Bài tập kỹ thuật lạnh nguyễn đức lợi năm 2024
1. Nhiệt độ và độ ẩm...........................................................................................Nhiệt độ ngoài trời tính toán : tN = (1- x).ttbmax+x Show
(Nguồn tài liệu tham khảo: 02:2009/BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng) Địa điểm xây dựng tại Hải Phòng nên theo QCVN 02:2009/BXD ta lấy thông số nhiệt độ theo trạm Phù Liễn ( Hải Phòng ) Nhiệt độ trung bình cực đại của tháng cao nhất (tháng 7) : ttbmax = 32,1 °C (bảng 2) Nhiệt độ cực đại tuyệt đối (tháng 7) : tmax = 38,5 C (bảng 2) x : hệ số an toàn quyết định đến thời gian bảo đảm chế nhiệt phòng dưới tác động của sự biến đổi không khí ngoài nhà. Lấy x = (0,4) Độ ẩm trung bình của tháng nóng nhất (tháng 7) : φ = 85,8 (bảng 2) Độ ẩm trung bình lúc 13h của tháng nóng nhất: 13 φ tb= 77 % (bảng 2) Nhiệt độ không khí tính toán bên trong phòng máy: tTpm= tNTG + (1 – 3) oC và tTpm = 32,1+1,9 = 34 oC Trong đó: ● tTpm: Nhiệt độ tính toán bên trong phòng máy ( oC) ● tNTG: Nhiệt độ tính toán của không khi ngoài trời lấy theo hướng dẫn tính toán tổ chức thông gió ( oC) Nhiệt độ ngoài trời tính toán: tN = (1- x).ttbmax+x =(1-0,4).32,1+0,4,5 = 34,6 oC 1. Thông số kích thước kho lạnh.........................................................................Bảng 1. Diện tích các phòng STT Phòng Chiều dài (m) Chiều rộng (m) Chiều cao (m) Diện tích (m 2 ) 1 Phòng lạnh 1 28 18 6 504 2 Phòng máy 10 6 6 36 Diện tích các cửa: Cửa ngoài và cửa trong bằng nhau: FCng= FCtr=2,22,8= 6,16 (m2) Để tránh tổn thất nhiệt do bức xạ mặt trời chiếu trực tiếp vào phòng lạnh làm tiêu tốn thêm công suất lạnh, ta chọn vị trí đặt phòng máy ở sát tường hướng Tây của kho lạnh
Bảng 1. Các thông số của vật phẩm đã chọn STT Phòng Sản phẩm Nhiệt độ bảo quản (oC) Độ ẩm Thời gian bảo quản 1 Lạnh Thịt lợn ướp lạnh 0 85 10- Thông số nhiệt độ bảo quản, độ ẩm và thời gian bảo quản tra trong Bảng 1 và 1 - trong “ Hướng dẫn thiết kế HTL – Nguyễn Đức Lợi ” 1. Thể tích chất tải....................................................................................................V = F hi h (m 3 ). Trong đó : h : chiều cao chất tải (m) h = 6 – 0,9 = 5,1 (m) (0,9m là chiều cao của dàn lạnh, lớp cách nhiệt và khoảng không gian cần thiết để không khí lưu thông và dỡ chất hàng ) F hi: diện tích chất tải hữu ích. F hi= F FXD F XD : diện tích XD của kho bao gồm diện tích chất tải và toàn bộ diện tích còn lại F : hệ số sử dụng diện tích cho vật phẩm bảo quản. F< 1, giá trị phụ thuộc vào diện tích các phòng Phòng lạnh có F 400 (m 2 ) nên ta chọn F = 0,85 (Theo bảng 2-5 trong “Hướng dẫn thiết kế HTL – Nguyễn Đức Lợi”) Phòng Diện tích F XD (m 2 ) Hệ số sử dụng diện tích F Diện tích chất tải hữu ích F hi( m2) Chiều cao chất tải h (m) Thể tích chất tải V(m 3 ). Lạnh 504 0,85 428,4 5,1 2184,
