TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM 1 CHƯƠNG I MỞ ĐẦU I 1 Giới thiệu sơ lược về ứng dụng của kỹ thuật lạnh Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh rất lâu, nhưng ngành lạnh bắt đầu phát triển mạnh ở trê[.]
1 CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU I.1 Giới thiệu sơ lược ứng dụng kỹ thuật lạnh Con người biết làm lạnh sử dụng lạnh lâu, ngành lạnh bắt đầu phát triển mạnh giới từ cuối kỉ 19 Kỹ thuật lạnh thâm nhập vào 70 ngành kinh tế quan trọng hỗ trợ tích cực cho ngành đó, đặc biệt ngành công nghiệp thực phẩm, chế biến thịt cá, rau quả, rượu bia, nước giải khát, đánh bắt xuất thủy hải sản, hoá chất, … I.2 Giới thiệu sơ lược nguồn thủy sản: - Thủy sản nguồn nguyên liệu quan trọng thực phẩm, công nghiệp, nông nghiệp dược phẩm Động thực vật thủy sản bao gồm: tôm, cá, nhuyễn thể (mực, trai, sò, …), rong tảo,… cung cấp cho người nguồn đạm thực phẩm khổng lồ phong phú Theo thống kê thủy sản chiếm 20% nguồn đạm thực phẩm nhân loại nói chung, 50% nước phát triển - Nước ta có bờ biển dài 3260km, vùng thềm lục địa rộng lớn khoảng 1triệu km2, thuộc vùng biển nhiệt đới nên nguồn nguyên liệu đa dạng có bốn mùa trữ lượng cá đáy, cá vùng biển Việt Nam phong phú (theo dự tính sơ có khoảng 2000 lồi, 40 lồi cá có giá trị kinh tế lớn) - Bên cạnh đó, nghề ni trồng thủy sản phát triển mạnh (sản lượng nước Đông Nam Á chiếm 50% tổng sản lượng nuôi trồng giới) Nước ta có nhiều sơng, hồ, kênh, rạch, đầm, phá diện tích mặt nước thống lớn tập trung đẩy mạnh nuôi trồng thủy sản để nhanh chóng phát triển thành ngành cách chủ động, tồn diện khâu ni trồng, khai thác, chế biến - Do khả nguồn lợi to lớn, ngành thủy sản có nhiệm vụ quan trọng là: chế biến nguồn lợi to lớn thành nhiều sản phẩm có giá trị cao cho sản xuất đời sống người Đặc điểm bật nguyên liệu thủy sản ươn thối nhanh, nhiệm vụ đặt lên hàng đầu khâu chất lượng sản phẩm phải kịp thời bảo quản, chế biến mà trước hết bảo quản lạnh I.3 Qui trình chế biến [8] Ở ta chọn nguồn nguyên liệu cá thu Hàm lượng chất cá thu là: 20.90% protit, 1.02% lipit, 1.53% tro, 77.2% nước I.3.1 Tiêu chuẩn nguyên liệu: - Cá tươi tốt, màu sáng tự nhiên - Cịn ngun vẹn,khơng bị xây xát - Mắt sáng lồi - Bụng khơng phình, không lõm - Trọng lượn kg - Cá chờ xử lý phải rửa ướp đá bào theo tỉ lệ: 1đá : 1cá I.3.2 Qui cách chế biến: Nguyên liệu rửa xử lý rửa phân cỡ rửa xếp mâm đơng lạnh mạ băng bao gói bảo quản - Nguyên liệu: Cá nguyên liệu phải đạt tiêu chuẩn - Rửa: Rửa vòi nước chảy để loại hết tạp chất Rửa lại nước lạnh 5oC có pha 50ppm clo - Xử lý: Dùng dao mổ bụng cá từ hậu môn đến nắp mang (các đường mổ phải thẳng, không xơ xác) Bỏ nội tạng, cạo gân máu dọc theo xương sống Bỏ đầu - Rửa: Rửa thật bên bụng Nước rửa cá phải sạch, lạnh o C có pha 20ppm clo 3% muối ăn để làm nhớt Rửa xong, để nước 15 phút - Phân cỡ: Tính