Đồ Án Thiết Kế Hệ Thống Kho Lạnh Cho Kho Cấp Đông, Kho Phân Phối Thịt Lợn Tại Tỉnh Lạng Sơn.pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN

Thiết kế hệ thống kho lạnh chokho cấp đông, kho phân phối

thịt lợn tại tỉnh Lạng SơnNGUYỄN VIỆT ANH

Ngành Kỹ Nhiệt Lạnh

Chuyên ngành Công Nghệ Lạnh và Điều Hòa Không Khí

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Bá Chiến

Chữ ký của GVHD

HÀ NỘI, 2/2023

Lời cảm ơn

Trong suốt quá trình hoàn thành đồ án này, em đã nhận được rất nhiều sựgiúp đỡ quý báu của các thầy cô trong bộ môn Em xin gửi lời cảm ơn đến tất cảcác thầy cô trong bộ môn và đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầyNguyễn Bá Chiến, đã hướng dẫn và trang bị giúp em những kỹ năng cơ bản vàkiến thức cần thiết để hoàn thành được đồ án này cũng như những đồ án sau này.

Tuy nhiên, trong quá trình làm đồ án do kiến thức chuyên ngành của emcòn hạn chế nên không thể tránh khỏi một vài thiếu sót khi trình bày và đánh giávấn đề Rất mong nhận được sự góp ý, đánh giá của các thầy cô bộ môn để đề tàicủa em thêm hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Lời nói đầu

Từ lâu con người đã biết tận dụng nhiệt lạnh của thiên nhiên như băng tuyếtđể ướp lạnh bảo quản thực phẩm Từ những năm thế kỷ XIX phương pháp làmlạnh nhân tạo đã ra đời và phát triển đến đỉnh cao của khoa học kỹ thuật hiện đại.

Ngày nay trình độ khoa học kỹ thuật phát triển rất nhanh Những thành tựuvề khoa học kỹ thuật, đã được ứng dụng rộng rãi vào trong các ngành côngnghiệp, cũng như nông nghiệp Do đó năng suất lao động ngày càng tăng, sảnphẩm làm ra ngày càng nhiều, mà nhu cầu tiêu dung còn hạn chế dẫn đến sảnphẩm dư thừa Để tiêu thụ hết những sản phẩm dư thừa đó thì người ta phải chếbiến và bảo quản nó, bằng cách làm lạnh đông để xuất khẩu Nhưng nước ta hiệnnay còn rất ít những kho lạnh bảo quản, không đáp ứng đủ nhu cầu

Áp dụng những kiến thức đã học, em xin giới thiệu đồ án với đề tài “Thiếtkế hệ thống lạnh cho kho cấp đông, kho phân phối thịt lợn sử dụng môi chấtR404a”.

Sinh viên thực hiện

Ký và ghi rõ họ tên

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VÀ QUY HOẠCH MẶT BẰNG 1

1.1 Giới thiệu tổng quan 1

1.1.1 Đặc điểm khí hậu và vị trí địa lý khu vực thiết kế 1

1.1.2 Tổng quan kho lạnh 2

1.1.3 Sản phẩm bảo quản 5

1.2 Tính dung tích kho lạnh và bố trí mặt bằng 6

1.2.1 Buồng bảo quản lạnh 6

1.2.2 Buồng bảo đông 8

1.2.3 Buồng kết đông 8

1.2.4 Bảng kết quả tính toán dung tích 9

1.3 Quy hoạch mặt bằng 9

CHƯƠNG 2 TÍNH CÁCH NHIỆT – CÁCH ẨM KHO LẠNH 10

2.1 Đặc điểm kết cấu kho lạnh 10

2.1.1 Đặc điểm cấu trúc 10

2.1.2 Đặc điểm của panel 10

2.1.3 Cấu trúc tường và trần buồng 12

2.1.4 Cấu trúc nền buồng 13

2.1.5 Cấu trúc cửa kho lạnh 13

2.2 Lựa chọn panel cho tường và trần 14

2.2.1 Kiểm tra đọng sương panel tường và trần 14

2.2.2 Kết cấu nền buồng bảo 17

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI 22

3.1 Tổng quan 22

3.2 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1 22

3.2.1 Dòng nhiệt Q11 qua kết cấu bao che 22

3.2.2 Dòng nhiệt Q do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời 24123.3 Dòng nhiệt Q do sản phẩm tỏa ra 2423.4 Dòng nhiệt do thông gió Q3 25

3.5 Các dòng nhiệt vận hành Q4 25

3.6 Tính toán phụ tải máy nén và các thiết bị 26

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ LỰA CHỌN MÁY NÉN 28

4.1 Đặc điểm và tính chất của môi chất lạnh 28

4.2 Chọn các thông số làm việc 28

4.2.1 Nhiệt độ sôi môi chất lạnh to 28

4.2.2 Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất tk 28

4.2.3 Nhiệt độ hơi hút th 29

4.2.4 Bảng tính nhiệt độ làm việc của chu trình 29

4.3 Buồng bảo quản lạnh 29

5.2 Thiết bị bay hơi 45

5.2.1 Thiết bị bay hơi buồng bảo quản lạnh 46

5.2.2 Thiết bị bay hơi buồng bảo quản đông 47

5.2.3 Thiết bị bay hơi buồng kết đông 48

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Hình ảnh thịt lợn bảo quản trong kho (nguồn internet) 5

