BT tính dòng nhiệt trong buồng lạnh| Thiết kế hệ thống lạnh và điều hòa không khí| Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

NGUYEN THI TRANG 20175272 12/6/2021
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH 1. YÊU CẦU
 Kho lạnh bảo quản hoa quả.
 Năng suất: 240 tấn (200 tấn hoa quả, 40 tấn bao bì gỗ)
 KL hoa quả nhập 1 ngày = 10% dung tích buồng.
 Nhiệt độ vào: 20 – 25 ̊C
 Nhiệt độ kho bảo quản 0 ̊C 2. TÍNH TOÁN
2.1. Chọn thông số cho không khí bên ngoài
Theo Tổng cục Thống kê, nhiệt độ trung bình cao nhất ở Hà Nội năm 2020 vào
tháng 6, và có nhiệt độ là: 32,1 ̊C; Nhiệt độ cao nhất ghi nhận được là: 38,5 ̊C. 32,1 38, 5
Lấy trung bình cộng 2 giá trị trên ta có:  35,3  C  . Để an toàn, ta 2
lấy nhiệt độ cao thêm 10%, tức ta lấy nhiệt độ bên ngoài là: t
 35,3  3,53  38,83  39 C  mt  
Đối với mùa hè Hà Nội, ta lấy độ ẩm:   66 % (tr.10)[1]. mt 
Tra đồ thị I – d trên phầm mềm Psychrometric Analysis ta có:
Trong đó: h  116,017 kJ / kgkk ; d  29,85 g / kgkk ; t  32,921 C  1     u   NGUYEN THI TRANG 20175272 12/6/2021
2.2. Chọn thông số không khí bảo quản
Buồng bảo quản lạnh thường có nhiệt -1,5 ÷ 0 ̊C với độ ẩm tương đối 90÷95%.
Ta có: t  0  C
  và chọn:   92% . Tra đồ thị I – d trên phầm mềm
Psychrometric Analysis ta có:
Trong đó: h  8,716 kJ / kgkk ; d  3, 49 g / kgkk ; t  0  , 459 C  2     u  
2.3. Chọn nhiệt độ nước làm mát bình ngưng và nhiệt độ ngưng tụ môi chất lạnh
Chọn nước làm mát tuần hoàn qua tháp giải nhiệt để làm mát bình ngưng. Ta lấy
nhiệt độ nước vào bình ngưng (nước ra khỏi tháp giải nhiệt) bằng nhiệt độ kế ướt cộng thêm 3 – 5 ̊C.
t  t  3  5  35,921 37,921 C  n u   Chọn: t  36 C  n  
Do giàn ngưng tụ được làm mát bằng nước nên ta chọn nhiệt độ ngưng tụ của
môi chất lạnh lớn hơn khoảng 3 – 4 ̊C. Chọn: t  40 C  ngt   2.4. Kích thước
Với năng suất lạnh 240 tấn, ta chọn kích thước kho lạnh tiêu chuẩn là: 21,600 x 10,800 x 3,600 (m).
1. Dung tích kho lạnh E được tính theo công thức: NGUYEN THI TRANG 20175272 12/6/2021
E  V .g v → E
Thể tích kho lạnh: V  gv
Trong đó: gv – định mức chất tải thể tích, t/m3. Tra bảng 2-4 (Tr.32), với hoa quả
xếp trong các ngăn gỗ mỏng có: g   3 0, 45 t / m v  → E 240 V    533,333  3 m  g 0, 45 v
Chọn chiều cao của kho lạnh là: H  3 m . Chiều cao chất tải (chiều cao lô hàng
chất trong kho) h được tính như sau:
h  H  2
Lấy:   100 mm  0,1 m → h  3,6  2.0,1  3, 4 m
2. Diện tích chất của buồng lạnh F – diện tích hàng chiếm. V 533, 333 2 F    156,863 m  h 3, 4
3. Tải trọng của nền và của trần. Định mức chất tải theo diện tích t/m2 là: g  g h    2 . 0, 45.0, 34 0,153 t / m F v 
4. Diện tích lạnh cần xây dựng: F F  l F
Trong đó: βF – hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa (tính cả đường đi, diện
tích giữa các lô hàng, cột , tường,…). Theo bảng 2-5 (Tr.34) với F   2 115, 942 m  ta tra được:   0,75 F → 156,863 F   209,151 m l  2 0, 75
Nhận xét: F  21, 6.10,8  233, 28  tm l
2.5. Tính toán dòng nhiệt
Tổn thất nhiệt kho lạnh:
Q  Q  Q  Q  Q  Q 1 2 3 4 5 NGUYEN THI TRANG 20175272 12/6/2021
Q1 – dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che của kho lạnh.
Q2 – dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra trong quá trình xử lý lạnh.
Q3 – dòng nhiệt do không khí bên ngoài mang vào khi thông gió buồng lạnh.
Q4 – dòng nhiệt từ các nguồn khác khi vận hành kho lạnh.
Q5 – dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp , chỉ có ở các kho lạnh bảo quả rau củ quả.
2.5.1. Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q1
Q  Q  Q 1 11 12 Trong đó:
Q12: dòng nhiệt qua tường bao và trần do bức xạ mặt trời. Coi: Q  0 12
Q11: dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền cho chênh lệch nhiệt độ.
Q  K.F. t  11
Xây dựng kho bằng các panel. Với nhiệt độ kho lạnh là 0 ̊C, ta chọn các tấm
panel có thông có chiều dày:   75 mm , hệ số truyền nhiệt: K   2 0, 30 W / m K  .
