Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cấp đông củā dung tích 400 tấn

THIẾT KẾ THỂ TÍCH VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG 2.1.Định số lượng và kích thước các buồng lạnh .... 1 Nhiệt độ và độ ẩm dùng để tính toán cho kho lạnh của Tp.Hồ Chí Minh .... Khi tăng nhiệt độ, hoạ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình tính toán, thi t k , th m chí ngay c vi c xây dế ế ậ ả ệ ựng ý tưởng cho kho lạnh b o qu n cá ngả ả ừ đại dương đóng hộp, em được cô Võ Kim Hằng giúp đỡ ấ r t nhi u ề Em xin chân thành cám ơn cô vì sự tận tâm giúp đỡ và tiếp cho em thêm động lực hoàn thành bài m t cách thành công.ộ

1.2.Giới thi u v ngành nuôi tr ng s n xu t cá basaệ ề ồ ả ấ 3

1.3 Nhiệm vụ của đề tài 4

1.3.1 Thông số môi trường: 4

1.3.2 Thông s c n thi t 5 ố ầ ế CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ THỂ TÍCH VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG 2.1.Định số lượng và kích thước các buồng lạnh 7

2.1.1 Dung lượng kho l nh 7 ạ CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CÁCH NHIỆT 3.1.Cấu trúc của kho lạ 11 nh 3.1.1 Thi t k c u trúc n n: 11 ế ế ấ ề 3.1.2 Thi t k cách nhiế ế ệt tường và tr n: 12 ầ 3.2 Tính chi u dày cách nhiề ệt 13

CHƯƠNG 4 TÍNH PHỤ TẢI NHIỆT KHO LẠNH 4.1 Tính nhi t qua kho cệ ấp đông 16

4.1.1 Dòng nhi t qua k t c u bao che Q 16 ệ ế ấ 1 4.1.2 Dòng nhi t do làm l nh s n ph m Q 18 ệ ạ ả ẩ 2 4.1.3 Dòng nhi t do không khí bên ngoài mang vào bu ng l nh, Q3 20 ệ ồ ạ 4.1.4 Dòng nhi t do v n hành, Q 20 ệ ậ 4

4.1.5 Dòng nhi t do hoa qu hô h p , Q 21 ệ ả ấ 5 4.1.6 T ng ph t i 21 ổ ụ ả

4.2 Tính phụ tải cho thi t bế ị và máy nén 21

4.3.Năng suất lạnh yêu cầ 21 u CHƯƠNG 5 TÍNH TO䄃ĀN CHU TRÌNH LẠNH, TÍNH CHỌN MÁY NÉN 5.1 Ch n thông s làm viọ ố ệc của h th ng cệ ố ấp đông 22

5.1.1 Tính ch n nhiọ ệt độ sôi c a môi ch t l nh 22 ủ ấ ạ 5.1.2 Tính ch n nhiọ ệt độ ngưng tụ ủ c a môi ch t l nh 22 ấ ạ 5.1.3 T s nén l nh c a chu trình 23 ỷ ố ạ ủ 5.1.4 Tính ch n nhiọ ệt độ quá l nh l ng t 23 ạ ỏ ql 5.1.5 Tính ch n nhiọ ệt độ quá nhiệt hơi hút tqn 23

5.2.Tính toán chu trình l nh cho h thạ ệ ố 23 ng

Hình 5 1 Chu trình 2 cấp trung gian có ng xo n 24 ố ắ Hình 5 2 Đồ th lgp-h cị ủa chu trình nén 2 cấp trung gian có ng xoắn 24 ố Hình 6 1 Sơ đồ nguyên lí kho lạnh cấp đông NH3 cấp d ch tị ừ bình tr ng tràn 38 ố Hình 6 2 Mạch điều khi n h th ng kho cể ệ ố ấp đông 39 Hình 6 3 Mạch điều khi n 40 ể

