Chương 3: TÍNH NHIỆT TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ Tổn thất nhiệt trong tủ cấp đông gồm có : - Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che - Tổn thất nhiệt do sản phẩm, khay cấp đông và do nước châm vào - T ổn thất nhiệt do mở cửa 2.4.1/ Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt qua kết cấu bao che Q 1 - Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che được định nghĩa là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua tường bao, trần và nền của tủ cấp đông do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong t ủ cộng với các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao v à trần. - Do tủ cấp đông được đặt trong nhà xưởng nên không chịu ảnh hưởng bởi bức xạ mặt trời. V ì vậy ta chỉ xét tổn thất nhiệt qua tường bao, trần v à nền của tủ cấp đông. - Mặt khác chiều dày cách nhiệt của các bề mặt tủ là như nhau t ức là đều dày 150 mm kể cả cửa tủ cấp đông. Do vậy ta có : Q 1 = k t . F ( t 1 – t 2 ), W Trong đó : - k t : Hệ số truyền nhiệt thực qua kết cấu bao che xác định theo chiều d ày cách nhiệt , W/m 2 .K Theo tính toán ở mục ( 2.3.2) ta có K t = 0,13 W/m 2 .K - F : Di ện tích bề mặt của kết cấu bao che, m 2 - t 1 : Nhiệt độ môi trường bên ngoài, 0 C. t 1 = 38 0 C - t 2 : Nhiệt độ bên trong tủ cấp đông, 0 C. t 2 = - 35 0 C Theo tính toàn ở mục ( 2.2) ta có kích thước phủ bì của tủ cấp đông là : - Chiều dài : L = 3000 + 2 CN  = 3000 + 2 x 150 = 3300 mm - Chi ều rộng : W = 1500 + 2 CN  = 1500+ 2x 150 = 1800mm - Chi ều cao : H = 1600 + 2 CN  = 1600 + 2 x 150 = 1900mm Lúc đó ta có : F = 2F 1 + 2 F 2 + 2F 3 Trong đó : 2F 1 : Diện tích bề mặt trần và nền của tủ, m 2 2F 2 : Diện tích bề mặt trước và sau của tủ, m 2 2F 3 : Diện tích hai mặt bên của tủ , m 2 ==> F = 2 ( F 1 + F 2 + F 3 ) = 2 ( 3,3 x 1,8 + 3,3 x 1,9 + 1,8 x 1,9) = 31,26 m 2 Vậy : Q 1 = k t . F ( t 1 – t 2 ) , W = 0,13 x 31,26 [ 38 – ( -35) ] = 296,657 W 2.4.2/ Tổn thất do sản phẩm mang vào Q 2 Tổn thất Q 2 gồm : - Tổn thất do sản phẩm mang vào Q 21 - Tổn thất làm lạnh khay cấp đông Q 22 - Ngoài ra một số sản phẩm khi cấp đông người ta tiến hành châm thêm nước để mạ 1 lớp băng trên bề mặt làm cho bề mặt phẳng đẹp, chống oxi hoá thực phầm, nên cũng cần tính thêm t ổn thất do làm lạnh nước Q 23 2.4.2.1/ Tổn thất do sản phầm mang vào Tổn thất do sản phẩm mang vào được tính theo công thức sau : Q 21 = E   3600 . . 21 x ii   , kW Trong đó : - E : Năng suất tủ cấp đông, kg/mẻ ; E = 1000 kg/mẻ - i 1 , i 2 : Entanpi của sản phẩm ở nhiệt độ đầu vào và đầu ra,kJ/ kg. Do sản phẩm trước khi đưa vào tủ cấp đông đã được làm l ạnh ở kho chờ đông, nên nhiệt độ sản phẩm đầu vào sẽ là t 1 = 10 0 C. Nhiệt độ trung bình đầu ra của các sản phẩm cấp đông là t 2 = -18 0 C  : Thời gian cấp đông 1 mẻ, giờ/mẻ  = 1,5 giờ Tra bảng 4.2/ Sách HDTKHTL – Trang 81, ta có : i 1 = 283 kJ/kg i 2 = 5 kJ/kg V ậy : Q 21 =   36005,1 52831000 x  = 51,481481 kW = 51481,481 W 2.4.2.2/ Tổn thất do làm lạnh khay cấp đông Q 22 = M Kh   3600 21 x ttC P   , kW Trong đó : M Kh : Tổng khối lượng khay cấp đông, kg - Theo tính toán ở mục (2.2.1) thì số khay chứa sản phẩm sẽ là : 11 x 36 = 