Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Kỹ thuật lạnh đóng vai trò then chốt trong nền kinh tế quốc dân, đặc biệt là trong lĩnh vực chế biến, bảo quản nông sản và thực phẩm. Việc ứng dụng nhiệt độ thấp giúp ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây thối hỏng và làm chậm các phản ứng sinh hóa, từ đó kéo dài thời gian lưu trữ và duy trì chất lượng của sản phẩm. Đối với mặt hàng nông sản giá trị cao như quả bơ, việc thiết lập một quy trình làm lạnh và kho bảo quản đạt tiêu chuẩn kỹ thuật là yêu cầu thiết yếu nhằm giảm thiểu tổn thất sau thu hoạch.

Đề tài "Thuyết minh tính toán thiết kế kho bảo quản bơ công suất 10 tấn" được thực hiện bởi sinh viên Phạm Văn Nhân (ngành Hệ Thống Kỹ Thuật Công Trình Xây Dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh) dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Thành Luân vào tháng 4 năm 2022. Đồ án tập trung giải quyết các nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể:

  1. Tổng quan cơ sở lý thuyết về kỹ thuật làm lạnh, các phương pháp tạo lạnh nhân tạo và phân loại kho lạnh bảo quản thực phẩm.
  2. Xác định quy mô dung tích, quy hoạch mặt bằng kiến trúc và tính toán kết cấu cách nhiệt - cách ẩm cho kho lạnh nhằm ngăn chặn hiện tượng đọng sương.
  3. Xác định các thành phần tổn thất nhiệt và tính toán tổng tải nhiệt tác động lên buồng lạnh và máy nén.
  4. Xây dựng chu trình nhiệt động, tính toán các thông số trạng thái tại các điểm nút và lựa chọn cụm máy nén lạnh phù hợp.
  5. Tính chọn các thiết bị trao đổi nhiệt (thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi), thiết bị phụ trợ (tháp giải nhiệt, bình chứa cao áp, bình hồi nhiệt, bình tách dầu, bình tách khí không ngưng) và hệ thống van điều khiển.

Phạm vi nghiên cứu và thiết kế của đồ án được xác lập theo các thông số kỹ thuật đầu vào:

  • Đối tượng bảo quản: Quả bơ (đóng trong thùng bìa carton).
  • Dung tích thiết kế: 10 tấn sản phẩm ($E = 10\text{ tấn}$), tỷ lệ xuất nhập hàng ngày là $20%$.
  • Địa điểm xây dựng: Thành phố Bảo Lộc, tỉnh Lâm Đồng với các thông số khí hậu ngoài trời gồm nhiệt độ trung bình $t_{mt} = 33{,}5^\circ\text{C}$ và độ ẩm tương đối $\varphi = 70%$.
  • Môi chất lạnh sử dụng: Gas R22.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án sử dụng khung lý thuyết kỹ thuật nhiệt - nhiệt động lực học công nghiệp và kỹ thuật lạnh ứng dụng, kết hợp các tiêu chuẩn thiết kế kho lạnh công nghiệp hiện hành:

  • Lý thuyết nhiệt động học và truyền nhiệt: Ứng dụng các quy luật truyền nhiệt qua kết cấu bao che nhiều lớp, truyền nhiệt đối lưu và bức xạ; tính toán chu trình máy lạnh nén hơi 1 cấp sử dụng môi chất R22 có thiết bị hồi nhiệt; phân tích trạng thái không khí ẩm qua đồ thị $I\text{-}d$ và biểu đồ trạng thái môi chất lạnh $\ln P\text{-}h$, $T\text{-}s$.
  • Phương pháp tính toán kỹ thuật:
    • Phương pháp giải tích kỹ thuật: Sử dụng các công thức tính toán tải nhiệt tiêu chuẩn theo giáo trình của PGS. Nguyễn Đức Lợi và tài liệu chuyên ngành kỹ thuật lạnh.
    • Phương pháp tra cứu biểu đồ và đồ thị: Tra cứu các thông số nhiệt vật lý của môi chất R22, không khí ẩm, hệ số truyền nhiệt thực nghiệm của vật liệu panel Polyurethane (PU) và inox.
    • Phương pháp chọn mẫu thiết bị công nghiệp: So sánh các thông số tính toán lý thuyết với catalogue kỹ thuật của các nhà sản xuất máy nén (Mycom/Mayekawa), tháp giải nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống vỏ.
  • Nguồn dữ liệu tham khảo: Số liệu khí tượng thủy văn khu vực Lâm Đồng (theo Giáo trình Thiết kế điều hòa không khí của PGS. Nguyễn Đức Lợi), sổ tay thông số nhiệt động của môi chất lạnh R22, quy chuẩn và bảng tra phụ tải nhiệt kho bảo quản thực phẩm.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống kho lạnh bảo quản bơ được thiết kế dưới dạng kho lạnh lắp ghép bằng panel tiền chế với các đặc tính cấu tạo và thông số kỹ thuật:

1. Kiến trúc mặt bằng và kết cấu cách nhiệt

  • Kích thước hình học buồng lạnh: Mặt bằng $3\text{ m} \times 5\text{ m} = 15\text{ m}^2$, chiều cao phòng $2{,}5\text{ m}$ (chiều cao chất tải hàng hóa $h = 2\text{ m}$). Kho gồm 1 buồng bảo quản đơn nguyên, bốc dỡ thủ công.
  • Vật liệu vỏ kho: Panel Inox Thịnh Phát cấu tạo 3 lớp gồm 2 lớp vỏ Inox dày $0{,}5\text{ mm}$ bọc ngoài và lớp lõi cách nhiệt Polyurethane (PU) có hệ số dẫn nhiệt $\lambda_{cn} = 0{,}041\text{ W/m.K}$. Chiều dày tính toán đạt $\delta_n = 0{,}11\text{ m}$, quy chuẩn chọn chiều dày thực tế $\delta_n = 125\text{ mm}$ ($0{,}125\text{ m}$) cho cả tường, trần và sàn.
  • Hệ số truyền nhiệt thực tế: Đạt $k_{tt} = 0{,}306\text{ W/m}^2\text{K}$, nhỏ hơn hệ số truyền nhiệt cho phép chống đọng sương $k_s = 0{,}35\text{ W/m}^2\text{K}$, đảm bảo không ngưng tụ ẩm trên bề mặt ngoài kết cấu.

2. Chu trình nhiệt động và thông số vận hành

Hệ thống sử dụng chu trình lạnh nén hơi 1 cấp có thiết bị hồi nhiệt. Hơi hút về máy nén được quá nhiệt trong bình hồi nhiệt để loại trừ hiện tượng ngập lỏng (thủy kích), đồng thời lỏng cao áp trước khi qua van tiết lưu được quá lạnh để nâng cao năng suất lạnh riêng.

Thông số điểm nút chu trình Trạng thái môi chất Nhiệt độ $t$ ($^\circ\text{C}$) Áp suất $P$ ($\text{bar}$) Entanpi $h$ ($\text{kJ/kg}$) Entropi $s$ ($\text{kJ/kg.K}$) Thể tích riêng $v$ ($\text{m}^3/\text{kg}$)
Điểm 1 (Ra dàn bay hơi) Hơi bão hòa khô $-4{,}00$ $4{,}3638$ $403{,}47$ $1{,}7563$ $0{,}0540$
Điểm 1' (Vào máy nén) Hơi quá nhiệt $20{,}00$ $4{,}3638$ $419{,}44$ $1{,}8131$ $0{,}0600$
Điểm 2 (Đẩy khỏi máy nén) Hơi quá nhiệt cao áp $85{,}83$ $15{,}2680$ $454{,}73$ $1{,}8131$ $0{,}0200$
Điểm 3 (Ra bình ngưng) Lỏng sôi $40{,}00$ $15{,}2680$ $249{,}22$ $1{,}1651$ $0{,}00088$
Điểm 3' (Ra bình hồi nhiệt) Lỏng chưa sôi (quá lạnh) $36{,}00$ $15{,}2680$ $195{,}20$ $1{,}1493$ $0{,}00087$
Điểm 4 (Sau van tiết lưu) Hơi bão hòa ẩm $-4{,}00$ $4{,}3638$ $195{,}20$ $0{,}9825$ $0{,}00077$

