Kể từ đó đến nay kỹ thuật hiện đại đã có 1 bước tiến xa, phạm vi nhiệt độ một nhiều và những ứng dung rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.Trong đó lĩnh vực được sử dụng rộng rãi là bảo quản th
Khái niệm về kho lạnh
Kho lạnh là một nhà kho có vỏ kho được làm bằng vật liêu cách nhiệt, bên trong được gắn thiết bị làm lạnh dùng để bảo quản và lưu trữ một số sản phẩm nhằm làm tăng thời gian sử dụng của sản phẩm mà vẫn giữ được chất lượng tốt nhất.
Hệ thống làm lạnh của kho lạnh có thể điều chỉnh được nhiệt độ theo nhu cầu bảo quản của từng loại sản phẩm trong kho lạnh.Kho lạnh được thiết kế tùy theo từng nhu cầu sử dụng và bảo quản sản phẩm riêng như: kho cấp đông dùng để cấp đông sản phẩm như:thịt, cá, hải sản, sầu riêng , kho bảo quản đông dùng để bảo quản các sản phẩm đông lạnh, kho lạnh (kho mát) dùng để bảo quản các sản phẩm ở nhiệt độ trên 0oC, một số kho lạnh còn được gắn hệ thống cấp ẩm hoặc hút ẩm Hệ thống này cũng có thể điều chỉnh mức ẩm tùy theo mục đích bảo quản của từng loại sản phẩm chuyên biệt
Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong bảo quản thực phẩm
Vì lần đầu tiên làm quen với việc thiết kế và kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế còn bỡ ngỡ nên đồ án này không tránh được những thiếu xót Rất mong góp ý chân thành và chỉ bảo của các thầy ( cô ) trong khoa để khắc phục những thiếu xót và cũng củng cố thêm kiến thức chuyên ngành cho chúng em
Lĩnh vực ứng dụng quan trọng nhất của kỹ thuật là bảo quản thực phẩm Theo một số thống kê thì khoảng 80% công suất lạnh được sử dụng trong công nghiệp là để bảo quản thực phẩm.
Thực phẩm như một số loại rau quả, thịt, cá, sữa, Chứa nhiều chất và cấu trúc rất phức tạp Các thông số về chất lượng thực phẩm thay đổi dưới tác dụng của quá trình lên men trong thực phẩm cũng như các quá trình phát triển của vi sinh vật và quá trình oxi hoá của không khí làm cho thực phẩm đó có cấu trúc vi sinh vật bị phá hủy Do đó làm giảm giá trị thực phẩm.
Ngày nay, công nghiệp thực phẩm như chế biến thịt, cá, thủy hải sản, rau quả, Không thể phát triển nếu không có sự hỗ trợ tích cực của ngành kỹ thuật lạnh Các kho cấp đông, kho bảo quản lạnh, nhà máy sản xuất nước đá, các máy lạnh thương nghiệp, các xe vận chuyển đông lạnh đến các tủ lạnh gia đình Đã k còn xa lạ với chúng ta
Cấu tạo của hệ thống kho lạnh
Cấu tạo của kho lạnh thông thường gồm 2 bộ phận chính như sau
- Vỏ kho lạnh: Có cấu trúc giống như một căn phòng hoặc một nhà kho khép kín, vách kho lạnh làm từ vật liệu cách nhiệt chuyên dùng, có cửa để xuất nhập hàng hóa và có hệ thống chiếu sáng bên trong kho lạnh.
- Hệ thống lạnh của kho lạnh: Là hệ máy làm lạnh chuyên dùng cho kho lạnh được tính toán và lựa chọn phù hợp với nhiệt độ và sản phẩm bảo quản trong kho lạnh.
Trên đây là hai thành phần cốt lõi của một kho lạnh thông thường Những kho lạnh đặc biệt sẽ có những hệ thống như hút ẩm, cấp ẩm, cấp gió tươi, hệ thống đèn quang hợp, hệ thống xử lý CO2
Mục đích sử dụng kho lạnh
Nhìn chung, kho lạnh được dùng để bảo quản các sản phẩm ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ môi trường nhằm làm tăng thời gian sử dụng của sản phẩm mà vẫn đảm bảo được chất lượng của sản phẩm Tuy nhiên, có nhiều mục đích sử dụng kho lạnh khác nhau cơ bản như sau:
- Sử dụng để cấp đông sản phẩm: Để bảo quản lâu dài các sản phẩm như hải sản, cá, thịt heo, hay sầu riêng Chúng ta cần trải qua khâu cấp đông nhanh cho sản phẩm để ức chế quá trình phân hủy của sản phẩm Sau đó chuyển sản phẩm vào kho bảo quản đông lạnh để lưu giữ trong thời gian dài.
- Sử dụng để cấp lạnh sản phẩm: Một số sản phẩm sau khi sản xuất có nhiệt độ cao từ
95oC-100oC nhưng cần phải làm lạnh nhanh (fast cooling) để giữ nguyên mùi vị của sản phẩm (một số loại bánh) Sau quá trình cấp lạnh thì chuyển sản phẩm sang kho mát hoặc tủ mát để bảo quản.
