Đồ Án ii thiết kế hệ thống lạnh ngành công nghệ lạnh và Điều hòa không khí

KHOA NĂNG LƯỢNG NHIỆT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM NCM Kỹ thuật lạnh và ĐHKK Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH Họ và tên sinh viên: Tô Xuân Toàn Mã

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Tổng quan đặc điểm khí hậu và vị trí địa lý khu vực thiết kế

Hình 1.1 Hình ảnh vị trí địa lý.

Cà Mau, tỉnh ven biển nằm ở cực nam Việt Nam, thuộc khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, hoàn toàn nằm trên Bán đảo Cà Mau.

Năm 2019, Cà Mau là đơn vị hành chính Việt Nam đông thứ 26 về số dân, xếp thứ

Tổng sản phẩm trên địa bàn (GRDP) đạt 53.229 tỷ đồng (tương ứng 2,3118 tỷ USD) với dân số 1.229.600 người, xếp thứ 41 về GRDP và thứ 38 về GRDP bình quân đầu người GRDP bình quân đầu người đạt 47,1 triệu đồng (khoảng 2.028 USD), trong khi tốc độ tăng trưởng GRDP đạt 7,00%.

Cà Mau là một vùng đất trẻ, được khai phá cách đây khoảng 300 năm bởi Mạc Cửu và người Hoa Sau khi Mạc Cửu dâng đất cho Nhà Nguyễn, con trai ông, Mạc Thiên Tứ, đã lập đạo Long Xuyên theo lệnh triều đình Tỉnh Cà Mau được tái lập vào ngày 1 tháng 1 năm 1997, theo Nghị quyết của Quốc hội khóa IX, chia tách từ tỉnh Minh Hải thành Cà Mau và Bạc Liêu.

Tỉnh Cà Mau, nằm ở điểm cực nam của tổ quốc, có ba mặt giáp biển, cách thành phố Cần Thơ 180 km và thành phố Hồ Chí Minh 350 km, tạo nên vị trí địa lý đặc biệt.

 Phía đông giáp Biển Đông với đường bờ biển 107 km

 Phía tây và phía nam giáp Vịnh Thái Lan với đường bờ biển 147 km

 Phía bắc giáp tỉnh Bạc Liêu và tỉnh Kiên Giang

Phần lãnh thổ đất liền của tỉnh Cà Mau nằm trong tọa độ từ 8 o 34' - 9 o 33' vĩ Bắc và

105 o 25' - 104 o 43' kinh Đông Toạ độ các điểm cực của tỉnh Cà Mau:

 Điểm cực Đông tại 105 o 25' kinh Đông thuộc xã Tân Thuận, huyện Đầm Dơi

 Điểm cực Tây tại 104 o 43' kinh Đông thuộc xã Đất Mũi, huyện Ngọc Hiển

 Điểm cực Nam tại 8 o 34’ vĩ Bắc thuộc xã Viên An, huyện Ngọc Hiển

 Điểm cực Bắc tại 9 o 33' vĩ Bắc thuộc xã Biển Bạch, huyện Thới Bình

Thành phố Cà Mau, nằm trên trục Quốc lộ 1 và 63, là một tỉnh quan trọng trong vùng kinh tế trọng điểm đồng bằng sông Cửu Long Với bờ biển dài gần 254 km, Cà Mau sở hữu 107 km bờ Biển Đông và 147 km bờ Biển Tây, đứng thứ hai cả nước Biển Cà Mau tiếp giáp với vùng biển của Thái Lan, Malaysia, Indonesia, khẳng định vị thế trung tâm của vùng biển quốc tế ở Đông Nam Á.

Cà Mau, vùng đất thấp ở phía nam, thường xuyên bị ngập nước, tạo nên điều kiện tự nhiên đặc trưng Khu vực này có năm nhóm đất chính: đất phèn, đất than bùn, đất bãi bồi, đất mặn và đất kênh rạch, mỗi loại đất đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái địa phương.

Rừng Cà Mau là một hệ sinh thái đặc thù, bao gồm rừng ngập mặn ven biển dài 254 km và rừng tràm nằm sâu trong lục địa với diện tích 35.000 ha Đặc biệt, diện tích rừng ngập mặn ở Cà Mau chiếm 77% tổng diện tích rừng ngập mặn của vùng đồng bằng sông Cửu Long, góp phần quan trọng vào sự đa dạng sinh học và bảo vệ môi trường của khu vực.

Tỉnh Cà Mau có khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, với nhiệt độ cao trung bình trong khu vực Đồng bằng sông Cửu Long Khí hậu nơi đây được chia thành hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Cà Mau nhận lượng mưa trung bình khoảng 2.360 mm mỗi năm, với khoảng 165 ngày có mưa Độ ẩm trung bình hàng năm tại Cà Mau cũng rất cao, góp phần tạo nên đặc trưng khí hậu độc đáo của tỉnh.

Nhiệt độ trung bình hàng năm tại khu vực này đạt 26,5°C, với tháng 4 ghi nhận nhiệt độ cao nhất khoảng 27,6°C và tháng 1 là tháng có nhiệt độ thấp nhất khoảng 25°C Biên độ nhiệt độ trung bình trong năm là 2,7°C Đặc biệt, vào tháng 1 năm 2014, nhiệt độ đã giảm xuống mức thấp nhất là 20°C, sau khi từng đạt mức này vào tháng 12 năm trước.

2013 đã xuống còn 18 độ C) Nhiệt độ cao nhất là 38 độ C khi đang trong mùa khô vào tháng 4 năm 2016

Dựa vào địa hình có bảng thông số chi tiết nhiệt độ của Cà Mau như sau:

Bảng 1.1.1 trình bày nhiệt độ và độ ẩm cần thiết để tính toán hệ thống lạnh cho các địa phương, được trích từ sách “Hướng Dẫn Thiết Kế Hệ Thống Lạnh” của thầy Nguyễn Đức Lợi Thông tin này đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống lạnh.

Tổng quan về kỹ thuật lạnh

1.2.1 Lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh

Từ xa xưa, mặc dù con người chưa phát minh ra công nghệ làm lạnh, họ đã nhận thức được lợi ích của lạnh và ứng dụng chúng trong đời sống Cụ thể, họ đã sử dụng mạch nước ngầm có nhiệt độ thấp để bảo quản thực phẩm, giúp thực phẩm được lâu hơn.

Người Ai Cập cổ đại đã sử dụng quạt để làm bay hơi nước từ các bình gốm xốp, giúp làm mát không khí cách đây 2500 năm Cách đây 2000 năm, người Ấn Độ và người Trung Quốc đã phát hiện ra phương pháp trộn muối với nước hoặc nước đá để tạo ra nhiệt độ thấp hơn.

Kỹ thuật lạnh hiện đại bắt đầu phát triển từ những năm 1761 - 1764 khi giáo sư Black phát hiện ra ẩn nhiệt hóa hơi và nhiệt ẩn nóng chảy Con người đã áp dụng phương pháp làm lạnh bằng cách cho bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp.

Vào năm 1780, Clouet và Monge đã thực hiện thành công quá trình hóa lỏng khí SO2 Đến thế kỷ XIX, Faraday tiếp tục nghiên cứu và hóa lỏng nhiều loại khí khác nhau.

Vào năm 1834, Jacob Perkins, một nhà phát minh người Anh, đã chế tạo máy lạnh nén hơi đầu tiên với đầy đủ các thiết bị hiện đại như máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi và van tiết lưu.

Kỹ sư Carres (Pháp) đã thực hiện nhiều phát minh quan trọng về máy lạnh hấp thụ, bao gồm cả các hệ thống chu kỳ và liên tục, sử dụng các cặp môi chất khác nhau.

Máy lạnh hấp thụ khuyếch tán Gerppt, được đăng ký phát minh vào năm 1899, đã được Platen và Munter hoàn thiện vào năm 1922 Đặc biệt, máy lạnh Ejector hơi nước đầu tiên được chế tạo bởi Leiblane vào năm 1910.

Vào năm 1930, sự ra đời và ứng dụng của Freon tại Mỹ đã đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh Freon, với các đặc tính vượt trội như không cháy, không nổ và không độc hại, đã trở thành chất lạnh lý tưởng cho hệ thống máy lạnh nén hơi Sự phát triển của Freon đã thúc đẩy mạnh mẽ kỹ thuật lạnh, đặc biệt là trong lĩnh vực điều hòa không khí.

Kỹ thuật lạnh hiện đại đã có những bước tiến vượt bậc nhờ sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và công nghệ.

