CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Ý NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH CỦA HỆ THỐNG LẠNH Từ xa xưa con người đã biết sử dụng lạnh cho đời sống, bằng cách cho vật cần làm lạnh tiếp xúc với những vật lạnh hơn. Sau này kỹ thuật lạnh ra đời đã thâm nhập vào các ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó 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 máu, thuốc - Trong công nghệ hóa chất - Trong lĩnh vực sinh hoạt đời sống: điều hòa không khí Đóng vai trò quan trọng nhất là ngành công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm. Tuy nhiên để có thể giữ cho thực phẩm được lâu dài để cung cấp, phân phối cho nền kinh tế quốc dân, thì phải bảo quản đông nhằm giữ cho 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.2 NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ 1.
Bảo quản mát - Sản phẩm bảo quản: trái cây - Dung tích: 120 tấn - Nhiệt độ kho lạnh bản quản: 4oC - Nhiệt độ ngưng tụ: 25oC 2. Thông số môi trường - Địa điểm xây dựng: kho lạnh đặt tại Tp.HCM - Nhiệt độ môi trường: tn=37,3oC - Độ ẩm môi trường: φ𝑛 = 74% 3. Môi chất lạnh GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 10 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn - Môi chất lạnh sử dụng trong kho lạnh bảo quản là R22 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KHO LẠNH 2.1 TÍNH THỂ TÍCH KHO LẠNH Thể tích kho lạnh được xác định theo công thức: V= (m3) Trong đó: V – Thể tích kho lạnh , m 3. E – Dung tích của các buồng lạnh, tấn.
gv – Mức độ chất tải, tấn/m3. Kho được thiết kế với mặt hàng trái cây chứa trong thùng gỗ, ta có gv = 0,45 tấn/m3 Dung tích thật sự các buồng sản phẩm là trái cây Espvà thùng gỗ Ebb Chọn Ebb =10% Esp Esp = 120 (t) (đầu đề) Dung tích thật sự của buồng lạnh E = Esp + Ebb = 120 + 12 = 132 (t) Thể tích buồng lạnh V= (m3) 2.2 DIỆN TÍCH CHẤT TẢI TRONG KHO LẠNH Chọn h = 3 m Công thức xác định diện tích chất tải buồng lạnh: GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 11 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn F= (m2) Trong đó: h – Chiều cao chất tải, m 2.3 TẢI TRỌNG NỀN Công thức tính tải trọng nền: gf = gv × h = 0.35 ( tấn/m2) Trong đó: h – Chiều cao chất tải. gv – Mức độ chất tải, tấn/m3 2.4 DIỆN TÍCH KHO LẠNH CẦN XÂY DỰNG Công thức xác định diện tích xây dựng kho lạnh: Fxd= ( m2) Trong đó: βF – Hệ số sử dụng diện tích xây dựng của kho lạnh, βF phụ thuộc vào kích thước của buồng lạnh. Đối với buồng diện tích nhỏ hơn 100 m2, βF = 0,70÷0,75 Đối với buồng diện tích 100- 400 m2, βF = 0,75÷0,80 Đối với buồng diện tích hơn 400 m2, βF = 0,8÷0,85 Chọn kích thước kho lạnh Diện tích buồng lạnh quy chuẩn (bội của 36 m2) nên chọn Fxd = 144 m2 (12×12) Chọn kích thước kho như sau: 12 x 12 x 5 GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 12 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 13 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM 3.1 TÍNH TOÁN CHO VÁCH KHO LẠNH 3.1 Kết cấu tường bao Xây dựng vách kho lạnh có kết cấu như sau: Bảng 1: Kết cấu vách ngoài kho lạnh Vật liệu Bề dày Hệ số truyền nhiệt δ(m) λ (W/m.800 Cách ẩm bitum 0.300 Cách nhiệt polystirol 0.047 Lớp vữa và tấm thép 0.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức: Trong đó: α1 = 23.K : hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (tường có chắn gió).K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức).
