Chương 4: TÍNH NHIỆT TỦ ĐÔNG BĂNG CHUYỀN V À BUỒNG TÁI ĐÔNG. 3.1.3.1. Chọn tủ đông. Hệ thống lạnh IQF được viết tắt bằng tiếng Anh là inđiviual Quickly Freezer, nghĩa là hệ thống cấp đông nhanh của sản phẩm rời. Một trong những đặc điểm của hệ thống IQF là các sản phẩm được đặt trên các băng chuyền, chuyển động với tốc độ chậm, trong quá trình đó nó tiếp xúc với không khí lạnh ở nhiệt độ thấp và hạ xuống rất nhanh. Buồng cấp đông IQF chuyên sử dụng để cấp đông sản phẩm rời, tốc độ băng tải có thể điều chỉnh vô cấp tuỳ thuộc vào loại sản phẩm và yêu cầu công nghệ. Trong quá trình di chuyển trên băng tải sản phẩm tiếp xúc với không khí đối lưu tốc độ lớn, nhiệt độ thấp -40 0 C. Vỏ bao che buồng cấp đông là các tấm cách nhiệt polyurethan dầy 150 ÷ 200mm, hai mặt bọc cách nhiệt. Hệ thống băng tải rất đơn giản, được thết kế để giảm thiểu bảo dưỡng. Khung đỡ băng tải v à các thiết bị cũng làm bằng vật liệu iox, dàn lạnh làm bằng thép không rỉ các cánh tản nhiệt làm bằng nhôm. Chiều cao cho thông sản phẩm khoảng 35 ÷ 50mm. Các tấm phân phối khí phía bên trên có thể dễ dàng nâng lên và h ạ xuống để vệ sinh thường xuyên và bảo dưỡng cho khu vực tiếp xúc. Dàn lạnh bố trí cả hai phía để dễ dàng kiểm tra khi ngừng máy. B ảng điện dùng để điều chỉnh thời gian cấp đông ở mọi chế độ vận h ành, vệ sinh xả tuyết dàn lạnh. Cấu tạo tủ đông IQF Bảng 3 - 2;Các thông số của tủ đông băng chuyền theo số liệu của hãng SEAREE Công suất cấp đông Kg/h 500 Nhiệt độ sản phẩm vào /ra 0 C +15/-18 Nhiệt độ không khí trong buồng 0 C -40 Phương pháp cấp dịch Bơm dịch Môi chất lạnh NH 3 Vật liệu băng chuyền Thép không gỉ Chiều rộng băng tải mm 1400 Chiều dầy cách nhiệt vỏ buồng mm 150 Chiều dài buồng cấp đông mm 10000 Chiều rộng buồng cấp đông mm 3400 Chiều cao buồng cấp đông mm 3200 Thời gian cấp đông Phút 4÷6 Phương pháp xả băng Bằng nước Nguồn điện 3 pha /380V / 50HZ Bảng 3 – 3: Các thông số của buồng tái đông. Kích thước 3 chiều LxWxH = 3600x3000x2500 Công suất tái đông 500kg/h Vỏ inox 0,6 mm Công suất quạt 3 cái mỗi cái 2,2kW Công suất động cơ dẫn động 0,25kW Bề dầy cách nhiệt 180 mm 3.1.3.2. Tính toán nhiệt tủ đông băng chuyền, buồng tái đông. Q 02 = Q T +Q SP +Q DC +Q C +Q BC +Q MB - Q 02 : nhiệt tổn thất cho tủ IQF và tủ tái đông - Q T : nhiệt tổn thất do xâm nhập qua thân tủ. - Q SP : nhiệt tổn thất do quá trình làm đông sản phẩm. - Q DC : nhiệt tổn thất do động cơ trong tủ. - Q C : nhiệt tổn thất qua khe hở của tủ. - Q BC : nhiệt tổn thất do làm lạnh băng tải. - Q MB : Nhiệt tổn thất do mạ băng Nhiệt tổn thất do xâm nhập qua thân tủ Q T = k F ( t 1 – t 2 ) - F: t ổng diện tích sáu mặt của tủ đông - K: hệ số Truyền nhiệt - t 1 , t 2 : Nhiệt độ bên trong và ngoài của tủ đông t 1 = 25 0 C, t 2 = -40 0 C a, V ới tủ đông băng truyền    21 11 1    k -  1 : Hệ số toả nhiệt phía ngoài tủ.  1 = 