1.2.2 Ứng dụng của kỹ thuật lạnh

Kỹ thuật lạnh ngày càng trở nên thiết yếu trong nền kinh tế quốc dân và các lĩnh vực khoa học kỹ thuật Nó đóng vai trò quan trọng trong công nghệ thực phẩm, chế biến thủy sản, rau quả, rượu bia, nước giải khát, sinh học, hóa lỏng hóa chất, tách khí, điện tử, cơ khí chính xác, y tế và điều hòa không khí.

Công nghệ lạnh đóng vai trò quan trọng trong ngành Công Nghệ Thực Phẩm, với khoảng 80% ứng dụng của nó được sử dụng để bảo quản và chế biến thực phẩm.

Vi sinh vật và enzyme nội tạng là nguyên nhân chính gây hư hỏng thực phẩm Tuy nhiên, nhiệt độ thấp có tác dụng ngừng hoặc ức chế hoạt động của chúng, giúp bảo quản chất lượng, hương vị, sắc màu và dinh dưỡng của sản phẩm Nhờ đó, thời gian bảo quản được kéo dài, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chế biến và tiêu thụ thực phẩm.

1.2.3 Kho lạnh và phân loại kho lạnh

Sự phát triển mạnh mẽ của ngành chế biến thủy sản đã làm nổi bật vai trò quan trọng của kho lạnh trong việc bảo quản sản phẩm Kho lạnh không chỉ giúp duy trì giá trị dinh dưỡng mà còn bảo vệ các yếu tố cảm quan và hình dạng của sản phẩm, đảm bảo chất lượng tối ưu cho người tiêu dùng.

Phân loại kho lạnh a Theo công dụng

Kho lạnh sơ bộ là giải pháp lý tưởng để làm lạnh tạm thời và bảo quản thực phẩm tại các nhà máy chế biến, trước khi chuyển giao đến các khâu chế biến tiếp theo.

Kho chế biến là không gian thiết yếu trong các nhà máy chế biến và bảo quản thực phẩm như nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thủy sản và xuất khẩu thịt Những kho này thường có dung tích lớn và yêu cầu phụ tải nhiệt cao, đồng thời thường xuyên thay đổi do quá trình xuất nhập hàng liên tục.

Các phương pháp xây dựng kho lạnh

Ngành chăn nuôi Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ để phục vụ chế biến và bảo quản sản phẩm xuất khẩu Do đó, số lượng kho lạnh có công suất vừa và nhỏ ngày càng gia tăng Hiện nay, có hai phương pháp chính được sử dụng để xây dựng trạm lạnh và kho lạnh tại Việt Nam.

- Kho xây : như xây dựng dân dụng, điểm khác là phải có cách nhiệt, cách ẩm

- Kho lắp ghép : xây+lắp ghép

Phương án kho lạnh được thiết kế với vật liệu xây dựng và lớp cách nhiệt, cách âm được lắp đặt bên trong Quá trình xây dựng kho lạnh này bao gồm nhiều bước phức tạp.

 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

 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

1.3.2 Phương án hiện đại Đó là phương án xây dựng kho bằng cách lắp các tấm panel tiêu chuẩn trên nền, khung và mái của kho

 Các cấu trúc cách nhiệt, cách ẩm là các tiêu chuẩn chế tạo sẵn nên dễ dàng vận 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 dựng do đó việc xây dựng rất đơn giản

Phương án xây dựng kho bằng các tấm panel tiêu chuẩn mặc dù có giá thành cao hơn, nhưng lại đảm bảo chất lượng kho tốt hơn Việc này giúp giảm chi phí vận hành và nâng cao chất lượng sản phẩm được bảo quản Do đó, phương án hiện đại này được lựa chọn.

Trong đồ án này, tôi đã chọn phương pháp xây dựng kho lạnh lắp ghép do nó sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật so với kho lạnh truyền thống.

- Tất cả các chi tiết của kho lạnh là panel tiêu chuẩn chế tạo sẵn nên có thể vận chuyển, tháo lắp dễ dàng

- Thời gian thi công ngắn hơn kho lạnh xây, có tính cơ giới cao

- Không cần đến vật liệu xây dựng như kho lạnh xây trừ nền có các con lươn đặt kho nên công việc xây dựng đơn giản hơn nhiều

- Cách nhiệt PU có hệ số dẫn nhiệt thấp

- Tấm bọc ngoài của panel đa dạng từ chất dẻo đến nhôm tấm hoặc thép không rỉ, cách ẩm tuyệt đối

Hình 1.2 Kho lạnh lắp ghép

Một số vẫn đề khi thiết kế, lắp đặt và sử dụng kho lạnh

Không khí trong kho lạnh có nhiệt độ thấp, dẫn đến việc tuần hoàn qua dàn lạnh làm ngưng tụ một lượng nước đáng kể Điều này khiến phân áp suất hơi nước trong kho lạnh thấp hơn so với bên ngoài, tạo ra hiện tượng hơi ẩm thẩm thấu vào phòng qua cấu trúc bao che.

Để bảo vệ kho lạnh xây khỏi hơi ẩm, cần quét hắc ín và lót hai lớp giấy dầu chống thấm Các lớp giấy dầu phải chồng mí lên nhau và được dán băng keo kín để tạo thành một màn cách ẩm liên tục, đảm bảo tính chất cách nhiệt của vật liệu không bị ảnh hưởng.

Kho panel bên ngoài và bên trong được thiết kế với lớp tôn, giúp ngăn ngừa ẩm ướt Tuy nhiên, cần tránh các vật nhọn có thể làm thủng vỏ panel, gây ẩm cho lớp cách nhiệt Để bảo vệ panel, các kho lạnh thường sử dụng hệ thống palet gỗ nhằm ngăn chặn va chạm từ xe đẩy Các khe hở giữa các tấm panel cần được làm kín bằng silicon hoặc scalant Ngoài ra, tại nhiều nhà máy, người ta lắp đặt các cột cao khoảng 0,8m để bảo vệ kho lạnh khỏi va chạm từ xe chở hàng.

1.4.2 Hiện tượng cơi nền do băng

Kho lạnh bảo quản lâu ngày có thể gặp hiện tượng cơi nền do nhiệt độ thấp làm nước kết tinh thành đá lớn Hiện tượng này không chỉ ảnh hưởng đến nền kho lạnh mà còn phá hủy kết cấu xây dựng Để phòng ngừa tình trạng cơi nền, cần áp dụng các biện pháp bảo trì và cách nhiệt hiệu quả.

Để đảm bảo thông gió cho kho lạnh, cần tạo khoảng trống phía dưới bằng cách lắp đặt trên các con lươn hoặc hệ thống khung đỡ Các con lươn này nên được xây dựng bằng bê tông hoặc gạch thẻ, cao từ 100 đến 200 mm để đảm bảo thông gió hiệu quả Khoảng cách tối đa giữa các con lươn là 400 mm, và bề mặt của chúng cần có độ dốc 2% về hai phía để ngăn ngừa tình trạng đọng nước.

Sử dụng điện trở để sấy nền là một phương pháp đơn giản và dễ lắp đặt, tuy nhiên, chi phí vận hành lại cao, đặc biệt là đối với những kho có kích thước lớn Do đó, biện pháp này ít được áp dụng.

Để ngăn chặn tình trạng đóng băng nền trong kho có nền xây, việc sử dụng các ống thông gió nền là biện pháp kinh tế và hiệu quả Các ống thông gió này được làm từ PVC với đường kính 100 mm, được bố trí cách nhau từ 1000 đến 1500 mm theo hình ziczac, với hai đầu thông lên không khí bên ngoài.

Trong quá trình làm việc, gió thông vào ống, trao đổi nhiệt với nền đất và sưởi ấm nền, ngăn ngừa đóng băng

1.4.3 Hiện tượng lọt không khí

Khi thực hiện xuất nhập hàng hoặc mở cửa kiểm tra, không khí bên ngoài có thể xâm nhập vào kho, dẫn đến tổn thất nhiệt đáng kể và ảnh hưởng đến chế độ bảo quản hàng hóa.

Quá trình thâm nhập không khí trong kho lạnh diễn ra khi gió nóng từ bên ngoài di chuyển vào qua cửa trên, trong khi gió lạnh bên trong kho lạnh thoát ra ngoài từ phía dưới nền.

Quá trình không khí bên ngoài xâm nhập vào kho lạnh không chỉ làm giảm nhiệt độ mà còn mang theo độ ẩm, gây tích tụ trên các dàn lạnh và ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống Để ngăn chặn hiện tượng này, nhiều biện pháp khác nhau đã được áp dụng.