3. Cụm thiết bị chính và thiết bị phụ trợ

  • Máy nén lạnh: Máy nén pittông 1 cấp Mycom model F2WA2 (Mayekawa Nhật Bản), thể tích quét $71\text{ m}^3/\text{h}$, sử dụng môi chất R22, động cơ điện truyền động công suất lắp đặt $8{,}86\text{ kW}$.
  • Thiết bị ngưng tụ: Bình ngưng ống vỏ nằm ngang giải nhiệt bằng nước tuần hoàn KTP-4, diện tích trao đổi nhiệt $4\text{ m}^2$, đường kính vỏ $D = 194\text{ mm}$, chiều dài ống $L = 1\text{ m}$, số lượng 23 ống chia làm 4 lối nước.
  • Thiết bị bay hơi: Dàn bay hơi $\text{NTBP}-5$, diện tích trao đổi nhiệt $5\text{ m}^2$, đường kính $273\text{ mm}$, chiều dài $1500\text{ mm}$, gồm 64 ống, 26 lối.
  • Tháp giải nhiệt: Tháp giải nhiệt tuần hoàn kiểu làm mát cưỡng bức FRK8, lưu lượng nước $1{,}63\text{ l/s}$, công suất mô tơ quạt $0{,}2\text{ kW}$, kích thước cao $1600\text{ mm} \times$ đường kính $930\text{ mm}$.
  • Thiết bị phụ: Bình chứa cao áp, bình hồi nhiệt kiểu ống xoắn bọc cách nhiệt, bình tách dầu kiểu quán tính đổi hướng dòng và tấm chắn, bình tách khí không ngưng, cùng hệ thống van tiết lưu màng tự động điều chỉnh nhiệt độ quá nhiệt đầu ra dàn bay hơi.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 phân tích vai trò của kỹ thuật lạnh trong nền kinh tế, công nghiệp hóa chất, y tế và bảo quản thực phẩm. Tác giả tổng hợp 9 phương pháp tạo lạnh nhân tạo:

  1. Phương pháp bay hơi khuếch tán.
  2. Phương pháp hòa trộn lạnh (nước và muối như $\text{CaCl}_2$, $\text{NaCl}$).
  3. Phương pháp giãn nở khí có sinh ngoại công.
  4. Phương pháp tiết lưu không sinh ngoại công.
  5. Phương pháp giãn nở dòng khí trong ống xoáy (hiệu ứng Ranque-Hilsch).
  6. Phương pháp nhiệt điện (hiệu ứng Peltier).
  7. Phương pháp khử từ đoạn nhiệt các muối nhiễm từ trong dải nhiệt cryo.
  8. Phương pháp hóa lỏng hoặc thăng hoa vật rắn (nước đá, đá khô $\text{CO}_2$).
  9. Phương pháp bay hơi chất lỏng (môi chất Frêon hoặc nitơ lỏng).

Chương này cũng phân loại kho lạnh theo mục đích (kho chế biến, sơ bộ, sinh hoạt, phân phối, thương nghiệp, vận tải), theo nhiệt độ (bảo quản lạnh $-2 \div 5^\circ\text{C}$, bảo quản đông $-18^\circ\text{C}$, đa năng $-12^\circ\text{C}$, gia lạnh, bảo quản đá $-4^\circ\text{C}$), theo dung tích và cấu trúc vỏ bao che (kho panel và kho xây). Phần cuối thiết lập các thông số ban đầu của đề tài: bảo quản bơ tại Bảo Lộc (Lâm Đồng) với công suất 10 tấn, nhiệt độ phòng $8^\circ\text{C}$, môi chất R22.