DANH M C BỤ ẢNG Chương 1

Bảng 1 1 Nhiệt độ và độ ẩm dùng để tính toán cho kho lạnh của Tp.Hồ Chí Minh 5 Chương 3

Bảng 3 1 Thông số cách nhi t n n kho l nh 11 ệ ề ạ Bảng 3 2 Thông số cách nhi t panel trệ ần, tường kho cấp đông 12

Chương 4

Bảng 4 1 Dòng nhi t qua k t c u Q 18 ệ ế ấ 1 Chương 5

Bảng 5 1 Thông số các điểm nút 25

Đồ án lạnh Th.s Võ Kim Hằng

1

MỞ ĐẦU

Kỹ thu t lậ ạnh đã thâm nhập vào hơn 70 năm ngành kinh tế quan tr ng và h trọ ỗ ợ tích cực cho các ngành ngh khácề , đặc bi t là các ngành công nghi p th c ph m, ch bi n th t ệ ệ ự ẩ ế ế ị cá, rau quả, rượu bia, nước giải khát đánh bắt và xu t kh u th y h i s n, sinh h c, Quan ấ ẩ ủ ả ả ọ trọng nh t trong các ngành chính là ngành công nghi p th c phấ ệ ự ẩm Để ả b o qu n cho th c ả ự phẩm lâu dài thì ph i c n h th p nhiả ầ ạ ấ ệt độ ủa s n ph m th c ph m xu ng nhi c ả ẩ ự ẩ ố ệt độ đóng băng nh m gi m mằ ả ục đích chế ế bi n và b o quả ản vì điều này làm ch m các ph n ng hóa ậ ả ứ học và s phân hự ủy do vi khu n gây ra, cho nên ta có th v n chuyẩ ể ậ ển đến các nơi xa xôi mang l i hi u qu kinh t ạ ệ ả ế Đây được gọi là quá trình lạnh đông trong sản xu t th c ph m ấ ự ẩ Phương pháp này tùy thuộc vào loại sản phẩm với khoảng thời gian nó được lưu trữ và sử dụng trong nhi u th kề ế ỉ trước Tuy nhiên, khi có sự ra đờ ủi c a h th ng l nh, qui trình ệ ố ạ này mới được áp d ng r ng rãi trên th gi i Vi t Nam quá trình làm lụ ộ ế ớ Ở ệ ạnh đông được sử dụng r ng rãi trong các ngành ch bi n và b o qu n th c phộ ế ế ả ả ự ẩm đông lạnh như thủy h i ả sản, thịt, m t s lo i rau quộ ố ạ ả và đã trở thành m t trong s ngành kinh t quan trộ ố ế ọng nh t ấ nước ta trong việc xuất khẩu Theo một số liệu thống kê, th trư ng thực phị ờ ẩm đông lạnh của Việt Nam đang có tốc độ phát triển t 20 - 40% mừ ỗi năm, đã có mặt khắp th gi i, ể ớ nhất là các thị trường M , EU, Trung Qu c, Nh t B n Tỹ ố ậ ả ừ đó hình thành các vùng nuôi thả lớn gia súc, cá tra, tôm…, đem lại vi c làm và thu nh p n ệ ậ ổ định cho s ố đông lao động Thực phẩm đông lạnh cũng có mặt trong các siêu th , c a hàng chuyên doanh cị ử ả nước, là một ph n nhu c u c a cuầ ầ ủ ộc sống hiện đại

Do th i gian và ki n th c có hờ ế ứ ạn, chưa có kinh nghiệm th c tự ế, được s cho phép ự của cô giáo hướng dẫn em chọn đề tài thiết kế kho cấp đông 400 tấn cho cá tại thành phố Hồ Chí Minh

