Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
MỤC LỤC
Trang
Chương I: Mở đầu ...............................................................................3
I.1. Giới thiệu sơ lược về ứng dụng của kỹ thuật lạnh ...................................................... 3
I.2. Giới thiệu sơ lược về nguồn lợi thủy sản .................................................................... 3
I.3. Qui trình chế biến ....................................................................................................... 3
I.4. Chế độ làm việc của kho ............................................................................................. 4
Chương II: Tính kho lạnh ...................................................................6
Chương III: Tính cách nhiệt cách ẩm ................................................9
III.1. Mục đích .................................................................................................................. 9
III.2. Vật liệu cách nhiệt cách ẩm ..................................................................................... 9
III.3. Cách nhiệt cách ẩm cho vách kho lạnh .................................................................... 9
III.4. Cách nhiệt cách ẩm cho vách giữa hai kho lạnh ........................................................
III.5. Cách nhiệt cách ẩm cho nền .......................................................................................
III.6. Cách nhiệt cách ẩm cho trần ......................................................................................
Chương IV: Tính nhiệt kho lạnh ..........................................................
IV.1. Tính cho kho thứ nhất ................................................................................................
IV.2. Tính cho kho thứ hai ..................................................................................................
IV.3. Tính cho kho thứ ba ...................................................................................................
IV.4. Xác định tải nhiệt cho thiết bị và máy nén ...............................................................
Chương V: Tính chọn máy nén ............................................................
V.1. Tác nhân lạnh ..............................................................................................................
V.2. Qui trình công nghệ .....................................................................................................
V.3. Tính toán .....................................................................................................................
Chương VI: Tính thiết bị ngưng tụ ......................................................
VI.1. Nguyên lý bình ngưng ống vỏ nắm ngang .................................................................
VI.2. Các thông số tính toán................................................................................................
VI.3. Tính toán ....................................................................................................................
VI.4. Kiểm tra tính bền .......................................................................................................
Chương VII: Tính thiết bị bay hơi .......................................................
VII.1. Nguyên lý .................................................................................................................
VII.2. Các thông số tính toán ..............................................................................................
VII.3. Tính toán ...................................................................................................................
VII.4. Kiểm tra tính bền ......................................................................................................
Chương VIII: Tính các thiết bị phụ .....................................................
VIII.1. Bình tách dầu ...........................................................................................................
VIII.2. Bình chứa dầu..........................................................................................................
VIII.3. Bình chứa cao áp .....................................................................................................
VIII.4. Bình tách lỏng .........................................................................................................
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
1
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
VIII.5. Tính chọn tháp giải nhiệt .........................................................................................
VIII.6. Bình tách khí không ngưng .....................................................................................
VIII.7. Van ..........................................................................................................................
VIII.8. Phin lọc ....................................................................................................................
VIII.9. Đường ống ...............................................................................................................
VIII.10. Bơm .......................................................................................................................
Chương IX: Tính kinh tế .......................................................................
Kết luận ...................................................................................................
Tài liệu tham khảo .................................................................................
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
2
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
I.1. Giới thiệu sơ lược về ứng dụng của kỹ thuật lạnh
Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh rất lâu, nhưng ngành lạnh bắt đầu phát triển
mạnh ở trên thế giới từ cuối thế kỉ 19. Ngày nay, kỹ thuật lạnh hiện đại đã tiến những bước
xa, có trình độ khoa học kỹ thuật ngang vớ các ngành kỹ thuật tiên tiến khác.
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 nghiệp thực phẩm, chế biến thịt cá, rau quả, rượu
bia, nước giải khát, đánh bắt và xuất khẩu thủy hải sản, hoá chất, …
Công suất của các tổ hợp máy lạnh được mở rộng: từ vài mw ở những phòng thí
nghiệm đến vài Mw ở các trung tâm điều khiển không khí.
I.2. Giới thiệu sơ lược về nguồn thủy sản
- Thủy sản là nguồn nguyên liệu quan trọng của thực phẩm, công nghiệp, nông nghiệp
và dược phẩm. Động thực vật thủy sản bao gồm: tôm, cá, nhuyễn thể (mực, trai, sò, …), rong
tảo,… đang cung cấp cho con người một nguồn đạm thực phẩm khổng lồ và phong phú. Theo
thống kê thì thủy sản đang chiếm trên 20% nguồn đạm thực phẩm của nhân loại nói chung,
trên 50% ở các nước phát triển.
- Nước ta có bờ biển dài 3260km, một vùng thềm lục địa rộng lớn khoảng hơn 1triệu
2
km , thuộc vùng biển nhiệt đới nên nguồn nguyên liệu rất đa dạng và có cả bốn mùa. trữ
lượng cá đáy, cá nổi của vùng biển Việt Nam rất phong phú (theo dự tính sơ bộ có khoảng
2000 loài, trong đó hơn 40 loài cá có giá trị kinh tế lớn).
- Bên cạnh đó, nghề nuôi trồng thủy sản đang được phát triển khá mạnh (sản lượng của
các nước Đông Nam Á chiếm trên 50% tổng sản lượng nuôi trồng của thế giới). Nước ta có
nhiều sông, hồ, kênh, rạch, đầm, phá và diện tích mặt nước thoáng rất lớn cho nên đang tập
trung đẩy mạnh nuôi trồng thủy sản để nhanh chóng phát triển thành ngành một cách chủ
động, toàn diện giữa các khâu nuôi trồng, khai thác, chế biến.
