Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.63 MB, 142 trang )
Q4: Nhiệt lượng cần lấy đi để làm giảm nhiệt độ của nước khơng đóng
băng trong thực phẩm đến nhiệt độ cuối q trình làm đơng.
Q5: Nhiệt lượng cần lầy đi để làm giảm nhiệt độ phần chất khô cuối q
trình làm đơng.
Q6: Nhiệt lượng lấy đi để làm đóng băng lượng nước châm khuôn.
a. Nhiệt lượng cần lấy đi từ sản phẩm để làm giảm nhiệt độ của nó trước
khi có sự đóng băng của nước trong nó.
Q1 = C1× G × (t1 – tđb )
Trong đó:
C1: nhiệt dung riêng của sản phẩm trước khi nước trong nó đóng băng.
C1
C
'
''
C (1
)
C’: nhiệt dung riêng của nước: C’ = 4,186 kJ/kg.K
C’’: nhiệt dung riêng của chất khô.
C’’ = 1,045 1,463 kJ/kg.K
Chọn C’’ =1,3 kJ/kg.K
= 80%: hàm lượng nước trung bình có trong cá.
C1 = 4,186 × 0,8 + 1,3 × (10,8) = 3,6 kJ/kg.K
G: khối lượng sản phẩm cấp đông trong một mẻ. G =1200 kg/mẻ
t1 = 20 0C : nhiệt độ trung bình của sản phẩm trước khi cấp đơng.
tđb = 10C : nhiệt độ đóng băng trung bình của nước trong thủy sản.
Q1 = 3,6 × 1200 × [20 –(1)] = 907200 kJ/mẻ
Thời gian mỗi mẻ là 2 giờ nên:
907200
Q1 =
2
43560 kJ/h = 12,6 kW
b. Nhiệt lượng cần lấy đi từ sản phẩm để làm kết tinh nước trong đó.
Q2 = L × G × W ×
Trong đó:
L = 333,6 kJ/kg: nhiệt ẩn đóng băng của nước đá.
G = 1200 kg/mẻ: khối lượng sản phẩm cấp đông trong một mẻ.
= 80%: hàm lượng nước trung bình trong thủy sản.
W = 90%: hàm lượng nước đóng băng trong thủy sản so với lượng nước
ban đầu có trong thủy sản.
Q2 = 333,6 × 1200 × 0,9 × 0,8 = 288230,4 kJ/mẻ
Thời gian cấp đông mỗi mẻ là 2 giờ nên:
288230,4
Q2 =
2
144115,2 kJ/h = 40,03 kW
c. Nhiệt lượng cần lấy ra để làm giảm nhiệt độ của nước đã đóng băng đến
nhiệt độ cuối q trình làm đơng.
Q3 = C 3 × G ×
× W × (tđb –t2)
Trong đó:
C3 = 2,09kJ/kg.độ: nhiệt dung riêng của nước đá.
G =.1200kg/mẻ: khối lượng sản phẩm được cấp đông trong một mẻ.
= 80%: hàm lượng nước trung bình trong thủy sản.
W = 90%: hàm lượng nước đóng băng trong thúy sản so với lượng nước
ban đầu có trong thủy sản.
tđb = 10C : nhiệt độ đóng băng trung bình của nước trong thủy sản. t2:
nhiệt độ trung bình của sản phẩm cuối quá trình làm đơng.
t2 =
tbm
ttt
2
Ta có: tbm = tkk + (5 10) = 40 + 8 = 320C: Nhiệt độ của bề mặt sản phẩm
cuối q trình làm đơng.
ttt = 180C: nhiệt độ tâm sản phẩm cuối q trình làm đơng.
o
25 C
32 ( 18)
t2 =
2
Q3 = 2,09 ×1200 × 0,8 × 0,9 × [1 – (25)] = 43338,24 kJ/mẻ
Thời gian cấp đông mỗi mẻ là 2 giờ nên:
21669,12 kJ/h = 6,01 kW
3
Q =
43338,24
2
d. Nhiệt lượng cần lấy đi để làm giảm nhiệt độ của nước khơng đóng băng
trong thực phẩm đến nhiệt độ cuối q trình làm đơng.