Diện tích bề mặt của kết cấu bao che F. F        2
2. 21, 6.10,8 21, 6.3, 6 3, 6.10,8 699,84 m 
Chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài kho lạnh Δt. t
  39  0  39  C  
→ Q  K.F. t
  0,30.699,84.39  8188,128 W 11   Vậy: Q  8188,128 W 1  
2.5.2. Dòng nhiệt sản phẩm tỏa ra Q2
Q  Q  Q 2 21 22 Trong đó:
Q21: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra.
Q22: dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền cho chênh lệch nhiệt độ. Ta có: NGUYEN THI TRANG 20175272 12/6/2021 1000
Q  M i  i . 21  1 2 24.3600
M: lượng hàng nhập vào trong một ngày đêm (t/24h). Theo đầu bài:
M  10%.E  10%.200  20 t 
i1, i2: entanpi sản phẩm ở nhiệt độ vào và ở nhiệt độ bảo quản. Chọn nhiệt độ sản
phẩm lúc vào là 20 ̊C. Tra bảng 4-2 (Tr.110), đối với sản phẩm là hoa quả ta có:
i  346, 5 kJ / kg ; i  271, 7 kJ / kg 1   2   → 1000 3
Q  20.10 . 346, 5  271, 7 . 17314,815 kW 21     24.3600 1000
Q  M .C . t  t . 21 b b  1 2  24.3600
Mb:khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm, t/ngày đêm; M  40.10%  4 t b  
Cb:nhiệt dung riêng của bao bì. Theo đầu bài, ta sử dụng bao bì gỗ nên tra Tr.113
ta có: C  2,5 kJ / kgK b 
t1, t2: nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh của bao bì. Nhiệt độ t1 lấy trong khoảng
5 ÷ 8 ̊C, ta chọn: t  6 C  , t t  0 C  . 1
  2 lấy bằng nhiệt độ bảo quản nên: 2   1000 → 3
Q  4.10 .2, 5. 6  0 .  694,444 kW 21     24.3600 Vậy:
Q  Q  Q  17314,815  694, 444  18009, 259 kW 2 21 22  
2.5.3. Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q3
Q  M . h  h 3 k  1 2 
Mk: lưu lượng không khí của quạt thông gió, m3/s;
h1, h2: entanpi của không khí ngoài và trong buồng, kJ/kg. Đã có: h  116, 017
kJ / kgkk ; h  8, 716 kJ / kgkk . 1   2   Ta có: V . . a k M  kg s k  /  24.3600 NGUYEN THI TRANG 20175272 12/6/2021
V:thể tích buồng bảo quản thông gió V    3 21, 6.10,8.3, 6 839,808 m 
a:bội số tuần hoàn hay số lần thay đổi không khí trong một ngày đêm, ta chọn a = 5;
ρk:khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ và độ ẩm tương đối của
không khí trong buồng bảo quản. Ta có:    3 1, 2901 kg / m k  → 839,808.5.1, 2901 M   0,063 kg s k  /  24.3600 Vậy:
Q  0, 063. 116, 017  8, 716  6, 728 kW 3    
2.5.4. Các dòng nhiệt vạn hành Q4
Các dòng nhiệt vận hành Q4 gồm các dòng nhiệt do đèn chiếu sáng Q41, do người
làm việc trong buồng Q42, do các động cơ điện Q43 và do mở cửa Q44.
1. Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng Q41 Q  . A F 41
F: diện tích của buồng, F   2 156,863 m  .
A: nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1m2 diện tích buồng hay diện tích nền, W/m2;
Đối với buồng bảo quản: A   2 1, 2 W / m 
→ Q  1, 2.156,863 188, 236 kW 41  
2. Dòng nhiệt do người tỏa ra, Q42. Q  350.n 42
n: số người làm việc trong buồng; Với diện tích buồng lớn hơn 200m2 ta chọn n=3 người.
350: nhiệt lượng do một người thải ra khi làm công việc nặng nhọc; 350 W/người.
→ Q  350.3  750 W 42  
3. Dòng nhiệt do các động cơ điện Q43
Chọn động cơ làm việc trong buồng lạnh. NGUYEN THI TRANG 20175272 12/6/2021 Q  1000N W 43  
N: công suất của động cơ điện, kW; với buồng bảo quản lạnh ta có:
N  1 4 kW  . Chọn: N  3 kW 
→ Q  1000.3  3000 W 43  
4. Dòng nhiệt khi mở cửa Q44 Q  . B F 44
B: dòng nhiệt riêng khi mở cửa, W/m2; Tra bảng 4-4 (Tr.117), ta được: B   2 12 W / m 
→ Q  12.156,863 1882,356 W 44   Vậy:
Q  Q  Q  Q  Q  188, 236  750  3000 1882, 356  5820, 592 W 4 41 42 43 44  
2.5.5. Dòng nhiệt do hoa quả hô hấp Q5
Q  E. 0,1q  0, 9q 5  n bq  Trong đó: E – dung tích kho lạnh;
qn và qbq – dòng nhiệt tỏa ra khi sản phẩm có nhiệt độ nhập vào kho lạnh và sau
đó có nhiệt độ bảo quản trong kho lạnh (W/t); Tra bảng 4-5 (Tr.118) ta có: giả sử kho
lạnh dùng để bảo quản Nho → q  78 W / t ; q  9 W / t . n bq  Vậy:
Q  240. 0,1.78  0, 9.9  3816 W 5    
Vậy, dòng nhiệt tổn thất trong kho lạnh là:
Q  Q  Q  Q  Q  Q 1 2 3 4 5
 8188,128 18009259  6728  5820,592  3816 18033811,72 W  18034 kW 