Báo cáo bài tập lớn Đề tài tìm hiểu về kho lạnh trên tàu Đánh cá xa bờ

Đặc biệt, đối với các tàu đánh cá hoạt động trên biển trong thời gian dài, hệ thống kho lạnh đóng vai trò thiết yếu trong việc giữ cho sản phẩm luôn tươi ngon, tránh hư hỏng và giảm thiể

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG CƠ KHÍ KHOA NĂNG LƯỢNG NHIỆT

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

ĐỀ TÀI:

Tìm Hiểu Về Kho Lạnh Trên Tàu Đánh Cá Xa Bờ

GVHD:TS.Vũ Huy Khuê

Hà Nội-11/2024

LỜI NÓI ĐẦU

Trong ngành công nghiệp thủy sản, bảo quản và vận chuyển sản phẩm sau khi khai thác

là một yếu tố quan trọng quyết định chất lượng và giá trị của thành phẩm Đặc biệt, đối với các tàu đánh cá hoạt động trên biển trong thời gian dài, hệ thống kho lạnh đóng vai trò thiết yếu trong việc giữ cho sản phẩm luôn tươi ngon, tránh hư hỏng và giảm thiểu thất thoát kinh tế

Bài tập lớn này được thực hiện nhằm mục đích tìm hiểu về các khía cạnh kỹ thuật và ứng dụng thực tiễn của kho lạnh trên tàu đánh cá Nội dung nghiên cứu sẽ bao gồm: nguyên lýhoạt động, cấu tạo của hệ thống kho lạnh, các tiêu chuẩn bảo quản, cũng như những yếu

tố ảnh hưởng đến hiệu quả làm lạnh trên tàu Ngoài ra, bài tập cũng sẽ phân tích một số thách thức thường gặp trong quá trình vận hành và đề xuất những giải pháp cải tiến phù hợp với điều kiện thực tế

Thông qua quá trình thực hiện bài tập này, nhóm em hi vọng mọi người sẽ có cái nhìn sâusắc hơn về vai trò của công nghệ bảo quản lạnh trong ngành đánh bắt thủy sản, đồng thời rút ra những bài học thực tiễn có giá trị để ứng dụng trong thực tế hoặc nghiên cứu tiếp theo.Do kiến thức còn nhiều hạn chế nên trong quá trình tìm hiểu còn nhiều thiếu sót mong thầy cùng các bạn sẽ đánh giá khách quan và góp ý để báo cáo được hoàn thiện hơn

Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Vũ Huy Khuê đã hỗ trợ và cung cấp kiến thức để hoàn thành bài tập này

Tổng kết,Phần III

3

Thuyết trình

5 Nguyễn Hoàng Đạt 20214645 Hoàn thiện phần II

6 Chu Quốc Huy

2021469

I.Đặt Vấn Đề

1.Thực trạng ở nước ta hiện nay

Theo số liệu mới nhất của ngành thủy sản (hình 1), năm 2017 tổng sản lượng thủy sản Việt Nam đạt khoảng 7,28 triệu tấn (tăng 5,6% so với năm 2016); trong đó, nuôi trồng 3,86 triệu tấn (chiếm tỷ lệ 53,0%), khai thác từ biển 3,42 triệu tấn, chiếm tỷ lệ 47%, (tăng5,7% so với năm 2016);Kim ngạch xuất khẩu 8,3 tỷ USD [3]

Hình ảnh 1.Sản lượng nuôi trồng và khai thác thủy sản Việt Nam (1995-2017)