CHƯƠNG 1 NHỮNG SỐ LIỆU BAN ĐẦU 1.1 Ý nghĩa và mục đích của hệ thống lạnh

Thực ph m ẩ ở nhiệt độ cao dưới tác d ng c a men phân gi i (enzim) cụ ủ ả ủa b n thân và ả các vi sinh v t s x y ra quá trình biậ ẽ ả ến đổ ềi v ch t, dấ ẫn đến hư hỏng, ươn thối Khi nhi t ệ độ thực phẩm xuống thấp các quá trình trên sẽ bị ức chế và kìm hãm, tốc độ các phản ứng hoá sinh s gi m Nhiẽ ả ệt độ càng th p, tấ ốc độ phân gi i càng gi m m nh Khi nhiả ả ạ ệt độ giảm thì hoạt động s ng cố ủa tế bào gi m là do: ả

- C u trúc t bào b co rút ấ ế ị - Độ nh t d ch tớ ị ế bào tăng

- S khuyự ếch tán nước và các ch t tan cấ ủa tế bào gi m ả

Tế bào động vật có cấu trúc và hoạt động sống phức tạp, gắn liền với cơ thể sống Vì v y khậ ả năng chị ạnh kém Đa số ế bào độu l t ng v t ch t khi nhiậ ế ệt độ ả gi m quá 4 C so o với thân nhiệt bình thường của nó Tế bào động v t ch t là do ch yậ ế ủ ếu độ nhớt tăng và sự phân l p c a các chớ ủ ất tan trong cơ thể M t sộ ố loài động v t có khậ ả năng tự điều ch nh ỉ hoạt động sống khi nhiệt độ giảm, cơ thể giảm các hoạt động sống đến mức không cần nhu cầu bình thường của điều kiện môi trường trong m t kho ng th i gian nhộ ả ờ ất định Khi tăng nhiệt độ, hoạt động sống của chúng phục hồi, điều này được ứng dụng trong vận chuyển động vật đặc biệt là thuỷ sản ở dạng tươi sống, đảm bảo chất lượng tốt và giảm chi phí vận chuy n ể

Như vậy khi nhiệt độ thấp quá trình phân giải của thực phẩm sẽ bị chậm lại hoặc chấm d t hoàn toàn là do: ứ

- Hoạt động c a các men phân gi i b ủ ả ị đình chỉ

Sự phát tri n cể ủa các vi sinh v t bậ ị ức chế, đại b ph n các vi sinh v t ng ng ho t ộ ậ ậ ừ ạ động trong khoảng -3 C ÷ -10 C Tuy nhiên oo ở -10 C vi khuo ẩn micrococcuss vẫn sống nhưng phát triển chậm Các loại nấm mốc chịu đựng lạnh tốt hơn, có thể tới -15oC Để nấm mốc sống đượ độ ẩc m phải đảm b o ít nh t là 15% Khi nhiả ấ ệt độ ả gi m xuống -18 C o thì nước trong thực phẩm mới đóng băng tới 86%, đạt yêu cầu trên Vì vậy nhiệt độ bảo quản t t nh t t -18 C trố ấ ừ o ở xu ng mố ới làm cho toàn b vi sinh v t và n m m c ng ng ho t ộ ậ ấ ố ừ ạ động hoàn toàn

Đồ án lạnh Th.s Võ Kim Hằng

3

1.2 Giới thi u v ngành nuôi tr ng s n xuệ ề ồ ả ất cá basa

Cá basa là m t trong nhộ ững đại di n cho ngành th y s n ệ ủ ả được quan tâm và gi vai ữ trò quan tr ng trong vi c phát tri n kinh t tọ ệ ể ế ại vùng Đồng b ng sông Cằ ửu Long như: An Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Tiền Giang, Theo Hi p H i Ch Bi n Và Xu t Kh u ệ ộ ế ế ấ ẩ Thủy H i Sả ản Vi t Namệ “cá basa của Vi t Nam hiệ ện đang là mặt hàng chiếm lĩnh gần như tuyệt đối tại thị trường tại Australia và được người tiêu dùng nước này ưa chuộng Để củng c v thố ị ế, m rở ộng dung lượng thị trường và nâng cao giá tr cho cá basa tị ại Việt Nam, Đại sự quán Việt Nam tại Australia và Cơ quan Thương vụ Việt Nam tại Australia vừa phát động chương trình xây dựng thương hiệu và phát triển thị trường cá tra, cá basa Việt Nam t i Australia.ạ Ông Lương Thanh Văn cũng cho hay, chất lượng là yếu tố mà người tiêu dùng Australia rất quan tâm, vì thế khi hàng hóa Việt Nam đạt chất lượng cao sẽ được người tiêu dùng Australia yêu thích”

