Nhiệt độ thông số đầu vào: : to = 36,8 oC, φ=74% Sản phẩm bảo quản: Quả Bưởi Nhiệt độ của sản phẩn khi đưa vào kho lạnh: 20oC Năng suất 120 tấn Nhiệt độ bảo quản: 4 oC, φ=85%Sản phẩm nhóm sử dụng là quả bưởi da xanh. Sơ chế quả rữa sạch để khô ráo tránh dính nước vào quả. Bọc lớp màng thực phẩm bảo vệ rồi bọc lớp lưới vào để tránh ẩm móc và va đập quả. Đảm bảo tiêu chuẩn xuất khẩu cũng như chất lượng đến người tiêu dùng. Một quả bưởi nặng khoảng từ 0,7 kg tới 1,2 kg. Nhóm sẽ chọn trái có kích thước quả lớn nhất để tính toán 1,2 kg.
Mục đích và ý nghĩa
Môi trường mà chúng ta đang sống hiện nay tồn tại rất nhiều tài nguyên và yếu tố môi trường mà con người thông minh đã tận dụng để điều tiết Đặc biệt, con người cũng đã khéo léo sử dụng không khí lạnh để ướp trữ thực phẩm Với sự tiến bộ và phát triển của kỹ thuật và kiến thức, kỹ thuật làm lạnh cũng đã được ứng dụng rộng rãi và đóng vai trò quan trọng trong các ngành kinh tế, điển hình như:
- Công nghệ chế biến và bảo quản, lưu trữ thực phẩm.
- Công nghiệp nặng: Đúc khuôn, hạ nhiệt, …
- Y tế: chế biến, bảo quản thuốc, máu, …
- Đời sống sinh hoạt hằng ngày: tủ lạnh, máy lạnh, …
Nước ta là một quốc gia nông nghiệp với sản xuất thực phẩm rất phát triển, do đó hệ thống bảo quản thực phẩm là không thể thiếu để thúc đẩy giao thương và buôn bán Kỹ thuật làm lạnh đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản thực phẩm, giúp cho các sản phẩm được giữ tươi ngon hơn và tránh hiện tượng hư hỏng hay ôi thiu.
Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu khoa học về kho bảo quản trái cây sau thu hoạch bao gồm các lĩnh vực như dinh dưỡng, công nghệ bảo quản thực phẩm, công nghệ sinh học thực phẩm và các hợp chất tự nhiên, vệ sinh an toàn thực phẩm và quản lý chất lượng Nghiên cứu này nhằm mục đích giúp bảo quản trái cây sau thu hoạch tốt hơn, kéo dài thời gian sử dụng và đảm bảo chất lượng của các loại trái cây Đồng thời, nghiên cứu cũng hướng đến giảm thiểu tỷ lệ thiệt hại có thể xảy ra trong quá trình bảo quản.
Bao gồm 5 hướng nghiên cứu chính:
1 Lĩnh vực công nghệ nghiên cứu về: Trước, cận thu hoạch và sau thu hoạch
2 Lĩnh vực dinh dưỡng và công nghệ chế biến thực phẩm
3 Lĩnh vực công nghệ sinh học thực phẩm
4 Lĩnh vực các hợp chất thiên nhiên
5 Lĩnh vực an toàn thực phẩm
Phương pháp nghiên cứu
Để giảm thiểu tổn thất sau thu hoạch và bảo quản trái cây đạt chất lượng tốt, đã được nghiên cứu và đưa ra các giải pháp thích hợp Áp dụng các phương pháp bảo quản hiệu quả giúp giảm thiểu tỷ lệ hư hỏng và duy trì độ tươi ngon của sản phẩm, đáp ứng được yêu cầu chất lượng của người tiêu dùng.
Kho bảo quản trái cây cũng có tiêu chuẩn riêng, tương tự như kho lạnh nông sản Trái cây có thời gian sử dụng ngắn nếu không được bảo quản đúng cách, đặc biệt là những loại tươi ngon càng cần chú trọng Để bảo quản số lượng lớn trái cây, người ta sử dụng các kho lạnh và đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng.
Hầu hết các loại trái cây đều được bảo quản ở nhiệt độ từ 0 - 15 oC, ở nhiệt độ này trái cây sẽ luôn được tươi ngon đáp ứng được yêu cầu của thị trường.
Việc lắp đặt kho lạnh để bảo quản trái cây là một hoạt động đầu tư hiệu quả và an toàn vì nó giúp ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn và hạn chế sự phát triển của chúng thông qua môi trường có nhiệt độ thấp, thay vì phải sử dụng các chất hóa học độc hại để bảo quản trái cây Việc này mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe của người sử dụng.
Ngành công nghiệp chế biến thực phẩm hiện nay sử dụng nhiều phương pháp bảo quản lạnh khác nhau, trong đó kho lạnh là một trong những phương pháp được ưa chuộng Các loại trái cây thường được bảo quản trong kho mát hoặc kho cấp đông, sau đó được chuyển sang kho đông lạnh để lưu trữ và bảo quản trong thời gian dài, phục vụ cho các hoạt động xuất khẩu hoặc đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước tại các thời điểm khác nhau.
Việc sử dụng kho lạnh để bảo quản trái cây không chỉ giúp chúng được giữ tươi ngon trong thời gian dài mà còn rất thân thiện với môi trường Với việc bảo quản trong kho lạnh, trái cây được đảm bảo đạt được các tiêu chuẩn cao về vệ sinh an toàn thực phẩm Đặc biệt, các loại rau củ và trái cây có thể được bảo quản ở nhiệt độ thấp từ 0 -
15 o C tùy thuộc vào từng loại để giữ cho chúng luôn tươi sạch và giảm thiểu tỷ lệ bị hư hỏng do các yếu tố bên ngoài.
Kho lạnh bảo quản trái cây giúp các nông dân giảm thiểu thiệt hại sau thu hoạch bằng cách lưu trữ chúng và chờ đến thời điểm giá cả tốt hơn trước khi bán Đồng thời, việc lắp đặt kho lạnh cũng giúp bà con tránh khỏi sự ép giá của các thương lái và tránh lỗ vốn do hàng hoá không được tiêu thụ hết.
Trái cây có hàm lượng nước cao và ít thoát hơi, đồng thời có chứa nhiều đường và muối khoáng, vì vậy chúng rất dễ bị hao hụt khi bảo quản Kho lạnh hoạt động theo nguyên lý làm lạnh không khí và tạo ra hiện tượng đối lưu tự nhiên do chênh lệch nhiệt độ, khiến không khí xuống dưới và tiếp xúc với sản phẩm ấm sẽ quay lên trên dàn lạnh Tuy nhiên, điều này có thể gây mất nước và hao hụt chất dinh dưỡng của sản phẩm.
Trước khi bảo quản, trái cây cần được làm sạch để loại bỏ các vi sinh vật gây hại và giảm tối đa quá trình trao đổi chất trong quả, đồng thời ức chế hoạt động của các enzim xúc tác cho quá trình hô hấp Kho lạnh là phương pháp hiệu quả để giảm sự hoạt động của các enzim và kéo dài thời gian bảo quản của trái cây Ngoài ra, để giữ trái cây lâu hơn, có thể áp dụng phương pháp đông lạnh ở nhiệt độ -18 độ C hoặc thấp hơn.
Khi thiết kế và lắp đặt kho lạnh để bảo quản trái cây, việc sử dụng các cảm biến nhiệt độ trong kho giúp duy trì nhiệt độ ở mức từ
2 - 8 o C Máy lạnh sẽ không hạ thấp thêm nhiệt độ để đảm bảo rằng các loại trái cây không mất nước quá nhiều trong quá trình bảo quản.
Bảo quản trái cây không thể tránh khỏi sự xâm nhập của các mầm bệnh, tuy nhiên khi đưa vào kho lạnh, trái cây sẽ được bảo quản tốt hơn và giảm thiểu sự phát triển của các mầm bệnh gây hại cho sản phẩm, đặc biệt là đối với các loại hạt giống hay cây trồng.
Nhiệt độ tối thiểu trong kho lạnh phải đạt 2 - 4 o C và độ ẩm từ
90 - 95% thì các loại hoa quả mới có sự hô hấp thấp nhất.
