Đồ án kỹ thuật lạnh GVHD:TS.Nguyễn Việt Dũng LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật lạnh đã ra đời hàng trăm năm nay và được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành kỹ thuật rất khác nhau: trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, công nghiệp hoá chất, công nghiệp rượu, bia, sinh học, đo lường tự động, kỹ thuật sấy nhiệt độ thấp, xây dựng, công nghiệp dầu mỏ, chế tạo vật liệu, dụng cụ, thiết kế chế tạo máy, xử lý hạt giống, y học, thể thao, trong đời sống vv Ngày nay ngành kỹ thuật lạnh đã phát triển rất mạnh mẽ, được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau, phạm vi ngày càng mở rộng và trở thành ngành kỹ thuật vô cùng quan trọng, không thể thiếu được trong đời sống và kỹ thuật của tất cả các nước. Chính vì vậy mà sinh viên ngành “Máy & Thiết bị nhiệt lạnh “ của Viện KH&CN Nhiệt Lạnh, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã được nhà trường trang bị kiến thức cơ bản nhất về kỹ thuật lạnh. Đồ án môn học là một trong những cách trang bị kiến thức tốt nhất cho sinh viên và trong kì học này chúng em đã được làm đồ án về môn học kỹ thuật lạnh này. Đề tài của em trong đồ án môn học này là “ Thiết kế kho lạnh bảo quản thịt lợn đông lạnh với dung tích 1200 tấn”. Do kiến thức còn rất hạn chế nên bản đồ án này sẽ không thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và của tất cả các bạn để bản đồ án thêm hoàn thiện. Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. NGUYỄN VIỆT DŨNG cùng toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn Kỹ Thuật Lạnh và Điều Hồ Không Khí đã giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 5 năm 2012 Sinh viên Phạm Hồng Hạnh Đồ án kỹ thuật lạnh GVHD:TS.Nguyễn Việt Dũng CHƯƠNG I: NHỮNG SỐ LIỆU BAN ĐẦU 1.1. Những số liệu ban đầu 1.1.1. Các số liệu về không khí bên ngoài Những thông số về khí tượng như nhiệt độ, không khí, độ ẩm tương đối của không khí, bức xạ mặt trời, gió và hướng gió, lượng mưa là những thông số quan trọng để tính toán, thiết kế xây dựng kho lạnh và hệ thống lạnh. Địa phương được chọn để xây dựng kho lạnh là: Hà Nội Có các số liệu về nhiệt độ và độ ẩm như sau Địa phương Nhiệt độ, 0 C Độ ẩm, % Trung bình cả năm Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông Hà Nội 23,4 37,2 8,4 83 80 Bảng 1.1: Nhiệt độ của Hà Nội theo mùa Trong hệ thống lạnh có sử dụng tháp giải nhiệt để làm mát nước đi ra từ bình ngưng nên với điều kiện về không khí của tháng nóng nhất là: 37,2 0 C và độ ẩm 83% như trên ta xác định được giá trị của nhiệt độ nhiệt kế ướt và nhiệt độ đọng sương như sau: t ư = 34,5 0 C, và t s = 34,6 0 C. 1.1.2. Chọn nhiệt độ nước làm mát bình ngưng Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng cũng chính là nhiệt độ nước vào tháp giải nhiệt, Nhiệt độ nước vào bình ngưng: t w1 = t ư + (3÷5) 0 C = 34,6+ (3÷5) 0 C = 37,6 ÷ 39,6 