23,3 W/m 2 K -  2 : Hệ số toả nhiệt đối lưư cưỡng bức không khí.  2 = 10,5W/m 2 K - : Bề dầy lớp cách nhiệt, cách ẩm. - : Hệ số cách nhiệt của lớp dẫn nhiệt, dẫn ẩm. Bảng 3 -3 cấu trúc bao che Vật liệu Độ dầy, mm Hệ số dẫn nhiệt, W/mK Lớp inox 0,6 22 Lớp polyurethan 150 0,03 Lớp inox 0,6 22 194,0 5,10 1 22 0012,0 03,0 15,0 3,23 1 1   k W/m 2 K F = 2(3,4.10 + 3,2.10 + 3,4.3,2) = 153,76 m 2 Q T1 = 0,194x153,76x(25 + 40) = 1939 W = 1,94kW b, Bu ồng tái đông. Bảng 3 -4: cấu trúc buồng tái đông. 162,0 5,10 1 22 0012,0 03,0 18,0 3,23 1 1   k W/m 2 K F = 2( 3,6.3 + 3.2,5 + 3,6.2,5) = 54,6 m 2 Q T2 = 0,162.54,6.(25+40) = 575W = 0,58 kW V ậy tổng lượng nhiệt xâm nhập qua thân tủ là: V ật liệu Độ dầy, mm Hệ số dẫn nhiệt, W/mK Lớp inox 0,6 22 Polyurethan 180 0,03 Lớp inox 0,6 22 Q T = 0,58 + 1,94 = 2,52 kW Tổn thất nhiệt do quá trình làm đông sản phẩm 3600 21 ii EQ SP   , kW - E: năng suất của tủ. E = 500kg/h - i 1 , i 2 : entanpy của sản phẩm ở nhiệt độ vào và ra sản phẩm nhiệt độ của sản phẩm khi vào là 15 0 C. i 1 = 314,4kJ/kg nhi ệt độ của sản phẩm sau quá trình cấp đông là - 18 0 C i 2 = 5kJ/kg 43 3600 54,314 .500    SP Q kW Nhiệt tổn thất do động cơ trong tủ Tủ đông băng chuyền sử dụng 8 quạt mỗi quạt công suất 2 kW, tủ tái đông có 3 quạt công suất mỗi quạt 2,2 kW, công suất của đông cơ dẫn động băng chuyền là 1,5 kW, công suất dẫn động tái đông là 0,25 kW Vậy nhiệt tổn thất do động cơ là: Q DC = n.N - n: s ố lượng quạt sử dụng trong tủ. - N: công suất mỗi quạt Q DC = 8.2 + 3.2,2 +1,5 + 0,25 = 24,35 kW Nhiệt tổn thất qua khe hở của tủ Đối với hệ thống cấp đông băng chuyền trong quá trình hoạt động có gió lọt v ào qua khe của cửa đưa sản phẩm vào và sản phẩm ra (cửa nạp liệu và lấy sản phẩm). Nhiệt tổn thất này được tính như sau: Q C = C kk G kk (t 1 – t 2 ) - C kk : nhiệt dung riêng của không khí, nhiệt dung riêng c ủa không khí trong khoảng nhiệt độ -40 0 C  20 0 C C kk = 1,009 kJ/kg độ - t 1 , t 2 : nhiệt độ không khí ngoài và trong tủ t 1 = 25 0 C, t 2 = - 40 0 C G kk =  kk F  kk = 1,205kg/m 3 tra trong bảng nhiệt độ trung bình - 40 0 C ÷ 20 0 C F: T ổng diện tích khoảng hở ra và vào cửa băng tải. : Vận tốc của băng tải, phụ thuộc vào sản phẩm cần cấp đông, để tính được nhiệt tổn thất do khoảng hở lấy  = 0,04 m/s. Chi ều cao khoảng hở là 50mm, chiều rộng ben là 1200mm F = 2x0,05x1,2 = 0,12m 2 Q C = 1,009x1,35x0,3x0,12x60 = 2,94kW V ới buồng tái đông lượng nhiệt này cũng lấy bằng 2,94kW Vậy tổng lượng nhiệt tổn thất do khe hở là: Q C = 2,94x2 = 5,88 kW . k W/m 2 K F = 2(3 ,4. 10 + 3,2.10 + 3 ,4. 3,2) = 153,76 m 2 Q T1 = 0,194x153,76x(25 + 40 ) = 1939 W = 1,94kW b, Bu ồng tái đông. Bảng 3 -4: cấu trúc buồng tái. 2 : entanpy của sản phẩm ở nhiệt độ vào và ra sản phẩm nhiệt độ của sản phẩm khi vào là 15 0 C. i 1 = 3 14, 4kJ/kg nhi ệt độ của sản phẩm sau quá trình cấp