Q4 = C 4 × G ×
× (1 – W) × (tđb –t2)
Trong đó:
C4 = 2,9 kJ/kg.độ: nhiệt dung riêng của nước trong thực phẩm.
G = 1200kg/mẻ: khối lượng sản phẩm được cấp đông trong một mẻ.
= 80%: hàm lượng nước trung bình trong thủy sản.
W = 90%: hàm lượng nước đóng băng trong thủy sản so với lượng nước
ban đầu có trong thủy sản
Q4 = 2,9 ×1200 × 0,8 × (1 – 0,9) × [1 – ( 25)]= 6681,6 kJ/mẻ
Thời gian cấp đông mỗi mẻ là 2 giờ nên:
4
Q =
6681,6
2
3340,8 kJ/h =0,92 kW
e. Nhiệt lượng cần lầy đi để làm giảm nhiệt độ phần chất khơ cuối q
trình làm đơng.
Q5 = C’’× G × (1
) × (tđb –t2 )
Trong đó:
C’’ = 1,3 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của chất khô.
G = 1200 kg/mẻ: khối lượng sản phẩm được cấp đông trong một mẻ.
= 80%: hàm lượng nước trung bình trong thủy sản.
tđb = 10C : nhiệt độ đóng băng trung bình của nước trong thủy sản.
t2 = 250C : nhiệt độ trung bình của sản phẩm cuối q trình làm đơng.
Q5 = 1,3 × 1200 × (1 –0,8) × [1 –( 25) ] = 7488 kJ/mẻ.
Thời gian cấp đông mỗi mẻ là 2 giờ nên:
5
7488
Q = 2
3744 kJ/h =1,04 kW
f. Nhiệt lượng lấy đi để làm đóng băng lượng nước châm khn.
+Tính khối lượng nước châm khuôn trong một mẻ.
Khối lượng nước châm khuôn trong một mẻ thường chiếm 20% khối
lượng sản phẩm cần cấp đông. Do vậy tổng lượng nước châm khuôn là:
Gn = 0, 2 × G = 0, 2 × 1200 = 240 kg/mẻ
Để hạ nhiệt độ của nước châm khuôn từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ
cuối q trình làm đơng cần phải hạ qua 3 giai đoạn. Do đó tổng lượng nhiệt cần
lấy đi để hạ nhiệt độ nước châm khn đến nhiệt độ cuối q trình làm đơng là:
Q6 =Qll +Qđb + Qhn
Trong đó:
Qll: nhiệt lượng cần lấy đi để làm lạnh nước châm khn đến nhiệt độ
đóng băng của nước.
Qll = C’× Gn× ( t’1 –t’2)
C’ = 4,186 kJ/kgK: nhiệt dung riêng của nước.
Gn = 240kg/mẻ: khối lượng nước châm khuôn trong một mẻ.
t’1 = 50C : nhiệt độ ban đầu của nước châm khuôn.
t’2 = 00C : nhiệt độ đóng băng của nước châm khn .
Qll = 4,186 × 240 × (5 – 0) = 5023,2 kJ/mẻ
Thời gian cấp đông mỗi mẻ là 2 giờ nên:
2511,6 kJ/h = 0,69 kW
ll
Q =
5023.2
2
Qđb: nhiệt lượng cần lấy đi để làm đóng băng lượng nước châm khn
Qđb = L × Gn
Trong đó:
L = 333,6 kJ/kg: nhiệt ẩn đóng băng của nước.
Gn = 240 kg/mẻ: khối lượng nước châm khuôn.
Qdb = 333,6 × 240 = 80064 kJ/mẻ.
Thời gian cấp đơng mỗi mẻ là 2 giờ nên:
40032 kJ/h = 11,12 kW
80064
Qđb =
2
Qhn : nhiệt lượng cần lấy đi để hạ nhiệt độ của nước đã đóng băng đến
nhiệt độ cuối q trình là đơng của nước châm khn.
Qhn = C3 × Gn × (t’2 – t2).
Trong đó:
C3 = 2,09kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của nước đá.
Gn = 240kg/mẻ: khối lượng nước châm khuôn.
t’2 = 00C : nhiệt độ đóng băng của nước châm khn.
t2 = 250C: nhiệt độ trung bình của sản phẩm cuối q trình làm đơng.
Qhn = 2,09 ×240 × [0 –(25)] = 12540 kJ/mẻ
Thời gian cấp đông mỗi mẻ là 2 giờ nên:
Q
hn
6270Kj / h =1,741 kW
=
12540
2
Q6 = 0,69 + 11,12 + 1,741 =13,551 kW
Bảng 3.1.1. kết quả tính nhiệt của QI
Q1(kW)
Q2(kW) Q3(kW) Q4(kW) Q5(kW) Q6(kW)
QI(kW)
12,6
40,03
6,01
0,92
1,04
13,551
74,151
3.1.1.2. Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ của khuôn đựng sản phẩm
QII = Ck × Gk × Δtk.
Ck = 0,39 kJ/kgK: nhiệt dung riêng của kim loại làm khuôn.
Gk: Tổng khối lượng khuôn đựng sản phẩm.
+ Tính Gk:
Mỗi một khoang có chứa 20 khn, mà một tủ có 10 khoang đựng sản
phẩm.
Vậy tổng số khn là: 20 × 10 = 200 khn
Khối lượng của mỗi khuôn là: 1,6 kg
Vậy tổng khối lượng khuôn là:
Gk = 200 ×1,6 = 320 kg/mẻ.
Δtk: độ chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối qua
trình làm đơng của khn:
Δtk = tk1 – tk2
tk1 = 220C: nhiệt độ ban đầu của khuôn.
tk2 = 400C: nhiệt độ của khn cuối q trình làm đơng .
Δtk = 22 – (40) = 620C
QII = 0,39 × 320 × 62 = 7737,6 kJ/mẻ
Thời gian cấp đông mỗi mẻ là 2 giờ nên:
4526,49 kJ/h =1,075 kW
II
Q =
9052,99
2
3.1.1.3. Nhiệt lượng lấy ra để làm lạnh khơng khí trong tủ
QIII = Ckk× Gkk × Δtkk
= Ckk × Vkk ×
kk
× Δtkk
Trong đó:
Ckk = 1,013 kJ/kgK: nhiệt dung riêng của khơng khí ở nhiệt độ –400C
kk
= 1,515kg/m3: khối lượng riêng của khơng khí ở nhiệt độ –400C
Δtkk: độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối q trình
làm đơng của khơng khí trong tủ.
Δtkk = 22 – (40) = 620C
Vkk: thể tích của khơng khí trong tủ: Vkk =
3
2
Vtt: thể tích trong của tủ.
Vtt = L’ × W’× H’
Với: L’ = 3380mm
W’ = 1560mm
H’ = 1750mm.
Vtt = 3,38 ×1,56 × 1,75 = 9,227 m3
Vtt
2
Vkk = × 9,227 = 6,151 m3.
3
QIII = 1,013 × 6,151 × 1,515 × 62 = 585,27 kJ/mẻ
Thời gian cấp đông mỗi mẻ là 2 giờ nên:
292,63 KJ/h = 0,081 kW
585,27
QIII =
2
3.1.1.4. Nhiệt xâm nhập từ mơi trường bên ngồi qua kết cấu bao che
QIV = QV,T + QS + QC
Trong đó:
QV,T : dòng nhiệt xâm nhập qua vách và trần.
QS: dòng nhiệt xâm nhập qua sàn.
QC: dòng nhiệt xâm nhập qua cửa.
+ Dòng nhiệt xâm nhập qua vách trần:
1
QV,T = KV,T × FV,T × Δt
Trong đó:
KV,T : hệ số truyền nhiệt của vách và trần tủ.
1: lớp Inox.
2: lớp polyurethan cách nhiệt.
