/m2K Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng cấp đông: 1 1 0, 015 0, 2 0, 005 0, 002 0, 005 0, 002 0, 02 1 δcn = 0,047[ −( + + + + + + + + )] 0,19 23,3 0,9 0,82 0,9 0,18 0,15 0,15 0,9 10,5 = 0,22 m Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được . Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là: δ cntt = 0,3 m Ứng với δ cntt ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế: 1 kcd = 1 0, 015 0, 2 0, 005 0, 002 0, 005 0,3 0, 002 0, 02 1 = 0,145 + + + + + + + + + 23,3 0,9 0,82 0,9 0,18 0,15 0, 047 0,15 0,9 10,5 W/m2K 3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương Nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá huỷ lớp cách nhiệt. Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường bao phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường. Điều kiện để không xảy ra hiện tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7) trang 66,tài liệu[1]. SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 8
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn tn − ts tn − t f 2 k ≤ ks = 0,95.α1 , [W/m K] Với: - k : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K] - ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng sương, [W/m2K] - α1=23,3 W/m2K hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của từơng bao che - tf : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C - tn= 37,30C : nhiệt độ môi trường ngoài - ts = 320C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với nhiệt độ môi trường t1=37,30C và độ ẩm φ=73% a. Phòng trữ đông Phòng trữ đông có tf= -180C 37,3 − 32 Suy ra: ks= 0,95.23,3. = 2,13 W/m2K 37,3 − (−18) Mà có ktđ = 0,2 < ks = 2,13 W/m2K Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng trữ đông b. Phòng cấp đông Phòng cấp đông có tf= -350C 37,3 − 32 Suy ra: ks= 0,95.23,3. = 1,6 W/m2K 37,3 − (−35) Mà có kcđ= 0,145< ks = 1,6 W/m2K Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng cấp đông. 2.2 TÍNH CÁCH NHIỆT TRẦN KHO LẠNH 1. Kết cấu và các thông số của nó SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 9
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn tn 1 2 3 4 5 6 7 tf 8 9 Lớp Vật liệu δ [m] λ [W/m2K] 1 Vữa trát xi măng 0,015 0,9 2 Bê tông cốt thép 0,100 1,5 3 Vữa trát xi măng 0,005 0,9 4 Bitum 0,002 0,18 5 Giấy dầu 0,005 0,15 6 Xốp 0,047 7 Giấy dầu 0,002 0,15 8 Lưới mắt cáo,vữa 0,020 0,9 mắc cao 9 Móc sắt ∅ 4 2. Tính toán a Phòng trữ đông - Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có : α1= 23,3 W/m2K SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 10
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn - Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức vừa phải tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có: α2= 9 W/m2K - Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -18 0C. Tra bảng 3-3 trang 63 tài liệu[1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính cho mái bằng. Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,218 W/m2K Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông: 1 1 0, 015 0,1 0, 005 0, 002 0, 005 0, 002 0, 02 1 δcn = 0,047[ −( + + + + + + + + )] 0, 218 23,3 0,9 1,5 0,9 0,18 0,15 0,15 0,9 9 = 0,199 m Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được . Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là: δ cn = 0,2 m tt Ứng với δ cn ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế: tt 1 ktd = 1 + 0, 015 + 0,1 + 0, 005 + 0, 002 + 0, 005 + 0, 2 + 0, 002 + 0, 02 + 1 23,3 0,9 1,5 0,9 0,18 0,15 0, 047 0,15 0,9 9 = 0,218 W/m2K b. Phòng cấp đông - Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có : α1= 23,3 W/m2K - Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức mạnh tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có: α2= 10,5 W/m2K - Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -35 0C. Tra bảng 3-3 trang 63 tài liệu[1] với nhiệt độ phòng -35 0C tính cho mái bằng.Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,17 W/m2K Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng cấp đông: 1 1 0, 015 0,1 0, 005 0, 002 0, 005 0, 002 0, 02 1 δcn = 0,047[ −( + + + + + + + + )] 0,17 23,3 0,9 1,5 0,9 0,18 0,15 0,15 0,9 10,5 = 0,26 m Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được . Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là: δ cn = 0,3 m tt Ứng với δ cn ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế: tt 1 kcd = 1 + 0, 015 + 0,1 + 0, 005 + 0, 002 + 0, 005 + 0,3 + 0, 002 + 0, 02 + 1 23,3 0,9 1,5 0,9 0,18 0,15 0, 047 0,15 0,9 10,5 = 0,15W/m2K 3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 11
