đồ án tủ cấp đông gió hải sản năng suất 300g me

Làm chậm lại sự ươm hỏng và làm cho sản phẩm được tan giá sau thời gian bảo quản sản phẩm không bị biến đổi tính chất ban đầu của nguyên liệu tươi.- Cấp đông và bảo quản là 2 quá trình c

TÊN THÀNH VIÊN NHÓM VÀ NHIỆM VỤ PHÂN CÔNG

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy đã tận tình chỉ bảo và đã truyền cho chúng em những kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tiễn đó là hành trang quý báu cho chúng em Chúng em mong nhận được những lời đánh giá của thầy và mong thầy bỏ qua những sai sót trong đồ án lần này để chúng em có kinh nghiệm hơn trong những đồ án sau này.

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐÔNG, ĐÔNG LẠNH

THỦY HẢI SẢN 3

1.1 Khái niệm công nghệ cấp đông sản phẩm: 4

1.2 Tổng quan về tủ đông gió 5

1.2.1.Khái niệm tủ đông gió 5

1.2.2.Phương án thiết kế, chọn tủ gió 5

1.2.3.Nhu cầu về cấp đông sản phẩm 6

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG 8

2.1 Cấu tạo 9

2.2 Sơ đồ và nguyên lí hoạt động 11

CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ DUNG TÍCH TỦ 13

4.2 Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che 19

4.2.1.Dòng nhiệt truyền qua vách tủ 19

4.2.2.Dòng nhiệt truyền qua vách cửa 204.3 Dòng nhiệt do sản phẩm, khay cấp đông và thiết bị tỏa ra 20

4.3.1.Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra 20

4.3.2.Dòng nhiệt do khay và giá cấp đông tỏa ra 21

4.3.3.Dòng nhiệt do các thiết bị trong tủ tỏa ra 21

4.4 Dòng nhiệt do xả băng tỏa ra 22

4.5 Dòng nhiệt do động cơ quạt dàn lạnh tỏa ra: 22

CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN MÁY NÉN CHO TỦ ĐÔNG 23

CHƯƠNG 6: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG 31

6.1 Tính toán và chọn thiết bị chính của hệ thống 32

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ

CÔNG NGHỆ CẤP ĐÔNG, ĐÔNG LẠNH THỦY HẢI SẢN

1.1 Khái niệm công nghệ cấp đông sản phẩm:

- Công nghệ cấp đông thủy sản là hạ nhiệt độ sản phẩm xuống thấp Làm chậm lại sự ươm hỏng và làm cho sản phẩm được tan giá sau thời gian bảo quản sản phẩm không bị biến đổi tính chất ban đầu của nguyên liệu tươi.

- Cấp đông và bảo quản là 2 quá trình có tác dụng bảo vệ sản phẩm sau khi được chế biếnvà 2 quá trình này thường đi song song nhau Quá trình cấp đông được gọi là quá trình lạnh đông sản phẩm Quá trình lạnh đông sản phẩm thường được áp dụng đối với sản phẩm là thủy sản xuất khẩu Thủy sản lạnh đông xuất khẩu thường rất quan trọng đối với các nước phát triển do giá thành sản phẩm cao như tôm lạnh đông, mang lại thu nhập cao kinh tế cao hơn so với các sản phẩm thủy sản tiêu thụ tại nội địa.

Các dạng hình thức cấp đông

Có 3 phương pháp lạnh đông cơ bản áp dụng cho sản phẩm là thủy sản.

- Lạnh đông bằng không khí (tủ đông bán tiếp xúc, đông gió) Ở đây không khí

lạnh được thổi liên tục qua sản phẩm.

Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là tính linh hoạt của không khí Có thể thích ứng với hình dạng bất thường của sản phẩm Nếu sản phẩm có hình dạng kích thướt thay đổi trong phạm vi rộng thì lạnh đông bằng không khí là biện pháp lựa chọn tốt nhất Tuy nhiên nhờ tính linh động này mà nó thường gây khó khăn cho người sử dụng vì không thểbiết được chính xác ứng dụng của nó do vậy hiệu quả kinh tế sẽ không cao.

Tốc độ dòng khí thổi 5m/s thường được áp dụng cho tất cả các hệ thống lạnh đồng dạng không khí thổi Tuy nhiên con số này có thể thay đổi vượt định mức được từ 10 - 15m/s và mang lại hiệu quả kinh tế cao.