• Giá

Cá basa có hàm lượng calo thấp, giàu protein giúp tăng tuổi thọ, giảm nguy cơ mắc các bệnh tim m ch, cá basa phù h p v i nhạ ợ ớ ững người ăn kiêng ít calo.

Hình 1 1 Cá basa

Hình 1 2 Cá basa

Protein % Lipid% Cholesterol% Nước%

• Lợi ích s c khứ ỏe

Những người ăn nhiều cá basa ít có nguy cơ mắc bệnh tim so người không ăn, do hàm lượng axit béo omega3 cao Ăn cá cũng giảm cholesterol, tác nhân phát triển bệnh tim m ch ạ

Nguồn protein trong cá basa r t t t, giúp phát triấ ố ển các mô trong cơ thể và s n xu t ả ấ enzyme Nghiên cứu cho th y protein trong cá giúp b n c m thấ ạ ả ấy no lâu hơn protein động vật như thịt gà, thịt bò

• Qui trình ch biế ến trước khi cấp đông cho cá

1.3 Nhiệm vụ của đề tài 1.3.1 Thông s ố môi trường:

Nhiệt độ không khí, độ ẩm tương đối của không khí, bức xạ mặt trời, gió và hướng gió, lượng mưa là những thông số quan trọng để tính toán, thiết kế xây dựng kho lạnh và hệ th ng l nh D a vào trang 20 b ng 1-3 ố ạ ự ả sách “ Hướng d n thi t k h th ng lẫ ế ế ệ ố ạnh” của PGS.TS Nguyễn Đức L i ta có các thông s nhiợ ố ệt độ và độ ẩm c a thành ph H Chí ủ ố ồ Minh như sau:

Sử d ng kho l nh phân ph i vì ta xây d ng kho l nh n m trong thành phụ ạ ố ự ạ ằ ố và g n ầ các khu công nghi p Và vì ệ điều ki n th i ti t ệ ờ ế ở vùng Đồng B ng Sông C u Long ta nên ằ ử thu hoạch cá trươc mùa mưa lũ để phân phối đều cho c ả năm Cho nên ta chọn kho l nh ạ

Phương pháp làm đông tiếp xúc vì nó có mốt số ưu điểm hơn so vớ các phương i

buồng l nh Dung tích kho lạ ạnh là đại lượng cơ bản c n thiầ ết để xác định số lượng bu ng ồ lạnh Dung tích kho lạnh là lượng hàng hóa được b o quả ản đồng th i lờ ớn nh t trong kho ấ Số lượng và kích thước buồng lạnh phụ thuộc và các loại hàng hóa được bảo quản trong kho

2.1 Định số lượng và kích thước các buồng lạnh 2.1.1 Dung lượng kho lạnh

E = Vg v Cho bi t: ế

Dung lượng kho lạnh E = 400 (t)

Định mức chất tải theo thể tích g = 0.45 (sv ản phẩm cá ), tra theo bảng 2-4 trang 43 tài liệu [1] đố ới cá đông trong hòm gỗi v ho c cactông ặ

Chiều cao ch t t i l chi u cao lô hàng ch t trong kho, chi u cao này ph thu c vào ấ ả ả ề ấ ề ụ ộ bao bì đựng hàng, phương tiện bốc xếp Chiều cao h có thể tính bằng chiều cao buồng lạnh trừ đi phầ ắp đặn l t dàn l nh treo tr n và kho ng không gian c n thi t ạ ầ ả ầ ế để ch t hàng ấ và d hàng ỡ

