Bảng 3.1.4. Kết quả tính nhiệt của Qsp

Q1(kW)	Q2(kW)	Q3(kW)	Q4(kW)	Q5(kW)
14,7	46,7	7,02	1,08	1,21	70,71

Q_bc = C_bc × G_bc × .

Trong đó:

G_bc: lưu lượng khối lượng của băng chuyền.

Ta có băng chuyền chạy từ đầu vào đến đầu ra mất 12 phút. Chiều dài của băng chuyền là bằng chiều dài của tủ đông (13,2m) cộng thêm khúc băng chuyền nạp liệu (2m) và khúc băng chuyền tháo liệu (1m) bằng 16,2m.

Vậy tốc độ băng chuyền là 1,35m/phút. Vậy trong một giờ băng chuyền chạy được 81m.

Khối lượng của 1m băng chuyền là 5kg

Vậy lưu lượng khối lượng của băng chuyền trong một giờ sẽ là:

G_bc= 5 × 81= 405 kg/h.

= 10⁰C: độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ cuối quá trình làm đông của băng chuyền và nhiệt độ của đầu vào của băng chuyền sau khi đi vòng lại ngoài môi trường.

C_bc = 0,394 KJ/Kg.K: nhiệt dung riêng của Inox.

Q_bc = 0,394 × 405 × 10 = 1595,7 kJ/h = 0,443 kW

c. Nhiệt lượng lấy ra để làm lạnh không khí trong tủ

Q_kk = C_kk × G_kk ×

= C_kk ×V_kk ×ρ_kk × Δt_kk

Trong đó :

C_kk = 1,013 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của không khí ở nhiệt độ –40⁰C.

= 1,515kg/m³: khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ –40⁰C.

: độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối quá trình làm đông của không khí trong tủ.

= 22 – (-40) =62⁰C

V_kk: thể tích của không khí trong tủ: V_kk =V_tt

Xác định V_kk:

Ta có kích thước bên ngoài của tủ:

- Chiều dài: 13,2m

- Chiều rộng: 2,3m

- Chiều cao: 2,6m

- Chiều dày lớp cách nhiệt polyurethan: 0,15 m.

Vậy kích thước lòng trong của tủ

- Chiều dài: 12,9m

- Chiều rộng: 2m

- Chiều cao: 2,3m

V_tủ = 12,9 × 2 × 2,3 = 59,34m³

Q_kk = 1,013 × 59,34 × 1,515 × 62 = 5646,26 kJ/h = 1,56 kW

Q_mt = Q_V,T + Q_S + Q_C

Trong đó:

Q_V,T : dòng nhiệt xâm nhập qua vách và trần.

Q_S : dòng nhiệt xâm nhập qua sàn.

Q_C : dòng nhiệt xâm nhập qua cửa .

+ Dòng nhiệt xâm nhập qua vách trần:

Q_V,T = K_V,T × F_V,T ×

Trong đó:

K_V,T : hệ số truyền nhiệt của vách và trần tủ.

Do kết cấu cách nhiệt vách và trần của tủ đông băng chuyền cũng tương tự như của tủ đông tiếp xúc. Vậy K_V,T = 0,286W/m².K

= 62⁰ C : độ chênh nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài tủ.

F_V,T : tổng diện tích mặt ngoài của vách và trần.

Đối với tủ đông băng chuyền Em đang thiết kế có rất nhiều cửa với kích thước khác nhau. Vì vậy tổng diện tích các cửa là:

F_C1 = 4 × 0,59 × 0,595 + 4 × 0,705 × 0,605 + 4 × 0,4 × 1,48 + 2 × 0,6 × 1,48

+ 0,6 × 0,4 = 7,4943m²

F_C2 = 4 × 1,22 × 0,04 = 0,19m².

Diện tích trần của tủ là:

F_T = 13,2 × 2,3 = 30,36m²

Diện tích vách của tủ là:

F_V = (13,2 × 2,6) × 2 +(2,3 × 2,6) × 2 – (7,4943 + 0,19) = 72,9m²

F_V,T = 30,36 + 72,9 =103,2m²

Q_V,T = 0,286 × 103,2 × 62 = 1829,99W = 1,83 kW

+ Dòng nhiệt xâm nhập qua sàn.