+ Sử dụng quạt màn tạo màn khí ngăn chặn sự trao đổi không khí bên ngoài và bên trong

Cửa ra vào kho lạnh thường có thiết kế hai lớp riêng biệt, giúp ngăn chặn không khí bên ngoài xâm nhập, nhưng phương pháp này chiếm diện tích và gây khó khăn trong việc xuất nhập hàng, dẫn đến việc ít được sử dụng Để cải thiện tình hình, nhiều hệ thống kho lạnh lớn đã áp dụng giải pháp kho đệm với nhiệt độ vừa phải, tạo ra lớp bảo vệ hiệu quả Ngoài ra, việc sử dụng cửa sổ nhỏ với kích thước 600 x 600 mm, được lắp đặt ở độ cao thích hợp, cũng là một phương án thuận tiện cho việc ra vào hàng hóa.

Sử dụng màn nhựa treo ở cửa ra vào là một phương pháp hiệu quả để ngăn cản côn trùng, đồng thời không gây cản trở cho việc di chuyển Màn nhựa được ghép từ nhiều mảnh nhỏ giúp tạo ra một rào cản linh hoạt và tiện lợi.

Nhựa dùng để chế tạo màn cửa cần có khả năng chịu lạnh tốt và độ bền cao Cửa được cấu thành từ các dải nhựa rộng 200 mm, với các mí được gấp chồng lên nhau ít nhất một khoảng nhất định.

50 mm, vừa đảm bảo thuận lợi đi lại nhưng khi không có người vào ra thi màn che vẫn rất kín

1.4.4 Tuần hoàn gió trong kho lạnh Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc tuần hoàn gió trong phòng khi thiết kế và sử dụng, cần phải chú ý các công việc sau:

 Sắp xếp hàng hợp lý

Việc sắp xếp hàng trong kho phải tuân thủ các điều kiện:

 Thuận lợi cho việc thông gió trong kho để tất cả các khối hàng đều được làm lạnh tốt

 Đi lại kiểm tra, xem xét thuận lợi

 Đảm bảo nguyên tắc hàng nhập trước xuất trước, nhập sau xuất sau

 Hàng bố trí theo từng khối, tránh nằm rời rạc khả năng bốc hơi nước lớn làm giảm chất lượng thực phẩm

Khi sắp xếp hàng trong kho, cần chú ý đến việc tạo khoảng hở hợp lý giữa các lô hàng và giữa lô hàng với tường, trần, nền để đảm bảo không khí lưu thông và giữ lạnh sản phẩm Việc giữ khoảng cách giữa hàng hóa và tường không chỉ giúp ngăn chặn hàng nghiêng tựa vào tường mà còn tránh làm bung các tấm panel cách nhiệt khi hàng quá nặng Khoảng cách tối thiểu cần tuân theo các tiêu chí cụ thể được nêu trong Bảng 1.2.

Bảng 1.2 Khoảng cách tối thiểu về các phía

Tổng quan về quá trình bảo quản đông và lạnh đông bò tại Cà Mau

- Sản phẩm bảo quản: 1/4 con bò

Nguồn cung thịt bò tại Việt Nam hiện nay bao gồm cả thịt bò nuôi trong nước và thịt bò nhập khẩu Để đảm bảo chất lượng và chủ động nguồn cung, nhiều cơ sở và doanh nghiệp đã lựa chọn kho lạnh để bảo quản thịt bò đã sơ chế và chế biến Việc sử dụng kho lạnh đúng cách giúp giữ cho thịt bò luôn tươi ngon trong thời gian dài.

Phương pháp cấp đông giúp bảo quản thịt bò đã qua sơ chế và chế biến lên đến 8 tháng mà không làm giảm chất lượng dinh dưỡng Nếu được bảo quản đúng cách, thực phẩm có thể giữ được đến 98% giá trị dinh dưỡng.

Quy trình xử lý nguyên liệu sau khi giết mổ rất quan trọng, bao gồm việc rửa sạch tạp chất bằng nước muối hoặc hóa chất phù hợp Để đảm bảo bảo quản hiệu quả trong kho lạnh, nguyên liệu cần được xẻ ra đúng khuôn.

Sau khi xử lý nguyên liệu xong cần được cấp đông trong thời gian nhanh nhất để đảm bảo chất lượng sản phẩm và tránh hao hụt khối lượng

Sản phầm sau khi được cấp đông cần được đóng gói hoặc bao bì cẩn thận và chuyển sang phòng bảo quản đông để chờ tiêu thụ.

XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG VÀ KÍCH THƯỚC CÁC BUỒNG LẠNH CỦA KHO LẠNH TÍNH CHỌN PANEL VÀ KIỂM TRA CÁC THÔNG SỐ

Kho bảo quản lạnh

- Khối lượng sản phẩm bảo quản lạnh: 1050 tấn

Dung tích kho tính ở đây là tổng thể tích không gian trong các buồng bảo quản và được xác định theo công thức:

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 3 ) Ở đõy em chọn cỏch xếp sản phẩm ẳ con bũ theo cỏch treo trờn giỏ với mỗi khoang tính trên 1m chiều dài giá treo với kích thước 0,4×1×1.2m Xếp 3 sản phẩm trên 1m chiều dài giá treo, mỗi sản phẩm có khối lượng 50kg Từ đó ta tính được định mức chất tải trên 1m chiều dài giá treo là gl = 0,05×3 = 0,15 (t/m) Định mức chất tải thể tích là gv = 0.15

 Thể tích chất tải của buồng bảo quản lạnh

0.3125 = 3360 (m 3 ) Trong đó, E : Dung tích các buồng lạnh, tấn gv : Là định mức chất tải thể tích, gv = 0,3125 tấn/m 3

3,6 = 933.33 (𝑚 2 ) Trong đó: h : Là chiều cao chất tải, m

Ta dùng kho lạnh một tầng Để tiết kiệm không gian và ứng dụng cơ giới hóa vào việc bốc xếp, ta chọn: h = 3,6 (m)

Để thiết lập kho lạnh hiệu quả, khoảng cách từ dàn bay hơi đến chất tải nên được đặt là 40cm, trong khi khoảng cách giữa các dàn bay hơi là 50cm Như vậy, tổng chiều cao của kho lạnh sẽ đạt 4,5m, bao gồm 3,6m chiều cao kho và 0,9m cho dàn bay hơi.

 Kiểm tra phụ tải cho phép trên 1m 2 diện tích nền buồng lạnh gv.h = 0,3125×3,6 = 1,125 (t/m 2 ) (Thỏa mãn phụ tải cho phép đối với kho lạnh 1 tầng) (Fcp≤ 2-3 t/m 3 )

 Diện tích xây dựng của buồng bảo quản lạnh cần thiết

0.8 = 1167 (m 2 ) Trong đó: βF là hệ số sử dụng diện tích kho lạnh, chọn βF = 0,8 theo Bảng 2-5/34

Ta chọn kích thước 1 buồng f= chiều rộng×chiều dài là 14mx24m = 336 m 2

 Số lượng buồng bảo quản lạnh

336 = 3,47 Vậy ta chọn ntt = 4 ô để xây dựng buồng bảo quản lạnh Dung tích thực tế của buồng bảo quản lạnh:

Kho bảo quản đông

- Khối lượng sản phẩm bảo quản đông: 1350 tấn

 Thể tích chất tải của buồng bảo quản đông

E : Dung tích các buồng lạnh, tấn gv : Là định mức chất tải thể tích, gv = 0,3125 tấn/m 3

Trong đó: h : Là chiều cao chất tải, ta chọn: h = 3,6 (m)

 Kiểm tra phụ tải cho phép trên 1m 2 diện tích nền buồng lạnh gv.h = 0,3125×3,6 = 1,125 (t/m 2 )

(Thỏa mãn phụ tải cho phép đối với kho lạnh 1 tầng)

 Diện tích xây dựng của buồng bảo quản đông cần thiết

0,8 = 1500 (m 2 ) Trong đó: βF là hệ số sử dụng diện tích kho lạnh, chọn βF = 0,8 theo Bảng 2-5/34

Ta chọn kích thước 1 buồng f= chiều rộng×chiều dài là 14mx24m = 336 m 2

 Số lượng buồng bảo quản đông

336 = 4,46 Vậy ta chọn ntt = 5 ô để xây dựng buồng bảo quản đông

Dung tích thực tế của buồng bảo quản đông:

Bố trí mặt bằng kho lạnh

 Buồng chất và tháo tải và buồng kết đông kích thước 8m×20m

 Kho vật tư chứa các thiết bị cho việc vận hành, bảo dưỡng, vệ sinh kho lạnh cũng như chứa các dụng cụ xe, máy nâng hạ,… kích thước 270𝑚 2

 Văn phòng có kích thước 5m×10m

Bố trí mặt bằng kho lạnh được thể hiện ở bản vẽ sau:

Chọn panel

- Cấu tạo của Panel gồm:

Bề mặt bên ngoài của panel được bảo vệ bởi một lớp vật liệu chống ẩm có độ bền và tuổi thọ cao Các vật liệu phổ biến hiện nay được sử dụng cho mục đích này bao gồm:

+ Tôn mạ màu (colorbond steel sheet): Độ dày từ 0,5 mm đến 0,7 mm

+ Tôn phủ lớp PVC (PVC coated steel sheet): Độ dày từ 0,6mm

+ Tôn inox (stainless steel sheet): Độ dày từ 0,5 mm đến 1,2 mm

Vật liệu cách nhiệt được sử dụng là polyurethane phun, với khối lượng riêng từ 38 đến 42 kg/m³ và cường độ chịu nén đạt 0,2 MPa Tỷ lệ điền đầy bọt trong panel lên đến 95%, sử dụng chất tạo bọt R141B, an toàn cho tầng ôzôn.