- Do khả năng nguồn lợi to lớn, ngành thủy sản có nhiệm vụ quan trọng là: chế biến
nguồn lợi to lớn đó thành nhiều sản phẩm có giá trị cao cho sản xuất và đời sống con người.
Đặc điểm nổi bật của nguyên liệu thủy sản là ươn thối rất nhanh, cho nên nhiệm vụ đặt
lên hàng đầu của khâu chất lượng sản phẩm là phải kịp thời bảo quản, chế biến mà trước hết
là bảo quản lạnh.
I.3. Qui trình chế biến ([8])
Ở đây ta chọn nguồn nguyên liệu là cá thu. Hàm lượng các chất trong cá thu là: 20.90%
protit, 1.02% lipit, 1.53% tro, 77.2% nước.
I.3.1. Tiêu chuẩn nguyên liệu:
- Cá tươi tốt, màu sáng tự nhiên.
- Còn nguyên vẹn,không bị xây xát.
- Mắt trong sáng và lồi.
- Bụng không phình, không lõm.
- Trọng lượn mỗi con trên 1 kg.
- Cá chờ xử lý phải được rửa sạch và ướp đá bào theo tỉ lệ: 1đá : 1cá
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
3
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
I.3.2. Qui cách chế biến:
Nguyên liệu → rửa → xử lý → rửa → phân cỡ → rửa → xếp mâm → đông
lạnh → mạ băng → bao gói → bảo quản.
- Nguyên liệu: Cá nguyên liệu phải đạt các tiêu chuẩn trên.
- Rửa: Rửa sạch dưới vòi nước chảy để loại hết tạp chất. Rửa lại trong nước lạnh
5oC có pha 50ppm clo.
- Xử lý: Dùng dao mổ bụng cá từ hậu môn đến nắp mang (các đường mổ phải
thẳng, không xơ xác). Bỏ nội tạng, cạo sạch gân máu dọc theo xương sống. Bỏ đầu.
- Rửa: Rửa thật sạch bên trong bụng. Nước rửa cá phải sạch, lạnh 5oC có pha
20ppm clo và 3% muối ăn để làm sạch nhớt. Rửa xong, để ráo nước 15 phút.
- Phân cỡ: Tính theo trọng lượng kg/con (gồm có cỡ 1-3 kg/con và trên 3 kg/con).
- Rửa: Rửa lại nước lạnh 5oC có pha 10ppm clo.
- Xếp mâm: Cá được xếp vào mâm có lót PE, mỗi mâm một cỡ. Có khi treo cá
trong phòng đông.
- Đông lạnh: Đông IQF, nhiệt độ -40oC, thời gian 4-6 giờ. Nhiệt độ trung bình tại
tâm sản phẩm ít nhất là -12oC.
- Mạ băng: Cá được mạ băng trong nước lạnh +1oC có pha 5ppm clo. Thời gian
mạ băng 5-10 giây.
- Bao gói: Cho mỗi con vào một bao PE. Hàn kín miệng bao. Cho vào thùng
cactông 5 lớp có tráng sáp, mỗi cỡ cho vào một thùng. Cân mỗi thùng 10kg tịnh (khoảng từ 5
đến10 con). Nẹp 2 đai ngang, 2 đai dọc. Ngoài thùng ghi rõ loại cá, cỡ, qui cách chế biến.
- Bảo quản: Nhiệt độ phòng bảo quản: -18 ± 2oC. Thời gian bảo quản không quá 3
tháng.
I.4. Chế độ làm việc của kho
- Kho lạnh là các kho có cấu tạo và kiến trúc đặc biệt dùng để bảo quản các sản phẩm và
hàng hóa khác nhau ở điều kiện nhiệt độ lạnh và điều kiện không khí thích hợp.Đối với sản
phẩm thủy sản, ta có thể có một số buồng như sau:
+ Buồng tiếp nhận sản phẩm.
+ Buồng xử lý sản phẩm. (có xưởng sản xuất nước đá kèm theo)
+ Buồng đông lạnh sản phẩm.
+ Buồng trung gian.
+ Buồng bảo quản sản phẩm.
+ Buồng phân phối sản phẩm.
Ở đây, do yêu cầu của đồ án em chọn thiết kế kho bảo quản lạnh đông sản phẩm ở 20oC, độ ẩm 90%.
- Tác nhân lạnh được sử dụng là amôniac (NH3) vì có các đặc điểm sau:
+ Thể tích riêng trong vùng nhiệt độ bay hơi tương đối nhỏ nên giảm kích thước
của máy nén, đặc biệt đối với máy nén pistông.
+ Có mùi khó chịu, dễ phát hiện khi rò rỉ ra môi trường.
+ Ít tan trong dầu bôi trơn, đỡ ảnh hưởng đến quá trình bôi trơn và đỡ ảnh hưởng
đến chất lượng của tác nhân.
+ Amôniac không ăn mòn thép.
- Thiết bị ngưng tụ là chùm ống nằm ngang, sử dụng nguồn nước tuần hoàn kèm theo
tháp giải nhiệt cho nước.
+ Nhiệt độ trung bình của không khí ở Thành phố Hồ Chí Minh là 27oC
+ Độ ẩm trung bình của không khí là 80%
+ Nhiệt độ bầu ướt của không khí là 24.5oC
+ Nhiệt độ nước vào là: 24.5 + (3÷5) = 29.5oC ≈30oC
+ Nhiệt độ nước ra là: 30 + 5 = 35oC
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
4
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
+ Nhiệt độ ngưng tụ là: 35 + 5 = 40oC
- Thiết bị bay hơi sử dụng là dàn quạt trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức, loại khô, chất tải
nhiệt là không khí.