Ý nghĩa đề tài
* Ý nghĩa khoa học Đề tài nhằm nghiên cứu các giải pháp thiết kế hệ thống lạnh cho công trình, đáp ứng nhu cầu sử dụng của con người và xã hội Nội dung nghiên cứu bao gồm khảo sát, tính toán, thiết kế hệ thống kho cấp đông, cùng với việc đưa ra các phương pháp tối ưu và tiết kiệm năng lượng, cũng như ứng dụng một số công nghệ mới trong thiết kế Nhờ đó, hệ thống sẽ hoạt động hiệu quả hơn và đáp ứng được nhu cầu sử dụng của người dùng.
* Ý nghĩa thực tế Đề tài nhấn mạnh tầm quan trọng của ngành công nghệ nhiệt lạnh trong đời sống hiện đại và trong bất kỳ ngành sản xuất nào. Trong khi đó, việc sử dụng năng lượng mặt trời trong hệ thống điều hòa không khí được coi là một giải pháp thực tế và hiệu quả để giảm thiểu khí thải CO2 vào môi trường.
Từ đề tài này, ta nhận thấy tầm quan trọng của ngành công nghệ nhiệt lạnh trong cuộc sống hàng ngày của con người, đặc biệt trong các ngành sản xuất khi hệ thống lạnh là không thể thiếu Do đó, áp dụng hệ thống lạnh để bảo quản và dự trữ thực phẩm là giải pháp hữu hiệu giúp nâng cao khả năng xuất khẩu sang các nước khác.
TỔNG QUAN VỀ KHO LẠNH
Lịch sử về hệ thống lạnh
Từ trước công nguyên con người tuy chưa biết làm lạnh, nhưng đã biết đến tác dụng của lạnh và ứng dụng chúng phục vụ cuộc sống Họ đã biết dùng mạch nước ngầm có nhiệt độ thấp chảy qua để chứa thực phẩm, giữ cho thực phẩm được lâu hơn. Người Ai Cập cổ đại đã biết dùng quạt cho nước bay hơi ở các hộp xốp để làm mát không khí cách đây 2500 năm.
Người Ấn Độ và người Trung Quốc cách đây 2000 năm đã biết trộn muối với nước hoặc với nước đá để tạo nhiệt độ thấp hơn.
Kỹ thuật lạnh hiện đại phát triển khi giáo sư Black tìm ra ẩn nhiệt hoá hơi và ẩn nhiệt nóng chảy vào năm 1761 - 1764 Con người đã biết làm lạnh bằng cách cho bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp
Sau đó là sự hoá lỏng khí CO2 vào năm 1780 do Clouet và Monge tiến hành. Sang thế kỷ thứ 19 thì Faraday đã hoá lỏng được hàng loạt các chất khí như: H2S; CO2; C2H2; NH3; O2; N2; HCL.
Năm 1834 Tacob Perkins (Anh) đã phát minh ra máy lạnh nén hơi đầu tiên với đầy đủ các thiết bị hiện đại gồm có máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, và van tiết lưu. Sau đó có hàng loạt các phát minh của kỹ sư Carres (pháp) về máy lạnh hấp thụ chu kỳ và liên tục với các mộ chất khác nhau
+ Máy lạnh hấp thụ khuếch tán hoàn toàn không có chi tiết chuyển động được Gerppt (Đức) đăng ký phát minh 1899 và được Platen cùng Munter (Thụy điển) hoàn thiện năm 1922 Máy lạnh Ejector hơi nươc đầu tiên do Leiblane chế tạo năm 1910.
Nó cấu tạo sất đơn giản, năng lượng tiêu tốn là nhiệt năng do đó có thể tận dụng các nguồn phế thải
Một sự kiện quan trọng của lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh là việc sản xuất và ứng dụng Freon ở Mỹ vào năm 1930 Freon là các khí Hidrocarbon được thay thế một phần hay toàn bộ các nguyên tử hidro bằng các nguyen tử Halogen như: Cl;F;Br Freon là những chất lạnh có nhiều tính quý báu như không cháy không nổ,không độc hại, phù hợp với chu trình làm việc của máy lạnh nén hơi Nó đã góp phần tích cực vào việc thúc đẩy kỹ thuật lạnh phát triển Nhất là kỹ thuật điều hòa không khí.
Ngày nay kỹ thuật lạnh hiện đại đã phát triển sất mạnh mẽ, cùng với sự phát triển của khoa học, kỹ thuật lạnh đã có những bước tiến vượt bậc
+ Kỹ thuật lạnh hiện nay có thể hoạt động ở phạm vi nhiệt độ rộng hơn, và đang tiến gần đến khả năng làm lạnh ở nhiệt độ không tuyệt đối.
+ Công suất lạnh của các máy hiện nay đã được mở rộng đáng kể, từ các máy lạnh chỉ vài mW được sử dụng trong phòng thí nghiệm cho đến các hệ thống lạnh có công suất hàng triệu W được dùng tại các trung tâm điều tiết không khí.
+ Các hệ thống lạnh hiện nay không còn sử dụng các chi tiết riêng lẻ để lắp ráp, thay vào đó các bộ phận được tích hợp hoàn chỉnh hơn, giúp quá trình lắp đặt và sử dụng thuận tiện hơn và đạt hiệu quả làm việc cao hơn.
+ Các máy lạnh và hệ thống lạnh hiện nay đã được cải tiến để tăng hiệu suất đáng kể và giảm chi phí vật tư cùng chi phí cho mỗi đơn vị lạnh Bên cạnh đó, tuổi thọ và độ tin cậy của chúng cũng tăng lên Ngoài ra, mức độ tự động hóa của các hệ thống và máy lạnh đã được nâng cao đáng kể Các thiết bị tự động hóa bằng điện tử và vi điện tử đã thay thế cho các thiết bị thao tác bằng tay.
Tổng quan về kho lạnh
Kho lạnh bảo quản là một kho chứa được thiết kế lắp đặt hệ thống làm mát, làm lạnh hay cấp đông; có thể kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm nhằm lưu trữ hàng hóa lâu và đảm bảo giữ chất lượng tốt nhất Được sử dụng để bảo quản các loại thực phẩm, nông sản, rau củ quả, các sản phẩm của công nghiệp hóa chất trong chăn nuôi, y tế…v.v áp dụng vào các khu công nghiệp, nhà máy chế biến, kho xưởng cũng như hộ gia đình.
1.2.2 Mục đích và ý nghĩa của kho lạnh trong đời sống
Môi trường của chúng ta đang sinh sống có rất nhiều thứ tồn tại và điều tiết xung quanh nó, con người ta đã rất thông minh khi có thể tận dụng được tối đa những tài nguyên mà thiên nhiên đem lại và cả không khí lạnh để ướp trữ thực phẩm cũng không ngoại lệ Và sau này khi kĩ thuật và kiến thức của con người đường tiến bộ và hiện đại hơn thì kĩ thuật lạnh đã được áp dụng và đóng vai trò quan trọng trong các ngành kinh tế, điển hình như:
- Công nghệ chế biến và bảo quản, lưu trữ thực phẩm.
- Công nghiệp nặng: Đúc khuôn, hạ nhiệt, …
- Y tế: chế biến, bảo quản thuốc, máu, …
- Đời sống sinh hoạt hằng ngày: tủ lạnh, máy lạnh, …
Nước ta là một nước nông nghiệp sản xuất thực phẩm nên để có thể giao lưu buôn bán thì không thể thiếu một hệ thống bảo quản thực phẩm Đó là lí do kĩ thuật lạnh tham gia phần lớn trong công cuộc bảo quản thực phẩm nhằm giúp cho thực phẩm được tươi ngon hơn và tránh tình trạng hư hỏng, ôi thiu
*Kho lạnh chế biến (Xí nghiệp chế biến lạnh)
Các cơ sở chế biến thực phẩm như thịt, cá, sữa, rau, quả… đều có bộ phận sản xuất thực phẩm lạnh, lạnh đông, đồ hộp… để vận chuyển đến các kho lạnh phân phối, kho lạnh trung chuyển hoặc kho lạnh thương nghiệp Điểm đặc trưng của những thiết bị này là khả năng lạnh cao, chính vì thế chúng là mắt xích đầu tiên trong dây chuyền lạnh.
Các kho lạnh thương mại thường được sử dụng trong các thành phố và trung tâm công nghiệp để bảo quản sản phẩm thực phẩm trong mùa thu hoạch và phân phối đến suốt cả năm.
