thiết kế kho lạnh trữ đông bạch tuộc cho công ty tnhh đông phương

Nội dung chính của đồ án: - Giới thiệu tổng quan về phương pháp làm lạnh và chế độ bảo quản thực phẩm; - Tính các loại nhiệt thừa và ẩm thừa, đặc điểm của loại thực phẩm bạch tuộc; - Xá

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THIẾT KẾ KHO LẠNH TRỮ ĐÔNG BẠCH TUỘC CHO

CÔNG TY TNHH ĐÔNG PHƯƠNG

Người hướng dẫn: TS.GVC Hồ Trần Anh Ngọc Sinh viên thực hiện: Đặng Phạm Thôi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THIẾT KẾ KHO LẠNH TRỮ ĐÔNG BẠCH TUỘC CHO

CÔNG TY TNHH ĐÔNG PHƯƠNG

Người hướng dẫn: TS.GVC Hồ Trần Anh Ngọc Sinh viên thực hiện: Đặng Phạm Thôi

Nhận xét của người hướng dẫn

Nhận xét, đánh giá của doanh nghiệp

Nhận xét của người phản biện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS.GVC Hồ Trần Anh Ngọc

Sinh viên thực hiện: Đặng Phạm Thôi Mã SV: 1811504310239

1 Tên đề tài:

Thiết kế kho lạnh trữ đông bạch tuộc cho công ty TNHH Đông Phương

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Sản phẩm bạch tuộc sau khi chế biến, nhiệt độ trữ đông -180C; - Sử dụng môi chất lạnh R410A, hệ thống lạnh một cấp nén;

- Khu vực đặt kho lạnh tại Quảng Nam

3 Nội dung chính của đồ án:

- Giới thiệu tổng quan về phương pháp làm lạnh và chế độ bảo quản thực phẩm;

- Tính các loại nhiệt thừa và ẩm thừa, đặc điểm của loại thực phẩm bạch tuộc;

- Xác định các kích thước của kho lạnh và diện tích trao đổi nhiệt;

- Thành lập sơ đồ, vẽ đồ thị và tính toán các đại lượng nhiệt của thiết bị; - Tính chọn và bố trí các thiết bị phụ, các thao tác vận hành;

- Thiết lập bản vẽ thể hiện nguyên lý, bố trí các thiết bị trong hệ thống kho lạnh

4 Các sản phẩm dự kiến

- Bản thuyết minh mô tả đầy đủ phương pháp tính toán thiết kế kho lạnh;

- Các bản vẽ thể hiện được sơ đồ nguyên lý, cấu tạo và lắp đặt các thiết bị kho lạnh; - Sinh viên trình bày rõ ràng, đầy đủ các nội dung trong đề tài trước Hội đồng bảo vệ