Bảng 2.1 Độ dày Panel theo nhiệt độ

Hệ số truyền nhiệt K, W/m 2 K Ứng dụng

2 75 0,3 Kho lạnh có nhiệt độ 0 đến 5 o C

3 100 0,22 Kho lạnh có nhiệt độ -18 o C

4 125 0,18 Kho lạnh có nhiệt độ từ -20 đến -

5 150 0,15 Kho lạnh có nhiệt độ từ -25 đến -

6 175 0,13 Kho lạnh có nhiệt độ đến -35 o C

7 200 0,11 Kho lạnh đông sâu đến -60 o C

Dựa trên bảng thông số và nghiên cứu thực tế, chúng tôi đã quyết định chọn panel cho kho lạnh từ công ty TST Các thông số chi tiết như kích thước, màu sắc và hệ số dẫn nhiệt đều được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống kho lạnh.

Các thông số về nhiệt độ của các buồng trong kho lạnh

+ Buồng bảo quản đông : Nhiệt độ - 20 o C

+ Buồng bảo quản lạnh : Nhiệt độ 4 o C

2.4.2 Chọn độ dày Panel cho buồng bảo quản đông:

- Dựa vào bảng 3.1, ta chọn độ dày panel ứng với nhiệt độ của phòng là: δCN = 125 (mm)

- Chọn vật liệu phủ bề mặt bên ngoài của panel tôn mạ màu: Độ dày 0,5mm

- Độ dày của lớp vật liệu cách nhiệt polyurethan là: δPU = 125 – 1 = 124 mm = 0,124 m

2.4.3 Chọn độ dày Panel cho buồng bảo quản lạnh

- Dựa vào bảng 3.1, ta chọn độ dày panel ứng với nhiệt độ của phòng là: δCN = 75 (mm)

- Chọn vật liệu phủ bề mặt bên ngoài của panel tôn mạ màu: Độ dày 0,5mm

- Độ dày của lớp vật liệu cách nhiệt polyurethan là: δPU = 75 – 1 = 74 mm = 0,074 m

Kiểm tra các thông số

- Hệ số truyền nhiệt được tính theo công thức :

Trong đó: δcn : độ dày yêu cầu của lớp panel cách nhiệt, [m Λcn : Hệ số dẫn nhiệt của panel cách nhiệt, W/m K

Hệ số truyền nhiệt α1 thể hiện khả năng tỏa nhiệt từ môi trường bên ngoài vào lớp cách nhiệt với giá trị W/m² K, trong khi α2 là hệ số tỏa nhiệt từ vách buồng lạnh vào bên trong buồng lạnh, cũng được đo bằng W/m² K Chiều dày của lớp vật liệu thứ i, được ký hiệu là δi, được tính bằng mét (m) và ở đây là lớp tôn mạ màu Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, ký hiệu là λi, cũng được đo bằng W/m² K, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất cách nhiệt.

Tra bảng 3.7( sách hdtkhtl) ta có:

𝛼 1 =8 W/ m 2 K (vì kho không tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời) α2 = 9 W/m 2 K với buồng bảo quản lạnh α2 = 10,5 W/m 2 K với buồng bảo quản đông

- Mặt khác: Tra tài liệu ta có 𝜆 𝑐𝑛 = 𝜆 𝑃𝑈 = 0,019 W/mK

- Hệ số dẫn nhiệt của lớp tôn mạ màu: 𝜆 𝑇ô𝑛 = 45,36 W/mK

- Chiều dày của lớp tôn mạ màu: 𝛿 𝑇ô𝑛 = 0,5 mm = 0,0005 m

Bảng 2.2 Hệ số truyền nhiệt của panel theo từng buồng

TT Buồng bảo quản đông Buồng bảo quản lạnh

Kiểm tra đọng sương theo công thức:

𝑡 1 −𝑡 2 và kt < ks với ks = kmax

- Thông số không khí ngoài trời Cà Mau mùa hè: t = 37,3 o C, φ = 78%

- Nhiệt độ bên trong xưởng mùa hè là: tN = 37.3 o C => ts = 33,9 o C

Các giá trị tính toán được thể hiện qua các bảng sau :

Bảng 2.3 Hệ số truyền nhiệt của từng buồng theo mùa được tính toán thực tế

Bảng 2.4 Kiểm tra đọng sương

Bảng 2.5 Thông số chọn panel

Chọn panel Chiều dày Panel

Nhiệt độ vách ngoài tiếp xúc với kk ( o C) Cách nhiệt, cách ẩm Mùa hè Mùa đông

Kết luận cho thấy hệ số truyền nhiệt của các panel trong từng buồng thấp hơn hệ số truyền nhiệt cực đại, do đó không xảy ra hiện tượng đọng sương Dưới đây là độ dày của các tấm panel theo từng buồng.

Bảng 2.6 Độ dày của các tấm Panel theo từng buồng (mm)

STT Kho Chiều dày Panel (mm)

Chú ý: Nếu vách 2 phòng khác nhau kề nhau ưu tiên chọn độ dày panel theo phòng có nhiệt độ thấp hơn.

Tính toán nền kho lạnh

Cấu trúc nền cho việc bảo quản đông và cấp đông được bố trí cụ thể, trong khi đó, đối với bảo quản lạnh ở nhiệt độ 4°C, không cần thiết phải sưởi dưới nền.

Tương tự như tính toán đối với panel, ta có:

- Đối với buồng cấp đông và bảo quản đông ta chọn k = 0,21 nên :

Ta sẽ chọn chiều dày tấm cách nhiệt PE bằng 0,2 (m)

- Đối với buồng bảo quản lạnh ta chọn k = 0,41 nên :

Ta sẽ chọn chiều dày tấm cách nhiệt PE bằng 0,1 (m)

Bảng 2.7 Hệ số truyền nhiệt qua nền

Loại buồng Chiều dày cách nhiệt nền (m)

Hệ số truyền nhiệt qua nền (W/m 2 K)

Cấp đông và bảo quản lạnh đông 0,2 0,185

Hệ số dẫn nhiệt λ(w/mK) Nền nhẵn

Lớp bê tông chịu lực 0.15 1,5

2- Lớp bê tông 3- Lớp PU cứng 4- Bitum 5- Lớp bê tông chịu lực 6- Con lươn thông gió

Hình 2.1 Kết cấu của nền

TÍNH NHIỆT KHO LẠNH

Tổng quát

Tính nhiệt kho lạnh là quá trình xác định các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài xâm nhập vào kho lạnh Dòng nhiệt này là tổn thất mà hệ thống máy lạnh cần phải bù đắp bằng công suất đủ lớn để thải nhiệt ra môi trường nóng, nhằm duy trì sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí xung quanh.

- Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy lạnh cần lắp

-Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định theo biểu thức:

 ∑Q1: Dòng nhiệt qua kết cấu bao che

 ∑Q2: Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra

 ∑Q3: Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh

 ∑Q4: Dòng nhiệt do vận hành

Dòng nhiệt từ sản phẩm hô hấp (thực vật) thay đổi liên tục theo thời gian, với Q1 phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ bên ngoài, biến đổi theo giờ trong ngày và theo mùa trong năm Q2 liên quan đến thời vụ, trong khi Q3 phụ thuộc vào loại hàng hóa bảo quản, bao gồm sản phẩm không hô hấp và sản phẩm sống như rau, quả, và trứng Cuối cùng, Q4 ảnh hưởng bởi quy trình công nghệ chế biến và bảo quản hàng hóa, và Q5 phụ thuộc vào biến đổi sinh hóa của sản phẩm hô hấp.

Tính toán cụ thể

3.2.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1

Dòng nhiệt trong cấu trúc ba che được xác định là tổng hợp các dòng nhiệt tổn thất qua tường, trần và nền do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong kho lạnh, cùng với dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua các bề mặt này.

