Tính phụ tải nhiệt kho lạnh

Tính nhiệt kho lạnh bảo quản

Tính phụ tải nhiệt kho lạnh - Đại Phú Thịnh

Dòng sản phẩm nhiệt truyền qua kết cấu bao che

Dòng sản phẩm nhiệt truyền qua kết cấu bao che là tổng những dòng sản phẩm nhiệt tổn thất qua tường bao che, trần và nền do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường phía ngoài và phía trong cùng với những dòng sản phẩm nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần

Q1 = Q11 + Q12 (2-5)

Q11– dòng sản phẩm nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ;

Q12– dòng sản phẩm nhiệt qua tường bao và trần do bức xạ mặt trời. Thường thì nhiệt bức xạ qua kết cấu bao che bằng 0 do hầu hết những kho lạnh lúc này là kho panel và được đặt phía trong nhà, trong phân xưởng nên ko có nhiệt bức xạ.

Dòng sản phẩm nhiệt truyền qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ

Q11 – được xác định từ biểu thức:

Q11 = k.F.(t1-t2) (2-6)

kt– hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che, W/m2.K

F – thể tích mặt phẳng của kết cấu bao che, ­m2.

t1– nhiệt độ môi trường phía ngoài, 0C;

t2– nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C.

Xác định thể tích mặt phẳng kết cấu bao che

Dung tích mặt phẳng kết cấu bao che được xác định theo thể tích phía ngoài của kho. Để xác định thể tích này chúng ta căn cứ vào những kích thước chiều rộng, dài và cao như sau:

* Tính thể tích tường

Ft = Chiều dài x Chiều cao

Xác định chiều dài:

– Kích thước chiều dài tường ngoài:

+ Đối với buồng ở góc kho: lấy chiều dài từ mép tường ngoài tới trục tâm tường ngăn (chiều dài l1, l3 hình 2-11 ).

+ Đối với buồng ở giữa chiều dài được tính là tầm cách giữa những trục tường ngăn (chiều dài l2 hình 2-11)

+ Đối với tường ngoài hoàn toàn: Tính từ mép tường ngoài này tới mép tường ngoài khác (chiều dài l4 hình 2-11 ).

– Kích thước chiều dài tường ngăn:

+ Đối với buồng ngoài lấy từ mặt trong tường ngoài tới tâm tường ngăn (chiều dài l5 hình 2-11)

+ Đối với buồng trong lấy từ tâm tường ngăn tới tâm tường ngăn (chiều dài l6 hình 2-11)

Kích thước chiều cao

+ Đối với kho cấp đông (panel chôn một phần dưới đất ) chiều cao được tính từ mặt nền tới mặt trên của trần.

+ Đối với kho lạnh (panel đặt trên con lươn thông gió ): Chiều cao được tính từ đáy panel nền tới mặt trên panel trần.

* Tính thể tích trần và nền

Dung tích của trần và của nền được xác định từ chiều dài và chiều rộng. Chiều dài và chiều rộng lấy từ tâm của những tường ngăn hoặc từ mặt phẳng trong của tường ngoài tới tâm của tường ngăn.

cach-xac-dinh-chieu-dai-cua-tuong

Hình 2-11: Cách xác định chiều dài của tường

Xác định nhiệt độ trong phòng và ngoài trời

– Nhiệt độ ko khí phía trong t2 buồng lạnh lấy theo yêu cầu thiết kế, theo yêu cầu công nghệ giải pháp hoặc tham khảo ở những bảng 1-3 và 1-4.

– Nhiệt độ phía ngoài t1 là nhiệt độ trung bình cùng của nhiệt độ trung bình cực đại tháng nóng nhất và nhiệt độ cực đại ghi nhận được trong vòng 100 năm vừa qua, (ở đây đã tính toán sẵn và cho ở phụ lục 1).

Lưu ý:

– Đối với những tường ngăn mở ra hành lang buồng đệm vv… ko cần xác định nhiệt độ phía ngoài. Hiệu nhiệt độ giữa hai phía vách lấy kim chỉ nan như sau:

+ delta t = 0,7 (t1–t2) Nếu hành lang có cửa thông với phía ngoài

+ delta t = 0,6(t1–t2) Nếu hành lang ko có cửa thông với phía ngoài

– Dòng sản phẩm nhiệt qua sàn lửng tính như dòng sản phẩm nhiệt qua vách ngoài.

– Dòng sản phẩm nhiệt qua sàn sắp xếp trên nền đất có sưởi xác định theo biểu thức:

tn – nhiệt độ trung bình của nền lúc có sưởi.