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn Nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá huỷ lớp cách nhiệt. Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường bao phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường. Điều kiện để không xảy ra hiện tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7) trang 66 tài liệu [1]. tn − ts tn − t f 2 k ≤ ks = 0,95.α1 , [W/m K] Với: - k : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K] - ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng sương, [W/m2K] - α1= 23,3 W/m2K hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của từơng bao che - tf : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C - tn= 37,30C : nhiệt độ môi trường ngoài - ts = 320C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với nhiệt độ môi trường t1=37,30C và độ ẩm φ=73% a. Phòng trữ đông Phòng trữ đông có tf = -180C 37,3 − 32 Suy ra: ks = 0,95.23,3. = 2,13 W/m2K 37,3 − (−18) Mà có ktđ = 0,218 < ks = 2,13 W/m2K Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng trữ đông b. Phòng cấp đông Phòng cấp đông có tf= -350C 37,3 − 32 Suy ra: ks= 0,95.23,3. = 1,6 W/m2K 37,3 − (−35) Mà có kcđ= 0,15< ks = 1,6 W/m2K Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng cấp đông. 2.3 TÍNH CÁCH NHIỆT NỀN KHO LẠNH 1. Kết cấu và các số liệu của nó 9 8 7 6 5 4 A A 3 2 1 11 SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 12
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn Lớp Vật liệu δ [m] λ [W/m2K] 1 Đất nền 2 Bê tông sỏi 0,100 1,2 3 Vữa trát xi măng 0,005 0,9 4 Bitum 0,002 0,18 5 Giấy dầu 0,005 0,15 6 Xốp 0,047 7 Giấy dầu 0,002 0,15 8 Bê tông cốt thép 0,100 1,5 9 Vữa trát 0,005 0,9 10 Gỗ đỡ bê tong 11 Ống PVC ∅ 100 2. Tính toán Đối với nền có sưởi thì ta chỉ cần tính các lớp phía trên lớp có sưởi. Cụ thể ở đây trong lớp bê tông sỏi thường nguời ta thi công với chiều dày 300 mm. Gần đúng xem trao đổi nhiệt với không khí dưới nền với một lớp bê tông dày 100mm a. Phòng trữ đông - Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có : α1= 6 W/m2K - Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức vừa phải tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1] có: α2=9 W/m2K - Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -18 0C. Tra bảng 3-6 trang 63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính cho nền có sưởi. Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua nền có sưởi: ktư = 0,226 W/m2K Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông: 1 1 0,1 0, 005 0, 002 0, 005 0, 002 0,1 0, 005 1 δcn = 0,047[ −( + + + + + + + + )] 0, 226 6 1, 2 0,9 0,18 0,15 0,15 1,5 0,9 9 = 0,19 m Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được . Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là: δ cntt = 0,2 m Ứng với δ cntt ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế: 1 ktd = 1 + 0,1 + 0, 005 + 0, 002 + 0, 005 + 0, 2 + 0, 002 + 0,1 + 0, 005 + 1 = 0,217 W/m2K 6 1, 2 0,9 0,18 0,15 0, 047 0,15 1,5 0,9 9 SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 13
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn b. Phòng cấp đông - Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7 trang 65,tài liệu[1] có : α1= 6 W/m2K - Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức mạnh tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1] có: α2= 10,5 W/m2K - Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ trong phòng là -35 0C. Tra bảng 3-6 trang 64 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -35 0C tính cho mái bằng. Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,17 W/m2K Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng cấp đông: 1 1 0,1 0, 005 0, 002 0, 005 0, 002 0,1 0, 005 1 δcn = 0,047[ −( + + + + + + + + )] 0,17 6 1, 2 0,9 0,18 0,15 0,15 1,5 0,9 10,5 = 0,26 m Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn. Do đó chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được . Ở đây chọn chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là: δ cn = 0,3 m tt Ứng với δ cn ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế: tt 1 kcd = 1 + 0,1 + 0, 005 + 0, 002 + 0, 005 + 0, 002 + 0,1 + 0, 005 + 0.3 + 1 = 0,15W/m2K 6 1, 2 0,9 0,18 0,15 0,15 1,5 0,9 0.047 10,5 3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương Nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá huỷ lớp cách nhiệt. Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường bao phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường. Điều kiện để không xảy ra hiện tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7) trang 66 tài liệu [1]. tn − ts tn − t f2 k ≤ ks = 0,95.α1 , [W/m K] Với: - k : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K] - ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng sương, [W/m2K] - α1= 6 W/m2K hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của từơng bao che - tf : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C - tn= 37,30C : nhiệt độ môi trường ngoài - ts = 320C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị I-d với nhiệt độ môi trường t1=37,30C và độ ẩm φ=73% a. Phòng trữ đông Phòng trữ đông có tf = -180C 37,3 − 32 Suy ra: ks = 0,95.6. = 0,54 W/m2K 37,3 − (−18) Mà có ktđ = 0,217 < ks = 0,54 W/m2K SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 14
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng trữ đông b. Phòng cấp đông Phòng cấp đông có tf= -350C 37,3 − 32 Suy ra: ks = 0,95.6. = 0,42 W/m2K 37,3 − (−35) Mà có kcđ = 0,15 < ks = 0,42 W/m2K Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng cấp đông. 2.4 BỐ TRÍ CÁCH NHIỆT KHO LẠNH Đối với tường ngăn giữa 2 phòng lạnh có nhiệt độ âm như nhau vẫn phải cách nhiệt với chiều dày như tường bao ngoài vì đề phòng trường hợp chỉ có một phòng làm việc. Để thuận tiện cho việc thi công thì chiều dày lớp cách nhiệt tường bao ngoài được dùng chung cho các tường còn lại . SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 15
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn 300 CĐ TĐ TĐ (-35°C) (-18°C) (-18°C) 100 A 100 200 CHƯƠNG 3 : TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH - Chương này nhằm tính tổng tổn thất nhiệt của kho lạnh . Để từ đó tính ra công suất yêu cầu của máy lạnh. - Tổn thất lạnh từ kho lạnh ra môi trường được xác định theo biểu thức 4-1, trang 75 , tài liệu [1] : Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 , [W] Trong đó: Q1: Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che, [W] Q2: Tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm và bao bì, [W] Q3: Tổn thất lạnh do thông gió. Tổn thất này chỉ có đối với các phòng lạnh có phát sinh nguồn hôi thối hoặc các chất độc hại. Ở đây sản phẩm bảo quản là thịt heo đã qua chế biến nên không cần phải thông gió buồng lạnh => Q3=0 Q4: Tổn thất lạnh do vận hành , [W] Q5: Tổn thất lạnh do sản phẩm thở (Rau, hoa quả…), ở đây sản phẩm là thịt heo => Q5 = 0 => Tổn thất lạnh của kho lạnh thiết kế dược tính theo công thức: Q = Q1 + Q2 + Q4 , [W] - Các số liệu và cách bố trí buồng : SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 16
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn B G 6500 6000 6500 A H CĐ TĐ TĐ (-35°C) (-18°C) (-18°C) 5500 5000 6500 6000 6000 C D 1250 K E 6000 6000 F SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 17
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn 3.1 TÍNH NHIỆT PHÒNG CẤP ĐÔNG Số liệu cho trước :E = 4,5 t/ mẻ, t1 = 18 0C, t2 = −150C , tf = −350C 1. Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q1 Ta có : Q1 = Q 1dl + Q 1bx Trong đó: dl Q 1 : Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ Q 1dl = ∑ki .Fi.∆ti , [W] - Q 1bx : Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che do bức xạ mặt trời. Vì kho lạnh có thiết kế thêm 1 mái che nắng mưa ở phía trên trần kho lạnh do đó bức xạ từ mặt trời vào kho lạnh là không có => Q 1bx = 0 Vậy: Q1 = Q 1dl = ∑ki .Fi.∆ti , [W] Với: - ki: hệ số truyền nhiệt của vách thứ i. Đối với các vách bao bên ngoài, trần, nền thì ki đã được tính trong chương 2. Riêng đối với tường ngăn giữa các phòng lạnh thì ta chọn k tối ưu theo bảng (3-5) trang 64 tài liệu [1]. Đối với tường ngăn giữa buồng cấp đông và trữ đông có: kBC=0,47, [W/m2K] .