- Sử dụng để bảo quản đông lạnh sản phẩm: Những sản phẩm đông lạnh cần được bảo quản trong kho đông lạnh sau quá trình cấp đông nhanh Hoặc dùng bảo quản các thực phẩm đông lạnh nhập khẩu, thủy hải sản đông lạnh, kem, thực phẩm nhà hàng,
- Sử dụng lạnh để bảo quản sản phẩm: Nhiều sản phẩm cần bảo quản ở nhiệt độ lạnh từ -5 đến 5 độ Cần thiết kế kho lạnh có nhiệt độ phù hợp và điều chỉnh nhiệt độ thích hợp với từng sản phẩm riêng biệt
-Sử dụng để bảo quản mát sản phẩm: Đây là những sản phẩm cần bảo quản ở nhiệt độ dương nhưng thấp hơn nhiệt độ môi trường Tùy từng sản phẩm sẽ có mức nhiệt độ bảo quản thích hợp như Vắc xin, sữa thì bảo quản ở nhiệt độ 2oC - 8oC Rau xanh, khoai tây thì bảo quản ở nhiệt độ 10oC đến 150C hay dược phẩm, lá thuốc thì bảo quản ở nhiệt độ18oC đến 24oC
Các phương pháp làm lạnh
Tuỳ theo nhiệt độ mà chia làm các phương pháp lạnh khác nhau:
- Lạnh đông : tođóng băng> to >-1000C
- Lạnh tuyệt đối (lạnh Cryo): -2000C >tDC> -272,999985 0C
Lạnh thường là nước chưa có sự biến thành đá còn tồn tại ở trạng thái lỏng, còn lạnh đồng là nước đã tạo thành đá
Tính cấp thiết của đề tài
Trong cuộc sống hiện nay, chúng ta có thể thấy tầm quan trọng của việc bảo quản thực phẩm hay kho trữ đông Cuộc sống càng hiện đại chúng ta càng phải phát triển, với đề tài thiết kế kho trữ đông loại nhỏ chúng em trực tiếp hiểu được những vấn đề hiện nay trong cuộc sống Trái đất cũng ngày càng nóng lên việc bảo quản thực phẩm thức ăn như thịt, cá…v.v đòi hỏi kho trữ đông ngày càng hiện đại Tác dụng của kho trữ đông chắc hẳn ai cũng biết, chúng ta có thể bắt gặp những kho trữ đông loại to, nhỏ xung quanh chúng ta, quả thực kho trữ đông là rất cấp thiết cho cuộc sống của chúng ta
Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng phương pháp so sánh, phân tích, đo đạt, đánh giá một cách toàn diện đầy đủ, nghiên cứu tính toán lý thuyết, kết hợp với thực nghiệm
TOÁN VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG KHO TRỮ ĐÔNG .4 2.1 Tính toán cách nhiệt cách ẩm
Cách nhiệt cách ẩm kho trữ đông
a/Tính cách nhiệt tường kho lạnh:
Số thứ tự Tên vật liệu Bề dày(),m Hệ số dẫn nhiệt()
5 Lớp vữa trát khô.sơ gỗ 50,2 1,4
cn :độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt; m
cn :hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt polystyrol.
K :hệ số truyền nhiệt; Hệ số truyền nhiệt k phụ thuộc vào nhiệt của kho lạnh, nhiệt độ của kho lạnh là -20 C nên theo bảng 3-3 [ HDTKHTL]ta chọn o k = 0,21.
1:hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới tường cách nhiệt.
2 :hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh.
Kiểm tra động sương cho tường kho lạnh:
Khi nhiệt độ bên ngoài nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương của không khí thì bề mặt ngoài của vách sẽ bị đọng sương Để tránh hiện tượng đọng sương bên ngoài vách thì nhiệt độ bên ngoài vách phải thoả mãn điều kiện sau: t s t w 1 Trong đó tw1 là nhiệt độ bề mặt ngoài của vách.
Tính cách nhiệt cho mái kho lạnh
Số thứ tự Tên vật liệu Bề dày(),m Hệ số dẫn nhiệt(
1 Lớp phủ đồng thời là lớp cách ẩm bằng VLXD và bitum 1
2 Lớp bê tông rằng có cốt pha 2 0,05 1,5
3 Lớp cách nhiệt điền đầy :VL chịu lửa xốp 3 ? 0,09
4 Lớp cách ẩm bitum dầu lửa 4 0,004 0,18
5 Lớp bê tông cốt thép chịu lực 5 0, 25 1,5
Tính cách nhiệt, cách ẩm nền kho lạnh
Do nhiệt độ trong buồng là -20 C nên nền dễ bị đóng băng do dó ta chọn nền có o sưởi.
Cấu tạo nền kho lạnh:
Số thứ tự Tên vật liệu Bề dày(),m Hệ số dẫn nhiệt()
1 Nền nhẵn bằng các tấm bê tông lát 1 0,05 1 1,5
3 Lớp cách nhiệt sỏi và đất sét xốp 3 ? 0,2
4 Lớp bê tông có sưới điện 4 0,12 1.4
6 Lớp bê tông đá dăm làm nền đất
Tính toán cân bằng nhiệt
2.2.1 Tính nhiệt kho trữ đông:
Tính nhiệt kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài đi vào kho lạnh Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó lại môi trường nóng, đảm bảo cho sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bên ngoài.