- Lạnh đông tiếp xúc hay lạnh đông bằng đĩa ( tủ đông tiếp xúc )

Được ứng dụng như lạnh đông block nhưng không có tính linh hoạt như dạng khí thổi Thiết bị có thể là dạng đứng hoặc nằm ngang tùy theo cách sắp xếp của đĩa Đĩa làm bằngnhôm, dạng cắt ngang, xếp thành hàng và chất lỏng làm lạnh sẽ đi qua nó Quá trình trao

đến 130 mm Kích cỡ của khối sản phẩm được chọn lựa phụ thuộc vào loại cá đem đi | lạnh đông

- Lạnh đông dạng phun và ngâm thẩm thấu

Dạng thiết bị lạnh đông này ít được sử dụng rộng rãi trong công nghệ chế | biến cá lạnh đông mà chỉ thường được sử dụng để lạnh đông các sản phẩm đặc biệt

hoặc sản phẩm có giá trị kinh tế cao.

- Cấp đồng dạng ngâm thẩm thấu.

+ Sử dụng phương pháp cấp đông dụng ngâm phải đảm bảo sự tiếp xúc tốt giữa bề mặt cávà môi trường lạnh đông để đảm bảo quá trình truyền nhiệt xảy ra được tốt Môi trường lạnh đông thường sử dụng là dung dịch muối NaCl, có điểm eutectic là -21,2°C Để đạt được điểm lạnh đông này, nhiệt độ nước muối khoảng -15°C được ứng dụng cho tiến trình lạnh đông Trong suốt quá trình vận chuyển sản phẩm đến kho bảo quản, nhiệt độ sản phẩm phải được giữ ở mức càng thấp càng tốt.

- Lạnh đông dạng phun (cấp đông băng chuyền).

+ Lạnh đông dạng phun cũng giống như lạnh đông dạng hỗn hợp trong ống sinh hàn Tốcđộ lạnh đông bằng phương pháp lạnh đông hỗn hợp trong ống sinh hàn rất nhanh nhờ sự tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm Trong phương pháp này, hơi lạnh được phun vào sản phẩm và nhiệt tách ra làm thay đổi môi trường lạnh.

1.2 Tổng quan về tủ đông gió 1.2.1.Khái niệm tủ đông gió+ Khái niệm tủ đông gió

- Tủ cấp đông gió được sử dụng để cấp đông các mặt hàng dụng Block Tủ gồm nhiều tấm lắc cấp đông (freezer plates) bên trong, khoảng cách giữa các tấm có thể điều chỉnh 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 cấp đông lớn từ 2000 kg/mẻ trở lên, người ta sử dụng những tấm lắc lớn, có kích thước 2400L x 1250W x 22D (mm) Sảnphẩm cấp đông được đặt trong các khay cấp đông sau đó sau đó đặt trực tiếp lên các tấm lắc hoặc lên các mâm cấp đông, mỗi mâm có 4 khay Đặt trực tiếp khay lên các tấm lắc tốt hơn đặt lên các mâm vì hạn chế được nhiệt trở dẫn nhiệt.

+ Khái niệm về tủ đông

Về cơ bản tủ đông có những đặc điểm khác nhau như sau:+ Dàn lạnh gồm các tấm plate và các quạt 2 bên.

+ Sản phẩm cấp đông đa dạng: thủy hải sản, thịt

1.2.2 Phương án thiết kế, chọn tủ gió

- Để lựa chọn được tủ đông thiết kế cho hệ thống lạnh này ta cần biết những thông số cơ bản của việc chọn một tủ đông bất kỳ Ví dụ: như năng suất lạnh, nhiệt độ làm việc, độ dày cách nhiệt, kích thướt tủ Ngoài ra còn phải chú ý đến kinh phí, giá thành nữa.- Chọn tủ đông có 2 cách chọn lựa đó là:

+ Mua tủ đông của các công ty chế tạo sẵn Tuy nhiên tính đa dạng và phong phú tủ đôngbị hạnh chế do năng suất lạnh không đáp ứng đủ hoặc quá lớn so với yêu cầu của người sử dụng.

+ Tự thiết kế, chế tạo tủ đông nhờ vào các thông số (điều kiện cho trước).