Các sản phẩm thực phẩm thường được gia lạnh hoặc kết đông tại các nhà máy chế biến và sau đó chuyển đến kho lạnh để bảo quản Một số sản phẩm có thể được gia lạnh và kết đông tại kho lạnh trong khoảng từ 3 đến 6 tháng Kho lạnh có dung tích rất lớn, lên đến 10 - 15 nghìn tấn và đôi khi còn lớn hơn nữa, lên đến 30 - 35000 tấn. Kho lạnh chuyên dùng để bảo quản một loại mặt hang và vạn năng để bảo quản nhiều
Hình 1 1 kho lạnh chế biến thực phẩm loại mặt hàng: Thịt, sữa, cá, rau quả…
Khi một kho lạnh có các phân xưởng chế biến kem, nước đá, đóng gói và gia lạnh thì nó được gọi là một xí nghiệp liên hiệp lạnh.
Hình 1 2 Kho lạnh nhà phân phối Vinamilk
Kho lạnh trung chuyển thường được đặt tại các cảng biển, trạm tàu hỏa hoặc trạm xe tải để lưu trữ tạm thời các sản phẩm trước khi chuyển tiếp đến các điểm trung chuyển khác Thường có tính chất ngắn hạn và thường kết hợp với kho lạnh phân phối và kho lạnh thương nghiệp.
Hình 1 3 Kho lạnh trung chuyển nông sản ở Đại Thành
Kho lạnh thương nghiệp được sử dụng để bảo quản thực phẩm trong thời gian ngắn trước khi đưa ra thị trường tiêu thụ Người cung cấp chủ yếu của kho lạnh này là kho lạnh phân phối Có hai loại kho lạnh thương nghiệp, bao gồm kho lớn với dung tích từ 10 đến 150 tấn được sử dụng cho các trung tâm công nghiệp và thị xã, và kho nhỏ với dung tích dưới 10 tấn được sử dụng cho các cửa hàng, quầy hàng thương nghiệp, khách sạn, Thời hạn bảo quản của thực phẩm trong kho lạnh thương nghiệp là khoảng 20 ngày Kho lạnh thương nghiệp bao gồm cả các loại tủ lạnh và tủ kính lạnh thương nghiệp.
Hình 1 4 Kho lạnh thương mại và ứng dụng trong sản xuất
Các sản phẩm bảo quản lạnh được vận chuyển bằng ôtô lạnh, tàu hỏa, tàu thủy hoặc máy bay lạnh Các phương tiện này có khoang lạnh riêng để bảo quản các sản phẩm, có thể chiếm toàn bộ hoặc một phần khoang hàng.
Tủ lạnh và tủ đông được sử dụng trong gia đình và tập thể để bảo quản các sản phẩm thực phẩm tiêu dùng Chúng được coi là phần cuối cùng của chuỗi cung ứng lạnh và cung cấp đá lập phương và đá thỏi cho thực phẩm Dung tích của chúng thường từ vài mét khối đến 50 tấn.
1.2.4 Các phương pháp làm lạnh
Hình 1 5 Kho lạnh trên xe tải vận chuyển hàng thực phẩm
Hình 1 6 Kho lạnh mini dung trong sinh hoạt
Phòng lạnh được trang bị các dàn lạnh tĩnh bay hơi trực tiếp hoặc dùng nước muối để làm lạnh gián tiếp Không khí trong phòng được tạo ra bởi quá trình đối lưu tự nhiên Các sản phẩm cần làm lạnh được xếp lên giá hoặc treo trên giá xe đẩy, ví dụ như rau, quả, ngũ cốc hoặc thịt lợn, thịt bò nửa hoặc một phần tư con Trong giai đoạn đầu khi nhiệt độ sản phẩm vẫn cao, nhiệt độ phòng có thể được điều chỉnh xuống đến -2ᵒC hoặc -3ᵒC Trong giai đoạn cuối khi nhiệt độ sản phẩm đã thấp, nhiệt độ phòng được tăng lên từ -1ᵒC đến 0ᵒC.
Phương pháp làm lạnh tĩnh có tốc độ làm lạnh chậm và yêu cầu diện tích làm lạnh lớn hơn, tuy nhiên độ khô hao của sản phẩm thực phẩm thấp hơn và độ ẩm của không khí trong phòng lạnh cao hơn.
Trong các phòng lạnh, sử dụng dàn quạt để làm lạnh Dàn lạnh có thể là giàn bay hơi trực tiếp hoặc làm lạnh gián tiếp qua nước muối Tốc độ lưu thông không khí trong phòng có thể đạt đến 3-4 m/ s Ban đầu, nhiệt độ có thể được điều chỉnh xuống đến -5ᵒC cho thịt lợn và -1ᵒC cho thịt bò, sau đó nâng nhiệt độ lên trong khoảng -1ᵒC đến 0ᵒC và tốc độ không khí giảm đi một nửa Độ ẩm không khí được giữ ở mức từ 85ᵒC đến 95ᵒC.
Phương pháp làm lạnh sử dụng quạt giúp tăng tuần hoàn không khí, từ đó tăng tốc độ làm lạnh và rút ngắn thời gian Cần đảm bảo để sản phẩm không bị đóng băng Tốn hao khối lượng sản phẩm do khô hao cao hơn so với phương pháp làm lạnh tĩnh Phương pháp này có thể áp dụng cho mọi loại sản phẩm như thịt, cá, rau, quả… Phòng lạnh thường được thiết kế theo dạng đường hầm, có xe đẩy chất sản phẩm và đường ray đẩy vào và ra.
Các phòng lạnh được trang bị các buồng phun nước muối. Không khí trao đổi nhiệt ẩm trực tiếp với nước muối, sau đó vào làm lạnh sản phẩm Phương pháp này giảm được tổn hao khối lượng do độ ẩm rất cáo, tránh được ô xi hóa mỡ, giữ vitamin Nhược điểm của phương pháp này là không dùng được cho các sản phẩm kị ẩm và kị thấm muối
Xác định thông số đầu vào
Vị trí lắp đặt kho lạnh được chọn và lấp đặt tại Mỹ Tho Bảng nhiệt độ và độ ẩm:
Nhiệt độ, 0 C Độ ẩm tương đối, %
TB cả năm Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông
Bảng 1 - 1 Thông số khí hậu ở Mỹ Tho [6] Để tính toán đảm bảo cho an toàn thì chọn số liệu cao nhất và khắc nghiệt nhất để đảm bảo độ an toàn cho máy lạnh và tránh các sự cố đáng tiếc xảy ra.
- Sản phẩm bảo quản: Bưởi
Quả bưởi là một trong những loại trái cây phổ biến và quan trọng trong nền kinh tế nhiều quốc gia Giá trị kinh tế của quả bưởi được xác định bởi một số yếu tố sau đây:
1 Sản xuất và tiêu thụ: Quả bưởi được trồng và sản xuất trên diện rộng ở nhiều khu vực trên thế giới, đặc biệt là ở các nước như Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam, Thái Lan,
Mỹ, và Israel Việc sản xuất hàng loạt giúp cung cấp nguồn cung ổn định và đáp ứng nhu cầu tiêu thụ lớn từ thị trường nội địa và xuất khẩu.
2 Giá trị dinh dưỡng: Quả bưởi là một nguồn cung cấp vitamin C, kali, chất xơ và chất chống oxy hóa Nó được coi là một loại thực phẩm khá lành mạnh và có thể đóng vai trò trong việc duy trì sức khỏe tốt.
3 Thị trường xuất khẩu: Quả bưởi là một sản phẩm xuất khẩu quan trọng, mang lại thu nhập đáng kể cho các nước sản xuất Những nước như Trung Quốc, Ấn Độ và ViệtNam là những nhà sản xuất hàng đầu và có thị phần lớn trên thị trường quốc tế Giá trị xuất khẩu của quả bưởi phụ thuộc vào chất lượng, kích thước, hình dạng, và sự đa dạng của sản phẩm.
4 Sản phẩm phụ: Ngoài quả tươi, quả bưởi cũng có thể được chế biến thành nhiều sản phẩm phụ khác nhau như nước ép, mứt, marmalade, nước hoa quả, và các sản phẩm công nghiệp khác Điều này tạo ra thêm giá trị kinh tế cho quả bưởi và tăng khả năng tiếp cận thị trường.
Tuy nhiên, giá trị kinh tế của quả bưởi có thể thay đổi theo thời gian và các yếu tố kinh tế khác nhau Ngoài ra, yếu tố như thời tiết, năng suất, giá cả và yêu cầu thị trường cũng có thể ảnh hưởng đến giá trị kinh tế của quả bưởi trong từng vùng và thời điểm cụ thể.
- Bảo quản thực phẩm là quá trình xử lý thức ăn nhằm ngăn chặn hoặc làm chậm việc thức ăn bị hư hỏng (giảm chất lượng và giá trị dinh dưỡng hoặc không thể ăn được), nhờ đó thực phẩm giữ được lâu hơn Phương pháp bảo quản thường liên quan đến việc ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, (mặc dù đôi khi người ta đưa vào thực phẩm các loại vi khuẩn và nấm lành tính để bảo quản) cũng như làm chậm quá trình oxy hóa của chất béo để tránh ôi thiu Bảo quản thực phẩm còn bao gồm các quá trình kiềm chế sự suy giảm thẩm mỹ của thức ăn.
- Thiết kế một kho lạnh bảo quản bưởi với năng suất 120 tấn tại
Mỹ Tho có thể có nhiều lợi ích và lý do sau:
1 Vị trí chiến lược: Mỹ Tho là một thành phố nằm trong vùng Đồng bằng Sông Cửu Long của Việt Nam, nơi có điều kiện thích hợp cho việc trồng và sản xuất bưởi Thiết kế một kho lạnh tại địa phương này giúp tiết kiệm chi phí vận chuyển và giảm thời gian chuyển giao hàng hóa từ nơi sản xuất đến điểm tiêu thụ.
2 Bảo quản chất lượng: Bưởi là một loại trái cây nhạy cảm với điều kiện môi trường, đặc biệt là nhiệt độ và độ ẩm Kho lạnh sẽ giúp duy trì nhiệt độ và độ ẩm ổn định, ngăn chặn quá trình hư hỏng, mất chất lượng và kéo dài tuổi thọ của bưởi Điều này làm tăng giá trị sản phẩm và đáp ứng yêu cầu của thị trường.
3 Tăng khả năng xuất khẩu: Khi có một kho lạnh bảo quản bưởi với năng suất lớn tại Mỹ Tho, người trồng bưởi có thể tăng khả năng xuất khẩu sản phẩm Một kho lạnh hiện đại và chất lượng sẽ đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và quy định xuất khẩu, giúp mở rộng thị trường và tạo ra cơ hội kinh doanh.
4 Tạo việc làm và phát triển kinh tế địa phương: Xây dựng và vận hành một kho lạnh sẽ tạo ra nhiều việc làm cho người dân địa phương, từ công việc xây dựng, quản lý, vận hành cho đến việc vận chuyển và quản lý hàng hóa Điều này có thể thúc đẩy phát triển kinh tế trong khu vực và tăng thu nhập cho cộng đồng.
Tóm lại, thiết kế một kho lạnh bảo quản bưởi với năng suất 120 tấn tại Mỹ Tho mang lại nhiều lợi ích cho ngành nông nghiệp, xuất khẩu, cộng đồng địa phương và phát triển kinh tế
- Các quy trình chế biến:
Nước ta nằm vùng nhiệt đới nên rau quả rất nhiều và đa dạng nhưng theo mùa Bảo quản lạnh không những giữ được phẩm chất của rau quả còn có tác dụng kéo dài thời gian cung cấp cho nhu cầu tiêu dùng của nhân dân và cho sản xuất.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH
Chọn kho lạnh, buồn lạnh
Vì ngày càng nhiều người mong muốn sử dụng thực phẩm tươi xanh Nói không với các loại sản phẩm thực phẩm đặt biệt là trái cây được sử dụng các loại hóa chất và chất bảo bảo Do vậy du cầu của mọi người sử dụng thực phẩm sạch cao Chính vì vậy loại kho lạnh trung chuyển là giải pháp hợp lý để có thể giúp đưa các sản phẩm tươi sạch đến tay người dùng Nó giúp bảo quản sản phẩm một cách tốt nhất và vẫn giữ độ tươi của các loại trái cây.
Buồn lạnh bảo quản đa năng là lựa tối ưu nhất Buồn được thiết kế ở nhiệt dộ -
12 0 C nhưng khi cần bảo quản lạnh có thể đưa lên 0 0 C, khi bảo quản tùy thuộc theo yêu cầu công nghê.
Tiểu chuẩn chất thải
Dung tích là một trong những chỉ tiêu thường được sử dụng để đánh giá kho lạnh Tuy nhiên, chỉ dựa trên dung tích để đánh giá sức chứa của kho lạnh là một thước đo thô sơ và không đủ để dự đoán được thể tích thực tế của kho vì sự khác biệt về khối lượng hàng hóa bảo quản trong một đơn vị thể tích phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại hàng hóa, phương pháp bảo quản, phương pháp bao bì đóng gói và các yếu tố khác Do đó, cần sử dụng nhiều chỉ tiêu khác nhau để đánh giá mức độ chứa đựng của kho lạnh một cách chính xác và đầy đủ hơn.
Xác định kích thước và bố trí mặt bằng kho lạnh
Sản phẩm nhóm sử dụng là quả bưởi da xanh Sơ chế quả rữa sạch để khô ráo tránh dính nước vào quả Bọc lớp màng thực phẩm bảo vệ rồi bọc lớp lưới vào để tránh ẩm móc và va đập quả Đảm bảo tiêu chuẩn xuất khẩu cũng như chất lượng đến người tiêu dùng Một quả bưởi nặng khoảng từ 0,7 kg tới 1,2 kg Nhóm sẽ chọn trái có kích thước quả lớn nhất để tính toán 1,2 kg.
Sử dụng thùng cactong để đụng quả kích thước thùng 0,52 m x 0,35 m x 0,23m Đựng được 12 trái bưởi trong 1 thùng trọng lượng tương ứng 14,4 kg trong 1 thùng.
Thể tích kho lạnh được xác định theo công thức:
E – Dung tích của các buồng lạnh, tấn. gv – Mức độ chất tải, tấn/m 3 Kho được thiết kế với bưởi cactong Một thùng chứa 14,4 kg, m 3 chứa được 24 thùng Ta có gv = 0,3456 tấn/m 3
Dung tích thật sự các buồng sản phẩm là trái cây Espvà thùng cactong Ebb
Dung tích thật sự của buồng lạnh
E = Esp + Ebb = 120 + 12 = 132 (t)Thể tích buồng lạnh
Kho chọn sử dụng pallet nhựa mặt kín PS-1512R2-1Q kích thước 1500 x 1200 x 150 mm Chất liệu HDPE trọng tải tĩnh 2000 kg, tải trọng thên kệ lên tới 1500 kg.
Kho sử dụng kệ selective để phân lối chiều cao 4,5m.
Đăc điểm dễ lắp ráp tháo dỡ nhẹ dễ thao lấp
Kết cấu đa tầng linh hoạt.
Khung chân Omega dập lỗ, thép cán nguội kiên cố.
Sơn tĩnh điện tiêu chuẩn châu Âu kháng gỉ an toàn.
Tầng kệ có thể bổ sung mâm tole, lưới thép chứa hàng khoa học.
Kệ Selective hoàn thiện lắp ráp bằng bulong, dễ dàng tháo lắp hoặc di dời vị trí Trong nhiều trường hợp để phù hợp với tính chất từng ngành hàng, chiều cao giữa các tầng trên kệ được tùy chỉnh thuận lợi Tương thích kích thước và tải trọng kiện hàng.
Như vậy thuận tiện cho việc vẫn chuyển sắp sếp vào kho Một pallet để được 9 lớp chòng lên nhau, 1 lớp để được 9 thùng.
Của buồng lạnh F (m 2 ) được xác định qua thể tích buồng lạnh và chiều cao chất tải:
F – diện tích chất tải hoặc diện tích hàng chiếm trực tiếp, m 2 h – chiều cao chất tải, m.
Chiều cao chất tải là chiều cao lô hàng chất trong kho, chiều cao này phụ thuộc vào bao bì đựng hàng, phương tiện bốc xếp Kho lạnh có chiều cao 6 m thì chiều cao chất tải của kho lạnh là 4,14 m
Tải trọng của nền và của trần
Được tính toán theo định mức chất tải và chiều cao chất tải của nền: gf = gv × h = 0,3456 x 4,14 = 1.4 (tấn/m 2 ) [6] Trong đó :
gf – định mức chất tải theo diện tích, tấn/m 2
gv – Mức độ chất tải, tấn/m 3
Bố trí mặt bằng sơ đồ kho lạnh
gv – Mức độ chất tải, tấn/m 3
2.5 Xác định diện tích lạnh cần xây dựng:
F1 – diện tích lạnh cần xây dựng, m 2 ; βF – hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa, tính cả đường đi và các diện tích giữa các lô hàng, giữa lô hàng và cột, tường và các diện tích lắp đặt thiết bị như dàn bay hơi, quạt βF phụ thuộc diện tích buồng và lấy theo bảng 2 - 4.
Diện tích buồng lạnh, m2 βF Đến 20
Bảng 2 - 1 Hệ số sử dụng diện tích theo buồng [6]
Qua bảng 2 - 1 ta có thể thấy buồng càng rộng, hệ số sử dụng diện tích sử dụng càng lớn vì có thể bố trí hợp lý hơn các lối đi, các lô hàng và các thiết bị.
Lưu ý: Khi thiết kế mặt bằng kho lạnh
Cần phải tính toán thêm các diện tích lạnh phụ trợ chưa nằm trong các tính toán trên Thí dụ hành lang, buồng tháo và chất tải, kiểm nghiệm sản phẩm, buồng chứa phế phẩm và kể cả buồng kết đông của kho lạnh phân phối.
Diện tích kho lạnh quy chuẩn được tính theo hàng cột quy chuẩn cách nhau 6 m nên F cơ sở là 36 m 2 Các diện tích quy chuẩn khác là bội số của 36 m 2 , lấy 144 Trong khi tính toán, diên tích lạnh có thể lớn hơn diện tích ban đầu 10 ÷ 15%, khi chọn Z là số nguyên
Chọn kích thước kho như sau: (12 x 12 x 6 m) (D x R x H m)
TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM
Cấu trúc xây dựng và cách nhiệt kho lạnh
3.1.1 Mục đích của việc cách nhiệt kho lạnh:
Mục đích chính của việc cách nhiệt kho lạnh là tạo ra một môi trường lạnh ổn định và cách nhiệt hiệu quả để đảm bảo bảo quản hàng hoá và hoạt động của kho lạnh. Dưới đây là một số mục đích cụ thể:
1 Bảo quản hàng hoá: Cách nhiệt giúp duy trì nhiệt độ lạnh ổn định bên trong kho lạnh, ngăn chặn sự tăng nhiệt độ và tiết kiệm năng lượng Điều này đảm bảo rằng hàng hoá được bảo quản trong điều kiện lý tưởng và tránh bị hỏng do biến đổi nhiệt độ.
2 Tiết kiệm năng lượng: Cách nhiệt giúp giữ nhiệt lạnh bên trong kho lạnh, ngăn chặn sự truyền nhiệt từ môi trường bên ngoài vào bên trong Điều này giúp giảm lượng nhiệt mà hệ thống làm lạnh phải tiêu thụ để duy trì nhiệt độ lạnh, từ đó tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí vận hành.
3 Kiểm soát độ ẩm: Cách nhiệt cũng giúp kiểm soát độ ẩm trong kho lạnh Nó ngăn chặn sự xâm nhập của độ ẩm từ bên ngoài và giữ cho không gian bên trong khô ráo. Điều này quan trọng đối với việc bảo quản hàng hoá nhạy cảm đến độ ẩm.
4 Đảm bảo tính an toàn và tuổi thọ: Cách nhiệt giúp tạo ra một môi trường an toàn cho hoạt động trong kho lạnh Nó ngăn chặn sự truyền nhiệt quá nhanh vào kho lạnh,tránh gây hiện tượng đọng sương hoặc tạo bụi bẩn do hơi nước trong không khí Đồng thời, cách nhiệt cũng bảo vệ cấu trúc và vật liệu của kho lạnh khỏi sự ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm, gia tăng tuổi thọ của kho lạnh.
Cấu trúc của cách nhiệt
Cấu trúc cách nhiệt đảm bảo sự liên tục không tạo ra các cầu nhiệt hiện tượng đột nhiệt Đối với kho xây khi lắp cách nhiệt cho công trình không nên để hở các mạch ghép giữa các tấm cách nhiệt
+ Đối với tường cách nhiệt đặt phía trong hay phía ngoài đều được cả nhưng để bảo vệ lớp cách nhiệt, cấu trúc tốt thì lắp bên trong tường có lợi hơn.
+ Đối với nền lắp dưới mặt nền.
+ Đối với trần thì lắp lớp cách nhiệt phía trên hay phía dưới đều được tuỳ thuộc vào diện tích.
Theo để tài thiết kế của tụi em, tụi em chọn cấu trúc cách nhiệt là polystyrol (styrofor) để cách nhiệt cho kho (nền) và chọn cấu trúc cách nhiệt polyurethane cứng để cách nhiệt cho kho (mái, tường).
Phương pháp xây dựng kho bảo quản
Trong thực tế sản xuất hiện nay có 2 phương pháp xây dựng kho thường sử dụng là kho xây và kho lắp ghép.
- Kho lắp ghép : có ưu điểm là kích thước lắp ghép tiêu chuẩn, thao tác lắp ghép dễ dàng, cách ẩm hoàn toàn , thời gian thi công ngắn, hiệu quả cao,….tuy nhiên nó có nhược điểm là giá thành cao, chi phí đầu tư lớn , không tận dụng được nguồn nhiên liệu sẵn có tại địa phương.
- Kho xây : có ưu điểm là có khả năng tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có tại địa phương, các nguyên vật liệu sẵn có của xí nghiệp, giá thành rẻ, chi phí đầu tư thấp. Tuy nhiên nó có nhược điểm là thời gian thi công kéo dài cấu trúc xây dựng phức tạp.
Qua cân đối giữa kho lắp ghép và kho xây, đối chiếu với tình hình của xí nghiệp em chọn phương án xây dựng kho bảo quản trái cây thương mại là kho lắp ghép
3.3 1 Kết cấu xây dựng kho: Để giảm tổn thất lạnh và đảm bảo tính an toàn và kinh tế cho hoạt động lâu dài của kho lạnh, cần xây dựng kho theo cấu trúc như sau:
1 Tường kho lạnh: Tường kho lạnh được xây dựng bằng việc lắp ráp các panel cách nhiệt Các panel có cấu trúc sandwich với lớp cách nhiệt ở giữa và hai lớp tôn mạ kẽm ở mặt ngoài Lớp cách nhiệt thường là polyurethane (PUR) hoặc polyisocyanurate (PIR) để đảm bảo khả năng cách nhiệt cao.
2 Mái kho lạnh: Mái kho lạnh cũng được xây dựng từ các panel cách nhiệt tương tự như tường Mái có thể được thiết kế dốc về một phía hoặc hai phía để thoát nước mưa. Lớp panel mái cũng có khả năng cách nhiệt để giữ cho không gian bên trong kho lạnh lạnh hơn.
3 Cửa kho lạnh: Cửa kho lạnh cũng sử dụng panel cách nhiệt để đảm bảo tính cách nhiệt và khả năng kín đáo Cửa có thể là cửa trượt hoặc cửa mở, và thường được trang bị bản lề tự động và đệm cao su để đảm bảo độ kín.
4 Móng và cột: Móng và cột là các thành phần cấu trúc chịu lực của kho lạnh Chúng thường được làm bằng thép để đảm bảo khả năng chịu tải trọng của toàn bộ kết cấu và hàng hoá bên trong kho.
5 Hệ thống điều hòa và cung cấp nhiệt: Kho lạnh cần được trang bị hệ thống điều hòa không khí để duy trì nhiệt độ lạnh ổn định Hệ thống cung cấp nhiệt cũng có thể được sử dụng để duy trì nhiệt độ âm trong kho lạnh.
Tổng quan, kết cấu xây dựng kho lạnh bằng panel sử dụng các panel cách nhiệt để đảm bảo tính cách nhiệt và khả năng kín đáo Nó cung cấp một môi trường lạnh ổn định và hiệu quả cho bảo quản hàng hoá và tiết kiệm năng lượng.
