Tính toán thiết kế tủ đông gió công suất 400kg mẻ dung để cấp đông thịt heo

Trong những năm gần đây ngành thủy sản có nhiều chuyển biến tích cực đặc biệt tronglĩnh vực đánh bắt và nuôi trồng thủy sản, do đó năng suất lao động ngày càng tăng, sảnphẩm làm ra ngày

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌCNGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT CHUYÊN NGÀNH: NHIỆT ĐIỆN LẠNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT

CHUYÊN NGÀNH: NHIỆT ĐIỆN LẠNH

Đà Nẵng, 6/2022

Tên đề tài: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỦ ĐÔNG GIÓ CÔNG SUẤT 400KG/MẺDÙNG ĐỂ CẤP ĐÔNG THỊT HEO

Sinh viên thực hiện: Trần Ngọc Viên

Mã SV:1811504310151 Lớp: 18N1

Nội dung tóm tắt của đồ án tốt nghiệp

Các số liệu tính toán tủ đông gió cho sinh viên:

- Sản phẩm cấp đông: Thịt heo qua sơ chế

- Thời gian cấp đông: 2h

- Nhiệt độ đầu vào sản phẩm: 12℃

- Nhiệt độ đầu ra sản phẩm: -18℃

- Nhiệt độ tâm sản phẩm: -12℃

- Loại môi chất: R22

Nội dung tính toán:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH CẤP ĐÔNG;

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC TỦ ĐÔNG GIÓ;

CHƯƠNG 3: TÍNH CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM CỦA TỦ ĐÔNG GIÓ;

CHƯƠNG 4: TÍNH NHIỆT CHO HỆ THỐNG LẠNH;

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH VÀ TÍNH TOÁN MÁY NÉN;

CHƯƠNG 6: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤ

Sau một thời gian nghiên cứu và tham khảo để hoàn thành đồ án, em xin chân thànhcảm ơn:

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng đã tạo mọi điều kiện tốt nhất về cơ sởvật chất kĩ thuật, trang thiết bị để em có thể hoàn thành đồ án trong thời gian ngắnnhất

Thư viện trường đã cung cấp những tài liệu hết sức có giá trị, là tài liệu thâm khảo cầnthiết và quý báu

Đặc biệt em gửi lời cảm ơn đến cô Nguyễn Thị Hồng Nhung, người trực tiếp hướngdẫn tận tình để em hoàn thành đồ án đúng thời hạn

Em xin cam đoan đề tài: “Tính toán thiết kế tủ đông gió công suất 400kg/mẻ dung để

cấp đông thịt heo” là một công trình nghiên cứu độc lập dưới sự hướng dẫn của giáo

viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Hồng Nhung Ngoài ra đồ án này không có bất cứ

sự sao chép của người khác Đề tài, nội dung báo cáo đồ án là sản phẩm mà em đã nỗlực nghiên cứu trong quá trình học tập tại trường Những phần sử dụng tài liệu thamkhảo đã được nêu rõ trong phần tài liệu tham khảo Các số liệu, kết quả trình bày trongbáo cáo là hoàn toàn trung thực, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm, kỷ luật của bộmôn và nhà trường đề ra nếu như có vấn đề xảy ra