δi : bề dày của vật liệu làm tường (bảng 1). λi : hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng 1).K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn.s Đào Thanh Khê Trang 14 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn => chọn δ1 = 0.2 m Hệ số truyền nhiệt K 1 1 𝐾= = K = 0.3 Kiểm tra đọng sương Điều kiện để vách ngoài của kho lạnh không bị đọng sương: Trong đó: t1: nhiệt độ bên ngoài kho bảo quản lạnh đông (oC) ts: nhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài (oC) t2: nhiệt độ bên trong kho lạnh (oC) α1: hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (W/m2.95 : hệ số an toàn => K < ks Vậy: vách ngoài không đọng sương.2 CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO NỀN 3.1 Kết cấu cách nhiệt của nền Kết cấu nền kho lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ phòng lạnh, tải trọng của hàng bảo quản, dung tích kho lạnh,…Yêu cầu của nền là phải có độ vững chắc cần thiết, tuổi thọ cao, không thấm ẩm.s Đào Thanh Khê Trang 15 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn Bảng 2: Kết cấu cách nhiệt của nền Vật liệu Bề dày δ (m) Hệ số truyền nhiệt λ (W/m.047 Cách ẩm bitum 0.88 Bêtông cốt thép 0.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức: Trong đó: α1 = 23.K : hệ số cấp nhiệt của không khí α2 = 9 W/m2 .K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức). δi : bề dày của vật liệu làm tường (bảng 2). λi : hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng 2).K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn.2 m => Hệ số truyền nhiệt của nền K = 0.K Kiểm tra tương tự trên ==> không có đọng sương và đọng ẩm.s Đào Thanh Khê Trang 16 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 17 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn 3.3 CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO TRẦN 3.1 Kết cấu cách nhiệt của trần Mái kho lạnh không được phép đọng nước và thấm nước.Mái có kết cấu như sau: Bảng 3: Kết cấu cách nhiệt của trần kho lạnh Vật liệu Bề dày δ(m) Hệ số truyền nhiệt λ (W/mK) Bêtông cốt thép 0.047 Vữa trên lưới thép 0.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức: Trong đó: α1 = 23.K : hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (tường có chắn gió).K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức).
δi : bề dày của vật liệu làm tường (bảng trên). λi : hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng trên).35 W/m2K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn.2 m => Hệ số truyền nhiệt của trần K = 0.K Kiểm tra tương tự trên ==> Không có đọng sương đọng ẩm trên bề mặt kết cấu.s Đào Thanh Khê Trang 18 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT Việc tính toán nhiệt tải kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường xâm nhập vào kho lạnh. Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bên ngoài. Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt tải kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy lạnh cần lắp đặt.
Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định bằng biểu thức: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 (W) Trong đó: Q1: dòng nhiệt thất thoát qua vách. Q2: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra. Q3: dòng nhiệt do vận hành kho. Q4: dòng nhiệt do thong gió buồng lạnh.1 TÍNH DÒNG NHIỆT TỔN THẤT 4.1 Tính nhiệt thất thoát qua vách Bao che K (w/m2k) F(m2) ΔT (k) Q1 =K×F×ΔT (w) Tường ngoài 0.s Đào Thanh Khê Trang 19 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn 4.2 Tính dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra ✴ Dòng nhiệt do trái cây tỏa ra: 𝑀×(ℎ1−ℎ2)×1000×1000 𝑄21 = 24×3600 (𝑊) M: năng suất buồng bảo quạn lạnh đông (t/24h) Q21 :Dòng nhiệt do tôm tỏa ra h1 ,h2 : enthapi của sản phẩm trước và sau khi xử lý lạnh : Theo bảng 4-2 p.81 Chọn nhiệt độ hàng nhập thẳng vào kho bảo quản lạnh đông là: t1 = 8 oC ⇒h1 = 302 kJ/kg t2 = 4 oC ⇒h2 = 286.7)×1000×1000 𝑄21 = 24×3600 = 1700(𝑊) ✴ Dòng nhiệt do trái cây hô hấp: Q22 = E× (0.9×14) = 1667 (W) Với: E : dung tích kho lạnh GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 20 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn qn và qhp :dòng nhiệt tỏa ra khi có sản phẩm nhập vào kho lạnh, sau đó là nhiệt độ bảo quản kho lanh.
W/t (bảng 4-5) ✴ Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra: 𝑀𝑏×𝐶𝑏(𝑡1−𝑡2)×1000×1000 𝑄23 = 24×3600 Với: Mb : khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm (t/24h) Cb : Nhiệt dung riêng của bao bì (kJ/kgK) t1, t2 : nhiệt độ bao bì trước và sau khi bảo quản lạnh đông 1000/(24×3600) : hệ số chuyển đổi t/24h ra kg/s Ta có :Khối lượng bao bì gỗ : Mb = 10%M = 10% ×9.96 (t/24h) Nhiệt dung riêng của bao bì gỗ : Cb = 2.5 (kJ/kgK) Nhiệt độ bao bì trước khi bảo quản: t1= 8 oC Nhiệt độ bao bì sau khi bảo quản : t2 =4 oC 0. 11 (𝑘𝑊) Tổng nhiệt do sản phẩm tỏa ra là : Q2 = Q21 + Q22 + Q23 = 1700 + 1667 + 111.3 Dòng nhiệt do vận hành kho ✴ Dòng nhiệt do đèn chiếu sang: Q31 = A ×F ,W A: định mức chiếu sáng trên một m2 phòng, A = 1.2 W/m2 F: Diện tích phòng lạnh, F= 144 m2 Q31= 1.