1.2.3.Nhu cầu về cấp đông sản phẩm

Như chúng ta cũng đã biết thủy sản là thực phẩm dễ bị hư hỏng khi để ở môi trường bênngoài, chỉ sau một vài tiếng không sử dụng phương pháp bảo quản nào thì xem như nó làđồ bỏ đi Các phương pháp truyền thống như ngâm muối, ướp đá… tỏ ra không phù hợpnữa Bởi chúng làm thay đổi dưỡng chất của thủy sản khá nhiều, hơn nữa thời gian bảoquản không được lâu Trong khi đó, từ lúc đánh bắt cho đến lúc đến được tay người tiêudùng là cả một quá trình dài Làm thế nào để bảo quản thủy sản được lâu nhất mà khôngđộ tươi ngon so với ban đầu không bị sai lệch bao nhiêu?

Xuất phát từ nhu cầu đó, người ta đã nghiên cứu và cho ra đời hệ thống kho lạnh, trongđó có kho cấp đông dùng để bảo quản thủy sản và các sản phẩm khác đúng như mongmuốn của người dùng Đó là nếu như bảo quản bằng ướp đá chỉ đáp ứng được 1 hoặc 2

Đối với những khách hàng khó tính, đặt ra những yêu cầu cao về chất lượng thủy sản thìcho đến nay chỉ mới kho cấp đông có thể đáp ứng được Thủy sản sau khi đắt bắt chođến khi đến được tay người tiêu dùng, thậm chí là đem đi xuất khẩu là một thời gian dài,do vậy phải được bảo quản bằng kho cấp đông.

Những yêu cầu khi cấp đông thủy sản

Ở các nước châu Âu, nhiệt độ trữ đông của họ là -30 độ C Viện nghiên cứu lạnh đôngquốc tế đề nghị mức nhiệt độ trữ đông cho từng loại thủy sản cụ thể như sau: Đối với cágầy như cá Song, cá Thu nhiệt độ là -20 độ C; còn cá béo như cá Nục, các Trích thì nhiệtđộ trữ đông nên là -30 độ C.

Còn ở Việt Nam, nhiệt độ trữ đông thủy sản quy định chung là -18 độ C, nhiệt độ nàytương đương với nhiệt độ trung bình sản phẩm cuối của quá trình cấp đông.

Đó là đối với nhiệt độ, còn đối với kho lạnh cấp đông thì yêu cầu như sau: Vật liệu làmvỏ kho phải là panel cách nhiệt PU, có tôn cách ẩm 2 bên bờ mặt, lắp đặt hệ thống cáccon lươn thông gió, cửa kho lạnh phải thiết kế 1 chiều hoặc có rèm chắc chắn…

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG

2.1 Cấu tạo

Hình 2.1 Tủ cấp đông gió

Tủ đông gió có cấu tạo dạng tủ chắc chắn, có thể dễ dàng vận chuyển đi nơi khác khi cần

- Vỏ tủ: Cách nhiệt vỏ tủ bằng polyurethan, có mật độ khoảng 40 đến 42 kg/m3, hệ sốdẫn nhiệt λ= 0,018 đến 0,020 W/m.K Các lớp bao bọc bên trong và bên ngoài vỏ tủ làinox dày

Tủ có 02 buồng, có khả năng hoạt động độc lập, mỗi buồng có 02 cánh cửa cách nhiệt,kiểu bản lề, mỗi cánh tương ứng mở vào một ngăn tủ Kích thước của cánh tủ là800W x 1900H x 125T (mm) Hai mặt các cánh tủ là 2 nox dày 0,6mm Cánh tủ có trangbị điện trở sấy chống đóng băng, bản lề, tay khoá bằng inox, roăn làm kín có khả năngchịu lạnh cao.

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

- Dàn lạnh: Dàn lạnh có ống, cánh tản nhiệt và vỏ là thép nhúng kẽm nóng hoặc bằng

inox Dàn lạnh được thiết kế để sử dụng cho môi chất NH3 Dàn lạnh đặt trên sàn tủ, xảbăng 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 Lòngquạt và máng hứng nước 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 để đặt

khay cấp đông, khoảng cách giữa các tầng hợp lý để đưa khay cấp đông vào ra và lưuthông gió trong quá trình chạy máy.