Nếu nền ko có sưởi, dòng sản phẩm nhiệt qua sàn có thể xác định theo biểu thức:

kq– hệ số truyền nhiệt quy ước tương ứng với từng vùng nền;

phan-dai-nen-kho-lanh

Hình 2-12: Phân dãi nền kho lạnh

F – Dung tích tương ứng với từng vùng nền, m2 ;

t1– Nhiệt độ ko khí phía ngoài, 0C;

t2 – Nhiệt độ ko khí phía trong buồng lạnh, 0C;

m – Hệ số tính tới sự gia tăng tương đối trở nhiệt của nền lúc có lớp cách nhiệt.

Để tính toán dòng sản phẩm nhiệt vào qua sàn, người ta chia sàn ra những vùng không giống nhau có chiều rộng 2m mỗi vùng tính từ mặt phẳng tường bao vào giữa buồng (hình 2-12).

Giá trị trị của hệ số truyền nhiệt quy ước kq,W/m2K, lấy theo từng vùng là:

– Vùng rộng 2m dọc theo chu vi tường bao:

kI= 0,47 W/m2.K, FI =4(a+b)

– Vùng rộng 2m tiếp theo về phía tâm buồng:

kII = 0,23 W/m2.K, FII =4(a+b)-48

– Vùng rộng 2m tiếp theo:

kIII =0,12 W/m2.K, FIII =4(a+b)-80

– Vùng còn lại ở giữa buồng lạnh:

kIV = 0,07 W/m2.K, FIV =(a-12)(b-12)

Riêng thể tích của vùng một rộng 2m cho góc của tường bao được tính hai lần, vì được coi là có dòng sản phẩm nhiệt đi vào từ hai phía: F =4(a + b) trong đó a, b là hai cạnh của buồng lạnh.

Cần lưu ý:

– Lúc thể tích kho nhỏ hơn 50 m2 thì coi toàn bộ là vùng I

– Nếu chỉ chia được 1,2,3 vùng mà ko phải là 4 vùng thì tính chính thức từ vùng Một trở đi. Ví dụ nếu chỉ chia được 2 vùng thì vùng ngoài là vùng I, vùng trong là vùng II.

Hệ số m đặc trưng cho sự tăng trở nhiệt của nền lúc có lớp cách nhiệt:

cong-thuc

xíchmai – Chiều dày của từng lớp của kết cấu nền, m;

alphai – Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, W/m.K;

Nếu nền ko có cách nhiệt thì m = 1.

Dòng sản phẩm nhiệt truyền qua kết cấu bao che do bức xạ

Việc tính toán nhiệt tải kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường xâp nhập vào kho lạnh. Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bên ngoài.

Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt tải kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy lạnh cần lắp đặt. Nhiệt tải Q của kho lạnh sẽ được tính theo công thức sau:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5, W

Trong đó:

Q1 – dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của kho lạnh.

Q2 – dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra trong quá trình xử lý lạnh.

Q3 – dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh, ở đây Q3 = 0 do kho bảo quản sản phẩm thủy sản không thông gió buồng lạnh.

Q4 – dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh.

Q5 – dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp, nó chỉ có ở kho lạnh bảo quản rau quả, Q5 = 0.

 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1

Dòng nhiệt qua kết cấu bao che là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua tường bao, trần và nền do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong kho lạnh cộng với dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần.

Dòng nhiệt Q1 được xác định theo công thức:

Q= Q11 + Q12, W.

Trong đó:

Q11 – dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ.

Q12 – dòng nhiệt qua tường bao và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời.

Kho lạnh được thiết kế vách và trần kho đều có tường bao và mái che nên bỏ qua dòng nhiệt qua tường và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời, Q12 = 0.

Dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ được xác định theo biểu thức:

Q11 = Kt.F(t1 – t2), W

Trong đó:

Kt – hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo chiều dài cách nhiệt thực.

F – diện tích bề mặt kết cấu bao che.

t1 – nhiệt độ môi trường bên ngoài kho, 0C.

t2 – nhiệt độ không khí trong kho, 0C.

Chiều dài kho L1 = 32 m

Chiều rộng kho L2 = 12 + 2.0,125 = 12,25 m

Chiều cao H = 3,6 + 0,125 = 3,725 m

Bảng tổng hợp dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che

Bao che Kt( W/m2K) F(m2)  (0C) Qi(W)
Vách phía đông 0,198 45,6 46 415,3
Vách phía tây 0,198 45,6 46 415,3
Vách phía nam 0,198 119,2 46 1085,7
Vách phía bắc 0,198 119,2 46 1085,7
Trần 0,198 392 50 3881
Nền 0,198 392 46 3570,3
Tổng Q11 10453,3

Do kho lạnh được đặt trong xưởng chế biến có tường bao xung quanh và có mái che nên nhiệt độ không khí xung quanh kho lạnh sẽ lấy bằng nhiệt độ của khu thành phẩm, t1 = 260C. Chỉ có trần kho lạnh có nhiệt độ cao hơn ta lấy nhiệt độ không khí phía trên trần là 300C.