Hình 1.2 Quy trình bảo quản thịt lợn (nguồn internet) 6

Hình 1.3 Quy hoạch mặt bằng sơ bộ 9

Hình 2.1 Cấu trúc kho lạnh lắp ghép 10

Hình 2.2 Cấu tạo panel (nguồn internet) 11

Hình 2.3 Nguyên tắc hoạt động của khóa cam (nguồn tài liệu[1]) 12

Hình 2.4 Mộng âm dương cho panel (nguồn tài liệu[1]) 12

Hình 2.5 Các chi tiết lắp ghép (nguồn internet) 12

Hình 2.6 Kết cấu nền kho lạnh (nguồn internet) 13

Hình 2.7 Kết cấu nền kho lạnh (nguồn internet) 13

Hình 2.8 Cấu trúc cửa kho lạnh (nguồn internet) 14

Hình 2.9 Hình ảnh con lươn ống thông gió 18

Hình 4.1 Chu trình hồi nhiệt 30

Hình 4.2 Kết quả chọn máy nén buồng bảo quản lạnh 33

Hình 4.3 Chu trình hai cấp, có quá lỏng và hồi nhiệt cho môi chất freon 34

Hình 4.4 Kích thước đấu nối và thông số kỹ thuật model S6F-30.2Y-40P 38

Hình 4.5 Chu trình hai cấp, hai tiết lưu, làm mát trung một phần 39

Hình 4.6 Kích thước đấu nối và thông số kỹ thuật model S66J-32.2Y-40P 43

Hình 5.1 Kết quả chọn dàn bay hơi cho buồng bảo quản lạnh 47

Hình 5.2 Kết quả chọn các dàn bay hơi cho các buồng bảo quản đông 48

Hình 5.3 Kết quả chọn các dàn bay hơi cho các buồng kết đông 49

Hình 5.4 Bình chứa cao áp 49

Hình 5.5 Van tiết lưu buồng cho bảo quản lạnh 52

Hình 5.6 Van tiết lưu buồng cho bảo quản đông 52

Hình 5.7 Van tiết lưu buồng cho buồng kết đông 53

Hình 5.8 Cấu tạo tháp giải nhiệt 55

Hình 5.9 Hệ số hiệu chỉnh k phụ thuộc vào tư và ∆tw 56

Hình 5.10 Thiết bị hồi nhiệt 57

Hình 5.11 Thiết bị hồi nhiệt HE4.0 cho buồng BQĐ 57

Hình 5.12 Thiết bị hồi nhiệt HE4.0 cho buồng BQL 57

Hình 5.13 Thiết bị hồi nhiệt HE4.0 cho buồng BKĐ 58

DANH MỤC BẢNG VẼ

Bảng 1.1 Thông số nhiệt độ theo mùa 1

Bảng 1.2 Thông số buồng bảo quản 9

Bảng 2.1 Độ dày panel, hệ số k và lĩnh vực ứng dụng của kho lạnh 11

Bảng 2.2 Thông số các tấm panel cho các phòng 14

Bảng 2.3 Nhiệt độ ngoài và nhiệt độ đọng sương panel tường 15

Bảng 2.4 Kiểm tra cách nhiệt của các tấm panel tường 16

Bảng 2.5 Nhiệt độ ngoài và nhiệt độ đọng sương panel trần 16

Bảng 2.6 Kiểm tra cách nhiệt các tấm panel trần 17

Bảng 2.7 Kết cấu nền (từ trên xuống) 17

Bảng 2.8 Kết cấu nền (từ trên xuống) 19

Bảng 2.9 Độ dày các lớp nền 20

Bảng 2.10 Nhiệt độ ngoài và nhiệt độ đọng sương panel trần 20

Bảng 2.11 Kiểm tra cách nhiệt các tấm panel trần 21

Bảng 3.1 Dòng nhiệt tổn thất Q11 24

Bảng 3.2 Dòng nhiệt tỏa Q 2 25

Bảng 3.3 Dòng nhiệt do vận hành Q 4 26

Bảng 3.4 Hệ số lạnh ứng với ¿ 26

Bảng 3.5 Phụ tải thiết bị, máy nén và năng suất lạnh 27

Bảng 4.1 Thông số nhiệt độ làm việc trên chu trình 29

Bảng 4.2 Thông số trạng tháu chu trình buồng bảo quản lạnh 31

Bảng 4.3 Thông số trạng thái chu trình buồng bảo quản đông 35

Bảng 4.4 Thông số trạng tháu chu trình buồng kết đông 40

Bảng 5.1 Thông số của thiết bị ngưng tụ MKTHP-25 theo yêu cầu 45

Bảng 5.2 Thông số bình chứa cao áp 50

Bảng 5.3 Thông số bình chứa tuần hoàn 51

Bảng 5.4 Thông số bình chứa tuần hoàn 51

Bảng 5.5 Thông số bình chứa dầu 54

Bảng 5.6 Thông số tháp giải nhiệt FRK80 56

Bảng 6.1 Kích thước sơ bộ đường ống 60

Bảng 6.2 Kích thước đường ống môi chất 61

Bảng 6.3 Hệ số trở kháng cục bộ (BQL) 62

Bảng 6.4 Hệ số trở kháng cục bộ (BQĐ) 63

Bảng 6.5 Hệ số trở kháng cục bộ (BKĐ) 64

Bảng 6.6 Thông số chọn bơm 64

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VÀ QUY HOẠCH MẶT BẰNG1.1 Giới thiệu tổng quan

1.1.1 Đặc điểm khí hậu và vị trí địa lý khu vực thiết kế

1.1.1.1 Vị trí địa lý

Lạng Sơn có vị trí địa lý 21°19'-22°27'B, 106°06'-107°21'Đ

Phía Bắc giáp tỉnh Cao Bằng

phía Tây giáp tỉnh Bắc Kạn và Thái Nguyênphía Nam giáp tỉnh Bắc Giang

phía Đông giáp tỉnh Quảng Ninh và thành phố Sùng Tà1.1.1.2 Khí hậu

Lạng Sơn có địa hình tương đối bằng phẳng và thuộc vùng khí hậu nhiệtđới gió mùa, có mùa đông lạnh Nhiệt độ trung bình năm là 21,1, nhiệt độ trungbình tháng cao nhất là 31C ( tháng 7), nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất là11°C (tháng 1) Sự chênh lệch nhiệt độ giữa tháng cao nhất và tháng thấp nhất là20°C.