Kho l nh thi t k d nh cao 4m và chi u cao ch t t i d ki n là 3,4m ạ ế ế ự đị ề ấ ả ự ế Vậy: F= 𝑉

ℎ= 888,893,4 = 261,44m2

2.1.4 T ải trọng của n n và cề ủa tr n ầ

Được tính toán theo định mức chất tải và chiều cao chất tải của nền và giá treo Cá basa là m t hàng th y sặ ủ ản đông lạnh đóng trong hòm gõ hoặc cactông, tra b ng 2-4 sách ả Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh của thầy Nguyễn Đức Lợi, trang 32 ta có dung tích chất

βF – hệ s diệố n tích s d ng bu ng lạnh, tính cả đường đi và các diện tích ử ụ ồ giữa các lô hàng và cột, tường, các diện tích lắp đặt thi t bế ị như dàn bay hơi, quạt

f là di– ện tích kho quy định chuẩn đã chọn, bội s c a f = 36 m ố ủ 2

Trong khi tính toán, di n tích l nh có th lệ ạ ể ớn hơn diện tích ban u 10 ÷ đầ 15%, khi ch n Z là m t s nguyên V y ch n 3 bu ng m i bu ng có di n tích 144 ọ ộ ố ậ ọ ồ ỗ ồ ệ m2

Dựa vào k t qu tính toán F = 327 m , ta chế ả 2 ọn kích thước kho như sau: - Chiều dài kho: 28 m

- Chiều rộng kho: 12 m

- Diện tích thực kho c n ph i xây dầ ả ựng là: 28 x 12 = 336 m 2

2.2 B ố trí m t bặ ằng xây d ng ự

Hình 2 1 B trí m t b ng kho lố ặ ằ ạnh

m Khệ s tố ỏa nhiệt bên ngoài b mề ặt tường - tng = 36,8 C , t = 26,5 C, t = -35 C là nhio bên ngoài

CHƯƠNG 4 TÍNH PHỤ TẢI NHIỆT KHO LẠNH

Mục đích của việc tính phụ tải nhiệt là tính sự cân bằng nhiệt kho lạnh như tổn thất nhi t Q qua k t c u bao che, do b c x nhi t, do mệ ế ấ ứ ạ ệ ở c a, do b c x và do l t không ử ứ ạ ọ khí vào phòng được xác định b ng công th c theo sách ằ ứ “ Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh ” c a PGS.TS Nguyủ ễn Đức Lợi [1]:

Q1 - Dòng nhiệt đi qua kế ất c u bao che c a bu ng l nh ủ ồ ạ Q2 - Dòngnhi t do s n ph m tệ ả ả ỏa ra trong quá trình x lí l nh ử ạ Q3 - Dòng nhi t t không khí bên ngoài do thông gió bu ng l nh ệ ừ ồ ạ Q4 - Dòng nhi t t các ngu n khác nhau khi v n hành kho l nh ệ ừ ồ ậ ạ

Q5 - Dòng nhi t t các s n ph m t a ra khi s n ph m hô h p, ch có ệ ừ ả ẩ ỏ ả ẩ ấ ỉ ở kho l nh b o ạ ả quản rau qu ả

4.1 Tính nhi t qua kho cệ ấp đông

4.1.1 Dòng nhi t qua k t c u bao che Q ệ ế ấ 1

Q - Dòng nhiệt qua tường bao và tr n do b c x m t tr i Thông ầ ứ ạ ặ ờ thường nhi t b c x ệ ứ ạ qua k t c u bao che b ng 0 do h u h t các kho l nh hiế ấ ằ ầ ế ạ ện nay là kho panel và được đặt bên trong nhà, trong phân xưởng nên không có nhiệt bức xạ

tKKN - Nhiệt độ không khí bên ngoài tường, C o

tKKT - Nhiệt độ không khí bên trong kho cấp đông, tKKT = -35 C o k - h s truy n nhi t cệ ố ề ệ ủa tường, tr n W/m K ầ 2