5 Ngày giao đồ án: 14/02/2022 6 Ngày nộp đồ án: 10/06/2022

Đà Nẵng, ngày 14 tháng 02 năm 2022

ThS.GVC Nguyễn Công Vinh TS.GVC Hồ Trần Anh Ngọc

MỤC LỤC

Nhận xét của người hướng dẫn

Nhận xét của người phản biện

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

Lời nói đầu i

Lời cam đoan ii

1.2 NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ 14

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN DUNG TÍCH KHO 15

2.1 Tính thể tích kho lạnh 15

3.3 Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra Q22 24

3.4 Dòng nhiệt tỏa ra khi vận hành Q4 25

3.4.1 Dòng nhiệt do chiếu sáng Q41 25

3.4.2 Dòng nhiệt do người trong buồng làm việc tỏa ra Q42 25

3.4.3 Dòng nhiệt do động cơ điện tỏa ra Q43 25

3.4.4 Dòng nhiệt do mở cửa kho lạnh Q44 26

Chương 4: TÍNH TOÁN MÁY NÉN VÀ THIẾT BỊ 27

4.1 Chọn chu trình lạnh 27

3.1.1 Tính cấp nén của chu trình 27

4.2 Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút 27

4.2.1 Sơ đồ nguyên lý của chu trình lạnh 1 cấp dùng thiết bị hồi nhiệt : 27

4.2.2 Đồ thị T-s và lnP- i: 29

4.2.3 Nguyên lý làm việc: 29

4.2.4 Xây dựng bảng thông số các điểm nút 30

4.3.5 Các thông số làm việc của máy nén 30

4.3.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 30

4.3.2 Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh tk 31

4.3.3 Nhiệt độ quá nhiệt của môi chất 31

4.3.4 Xác định Q0 31

3.3.5 Năng suất thể tích thực tế của máy nén (Vtt) 32

3.3.6 Năng suất thể tích lý thuyết của máy nén 33

3.3.7 Công nén đoạn nhiệt (Ns) 33

3.3.8 Công suất nén chỉ thị (Ni) 33

3.3.9 Công nén hiệu dụng (Ne) 34

3.3.10 Công suất điện tiêu thụ (Nel) 34

3.3.11 công suất động cơ điện lắp đặt: 34

3.3.12 Hiệu suất lạnh của chu trình (COP) 34

3.3.13 Hiệu suất exergi của chu trình ( υ ) 35

5.5.1 Tính chọn thiết bị bình chứa cao áp: 44

5.5.2 Tính chọn máy bơm cho hệ thống: 44

Chương 6 : THIẾT LẬP SƠ ĐỒ VÀ BỐ TRÍ HỆ THỐNG 49

6.1.1 Gia cố và xây dựng nền móng kho 50

6.1.2 Xây dựng kết cấu bao che cho kho 50

6.1.3 Lắp ghép các tấm panel 50

6.1.3.1 Lắp ghép giữa panel nền và panel tường: 50

4.1.3.2 Lắp ghép panel trần với panel tường: 51

7.1 1 Công tác chuẩn bị trước khi vận hành 59

7.1.2 Khởi động máy và trông coi hệ thống trong quá trình vận hành 60

7.1.3 Ngừng máy và kiểm tra lại hệ thống, bàn giao ca trực 60

7.1.4 Bão dưỡng 61

7.1.5 Quy trình bão dưởng thiết bị quan trọng: 62

7.1.6 Bảo dưỡng máy nén 62

7.1.7 Bảo dưỡng thiết bị bay hơi 62

7.1.8 Bảo dưỡng thiết bị ngưng tụ 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

…….……

…….……

…….……

MỞ ĐẦU

Trong việc bảo quản lạnh thực phẩm, các loại vi sinh vật ưa lạnh này là thủ phạm chủ yếu làm giảm chất lượng sản phẩm Một vài loại tiêu biểu có thể kể ra là pseudomonas làm cho thực phẩm biến màu thành màu xanh hoặc màu sẫm tối, hoặc các loại nấm mốc như Penicilium mucor, …hoạt động ở nhiệt độ - 15oC thậm chí đến - 80oC, nấm men ưa lạnh phát triển ở nhiệt độ -2 đến 3oC ở môi trường chua Các loại vi sinh vật và nấm mốc này có khả năng phát triển ở tất cả các loại thực phẩm bảo quản, đặc biệt trên bề mặt và trong một số trường hợp cả theo chiều sâu vào khối thực phẩm

Nói tóm lại, nhiệt độ thấp không có khả năng tiêu diệt vi sinh vật Đối với các vi sinh vật ưa ấm, chúng có thể bi kìm hãm, chúng tạo các vỏ bọc bảo vệ, nằm im nhưng khi nhiệt độ nâng lên chúng lại hoạt động trở lại Còn các vi sinh vật ưa lạnh, chúng vẫn hoạt động bình thường ở nhiệt độ thấp Qua các kết quả nghiên cứu người ta thấy rằng cần phải hạ nhiệt độ thực phẩm bảo quản xuống đến - 18oC thì hệ thống nấm men bị tiêu diệt phần lớn Tuy nhiên, ở nhiệt độ này vẫn có một số loại nấm mốc phát triển Các độc tố do nấm mốc và một số loại vi sinh vật tiết ra hoặc do chính thực phẩm tạo ra không bị biến đổi khi bảo quản lạnh Chính đây cũng là nhược điểm chủ yếu của việc bảo quản lạnh thực phẩm Để việc bảo quản lạnh thực phẩm đạt hiệu quả cao hơn, người ta thường kết hợp bảo quản lạnh với các phương pháp bảo quản khác như cho thêm hóa chất, chất sát trùng, chiếu xạ bằng các tia tử ngoại, tia X, tia phóng xạ 𝛼, 𝛽, 𝛾 và cả các tia siêu âm

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KỸ THUẬT LẠNH TRONG THỰC PHẨM

1.1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ LÀM LẠNH THỰC PHẨM 1.1.1.1 Các nguyên nhân gây hư hỏng thực phẩm

Có nhiều nguyên nhân gây hư hỏng thực phẩm, trong đó có ba nguyên nhân chính là: - Do tác dụng của men trong chính thực phẩm

- Do vi sinh vật từ bên ngoài - Do các độc tố tiết ra từ các loại vi sinh vật, nấm mốc hoặc từ thực phẩm

Trong ba nguyên nhân trên thì nguyên nhân do vi sinh vật xâm nhập là lớn hơn cả Vi sinh vật có thể chia làm 3 nhóm: ưa nóng (30 – 80oC), ưa ấm (24 – 40oC) và ưa lạnh (-10 – 25oC) Phổ biến nhất là các loài ưa ấm còn các loài ưa nóng và ưa lạnh ít phổ biến hơn tuy rằng ở đâu cũng tồn tại tất cả các loài trên Tất nhiên, các loại vi sinh vật chỉ phát triển tốt trong điều kiện nhiệt độ thích hợp Vượt ra ngoài phạm vi nhiệt độ đó chúng sẽ bị kìm hãm phát triển hoặc có thể bi tiêu diệt

Hình 1-1 biểu diễn sự phân bố số loài cơ thể sống theo từng khoảng nhiệt độ Qua biểu đồ ta thấy ở khoảng nhiệt độ 0 – 50oC, đặc biệt khoảng 20 – 30oC có nhiều loài cơ thể sống hoạt động nhất Vùng từ 50 – 150oC là vùng có số lượng rất ít loài cơ thể sống hoạt động Các vi sinh vật hoạt động trong vùng này phải chịu được nhiệt độ cao Từ 150oC trở lên hầu như không có một loài vi sinh vật nào sống được nữa Bình thường, để tiêu diệt vi khuẩn và vi trùng, ta chỉ cần đưa nhiệt độ của thực phẩm lên đến 100oC là nhiệt độ nước sôi Khi cần thanh trùng triệt để hơn, người ta tiệt trùng trong các nồi hấp tiệt trùng có áp suất cao và nhiệt độ có thể đạt tới 130 – 150oC Nhóm ưa nóng có khả năng chịu được nhiệt độ cao nhưng dễ bị tiêu diệt ở nhiệt độ thấp Ngược lại, nhiệt độ thấp lại khó tiêu diệt các loại vi sinh vật ưa lạnh

