ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH
MỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG MỞ ĐẦU: CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU 4
І. Mục đích và ý nghĩa của hệ thống lạnh 4
ІІ. Nội dung và thông số 5
1. Cấp đông:
2. Trữ đông:
3. Thông số môi trường:
CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO
LẠNH
§1.1 Tính kích thước phòng cấp đông 6
1. Tính thể tích chất tải: V
ct
2. Tính diện tích chất tải : F
ct

3. Chiều cao trong của phòng cấp đông
4. Chiều cao trong của phòng cấp đông
5. Xác định số phòng cấp đông: n
§1.2 Tính kích thước phòng trữ đông 6
1. Tính thể tích chất tải: V
ct
2. Tính diện tích chất tải : F
ct

3. Chiều cao trong của phòng trữ đông
4. Chiều cao trong của phòng trữ đông
5. Xác định số phòng trữ đông: n
§1.3 Bố trí mặt bằng kho lạnh 7
CHƯƠNG 2: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ÂM CHO KHO LẠNH

:
3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q
4
4. Tính nhiệt kho lạnh.
5. Công suất lạnh yêu cầu của máy nén
CHƯƠNG 4: LẬP CHU TRÌNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN
§4.1 Chọn môi chất 22
§4.2 Hệ thống lạnh cho phòng trữ đông 22
І. Thông số ban đầu
ІІ. Tính toán chu trình
1. Chọn nhiệt độ bay hơi :
2. Chọn nhiệt độ ngưng tụ :
3. Tính cấp nén của chu trình
4. Chọn chu trình lạnh
5. Chọn độ quá lạnh, độ quá nhiệt
2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH
6. Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút
7. Xác định lưu lượng tuần hoàn qua hệ thống
8. Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ
9. Xác định công của máy nén
10. Tính chọn công suất lạnh
11. Hệ số làm lạnh
Ш. Chọn máy nén
1.Chọn máy nén
2. Chọn động cơ kéo máy
§4.3 Hệ thống lạnh cho phòng cấp đông 25
І. Thông số ban đầu
ІІ. Tính toán chu trình
1. Chọn nhiệt độ bay hơi :

5. Bình trung gian
6. Tính chọn tháp giải nhiệt
4
ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH
CHƯƠNG MỞ ĐẦU: CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU
І. Ý NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH CỦA HỆ THỐNG LẠNH
- Từ xa xưa con người đã biết sử dụng lạnh cho đời sống, bằng cách cho
vật cần làm lạnh tiếp xúc với những vật lạnh hơn. Sau này kỹ thuật lạnh ra đời
đã thâm nhập vào các ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các
ngành đó như:
• Ngành công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm
• Trong công nghiệp nặng: làm nguội khuôn đúc
• Trong y tế: chế biến và bảo quản thuốc
• Trong công nghiệp hoá chất
• Trong lĩnh vực điều hoà không khí
- Đóng vai trò quan trọng nhất là ngành công nghiệp chế biến và bảo quản
thực phẩm. Tuy nhiên để có thể giữ cho thực phẩm được lâu dài nhằm cung
cấp, phân phối cho nền kinh tế quốc dân,thì phải cấp đông và trữ đông nhằm
giữ cho thực phẩm ở 1 nhiệt độ thấp (-18
0
C ÷ - 40
0
C). Bởi vì ở nhiệt độ càng
thấp thì các vi sinh vật làm ôi thiu thực phẩm càng bị ức chế, các quá trình
phân giải diễn ra rất chậm. Vì vậy mà có thể giữ cho thực phẩm không bị hỏng
trong thời gian dài.
5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH
ІІ. NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ
1. Cấp đông:

n
= 74%
6
ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH
CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO
LẠNH
Mục đích của chương này là xác định kích thước từng phòng kho lạnh và bố trí
hợp lí mặt bằng kho lạnh.
§1.1 Tính kích thước phòng cấp đông
Cho biết: - Công suất : E = 2,5 tấn/mẻ
- Sản phẩm: Thịt Heo
1. Tính thể tích chất tải: V
ct
V
ct
=
v
g
E
, [m
3
]
Với: - E [tấn]: Công suất chất tải phòng cấp đông
- g
v
= 0,17 tấn/m
3
: định mức chất tải thể tích
Suy ra: V
ct