Vậy dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che là Q= Q11 =10453,3W

Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra Q2

Dòng nhiệt do bao bì và sản phẩm tạo ra xác định theo công thức:

Q2 = Q21 + Q22, W

Trong đó:

Q21 – dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra,W

Q22 – dòng nhiệt do bao bì tỏa ra,W

Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra Q21

Được xác định theo công thức:

Trong đó:

M – công suất buồng gia lạnh hay khối lượng hàng nhập vào kho bảo quản trong một ngày đêm, tấn/ngày đêm. Tại công ty TNHH Minh Đăng – Sóc Trăng khối lượng hàng nhập vào kho bảo quản trong một ngày đêm là M = 30 tấn/ngày đêm.

i1, i2 – enthalpy của sản phẩm vào kho và của sản phẩm ở nhiệt độ bảo quản, J/kg. Với sản phẩm mực, tôm, cá đông lạnh i1 = 24600 J/kg, [TL-4,74].

Với kho bảo quản đông, các sản phẩm khi đưa vào kho bảo quản đã được cấp đông đến nhiệt độ bảo quản. Tuy nhiên trong quá trình xử lý đóng gói và vận chuyển nhiệt độ sản phẩm tăng lên ít nhiều nên đối với sản phẩm bảo quản đông lấy nhiệt độ vào là: t1 = -120C, [TL-4,74].

Thay số: 

Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra Q22

Được xác định theo biểu thức:

Trong đó:

M– khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm trong một ngày đêm, tấn/ngàyđêm. Ta lấy Mb = 10%.M = 3 tấn/ngày đêm.

Cb – nhiệt dung riêng của bao bì,J/kgK, với bao bì là bìa cactong thì Cb = 1460 J/kgK.

t1,t– nhiệt độ bao bì trước và sau khi làm lạnh bao bì,0C.

Ta lấy nhiệt độ bao bì trước khi đưa vào kho cùng sản phẩm bằng nhiệt độ của khu thành phẩm, t1 = 260C.

Vậy: Q2 = Q21 + Q22 = 8402,7 + 2331,9 = 10734,6 W

Dòng nhiệt tỏa ra khi vận hành Q4

Các dòng nhiệt do vận hành bao gồm các dòng nhiệt do đèn chiếu sáng Q41, do người làm việc trong buồng Q42, do các động cơ điện Q43, do mở cửa kho lạnh Q44 và dòng nhiệt do xả băng dàn lạnh Q45.

Q4 = Q41 + Q42  + Q43 + Q44 + Q45, W

Dòng nhiệt do chiếu sáng Q41

Được xác định theo biểu thức:

Q41 = A.F = 384.1,2 = 460,8 W

Trong đó:

A – nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1 m2 buồng hay nền, với buồng bảo quản đông A = 1,2 W/m2.

F – diện tích của buồng, m2.

Dòng nhiệt do người trong buồng làm việc tỏa ra Q42

Được xác định theo biểu thức:

Q42 = 350n = 350.7  = 2450 W

Trong đó:

350 – nhiệt lượng do một người tỏa ra trong khi làm công việc nặng nhọc 350 W/người.

n – số người làm việc trong buồng. Nó phụ thuộc vào công nghệ gia công, chế biến, vận chuyển, bốc xếp. Kho được thiết kế với phương thức bốc dỡ thủ công, ta chọn số người làm việc trong kho là: n = 7 người.

Dòng nhiệt do động cơ điện tỏa ra Q43

Được xác định theo biểu thức:

Q43 = N.1000 = 9.1,5.1000 =13500 W.

Động cơ điện làm việc trong kho là động cơ của quạt dàn lạnh, ta chọn 3 dàn lạnh hãng Guntner, mỗi dàn lạnh gồm 3 quạt, mỗi quạt động cơ 1,5 kW.

Dòng nhiệt do mở cửa kho lạnh Q44

Được xác định theo biểu thức:

Q44 = BF = 4,8.384 = 1843,2 W.

Trong đó:

F – diện tích của kho lạnh, m2.

B – dòng nhiệt dung riêng khi mở cửa, W/m2.

Dòng nhiệt khi mở cửa phụ thuộc vào diện tích buồng và chiều cao buồng. Với chiều cao buồng 6m lấy theo bảng sau:

 Dòng nhiệt riêng khi mở cửa,[TL4,78].