Hình 1-1: sự phân bố loài cơ thể sống theo khoảng nhiệt độ

a Vùng nhiệt độ cơ thể sống rất bị kìm hãm b Vùng nhiệt độ cơ thể sống bị kìm hãm và hoạt động yếu, chỉ có số ít loài tồn tại c Vùng nhiệt độ thích hợp, có nhiều loài cơ thể sống hoạt động mãnh liệt nhất d Vùng nhiệt độ cơ thể sống bị kìm hãm và hoạt động yếu, chỉ có số ít loài tồn tại

e Vùng nhiệt độ cơ thể sống hầu như không tồn tại

Trong việc bảo quản lạnh thực phẩm, các loại vi sinh vật ưa lạnh này là thủ phạm chủ yếu làm giảm chất lượng sản phẩm Một vài loại tiêu biểu có thể kể ra là pseudomonas làm cho thực phẩm biến màu thành màu xanh hoặc màu sẫm tối, hoặc các loại nấm mốc như Penicilium mucor, …hoạt động ở nhiệt độ - 15oC thậm chí đến - 80oC, nấm men ưa lạnh phát triển ở nhiệt độ -2 đến 3oC ở môi trường chua Các loại vi sinh vật và nấm mốc này có khả năng phát triển ở tất cả các loại thực phẩm bảo quản, đặc biệt trên bề mặt và trong một số trường hợp cả theo chiều sâu vào khối thực phẩm

Nói tóm lại, nhiệt độ thấp không có khả năng tiêu diệt vi sinh vật Đối với các vi sinh vật ưa ấm, chúng có thể bi kìm hãm, chúng tạo các vỏ bọc bảo vệ, nằm im nhưng khi nhiệt

độ nâng lên chúng lại hoạt động trở lại Còn các vi sinh vật ưa lạnh, chúng vẫn hoạt động bình thường ở nhiệt độ thấp Qua các kết quả nghiên cứu người ta thấy rằng cần phải hạ nhiệt độ thực phẩm bảo quản xuống đến - 18oC thì hệ thống nấm men bị tiêu diệt phần lớn Tuy nhiên, ở nhiệt độ này vẫn có một số loại nấm mốc phát triển Các độc tố do nấm mốc và một số loại vi sinh vật tiết ra hoặc do chính thực phẩm tạo ra không bị biến đổi khi bảo quản lạnh Chính đây cũng là nhược điểm chủ yếu của việc bảo quản lạnh thực phẩm Để việc bảo quản lạnh thực phẩm đạt hiệu quả cao hơn, người ta thường kết hợp bảo quản lạnh với các phương pháp bảo quản khác như cho thêm hóa chất, chất sát trùng, chiếu xạ bằng các tia tử ngoại, tia X, tia phóng xạ 𝛼, 𝛽, 𝛾 và cả các tia siêu âm

1.1.1.2 CÁC BIẾN ĐỔI CHÍNH TRONG QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH THỰC PHẨM

Trong quá trình làm lạnh và bảo quản lạnh, nhiệt độ thấp chỉ có tác dụng ức chế, kìm hãm sự biến đổi sinh hóa, lí hóa, … Các quá trình này thực tế vẫn tiến triển nên chất lượng sản phẩm vẫn bị thay đổi

❖ Biến đổi lý học Đó là các biến đổi về hình dạng, màu sắc, …của thực phẩm, nhưng quan trọng hơn cả là sự khô hao thực phẩm Trong buồng bảo quản đông hoặc lạnh luôn xảy ra một sự di chuyển ẩm từ sản phẩm đến dàn bay hơi hoặc dàn lạnh Do sự chênh lệch nhiệt độ giữa dàn lạnh và sản phẩm, ẩm từ bề mặt sản phẩm bay hơi rồi đến bám vào dàn lạnh làm cho bề mặt sản phẩm luôn khô ráo, rau quả mau bị héo quắt Bị mất nước, bề mặt thịt có thể trở nên tối sẫm, một phần do mao quản bị teo không phản quang, một phần do bề mặt thịt bị oxy hóa

Sự bay hơi chủ yếu phụ thuộc vào diện tích bề mặt bay hơi, độ chênh lệch nhiệt độ giữa sản phẩm và dàn, tốc độ gió trong phòng, tính chất sản phẩm, phương pháp bao gói sản phẩm, độ chín tới của sản phẩm, đặc biệt đối với các loại rau quả

Sự bay hơi là nguyên nhân chính gây ra sự tổn hao khối lượng khi bảo quản

❖ Biến đổi hóa học Sự biến đổi hóa học bị kìm hãm do nhiệt độ thấp nhưng không hoàn toàn bị triệt tiêu, do đó vẫn có những biến đổi hóa học trong thực phẩm bảo quản tuy nhiên không đáng kể

❖ Biến đổi sinh lý

Biến đổi về sinh lý chủ yếu chỉ xảy ra với các loại rau quả có sự hô hấp khi bảo quản Đó là quá trình trao đổi chất của tế bào cơ thể sống: hấp thụ oxy, thải khí carbonic, hơi nước và nhiệt

❖ Biến đổi sinh hóa Sau khi chết, nhiệt độ tế bào động vật tăng lên khá nhiều Nhiệt tỏa ra trong giai đoạn này nhiều hơn cả khi con vật còn sống Ở cá cũng ghi nhận thấy hiện tượng này, làm lạnh càng sớm, càng kịp thời thì càng kìm hãm được những quá trình biến đổi sinh hóa đó

Nói chung, động vật sau khi giết và đem làm lạnh đều trải qua 3 giai đoạn biến đổi sinh hóa là:

- Giai đoạn tê cóng sau khi chết - Giai đoạn chín tới (chín hóa học) - Giai đoạn phân hủy sâu sắc (thối rữa)