0 C. Đồ án kỹ thuật lạnh GVHD:TS.Nguyễn Việt Dũng Lấy nhiệt độ nước làm mát bình ngưng là t w1 = 40 0 C. Lấy độ chênh nhiệt độ của nước qua tháp bình ngưng là Δt w = t w2 – t w1 = 5 0 C. Do đó nhiệt độ nước đi ra khỏi bình ngưng (vào tháp giải nhiệt) là t w2 = 45 0 C 1.2. Những số liệu về chế độ và phương pháp bảo quản sản phẩm 1.2.1. Chế độ bảo quản sản phẩm Loại sản phẩm : Thịt bò Nhiệt độ kho bảo quản lạnh đông : -19 0 C. Nhiệt độ kho bảo quản sản phẩm làm lạnh : -1 0 C. Nhiệt độ buồng làm lạnh đông: -32 0 C 1.2.2. Chọn phương pháp làm lạnh Trong trường hợp này với sản phẩm là thịt bò ta chọn phương pháp làm lạnh và kết đông bằng các loại dàn trực tiếp được bố trí trong buồng lạnh, trên giàn lạnh có gắn các tổ quạt gió để tăng cường khả năng trao đổi nhiệt giữa vật cần làm lạnh với môi chất lạnh sôi trong ống. 1.2.3. Tính năng của các buồng kho lạnh Buồng bảo quản lạnh: Dựng để bảo quản sản phẩm sau khi đã được làm lạnh, nhiệt độ của buồng này là :-1 0 C. Trong buồng lạnh được trang bị dàn lạnh không khí kiểu gắn tường, treo trần dối lưu không khí tự nhiên hoặc sử dụng quạt. Đồ án kỹ thuật lạnh GVHD:TS.Nguyễn Việt Dũng Buồng bảo quản đông: Dựng để bảo quản sản phẩm sau khi đã kết đông, với nhiệt độ buồng này là -19 0 C. Buồng bảo quản đông có dựng quạt làm mát không khí. Buồng làm lạnh đông: Dựng để kết đông sản phẩm , nhiệt độ kết đông đạt được là -32 0 C CHƯƠNG II TÍNH DUNG TÍCH VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH 2.1. Dung tích kho lạnh Dung tích kho lạnh được xác định theo công thức : E = V.g v  V = v g E Trong đó : E - Dung tích kho lạnh [tấn] V - Thể tích kho lạnh [ m 3 ] g v – Định mức của chất tải thể tích [tấn/m 3 ] .Đối với sản phẩm thịt bò theo B   1 32 4.2 ta chọn : g v =0,4 2.1.1. Thể tích của kho bảo quản sản phẩm lạnh đông V ld = ld v E g = 3375 0,4 1350  [ m 3 ] 1.1.2. Thể tích của kho bảo quản sản phẩm làm lạnh V ll = 250 0,4 100 g E v LL  [ m 3 ] 2.2. Diện tích kho lạnh Diện tích chất tải lạnh được xác định theo công thức : F = h V ld Trong đó : Đồ án kỹ thuật lạnh GVHD:TS.Nguyễn Việt Dũng F - Diện tích chất tải lạnh [m 2 ] h – Chiều cao của chất tải [ m] h = 5 - ( 0,35 + 0,65 + 0,4 ) = 3,6 m Tro:ng đó : 5 : Chiều cao xây dựng 0,35 :Khoảng cách treo dàn bay hơi 0,65 : Khoảng cách phần lồi của trần 0,4 : Khoảng cách từ dàn bay hơi đến sản phẩm. 2.2.1. Diện tích kho bảo quản sản phẩm lạnh đông F ld = 937,5 3,6 3375 h V ld  [ m 2 ] 2.2.2. Diện tích kho bảo quản sản phẩm làm lạnh F ll = 69,44 3,6 250 h V ll  [ m 2 ] 2.3. Tải trọng của nền và của trần g F  g v .h Trong đó : g F – Định mức chất tải theo diện tích [ t/m 2 ] g v .h = 0,4.3,6=1,44 [t/m 2 ] < 4 [ t/m 2 ]  Phụ tải nhỏ hơn phụ tải cho phép .Giá trị ta chọn thỏa mãi yêu cầu. 2.4. Diện tích xây dựng từng buồng lạnh F l = F F  Trong đó : F l – Diện tích lạnh cần xây dựng [m 2 ]  F – hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa  Theo B   1 34 5.2 ta xác định được hệ số sử dụng diện tích theo buồng : F ld = 937,5 [m 2 ]   F = 0,8 Đồ án kỹ thuật lạnh GVHD:TS.Nguyễn Việt Dũng F ll = 69.44 [m 2 ]   F = 0,7 2.4.1. Diện tích thực tế của buồng bảo quản sản phẩm lạnh đông F xdlđ = 1171,88 0,8 937,5 β F F ld  [m 2 ]  chọn F xdlđ =1172 [m 2 ] 1.4.2.Diện tích thực tế của buồng bảo quản sản phẩm làm lạnh F xdll = 99,2 0,7 69,44 β F F ll  [m 2 ]  chọn F xdll = 100 [m 2 ] 2.5. Xác định số lượng buồng lạnh cần xây dựng Z = f F Trong đó : Z – số lượng buồng lạnh f – diện tích buồng lạnh quy chuẩn [m 2 ] - Chọn kho lanh một tầng với diện tích mỗi buồng là : 12x 6 = 72 [m 2 ]. - Chiều cao của kho lạnh tính đến mặt dưới của trần là 4,8m 2.5.1. Số buồng bảo quản sản phẩm lạnh đông Z ld = 16,28 72 1172 f F ld  => Z = 17 buồng 2.5.2. Số buồng bảo quản sản phẩm làm lạnh Z ll = 1.39 72 100 f F ll  => Z = 2 buồng 2.6. Xách định dung tích thực tế của buồng 2.6.1. Dung tích thực tế của buồng bảo quản sản phẩm lạnh đông E ld = E 1410 16,28 17 1350 Z Z ld  [tấn] 2.6.2. Dung tích thực tế của buồng bảo quản sản phẩm làm lạnh Đồ án kỹ thuật lạnh GVHD:TS.Nguyễn Việt Dũng E ll = E 144 1,39 2 100 Z Z ll  [tấn] 2.7. Diện tích buồng kết đông F k = k 24g TM l    Trong đó : M – Công suất các buồng gia lạnh và buồng kết đông [t/24h] T – Thời gian hoàn thành một mẻ sản phẩm [h] : 18h k - Hệ số tiêu chuẩn : k = 1,2 g l – Tiêu chuẩn của chất tải lạnh : g l = 0,25 [t/m 3 ] F k = 46,81,2 240,25 1813    [m 2 ] -Số lượng buồng kết đông n = 0,65 72 46,8 f F i  buồng =>n = 1 buồng 2.8 Bố trí mặt bằng kho lạnh  Hành lang giữa kho lạnh và hành lanh hai đầu rộng 6 m.  Phòng kết đông có diện tích 12 x 6 = 72 m 2  Phòng bảo quản sản phẩm lạnh đông gồm: 3 phòng 18 x 12 ; 3 phòng 12 x 12 ; 2 phòng 6 x 12.  Phòng bảo quản sản phẩm làm lạnh: 2 phòng 6 x 12.  Gian máy, diện tích xx m 2  Các phòng bảo quản đông và bảo quản lạnh phân bố ở hai bên hành lang phía trong kho lạnh. Đồ án kỹ thuật lạnh GVHD:TS.Nguyễn Việt Dũng CHƯƠNG III TÍNH CÁCH NHIỆT VÀ CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH 3.1 Ý nghĩa của việc cách nhiệt và cách ẩm cho kho lạnh Kho lạnh nơi luôn có nhiệt độ nhỏ và có độ ẩm tương đối cao hơn môi trường xung quanh. Do có sự chênh lệch nhiệt độ nên luôn có một dòng nhiệt và một dòng ẩm từ ngoài môi trường vào kho lạnh. Dòng nhiệt xâm nhập vào sẽ gây tổn thất giảm năng suất của máy lạnh. Dòng ẩm xâm nhâp vào sẽ gây tác động xấu đến vật liệu xây dựng và vật liệu cách nhiệt, làm hỏng vật liệu cách nhiệt và dần dần mất khả năng cách nhiệt dẫn đến năng suất của kho lạnh sẽ không đáp ứng được yêu cầu. Do yếu tố quan trong đó nên viêc cách ẩm và cách nhiệt cũng phải được đặt lên hàng đầu nên việc cách ẩm và nhiệt phải đạt được một số yêu cầu sau đây : Đảm bảo độ bền vững lâu dài theo tuổi