Bên cạnh những thành quả to lớn đạt được, ngành Thủy sản đang phải đối mặt với nhiều thách thức; trong đó tổn thất sau thu hoạch trên tàu khai thác cả về số lượng, chất lượng, tương ứng với mức thiệt hại về kinh tế là rất lớn Nguyên nhân chính là do hiện nay công nghệ bảo quản thủy sản trên tàu khai thác xa bờ và tàu hậu cần thủy sản (gọi tắt là tàu cá) còn chưa phù hợp, do phần lớn tàu cá kích thước nhỏ, đóng theo mẫu dân gian nên

thường không có các điều kiện tốt để bảo quản sản phẩm sau khai thác Bên cạnh đó, việcbảo quản sản phẩm đánh bắt vẫn chủ yếu sử dụng nước đá lạnh, nhiệt độ hầm bảo quản thường dao động trong khoảng 4– 70C, thời gian bảo quản không quá 10 ngày, trong khi thực tế chuyến biển của các tàu khai thác hải sản xa bờ từ 20-25 ngày; dẫn đến tỷ lệ tổn thất sau thu hoạch thủy sản cao (chủ yếu tổn thất về chất lượng) Ước tính mỗi năm Việt Nam phải chịu tổn thất từ 20 - 30%, chủ yếu về chất lượng; trong đó nghề lưới kéo có tỷ

lệ tổn thất cao nhất (từ 35% - 48%); các nghề khác tổn thất thấp hơn, lưới vây (17,7%), lưới rê (22,8% ) và câu vàng (23,0%)

2.Phương pháp bảo quản truyền thống

Trước đây, công nghệ bảo quản lạnh trên tàu đánh cá còn hạn chế, thường được sử dụng trên các tàu cá nhỏ với cơ sở hạ tầng và nguồn lực hạn chế

 Sử dụng đá lạnh: Đá lạnh (đá cục hoặc đá vụn) là phương pháp bảo quản phổ

biến nhất Đá được giữ trong khoang tàu và trộn lẫn với hải sản để giảm nhiệt độ xung quanh, giúp kéo dài thời gian tươi của sản phẩm

Phương pháp truyền thống là ướp đá xay trong những hầm bảo quản vách bằng ván

gỗ với nhiều hình thức khác nhau Thông thường, các tàu cá có hầm bảo quản được chia thành 4 – 6 hầm nhỏ cách nhau bằng ván gỗ dày 1,5 – 2cm Mỗi vách của hầm bảo quản được cách nhiệt bằng tấm xốp ép chặt vào vách hầm Thành vách hầm được đóng chặn bằng ván gỗ và thường được phủ bạt hay sơn, để dễ làm vệ sinh, khử trùng sau mỗi lần sử dụng Phía trên hầm có nắp đậy bằng gỗ được ốp tấm cao su dày 5cm

để giữ nhiệt

Hầm bảo quản thủy sản truyền thống được cách nhiệt bằng tấm xốp ép chặt vào vách hầmi và vách được đóng chận bằng gỗ tấm dày từ 1,5cm ÷ 2,0cm, thành vách hầm được sơn hoặc phủ bạt Trên miệng hầm được đậy bằng miếng cao su dày 5cm để giữ kín Hiện nay, biện pháp phổ biến và hiệu quả nhất đối với hầu hết ngư dân

Việt Nam vẫn là bảo quản bằng đá. Với cách bảo quản này chất lượng hầm bảo quản đóng vai trò rất quan trọng trong việc giữ cho đá không bị tan chảy và giữ độ lạnh ổn định trong suốt quá trình khai thác

Tuy nhiên, hầm bảo quản chỉ giữ được đá từ 10–15 ngày, khi đá tan chảy sẽ làm cho thủy sản bị phân hủy, gây thất thoát đáng kể, khi vào đến bờ hải sản bị xuống cấp

và hư hỏng rất nhiều Bên cạnh đó, tuổi thọ của hầm truyền thống cũng rất ngắn, sau một thời gian sử dụng sẽ bị mất hơi, nên khoảng 5-6 năm buộc phải làm hầm mới

 Ướp muối lạnh: Đối với một số loại cá, người dân thường ướp muối lạnh để giảm

quá trình phân hủy Muối giúp hút nước từ cá, hạn chế vi khuẩn phát triển, nhờ đó giúp bảo quản hải sản lâu hơn

 Bảo quản khô: Trong nhiều trường hợp, cá được phơi khô ngay trên tàu khi thời

tiết khô ráo và kéo dài, dù đây không phải phương pháp bảo quản lạnh Tuy nhiên,

nó được dùng trong những điều kiện không có đá lạnh và bảo quản tạm thời

 Ưu và nhược điểm: Phương pháp này đơn giản, rẻ tiền nhưng khả năng bảo quản

hạn chế, chỉ giữ được độ tươi trong thời gian ngắn Việc dùng đá lạnh không duy trì được nhiệt độ ổn định, khiến chất lượng cá nhanh giảm

