Chương 4:TÍNH NHIỆT KHO LẠNH Tính nhiệt kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài đi vào kho lạnh.Đây chính là dòng nhiệt tổn thật mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự ch ênh lệch nhiệt độ ổn địn h giữa buồng lạnh và không khí bên ngoài. M ục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy lạnh cần lắp đặt. Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q, được xác định bằng biểu thức: WQQQQQQ , 54321  1 Q - dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh; 2 Q - dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra trong quá trình xử lý lạnh; 3 Q - dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh; 4 Q - dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh; 5 Q - dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp chỉ có ở các kho lạnh bảo quản rau quả đặc biệt là kho bảo quản hoa. 4.1.Dòng nhiệt qua kết cấu bao che 1 Q Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che là tổng dòng nhiệt tổn thất qua tường bao, trần v à nền do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong kho l ạnh cộng với dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao v à trần. 12111 QQQ   11 Q dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ.  12 Q dòng nhiệt qua tường bao và trần so ảnh hưởng của bức xạ mặt trời.  11 Q được xác định từ biểu thức :   2111 fft ttFkQ   t k hệ số truyền nhiệt thực của kết câu bao che xác định theo chiều dày cách nhiệt thực; F- diện tích bề mặt của kết cấu bao che,m 2 ; 1 t - nhiệt độ môi trường bên ngoài, 0 C; 2 t - nhiệt độ trong buồng lạnh, 0 C. •Tính nhiệt truyền qua tường bao và trần của kho lạnh: Tra bảng 3-3, 3-4, 3-5, 3-6, TL1,84 ta được hệ số truyền nhiệt của các cơ cấu bao che: Tường ngo ài: 0,23 W/m 2 K Mái che: 0,23 W/m 2 K Tường ngăn CC 00 12/12  : 0,58 W/m 2 K Các bu ồng có chế độ nhiệt như nhau. Kích thước chiều d ài bên ngoài kho:15m Chi ều rộng kho lạnh:5+2.0,18= 5,36 m Chiều cao kho lạnh:3,5+ 0,175=4,215m Bảng 4-1:Bảng tổng hợp dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che Vách bao che K(W/m 2 K) F(m 2 ) Δ t( 0 C) )( WQ i Vách phía đông 0,22 22,59 49,7 247 Vách phía tây 0,22 22,59 49,7 247 Vách phía nam 0,22 63,23 49,7 691,36 Vách phía bắc 0,22 63,23 49,7 691,36 Trần 0,23 80,4 42 776,66 Phía trên trần có mái che nên ta lấy nhiệt độ trên trần là 30 0 C. Tính nhi ệt tổn thất qua nền: WttFkQ ntn ),( 2  Trong đó n t - nhiệt độ trung bình của nền khi có sưởi. n t =4 0 C Tra b ảng 3-6,TL1,84 có hệ số truyền nhiệt k của nền có sưởi là 29W/m 2 k Thay s ố: WQ n 06,373))12(4.