3. Diện tích trong của phòng lạnh: F
tr
F
tr
=
F
Fct
β
, [m
2
]
Với : β
F
: là hệ số kể đến đường đi lại,diện tích chiếm chỗ của dàn bay
hơi,quạt. Ở dây ta chọn β
F
= 0,54
Suy ra: F
tr
=
54,0
35,7
= 13,6 m
2
4. Chiều cao trong của phòng cấp đông
h
tr
= h
ct
+ ∆h , [m]

g
E
, [m
3
]
Với: - E [tấn]: Công suất chất tải phòng cấp đông
- g
v
= 0,45tấn/m
3
: định mức chất tải thể tích, tra theo bảng 2-3 tài
liệu [1] đối với thịt heo đông lạnh
Suy ra: V
ct
=
45,0
45
= 100 m
3
2. Tính diện tích chất tải : F
ct

F
ct
=
ct
ct
h
V
, [m

2
có β
F
=0,7
Suy ra: F
tr
=
7,0
50
= 72 m
2
8
ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH
4. Chiều cao trong của phòng cấp đông
h
tr
= h
ct
+ ∆h , [m]
Với: ∆h là chiều cao kể đến gió đi đối lưu trong buồng. chọn ∆h = 1m
Suy ra: h
tr
= 2+1 = 3 m
5. Xác định số phòng cấp đông: n
n =
f
F
tr
,
Với: f là diện tích buồng lạnh quy chuẩn. chọn f = 6x6 m

k
tư
=
2
1
1
11
1
αλ
δ
λ
δ
α
+++
∑
=
cn
cn
n
n
i
i
, [W/m
2
K]
Suy ra chiều dày lớp cách nhiệt:
δ
cn
=λ
cn

, [m]
Với: - δ
cn
: Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, [m]
-
λ
cn
: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt , [W/mK]
-
k : Hệ số truyền nhiệt, [W/m
2
K]
-
α
1
: hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới tường cách nhiệt,
[W/m
2
K]
-
α
2
: hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh tới buồng lạnh, [W/m
2
K]
-
δ
i
: Bề dày yêu cầu của lớp vật liệu thứ i, [m]
-

1 Vữa trát xi măng 0,02 0,9
2 Gạch đỏ 0,2 0,82
3 Vữa trát xi măng 0,02 0,9
4 Bitum 0,003 0,18
5 Giấy dầu 0,005 0,15
6 Polystiron ? 0,047
7 Giấy dầu 0,002 0,15
8 Lưới mắt cáo,vữa
mắc cao
0,02 0,9
9 Móc sắt
2.Tính toán
a. Phòng trữ đông
- Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao tra theo bảng 3-7 trang
65, tài liệu [1] có α
1
= 23,3 W/m
2
K
11
ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH
- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí
cưỡng bức vừa phải tra theo bảng 3-7 trang 65, tài liệu [1] có: α
2
=9
W/m
2
K
- Đối với phòng trữ đông thì nhiệt độ trong phòng là -18
0

22,0
1
++++++−
= 0,19 m
Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn.
Do đó chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với
điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được . Ở đây chọn
chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là:
tt
cn
δ
= 0,2 m
Ứng với
tt
cn
δ
ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:
k
td
=
9
1
047,0
2,0
15,0
002,0
15,0
005,0
18,0
003,0

3-3 trang 63 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -35
0
C tính cho vách bao
ngoài. Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : k
tư
= 0,19 W/m
2
K
Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:
12
ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH
δ
cn
= 0,047[
)]
5,10
1
15,0
002,0
15,0
005,0
180,0
003,0
82,0
2,0
9,0
02,0
.3
3,23
1

003,0
82,0
2,0
9,0
02,0
.3
3,23
1
1
+++++++
=
0,145 W/m
2
K
3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương
Nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá
huỷ lớp cách nhiệt. Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt
ngoài tường bao phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường. Điều kiện
để không xảy ra hiện tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7)
trang 66,tài liệu[1].
k ≤ k
s
= 0,95.α
1
fn
sn
tt
tt
−
−

