Đồ án môn học QTTB
LỜI MỞ ĐẦU
- Kỹ thuật lạnh là một ngành được phát triển trên 100 năm nay. Ngay từ những ngày
đầu mới phát triển, các nhà khoa học đã thấy được tính ưu việt và khả năng ứng
dụng rộng rãi vào đời sống con người trong rất nhiều lónh vực như: điều hòa không
khí, bảo quản lạnh và lạnh đông thực phẩm và rất nhiều ngành kỹ thuật khác có liên
quan.
- Với tốc độ phát triển ngày càng nhanh và đòi hỏi ngày càng cao của ngành công
nghiệp thực phẩm, kỹ thuật lạnh lại thể hiện được tính ưu việt của mình trong quá
trình bảo quản lạnh cũng như bảo quản lạnh đông thực phẩm, góp phần làm cho
nguyên liệu thực phẩm sau khi được thu hái, đánh bắt có thể được bảo quản với thời
gian lâu hơn mà chất lượng thì gần như không đổi.
- Cùng với sự phát triển kinh tế thì nhu cầu giao lưu thương mại giữa các nơi cũng
ngày càng phát triển. Để phục vụ tốt cho việc giao lưu hàng hóa trong nước và ngoài
nước, đặc biệt là đối với các sản phẩm lạnh đông, thì cần phải có các phương tiện
vận tải lạnh. Được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là tàu thủy, tàu hỏa, ôtô và
container lạnh. Những phương tiện này chính là cầu nối quan trọng của dây chuyền
lạnh nối liền từ nơi sản xuất chế biến tới nơi bảo quản, trung chuyển, phân phối và
tiêu dùng, không những góp phần làm cho sản phẩm được phân phối đều, rộng khắp
mà còn là yếu tố quan trọng phát triển nền kinh tế.
- Đối với tàu thủy là phương tiện duy nhất, kinh tế nhất trong việc vận chuyển sản
phẩm lạnh và đông lạnh giữa các châu lục. Cũng nhờ có tàu thủy mà có thể đánh bắt
hải sản lâu ngày trên biển.
- Trên đất liền, giữa các đòa điểm có đường sắt nối liền thì vận chuyển lạnh bằng tàu
hỏa là kinh tế nhất nhưng thực tế khối lượng vận chuyển phải lớn mới kinh tế.
- Trên các đoạn đường không có đường sắt, giữa các kho lạnh phân phối và tiêu dùng
hoặc giữa nơi đánh bắt và chế biến thì vận chuyển bằng ôtô và container là kinh tế
nhất và tiện lợi nhất.
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 1
Đồ án môn học QTTB
TỔNG QUAN

- Hệ số dẫn nhiệt l, hệ số tỏa nhiệt a càng lớn càng tốt vì thiết bò trao đổi nhiệt gọn
nhẹ hơn.
- Sự hòa tan dầu của môi chất cũng đóng vai trò quan trọng trong sự vận hành và bố
trí thiết bò. Môi chất hòa tan dầu hoàn toàn có ưu điểm là quá trình bôi trơn tốt hơn,
các thiết bò trao đổi nhiệt luôn được rửa sạch lớp dầu bám, quá trình trao đổi nhiệt
tốt hơn, nhưng có nhược điểm là có thể làm giảm độ nhớt của dầu và tăng nhiệt độ
bay hơi nếu tỉ lệ dầu trong môi chất lạnh lỏng ở dàn bay hơi tăng. Môi chất không
hòa tan dầu có nhược điểm là quá trình bôi trơn khó thực hiện hơn, lớp dầu bám trên
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 2
ChươngI
Đồ án môn học QTTB
thành thiết bò và lớp trở nhiệt cản trở quá trình trao đổi nhiệt…ưu điểm của nó là
không làm giảm độ nhớt dầu, không bò tăng nhiệt độ sôi…
- Môi chất hòa tan nước càng nhiều càng tốt vì tránh được tắc ẩm cho van tiết lưu.
- Phải không dẫn điện để có thể sử dụng cho máy nén kín và nửa kín.
I.1.2.3 Tính chất sinh lý:
- Không được độc hại với người và cơ thể sống, không gây phản ứng với cơ quan hô
hấp, không tạo các khí độc hại khi tiếp xúc với ngọn lửa hàn và vật liệu chế tạo
máy.
- Phải có mùi đặc biệt để dễ dàng phát hiện rò rỉ và có biện pháp phòng tránh, an
toàn. Nếu môi chất không có mùi, có thể pha thêm chất có mùi vào để nhận biết nếu
chất đó không ảnh hưởng đến chu trình lạnh.
- Không được ảnh hưởng xấu đến chất lượng bảo quản.
I.1.2.4 Tính kinh tế:
- Giá thành phải rẻ, tuy nhiên phải đảm bảo độ tinh khiết yêu cầu.
- Dễ kiếm, nghóa là việc sản xuất, vận chuyển, bảo quản dễ dàng.
I.1.3 Lựa chọn môi chất lạnh:
- Từ những yêu cầu cần đạt được của một môi chất lạnh trong chu trình lạnh, ta chọn
môi chất lạnh R22 (công thức hóa học: CHClF
2

0
C. Thường bọt polystirol bò cháy nhưng cũng có loại
không cháy do trộn các loại phụ gia chống cháy. Polyurethan có ưu điểm lớn hơn là
tạo bọt mà không cần gia nhiệt nên dễ dàng tạo bọt trong các thể tích rỗng hoặc
giữa các tấm cách ẩm. Chính vì vậy mà polyurethan được sử dụng để cách nhiệt
đường ống, tủ lạnh gia đình và thương nghiệp, ôtô...Do đó, ta chọn polyurethan làm
vật liệu cách nhiệt cho thùng bảo ôn vì có những ưu điểm nêu trên.
I.3 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU CÁCH ẨM:
- Ẩm có thể xâm nhập vào thùng bảo ôn bằng các con đường:
o Mưa rơi trên bề mặt ngoài.
o Do vật liệu xây dựng của thùng bảo ôn có khả năng hút ẩm của không khí.
o Do nước trong không khí ngưng tụ trên bề mặt ngoài.
- Không khí là hỗn hợp của O
2
, N
2
, khí trơ và hơi nước. Nhiệt độ không khí càng cao
thì áp suất riêng phần của hơi nước càng tăng nên áp suất riêng phần của hơi nước
bên ngoài thùng bảo ôn sẽ lớn hơn trong thùng bảo ôn. Từ đó hơi nước có xu hướng
luôn thâm nhập vào bên trong lớp cách nhiệt và do đó sẽ tăng tổn thất lạnh đồng
thời làm cho vật liệu cách nhiệt mau hư hỏng.
- Để giữ gìn lớp cách nhiệt không bò ẩm ướt bằng cách phủ lên mặt ngoài của vật liệu
cách nhiệt 1 lớp như: bitum, keo, nhũ tương bitum, giấy dầu…Ta chọn bitum là lớp
cách ẩm phủ lên bề mặt ngoài của lớp polyurethan về phía nhiệt độ cao hơn.
I.4 GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:
- Hệ thống lạnh với máy lạnh nén hơi một cấp , dàn lạnh bay hơi trực tiếp làm lạnh
sản phẩm nhờ dàn quạt đối lưu cưỡng bức. Các chi tiết thiết bò trong hệ thống lạnh
gồm có:
o Thiết bò hồi nhiệt.
o Bình tách lỏng.

- Mắt ga: được bố trí trên đường dẫn lỏng sau bình chứa cao áp để kiểm tra lượng
lỏng trong hệ thống.
- Rơle nhiệt độ: có nhiệm vụ điều khiển tự động quá trình đóng mở cho hệ thống
hoạt động hoặc ngưng hoạt động nhằm ổn đònh nhiệt độ làm lạnh theo giá trò đònh
trước.
I.4.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
- Hơi tác nhân lạnh ra khỏi dàn lạnh vào bình tách lỏng để tách các giọt lỏng bò lôi
cuốn theo. Phần lỏng tách được này lại tiếp tục được tiết lưu để sinh lạnh, phần hơi
được qua bình hồi nhiệt để nâng nhiệt độ hơi thành hơi quá nhiệt. Hơi quá nhiệt sau
đó được hút về máy nén và được nén lên đến áp suất ngưng tụ qua thiết bò ngưng tụ,
ngưng tụ lại thành lỏng rồi được dẫn vào bình chứa cao áp. Lỏng từ bình chứa cao áp
qua bình hồi nhiệt để quá lạnh tác nhân lạnh lỏng, qua phin sấy lọc rồi qua van tiết
lưu để tiết lưu giảm áp và sôi trong dàn lạnh. Tác nhân lạnh sôi sẽ thu nhiệt của sản
phẩm cần làm lạnh và trở thành hơi đi ra ngoài.
- Khi nhiệt độ thùng xe hạ xuống dưới mứa quy đònh thì rơle nhiệt độ sẽ ngắt mạch bộ
ly hợp từ tính của máy nén, máy nén sẽ chạy không tải. Sau một khoảng thời gian
nhiệt độ trong thùng xe tăng, rơle nhiệt độ lại đóng mạch bộ ly hợp từ tính của máy
nén cho hệ thống hoạt động trở lại bình thường.
- Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh của xe được mô tả trên sơ đồ sau:
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 5
Đồ án môn học QTTB
TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM
II.1 XÁC ĐỊNH BỀ DÀY LỚP CÁCH NHIỆT:
II.1.1 Kết cấu trần:
- Trần của thùng bảo ôn có kết cấu như sau:
o Lớp cách nhiệt có bề dày: δ
CN
.
o Lớp Bitum cách ẩm có bề dày: δ
2













++−=
∑
tri
i
ng
CNCN
K
αλ
δ
α
λδ
111
(m) (*)
λ
CN
: hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt, W/mK
K: hệ số truyền nhiệt của các vách bao che thùng bảo ôn, W/m
2

δ
1
δ
1
δ
2
δ
CN
Đồ án môn học QTTB
Chọn α
tr
= 8 (W/m
2
K)
α
ng
được tính theo công thức sau:
ωα
11594 ,, +=
ng
ω: vận tốc xe lạnh chuyển động, m/s.
Chọn ω = 45km/h = 12,5 m/s, thế vào công thức ta có:
35851211594 ,,,, ≈+=
ng
α
(W/m
2
K)
Thế vào công thức tính δ
CN




+++−=
δ
- Chọn δ
CN
= 0,1 (m) = 10 (cm). Bọt polyurethan sẽ được phun vào khoảng trống giữa
hai lớp nhôm bảo vệ sao cho đạt bề dày tính toán.
- Như vậy: tổng bề dày kết cấu của trần thùng bảo ôn là:
Σδ = δ
2
+ δ
CN
+ 2δ
1
= 2x0,001 + 0,1 + 0,003 = 0,105 (m).
II.1.2 Kết cấu vách bao che:
-- Để đảm bảo điều kiện cho không khí lạnh được đối lưu tốt trong thùng bảo ôn và
đảm bảo cho kết cấu được vững chắc, lớp nhôm bảo vệ bên trong thùng bảo ôn có
dạng sóng vuông và dọc theo vách có những thanh gỗ tăng cứng và liên kết giữa lớp
nhôm bên trong và lớp bên ngoài.
- Bề dầy lớp cách nhiệt δ
CN
được tính theo công thức tương tự như công thức (*) ở
trên:





, mx 07610
180
0030
8
1
8203
0020
358
1
40
1
03250 ≈












+++−=
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 7
δ
1
δ
2

- Ta chọn δ
CN
= 0,1 (m) = 10 (cm)
II.1.3 Kết cấu sàn thùng bảo ôn:
- Sàn
thùng bảo ôn có kết cấu như sau:
o Lớp cách nhiệt có bề dày: δ
CN
.
o Lớp Bitum cách ẩm có bề dày: δ
2
.
o Hai lớp thép không rỉ có chiều dày: δ
3
.
o Hai lớp nhôm bảo vệ bên ngoài có chiều dày: δ
1
.
- Lớp nhôm bảo vệ bên trong của thùng bảo ôn có dạng sóng vuông để tăng khả năng
chòu lực đồng thời giúp thoát nước dễ dàng. Để tăng cứng và khả năng chòu lực cho
thùng, ta lắp thêm các thanh gỗ chòu lực và liên kết.
STT VẬT LIỆU δ

(m)
λ
(W/mK)
1 Lớp nhôm bảo vệ 0,001 203,8
2 Thép không rỉ X25T 0,001 16,7
3 Lớp Bitum cách ẩm 0,003 0,18
4 Lớp polyurethan cách nhiệt δ


++−=
∑
tri
i
ng
CNCN
K
αλ
δ
α
λδ
111
)(,
,
,
,
,
,
,
,,
, mx 07610
8203
0020
180
0030
8
1
716
0020

SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 8
δ
1
δ
1
δ
3
δ
2
δ
CNN
δ
3
Đồ án môn học QTTB
dày lớn nhất. Như vậy, chọn chiều dày của kết cấu bao che thùng bảo ôn δ = 0,107
(m).
II.2 TÍNH KIỂM TRA ĐỌNG SƯƠNG:
- Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che ở trên được xác đònh lại bằng công thức
như sau:






≈
+++++
=
+++
=

,
,
,
,
,
,
,
αλ
δ
λ
δ
α
Như vậy: K
th
< K
cho phép
= 0,4 (W/m
2
K)
- Kết cấu phải đảm bảo không đọng sương ở vách ngoài kết cấu bao che. Để đảm bảo
không đọng sương, hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che phải thỏa điều kiện:
đs
trng
Sng
ngth
K
tt
tt
K =
−

tđ
= 40
0
C
+ Nhiệt độ tối cao trung bình tháng nóng nhất: t
tc
= 34
0
C.
37
2
3440
2
=
+
=
+
=
tctđ
kk
tt
t
(
0
C)
+ Độ ẩm trung bình: ϕ
tb
= 75%.
- Từ t
kk

2
K) và δ = 0,107 (m) là hợp lý
và có thể sử dụng để tính toán cho các bước tiếp theo.
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 9
Chương III
Đồ án môn học QTTB
TÍNH TOÁN NHIỆT
THÙNG BẢO ÔN
- Tính nhiệt của thùng bảo ôn là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài đi
vào thùng bảo ôn. 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 đònh giữa
thùng bảo ôn và không khí bên ngoài.
- Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt thùng bảo ôn là để xác đònh năng suất
của máy lạnh cần lắp đặt.
III.1 XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH CỦA CÁC KẾT CẤU BAO CHE:
- Để tiện cho việc tính toán và phù hợp với thực tế, ta chọn cá làm sản phẩm đại diện
sẽ được vận chuyển và bảo quản trong thùng bảo ôn.
- Phụ tải thể tích thực tế của cá: q
v
= 0,4 tấn/m
3
.
- Thể tích chứa sản phẩm của thùng bảo ôn:
v
sp
q
G
V
=
(m

81
512
,
,
,
≈=⇒
sp
F
(m
2
)
- Diện tích thiết kế của thùng bảo ôn (diện tích thực tế chế tạo):
β
sp
xd
F
F =
(m
2
)
β: hệ số xử dụng của thùng bảo ôn. Chọn β = 0,7 với thùng bảo ôn có F
xd
<
50m
2
.
70
946
,
,

: tổn thất lạnh làm lạnh sản phẩm, W.
Q
3
: tổn thất lạnh để thông gió, W.
Q
4
: tổn thất lạnh trong vận hành, W.
- Vì chức năng chính của xe lạnh là vận chuyển và bảo quản trong khi vận chuyển
các sản phẩm đã được làm lạnh đông từ trước nên ta có thể xem Q
2
= 0 tức là không
tính đến tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm.
- Đối với các sản phẩm rau quả thì cần tổn thất lạnh để thông gió còn các sản phẩm
thòt cá thì không cần thiết. Như vậy Q
3
= 0.
- Tổng tổn thất lạnh thực tế cần phải tính toán cho thùng bảo ôn là:
Q = Q
1
+ Q
4
, W.
III.2.1 Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh Q
1
:
Q
1
= Q
1
' + Q

.
ntV
FFF .=
t
ng
, t
tr
: nhiệt độ không khí bên ngoài và bên trong thùng bảo ôn,
0
C.
- Tổng diện tích mặt ngoài của các vách và mái:
F
n
= (3 x 5,214 x 2,214) + (2 x 2,214 x 2,214) = 44,435 (m
2
).
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 11
D = 2,214 (m)
H = 2,214 (m)
L = 5,214 (m)
Đồ án môn học QTTB
- Tổng diện tích mặt trong của các vách và mái:
F
t
= (3 x 5 x 2) + (2 x 2 x 2) = 38 (m
2
).
1414354438 ,, ≈=⇒ xF
V
(m

0
C.
- Diện tích mặt ngoài của sàn thùng bảo ôn:
F
n
= 5,214 x 2,214 ≈ 11,544 (m
2
).
- Diện tích mặt trong của sàn thùng bảo ôn:
F
t
= 5 x 2 = 10 (m
2
)
74105441110 ,, ==⇒ xF
V
(m
2
)
Q
1
'' = 0,31 x 10,74 x (37 + 18)
= 183,117 (W).
 Tổn thất lạnh do bức xạ Q
1
''':
Q
1
''' = K.F
V

