Tính toán thiết kế hệ thống khử ẩm cho phân xưởng kẹo Caramel – Công ty bánh kẹo Hải Hà

Víi ph©n x­ëng kÑo Caramel, theo b¶n vÏ mÆt b»ng, diÖn tÝch lµm viÖc lµ 66 m2, vËy nhiÖt táa tõ chiÕu s¸ng lµ: W 1.1.3. NhiÖt táa ra tõ ng­êi, Q3. NhiÖt táa tõ ng­êi thay ®æi theo ®iÒu kiÖn vi khÝ hËu, c­êng ®é lao ®éng vµ thÓ tr¹ng còng nh­ giíi tÝnh. Theo [6], nhiÖt táa tõ ng­êi tÝnh theo biÓu thøc sau: Q3 = n.q, W Trong ®ã; q: nhiÖt táa tõ mét ng­êi, W/ng­êi; n : Sè ng­êi lµm viÖc trong kh«ng gian ph©n x­ëng. Trong mét ca lµm viÖc, sè c«ng nh©n vËn hµnh lµ 3 ng­êi, ®µn «ng. NhiÖt táa tõ mét ng­êi, theo b¶ng 3.1 [6], ta cã : q = 170 W/ng­êi. VËy, nhiÖt táa tõ ng­êi: Q3 = 3. 170 = 510 W 1.1.4. NhiÖt táa do mÆt trêi qua cöa kÝnh, Q4. NhiÖt táa do bøc x¹ mÆt trêi qua cöa kÝnh phô thuéc vµo rÊt nhiÒu yÕu tè kh¸c nhau: - Trùc x¹ hoÆc t¸n x¹ bÇu trêi, s­¬ng mï, bôi, khãi vµ m©y; - C­êng ®é bøc x¹ mÆt trêi t¹i ®Þa ph­¬ng; - Thêi gian quan s¸t ®Ó tÝnh to¸n (gãc lµm bëi trùc x¹ vµ mÆt kÝnh); - KiÓu cöa sæ, vËt liÖu lµm cöa sæ, tr¹ng th¸i ®ãng hoÆc më cöa; - VËt liÖu lµm kÝnh vµ c¸c líp phñ chèng n¾ng; - DiÖn tÝch kÝnh, ®é dµy kÝnh vµ c¸c tÝnh chÊt kh¸c cña kÝnh, « v¨ng che n¾ng … X¸c ®Þnh chÝnh x¸c nhiÖt táa do bøc x¹ lµ khã, chØ x¸c ®Þnh gÇn ®óng: Q4 = Is®.Fk.t1.t2.t3.t4, W Trong ®ã: - Is® : c­êng ®é bøc x¹ mÆt trêi lªn mÆt ®øng, phô thuéc h­íng ®Þa lÝ, W/m2; Do vÞ trÝ cña ph©n x­ëng, c¸c cöa kÝnh quay theo h­íng Nam - B¾c, ë ®©y ®ang tÝnh cho mïa nåm ,tõ th¸ng 1 tíi th¸ng 3 hµng n¨m, t¹i Hµ Néi, vÜ ®é 210 vÜ B¾c nªn theo b¶ng 4.2 [6], ta cã c­êng ®é bøc x¹: , W - Fk: diÖn tÝch cöa kÝnh chÞu bøc x¹ t¹i thêi ®iÓm tÝnh to¸n, m2; Theo b¶n vÏ mÆt b»ng ta cã diÖn tÝch cöa kÝnh bªn ngoµi: Fk = 2.1,75.2,3 + 4.0,7.1 = 10,85 m2 τ1 : hÖ sè trong suèt cña kÝnh: do trong ph©n x­ëng cöa kÝnh lu«n ®ãng trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng. Cöa kÝnh mét líp nªn τ1 = 0,9; τ2 : hÖ sè b¸m bÈn: cöa kÝnh 1 líp ®Æt ®øng τ2 = 0,8; τ3 : hÖ sè khóc x¹ : cöa kÝnh 1 líp khung kim lo¹i nªn τ3 = 0,75 - 0,79. Chän τ3 = 0,75; τ4 : hÖ sè t¸n x¹ do che n¾ng: do cöa kÝnh cã m¸i ®ua nh­ng kh«ng che phñ ®­îc cöa kÝnh khi cã ¸nh n¾ng chiÕu vµo, cã cöa chíp, kh«ng cã s¬n, rÌm che nªn theo [6] ta cã:τ4= 0,3; VËy, nhiÖt táa do mÆt trêi qua kÝnh : Q4 = 333.10,85.0,9.0,8.0,75.0,3 = 585 W 1.1.5. NhiÖt táa do bøc x¹ mÆt trêi qua bao che, Q5. Thµnh phÇn nµy táa vµo trong ph©n x­ëng do bøc x¹ mÆt trêi lµm cho kÕt cÊu bao che nãng lªn h¬n møc b×nh th­êng, gåm nhiÖt táa cho m¸i vµ v¸ch. Theo [6], thµnh phÇn qua v¸ch cã thÓ bá qua. Theo nh­ b¶n vÏ mÆt b»ng th× ph©n x­ëng nµy kh«ng cÇn tÝnh nhiÖt táa do n»m ë tÇng mét cña tßa nhµ hai tÇng. 1.1.6. NhiÖt táa do rß lät kh«ng khÝ, Q6. NhiÖt táa do rß lät kh«ng khÝ ®­îc tÝnh theo biÓu thøc: Q6 = G7.(IN - IT), W Trong ®ã: - G6: l­îng kh«ng khÝ rß lät vµo ph©n x­ëng; ë ®©y tÝnh l­îng kh«ng khÝ rß lät chñ yÕu lµ l­îng khÝ t­¬i cÇn ph¶i cung cÊp ®ñ tèi thiÓu cho c¸c c«ng nh©n lµm viÖc trong ph©n x­ëng theo tiªu chuÈn ViÖt Nam hiÖn hµnh. Theo tiªu chuÈn ViÖt Nam TCVN 5687 – 1992, l­îng giã t­¬i cho mét ng­êi mét giê ®èi víi phÇn lín c¸c c«ng tr×nh lµ: L6 = 20 m3/h.ng­êi. Theo thuyÕt minh, sè c«ng nh©n lµm viÖc trong ph©n x­ëng lµ 3 ng­êi/ca, vËy l­îng giã t­¬i cÇn cÊp lµ: ,kg/s - IN, IT : entanpy kh«ng khÝ ngoµi nhµ vµ trong nhµ, J/kg; Tra ®å thÞ I – d cña kh«ng khÝ Èm t¹i ¸p suÊt khÝ quyÓn ta ®­îc: TN = 200C, fN = 90% : IN = 52,431 kJ/kg; TT = 250C, fT = 45%: IT = 46,566 kJ/kg; VËy, nhiÖt táa do rß lät kh«ng khÝ: Q6 = G6.(IN – IT) = 2.10-2.(52,431 – 46,566).103 = 117 W 1.1.7. NhiÖt thÈm thÊu qua v¸ch, Q7. NhiÖt thÈm thÊu qua kÕt cÊu bao che do chªnh lÖch nhiÖt ®é bªn ngoµi vµ bªn trong nhµ ®­îc tÝnh theo biÓu thøc: Q7 = Σki.Fi.∆ti, W Trong ®ã: - ki : hÖ sè truyÒn nhiÖt qua kÕt cÊu bao che thø i, W/m2K; - Fi : diÖn tÝch bÒ mÆt kÕt cÊu bao che thø i, m2; - ∆ti : hiÖu nhiÖt ®é trong vµ ngoµi nhµ cña kÕt cÊu bao che thø i, K. Víi kÕt cÊu cña ph©n x­ëng nh­ trong b¶n vÏ ta cã: ∆t1 = tN - tT = 20 - 25 = -50C; ∆t2 = t2’ - tT = 25 - 25 = 0, víi t2’ lµ nhiÖt ®é ph©n x­ëng ®ãng gãi bªn c¹nh; ∆t3 = t3’ - tT = 32 - 25 = 70C, víi t3’ lµ nhiÖt ®é ph©n x­ëng nÊu bªn c¹nh; DiÖn tÝch c¸c bÒ mÆt kÕt cÊu bao che theo nh­ b¶n vÏ ta cã: F1 = 12.4,5 = 54 m2, trong ®ã diÖn tÝch kÝnh lµ Fk1 = 10,85 m2 (theo 1.1.4), cßn l¹i lµ kÕt cÊu t­êng b»ng g¹ch x©y 200 mm cã tr¸t v÷a; F2 = F1 = 54 m2, trong ®ã diÖn tÝch kÝnh lµ Fk2 = 12.(4,5 - 1,2) = 39,6 m2, víi diÖn tÝch kÝnh lµm v¸ch ng¨n víi phßng ®ãng gãi lµ Fk2’ = 0,5.Fk2 = 0,5.39,6 = 19,8 m2, cßn l¹i lµ phÇn t­êng bao b»ng g¹ch x©y 100 mm cã tr¸t v÷a; F3 = F4 = 5,5.4,5 = 24,75 m2, trong ®ã F3 lµ t­êng bao b»ng g¹ch x©y 300 mm cã tr¸t v÷a, F4 lµ v¸ch ng¨n b»ng kÝnh 5 mm 1 líp. VËy tÝnh ®­îc hÖ sè truyÒn nhiÖt cña c¸c kÕt cÊu bao che: theo b¶ng 3.4 [6], lÊy k ®Þnh h­íng nh­ sau: kk1 = kk2 = k4 = 6,12 W/m2.K; k1 = 1,48 W/m2.K; k2 = 2,10 W/m2.K; k3 = 1,25 W/m2.K; NhiÖt thÈm thÊu qua kÕt cÊu bao che do chªnh nhiÖt ®é tÝnh ®­îc: Q7 = 1,48.(54-10,85).(-5) + 6,12.10,85.(-5) + (19,8+24,75).6,12.7 + 24,75.1,25.7 = 1473,7 W 1.1.8. NhiÖt thÈm thÊu qua nÒn, Q8. BiÓu thøc tÝnh nhiÖt thÈm thÊu qua nÒn: Q8 = Σki.Fi.∆ti, W V× nÒn ®Æt trùc tiÕp trªn nÒn ®Êt nªn ta cã ®­îc: - ∆t = tN - tT = 20 - 25 = -50C - ¸p dông ph­¬ng ph¸p tÝnh theo d¶i nÒn réng 2 m tÝnh tõ ngoµi vµo trong phßng víi hÖ sè truyÒn nhiÖt quy ­íc. V× ph©n x­ëng cã kÝch th­íc 12 x 5,5 m nªn chØ ®­îc chia lµm 3 d¶i víi c¸c th«ng sè sau: F1 = 4.(12 + 5,5) = 70 m2; k1 = 0,47 W/m2.K; F2 = F1 - 48 = 70 - 48 = 22 m2; k2 = 0,23 W/m2.K; VËy nhiÖt thÈm thÊu qua nÒn ®­îc tÝnh: Q8 = -5.(0,47.70 + 0,23.22) = -190 W Tõ nh÷ng tÝnh to¸n ta cã tæng nhiÖt thõa cña c¶ hÖ thèng khö Èm nh­ sau: Qt = = 6200 + 792 +510 + 585 + 117 + 1473,7 + (-190) = 9490 W 1.2. TÝnh Èm thõa. 1.2.1. L­îng Èm do c«ng nh©n trong ph©n x­ëng táa ra,W1. W1 = n.gn, kg/s Trong ®ã: n: sè c«ng nh©n lµm viÖc trong ph©n x­ëng, theo trªn tÝnh ®­îc lµ 3 ng­êi; gn: l­îng Èm táa ra cña mét ng­êi khi lµm trong ph©n x­ëng gn = 295 g/h.ng­êi [6]. VËy, l­îng Èm do ng­êi táa ra tÝnh ®­îc: kg/s 1.2.2. L­îng Èm do rß lät kh«ng khÝ, W2. W2 = G2.