E=gvV ( tấn ) Trong đó : E : dung tích kho (tấn). V : thể tích chất tải của kho (m 3 ). gv : tiêu chuẩn chất tải (tấn/m 3 ) không hoặc có kể đến bao bì tùy theo loại mặt hàng thông số tra “ Bảng 2 trang 32 Hướng dẫn thiết kế HTL – Nguyễn Đức Lợi” Bảng 1. Tính toán dung tích kho ( tấn ) Kết cấu δ (m) (W/m) (g/mh) R(m 2 .K/W) (Chưa kể lớp cách nhiệt) Tường ngoài 1ữa xi măng trát 0 0 900.2ạch tường 0 0 105 3ữa trát xi măng 0 0 904 cách ẩm 0 0 0. 5ớp cách nhiệt polystirol _ 0 7.6ữa thường có lưới thép 0 0 90Tường trong 1ữa trát xi măng 0 0 90 0.2ạch xây dựng 0 0 1053ữa xi măng 0 0 90 4 cách ẩm 0 0 0.5ớp cách nhiệt polystirol _ 0 7.6ữa thường có lưới thép 0 0 98Nền nhà 1ạch lá nem 0 0,81 105 2ữa xi măng 0 0 90 2. Tính chiều dày cách nhiệt kết cấu bao che..................................................... Chiều dày cách nhiệt cho tường và mái:........................................................Chiều dày lớp cách nhiệt : 1 1 2 1 1 n i 1cn cn Khl i (m) Trong đó : ● cn : chiều dày lớp cách nhiệt yêu cầu (m). ● cn : Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt (W/mK). ● i: chiều dày lớp vật liệu thứ i (m). ● i : hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i (W/mK). ● : Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của bề mặt ngoài và trong (W/m 2 .oK) (bảng 3 trang 86 “Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi”) ● K hl: hệ số truyền nhiệt hợp lý của toàn bộ kết cấu (W/m 2 .oK). Từ nhiệt độ phòng tra ra Khl Khl: được tính toán dựa vào độ chênh nhiệt độ ∆t = (tN - tT) × Ψ Ψ: hệ số kể đến ảnh hưởng của kết cấu bao che. (Tra bảng 3_SGT Thông gió cô Hoàng Thị Liên thầy Bùi Sỹ Lý ) Dựa vào bảng sau: Bảng 2: Sự phụ thuộc của Khl vào ∆t ∆t (°C) 50 ÷ 35 35 ÷ 30 30 ÷ 25 25 ÷ 20 20 ÷ 15 15 ÷ 10 < 10 Khl (W/m 2 .K) 0,23 ÷0,35 0,41 0,49 0,58 0,63 0,72 0, Bảng 2. Xác định Khl cho tường và mái của các phòng lạnh Phòng lạnh Tường tn(°C) tt(°C) Ψ ∆t(°C) Khl 1Đông 34,6 0 1 34,6 0, Tây 34,6 0 1 34,6 0, Nam 34,6 0 1 34,6 0, Bắc 34,6 0 1 34,6 0, Mái 34,6 0 1 34,6 0, 1 Tường ngoài 0,1 0, 2 Tường ngăn giữa phòng lạnh và phòng đệm, phòng máy 0,1 0,3 Mái 0,1 0, 4 Cửa 0,15 0, 5 Nền 0,1 0, 2. Kiểm tra đọng sương trên bề mặt kết cấu.....................................................Tiến hành kiểm tra như sau: chọn kết cấu bề mặt tường nguy hiểm nhất để kiểm tra, nếu đảm bảo an toàn thì các mặt tường khác cũng an toàn. Để tránh đọng sương trên bề mặt kết cấu cần đảm bảo : th 0 N s s N p K t t K t t Trong đó: ● K s : hệ số truyền nhiệt của kết cấu khi sảy ra hiện tượng đọng