Lượng mưa trung bình hàng năm dao động trong khoảng 206

mm phân bố không đều trong năm Mưa tập trung chủ yếu từ tháng 5 đếntháng 10, chiếm 80% tổng lượng mưa cả năm Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4năm sau chỉ chiếm 20% tổng lượng mưa trong năm.

Hàng năm có 2 mùa gió chính: gió mùa Đông Bắc và gió mùa Đông Nam.Gió mùa Đông Bắc thịnh hành từ tháng 10 năm trước đến tháng 3 năm sau, giómùa Đông Nam thịnh hành từ tháng 4 đến tháng 9 mang theo hơi ẩm gây mưarào

Nhìn chung Lạng Sơn có điều kiện khí hậu đồng đều trong toàn tỉnh vàkhông khác biệt nhiều so với các tỉnh đồng bằng lân cận.

1.1.1.3 Lựa chọn thông số khí hậu tính toánBảng 1.1 B TCVN 5687 : 2010

1.1.2 Tổng quan kho lạnh

1.1.2.1 Khái quát và phân loại kho lạnh

Kho lạnh là các kho có cấu tạo và kiến trúc đặc biệt dùng để bảo quản cácsản phẩm và hàng hóa khác nhau ở điều kiện nhiệt độ lạnh và điều kiện khôngkhí thích hợp Do không khí trong buồng lạnh có tính chất khác xa không khíngoài trời nên kết cấu xây dựng, cách nhiệt, cách ẩm của kho lạnh và kho lạnhđông có những yêu cầu đặc biệt nhằm bảo vệ hàng hóa bảo quản và kết cấu côngtrình khỏi hư hỏng do các điều kiện không khí bên ngoài Cũng vì lí do đó kholạnh khác biệt hẳn các công trình xây dựng khác.

Theo kết cấu kho người ta phân ra:

Kho lạnh truyền thống: Là kho lạnh được xây dựng từ các vật liệu xây dựngnhư bê tông cốt sắt, gạch đá, vôi vữa và các vật liệu cách nhiệt, cách ẩm phù hợp.

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

Kho lạnh lắp ghép: là các kho lạnh lắp ghép từ các panel chế tạo sẵn tại cácnhà máy.

Ưu điểm:

- Các cấu trúc cách nhiệt, cách ẩm là các tiêu chuẩn chế tạo sẵn nên dễ dàngvận chuyển đến nơi lắp đặt và lắp đặt 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 dựngdo đó việc xây dựng rất đơn giản.

Nhược điểm:

- Giá thành đắt hơn kho xây

Trên cơ sở của hai phương án và vị trí lắp đặt lựa chọn phương án kho lạnhlắp ghép Tuy có giá thành cao hơn nhưng kho có chất lượng, độ tin cậy cao vàdễ dàng lắp đặt Đồng thời chi phí vận hành và quan trọng là chất lượng sảnphẩm cũng được đảm bảo.

1.1.2.2 Những yếu tố nh hưởng tới quá trình b o qu n lạnhẢnh hưởng yếu tố bên ngoài:

Môi trường: nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng củasản phẩm bảo quản như nhiệt độ, độ ẩm Làm ảnh hưởng đến các thiết bịvà cấu trúc kho lạnh từ đó ảnh hưởng lên sản phẩm.

2

Cấu trúc kho: nếu cách nhiệt và cách ẩm không tốt và cấu trúc không hợplý thì kho sẽ bị dao động nhiệt độ nhiều làm cho có hiện tượng tan chảy vàtái kết tinh của các tinh thể nước đá dẫn đến sản phẩm bị giảm trọng lượngvà chất lượng.

Chế độ vận hành máy lạnh: vận hành không hợp lý làm cho hệ thống máylạnh hoat động không ổn định, làm cho nhiệt độ buồng dao động sẽ làmảnh hưởng đến sản phẩm Chất lượng của hệ thống máy lạnh và chế độbảo 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 thìkhối lượng và chất lượng sản phẩm sẽ bị giảm sút.

Ảnh hưởng của các yếu tố bên trong:

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

Nhiệt độ bảo quản: Phụ thuộc vào từng loại sản phẩm và thời gian bảoquản sản phẩm Các mặt hàng trữ đông cần bảo quản ở nhiệt độ ít nhấtbằng nhiệt độ của sản phẩm sau cấp đông tránh không để xảy ra quá trìnhtan chảy và tái kết tinh lại của các tinh thế nước đá làm giảm trọng lượngvà chất lượng sản phẩm.

