Tính toán thiết kế kho cáp đông công suất 2500 kilogam mẻ dùng để cấp đông thịt heo

Cấu trúc kho: nếu cấu trúc kho cách nhiệt và cách ẩm không tốt và cấu trúc không hợp lý thì kho sẽ bị dao động nhiệt độ nhiều làm cho có hiện tượng tan chảy và tái kết tinh của các tinh

Đồ án tổng hợp Lạnh Thiết kế hệ thống lạnh

GVHD: ThS Nguyễn Công Vinh Trang: 1 SVTH: Hoàng Văn Tiến

Đ I ẠI H C ỌC ĐÀ N NG ẴNG

TR ƯỜNG NG Đ I ẠI H C ỌC SƯ PH M ẠI KỸ

THU T KHOA C KHÍ ẬT KHOA CƠ KHÍ Ơ KHÍ -   -

TI NẾN

L PỚP : 17N1

Đà N ng,ẵng, tháng 9 năm 2020

Thiết kế hệ thống lạnh

Đồ án tổng hợp Lạnh

SVTH: Hoàng Văn Tiến Trang: 2

GVHD: ThS Nguyễn Công Vinh

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm qua, kỹ ngành kỹ thuật lạnh nước ta đã được ứng dụng rất mạnh

mẽ trong các ngành như: Sinh học, hoá chất, công nghiệp dệt, thuốc lá, bia, rượu, điện

tử, tin học, y tế,… đặc biệt trong ngành chế biến và bảo quản thịt bò Quá trình chuyểnđổi công nghệ chế biến để đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế và thay đổi môi chất lạnhmới đã tạo nên một cuộc cách mạng thật sự cho ngành kỹ thuật nước ta, sản lượng bòđược nuôi bò hàng năm là rất lớn vậy để đảm bảo được lợi nhuận cao từ việc xuấtkhẩu thịt thì việc đảm bảo chất lượng của sản phẩm là vấn đề rất quan trọng

Cùng với quy trình công nghệ máy móc và thiết bị chế biến thì vấn đề bảo quản saukhi chế biến là một khâu không thể thiếu để hạn chế những biến đổi làm giảm chấtlượng sản phẩm, cho nên việc xây dựng kho bảo quản sản phẩm thủy sản đông lạnh làmột vấn đề cấp thiết hiện nay

Xuất phát từ những yêu cầu đó, được sự phân công của giáo viên hướng dẫn thầy

ThS Nguyễn Công Vinh, em được giao đề tài: “Tính toán thiết kế kho lạnh năng suất 50 tấn bảo quản thịt bò” Đề tài bao gồm những nội dung sau:

1 – Tổng quan.

2 – Các thông số tính toán, tính toán cấu trúc kho lạnh.

3 – Tính nhiệt tải kho lạnh, chọn máy nén và các thiết bị của hệ thống

lạnh 4 – Lắp đặt hệ thống lạnh.

5 – Trang bị tự động hoá, vận hành và bảo dưỡng hệ thống lạnh.

Mặc dù em rất cố gắng nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nênđồán không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự chỉ dẩn của quý Thầy Cô sựđóng góp ý kiến của các bạn

Đà Nẳng, tháng 5 năm2020 Sinh viên thực hiện Hoàng Văn Tiến

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

1.1.

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 đầuphát triển mạnh ở trên thế giới từ cuối thế kỉ 19, ngày nay, kỹ thuật lạnh hiện đại đãtiến những bước xa, có trình độ khoa học kỹ thuật ngang với các ngành kỹ thuật tiêntiến khác

Kỹ thuật lạnh đã thâm nhập vào hơn 70 ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tíchcực cho các ngành đó, đặc biệt là các ngành công nghiệp thực phẩm, chế biến thịt, cá,rau quả, rượu bia, nước giải khát, đánh bắt và xuất khẩu thủy hải sản, hoá chất, …

1.2 Giới thiệu sơ lược về nguồn thịt bò

- Thịt là nguồn nguyên liệu quan trọng của thực phẩm, công nghiệp, nông nghiệp.Động thực vật bao gồm: thịt bò, thịt lợn, thịt gà… đang cung cấp cho con người nguồndinh dưởng đạm và chất béo khổng lồ và đa dạng Theo thống kê thì thịt đang chiếmtrên 20% nguồn đạm thực phẩm của nhân loại, trên 50% ở các nước phát triển

- Bên cạnh đó, nghề nuôi chăn nuôi gia súc đặc biệt là bò đang được phát triển khámạnh (sản lượng của các nước Đông Nam Á chiếm trên 50% tổng sản lượng nuôitrồng của thế giới) Nước ta có nhiều sông, hồ, kênh, rạch, đầm, phá và diện tích mặtnước thoáng rất lớn cho nên đang tập trung đẩy mạnh nuôi trồng thủy sản để nhanhchóng phát triển thành ngành một cách chủ động, toàn diện giữa các khâu nuôi trồng,khai thác, chế biến