+ Nhiệt độ không khí trong kho lạnh là: -20oC
+ Nhiệt độ bay hơi của tác nhân lạnh trong dàn bay hơi là: -20 – 10 = -30oC
Ta có: tk = 40oC => pk = 1.585 MPa
t0 = -30oC => p0 = 0.1219 MPa
=> Tỉ số:
pk
1.585
=
= 13
p0
0.1219
p k − p0 = 1.585 − 0.1219 = 1.4613 MPa
Ta chọn máy nén một cấp
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
5
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
CHƯƠNG II: TÍNH KHO LẠNH
Chiều cao của các kho lạnh từ 3.2m đến 3.5m. Nếu cao hơn, chiều cao chất tải tăng, chi
phí xây dựng tăng mà thu nhập do cho thuê không tăng nên nâng chiều cao chất tải là không
kinh tế. Chiều cao chất tải nhỏ có ưu điểm là bốc xếp dễ, độ bền cơ học của các thùng chứa
yêu cầu không cao.
Kho lạnh một tầng tuy chiếm nhiều diện tích xây dựng, tốn nhiều vật liệu cách nhiệt và
do dòng nhiệt tổn thất qua vách lớn nên hệ thống lạnh cần lớn hơn, chi phí năng lượng lớn
nhưng có ưu điểm là xây dựng dễ dàng và việc đi lại vận chuyển trong kho cũng dễ dàng, có
thể bỏ qua việc xử lý nền móng bằng cọc, bố trí vận chuyển ngoài kho dễdàngg, giá thành bốc
xếp nhỏ.
Chọn khối lượng sản phẩm chứa trong một kho là 50 tấn.Cần dùng 3 kho để chứa 150
tấn sản phẩm.
Chọn bao bì là thùng cactông có kích thước như sau:
Dài x rộng x cao = 0.36m x 0.28m x 0.22m
Mỗi thùng cactông chứa được 10kg sản phẩm.
Số lượng thùng cactông có trong kho là:
50000/10 = 5000 thùng
Chọn cách chất hàng trong kho như sau:
Chia kho làm 8 tụ
=> Số thùng của mỗi tụ là: 5000/8 = 625 thùng
Chất thành nhiều lớp. Mỗi lớp gồm: 7 x 9 = 63 thùng
=> Số lớp trong một tụ là: 625/63 = 9.92 lớp ≈ 10 lớp
=> Chiều cao của hàng trong kho: 10 x 0.22 = 2.2 m (chưa kể đặt cách nền 0.3m)
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
6
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
Diện tích của mỗi tụ là:
(7 x 0.36) x (9 x 0.28) = 6.35m2
Diện tích cần để chất hàng là:
F = 6.35 x 8 = 50.8m2
Chọn hệ số sử dụng kho lạnh là: β = 0.75
Diện tích kho lạnh cần xây dựng là:
Fxd =
F
=
50.8
= 67.7 m 2
0.75
Chọn diện tích xây dựng kho lạnh là 72m2
➔ Chọn kho xây dựng là một tầng có kích thước kho lạnh là: 12m x 6m x 3.5m
Cửa kho là một tấm cách nhiệt, có bản lề tự động, chung quanh có đệm kín bằng
cao su hình nhiều ngăn, có bố trí nam châm để hút chặt cửa để đảm bảo độ kín, giảm tổn thất
nhiệt. Chọn cửa một cánh có chiều rộng 1.2m, cao 2.3m. Cửa có bố trí bánh xe chuyển động
trên ray đặt sát tường nên đóng mở nhẹ nhàng, tiết kiệm diện tích. Cửa có bề dày cách nhiệt là
200mm bằng stiropor, tấm kim loại ở hai phía vừa làm khung chịu lực vừa có tác dụng chống
ẩm. Cửa được viền bằng dây điện trở để tránh đóng băng gây khó khăn cho việc mở cửa.
Đ
B
440
T
440
300
300
N
440
12000
360
300
2520
6000
2520
Bố trí mặt bằng sản phẩm trong một kho
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
7
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
8
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
CHƯƠNG III: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM
Chọn nhiệt độ trung bình cả năm của Tp. Hồ Chí Minhlà: tn = 27oC
Chọn độ ẩm trung bình của Tp. Hồ Chí Minh là: φ = 80%
Nhiệt độ không khí trong kho bảo quản lạnh đông là: tp = -20oC
Độ ẩm của không khí trong kho là: φ = 90%
Nhiệt độ bầu ướt của không khí bên ngoài là: tư = 24.5oC
Nhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài phòng là: ts = 23.5oC
III.1. Mục đích
Việc sử dụng cách nhiệt cách trong xây dựng kho lạnh để đáp ứng những yêu cầu cơ
bản sau:
- Đảm bảo được độ bền vững lâu dài theo tuổi thọ dự kiến của kho.
- Chịu được tải trọng của bản thân và của hàng bảo quản.
- Đảm bảo cách nhiệt tốt, giảm đầu tư cho máy nén và chi phí vận hành.
- Đảm bảo qui tắc phòng chống cháy nổ, an toàn cho người và hàng bảo quản.
- Thuận tiện cho việc bốc dỡ bằng cơ giới.
- Đảm bảo tối ưu về kinh tế.