Giai đoạn tê cóng: là giai đoạn biến đổi sinh hóa – cơ lý – hóa học trong tế bào động

vật chết, khác hẳn với sự tê cóng khi cơ thể sống gặp lạnh Giai đoạn này tùy thuộc nhiều yếu tố khác nhau như: loài động vật, tuổi, nòi giống, điều kiện sống, nhiệt độ bảo quản, …ở cá có thể chỉ vài phút; ở bò, lợn có khi vài giờ hoặc hàng chục giờ Trong giai đoạn tê cóng, độ chắc của cơ bắp tăng, độ đàn hồi giảm, trở lực cắt có thể tăng gấp đôi Do đó, đem chế biến thịt đang ở giai đoạn tê cóng sẽ mất ngon

Giai đoạn chín tới: sau khi tê cóng, thịt bắt đầu mềm ra, lúc đó thịt đã chuyển sang giai

đoạn chín tới Ở cá không có giai đoạn chín hóa học mà chuyển ngay sang giai đoạn phân hủy sâu sắc hay thối rữa

Các quá trình sinh hóa xảy ra trong giai đoạn này gần như ngược lại với giai đoạn tê cóng Độ chắc của thịt giảm mạnh nhất là khoảng 6 ngày sau khi giết thịt Thịt chín sinh học có độ tiêu hóa cao, ngon hơn thịt tươi, khi chế biến thịt cho nhiều hương vị thơm ngon hơn Thịt được bảo quản lạnh, sau khoảng 2 ngày có hương vị thơm ngon hơn, sau 5 ngày hương vị rất tốt, sau 10-14 ngày hương vị càng dễ nhận rõ hơn Vị ngọt của thịt chủ yếu nhờ lượng acid glutamic và các muối của nó tạo ra trong thịt

Giai đoạn phân hủy sâu sắc: xảy ra sau quá trình chín tới do các men trong thịt súc vật

Nếu để thịt ở nhiệt độ thân nhiệt của con vật (36 – 37oC), tốc độ phản ứng rất mãnh liệt và thịt con vật bắt đầu thối rữa

1.1.1.3 PHƯƠNG PHÁP KẾT ĐÔNG THỰC PHẨM

❖ Đại cương Sự khác nhau giữa làm lạnh và kết đông: như đã giới thiệu, làm lạnh là hạ nhiệt độ của thực phẩm xuống đến gần nhiệt độ đóng bang hoặc kết đông của nó Nhiệt độ này thấp hơn nhiệt độ đóng băng của nước đá một vài độ Bảo quản lạnh là bảo quản trên nhiệt độ đóng băng của thực phẩm, thường là bảo quản ở nhiệt độ trên 0oC Ở nhiệt độ này chỉ có thể bảo quản ngắn ngày từ một vài tuần đến tối đa hai tháng tùy từng loại thực phẩm

Muốn bảo quản thực phẩm lâu dài hơn (hai ba tháng trở lên), người ta phải kết đông và bảo quản đông thực phẩm

Kết đông là làm lạnh đông thực phẩm xuống đến dưới nhiệt độ đóng bang của thực phẩm nhưng không có nghĩa là toàn bộ nước trong thực phẩm đã bị đóng băng Ví dụ đối với thịt gồm 76% nước, ở -10oC có 84% nước đóng thành băng; ở -20oC là 90% và -30oC là 92% Chỉ khi đạt nhiệt độ -60oC thì toàn bộ nước mới đóng băng

Thường nhiệt độ bề mặt sản phẩm (bạch tuộc) đạt -12 đến -18oC, nhiệt độ tâm đạt -6 đến -8oC Bảo quản đông là bảo quản các thực phẩm kết đông đó ở nhiệt độ -12; -18 hoặc -24oC… tùy theo yêu cầu của từng loại thực phẩm: cá, tôm, gia cầm, rau, hoa quả, …

Kết đông chậm: thời gian kết đông 15–20 tiếng, tốc độ kết đông khoảng 0,1–0,5 cm/h

Nhiệt độ không khí khoảng -25oC, tốc độ lưu thông không khí khoảng 1 m/s Do thời gian kết đông chậm, tinh thể đá kết tinh trong gian tế bào có kích thước lớn, phá vỡ và làm rách các màng tế bào, phá hủy mô tế bào sản phẩm Khi làm tan giá, dịch bào bị chảy mất do các màng bị rách nên thực phẩm giảm giá trị dinh dưỡng, dễ nhiễm trùng Ngày nay hầu như người ta không dử dụng phương pháp kết đông chậm để kết đông thực phẩm trừ một số ứng dụng có mục đích như đông chậm các loại thịt dai, già như thịt trâu hoặc rau quả

Thịt trâu già kết đông chậm, các tinh thể đá làm rách các màng tế bào, khi đem nấu, thịt mềm và dễ ăn hơn Rau quả cần ép nước, khi qua kết đông chậm, các màng tế bào bị phá hủy nên công ép giảm xuống, năng suất ép có khi đạt 150% so với rau quả tươi không qua kết đông chậm

Kết đông nhanh: thời gian kết đông nhanh hơn, tốc độ kết đông đạt khoảng 0,5 đến 5

cm/h Có thể kết đông nhanh trong môi trường không khí hoặc chất tải lạnh lỏng Kết đông trong phòng hoặc tunel yêu cầu nhiệt độ không khí đạt -35oC, tốc độ không khí 3 đến 5 m/s Các máy kết đông thực phẩm có thể có nhiệt độ và đối lưu không khí khác hơn Nếu dùng chất tải lạnh, người ta nhúng trực tiếp sản phẩm trong chất tải lạnh là nước muối hoặc môi chất lạnh đang sôi Hiệu quả và thời gian kết đông đảm bảo yêu cầu của phương pháp kết đông nhanh