∆d, kg/s Trong ®ã: G2: l­îng kh«ng khÝ lät, theo phÇn tÝnh nhiÖt thõa bªn trªn ta cã L2 = 2.10-2 kg/s; ∆d = dN - dT, kg/kg kk; dN : ®é chøa Èm cña kh«ng khÝ ngoµi trêi t¹i thêi ®iÓm tÝnh to¸n dN = dt= 20,φ=90% = 13,25 g/kg kk dT : ®é chøa Èm cña kh«ng khÝ trong ph©n x­ëng t¹i thêi ®iÓm tÝnh to¸n dT = dt=25,φ=45% = 8,91 g/kg kk VËy l­îng Èm do rß lät tÝnh ®­îc: W2 = 2.10-2.(13,25 - 8,91).10-3 = 8,68.10-5 kg/s 1.2.3. L­îng Èm do b¸n thµnh phÈm táa ra, W3. Theo nh­ tÝnh to¸n, khi ch­a l¾p ®Æt hÖ thèng khö Èm th× t¹i ®é Èm kh«ng khÝ lµ φ3 = 65% ®· b¾t ®Çu x¶y ra hiÖn t­îng dÝnh ­ít kÑo sau khi ra khái d©y chuyÒn lµm l¹nh, kh«. VËy l­îng Èm thõa cña s¶n phÈm cÇn ph¶i lÊy ®i b»ng m¸y khö Èm lµ: W3 = G3.∆d3, kg/s Trong ®ã: G3 : L­îng kh«ng khÝ trong ph©n x­ëng G3 = V3.= = 0,1 kg/s; ∆d3 = d3 - dT = 11,20 - 8,91 = 2,29 g/kg; d3: ®é chøa Èm cña kh«ng khÝ t¹i t3 = 230C ; φ3 = 65%; dT : §é chøa Èm cña kh«ng khÝ trong ph©n x­ëng t¹i thêi ®iÓm tÝnh to¸n; VËy l­îng Èm do b¸n thµnh phÈm t¹o ra tÝnh to¸n ®­îc: W3 = 0,1. 2,29.10-3 = 2,29.10-4 kg/s Tæng l­îng Èm thõa cña hÖ thèng khö Èm lµ: Wt = W1 + W2 + W3 = 2,457.10-4 + 8,68.10-5 + 2,29.10-4 = 5,615.10-4 kg/s §é chªnh lÖch gi÷a nhiÖt vËt lÝ cña Èm bèc h¬i cña kÑo víi nhiÖt thõa Qt, kÝ hiÖu lµ ∆Q: ∆Q = Qt - W3.Cn.tvl , W Trong ®ã: W3: l­îng Èm bay h¬i tõ b¸n thµnh phÈm (kÑo), W3 = 2,29.10-4 kg/s; Cn = 4,18 kJ/kg.K : nhiÖt dung riªng cña n­íc; tvl = 250C: nhiÖt ®é cña kÑo trong ph©n x­ëng; VËy tÝnh ®­îc: ∆Q = 9490 - 2,29.10-4.4,18.25.103 = 9465 W TÝnh tØ sè nhiÖt - Èm thõa: , kJ/kg §å thÞ I-d cña qu¸ tr×nh khö Èm: Chän kh«ng khÝ sau dµn l¹nh cã nhiÖt ®é t0 = 50C vµ ®é Èm φ0 = 95%, x¸c ®Þnh ®­îc ®iÓm O trªn ®å thÞ I-d. Kh«ng khÝ sau dµn l¹nh ®­îc lµm nãng ®¼ng dung Èm ®Õn tr¹ng th¸i 1 cã nhiÖt ®é t1 = 180C vµ ®é Èm φ1 = 40%. Qu¸ tr×nh biÕn ®æi kh«ng khÝ trong buång sÊy theo ®­êng hÖ sè gãc tia qu¸ tr×nh εt = 16857 kJ/kg tíi tr¹ng th¸i 2 cã t2 = 250C vµ ®é Èm φ2 = 32%. - L­îng kh«ng khÝ kh« cÇn thiÕt: , kg/s kg/s Trong ®ã: Wt = 5,615.10-4 kg/s: lµ l­îng Èm thõa trong ph©n x­ëng tÝnh ®­îc ë trªn; d2 = 6,278 g/kg: ®é chøa Èm cña kh«ng khÝ t¹i ®iÓm 2 trªn ®å thÞ I-d; d1 = 5,178 g/kg: ®é chøa Èm cña kh«ng khÝ t¹i ®iÓm 1 trªn ®å thÞ I-d. - L­îng kh«ng khÝ tuÇn hoµn: L = Lk.(1 + d1) = 0,51.(1 + 5,77.10-3) = 0,513 kg/s - L­u l­îng thÓ tÝch kh«ng khÝ: (m3/s) = 427 l/s C«ng suÊt l¹nh cÇn thiÕt tèi thiÓu: Q0 = L(I2 - I0) = 0,513.(40,30 - 17,73) = 11,58 kW = 39522 Btu/h C«ng suÊt dµn nãng cÇn thiÕt ®Ó sÊy kh«ng khÝ sau dµn l¹nh tõ tr¹ng th¸i O ®Õn tr¹ng th¸i 1 lµ: Q2 = L.(I1 - I0) = 0,513.(30,58 - 17,73) = 6,6 kW = 22500 Btu/h ii. TÝnh c©n b»ng nhiÖt, Èm cho chÕ ®é mïa hÌ. 2.1. TÝnh nhiÖt thõa. 2.1.1. NhiÖt thõa do m¸y mãc táa ra, Q1. , W VËy nhiÖt táa ra tõ m¸y mãc tÝnh nh­ phÇn trªn ®­îc Q1: W 2.1.2. NhiÖt táa ra tõ ®Ìn chiÕu s¸ng, Q2. Q2 = Ncs , W Trong ®ã: Ncs – tæng c«ng suÊt chiÕu s¸ng cña tÊt c¶ c¸c ®Ìn trong ph©n x­ëng, W. Theo [6], ®èi víi ph©n x­ëng cã thÓ tÝnh c«ng suÊt chiÕu s¸ng theo tiªu chuÈn chiÕu s¸ng lµ 10 - 12 W/m2. Víi ph©n x­ëng kÑo Caramel, theo b¶n vÏ mÆt b»ng, diÖn tÝch lµm viÖc lµ 66 m2, vËy nhiÖt táa tõ chiÕu s¸ng lµ: W 2.1.3. NhiÖt táa ra tõ ng­êi, Q3. NhiÖt táa tõ ng­êi thay ®æi theo ®iÒu kiÖn vi khÝ hËu, c­êng ®é lao ®éng vµ thÓ tr¹ng còng nh­ giíi tÝnh. Theo [6], nhiÖt táa tõ ng­êi tÝnh theo biÓu thøc sau: Q3 = n.q, W Trong ®ã; q: nhiÖt táa tõ mét ng­êi, W/ng­êi; n : Sè ng­êi lµm viÖc trong kh«ng gian ph©n x­ëng. Trong mét ca lµm viÖc, sè c«ng nh©n vËn hµnh lµ 3 ng­êi, ®µn «ng. NhiÖt táa tõ mét ng­êi, theo b¶ng 3.1 [6], ta cã : q = 170 W/ng­êi. VËy, nhiÖt táa tõ ng­êi: Q3 = 3. 170 = 510 W 2.1.4. NhiÖt táa do mÆt trêi qua cöa kÝnh, Q4. NhiÖt táa do bøc x¹ mÆt trêi qua cöa kÝnh phô thuéc vµo rÊt nhiÒu yÕu tè kh¸c nhau: - Trùc x¹ hoÆc t¸n x¹ bÇu trêi, s­¬ng mï, bôi, khãi vµ m©y; - C­êng ®é bøc x¹ mÆt trêi t¹i ®Þa ph­¬ng; - Thêi gian quan s¸t ®Ó tÝnh to¸n (gãc lµm bëi trùc x¹ vµ mÆt kÝnh); - KiÓu cöa sæ, vËt liÖu lµm cöa sæ, tr¹ng th¸i ®ãng hoÆc më cöa; - VËt liÖu lµm kÝnh vµ c¸c líp phñ chèng n¾ng; - DiÖn tÝch kÝnh, ®é dµy kÝnh vµ c¸c tÝnh chÊt kh¸c cña kÝnh, « v¨ng che n¾ng … X¸c ®Þnh chÝnh x¸c nhiÖt táa do bøc x¹ lµ khã, chØ x¸c ®Þnh gÇn ®óng: Q4 = Is®.Fk.t1.t2.t3.t4, W Trong ®ã: - Is® : c­êng ®é bøc x¹ mÆt trêi lªn mÆt ®øng, phô thuéc h­íng ®Þa lÝ, W/m2; Do vÞ trÝ cña ph©n x­ëng, c¸c cöa kÝnh quay theo h­íng Nam - B¾c, ë ®©y ®ang tÝnh cho mïa hÌ ,tõ th¸ng 4 tíi th¸ng 7 hµng n¨m, t¹i Hµ Néi, vÜ ®é 210 vÜ B¾c nªn theo b¶ng 4.2 [6], ta cã c­êng ®é bøc x¹: , W - Fk: diÖn tÝch cöa kÝnh chÞu bøc x¹ t¹i thêi ®iÓm tÝnh to¸n, m2; Theo b¶n vÏ mÆt b»ng ta cã diÖn tÝch cöa kÝnh bªn ngoµi: Fk = 2.1,75.2,3 + 4.0,7.1 = 10,85 m2 τ1 : hÖ sè trong suèt cña kÝnh: do trong ph©n x­ëng cöa kÝnh lu«n ®ãng trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng. Cöa kÝnh mét líp nªn τ1 = 0,9; τ2 : hÖ sè b¸m bÈn: cöa kÝnh 1 líp ®Æt ®øng τ2 = 0,8; τ3 : hÖ sè khóc x¹ : cöa kÝnh 1 líp khung kim lo¹i nªn τ3 = 0,75 - 0,79. Chän τ3 = 0,75; τ4 : hÖ sè t¸n x¹ do che n¾ng: do cöa kÝnh cã m¸i ®ua nh­ng kh«ng che phñ ®­îc cöa kÝnh khi cã ¸nh n¾ng chiÕu vµo, cã cöa chíp, kh«ng cã s¬n, rÌm che nªn theo [6] ta cã:τ4= 0,3; VËy, nhiÖt táa do mÆt trêi qua kÝnh : Q4 = 57.10,85.0,9.0,8.0,75.0,3 = 100 W 2.1.5. NhiÖt táa do bøc x¹ mÆt trêi qua bao che, Q5. Thµnh phÇn nµy táa vµo trong ph©n x­ëng do bøc x¹ mÆt trêi lµm cho kÕt cÊu bao che nãng lªn h¬n møc b×nh th­êng, gåm nhiÖt táa cho m¸i vµ v¸ch. Theo [6], thµnh phÇn qua v¸ch cã thÓ bá qua. Theo nh­ b¶n vÏ mÆt b»ng th× ph©n x­ëng nµy kh«ng cÇn tÝnh nhiÖt táa do n»m ë tÇng mét cña tßa nhµ hai tÇng. 2.1.6. NhiÖt táa do rß lät kh«ng khÝ, Q6. NhiÖt táa do rß lät kh«ng khÝ ®­îc tÝnh theo biÓu thøc: Q6 = G7.(IN - IT), W Trong ®ã: - G6: l­îng kh«ng khÝ rß lät vµo ph©n x­ëng; ë ®©y tÝnh l­îng kh«ng khÝ rß lät chñ yÕu lµ l­îng khÝ t­¬i cÇn ph¶i cung cÊp ®ñ tèi thiÓu cho c¸c c«ng nh©n lµm viÖc trong ph©n x­ëng theo tiªu chuÈn ViÖt Nam hiÖn hµnh. Theo tiªu chuÈn ViÖt Nam TCVN 5687 – 1992, l­îng giã t­¬i cho mét ng­êi mét giê ®èi víi phÇn lín c¸c c«ng tr×nh lµ: L6 = 20 m3/h.ng­êi. Theo thuyÕt minh, sè c«ng nh©n lµm viÖc trong ph©n x­ëng lµ 3 ng­êi/ca, vËy l­îng giã t­¬i cÇn cÊp lµ: ,kg/s - IN, IT : entanpy kh«ng khÝ ngoµi nhµ vµ trong nhµ, J/kg; Tra ®å thÞ I – d cña kh«ng khÝ Èm t¹i ¸p suÊt khÝ quyÓn ta ®­îc: TN = 41,60C, fN = 83% : IN = 146,57 kJ/kg; TT = 250C, fT = 45%: IT = 46,566 kJ/kg; VËy, nhiÖt táa do rß lät kh«ng khÝ: Q6 = G6.(IN – IT) = 2.10-2.