III.2. Vật liệu cách nhiệt cách ẩm
III.2.1. Vật liệu cách nhiệt
Để duy trì nhiệt độ lạnh trong một không gian nào đó, ta phải tiến hành cách nhiệt
cho toàn bộ không gian đó với môi trường bên ngoài để hạn chế dòng tổn thất từ ngoài vào
đến mức thấp nhất. Chất lượng của vách cách nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của vật
liệu cách nhiệt. Khi chọn một vật liệu cách nhiệt, cần phải lợi dụng triệt để ưu điểm và hạn
chế đến mức thấp nhất nhược điểm của nó.
Các vật liệu cách nhiệt là những chất vô cơ, hữu cơ tự nhiên, hữu cơ nhân tạo.
Đặc điểm quan trọng nhất là hệ số dẫn nhiệt nhỏ. Hiện nay sử dụng nhiều nhất là polystirol
(stiropor) và polyurethan.
III.2.2. Vật liệu cách ẩm
Do sự chênh lệch về độ ẩm nhiệt độ trong và ngoài phòng lạnh nên có nguy cơ ẩm
đi từ bên ngoài không khí khuếch tán vào phòng lạnh. Chính vì vậy, việc xây dựng và cách
nhiệt cho kho lạnh phải có các biện pháp cách ẩm phù hợp. Vật liệu cách ẩm chủ yếu là
bitume, PE.
III.3. Cách nhiệt cách ẩm cho vách kho lạnh ([5])
Xây dựng vách kho lạnh (vách ngăn cách kho với bên ngoài) có kết cấu như sau:
Vật liệu
Vữa
Gạch
Vữa
Bề dày
δ
(m)
0.02
0.20
0.02
Hệ số
truyền nhiệt λ
(w/m.K)
0.88
0.82
0.88
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
Hệ số
thẩm thấu μ
(g/m.h.mmHg)
0.012
0.014
0.012
Nhiệt trở
δ/λ
2
(m .K/w)
0.0227
0.2439
0.0227
Trở lực
thẩm thấu δ/μ
(m2.h.mmHg/g)
1.6667
14.2857
1.6667
9
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
Cách ẩm
(nhựa đường)
Cách ẩm
(polyetylen)
Cách nhiệt
(Stiropor)
Lưới thép
Vữa
Cộng
0.002
0.80
0.001
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
0.000115
0.0025
0.00000024
17.3912
4166.6667
0.20
0.035
0.008
5.7143
25
0.02
0.463
0.88
0.012
0.0227
6.02755
1.6667
4228.3437
III.3.1. Xác định bề dày cách nhiệt:
Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức:
1
1
1
− + 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 7 +
K
1
2
3
4
5
7
2
1
6 = 6
với
α1 = 23.3 w/m2K : hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (tường có chắn gió).
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 trên).
λi : hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng trên).
K = 0.21 w/m2.K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn.
1
0.02 0.2 0.02 0.002 0.02 1
1
6 = 0.035
−
+
+
+
+
+
+ = 0.15m
0.8
0.88 9
0.21 23.3 0.88 0.82 0.88
==> chọn δ6 = 0.2 m
Thế vào công thức tính bề dày cách nhiệt => Hệ số truyền nhiệt: K = 0.162 w/m2.K
III.3.2. Kiểm tra đọng sương:
Điều kiện để vách ngoài của kho lạnh không bị đọng sương:
t1 − t s
(w / m 2 K )
t1 − t 2
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.K)
0.95 : hệ số an toàn
k s = 0.95 1
với
k s = 0.95 23.3
27 − 23.5
= 1.6484 w / m 2 K
27 − (− 20)
==> K < ks
Vậy: vách ngoài không đọng sương.
III.3.3. Kiểm tra bề dày lớp cách ẩm: ([8] trang 232)
Theo I.F. Đusin thì tổng trở lực cần thiết của các lớp vật liệu của tường phải đạt:
Rn = 1.6 x ∆p (m2.h.mmHg/g)
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
10
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
∆p = png – ptr : hiệu số giữa áp suất riêng phần của hơi nước phía ngoài và
trong phòng lạnh (mmHg)
Rn: trở lực thẩm thấu (m2.h.mmHg/g)
Áp suất riêng phần của hơi nước tác dụng lên bề mặt ngoài của tường:
png = φng x p = 0.8 x 26.74 = 21.392 mmHg
với p = 26.74 mmHg ( tra ở Bảng 38 trang 426 tập 10, nhiệt độ t = 27oC)
Áp suất riêng phần của hơi nước trong phòng bảo quản là:
ptr = φtr x p = 0.9 x 0.772 = 0.6948 mmHg
với p = 0.772 mmHg (tra ở Bảng 38 trang 426 tập 10, nhiệt độ t = 37.3oC)
=> Rn = 1.6 x (21.392 – 0.6948) = 33.11552 m2.h.mmHg/g
Khi thiết kế phải đảm bảo:
với
i
n
i =1
ca
Rn
ca
+
i
δi, μi: bề dày và hệ số tẩm thấu của lớp vật liệu xây dựng nằm trước lớp cách
ẩm (tính từ phía nhiệt độ cao)
với
n
i =1
i ca
0.02
0.2
0.002
+
= 2
+
= 35.01 m 2 .h.mmHg Rn
+
i ca 0.0012 0.0014 0.000115
Vậy bề dày cách ẩm được chọn thỏa yêu cầu.