(4,80.29,0  Suy ra :   11 Q 3026,44(W) •Tính dòng nhiệt tổn thất do bức xạ: Vì trên trần có mái che phủ nên ta chỉ tính dòng nhiệt tổn thất cho tường bao phía tây(chịu ảnh hưởng trực tiếp của bức xạ mặt trời) . Dòng nhiệt này được xác định từ biểu thức: 1212 tFkQ t   t k hệ số truyền nhiệt thực của vách ngoài; t k =0,22 W/m 2 K F- di ện tích nhận bức xạ trực tiếp từ mặt trời của mặt tường phía tây,F=22,59m 2  12 t hiệu nhiệt độ dư, đặc trưng ảnh hưởng của bức xạ mặt trời vào mùa hè, 0 C.Tường phủ lớp vôi màu trắng tra bảng 4-1, TL1,108 có Ct 0 12 8 Thay số: WQ 76,398.59,22.22,0 12  Vậy dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che là 12111 QQQ  = 3026,44+ 39,76=3066,72 W 4.2.Dòng nhi ệt do sản phẩm tỏa ra 2 Q Là dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra khi xử lý lạnh( gia lạnh, kết đông…). Sản phẩm được đưa đến kho đã được xử lý lạnh nên 2 Q =0 4.3.Dòng nhi ệt do thông gió buồng lạnh 3 Q Dòng nhiệt thông gió buồng lạnh tính toán cho các buồng bảo quản rau hoa quả và các sản phẩm hô hấp. Dòng nhiệt chủ yếu do không khí ở bên ngoài đưa vào buồng lạnh để thay thế cho không khí lạnh trong buồng để đảm bảo sự hô hấp của các sản phẩm bảo quản. Dòng nhiệt này được xác định từ biểu thức: )( 213 hhMQ k   k M lưu lượng không khí của quạt thông gió,m 3 /s;  21 ,hh entanpi của không khí ở ngoài và ở trong buồng,KJ/Kg; xác định trên đồ t hị h-x ,TL1,9 theo t và φ tương ứng. KgKJh /7,150 1  KgKJh /8 2  Lưu lượng quạt thông gió được xác định từ biểu thức: sKg V M k k /, 3600.24   V- thể tích buồng bảo quản cần thông gió,m 3   bội số tuần hoàn hay số lần thay đổi không khí trong một ngày đêm;lần/24h;  k  khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí trong buồng bảo quản.tra bảng 7.10,TL2,118 V=7,5.5.3,5=131,25m 3 (tính cho 50% diện tích bảo quản)  =3 lần/24giờ k  =1,335Kg/m 3 Thay số: sKgM k /006,0 3600.24 335,1.3.25,131  Suy ra: WKWQ 2,8568562,0)87,150.(006,0 3  4.4.Dòng nhiệt do vận hành 4 Q Các dòng nhiệt do vận hành gồm các dòng nhiệt do đèn chiếu sáng 41 Q , do người làm việc yrong các buồng 42 Q , do các động cơ điện 43 Q , do mở cửa 44 Q , dòng nhiệt do xả băng 45 Q . 4.4.1.Dòng nhi ệt do chiếu sáng buồng 41 Q 41 Q được tính theo biểu thức: 41 Q =A.F,W F- Di ện tích buồng,m 2 .F=75m 2 A- Nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1 m 2 diện tích buồng hay diện tích nền,W/m 2 .A=1,2 W/m 2 . 41 Q =1,2.75=90 W 4.4.2.Dòng nhi ệt do người tỏa ra 42 Q Dòng nhiệt do người tỏa ra được xác định từ biểu thức: 42 Q =350n, W n-s ố người làm việc trong buồng;chọn n=2 350-nhiệt lượng do một người thải ra khi làm công việc nặng nhọc,350W/người. Thay số: 42 Q =350.2=700 W 4.4.3.Dòng nhi ệt do động cơ điện 43 Q Dòng nhiệt do các động cơ điện làm việc trong các buồng lạnh gồm động cơ quạt d àn lạnh, động cơ quạt thông gió…được xác định từ biểu thức: 43 Q =1000N, W 1000-h ệ số chuyển đổi từ KW ra W; N- công suất động cơ điện,KW; Với kho lạnh đang xây dựng ta chọn 3 dàn lạnh, mỗi dàn 2 quạt, mỗi quạt động cơ 1 KW. Suy ra: 43 Q =1000.3.2.1=6000 W 4.4.4.Dòng nhi ệt do mở cửa kho lạnh 44 Q Để tính toán dòng nhiệt khi mở cửa, sử dụng biểu