3.Phương pháp bảo quản lạnh hiện nay

Ngày nay, nhờ tiến bộ công nghệ, các tàu đánh cá hiện đại được trang bị hệ thống bảo quản lạnh tối ưu hơn

 Bảo quản đông nhanh (Blast Freezing): Một số tàu đánh cá hiện đại có hệ thống

làm đông nhanh, dùng không khí lạnh thổi trực tiếp ở nhiệt độ thấp (35°C đến 40°C) để làm đông cá nhanh chóng, giữ được độ tươi và cấu trúc của sản phẩm

- Hệ thống kho lạnh trên tàu: Nhiều tàu hiện nay có hệ thống kho lạnh hoạt động

ở nhiệt độ -18°C đến -20°C, cho phép bảo quản hải sản trong thời gian dài mà không làm mất chất lượng sản phẩm

 Công nghệ làm mát nước biển (RSW): Phương pháp này sử dụng nước biển

được làm lạnh để bảo quản cá ở nhiệt độ khoảng 0°C Hệ thống RSW giúp giữ cá tươi trong thời gian ngắn, phù hợp với tàu đánh bắt gần bờ hoặc các tàu cá không

có điều kiện bảo quản đông

 Ưu và nhược điểm: Các phương pháp bảo quản hiện đại này giúp giữ cá tươi lâu

hơn, duy trì được chất lượng dinh dưỡng và cảm quan Tuy nhiên, chi phí đầu tư

và vận hành hệ thống cao hơn, đòi hỏi kỹ thuật và quy trình bảo quản phức tạp hơn

Kết luận

Sự phát triển trong công nghệ bảo quản lạnh đã mang lại hiệu quả vượt trội so với các phương pháp trước đây, đáp ứng tốt nhu cầu vận chuyển hải sản đến các thị trường xa màvẫn đảm bảo chất lượng cao

II.Nội Dung Chính

1.Đặc điểm

Phân tích kho lạnh trên các tàu đánh cá :

 Môi chất sử dụng :R134a,R404a những môi chất lạnh trong các hệ thống lạnh sửdụng trên các phương tiện giao thông vận tải, đảm bảo các yếu tố môi trường như không gây hiệu ứng nhà kính, không ảnh hưởng tầng Ozone, không làm ảnh hưởng sản phẩm khi rò rỉ, là môi chất lạnh thường được sử dụng cho các hệ thống lạnh nhỏ và vừa

 Lựa chọn bình ngưng giải nhiệt:Tận dụng nguồn nước biển để giải nhiệt vì vậy cầnphải đảm bảo chống ăn mòn

 Các vật liệu trong hầm như vách ngăn, trần hầm được nhóm sử dụng thép inox

304 dày 2mm, phun lớp bọt xốp cách nhiệt với khả năng chống chịu oxy hóa cao trong môi trường biển

 Toàn bộ hệ thống máy nén lạnh được lắp trên tàu chủ yếu thuộc dạng hở và được truyền động từ trục chính của động cơ máy tàu để vận hành

 Sản phẩm cần cấp đông nhanh ở nhiệt độ -35°C hoặc thấp hơn, sau đó duy trì ở

mức -18°C đến -25°C trong suốt chuyến đi

2.Nguyên lí hoạt động

Hình ảnh 2.Sơ đồ nguyên lí

Nguyên lý hoạt động:

Tại máy nén hơi môi chất được nén lên áp suất cao,nhiệt độ cao,sau máy nén bố trị bình tách dầu, dầu sẽ bị giữ lại và hồi về máy nén còn hơi cao áp sẽ được đẩy lên dàn ngưng tại đây hơi môi chất được ngưng ở ngoài ống còn trong ống là vòng tuần hoàn của nước biển để giải nhiệt cho môi chất,sau khi qua thiết bị ngưng tụ môi chất ở trạng thái lỏng cao áp tại đây bố trí van điện từ nhận tín hiệu từ bộ điều khiển nhằm thay đổi lưu lượng môi chất sau khi qua van điện từ môi chất sẽ được sẽ được phân nhánh một đường bố trí ống mao,đường còn lại là van tiết lưu việc bố trí như thế này điều chỉnh áp suất một cách linh hoạt hơn nhằm tối ưu hiệu suất làm việc ở các chế độ khác nhau.Tại đây môi chất ở trạng thái lỏng cao áp sẽ chuyển thành lỏng hạ áp đi qua ống góp và đẩy lên dàn trao đổi nhiệt với môi trường trong kho sau khi trao đổi nhiệt với môi trường trong kho thì môi chất bay hơi đi qua bình tách lỏng được bố trí trước máy nén,phần hơi hạ áp sẽ được hút vào máy nén và vòng tuần hoàn tiếp theo

Bên cạnh đó thì sẽ có các thiết bị như là cảm biến nhiệt độ để điều chỉnh năng suất lạnh khi buồng đạt yêu cầu,cảm biến áp suất đầu đẩy,đầu hút cũng như cảm biến áp suất của dầu để bảo vệ máy nén

3.Các thiết bị chính

 Thiết bị bay hơi

Đối với các hệ thống lạnh thông thường, phương pháp truyền nhiệt giữa thiết bị bay hơi

và hầm lạnh thường là đối lưu cưỡng bức, giữa các ống đồng của thiết bị bay hơi sẽ gắn các cánh để tăng diện tích trao đổi nhiệt đồng thời có thêm 1 cánh quạt để tăng cường khảnăng trao đổi nhiệt trong hầm Tuy nhiên, với hầm lạnh sử dụng trên tàu cá, hoạt động trong môi trường muối biển, các ống đồng và cánh này sẽ mau chóng bị oxi hóa ảnh hưởng đến hiệu suất lạnh của hệ thống cũng như tuổi thọ của cả hệ thống lạnh Vì vậy,hệ thống kho lạnh trên tàu đánh cá người ta lựa chọn phương pháp truyền nhiệt là đối lưu tự nhiên với chất tải lạnh trung gian là dầu truyền nhiệt “Shell - Thermia Oil B”

Hình ảnh 3.Mô hình cấu trúc dàn lạnh

 Thiết bị ngưng tụ

Để tận dùng nguồn nước biển để giải nhiệt cho hệ thống người ta lựa chọn kiểu thiết bị ngưng tụ ống chùm nằm ngang; môi chất ngưng tụ ngoài ống, nước biển đi trong ống (để giải nhiệt cho môi chất lạnh)

Vật liệu, cấu tạo : Ống trao đổi nhiệt bằng đồng thau, vỏ bình bằng thép CT3 phủ kín bằng nhựa Eboxy có khả năng chống ăn mòn trong môi trường biển Bình ngưng có ống trao đổi nhiệt bằng đồng thau phù hợp với môi chất R134a, vừa loại trừ vấn đề tắc bẩn, vừa có khả năng trao đổi nhiệt tốt

Hình ảnh 4.Thiết bị ngưng tụ

Lưu Ý Khi Sử Dụng Thiết Bị Ngưng Tụ Làm Mát Bằng Nước Biển:

- Bảo trì thường xuyên: Cần phải kiểm tra và làm sạch định kỳ để loại bỏ các cặn bẩn và sinh vật biển bám vào ống trao đổi nhiệt

- Chống ăn mòn: Các bộ phận tiếp xúc với nước biển cần được bảo vệ chống ăn mòn tốt, ví dụ như lớp phủ chống ăn mòn hoặc sử dụng vật liệu chuyên dụng

- Lọc nước: Đảm bảo rằng nguồn nước biển được lọc sạch để tránh tình trạng tắcnghẽn hoặc tích tụ cặn bẩn trong hệ thống

 Máy nén

Lựa chọn máy nén piston loại hở bởi vì trên tàu không có điện để duy trì hoạt động liên tục của máy Vì vậy phải sử dụng phương pháp truyền động đai từ trục chính của động cơmáy tàu đến máy nén để vận hành hệ thống lạnh