Mục đích của việc tính toán nhiệt này là để xác định năng suất lạnh của máy nén lạnh cần lắp đặt.
Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định bằng biểu thức sau:
Q1 là dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh;
Q2 là dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý;
Q3 là dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh;
Q4 là dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh;
Q5 là dòng nhiệt toả ra khi sản phẩm hô hấp; a/Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh Q : 1
Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua tường bao che, trần và nền,do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong cộng với các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần.
Q11 là dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ.
Q12 là dòng nhiệt qua tường bao và trần do bức xạ mặt trời.
Q 11 là dòng nhiệt qua vách tường bao kho lạnh;
Q 11 là dòng nhiệt qua trần kho lạnh;
Q 11 là dòng nhiệt qua nền kho lạnh.
2.2.2 Phụ tải nhiệt thiết bị:
Tải nhiệt cho thiết bị là tải nhiệt dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt thiết bị bay hơi Công suất giải nhiệt yêu cầu của thiết bị bao giờ cũng phải lớn hơn công suất máy nén, phải có hệ số dự trữ nhằm tránh những biến động có thể xảy ra trong quá trình vận hành.
Vì thế tải nhiệt cho thiết bị được lấy bằng tổng của tất cả các tổn thất nhiệt:
2.2.3 Phụ tải nhiệt cho máy nén:
Do các tổn thất nhiệt trong kho lạnh không đồng thời xảy ra nên công suất nhiệt yêu cầu thực tế sẽ nhỏ hơn tổng các tổn thất nhiệt Để tránh lựa chọn máy nén có công suất lạnh quá lớn, tải nhiệt của máy nén được tính theo "Tiêu chuẩn thiết kế kho lạnh" như sau:
Năng suất lạnh cho máy nén:
Trong đó: b = 0,9 là hệ số thời gian làm việc của kho lạnh [Trang 92 – HDTKHTL] k :là hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh: k =1,07
Tính toán chu trì lạnh và chọn máy nén
2.3.1 Chọn phương pháp làm lạnh
Có nhiều phương pháp làm lạnh buồng và xử lý sản phẩm, đối với phòng làm đông (kho lạnh), để hợp lý nhất ta lựa chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp, tức là làm lạnh buồng lạnh bằng dàn bay hơi đặt trực tiếp trong dàn lạnh.
Môi chất lạnh lỏng sôi thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh để hạ nhiệt độ của môi trường cần làm lạnh xuống nhiệt độ yêu cầu Để giảm ảnh hưởng đến sản phẩm khi làm lạnh ta chọn dàn bay hơi là dàn đối lưu không khí tự nhiên
2.3.1.1 Các ưu điểm, nhược điểm của hệ thống làm lạnh trực tiếp: Ưu điểm
- Thiết bị đơn giản vì không cần vòng tuần hoàn phụ.
- Tuổi thọ cao vì không phải tiếp xúc với chất tải lạnh gây ăn mòn, han rỉ.
- Tổn thất năng lượng nhỏ.
- Tổn hao lạnh khi khởi động: nhỏ (nghĩa là làm lạnh trực tiếp thời gian từ khi mở máy đến lúc nhiệt độ đạt yêu cầu) nhanh hơn.
- Có thể giám sát nhiệt độ buồng lạnh qua nhiệt độ của môi chất.
- Khả năng trữ lạnh của dàn lạnh kémhơn so với làm lạnh gián tiếp, khi máy dừng hoạt động dàn lạnh cũng hết lạnh nhanh chóng
- Việc phân phối môi chất gặp khó khăn, khả năng máy dơi vào quá trình ẩm cao
2.3.2 Môi chất sử dụng trong hệ thống lạnh
Môi chất được chọn sử dụng trong hệ thống lạnh cuûa kho baỏ quản đông này là R22 , có công thức hóa học là CHClF2 Môi chất R22 (HCF22)là một trong những gas lạnh truyền thống quan trọng nhất dược sử dụng rộng raãi trong các máy lạnh công nghiệp và đặc biệt là điều hòa không khí, thuộc nhóm HCFC, có ODP và GWP nhỏ nên được xem là gas lạnh quá độ.Ở nước ta R22 được sử dụng đến năm 2040 các máy nạp R22 được sử dụng đến hết tuổi thọ máy.Trong tương lai R22 dự định được thay thế bởi R407C, R410A.