theo trọng lượng kg/con (gồm có cỡ 1-3 kg/con kg/con) - Rửa: Rửa lại nước lạnh 5oC có pha 10ppm clo - Xếp mâm: Cá xếp vào mâm có lót PE, mâm cỡ Có treo cá phịng đơng - Đông lạnh: Đông IQF, nhiệt độ -40 oC, thời gian 4-6 Nhiệt độ trung bình tâm sản phẩm -12oC - Mạ băng: Cá mạ băng nước lạnh +1 oC có pha 5ppm clo Thời gian mạ băng 5-10 giây - Bao gói: Cho vào bao PE Hàn kín miệng bao Cho vào thùng cactơng lớp có tráng sáp, cỡ cho vào thùng Cân thùng 10kg tịnh (khoảng từ đến10 Nẹp đai ngang, đai dọc Ngoài thùng ghi rõ loại cá, cỡ, qui cách chế biến - Bảo quản: Nhiệt độ phòng bảo quản: -18 ± oC Thời gian bảo quản không tháng I.4 Chế độ làm việc kho - Kho lạnh kho có cấu tạo kiến trúc đặc biệt dùng để bảo quản sản phẩm hàng hóa khác điều kiện nhiệt độ lạnh điều kiện khơng khí thích hợp - Đối với sản phẩm thủy sản, ta có số buồng sau: + Buồng tiếp nhận sản phẩm + Buồng xử lý sản phẩm + Buồng đông lạnh sản phẩm + Buồng trung gian + Buồng bảo quản sản phẩm + Buồng phân phối sản phẩm - Ở đây, yêu cầu đồ án em chọn thiết kế kho bảo quản lạnh đông sản phẩm -20oC, độ ẩm 90% - Tác nhân lạnh sử dụng amơniac (NH3) có đặc điểm sau: + Thể tích riêng vùng nhiệt độ bay tương đối nhỏ nên giảm kích thước máy nén, đặc biệt máy nén pistông + Có mùi khó chịu, dễ phát rị rỉ mơi trường + Ít tan dầu bơi trơn, đỡ ảnh hưởng đến q trình bơi trơn đỡ ảnh hưởng đến chất lượng tác nhân + Amôniac khơng ăn mịn thép - Thiết bị ngưng tụ chùm ống nằm ngang, sử dụng nguồn nước tuần hoàn kèm theo tháp giải nhiệt cho nước + Nhiệt độ trung bình khơng khí Thành phố Hồ Chí Minh 27oC + Độ ẩm trung bình khơng khí 80% + Nhiệt độ bầu ướt khơng khí 24.5oC + Nhiệt độ nước vào là: 24.5 + (3÷5) = 29.5oC ≈30oC + Nhiệt độ nước là: 30 + = 35oC + Nhiệt độ ngưng tụ là: 35 + = 40oC - Thiết bị bay sử dụng dàn quạt trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức, loại khô, chất tải nhiệt khơng khí + Nhiệt độ khơng khí kho lạnh là: -20oC + Nhiệt độ bay tác nhân lạnh dàn bay là: -20 – 10 = -30oC Ta có: tk = 40oC => pk = 1.585 MPa t0 = -30oC => p0 = 0.1219 MPa => Tỉ số: pk 1.585 = =13 p0 0.1219 p k − p0 =1.585 −0.1219 =1.4613 MPa Ta chọn máy nén cấp CHƯƠNG II: TÍNH KHO LẠNH [5] Ta chọn kho lạnh kho có sức chứa 50 thuỷ sản Chọn bao bì thùng cactơng có kích thước sau : Dài x rộng x cao = 0.36m x 0.28m x 0.22m Mỗi thùng cactông chứa 10kg sản phẩm Số lượng thùng cactơng có kho là: 50000/10 = 5000 thùng Chọn cách chất hàng kho sau : Chia kho làm tụ => Số thùng tụ là: 5000/8 = 625 thùng Chất thành nhiều lớp tụ Mỗi lớp gồm : x = 63 thùng => Số lớp tụ là: 625/63 = 9.92 lớp ≈ 10 lớp => Chiều cao hàng kho: 10 x 0.22 = 2.2 m (chưa kể đặt cách 0.3m) ??? Diện tích tụ là: (7 x 0.36) x (9 x 0.28) = 6.35m2 Diện tích cần để chất hàng là: F = 6.35 x = 50.8m2 Chọn hệ số sử dụng kho lạnh là: β = 0.75 Diện tích kho lạnh cần xây dựng là: Fxd = F 50.8 = = 67.7 m β 0.75 Chọn diện tích xây dựng kho lạnh tiêu chuẩn 72m2 => Kích thước kho lạnh là: 12m x 6m Chọn chiều cao kho lạnh: 3.5m (2.5m chất hàng m để đặt dàn lạnh áp trần xếp hàng) * Cách thùng hàng tụ : * Cách bố trí hàng kho Đ B 440 T 440 300 300 N 440 12000 * Cách bố trí kho : theo bề ngang 360 300 2520 6000 2520 CHƯƠNG III: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM: III.1 Một số thơng số cần chọn để tính tốn : Chọn nhiệt độ trung bình năm Tp Hồ Chí Minh : tn = 27oC Chọn độ ẩm trung bình Tp Hồ Chí Minh : φ = 80% Nhiệt độ bầu ướt khơng khí bên là: tư = 24.5oC Nhiệt độ đọng sương khơng khí bên ngồi phịng là: ts = 23.5oC Nhiệt độ khơng khí kho bảo quản lạnh đơng : = -20oC Độ ẩm khơng khí kho là: φ = 90% III.2.Cách nhiệt cách ẩm vách ngồi : Bảng số liệu tra tính cho lớp vật liệu làm vách : Vật liệu Bề Hệ số Hệ số Nhiệt trở dày truyền thẩm thấu μ δ/λ δ nhiệt λ (g/m.h.mmHg) (m K/w) (m) (w/mK) 1.Vữa 0.02 0.88 0.0012 0.0227 2.Gạch 0.2 0.82 0.0014 0.2439 3.Vữa 0.02 0.88 0.0012 0.0227 4.Cách ẩm 0.002 0.80 0.000115 0.00125 (nhựa đường) 5.Cách ẩm 0.001 0.00000024 (polyetylen) 6.Cách nhiệt 0.2 0.035 0.008 5.7143 (Stiropor) 7.Vữa 0.02 0.88 0.0012 0.0227 Cộng 0.463 6.02755 Trở lực thẩm thấu δ/μ (m2.h.mmHg/g) 16.6667 142.8571 16.6667 17.3912 4166.6667 25 16.6667 4393.2195 * Bề dày lớp cách nhiệt tính theo cơng thức : 1 δ δ δ δ δ δ δ = λ6 − + + + + + + + K α λ λ λ λ λ λ α 1 với α1 = 23.3 w/m2K : hệ số cấp nhiệt khơng khí bên ngồi (tường có chắn gió) α2 = 10.5 w/m2K : hệ số cấp nhiệt khơng khí phịng (đối lưu cưỡng bức) δi : bề dày vật liệu làm tường (bảng trên) λi : hệ số truyền nhiệt vật liệu làm tường (bảng trên) K = 0.21 w/m2K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn 0.02 0.2 0.02 0.002 0.02 ⇒ δ = 0.035 × − + + + + + + = 0.15m 0.88 10.5 0.21 23.3 0.88 0.82 0.88 ==> Chọn δ6 = 0.2 m ==> K = 0.1622 w/m2K * Kiểm tra đọng sương : k s = 0.95 × α × t1 − t s 27 − 24.5 = 0.95 × 23.3 × = 1.1774 w / m K t1 − t 27 − ( − 20 ) ==> K < ks Vậy: vách ngồi khơng đọng sương * Kiểm tra đọng ẩm : Nhiệt lượng truyền qua 1m2 bề mặt tường : q = K x (tng – ttr) = 0.1622 x [(27 – (-20)] = 7.6234 w/m2 ==> Nhiệt độ lớp khác tường : n t i +1 = t ng − q ∑ δi λi tng = t1= 27oC δi, λi : xác định bảng - Từ giá trị ti+1 tính được, tra bảng áp suất nước bão hòa (Bảng 38 trang 426 tập 10) ta giá trị áp suất bão hòa tương ứng - Tổng trở lực thẩm thấu : với H =∑ δi µi ==> H = 4393.2195 (m2.h.mmHg/g) - Áp suất riêng phần nước tác dụng lên bề mặt tường: png = φng x p = 0.8 x 26.74 = 21.392 mmHg với p = 26.74 mmHg ( tra Bảng 38 trang 426 tập 10, nhiệt độ t = 27oC) - Áp suất riêng phần nước phòng bảo quản : ptr = φtr x p = 0.9 x 0.772 = 0.6948 mmHg với p = 0.772 mmHg (tra Bảng 38 trang 426 tập 10, nhiệt độ t = -20oC) - Lượng nước thấm qua 1m2 bề mặt kết cấu bao che: W = p ng − ptr