b
= 5,3
0
C =
5,3 +273 = 278,3 (K) đối với mái bằng.
Vậy Q
1
''' = 0,31 x (10,74 x 276 + 10,74 x 278,3) = 1845,5 (W).
III.2.2 Tổn thất lạnh trong vận hành Q
4
:
- Tính tổn thất lạnh trong vận hành do vận hành quạt gió ở dàn lạnh để đối lưu cưỡng
bức dòng không khí, phân phối đều không khí lạnh trong thùng bảo ôn.
Q
4
= β.Q
1
[2]
- Đối với phòng có nhiệt độ từ -5 đến -20
0
C thì chọn β = 0,3.
Vậy Q
4
= 0,3 x (700,755 + 183,117 + 1845,5) = 818,8 (W).
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 12
Đồ án môn học QTTB
 Kết quả tính toán tổng tổn thất lạnh cho thùng bảo ôn được tổng hợp trong
bảng sau:
SST LOẠI TỔN THẤT Q (W)
1 Tổn thất qua vách và mái Q

0
,
,
,,
≈=
x
Q
(W) = 4,2184 (kW)
- Hệ thống lạnh sử dụng máy nén độc lập để làm lạnh thùng bảo ôn nên Q
0
= Q
MN
=
Q
DL
= Q
tính toán
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 13
Đồ án môn học QTTB
TÍNH CHỌN MÁY NÉN
IV.1 CÁC THÔNG SỐ CỦA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC:
IV.1.1 Xác đònh nhiệt độ ngưng tụ của tác nhân:
- Dàn ngưng trong hệ thống lạnh của thùng bảo ôn được giải nhiệt bằng không khí để
tận dụng không khí có sẵn ngoài trời trong quá trình di chuyển và giảm được công
chuyên chở thùng chứa nước và thiết bò làm mát nước giải nhiệt nếu dàn ngưng
được giải nhiệt bằng nước.
- Nhiệt độ ngưng tụ của hơi tác nhân dùng không khí giải nhiệt được xác đònh bằng
công thức:
t
k

0
C ta có:
t
k
= 37 + 8 + 10 = 55 (
0
C).
IV.1.2 Xác đònh nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh:
- Nhiệt độ sôi t
0
của tác nhân lạnh dùng để tính toán thiết kế có thể lấy như sau:
t
0
= t
b
- ∆t
0
[3]
t
b
: nhiệt độ trong thùng bảo ôn.
∆t
0
: hiệu nhiệt độ yêu cầu. Đối với dàn lạnh bay hơi trực tiếp t
0
< t
b
từ 8 -
13
0

h
P
k
, t
k
3
∆
h
3'3
3'
2'
2
∆
h
11'
=
∆
h
3'3
Chương IV
Đồ án môn học QTTB
1' -1: Quá nhiệt hơi hút: ∆t
qn
= t
h
- t
0
, t
h
: nhiệt độ hơi hút vào máy nén.

nhiệt bằng cách cho tác nhân lạnh lỏng đi trong ống trao đổi nhiệt với hơi tác nhân
đi ngoài ống nên hơi lạnh sẽ nhận toàn bộ nhiệt lượng do chất lỏng nóng tỏa ra (giả
sử không có tổn thất nhiệt). Như vậy ta có:
h
1
- h
1'
= h
3'
- h
3
=> h
3
= h
3'
+ h
1'
- h
1
.
Tra bảng hoặc xác đònh trên đồ thò của R22 ta sẽ xác đònh được các giá trò h
3'
, h
1'
và
h
1
từ t
0
, t

= 4218,4 (W) = 4,2184 (kW) = 4,2184 (kJ/s).
- Năng suất lạnh riêng khối lượng:
q
o
= h
1'
- h
4
= 394,45 - 256,52 = 137,93 (kJ/kg).
- Năng suất khối lượng thực tế của máy nén (lưu lượng môi chất nén qua máy nén):
03060
93137
21844
0
0
,
,
,
≈==
q
Q
m
MN
tt
(kg/s)
- Năng suất thể tích thực tế của máy nén:
V
tt
= m
tt

λ
r
: hệ số tính đến tổn thất do rò rỉ môi chất qua pittông, xi-lanh, secmăng và
van từ khoang nén về khoang hút.
- Công thức trên có thể được viết gọn lại thành:
λ = λ
i
. λ
w'
Trong đó:










∆−
−









10000193600
193600
100002163500
040
193600
10000193600
,
,
≈






−
−






+
−
−
=
i
λ
k

0096440
40440
00390
,
,
,
≈==
λ
tt
lt
V
V
(m
3
/s)
- Hệ số lạnh của chu trình:
941
554068477
93137
12
0
,
,,
,
=
−
=
−
=
hh

ltMN
lt
MN
V
V
Z
- Chọn Z = 1 máy nén.
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 16