Máy nén piston hở là lựa chọn phù hợp cho tàu đánh cá vì khả năng chịu được điều kiện khắc nghiệt, dễ sửa chữa, và hiệu suất linh hoạt Trong khi đó, máy nén kín, dù gọn nhẹ hơn, không thích hợp với môi trường biển và điều kiện làm việc đặc thù của ngành đánh bắt thủy sản

Hình ảnh 5.Máy nén piston kiểu hở

Đặc điểm:

 Độ bền cao, chịu đc muối biển

 Dễ bảo trì: Thiết kế thân thiện với người dùng, dễ dàng bảo trì và thay thế linh kiện khi cần thiết

 Khả năng chống ăn mòn: Vỏ máy và các bộ phận bên trong được xử lý chống ăn mòn, phù hợp với nhiều loại khí làm lạnh

 Chính xác trong kiểm soát: Hệ thống điều khiển hiện đại giúp máy nén hoạt động

ổn định và chính xác

Lưu Ý Khi Sử Dụng Và Bảo Trì

 Bảo dưỡng định kỳ: Thực hiện kiểm tra và bảo dưỡng máy nén theo lịch trình để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu

 Kiểm tra hệ thống bôi trơn: Đảm bảo hệ thống bôi trơn luôn hoạt động tốt để giảm

Hình ảnh 6.Van tiết lưu

Hình ảnh 7.Van điện từ

Thiết kế chống ăn mòn: Trên tàu đánh cá, các thiết bị, đặc biệt là van tiết lưu và van điện

từ, phải hoạt động trong môi trường có độ ẩm cao và dễ tiếp xúc với nước biển, vốn chứa nhiều muối Điều này dễ gây ăn mòn cho các thiết bị kim loại Vì vậy, van tiết lưu và vanđiện từ trên tàu cá thường được chế tạo từ vật liệu chống ăn mòn (như thép không gỉ, đồng, hợp kim đặc biệt hoặc phủ thêm lớp bảo vệ) để chịu đựng tốt hơn môi trường biển.Khả năng chịu rung động cao: Trên tàu, hệ thống lạnh phải chịu các rung động liên tục dosóng và hoạt động của động cơ Do đó, van trên tàu được thiết kế để chống rung tốt hơn, đảm bảo chúng không bị lỏng hoặc hư hại do chấn động, khác với các van trong hệ thốnglạnh trên đất liền ít chịu tác động này

Thiết kế nhỏ gọn và tiết kiệm không gian: Không gian trên tàu thường hạn chế, vì vậy cácvan và thiết bị lạnh trên tàu thường có thiết kế nhỏ gọn hơn để tiết kiệm diện tích

Tính linh hoạt và dễ bảo trì: Do tàu đánh cá thường phải hoạt động xa bờ, các thiết bị cần thiết kế để dễ sửa chữa và thay thế khi cần, đảm bảo hệ thống lạnh vẫn hoạt động tốt cho bảo quản cá ngay cả khi không có điều kiện bảo trì chuyên nghiệp.

Với van điện từ:

Khả năng vận hành trong điều kiện điện áp không ổn định: Trên tàu đánh cá, nguồn điện

có thể không ổn định do sự thay đổi tải và điều kiện vận hành của tàu Vì vậy, van điện từtrên tàu cần có khả năng chịu đựng các dao động điện áp mà vẫn hoạt động ổn định.Các hãng cung cấp :

Danfoss, Parker Hannifin, Caste, là các hãng sản xuất các loại van đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn

4.Các thiết bị phụ và vật liệu cách nhiệt

 Rơ le nhiệt:

 Bảo vệ máy nén lạnh hoặc động cơ khỏi hiện tượng quá tải nhiệt

 Ngắt mạch khi nhiệt độ vượt ngưỡng an toàn

 Rơ le áp suất:Kiểm soát áp suất trong hệ thống, bảo vệ máy nén khỏi áp suất cao

hoặc thấp bất thường

 Rơ le áp suất cao: Bảo vệ khi áp suất vượt quá giới hạn

 Rơ le áp suất thấp: Bảo vệ khi áp suất tụt dưới mức cho phép, ngăn ngừa thiếu môichất lạnh

 Rơ le dầu:

 Giám sát áp suất dầu bôi trơn trong máy nén

 Ngắt hệ thống nếu áp suất dầu thấp hơn mức tối thiểu, bảo vệ máy nén khỏi hư hỏng

 Quan sát dòng chảy của môi chất lạnh trong hệ thống để đánh giá trạng thái (lỏng, hơi, hoặc có bọt khí).