- Khay cấp đông: Khay được chế tạo bằng inox dày 2mm, có đục lổ trên bề mặt để không

khí tuần hoàn dễ dàng Khối lượng hàng trong mỗi khay tuỳ thuộc vào công suất của tủmà chọn sao cho hợp lý.

Hình 2.2: Cấu tạo bên trong tủ đông gió

2.2 Sơ đồ và nguyên lí hoạt động

Sơ đồ

1-Máy nén; 2- Tháp giải nhiệt; 3- Bình chứa; 4-Bình ngưng; 5- Bình tách dầu; 6- Bình tách lỏng; 7- Bình trống tràn; 8- Tủ đông gió; 9- Bình thu hồi dầu; 10- Bình trung gian; 11- Bể nước xả băng; 12- Bơm xả băng; 13- Bơm giải nhiệt

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý tủ đông gió

Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Hơi môi chất được máy nén 1 ở cấp nén hạ áp, nén lên vào bình làm mát trung gian10,hơi được làm mát và được cấp nén cao áp hút về rồi nén lên qua bình tách dầu 5, ở đâydầu được tách ra, hơi môi chất tiếp tục đi vào bình ngưng 4.Bình ngưng 4 được bơmnước 13, bơm nước từ tháp giải nhiệt 2 lên giải nhiệt cho môi chất nên hơi môi chấtngưng tụ thành lỏng, lỏng này được chứa vào bình chưa 3, từ đây môi chất tiếp tục đượcdẫn vào ống xoắn bình trung gian 10,trước khi vào bình trung gian lỏng được trích ranhánh phụ qua van tiết lưu tiết lưu 1 vào làm mát bình trung gian Nhánh chính đi vàobình trung gian, lỏng sau khi được quá lạnh trong ống xoắn sẽ đi vào cụm tiết lưu 2 đểtiết lưu xuống áp suất p0 đưa vào bình chứa hạ áp 7.Từ đây lỏng hạ áp sẽ được cấp cho tủđông gió 8 Lỏng sau khi trao đổi nhiệt với không khí trong tủ sẽ trở thàn lỏng ẩm ở ápsuất p0 được trở về bình chứa hạ áp, tại bình chứa, hơi hạ áp sẽ được tách lỏng 1 phầntrước khi vào bình tách lỏng 6, tại bình tách lỏng 6, môi chất được tách lỏng hoàn toàntrở thành hơi bão hòa khô và được cấp nén hạ áp hút về Khép kín chu trình

CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH KÍCHTHƯỚC VÀ DUNG TÍCH TỦ

Vậy mỗi giá đỡ chứa được 25.2,5 = 62,5 kg sản phẩm

Buồng đông gió có năng suất 300 kg/h nên ta cần 62,5300=4,8 => 5 giá đỡ

3.2 Kích thước tủ đông gió

Chiều dài của mỗi giá đỡ là 810 mm

 Tổng chiều dài giá đỡ là 810.5=4050 mmTa chọn:

Vậy chiều dài phủ bì là:

4050 + 2.270 + 2.100 + 1120+ 2.195 = 6400 mm

1 Dàn lạnh 2 Giá khay xếp sản phẩm 3 Bình chống tràn

Hình 3.1: Bảng vẽ tiết diện tủ đông gió

3.2 Xác định dung tích tủ3.2.1.Diện tích tủ F (m3)

F=M TgV.24 k

Trong đó:

- M: công suất của tủ cấp đông, M=0,3.24=7,2 tấn/24h

- T: thời gian hoàn thành một mẻ sản phẩm bao gồm thời gian xử lý lạnh, phá băng cho dàn lạnh (quá trình thường diễn ra từ 15-30p); T=1+0,33=1,33 giờ

2300

- k: hệ số tính chuyển từ tiêu chuẩn chất tải lạnh, k=1,2¿>F= 72.3,33

EgV h

0,45 =8,14 m

3

CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH DÒNGNHIỆT TỔN THẤT

Mục đích là xác định các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài vào các buồng 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 sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bên ngoài.Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định theo biểu thức

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4; WTrong đó:

Q1: Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che.