0
C : nhiệt độ môi trường ngoài
- t
s
=32,6
0
C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị
I-d với nhiệt độ môi trường t
1
=38
0
C và độ ẩm φ=74%

a. Phòng trữ đông
Phòng trữ đông có t
f
= -18
0
C
13
ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH
Suy ra: k
s
= 0,95.23,3.
1838
6,3238
+
−
= 2,13 W/m
2

= 1,6 W/m
2
K
Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng
cấp đông.
§2.2 Tính cách nhiệt trần kho lạnh
1. Kết cấu và các thông số của nó
6
8
7
9
2
4
5
3
1
Lớp Vật liệu δ [m] λ [W/m
2
K]
1 Vữa trát xi măng 0,02 0,9
2 Bê tông cốt thép 0,1 1,5
3 Vữa trát xi măng 0,02 0,9
4 Bitum 0,003 0,18
5 Giấy dầu 0,005 0,15
6 Polystiron ? 0,047
7 Giấy dầu 0,002 0,15
8 Lưới mắt cáo,vữa
mắc cao
0,02 0,9
9 Móc sắt

cn
= 0,047[
)]
9
1
15,0
002,0
15,0
005,0
180,0
003,0
5,1
1,0
9,0
02,0
.3
3,23
1
(
218,0
1
++++++−
= 0,199 m
Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn.
Do đó chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với
điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được . Ở đây chọn
chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là:
tt
cn
δ

3-3 trang 63 tài liệu[1] với nhiệt độ phòng -35
0
C tính cho mái bằng.Ta
có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : k
tư
= 0,17 W/m
2
K
Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:
15
ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH
δ
cn
= 0,047[
)]
5,10
1
15,0
002,0
15,0
005,0
180,0
003,0
5,1
1,0
9,0
02,0
.3
3,23
1

003,0
5,1
1,0
9,0
02,0
.3
3,23
1
1
+++++++
=
0,15W/m
2
K
3. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương
Nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá
huỷ lớp cách nhiệt. Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt
ngoài tường bao phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường. Điều kiện
để không xảy ra hiện tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7)
trang 66 tài liệu [1].
k ≤ k
s
= 0,95.α
1
fn
sn
tt
tt
−
−

= 38
0
C : nhiệt độ môi trường ngoài
- t
s
= 32,6
0
C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị
I-d với nhiệt độ môi trường t
1
=38
0
C và độ ẩm φ=74%

a. Phòng trữ đông
16
ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH
Phòng trữ đông có t
f
= -18
0
C
Suy ra: k
s
= 0,95.23,3.
1838
6,3238
+
−
= 2,13 W/m

s
= 1,6 W/m
2
K
Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng
cấp đông.
§2.3 Tính cách nhiệt nền kho lạnh
1. Kết cấu và các số liệu của nó
11
4
3
1
2
8
7
6
5
9
10
Lớp Vật liệu δ [m] λ [W/m
2
K]
1 Đất nền
2 Bê tông sỏi 0,1 1,4
3 Vữa trát xi măng 0,02 0,9
4 Bitum 0,003 0,18
5 Giấy dầu 0,005 0,15
6 Polystiron ? 0,047
7 Giấy dầu 0,002 0,15
8 Bê tông cốt thép 0,1 1,5

K
Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng trữ đông:
δ
cn
= 0,047[
)]
9
1
5,1
1,0
15,0
002,0
15,0
005,0
180,0
003,0
4,1
1,0
9,0
02,0
.2(
226,0
1
++++++−
= 0,19 m
Trên thực tế thì chiều dày của các tấm cách nhiệt đều được quy chuẩn.
Do đó chiều dày thực tế của lớp cách nhiệt cũng được chọn theo quy chuẩn với
điều kiện nó phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được . Ở đây chọn
chiều dày thực tế của tấm cách nhiệt là:
tt