Tính toán cho vách kho lạnh
Các lớp tường bao Chiều dày (m) Hệ số dẫn nhiệt λ
Bảng 3 - 1 Chọn kết cấu vách tường bao
Xác định chiều dày lớp cách nhiệt tường bao:
Chiều dày cách nhiệt của lớp vật liệu được xác định từ phương trình hệ số truyền nhiệt k:
cn: độ dày lớp cách nhiệt polyurethane
cn: hệ số dẫn nhiệt của polyurethane
k: hệ số truyền nhiệt qua tường bao, ứng với kho nhiệt độ ta có k= 0,35 w/m 2 k [6]
1: hệ số tỏa nhiệt bề mặt ngoài tường ngăn, 1= 23,3 w/m2k [6]
2: hệ số tỏa nhiệt của vách phía trong kho lạnh, đối với kho lạnh không khí đối lưu cưỡng bức 2= 9 W/m 2 K [6]
i: bề dày của lớp vật liệu thứ i.
i: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu thứ i.
Theo kết cấu vách như trên và dựa vào bảng 1 ta có chiều dày lớp cách nhiệt là: δ cn =0,041× [ 0,35 1 − ( 23,3 1 + 2 ×0,0006 58 + 1 9 ) ] δ cn = 0,11 m
Chiều dầy cách nhiệt thực phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được Ở đây ta chọn chiều dầy tổng là 0,15 m Hệ số truyền nhiệt thực được tính: k= 1
3.4.2 Kiểm tra đọng sương Điều kiện để vách ngoài của kho lạnh không bị đọng sương:
Trong đó: t1: nhiệt độ bên ngoài kho bảo quản lạnh đông ( o C) ts: nhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài ( o C) t2: nhiệt độ bên trong kho lạnh ( o C) α1: hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (W/m 2 K)
Vậy: vách ngoài không đọng sương.
Cách nhiệt cho nền
3.2.1 Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt
Kết cấu nền kho lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ phòng lạnh, tải trọng của hàng bảo quản, dung tích kho lạnh, …Yêu cầu của nền là phải có độ vững chắc cần thiết, tuổi thọ cao, không thấm ẩm.
Bảng 3 - 2 Kết cấu cách nhiệt của nền
3.2.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt
Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức:
Trong đó: α1 = 23.3 W/m 2 K: hệ số cấp nhiệt của không khí α2 = 9 W/m 2 K: hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức). δi: bề dày của vật liệu làm tường. λi: hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường.
K = 0.35 W/m 2 K: hệ số truyền nhiệt quy chuẩn.
=> Hệ số truyền nhiệt của nền K = 0.215 W/m 2 K
Kiểm tra tương tự trên => không có đọng sương và đọng ẩm.
Cách nhiệt cho trần
3.3.1 Kết cấu cách nhiệt của trần
Mái kho lạnh không được phép đọng nước và thấm nước Mái có kết cấu như sau:
Các lớp tường bao Chiều dày (m) Hệ số dẫn nhiệt λ
Bảng 3 - 3 Kết cấu cách nhiệt của trần kho lạnh
Xác định chiều dày lớp cách nhiệt tường bao:
Chiều dày cách nhiệt của lớp vật liệu được xác định từ phương trình hệ số truyền nhiệt k:
cn: độ dày lớp cách nhiệt polyurethane
cn: hệ số dẫn nhiệt của polyurethane
k: hệ số truyền nhiệt qua tường bao, ứng với kho nhiệt độ ta có k= 0,33 w/ m 2 k (mái bằng).
1: hệ số tỏa nhiệt bề mặt ngoài tường ngăn, 1= 23,3 w/m 2 k
2: hệ số tỏa nhiệt của vách phía trong kho lạnh, đối với kho lạnh không khí đối lưu cưỡng bức 2= 9 W/m 2 K
i: bề dày của lớp vật liệu thứ i.
i: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu thứ i.
Theo kết cấu vách như trên và dựa vào bảng 1 ta có chiều dày lớp cách nhiệt là: δ cn =0,041× [ 0,33 1 − ( 23,3 1 + 2 × 0,0006 50 + 1 9 ) ] δ cn = 0,11m
Chiều dầy cách nhiệt thực phải lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác định được Ở đây ta chọn chiều dầy tổng là 0,15 m
Hệ số truyền nhiệt thực được tính: k= 1
Kiểm tra tương tự trên => Không có đọng sương đọng ẩm trên bề mặt kết cấu.
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT
Tính nhiệt tải
Tính nhiệt tải là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài đi vào kho lạnh Đây chính là dòng nhiệt mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bên ngoài.
Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy lạnh.
Nhiệt tải của kho xác định theo công thức.
Q1: dòng nhiệt thất thoát qua vách.
Q2: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra.
Q3: dòng nhiệt do vận hành kho.
Q4: dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh.
Q5: dòng nhiệt tỏa ra khi sản phẩm hô hấp.
Tính nhiệt thất thoát qua vách
Bảng 4 - 1 Kết cấu bao che
Kích thước kho: 12 x 12 x 6 m Suy ra F của tường, nền, trần.
+ t1 = 36,8 0 C nhiệt độ môi trường bên ngoài
Tính dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra
Q21: Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa.
Q22: Dòng nhiệt do bao bì toả ra.
Dòng nhiệt do trái cây tỏa ra:
24×3600 (W) h1,h2 : enthapi của sản phẩm trước và sau khi xử lý lạnh :
1 = 20 0 C Tra bảng 4.2 h1= 346,5 kJ/kg. t2 = 4 0 C Tra bảng 4.2 h2= 286.7 kJ/kg.
M: Công suất buồng gia lạnh hoặc khối lượng hàng nhập kho bảo quản trong một ngày đêm, tấn/ngày đêm Vì hoa quả có thời vụ, nên đối với kho lạnh bảo quản hoa quả khối lượng nhận hàng kho
M: khối lượng nhập hàng vào kho lạnh tấn / ngày đêm.
E: dung tích buồn lạnh, tấn
B: hệ số quay vòng hàng, B= 8 ÷ 10. m: hệ số nhập hàng không đồng đều đối với kho lạnh bảo quả m = 2 ÷ 2,5.
Dòng nhiệt do bao bì toả ra:
M b : Khối lượng bao bì đưa vào kho cùng sản phẩm, khối lượng khay chiếm tới 10 30% khối lượng hang Lấy 15%.
C b : Nhiệt dung riêng của bao bì C b =1,46(kj/kgK) (đây là bao bìa cattong)
t1, t2: Nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh của bao bì
Vậy nhiệt do sản phẩm tạo ra: Q2 = Q21 +Q22= 16611+ 3244,44
Tính dòng nhiệt do vận hành kho
Q 31 : Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng (m)W)
Q 32 : Dòng nhiệt do người làm việc toả ra trong kho (m)W)
Q 33 : Dòng nhiệt do động cơ điện toả ra (m)W)
Q 34 : Dòng nhiệt do mở cửa (m)W)
Q 35: Dòng nhiệt do xả tuyết (m)W)
Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra Q31.
A: Nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng trên 1m 2 diện tích buồng W/ m 2
Chọn A = 1,2 W/m 2 (do đây là kho bảo quản )
Dòng nhiệt do người toả ra Q32.
Nhiệt lượng do 1 người toả ra khi làm việc nặng nhọc là 350W/người.
n: số người làm việc trong buồng Ta chọn 3 người làm việc trong buồng.
Dòng nhiệt do động cơ điện toả ra Q 33.
N – Công suất động cơ điện.
1000 – Hệ số chuyển đổi từ KW ra W.
Tổng công suất của động cơ điện quạt dàn lạnh lắp đặt trong kho lạnh phải lấy theo thực tế thiết kế Tuy nhiên đến đây ta chưa chọn được dàn lạnh nên chưa biết cụ thể tổng công suất động cơ điện của quạt dàn lạnh, vì vậy có thể lấy theo định hướng như sau: Đối với kho bảo quản lạnh N = 1- 4 KW Lấy N=2 KW.
Vậy dòng nhiệt tổn thất do động cơ quạt dàn lạnh tỏa ra:
Vậy dòng nhiệt do động cơ điện toả ra là:
Dòng nhiệt do mở cửa Q34.
B: Dòng nhiệt khi mở cửa, tra bảng (2.18 trang 96) ta chọn dòng nhiệt khi mở cửa là
F: Diện tích của buồng lạnh F4m 2
Dòng nhiệt do xả tuyết Q35.
Trong kho lạnh khi xả tuyết ta thực hiện trên mỗi dàn lạnh nên ta chỉ việc tính toán cho 1 dàn lạnh
ρ kk : Khối lượng riêng của không khí ρ kk =1,2kg/m 3 :
C ρ kk : Nhiệt dung riêng của không khí C ρ kk =1,009×100009¿).
Δt: Độ tăng nhiệt độ không khí trong kho lạnh sau xả băng, delta t lấy theo kinh nghiệm thực tế Thông thường, nhiệt độ không khí sau xả băng tăng 4 o C đến 7 o C.
Vậy dòng nhiệt do vận hành Q3 là:
Tính dòng nhiệt thông gió buồng lạnh
Mk: Lưu lượng không khí của quạt thông gió (m 3 /s) h 1− h2 : entanpi của không khí ở ngoài và ở trong buồng (kJ/kg) Xác định trên đồ thị h-x theo t và φ
Tra đồ thị ta có: h1 3 kj/kg h2 ,7 kj/kg
A: Bội số tuần hoàn hay số lần thay đổi không khí trong một ngày đêm, lần/24h.Các buồng bảo quản hoa quả trang bị quạt thông gió hai chiều đảm bảo bội số tuần hoàn 4 lần thể tích buồng trong 24h.
“k: Khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí trong buồng bảo quản, kg/m3 “k =1,27m 3 /kg.
Vậy dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q4 là:
Tính dòng nhiệt tỏa ra khi sản phẩm hô hấp
E - dung tích kho lạnh, Tấn qn và qbq - dòng nhiệt do sản phẩm toả ra ở nhiệt độ khi nhập vào kho lạnh và ở nhiệt độ bảo quản trong kho lạnh, W/tấn; qn và qbq tra theo (bảng 20 trang 67) Quả bưởi thuộc họ Cửu lý hương (Rutaceae) Quả chanh (Citrus aurantifolia): Là một loại quả có hương vị chua, thuộc họ Cửu lý hương Nên sửa dụng số liệu quả chanh để tính toán. nhiệt độ nhập vào kho là 20℃ thì qn = 58 nhiệt độ trong kho là 4℃ thì qn = 17,6
Vậy nhiệt tải của kho xác định là:
Trong quá trình vận hành kho thì tải nhiệt mà kho phải chịu là:
Q1: dòng nhiệt thất thoát qua vách: 100%
Q2: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra: 100%
Q3: dòng nhiệt do vận hành kho: 75%
Q4: dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh: 100%
Q5: dòng nhiệt tỏa ra khi sản phẩm hô hấp: 100%
Xác định tải nhiệt cho thiết bị và máy nén
Tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần có giá trị cao nhất:
= 31995,92 (W) Năng suất lạnh của máy nén được xác định theo biểu thức:
∑Q - Tổng nhiệt tải của máy nén. b - Là hệ số thời gian làm việc, chọn b = 0,9 k - Là hệ số tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh, nhiệt độ sôi của môi chất R404a chọn k=1,1
TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH, TÍNH CHỌN MÁY NÉN
Tính toán chu trình lạnh
- Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh to Chọn to = 0 o C
- Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất tk Chọn tk = 40 o C
- Nhiệt độ quá lạnh tql Chọn tql = 38 o C
- Nhiệt độ hơi hút về máy nén hay nhiệt độ quá nhiệt tqn Chọn tqn = 10 o C
Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh to = 0 o C => Po = 6,003 (bar).
Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất tk = 38 o C => Pk = 18,15 (bar)
Tỷ số nén π = 3,1 < 13 nên chọn chu trình nén 1 cấp và sử dụng thiết bị thu hồi nhiệt.
5.2.2 Chu trình nén 1 cấp và sử dụng thiết bị thu hồi nhiệt.
Chu trình hồi nhiệt là chu trình có thiết bị trao đổi nhiệt giữa lỏng môi chất trước khi tiết lưu và hơi môi chất trước khi hút về máy nén Nguyên lý làm việc hơi sau thiết bị bay hơi ở trạng thái (6), đi qua thiết bị hồi nhiệt nhận nhiệt lỏng cao áp trước khi tiết lưu, được quá nhiêt đạt trạng thái điểm (1) sau đó được máy nén hút về, nén đoạn nhiệt (s=const) lên thành hơi có nhiệt độ cao, áp suất cao trạng thái (2), rồi tiếp tục đi vào thiết bị ngưng tụ nhả nhiệt đẳng áp cho môi trường làm mát, ngưng tụ thành lỏng cao áp trạng thái (3) Sau đó đi vào thiết bị hồi nhiệt nhả nhiệt cho hơi trước khi hút về máy nén và được quá lạnh đạt trạng thái (4) Rồi tiếp tục đi qua thiết bị tiết lưu, tiết lưu giảm áp, giảm nhiệt đạt trạng thái (5) Sau đó đi vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt của đối tượng cần làm lạnh, sôi hóa hơi, hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi trạng thái (6) đi
Hình 5 1 Sơ đồ thiết bị chu trình
Hình 5 2 Đồ thị lgp-h. qua thiết bị hồi nhiệt được quá nhiệt lại được máy nén hút về Chu trình cứ thế tiếp diễn.
Xác định các điểm nút Điểm 6: Giao điểm đường P=P0 và x=1 hoặc giao điểm đường t=t0 và x=1 Điểm 1: Giao điểm đường P=P0 và t=t0+tqn hoặc giao điểm đường P=P0 và h1=h6+(h3-h4) Điểm 2: Giao điểm đường P=Pk và s=s1 hoặc giao điểm đường t=tk và s=s1 Điểm 3: Giao điểm đường P=Pk và x=0 hoặc giao điểm đường t=tk và x=0 Điểm 4: Giao điểm đường P=Pk và h4=h3-(h1-h6) hoặc giao điểm đường P=Pk và t=tk - tql Điểm 5: Giao điểm đường P= P0 và h=h4 hoặc giao điểm giửa đường t=t0 và h=h4. đường t=t0 và h=h4.
5.2.3 Tính toán chu trình lạnh.
Lập bảng thông số xác định các điểm nút Điểm nút Nhiệt độ t( 0 C) Áp suất p(bar)
Bảng 5 - 1 thông số xác định các điểm nút
Năng suất lạnh riêng q0 (kj/kg). q 0 =h1−h4(kj/kg) [3]
qo: Năng suất lạnh riêng (kj/kg)
h1, h4: Entalpi tại điểm 1 và điểm 4 của chu trình.
Lưu lượng môi chất mtt (kg/s). m tt =Q 0 MN q 0 @343,31 93,5×10 3 =0,43 (kg/s)
Thể tích hút thực của máy nén Vtt (m 3 /s).
c: tỷ lệ thể tích chết c = 0,03 ÷ 0,05 Ta chọn c = 0,05 λ=λ c × λ ¿ × λ k =P 0 −Δ P 0
Thể tích hút lý thuyết V ¿.
w: Là hệ số tổn thất không thấy được w = T T 0 k b = 0,001
Công suất ma sát sinh ra do sự ma sát trong các chi tiết chuyển động của máy nén, công suất này phụ thuộc vào kích thước và chế độ hoạt động của máy nén.
Pms: với máy nén freon ngược dòng thì.
Pms = (0,019 0,034) MPa Ta chọn Pms =0,034 MPa
Công suất điện Nel là công suất đo được trên bảng đấu điện có kể đến tổn thất truyền động, khớp, đai … và hiệu suất chính của động cơ.
td - là hiệu suất truyền động đai td = 0,95.
el - là hiệu suất động cơ el =0,8 0,95 Chọn 0,95
Công suất chọn động cơ.
Ndc = (1,1 2,1) x Nel KW [3] Chọn hệ số an toàn là 1,2
Nhiệt thải ra ở thiết bị ngưng tụ.
Tính Chọn Máy Nén
Nhiệt độ ngưng tụ: t k @ o C Nhiệt độ sôi của môi chất: t o =0 o C Nhiệt độ quá lạnh: tql = 38 o C
Nhiệt độ quá nhiệt: tqn = 10 o C
Từ thông số trên sử dụng phần mềm bitzer chọn được máy nén:
Khả năng làm mát, Hp
Công suất thiết bị bay hơi, Hp
Công suất trên trục, Hp
Công suất bình ngưng , Hp
Lưu lượng lớn, kg/gi ờ
Bảng 5 - 2 Thông số máy nén 4N4Y
Tính chọn thiết bị ngưng tụ
Việc tính toán thiết bị ngưng tụ thực chất liên quan đến xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của nó Trong đề tài của chúng em, chúng em đã chọn sử dụng kiểu bình ngưng để giải nhiệt bằng nước Mục tiêu là tìm một thiết bị gọn nhẹ có thể được lắp đặt trực tiếp trong phòng máy.
b) Xác định nhiệt tải của dàn ngưng:
Nhiệt tải của dàn ngưng được xác định qua biểu thức :
Qk : Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ kW
F : Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt
ttb: Hiệu nhiệt độ trung bình logarit K
Điều chỉnh lượng nước vào làm mát sao cho tw1 = 33 0 C và lượng nước ra tw2 35 0 C khi đó hiệu nhiệt độ logarit sẽ là:
Vậy diện tích bề mặt chuyền nhiệt của bình ngưng ống chùm nằm ngang là: (theo bảng 8.6 TL1) ta có :K = 700 ( W/m 20 K)
Chọn kiểu bình nhưng ống chùm nằm ngang, có các thông số như sau:
0 C Đường kính ống áo khoác,
Lưu g tốilượn đa, tmim t tmim t
ln max max tmim t tmim t
ln max max mm ngưng,
Bảng 5 - 3 Thông số thiết bị ngưng tụ
Tháp giải nhiệt
Lưu lượng nước tuần hoàn
Nhiệt thải ở bình ngưng, Q k @,35kW
Khối lượng riêng của nước, ρ00kg/m 3
Nhệt dung riêng của nước, c= 4,18 kg / kg
Hiệu nhiệt độ của nước, ∆ t5−33=2K t w 1 =t ư +(2 6) o C3 o C [6] t w 2 =t w 1 +(2 6) o C5 o C [6]
Chọn tháp giải nhiệt sử dụng catalogue tháp giải nhiệt của hãng Liang- Chi ta chọn:
Kích thước Moto r quạt HP
Lưu lượng gió (m 3 / min) Ống nối (mm) Chiều cao H(mm ) Đường kính D(mm )
Bảng 5 - 4 Thông số tháp giải nhiệt
Tính chọn thiết bị bay hơi
Sử dụng phần mềm Guntner chọn dàn lạnh
QOMN = 40,34kWNhiệt độ không khí vào và ra khỏi dàn lạnh chênh lệch từ (2 ÷ 4) o C.
Sử dụng môi chất R404A Các thông số đầu vào
Chọn số lượng: 2 dàn lạnh
Ta có bảng số liệu của dàn lạnh ký hiệu S-AGHN 080.2E/34-A0U/10P.M như sau:
Thông số kỹ thuật Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Diện tích trao đổi nhiệt F 692 m 2 Đường kính quạt D 800 mm Áp suất vận hành tối đa P 320 Bar
Hình 5 3 Nhập thông số đầu vào phần mềm Guntner
Chiều rộng dàn B 910 mm Độ ồn 68 dB
Bảng 5 - 5 Thông số thiết bị bay hơi
TÍNH CHỌN THIẾT BỊ PHỤ
Bình tách lỏng
Nhóm chọn bình tách lỏng hồi nhiệt Bình có 2 chức năng: Tách lỏng cho dòng hơi hút máy nén Quá lạnh dòng lỏng trước tiết lưu để giảm tổn thất tiết lưu Việc thực hiện hồi nhiệt ở trong bình tách lỏng vừa làm tăng năng suất lạnh đồng thời nâng cao tác dụng tách lỏng, vì một phần lỏng trong quá trình trao đổi nhiệt đã hoá thành hơi.
1- Ống hút về máy nén; 2- Ống hơi vào; 3- Nón chắn; 4- Lỏng vào; 5- Xả lỏng; 6- Lỗ tiết lưu dầu và lỏng; 7- Lỏng ra; 8- Ống hồi nhiệt Đường kính bình tách lỏng
Hình 6 1 Bình tách lỏng kiểu nón chắn
Vh – Lưu lượng thể tích dòng hơi đi qua bình tách lỏng, m 3 /s; ω - Tốc độ của hơi môi chất trong bình, m/s Tốc độ hơi trong bình đủ nhỏ để tách được các hạt lỏng, ω = 0,5 - 1,0 m/s ω=0,5
Lưu lượng thể tích hơi môi chất đi qua bình được xác định theo công thức:
G – Lưu lượng khối lượng môi chất qua bình, kg/s
V1- Thể tích riêng trạng thái hơi qua bình tách lỏng, trạng thái đó tương ứng với trạng thái hơi hút của máy nén, m 3 /kg
Chọn bình tách lỏng có đường kính là 195 mm
Bình tách dầu
Nhóm chọn bình tách dầu kiểu nón chắn Nguyên lý tách dầu kết hợp rẽ ngặt dòng đột ngột, giảm tốc độ dòng và sử dụng các nón chắn Dòng hơi từ máy nén đến khi vào bình rẽ ngoặt dòng 90 o , trong bình tốc độ dòng giảm đột ngột xuống khoảng 0,5 m/s các giọt dầu phần lớn rơi xuống phía dưới bình Hơi sau đó thoát lên phía trên đi qua các lổ khoan nhỏ trên các tấm chắn Các giọt dầu còn lẫn sẽ được các nón chắn cản lại.
1- Hơi vào; 2- Vành gia cường; 3- Hơi ra; 4- Nón chắn trên; 5- Cửa hơi xả vào bình; 6- Nón chắn dưới; 7- Dầu ra
Hình 6 2 Bình tách dầu kiểu nón chắn Đường kính bình tách dầu
V – Lưu lượng thể tích dòng hơi đi qua bình tách lỏng, m 3 /s; ω - Tốc độ của hơi môi chất trong bình, m/s Tốc độ hơi trong bình đủ nhỏ để tách được các hạt lỏng, ω = 0,5 - 1,0 m/s ω=0,5
Lưu lượng thể tích hơi môi chất đi qua bình được xác định theo công thức:
G – Lưu lượng khối lượng môi chất qua bình, kg/s;
V2- Thể tích riêng trạng thái hơi qua bình, trạng thái đó tương ứng với trạng thái đầu đẩy của máy nén, m 3 /kg.
Chọn bình tách lỏng có đường kính là 100 mm.
Tính chọn đường ống dẫn môi chất trong hệ thống
Cũng từ các yếu tố như: tốc độ lưu động cho phép của môi chất, lưu lượng của dòng môi chất, khối lượng riêng của môi chất… Từ đó ta tính đường kính ống dẫn.
Đường kính trong ống được xác định theo biểu thức: d=√ ρ × π ×ω 4 × m (m) [6]
ρ: Khối lượng riêng của môi chất (kg/m 3 ).
ω: Tốc độ dòng chảy trong môi chất (m/s).
Trong hệ thống lạnh ta cần xác định 3 đường ống đó là đường ống hút từ thiết bị bay hơi về máy nén, đường ống đẩy, và đường ống dẫn lỏng.
6.4.1 Đường ống hút từ dàn bay hơi về máy nén
Theo bảng ta có: ω=7 ÷ 12m/s nên chọn ωm/s
Vậy chọn loại ống sắt có đường kính ≥ 39 mm làm đường ống hút máy nén Chọn dh
6.4.2 Đường ống đẩy của máy nén từ máy nén đến thiết bị ngưng tụ
Theo bảng ta có: ω=8 ÷ 15m/s nên chọn ωm/s
Vậy chọn loại ống sắt có đường kính ≥22mm làm đường ống hút máy nén Chọn dn
6.4.3 Tính chọn đường ống dẫn lỏng
Theo bảng ta có: ω=0,4÷ 1m/s nên chọn ω=0,6m/s
Vậy chọn loại ống sắt có đường kính ≥ 30 mm làm đường ống hút máy nén Chọn dl
= 32mm. Đường ống Đường kính tính được mm
Kích thước chọn Đường kính trong mm Đường kính ngoài mm Ống hút Ống đẩy Ống dẫn lỏng
Bảng 6 - 2 Thông số các đường ống