(146,57 – 46,566).103 = 2000 W 2.1.7. NhiÖt thÈm thÊu qua v¸ch, Q7. NhiÖt thÈm thÊu qua kÕt cÊu bao che do chªnh lÖch nhiÖt ®é bªn ngoµi vµ bªn trong nhµ ®­îc tÝnh theo biÓu thøc: Q7 = Σki.Fi.∆ti, W Trong ®ã: - ki : hÖ sè truyÒn nhiÖt qua kÕt cÊu bao che thø i, W/m2K; - Fi : diÖn tÝch bÒ mÆt kÕt cÊu bao che thø i, m2; - ∆ti : hiÖu nhiÖt ®é trong vµ ngoµi nhµ cña kÕt cÊu bao che thø i, K. Víi kÕt cÊu cña ph©n x­ëng nh­ trong b¶n vÏ ta cã: ∆t1 = tN - tT = 41,6 - 25 = -16,60C; ∆t2 = t2’ - tT = 25 - 25 = 0, víi t2’ lµ nhiÖt ®é ph©n x­ëng ®ãng gãi bªn c¹nh; ∆t3 = t3’ - tT = 35 - 25 = 100C, víi t3’ lµ nhiÖt ®é ph©n x­ëng nÊu bªn c¹nh; DiÖn tÝch c¸c bÒ mÆt kÕt cÊu bao che theo nh­ b¶n vÏ ta cã: F1 = 12.4,5 = 54 m2, trong ®ã diÖn tÝch kÝnh lµ Fk1 = 10,85 m2 (theo 1.1.4), cßn l¹i lµ kÕt cÊu t­êng b»ng g¹ch x©y 200 mm cã tr¸t v÷a; F2 = F1 = 54 m2, trong ®ã diÖn tÝch kÝnh lµ Fk2 = 12.(4,5 - 1,2) = 39,6 m2, víi diÖn tÝch kÝnh lµm v¸ch ng¨n víi phßng ®ãng gãi lµ Fk2’ = 0,5.Fk2 = 0,5.39,6 = 19,8 m2, cßn l¹i lµ phÇn t­êng bao b»ng g¹ch x©y 100 mm cã tr¸t v÷a; F3 = F4 = 5,5.4,5 = 24,75 m2, trong ®ã F3 lµ t­êng bao b»ng g¹ch x©y 300 mm cã tr¸t v÷a, F4 lµ v¸ch ng¨n b»ng kÝnh 5 mm 1 líp. VËy tÝnh ®­îc hÖ sè truyÒn nhiÖt cña c¸c kÕt cÊu bao che: theo b¶ng 3.4 [6], lÊy k ®Þnh h­íng nh­ sau: kk1 = kk2 = k4 = 6,12 W/m2.K; k1 = 1,48 W/m2.K; k2 = 2,10 W/m2.K; k3 = 1,25 W/m2.K; NhiÖt thÈm thÊu qua kÕt cÊu bao che do chªnh nhiÖt ®é tÝnh ®­îc: Q7 = 1,48.(54-10,85).(16,6) + 6,12.10,85.(16,6) + (19,8+24,75).6,12.10 + 24,75.1,25.10 = 5200 W 2.1.8. NhiÖt thÈm thÊu qua nÒn, Q8. BiÓu thøc tÝnh nhiÖt thÈm thÊu qua nÒn: Q8 = Σki.Fi.∆ti, W V× nÒn ®Æt trùc tiÕp trªn nÒn ®Êt nªn ta cã ®­îc: - ∆t = tN - tT = 41,6 - 25 = 16,60C - ¸p dông ph­¬ng ph¸p tÝnh theo d¶i nÒn réng 2 m tÝnh tõ ngoµi vµo trong phßng víi hÖ sè truyÒn nhiÖt quy ­íc. V× ph©n x­ëng cã kÝch th­íc 12 x 5,5 m nªn chØ ®­îc chia lµm 3 d¶i víi c¸c th«ng sè sau: F1 = 4.(12 + 5,5) = 70 m2; k1 = 0,47 W/m2.K; F2 = F1 - 48 = 70 - 48 = 22 m2; k2 = 0,23 W/m2.K; VËy nhiÖt thÈm thÊu qua nÒn ®­îc tÝnh: Q8 = 16,6.(0,47.70 + 0,23.22) = 630 W Tõ nh÷ng tÝnh to¸n ta cã tæng nhiÖt thõa cña c¶ hÖ thèng khö Èm nh­ sau: Qt = = 6200 + 792 +510 + 100 + 2000 + 5200 + 630 = 15432 W 2.2. TÝnh Èm thõa. 2.2.1. L­îng Èm do c«ng nh©n trong ph©n x­ëng táa ra,W1. W1 = n.gn, kg/s Trong ®ã: n: sè c«ng nh©n lµm viÖc trong ph©n x­ëng, theo trªn tÝnh ®­îc lµ 3 ng­êi; gn: l­îng Èm táa ra cña mét ng­êi khi lµm trong ph©n x­ëng gn = 295 g/h.ng­êi [6]. VËy, l­îng Èm do ng­êi táa ra tÝnh ®­îc: kg/s 2.2.2. L­îng Èm do rß lät kh«ng khÝ, W2. W2 = G2.∆d, kg/s Trong ®ã: G2: l­îng kh«ng khÝ lät, theo phÇn tÝnh nhiÖt thõa bªn trªn ta cã L2 = 2.10-2 kg/s; ∆d = dN - dT, kg/kg kk; dN : ®é chøa Èm cña kh«ng khÝ ngoµi trêi t¹i thêi ®iÓm tÝnh to¸n dN = dt= 41,6,φ=83% = 43,68 g/kg kk dT : ®é chøa Èm cña kh«ng khÝ trong ph©n x­ëng t¹i thêi ®iÓm tÝnh to¸n dT = dt=25,φ=45% = 8,91 g/kg kk VËy l­îng Èm do rß lät tÝnh ®­îc: W2 = 2.10-2.(43,68 - 8,91).10-3 = 6,95.10-4 kg/s 2.2.3. L­îng Èm do b¸n thµnh phÈm táa ra, W3. W3 = G3.∆d3, kg/s L­îng Èm do b¸n thµnh phÈm t¹o ra tÝnh to¸n nh­ phÇn trªn ®­îc: W3 = 0,1. 2,29.10-3 = 2,29.10-4 kg/s Tæng l­îng Èm thõa cña hÖ thèng khö Èm lµ: Wt = W1 + W2 + W3 = 2,457.10-4 + 6,95.10-4 + 2,29.10-4 = 1,17.10-3 kg/s §é chªnh lÖch gi÷a nhiÖt vËt lÝ cña Èm bèc h¬i cña kÑo víi nhiÖt thõa Qt, kÝ hiÖu lµ ∆Q: ∆Q = Qt - W3.Cn.tvl , W Trong ®ã: W3: l­îng Èm bay h¬i tõ b¸n thµnh phÈm (kÑo), W3 = 2,29.10-4 kg/s; Cn = 4,18 kJ/kg.K : nhiÖt dung riªng cña n­íc; tvl = 250C: nhiÖt ®é cña kÑo trong ph©n x­ëng; VËy tÝnh ®­îc: ∆Q = 15432 - 2,29.10-4.4,18.25.103 = 15400 W TÝnh tØ sè nhiÖt - Èm thõa: , kJ/kg §å thÞ I-d cña qu¸ tr×nh khö Èm: Chän kh«ng khÝ sau dµn l¹nh cã nhiÖt ®é t0 = 60C vµ ®é Èm φ0 = 95%, x¸c ®Þnh ®­îc ®iÓm O trªn ®å thÞ I-d. Kh«ng khÝ sau dµn l¹nh ®­îc lµm nãng ®¼ng dung Èm ®Õn tr¹ng th¸i 1 cã nhiÖt ®é t1 = 190C vµ ®é Èm φ1 = 40%. Qu¸ tr×nh biÕn ®æi kh«ng khÝ trong buång sÊy theo ®­êng hÖ sè gãc tia qu¸ tr×nh εt = 13162 kJ/kg tíi tr¹ng th¸i 2 cã t2 = 250C vµ ®é Èm φ2 = 35%. - L­îng kh«ng khÝ kh« cÇn thiÕt: , kg/s kg/s Trong ®ã: Wt = 1,17.10-3 kg/s: lµ l­îng Èm thõa trong ph©n x­ëng tÝnh ®­îc ë trªn; d2 = 6,89 g/kg: ®é chøa Èm cña kh«ng khÝ t¹i ®iÓm 2 trªn ®å thÞ I-d; d1 = 6,45 g/kg: ®é chøa Èm cña kh«ng khÝ t¹i ®iÓm 1 trªn ®å thÞ I-d. - L­îng kh«ng khÝ tuÇn hoµn: L = Lk.(1 + d1) = 0,8125.(1 + 5,77.10-3) = 0,817 kg/s - L­u l­îng thÓ tÝch kh«ng khÝ: (m3/s) = 681 l/s C«ng suÊt l¹nh cÇn thiÕt tèi thiÓu: Q0 = L(I2 - I0) = 0,817.(41,80 - 21,63) = 16,48 kW56246 Btu/h C«ng suÊt dµn nãng cÇn thiÕt ®Ó sÊy kh«ng khÝ sau dµn l¹nh tõ tr¹ng th¸i O ®Õn tr¹ng th¸i 1 lµ: Q2 = L.(I1 - I0) = 0,817.(32,22 - 21,63) = 8,65 kW29522 Btu/h iii. TÝnh c©n b»ng nhiÖt, Èm cho chÕ ®é mïa ®«ng. 3.1. TÝnh nhiÖt thõa. 3.1.1. NhiÖt thõa do m¸y mãc táa ra, Q1. , W VËy nhiÖt táa ra tõ m¸y mãc tÝnh ®­îc nh­ trªn, Q1: W 3.1.2. NhiÖt táa ra tõ ®Ìn chiÕu s¸ng, Q2. Q2 = Ncs , W Trong ®ã: Ncs – tæng c«ng suÊt chiÕu s¸ng cña tÊt c¶ c¸c ®Ìn trong ph©n x­ëng, W. Theo [6], ®èi víi ph©n x­ëng cã thÓ tÝnh c«ng suÊt chiÕu s¸ng theo tiªu chuÈn chiÕu s¸ng lµ 10 - 12 W/m2. Víi ph©n x­ëng kÑo Caramel, theo b¶n vÏ mÆt b»ng, diÖn tÝch lµm viÖc lµ 66 m2, vËy nhiÖt táa tõ chiÕu s¸ng lµ: W 3.1.3. NhiÖt táa ra tõ ng­êi, Q3. NhiÖt táa tõ ng­êi thay ®æi theo ®iÒu kiÖn vi khÝ hËu, c­êng ®é lao ®éng vµ thÓ tr¹ng còng nh­ giíi tÝnh. Theo [6], nhiÖt táa tõ ng­êi tÝnh theo biÓu thøc sau: Q3 = n.q, W Trong ®ã; q: nhiÖt táa tõ mét ng­êi, W/ng­êi; n : Sè ng­êi lµm viÖc trong kh«ng gian ph©n x­ëng. Trong mét ca lµm viÖc, sè c«ng nh©n vËn hµnh lµ 3 ng­êi, ®µn «ng. NhiÖt táa tõ mét ng­êi, theo b¶ng 3.1 [6], ta cã : q = 170 W/ng­êi. VËy, nhiÖt táa tõ ng­êi: Q3 = 3. 