Kế đông nhanh làm cho các tinh thể đá mịn hơn, không làm rách màng tế bào Khi làm tan giá, sản phẩm không bị chảy mất dịch bào, đảm bảo chất lượng của sản phẩm

Kết đông cực nhanh: phương pháp kết đông cực nhanh thường thực hiện bằng cách

nhúng thực phẩm trong CO2 lỏng, nito lỏng hoặc các khí hóa lỏng khác Thời gian kết đông chỉ còn 5 – 10 phút, chỉ bằng 1/6 so với phương pháp kết đông nhanh Tốc độ kết đông có khi đạt tới 300 đến 600 cm/h

Kết đông cực nhanh cho phép bảo quản hầu như nguyên vẹn mọi tính chất và chất lượng sản phẩm, do đó triển vọng của phương pháp này rất lớn Đặc biệt nito lỏng có nhiều ưu điểm: sôi ở nhiệt độ -196oC, có khả năng kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật vì nó là khí trơ và có sẵn xung quanh ta Nito chiếm 79% không khí

Tóm lại, có 3 phương pháp kết đông chính là kết đông trong luồng không khí lạnh, kết đông tiếp xúc và kết đông bằng cách nhúng trong chất lỏng sôi với tốc độ kết đông khác nhau có thể phân loại như sau:

Kết đông rất chậm: tốc độ kết đông dưới 0,1 cm/h Kết đông chậm: 0,1 – 0,5 cm/h

Kết đông nhanh: 0,5 – 5 cm/h Kết đông rất nhanh: trên 5 cm/h Kết đông cực nhanh: trong các khí lỏng (nito lỏng) với tốc độ 300 – 600 cm/h

❖ Điều kiện để có sản phẩm kết đông chất lượng cao Chất lượng sản phẩm kết đông phụ thuộc vào các điều kiện sau: - Chất lượng ban đầu của sản phẩm khi đưa vào kết đông

- Điều kiện vệ sinh và gia công chế biến - Độ chín tới của sản phẩm Đối với rau quả vào thời gian giữa lúc thu hoạch và khi đưa

vào kết đông Thời gian đó càng dài, chất lượng càng giảm Đối với thịt động vật vào độ chín sinh học của thịt

1.1.2.1 KHÁI NIỆM

Môi chất lạnh (hay còn gọi là tác nhân lạnh, ga lạnh hay công chất lạnh) là chất môi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để thu nhiệt của môi trường có nhiệt độ thấp và thải nhiệt ra môi trường có nhiệt độ cao hơn Môi chất tuần hoàn được trong hệ thống lạnh nhờ quá trình nén

Ở máy lạnh nén hơi, sự thu nhiệt ở môi trường có nhiệt độ thấp nhờ quá trình bay hơi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp, sự thải nhiệt ở môi trường có nhiệt độ cao nhờ quá trình ngưng tụ ở áp suất cao và nhiệt độ cao, sự tăng áp suất của quá trình nén hơi và giảm áp suất nhờ quá trình tiết lưu hoặc giãn nở lỏng

Ở máy lạnh nén khí, môi chất lạnh không thay đổi trạng thái, luôn ở thể khí 1.1.2.2 YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÔI CHẤT LẠNH

Do những đặc điểm của chu trình ngược, hệ thống thiết bị, điều kiện vận hành, … môi chất cần có những tính chất hóa học, vật lý, nhiệt động,… thích hợp:

❖ Tính chất hóa học

- Môi chất cần bền vững về mặt hóa học trong phạm vi áp suất và nhiệt độ làm việc,

không được phân hủy và polime hóa

- Môi chất phải trơ, không ăn mòn các vật liệu chế tạo máy, dầu bôi trơn, oxy trong không

khí và hơi ẩm - An toàn, không dễ cháy và dễ nổ ❖ Tính chất vật lý

- Áp suất ngưng tụ không được quá cao, nếu áp suất ngưng tụ quá cao, độ bền chi tiết

yêu cầu lớn, vách thiết bị dày, dễ rò rỉ môi chất

- Áp suất bay hơi không được quá nhỏ, phải lớn hơn áp suất khí quyển để hệ thống không

bị chân không, dễ rò lọt không khí vào hệ thống

- Nhiệt độ đông đặc phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi nhiều, và nhiệt độ tới hạn phải cao

hơn nhiệt độ bay hơi nhiều

- Nhiệt ẩn hóa hơi r = h” – h’ và nhiệt dung riêng c của môi chất lỏng càng lớn càng tốt, tuy nhiên chúng không đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng môi chất lạnh Nhiệt ẩn hóa hơi càng lớn, lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống càng nhỏ,

năng suất lạnh riêng khối lượng càng lớn - Năng suất lạnh riêng thể tích càng lớn càng tốt, máy nén và các thiết bị sẽ gọn nhẹ

- Độ nhớt động càng nhỏ càng tốt, để giảm tổn thất áp suất trên đường ống và các cửa

van - Hệ số dẫn nhiệt λ, tỏa nhiệt α càng lớn càng tốt, vì thiết bị trao đổi nhiệt gọn hơn

- Môi chất hòa tan dầu hoàn toàn có ưu điểm hơn so với loại môi chất không hòa tan hoặc hòa tan dầu hạn chế vì quá trình bôi trơn tốt hơn, thiết bị trao đổi nhiệt không bị một lớp trở nhiệt do dầu bao phủ, tuy cũng có nhược điểm làm tăng nhiệt độ bay hơi, làm

giảm độ nhớt của dầu

- Khả năng hòa tan nước của môi chất càng lớn càng tốt để tránh tắc ẩm cho bộ phận tiết

lưu - Không được dẫn điện để có thể sử dụng cho máy nén kín và nửa kín ❖ Tính chất sinh lý