Tên buồng B, W/m2
< 50 m2 50 ÷150 m2 > 150 m2
Bảo quản đông 22 12 8

Với chiều cao buồng h = 3,6 m, diện tích > 150 m2. Sử dụng phương pháp nội suy ta có B = 4,8 W/m2.

Dòng nhiệt do xả băng dàn lạnh Q45

Sau khi xả băng, nhiệt độ kho lạnh tăng lên đáng kể, điều đó chứng tỏ có một phần nhiệt lượng dùng xả băng đã trao đổi nhiệt với không khí và các thiết bị trong phòng. Nhiệt dùng xả băng đại bộ phận làm tan băng trên dàn lạnh và được đưa ra ngoài cùng với nước đá tan, một phần truyền cho không khí và các thiết bị trong kho lạnh gây nên tổn thất.

Để xác định dòng nhiệt do xả băng dàn lạnh ta xác định theo mức độ tăng nhiệt độ không khí trong phòng sau khi xả băng. Mức độ tăng nhiệt độ của phòng phụ thuộc vào dung tích của kho lạnh. Thông thường nhiệt độ không khí sau khi xả băng tăng (4 ÷ 7) 0C. Dung tích càng lớn thì độ tăng nhiệt độ càng nhỏ và ngược lại. Dòng nhiệt do xả băng dàn lạnh Q45 được xác định theo biểu thức:

Trong đó:

n – số lần xả băng trong một ngày đêm, chọn n = 3.

– khối lượng riêng của không khí,=1,2kg/m3.

V – thể tích của kho lạnh,m3.

CPkk – nhiệt dung riêng của không khí, CPkk =1009 J/kgK.

– độ tăng nhiệt độ không khí trong kho lạnh sau khi xả băng dàn lạnh (lấy theo kinh nghiệm), lấy =50C.

Tính toán dòng nhiệt tổn thất do vận hành.

Q41W Q42W Q43, W Q44W Q45, W Q4W
460,8 2450 13500 1843,2 201 18370

Tổng hợp các kết quả tính toán nhiệt tải kho lạnh.

Q1W Q2W Q4W Q, W
10453,3 10734,6 18370 39558

 Xác định phụ tải nhiệt của thiết bị và máy nén

Phụ tải nhiệt của thiết bị:

Phụ tải nhiệt của thiết bị là tải nhiệt dùng để tính toán bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết của thiết bị bay hơi. Công suất giải nhiệt yêu cầu của thiết bị bao giờ cũng lớn hơn công suất của máy nén, phải có hệ số dự trữ nhằm tránh những biến động có thể xảy ra trong quá trính vận hành. Vì thế tải nhiệt của thiết bị được lấy bằng tổng của tất cả các tổn thất nhiệt của kho lạnh.

Q0TB = Q1 + Q2 + Q4 = 39558 W

Phụ tải nhiệt của máy nén:

Do các tổn thất trong các kho lạnh không đồng thời xảy ra nên công suất nhiệt yêu cầu thực tế sẽ nhỏ hơn tổng của các tổn thất nhiệt. Để tránh cho máy nén có công suất lạnh quá lớn, tải nhiệt máy nén cũng được tính toán từ các tải nhiệt thành phần nhưng tùy theo từng loại kho lạnh có thể chỉ lấy một phần tổng của nhiệt tải đó.

Với kho lạnh bảo quản sản phẩm thủy sản đông lạnh thì:

QMN = 85%Q1 + 100%Q2 + 75%Q4 = 33,4 kW

Năng suất lạnh của máy nén đối với mỗi nhóm buồng có nhiệt độ sôi giống nhau xác định theo biểu thức:

Trong đó:

b – hệ số thời gian làm việc của máy nén, thường lấy b = 0,9 (máy nén làm việc 22 giờ/ngày do xả băng dàn lạnh và giảm tải cho máy nén).

k – hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh, nó được xác đinh theo bảng sau:

Bảng 3-5 Hệ số dự trữ k[TL-4,83]

t00C -40 -30 -10
K 1,1 1,07 1,05

Sử dụng phương pháp nội suy với t0 = -280C ta có k = 1,068

Liên hệ tư vấn

 ĐIỆN LẠNH QUỐC TÙNG –  CHUYÊN THI CÔNG, LẮP ĐẶT, BẢO TRÌ ĐIỆN NHẸ
– Văn phòng: 106 Cách Mạng Tháng 8, Khuê Trung, Cẩm Lệ, Đà Nẵng
– Hotline: 0934 717 711 – 0905 221 386,  Email: quoctungme@gmail.com
– Website: https://quoctung.com

Trả lời

Main Menu