α 1 - Hệ số toả nhiệt bên ngoài tường, có thể lấy α1= 23,3 W/m K 2

α2 - Hệ số to nhiệt bên trong, lả ấy α2 = 10,5 W/m2.K tương ứng với trường hợp không khí đối lưu cưỡng bức mạnh trong kho

Bảng 4 1 Dòng nhiệt qua kết cấu Q1 Ở đây ta chọn nền không có sưởi và dòng nhiệt qua nền không có sưởi Q22 – Dòng nhi t do làm l nh khay cệ ạ ấp đông,W Q23– Dòng nhiệt do làm l nh khay cạ ấp đông, W

i ,i1 2– Entanpi sản ph m ẩ ở nhiệt độ vào và nhiở ệt độ b o qu n ả ả

M công su t bu ng gia l nh ho c kh– ấ ồ ạ ặ ối lượng hàng nh p kho b o qu n trong m t ậ ả ả ộ ngày đêm, tấn/ngày đêm Với sản lượng 400 tấn trong một năm ( trừ 28 ngày nghỉ lễ, Tết, và nghĩ phép) thì trong một ngày đêm có M = 1,2 tấn ngày/đêm

Tra bảng 4.2 trang 110 sách “Hưỡng d n thi t k h th ng lẫ ế ế ệ ố ạnh” của th y Nguy n ầ ễ Đức L i ta có: ợ

Mn kh– ối lượng nước châm,kg

M = 5%.12.36.2 = 43,2 kg ( khn ối lượng nước châm vào b ng 5% khằ ối lượng hàng cấp đông.)

q0 – là khối lượng làm lạnh 1kg nướ ừc t nhiệt độ 7oC đến -18oC, được xác định theo Cpd - Nhi t dung riêng cệ ủa đá; C = 2090 J/Kg.K pd T1 - Nhiệt độ nước đầu vào, l y tấ ừ nước lạnh ch bi n, t = 7 C ế ế 1 o

T2 - Nhiệt độ đá sau cấp đông bằng nhiệt độ trung bình của sản ph m, t = -18 C ẩ 2 o

4.1.3 Dòng nhi t do không khí bên ngoài mang vào bu ng lệ ồ ạnh, Q3

Dựa vào sách thi t k h th ng l nh cế ế ệ ố ạ ủa thầy Nguyễn Đức Lợi [1] trang 114, thì đối

𝑄42– Do ngư i làm việc trong buồng ờ 𝑄43– Dòng nhiệt do các động cơ điện

* Dòng nhi t do chi u sáng bu ng: ệ ế ồ

Q41 = A.F = 0 W

Vì không có số liệu đèn chiếu sáng kho cấp đông nên không thể căn cứ vào mật độ chi u ế sáng c n thiầ ết cho kho để xác định công suất đèn

* Dòng nhiệt do người làm vi c trong buệ ồng:

Dòng nhiệt do người làm vi c trong bu ng tệ ồ ỏa ra được tính như sau:

42 350.

Đồ án lạnh Th.s Võ Kim Hằng

21 Đố ới v i kho cấp đông, trong quá trình cấp đông rất ít khi có ngư i vận hành bên trong ờ ở kho, cho nên t n th t này có th b qua ổ ấ ể ỏ

Vì buồng được làm lạnh bằng các dàn tường và dàn trần đối lưu không khí tự nhiên, không có động cơ quạt gió Động cơ của các phương tiện bốc dỡ hàng coi như không

4.1.5 Dòng nhi t do hoa quệ ả hô h p , Q ấ 5

Theo sách “Hướng d n thi t kẫ ế ế hệ ố th ng lạnh” của thầy Nguyễn Đức Lợi [1], trang 117 cho bi t, Q ch xu t hi n các kho l nh b o qu n hoa qu hô h p trong quá trình s ng ế 5 ỉ ấ ệ ở ạ ả ả ả ấ ố nên Q5 ở kho l nh cạ ấp đông cá basa = 0 W.