170 = 510 W 3.1.4. NhiÖt táa do mÆt trêi qua cöa kÝnh, Q4. NhiÖt táa do bøc x¹ mÆt trêi qua cöa kÝnh phô thuéc vµo rÊt nhiÒu yÕu tè kh¸c nhau: - Trùc x¹ hoÆc t¸n x¹ bÇu trêi, s­¬ng mï, bôi, khãi vµ m©y; - C­êng ®é bøc x¹ mÆt trêi t¹i ®Þa ph­¬ng; - Thêi gian quan s¸t ®Ó tÝnh to¸n (gãc lµm bëi trùc x¹ vµ mÆt kÝnh); - KiÓu cöa sæ, vËt liÖu lµm cöa sæ, tr¹ng th¸i ®ãng hoÆc më cöa; - VËt liÖu lµm kÝnh vµ c¸c líp phñ chèng n¾ng; - DiÖn tÝch kÝnh, ®é dµy kÝnh vµ c¸c tÝnh chÊt kh¸c cña kÝnh, « v¨ng che n¾ng … X¸c ®Þnh chÝnh x¸c nhiÖt táa do bøc x¹ lµ khã, chØ x¸c ®Þnh gÇn ®óng: Q4 = Is®.Fk.t1.t2.t3.t4, W Trong ®ã: - Is® : c­êng ®é bøc x¹ mÆt trêi lªn mÆt ®øng, phô thuéc h­íng ®Þa lÝ, W/m2; Do vÞ trÝ cña ph©n x­ëng, c¸c cöa kÝnh quay theo h­íng Nam - B¾c, ë ®©y ®ang tÝnh cho mïa ®«ng ,tõ th¸ng 10 tíi th¸ng 12 hµng n¨m, t¹i Hµ Néi, vÜ ®é 210 vÜ B¾c nªn theo b¶ng 4.2 [6], ta cã c­êng ®é bøc x¹: , W - Fk: diÖn tÝch cöa kÝnh chÞu bøc x¹ t¹i thêi ®iÓm tÝnh to¸n, m2; Theo b¶n vÏ mÆt b»ng ta cã diÖn tÝch cöa kÝnh bªn ngoµi: Fk = 2.1,75.2,3 + 4.0,7.1 = 10,85 m2 τ1 : hÖ sè trong suèt cña kÝnh: do trong ph©n x­ëng cöa kÝnh lu«n ®ãng trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng. Cöa kÝnh mét líp nªn τ1 = 0,9; τ2 : hÖ sè b¸m bÈn: cöa kÝnh 1 líp ®Æt ®øng τ2 = 0,8; τ3 : hÖ sè khóc x¹ : cöa kÝnh 1 líp khung kim lo¹i nªn τ3 = 0,75 - 0,79. Chän τ3 = 0,75; τ4 : hÖ sè t¸n x¹ do che n¾ng: do cöa kÝnh cã m¸i ®ua nh­ng kh«ng che phñ ®­îc cöa kÝnh khi cã ¸nh n¾ng chiÕu vµo, cã cöa chíp, kh«ng cã s¬n, rÌm che nªn theo [6] ta cã:τ4= 0,3; VËy, nhiÖt táa do mÆt trêi qua kÝnh : Q4 = 421.10,85.0,9.0,8.0,75.0,3 = 740 W 3.1.5. NhiÖt táa do bøc x¹ mÆt trêi qua bao che, Q5. Thµnh phÇn nµy táa vµo trong ph©n x­ëng do bøc x¹ mÆt trêi lµm cho kÕt cÊu bao che nãng lªn h¬n møc b×nh th­êng, gåm nhiÖt táa cho m¸i vµ v¸ch. Theo [6], thµnh phÇn qua v¸ch cã thÓ bá qua. Theo nh­ b¶n vÏ mÆt b»ng th× ph©n x­ëng nµy kh«ng cÇn tÝnh nhiÖt táa do n»m ë tÇng mét cña tßa nhµ hai tÇng. 3.1.6. NhiÖt táa do rß lät kh«ng khÝ, Q6. NhiÖt táa do rß lät kh«ng khÝ ®­îc tÝnh theo biÓu thøc: Q6 = G7.(IN - IT), W Trong ®ã: - G6: l­îng kh«ng khÝ rß lät vµo ph©n x­ëng; ë ®©y tÝnh l­îng kh«ng khÝ rß lät chñ yÕu lµ l­îng khÝ t­¬i cÇn ph¶i cung cÊp ®ñ tèi thiÓu cho c¸c c«ng nh©n lµm viÖc trong ph©n x­ëng theo tiªu chuÈn ViÖt Nam hiÖn hµnh. Theo tiªu chuÈn ViÖt Nam TCVN 5687 – 1992, l­îng giã t­¬i cho mét ng­êi mét giê ®èi víi phÇn lín c¸c c«ng tr×nh lµ: L6 = 20 m3/h.ng­êi. Theo thuyÕt minh, sè c«ng nh©n lµm viÖc trong ph©n x­ëng lµ 3 ng­êi/ca, vËy l­îng giã t­¬i cÇn cÊp lµ: ,kg/s - IN, IT : entanpy kh«ng khÝ ngoµi nhµ vµ trong nhµ, J/kg; Tra ®å thÞ I – d cña kh«ng khÝ Èm t¹i ¸p suÊt khÝ quyÓn ta ®­îc: TN = 3,30C, fN = 80% : IN = 12,674 kJ/kg; TT = 250C, fT = 45%: IT = 46,566 kJ/kg; VËy, nhiÖt táa do rß lät kh«ng khÝ: Q6 = G6.(IN – IT) = 2.10-2.(12,674 - 46,566).103 = -678 W 3.1.7. NhiÖt thÈm thÊu qua v¸ch, Q7. NhiÖt thÈm thÊu qua kÕt cÊu bao che do chªnh lÖch nhiÖt ®é bªn ngoµi vµ bªn trong nhµ ®­îc tÝnh theo biÓu thøc: Q7 = Σki.Fi.∆ti, W Trong ®ã: - ki : hÖ sè truyÒn nhiÖt qua kÕt cÊu bao che thø i, W/m2K; - Fi : diÖn tÝch bÒ mÆt kÕt cÊu bao che thø i, m2; - ∆ti : hiÖu nhiÖt ®é trong vµ ngoµi nhµ cña kÕt cÊu bao che thø i, K. Víi kÕt cÊu cña ph©n x­ëng nh­ trong b¶n vÏ ta cã: ∆t1 = tN - tT = 3,3 - 25 = -21,70C; ∆t2 = t2’ - tT = 25 - 25 = 0, víi t2’ lµ nhiÖt ®é ph©n x­ëng ®ãng gãi bªn c¹nh; ∆t3 = t3’ - tT = 32 - 25 = 70C, víi t3’ lµ nhiÖt ®é ph©n x­ëng nÊu bªn c¹nh; DiÖn tÝch c¸c bÒ mÆt kÕt cÊu bao che theo nh­ b¶n vÏ ta cã: F1 = 12.4,5 = 54 m2, trong ®ã diÖn tÝch kÝnh lµ Fk1 = 10,85 m2 (theo 1.1.4), cßn l¹i lµ kÕt cÊu t­êng b»ng g¹ch x©y 200 mm cã tr¸t v÷a; F2 = F1 = 54 m2, trong ®ã diÖn tÝch kÝnh lµ Fk2 = 12.(4,5 - 1,2) = 39,6 m2, víi diÖn tÝch kÝnh lµm v¸ch ng¨n víi phßng ®ãng gãi lµ Fk2’ = 0,5.Fk2 = 0,5.39,6 = 19,8 m2, cßn l¹i lµ phÇn t­êng bao b»ng g¹ch x©y 100 mm cã tr¸t v÷a; F3 = F4 = 5,5.4,5 = 24,75 m2, trong ®ã F3 lµ t­êng bao b»ng g¹ch x©y 300 mm cã tr¸t v÷a, F4 lµ v¸ch ng¨n b»ng kÝnh 5 mm 1 líp. VËy tÝnh ®­îc hÖ sè truyÒn nhiÖt cña c¸c kÕt cÊu bao che: theo b¶ng 3.4 [6], lÊy k ®Þnh h­íng nh­ sau: kk1 = kk2 = k4 = 6,12 W/m2.K; k1 = 1,48 W/m2.K; k2 = 2,10 W/m2.K; k3 = 1,25 W/m2.K; NhiÖt thÈm thÊu qua kÕt cÊu bao che do chªnh nhiÖt ®é tÝnh ®­îc: Q7 = 1,48.(54-10,85).(-21,7) + 6,12.10,85.(-21,7) + (19,8+24,75).6,12.7 + 24,75.1,25.7 = 209 W 3.1.8. NhiÖt thÈm thÊu qua nÒn, Q8. BiÓu thøc tÝnh nhiÖt thÈm thÊu qua nÒn: Q8 = Σki.Fi.∆ti, W V× nÒn ®Æt trùc tiÕp trªn nÒn ®Êt nªn ta cã ®­îc: - ∆t = tN - tT = 3,3 - 25 = -21,70C - ¸p dông ph­¬ng ph¸p tÝnh theo d¶i nÒn réng 2 m tÝnh tõ ngoµi vµo trong phßng víi hÖ sè truyÒn nhiÖt quy ­íc. V× ph©n x­ëng cã kÝch th­íc 12 x 5,5 m nªn chØ ®­îc chia lµm 3 d¶i víi c¸c th«ng sè sau: F1 = 4.(12 + 5,5) = 70 m2; k1 = 0,47 W/m2.K; F2 = F1 - 48 = 70 - 48 = 22 m2; k2 = 0,23 W/m2.K; VËy nhiÖt thÈm thÊu qua nÒn ®­îc tÝnh: Q8 = -21,7.(0,47.70 + 0,23.22) = -824 W Tõ nh÷ng tÝnh to¸n ta cã tæng nhiÖt thõa cña c¶ hÖ thèng khö Èm nh­ sau: Qt = = 6200 + 792 +510 + 740 + (-678) + 209 + (-824) = 6950 W 3.2. TÝnh Èm thõa. 3.2.1. L­îng Èm do c«ng nh©n trong ph©n x­ëng táa ra,W1. W1 = n.gn, kg/s Trong ®ã: n: sè c«ng nh©n lµm viÖc trong ph©n x­ëng, theo trªn tÝnh ®­îc lµ 3 ng­êi; gn: l­îng Èm táa ra cña mét ng­êi khi lµm trong ph©n x­ëng gn = 295 g/h.ng­êi [6]. VËy, l­îng Èm do ng­êi táa ra tÝnh ®­îc: kg/s 3.2.2. L­îng Èm do rß lät kh«ng khÝ, W2. W2 = G2.∆d, kg/s Trong ®ã: G2: l­îng kh«ng khÝ lät, theo phÇn tÝnh nhiÖt thõa bªn trªn ta cã L2 = 2.10-2 kg/s; ∆d = dN - dT, kg/kg kk; dN : ®é chøa Èm cña kh«ng khÝ ngoµi trêi t¹i thêi ®iÓm tÝnh to¸n dN = dt= 3,3,φ=80% = 3,82 g/kg kk dT : ®é chøa Èm cña kh«ng khÝ trong ph©n x­ëng t¹i thêi ®iÓm tÝnh to¸n dT = dt=25,φ=45% = 8,91 g/kg kk VËy l­îng Èm do rß lät tÝnh ®­îc: W2 = 2.10-2.(3,82 - 8,91).10-3 = -1,02.10-4 kg/s 3.2.3. L­îng Èm do b¸n thµnh phÈm táa ra, W3. Theo nh­ tÝnh to¸n, khi ch­a l¾p ®Æt hÖ thèng khö Èm th× t¹i ®é Èm kh«ng khÝ lµ φ3 = 65% ®· b¾t ®Çu x¶y ra hiÖn t­îng dÝnh ­ít kÑo sau khi ra khái d©y chuyÒn lµm l¹nh, kh«. VËy l­îng Èm thõa cña s¶n phÈm cÇn ph¶i lÊy ®i b»ng m¸y khö Èm lµ: W3 = G3.∆d3, kg/s L­îng Èm do b¸n thµnh phÈm t¹o ra tÝnh to¸n theo nh­ trªn ®­îc: W3 = 0,1. 2,29.10-3 = 2,29.10-4 kg/s Tæng l­îng Èm thõa cña hÖ thèng khö Èm lµ: Wt = W1 + W2 + W3 = 2,457.10-4 + (-1,02.10-4) + 2,29.10-4 = 3,727.10-4 kg/s §é chªnh lÖch gi÷a nhiÖt vËt lÝ cña Èm bèc h¬i cña kÑo víi nhiÖt thõa Qt, kÝ hiÖu lµ ∆Q: ∆Q = Qt - W3.Cn.tvl , W Trong ®ã: W3: l­îng Èm bay h¬i tõ b¸n thµnh phÈm (kÑo), W3 = 2,29.10-4 kg/s; Cn = 4,18 kJ/kg.K : nhiÖt dung riªng cña n­íc; tvl = 250C: nhiÖt ®é cña kÑo trong ph©n x­ëng; VËy tÝnh ®­îc: ∆Q = 6950 - 2,29.10-4.4,18.25.103 = 6926 W TÝnh tØ sè nhiÖt - Èm thõa: , kJ/kg §å thÞ I-d cña qu¸ tr×nh khö Èm: Chän kh«ng khÝ sau dµn l¹nh cã nhiÖt ®é t0 = 50C vµ ®é Èm φ0 = 95%, x¸c ®Þnh ®­îc ®iÓm O trªn ®å thÞ I-d. Kh«ng khÝ sau dµn l¹nh ®­îc lµm nãng ®¼ng dung Èm ®Õn tr¹ng th¸i 1 cã nhiÖt ®é t1 = 180C vµ ®é Èm φ1 = 40%. Qu¸ tr×nh biÕn ®æi kh«ng khÝ trong buång sÊy theo ®­êng hÖ sè gãc tia qu¸ tr×nh εt = 18598 kJ/kg tíi tr¹ng th¸i 2 cã t2 = 250C vµ ®é Èm φ2 = 30%. - L­îng kh«ng khÝ kh« cÇn thiÕt: , kg/s kg/s Trong ®ã: Wt = 3,727.10-4 kg/s: lµ l­îng Èm thõa trong ph©n x­ëng tÝnh ®­îc ë trªn; d2 = 5,88 g/kg: ®é chøa Èm cña kh«ng khÝ t¹i ®iÓm 2 trªn ®å thÞ I-d; d1 = 5,17 g/kg: ®é chøa Èm cña kh«ng khÝ t¹i ®iÓm 1 trªn ®å thÞ I-d. - L­îng kh«ng khÝ tuÇn hoµn: L = Lk.