2.3.2.1 Các tính chất khí ga R22 Ở áp suất khí quyển (750mmHg)sôi ở nhiệt độ –40,8 C, có áp suất trung bình 0 giống amoniac nhưng ưu điểm là có tỷ số nén nhỏ hơn.Với hai cấp nén có thể đạt nhiệt độ sôi từ -60 đến -75 C.Có thể sử dụng cho các loai máy nén piston, trục vít, roto và xoắn ốc 0 Ở nhiệt độ thấp có thể dùng cho máy nén tuabin Trong thực tế R22 không những được sử dụng cho các hệ thống máy lạnh mới mà còn dùng để thay thế cho các hệ thống R12 và R502 Khi thay thế cho R12 năng suất lạnh tăng 60%,còn với R502 thì giảm 20%. R22 là môi chất lạnh an toàn, không cháy, không nổ, ổn định về nhiệt động và hóa học, phù hợp với hầu hết các vật liệu chế tạo máy như kim loại đen, kim loại màu, và các phi kim loại Tuy nhiên nó làm trương phồng các plastic, elastome, các loại cao su tổng hợp nên phải thận trọng khi sử dụng.
R22 hòa tan được các dầu khoáng.Nhưng ở nhiệt độ thấp có khoảng nó không hòa tan hoàn toàn,nên phải trang bị thêm bình tách dầu hoặc dùng các loại dầu bán tổng hợp thích hợp.
Lựa chọn các thiết bị cho hệ thống tủ đông
Máy nén khí là thiết bị làm tăng áp suất của dòng chất khí, giúp tăng năng lượng cho dòng khí lên nhiều lần Đồng thời, khí được nén lại, từ đó áp suất của khí và nhiệt độ tăng lên.
Nhiệm vụ của máy là nén môi chất lạnh từ áp suất thấp, nhiệt độ thấp lên áp suất cao, nhiệt độ cao Đồng thời, thiết bị này cũng có thể đẩy hơi ra khỏi dàn bay hơi
Máy nén là 1 thiết bị rất quan trọng trong hệ thống kho trữ đông, để dễ hiểu hơn chúng ta có thể ví máy nén như trái tim con người vậy.
Do vậy công suất máy nén càng lớn hệ thống kho lạnh càng to, đối với “ mô hình hệ thống kho lạnh nhỏ” của chung e
Em lựa chọn máy nén (I 155519 DANPOSS) để có thể đảm bảo kho lạnh có thể hoạt động từ 0℃ đến -20℃
2.4.2 Bình chứa cao áp trữ đông:
Theo quy định về an toàn thì bình chứa cao áp phải chứa được 30% thể tích của toàn bộ hệ thống dàn bay hơi (tất cả dàn tĩnh và dàn quạt)trong hệ thống lạnh có môi chất cấp từ trên và 60% thể tích dàn trong hệ thống lạnh cấp lỏng từ dưới lên khi vận hành mức lỏng của bình cao áp chỉ được phép choán 50% thể tích bình.
Hình 1.5 1.Thân bình ; 2.Ống lỏng ra ; 3.Câm Bằng hơi ; 4.Áp kế ;
5.Nối van an toàn ; 6.Lỏng vào ; 7.Xả khí ; 8.Ống thủy ;
9.Chân bình ; 10.Xả dầu ; 11.Xả cặn
Bình tách dầu được bố trí trước đầu đẩy của máy nén nhằm tách dầu cuốn theo hơi nén.không cho dầu đi vào dàn ngưng mà dẫn dầu đi vào máy nén hoặc bình gom dầu Chỉ sử dụng chủ yếu cho các hệ thống lạnh có môi chất không hòa tan dầu như :NH3,R13 và môi chất hòa tan dầu hạn chế như: R12,R22
Nguyên lý cấu tạo bình tác dầu
Bình tách lỏng bố trí trên đường hút máy nén để bảo vệ máy nén không hút phải lỏng Trong các hệ thống lạnh hiện đại ,bình tách lỏng được trang bị các thiết bị tự động ngắt mạch, ngừng máy nén khi mức lỏng trong bình lên đến mức nguy hiểm Trong hệ thống lạnh có bơm tuần hoàn va không bơm tuần hoàn khi cấp lỏng cho các dàn lạnh bằng tín hiệu hơi quá nhiệt thì trong bình tác lỏng không có lỏng vì toàn bộ lỏng rơi vào bình sẽ chảy về bình chứa.
Người ta chọn bình tách lỏng theo ống nối vào đường hút của máy nén.Mỗi một chế độ nhiệt độ cần ít nhất 1 bình tách lỏng Áp suất tối đa cho phép của bình tách lỏng là 1,5MPa, nhiệt độ từ -50 đến 40°C
Nguyên lý cấu tạo về bình tách lỏng
-2 Đường hơi khô về máy nén
-3 Đường hơi và đường ẩm vào từ dàn bay hơi.
-4 Từ van tiết lưu vào
-6 Lỏng quay về dàn bay hơi
2.4.5 Thiết bị hồi nhiệt: Được bố trí phía trước van tiết lưu và sau thiết bị ngưng tụ Có nhiệm vụ chính là quá lạnh lỏng môi chất sau khi ngưng tụ, trước khi vào van tiết lưu bằng hơi lạnh ra từ dàn bay hơi trước khi hồi về máy nén Nhằm tăng năngsuất lạnh cho máy nén Thường dùng là loại trao đổi ngược dòng hơi đi ngoài ống xoắn,lỏng đi trong ống xoắn.
Nhiệm vụ là loại trừ các cặn bẩn và các tạp chất hóa học Phin lọc trên đường lỏng và đường hơi của hệ thống nằm sau thiết bị ngưng tụ.