H = 21.392 − 0.6948 = 0.004711 g / m h 4393.2195 - Áp suất thực tế tác dụng lên bề mặt kết cấu : i pi +1 = p ng − W ∑ δi µi Nhiệt độ (oC) t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 Áp suất bão hòa nước '' Pi (mmHg) 27 26.74 26.6728 26.239 26.4996 25.974 24.6404 23.264 24.4672 23.025 24.4576 23.011 24.4576 23.011 -19.1007 0.842 -19.274 0.829 -20 0.772 Áp suất thực tế Pi (mmHg) 21.392 21.392 21.313 20.640 20.562 20.521 0.891 0.773 0.6948 0.6948 Vậy: đọng ẩm kết cấu III.3.Tính cho vách kho lạnh : Các số liệu tra tính toán cho lớp vật liệu vách kho : Vật liệu Vữa Lưới thép Cách nhiệt (Stiropor) Cách ẩm (polyetylen) Cách ẩm (nhựa đường) Vữa Gạch Vữa Cách ẩm (nhựa đường) Cách ẩm Bề dày δ (m) 0.02 Hệ số truyền nhiệt λ (w/mK) 0.88 Hệ số thẩm thấu μ (g/m.h.mmHg) 0.05 0.035 0.001 Trở lực thẩm thấu δ/μ (m2.h.mmHg/g) 0.012 Nhiệt trở δ/λ (m K/w) 0.0227 0.008 1.4286 6.25 0.00000024 1.6667 4166.6667 0.002 0.80 0.000115 0.0025 17.3912 0.02 0.20 0.02 0.002 0.88 0.82 0.88 0.80 0.012 0.014 0.012 0.000115 0.0227 0.2439 0.0227 0.0025 1.6667 14.2857 1.6667 17.3912 0.001 0.00000024 4166.6667 10 (polyetylen) Cách nhiệt (Stiropor) Lưới thép Vữa Cộng 0.05 0.035 0.008 1.4286 6.25 0.02 0.386 0.88 0.012 0.0227 3.1969 1.6667 8401.5683 Bề dày lớp cách nhiệt tính theo cơng thức : 1 n ≠2∧8 1 δi − + + ∑ α2 i =1 λi K α1 δ =λ Với α1 = 10 w/m2K : hệ số cấp nhiệt khơng khí phịng (đối lưu cưỡng bức) α2 = 10 w/m2K : hệ số cấp nhiệt khơng khí phịng (đối lưu cưỡng bức) δi : bề dày vật liệu làm tường (bảng trên) λi : hệ số truyền nhiệt vật liệu làm tường (bảng trên) K = 0.58 w/m2K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn hai phịng có nhiệt độ 0.02 0.2 0.002 1 ⇒ δ = 0.035 × − + 4× + + 2× + = 0.04m 0.88 0.82 0.8 10 0.58 10 ==> chọn δ = 0.1 m (mỗi bên vách dày 0.05 m) ==> K = 0.0836 w/m2K Nhiệt lượng truyền qua 1m2 bề mặt tường: q = K(tng – ttr) = w/m2 tng = ttr = -20oC III.4 Tính cách nhiệt cho : Bảng số liệu tính toán tra cho lớp vật liệu làm : Vật liệu Bề Hệ số Hệ số Nhiệt trở Trở lực dày truyền thẩm thấu μ δ/λ thẩm thấu δ/μ δ nhiệt λ (g/m.h.mmHg) (m K/w) (m2.h.mmHg/g) (m) (w/mK) Bêtông xỉ 0.10 0.5 0.2 Bêtông đất 0.02 1.6 0.0125 Lưới thép Cách nhiệt 0.20 0.035 0.008 5.7143 25 ... kj/kg Nhiệt độ sau bảo quản -20oC => h2 = kj/kg Khối lượng hàng nhập vào kho bảo quản lạnh đông ngày đêm: M = EψBm 365 ( t / 24h ) với M: khối lượng hàng nhập vào bảo quản lạnh đông (t/24h) 15 E:... lạnh do: + Thiết bị ngưng tụ thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng nên lỏng môi chất lạnh thiết bị ngưng tụ + Lỏng môi chất tỏa nhiệt môi trường đoạn đường ống từ thiết bị ngưng tụ đến thiết bị tiết... qui cách chế biến - Bảo quản: Nhiệt độ phòng bảo quản: -18 ± oC Thời gian bảo quản không tháng I.4 Chế độ làm việc kho - Kho lạnh kho có cấu tạo kiến trúc đặc biệt dùng để bảo quản sản phẩm hàng