(1 + d1) = 0,524.(1 + 5,77.10-3) = 0,527 kg/s - L­u l­îng thÓ tÝch kh«ng khÝ: (m3/s) = 440 l/s C«ng suÊt l¹nh cÇn thiÕt tèi thiÓu: Q’0 = L(I2 - I0) = 0,527.(39,34 - 17,73) = 11,39 kW C«ng suÊt dµn nãng cÇn thiÕt ®Ó sÊy kh«ng khÝ sau dµn l¹nh tõ tr¹ng th¸i O ®Õn tr¹ng th¸i 1 lµ: Q2 = L.(I1 - I0) = 0,527.(30,58 - 17,73) = 6,77 kW B¶ng tæng hîp c¸c gi¸ trÞ tÝnh to¸n nhiÖt Èm cho c¸c mïa tiªu biÓu: Mïa tÝnh to¸n C«ng suÊt l¹nh cÇn thiÕt tèi thiÓu Q’0 (kW) C«ng suÊt s­ëi Q2 (kW) L­u l­îng giã tuÇn hoµn L(m3/s) Mïa nåm 11,58 6,6 0,427 Mïa hÌ 16,48 8,65 0,681 Mïa ®«ng 11,39 6,67 0,440 Tõ nh÷ng tÝnh to¸n ë trªn thÊy c«ng suÊt l¹nh cÇn thiÕt tèi thiÓu lín nhÊt cÇn thiÕt trong 3 chÕ ®é nhiÖt lµ: Q’0hÌ = 16,48 kW. VËy chän m¸y theo th«ng sè nµy. §Ó ®¶m b¶o cho hÖ thèng khö Èm ho¹t ®éng tèt trong ®iÒu kiÖn khÝ hËu ViÖt Nam, ®Ò phßng c¸c ®iÒu kiÖn kh¸c thay ®æi, t¨ng thªm t¶i nhiÖt lµm c«ng suÊt m¸y l¹nh gi¶m ®i th× ë ®©y chän hÖ dù tr÷ lµ a = 1,3. Q0 = 1,3.Q’0 = 1,3. 16,48 = 21,424 kW 73120 Btu/h Ch­¬ng iv tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng khö Èm i. ph©n tÝch c¸c ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ. 1.1. C¸c ph­¬ng ¸n lùa chän thiÕt bÞ. Víi nh÷ng yªu cÇu trªn ®Æt ra, cã thÓ ®­a ra c¸c ph­¬ng ¸n lùa chän thiÕt bÞ nh­ sau: 1.1.1. Lùa chän c¸c thiÕt bÞ rêi, tÝnh to¸n l¾p ®Æt hoµn chØnh thµnh m¸y. Víi ph­¬ng ¸n nµy th× ta cã thÓ lùa chän c¸c lo¹i m¸y nÐn cña h·ng MYCOM, dµn ng­ng vµ dµn bay h¬i cña c¸c h·ng nh­ TRANE, DAIKIN… c¸c thiÕt bÞ phô kh¸c nh­ van tiÕt l­u, qu¹t, b×nh chøa cao ¸p… cña c¸c h·ng nh­ SPORLAN, COMESTIC… ®Ó l¾p ®Æt hoµn chØnh thµnh mét hÖ thèng khö Èm theo yªu cÇu ®· tÝnh ®­îc. Ph­¬ng ¸n nµy cã ­u ®iÓm lµ cã thÓ lùa chän ®­îc c¸c thiÕt bÞ mét c¸ch linh ho¹t, chi phÝ cho l¾p ®Æt, chÕ t¹o cã thÓ gi¶m h¬n so víi ph­¬ng ph¸p 3. Tuy nhiªn nã l¹i cã nh­îc ®iÓm chÝnh lµ c¸c thiÕt bÞ chÝnh kh«ng ®ång bé, viÖc tÝnh to¸n, quy ®æi c¸c th«ng sè kh¸c nhau cña tõng nhµ chÕ t¹o vÒ cïng mét ®iÒu kiÖn sÏ lµ phøc t¹p. Kh«ng nh÷ng thÕ, ®«i khi c¸c th«ng sè cã s½n cña c¸c thiÕt bÞ kh«ng phï hîp víi yªu cÇu thiÕt kÕ. 1.1.2. TËn dông c¸c thiÕt bÞ s½n cã. Ph­¬ng ¸n nµy chØ ¸p dông ®èi víi nh÷ng c¬ së cã s½n c¸c thiÕt bÞ cÇn thiÕt nh­ lµ c¸c hÖ thèng ®iÒu hßa 2 côc cò tËn dông. Cã thÓ lîi dông nh÷ng bé phËn cßn sö dông ®­îc vµ sö dông thªm c¸c thiÕt bÞ kh¸c nÕu cÇn thiÕt ®Ó chÕ t¹o, l¾p ®Æt thµnh hÖ thèng theo yªu cÇu. Ph­¬ng ¸n nµy cã ­u ®iÓm lµ tËn dông tèi ®a nh÷ng thiÕt bÞ s½n cã, gi¶m ®¸ng kÓ chi phÝ chÕ t¹o. Tuy nhiªn nã cã nh­îc ®iÓm lµ kh«ng ph¶i c¬ së nµo còng cã trang thiÕt bÞ cÇn thiÕt, ®¸p øng ®­îc yªu cÇu kÜ thuËt. 1.1.3. Lùa chän thiÕt bÞ chÝnh lµ c¸c m¸y ®iÒu hßa nhiÖt ®é th«ng dông. Víi ph­¬ng ¸n nµy, ta chän c¸c thiÕt bÞ chÝnh lµ tËp hîp mét sè m¸y ®iÒu hßa d©n dông, l¾p ®Æt, bè trÝ l¹i c¸c dµn ng­ng vµ dµn bay h¬i theo nguyªn t¾c cña m¸y hót Èm. Ph­¬ng ¸n nµy cã ­u ®iÓm lµ lùa chän ®­îc c¸c thiÕt bÞ ®ång bé víi nhau, phï hîp víi c¸c yªu cÇu kÜ thuËt ®Æt ra, kh«ng ph¶i tÝnh to¸n l¹i c¸c th«ng sè nh­ trong ph­¬ng ¸n mét. 1.2. KÕt cÊu dµn l¹nh vµ tèc ®é giã. Gi¶ sö dµn l¹nh qu¹t víi dµn bay h¬i èng tr¬n kiÓu nh­ ë c¸c m¸y hót Èm th«ng dông hoÆc dµn èng cã c¸nh rÊt th­a nh­ ë c¸c dµn bay h¬i phßng l¹nh th× khi tèc ®é giã lín, l­îng Èm ng­ng tô trªn èng vµ c¸nh cña dµn bay h¬i sÏ bÞ giã cuèn theo ®i vµo trong buång sÊy. Do vËy nhiÖm vô t¸ch Èm khái kh«ng khÝ lµ kh«ng thùc hiÖn ®­îc. MÆt kh¸c nÕu sö dông mét dµn nhiÒu c¸nh th× cã thÓ chØ cã mét sè hµng èng ®Çu tiªn cã b¸m tuyÕt, phÇn cßn l¹i hÇu nh­ chØ cã s­¬ng. NÕu dµn l¹nh c¸nh dµy kh«ng ®ñ lín th× thêi gian tiÕp xóc cña kh«ng khÝ víi bÒ mÆt l¹nh cã thÓ kh«ng ®ñ ®Ó ng­ng ®äng vµ ®ãng b¨ng Èm trªn bÒ mÆt. NhiÖt ®é vµ ®é Èm sau dµn l¹nh cã kh¶ n¨ng kh«ng ®¹t ®­îc gi¸ trÞ thiÕt kÕ. §iÒu nµy dÉn ®Õn nh÷ng c¸ch gi¶i quyÕt kh¸c nhau: 1.2.1. Ph­¬ng ¸n thø nhÊt. §èi víi dµn c¸nh th­a ta cã thÓ gi¶m tèc ®é giã do gi¶m n¨ng suÊt giã cña qu¹t, khi ®ã c­êng ®é trao ®æi nhiÖt Èm gi÷a vËt vµ kh«ng khÝ còng thÊp. V× vËy thêi gian gi¶m Èm kÐo dµi. Ph­¬ng ¸n nµy chØ thÝch hîp víi c¸c lo¹i vËt liªu cã kÝch th­íc nhá mµ thêi gian sÊy cho phÐp t­¬ng ®èi lín. Nh­ng ®èi víi c¸c lo¹i vËt liÖu kh¸c lµ kh«ng thÝch hîp, kh«ng kinh tÕ. Trong tr­êng hîp ®ã chóng ta cÇn sö dông ph­¬ng ¸n 2. 1.2.2. Ph­¬ng ¸n thø hai. Tèc ®é giã ®i qua c¸c dµn t¨ng lªn, sè l­îng c¸c dµn l¹nh còng t¨ng vµ ®­îc ®Æt nèi tiÕp víi nhau. Khi qua dµn l¹nh thø nhÊt, nhiÖt ®é cña dßng kh«ng khÝ gi¶m xuèng vµ mét phÇn Èm ®­îc t¸ch ra do hiÖn t­îng ®äng s­¬ng. Dßng khÝ tiÕp tôc qua dµn thø hai, do nhiÖt ®é kh«ng khÝ thÊp vµ tèc ®é dßng kh«ng khÝ còng kh«ng qu¸ cao nªn Èm sÏ ®­îc ng­ng ®äng tiÕp tôc trªn dµn l¹nh ë d¹ng láng hoÆc r¾n. NhiÖt ®é dßng khÝ còng tiÕp tôc gi¶m vµ dßng khÝ tiÕp tôc ®i qua dµn thø 3… cø nh­ vËy ®Õn khi dßng khÝ cã dung Èm vµ nhiÖt ®é thiÕt kÕ th× dßng khÝ sÏ ®­îc trao ®æi nhiÖt víi dµn ng­ng, ®­îc sÊy nãng ®¼ng dung Èm nªn ®é Èm t­¬ng ®èi cña nã gi¶m rÊt nhiÒu. §Ó t¨ng kh¶ n¨ng trao ®æi nhiÖt gi÷a kh«ng khÝ vµ dµn l¹nh vµ sè l­îng dµn còng gi¶m xuèng, chóng ta sÏ sö dông c¸c dµn l¹nh cã nhiÒu c¸nh. Èm sÏ ®­îc ng­ng ®äng trªn c¶ èng lÉn c¸nh cña dµn l¹nh. §Ó t¹o ®iÒu kiÖn t¨ng kh¶ n¨ng ng­ng ®äng Èm tèt h¬n, nhiÖt ®é bÒ mÆt dµn gi¶m xuèng d­íi 00C. L­îng n­íc ng­ng trªn dµn sÏ ®ãng b¨ng (tuyÕt). Sau mét thêi gian ch¹y, tuyÕt sÏ b¸m kÝn mÆt dµn lµm c¶n trë dßng kh«ng khÝ chuyÓn ®éng gi¶m sù truyÒn nhiÖt lµm m«i chÊt l¹nh cã thÓ kh«ng ®­îc hãa h¬i g©y nªn hµnh tr×nh Èm lµ tr¹ng th¸i lµm viÖc nguy hiÓm cho m¸y nÐn. Do vËy, cÇn cho m¸y nghØ mét thêi gian ®Ó x¶ b¨ng, sau ®ã viÖc t¸ch Èm ®­îc tiÕp tôc. 1.2.3. Ph­¬ng ¸n thø ba. Kh«ng cÇn t¹o dµn l¹nh cã chiÒu dµy lín h¬n hay ghÐp nèi tiÕp mµ cã thÓ cho kh«ng khÝ ®i vßng nhiÒu lÇn qua dµn l¹nh tr­íc khi vµo dµn nãng ®Ó gi¶m nhiÖt ®é kh«ng khÝ vµo dµn l¹nh, t¨ng c­êng sù ng­ng ®äng Èm (h×nh 4.1). Dµn l¹nh Dµn nãng A B H×nh 4.1 : S¬ ®å t¸i tuÇn hoµn kh«ng khÝ l¹nh cho hÖ thèng sÊy l¹nh, khö Èm. Quan hÖ gi÷a thêi gian lµm viÖc vµ thêi gian nghØ x¶ b¨ng phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè: nhiÖt ®é, ®é Èm, c«ng suÊt l¹nh yªu cÇu, kÕt cÊu m¸y vµ hÖ thèng ph­¬ng ph¸p hiÖu chØnh, ®iÒu khiÓn… 1.3. C¸c ph­¬ng ph¸p x¶ b¨ng dµn bay h¬i trong kÜ thuËt l¹nh. 1.3.1. Trong lÜnh vùc l¹nh ®«ng. Trong lÜnh vùc l¹nh ®«ng, ng­êi ta th­êng chia ra c¸c gi¶i nhiÖt ®é lµm l¹nh ®«ng kh¸c nhau vµ sö dông c¸c ph­¬ng ph¸p x¶ b¨ng phï hîp víi tõng gi¶i nhiÖt ®ã. Th«ng th­êng c¸c h·ng s¶n xuÊt sö dông c¸c ph­¬ng ph¸p nh­ sau: - Ph­¬ng ph¸p x¶ b¨ng sö dông c¸c d©y ®iÖn trë ®­îc g¾n trùc tiÕp vµo c¸c dµn bay h¬i. Khi tiÕn hµnh x¶ b¨ng, c¸c d©y ®iÖn trë lµm viÖc cÊp nhiÖt lµm tan b¨ng ë thiÕt bÞ bay h¬i vµ ®­îc t¸ch theo ®­êng x¶ n­íc ng­ng ra ngoµi m«i tr­êng. Ph­¬ng ph¸p nµy chØ dïng víi c¸c dµn bay h¬i cã c«ng suÊt nhá vµ võa v× tiªu tèn n¨ng l­îng sö dông ®iÖn n¨ng gia nhiÖt cho d©y ®iÖn trë. - Ph­¬ng ph¸p x¶ b¨ng sö dông h¬i m«i chÊt nãng tõ ®Çu ®Èy cña m¸y nÐn. Khi tiÕn hµnh x¶ b¨ng theo ph­¬ng ph¸p nµy, van ®iÖn tõ cÊp láng cho dµn bay h¬i ®ãng l¹i ngõng cÊp láng vµ van ®iÖn tõ cÊp h¬i x¶ b¨ng cho dµn bay h¬i t¸c ®éng cÊp h¬i m«i chÊt cã nhiÖt ®é cao tõ ®Çu m¸y nÐn vµo dµn bay h¬i ®Ó lµm tan ®¸, sau ®ã x¶ ra m«i tr­êng. Ph­¬ng ph¸p nµy chØ dïng víi c¸c dµn bay h¬i cã c«ng suÊt nhá vµ võa v× lÝ do khi x¶ b¨ng theo ph­¬ng ph¸p nµy h¬i m«i chÊt ®­îc hót vÒ m¸y nÐn cã nhiÖt ®é cao g©y nªn gi¶m tuæi thä cña m¸y nÐn. §Æc biÖt ®èi víi c¸c lo¹i m¸y nÐn kÝn hoÆc nöa kÝn, h¬i m«i chÊt cã nhiÖt ®é cao sÏ lµm háng c¸ch ®iÖn c¸c cuén d©y, lµm háng m¸y nÐn. - Ph­¬ng ph¸p x¶ b¨ng sö dông n­íc cã nhiÖt ®é cao (sö dông n­íc th­êng) b»ng c¸ch g¾n trªn ®Ønh c¸c dµn bay h¬i hÖ thèng ®­êng èng dÉn n­íc ®­îc bè trÝ c¸ch ®Òu nhau (kiÓu t­íi) vµ phÝa d­íi dµn bay h¬i bè trÝ m¸ng tho¸t n­íc vµ èng tho¸t n­íc cã tiÕt diÖn lín h¬n so víi c¸c kiÓu dµn bay h¬i kh¸c. Khi tiÕn hµnh x¶ b¨ng dµn bay h¬i, lóc nµy hÖ thèng l¹nh ngõng ho¹t ®éng vµ chØ cã b¬m n­íc cÊp ®Ò x¶ b¨ng dµn bay h¬i ho¹t ®éng cung cÊp n­íc cã nhiÖt ®é b»ng nhiÖt ®é m«i tr­êng t­íi ®Òu trªn toµn bé diÖn tÝch dµn bay h¬i vµ lµm tan b¨ng b¸m vµo dµn. Ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc øng dông nhiÒu h¬n hai ph­¬ng ph¸p trªn víi lÝ do tiÕt kiÖm n¨ng l­îng vµ ®¶m b¶o tuæi thä cña thiÕt bÞ. Tuy nhiªn nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ thêi gian x¶ ®¸ l©u h¬n vµ ph¶i bè trÝ ®­êng tho¸t n­íc ®ñ lín ®Ó x¶ kh« n­íc nÕu kh«ng sÏ s¶y ra hiÖn t­îng ®ãng b¨ng trªn ®­êng tho¸t n­íc ng­ng. 1.3.2. Trong lÜnh vùc b¬m nhiÖt sö dông s­ëi Êm ë c¸c n­íc «n ®íi. Trong lÜnh vùc b¬m nhiÖt sö dông cho c¸c hÖ thèng sÊy s­ëi ë c¸c n­íc «n ®íi, khi nhiÖt ®é m«i tr­êng th«ng th­êng kho¶ng tõ -15 +50C, v× vËy sö dông b¬m nhiÖt ®Ó sÊy s­ëi lóc nµy dµn bay h¬i lµm viÖc trong m«i tr­êng cã nhiÖt ®é thÊp l­îng b¨ng tuyÕt b¸m ë bÒ mÆt trao ®æi nhiÖt cña dµn bay h¬i nhiÒu ¶nh h­ëng cña nã ®Õn chÊt l­îng hÖ thèng lµ rÊt lín, tiªu tèn n¨ng l­îng vµ ng­êi ta ®· ®­a c¸c ra biÖn ph¸p x¶ b¨ng nh­ sau: - Ph­¬ng ph¸p x¶ b¨ng theo nhiÖt ®é: trong ph­¬ng ph¸p nµy, ng­êi ta ®Æt bé c¶m biÕn nhiÖt ®é t¹i vÞ trÝ cña dµn bay h¬i, khi nhiÖt ®é bÒ mÆt dµn bay h¬i ®¹t ®Õn nhiÖt ®é ®Æt th× m¸y nÐn l¹nh ngõng lµm viÖc ®Ó x¶ b¨ng vµ khi ®¹t ®Õn nhiÖt ®é giíi h¹n trªn th× hÖ thèng ho¹t ®éng trë l¹i qu¸ tr×nh x¶ b¨ng ®­îc thùc hiÖn bëi qu¹t kh«ng khÝ ë dµn l¹nh. - Ph­¬ng ph¸p x¶ b¨ng kÕt hîp nhiÖt ®é vµ thêi gian: trong ph­¬ng ph¸p nµy khi nhiÖt ®é bÒ mÆt dµn l¹nh b»ng nhiÖt ®é ®Æt yªu cÇu x¶ b¨ng th× qu¸ tr×nh x¶ b¨ng ®­îc thùc hiÖn nh­ trªn, ngoµi ra theo chu k× cña r¬le thêi gian ®· ®Æt m¸y nÐn l¹nh tù ®éng dõng x¶ b¨ng theo thêi gian ®Æt tr­íc. - Ph­¬ng ph¸p x¶ b¨ng theo thêi gian: ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc thùc hiÖn khi x¸c ®Þnh râ chu k× x¶ b¨ng tèi ­u vµ hÖ thèng sÊy l¹nh ho¹t ®éng theo chu k× ®ã ®Ó ®¶m b¶o c¸c th«ng sè vÒ nhiÖt ®é vµ ®é Èm cña t¸c nh©n sÊy còng nh­ vËt liÖu sÊy ®· ®­îc cµi ®Æt tr­íc. §Ó ®¸nh gi¸ cô thÓ, chÝnh x¸c vÒ ®Æc tÝnh ®éng häc qu¸ tr×nh b¸m tuyÕt trªn bÒ mÆt dµn bay h¬i t¸ch Èm cña m¸y sÊy l¹nh, hót Èm ®èi víi ®iÒu kiÖn khÝ hËu ViÖt Nam, cho ®Õn nay míi chØ cã mét vµi nghiªn cøu cña c¸c t¸c gi¶ trong n­íc, nh­ t¸c gi¶ NguyÔn Phong Nh· [10]. Tuy nhiªn [10] còng chØ lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu thùc nghiÖm cho mét hÖ thèng riªng rÏ mµ ch­a kh¸i qu¸t ®­îc thµnh mét quy luËt hay hµm x¸c ®Ó cã thÓ ¸p dông cho c¸c c«ng tr×nh kh¸c. 1.3.3. Trong lÜnh vùc sÊy l¹nh, hót Èm. Trong lÜnh vùc sÊy l¹nh, hót Èm, viÖc nghiªn cøu qu¸ tr×nh b¸m tuyÕt dµn bay h¬i t¸ch Èm cã ý nghÜa ®Æc biÖt quan träng, quyÕt ®Þnh ®Õn hiÖu suÊt t¸ch Èm cña thiÕt bÞ, lµm c¬ së ®Ó tÝnh to¸n thiÕt kÕ cho c¸c hÖ thèng sÊy l¹nh vÒ tiÕt kiÖm n¨ng l­îng, chi phÝ ®Çu t­, chi phÝ s¶n xuÊt. C¸c ph­¬ng ph¸p x¶ b¨ng ®­îc sö dông trong lÜnh vùc sÊy l¹nh, b¬m nhiÖt hót Èm bao gåm: - Ph­¬ng ph¸p sö dông thêi gian dõng cÊp dÞch cho dµn bay h¬i vµ x¶ b¨ng b»ng qu¹t giã. - Ph­¬ng ph¸p x¶ b¨ng b»ng nhiÖt ®é kÕt hîp víi thêi gian dõng cÊp dÞch cho dµn bay h¬i vµ x¶ b¨ng b»ng qu¹t giã. - Ph­¬ng ph¸p x¶ b¨ng gi¸n ®o¹n lÇn l­ît tõng m¸y sö dông r¬le thêi gian cho m¸y nÐn dõng vµ sö dông qu¹t dµn l¹nh x¶ b¨ng trong hÖ thèng sÊy l¹nh ghÐp tÇng. Nãi chung, c¸c ph­¬ng ph¸p x¶ b¨ng, t¸ch Èm ®· vµ ®ang sö dông hiÖn t¹i cña c¸c hÖ thèng sÊy l¹nh, m¸y sÊy l¹nh ®Òu ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ cña nhµ thiÕt kÕ ®­a ra. Tuy nhiªn sù æn ®Þnh cña c¸c chÕ ®é x¶ b¨ng t¸ch Èm ch­a cao hoÆc hiÖu suÊt lµm viÖc cña hÖ thèng ch­a ®¹t ®Õn gi¸ trÞ tèi ­u. ii. lùa chän vµ thiÕt kÕ hÖ thèng. Tõ nh÷ng tÝnh to¸n vµ ph©n tÝch trªn ta lùa chän ph­¬ng ¸n dïng tËp hîp 4 m¸y ®iÒu hßa nhiÖt ®é l¾p ghÐp thµnh hÖ thèng khö Èm, nh­ vËy c«ng suÊt cña mçi m¸y tèi thiÓu lµ: Q01 = BTu/h 2.1. Chän m¸y l¹nh: TÝnh gÇn ®óng n¨ng suÊt l¹nh cÇn chän cã thÓ sö dông hÖ sè hiÖu chØnh theo b¶ng 5.9 [6]. Tra b¶ng 5.9 víi tT = 250C, = 45% cã t­ = 180C, tN = 41,60C cã 0,9. Chän 4 tæ m¸y ®iÒu hßa kh«ng khÝ 2 côm DAIKIN lo¹i FHC45F – R45F, 3 pha, cã c«ng