Phin lọc đường hơi được bố trí ngay đầu máy nén để loại trừ cặn bẩn đi vào máy nén.Trên dương ống thường lắp đặt các van điện từ Đặc biệt là van tiết lưu giữ cho các van hoạt động bình thường không bị tắc.
Là kính quan sát lắp đặt trên đường lỏng để quan sát dòng chảy của môi chất lạnh Ngoài việc chỉ thị dòng chảy mắt gas còn có nhiệm vụ:
+ Báo hiệu đủ gas khi không bị sủi bọt.
+ Báo hiệu thiếu gas khi dòng gas bị sủi bọt mạnh.
+ Báo hết gas khi thấy xuất hiện các vệt dầu trên kính.
Mắt gas được lắp đặt trên đường lỏng sau phin lọc.
2.4.8 Van khóa và van chặn:
Khi vận hành và ,bảo dưỡng ,sửa chữa cần thiết phải khóa hoặc mở dòng chảy môi chất lạnh trên vòng tuần hòan môi chất lạnh Các môi chất lạnh đảm đương nhiệm vụ đó.
Là van tiết lưu có bầu cảm ứng nhiệt nối với van để tín hiệu và tự điều chỉnh lượng môi chất đi qua,bấu cảm ứng nhiệt được đặt áp sát đường ống vừa ra khỏi thiết bị bay hơi về máy nén Van tiết lưu được bố trí trước thiết bị bay hơi sau thiết bị ngưng tụ,mắt gas,phin lọc.
*Cách bố trí bầu cảm ứng nhiệt:
- Đối với đường kính ống nhỏ dưới 18mm, bầu cảm biến được bố trí ngay trên đỉnh ống.
- Đối với ống lớn hơn 18mm ,bầu cảm biến được bố trí 2/3 phía dưới ống a; b; c;
(a).Van tiết lưu cân bằng trong
(b).Van tiết lưu cân bằng ngoài
Van điện từ mở bằng lực điện tứ: Đóng bằng: trọng lực của kõi van,lực lò xo,áp lực môi chất.
Khi lắp đặt phải lắp trên đường ngang,cuộn dây lõi sắt phải quay lên trên Khi lắp phải gắn đúng chiều,chiều vào chiều ra của van Dễ hư hỏng,hai dầu thừơng có hai van chặn để khi bị hỏng van chặn sẽ đóng lại không cho môi chất đi qua
Chỉ cho chất lỏng và hơi di theo 1 hướng nhất địnhvà không cho đi theo chiều ngược lại nhằm để phòng máy nén, bơm hỏng đột ngột do hút phải dầu hoăc lỏng Van 1 chiều hoạt động dựa trên nguyên tắc chênh lệch áp suất Khi áp suất đầu vào lớn hơn van tự động mở cho dòng hơi hoặc lỏng đi qua,nhưng van áp suất đầu vào nhỏ hơn đầu ra thì van tự đọng đóng lại
- Có hai loại: Loại cao áp và hạ áp.
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
Thiết kế thể tích và mặt bằng kho lạnh
* Nhiệm vụ thiết kế: Tính toán thiết kế hệ thống kho trữ đông thu nhỏ
3.1.1 Kích thước phòng trữ đông:
Sản phẩm sau khi cấp đông trải qua quá trình mạ băng và đóng gói sản phẩm, nhiệt độ trung bình của sản phẩm sẽ bị thay đổi Do đó cần qua thiết bị cấp đông bổ sung làm cho nhiệt độ trung bình của sản phẩm đạt được -20 C Sau đó sản phẩm được đưa vào kho o trữ đông để bảo quản được lâu dài.
Việc tính toán và thiết kế hệ thống trữ đông đóng vai trò quan trọng trong dây chuyền chế biến và đông lạnh Quá trình bảo quản thực phẩm làm cho thực phẩm kéo dài hạn sử dụng và giúp cho quá trình điều phối sản phẩm một cách liên tục và bảo đảm trong từng thời kỳ khác nhau
3.1.1.1 Chọn lựa vật liệu, tấm cách nhiệt Để đảm bảo được độ cách nhiệt chho kho trữ đông có thể đạt được hiệu quả (từ
0℃ đến -20℃) chúng em sử dụng tấm cách nhiệt EPS cách nhiệt cách âm
Vách cách nhiệt EPS có cấu tạo gồm lớp xốp EPS ở giữa, mặt ngoài sử dụng tôn hoặc inox Cách để sản xuất lớp xốp là kích nở các hat Expandable PolyStyrene nguyên sinh tới cực đại, sau đó sẽ đưa vào khuôn để tạo hình và cắt Các tấm EPS sau khi đã hoàn thành sẽ được dán ép vào tôn bằng keo và máy ép chuyên dụng
Dòng sản phẩm vách cách nhiệt kho lạnh được sản xuất với dây chuyền công nghệ hiện đại Chính vì thế mà nó đảm bảo tính chính xác trong cấu tạo Vì vậy vật liệu này mang đến hiệu suất sử dụng hiệu quả trong thời gian dài.
3.1.2 Quy trình thiết kế kho lạnh
*Do kiến thức còn hạn hẹp, lên chúng em vẫn chưa thể làm hoàn chỉnh kho lạnh được hoàn hảo đến mức tối đa mong thầy (cô) thông cảm Mọi thứ hoàn toàn được làm thủ công lên việc tạo dựng kho lạnh với chúng em rất là khó khan, nhưng vì là học sinh của trường Đại Học Thái Bình, chúng em đã vượt qua khó khăn để có quy trình thiết kế kho lạnh:
Chuẩn bị đồ đạc cần thiết như: máy cắt, máy bắn vít, máy hàn, Silicon(súng), ống đồng, tay cắt ống đồng, đồ loe ống đồng, ampe kìm, đồng hồ đo ga, máy hút chân không,búa, kìm, clee …v.v
Sau khi đã chuẩn bị đủ đồ dùng cần thiết ta tiến hành thi công lắp đặt tủ cấp đông
- Tính toán sử dụng công cụ để cắt tấm cách nhiệt làm 6 tấm đảm bảo không gian cho kho lạnh
- Cắt sắt, hàn khung cho kho lạnh được chắc chắn an toàn
- Sử dụng bông thủy tinh, silicon để đảm bảo kho lạnh không bị hở, khí được đảm bảo không bị lọt ra ngoài
- Cắt tôn, bọc bên ngoài kho lạnh đảm bảo anh toàn, cũng như hình thức cho kho lạnh, bắn vít:
Hình 2.9 Phần 3: Thiết kế lắp đặt dàn lạnh trong tủ cấp đông
Dàn lạnh là nơi gas lạnh hóa lỏng từ dàn nóng đi qua hệ thống van tiết lưu được dẫn tới để bay hơi Tại đây, gas lạnh lỏng sẽ không bị nén nữa và sẽ bay hơi nhanh. Quá trình bay hơi này, gas sẽ hấp thụ nhiệt Nhờ đó làm mát không gian các khoang bên trong tủ đông.
Sau khi thiết kế được vỏ tủ đông, chúng ta tiến hành thiết kế dàn lạnh bên trong tut đông Gồm có 2 phần chính:
Quạt dàn lạnh là một trong những linh kiện vô cùng quan trọng trong cấu tạo của máy lạnh, đóng vai trò là hệ thống làm mát nằm sau tấm lưới sắt chỉnh hướng gió, chạy dọc theo dàn lạnh có tác dụng thổi hơi lạnh ra ngoài giúp làm mát căn phòng
- Lựa chọn thiết kế dàn lạnh cho phù hợp với tủ cấp đông
- Lựa chọn quạt có đủ sức gió để có thể phá đá của dàn lạnh, cũng như thổi hơi lạnh ra ngoài giúp làm mát căn phòng
- Lắp đặt dàn lạnh cùng quạt đúng quy trình, bảo vệ dàn lạnh khỏi những sự va đập:
- Lắp đặt quạt vào hộp với dàn lạnh
- Khoan lỗ tủ cấp đông, hàn ống đồng vào với dàn lạnh
Lắp đặt các thiết bị máy nén, quạt dàn nóng, bình ngưng tụ, phin lọc 24 1 Máy nén (động cơ, lốc máy hay block máy nén)
Nguyên lý cấp đông của kho là làm lạnh bằng không khí đối lưu cưỡng bức Không khí lạnh tuần hoàn cưỡng bức trong kho lưu thông qua các khe hở giữa các khay và trao đổi nhiệt cả hai phía, phía trên trao đổi trực tiếp với sản phẩm- phía dưới trao đổi qua khay cấp đông và dẫn nhiệt lạnh vào sản phẩm.
Tủ cấp đông cũng như các thiết bị làm lạnh phổ thông khác hoạt động dựa trên một nguyên lý nén gas lạnh dễ hóa lỏng (môi chất làm lạnh) Gas lạnh ở thể khí khi được nén bởi động cơ dưới áp suất cao, sẽ chuyển sang trạng thái lỏng và tỏa nhiệt Nhiệt lượng toả ra được tản vào môi trường xung quanh qua dàn nóng Khi áp suất giảm khiến các khí gas ở trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái khí và hấp thụ nhiệt xung quanh xảy ra tại dàn lạnh bên trong tủ đông
3.2.1 Máy nén (động cơ, lốc máy hay block máy nén):
Máy nén có thể coi là trái tim của tủ đông Máy nén có chức năng nén khí gas lạnh (môi chất lạnh) ở áp suất cao để khiến gas lạnh hóa lỏng Quá trình này sẽ sinh nhiệt và gas lạnh hóa lỏng sẽ trở nên rất nóng Gas lạnh hóa lỏng này được dẫn qua dàn ngưng là một bộ phận để nhiệt độ từ gas lạnh được tỏa ra môi trường bên ngoài Các loại máy nén thường được sử dụng là máy nén rotor hoặc máy nén piton 1 hay 2 xilanh Đa số các máy nén dùng trong tủ đông dân dụng là loại máy piton 1 xi lanh.
3.2.2 Dàn nóng nóng và dàn lạnh:
Là nơi gas lạnh hóa lỏng dưới áp suất cao của bơm nén, tỏa nhiệt ra ngoài môi trường Nhiệt lượng từ gas lạnh hóa lỏng được truyền vào các thanh tản nhiệt và tản ra môi trường bên ngoài Sau khi đi qua dàn nóng, nhiệt độ gas lạnh lỏng giảm về gần mức nhiệt độ môi trường.
Dàn lạnh là nơi gas lạnh hóa lỏng từ dàn nóng đi qua hệ thống van tiết lưu được dẫn tới để bay hơi Tại đây, gas lạnh lỏng sẽ không bị nén nữa và sẽ bay hơi nhanh Quá trình bay hơi này, gas sẽ hấp thụ nhiệt Nhờ đó làm mát không gian các khoang bên trong tủ đông.
3.2.3 Gas lạnh (Môi chất làm lạnh):
Các loại gas lạnh phổ biến trên thị trường: Hiện tại, các gas lạnh phổ biến trên thị trường cho dòng kho lạnh sử dụng gas R22 và R410a
Bình chứa cao áp thường được lắp đặt sau thiết bị ngưng tụ với mục đích để chứa lỏng đã ngưng tụ và giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ, duy trì sự cấp lỏng ổn định cho van tiết lưu trong hệ thống lạnh trung bình và lớn Ngoài ra, bình chứa cao áp còn có nhiệm vụ chứa lỏng từ các thiết bị khác về khi hệ thống sửa chữa. Nguyên lý hoạt động của bình chứa cao áp:
Gas từ máy nén dạng hơi (hơi quá nhiệt) với nhiệt độ và áp suất cao được giải nhiệt ở thiết bị ngưng tụ (dàn nóng) Tại dàn nóng, gas từ thể hơi sẽ chuyển sang thể lỏng (do gas nhả nhiệt cho môi trường) Khi gas tuần hoàn đến van tiết lưu, do các nguyên nhân như: công suất giải nhiệt, thời tiết, dàn nóng bị bẩn, bám bụi nên không ở trạng thái lỏng 100%, để đảm bảo lỏng 100% khi đến van tiết lưu thì cần có bình chứa cao áp chứa lỏng
Chức năng của bình chứa cao áp
+ Chức năng chính: đảm bảo lỏng 100% trước khi vào van tiết lưu.
+ Ngoài ra, bình chứa cao áp còn là nơi chứa gas lỏng để tiết kiệm chi phí khi bảo trì, sửa chữa hệ thống lạnh.
Phin lọc là một linh kiện quan trong trong tủ kho lạnh dùng để loại trừ các cặn bã cơ học và các tạp chất hóa học đặc biệt là nước và các axit ra khỏi vòng tuần hoàn môi chất lạnh.
Chức năng của phin lọc tủ lạnh
- Ngăn ngừa tình trạng tắc ẩm cho ống mao ở tủ lạnh
- Tránh cho dầu bôi trơn khỏi biến chất
3.2.6 Tiến hành kết nối các thiết bị bằng ống đồng
- Tiến hành đo đạc, ước chừng ống đồng
- Cắt, uấn ống đồng theo đường đi kết nối cho phù hợp
- Ta tiến hành loe ống để hàn và bắt dắc co dễ dãng cho việc tháo dời lắp đặt
- Sau khi đã cắt uốn và loe ống đồng ta tiến hành hàn ống đồng sao cho chắc chắn không bị hở khí
Trong quá trình hàn người thợ cần sử dụng thêm các dụng cụ hỗ trợ khác như dũa, giấy nhám, mỏ hàn để giúp cho bề mặt hàn sạch và phẳng hơn Dụng cụ yêu cầu đều phải chuẩn bị đúng và đủ để khi bắt đầu nối hàn ống đồng không bị ngắt quãng vì thiếu dụng cụ, ảnh hưởng chất lượng mối hàn.
Khi hàn ống đồng thì sẽ thò mối hàn giúp tạo độ kín và bền lâu, tránh tình trạng bị bung ra gây rò rỉ khí gas Như vậy, bất cứ kho lạnh nào cần lắp đặt thì cũng đều phải hàn ống đồng
Phần 2: Tiến hành kết nối các thiết bị với kho lạnh
- Kết nối đầu đẩy của máy nén vào với dàn nóng, từ dàn nóng về phin lọc, phin lọc đi qua bình chứa cao áp về dàn lạnh, từ dàn lạnh đi thẳng về máy nén bắt đầu 1 tru trình mới
Kết nối bảng điện với các thiết bị
Ta cần chuẩn bị hộp bảng điện, aptomat, rơle từ, đông hồ đo nhiệt kho lạnh, đèn báo hiệu, công tác bật mở, ampe kìm, dây điện, băng dính điện
Phần 2: Kết nối các thiết bị vào hộp điện
*Lưu ý: lắp đặt an toàn dùng dây thít để thít chặt các dây điện tránh tình trạng chập cháy các dây điện gây cháy nổ
- Các thiết bị như máy nén, quạt dàn nóng đều được kết nối qua DK3 khởi động giúp cho quạt và máy nén chạy ổn định
- Sử dụng rơ le tecmic block tủ ( rơ le bảo vệ máy nén) để an toàn hơn tránh tình trạng chết block
Rơ le dùng để bảo vệ khi áp suất trong máy nén khí quá thấp.
Khi áp suất của máy nén khí giảm xuống quá giá trị mà máy cho phép thì rơ le có nhiệm vụ ngắt điện của máy nén khí để có thể bảo vệ và duy trì cho máy và toàn hệ thống hoạt động ổn định.
Hoạt động của rơ le dành cho máy nén khí: khi ở trạng thái bình thường thì 2 tiếp điểm của rơ le sẽ luôn bị đóng, máy nén khí sẽ hoạt động hoàn toàn bình thường cho đến khi áp suất của máy nén khí bị tụt xuống thấp làm cho bộ phận màng xếp của máy bị co lại.
Rơ le sẽ bảo vệ máy nén khí khi áp suất của máy cao vượt quá mức cho phép
Khi áp suất của máy đạt tới giá trị max thì rơ le sẽ tự động ngắt nguồn điện để có thể đảm bảo an toàn và hạn chế xảy ra những sự cố đối với máy nén khí.
Quy trình làm việc của rơ le lức này: cấu tạo của rơ le sẽ có 3 tiếp điểm Khi máy hoạt động trong trạng thái bình thường thì rơ le sẽ đóng- tuy nhiên khi áp suất của máy đã lên cao tới một giá trị được cài đặt sẵn thì màng xếp trong rơ le bị giãn ra sẽ có lực lớn hơn lực căng của lò xo tác động lên các tiếp điểm và bị tách ra Điều này sẽ dẫn đến ngắt điện của máy nén khí.
- Kết nối quạt của dàn lạnh vào với nguồn điện
KẾT QUẢ VÀ ỨNG DỤNG
Kết quả
4.1.1 Nạp ga cho máy nén
4.1.1.1.Hút chân không cho máy nén
Hút chân không là thao tác hút sạch bụi bẩn, độ ẩm bên trong đường ống kết nối với máy nén Mục đích của hút chân không là đảm bảo cho kho lạnh được hoạt động tốt nhất và không bị tắc ẩm khi sử dụng.
Phần 1 Chuẩn bị: máy nén, đồng hồ đo ga
Các bước hút chân không như sau:
Bước 1: Đầu tiên, bạn cần khóa đường hút và đường đẩy của máy nén
Bước 2: Dùng đồng hồ để đo áp suất và khóa 2 tay van kín
Bước 3: Tiếp theo, lấy dây gas màu xanh bắt vào van ty của đường hút Dây màu vàng bạn nên bắt vào máy hút không khí, còn dây màu đỏ bắt vào đường đẩy
Bước 4: Tiến hành chạy máy hút chân không và quan sát đồng hồ đo áp suất Nếu thấy đồng hồ xanh về mức 760mmhg và đồng hồ đỏ chỉ kim số 0 là bạn đã hút thành công Tiếp tục thực hiện thêm khoảng 15 phút nữa để hút sạch chân không
Bước 5: Khi hút chân không xong, bạn nên lưu ý khóa van đồng hồ và tắt máy hút.Sau đó, tháo dây đồng ra và tiếp tục lắp đặt.
4.1.1.2.Nạp ga cho máy nén
5 bước nạp ga điều hòa đơn giản
Bước 1: Nối đồng hồ nạp với chai ga và máy nén
Bước 2: Xả khí cho đồng hồ Mở van chai ga và nhấn nhẹ vào đầu xả khí của đồng hồ Bước 3: Mở van xanh (Lo side) và tiến hành nạp ga lỏng cho hệ thống.
Bước 4: Tháo đồng hồ nạp gas.
Bước 5: Lắp các mũ van
Chúng ta cần lên nạp ga vừa đủ không thừa cũng như không thiếu
- Khi thiếu gas, hết gas năng suất hoạt động của kho lạnh không như bình thường Lúc bật, máy bị yếu, hoặc ít hơi lạnh mặc dù có chỉnh nhiệt độ xuống mức thấp nhất Bạn cũng có thể nhận biết bằng cách quan sát dàn lạnh của máy, mặc dù có thoát ra hơi gió nhưng không lạnh hoặc rất ít lạnh.
- Nếu nạp thừa gas sẽ khiến lượng gas lỏng ở dàn nóng tăng lên khiến áp suất gas cũng tăng, tạo thêm áp lực nén cho máy nén Lúc này, công suất tăng sẽ khiến máy nén nóng hơn, tốn điện hơn.
4.1.2 Tiến hành chạy máy và xem kết quả
- Ta tiến hành cho sản phẩm vào kho lạnh ( 1 bát nước )
- Bật máy và tiến hành quan sát đồng hồ
- Máy chạy ổn định ở mức sấp sỉ -10℃
- Sau hơn 1 tiếng đồng hồ ta có thể thấy sản phẩm trong kho lạnh đã đông đá Như vậy kho lạnh đã có thể bảo quản được sản phẩm khỏi những vi khuẩn vi rút, đưa tới chúng ta những sản phẩm tốt nhất