Đối với tường ngăn CD với hành lang tra bảng 3-4,trang 63 , tài liệu [1] bằng phương pháp nội suy ta được kCD=0.265[W/m2K]. - Fi: Diện tích bề mặt kết cấu, [m2] - ∆ti: Độ chênh nhiệt độ bên ngoài với môi trường bên trong theo mục 1.4 , trang 17, tài liệu [1] : + Độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa phòng cấp đông với môi trường ngoài : ∆tAB = ∆tAD = tn− tf = 37,3− (−35) = 72,3 0C + Độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa phòng cấp đông với phòng đệm: ∆tDC = 0,7( tn− tf) = 0,7[37,3− (−35)] = 50,61 0C + Độ chênh nhiệt độ giữa phòng cấp đông với phòng trữ đông qua tường ngăn là : ∆tBC = 0,6(tn – tf) = 0,6[37,3− (−35)] = 43,38 0C - Chiều cao tính toán phòng lạnh là: tính từ mặt nền đến mặt trên của trần cấp đông : htt = 3,6 m - Kích thước chiều dài tường ngoài : theo mục a), trang 77, tài liệu [1] + Đối với buồng góc kho : lấy chiều dài từ mép tường ngoài đến trục tâm tường ngăn => chiều dài tường AB = 6.5m . AD = 5,5m - Kích thước chiều dài tường ngăn : tính từ bề mặt trong của tường ngoài đến tâm của tường ngăn SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 18
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn => chiều dài tường BC = 5m . CD = 6m - Kích thước chiều dài nền và trần tính từ bề mặt trong của tường ngoài đến tâm của tường ngăn => chiều dài nền và trần = 6m. Kết quả tính toán được đưa vào bảng tổng hợp sau: Kết cấu Kích thước, Diện tích F, ki ∆ti Qi [m x m] [m2] [W/m2K] [0C] [W] Tường 6,5 x 3,6 23,76 0,145 72,3 249,09 AB Tường 5,5 x 3,6 19,8 0,145 72,3 207,57 AD Tường BC 5,0 x 3,6 18 0,47 43,38 367 Tường 6,0 x 3,6 21,6 0,265 50,61 281,64 CD Nền 6,0 x 5,0 30 0,15 72,3 325,25 Trần 6,0 x 5,0 30 0,15 72,3 325.35 Tổng Q1 = ∑ Qi 1756 2. Tính tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì: Q2 Ta có : Q2 = Q 2sp + Q bb 2 , [W] Trong đó: - Q 2sp : Tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm - Q bb2 : Tổn thất lạnh do làm lạnh bao bì sp a.Tính Q 2 : Ta có công thức tính Q 2sp : theo trang 80, tài liệu [1] i − i2 Q 2sp = E. 1 , [kW] τ Với : - E: Khối lượng sản phẩm đưa vào cấp đông 1 mẻ, [t] - i1: Entanpi của thịt Heo khi đưa vào ở nhiệt độ 180C, tra bảng (4-2) trang 81 tài liệu [1] , bằng nội suy ta có : i1 = 266,2 kJ/kg - i2: Entanpi của thịt Heo khi đưa ra ở nhiệt độ −150C, tra bảng (4-2) trang 81 tài liệu [1] ta có : i2 = 12,2 kJ/kg - τ =11h thời gian cấp đông cho 1 mẻ thịt 4,5.(266,2 − 12,2).1000 => Q 2sp = = 28,86 kW 11.3600 b. Tính Q bb 2 : SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 19
Đồ án môn học : Kĩ Thuật Lạnh GVHD : Nguyễn Thành Văn Ta có công thức tính tổn thất lạnh do bao bì: Gbb .Cbb .(t1 − t2 ) Q bb 2 = , [kW] τ Với: - Gb: Khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm,[t]. Do khối lượng bao bì chiếm tới (10 ÷ 30)% khối lượng hàng (trang 84 tài liệu [1]) và bao bì bằng kim loại nên lấy bằng 30% khối lượng sản phẩm Gb=30%G. - Cbb: Nhiệt dung riêng của bao bì, đối với bao bì bằng kim loại thì : Cbb = 0,45kJ/kg.K (trang 84 tài liệu [1]) - t1: Nhiệt độ đầu vào của bao bì lấy bằng nhiệt đầu vào của sản phẩm - t2: Nhiệt độ đầu ra của bao bì lấy bằng nhiệt độ của phòng cấp đông - τ = 11h thời gian cấp đông cho 1 mẻ sản phẩm 0,3.4,5.0,45.[18 − (−15)].1000 => Q bb 2 = = 0,506 kW 11.3600 Vậy tổng tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì là: Q2= 28,86 + 0,506 = 29,366 kW 3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q4 Tổn thất lạnh do vận hành Q4 bao gồm các tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng , do người làm việc trong phòng,do các động cơ điện và do mở cửa: Q4= Q 14 + Q 24 + Q 34 + Q 44 , [W] Với: - Q 14 : Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng buồng lạnh - Q 24 : Tổn thất lạnh do người làm việc trong phòng - Q 34 : Tổn thất lạnh do các động cơ điện - Q 44 : Tổn thất lạnh do mở cửa a. Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng: Q 14 Q 14 được tính theo công thức (4-17) trang 86 tài liệu [1] ta có: Q 14 = A . F, [W] Với: - F: diện tích phòng lạnh , [m2] F = 6x5=30 m2 - A: Nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng 1m2 diện tích buồng. Đối với phòng bảo quản lạnh có A= 1,2 W/m2 => Q 14 = 1,2 .30 = 36 W b. Dòng nhiệt do người toả ra Q 24 : Q 24 dược tính theo công thức (4-18) trang 86 tài liệu [1] ta có: Q 24 = 350.n , [W] Với: - 350: nhiệt lượng do 1 người toả ra khi làm việc nặng nhọc SVTH : Trịnh Thành Luân _ Lớp 08N2 Trang : 20