- Do khả năng nguồn lợi to lớn, ngành chăn nuôi có nhiệm vụ quan trọng là: chếbiến nguồn lợi to lớn đó thành nhiều sản phẩm có giá trị cao cho sản xuất và đời sốngcon người

1.3 Qui trình chế biến

Ở đây ta chọn nguồn nguyên liệu là: thịt bò

1.3.1 Tiêu chuẩn nguyên liệu:

- Thịt bò tươi tốt, màu sáng tự nhiên

- Thịt bò còn nguyên vẹn, không bị xây xát

- Thịt chờ xử lý phải được rửa sạch và ướp đá bào theo tỉ lệ: 1đá : 1kg thịt

1.3.2 Qui cách chế biến:

bảo quản

- Nguyên liệu: Thịt bò nguyên liệu phải đạt các tiêu chuẩn trên

- Rửa: Rửa sạch dưới vòi nước chảy để loại hết tạp chất Rửa lại trong nước lạnh 5oC có pha 50ml clo

- Xử lý: Dùng dao mổ bụng bò từ (các đường mổ phải thẳng, không xơ xác) Bỏnội tạn, cạo sạch gân máu và long bò

- Rửa: Rửa thật sạch bên trong bụng Nước rửa thịt bò phải sạch, lạnh 5oC Rửaxong, để ráo nước 15 phút

- Phân cỡ: Tính theo trọng lượng kg/con

- Rửa: Rửa lại nước lạnh 5oC có pha10mml clo

- Xếp mâm: Thịt bò được xếp vào mâm có lót PE, mỗi mâm một cỡ Có khi treo thịt trong phòng đông

- Đông lạnh: Đông IQF, nhiệt độ 35oC, thời gian 4-6 giờ Nhiệt độ trung bình tạitâm sản phẩm ít nhất là -12oC

- Mạ băng: Thịt được mạ băng trong nước lạnh +1oC có pha5mml clo Thời gian

mạ băng 5-10 giây

Bao gói: Cho 1kg vào một bao PE Hàn kín miệng bao, cho vào thùng cactông 5 lớp

có tráng sáp, mỗi cỡ cho vào một thùng, cân mỗi thùng 10kg tịnh Nẹp 2 đai ngang, 2đai dọc, ngoài thùng ghi rõ loại cá, cỡ, qui cách chế biến

Bảo quản: Nhiệt độ phòng bảo quản: -18oC, thời gian bảo quản không quá 3 tháng.

1.4 Tổng quan về công nghệ bảo quản thịt đông lạnh

1.4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến sản phẩm trong quá trình bảo quản đông

1) Ảnh hưởng các yếu tố bên ngoài

Môi trường: nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của sản phẩm bảo quản như nhiệt độ, độ ẩm… làm ảnh hưởng đến các thiết bị và cấu trúc kho lạnh từ

đó ảnh hưởng lên sản phẩm

Cấu trúc kho: nếu cấu trúc kho cách nhiệt và cách ẩm không tốt và cấu trúc không hợp

lý thì kho sẽ bị dao động nhiệt độ nhiều làm cho có hiện tượng tan chảy và tái kết tinh của các tinh thể nước đá sẽ làm cho sản phẩm bảo quản bị giảm trọng lượng và khối lượng

Chế độ vận hành máy lạnh: nếu vận hành không hợp lý làm cho hệ thống máy lạnh hoạt động không ổn định để cho nhiệt độ dao động nhiều sẽ làm cho sản phẩm bị giảmkhối lượng và chất lượng nhiều

Chất lượng của hệ thống máy lạnh và chế độ bảo trì hệ thống lạnh cũng ảnh hưởng lớn đến sản phẩm bảo quản

Thời gian bảo quản sản phẩm: thời gian bảo quản sản phẩm càng dài thì khối lượng và chất lượng sản phẩm sẽ bị giảm sút

2) Ảnh hưởng của các yếu tố bên trong

Để có sản phẩm có chất lượng tốt cần đảm bảo điều kiện bảo môi trường trong kho được ổn định đúng quy trình công nghệ đề ra như:

Nhiệt độ bảo quản: nhiệt độ bảo quản thực thẩm phải được lựa chọn trên cơ sởkinh tế

và kỹ thuật Nó phụ thuộc vào từng loại sản phẩm và thời gian bảo quản sản phẩm, thời gian bảo quản càng lâu đòi hỏi nhiệt độ bảo quản càng thấp, các mặt hàng trữ đông cần bảo quản ở nhiệt độ ít nhất bằng nhiệt độ của sản phẩm sau cấp đông tránh không để xảy ra quá trình tan chảy và tái kết tinh lại của các tinh thể nước đá làm giảm trọng lượng và chất lượng sản phẩm

Độ ẩm của không khí trong kho lạnh: độ ẩm của không khí trong kho có ảnh hưởng rấtlớn đến chất lượng sản phẩm khi sử dụng Bởi vì độ ẩm của không khí trong kho cóliên quan mật thiết đến hiện tượng thăng hoa của nước đá trong sản phẩm do vậy tùytừng loại sản phẩm cụ thể mà ta chọn độ ẩm của không khí cho thích hợp.

Tốc độ không khí trong kho lạnh: không khí chuyển động trong kho có tác dụng lấy đilượng nhiệt tỏa ra của sản phẩm bảo quản, nhiệt truyền vào do mở cửa, do cầu nhiệt docông nhân làm việc, máy móc thiết bị hoạt động trong kho Ngoài ra còn đảm bảo sựđồng đều nhiệt độ, độ ẩm và hạn chế nấm mốc hoạt động

1.4.2 Những biến đổi của sản phẩm trong quá trình bảo quản đông

1) Những biến đổi về vật lý

Sự kết tinh lại của nước đá

Đối với các sản phẩm đông lạnh trong quá trình bảo quản nếu chúng ta không duy trì được nhiệt độ bảo quản ổn định sẽ dẫn đến sự kết tinh lại của nước đá đó là hiện tượnggây nên những ảnh hưởng xấu cho sản phẩm bảo quản, do nồng độ chất tan trong các tinh thể nước đá khác nhau thì khác nhau, nên nhiệt độ kết tinh và nhiệt độ nóng chảy cũng khác nhau.Khi nhiệt độ tăng thì các tinh thể nước đá có kích thước nhỏ, có nhiệt

độ nóng chảy thấp sẽ bị tan ra trước tinh thể có kích thước lớn, nhiệt độ nóng chảy cao Khi nhiệt độ hạ xuống trở lại thì quá trình kết tinh lại xảy ra, nhưng chúng lại kết tinh thể nước đá lớn do đó làm cho kích thước tinh thể nước đá lớn ngày càng to lên

Sự tăng về kích thước các tinh thể nước đá sẽ ảnh hưởng xấu đến thực phẩm cụ thể là các cấu trúc tế bào bị phá vỡ, khi sử dụng sản phẩm sẽ mềm hơn, hao phí chất dinh dưỡng tăng do sự mất nước tự do tăng làm mùi vị sản phẩm giảm.Để tránh hiện tượng kết tinh lại nước đá, trong quá trình bảo quản nhiệt độ bảo quản phải được giữ ổn định,mức dao động nhiệt độ cho phép là ± 20o c

 Sự thăng hoa của nước đá:

Trong quá trình bảo quản sản phẩm đông lạnh do hiện tượng hơi nước trong khôngkhí ngưng tụ thành tuyết trên dàn lạnh làm cho lượng ẩm trong không khí giảm Điều

đó dẫn đến sự chênh lệch áp suất bay hơi của nước đá ở bề mặt sản phẩm với môi

trường xung quanh kết quả là nước đá bị thăng hoa, hơi nước đi vào bề mặt sản phẩmvới môi trường không khí, nước đá ở bề mặt bị thăng hoa, sau đó các lớp bên trong củathực phẩm cũng bị thăng ho, Sự thăng hoa nước đá của thực phẩm làm cho thực phẩm

có cấu trúc xốp, rỗng, oxy không khí dễ thâm nhập vào oxy hoá sản phẩm Sự oxy hoáxảy ra làm cho sản phẩm hao hụt về trọng lượng, chất tan mùi vị bị xấu đi, đặc biệttrong quá trình oxy hoá lipit, Để tránh hiện tượng thăng hoa nước đá của sản phẩm thìsản phẩm đônglạnh đem đi bảo quản cần được bao gói kín và đuổi hết không khí rangoài, nếu có không khí bên trong sẽ xảy ra hiện tượng hoá tuyết trên bề mặt bao gói

và quá trình thăng hoa vẫn xảy ra

2) Những biến đổi về hóa học

Trong quá trình bảo quản đông thì có những biến đổi về hóa học nhưng các phản ứngđều bị chậm lại do nhiệt độ thấp ức chế các phản ứng hóa học Biến đổi về hóa học xảy

ra không đáng kể trong thời gian làm đông

Các phản ứng đặc trưng:

- Phản ứng phân giải của glucozen tạo ra axitlactic sẽ làm cho pH của thực phẩmgiảm

- Phản ứng melanoidin: axitamin + đường khử →melanin có màu nâu đen

- Triglyxerit ( thủy phân) → glyxerin + 3 axit béo tự do bị oxi hóa tạo ra các sảnphẩm của phản ứng oxi hóa lipit có màu nâu tối, xấu, có mùi vô cùng khó chịu, có tínhđộc

* Chú ý:

 Trong thời gian làm đông phản ứng xảy ra vô cùng bé

 Nếu thời gian bảo quản đông càng dài và không có biện pháp khắc phục thì sản phẩm bị hư hỏng do nguyên nhân chủ yếu là phản ứng oxi hóa lipit

3) Những biến đổi về hóa sinh

- Khi nhiệt độ hạ thấp dưới nhiệt độ thích hợp tới gần điểm băng thì hoạt

động của enzyme bị giảm

- Khi nhiệt độ hạ xuống ≤ -8°C: một số enzyme ngừng hoạt động, số còn lạihoạt động yếu ớt.

- Khi nhiệt độ hạ thấp ≤ -18°C: hầu hết các enzyme ngừng hoạt động ngoại trừenzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân lipit và phản ứng oxi hóa lipit nhưngchúng hoạt động rất yếu Tuy nhiên nếu như thời gian trữ đông kéo dài đến vàitháng hoặc hơn một năm thì phản ứng xảy ra đáng kể và có khả năng làm hư hỏngsản phẩm

4) Những biến đổi về vi sinh

- Khi nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ thích hợp của vi sinh vật (vsv) nhưng chưa

dưới điểm băng thì vsv bị ức chế, hoạt động yếu hơn

- Khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ điểm băng thì nước đóng băng và nếu đóng chậm thì các tinh thể nước đá to có thể gây rách màng tế bào làm cho một số vsv bị chết, số còn lại rơi vào trạng thái không hoạt động hoặc hoạt động rất yếu

- Khi nhiệt độ hạ xuống ≤ -8°C thì hầu hết các loài vi khuẩn ngừng hoạt

động nhưng nấm mốc nấm men còn hoat động được

- Khi nhiệt độ hạ thấp ≤ -12°C thì cả vi khuẩn, nấm mốc, nấm men ngừng hoạtđộng nhưng một số vi khuẩn chịu lạnh vẫn còn hoạt động được nên chưa an toàn

- Khi nhiệt độ hạ thấp ≤ -18°C gần như không còn vsv nào còn hoạt động

được nên bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ từ -18 ÷ -25°C là vừa an toàn và vừa kinh tế

1.5 Tổng quan về kho lạnh

1.5.1 Khái niệm về kho lạnh bảo quản

Kho lạnh bảo quản là kho được sử dụng để bảo quản các loại thực phẩm, nông sản rau quả, các sản phẩm của công nghiệp hóa chất, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp nhẹ v.v

Hiện nay kho lạnh được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp chế biến thực phẩm

và nó chiếm một tỷ lệ lớn nhất, các dạng mặt hàng bảo quản bao gồm:

- Kho bảo quản thực phẩm chế biến như: thịt, hải sản, đồ hộp…

- Bảo quản nông sản thực phẩm, rau quả.

- Bảo quản các sản phẩm y tế, dược liệu

- Kho bảo quản sữa.

- Kho bảo quản và lên men beer

- Bảo quản các sản phẩm khác

1.5.2 Phân loại

Có nhiều kiểu kho bảo quản dựa trên những căn cứ phân loại khác nhau:

1) Theo công dụng người ta có thể phân ra các loại kho lạnh như sau:

- Kho lạnh sơ bộ: dùng làm lạnh sơ bộ hay bảo quản tạm thời thực phẩm tại cácnhà máy chế biến trước khi chuyển sang một khâu chế biến khác

- Kho chế biến: được sử dụng trong các nhà máy chế biến và bảo quản thực phẩm (nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thủy sản, nhà máy xuất khẩu thịt…) Các kho lạnh loại này thường có dung tích lớn, cần phải trang bị hệ

thống có công suất lạnh lớn Phụ tải của kho lạnh luôn thay đổi do phải xuất nhập hàng thường xuyên

- Kho lạnh phân phối, kho trung chuyển: dùng điều hòa cung cấp thực phẩm cho các khu vực dân cư, thành phố và dự trữ lâu dài Kho lạnh phân phối thường có dung tích lớn, dự trữ nhiều mặt hàng và có ý nghĩa rất lớn đến đời sống sinh hoạtcủa cả

- Kho thương nghiệp: kho lạnh bảo quản các mặt hàng thực phẩm của hệ

thống thương nghiệp Kho dùng bảo quản tạm thời các mặt hàng đang được doanh nghiệp bán trên thị trường

Kho vận tải (trên tàu thủy, tàu hỏa, xe oto): đặc điểm của kho là dung tích lớn, hàng bảo quản mang tính tạm thời để vận chuyển từ nơi này đến nơi khác

Kho sinh hoạt: đây là loại kho rất nhỏ dùng trong các hộ gia đình, khách sạn, nhà hàng dùng bảo quản một lượng hàng nhỏ

2) Theo nhiệt độ người ta chia ra

Kho bảo quản lạnh: nhiệt độ bảo quản thường nằm trong khoảng -2°C ÷ 5°C Đối vớimột số rau quả nhiệt đới cần bảo quản ở nhiệt độ cao hơn (chuối > 10°C, chanh> 4°C),

vì vậy các mặt hàng chủ yếu là rau quả và các mặt hàng nông sản

Kho bảo quản đông: kho được sử dụng để bảo quản các mặt hàng đã qua cấp đông đó

là hàng thực phẩm có nguồn gốc động vật, nhiệt độ bảo quản tùy thuộc vào thời gian,loại thực phẩm bảo quản Tuy nhiên nhiệt độ bảo quản tối thiểu cũng phải đạt -18°C đểcho các vi sinh vật không thể phát triển làm hư hại thực phẩm trong quá trình bảo quảnKho đa năng: nhiệt độ bảo quản là -12°C

Kho gia lạnh: nhiệt độ 0°C, dùng gia lạnh các sản phẩm trước khi chuyển sang khâuchế biến khác

Kho bảo quản nước đá: nhiệt độ kho tối thiểu -4°C

3) Theo dung tích chứa.

Kích thước kho lạnh phụ thuộc chủ yếu vào dung tích chứa hàng của nó Do đặc điểm

về khả năng chất tải cho mỗi loại thực phẩm có khác nhau nên thường quy dung tích ratấn thịt (MT- Meat Tons).Ví dụ kho 50MT, kho 100MT, kho 150MT…là những kho

có khả năng chứa 50,100, 150…tấn thịt

4) Theo đặc điểm cách nhiệt người ta chia ra:

Kho xây: là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người ta tiến hành bọccác lớp cách nhiệt Kho xây chiếm diện tích lớn, lắp đặt khó, giá thành tương đối cao,không đẹp, khó tháo dỡ và di chuyển mặt khác về mặt thẩm mỹ và vệ sinh kho xâykhông đảm bảo tốt, vì vậy hiện nay ở nước ta người ta ít sử dụng kho xây để bảo quảnthực phẩm

Kho panel: được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyuretan và được lắp ghép vớinhau bằng các móc khóa cam locking Kho panel có hình thức đẹp, gọn và giá thànhtương đối rẻ, rất tiện lợi khi lắp đặt, tháo đỡ và bảo quản các mặt hàng thực phẩm,nông sản, thuốc men, dược liệu… Hiện nay nhiều doanh nghiệp ở nước ta đã sản xuấtcác tấm panel cách nhiệt đạt tiêu chuẩn cao Vì thế hầu hết các xí nghiệp công nghiệpthực phẩm đều sử dụng kho panel để bảo quản hàng hóa

1.5.3 Các phương pháp xây dựng kho lạnh

Hiện nay, ngành chăn nuôi bò ở nước ta đang phát triển mạnh để phục vụ cho quátrình chế biến và bảo quản thịt phục vụ cho công tác xuất khẩu, vì vậy, những kho lạnh

có công suất vừa và nhỏ được xây dựng tương đối nhiều ở Việt Nam hiện nay.Để xâydựng trạm lạnh cũng như kho lạnh thì trên thực tế ở nước ta hiện nay có thể sử dụng 2phương pháp sau:

Kho xây (hư xây dựng dân dụng, điểm khác là phải có cách nhiệt, cách ẩm)

Kho lắp ghép (xây + lắp ghép)

Tuỳ theo mỗi điều kiện:

Địa chất công trình nơi xây dựng

Vốn xây dựng

Thời gian thi công

Nguyên vật liệu xây dựng tại địa phương

1) Phương thức truyền thống

Phương án này kho lạn được xây dựng bằng các vật liệu xây dựng và lớp cách nhiệt,cách ẩm gắn vào phía trong của kho Quá trình xây dựng phức tạp, qua nhiều côngđoạn

+ Ưu điểm:

Kho xây thì ta tận dụng được nguyên vật liệu có sẵn ở địa phương

Có thể sử dụng những công trình kiến trúc có sẵn để chuyển thành

kho Giá thành xây dựng rẻ

+ Nhược điểm:

Khi cần di chuyển kho lạnh khó khăn, hầu như bị phá hỏng

Cần nhiều thời gian và nhân lực thi công

Chất lượng công trình có độ tin cậy không cao

2) Phương án hiện đại:

Đó là phương án xây dựng kho bằng cách lắp các tấm panel tiêu chuẩn trên nềnkhung và mái của kho.

+ Ưu điểm:

Các chi tiết cấu trúc cách nhiệt, cách ẩm là các tấm tiêu chuẩn chế tạo sẵn, nên dễdàng vận chuyển đến nơi lắp dặt và lắp ráp nhanh chóng

Khi cần di chuyển kho lạnh dễ dàng, không bị hư hỏng

Kho chỉ cần khung và mái che, nên không cần đến các vật liệu xây dựng, do đó việcxây dựng rất đơn giản

+ Nhược điểm:

Giá thành đắt hơn kho xây

Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của hai phương án trên thì phương án hiện đạimặc dù giá thành cao, nhưng chất lượng của kho đảm bảo cho nên giảm được chi phívận hành và chất lượng sản phẩm được bảo quản tốt hơn, do đó phương án hiện đạiđược chọn ở đây là xây dựng kho bằng các tấm panel tiêu chuẩn

1.5.4 Một số vấn đề khi thiết kế, lắp đặt và sử dụng kho lạnh

1) Hiện tượng lọt ẩm

Không khí trong kho lạnh có nhiệt độ thấp khi tuần hoàn qua dàn lạnh một lượng nướcđáng kể đã kết ngưng lại.Vì vậy phân áp suất hơi nước không khí trong buồng nhỏ hơn

so với bên ngoài kết quả hơi ẩm có xu hướng thẩm thấu vào phòng qua kết cấu bao che

- Đối với kho xây, hơi ẩm khi xâm nhập có thể làm ẩm ướt lớp cách nhiệt làm mấttính chất cách nhiệt của lớp vật liệu Vì vậy kho lạnh xây cần phải được quét hắc ín vàlót giấy dầu chống thấm Giấy dầu chống thấm cần lót hai lớp, các lớp chồng mí lênnhau và phải dán băng keo kín, tạo màn cách ẩm liên tục trên toàn bộ diện tích nềnkho

- Đối với kho panel bên ngoài và bên trong kho có các lớp tôn nên không có khảnăng lọt ẩm Tuy nhiên cần tránh các vật nhọn làm thủng vỏ panel dẫn đến làm ẩm ướtlớp cách nhiệt Vì thế trong các kho lạnh người ta thường làm hệ thống palet bằng gỗ

để đỡ cho panel tránh xe đẩy, vật nhọn đâm vào trong quá trình vận chuyển đi lại

Giữa các tấm panel có lắp ghép có khe hở nhỏ cần làm kín bằng silicon sealant Bênngoài các kho trong nhiều nhà máy người ta chôn các dãy cột cao khoảng 0,8m phòngngừa các xe chở hàng va đập vào kho lạnh gây hư hỏng.

2) Hiện tượng cơi nền do băng

Kho lạnh bảo quản lâu ngày, lạnh truyền qua kết cấu cách nhiệt xuống nền đất Khinhiệt độ xuống thấp nước kết tinh thành đá lớn làm cơi nền kho lạnh phá hủy kết cấuxây dựng

Để phòng hiện tượng cơi nền người ta sử dụng các biện pháp sau:

a) Tạo khoảng trống phía dưới để thông gió nền:

Lắp đặt kho lạnh trên các con lươn hoặc trên hệ thống khung đỡ

Các con lươn thông gió được xây dựng bằng bê tông hoặc gạch thẻ, cao khoảng 100 ÷

200 mm đảm bảo thông gió tốt Khoảng cách giữa các con lươn tối đa 400 mm Bề mặtcác con lươn dốc về hai phía 2% để tránh đọng nước

Trong quá trình làm việc gió thông vào ống, trao đổi nhiệt với nền đất và sưởi ấm nền,ngăn ngừa đóng băng

3) Hiện tượng lọt không khí

Khi xuất nhập hàng hoặc mở cửa thao tác kiểm tra không khí bên ngoài sẽ thâm nhậpvào kho gây ra tổn thất nhiệt đáng kể và làm ảnh hưởng chế độ bảo quản,

Quá trình thâm nhập này thực hiện như sau: gió nóng bên ngoài chuyển động vào kholạnh từ phía trên cửa và gió lạnh trong phòng ùa ra ngoài từ phía dưới nền

Quá trình thâm nhập của không khí bên ngoài vào kho lạnh không những làm mấtlạnh của phòng mà còn mang một lượng hơi ẩm vào phòng và sau đó tích tụ trên cácdàn lạnh ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của hệ thống

Để ngăn ngừa hiện tượng đó người ta sử dụng nhiều biện pháp khác nhau:

- Sử dụng quạt màn tạo màn khí ngăn chặn sự trao đổi không khí bên ngoài vàbên trong

- Làm cửa đôi: cửa ra vào kho lạnh có hai lớp riêng biệt làm cho không khí bêntrong không bao giờ thông với bên ngoài Phuơng pháp này bất tiện vì chiếm thêmdiện tích, xuất nhập hàng khó khăn, giảm mỹ quan công trình nên ít sử dụng Nhiều hệthống kho lạnh lớn người ta làm hẳn cả một kho đệm Kho đệm có nhiệt độ vừa phải,

có tác dụng như lớp đệm tránh không khí bên ngoài xâm nhập vào kho lạnh

- Sử dụng cửa sổ nhỏ để vào ra hàng Các cửa này được lắp đặt trên tường ở độcao thích hợp và có kích thước cỡ 600 x 600 mm

Sử dụng màn nhựa: treo ở cửa ra vào một tấm màn nhựa được ghép từ nhiều mảnhnhỏ, phương pháp này hiệu quả tương đối cao, đồng thời không ảnh hưởng đến việc đilại.Nhựa chế tạo màn cửa phải đảm bảo khả năng chịu lạnh tốt và có độ bền cao Cửađược ghép từ các dải nhựa rộng 200 mm, các mí gấp lên nhau một khoảng ítnhất 50

mm, vừa đảm bảo thuận lợi đi lại nhưng khi không có người vào ra thì màn che vẫn rấtkín

4) Tuần hoàn gió trong kho lạnh

Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc tuần hoàn gió trong phòng khi thiết kế và sửdụng, cần phải chú ý các công việc sau:

* Sắp xếp hàng hợp lý

Việc sắp xếp hàng trong kho phải tuân thủ các điều kiện:

Thuận lợi cho việc thông gió trong kho để tất cả các khối hàng đều được làm lạnh tốt

Đi lại kiểm tra, xem xét thuận lợi

Đảm bảo nguyên tắc hàng nhập trước xuất trước, nhập sau xuất sau

Hàng bố trí theo từng khối, tránh nằm rời rạc khả năng bốc hơi nước lớn làm giảmchất lượng thực phẩm.Khi sắp xếp hàng trong kho phải chú ý để chừa các khoảng hởhợp lý giữa các lô hàng và giữa lô hàng với tường, trần, nền kho để cho không khí lưuchuyển và giữ lạnh sản phẩm Đối với tường việc xếp cách tường kho một khoảng còn

có tác dụng không cho hàng nghiêng tựa lên tường, vì như vậy có thể làm bung cáctấm panel cách nhiệt nếu quá nặng Khoảng cách tối thiểu về các phía cụ thể nêu trongbảng 1.1

Bảng1.1 Khoảng cách xếp hàng trong kho

Trong kho cần phải chừa các khoảng hở cần thiết cho người và các phương tiện bốc

dỡ đi lại, bề rộng tùy thuộc vào phương pháp bốc dỡ và thiết bị thực tế, nếu khe hở hẹpkhi phương tiện đi lại va chạm vào các khối hàng có thể làm đổ, mất an toàn và làm hưhỏng sản phẩm

Phía dưới dàn lạnh không nên bố trí hàng để người vận hành dễ dàng xử lý khi cầnthiết

* Sử dụng hệ thống kênh gió để phân phối

Đối với các kho lạnh dung tích lớn, cần thiết phải sử dụng các kênh gió để phânphối gió đều trong kho Nhờ hệ thống kênh gió thiết kế hợp lý gió sẽ được phân bố đềuhơn đến nhiều vị trí trong kho

kéo dài Mặt khác, môi chất lạnh trong dàn lạnh do không nhận được nhiệt để hóa hơinên một lượng lớn hơi ẩm được hút về máy nén gây ra ngập lỏng máy nén.

Khi tuyết bám nhiều, đường tuần hoàn của gió trong dàn lạnh bị nghẽn lưu lượng giógiảm, hiệu quả trao đổi nhiệt cũng giảm theo, trở lực lớn, quạt làm việc quá tải và động

cơ điện có thể bị cháy

Trong một số trường hợp tuyết bám quá dày làm cho cánh quạt bị ma sát không thểquay được và sẽ bị cháy, hỏng quạt

Để xả tuyết cho dàn lạnh người ta thường sử dụng ba phương pháp sau đây:

a) Dùng gas nóng:

Phương pháp này rất hiệu quả vì quá trình cấp nhiệt xả băng thực hiện từ bên trong.Tuy nhiên, phương pháp xả băng bằng gas nóng cũng gây nguy hiểm do chỉ thực hiệnkhi hệ thống đang hoạt động, khi xả băng quá trình sôi trong dàn lạnh xảy ra mãnh liệt

có thể cuốn theo lỏng về máy nén Vì thế chỉ nên sử dụng trong hệ thống nhỏ hoặc hệthống có bình chứa hạ áp

b) Xả băng bằng nước

Phương pháp dùng nước hiệu quả cao dễ thực hiện đặc biệt trong các hệ thống lớn,mặt khác khi xả băng bằng nước người ta đã thực hiện hút kiệt gas và dùng máy nếntrước khi xả băng nên không sợ ngập lỏng khi xả băng

Tuy nhiên, khi xả băng, nước có thể bắn tung tóe ra các sản phẩm trong buồng lạnh

và khuếch tán vào không khí trong phòng, làm tăng độ ẩm của nó, lượng ẩm này tiếptục bám lại trên dàn lạnh trong quá trình vận hành kế tiếp vì thế biện pháp dùng nướcthường sử dụng cho hệ thống lớn, tuyết bám nhiều, ví dụ như trong các hệ thống cấpđông

Tuy nhiên phương pháp dùng điện trở chi phí điện năng lớn và không dễ thực hiện, các điện trở chỉ được lắp đặt sẵn do nhà sản xuất thực hiện.

CHƯƠNG II TÍNH KÍCH THƯỚC VÀ CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM

2.1 Tính toán dung tích kho lạnh

- E [tấn]: Công suất chất tải phòng cấp đông

- gv= 0,7 tấn/m3 : định mức chất tải thể tích- theo bảng 2-3 – tr32-tài liệu

[1]

Suy ra: Vct= 50

= 71.4 m3

0,7

2.1.2. Chiều cao chất tải h ct

Hct: Chiều cao lô hàng chất trong kho phụ thuộc vào kích thước bao bì và phương tiện bốc xếp

Ftr = Fct

F , [m2]

Với: βF: là hệ số kể đến đường đi lại, diện tích chiếm chỗ của dàn bay hơi, quạt Ở dây

ta chọn βF =0,75 theo bảng 2-5 -tr34 - tài liệu[1]

2.2 Tính toán bề dày cách nhiệt và hệ số truyền nhiệt

Chiều dày lớp cách nhiệt:

- δcn: Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, [m]

- λcn: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt , [W/mK]

- k : Hệ số truyền nhiệt, [W/m2K]

- α1: hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới tường cách nhiệt,[W/m2K]

- α2: hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh tới buồng lạnh, [W/m2K]

- δi: Bề dày yêu cầu của lớp vật liệu thứ i, [m]

- λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, [W/mK]

2.2.1 Nền của kho lạnh

123

Lớp thép mỏngPolyurethan Lớp thép mỏng

0,0006

δ CN

0,0006

46,50,0246,5

cn

Chọn:

- Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao α1 : α1 = 23,3 W/m2K- tra theo

bảng 3-7 trang 86, tài liệu [1]

- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng

bức: α2 = 9 W/m2K - tra theo bảng 3-7 trang 86, tài liệu [1]

- Đối với phòng lạnh bảo quản cá thì nhiệt độ trong phòng là: -18 0C

- Tra bảng 3-3 trang 84 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính cho vách bao ngoài Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,22 W/m2KThế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng lạnh:

Ứng với  tt ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:

0,0006

 46,5

0,1

0,02 9

2.2.2 Trần kho lạnh

Hình 2.1: Cấu trúc trần kho lạnh

123

Lớp thépmỏngPolyurethanLớp thépmỏng

0,0006

δ CN0,0006

46,50,0246,5

Chọn:

- Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao α1 : α1 = 23,3 W/m2K- tra theo

bảng 3-7 trang 86, tài liệu [1]

cn

- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng bức: α2=9 W/m2K - tra theo bảng 3-7 trang 86, tài liệu [1]

- Đối với phòng lạnh bảo quản cá thì nhiệt độ trong phòng là : -18 0C

- Tra bảng 3-3 trang 84 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính cho vách bao ngoài Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,22 W/m2K

Thế số vào ta tính được chiều dày lớp cách nhiệt tường phòng lạnh:

Ứng với  tt ta sẽ tính được hệ số truyền nhiệt thực tế:

0,0006

 46,5

0,1

0,02 9

Lớp thépmỏngPolyurethanLớp thépmỏng

0,0006

δ CN

0,0006

46,50,0246,5

Chọn:

- Hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của tường bao α1 :α1 = 23,3 W/m2K- tra theo

bảng 3-7 trang 86, tài liệu [1]

- Hệ số toả nhiệt bề mặt trong của buồng lạnh lưu thông không khí cưỡng

bức: α2=9 W/m2K - tra theo bảng 3-7 trang 86, tài liệu [1]

- Đối với phòng lạnh bảo quản cá thì nhiệt độ trong phòng là: -18 0C

2

- Tra bảng 3-3 trang 84 tài liệu [1] với nhiệt độ phòng -18 0C tính cho vách bao ngoài Ta có hệ số truyền nhiệt tối ưu qua tường : ktư = 0,22 W/m2K

0,0006

 46,5

0,1

0,02 9

2.3 Kiểm tra đọng sương và đọng ẩm

Nếu bề mặt ngoài của tường bao đọng sương thì ẩm sẽ dễ xâm nhập vào phá huỷ lớpcách nhiệt, để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường baophải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường, điều kiện để không xảy ra hiện

tượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7) trang 87 tài liệu [1].

- ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng sương, [W/m2K]

- α1=23,3 W/m2K hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của từơng bao che

- tf : nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C

- tn= 37,70C : nhiệt độ môi trường ngoài

- ts =320C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị h-x trang 9,tài liệu[1].với nhiệt độ môi trường t1=37,70C và độ ẩm φ=77%

2.3.1 Tường bao kho lạnh

Mà có ktđ = 0,2 < ks = 2,37 W/m2K

- Vậy không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt ngoài của tường bao phòng lạnh

- Do bề mặt ngoài kết cấu của tường là lớp panel bằng thép nên không có hiện tượng đọng ẩm trong long kết cấu

CHƯƠNG III TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT KHO LẠNH

3.1 Mục đích

Tính cân bằng nhiệt là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường đi vào các kholạnh, đây chính là dòng nhiệt cung cấp mà máy lạnh phải cung cấp đầy đủ công suất đểthải nó lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ giữa phòng lạnh và môitrường bên ngoài

Mục đích cuối cùng là để xác định năng suất lạnh của máy lạnh mà chúng ta cầnchọn để lắp đặt