Độ ẩm của không khí trong kho lạnh: độ ẩm của không khí trong kho cóliên quan mật thiết đến hiện tượng thăng hoa của nước đá trong sản phẩm.Do vậy tùy từng loại sản phẩm cụ thể mà ta chọn độ ẩm của không khícho thích hợp

Tốc độ không khí trong kho lạnh: không khí chuyển động trong kho có tácdụng lấy đi lượng nhiệt tỏa ra của sản phẩm bảo quản, nhiệt truyền vào domở cửa, do cầu nhiệt, do người lao động, do máy móc thiết bị hoạt độngtrong kho Ngoài ra còn đảm bảo sự đồng đều nhiệt độ, độ ẩm và hạn chếnấm mốc hoạt động.

1.1.2.3 Một số vấn đề khi thiết kế, lắp đặt và sử dụng kho lạnhHiện tượng lọt ẩm:

Không khí trong kho lạnh có nhiệt độ thấp, khi tuần hoàn qua dàn lạnhmột lượng nước đáng kể đã kết ngừng lại, vì vậy phân áp suất hơi nướckhông khí trong buông nhỏ hơn so với bên ngoài Kết quả hơi ẩm có xuhướng 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 nhiệtlàm mất tính chất cách nhiệt của lớp vật liệu Vì vậy kho lạnh xây cần phảiđược quét hắc ín và lót giấy dầu chống thấm Giấy dầu chống thấm cần lóthai lớp, các lớp chồng mí lên nhau và phải dán băng keo kín, tạo màn cáchẩm liên tục trên toàn bộ diện tích nền kho.

Đối với kho panel bên ngoài và bên trong kho có các lớp tôn nên không cókhả năng lọt ẩm Tuy nhiên cần tránh các vật nhọn làm thủng vpanel dẫnđến làm ẩm ướt lớp cách nhiệt Giữa các tấm panel có lắp ghép có khe hởnhỏ cần làm kín bằng silicon, scalant.

Hiện tượng cơi nền do băng :

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

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

Tạo khoảng trống phía dưới để thông gió nền: lắp đặt kho lạnh trên cáccon lươn hoặc trên hệ thống khung đỡ

Sử dụng quạt màn tạo màn khí ngăn chặn sự trao đổi không khí bênngoài và bên trong.

Làm cửa đôi: cửa ra vào kho lạnh có hai lớp riêng biệt làm cho khôngkhí bên trong không bao giờ thông với bên ngoài.

Sử dụng cửa sổ nhỏ để vào ra hàng Các cửa này được lắp đặt trêntường ở độ cao 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 từnhiều mảnh nhỏ, kín.

Xả băng dàn lạnh:

Không khí khi chuyển dịch qua dàn lạnh, nhưng kết một phần hơi nước ởđó Quá trình tích tụ càng lâu lớp tuyết càng dày Việc bám tuyết ở dàn lạnh dẫnđến nhiều sự cố cho hệ thống lạnh như:

Lớp tuyết bám bên ngoài dàn lạnh tạo thành lớp cách nhiệt, ngăn cảnquá trình trao đổi nhiệt giữa môi chất và không khí trong buồng lạnh.

Khi tuyết bám nhiều, đường tuần hoàn của gió trong dàn lại bị nghẽnlưu lượng gió giảm, hiệu quả trao đổi nhiệt cũng giảm theo, trợ lựclớn, quạt làm việc quả tải và động cơ điện có thể bị cháy

Đề xả tuyết cho dàn lạnh người ta thường sử dụng ba phương pháp sau đây:Dùng gas nóng

Phương pháp này rất hiệu quả vì quá trình cấp nhiệt xả băng thực hiện từbên trong Tuy nhiên, phương pháp xả băng bằng gas nóng cũng gây nguy hiểmdo chỉ thực hiện khi hệ thống đang hoạt động, khi xả băng quá trình sôi trong dànlạnh xảy ra mãnh liệt có thể cuốn theo lỏng về máy nén Vì thế chỉ nên sử dụngtrong hệ thống nhỏ hoặc hệ thống có bình chứa hạ áp.

Xả băng bằng nước

Phương pháp dùng nước hiệu quả cao, dễ thực hiện, đặc biệt trong các hệthống lớn Mặt khác khi xả băng bằng nước người ta đã thực hiện hút kiệt gas vàdừng máy nén trước khi xả băng nên không sợ ngập lỏng khi xả băng Tuy nhiên,4

nước có thể bắn vào các sản phẩm trong buồng lạnh và khuếch tán ẩm vào khôngkhí làm tăng độ ẩm Vì thế biện pháp dùng nước thường sử dụng cho hệ thốnglớn, tuyết bám nhiều, ví dụ như trong các hệ thống cấp đông.

Dùng điện trở

Trong các kho lạnh nhỏ, các dàn lạnh thường dùng phương pháp xả bằngđiện trở Cũng như phương pháp xả băng bằng nước, phương pháp dùng điện trởkhông sợ ngập lỏng Mặt khác, xả băng bằng diện trở không làm tăng độ ẩmtrong kho Tuy nhiên phương pháp dùng điện trở tăng chi phí điện năng lớn vàkhông dễ thực hiện Các điện trở chỉ được lắp đặt do nhà sản xuất thực hiện 1.1.2.1 Phương pháp xếp dỡ-máy nâng hạ

Trong các kho lạnh nhỏ thường dùng phương pháp bốc xếp thủ công nhưngtrong các kho lạnh lớn hơn 1000 tấn như bài toán thì cần phải sử dụng các máynâng hạ, cơ giới hoàn toàn khâu xếp dỡ hàng Thịt lơn đông lạnh có thể bảo quảntheo phương pháp chất đống và phủ bạc tráng bang hoặc treo lên các giá mócViệc thực hiện nhờ máy bố xếp điện có cần dài.