III.3.4. Kiểm tra đọng ẩm trên bề mặt kết cấu: ([5])
Nhiệt lượng truyền qua 1m2 bề mặt tường:
q = K x (tng – ttr) = 0.1622 x [(27 – (-20)] = 7.6234 w/m2
==> Nhiệt độ tại những lớp khác nhau của tường:
n
t i = t ng − q
1
i
i
tng = 27oC.
δi, λi : xác định ở bảng trên
Từ các giá trị ti, tra bảng Áp suất hơi nước bão hòa (Bảng 38 trang 426 [4]) ta
được các giá trị áp suất bão hòa tương ứng.
Tổng trở lực thẩm thấu:
với
6
H =
1
i
i
==> H = 4228.3437 (m2.h.mmHg/g)
Lượng hơi nước thấm qua 1m2 bề mặt kết cấu bao che:
W=
png − ptr
H
=
21.392 − 0.6948
= 0.004895 g / m 2 h
4228.3437
Áp suất thực tế tác dụng lên bề mặt của kết cấu:
i
pi = p ng − W
1
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
i
i
11
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
t0
t1
t2
t3
t4
t5
t6
t7
t8
t9
Nhiệt độ
(oC)
27
26.6728
26.4996
24.6404
24.4672
24.4576
24.4576
-19.1007
-19.274
-20
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
Áp suất bão hòa hơi nước
(mmHg)
26.74
26.239
25.974
23.264
23.025
23.011
23.011
0.842
0.829
0.772
Áp suất thực tế
(mmHg)
21.392
21.392
21.384
21.314
21.306
21.220
0.825
0.703
0.6948
0.6948
Vậy: không có đọng ẩm trong kết cấu.
III.4. Cách nhiệt cách ẩm cho vách giữa hai kho lạnh
Vách giữa hai kho lạnh được xây dựng như sau:
Vật liệu
Vữa
Lưới thép
Cách nhiệt
(Stiropor)
Cách ẩm
(polyetylen)
Cách ẩm
(nhựa đường)
Vữa
Gạch
Vữa
Cách ẩm
(nhựa đường)
Cách ẩm
(polyetylen)
Cách nhiệt
(Stiropor)
Lưới thép
Vữa
Cộng
Bề dày
δ
(m)
0.02
Hệ số
truyền nhiệt λ
(w/mK)
0.88
Hệ số
thẩm thấu μ
(g/m.h.mmHg)
0.012
Nhiệt trở
δ/λ
(m2K/w)
0.0227
Trở lực
thẩm thấu δ/μ
(m2.h.mmHg/g)
1.6667
0.05
0.035
0.008
1.4286
6.25
0.001
0.00000024
4166.6667
0.002
0.80
0.000115
0.0025
17.3912
0.02
0.20
0.02
0.002
0.88
0.82
0.88
0.80
0.012
0.014
0.012
0.000115
0.0227
0.2439
0.0227
0.0025
1.6667
14.2857
1.6667
17.3912
0.001
0.00000024
4166.6667
0.05
0.035
0.008
1.4286
6.25
0.02
0.386
0.88
0.012
0.0227
3.1969
1.6667
8401.5683
Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức:
1
n 28
1
1
−
+ i +
K
i
=
1
i
2
1
=
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
12
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
với
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
α1 = 9 w/m2K: hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng 1 (đối lưu cưỡng bức)
α2 = 9 w/m2K: hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng 2 (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)
K = 0.58 w/m2.K: hệ số truyền nhiệt quy chuẩn giữa hai phòng có cùng nhiệt độ
1
0.02 0.2
0.002 1
1
= 0.035
− + 4
+
+ 2
+ = 0.04m
0.88 0.82
0.8
9
0.58 9
==> chọn δ = 0.10 m (mỗi bên vách dày 0.05 m)
=> Hệ số truyền nhiệt K = 0.2925 w/m2.K
Kiểm tra đọng sương và đọng ẩm tương tự vách.
==> Không có đọng sương và đọng ẩm trong kết cấu.
III.5. Cách nhiệt cách ẩm cho 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.
Vật liệu
Bêtông xỉ
Bêtông đất
Lưới thép
Cách nhiệt
(Stiropor)
Cách ẩm
(polyetylen)
Cách ẩm
(nhựa đường)
Bêtông tấm
Bêtông
cốt thép
Cộng
Bề dày
δ
(m)
0.10
0.02
Hệ số
truyền nhiệt λ
(w/mK)
0.5
1.6
Hệ số
thẩm thấu μ
(g/m.h.mmHg)
Nhiệt trở
δ/λ
(m2K/w)
0.2
0.0125
Trở lực
thẩm thấu δ/μ
(m2.h.mmHg/g)
0.20
0.035
0.008
5.7143
25
0.001
0.00000024
4166.6667
0.002
0.80
0.000115
0.0025
17.3912
0.10
0.15
1
1.5
0.004
0.004
0.1
0.1
25
37.5
6.1293
4271.5579
0.573
Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức:
1
1
1
− + 1 + 2 + 4 + 5 + 6 + 7 +
K 1 1 2 4 5 6 7 2
3 = 3
với
α1 = 12 w/m2K : hệ số cấp nhiệt của không khí trên nền đất.
α2 = 9 w/m2K : 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).
K = 0.21 w/m2K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn của nền có sưởi.
1
1 0.1 0.02 0.002 0.1 0.15 1
3 = 0.035
− +
+
+
+
+
+ = 0.153 m
0.8
1
1.5 9
0.21 12 0.5 1.6
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
13
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
==> chọn δ3 = 0.2 m
=> Hệ số truyền nhiệt của nền K = 0.1586 w/m2K
Kiểm tra tương tự trên ==> không có đọng sương và đọng ẩm.