Q_S = K_S × F_S × .

t_mt = 22⁰C : nhiệt độ bên ngoài tủ.

t_tt = -40⁰C : nhiệt độ bên trong tủ.

= 22 – (-40) =62⁰C

F_S: diện tích mặt ngoài của sàn.

F_S = 13,2 × 2,3 = 30,36 m²

Q_S = 0,286 × 30,36 × 62 = 538,34W = 0,538 kW

+Dòng nhiệt xâm nhập qua cửa:

Q_C = K_C × F_C ×

Trong đó:

K_C: hệ số truyền nhiệt của cửa.

Do kết cấu cách nhiệt cửa tủ đông băng chuyền cũng tương tự như cửa tủ đông tiếp xúc. Vậy K_C = 0,32W/m².K

= 62⁰C: độ chênh nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài tủ.

F_C: tổng diện tích mặt ngoài của cửa tủ.

F_C = 4 × 0,59 × 0,595 + 4 × 0,705 × 0,605 + 4 × 0,4 × 1,48

+ 2 × 0,6 × 1,48 + 0,6 × 0,4 = 7,4943m²

Q_C = 0,32 × 7,4943 × 62 = 148,68W = 0,148 kW

Bảng 3.1.5. Kết quả tính nhiệt của Q_mt

Dòng nhiệt thành phần	Công thức	K(W/m2K)	F(m2)	Nhiệt tải(KW)
QV,T		0,286	103,22	1,38
QS		0,286	30,36	0,538
QC		0,32	7,4943	0,148
Dòng nhiệt tổng: 2,52

e. Nhiệt lấy ra từ động cơ điện tỏa ra

Q_đc = N × n (W)

Trong đó:

N: công suất động cơ quạt.

n: số quạt của buồng cấp đông.

Trong tủ có bố trí 8 cái quạt, mỗi quạt có công suất 1 kW

Q_đc = 8 × 3,7 = 29,6 kW

f. Tổn thất nhiệt do lọt không khí bên ngoài vào

Đối với buồng cấp đông IQF, trong quá trình làm việc do các băng tải chuyển động ra vào nên ở các cửa ra vào phải có khoảng hở nhất định. Mặt khác khi băng tải ra vào buồng cấp đông nó sẽ cuốn vào và ra một lượng khí nhất định, gây tổn thất nhiệt. Tổn thất nhiệt này có thể được tính theo công thức sau:

Q_lk = G_kk × C_pkk × (t₁-t₂).
Trong đó:

C_pkk = 1,005 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của không khí ở nhiệt độ 22⁰C

t₁, t₂ : nhiệt độ không khí bên ngoài và bên trong buồng.

G_kk: lưu lượng không khí lọt, kg/s.

G_kk có thể xác định như sau:

G_kk = ρ_kk × w × F ( kg/s)

Trong đó:

ρ_kk = 1,197 kg/m³: khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ 22⁰C.

F: tổng diện tích khoảng hở cửa vào và cửa ra của băng tải, m²

F = 4 × 1,22 × 0,04 = 0,19m².

G_kk = 1,197 × 1,35 × 0,19 = 0,3 kg/s.

Q_lk = 0,3 × 1,005 × [22-(-40)] = 18,7 kW

Tổng nhiệt tải của IQF:

Q_IQF = 70,71 + 2,39 + 1,56 + 2,516 + 8 + 18,7 =103,87 kW

Bảng 3.1.6. Kết quả tính nhiệt của tủ đông băng chuyền

STT	Dòng nhiệt chính	Dòng nhiệt thành phần	Công thức	K W/m2K	F (m2)	Nhiệt tải (kW)
1			Q1 =C1 . Gbc . (t1 – tđb )			14,7
			Q2 =L.Gbc.W .			46,7
			Q3 =C3 . Gbc . .W (tđb –t2)			7,02
			Q4 =C4.Gbc..(1 – W).(tđb –t2 )			1,08
			Q5 = C’’ . Gbc .(1 - ).(tđb –t2 )			1,21
2	Q­bc		Qbc =Cbc . Gbc. .			2,39
3	Qkk		Qkk =Ckk . Gkk .			1,56
4	Qmt	QV,T	QV,T = KV,T . FV,T.	0,286	103,22	1,83
		QS	QS =KS . FS ..	0,286	30,36	0,538
		QC	QC =KC . FC .	0,32	7,4943	0,14 8
5	Qđc		Qđc =N.n			29,6
6	Qlk		Qlk =Gkk.Cpkk.(t1-t2).			18,7
Tổng nhiệt tải: 103,87 (Kw)