1.1.3 Sản phẩm bảo quản

Do nhu cầu sử dụng rất lớn nên người ta thường tiến hành giết mổ tậpchung nên thịt lợn hàng ngày rất lớn và trong một ngày không thể nào sử dụnghết ngay nên cần phương pháp bảo quản thịt lợn được lâu hơn Bên cạnh đó cònphục vụ xuất khẩu, phục vụ chế biến, doanh nghiệp, cơ sở sản xuất Hình 1-1 làmột ví dụ về phương pháp bảo quản lợn.

Xử lí thịt cũng như bảo quản ở nhiệt độ thấp là phương pháp tốt nhất đểngăn ngừa và làm hỏng thịt và duy trì gần như tính chất ban đầu của thịt Để bảo

Hình 1.1 Hình nh thịt lợn b o qu n trong kho(nguồn internet)

quản thịt lợn, cần sơ chế, cấp đông và bảo quản trữ đông để không làm hư hỏngchất lượng sản phẩm Nhiệt độ bảo quản còn tùy thuộc vào thời gian bảo quản.Quy trình bảo quản có thể được chia ra như hình 1-2.

1.2 Tính dung tích kho lạnh và bố trí mặt bằng

Kho lạnh phân phối là kho lạnh thường dùng cho các thành phố và cáctrung tâm công nghiệp để bảo đảm các sản phẩm, thực phẩm trong một mùa thuhoạch, phân phối điều hòa cho cả năm.

Theo định nghĩa gốc thì kho lạnh phân phối các sản phẩm từ kho cấp đôngtruyền về nhưng tại Việt Nam, các doanh nghiệp tư nhân thường hay để ý đếnviệc đa năng bên ngoài công dụng bảo quản đông, bảo quản lạnh ra, một phầndung tích kho lạnh này có thể làm nhiệm vụ cấp đông ngay tại kho.

1.2.1 Buồng bảo quản lạnh

Thịt lợn 50kg/ nửa con sẽ được xếp vào các thùng nhựa có kích thước1300x1500x500 mm, mỗi thùng chứa được 320kg/thùng Các thùng sẽ được đặtlên pallet 1300x1500x100mm sau đó sẽ được xếp lên kệ chứa pallet nhờ vào cácxe nâng pallet, kệ chứa có kích thước 1500x1500x2600mm với chiều dài lọt lòng1320mm.

Dung tích kho là khối lượng hàng hóa có thể bảo quản đồng thời trong kho:

Trong đó:

E: Dung tích kho lạnh (tấn)V: Thể tích kho lạnh (m )3

gv: Định mức của chất tải thể tích (tấn/m ) Ở đây ta tính với sản phẩm là ½3

Hình 1.2 Quy trình b o qu n thịt lợn (nguồn internet)

hl: Chiều cao chất tải (m)

Chiều cao h được xác định bằng chiều cao của kho lạnh trừ đi hai lần chiều

Chiều cao phủ bì H của kho lạnh hiện nay đang sử dụng thường được thiết kế theo các kích thước tiêu chuẩn sau: 3600mm, 4200mm, 4800mm…

Chiều dày δ của kho lạnh nằm trong khoảng δ=50÷200 mm , tùy thuộc nhiệt độ bảo quản và tính chất của tường.

Chọn chiều cao xây dựng theo tiêu chuẩn: H = 3600 mm.

Chọn kho lạnh được lắp ráp bằng panel cách nhiệt, nhiệt độ kho bảo quảnlạnh 5°C: => δ = 75 mm.

Chọn khoảng hở lưu thông gió bằng: L = 500 mm.Ta có:

432 =5,88(m2)

Dung tích thực tế:

Diện tích kho bảo quản đông:

• Chọn chiều cao xây dựng theo tiêu chuẩn: H = 6000 mm.

• Chọn kho lạnh được lắp ráp bằng panel cách nhiệt, nhiệt độ kho bảo quảnlạnh -18°C: => δ = 100 mm.

• Chọn khoảng hở lưu thông gió bằng: L = 500 mm.

Phụ tải này bé hơn phụ tải cho phép với kho lạnh 1 tầng có thể đến 4 tấn/m 2

1.2.2.2 Diện tích cần xây dựng:

tích ta có βF=0,8Fxdđ= đ

1.2.3 Buồng kết đông

Do chương trình đã giảm tải lên buồng kết đông không cần tính toán màcho thẳng vào buồng bao quản

1.2.4 Bảng kết quả tính toán dung tích

Từ lựa chọn phương pháp chất tải, tính toán diện tích xây dựng và chọnkích thước cho mỗi loại buồng bảo quản Bảng 1.2 cho thấy thông tin và số lượngcủa các buồng.

8

Bảo quản lạnh 6 24x18 1655,2 tấn

B ng 2 Thông số buồng b o qu n

1.3 Quy hoạch mặt bằng

Từ bảng kết quả tính toán dung tích, ta đưa ra được mặt bằng sơ bộ Hình 3

CHƯƠNG 2 TÍNH CÁCH NHIỆT – CÁCH ẨM KHO LẠNH2.1 Đặc điểm kết cấu kho lạnh

Không ăn mòn không phản ứng với các vật liệu tiếp xúc, chịu được nhiệtđộ thấp và nhiệt độ cao.

Không có mùi lạ, không cháy, không độc hại với con người và với sảnphẩm bảo quản.

Dễ mua, rẻ, dễ gia công, vận chuyển, lắp đặt, không cần bảo dưỡng cao.Ngày nay kho lạnh lắp ghép được sử dụng rất rống rãi do kết cấu đơn giản,có thể lắp ráp nhanh chóng và khi cần có thể tháo ra di chuyển đến địa điểmkhác Kho lạnh lắp ghép ngày nay rất đa dạng có thể chứa được vài ba tấn hàngđến hàng chục tấn hàng, Hình 2.1 Em lựa chọn kho lạnh lắp ghép cho phần đồán của mình.