sương ● : hệ số trao đổi nhiệt ở bề mặt có nhiệt độ cao hơn ● 0,95 : hệ số an toàn ● t N: nhiệt độ ngoài ; tN = 34,6 oC ● tP : nhiệt độ bảo quản lạnh ● t S: nhiệt độ điểm sương Từ các thông số tN = 34,6 oC , φ = 77 , dựa vào biểu đồ i-d ta xác định được ts = 30 oC Kiểm tra đọng sương đối với phòng lạnh : tp = 0 C ● Tường ngoài và mái kS = 0,9523,3 x = 2,94 (W/m 2 .K ) Ta có kStường > kthuctường = 0, Ksmái > kthucmái = 0, Như vậy trên bề mặt kết cấu tường ngoài và mái không có hiện tượng đọng sương. Đạt yêu cầu. 2. Kiểm tra đọng ẩm trong lòng kết cấu........................................................... Điều kiện để ẩm không đọng lại làm ướt cơ cấu cách nhiệt là áp suất riêng phần hơi nước thực tế luôn luôn phải nhỏ hơn phân áp suất bão hòa hơi nước ở mọi điểm trong cơ cấu cách nhiệt: px phmax Nghĩa là đường px không được cắt phmax mà mà phải luôn nằm phía dưới đường phmax. Đường áp suất riêng phần hơi nước px và đường phân áp suất bão hòa phmax có thể xác định được nhờ trường nhiệt độ ổn định trong vách cách nhiệt. Trường nhiệt độ trong vách được xác định từ nhiệt độ của các lớp vách nhờ các biểu thức xác định mật độ dòng nhiệt khác nhau: q = Kth i f i w i t t t Kiểm tra đọng sương đọng ẩm bên trong kết cấu của tường bao và mái ở phòng có nhiệt độ thấp nhất là tt = 0 0 C. a. Đối với tường ngoài.................................................................................................q = Kth t= 1 Kth ( t f tf ) (W/m2) = 0,383 x ( 34,6 – 0 ) = 13,3 (W/m2) Nhiệt độ các dòng nhiệt truyền qua các lớp vách: q = n ( t f 1 t 1 )→ 1 f 1 n t t q \= 34,6 - = 34 0 C→2 1 1 1 t t q \= 34 - = 33,7 0 CTương tự ta có: 3 2 2 2 t t q \= 33,7 - = 30,2 0 C4 3 3 3 q t t \= 30,2 - = 30,1 0 C5 4 4 4 t t q \= 30,1 - = 29,8 0 C6 5 5 5 t t q \= 29,8 - = 1,5 0 C7 6 6 6 q t t \= 1,6 - = 1,2 0 CDựa vào các giá trị nhiết độ vừa tính toán để xác định áp suất hơi bão hòa tại các điểm trên kết cấu của tường ngoài. (Tra đồ thị i_d trên phần mềm flycarpet/en/psyonline ) ta có : 1 1 4206,2 2 0,015 90 4173,3 3 0,22 105 37654 4 0,01 90 3743,5 5 0,003 0,86 30636 6 0 ,1 7 .5 4637 7 0 ,02 90 419,Từ bảng tính toán trên ta có bảng so sánh các giá trị áp suất trên các bề mặt của vách : Bảng 2 : So sánh các giá trị áp suất hơi nước bão hòa và hơi nước thực trên các bề mặt vách của tường bao STT Lớp kết cấu Pxi (Pa) Phmax (Pa) 1 1 4206,4 5324 2 2 4173,5 5236 3 3 3765 4295 4 4 3743,6 4270 5 5 3063 4197 6 6 463 681 7 7 419,7 666 Từ bảng so sánh trên ta thấy áp suất của các lớp pxi < phmax i không có hiện tượng đọng sương trong lòng kết cấu. b. Kiểm tra đọng ẩm đối với mái..................................................................................