Sinh viên thực hiện Viên

Trần Ngọc Viên

Nhận xét của người hướng dẫn

Nhận xét của người phản biện

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

Lời nói đầu i

i

Lời cam đoan ii

ii

Mục lục iii

iii

Danh sách các bảng, hình vẽ v

Trang

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH CẤP ĐÔNG 2

1 Tổng quan về công nghệ và Hệ thống Tủ cấp đông gió (Air Blast Freezer) 2

1.1 Khái niệm về cấp đông 2

1.2 Các dạng hệ thống cấp đông 2

1.2.1 Hệ thống cấp đông IQF 2

1.2.2 Hệ thống cấp đông gió (Air Blast Freezer) 3

1.2.3 Tủ đông tiếp xúc 5

1.3 Tủ đông gió 6

1.3.1 Khái niệm về tủ đông gió 6

1.3.2 Ứng dụng tủ đông gió 7

1.3.3 Cấu tao của tủ đông gió 8

1.3.4 Ưu điểm của tủ cấp đông gió 8

1.3.5 Nhược điểm của tủ cấp đông gió 8

1.3.6 Kết cấu của tủ đông gió 8

1.3.7 Sơ đồ, Nguyên lí tủ đông gió 10

1.4 Nhiệm vụ của đề tài 11

1.4.1 Các thông số thiết kế, tài liệu ban đầu: 11

1.4.2 Điều kiện khíhậu Đà Nẵng 11

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC TỦ ĐÔNG GIÓ 13

2 Tính toán thiết kế tủ đông gió 13

2.1 Phương pháp chọn tủ đông gió 13

2.2 Kích thước của tủ đông gió 13

2.2.1 Cách xác định kích thước 13

2.2.2 Tính toán kích thước tủ đông gió 13

Tính chiều cao của tủ đông gió: H  Tính chiều cao của tủ đông gió: H 13

Tính Chiều rộng của tủ đông gió: W  Tính chiều cao của tủ đông gió: H 13

Tính chiều dài của tủ đông gió: L  Tính chiều cao của tủ đông gió: H 13

CHƯƠNG 3: TÍNH CÁCH NHIỆT TỦ ĐÔNG GIÓ 15

3 Cấu trúc xây dựng tủ đông gió 15

3.1 Xác định hệ số truyền nhiệt 15

3.1.1 Tính hệ số truyền nhiệt qua vách 16

3.1.2 Tính hệ số truyền nhiệt qua cửa 17

3.1.4 Tính kiểm tra đọng ẩm 18

CHƯƠNG 4: TÍNH NHIỆT CHO HỆ THỐNG LẠNH 19

4 Tính phụ tải nhiệt Tủ đông gió 19

4.1 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che Q 1 19

4.1.1 Tổn thất nhiệt qua cửa do chênh lệch nhiệt độ 20

4.1.2 Tổn thất nhiệt qua vách do chênh lệch nhiệt độ 20

4.2 Tổn thất do làm lạnh sản phẩm Q 2 21

4.2.1 Tổn thất do sản phẩm mang vào Q 21 21

4.2.2 Tổn thất do làm lạnh khay và giá cấp đông Q 22 22

4.2.3 Tổn thất do làm lạnh các thiết bị trong tủ Q 23 22

4.3 Tổn thất xả băng Q 3 23

4.4 Tổn thất do động cơ quạt Q 4 24

4.5 Tổn thất do mở cửa Q 5 24

CHƯƠNG 5: TÍNH CHU TRÌNH LẠNH VÀ CHỌN MÁY NÉN 25

5 Chọn môi chất lạnh dùm cho hệ thống cấp đông 25

5.1 Chọn môi chất lạnh dung cho hệ thống 25

5.2 Chọn các thông số ở chế độ làm việc 26

5.2.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t 0 26

5.2.2 Nhiệt độ ngưng tụ t k 27

5.2.3 Nhiệt độ quá lạnh t ql 27

5.2.4 Nhiệt độ quá nhiệt t qn 28

5.3 Sơ đồ chu trình lạnh của hệ thống 28

5.3.1 Lựa chọn chu trình 28

5.3.2 Sơ đồ nguyên lí 29

5.3.3 Biểu diễn chu trình trên đồ thị và xác định điểm nút 29

CHƯƠNG 6: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ VÀ THIẾT BỊ PHỤ 37

6 Tính và chọn các thiết bị và các thiết bị phụ 37

6.1 Thiết bị ngưng tụ 37

6.1.1 Vai trò và thiết bị ngưng tụ 37

6.1.2 Phân loại các thiết bị ngưng tụ 37

6.1.3 Chọn thiết bị ngưng tụ cho hệ thống cấp đông 37

6.1.4 Cấu tạo của bình ngưng tụ 38

6.1.5 Tính toán thiết bị ngưng tụ và chọn thiết bị ngưng tụ 39

a) Tính diện tích trao đổi nhiệt của bình ngưng 39

6.2 Thiết bị bay hơi 41

6.2.1 Tính thiết bị bay hơi 41

6.2.2 Tính quạt gió 43

6.3 Chọn van tiết lưu 44

6.4 Tính các thiết bị phụ 44

6.4.1 Tính chọn tháp giải nhiệt 44

a) Mục địch tháp giải nhiệt: 45

b) Cấu tạo của tháp giải nhiệt: 45

c) Tính toán tháp giải nhiệt: 45

6.4.2 Bình trung gian 46

a) Mục đích: 46

b) Cấu tao: 47

c) Tính toán chu trình: 47

6.4.3 Chọn bình tách dầu 49

a) Cấu tạo và nguyên lý của bình tách dầu 49

b) Tính bình tách dầu 50

6.4.4 Các thiết bị khác 50

KẾT LUẬN 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

Bảng 1.1 Thành phố Đà Nẵng, từ bảng 1-1, trang 8, tài liệu [1], ta có các thông số về