Tổn thất do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài và trong buồng lạnh:

Trong đó: kt : Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu, W/ m K

F : Diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m t1 : Nhiệt độ của môi trường bên ngoài, o C t2 : Nhiệt độ không khí bên trong buồng lạnh, o C

Tổn thất do bức xạ nhiệt trực tiếp từ mặt trời ( bề mặt tường ngoài mái kho lạnh)

Trong đó: k1 : Hệ số truyền nhiệt thực của vách ngoài, W/mK

Diện tích nhận bức xạ trực tiếp của Mặt trời (F) và hiệu nhiệt độ dư (Δt12) là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến bức xạ mặt trời vào mùa hè Trong trường hợp này, chúng ta không tính đến dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời trực tiếp, vì kho lạnh được bố trí bên trong xưởng và không tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời.

Nhiệt độ phòng không làm việc=0,58xNhiệt độ ngoài trời = 0,58x34,9 20,2 o C

Khi không phải tất cả các phòng đều hoạt động cùng lúc, sẽ xảy ra hiện tượng nhiệt tổn thất giữa các phòng bảo quản Để ngăn chặn tình trạng thiếu tải, cần tính toán dựa trên giả định rằng chỉ có phòng đang xét hoạt động, trong khi các phòng lân cận ở trạng thái nghỉ.

Bảng 3.1 Kết quả tính toán buồng bảo quản lạnh

Bảng 3.2 Kết quả tính toán buồng bảo quản đông

Vậy dòng nhiệt qua bao che là:

Q11 = Q11bql+ Q11bqđ ",14+21,77= 43,91kW Dòng nhiệt do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời

Dòng nhiệt do bức xạ bằng không do vách panel không tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời nên Q12=0 (kW)

3.2.2 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra 𝑸 𝟐

Quy trình vận hành của kho lạnh:

Kho lạnh phân phối bò duy trì nhiệt độ -20°C trong quá trình vận chuyển, nhưng nhiệt độ sản phẩm có thể tăng lên 6-8°C, trong đó ta chọn tăng lên 6°C Sau đó, sản phẩm được chuyển đến phòng bảo quản đông, nơi nhiệt độ sẽ được hạ từ -12°C xuống -21°C (nhiệt độ sản phẩm cao hơn nhiệt độ buồng 1°C) để đảm bảo bảo quản lâu dài.

Phòng bảo quản lạnh là nơi bò được vận chuyển để phân phối đến các địa điểm tiêu thụ Tại đây, nhiệt độ của bò sẽ được giảm từ 30 độ C xuống 5 độ C để bảo quản trong thời gian ngắn trước khi vận chuyển Trong khi đó, tại phòng bảo quản đông, nhiệt độ sẽ giảm từ 20,2 độ C xuống -20 độ C, cũng nhằm bảo quản bò trong thời gian chờ vận chuyển.

Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra khi chưa có bao bì Q21 được tính theo công thức:

24.3600 kW Trong đó: h1, h2 – enthanpi của sản phẩm trước và sau khi xử lý lạnh, kJ/kg

M – Công suất buồng gia lạnh, công suất buồng kết đông hoặc lượng hàng nhập vào buồng bảo quản lạnh hoặc buồng bảo quản đông, t/ngày đêm

1000:(24.3600) – hệ số chuyển đổi từ t/ngày đêm sang đơn vị kg/s

- Tại buồng bảo quản lạnh:

Mbql: năng suất nhập vào buồng bảo quản lạnh trong một ngày đêm, t/24h

E l : Dung tích kho lạnh bảo quản lạnh, tấn

B: Hệ số quay vòng, B=5÷6 chọn B = 6 m: Hệ số nhập hàng không đồng đều, m=1,5

365 =9,61 (t/24h) t1 = 30 O C ta có h1= 329 kJ/kg t2 = 5 O C ta có h2$6,18 kJ/kg (Bảng 4-2 Tài liệu tham khảo [1] và nội suy) vậy Q2bql = 9,61.( 329 -246,18) 1000

- Tại Buồng bảo quản đông :

Mbqđ: năng suất nhập vào buồng bảo quản lạnh trong một ngày đêm

365Trong đó: đối với kho lạnh phân phối

E đ : Dung tích kho lạnh bảo quản đông, t

B: Hệ số quay vòng, B=5÷6 m: Hệ số nhập hàng không đồng đều, m=2,5 ψ: Tỉ lệ nhập hàng có nhiệt độ không cao hơn -8 o C, ψ = 0,65 ÷ 0,85

365 = 10,15 (t/24h) t1= 20,2 o C ta có h1 = 296 kJ/kg t2= -20 o C ta có h2 = 0 kJ/kg vậy

3.2.3 Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q 3

Dòng nhiệt tổn thất do thông gió trong buồng lạnh chủ yếu là do không khí nóng từ bên ngoài xâm nhập, thay thế không khí lạnh để duy trì sự hô hấp của sản phẩm Thông thường, dòng nhiệt này chỉ được tính cho các buồng lạnh bảo quản rau quả và sản phẩm hô hấp, trong khi đối với kho lạnh bảo quản thịt bò, dòng nhiệt này được coi là bằng 0 Tuy nhiên, đối với các kho có dung tích lớn trên 1000m2, việc sử dụng hệ thống thông gió là cần thiết Nếu không có thông gió, kho lạnh có thể bị ám mùi và tích tụ khí độc hại, gây nguy hiểm cho sức khỏe của người lao động khi vào lấy hàng.

+ Với buồng bảo quản lạnh

Từ tbql =5 o C và φ bql %, sử dụng phần mềm Coolpack ta tra được 𝜌k =1,27kg/𝑚 3 Chọn a=5,

Xét t1= 20,2 o C ta có φ 1 = 62,2% → h1 = 282,32 kJ/kg

+ Với buồng bảo quản đông

Từ tbql =-20 o C và φ bql %, sử dụng phần mềm Coolpack ta tra được 𝜌k =0,17kg/𝑚 3 Chọn a=5,

Xét t1= 18,26 o C ta có φ 1 = 62,2% → h1 = 282,32 kJ/kg

Các dòng nhiệt vận hành Q 4

Các dòng nhiệt vận hành Q4 gồm: Nhiệt tỏa do đèn chiếu sáng Q41, do người làm việc Q42, do các động cơ điện làm việc Q43, dòng nhiệt do mở cửa Q44

Nhiệt tỏa do đèn chiếu sáng:

A : Nhiệt toả do chiếu sáng trên 1m 2 , [W/m 2 ]

Xét A=1,2 W/m 2 – đối với buồng bảo quản

A=4,5 W/m 2 – đối với buồng chế biến (tài liệu tham khảo [1])

F : Diện tích của sàn buồng lạnh hoặc kho lạnh, m 2

Bảng 3.3 Kết quả tính toán 𝑄 41

- Nhiệt tỏa do người làm việc:

Nhiệt tỏa do một người lao động bình thường là 350W Đối với buồng có diện tích nhỏ hơn 200 m², số người lao động được tính là n=2 Trong khi đó, đối với buồng có diện tích lớn hơn 200 m², số người lao động là n=4 (theo tài liệu tham khảo [1]).

Bảng 3.4 Kết quả tính toán 𝑄 42

Nhiệt do các động cơ điện làm việc: ( Bao gồm động cơ quạt dàn lạnh, động cơ xe nâng vận chuyển, )

N – Công suất động cơ, kW

1000 – hệ số chuyển đổi từ kW ra W

Xét N= 1 kW – buồng bảo quản đông và bảo quản lạnh

Diện tích một buồng [𝑚 2 ] n [người] Số buồng 𝑄 42 [W]

Bảng 3.5 Kết quả tính toán 𝑄 43

+ Dòng nhiệt do mở cửa:

B : Dòng nhiệt riêng khi mở cửa W/ m 2

Xét tài liệu tham khảo:

B= 10 – với buồng bảo quản lạnh

B= 8 – với buồng bảo quản đông

Bảng 3.6 Kết quả tính toán 𝑄 44

B Diện tích 1 buồng [𝑚 2 ] Số buồng 𝑄 44 [W]

Bảng 3.7 Kết quả tính toán 𝑄 44

3.2.4 Dòng nhiệt tỏa ra do hoa quả hô hấp Q 5

Q5 = 0 do sản phẩm bảo quản là thịt bò

Tổng kết quả tính toán

Nhiệt tải của thiết bị :

+ Lấy thêm 10-15% nhiệt lượng ta có Qtổng Ở đây ta lấy thêm 10%

Bảng 3.8 Tổng kết quả tính toán phụ tải nhiệt

𝑄 1 [kW] 𝑄 2 [kW] 𝑄 3 [kW] 𝑄 4 [kW] 𝑄 𝑚𝑛 [kW] 𝑄 𝑡𝑏 [kW]