thọ dự kiến của kho ,có hệ số dẫn nhiệt  nhỏ Phải chống được dòng ẩm xâm nhập từ ngoài vào và bề mặt tường ngoài không được đọng sương. Độ thấm hơi nhỏ Vật liệu cách nhiệt và cách ẩm phải không ăn mòn không phản ứng với các vật liệu tiêp xúc, chịu được nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao Không bắt mùi và có mùi lạ, không cháy, không độc hại với con người và với sản phẩm bảo quản . Dễ mua, rẻ tiền dễ da công, vận chuyển, lắp đặt, không cần bảo dưỡng đặc biết Mỗi vật liệu cách nhiệt đều có ưu điểm và nhược điểm nên chúng ta lợi dụng được triệt để các ưu điểm và hạn chế mức thấp nhất các nhược điểm của nó . 3.2. Các số liệu không khí bên ngoài. Kho lạnh được đặt tại Hà Nội có các thông số như sau : Theo B   1 7 1.1 nhiệt độ và độ ẩm dựng để tính toán hệ thống lạnh Đồ án kỹ thuật lạnh GVHD:TS.Nguyễn Việt Dũng Địa phương Nhiệt độ, 0 C Độ ẩm, % TB cả năm Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông Nam Định 23,4 37,2 8,4 83 80 Từ nhiệt độ t = 37,2 0 C và φ = 83 % tra theo đồ thị i-d ta có t s = 34,5 0 C và t ư = 34,6 0 C 3.3 Tính cách nhiệt và cách ẩm từng buồng lạnh 3.3.1 Tính chiều dày cách nhiệt và cách ẩm buồng lạnh đông a) Tính chiều dày cách nhiệt và cách ẩm tường buồng lạnh đông và không khí bên ngoài kho lạnh Hình 3.1 Cấu trúc tường kho lạnh Chiều dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức: 1 12 1 1 1 . n i cn cn i i k                  , m Trong đó: t n = 37,2 0 C : Nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại Hà Nội. 1 2 3 4 5 6 7 1.Líp v÷a xi m¨ng 2.Líp c¸ch Èm Polyetylen 3.Líp g¹ch ®á 4.Líp v÷a xi m¨ng 5.Líp c¸ch Èm Polyetylen 6.Líp c¸ch nhiÖt 7.Líp v÷a xi m¨ng Đồ án kỹ thuật lạnh GVHD:TS.Nguyễn Việt Dũng k : Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che, W/m 2 K.  1 : Hệ số toả nhiệt từ không khí đến bề mặt ngoài của tường. Đối với tường ngoài:  n =  1 = 23,3 W/m 2 K.  2 : Hệ số toả nhiệt từ bề mặt trong đến không khí trong buồng. Đối với tường trong khi đối lưu tự nhiên  2 = 8 W/m 2 K, đối lưu trần  2 =7 W/m 2 K, tường trong khi không khí có tuần hoàn cưỡng bức vừa phải  2 = 9 W/m 2 K, tường trong khi không khí có tuần hoàn cưỡng bức mạnh  2 = 10,5 W/m 2 K Δ cn , δ i : Chiều dày của lớp cách nhiệt và các lớp tường, m. λ cn , λ i : Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt và các lớp tường, W/m.K. + Tính cách nhiệt buồng lạnh đông và không khí ngoài kho lạnh Kết cấu tường bao, dựa vào B   1 81 1.3 và B   1 83 2.3 ta có: Bảng 2.1. Kết cấu tường bao phòng bảo quản lạnh đông STT Tên lớp δ , m λ ,W/mK μ , g/mhMPa 1 Lớp vữa xi măng 0,02 0,88 90 2 Tấm Polyetylen 0,003 0,033 0,0018 3 Lớp gạch đỏ 0,20 0,82 105 4 Lớp vữa xi măng 0,02 0,88 90 5 Tấm Polyetylen 0,003 0,033 0,0018 6 Lớp cách nhiệt polystirol δ= ? 