- Môi chất không được độc hại với người và cơ thể sống, không gây phản ứng với cơ

quan hô hấp, không tạo các khí độc khi tiếp xúc với lửa hàn và vật liệu chế tạo máy

- Môi chất cần phải có mùi đặc biệt để dễ dảng phát hiện khi bị rò rỉ Có thể pha thêm

chất có mùi vào môi chất lạnh nếu chất đó không ảnh hưởng đến chu trình máy lạnh - Môi chất không được ảnh hưởng xấu đến chất lượng các sản phẩm bảo quản

❖ Tính kinh tế - Giá thành phải thấp tuy độ tinh khiến phải đạt yêu cầu

- Dễ kiếm, được sản xuất công nghiệp, vận chuyển, bảo quản dễ dàng

Không có môi chất lạnh lý tưởng đáp ứng đầy đủ yêu cầu đã nêu, chỉ có thể tìm được một môi chất đáp ứng ít hay nhiều những yêu cầu đó mà thôi Tùy từng trường hợp ứng dụng có thể chọn loại môi chất này hay môi chất kia sao cho ưu điểm được phát huy cao nhất (và ngược lại, nhược điểm được hạn chế đến mức thấp nhất)

Thành phần hóa học của gas R410A

Gas (HCFC) Gas thay thế (HFC)

Kiểu gas Kiểu gas Hỗn hợp gas cận Azeotropic

Gas thay thế (HFC)

Áp suất bay hơi (ở 250oC) [thang

Mật độ hơi bão hòa (ở 250oC)

Khả năng gây ấm lên toàn cầu

- Dầu bôi trơn chuyên dụng, khối lượng riêng của dầu nhỏ hơn khối lượng riêng của lỏng R410a

- Không ăn mòn kim loại, R410a là môi chất bền vững về mặt hóa học - Không hòa tan được nước, do đó có thể tách nước ra khỏi R410a bằng các chất hút ẩm thông dụng

- Khi rò rỉ khó phát hiện: R410a không màu, không mùi, không vị - Khi rò rỉ không làm hỏng các sản phẩm cần bảo quản lạnh C Các tính chất về sinh lý

- Độc hại - Các tính chất về kinh tế - Hiện tại còn đắt tiền, dễ kiếm

D Các tính chất về môi trường - Là môi chất thân thiện với môi trường E Tính chất vật lý

- Không màu sắc - Không mùi vị - Không cháy nổ

Ưu điểm gas R410A :

Năng suất làm lạnh cao hơn gas R22 1.6 lần Điều hòa sử dụng gas R410A cho hơi lạnh sâu hơn, tiết kiệm điện hơn so với loại dùng gas R22

Gas R410A góp phần bảo vệ môi trường vì không gây thủng tầng ozon

Nhược điểm gas R410A

Điều hòa sử dụng gas R410A sẽ gặp khó khăn trong quá trình bảo trì, nạp gas (Khi nạp gas R410A, chúng ta phải rút ra hoàn toàn lượng gas còn dư trong bình chứa Còn đối với gas R22, quy trình này đơn giản hơn, bạn có thể bơm thêm vào mà không cần rút lượng gas cũ ra ngoài)

Điều hòa sử dụng gas R410A có giá thành cao hơn so với điều hòa sử dụng gas R22 Không những thế, chi phí nạp gas và bơm gas mới thường rất cao và khi bơm gas phải sử dụng nhiều loại thiết bị chuyên dụng

1.1.3.1 ĐẠI CƯƠNG

Kho lạnh là các kho có cấu tạo và kiến trúc đặc biệt để bảo quản các sản phẩm và hàng hóa khác nhau ở điều kiện không khí thích hợp Do không khí trong buồng lạnh có tính chất khác xa không khí ngoài trời nên kết cấu xây dựng, cách nhiệt, cách ẩm của kho lạnh

và kho lạnh đông có những yêu cầu đặc biệt nhằm bảo vệ hàng hóa bảo quản và kết cấu công trình khỏi hư hỏng do các điều kiện khí hậu bên ngoài

Với đặc điểm địa lý là nằm trải dài theo bờ biển và có khí hậu nóng ẩm nhiệt đới, có tiềm năng lớn về kinh tế biển và nông lâm nghiệp, chắc chắn nước ta sẽ xây dựng và phát triển nhiều kho lạnh để phục vụ cho xuất khẩu, bảo quản, phân phối và tiêu dùng lương thực thực phẩm trong nước

Việc thiết kế kho lạnh phải đạt được các yêu cầu cơ bản sau: - Đáp ứng yêu cầu khắt khe của sản phẩm xuất khẩu

- Cần tiêu chuẩn hóa được các dạng kho lạnh - Cần có khả năng cơ giới hóa cao trong các khâu bốc dỡ, sắp xếp hàng - Cần phải kinh tế, vốn đầu tư nhỏ, có thể sử dụng máy và thiết bị trong nước

1.1.3.1 PHÂN LOẠI

Theo công dụng của kho, người ta phân loại như sau: kho lạnh chế biến, kho lạnh phân phối, kho lạnh trung chuyển, kho lạnh thương nghiệp, kho lạnh vận tải, kho lạnh sinh hoạt Kho lạnh thường có nhiều phòng với các chế độ nhiệt độ khác nhau để bảo quản các sản phẩm khác nhau Sau đây là đặc trưng các loại phòng lạnh khác nhau có thể có trong kho lạnh:

- Phòng bảo quản lạnh (0oC): thường có nhiệt độ -1,5oC đến 0oC, độ ẩm là 90-95% Các sản phẩm bảo quản như thịt, cá, … được xếp trong bao bì và đặt lên giá trong phòng lạnh Dàn lạnh là loại dàn tĩnh hoặc dàn quạt