nhiệt độ và độ ẩm như sau 12

CHƯƠNG 3Y Bảng 3.1 Bảng thông số vật liệu lớp cách nhiệt 15

Bảng 3.2 Bảng thông số Panel của vách 16

Bảng 3.3 Bảng thông số panel của cửa 17

CHƯƠNG Bảng 4.1 Các lớp cách nhiệt tủ đông gió 20

Bảng 4.2 Dòng nhiệt riêng và diện tích buồng khi mở tủ kết đông gió 24

CHƯƠNG Bảng 5.1 Các thông số của chu trình 28

Bảng 5.2 Bảng thông số trạng thái các điểm nút của chu trình 31

CHƯƠNG Bảng 6.1 Hệ số truyền nhiệt K và mật độ dòng nhiệt của dàn lạnh 43

Bảng 6.2 Dàn quạtFrêon 44

Bảng 6.3 Các đặt tính kỹ thuật cơ bảng của tháp RINKI 46

Bảng 6.4 Bảng bình trung gian 49

DANH SÁCH CÁC HÌNH CHƯƠNG Hình 1.1 Hệ thống cấp đông IQF 2

Hình 1.2 Kho cấp đông 4

Hình 1.3 Tủ đông gió 5

Hình 1.4 Tủ cấp đông tiếp xúc 6

Hình 1.5 Tủ đông gió 7

Hình 1.6 Cấu tạo tủ đông gió 9

Hình 1.7 Nguyên lí tủ đông gió - tài liêu tham khảo ở sách Hệ thống máy và thiết bị lạnh, chương 4 của TS Võ Chí Chính 10

CHƯƠNG 3Y Hình 3.1 Vật liệu cách nhiệt tủ đông gió 16

CHƯƠNG Hình 5.1 Chu trình 2 cấp sử dụng bình trung gian ống xoắn ruột gà 29

Hình 5.2 Biểu diễn trên chu trình đồ thị T – s, logP - i 30

Hình 5.3 Máy nén piston nữa kín loại 2 cấp và thông số kỹ thuật trên phần mềm BITZER 36

CHƯƠNG

Hình 6.2 Chọn bình ngưng tụ ở phần mềm bitzer 41

Hình 6.3 Tháp giải nhiệt 45

Hình 6.4 Bình trung gian 47

Hình 6.5 Bình tách dầu 49

KÝ HIỆU:

…….……

…….……

…….……

…….……

…….……

…….……

CHỮ VIẾT TẮT: …….……

…….……

…….……

…….……

MỞ ĐẦU

Việt Nam có vị trí địa lý thuận lợi cho việc đánh bắt và nuôi trồng thủy sản phát triển,

do đó yêu cầu phải phát triển các nhà máy đáp ứng đầy đủ các yêu cầu cho công việcchế biến, cấp đông, bảo quản thủy sản một cách liên tục nhằm đem lại hiệu quả caonhất

Trong những năm gần đây ngành thủy sản có nhiều chuyển biến tích cực đặc biệt tronglĩnh vực đánh bắt và nuôi trồng thủy sản, do đó năng suất lao động ngày càng tăng, sảnphẩm làm ra ngày càng nhiều mà nhu cầu tiêu thụ còn hạn chế đòi hỏi sản phẩm cầnđược phân phối phải được cấp đông và bảo quản trước khi ra thị trường tiêu thụ đặcbiệt là sản phẩm tươi sống, chính vì vậy mà hàng loạt hệ thống lạnh ra đời nhằm đápứng nhu cầu thị trường gần đây

Cấp đông là một trong những khâu của quá trình chế biến khá là quan trọng, là bướcđầu quá trình bảo quản giữ sản phẩm làm cho sản phẩm không bị biến đổi chất lượng

đem lại hiệu quả kinh tế cao Do vậy đề tài đồ án của em là: “Tính toán, thiết kế tủ

cấp đông gió công suất 400kg/mẽ dùng để cấp đông thịt heo”

Nội dung của đề tài bao gồm:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống lạnh cấp đông;

Chương 2: Tính toán kích thước và bề mặt tủ cấp đông;

Chương 3: Tính cách nhiệt, cách ẩm;

Chương 4: Tính nhiệt cho hệ thống lạnh;

Chương 5: Tính toán chu trình lạnh và tính toán máy nén;

Chương 6: Tính chọn thiết bị trao đổi nhiệt và các thiết bị phụ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH CẤP ĐÔNG

1 Tổng quan về công nghệ và Hệ thống Tủ cấp đông gió (Air Blast Freezer)

1.1.1 Khái niệm về cấp đông

Cấp đông là gì: Thực tế thì đây là một cách thông dụng thường được dùng để giữ sựtươi ngon cho các loại sản phẩm như thực phẩm, rau củ quả, thịt, hải sản Để làmđược điều này, người ta sẽ giảm nhiệt độ của thực phẩm xuống đến nhiệt độ đông lạnhtrong thời gian ngắn sau đó mới đưa vào kho lạnh để bảo quản

