Các ví dụ tính toán nhiệt kho lạnh

Dưới đây là một số ví dụ tính toán nhiệt cho hệ thống kho lạnh.

Ví dụ 1: Tính dòng nhiệt qua kết cấu che của 2 buồng kho lạnh

Hãy tính dòng nhiệt qua kết cấu bao che của hai buồng kho lạnh một tầng. Các số liệu cũng như cách bố trí buồng biểu diễn trên hình 1

Giải:

Dòng nhiệt qua các kết cấu bao che được tính toán theo các biểu thức sau đây và được đưa vào bảng tổng hợp các kết quả tính toán (bảng 1).

• Biểu thức 1: Q₁₁ = k_t.F(t₁ – t₂) (1)
• Biểu thức 2: Q₁₁ = k₁. F(t_n – t₂), W (2)
• Biểu thức 3: Q₁₁ = Σk_q.F(t₁ – t₂).m (3)
• Biểu thức 4: Q₁₂ = k₁.F.Δt_{12 (4)}

Ví dụ 2: Xác định dòng nhiệt vào buồng bảo quản đông

Xác định dòng nhiệt vào buồng bảo quản đông của kho lạnh phân phối. Buồng bố trí ở góc kho lạnh phân phối dung tích 2000 có một tường giáp với hiên ôtô.

Diện tích buồng 302 m² (22,4 x 12,4 m), chiều cao đến dầm ngang của mái là 6m. Chiều cao tính toán của tường cách nhiệt là 7,7m. Chiều dài của tường ngoài buồng là 24,88 m và 12,88 m. Dung tích quy ước của buồng E = 470t.

Nhiệt độ không khí trong buồng t₂ = – 2°C. Không khí trong buồng đối lưu tự nhiên, thiết bị bay hơi là các dàn trần và dàn tường. Kho lạnh xây dựng tại Hà nội hoạt động quanh năm.

Giải:

Kho lạnh được xây dựng tại Hà nội, nhiệt độ bên ngoài dùng cho tính toán là t₁ = 37,2°C.

Cũng như thí dụ trên, ở đây không tính chiều dày cách nhiệt và coi hệ số truyền nhiệt thực bằng hệ số truyền nhiệt yêu cầu.

Dựa vào bảng 1 ta có hệ số truyền nhiệt cho các cơ cấu bao che như sau:

Dòng nhiệt qua kết cấu bao che tính theo các biểu thức (1), (2), (3) và (4).

Dòng nhiệt bức xạ mặt trời đối với trấn lấy Δt₁₂ = 19 K. Vì hiên ôtô hướng Bắc nên lấy bức tường hồi hướng đông với Δt₁₂= 10 K. Kết quả tính toán tập hợp trong bảng 2.

Bảng 2 – Kết quả tính toán Q₁

Dòng nhiệt từ sản phẩm tính theo biểu thức:           (5)

Sản phẩm nhập vào buồng lạnh đồng trong một ngày đêm bằng 6% dung tích buồng: 

M =470t . 6% = 28,2 t/ngày đêm

Nhiệt độ sản phẩm nhập vào buồng – 8°C, xuất khỏi buồng – 20°C. Entanpi tương ứng với nhiệt độ – 8°C là h₁ = 39,4 kJ/kg và – 20/C: h₂ = 0.

Thời gian hạ nhiệt độ, tính là 24h.

Dòng nhiệt toả ra từ sản phẩm theo biểu thức (5):

Dòng nhiệt Q₃ = 0 vì buồng bảo quản đông không có thông gió.

Dòng nhiệt do vận hành Q4 tính theo các biểu thức:

• Q₄₁ = A.F => Q₄₁ =A.F= 1,2 W/m². 302 m² = 362 W
• Q₄₂ = 350n, W => Q₄₂ = 350n = 350 . 4 người = 1400 W
• Q₄₃ = 1000N, W => Q₄₃ = 1000N = 0W (Q₄₃ = 0 vì buồng được làm lạnh bằng các dàn tưởng và dàn trần đối lưu không khí tự nhiên, không có động cơ quạt gió. Động cơ của các phương tiện bốc dỡ hàng coi như không đáng kể nên bỏ qua.)
• Q₄₄ = B. F => Q₄₄ = B.F = 8 W/m². 302 m² = 2416 W
• Q₄ = Q₄₁ + Q₄₂ + Q₄₃ + Q_{44 ^=>} Q₄ = 362 + 1400 + 0 + 2416 = 4178 W

Nhiệt tải của thiết bị: Q_TB = ΣQ = 11720+ 12860+ 4178 = 28758 W

Nhiệt tải máy nén: Q_MN = 100% Q₁ + 60% Q₂ + 75% Q₄ = 22570 W

Ví dụ 3: Xác định dòng nhiệt sản phẩm của buồng bảo quản hoa quả

Xác định dòng nhiệt từ sản phẩm của buồng bảo quản hoa quả. Dung tích buồng là 240t cả bì nghĩa là 200t hoa quả và 40t bao bì gỗ. Nhiệt độ hoa quả nhập và buồng phụ thuộc vào thời gian thu hoạch. Đối với táo vụ đông có thể lấy nhiệt độ nhập vào huống t = 20 – 25°C. Khối lượng hoa quả nhập vào buồng một ngày lấy bằng 10% dung tích buồng.

Nhiệt độ buồng: 0°C,

Giải:

Lấy nhiệt độ hoa quả nhập buồng là 20°C thì h₁ = 346,5 kJ/kg. Nhiệt độ buồng 0°C thì  = 271.7 kJ/kg, vậy:

Hoa quả được bảo quản trong bì gỗ. Nhiệt lượng do bao bì toả ra:

Nhiệt lượng tổng do sản phẩm và bao bì toả ra là: Q₂ = Q₂₁ + Q_2h = 19600 W

Hoa quả toả nhiệt khi hô hấp, Q₅ toả ra do sản phẩm hô hấp xác định theo biểu thức

Q₅ = E(0,1 q_n + 0,9 q_bq) => Q₅ = 200 (0.1.73+0,9.11) = 3500 W

Ở chế độ bảo quản lâu dài không trong thời gian thu hoạch: Q₅ = 200.11 = 2200 w

Ví dụ 4: Xác định dòng nhiệt khi thông gió buồng bảo quản hoa quả

Xác định dòng nhiệt khi thông gió buồng bảo quản hoa quả có kích thước xây dựng: dài 18,4m, rộng 12,4m, cao (tính cả dầm trần) 7,2m.

Kho lạnh đạt ở Nha Trang, nhiệt độ tính toán cho không khí bên ngoài t₁ = 36,6°C, độ ẩm tương đối φ = 79%. Nhiệt độ không khí trong buồng t₂ = °C, độ ẩm tương đối φ = 90%. (xem bảng nhiệt độ và độ ẩm trung bình các tỉnh Việt Nam)

Giải:

Dựa vào đồ thị ta có: 

• h₁ = 118 kJ/kg
• h₂ = 8,5 kJ/kg

Khối lượng riêng của không khí trong buồng P_k = 1,29 m³/kg (tra theo đồ thị h-x)

Bội số tuần hoàn của không khí α = 3. 

Thể tích thông gió của buồng: V = 18,4 . 12,4 . 7,2 = 1643 m³

Theo biểu thức , lưu lượng gió cần thiết là:

Dòng nhiệt tổn thất do không khí nóng đưa vào theo biểu thức:

Q₃ = M_k (h₁– h₂) => Q₃ = MΔh = 0,0735 (118 – 8,5) = 8,05 kW

Ví dụ 5: Xác định dòng nhiệt qua nền cách nhiệt

Hãy xác định dòng nhiệt qua nền cách nhiệt của buồng bảo quản lạnh của kho lạnh tại Hà nội. Buồng lạnh ở góc kho lạnh, kích thước dài 24m, rộng 12m.

Giải:

• Vì ở góc kho lạnh nên buồng hai tường bao. Diện tích vùng rộng 2m thứ nhất dọc theo 2 tường bao ở góc kho lạnh: 24,2 + 12,2 = 72m.
• Diện tích vùng rộng 2 m tiếp theo: 22 . 2 + 10 x 2 = 64 m²
• Diện tích vùng thứ 3: 20 . 2 + 8 . 2 = 56 m²
• Diện tích vùng còn lại: 24 . 12 – (72 +64 + 56) = 96 m²
• Hệ số truyền nhiệt quy ước cho từng vùng là: k = 0,47; 0,23; 0,12 và 0,07 W/m²K.
• Vậy nhiệt lượng truyền qua nền cách nhiệt vào buồng lạnh là: Q₁ = (0,47 x 72 + 0,23 x 64 + 0,12 x 56 + 0,07 x 96). (23.4 – 0) = 1451 W

trong đó 23,4 là nhiệt độ nền bằng nhiệt độ trung bình năm tại Hà nội.