Buồng BQĐ1 5,69 253,77 17,1 4.26 277,84 280,82 Buồng BQĐ2 5,19 253,77 17,1 4.26 277,34 280,32 Buồng BQĐ3 5,19 253,77 17,1 4.26 277,34 280,32 Buồng BQĐ4 5,69 253,77 17,1 4.26 277,84 280,82

TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH TÍNH CHỌN MÁY NÉN

Các thông số chế độ làm việc

Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh đặc trưng bằng 4 nhiệt độ sau:

4.1.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t o

Với: tb – nhiệt độ buồng lạnh;

to – hiệu nhiệt độ yêu cầu;

Theo tài liệu [1] Chương 7 – trang 205, hiệu nhiệt độ tối ưu hiện nay là to = 8  13 oC Chọn to = 10,5 o C

4.1.2 Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất t k

Trong bài này, em sử dụng thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước:

Với: tw2 – nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng;

tk – hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu;

Chọn tk = 5 o C Sử dụng thiết bị ngưng tụ là bình ngưng ống vỏ dạng nằm ngang có:

𝒕 𝒘𝟐 = 𝒕 𝒘𝟏 + 𝟓 Với: tw1 – nhiệt độ nước vào bình ngưng;

Từ bảng 1.1 và PT 𝑡 𝑤 = 𝑡 ư + (3 ÷ 5)℃ ta có:

4.1.3 Nhiệt độ quá lạnh t ql

Nhiệt độ của môi chất lỏng trước khi vào van tiết lưu ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất làm lạnh Khi nhiệt độ quá lạnh càng thấp, năng suất lạnh sẽ càng lớn, do đó, việc hạ nhiệt độ quá lạnh xuống mức thấp nhất có thể là một mục tiêu quan trọng trong quá trình tối ưu hóa hiệu suất.

Ngày nay, thiết bị quá lạnh khiến máy lạnh trở nên cồng kềnh và tiêu tốn vật tư, làm tăng giá thành trong khi hiệu quả làm lạnh không cao Hầu hết các máy lạnh hiện đại không còn trang bị thiết bị quá lạnh, và đối với môi chất lạnh Freon, cũng không có thiết bị này Quá trình quá lạnh diễn ra trong bình hồi nhiệt, giữa môi chất lỏng nóng trước khi vào van tiết lưu và hơi lạnh ở bình bay hơi trước khi quay về máy nén.

Nhiệt độ của hơi trước khi vào máy nén luôn cao hơn nhiệt độ sôi của môi chất Đối với máy nén Freon, do nhiệt độ cuối tầm nén thấp, độ quá nhiệt hơi hút có thể chọn rất cao Theo tài liệu [2] trang 208, để đảm bảo an toàn cho máy nén, tôi chọn độ quá nhiệt là 12,5 K, trong khoảng 10 đến 15 K.

Bảng 4.1 Nhiệt độ tính toán máy nén theo từng buồng

Tính chọn máy nén

4.2.1 Buồng bảo quản đông a,Tính toán chế độ làm việc cho máy nén

-Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh: t0=-28,5 o C

-Nhiệt độ hơi hút về máy nén th.

-Môi chất sử dụng là R404a, chọn độ quá nhiệt hơi hút về máy nén là 12,5K Như vậy : th = t0 + 12,5 = -28 + 12,5 = -15,5 o C b, Lựa chọn chu trình và tính toán các thông số

-Áp suất ngưng tụ Pk và áp suất bay hơi P0.

-Từ nhiệt độ sôi t0 = - 28,5 0 C và nhiệt độ ngưng tụ tk = 42 0 C, sử dụng phần mềm coolpack trên đồ thị lgp - i của R404a ta có:

Do 𝜋 < 13 đối với freon nên ta chọn máy nén 1 cấp có hồi nhiệt

 Sơ đồ và chu trình lạnh

Hình 4.1 Chu trình 1 cấp có quá lạnh quá nhiệt bằng hồi nhiệt

-Sử dụng phần mềm coolpack, ta có bảng giá trị sau:

Bảng 4.2 Bảng thông số quá trình bảo quản đông Điểm nút t ( o C) p

(bar) h (kJ/kg) s (kJ/kg.K) v (m 3 /kg)

 Tính toán máy nén buồng bảo quản đông

-Tương tự như phần trên, ta có máy nén cho buồng bảo quản đông phải tạo ra năng suất lạnh :

-Năng suất lạnh riêng khối lượng : qo = h1 – h4 = 359,14-261,73 = 97,41 kJ/kg

-Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén: m1 = 𝑄 𝑜

-Thể tích hút thực tế của máy nén:

-Hệ số cấp của máy nén: λ = {P o − ΔP o

Pk = 19,72 bar = 1,972 MPa ΔPo = ΔPk = 0,005 ÷ 0,01 MPa Ta chọn ΔPo = ΔPk = 0,0075 MPa

-Thể tích hút lý thuyết:

-Nhiệt thải bình ngưng:

 Chọn máy nén và kiểm tra:

 Năng suất lạnh cần thiết: Qo = 1123,28kW

 Công suất tiêu thụ của máy nén: Pe = Nel = 1111,36 kW

 Thể tích hút lí thuyết của máy nén: Vlt = 2,33 m 3 /s

Sử dụng phần mềm chọn máy nén Bitzer của môi chất R404A, chọn 1 tổ 5 máy nén trục vít kiểu nửa kín (1 máy dự trữ) có tên model:HSK95103-320-40D

Hình 4.2 Lựa chọn máy nén buồng BQĐ dung phần mềm Bitzer

-Tổng năng suất cấp vào của máy nén:

4.2.2 Buồng bảo quản lạnh a, Tính toán chế độ làm việc cho máy nén

-Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 = -5,5 0 C

-Nhiệt độ hơi hút về máy nén th.

-Môi chất sử dụng là R404A, chọn độ quá nhiệt hơi hút về máy nén là 12,5K Như vậy : th = t0 + 15 = -5,5 + 12,5 = 7 0 C b, Lựa chọn chu trình và tính toán các thông số

-Áp suất ngưng tụ Pk và áp suất bay hơi P0.

-Từ nhiệt độ sôi t0 = -5,5 0 C và nhiệt độ ngưng tụ tk = 42 0 C, sử dụng phần mềm coolpack trên đồ thị lgp - i của R404A ta có:

Do 𝜋 < 13 theo môi chất freon nên ta chọn máy nén 1 cấp có hồi nhiệt

 Sơ đồ và chu trình lạnh

Hình 4.3 Chu trình 1 cấp có quá lạnh quá nhiệt bằng hồi nhiệt

- Sử dụng phần mềm coolpack, ta có bảng giá trị sau:

Bảng 4.3 Bảng thông số quá trình bảo quản lạnh Điểm nút

Nhiệt độ ( o C) Áp suất (bar)

 Tính toán máy nén buồng bảo quản lạnh

-Tương tự như phần trên, ta có máy nén cho buồng bảo quản lạnh phải tạo ra năng suất lạnh :

-Năng suất lạnh riêng khối lượng : qo = h1 – h4 = 364,44– 245,62= 118,82 kJ/kg

-Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén: m1 = 𝑄 0

-Thể tích hút thực tế của máy nén:

-Hệ số cấp của máy nén: λ = {P o − ΔP o

Pk = 19,72 bar = 1,972 MPa ΔPo = ΔPk = 0,005 ÷ 0,01 MPa, Ta chọn ΔPo = ΔPk = 0,008 MPa

-Thể tích hút lý thuyết:

-Nhiệt thải bình ngưng:

 Chọn máy nén và kiểm tra:

 Năng suất lạnh cần thiết: Qo = 395,25 kW

 Công suất tiêu thụ của máy nén: Pe = Nel = 380,8 kW

 Thể tích hút lí thuyết của máy nén: Vlt = 0,161 m 3 /s

Sử dụng phần mềm chọn máy nén Bitzer của môi chất R404A, chọn 1 tổ 2 máy nén piston kiểu nửa kín (1 máy dự trữ) có tên model: HSK8591-180-40P

Hình 4.4 Lựa chọn máy nén buồng bảo quản lạnh sử dụng phần mềm Bitzer

-Tổng năng suất cấp của máy nén:

TÍNH CHỌN BÌNH NGƯNG, DÀN BAY HƠI VÀ THIẾT BỊ PHỤ

Thiết bị ngưng tụ

Theo tài liệu [1], ta lấy thông số thời tiết của Cà Mau với nhiệt độ ướt tư = 28,4 o C

-Nhiệt độ nước vào bình ngưng chọn: tw1 = 28,4+ 3 = 31,4 ( o C)

-Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng chọn tw2 = 36 o C

-Nhiệt độ ngưng tụ : tk = 42 o C

-Công suất ngưng tụ: Qk = 1665+376 = 2041 kW

Ta có bảng thống kê dưới đây

Sử dụng phần mềm chọn bình ngưng giải nhiệt nước của Bitzer, chúng ta đã xác định được model K8503T phù hợp với các số liệu đã cho Để tối ưu hiệu suất, ta sẽ triển khai 2 dàn ngưng hoạt động luân phiên.