III.6. Cách nhiệt cách ẩm cho trần
Mái kholạnh không được phép đọng nước và thấm nước. Mái có kết cấu như sau:
Vật liệu
Bề dày
δ
(m)
0.1
0.002
Bêtông tấm
Cách ẩm
(nhựa đường)
Cách ẩm
(polyetylen)
Cách nhiệt
(Stiropor)
Bêtông
cốt thép
Vữa
Cộng
Hệ số
truyền nhiệt λ
(w/mK)
1
0.80
0.001
Hệ số
thẩm thấu μ
(g/m.h.mmHg)
0.004
0.000115
Nhiệt trở
δ/λ
(m2K/w)
0.1
0.0025
0.00000024
Trở lực
thẩm thấu δ/μ
(m2.h.mmHg/g)
25
17.3912
4166.6667
0.2
0.035
0.008
5.7143
25
0.15
1.5
0.004
0.1
37.5
0.02
0.473
0.88
0.012
0.0227
5.9395
1.6667
4273.2246
Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức:
1
1
1
− + 1 + 2 + 3 + 5 + 6 +
K
1
1
2
3
5
6
2
4 = 4
với
α1 = 23.3 w/m2K : hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (tường có chắn gió).
α2 = 9 w/m2K : 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).
K = 0.22 w/m2K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn.
1
0.15 0.05 0.1 0.02 1
1
4 = 0.035
−
+
+
+
+
+ = 0.146m
0.8
1 0.88 9
0.22 23.3 1.5
==> chọn δ3 = 0.2 m
=> Hệ số truyền nhiệt của trần K = 0.1642 w/m2K
Kiểm tra tương tự trên ==> Không có đọng sương đọng ẩm trên bề mặt kết cấu.
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
14
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT
Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định bằng biểu thức: [9]
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 (w)
với Q1: dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che.
Q2: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra.
Q3: dòng nhiệt đi từ ngoài vào do thông gió phòng lạnh.
Q4: dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành.
Q5: dòng nhiệt tỏa ra khi sản phẩm thở.
IV.1. Tính cho kho thứ nhất
IV.1.1. Dòng nhiệt qua kết cấu bao che:
Q1 = Q1v + Q1n +Q1t + Q1bx (w)
với Q1v, Q1n, Q1t: dòng nhiệt tổn thất qua vách, nền và trần do chênh lệch nhiệt độ.
Q1bx: dòng nhiệt tổn thất qua tường và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời.
Công thức để tính tổn thất nhiệt qua vách, nền và trần có dạng như sau:
Q = K x F x (tng – ttr)
với: K: hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che (w/m2K)
F: diện tích bề mặt của kết cấu bao che (m2)
tng: nhiệt độ môi trường bên ngoài (oC)
ttr: nhiệt độ trong phòng lạnh (oC)
Q: tổn thất nhiệt qua kết cấu (w)
K
F
tng
ttr
Q
Vách ngoài
0.1622
42
27
-20
320.1828
Vách giữa hai phòng lạnh
0.0836
42
-20
-20
0
Vách trước hoặc sau
0.1622
21
27
-20
160.0914
Nền
Trần
0.1586
0.1642
72
72
27
27
-20
-20
536.7024 555.6528
Chọn kho lạnh xây theo hướng Bắc – Nam, cửa kho nằm ở hướng Bắc.
=> Buổi sáng kho nhận bức xạ ở hướng Đông và buổi chiều kho nhận bức xạ ở
hướng Tây.
Vách kho được quét vôi trắng nên lấy hiệu nhiệt độ dư như sau:
∆t = 7K: vách hướng Đông.
∆t = 8K: vách hướng Tây.
∆t = 19K: trần làm bằng bêtông.
=> Dòng nhiệt do bức xạ mặt trời:
Q1bx = ∑KF∆t
= 0.1622 x 42 x 8 + 0.1642 x 72 x 19
= 279.1248 (w)
➔ Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che là:
Q1 = Q1v + Q1n + Q1t +Q1bx
= 320.1828 + 0 + 2 x 160.0914 + 536.7024 +555.6528 +279.1248
= 2011.8456 w
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
15
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
IV.1.2. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra:
với
Q2 = Q2a + Q2b (w)
Q2a: dòng nhiệt sản phẩm tỏa ra khi bảo quản lạnh đông.
Q2b: dòng nhiệt tỏa ra từ bao bì của sản phẩm.