0,047 7,5 7 Lớp vữa xi măng 0,02 0,88 90  Các thông số: Nhiệt độ buồng : t b = - 19 0 C và φ b = 90% Nhiệt độ ngoài : t n = 37,2 0 C và φ kk = 83% Hệ số truyền nhiệt: k = 0,23 W/m 2 K. Tra B   1 84 3.3 Hệ số toả nhiệt bên ngoài :  1 = 23,3 W/m 2 K. Tra B   1 86 7.3 [...]... m H s truyn nhit thc: ktt = 0,341 W/m2 Chng IV:Tớnh nhit kho lnh Dũng nhit tn tht vo kho lnh Q c xỏc nh qua biu thc Q Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 kW Q1: Dũng nhit i qua kt cu bao che ca bung lnh Q2: Dũng nhit do sn phm to ra trong quỏ trỡnh x lý lnh Q3: Dũng nhit t khụng khớ bờn ngoi do thụng giú bung lnh Q4: Dũng nhit t cỏc ngun khỏc nhau khi vn hnh kho lnh Q5: Dũng nhit t sn phm to ra khi sn phm hụ hp 4.1... chn cn = 0,2 m H s truyn nhit thc: ktt = 0,262 W/m2K 2.3.2 Tớnh chiu dy cỏch nhit v cỏch m phũng kt ụng a)Tớnh chiu dy cỏch nhit, cỏch m gia tng phũng kt ụng v khụng khớ ngoi kho lnh + Tớnh cỏch nhit bung kt ụng v khụng khớ ngoi kho lnh Kt cu tng nh sau: Bng 3.9 Kt cu tng bao phũng bo kt ụng STT Tờn lp ,m ,W/mK , g/mhMPa 1 Lp va xi mng 0,02 0,88 90 2 Tm Polyetylen 0,003 0,033 0,0018 3 Lp gch 0,20... thc: ktt = 0,164 W/m2K 3.3.3 Tớnh chiu dy cỏch nhit v cỏch m gia phũng bo qun lnh a) Tớnh chiu dy cỏch nhit v cỏch m gia tng phũng bo qun lnh v khụng khớ bờn ngoi kho lnh + Tớnh chiu dy cỏch nhit gia phũng bo qun lnh v khụng khớ bờn ngoi kho lnh Kt cu tng nh sau Bng 3.17 Kt cu tng bao phũng bo qun lnh STT Tờn lp ,m , W/mK , g/mhMPa 1 Lp va xi mng 0,02 0,88 90 2 Lp gch 0,2 0,82 105 3 Lp va xi mng... bng nhit hnh lang, t = 250C Tng t nh phn tớnh cho kho bo qun ụng v hnh lang ta cú chiu dy cỏch nhit l cn = 0,15 m v ktt = 0,2605 W/m2K Vỏch khụng b ng sng v ng m c) Tớnh chiu dy cỏch nhit v cỏch m gia bo qun ụng v bo qun ụng Ta gi s phũng bo qun ụng bờn cnh cng cú lỳc ngh lm vic, khi ú ta coi nhit bng nhit hnh lang, t = 250C Tng t nh phn tớnh cho kho bo qun ụng v hnh lang ta cú chiu dy cỏch nhit... tra bng 3.7[1] p dng cụng thc trờn ta thu c kt qu: Chiu dy lp cỏch nhit in y l: cn = 0,186 m => chn cn = 0,2 m H s truyn nhit thc: ktt = 0,183 W/m2K e) Tớnh chiu dy cỏch nhit nn bung bo qun ụng Kt cu nn kho lnh nh hỡnh v , W/mK ỏn k thut lnh GVHD:TS.Nguyn Vit Dng 1 2 3 1 Nền nhẵn bằng các tấm bê tông lát 2 Lớp bê tông 3 Lớp cách nhiệt Polystirol 4 Lớp bitum 5 Lớp bê tông 6 Lớp cách ẩm 7 Lớp bêtông đá . Buồng làm lạnh đông: Dựng để kết đông sản phẩm , nhiệt độ kết đông đạt được là -32 0 C CHƯƠNG II TÍNH DUNG TÍCH VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH 2.1. Dung tích kho lạnh Dung tích kho lạnh được. được làm đồ án về môn học kỹ thuật lạnh này. Đề tài của em trong đồ án môn học này là “ Thiết kế kho lạnh bảo quản thịt lợn đông lạnh với dung tích 1200 tấn . Do kiến thức còn rất hạn chế. độ và phương pháp bảo quản sản phẩm 1.2.1. Chế độ bảo quản sản phẩm Loại sản phẩm : Thịt bò Nhiệt độ kho bảo quản lạnh đông : -19 0 C. Nhiệt độ kho bảo quản sản phẩm làm lạnh : -1 0 C. Nhiệt