So với việc bảo quản chỉ dùng kho lạnh, việc cấp đông đưa thực phẩm vào tình trạngđông lạnh trong thời gian ngắn nên giữ được chất lượng sản phẩm ở mức tốt nhất

Ngoài ra, việc cấp đông thường được sử dụng trong trường hợp cần giữ thực phẩm cóhạn sử dụng ngắn, dễ bị hỏng Nếu chỉ đưa vào kho lạnh bảo quản theo cách thôngthường, thực phẩm sẽ bị hư hỏng do không được làm lạnh kịp thời Như vậy, đến đâyhẳn chúng ta đã hiệu thực sự cấp đông là gì

Một hệ thống cấp đông khác không thể không nhắc đến khi tìm hiểu về cấp đông là

gì là hệ thống cấp đông IQF Đây là hệ thống cấp đông siêu tốc cho các sản phẩm rời.Băng chuyền sử dụng cấp đông liên tục cho các sản phẩm trong ngành chế biến thủysản và thực phẩm Công suất cấp đông 250kg/h; 350kg/h; 500kg/h và tùy theo yêu cầucủa khách hàng

Hình 1.1 Hệ thống cấp đông IQF

Điểm nổi bật của hệ thống cấp đông IQF:

 Quá trình cấp đông diễn ra nhanh và hiệu quả hơn IQF belt tấm phẳng truyềnthống

 Sản phẩm dễ tách sau khi cấp đông

 Băng tải thép không gỉ dạng tấm phẳng giữ nguyên bề ngoài thực phẩm khi cấpđông

 Đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm theo HACCP/FDA

 Tiết kiệm nước nhờ hệ thống vệ sinh và rửa belt có tái tuần hoàn nước

 Vỏ thiết bị làm từ tấm cách nhiệt PU chất lượng cao, đảm bảo an toàn vệ sinh thựcphẩm

 Tốc độ băng chuyền có thể điều chỉnh

 Điều khiển qua bàn phím và màn hình tinh thể lỏng LCD

 Hao hụt trọng lượng của sản phẩm thấp

Cấu tạo hệ thống cấp đông IQF:

 Sử dụng máy nén của các nhà sản xuất hàng đầu trên thế giới Môi chất lạnh: R 404hoặc R502

 Băng tải làm từ thép không ri dạng tâm phảng giữ nguyên bè ngoài thực phẩm khicấp đông

 Tiết kiệm nước nhờ hệ thống vệ sinh và rửa belt có tái tuần hoàn nước

 Vỏ thiết bị làm từ tấm cách nhiệt PU chất lượng cao, đảm bảo an toàn vệ sinh thựcphẩm

 Tốc độ bằng chuyển có thế điều chỉnh

 Điều khiến qua bàn phím và màn hình tinh thế lỏng LCD

Phân loại buồng tủ đông gió IQF:

 Buồng cấp đông có băng chuyển kiểu xoắn: Spiral 1.Q.F

 Buồng cấp đông có băng chuyển kiểu thẳng: Straight I.Q.F

 Buồng cấp đóng có băng chuyển siêu tốc: Impingement I.Q.F

Ưu điểm của hệ thống cấp đông IQF:

 Là hạn chế thất thoát nhiệt vì sử dụng hệ thống khe hở nhỏ

Nhược điểm của hệ thống IQF:

 Tốn diện tích vì băng chuyền lớn

1.1.2 Hệ thống cấp đông gió (Air Blast Freezer)

Kho cấp đông gió: Kho cấp đông gió thường được sử dụng để trong lĩnh vực chế biến

hải sản và các thực phẩm được cần cho công nghiệp chế biến Việc cấp đông sản phẩm

sẽ được thực hiện theo cách sử dụng gió lạnh cưỡng bức Dàn lạnh sẽ tạo một luồngkhông khí có nhiệt độ thấp, sau đó luồng khí sẽ được hệ thống quạt gió đẩy đi tất cả

các khu vực trong kho để cấp đông sản phẩm Nếu đã từng tìm hiểu về cấp đông là gì,chắc chắn bạn đã nghe đến phương pháp cấp đông này.

Hình 1.2 Kho cấp đông

Ưu điểm của kho cấp đông:

 Khối lượng hang kho cấp đông mỗi mẻ lớn

Nhược điểm:

 Thời gian cấp đông khá lâu nên kho cấp đông ít được sử dụng

Tủ cấp đông gió: Tủ cấp đông gió được sử dụng chủ yếu để bảo quản các sản phẩm

đông rời và có khối lượng ít nên phù hợp với các xí nghiệp trung bình và nhỏ Tủ cấpđông gió sử dụng phương pháp cấp bông bằng gió lạnh cưỡng bức tương tự với kholạnh cấp đông gió Về cơ bản, thiết kế kho lạnh cấp đông gió và tủ cấp đông gió cónhiều điểm tương tự Các bộ phận chính bao gồm các dàn lạnh, quạt gió và rất nhiềukhay chứa Thực phẩm sẽ được xếp lên khay và chịu tác động luồng gió lạnh tới -35

độ C

Hình 1.3 Tủ đông gió

1.1.3 Tủ đông tiếp xúc

Sẽ không thể biết trọn vẹn cấp đông là gì nếu bạn chưa tìm hiểu về tủ cấp đông tiếpxúc Nếu như hệ thống tủ cấp đông gió và hệ thống dây chuyền làm lạnh IQF được sửdụng cho những sản phẩm rời , thì tủ cấp đông tiếp xúc được sử dụng để dành cho cácmặt hàng dạng block Trung bình, mỗi block được cấp đông thường có khối lượngkhoảng 2kg

Tủ cấp đông tiếp xúc (Contact Freezer) là thiết bị giúp đưa sản phẩm xuống nhiệt độthấp để bảo quản trong thời gian ngắn Là một trong những dạng tủ cấp đông phổ biếnthường được sử dụng để cấp đông các sản phẩm dạng block Để cấp đông bằng loại tủnày, sản phẩm được đặt trực tiếp lên các khay cấp đông và nhiệt độ hạ xuống do sựtrao đổi nhiệt với khay đó

Hình 1.4 Tủ cấp đông tiếp xúc

Ưu điểm của tủ cấp đông tiếp xúc:

 Cấp đông nhanh, hiệu quả và đảm bảo chất lượng sản phẩm

 Thời gian cấp đông nhanh, tiết kiệm điện năng

 Các tấm lắc được làm bằng hợp kim nhôm Chi tiết bên trong và bên ngoài tủ bằngInox SUS 304 và loại vật liệu chống sét rỉ khác

 Cách nhiệt tốt bằng Polyurethane foam tỷ trọng 40-43kg/m2 Hai mặt bằng inox304

 Sản phẩm cấp đông phù hợp với tiêu chuẩn HACCP/FDA

 Dễ dàng chọn lựa công suất đông cụ thể cần thiết

 Lắp ráp, vận hành, vệ sinh cũng như bảo trì bảo dưỡng rất dễ dàng, đơn giản

.3 Tủ đông gió

1.1.1 Khái niệm về tủ đông gió

Là dạng máy kết đông có năng suất nhỏ, kết đông có năng suất nhỏ, kết đông trongluồng gió lạnh, làm việc theo từng mẻ , sản phẩm đặt trên khay hoặc trên xe đẩy, theokiểu rời, không đóng thành bánh hoặc khuôn định hình

Tủ cấp đông gió được sử dụng rất nhiều, chủ yếu hướng tới bảo quản các sản phẩmđông rời với khối lượng nhỏ, được trang bị cho các xí nghiệp trung bình và nhỏ Đó cóthể là các loại thủy hải sản túi rời như cá phi lê, tôm…

Năng suất trung bình của hệ thống tủ cấp đông gió chủ yếu ở mức 200 đến 500kg/h

Hệ thống này sử dụng thiết bị chính là tủ đông làm lạnh nhờ gió cưỡng bức Xét vềcấu tạo và hình dánh bề ngoài, trông chúng có vẻ giống với tủ đông tiếp xúc Cấu tạobên trong tủ gồm các dàn lạnh, quạt gió và một loạt các khay chứa hàng cấp đông.Hàng hóa được xếp trên khay với một lớp mỏng và làm lạnh nhờ hệ thống gió tuầnhoàn tốc độ lớn, nhiệt độ thấp đến -35 độ C Hệ thống tủ cấp đông gió sử dụng phươngpháp cập dịch kiểu ngập

Tủ cấp đông gió được sử dụng để cấp đông các mặt hàng dạng Block Tủ gồm nhiềutấm lắc cấp đông (freezer plates) bên trong, khoảng cách giữa các tấm có thể điềuchỉnh được bằng ben thủy lực, thường dịch chuyển từ 50 đến 105 mm

Kích thước chuẩn của các tấm lắc là 2200L x 1250W x 22D (mm) Đối với tủ cấpđông lớn từ 2000 kg/mẻ trở lên, người ta sử dụng những tấm lắc lớn, có kích thước2400L x 1250W x 22D (mm) Sản phẩm cấp đông được đặt trong các khay cấp đôngsau đó sau đó đặt trực tiếp lên các tấm lắc hoặc lên các mâm cấp đông, mỗi mâm có 4khay Đặt trực tiếp khay lên các tấm lắc tốt hơn đặt lên các mâm vì hạn chế được nhiệttrở dẫn nhiệt

Tủ đông gió chủ yếu hướng tới bảo quản các sản phẩm đông rời, nguyên con hay fillet.Thường dùng cho đông cá các loại, rau, củ, quả, đông khô (nếu là sản phẩm nguyêncon loại kích thước lớn thì sử dụng là hầm đông, nếu là sản phẩm nhỏ thì sử dụng là tủđông).

1.1.3 Cấu tao của tủ đông gió

Hệ thống tủ cấp đông gió bao gồm một loạt các thiết bị như: Máy nén, tháp giải nhiệt,

bình chứa, bình ngưng, bình tách dầu, bình tách lỏng, bình trung gian, tủ đông gió,bình thu hồi dầu, bể nước xả băng, bơm xả băng, bơm giải nhiệt

1.1.4 Ưu điểm của tủ cấp đông gió

Thời gian cấp đông nhanh, tiết kiệm điện năng và đảm bảo chất lượng sản phẩm

Các bề mặt tủ được làm bằng thép không gỉ

Cách nhiệt bằng panel polyurethane foam

Buồng đông được chia làm các ngăn riêng biệt Mỗi ngăn có hai cửa đểvào hoặc rahàng dễ dàng

Từng ngăn cấp đông có thể hoạt động riêng lẻ, đáp ứng được nhu cầu vận hành khi íthàng Vận hành linh hoạt phù hợp với các sản phẩm đa dạng về chủng loại và kích cỡ.Vận hành, bảo trì bảo dưỡng và vệ sinh dễ dàng, đơn giản

1.1.5 Nhược điểm của tủ cấp đông gió

Giống như các hệ thống lạnh có xả băng khác, tủ đông gió sau khi xả băng nhiệt độtăng khá lớn, tức là có một phần nhiệt xả băng đã truyền cho không khí trong phòng,gây nên tổn thất

.3.6 Kết cấu của tủ đông gió

Tủ đông gió có cấu tạo dạng tủ chắc chắn, có thể dễ dàng vận chuyển đi nơi khác khicần Tủ có cấu tạo như sau:

- Vỏ tủ: Cách nhiệt vỏ tủ bằng polyurethan dày 150mm, có mật độ khoảng 40 đến 42kg/m3, hệ số dẫn nhiệt λ= 0,018 đến 0,020 W/m.K Các lớp bao bọc bên trong vàbên ngoài vỏ tủ là inox dày 0,6mm

- Tủ có 02 buồng, có khả năng hoạt động độc lập, mỗi buồng có 02 cánh cửa cáchnhiệt, kiểu bản lề, mỗi cánh tương ứng mở vào một ngăn tủ Kích thước của cánh

tủ là 800W x 1900H x 125T (mm) Hai mặt các cánh tủ là 2 nox dày 0,6mm

- Cánh tủ có trang bị điện trở sấy chống đóng băng, bản lề, tay khoá bằng inox, roănlàm kín có khả năng chịu lạnh cao Khung vỏ tủ được gia công từ thép chịu lực, mạkẽm và gỗ chống cầu nhiệt tại các vị trí cần thiết

- Dàn lạnh: Có 1 hoặc 2 dàn lạnh hoạt động độc lập Dàn lạnh có ống, cánh tản nhiệt

và vỏ là thép nhúng kẽm nóng hoặc bằng inox Dàn lạnh được thiết kế để sử dụngcho môi chất NH3 Dàn lạnh đặt trên sàn tủ, xả băng bằng nước Hệ thống đường

ống xả băng, máng hứng nước là thép mạ kẽm Mô tơ quạt là loại chống ẩm ướt,cánh quạt loại hướng trục, có lồng bảo vệ chắc chắn Lòng quạt và máng hứngnước có trang bị điện trở chống đóng băng

- Giá đỡ khay cấp đông: Mỗi ngăn có 01 giá đỡ khay cấp đông, giá có nhiều tầng đểđặt khay cấp đông, khoảng cách giữa các tầng hợp lý để đưa khay cấp đông vào ra

và lưu thông gió trong quá trình chạy máy

- Khay cấp đông: Khay được chế tạo bằng inox dày 2mm, có đục lổ trên bề mặt đểkhông khí tuần hoàn dễ dàng Khối lượng hàng trong mỗi khay tuỳ thuộc vào côngsuất của tủ mà chọn sao cho hợp lý

Hình 1.6 Cấu tạo tủ đông gió

Hình 1.7 Nguyên lí tủ đông gió - tài liêu tham khảo ở sách Hệ thống máy và thiết bị

lạnh, chương 4 của TS Võ Chí ChínhTrong đó:

10- Bình trung gian;

11- Bể nước xả băng;

12- Bơm xã băng;

13- Bơm giải nhiệt

- Nguyên lí hoạt động tủ đông gió

Hơi môi chất được máy nén (1) ở cấp nén hạ áp, nén lên vào bình làm mát trung gian(10), hơi được làm mát và được cấp nén cao áp hút về rồi nén lên qua bình tách dầu(5), ở đây dầu được tách ra, hơi môi chất tiếp tục đi vào bình ngưng (4) Bình ngưng(4) được bơm nước (13), bơm nước từ tháp giải nhiệt (2) lên giải nhiệt cho môi chấtnên hơi môi chất ngưng tụ thành lỏng, lỏng này được chứa vào bình chưa (3), từ đâymôi chất tiếp tục được dẫn vào ống xoắn bình trung gian (10), trước khi vào bình trunggian lỏng được trích ra nhánh phụ qua van tiết lưu tiết lưu (1) vào làm mát bình trunggian Nhánh chính đi vào bình trung gian, lỏng sau khi được quá lạnh trong ống xoắn

sẽ đi vào cụm tiết lưu (2) để tiết lưu xuống áp suất p0 đưa vào bình chứa hạ áp (7) Từđây lỏng hạ áp sẽ được cấp cho tủ đông gió (8) Lỏng sau khi trao đổi nhiệt với khôngkhí trong tủ sẽ trở thành (2) lỏng ẩm ở áp suất p0 được trở về bình chứa hạ áp, tại bìnhchứa, hơi hạ áp sẽ được tách lỏng 1 phần trước khi vào bình tách lỏng (6), tại bình táchlỏng (6), môi chất được tách lỏng hoàn toàn trở thành hơi bão hòa khô và được cấp nén

hạ áp hút về Khép kín chu trình

.4 Nhiệm vụ của đề tài

1.1.1 Các thông số thiết kế, tài liệu ban đầu:

 Sản phẩm cấp đông : Thịt heo đã qua sơ chế

 Thời gian cấp đông : 2h

 Nhiệt độ cấp đông vào sản phẩm: 120C

 Nhiệt độ đầu ra sản phẩm : -180C

 Nhiệt độ tâm sản phẩm : -120C

 Loại môi chất lanh : sinh viên tự chọn

1.1.1.4.2 Điều kiện khíhậu Đà Nẵng

Bảng 1.1 Thành phố Đà Nẵng, từ bảng 1-1, trang 8, tài liệu [1], ta có các thông số về

nhiệt độ và độ ẩm như sauĐịa Phương Nhiệt độ (0C) Độ ẩm (%)

TB cả năm Mùa hè Mùa Đông Mùa Hè Mùa đông

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC TỦ ĐÔNG GIÓ

Tính toán thiết kế tủ đông gió

.1 Phương pháp chọn tủ đông gió

Tự thiết kế, tủ đông với các thông số (điều kiện) cho trước

.2 Kích thước của tủ đông gió

kg sản phẩm

 Giá đỡ khay: được làm bằng Inox, dùng để đỡ khay cấp đông bên trong tủ đông.Giá đỡ có kích thước sau: 760L x 510W x 1900H Khoảng cách giữa các khayđược bố trí hợp lý nhầm tăng khả năng lưu thông gió Mỗi giá đỡ bố trí được 13khay cấp đông

 Kích thước phủ bì khay: 750L x 500W x 60H

 Vật liệu: Nhôm tấm dày đục lỗ 2mm

 Vậy mỗi khay chứa được: 4kg sản phẩm

 Với buồng tủ đông gió công suất 400kg/mẻ ta cần 400 : 4= 100 khay

 Chọn giá đỡ chứa 13 Số giá đỡ: 100 : 13 = 7,7 => lấy 8 giá đỡ

.2.2 Tính toán kích thước tủ đông gió

 Tính chiều cao của tủ đông gió: H

Với chiều cao lớp phủ bì của giá đặt khay là 1900mm, để thuận tiện cho gió lưu thôngtốt ta lấy chiều cao từ giá trên cùng tới trần tủ 250mm, và chiều dày của lớp cách nhiệt

từ trần tới tủ là150mm, và chiều cao của chân tủ là 200mm

 Vậy chiều cao phủ bì của tủ H:

H 1900 250 150 200 2500 (mm)    

 Tính Chiều rộng của tủ đông gió: W

Chiều rộng của giá đặt khay là 510mm, ta lấy thêm 1450mm để lắp đặt dàn lạnh và cácthiết bị khác, và có khoảng hở phía trước là 20mm

 Chiều rộng phủ bì tủ đông gió W:

W 510 1450 20 1980 (mm)   

 Tính chiều dài của tủ đông gió: L

Ta có chiều dài của mỗi giá đỡ là 760mm, Suy ra tổng chiều dài của 8 giá đỡ là6080mm, ta lấy:

 Khoảng hở 2 đầu trong 1 cửa là: 1170 mm

 Chiều dày lớp cách nhiệt để ngăn cách các cửa trong tủ: 32 mm

L 8 760 1154 4 32 4 10825 (mm)      

CHƯƠNG 3: TÍNH CÁCH NHIỆT TỦ ĐÔNG GIÓ

Cấu trúc xây dựng tủ đông gió.

Vỏ tủ cấp đông có cấu tạo gồm nhiều lớp:

 Lớp cách nhiệt polyurethane dày 150mm, có mật độ khoảng 40 ÷ 42kg/m3, có hệ sốdẫn nhiệt λ= 0,018 ÷ 0,02W/m.K

 Hai măt bao bộc vỏ tủ là inox dày 0,6mm

 Khung vỏ tủ được gia công từ thép chịu lực, mạ kẽm và gỗ chống cầu nhiệt tại các vị trí cần thiết.

 Vật liệu bên trong tủ làm bằng thép không rỉ Inox, Đảm bảo điều kiện vệ sinh thực phẩm cho hàng cấp đông.

Bảng 3.1 Bảng thông số vật liệu lớp cách nhiệt

STT Lớp vật liệu Độ dàyδ (mm) Hệ số dẫn nhiệt λ

δi: Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, mm

λi: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, W/m.K

α1: Hệ số tỏa nhiệt ngoài tường, W/m2.K

α2: Hệ số tỏa nhiệt đối lưu cững bức mạnh bên trong tủ, W/m2.K

 Tra bảng 3-7 hệ số tỏa nhiệt - Chương 3 – Sách hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh

(HDTKHTL) của thầy Nguyễn Đức Lợi – Trang 86, chọn:

.1.1 Tính hệ số truyền nhiệt qua vách

Ta chọn vách tủ được làm từ những panel có kích thước tiêu chuẩn với chiều dày nhiệtpolyurethane δ = 150mm, hệ số dẫn nhiệt λ = 0,02 W/m.K, 2 lớp tôn bọc 2 mặt cóchiều dày là δ = 0,6mm, hệ số dẫn nhiệt λ = 45,3 W/m.K

Hình 3.1 Vật liệu cách nhiệt tủ đông gióBảng 3.2 Bảng thông số Panel của vách

Stt Vật liệu Độ dày của panel

13.1.2 Tính hệ số truyền nhiệt qua cửa

Chọn pannel cửa có kích thước theo tiêu chuẩn với chiều dày lớp cách nhiệtpolyurethane là: δ = 125mm, hệ số dẫn nhiệt λ = 0,019 W/m.K, 2 lớp tôn bọc 2 mặt cóchiều dày δ = 0,6 mm, Hệ số dẫn nhiệt λ = 45,3 W/m.K

Bảng 3.3 Bảng thông số panel của cửa.

.1.3 Tính kiểm tra đọng sương

Để vách không bị đọng sương thì hệ số truyền nhiệt phải thỏa mản điều kiện sau:

t1: nhiệt độ không khí bên ngoài tủ

t2: nhiệt độ không khí bên trong tủ

ts: nhiệt độ đọng sương ứng với trạng thái không khí bên ngoài tủ

Mà: α1= 23,3 hệ số tỏa nhiệt bề mặt ngoài của vách tủ

t1 = 37,7 ℃ nhiệt độ môi trường bên ngoài

ts = 33 0C nhiệt độ đọng sương của môi trường, tra theo đồ thị h-x tài liệu Thiết kế hệthống lạnh của thầy Nguyễn Đức Lợi trang [9] với nhiệt độ 37,7 độ C và độ ẩm 77 %

t2 = -35℃ nhiệt độ bên trong tủ đông gió

CHƯƠNG 4: TÍNH NHIỆT CHO HỆ THỐNG LẠNH