396 khay - M ột khay có khối lượng khoảng 1,5 kg và có dung tích chứa 2 kg sản phẩm. Do vậy tổng số khối lượng khay cấp đông sẽ là : M Kh = 396 x 1,5 = 594 kg C P : Nhiệt dung riêng của vật liệu khay cấp đông, kJ/kg.K - Khay cấp đông có vật liệu làm bằng nhôm có C P = 0,896 kJ/kg.K t 1 , t 2 : Nhiệt độ của khay trước và sau khi cấp đông, 0 C - Nhi ệt độ của khay trước khi cấp đông bằng nhiệt độ môi trường tức l à : t 1 = 38 0 C - Nhi ệt độ của khay sau khi cấp đông t 2 = - 35 0 C  : thời gian cấp đông, giờ .  = 1,5 giờ Vậy : Q 22 = 594 .     36005,1 3538896,0 x   = 3,74528 kW = 3745,28 W 2.4.2.3/ Tổn thất do châm nước Tổn thất do châm nước được tính theo công thức : Q 23 = M n 3600 x q O  , kW Trong đó : M n : Khối lượng nước châm, kg - Khối lượng nước châm chiếm khoảng 5  10 % khối lượng hàng cấp đông, thường người ta châm dày khoảng 5mm. Theo tính toán ở mục ( 2.4.2.2 ) thì tổng số khay chứa sản phẩm là 396 khay, mà 1 khay chứa được 2 kg sản phẩm . - Do đó khối lượng hàng cấp đông là : 396 x 2 = 792 kg - Kh ối lượng nước châm là : M n = 792 100 10 = 79,2 kg  : thời gian cấp đông, giờ  = 1,5 giờ q o : Nhiệt dung cần làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khi đông đ ã hoàn toàn, kJ/kg - Nhi ệt làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khi đông đá hoàn toàn q o được xác định theo công thức : q o = C Pn . t 1 + r + C Pđ 2 t Trong đó : - C Pn : Nhiệt dung riêng của nước ; kJ/kg.K C Pn = 4,186 kJ/kg.K - r : Nhi ệt đông đặc, kJ/kg r = 333,6 kJ/kg - C Pđ : Nhiệt dung riêng của đá, kJ/kg.K C Pđ = 2,09 kJ/kg.K - t 1 : Nhiệt độ nước đầu vào , o C t 1 = 5 o C - t 2 : Nhiệt độ đông đá, o C t 2 = -5 o C  -10 o C Thay vào ta có : q o = 4,186 . 5 + 333,6 + 2,09 10 = 375,43 kJ/kg Vậy : Q 23 = 79,2 .  36005,1 43,375 x 5,506306 kW = 5506,306 W Như vậy tổn thất Q 2 sẽ là : Q 2 = Q 21 + Q 22 + Q 23 = 51481,481 + 3745,28 + 5506,306 = 60733,067 W 2.4.3/ Tổn thất nhiệt do mở cửa Q 3 Tổn thất nhiệt do mở cửa được tính theo công thức Q 3 = B . F , W F : Di ện tích của tủ cấp đông, m 2 Theo như tính toán ở mục ( 2.4.1 ) ta có : Chiều dài tủ là : L = 3,3 m Chi ều rộng tủ là : W = 1,8 m Do dó F = 3,3 x 1,8 = 5,94 m 2 B : Dòng nhiệt khi mở cửa, W/m 2 Tra bảng 4.4/ Sách HDTKHTL – Trang 87 chọn B = 20 W /m 2 Vậy Q 3 = 20 x 5,94 = 118,8 W 2.4.4/ Xác định tải nhiệt cho thiết bị và cho máy nén  Tải nhiệt cho thiết bị : Dùng để tính toán bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết cho thiết bị bay hơi. Để đảm bảo được nhiệt độ trong tủ ở những điều kiện bất lợi nhất, ta phải tính toán tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần có giá trị cao nhất. Q TB = Q 1 + Q 2 + Q 3 , W = 296,657 + 60733,067 + 118,8 = 61148,524 W  Tải nhiệt cho máy nén : Q MN = 80% Q 1 + 100%Q 2 + 75%Q 3 = 8,118. 100 75 067,60733. 100 100 657,296 100 80  = 61059,492 W . vào ta có : q o = 4,186 . 5 + 33 3,6 + 2,09 10 = 37 5, 43 kJ/kg Vậy : Q 23 = 79,2 .  36 005,1 43, 375 x 5,50 630 6 kW = 5506 ,30 6 W Như vậy tổn thất Q 2 . F 1 + F 2 + F 3 ) = 2 ( 3, 3 x 1,8 + 3, 3 x 1,9 + 1,8 x 1,9) = 31 ,26 m 2 Vậy : Q 1 = k t . F ( t 1 – t 2 ) , W = 0, 13 x 31 ,26 [ 38 – ( -35 ) ] = 296,657