Chương 2: Xác định kích thước và bố trí mặt bằng xây dựng

Chương 2 trình bày các bước tính toán hình học và kết cấu xây dựng kho:

  • Tính thể tích chất tải $V_{ct} = E / g_v = 10 / 0{,}7 = 14{,}3\text{ m}^3$ (với định mức $g_v = 0{,}7\text{ tấn/m}^3$).
  • Xác định diện tích chất tải $F = V_{ct} / h = 14{,}3 / 2 = 7{,}15\text{ m}^2$ với chiều cao xếp hàng $h = 2\text{ m}$.
  • Tải trọng sàn đạt $g_F = 1{,}4\text{ tấn/m}^2$, thỏa mãn giới hạn chịu lực nền kho 1 tầng ($4\text{ tấn/m}^2$).
  • Diện tích xây dựng buồng lạnh $F_t = F / \beta_F = 7{,}15 / 0{,}5 = 14{,}3\text{ m}^2$, chọn mặt bằng thực tế $3\text{ m} \times 5\text{ m} = 15\text{ m}^2$.
  • Tính toán chiều dày lớp cách nhiệt PU cho tường, trần, nền: với hệ số dẫn nhiệt $\lambda_{cn} = 0{,}041\text{ W/m.K}$, chiều dày tính toán $\delta_n = 0{,}11\text{ m}$, quy chuẩn chọn panel dày $125\text{ mm}$ ($k_{tt} = 0{,}306\text{ W/m}^2\text{K}$). Kiểm tra hiện tượng đọng sương cho thấy $k_{tt} < k_s$ ($0{,}306 < 0{,}35\text{ W/m}^2\text{K}$), đảm bảo bề mặt không bị ẩm cục bộ.

Chương 3: Tính toán tải lạnh

Chương 3 xác định chi tiết 5 thành phần dòng nhiệt xâm nhập vào buồng lạnh:

  1. $Q_1$ (Dòng nhiệt qua kết cấu bao che): gồm nhiệt truyền qua nền ($149{,}16\text{ W}$), qua trần ($149{,}16\text{ W}$), qua tường ($438{,}80\text{ W}$), bức xạ $Q_{1bx} = 0\text{ W}$; tổng $Q_1 = 737{,}12\text{ W}$.
  2. $Q_2$ (Dòng nhiệt do làm lạnh sản phẩm và bao bì carton): $Q_2 = 5{,}58\text{ W}$.
  3. $Q_3$ (Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh): $Q_3 = 1{,}84\text{ W}$.
  4. $Q_4$ (Dòng nhiệt do vận hành): gồm chiếu sáng ($Q_{41}$), nhiệt do 3 công nhân làm việc ($Q_{42}$), nhiệt từ động cơ quạt ($Q_{43}$), và nhiệt mở cửa kho ($Q_{44}$); tổng $Q_4 = 5249{,}25\text{ W}$.
  5. $Q_5$ (Dòng nhiệt do hoa quả hô hấp): $Q_5 = 3867{,}34\text{ W}$.

Tổng tải nhiệt tác động lên thiết bị bay hơi đạt $Q = 9861{,}13\text{ W}$. Tải nhiệt tính toán cho máy nén theo hệ số không đồng thời đạt $Q_{MN} = 8439{,}53\text{ W}$. Năng suất lạnh yêu cầu của máy nén sau khi tính đến hệ số thời gian làm việc ($b = 0{,}7$) và tổn thất đường ống ($k = 1{,}1$) là $Q_{0mn} = 13262{,}12\text{ W} = 13{,}26\text{ kW}$.

Chương 4: Tính toán chu trình lạnh và tính chọn máy nén

Chương 4 thiết lập chu trình nhiệt động 1 cấp môi chất R22 có bình hồi nhiệt:

  • Xác định chế độ nhiệt: nhiệt độ sôi $t_0 = -4^\circ\text{C}$ ($P_0 = 4{,}3638\text{ bar}$), nhiệt độ ngưng tụ $t_k = 40^\circ\text{C}$ ($P_k = 15{,}268\text{ bar}$), nhiệt độ quá lạnh $t_{ql} = 36^\circ\text{C}$, nhiệt độ hơi hút quá nhiệt $t_{qn} = 20^\circ\text{C}$.
  • Tỷ số nén $\Pi = P_k / P_0 = 15{,}268 / 4{,}3638 = 3{,}5$.
  • Năng suất lạnh riêng $q_0 = 224{,}24\text{ kJ/kg}$, lưu lượng môi chất tuần hoàn $G = 0{,}059\text{ kg/s}$, hệ số làm lạnh $\epsilon = 4{,}06$.
  • Tính chọn máy nén: thể tích hút thực tế $V_{tt} = 0{,}0032\text{ m}^3/\text{s}$, hệ số cấp $\lambda = 0{,}85$, thể tích hút lý thuyết $V_{lt} = 0{,}0038\text{ m}^3/\text{s}$. Công suất nén chỉ thị $N_i = 3{,}51\text{ kW}$, công suất hữu ích $N_e = 3{,}61\text{ kW}$, công suất điện $N_{el} = 4{,}22\text{ kW}$. Lựa chọn máy nén pittông 1 cấp Mycom F2WA2 (Mayekawa) với động cơ lắp đặt $8{,}86\text{ kW}$.

Chương 5: Tính chọn thiết bị và đường ống

Chương 5 tiến hành tính toán bề mặt trao đổi nhiệt và lựa chọn quy cách thiết bị:

  • Bình ngưng tụ nằm ngang KTP-4: phụ tải nhiệt $Q_k = 12{,}33\text{ kW}$, mật độ dòng nhiệt $q_F = 3600\text{ W/m}^2$, diện tích bề mặt tính toán $3{,}43\text{ m}^2$, chọn model diện tích $4\text{ m}^2$.
  • Dàn bay hơi $\text{NTBP}-5$: diện tích tính toán $3{,}54\text{ m}^2$, chọn thiết bị tiêu chuẩn diện tích $5\text{ m}^2$.
  • Tháp giải nhiệt FRK8: phụ tải giải nhiệt $12{,}33\text{ kW}$ ($2{,}72\text{ Ton}$ lạnh), lưu lượng tuần hoàn $1{,}63\text{ l/s}$.
  • Thiết kế bình chứa cao áp, bình hồi nhiệt ống xoắn, bình tách dầu ly tâm 3 nón chắn, bình tách khí không ngưng và các cụm van điều chỉnh nhiệt tự động.

Chương 6: Sơ đồ nguyên lý

Mô tả sơ đồ nguyên lý kết nối toàn bộ hệ thống lạnh hoàn chỉnh, đường tuần hoàn môi chất R22 qua máy nén, bình tách dầu, bình ngưng, bình chứa cao áp, bình hồi nhiệt, van tiết lưu và dàn bay hơi.

Chương 7: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ kết quả tính toán thiết kế của đồ án, khẳng định tính khả thi của hệ thống lạnh bảo quản bơ công suất 10 tấn và nêu các lưu ý về quy trình vận hành, bảo trì thiết bị định kỳ.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán thiết kế kỹ thuật của một hệ thống lạnh thương nghiệp:

1. Tổng hợp các thông số kỹ thuật chính

Hạng mục thông số Giá trị tính toán / lựa chọn Đơn vị
Dung tích kho lạnh bảo quản bơ $10$ tấn
Kích thước phủ bì buồng kho ($D \times R \times C$) $5{,}0 \times 3{,}0 \times 2{,}5$ $\text{m}$
Chiều dày lớp cách nhiệt Polyurethane $125$ $\text{mm}$
Hệ số truyền nhiệt kết cấu vỏ bao che ($k_{tt}$) $0{,}306$ $\text{W/m}^2\text{K}$
Tổng tải nhiệt tác động lên thiết bị ($Q$) $9861{,}13$ $\text{W}$
Phụ tải nhiệt tính toán máy nén ($Q_{MN}$) $8439{,}53$ $\text{W}$
Năng suất lạnh yêu cầu của máy nén ($Q_{0mn}$) $13{,}26$ $\text{kW}$
Môi chất lạnh làm việc $\text{R22}$ -
Nhiệt độ sôi bốc hơi ($t_0$) / Nhiệt độ ngưng tụ ($t_k$) $-4{,}0\ /\ 40{,}0$ $^\circ\text{C}$
Tỷ số nén của chu trình ($\Pi$) $3{,}50$ -
Hệ số làm lạnh chu trình ($\epsilon$) $4{,}06$ -
Model máy nén pittông 1 cấp lựa chọn Mycom F2WA2 (Mayekawa) -
Công suất động cơ điện lắp đặt cho máy nén $8{,}86$ $\text{kW}$
Model thiết bị ngưng tụ nằm ngang KTP-4 ($F = 4\text{ m}^2$) -
Model dàn bay hơi $\text{NTBP}-5$ ($F = 5\text{ m}^2$) -
Model tháp giải nhiệt FRK8 ($1{,}63\text{ l/s}$) -

2. Đóng góp kỹ thuật

  • Cung cấp quy trình tính toán nhiệt tải chi tiết và chuẩn hóa cho đối tượng bảo quản là quả bơ tại khu vực có khí hậu Tây Nguyên (Lâm Đồng), tính toán đầy đủ nhiệt hiện từ sản phẩm, bao bì, nhiệt do hô hấp sinh học ($Q_5$) và nhiệt vận hành ($Q_4$).
  • Lựa chọn giải pháp chu trình 1 cấp có bình hồi nhiệt, giúp tăng cường hệ số làm lạnh ($\epsilon = 4{,}06$), đồng thời bảo vệ máy nén khỏi nguy cơ ngập lỏng nhờ độ quá nhiệt hơi hút đạt $20^\circ\text{C}$.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Đồ án sử dụng môi chất R22 – loại gas thuộc nhóm HCFC có tiềm năng gây suy giảm tầng ozon và đang trong lộ trình cắt giảm theo các nghị định thư môi trường quốc tế.
    • Các thông số vận hành và phụ tải nhiệt được tính toán ở chế độ tải cực đại định mức, chưa khảo sát các chế độ vận hành non tải hay sự biến thiên nhiệt độ môi trường theo từng mùa trong năm.
  • Hướng mở rộng:
    • Nghiên cứu chuyển đổi và tính toán chu trình thay thế bằng các môi chất lạnh thân thiện với môi trường hơn (như R404A, R134a hoặc R32/R290).
    • Tích hợp hệ thống điều khiển tự động biến tần cho động cơ máy nén và quạt dàn lạnh nhằm tối ưu hóa điện năng tiêu thụ khi lượng nông sản lưu kho thay đổi.

Giá trị tham khảo

Bản thuyết minh đồ án là tài liệu tham khảo cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Hệ thống Kỹ thuật Công trình, Kỹ thuật Nhiệt - Lạnh, Công nghệ Thực phẩm khi thực hiện đồ án môn học Đồ án Lạnh, đồ án tốt nghiệp hoặc thiết kế kho bảo quản nông sản.
  • Kỹ sư thiết kế hệ thống cơ điện lạnh (HVAC/R) trong việc tra cứu quy trình tính chọn thiết bị trao đổi nhiệt, máy nén Mycom, kết cấu panel vỏ kho và kiểm tra điều kiện đọng sương bề mặt.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao hệ thống lựa chọn chu trình lạnh 1 cấp có thiết bị hồi nhiệt thay vì chu trình 1 cấp thông thường?

Tỷ số nén của hệ thống là $\Pi = P_k / P_0 = 15{,}268 / 4{,}3638 = 3{,}5$ (nằm trong dải làm việc hiệu quả của máy nén 1 cấp, $\Pi < 10 \div 12$). Việc bố trí thêm thiết bị hồi nhiệt cho môi chất R22 giúp quá nhiệt hơi hút trước khi vào máy nén lên $20^\circ\text{C}$ nhằm ngăn ngừa hiện tượng hút phải lỏng gây thủy kích, đồng thời quá lạnh lỏng cao áp trước khi qua van tiết lưu xuống $36^\circ\text{C}$, giúp tăng năng suất lạnh riêng của chu trình ($q_0 = 224{,}24\text{ kJ/kg}$).

2. Chiều dày lớp cách nhiệt panel vỏ kho được xác định và kiểm tra như thế nào?

Chiều dày tính toán lý thuyết của lớp Polyurethane là $\delta_n = 0{,}11\text{ m}$. Đồ án lựa chọn panel Inox Thịnh Phát tiêu chuẩn dày $\delta_n = 125\text{ mm}$ ($0{,}125\text{ m}$). Hệ số truyền nhiệt thực tế qua kết cấu đạt $k_{tt} = 0{,}306\text{ W/m}^2\text{K}$. Giá trị này nhỏ hơn hệ số truyền nhiệt giới hạn chống đọng sương $k_s = 0{,}35\text{ W/m}^2\text{K}$, đảm bảo bề mặt ngoài vỏ kho không bị đọng nước trong điều kiện môi trường ngoài trời $33{,}5^\circ\text{C}$ và độ ẩm $70%$.

3. Trong các thành phần tổn thất nhiệt của kho bảo quản bơ, thành phần nào chiếm tỷ trọng lớn nhất?

Tổn thất nhiệt do vận hành $Q_4$ ($5249{,}25\text{ W}$, gồm nhiệt chiếu sáng, công nhân bốc xếp, quạt gió và mở cửa kho) và nhiệt tỏa ra do quả bơ hô hấp sinh học $Q_5$ ($3867{,}34\text{ W}$) là hai thành phần chiếm tỷ trọng lớn nhất trong tổng tải nhiệt thiết bị ($9861{,}13\text{ W}$).

4. Động cơ điện lắp đặt cho máy nén Mycom F2WA2 được tính chọn với công suất bao nhiêu?

Từ công suất nén chỉ thị $N_i = 3{,}51\text{ kW}$ và công suất ma sát $N_{ms} = 0{,}095\text{ kW}$, công suất hữu ích trên trục đạt $N_e = 3{,}61\text{ kW}$, tương ứng công suất điện tính toán $N_{el} = 4{,}22\text{ kW}$. Để đảm bảo an toàn vận hành khi lưới điện dao động đối với hệ thống lạnh quy mô nhỏ, công suất động cơ lắp đặt được chọn với hệ số dự phòng $2{,}1$ lần, đạt $N_{đc} = 8{,}86\text{ kW}$.

5. Thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi được chọn theo quy cách nào?

  • Bình ngưng tụ: Bình ống vỏ nằm ngang KTP-4, làm mát bằng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt FRK8 ($1{,}63\text{ l/s}$), diện tích truyền nhiệt $F = 4\text{ m}^2$ ($D = 194\text{ mm}$, $L = 1\text{ m}$, 23 ống, 4 lối).
  • Thiết bị bay hơi: Dàn bay hơi $\text{NTBP}-5$, diện tích trao đổi nhiệt $F = 5\text{ m}^2$ ($D = 273\text{ mm}$, $L = 1500\text{ mm}$, 64 ống, 26 lối).

Kết luận

Đồ án "Thuyết minh tính toán thiết kế kho bảo quản bơ công suất 10 tấn" của tác giả Phạm Văn Nhân đã hoàn thành việc tính toán thiết kế hệ thống lạnh hoàn chỉnh phục vụ bảo quản nông sản tại Lâm Đồng. Toàn bộ các hạng mục từ quy hoạch mặt bằng vỏ kho panel PU dày 125 mm, tính toán tải nhiệt ($Q_{0mn} = 13{,}26\text{ kW}$), chu trình lạnh 1 cấp gas R22 có hồi nhiệt đến lựa chọn máy nén Mycom F2WA2 và hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt đều được thực hiện nhất quán theo các tiêu chuẩn kỹ thuật chuyên ngành. Kết quả của đồ án cung cấp một tài liệu tham khảo có cấu trúc rõ ràng và số liệu tính toán chi tiết cho lĩnh vực kỹ thuật lạnh và công trình xây dựng.