Hình 5.1 Lựa chọn thiết bị ngưng tụ sử dụng phần mềm Bitzer

Thiết bị bay hơi

5.2.1 Tính dàn bay hơi cho buồng bảo quản đông

Ta có tải lạnh của thiết bị trong 2 buồng bảo quản đông là QBQĐ2-TB = QBQĐ3-TB QBQĐ4-TB = 277,34 kW; QBQĐ1-TB = 277,84 kW;

Ta có nhiệt độ tính toán:

-Nhiệt độ sôi môi chất: To = - 28,5 o C

Với kích thước buồng 14x24 m, để đảm bảo không khí lạnh được phân bố đồng đều trong không gian, tôi sẽ lắp đặt 3 dàn lạnh hoạt động luân phiên và bố trí dọc theo các bức tường.

Tải lạnh thiết bị mỗi dàn khi đó là: 95 kW

Sử dụng phần mềm Guentner để chọn dàn lạnh em được:

Hình 5.2 Lựa chọn dàn bay hơi cho buồng BQĐ sử dụng phần mềm Guntner

Hình 5.3 Thông số thiết bị

Vậy em sẽ cần 12 dàn lạnh có thông số kỹ thuật như trên cho các buồng bảo quản đông

5.2.2 Tính dàn bay hơi cho buồng bảo quản lạnh

Ta có tải lạnh của thiết bị trong 5 buồng bảo quản lạnh là QL2-TB = QL3-TB = QL4-

TB = 78,41kW, QL5-TB = QL1-TB = 79,05 kW

Từ bảng 5.1 chương 5, ta có nhiệt độ tính toán:

-Nhiệt độ sôi môi chất: To = - 5 o C

Với diện tích buồng 14x24 m, tôi sẽ sử dụng 3 dàn lạnh hoạt động luân phiên để đảm bảo không khí lạnh được phân bố đều trong không gian Các dàn lạnh sẽ được bố trí theo tường để tối ưu hóa hiệu quả làm mát.

Tải lạnh thiết bị mỗi dàn khi đó là: 28 kW

Sử dụng phần mềm Guentner để chọn dàn lạnh em được:

Hình 5.4 Lựa chọn dàn bay hơi cho buồng BQĐ sử dụng phần mềm Guntner

Hình 5.5 Thông số thiết bị

Vậy em sẽ cần 15 dàn lạnh có thông số kỹ thuật như trên cho các buồng bảo quản lạnh.

Tháp giải nhiệt

Tháp giải nhiệt, hay còn gọi là tháp làm mát, đóng vai trò ngày càng quan trọng trong kỹ thuật lạnh bằng cách làm mát nước từ bình ngưng Sự phát triển của tháp giải nhiệt là yếu tố then chốt trong việc nâng cao hiệu suất và tiết kiệm năng lượng trong các hệ thống làm lạnh.

Nước ngày càng trở nên khan hiếm, vì vậy việc tiết kiệm nước là rất cần thiết Tháp giải nhiệt có khả năng tiết kiệm nước hiệu quả nhờ vào hệ thống tuần hoàn nước khép kín.

Các dàn ngưng tụ kiểu tưới và dàn ngưng tụ bay hơi tỏ ra kém hiệu quả, cồng kềnh và thiếu tính sản xuất hàng loạt

Các tổ hợp có dàn ngưng không khí rất cồng kềnh và không thể ứng dụng cho các máy lạnh năng suất lớn do điều kiện vận chuyển

Tháp giải nhiệt hiện nay có hiệu suất cao hơn nhiều so với trước đây, dẫn đến kích thước của chúng đã giảm rõ rệt về chiều dài, chiều rộng và chiều cao, giúp việc lắp đặt trở nên thuận tiện hơn.

Tháp giải nhiệt có nhược điểm chính là tiếng ồn do bơm nước và quạt, cùng với việc tạo độ ẩm cho môi trường xung quanh Do đó, việc lắp đặt tháp cần được thực hiện ở những khu vực thoáng mát để giảm thiểu ảnh hưởng này.

Hình 5.6 Cấu tạo tháp giải nhiệt a) Tháp giải nhiệt; b) Bình ngưng tụ của máy lạnh

1 Động cơ quạt gió; 2 Vỏ tháp; 3 Chắn bụi nước; 4 Dàn phun nước; 5 Khối đệm;

6 Cửa không khí vào; 7 Bể nước; 8 Đường nước nóng từ bình ngưng ra đưa vào dàn phun để làm mát xuống nhờ không khí đi nguocj chiều từ dưới lên; 10 Phin lọc nước; 11 Phễu chảy tràn; 12 Van xả đáy; 13 đường cấp nước với van phao; 14

Bơm nước PI – Áp kế; TI – Nhiệt kế Nguyên tắc làm việc:

Nước nóng từ bình ngưng được phun đều lên khối đệm, tạo ra dòng nước chảy theo hình ziczac với thời gian lưu lại lâu, giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa nước và không khí Quá trình này được hỗ trợ bởi quạt hút không khí, làm tăng cường trao đổi chất và trao đổi nhiệt Khi nước bay hơi vào không khí, nhiệt độ của nước giảm do quá trình thu nhiệt của môi trường Ngoài nhiệt ẩn do hơi nước mang đi, vẫn tồn tại dòng nhiệt trao đổi giữa không khí và nước, phụ thuộc vào trạng thái của không khí vào tháp và trạng thái nước phun.

5.3.1 Tính toán tháp giải nhiệt

Theo tài liệu [1] trang 314 ta có:

Nhiệt thải ra ở bình ngưng tụ:

 - khối lượng riêng của nước, kg/m 3

k - khối lượng riêng của không khí, kg/m 3

Nhiệt dung riêng của nước được ký hiệu là C, tính bằng kJ/kg.K Thông số tw1 và tw2 đại diện cho nhiệt độ nước khi vào và ra khỏi bình ngưng tụ, hoặc nhiệt độ nước khi ra vào tháp giải nhiệt, được đo bằng độ C.

Vk – lưu lượng không khí qua tháp giải nhiệt, m 3 /s hk1, hk2 – enthalpy của không khí vào và ra khỏi tháp giải nhiệt, kJ/kg không khí khô

Lưu lượng nước bổ sung cho tháp dao động từ 3 đến 10% lưu lượng nước tuần hoàn, bao gồm các yếu tố như tổn thất do gió, nước xả định kỳ và lượng nước bay hơi.

Lưu lượng nước tuần hoàn:

Nhiệt độ nước ra khỏi tháp giải nhiệt (t_w1) chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như trạng thái không khí (nhiệt độ và độ ẩm), tốc độ không khí, và bề mặt trao đổi nhiệt giữa nước và không khí Trong trường hợp diện tích bề mặt trao đổi nhiệt là vô hạn, t_w1 sẽ bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt, được coi là giới hạn làm mát của tháp Tuy nhiên, do diện tích trao đổi nhiệt thực tế có hạn, t_w1 thường cao hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt từ 3 đến 5 độ C Ngoài ra, Viện Tháp giải nhiệt CTI cũng đưa ra các yêu cầu về chất lượng nước.

Bảng 5.1 Chỉ tiêu yêu cầu về chất lượng nước Đại lượng Độ pH

25 o C Độ cứng tổng Độ cứng vĩnh cửu

Ferri c Đơn vị - UV/cm Ppm

Nếu nước tuần hoàn không đạt chỉ tiêu chất lượng, cần bố trí hệ thống xử lý nước đi kèm

Ta đã xác định được: tw1-NT = 31,4 o C và tw2-NT = 36 o C

Như vậy với tổng nhiệt ngưng tụ ta có:

∑ 𝑸 𝒌 = 𝟐𝟎𝟏𝟏 𝒌𝑾 Quy năng suất nhiệt ra tôn Theo tiêu chuẩn CTI 1 tôn nhiệt tương đương với 3900 kcal/h

Dựa vào bảng 7-22 Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của tháp tài liệu [1] trang 3327 em chọn được 2 tháp FRK600

Thông số kỹ thuật chính:

Bảng 5.2 Thông số kỹ thuật tháp giải nhiệt

FRK 600 Lưu lượng nước định mức (l/s) 130

Chiều cao tháp (mm) 5360 Đường kính tháp (mm) 660 Đường kính ống nối nước vào

250 Đường kính ống nối nước ra

250 Đường chảy tràn (mm) 100 Đường kính ống van phao (mm) 50 Lưu lượng quạt gió (m 3 /ph) 3750 Đường kính quạt gió (mm) 3400

Khối lượng khi vận hành (kg – có nước)

Van tiết lưu

Van tiết lưu là thiết bị quan trọng trong hệ thống lạnh, có chức năng giảm áp suất và nhiệt độ của môi chất từ mức cao xuống mức bay hơi Bên cạnh đó, van này còn giúp điều chỉnh lượng môi chất cung cấp cho dàn bay hơi, đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống.