\=> Mật độ dòng nhiệt qua kết cấu là: q = Kth×∆t = Kth× (tf1-tf2) = 0,292 × (34,6 – 0) = 10,1 (W/m 2 )
q = ∝n× (tf1-t 1 ) => t 1 = tf1- n q t 1 = 34,6 - = 34,2 0 C 0 C Tương tự ta có: t 3 = t 2 - 2 2 q×δ λ = 33,9 - = 33,8 0 C t 4 = t 3 - 3 3 q×δ λ = 33,8 - = 33,5 0 C t 5 = t 4 - 4 4 q×δ λ = 33,5 - = 33,4 0 C t 6 = t 5 - 5 5 q×δ λ = 33,4 - = 32,8 0 C t 7 = t 6 - 6 6 q×δ λ = 32,8 - = 25,9 0 C t 8 = t 7 - = 25,9 - = 25,4 0 C t 9 = t 9 - = 25,3 - = 25,1 0 C t 10 = t 10 - = 25,1 - = 3,6 0 C t 11 = t 11 - = 3,6 - = 3,3 0 C Dựa vào các giá trị nhiệt độ vừa tính toán để xác định áp suất hơi bão hòa tại các điểm trên kết cấu của tường ngoài. (Tra đồ thị i_d trên phần mềm flycarpet/en/psyonline ) ta có : Bảng 2 : Áp suất hơi bão hòa tại các điểm trên kết cấu mái nhà Vách 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Nhiệt độ ( 0 C) 34,2 33,9 33,8 33,5 33,4 32,8 25,9 25,4 25,1 3,6 3, 11 11 0,183 0,02 90 470,Từ các bảng đã được tra và tính toán ở trên ta lập bảng so sánh phân áp suất bão hòa và phân áp suất thực của hơi nước trên bề mặt kết cấu như bảng sau: Bảng 2: So sánh áp suất hơi nước bão hòa và hơi nước thực trên các bề mặt vách của mái nhà: STT Lớp kết cấu Pxi (Pa) Phmax (Pa) 1 1 4204 5384 2 2 4169,1 5294 3 3 4138,6 5264 4 4 4103,8 5177 5 5 4083,5 5148 6 6 3595,5 4978 7 7 3469,5 3343 8 8 2981,5 3245 9 9 2951 3188 10 10 511 791 11 11 470,4 774 Trong lúc tính toán có thay đổi bề dày lớp 6 ( lớp xỉ tạo độ dốc ) từ 0,2 xuống 0,15 để đạt yêu cầu về đọng sương đọng ẩm trong lòng kết cấu. Do nếu để bề dày như cũ Pxi Phmax. Từ bảng so sánh trên ta thấy áp suất của các lớp pxi < phmax i không có hiện tượng đọng sương trong lòng kết cấu. III. TÍNH NHIỆT CHO KHO LẠNH Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q được xác định bằng biểu thức: (W) : dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh : dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra trong quá trình xử lý lạnh : dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh : dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh : dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp ( thở ) – kho lạnh bảo quản rau quả , hoa quả 3. Tính toán tải trọng lạnh................................................................................3.1. Tính tổn thất lạnh do truyền qua kết cấu bao che.........................................
Công thức tính: QBC = Kthực F t (W) Trong đó: ● F: Diện tích bề mặt của từng kết cấu bao che, m 2 ● t : Độ chênh nhiệt độ giữa bên trong và ngoài nhà, oC t = (tn – tp ) ● Kthực: Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu, W/m 2 .K ● : Hệ số kể đến vị trí của kết cấu bao che Theo đề ra ta có : Thông số kích thước kho lạnh, • Kho một tầng được xây dựng tại Hải Phòng , chiều cao từ nền đến mép dưới trần:H = 5,1 m.
Phòng lạnh Kết cấu Kthực (W/m 2 .oC) F (m 2 ) tN (oC) tp (oC) Ψ Q (W) QBC (W) Thịt lợn ướp lạnh Đông 0,383 108 34,6 0 1 1431, 12381,Tây 0,383 72 34,6 0 1 954, Tây (giáp phòng máy) 0,383 36 34 0 1 468,Nam 0,383 168 34,6 0 1 2226, Bắc 0,383 161,84 34,6 0 1 2144, Cửa 0,3 6,16 34,6 0 1 63, Mái 0,292 504 34,6 0 1 5092
Do hệ số cách nhiệt λ =0,047 < 1,163 nên nền của kho lạnh là nền cách nhiệt + Lượng lạnh mất mát qua nền được xác định như sau: 4 1 Nen ( N p ) i CN i i Q t t K F m (W) 0 CN Ki : Là hệ số truyền nhiệt của dải nền thứ i, (Tính cho VL không cách nhiệt): QBX = Kthực × Fbx × ∆tbx (W) Trong đó: ● Kthực: Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che; (W/m 2 .°K) ● Fbx: Diện tích của kết cấu chịu ảnh hưởng của bức xạ mặt trời; (m 2 ) (Với mỗi phòng lạnh người ta chỉ tính dòng nhiệt do bức xạ mặt trời qua mái và một bức tường nào đó có có tổn thất bức xạ lớn nhất ví dụ có hiệu nhiệt độ dư lớn nhất hoặc có diện tích lớn nhất_Trang 108 Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh –Nguyễn Đức Lợi) ∆tbx: Hiệu nhiê ̣t đô ̣ dư, đă ̣c trưng cho ảnh hưởng của bức xạ mă ̣t trời vào mùa hè, (°C) (∆tbx Tra bảng 4-1_Trang 108_ Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh –Nguyễn Đức Lợi) Mái: Làm vâ ̣t liê ̣u có màu sáng nên ta lấy ∆tbx = 16 (°C) Tường: Bên ngoài quét vôi trắng, địa điểm xây dựng là Hải Phòng Từ đó ta có bảng thống kê tổn thất lạnh mất mát để khử bức xạ mă ̣t trời. Bảng 3: Tính tổn thất lạnh mất mát để khử bức xạ mă ̣t trời. Phòng Kết cấu Kthực (W/m 2 .°K) Fbx (m 2 ) ∆tbx (°C) Q BX(W)Lạnh Mái 0,292 504 16 2354, Hướng Đông 0,383 108 7 289,
Bảng 3 :Tổng tổn thất nhiệt do kết cấu bao che Phòng Q truyền nhiệt qua tường, mái (W) Q truyền nhiệt qua nền (W) Q bức xạ (W) (W)Lạnh 12381,04 1047 2644,2 16072, 3.1. Tính tổn thất lạnh để bảo quản vật phẩm......................................................\= Qvp + Qbb (W) a. Lượng lạnh mất mát để hạ nhiệt độ vật phẩm (Qvp) 1000 M vp h h c 1000 24 3600 đ QVP (W)Trong đó: ● Mvp : Lượng vật phẩm bảo quản trong 1 ngày đêm, (tấn/ngày). ● hđ, hc : Entanpy của vật phẩm ở trạng thái đầu và cuối, (kJ/Kg). (Bảng 4 – Trang 110 – Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi) Thường thì: tđ = tN – (58)= 34,6 - 6,6 = 28; tc = tTp = 0. ● Xác định M VP:Đối với thực phẩm: (thường lấy theo dung tích của kho, E) Với: E < 200 tấn→ Mvp = 8 % E (tấn/ngày). E > 200 tấn→ Mvp = 6 % E (tấn/ngày). Do đó: Đối với phòng lạnh ta lấy Mvp = 6 % E (tấn/ngày) Vậy ta có bảng sau: Bảng 3: Dòng nhiệt do vật phẩm tỏa ra Qvp Phòng Vật phẩm E(tấn) Mvp (tấn/ngày) tđ (oC) hđ (kJ/kg) tc (oC) hc (kJ/kg) Qvp (W) Lạnh 1 Thịt lợn 983,2 59 28 296,16 0 211,8 57607
Q bb 1000 M bb C bb td tc 24 1000 3600 (W ) Trong đó: ● Mbb: Khối lượng của bao bì, tấn/ngày ● Cbb: Tỷ nhiệt của bao bì (kJ/kg. oK) ● 1000 24 3600 : hệ số chuyển đổi từ t/24h sang kg/s ● tđ, tc: Nhiệt độ của bao bì trước và sau khi hạ nhiệt độ, oK Thường lấy: tđ = tN , tc = tT
Cbb = 0,45 (kJ/kg) ; Lấy khối lượng bao bì mbb lấy bằng 30% khối lượng hàng nhập kho hay: Mbb= 30% Mvp (tấn/ngày)
Cbb = 0,835(kJ/kg) ; Ta lấy khối lượng bao bì mbb: Mbb= 100% Mvp (tấn/ngày) (Nhiệt dung riêng của bao bì C bb tra Trang 113 – Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh - Nguyễn Đức Lợi). |