Hình 3.1.1. Cấu trúc tấm
cách nhiệt vách và trần tủ
đông
Từ cấu trúc của vách và trần tủ ta có:
1
KV,T = 1
2
1
Trong đó:
1
= 23,3 W/m2.K
i
i
1
p
p
2
2
2
= 8 W/m2.K
i
= 0,0006m: độ dày của lớp Inox
i
= 22W/m.K: hệ số dẫn nhiệt của Inox.
p
= 0,15m: chiều dày của lớp polyurethan cách nhiệt.
p
= 0,047W/m.K : hệ số dẫn nhiệt của polyurethan.
1
=> KV,T = 1
2
0,0006
22
23,3
0,286
0,15
0,047
1
8
W/m2.K
Δt: độ chênh nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài tủ.
Δt = tmt – ttt
tmt = 220C : nhiệt độ bên ngoài tủ.
ttt = 400C : nhiệt độ bên trong tủ.
t = 22 – (40) =620C
FV,T : tổng diện tích mặt ngồi của vách và trần.
FV = 2 ×1,56 × 2,05 = 6,396m2
FT = 1,56 × 3,68 = 5,74m2
FV,T = 6,396 + 5,74 = 12,136m2
QV,T = 0,286 ×12,136 × 62 = 215,19 W = 0,215 kW
+ Dòng nhiệt xâm nhập qua sàn.
QS =KS × FS × t .
1: lớp Inox.
2: lớp polyurethan cách nhiệt.
2
3: lớp thép lót đáy
1
3
Hình 3.1.2. Cấu trúc của sàn tủ đơng tiếp
xú
c
Từ cấu trúc của sàn ta có:
1
KS = 1
i
1
i
th
p
1
th
p
2
Trong
đó:
= 23,3
W/m2.
K
1
=8
W/m2.
K
2
i
= 0,0006m: độ dày của lớp Inox.
= 22W/m.K: hệ số dẫn nhiệt của
Inox.
i
= 0,15m: chiều dày của lớp
polyurethan cách nhiệt.
p
p
=
0,047W/m.K:
hệ số dẫn
nhiệt của
polyurethan.
th
= 0,05m:
chiều dày
của tấm thép
lót phía dưới
tủ. th = 45,5
W/m.K: hệ
số dẫn nhiệt
của thép.
1
1,7 W = 0,102
kW
F
di
+ Dòng nhiệt xâm
nhập qua cửa:
QC
=
KC
×
FC
× t
n
tíc
h
m
t
ng
2
ồi
1: lớp Inox.
c
sàn
.F
=
1,5
6×
3,6
8=
5,7
4
m
Q
=
0,2
86
×
5,7
4×
62
=
10
2: lớp polyurethan.
Hình 3.1.3. Cấu trúc của cửa tủ đông tiếp
xú
c
Từ cấu trúc của cửa ta có:
KC
1
1
1
p
2
1
i
i
p
2
Trong đó:
1
= 23,3 W/m2.K
2
= 8 W/m2.K
i
= 0,0006m: độ dày của lớp Inox.
i
= 22W/m.K: hệ số dẫn nhiệt của Inox.
p
= 0,13m: chiều dày của lớp polyuethan cách nhiệt.
p
= 0,047W/m.K: hệ số dẫn nhiệt của polyurethan.
1
KC = 1
23,3
2
0,0006
22
0,32
0,13
0,047
1
8
W/m2.K
FC: tổng diện tích mặt ngồi của cửa tủ.
FC = 2 × 3,68 ×2,05 = 15,088m2
QC = 0,32 ×15,088 × 62 = 299,34 W = 0,299 kW
Bảng 3.1.2. Kết quả tính nhiệt của QIV
Dòng nhiệt thành phần
QV,T
QS
QC
QIV
Công thức
QVT
QS
QC
KVT .FVT . t
K S .FS . t
K C .FC . t
K(W/m2K)
0,286
0,286
0,32
F(m2)
12,136
5,74
15,088
Nhiệt tải(KW)
0,215
0,102
0,299
0,616