Với các tính toán ở chương 4, ta có bảng thống kê các thông số để chọn van tiết lưu cho từng buồng như sau

Bảng 5.3 Bảng thông số chọn van tiết lưu

Nhiệt độ sôi môi chất ( o C)

Nhiệt độ ngưng tụ môi chất ( o C) Độ quá lạnh Độ quá nhiệt

Ta chọn được van tiết lưu cho từng buồng như sau:

 Buồng bảo quản đông ta chọn van tiết lưu chỉnh tay REG 25-A angle

Hình 5.7 Chọn van tiết lưu của buồng bảo quản đông dùng phần mềm Coolselector2 của

 Buồng bảo quản lạnh ta chọn van tiết lưu chỉnh tay REG 25-A angle

Hình 5.8 Chọn van tiết lưu của buồng bảo quản lạnh dùng phần mềm Coolselector2 của

Bình chứa dầu

Bình chứa dầu dung để gom dầu từ các bầu dầu của các thiết bị như bình chứa cao áp

Dầu được xả vào bình nhờ vào sự chênh lệch áp suất Khi mở van trên đường nối với ống hút, áp suất trong bình hút sẽ giảm xuống Trong quá trình xả dầu, áp suất trong bình chỉ được phép cao hơn áp suất quyển một chút Mức áp suất tối đa cho phép trong bình là 1,8MPa, với nhiệt độ hoạt động từ -40 đến 150 độ C.

Theo bảng 7-20 tài liệu [1] ta chọn bình chứa dầu như sau:\

Bảng 5.4 Chọn bình chứa dầu cho hệ thống

Kích thước mm thể tích bình khối lượng kg

Bình chứa cao áp

Bình chứa cao áp không chỉ dùng để chứa môi chất lỏng sau bình ngưng mà còn dự trữ lỏng để cung cấp ổn định cho các dàn bay hơi, đồng thời giúp giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của bình ngưng Hệ thống hoạt động mà không cần bơm cấp môi chất, cho phép cấp lỏng từ trên xuống Sức chứa của bình chứa cao áp được tính theo một công thức cụ thể.

VCA – Thể tích bình chứa cao áp

Vd – Tổng thể tích hệ thống bay hơi

Chú ý: Ở chế độ làm việc bình thường, bình chứa cao áp chứa 50% thể tích

Từ phần chọn dàn lạnh ta có bảng tính thể dích bình chứa cao áp:

Bảng 5.5 Thể tích bình chưa cao áp

STT Buồng Số lượng dàn

Thể tích mỗi dàn, lit

Thể tích tổng, lit VCA, lit

Vậy ta có VCA = 182,14 lit = 0,182 m 3

Từ tài liệu [1] trang 319 em lựa chọn được bình chứa cao áp

Bảng 5.6 Thông số kỹ thuật bình chứa cao áp nằm ngang 0.4RV

Kích thước, mm Dung tích, m 3

Bình chứa cao áp nằm ngang 0.4RV

Bình chứa tuần hoàn

Bình chứa tuần hoàn là bình trụ có thể lắp đặt theo chiều ngang hoặc đứng, được sử dụng để chứa và tách lỏng hạ áp Khi lựa chọn bình đứng, thể tích của bình chứa tuần hoàn cần được tính toán một cách chính xác.

Vdt – Thể tích dàn tĩnh = 0

Vdq – Thể tích dàn quạt k1…,,k7 – tra theo bảng 8-16 tài liệu [1]

Hệ thống không có bơm, cấp lỏng từ trên xuống chọn k1…,,k7 như sau: k1= 0,25 ; k2 = 0,5 ; k4 = 1,2 ; k5 = 1,25; k6= 1,25 ; k7 = 1,2 k4.k5.k6.k7 = 2,25=> VTH = Vdq.1,125

Bảng 5.7 Thể tích bình chứa tuần hoàn

Buồng Thể tích các dàn, m 3

Thể tích bình chứa tuần hoàn, m 3

Bình chứa thu hồi

Bình chứa thu hồi là thiết bị dùng để lưu trữ chất lỏng từ các dàn bay hơi trong quá trình phá băng bằng hơi nóng Thiết bị này có hai dạng chính: bình hình trụ nằm ngang và bình hình trụ đứng.

Bình chứa thu hồi tuần hoàn có áp suất tối đa cho phép là 1,5MPa (15,3 at) và hoạt động hiệu quả trong khoảng nhiệt độ từ -50 đến 40 độ C Đường kính danh nghĩa của van an toàn Dy đảm bảo an toàn và hiệu suất trong quá trình sử dụng.

25mm (trừ loại 1,5 PДB: Dy 15 mm)

Thể tích của bình được xác định qua biểu thức:

0.8 1.2 = 1.5 (𝑉 𝑑𝑞𝑚𝑎𝑥 + 𝑉 𝑑𝑡𝑚𝑎𝑥 ) Với VT là thể tích của bình chứa thu hồi

Vdqmax là thể tích dàn lớn nhất của dàn quạt

𝑉 𝑑𝑡𝑚𝑎𝑥 là thể tích lớn nhất của một dàn lạnh tĩnh

0.8 và 1.2 lần lượt là mức chứa cho phép của bình thu hồi và hệ số an toàn

Trong hệ thống lạnh, chúng ta không sử dụng dàn lạnh tĩnh mà thay vào đó là các dàn lạnh quạt Do đó, thể tích của bình được xác định thông qua một biểu thức cụ thể.

Dàn lạnh của buồng kết đông là lớn nhất trong toàn bộ hệ thống, có kích thước 35,3 lít (0,0353 m³) Do đó, thể tích cần thiết là VT = 1,5 x 0,0353 = 0,053 m³ Dựa trên thông số này, chúng ta sẽ lựa chọn bình chứa phù hợp từ catalog các loại bình chứa.

Bảng 5.8 Thông số kỹ thuật của bình chứa thu hồi nằm ngang tuần hoàn

Kích thước, mm Dung tích, m 3

Các thiết bị khác

Van một chiều là thiết bị quan trọng trong hệ thống máy lạnh lớn, được lắp đặt trên đường đẩy để ngăn chặn amoniac từ dàn ngưng quay về máy nén khi máy nén gặp sự cố Ngoài các van một chiều riêng lẻ cho từng máy nén, còn có một van một chiều chung cho toàn bộ hệ thống, được đặt ngay trước thiết bị ngưng tụ, nhằm đảm bảo an toàn tối đa cho toàn bộ hệ thống.

Van an toàn hoạt động khác với van một chiều ở chỗ nó chỉ mở khi hiệu áp suất giữa đầu vào và đầu ra đạt mức nhất định Loại van này thường được lắp đặt trên các thiết bị có áp suất cao và chứa nhiều chất lỏng, chẳng hạn như thiết bị ngưng tụ và bình chứa, nhằm đảm bảo an toàn cho hệ thống.

Để đảm bảo an toàn và ngăn ngừa áp suất vượt quá mức quy định, việc sử dụng áp kế là rất cần thiết Áp kế được lắp đặt trên đường hút và đường đẩy của máy nén, cũng như trên bình ngưng và bình chứa, nhằm đo lường chính xác áp suất của môi chất trong hệ thống.

Tính toán đường ống

Để tính toán đường kính trong của ống dẫn, theo tài liệu [1], ta có thể áp dụng công thức: di = 4 .

Trong đó: di – Đường kính trong của ống dẫn v – thể tích riêng m 3 /kg m lưu lượng khối lượng m 3 /s w – Tốc độ dòng chảy trong ống, m/s

Dựa theo bảng 10-1 tài liệu [1], ta chọn được vận tốc dòng chảy như sau:

Bảng 5.9 Tốc độ dòng chảy thích hợp Đường hút của máy lạnh nén hơi Đường đẩy của máy lạnh nén hơi Đường dẫn lỏng của máy lạnh nén hơi

* Đối với đường kính ống ở đầu đẩy và đầu hút của máy nén:Tra theo bảng 10-2 tài liệu tham khảo [1]