Hình 1.3 Quy hoạch mặt bằng sơ bộ

2.1.2Đặc điểm củapanel

Theo sách hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh-PGS.Nguyễn Đức Lợi, ta có Bảng2.1 giới thiệu độ dày panel tiêu chuẩn, hệ số truyền nhiệt và lĩnh vực ứng dụngcủa kho lạnh.

Hệ số truyềnnhiệt k,(W/m k)2

B ng 2.3 Độ dày panel, hệ số k và lĩnh vực ứng dụng của kho lạnh

Kết cấu kho lạnh được lắp ráp bởi các tấm panel tiêu chuẩn do nhà sản xuấtquy định Hình 2-2 mô tả cấu tạo tấm panel cách nhiệt Gồm có 3 lớp chính: Haibên là các lớp tôn dày 0,5÷0,6mm, phủ sơn, ở giữa là lớp Polyure thane cáchnhiệt dày từ 50÷200 mm tuỳ thuộc phạm vi nhiệt độ làm việc.

Hình 2.4 Cấu trúc kho lạnh lắp ghép

Vật liệu bề mặt là vật liệu hoàn toàn cách ẩm, có thể là nhựa, nhôm lá hoặcthép lá cần có tuổi thọ ngang với tuổi thọ kho lạnh Những vật liệu thường dùnghiện nay là:

Tôn mạ màu (colorbond) dày 0,5 0,8÷ mm.Tôn phủ PVC dày 0,5 0,8÷ mm.

Tôn inox dày 0,5 ÷ 0,8 mm.

Vật cách nhiệt là polyurethane (PU) Khối lượng riêng 38 ÷40 kg❑ m3 Độ

(không phá hủy tầngOzon).

Hiện nay các tấm panel được sản xuất với kích thước tiêu chuẩn:Chiều dài tối đa: 12 m.

Chiều rộng tối đa: 1,2 m.

Chiều rộng tiêu chuẩn: 300, 600, 900 và 1200mm.Chiều dày tiêu chuẩn: 50, 75, 100, 125, 150, 175 và 200mm.

2.1.3 Cấu trúc tường và trần buồng

Tấm panel dùng để xây dựng tường và trần kho lạnh được cấu tạo gồm 3lớp: hai lớp mặt ngoài là lớp nhôm được sơn tĩnh điện, ở giữa là lớp cách nhiệtpolyurethan.

Chi tiết lắp ghép:

Khóa cam (cam lock): đơn giản, dễ sử dụng siết chặt 2 tấm panel liền kề, Hình2.3

Mộng âm dương: thường được sử dụng với khóa cam để tăng hiệu quả cáchnhiệt Nguyên tắc là một cạnh panel bố trí lõm còn cạnh tương ứng của panelghép có vấu lồi để ăn khớp hoàn toàn với nhau, qua đó tránh được khe hở ở mốighép panel với nhau, với trần, nền, Hình 2.4.

Hình 2.5 Cấu tạo panel (nguồn internet)

Hình 2.6 Nguyên tắc hoạt động của khóa cam (nguồn tài liệu[1])

Kho lạnh xây dựng theo phương án lắp ghép có sử dụng cơ giới hóa Tải trọngcủa hàng bảo quản sẽ chi phối đến độ rắn chắc của nền, khả năng chịu lún củanền Nếu tải trọng của hàng bảo quản càng lớn thì cấu trúc nền kho lạnh phảithiết kế có độ chịu nén cao Cấu trúc nền kho lạnh được minh họa như Hình 2.6.

Để tránh việc cơi nền với buồng bảo quản lạnh đông và buồng kết đông Trongbản thiết kế này em lựa chọn xây dựng con lươn thông gió theo Hình 2.7 Chọnvận tốc gió trong kênh vair=3m

s, nhiệt độ trung bình kênh dẫn là 24 C Việc tínho

toán chiều dày cách nhiệt nền buồng chỉ tính toán lớp phía trên lớp sưởi nên tínhnhiệt cho con lươn này có thể bỏ qua.

2.1.5 Cấu trúc cửa kho lạnh

Hiện nay có các loại cửa như sau: cửa bản lề, cửa mở nhanh và cửa trượt.Cấu trúc cửa là các tấm cách nhiệt có bản lề tự động, xung quanh có đệm kínbằng cao su hình nhiều ngăn Khóa cửa mở được cả hai phía trong và ngoài Vớikho lạnh áp dụng cơ giới hóa này, ta lựa chọn cửa trượt để lắp kho lạnh nhằmthuận tiện trong việc bốc dỡ hàng, di chuyển của xe nâng điện Hình 2.8 kết cấucủa kho lạnh điển hình.