- Phòng bảo quản đông (-18oC): dùng để bảo quản các loại thịt, cá, rau, quả, …đã được kết đông Nhiệt độ -18 đến -20oC, nhiều khi đến -23oC theo yêu cầu đặc biệt; độ ẩm 80-95% Dàn lạnh có thể là dàn tĩnh hoặc dàn quạt

- Phòng đa năng (-12oC): được thiết kế cho nhiệt độ -12oC nhưng khi cần có thể đưa lên 0oC để bảo quản lạnh hoặc đưa xuống -18oC để bảo quản đông Có thể dùng phòng đa năng để gia lạnh cho sản phẩm Dàn lạnh có thể là dàn tĩnh hoặc dàn quạt

- Phòng kết đông (-35oC): dùng để kết đông các sản phẩm bảo quản như cá, thịt, …sản phẩm ra có nhiệt độ bề mặt từ -12 đến -18oC, nhiệt độ tâm phải đạt -8oC

1.2 NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ

Tính toán thiết kế kho lạnh trữ đông bạch tuộc cho công ty TNHH Đông Phương Địa điểm: Quảng Nam

Nhiệt độ trữ đông: -18oC Độ ẩm tương đối trong kho 90% Chọn loại máy lạnh nén hơi, môi chất R410a

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN DUNG TÍCH KHO

v = E

gv , [ 𝑚3 ]Với: - E: là năng suất kho lạnh, [tấn]

- gv: là định mức chất tải kho lạnh, [t/m3] Định mức chất tải của bạch tuộc: 𝑔𝑣 = 0,45 [ t/𝑚3]

, [m2]

Với:

𝐹𝑐𝑡: diện tích chất tải, [ 𝑚3 ] hct : là chiều cao chất tải Chọn h= h1-500 = 2600-500 = 2100mm V : thể thích kho lạnh

Chọn chiều cao chất tải kho lạnh là 2,1 ( m )

Với : 𝐹𝑋𝐷: diện tích cần xây dựng, [ 𝑚2 ] βF: là hệ số kể đến đường đi lại, diện tích chiếm chỗ của dàn bay hơi, quạt Ở dây ta chọn βF = 0,72

Chọn kích thước kho là 6x5 (m2)

Căn Tin

Phòng nghỉ nhân

viên

Phòng SH

NHÀ HÀNH CHÍNH

E

2.4 TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH 2.4.1 TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT

Chiều dày cách nhiệt được tính từ biểu thức hệ số truyền nhiệt k cho vách phẳng nhiều lớp

1α1 + ∑

δiλi +

δcnλcn +

1α2

ni=1

[1]

⇒ δcn = λcn [1

k− (1α1+ ∑

δiλi

n

i =1

+ 1α2)] [1] Trong đó:

α1: Là hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới vách cách nhiệt, W/m2K; α2: Là hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh và buồng lạnh, W/m2K;

δi: Là chiều dày của lớp vật liệu thứ i, m; λi: Là hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/mK; δcn: Là chiều dày của lớp vật liệu cách nhiệt, m; λcn: Là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, W/mK; K: Là hệ số truyền nhiệt của vách, W/m2K

Bảng 1 1 Thông số của các lớp vật liệu của panel tiêu chuẩn

Sơn bảo vệ 0,0005 0,291 Nhiệt độ không khí trong kho t2 = -18 0CVậy ta có:

- Hệ số truyền nhiệt K = 0,21 W/m2K; bảng 3-3/84 thiết kế; [1] - Hệ số toả nhiệt α1 = 23,3 W/m2K; bảng 3-7/86 thiết kế; [1] - Hệ số toả nhiệt α2 = 9 W/m2K; bảng 3-7/86 thiết kế [1] Ta có bề dày cách nhiệt của vách, nền, và trần là:

δcn = λcn [1

k− (1α1+ ∑

δiλi

n

i =1

+ 1α2)] [1]

δcn = 0,023 × [ 1

0,21− (

123,3+

2 × 0,001545,36 +

2 × 0,00050,291 +

19)] = 0,1059 = 105,9 mm

Chiều dày panel phải chọn:

δiλi +

δcnλcn +

1α2

ni=1

[1]

123,3+

2 × 0,001545,36 +

2 × 0,00050,291 +

0,1250,023+

19

= 0,178 W/m2𝐾

2.4.2 Tính kiểm tra đọng sương

Để vách không đọng sương thì hệ số truyền nhiệt thực phải thoả mãn điều kiện sau: K t < Ks Để an toàn thì: Kt < 0,95 × Ks

Ks: Là hệ số truyền nhiệt đọng sương nó được xác định theo biểu thức sau:

Ks =t1 − ts

t1−t2 × α1× 0,95.

Wm2𝐾[1] Trong đó:

t 1 – là nhiệt độ không khí ngoài môi trường t1 = 30 0C ; t2 – là nhiệt độ không khí trong kho lạnh t2 = -18 0C ; ts – là nhiệt độ điểm sương của không khí ngoài môi trường Từ đồ thị (i-d) và t1 = 300C ; ϕ= 74 % → ts = 250C

Vậy ta có :

Ks = 30 − 25 30 − (−20)× 23,3 × 0,95 = 2,21 W/m

2𝐾

Xét Kt < Ks = 2,21 thoả mãn Kết luận:

− Với cấu trúc cách nhiệt của kho lạnh bằng vật liệu cách nhiệt polyurethan có chiều dày là 125 mm thì đảm bảo sự cách nhiệt

− Nền kho và trần kho có chiều dày lớp cách nhiệt bằng chiều dày lớp cách nhiệt của vách kho Bởi vì trần kho có mái che và nền kho có các con lươn thông gió Nên hệ số truyền nhiệt của nền và trần kho đuợc lấy bằng hệ số truyền nhiệt của vách kho

− Hệ số dẫn nhiệt λ = 0,023 ÷ 0,03 (W/mK) − Được lắp ghép bằng phương pháp khoá camlocking hoặc ghép bằng mộc âm dương (thông số kỹ thuật của tấm panel)

Chương 3: TÍNH PHỤ TẢI LẠNH

Số liệu cho trước : E = 10 tấn, t1 = 30 0C, t2 = -200C

- Chương này nhằm tính tổng tổn thất nhiệt của kho lạnh Để từ đó tính ra công suất yêu cầu của máy lạnh

- Tổn thất lạnh từ kho lạnh ra môi trường được xác định theo biểu thức (4-1), trang 104,

tài liệu [1]: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4, [W] Trong đó: Q1: Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che, [W] Q2: Tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm và bao bì, [W] Q3: Tổn thất lạnh do thông gió Tổn thất chỉ tính toán cho các buồng lạnh đặc biet bảo quản rau quả => Q3 = 0

Q4: Tổn thất lạnh do vận hành, [W]

=> Tổn thất lạnh của kho lạnh thiết kế dược tính theo công thức: Q = Q1 + Q2 + Q4, [W]

Ta có : Q1 = Q1dl + Qbx1

Trong đó : Q1dl : Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ

Q1dl = ∑ki Fi.∆ti , [W] Q1bx: Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che do bức xạ mặt trời Vì kho lạnh có thiết

kế thêm 1 mái che nắng mưa ở phía trên trần kho lạnh do đó bức xạ từ mặt trời vào kho

lạnh là không có => Q1bx= 0

Vậy : Q1 = Q1dl = ∑ki Fi.∆ti , [W]

Với : ki : hệ số truyền nhiệt của vách thứ i Đối với các vách bao bên ngoài, trần, nền thì ki đã được tính trong chương 2 (k = 0,174 [W/m2K])

Fi: Diện tích bề mặt kết cấu, [m2] ∆ti: Độ chênh nhiệt độ bên ngoài với môi trường bên trong theo mục 1.4 trang 19,

tài liệu [1] :

+ Độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa phòng lạnh với môi trường ngoài ∆t = tn− t2 = 30 – (-20) = 50 0C

- Chiều cao tính toán phòng lạnh là : tính từ mặt nền đến mặt trên của trần cấp đông : htt = 3 m

Kết quả tính toán được đưa vào bảng tổng hợp sau :

Kết cấu Kích thước,

[m x m]

Diện tích F, [m2]

Bảng 2 1 Kết quả tính toán tổn thất nhiệt

Vậy dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che là Q1 = Q11 = 1,121 kW

Được xác định theo công thức:

Q21 = M × (i1− i2) × 1000

24 × 3600 , kW [1] Trong đó:

M – công suất buồng gia lạnh hay khối lượng hàng nhập vào kho bảo quản trong một ngày đêm, tấn/ngày đêm

i1, i2 – enthalpy của sản phẩm vào kho và của sản phẩm ở nhiệt độ bảo quản, J/kg Với sản phẩm tôm i1=24,8 kJ/kg ở nhiệt độ -120C, i2=0 kJ/kg ở nhiệt độ -200C

Vì là kho bảo quản nên M là khối lượng hàng nhập vào buồng bảo quản lạnh trong một ngày đêm

M = 8% E = 0,08 × E1 [1] Trong đó E1 là dung tích buồng bảo quản lạnh, tấn Thay số: M = 0,08x 20 = 1.6 (tấn/24h)

Mb - khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm trong một ngày đêm, tấn/ngày đêm Ta lấy Mb= 10%.M= 10% × 1,6 = 0,16 (tấn/24h) [1]

Cb - nhiệt dung riêng của bao bì, J/kgK, với bao bì là bìa cac tông thì Cb = 1460 J/kgK

t1, t2 - nhiệt độ bao bì trước và sau khi làm lạnh bao bì, 0C Ta lấy nhiệt độ bao bì trước khi đưa vào kho cùng sản phẩm gần bằng nhiệt độ của sản phẩm

t1 = -10 °C t2 = -20 °C

Q22 = 0,16 × 1460 × (−10 + 20) × 1000

24 × 3600 = 27,037 W Vậy: Q2 = Q21 + Q22 = 0,46 + 27,037 = 27,497 (W)

3.4 Dòng nhiệt tỏa ra khi vận hành Q4

Các dòng nhiệt do vận hành bao gồm các dòng nhiệt: Do đèn chiếu sáng: Q41;

Do người làm việc trong buồng: Q42; Do các động cơ điện: Q43; Do mở cửa kho lạnh: Q44.

Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44, W [1]

Được xác định theo biểu thức: Q41 = A× F = 1,2× 30 = 36 W [1] Trong đó/56:

A - nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1m buồng hay nền, với buồng bảo quản A = 1,2W/m2; đối với buồng chế biến A = 4,5 W/m2

. [1]F - diện tích của buồng, m2

Được xác định theo biểu thức: [1] Q42 = 350× n = 350 × 2 = 700W

Trong đó: 350 - nhiệt lượng do một người tỏa ra trong khi làm công việc nặng nhọc 350 W/người

n - số người làm việc trong buồng Nó phụ thuộc vào công nghệ gia công, vận chuyển, bốc xếp Kho được thiết kế với phương thức bốc dỡ thủ công, ta chọn số người làm việc trong kho là: n = 2 người

Được xác định theo biểu thức: Q43= N × 1000 = 3.1000 = 3000 W

Buồng bảo quản lạnh: N = 1 – 4kW