3.1.2.2 TÍNH TOÁN NHIỆT CHO TÁI ĐÔNG AF.

a. Nhiệt lượng cần lấy đi từ sản phẩm để làm kết tinh nước bám dính lên sản phẩm khi đi qua bể nước mạ băng.

Q₂ = L × G_n × W ×

Trong đó:

L = 333,6 kJ/kg: nhiệt đóng băng của nước đá.

G_n: khối lượng nước bám dính lên bề mặt sản phẩm cấp đông trong một giờ.

G_n = 10%G = 70 kg/h

W = 90%: hàm lượng nước đóng băng trong thủy sản so với lượng nước ban đầu có trong thủy sản.

Q₂₂ = 333,6 × 70 × 0,9 × 0,8 = 16813,44 kJ/h = 4,67 kW

b. Nhiệt lượng cần lấy ra để làm giảm nhiệt độ của nước đã đóng băng đến nhiệt độ cuối quá trình làm đông.

Q₃₂ = C₃ × G_n × × W × (t_đb –t₂)

Trong đó:

C₃ = 2,09 kJ/kg.K : nhiệt dung riêng của nước đá.

G_n: khối lượng nước bám dính lên bề mặt sản phẩm cấp đông trong một giờ. G_n = 10%G = 70 kg/h

W = 90%: hàm lượng nước đóng băng trong thủy sản so với lượng nước ban đầu có trong thủy sản.

t_đb = -1⁰C : nhiệt độ đóng băng trung bình của nước trong thủy sản.

t₂ : nhiệt độ trung bình của sản phẩm cuối quá trình làm đông.

t₂ =

Ta có: t_bm = t_kk + (5 10) = -40 +8 = -32 ⁰C: nhiệt độ của bề mặt sản phẩm cuối quá trình làm đông.

t₂ =

Q₃₂ = 2,09 × 70 × 0,8 × 0,9 × [-1 –(-25)] = 2528,064 kJ/h = 0,702 kW

c. Nhiệt lượng cần lầy đi để làm giảm nhiệt độ phần chất khô cuối quá trình làm đông.

Q₅₂ = C^’’× G × (1 - ) × (t_bm –t₂ )

Trong đó:

C^’’ =1,3 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của chất khô.

G_n: khối lượng phẩm cấp đông trong một giờ. G = 700kg/h

= 80%: hàm lượng nước trung bình trong thủy sản.

t_bm = -18⁰C : nhiệt độ trung bình của sản phẩm trước khi vao AF

t₂ = -25⁰C : nhiệt độ trung bình của sản phẩm cuối quá trình tái đông AF.

Q₅ = 1,3 × 700× (1 – 0,8) × [-18– (-25)] = 1274 kJ/h = 0,354 kW

Q22(kW)	Q32(kW)	Q52(kW)	ΣQAF (kW)
4,67	0,702	0,354	5,726

Q_bc = C_bc × G_bc × .

Trong đó:

G_bc: lưu lượng khối lượng của băng chuyền.

Ta có băng chuyền chạy từ đầu vào đến đầu ra mất 6 phút. Chiều dài của băng chuyền là bằng chiều dài của tái đong AF (6m) cộng thêm khúc băng chuyền nạp liệu (2m) và khúc băng chuyền tháo liệu (1m) bằng 9m.

Vậy tốc độ băng chuyền là 1,5m/phút. Vậy trong một giờ băng chuyền chạy được 90m.

Khối lượng của 1m băng chuyền là 5kg

Vậy lưu lượng khối lượng của băng chuyền trong một giờ sẽ là:

G_bc= 5 × 90 = 450 kg/h.