2.2 Lựa chọn panel cho tường và trần

Để lựa chọn được độ dày panel tường ta dựa vào Bảng 2.1 với các thông số về nhiệt độ của các buồng trong kho lạnh:

+ Buồng bảo quản lạnh: 5 Co

Căn cứ vào thông số độ dày panel tiêu chuẩn và hệ số truyền nhiệt ta chọnđược độ dày và hệ số truyền nhiệt cho các buồng như sau:

Độ dày,

Hệ sốtruyềnnhiệt k,

2.2.1 Kiểm tra đọng sương panel tường và trần

Để không bị đọng sương thì nhiệt độ bề mặt ngoài tấm panel của buồng bảoquản lạnh phải cao hơn nhiệt độ đọng sương của không khí môi trường Điềukiện để không bị đọng sương xác định theo công thức:

k ≤ks=0,95.∝1 1−ts

t t1−2

CT 2.1

Trong đó:

k: Hệ số truyền nhiệt thực của vách cách nhiệt, (W/m²K)

t1: Nhiệt độ bên ngoài trời, (ºC)

ts: Nhiệt độ đọng sương của môi trường bên ngoài vách, (ºC) tra theo đồ thịi-d

t2: Nhiệt độ buồng bảo quản, (ºC)

∝1: Hệ số tỏa nhiệt của vách buồng lạnh tới buồng lạnh, ( W

K)

∝1=23,3 Wm2

K Tra theo bảng 3.7 trang 86 tài liệu [1].2.2.1.1 Kiểm tra đọng sương các tấm panel tường

Tấm panel sườn bao gồm tấm bao xung quanh và ngăn giữa các buồng cùngnhiệt độ

Đây là khu phân phối nên lấy nhiệt độ sản phẩm nhập vào là 6 C, sản phẩmbảo quản ngắn ngày sẽ đưa vào buồng bảo quản lạnh, bảo quản lâu hơn sẽ đượckết đông giảm nhiệt độ xuống rồi sẽ được bảo quản đông Nhiệt độ sau khi xử lýlấy bằng chính nhiệt độ buồng Nhiệt độ chênh lệch khi di chuyển giữa các buồng

200t nên khối lượng hàng nhập vào trong một ngày đêm bằng 6% dung tíchbuồng.

Ta có kết quả tính dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra như Bảng 3.2.

Do đây là kho lạnh bảo quản thịt nên không cần thông gió : Q3= 0

3.5 Các dòng nhiệt vận hành Q4

người làm việc trong các buồng Q42, do các động cơ điện Q43, dòng nhiệt do mởcửa Q44.

Dòng nhiệt do chiếu sáng Q41 được xác định bằng công thức 3.6

Trong đó: F Diện tích buồng, m– 2

Dòng nhiệt người làm việc ở buồng Q42 xác định bằng công thức 3.7:

n – số người làm việc trong buồn.

350 – nhiệt lượng do một người thải ra khi làm việc nặng nhọc, W/người.

Với buồng bảo quản lạnh 3 người, buông bảo quan đông 3 người.Dòng nhiệt do động cơ điện xác định bằng công thức 3.8:

F – diện tích buồng bảo quản, m2

Dòng nhiệt riêng khi mở cửa chọn theo bảng 4.4 [TL1 ; tr117] như sau:

Kết quả tính toán dòng nhiệt tổn thất trong quá trình vận hành như Bảng 3.3A

3.6 Tính toán phụ tải máy nén và các thiết bị

Phụ tải nhiệt cho thiết bị được lấy bằng tổng các tải nhiệt thành phần có giá

dòng nhiệt sản phẩm tỏa ra Q2 và 60% dòng nhiệt vận hành Q4.

Năng suất lạnh của máy nén đối với mỗi nhóm buồng có nhiệt độ sôi giốngnhau được xác định theo biểu thức:

CT 3.10

Trong đó:

QMN – tổng nhiệt tải máy nén với mỗi loại buồng lạnh.

k – hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh.b – hệ số thời gian làm việc, chọn b = 0,9 theo [TL1; tr121].

B ng 3.17 Hệ số lạnh ứng với to

25

Bảng 3.5 tính chi tiết phụ tải thiết bị, phụ tải máy nén cho từng buồng bảoquản từ đó đưa ra được năng suất lạnh của máy nén đối với mỗi nhóm buồng.

B ng 3.18 Phụ t i thiết bị, máy nén và năng suất lạnh

Tổng nhiệt tải máy nén với mỗi loại buồng lạnh:

QThiếtbị=Q1+Q2+Q4(W )QMN=80 %.Q1+Q2+60 %.Q4(W

CT 3.11

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ LỰA CHỌN MÁY NÉN4.1 Đặc điểm và tính chất của môi chất lạnh

- Dòng gas lạnh NH3 ( Amoniac ) là môi chất làm lạnh khôngcó khả năng phá hủy tầng Ozone và gây ra hiệu ứng nhàkính Ta có thể xem NH3 là những tác nhân làm lạnh củacông nghệ trong thời gian tới Cho đến hiện nay, đa số cáchệ thống làm lạnh công nghiệp như là: nhà máy chế biếnthủy sản, nhà máy bia đều được thiết kế tối ưu để sửdụng môi chất lạnh NH3 Ngoài ra, tính năng của NH3 rấtphù hợp với những hệ thống làm lạnh hớn, hoặc là các hệthống làm lạnh của nhà máy đá, các loại kho cấp hàngđông lạnh, tủ đông trái cây nên khuyên dùng NH3 Mặcdù vậy NH3 chỉ có thể làm lạnh tối ưu nhất đối với nhữnghệ thống lớn, có công suất cao, vì vậy mà khi sử dụng cáchệ thống làm lạnh nhỏ, công suất không đủ lớn tác nhânNH3 có thể làm hỏng thực phẩm, oxy hóa những kim loại,vì vậy mà NH3 không dùng có các hệ thống nhỏ.

- Ở áp suất khí quyển, nhiệt độ sôi ts=−46,5oC.

Nhiệt độ ngưng tụ môi chất lạnh tk.

Nhiệt độ quá lạnh lỏng môi chất (trước tiết lưu) tql.

Nhiệt độ quá nhiệt hơi môi chất (trước khi hút về máy nén) tqn.