suÊt l¹nh 22200 BTu/h (b¶ng 2.7 [6]). N¨ng suÊt l¹nh thùc: Q01 = BTu/h tháa m·n yªu cÇu > 18280 Btu/h. Sö dông 4 m¸y nãi trªn l¾p ®Æt nèi tiÕp 4 dµn l¹nh, t¨ng chiÒu dµi kh«ng khÝ l¹nh mµ kh«ng dïng ph­¬ng ¸n t¸i tuÇn hoµn giã l¹nh. Mét dµn ng­ng còng ®­îc l¾p nèi tiÕp c¸c dµn l¹nh ®Ó cung cÊp ®ñ cÇn thiÕt ®· tÝnh trªn. 2.2. Chän dµn ®iÖn trë ®èt nãng phô trî. CÇn l¾p thªm dµn ®iÖn trë phô trî ®Ò phßng nh÷ng lóc c«ng suÊt nhiÖt cña riªng dµn nãng trong kh«ng ®ñ. C«ng suÊt dµn ®iÖn trë tèi thiÓu ph¶i cung cÊp thªm: Q’s = Q2 - Qnãng = 8,65 - 7,372 = 1,278 kW Trong ®ã: Qnãng = 7,372 kW lµ c«ng suÊt dµn nãng cña mét tæ hîp m¸y ®· chän bªn trªn. Chän dµn ®iÖn trë cã c«ng suÊt lµ : Qs = 2 kW HÖ thèng ®­îc l¾p ®Æt gän trong mét vá m¸y chÕ t¹o b»ng t«n, ®Æt t¹i gãc ph©n x­ëng sao cho cã thÓ l¾p ®­îc c¸c dµn nãng ngay t­êng bªn ngoµi ph©n x­ëng. Mét hÖ thèng cÊp ®iÖn vµ ®iÒu khiÓn tù ®éng ho¹t ®éng cña m¸y tr¸nh hµnh tr×nh Èm nh­ ®· nãi trªn mµ vÉn ®¶m b¶o hiÖu suÊt khö Èm theo yªu cÇu víi chu k× lµm viÖc cña m¸y sè 3 vµ 4 lµ 30 phót, nghØ 5 phót, m¸y sè 1 vµ 2 lµm viÖc liªn tôc. 2.3. S¬ ®å c«ng nghÖ m¸y hót Èm. 9 t, t Kh«ng gian ph©n x­ëng Kh«ng gian ngoµi nhµ 1 2 3 4 5 6 7 8 H×nh 4.2: S¬ ®å c«ng nghÖ hÖ thèng khö Èm cho ph©n x­ëng kÑo Abeliven- Caramel - C«ng ty b¸nh kÑo H¶i Hµ. 1. §iÒu khiÓn nhiÖt ®é, ®é Èm; 6. Dµn ng­ng ngoµi; 2. HÖ thèng ph©n phèi giã; 7. Qu¹t dµn l¹nh; 3. Dµn ®iÖn trë ®èt phô trî; 8. Dµn bay h¬i; 4. Dµn ng­ng trong; 9. §iÒu khiÓn nhiÖt ®é khÝ t¸i tuÇn hoµn; 5. Vá m¸y; 10. Cöa giã håi. N04 N03 N02 N01 10 iii. vËt t­, thiÕt bÞ chÝnh sÏ sö dông trong hÖ thèng. B¶ng kª khai c¸c thiÕt bÞ chÝnh dïng trong hÖ thèng: STT Tªn thiÕt bÞ KÝ hiÖu Sè l­îng Ghi chó, C«ng suÊt 1 M¸y §HN§ DAIKIN FHC45F - R45F 04 3 pha, 50Hz 2 3 Dµn ®iÖn trë §T 01 2 kW 4 Vá m¸y hót Èm VM 01 T«n 2mm, thÐp h×nh 5 Cöa giã thæi 01 6 Cöa giã håi 01 7 Van giã 01 8 èng ®ång 20m f6,4 vµ 20m f15,9 9 Đồng hồ đo, điều khiển nhiệt độ ĐHTo 10 Áptomat A1, A2, A3, A4 05 11 Rơle thời gian TM1, TM2 02 12 Khởi động từ KĐTo, KĐ3,4; KĐ'3,4 03 13 Đèn báo làm việc Đ1 Đ4 04 14 Công tắc điều khiển máy K1 K4 04 ch­¬ng v tù ®éng ®iÒu khiÓn hÖ thèng khö Èm i. môc ®Ých vµ c¸c bé phËn c¬ b¶n cña tù ®éng ®iÒu khiÓn. 1.1. Môc ®Ých cña tù ®éng ®iÒu khiÓn. Víi lÜnh vùc ®iÒu hßa kh«ng khÝ nãi chung, hÖ thèng khö Èm nãi riªng, ®iÒu khiÓn tù ®éng lµ mét trong c¸c kh©u kh«ng thÓ thiÕu ®­îc. Nã chÝnh lµ mèi liªn hÖ th«ng tin gi÷a nhu cÇu n¨ng l­îng thay ®æi vµ nhu cÇu ®èi víi ®iÒu kiÖn m«i tr­êng trong c«ng tr×nh cÇn ®iÒu khiÓn. TÇm quan träng cña hÖ thèng tù ®éng ®iÒu khiÓn cã thÓ vÝ nh­ bé n·o vµ hÖ thÇn kinh cña con ng­êi mµ thiÕu nã c¬ thÓ cña con ng­êi kh«ng thÓ ho¹t ®éng ®­îc. NÕu kh«ng cã hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®­îc thiÕt kÕ ®óng vµ ho¹t ®éng cã hiÖu qu¶ th× thiÕt bÞ ®iÒu hßa kh«ng khÝ còng nh­ khö Èm kh«ng thÓ ho¹t ®éng cã hiÖu qu¶ ngay c¶ khi ®· ®­îc ®Çu t­ vèn rÊt lín. Tù ®éng ®iÒu khiÓn trong hÖ thèng ®iÒu hßa kh«ng khÝ còng nh­ khö Èm cã 4 môc ®Ých nh­ sau: 1.1.1. Duy tr× ®iÒu kiªn thiÕt kÕ. ë ®©y tù ®éng ®iÒu khiÓn ph¶i duy tr× ®iÒu kiÖn kh«ng khÝ (nhiÖt ®é, ®é Èm…) cña kh«ng gian ®· thiÕt kÕ. Bëi v× khi thiÕt kÕ hÖ thèng, ta ®· tÝnh c«ng suÊt nhiÖt (lµm l¹nh hay s­ëi…) ë ®iÒu kiÖn ®· chän, khi vËn hµnh nÕu ®iÒu kiÖn nµy thùc tÕ thay ®æi sÏ dÉn tíi t¶i nhiÖt thùc tÕ cã thÓ lín h¬n hoÆc nhá h¬n c«ng suÊt thiÕt kÕ. Lóc nµy tù ®éng ®iÒu khiÓn cÇn ph¶i ®iÒu chØnh c«ng suÊt nhiÖt cung cÊp cho hÖ thèng ®Ó cã thÓ ®¸p øng ®­îc sù thay ®æi cña t¶i nhiÖt thùc ®ã. §ã lµ môc ®Ých, nhiªm vô ®Çu tiªn cña hÖ thèng tù ®éng ®iÒu khiÓn. 1.1.2. Gi¶m lao ®éng ch©n tay cña con ng­êi. Tù ®éng ®iÒu khiÓn sÏ lµm gi¶m c­êng ®é lao ®éng ch©n tay cña con ng­êi khi vËn hµnh hÖ thèng. §iÒu nµy cã ý nghÜa lµm gi¶m gi¸ thµnh vµ sù sai sãt cã thÓ s¶y ra khi con ng­êi ph¶i vËn hµnh b»ng tay. 1.1.3. Gi¶m tiªu phÝ n¨ng l­îng vµ gi¶m gi¸ thµnh. Do cã tù ®éng ®iÒu khiÓn mµ chóng ta cã thÓ vËn hµnh hÖ thèng mét c¸ch hîp lÝ nhÊt, tõ ®ã dÉn tíi tiÕt kiÖm n¨ng l­îng cung cÊp vµ gi¶m gi¸ thµnh ho¹t ®éng còng nh­ s¶n xuÊt. VÝ dô, vÒ mïa hÌ, nhê tù ®éng ®iÒu khiÓn mµ ta cã thÓ tù ®éng ®­a l­îng kh«ng khÝ ngoµi trêi vµo kh«ng gian ®iÒu hßa nhiÒu h¬n (khi trêi m¸t, kh«ng khÝ cã nhiÖt ®é vµ ®é Èm nhá) l­îng kh«ng khÝ tèi thiÓu (do yªu cÇu th«ng giã), tõ ®ã ®· gi¶m bít ®­îc n¨ng l­îng (n¨ng suÊt l¹nh) cung cÊp. Tù ®éng ®iÒu khiÓn t¹o ra 3 nhiÖm vô nãi trªn (duy tr× ®iÒu kiÖn kh«ng khÝ cña kh«ng gian ®iÒu hßa, gi¶m lao ®éng ch©n tay, tiÕt kiÖm n¨ng l­îng) gäi lµ tù ®éng ®iÒu khiÓn vËn hµnh (operating controls). Th«ng th­êng ta gÆp hÖ thèng tù ®éng ®iÒu khiÓn vËn hµnh nµy. 1.1.4. Gi÷ cho hÖ thèng ho¹t ®éng an toµn. Tù ®éng ®iÒu khiÓn gi÷ cho hÖ thèng ho¹t ®éng ë tr¹ng th¸i an toµn, ng¨n c¶n nh÷ng háng hãc vµ sù thiÖt h¹i tíi con ng­êi. Tù ®éng ®iÒu khiÓn nµy gäi lµ ®iÒu khiÓn an toµn. §©y lµ nh÷ng giíi h¹n ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ ë nh÷ng gi¸ trÞ giíi h¹n c¸c ®¹i l­îng nh­ nhiÖt ®é, ¸p suÊt… cña thiÕt bÞ. 1.2. C¸c bé phËn c¬ b¶n cña hÖ thèng tù ®éng ®iÒu khiÓn. TÊt c¶ c¸c hÖ thèng tù ®éng ®iÒu khiÓn (hay ®iÒu chØnh) dï lµ lín, nhá, ®¬n gi¶n hay phøc t¹p, ®iÒu khiÓn b»ng khÝ nÐn hay ®iÖn, nh×n chung ®Òu bao gåm nh÷ng phÇn tö c¬ b¶n sau ®©y: Van t = 280C Bé ®iÒu khiÓn (controller) PhÇn tö bÞ ®iÒu khiÓn T¸c nh©n(control agent) Dßng kh«ng khÝ PhÇn tö C¶m biÕn (sensor) TÝn hiÖu ph¶n håi (Feed back) Kh«ng khÝ t = 250C T Dµn èng nãng (heating coil) Nguån n¨ng l­îng (energy source) TÝn hiÖu ®Þnh tr­íc H×nh5.1 : C¸c phÇn tö cña hÖ ®iÒu khiÓn. 1.2.1. BiÕn cÇn ®iÒu khiÓn (controlled variable). §©y lµ ®¹i l­îng mµ ta cÇn ®iÒu chØnh nh­ nhiÖt ®é, ¸p suÊt, ®é Èm… ë h×nh trªn, biÕn cÇn ®iÒu chØnh lµ nhiÖt ®é cña dßng kh«ng khÝ khi qua dµn èng n­íc nãng. 1.2.2. PhÇn tö c¶m biÕn (sensor). §©y lµ phÇn tö c¶m nhËn (®o) sù thay ®æi cña ®¹i l­îng cÇn ®iÒu chØnh nh­ nhiÖt ®é cña kh«ng khÝ (gäi lµ c¶m biÕn nhiÖt ®é, kÝ hiÖu T). 