Q2: Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý.Q3: Dòng nhiệt do xả băng tỏa ra

Q4: Dòng nhiệt do động cơ quạt dàn lạnh tỏa ra

Đặc điểm của dòng nhiệt là chúng thay đổi liên tục theo thời gian Do vậy năngsuất lạnh của hệ thống được thiết kế theo phụ tải nhiệt lớn nhất Qmax ta ghi nhận ởthời điểm nào đó trong cả năm

1,2 : Tole dày 0,6mm3: Lớp cách nhiệt

Hệ số truyền nhiệt qua vách tủ

- Bề mặt ngoài của tường không đón gió có thể lấy α1=23,3 W /m2 K

- Bề mặt trong của tủ đối lưu cưỡng bức mạnh nên lấy α2=10,5 W /m2 K

2.0,000645,3

Q11 = k.F (t1 – t2) Trong đó

k hệ số truyền nhiệt qua vách tủ, k= 0,162 W/m2K t1 : Nhiệt độ bên ngoài tủ đông gió t=250C t2 : Nhiệt độ bên trong tủ đông gió t= -350C

k hệ số truyền nhiệt qua vách tủ, k= 0,15 W/m2K t1 : Nhiệt độ bên ngoài tủ đông gió t=250C t2 : Nhiệt độ bên trong tủ đông gió t= -350C

Fc : Diện tích bề mặt vách cửa, Fc=1,2m2

Q11 = K.F (t1 – t2) = 0,15.1,2.(25+35) = 10,8 W¿>Q1=0,69+0,108=0,8 kW

4.3 Dòng nhiệt do sản phẩm, khay cấp đông và thiết bị tỏa ra

Dòng nhiệt tổn thất Q2 bao gồm:

- Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra Q21

- Dòng nhiệt do khay và giá cấp đông tỏa ra Q22

4.3.1 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra

Q21=M (i1−i2)τ, W

Trong đó:

M: khối lượng hang trong một mẻ, kg

i1 i2: entanpi của sản phẩm ở nhiệt độ đầu vào và đầu ra, J/kg

τ: thời gian cấp đông 1 mẻ Thời gian cấp đông nằm trong khoảng 1,5 đến 2,5 giờ/mẻ tùy thuộc vào loại sản phẩm

Sản phẩm đã qua chờ đông nên ta chọn nhiệt độ đầu vào t1=10℃, nhiệt độ đầu ra của các

sản phẩm phải đạt tiêu chuẩn nên t2=−18℃

Tra bảng 2.11 (TL1) ta có i1=301 kJ/kg; i2=5 kJ/kg¿>Q21=300.(301−5)

Mkh: tổng khối lượng khay và giá cấp đông, kg

Cp: nhiệt dung riêng của vật liệu khay và giá cáp đông, J/kgK Khay và giá cấp đông được làm từ innox

t1 t2: nhiệt độ khay trước và sau cáp đông, ℃

Đối với tủ đông gió thường sử dụng khay cấp đông 5kg với các thông số giống như ở kho cấp đông

- Với 25 khay như đã tính ở trên ¿>Mkh=5.25=125 kg

- Khay được làm bằng nhôm Cp=0,921 kJ/kg¿>Q22=125.0,921.(25+20)

4.3.3 Dòng nhiệt do các thiết bị trong tủ tỏa ra

¿>Q2=12,33+0,7+0=13,03 kW

4.4 Dòng nhiệt do xả băng tỏa ra

Q3=Qτ, W

Trong đó:

τ: thời gian cấp đông, s

Q: lượng nhiệt do xả băng truyền cho không khí trong phòng

Q= ρKK.V Cpk ∆ t , J /mẻ

ρKK: khối lượng riêng của không khí, ρKK=1,2 kg/m3

V: thể tích không khí nhận nhiệt xả băng trong một mẻ, V=8,14 m3

Cpk: nhiệt dung riêng của không khí, Cpk=1,029J/kgK

∆ t: độ tăng nhiệt độ không khí trong tủ sau khi xả băng,℃

Để đảm bảo băng tan thì nhiệt độ trong tủ sau khi xả băng phải ≤ 0℃, nên ta chọn

- N: công suất động cơ điện, kW- n: số quạt của tủ đông gió

 Thường các dàn lạnh của tủ đông gió mỗi ngăn có 2 quạt, mỗi buồng có hai ngăn Công suất mỗi quạt nằm trong khoảng 0,75-1,5kW Đối với tủ 2 buồng thì số quạt là 8.Ta chọn công suất quạt 1kW nên ta có: Q4=8.1=8kW

 Tổng tổn thất nhiệt của tủ đông gió là:Q=0,8+13,03+0,05+8=21,78kW