K
b. Phòng cấp đông
- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí
cưỡng bức mạnh tra theo bảng 3-7 trang 65 tài liệu [1] có: α
2
= 10,5
W/m
2
K
18
ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH
- Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ trong phòng là -35
0
C. Tra bảng
3-6 trang 64 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -35
0
C tính cho mái bằng. Ta
có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : k
tư
= 0,17 W/m
2
K
Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng cấp đông:
δ
cn
= 0,047[
)]
5,10
1
5,1

cd
=
5,10
1
5,1
1,0
047,0
3,0
15,0
002,0
15,0
005,0
18,0
003,0
4,1
1,0
9,0
02,0
.2
1
+++++++
=
0,15W/m
2
K
§2.4 Bố trí cách nhiệt cho kho lạnh
Đối với tường ngăn giữa 2 phòng lạnh có nhiệt độ âm như nhau vẫn phải cách
nhiệt với chiều dày như tường bao ngoài. Nhưng phải phân lớp cách nhiệt ra 2
bên như hình dưới:
19

3
+ Q
4
+ Q
5
, [W]
Trong đó: Q
1
: Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che, [W]
Q
2
: Tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm và bao bì, [W]
Q
3
: Tổn thất lạnh do thông gió. Tổn thất này chỉ có đối
với các phòng lạnh có phát sinh nguồn hôi thối hoặc các chất độc hại. Ở đây
sản phẩm bảo quản là thịt heo đã qua chế biến nên không cần phải thông gió
buồng lạnh => Q
3
=0
Q
4
: Tổn thất lạnh do vận hành , [W]
Q
5
: Tổn thất lạnh do sản phẩm thở (Rau, hoa quả…), ở
đây sản phẩm là thịt heo => Q
5
= 0
=> Tổn thất lạnh của kho lạnh thiết kế dược tính theo công thức:

40002250
4000
6100 6000
22
ĐỒ ÁN MÔN HỌC- TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG LẠNH
§3.1 Tính nhiệt cho phòng cấp đông
1.
Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q
1
Ta có : Q
1
= Q
dl
1
+ Q
bx
1
Trong đó:
-
Q
dl
1
: Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che do chênh lệch
nhiệt độ
Q
dl
1
= ∑k
i
.F

i
đã được tính trong chương 2. Riêng đối với tường
ngăn giữa các phòng lạnh thì ta chọn k tối ưu theo bảng (3-5) trang 64 tài liệu
[1]. Đối với tường ngăn giữa buồng cấp đông và trữ đông có: k
BC
=0,47
- F
i
: Diện tích bề mặt kết cấu, [m
2
]
- ∆t
i
: Độ chênh nhiệt độ bên ngoài với môi trường bên trong.
Độ chênh nhiệt độ giữa các vách ngăn được tính theo nhiệt độ định hướng. Cụ
thể độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa phòng cấp đông với phòng đệm:
∆t
DC
= 0,7( t
n
-t
f
) = 0,7(38 + 35) = 51
0
C
- Chiều cao tính toán phòng lạnh là: h
tt
= 3,6 m
Kết quả tính toán được đưa vào bảng tổng hợp sau:
Kết cấu

= Q
sp
2
+ Q
bb
2
, [W]
Trong đó:
-
Q
sp
2
: Tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm
-
Q
bb
2
: Tổn thất lạnh do làm lạnh bao bì
a. Tính Q
sp
2
:
Ta có công thức tính Q
sp
2
:
Q
sp
2
=

3600.11
1000).2,122,266.(5,2 −
= 16,035 kW = 16035 W
b. Tính Q
bb
2
:
Ta có công thức tính tổn thất lạnh do bao bì:
Q
bb
2
=
3600.
1000) (.
21
τ
ttCG
bb
−
, [kW]
Với: - G
b
: Khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm,[t]. Do khối
lượng bao bì chiếm tới (10 ÷ 30)% khối lượng hàng (trang 84 tài liệu [1]) và
bao bì bằng kim loại nên lấy bằng 30% khối lượng sản phẩm G
b
=30%G.
-
C
b

4
bao gồm các tổn thất lạnh do đèn chiếu
sáng , do người làm việc trong phòng,do các động cơ điện và do mở cửa:
Q
4
= Q
1
4
+ Q
2
4
+ Q
3
4
+ Q
4
4
, [W]
Với: - Q
1
4
: Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng buồng lạnh
-
Q
2
4
: Tổn thất lạnh do người làm việc trong phòng
- Q
3
4