IV.1.2.1. Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra:
1000
Q2 a = M (h1 − h2 )
24 3600
với
M: năng suất của buồng bảo quản lạnh đông (t/24h)
h1, h2: entanpi của sản phẩm trước và sau khi bảo quản lạnh đông (kj/kg)
1000/(24 x 3600) : hệ số chuyển đổi từ (t/24h) ra (kg/s)
Q2a: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra (kw)
Chọn nhiệt độ hàng nhập thẳng vào kho bảo quản lạnh đông là -8oC
=> h1 = 43.5 kj/kg
Nhiệt độ sau khi bảo quản là -20oC => h2 = 0 kj/kg
Khối lượng hàng nhập vào kho bảo quản lạnh đông trong một ngày đêm:
EBm
(t / 24h )
365
M: khối lượng hàng nhập vào bảo quản lạnh đông (t/24h)
E: dung tích phòng bảo quản lạnh đông (t)
ψ: tỉ lệ nhập có nhiệt độ không cao hơn -8oC đưa trực tiếp vào kho bảo quản
lạnh đông. ψ = 0.65 – 0.85
B: hệ số quay vòng hàng. B = 5 ÷ 6 lần/năm
m: hệ số nhập hàng không đồng đều. m = 2.5
M =
với
M =
50 0.85 6 2.5
= 1.74658 (t / 24h ) 1.75 (t / 24h )
365
Dòng nhiệt sản phẩm tỏa ra khi bảo quản lạnh đông:
Q2 a = 1.75 (43.5 − 0 )
1000
= 0.881 (kw)
24 3600
IV.1.2.2. Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra:
Q2b = M b C b (t1 − t 2 )
với
1000
24 3600
Mb: khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm (t/24h)
Cb: nhiệt dung riêng của bao bì (kj/kg.K)
t1: nhiệt độ bao bì trước bảo quản lạnh đông (oC)
t2: nhiệt độ bao bì sau bảo quản lạnh đông (oC)
Q2b: dòng nhiệt do bao bì tỏa ra (kw)
1000/(24 x 3600) : hệ số chuyển đổi từ (t/24h) ra (kg/s)
Ta có:
Khối lượng bao bì cactông: Mb = 30%M = 30% x 1.75 = 0.525 t/24h
Nhiệt dung riêng bao bì: Cb = 1.46 kj/kg.K
Nhiệt độ bao bì trước bảo quản: t1 = -8oC
Nhiệt độ bao bì sau bảo quản: t2 = -20oC
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
16
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
Q2b = 0.525 1.46 − 8 − (− 20)
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
1000
= 0.106458(kw) 0.1065 (kw)
24 3600
➔ Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra:
Q2 = Q2a + Q2b = 0.881 + 0.1065 = 0.9875 kw = 987.5 w
IV.1.3. Dòng nhiệt do thông gió kho lạnh:
Do kho lạnh dùng để bảo quản lạnh đông có nhiệt độ -20oC nên không có thông gió.
➔ Q3 = 0 w
IV.1.4. Dòng nhiệt do vận hành kho:
với
Q4 = Q41 + Q42 + Q43 +Q44 (w)
Q41: dòng nhiệt do chiếu sáng.
Q42: dòng nhiệt do người tỏa ra.
Q43: dòng nhiệt do các động cơ điện.
Q44: dònh nhiệt tổn thất khi mở cửa.
IV.1.4.1. Dòng nhiệt do chiếu sáng được tính theo công thức:
Q41 = A x F (w)
2
với F: diện tích kho lạnh (m )
A: công suất chiếu sáng riêng (w/m2)
Đối với kho bảo quản: A = 1.2 w/m2
=> Q41 = 1.2 x 72 = 86.4 w
IV.1.4.2. Dòng nhiệt do người tỏa ra được xác định theo biểu thức:
Q42 = 350 x n (w)
Chọn n =3 (kho nhỏ hơn 200m2)
=> Q42 = 350 x 3 = 1050 w
IV.1.4.3. Dòng nhiệt do các động cơ điện tỏa ra:
Q43 = 1000 x N x φ (w)
với N: tổng công suất động cơ điện.
φ: hệ số hoạt động đồng thời.
Chọn N = 4 kw do kho bảo quản lạnh đông nhỏ.
φ = 1: các động cơ hoạt động đồng thời.
=> Q43 = 1000 x 4 x 1 = 4000 w
IV.1.4.4. Dòng nhiệt khi mở cửa được tính theo công thức:
Q44 = B x F (w)
2
với F: diện tích kho lạnh (m )
B: dòng nhiệt riêng khi mở cửa (w/m2)
Kho bảo quản lạnh đông chọn B = 12 w/m2
=> Q44 = 12 x 72 = 864 w.
➔ Dòng nhiệt do vận hành kho:
Q4 = 86.4 + 1050 + 4000 + 864 = 6000.4 w ≈ 6000 w
IV.1.5. Dòng nhiệt do sản phẩm hô hấp Q5:
Do sản phẩm là thủy sản và được bảo quản lạnh đông nên không có hô hấp
➔ Q5 = 0 w
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
17
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
Dòng nhiệt tổn thất cho toàn bộ kho thứ nhất:
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5.