= 10⁰C: độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ của băng chuyền cuối quá trình tái đông của băng chuyền tái đông và nhiệt độ của đầu vào của băng chuyền tái đông sau khi đi vòng lại ngoài môi trường.

C_bc = 0,394 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của Inox.

Q_bc = 0,394 × 450 × 10 = 1773 kJ/h = 0,4925 kW

e. Nhiệt lượng lấy ra để làm lạnh không khí trong tủ.

Q_kk = C_kk × G_kk ×

= C_kk ×V_kk × ρ_kk × Δt_kk

Trong đó :

C_kk = 1,013 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của không khí ở nhiệt độ –40⁰C.

= 1,515kg/m³: khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ –40⁰C.

: độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối quá trình làm đông của không khí trong tủ.

= 22 – (-40) = 62⁰C

V_kk: thể tích của không khí trong tủ: V_kk =V_tt

Xác định V_kk:

Ta có kích thước bên ngoài của tủ:

- Chiều dài: 6 m

- Chiều rộng: 2,3m

- Chiều cao: 2,6m

- Chiều dày lớp cách nhiệt polyurethan: 0,15 m.

Vậy kích thước lòng trong của tủ

- Chiều dài: 5,7 m

- Chiều rộng: 2 m

- Chiều cao: 2,3 m

V_tủ = 5,7 × 2 × 2,3 = 26,22 m³

Q_kk = 1,013 × 26,22 × 1,515 × 62 = 2494,86 kJ/h = 0,693 kW

Q_mt = Q_V,T + Q_S + Q_C

Trong đó:

Q_V,T : dòng nhiệt xâm nhập qua vách và trần.

Q_S : dòng nhiệt xâm nhập qua sàn.

Q_C : dòng nhiệt xâm nhập qua cửa .

+ Dòng nhiệt xâm nhập qua vách trần:

Q_V,T = K_V,T × F_V,T ×

Trong đó:

K_V,T : hệ số truyền nhiệt của vách và trần tủ.

Do kết cấu cách nhiệt vách và trần của tủ tái đông băng chuyền cũng tương tự như của tủ đông tiếp xúc. Vậy K_V,T = 0,286W/m².K

= 62⁰ C : độ chênh nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài tủ.

F_V,T : tổng diện tích mặt ngoài của vách và trần.

Đối với tủ tái đông băng chuyền có rất nhiều cửa với kích thước khác nhau. Vì vậy tổng diện tích các cửa là:

F_C1 = 4 × 0,75 × 0,6 = 1,8 m²

Tổng diện tích khoảng hở cửa vào và cửa ra của băng tải:

F_C2 = 4 × 1,22 × 0,04 = 0,19m².

Diện tích trần của tủ là:

F_T = 6 × 2,3 = 13,8 m²

Diện tích vách của tủ là:

F_V =(6 × 2,6) × 2 + (2,3 × 2,6) × 2 – (1,8 + 0,19) = 41,17 m²

F_V,T = 41,17 + 13,8 = 54,97 m²

Q_V,T =0,286 × 54,97 × 62 = 974,7 W = 0,975 kW

Q_S = K_S × F_S × .

Trong đó:

K_S: hệ số truyền nhiệt của sàn.

F_S: diện tích mặt ngoài của sàn.

F_S = 6 × 2,3 = 13,8 m²

Q_S = 0,286 × 13,8 × 62 = 224,7 W = 0,225 kW

+ Dòng nhiệt xâm nhập qua cửa:

Q_C = K_C × F_C ×

Trong đó:

K_C: hệ số truyền nhiệt của cửa.

Do kết cấu cách nhiệt cửa tủ đông băng chuyền cũng tương tự như cửa tủ đông tiếp xúc. Vậy K_C = 0,32W/m².K

= 62⁰C: độ chênh nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài tủ.

F_C: tổng diện tích mặt ngoài của cửa tủ.

F_C = 1,8 + 0,19 = 2,09 m²

Q_C = 0,32 × 2,09 × 62 = 41,46 W = 0,0416 kW