 Kiểm tra độ ẩm trong môi chất lạnh thông qua chỉ báo màu sắc (thường chuyển từ xanh

Phin lọc gas là một bộ phận quan trọng trong hệ thống lạnh Nó giúp loại bỏ các tạp chất

như bụi, mảnh kim loại, và độ ẩm ra khỏi môi chất lạnh, đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và bảo vệ các thiết bị như máy nén và van tiết lưu

Một số hãng cung cấp

Danfoss,Emerson,Sanhua,

Hình ảnh 11.Phin lọc Danfoss

 Giảm rung lắc là yếu tố quan trọng để duy trì sự ổn định của hệ thống kho lạnh và

các thiết bị trên tàu đánh cá, đặc biệt khi hoạt động trong điều kiện biển động Dưới đây là các phương pháp phổ biến để giảm rung lắc và duy trì sự ổn định cho

hệ thống kho lạnh trên tàu:

 Lắp đặt bộ giảm chấn (shock absorbers) và bộ cách ly rung (vibration isolators)

 Bộ giảm chấn: Các thiết bị này hấp thụ lực rung từ động cơ, sóng biển và các chuyển động của tàu, giảm thiểu độ rung truyền đến kho lạnh và các thiết bị khác

Có thể sử dụng các bộ giảm chấn cao su, lò xo hoặc thủy lực tuỳ vào mức độ rung của tàu

 Bộ cách ly rung: Đặt dưới hệ thống kho lạnh và các thiết bị khác, giúp cách ly kho lạnh khỏi các nguồn rung động trên tàu Bộ cách ly rung giúp làm giảm rung truyền vào hệ thống kho lạnh, tránh hư hại thiết bị và giúp hệ thống hoạt động ổn định hơn

 Thiết kế kho lạnh với kết cấu cố định và gia cố thêm

 Gia cố và cố định: Thiết kế và gia cố kết cấu kho lạnh để tránh rung lắc Sử dụng các thanh đỡ, dây đai hoặc hệ thống khung cố định kho lạnh vào sàn tàu nhằm giảm thiểu di chuyển và lắc lư trong điều kiện biển động

 Tăng cường vách ngăn: Nếu không gian kho lạnh rộng, có thể thêm các vách ngăn bên trong để ngăn chặn hàng hóa bị xô lệch khi tàu rung lắc Điều này cũng giúp ngăn ngừa tổn thất do sản phẩm bị va đập

 Sắp xếp tải trọng hợp lý: Đảm bảo phân bố đều tải trọng trong kho lạnh và trên toàn tàu giúp tàu không bị nghiêng và lắc quá nhiều Việc sắp xếp hợp lý cũng giúp hệ thống kho lạnh ổn định hơn, hạn chế dao động khi tàu di chuyển

 Tối ưu hóa vị trí của kho lạnh: Đặt kho lạnh ở các vị trí trung tâm và thấp trên tàu

để giảm thiểu sự rung lắc do tàu lắc lư Trung tâm của tàu là nơi chịu ít lực rung vàtác động từ sóng nhất, giúp kho lạnh ổn định hơn khi hoạt động

 Vật liệu cách nhiệt:

 Do môi trường biển điều kiện làm việc khắc nghiệt độ ăn mòn cao vậy nên người

sử dụng thép inox 304 dày 2mm, phun lớp bọt xốp cách nhiệt với khả năng chống chịu oxy hóa cao trong môi trường biển

 Ưu điểm:

 Dễ thi công tại chỗ

 Phù hợp với các bề mặt phức tạp hoặc không đồng đều

 Chi phí thấp hơn panel PU