= 2011.8456 + 987.5 + 0 + 6000.4 + 0 = 8999.7456 w ≈ 9000 w
IV.2. Tính cho kho giữa
Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh:
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 (w)
Tính tương tự như trên
IV.2.1. Dòng nhiệt qua kết cấu bao che:
Q1 = Q1v + Q1n + Q1t +Q1bx
= 0 + 0 + 2 x 160.0914 + 536.7024 + 555.6528 + 0.1642 x 72 x19
= 1637.1636 w
IV.2.2. Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra:
Q2 = Q2a + Q2b = 0.881 + 0.1065 = 0.9875 kw = 987.5 w
IV.2.3. Dòng nhiệt do thông gió kho lạnh:
Q3 = 0 w
IV.2.4. Dòng nhiệt do vận hành kho:
Q4 = Q41 + Q42 + Q43 +Q44 (w)
= 86.4 + 1050 + 4000 + 864 = 6000.4 w ≈ 6000 w
IV.2.5. Dòng nhiệt do sản phẩm hô hấp:
Q5 = 0 w
➔ Dòng nhiệt tổn thất cho kho giữa:
Q = 1637.1636 + 987.5 +6000.4 = 8625.0636 w ≈ 8625 w
IV.3. Tính cho kho thứ ba
Do kho thứ ba và kho thứ nhất có kết cấu tương tự nhau nên tổn thất nhiệt của kho thứ
nhất và kho thứ ba xem như là bằng nhau:
➔ Q = 9000 w
➔ Dòng nhiệt cung cấp cho 3 kho là:
Q = 2 x 9000 + 8625 = 26625 w
IV.4. Xác định tải nhiệt cho thiết bị và máy nén
Kho
Kho 1
Kho 2
Kho 3
Cộng
Nhiệt
độ
kho
-20oC
-20oC
-20oC
Q1
Thiết
bị
2012.5
1637.5
2012.5
Q2
Máy
nén
2012.5
1637.5
2012.5
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
Thiết
bị
987.5
987.5
987.5
Máy
nén
987.5
987.5
987.5
∑Q
Q4
Thiết
bị
6000
6000
6000
Máy
nén
4500
4500
4500
Thiết
bị
9000
8625
9000
26625
Máy
nén
7500
7125
7500
22125
18
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
Năng suất lạnh của máy nén:
Q0 =
k Q
b
với k: hệ số lạnh kể đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh
b: hệ số thời gian làm việc
∑Q: tổng nhiệt tải của máy nén
Do t0 = - 30oC nên chọn k = 1.07
chọn b = 0.7 đối với các thiết bị lạnh nhỏ.
Q0 =
1.07 22125
= 33820 w 34 kw
0 .7
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
19
Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thuỷ sản 150 tấn
GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng
CHƯƠNG V: TÍNH CHỌN MÁY NÉN
Chọn các thông số của chế độ làm việc như sau:
- Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh: t0 = -30oC
- Độ quá nhiệt hơi hút là: ∆qn = 5oC
=> Nhiệt độ hơi hút về máy nén: tqn = (-30 + 5) = -25oC
- Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất: tk = 40oC
- Độ quá lạnh của tác nhân lạnh lỏng: ∆ql = 5oC
=> Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu: tql = (40 – 5) = 35oC
- Năng suất lạnh của máy nén: Q0 = 34 kw
V.1. Tác nhân lạnh
Tác nhân lạnh là amôniăc, có công thức là NH3, kí hiệu R717, là một chất khí không
màu, có mùi rất hắc. NH3 sôi ở áp suất khí quyển ở -33.35oC, có tính chất nhiệt động tốt, phù
hợp với chu trình máy lạnh nén hơi dùng máy nén pistông.
Tính chất hoá lý:
+ Năng suất lạnh riêng khối lượng q0 lớn nên lưu lượng môi chất tuần hoàn trong
hệ thống nhỏ, rất phù hợp cho các máy lạnh có năng suất lớn và rất lớn.
+ Năng suất lạnh riêng thể tích qv lớn nên máy nén gọn nhẹ.
+ Các tính chất trao đổi nhiệt tốt, hệ số tỏa nhiệt khi sôi và ngưng tương đương
với nước nên không cần tạo cánh trong các thiết bị trao đổi nhiệt với nước.
+ Tính lưu động cao, tổn thất áp suất trên đường ống, các cửa van nhỏ nên thiết bị
gọn nhẹ.
+ Amôniăc không hòa tan dầu nên nhiệt độ bay hơi không bị tăng.
+ Amôniăc hòa tan không hạn chế trong nước
+ Amôniăc không ăn mòn các kim loại chế tạo máy.
Tính chất sinh lý: Amôniăc độc hại với cơ thể con người, gây kích thích nêm mạc của
mắt, dạ dày, …
Tính kinh tế: Amôniăc là môi chất lạnh rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyển và bảo quản dễ.
V.2. Qui trình công nghệ
V.2.1. Thuyết minh qui trình công nghệ:
Hơi môi chất sinh ra ở thiết bị bay hơi được máy nén hút về và nén lên áp suất cao
đẩy vào bình ngưng tụ. Ở thiết bị ngưng tụ hơi môi chất thỉai nhiệt cho nước và ngưng tụ
thành lỏng. Lỏng có áp suất cao đi qua van tiết lưu vào thiết bị bay hơi. Ở thiết bị bay hơi,
lỏng môi chất sôi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp, thu nhiệt của môi trường lạnh. Hơi lại được
hút về máy nén, như vậy vòng tuần hoàn được khép kín.
V.2.2. Chu trình lạnh của máy nén:
Chu trình Carnot ngược chiều được coi là chu trình lạnh đơn giản nhất. Đơn giản
không phải về mặt thiết bị màvì chỉ bao gồm hai quá trình đoạn nhiệt và hai quá trình đẳng
nhiệt xen kẻ. Chu trình Carnot có công tiêu hao nhỏ nhất, năng suất lạnh lớn nhất, hệ số lạnh
lớn nhất nhưng có nhiều nhược điểm khi vận hành. Do đó ta sử dụng chu trình quá lạnh và
quá nhiệt để khắc phục các nhược điểm trên.
Chu trình quá lạnh và quá nhiệt là chu trình quá lạnh khi nhiệt độ của môi chất
lỏng trước khi đi vào van tiết lưu nhỏ hơn nhiệt độ ngưng tụ và gọi là chu trình quá nhiệt khi
nhiệt độ hơi hút về máy nén lớn hơn nhiệt độ bay hơi (nằm trong vùng quá nhiệt).
SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi
20
- Xem thêm -
.PDF 
48 
119 
138 