thức: 44 Q =B.F ,W B- dòng nhi ệt riêng khi mở cửa, W/m 2 ; F- di ện tích buồng,m 2 . Dòng nhi ệt khi mở cửa phụ thuộc vào diện tích buồng và chiều cao của buồng 6 m lấy theo bảng 4-4,TL1,117. Bảng 4-1:dòng nhiệt riêng khi mở cửa theo chiều cao của buồng là 6m và diện tích của buồng. B, W/m 2 Tên buồng < 50 m 2 50 ÷150 m 2 > 150 m 2 Bảo quản lạnh 29 15 12 Với chiều cao buồng 3,5m và diện tích 50÷150 m 2 dùng phương pháp nội suy ta có B= 8,75 W/m 2 . Suy ra : 44 Q =8,75.75=656,25W. 4.4.5.Dòng nhi ệt do xả băng 45 Q 45 Q được xác định từ biểu thức: 3600.24 45 tCVn Q pkkkk    n – số lần xả băng 1 ngày đêm;n=2  kk  khối lượng riêng của không khí,Kg/m 3 ; 3 /2,1 mKg kk   ; V- th ể tích kho lạnh ,m 3 ; V=262,5m 3  pkk C nhiệt dung riêng của không khí, 1009 pkk C J/Kg.K t đọ tăng nhiệt độ không khí trong kho lạnh sau khi xả băng, t =(4÷7 0 C).lấy Ct 0 5 Thay số: WQ 8,36 3600.24 5.1009.5,262.2,1.2 45   Dòng nhiệt tổn thất do vận hành 4 Q 4 Q =  4544434241 QQQQQ 90+700+6000+656,25+36,8=7483,05W. 4.5.Dòng nhi ệt do hoa quả hô hấp 5 Q Dòng nhiệt 5 Q xuất hiện ở các kho bảo quản rau hoa quả hô hấp trong quá trình sống, dòng nhiệt 5 Q được xác định từ biểu thức: 5 Q = WqqE hqn ),9,01,0(  E-dung tích kho lạnh;  hqn qq , dòng nhiệt tỏa ra khi sản phẩm có nhiêt độ nhập vào kho lạnh và sau đó là nhiệt độ bảo quản trong kho lạnh,W/t;được tra theo bảng 4 -5, TL1, 118. tWqtWq hqn /20,/41  5 Q =22,5(0,1.41+0,9.20)=497,25W •Tổng hợp các kết quả tính toán nhiệt tải kho lạnh: WQQQQQQ 22,1190325,49705,74832,85672,3066 54321  4.6.Xác định tải nhiệt cho thiết bị và cho máy nén 4.6.1.T ải nhiệt cho thiết bị. Tải nhiệt cho thiết bị dùng để tính toán diện tíh bề mặt trao đổi nhiệt cần cho thiết bị bay hơi. Để đảm bảo được nhiệt độ trong buồng ở những điều kiện bất lợi nhất, ta phải tính toán nhiệt tải cho thiết bị l à tổng nhiệt tải thành phần có giá trị cao nhất: WQQQQQQ 22,11903 54321  4.6.2.Tải nhiệt cho máy nén Tải nhiệt của máy nén cũng được tính toán từ tất cả các tải nhiệt thành ph ần, tùy theo kho lạnh có thể chỉ lấy ,một phần tổng của tải đó. KWW QQQQQ MN 57,945,957225,497.105,7483.75,02,856.172,3066.85,0 %100%75%100%85 5431   Năng suất lạnh của máy nén đối với mỗi nhóm buồng có nhiệt độ sôi giống nhau được xác định từ biểu thức: b Qk Q MN   0 , k-h ệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh;k=1,12 b- hệ số thời gian làm việc;b=0,7   MN Q tổng nhiệt tải của máy nén đối với nhiệt độ bay hơi(lấy từ kết quả tính toán tổng hợp) KWQ 3,15 7,0 57,9.12,1 0  . . băng, t = (4 7 0 C).lấy Ct 0 5 Thay số: WQ 8,36 3600. 24 5.1009.5,262.2,1.2 45   Dòng nhiệt tổn thất do vận hành 4 Q 4 Q =  45 444 342 41 QQQQQ 90+700+6000+656,25+36,8= 748 3,05W 1 KW. Suy ra: 43 Q =1000.3.2.1=6000 W 4. 4 .4. Dòng nhi ệt do mở cửa kho lạnh 44 Q Để tính toán dòng nhiệt khi mở cửa, sử dụng biểu thức: 44 Q =B.F ,W B-