1.2.3. Bé ®iÒu khiÓn (controller). §©y lµ thiÕt bÞ (nh­ thermostats - bé ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é…) nhËn tÝn hiÖu cña phÇn tö c¶m biÕn, so s¸nh víi tÝn hiÖu ®­a vµo ®Æt tr­íc (input signal - set point) råi t¹o vµ truyÒn tÝn hiÖu ®ã t¸c dông tíi phÇn tö bÞ ®iÒu khiÓn (van n­íc nãng…). Bé ®iÒu khiÓn ë h×nh trªn lµ bé ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é (thermostats). Mét mÆt nã nhËn tÝn hiÖu nhiÖt ®é cña dßng kh«ng khÝ sau dµn èng (vÝ dô ë ®©y lµ 250C) mÆt kh¸c nhËn tÝn hiÖu nhiÖt ®é ®­a vµo ®Þnh tr­íc (vÝ dô ë ®©y lµ 280C), so s¸nh hai gi¸ trÞ nhiÖt ®é nµy, nÕu sai lÖch qu¸ møc ®Þnh tr­íc cña bé ®iÒu khiÓn (vÝ dô ë ®©y lµ Dt = 28 - 25 = 30C), bé ®iÒu khiÓn sÏ t¹o ra tÝn hiÖu vµ ®­îc truyÒn ®i (nhê nguån n¨ng l­îng, vÝ dô dßng khÝ nÐn), t¸c dông vµo van ®Ó më van ra cho dßng n­íc nãng ®i vµo dµn èng. 1.2.4. Nguån n¨ng l­îng (source of energy). Nguån n¨ng l­îng lµ n¨ng l­îng cÇn cung cÊp (khÝ nÐn, ®iÖn) cho bé phËn ®iÒu khiÓn ®Ó nã truyÒn tÝn hiÖu t¸c dông tíi phÇn tö bÞ ®iÒu khiÓn lµ van… 1.2.5. PhÇn tö bÞ ®iÒu khiÓn (controlled device). PhÇn tö bÞ ®iÒu khiÓn (van, cöa giã…) lµ thiÕt bÞ sau khi nhËn sù t¸c ®éng cña bé ®iÒu khiÓn sÏ ®iÒu chØnh, vÝ dô l­u l­îng n­íc nãng… cña t¸c nh©n ®iÒu khiÓn (n­íc nãng…). 1.2.6. T¸c nh©n ®iÒu khiÓn (control agent). §©y cã thÓ lµ dßng n­íc (nãng, l¹nh) dßng kh«ng khÝ… ch¶y qua phÇn tö bÞ ®iÒu khiÓn nh­ van, cöa giã ®Ó tíi dµn èng… 1.2.7. ThiÕt bÞ thùc hiÖn qu¸ tr×nh (procees plant). §©y lµ thiÕt bÞ cña hÖ thèng cÇn thiÕt (dµn èng trao ®æi nhiÖt) ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh thay ®æi, vÝ dô l­u l­îng cña t¸c nh©n ®iÒu khiÓn (n­íc nãng…) tíi biÕn ®iÒu khiÓn (nhiÖt ®é kh«ng khÝ) vµ phÇn tö c¶m biÕn. Tãm l¹i nh­ h×nh trªn ®· m« t¶, ta thÊy ®Ó ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é cña dßng kh«ng khÝ khi qua dµn èng n­íc nãng ë gi¸ trÞ ®Þnh tr­íc, vÝ dô 280C, ®Çu tiªn phÇn tö c¶m biÕn nhiÖt ®é sÏ ®o nhiÖt ®é cña kh«ng khÝ, vÝ dô 250C vµ truyÒn vÒ bé ®iÒu khiÓn. Bé ®iÒu khiÓn sÏ so s¸nh gi¸ trÞ nhiÖt ®é nµy víi gi¸ trÞ ®Þnh tr­íc, nÕu sai sè v­ît qu¸ møc ®Þnh tr­íc ë bé ®iÒu khiÓn, bé ®iÒu khiÓn sÏ ph¸t tÝn hiÖu t¸c dông tíi van ®Ó më van vµ n­íc nãng ®i vµo dµn ®èt nãng kh«ng khÝ lªn. Dßng kh«ng khÝ nãng nµy l¹i ®­îc phÇn tö c¶m biÕn ®o nhiÖt ®é vµ qu¸ tr×nh ®­îc lÆp l¹i. ii. kÜ thuËt tù ®éng hãa ®iÒu khiÓn khö Èm. 2.1. S¬ ®å khèi cña hÖ ®iÒu khiÓn. PhÇn tö c¶m biÕn Ph¶n håi Bé ®iÒu khiÓn PhÇn tö bÞ PhÇn tö thùc (nhiÖt ®é,®é Èm) ®iÒu khiÓn hiÖn qu¸ tr×nh (dµn èng) TÝn hiÖu vµo (®Þnh tr­íc) BiÕn ®iÒu khiÓn H×nh 5.2: S¬ ®å khèi cña hÖ ®iÒu khiÓn. - TÝn hiÖu vµo (®Þnh tr­íc): lµ tÝn hiÖu ®Æt nhiÖt ®é cña bé ®iÒu khiÓn. Víi hÖ thèng nµy lµ nhiÖt ®é ph©n x­ëng cÇn l¾p ®Æt, t®Æt =250C. - Bé ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é, ®é Èm: l¾p ®Æt ngay ®Çu cöa thæi kh«ng khÝ ra. Cã nhiÖm vô so s¸nh nhiÖt ®é, ®é Èm ®Æt so víi th«ng sè ®Çu ra vµ ®iÒu chØnh nhiÖt ®é, ®é Èm nÕu cã sù sai kh¸c. - PhÇn tö bÞ ®iÒu khiÓn: ë ®©y lµ c¸c Aptomat. Bé ®iÒu khiÓn sÏ ®iÒu khiÓn ®ãng ng¾t c¸c ¸ptomat ®ãng c¾t m¸y nÐn. - PhÇn tö thùc hiÖn qu¸ tr×nh: lµ c¸c dµn èng cña dµn bay h¬i vµ dµn nãng, dµn ®iÖn trë. - BiÕn ®iÒu khiÓn: lµ c¸c gi¸ trÞ nhiÖt ®é, ®é Èm. - PhÇn tö c¶m biÕn: lµ c¸c sensor nhiÖt ®é còng nh­ c¸c thiÕt bÞ ®o ®é Èm. ch­¬ng vi kÕt luËn i. kÕt luËn. - §Ò tµi ®· tÝnh to¸n, thiÕt kÕ mét hÖ thèng m¸y khö Èm cho ph©n x­ëng kÑo Caramel cña c«ng ty b¸nh kÑo H¶i Hµ. Dùa vµo thùc tÕ thÞ tr­êng thiÕt bÞ còng nh­ kh¶ n¨ng kinh tÕ, ®Ò tµi ®· chän gi¶i ph¸p sö dông m¸y ®iÒu hßa kh«ng khÝ d©n dông chÕ t¹o thµnh thiÕt bÞ khö Èm t¹o ®­îc yªu cÇu c«ng nghÖ s¶n xuÊt mong muèn mµ c¸c m¸y bµi Èm d©n dông hiÖn cã trªn thÞ tr­êng, còng nh­ hÖ thèng m¸y hót Èm hÊp phô chuyªn dïng ®· tõng ®­îc sö dông t¹i chÝnh c«ng ty b¸nh kÑo H¶i Hµ kh«ng ®¸p øng ®­îc. - Tuy nhiªn do hoµn c¶nh kh¸ch quan còng nh­ chñ quan mang l¹i mµ t«i ®· kh«ng cã ®iÒu kiÖn tiÕn hµnh l¾p ®Æt, kiÓm tra, ®o ®¹c c¸c sè liÖu thùc tÕ vËn hµnh cña hÖ thèng hót Èm nh­ ®· tÝnh to¸n. Do vËy ch­a thÓ kh¼ng ®Þnh ®­îc qu¸ tr×nh ch¹y m¸y lµ tèi ­u nhÊt. ii. kiÕn nghÞ. - HÖ thèng hót Èm hay sÊy l¹nh sö dông nguyªn t¨c b¬m nhiÖt nh­ nãi trªn thùc tÕ ®· ®­îc nhiÒu c¬ quan, ®¬n vÞ trong c¶ n­íc tiÕn hµnh l¾p ®Æt, vËn hµnh, ®· vµ ®ang mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ, kÜ thuËt to lín cho c¸c s¶n xuÊt. Nh­ng vÉn ch­a cã c«ng tr×nh nµo nghiªn cøu ®Çy ®ñ, cã hÖ thèng c¸c vÊn ®Ò chuyªn s©u nh­ kh¶ n¨ng t¸ch Èm cña dµn bay h¬i, kh¶ n¨ng x¶ b¨ng, thêi gian ch¹y, nghØ m¸y ®Ó cã ®­îc hiÖu qu¶ cao nhÊt, tiÕt kiÖm n¨ng l­îng nhÊt. §©y còng lµ mét h¹n chÕ còng nh­ mét vÊn ®Ò kÜ thuËt khã kh¨n ®Æt ra trong qu¸ tr×nh chän chÕ ®é vËn hµnh cho m¸y. V× vËy cÇn cã h¬n n÷a nh­ng c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ vÊn ®Ò trªn ®Ó nh­ng thiÕt kÕ sau ®­îc hoµn thiÖn h¬n. Tµi liÖu tham kh¶o 1. NguyÔn §øc Lîi, Ph¹m V¨n Tïy. KÜ thuËt l¹nh c¬ së, NXB Gi¸o dôc, Hµ Néi, 1996. 2. NguyÔn §øc Lîi, Ph¹m V¨n Tïy. M¸y vµ ThiÕt bÞ l¹nh, NXB Gi¸o dôc, Hµ Néi, 1999. 3. NguyÔn §øc Lîi, Ph¹m V¨n Tïy. Tñ l¹nh, m¸y kem, m¸y ®¸, m¸y ®iÒu hßa nhiÖt ®é, NXB Khoa häc vµ KÜ thuËt, Hµ Néi, 1998. 4. TrÇn V¨n Phó. TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ hÖ thèng sÊy.NXB Gi¸o dôc, Hµ Néi, 2001. 5. Ph¹m V¨n Tïy vµ nhãm t¸c gi¶. Nghiªn cøu c«ng nghÖ hót Èm vµ sÊy l¹nh n«ng s¶n thùc phÈm. B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi NCKH cÊp Bé, Hµ Néi, 7/2003. 6. NguyÔn §øc Lîi. H­íng dÉn thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu hßa kh«ng khÝ. NXB Khoa häc vµ KÜ thuËt, Hµ Néi, 2005. 7. Hµ §¨ng Trung, NguyÔn Qu©n. C¬ së kÜ thuËt ®iÒu hßa kh«ng khÝ. NXB Khoa häc vµ KÜ thuËt, Hµ Néi, 2005. 8. NguyÔn §øc Lîi. H­íng dÉn thiÕt kÕ hÖ thèng l¹nh. NXB Khoa häc vµ KÜ thuËt, Hµ Néi, 2002. 9. NguyÔn Thanh Liªm. B¬m nhiÖt m¸y nÐn ®Ó khö Èm vµ sÊy nhiÖt ®é thÊp; LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc. §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi, 12/2001. 10. NguyÔn Phong Nh·. Nghiªn cøu thùc nghiÖm ®Æc tÝnh ®éng häc qu¸ tr×nh b¸m tuyÕt trªn bÒ mÆt dµn bay h¬i - t¸ch Èm m¸y sÊy l¹nh; LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc. §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi, 1/2007. 11. 12. 13. 14. 15. TCVN 4088 : 1985 : Sè liÖu khÝ hËu ViÖt Nam dïng trong thiÕt kÕ x©y dùng. 16. TCXD 232 : 1999 : HÖ thèng th«ng giã, ®iÒu hßa kh«ng khÝ vµ cÊp l¹nh - ChÕ t¹o, l¾p ®Æt vµ nghiÖm thu. 17. TCVN 5687 : 1992 : Th«ng giã, ®iÒu tiÕt kh«ng khÝ, s­ëi Êm - Tiªu chuÈn thiÕt kÕ. 18. PGS.TS Bïi H¶i. Tù ®éng ®iÒu khiÓn trong hÖ thèng ®iÒu hßa kh«ng khÝ. NXB Khoa häc vµ KÜ thuËt, Hµ Néi, 2004.