4.2.1 Nhiệt độ sôi môi chất lạnh to

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc nhiệt độ buồng lạnh, có thể đượctính theo biểu thức:

t to=b−∆to (oC) CT 4.1

27

tb nhiệt độ buồng lạnh.–

∆to – hiệu nhiệt độ yêu cầu.

Đối với dàn bay hơi trực tiếp, nhiệt độ bay hơi lấy thấp hơn nhiệt độ buồng từ8 13 C.÷ o

⇒ BQL: to= −5 10=−5 oC⇒ BQĐ: to=−1 8−10 2 8=− oC

4.2.2 Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất tk

Nước được tuần hoàn qua tháp giải nhiệt nên nhiệt độ nước vào bình ngưngcao hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt từ 3÷4 C Nhiệt độ nhiệt kế ướt lấy từ Bảng 1.1 o

bằng 29,1 C Vậy nhiệt độ nước vào bình ngưng sẽ lấy: o

tw 1=tư+3=2 7,6+3=3 0,6 oC.

thức liên hệ giữa nhiệt độ nước ra và nước vào bình ngưng là:

tw 2=tw 1+5=3 0,6+5=3 5,6 oC CT 4.2

Nhiệt độ ngưng tụ của hệ thống phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường làm mátcủa thiết bị ngưng tụ Lựa chọn phương pháp giải nhiệt bằng nước cho bìnhngưng tụ cho hệ thống, tk tính bằng biểu thức sau:

t tk=w 2+∆tk=3 5,6+5=4 0,6 oC CT 4.3tw 2 – nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng

∆tk – hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu ∆tk=5 oC

Nhiệt độ quá lạnh tql Là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi đi vào van tiết

lưu Nhiệt độ quá lạnh càng xuống thấp năng suất lạnh càng lớn Vì vậy, người tacố gắn hạ nhiệt độ quá lạnh xuống càng thấp càng tốt.Ngày nay, do thiết bị quálạnh làm cho máy nén cồng kềnh, tốn vật tư, giá thành tăng mà hiệu quả lạnhđem lại không cao, các máy lạnh hầu như không còn trang bị quá lạnh Việc quálạnh được thực hiện ngay trong thiết bị ngưng tụ bằng cách để mức lỏng ngậpvào ống dưới cùng của dàn ống trong bình ngưng ống chùm Nước cấp vào bìnhsẽ đi qua ống này trước để quá lạnh lỏng sau đó mới đi lên các ống trên để ngưngtụ môi chất.

4.2.3 Nhiệt độ hơi hút th

Là nhiệt độ của hơi trước khi vào máy nén Nhiệt độ hút bao giờ cũng lớnhơn nhiệt độ bay hơi của môi chất Để đảm bảo máy nén không hút phải lỏngphải bố trí bình tách lỏng hoặc hơi hút phải là hơi quá nhiệt Độ quá nhiệt ở từngloại máy nén và môi chất là khác nhau Đối với môi chất R717 và freon nóichung nhiệt độ quá nhiệt thường khá cao vì nhiệt độ cuối tầm nén thấp, nhiệt độhút th thông thường cao hơn nhiệt độ sôi khoảng ∆th=20 ta lựa chọn độ quá nhiệt.

4.2.4 Bảng tính nhiệt độ làm việc của chu trình

Sử dụng phần mềm CoolPack tra được áp suất bay hơi, ngưng tụ theo nhiệtđộ, Bảng 4.1 tổng hợp thông số các điểm làm việc của chu trình lạnh của từngloại buồng bảo quản khác nhau.

B ng 4.19 Thông số nhiệt độ làm việc trên chu trình

4.3 Buồng bảo quản lạnh

Máy nén cho 3 buồng bảo quản lạnh phải tạo ra năng suất lạnh cần thiếttheo thính toán tại chương 3 là:

nhiệt Hình 4.1 là cơ sở thiết bị và biểu diễn trên đồ thị logP-h của chu trình hồinhiệt.

Điểm nút trạng thái của chu trình như sau:

1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt lên áp suất cao, nhiệt độ cao.2-3: Ngưng tụ đẳng áp trong thiết bị ngưng tụ.

3-4: tiếp tục nhả nhiệt trong thiết bị hồi nhiệt.

Hình 4.13 Chu trình hồi nhiệt

4-5: Tiết lưu xuống áp suất bay hơi.5-6: Bay hơi đẳng áp trong thiết bị bay hơi.6-1: Quá nhiệt hơi môi chất về máy nén.

Từ trạng thái môi chất trên ta xác định được thông số trạng thái của môichất tại các điểm nút nhờ phần mền EES, thể hiện trong Bảng 4.2

Điểm 4: hơi môi chất được quá lạnh bằng thiết bị hồi nhiệt có áp suất bằngáp suất ngưng tụ và anthalpy được xác định bằng việc cân bằng nhiệt ở thiết bịhồi nhiệt

qk=h2−h3=253,4−116,3 137,1= (kJ/kg)Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén:

Qk=mtt.qk=0,465.137,1 63,75= (kJ/kg)Hệ tích hút thực tế của máy nén:

∆Po=∆Pk=0,005 ÷0,01 MPa Ta chọn ∆Po=∆Pk=0,008 MPaTo=273− =9 264 K;Tk=273 42+ =315K

Thể tích hút lý thuyết:

λ =0,02160,712 =0,03 m /s = 108 m33/hCông nén lý thuyết:

đối với máy nén freon thẳng dòng pms=39 ÷ 69 kPa

Công suất hữu ích: