BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

KỸ THUẬT LẠNH VÀ ỨNG DỤNG
Thiết kế kho lạnh bảo quản
100 tấn tôm đông lạnh
Điều kiện bảo quản:
Nhiệt độ, độ ẩm môi trường thiết kế kho lạnh:
• Kho lạnh đặt tại TP.HCM, ta có:
• Nhiệt độ mùa hè: 37.3(
o
C)
• Độ ẩm: 74(%)
• Nhiệt độ bầu ướt: 33 (
o
C)
• Nhiệt độ đọng sương: 32 (
o
C)
I. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BUỒNG LẠNH:

1.Dung tích kho lạnh:
E = V.g
v
E : dung tích kho lạnh (t)
V : thể tích kho lạnh (m
3
)
g
v

3
)
2.Diện tích buồng lạnh :
Diện tích chất tải F = V/h
h: là chiều cao chất tải (m) , chọn h= 5 ( m)
⇒ F=V/h =244.444/3 =81.48 (m
2
)
Chọn chiều cao chất tải lạnh 3m và chiều cao buồng lạnh là 5m
3.Tải trọng của nền và trần:
g
F
> g
v
* h => g
F
> 0.45*3 =1.35 t/m
2
4.Diện tích lạnh cần xây dựng:
F
1
= F/β
F
= 81.48/0.725 = 112.386 (m
2
)
Với β
F
=0.725 (tra bảng 2-5 trang 34)
Diện tích buồng lạnh quy chuẩn (bội của 36 m

Với nhiệt độ buồng lạnh = -25
o
C ,tra bảng 3-3 trang 84 ta được k = 0.21W/m
2
K
a
1
: hệ số toả nhiệt của môi trường ngoài tới tường cách nhiệt,W/m
2
K.
a
1
= 23,3 W/m
2
K.(bảng 3.7).
a
2
: hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh,
a
2
= 10.5 W/m
2
K.(bảng 3.7).
• Chọn vách:
Lớp vật liệu xây
dựng
δ,m λ,W/m
2
K µ
(g/mhMPa)

0026.0
82.0
38.0
88.0
02.0
*3
3.23
1
(
21.0
1
++++−
= 0,191 (m).
Ta chọn chiều dày là : 0.2 m
• Hệ số truyền nhiệt thực tế :
K=
∑
+++
2
i
1
11
1
αλ
δ
λ
δ
α
cn
cn

ư
=33
o
C (mùa hè tại
tp.HCM tra bảng 1-1)
Nhiệt độ của buồng lạnh t
b
=-25
0
C.
Ta có K
s
= 0,95* α
1
(t
mt
-t
s
)/(t
mt
-t
b
) = 0,95 x 23,3 x (37.3-32)/(37.3-(-25)) = 1.88 W/m
2
K
K
s
=1.88 > K=0.202 W/m
2
K cho nên vách ngoài không bị đọng sương.

1
=37.3 - 12.615/23.3 =36.76
o t
2
= t
1
-q
1
1
λ
δ
= 36.76
o
C- (12.615*
88.0
02.0
)=36.47
o
C
o t
3
= 30.63
o
C
o t
4
= 30.33
o
C
o t

2 36.47203865 6077
3 30.62718903 4397
4 30.3405397 4327
5 30.15835813 4174
6 -23.51215351 92
7 -23.79880283 89
Dòng hơi thẩm thấu qua kêt cấu:
P
h1
: phân áp suất thực của hơi nước bên ngoài
P
h2
: phân áp suất thực của hơi nước bên trong
Ta có: T
1
=37.3
o
C ; φ
1
= 74% ; P”x (T
1
)= 6358 Pa
 P
h1
= P”x (T
1
). φ
1
= 6358*0,74 = 4704.92Pa
T

=1.4
w/mK
- Lớp cách nhiệt bằng đất sét xốp , sỏi: δ
3
=??? ; λ
3
=0.2 w/mK
- Lớp bê tông có sưởi điện : δ
4
= 100 mm
- Lớp cách ẩm
- Lớp bê tông đá dăm làm kín nền đât
Tra bảng 3-6: k = 0.21 w /m
2
K
Tra bảng 3-7: α
1
=23.3 w /m
2
K
α
2
= 10.5 w /m
2
K
Chiều dày lớp cách nhiệt là:
δ
cn
= 0,2(
))

=
5.10
1
2.0
1
4.1
1.0
4.1
04.0
3.23
1
1
++++
k
t
= 0.2 w/m
2
k
• Chọn trần:
δ
cn
= l
cn
(
∑
++− ))
11
(
1
21

i
: chiều dày các lớp xây dựng thứ i (m)
+ λ
øi
: hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu xây dựng thứ i w/m
2
K
 Lớp phủ đồng thời là lớp cách ẩm bằng vật liệu xây dựng và
borulin
 δ
1
= 12 mm ; λ
1
=0,3 w/mK
 Lớp bê tông giằng có cốt δ
2
=40 mm ;λ
2
=1,4 w/mK
 Lớp cách nhiệt chiều dày δ
3
=? ; λ
3
=0,2 w/mK
 Tấm cách nhiệt bằng xốp polystrirol δ
4
=50 mm ;λ
4
=0,047
w/mK

05.0
4.1
04.0
3.0
012.0
3.23
1
(
2.0
1
+++++−
=0.72 (m)
Chọn d
cn
=0.75 (m).
Hệ số truyền nhiệt thực tế:
K=
∑
+++
21
11
1
αλ
δ
λ
δ
α
cn
cn
i

k) F (m
2
)
∆T (k) Q
1
=K*F*∆T (w)
Tường ngoài 0.202 60 62.3 755.076
Tường ngoài 0.202 45 62.3 566.307
Tường ngoài 0.202 60 62.3 755.076
Tường ngoài 0.202 45 62.3 566.307
Nền 0.2 108 62.3 1345.68
Trần 0.194 108 62.3 1305.3096
Tổng Q
1
5293.7556
Q
21
= M* (h
1
– h
2
)* 1000/(24*3600) (kw)
M: năng suất buồng bảo quạn lạnh đông (t/24h)
Q
21 :
Dòng nhiệt do tôm tỏa ra
h
1
,h
2

Q
21
=
Với: M
b
: khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm (t/24h)
C
b
: Nhiệt dung riêng của bao bì (kJ/kgK)
t1, t2 : nhiệt độ bao bì trước và sau khi bảo quản lạnh đông
1000/(24*3600) : hệ số chuyển đổi t/24h ra kg/s
Ta có : Khối lượng bao bì cac tông : M
b
= 30%M = 30% *8 =2.4 (t/24h)
Nhiệt dung riêng của bao bì các tông : C
b
= 1.46 (kJ/kgK)
Nhiệt độ bao bì trước khi bảo quản: t1= -8
o
C
Nhiệt độ bao bì sau khi bảo quản : t2 = -25
o
C
Q
22
= 2.4*1.46*(-8 + 25 )*1000/ (24*3600) = 0.689 (kW)
TổngNhiệt do sản phẩm tỏa ra là :
Q
2
= Q

= 1000.N
N: công suất động cơ điện , N = 8÷16
Q
33
= 1000*16= 16000 W
d. Dòng nhiệt khi mở cửa
Q
34
= B.F
B: dòng nhiệt do tổn thất kho lạnh mở cửa cho 1 m
2
phòng lạnh, B= 12
F: diện tích phòng lạnh, F = 108 m
2
Q
34
= 12*108 = 1296 W
 Vậy dòng nhiệt vận hành
Q
3
= 129.6 +1050 +16000 +1296 =18475.6 (W) =18.4756 (kW)
4. Nhiệt tải của thiết bị:
Q
tb
= ∑Q = 5.2937556 + 4.7168 + 18.4756 = 28.48 (kW)
Xác định tải nhiệt cho máy nén:
Ta có ∑ Q
MN
là tổng nhiệt tải của máy nén đối với 1 nhiệt dộ bay hơi
∑ Q

k
:
t
k
=t
w2
+ ∆T
k
t
k
: nhiệt độ ngưng tụ (
o
C)
t
w2
: nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng
∆T
k
= 5 k
t
w2
= t
w1
+∆t
w
t
w1
: nhiệt độ nước vào bình ngưng
∆t
w

C =43
o
C
⇒t
k
=t
w2
+ 5
o
C = 43
o
C + 5
o
C = 48
o
C
3. Nhiệt độ quá lạnh
t
ql
= t
w1
+ ∆t
ql
∆t
ql
= (3 5
o
C)
t
ql =

o
C là p
0
= 0.093 (Mpa)
Tỉ số nén Π: Π= = = 20.75
Máy nén lạnh 1 cấp :
+ Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh (t
o
): - 35
0
C
+ Nhiệt độ ngưng tụ (t
k
): 48
0
C
+ Nhiệt độ quá nhiệt (t
h
):- 25
0
C
+ Nhiệt độ quá lạnh (t
ql
): 43
0
C
Theo giản đồ R717 ta có:
Nhiệt độ bay hơi là: -35
o
C ⇒ H

= 0,033 ( m
3
/s)
Thể tích hút lý thuyết
V
lt
= V
tt
/ λ λ : hệ số cấp của máy nén phụ thuộc vào tỉ số nén
Với Π=6,48 tra đồ thị (H 7.4 p 215[1])
⇒λ = 0.65
⇒V
lt
=V
tt
/λ =0,033 /0.65 =0,0508 (m
3
/s)
Chọn máy nén AYY90 theo
Γ
OCT 6492-76 do Nga sản xuất có thể tích hút lý thuyết là:
V
lt
= 0.0716 (m
3
/s)
Số lượng máy nén : Z = = = 0,71 máy
Vậy công suất máy nén lý thuyết :
Q
comp

η
kW
- Công suất ma sát N
mas
=V
tt
P
ms
chọn P
ms
=0.06 Mpa;
= 0.033*0.06*1000=1,98 kW;
- Công suất hữu ích N
e
= N
i
+N
mas
=19,67+1,98 = 21,65 kW;
- Công suất tiếp điện N
el
=
eltd
e
N
ηη
chọn
9.0;95.0 ==
eltd
ηη

– H
3
) = 0,033*( 1940 - 400 ) = 50,82 kW
Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:
F =
tk
Qk
∆
( m
2
)
Trong đó:
k: hệ số truyền nhiệt đối với thiết bị. Đối với bình ngưng nằm ngang NH
3
k= 7001000
Chọn k = 900(W/m
2
K)
t
tb
: hiệu nhiệt độ trung bình của quá trình ngưng tụ
t
tb
=
min
max
ln
minmax
t
t

×
×
= 7,83(m
2
)
Tính lưu lượng nước qua thiết bị ngưng tụ:
V
n
=
twC
Qk
∆××
ρ
(m
3
/s)
C – nhiệt dung riêng của nước C= 4,19 kJ/kgK
ρ - khối lượng riêng của nước ρ=1000 kg/m
3
t
w
độ tăng nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ
t
w
= 48 – 38 = 5
o
C
⇒V
n
=

Chọn thiết bị bay hơi.
Chọn bình bay hơi làm lạnh chất tải lạnh lỏng (nước, nước muối ) còn gọi là hệ thống
lạnh gián tiếp.
 Tính thiết bị bay hơi:
Nhiệt tải của thiết bị bay hơi Q
0
= Công suất lạnh Qv = 24,48 kW
Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt
F =
tk
Qo
∆
t
tb
: hiệu nhiệt độ trung bình logarit giữa chất tải lạnh (nước muối) và môi chất lạnh sôi
t
tb
=
min
max
ln
minmax
t
t
tt
∆
∆
∆−∆
=
t

2
Theo bảng 8-8 p283[1] chọn bình bay hơi ống vỏ nằm ngang ΙΙKT-40 với diện
tích bề mặt trao đổi nhiệt 40,7 m
2
Các thông số của thiết bị bay hơi
Kí hiệu F(m
2
)
ĐK D
(mm)
Dài L
(mm)
Rộng B
(mm)
Cao H
(mm)
Số ống
Thể tích không
gian giữa các ống,
m
3
ΙΙKT-40
40,7 600 x 8 3580 1075 1590 216 0,52
Lưu lượng nước muối tuần hoàn:
V
n
=
tnnCn
Qo
∆××

3
/s = 14,4 m
3
/h