tìm hiểu về kỹ thuật lạnh

Website: http://www. kilobooks.com Email : care@kilobook.com Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng MỤC LỤC Trang Chương I: Mở đầu 3 I.1. Giới thiệu sơ lược về ứng dụng của kỹ thuật lạnh 3 I.2. Giới thiệu sơ lược về nguồn lợi thủy sản 3 I.3. Qui trình chế biến 3 I.4. Chế độ làm việc của kho 4 Chương II: Tính kho lạnh 6 Chương III: Tính cách nhiệt cách ẩm 9 III.1. Mục đích 9 III.2. Vật liệu cách nhiệt cách ẩm 9 III.3. Cách nhiệt cách ẩm cho vách kho lạnh 9 III.4. Cách nhiệt cách ẩm cho vách giữa hai kho lạnh III.5. Cách nhiệt cách ẩm cho nền III.6. Cách nhiệt cách ẩm cho trần Chương IV: Tính nhiệt kho lạnh IV.1. Tính cho kho thứ nhất IV.2. Tính cho kho thứ hai IV.3. Tính cho kho thứ ba IV.4. Xác định tải nhiệt cho thiết bị và máy nén Chương V: Tính chọn máy nén V.1. Tác nhân lạnh V.2. Qui trình công nghệ V.3. Tính toán Chương VI: Tính thiết bị ngưng tụ VI.1. Nguyên lý bình ngưng ống vỏ nắm ngang VI.2. Các thông số tính toán VI.3. Tính toán VI.4. Kiểm tra tính bền Chương VII: Tính thiết bị bay hơi VII.1. Nguyên lý VII.2. Các thông số tính toán VII.3. Tính toán VII.4. Kiểm tra tính bền Chương VIII: Tính các thiết bị phụ VIII.1. Bình tách dầu VIII.2. Bình chứa dầu VIII.3. Bình chứa cao áp VIII.4. Bình tách lỏng SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi 1 Website: http://www. kilobooks.com Email : care@kilobook.com Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng VIII.5. Tính chọn tháp giải nhiệt VIII.6. Bình tách khí không ngưng VIII.7. Van VIII.8. Phin lọc VIII.9. Đường ống VIII.10. Bơm Chương IX: Tính kinh tế Kết luận Tài liệu tham khảo SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi 2 Website: http://www. kilobooks.com Email : care@kilobook.com Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU I.1. Giới thiệu sơ lược về ứng dụng của kỹ thuật lạnh Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh rất lâu, nhưng ngành lạnh bắt đầu phát triển mạnh ở trên thế giới từ cuối thế kỉ 19. Ngày nay, kỹ thuật lạnh hiện đại đã tiến những bước xa, có trình độ khoa học kỹ thuật ngang vớ các ngành kỹ thuật tiên tiến khác. Kỹ thuật lạnh đã thâm nhập vào hơn 70 ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó, đặc biệt là các ngành công nghiệp thực phẩm, chế biến thịt cá, rau quả, rượu bia, nước giải khát, đánh bắt và xuất khẩu thủy hải sản, hoá chất, … Công suất của các tổ hợp máy lạnh được mở rộng: từ vài mw ở những phòng thí nghiệm đến vài Mw ở các trung tâm điều khiển không khí. I.2. Giới thiệu sơ lược về nguồn thủy sản - Thủy sản là nguồn nguyên liệu quan trọng của thực phẩm, công nghiệp, nông nghiệp và dược phẩm. Động thực vật thủy sản bao gồm: tôm, cá, nhuyễn thể (mực, trai, sò, …), rong tảo,… đang cung cấp cho con người một nguồn đạm thực phẩm khổng lồ và phong phú. Theo thống kê thì thủy sản đang chiếm trên 20% nguồn đạm thực phẩm của nhân loại nói chung, trên 50% ở các nước phát triển. - Nước ta có bờ biển dài 3260km, một vùng thềm lục địa rộng lớn khoảng hơn 1triệu km 2 , thuộc vùng biển nhiệt đới nên nguồn nguyên liệu rất đa dạng và có cả bốn mùa. trữ lượng cá đáy, cá nổi của vùng biển Việt Nam rất phong phú (theo dự tính sơ bộ có khoảng 2000 loài, trong đó hơn 40 loài cá có giá trị kinh tế lớn). - Bên cạnh đó, nghề nuôi trồng thủy sản đang được phát triển khá mạnh (sản lượng của các nước Đông Nam Á chiếm trên 50% tổng sản lượng nuôi trồng của thế giới). Nước ta có nhiều sông, hồ, kênh, rạch, đầm, phá và diện tích mặt nước thoáng rất lớn cho nên đang tập trung đẩy mạnh nuôi trồng thủy sản để nhanh chóng phát triển thành ngành một cách chủ động, toàn diện giữa các khâu nuôi trồng, khai thác, chế biến. - Do khả năng nguồn lợi to lớn, ngành thủy sản có nhiệm vụ quan trọng là: chế biến nguồn lợi to lớn đó thành nhiều sản phẩm có giá trị cao cho sản xuất và đời sống con người. Đặc điểm nổi bật của nguyên liệu thủy sản là ươn thối rất nhanh, cho nên nhiệm vụ đặt lên hàng đầu của khâu chất lượng sản phẩm là phải kịp thời bảo quản, chế biến mà trước hết là bảo quản lạnh. I.3. Qui trình chế biến ([8]) Ở đây ta chọn nguồn nguyên liệu là cá thu. Hàm lượng các chất trong cá thu là: 20.90% protit, 1.02% lipit, 1.53% tro, 77.2% nước. I.3.1. Tiêu chuẩn nguyên liệu: - Cá tươi tốt, màu sáng tự nhiên. - Còn nguyên vẹn,không bị xây xát. - Mắt trong sáng và lồi. - Bụng không phình, không lõm. - Trọng lượn mỗi con trên 1 kg. - Cá chờ xử lý phải được rửa sạch và ướp đá bào theo tỉ lệ: 1đá : 1cá SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi 3 Website: http://www. kilobooks.com Email : care@kilobook.com Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng I.3.2. Qui cách chế biến: Nguyên liệu  rửa  xử lý  rửa  phân cỡ  rửa  xếp mâm  đông lạnh  mạ băng  bao gói  bảo quản. - Nguyên liệu: Cá nguyên liệu phải đạt các tiêu chuẩn trên. - Rửa: Rửa sạch dưới vòi nước chảy để loại hết tạp chất. Rửa lại trong nước lạnh 5 o C có pha 50ppm clo. - Xử lý: Dùng dao mổ bụng cá từ hậu môn đến nắp mang (các đường mổ phải thẳng, không xơ xác). Bỏ nội tạng, cạo sạch gân máu dọc theo xương sống. Bỏ đầu. - Rửa: Rửa thật sạch bên trong bụng. Nước rửa cá phải sạch, lạnh 5 o C có pha 20ppm clo và 3% muối ăn để làm sạch nhớt. Rửa xong, để ráo nước 15 phút. - Phân cỡ: Tính theo trọng lượng kg/con (gồm có cỡ 1-3 kg/con và trên 3 kg/con). - Rửa: Rửa lại nước lạnh 5 o C có pha 10ppm clo. - Xếp mâm: Cá được xếp vào mâm có lót PE, mỗi mâm một cỡ. Có khi treo cá trong phòng đông. - Đông lạnh: Đông IQF, nhiệt độ -40 o C, thời gian 4-6 giờ. Nhiệt độ trung bình tại tâm sản phẩm ít nhất là -12 o C. - Mạ băng: Cá được mạ băng trong nước lạnh +1 o C có pha 5ppm clo. Thời gian mạ băng 5-10 giây. - Bao gói: Cho mỗi con vào một bao PE. Hàn kín miệng bao. Cho vào thùng cactông 5 lớp có tráng sáp, mỗi cỡ cho vào một thùng. Cân mỗi thùng 10kg tịnh (khoảng từ 5 đến10 con). Nẹp 2 đai ngang, 2 đai dọc. Ngoài thùng ghi rõ loại cá, cỡ, qui cách chế biến. - Bảo quản: Nhiệt độ phòng bảo quản: -18 ± 2 o C. Thời gian bảo quản không quá 3 tháng. I.4. Chế độ làm việc của kho - Kho lạnh là các kho có cấu tạo và kiến trúc đặc biệt dùng để bảo quản các sản phẩm và hàng hóa khác nhau ở điều kiện nhiệt độ lạnh và điều kiện không khí thích hợp.Đối với sản phẩm thủy sản, ta có thể có một số buồng như sau: + Buồng tiếp nhận sản phẩm. + Buồng xử lý sản phẩm. (có xưởng sản xuất nước đá kèm theo) + Buồng đông lạnh sản phẩm. + Buồng trung gian. + Buồng bảo quản sản phẩm. + Buồng phân phối sản phẩm. Ở đây, do yêu cầu của đồ án em chọn thiết kế kho bảo quản lạnh đông sản phẩm ở -20 o C, độ ẩm 90%. - Tác nhân lạnh được sử dụng là amôniac (NH 3 ) vì có các đặc điểm sau: + Thể tích riêng trong vùng nhiệt độ bay hơi tương đối nhỏ nên giảm kích thước của máy nén, đặc biệt đối với máy nén pistông. + Có mùi khó chịu, dễ phát hiện khi rò rỉ ra môi trường. + Ít tan trong dầu bôi trơn, đỡ ảnh hưởng đến quá trình bôi trơn và đỡ ảnh hưởng đến chất lượng của tác nhân. + Amôniac không ăn mòn thép. - Thiết bị ngưng tụ là chùm ống nằm ngang, sử dụng nguồn nước tuần hoàn kèm theo tháp giải nhiệt cho nước. + Nhiệt độ trung bình của không khí ở Thành phố Hồ Chí Minh là 27 o C + Độ ẩm trung bình của không khí là 80% + Nhiệt độ bầu ướt của không khí là 24.5 o C + Nhiệt độ nước vào là: 24.5 + (3÷5) = 29.5 o C ≈30 o C + Nhiệt độ nước ra là: 30 + 5 = 35 o C SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi 4 Website: http://www. kilobooks.com Email : care@kilobook.com Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng + Nhiệt độ ngưng tụ là: 35 + 5 = 40 o C - Thiết bị bay hơi sử dụng là dàn quạt trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức, loại khô, chất tải nhiệt là không khí. + Nhiệt độ không khí trong kho lạnh là: -20 o C + Nhiệt độ bay hơi của tác nhân lạnh trong dàn bay hơi là: -20 – 10 = -30 o C Ta có: t k = 40 o C => p k = 1.585 MPa t 0 = -30 o C => p 0 = 0.1219 MPa => Tỉ số: MPap p p k 4613.11219.0585.1p 13 1219.0 585.1 0k 0 =−=− == Ta chọn máy nén một cấp SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi 5 Website: http://www. kilobooks.com Email : care@kilobook.com Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng CHƯƠNG II: TÍNH KHO LẠNH Chiều cao của các kho lạnh từ 3.2m đến 3.5m. Nếu cao hơn, chiều cao chất tải tăng, chi phí xây dựng tăng mà thu nhập do cho thuê không tăng nên nâng chiều cao chất tải là không kinh tế. Chiều cao chất tải nhỏ có ưu điểm là bốc xếp dễ, độ bền cơ học của các thùng chứa yêu cầu không cao. Kho lạnh một tầng tuy chiếm nhiều diện tích xây dựng, tốn nhiều vật liệu cách nhiệt và do dòng nhiệt tổn thất qua vách lớn nên hệ thống lạnh cần lớn hơn, chi phí năng lượng lớn nhưng có ưu điểm là xây dựng dễ dàng và việc đi lại vận chuyển trong kho cũng dễ dàng, có thể bỏ qua việc xử lý nền móng bằng cọc, bố trí vận chuyển ngoài kho dễdàngg, giá thành bốc xếp nhỏ. Chọn khối lượng sản phẩm chứa trong một kho là 50 tấn.Cần dùng 3 kho để chứa 150 tấn sản phẩm. Chọn bao bì là thùng cactông có kích thước như sau: Dài x rộng x cao = 0.36m x 0.28m x 0.22m Mỗi thùng cactông chứa được 10kg sản phẩm. Số lượng thùng cactông có trong kho là: 50000/10 = 5000 thùng Chọn cách chất hàng trong kho như sau: Chia kho làm 8 tụ => Số thùng của mỗi tụ là: 5000/8 = 625 thùng Chất thành nhiều lớp. Mỗi lớp gồm: 7 x 9 = 63 thùng => Số lớp trong một tụ là: 625/63 = 9.92 lớp ≈ 10 lớp => Chiều cao của hàng trong kho: 10 x 0.22 = 2.2 m (chưa kể đặt cách nền 0.3m) SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi 6 Website: http://www. kilobooks.com Email : care@kilobook.com Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng Diện tích của mỗi tụ là: (7 x 0.36) x (9 x 0.28) = 6.35m 2 Diện tích cần để chất hàng là: F = 6.35 x 8 = 50.8m 2 Chọn hệ số sử dụng kho lạnh là: β = 0.75 Diện tích kho lạnh cần xây dựng là: Chọn diện tích xây dựng kho lạnh là 72m 2  Chọn kho xây dựng là một tầng có kích thước kho lạnh là: 12m x 6m x 3.5m Cửa kho là một tấm cách nhiệt, có bản lề tự động, chung quanh có đệm kín bằng cao su hình nhiều ngăn, có bố trí nam châm để hút chặt cửa để đảm bảo độ kín, giảm tổn thất nhiệt. Chọn cửa một cánh có chiều rộng 1.2m, cao 2.3m. Cửa có bố trí bánh xe chuyển động trên ray đặt sát tường nên đóng mở nhẹ nhàng, tiết kiệm diện tích. Cửa có bề dày cách nhiệt là 200mm bằng stiropor, tấm kim loại ở hai phía vừa làm khung chịu lực vừa có tác dụng chống ẩm. Cửa được viền bằng dây điện trở để tránh đóng băng gây khó khăn cho việc mở cửa. Bố trí mặt bằng sản phẩm trong một kho SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi 7 2 7.67 75.0 8.50 m F F xd === β 2520 2520 440 440300 440 12000 300 300 360 6000 B N Đ T Website: http://www. kilobooks.com Email : care@kilobook.com Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi 8 Website: http://www. kilobooks.com Email : care@kilobook.com Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng CHƯƠNG III: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM Chọn nhiệt độ trung bình cả năm của Tp. Hồ Chí Minhlà: t n = 27 o C Chọn độ ẩm trung bình của Tp. Hồ Chí Minh là: φ = 80% Nhiệt độ không khí trong kho bảo quản lạnh đông là: t p = -20 o C Độ ẩm của không khí trong kho là: φ = 90% Nhiệt độ bầu ướt của không khí bên ngoài là: t ư = 24.5 o C Nhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài phòng là: t s = 23.5 o C III.1. Mục đích Việc sử dụng cách nhiệt cách trong xây dựng kho lạnh để đáp ứng những yêu cầu cơ bản sau: - Đảm bảo được độ bền vững lâu dài theo tuổi thọ dự kiến của kho. - Chịu được tải trọng của bản thân và của hàng bảo quản. - Đảm bảo cách nhiệt tốt, giảm đầu tư cho máy nén và chi phí vận hành. - Đảm bảo qui tắc phòng chống cháy nổ, an toàn cho người và hàng bảo quản. - Thuận tiện cho việc bốc dỡ bằng cơ giới. - Đảm bảo tối ưu về kinh tế. III.2. Vật liệu cách nhiệt cách ẩm III.2.1. Vật liệu cách nhiệt Để duy trì nhiệt độ lạnh trong một không gian nào đó, ta phải tiến hành cách nhiệt cho toàn bộ không gian đó với môi trường bên ngoài để hạn chế dòng tổn thất từ ngoài vào đến mức thấp nhất. Chất lượng của vách cách nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của vật liệu cách nhiệt. Khi chọn một vật liệu cách nhiệt, cần phải lợi dụng triệt để ưu điểm và hạn chế đến mức thấp nhất nhược điểm của nó. Các vật liệu cách nhiệt là những chất vô cơ, hữu cơ tự nhiên, hữu cơ nhân tạo. Đặc điểm quan trọng nhất là hệ số dẫn nhiệt nhỏ. Hiện nay sử dụng nhiều nhất là polystirol (stiropor) và polyurethan. III.2.2. Vật liệu cách ẩm Do sự chênh lệch về độ ẩm nhiệt độ trong và ngoài phòng lạnh nên có nguy cơ ẩm đi từ bên ngoài không khí khuếch tán vào phòng lạnh. Chính vì vậy, việc xây dựng và cách nhiệt cho kho lạnh phải có các biện pháp cách ẩm phù hợp. Vật liệu cách ẩm chủ yếu là bitume, PE. III.3. Cách nhiệt cách ẩm cho vách kho lạnh ([5]) Xây dựng vách kho lạnh (vách ngăn cách kho với bên ngoài) có kết cấu như sau: Vật liệu Bề dày δ (m) Hệ số truyền nhiệt λ (w/m.K) Hệ số thẩm thấu μ (g/m.h.mmHg) Nhiệt trở δ/λ (m 2 .K/w) Trở lực thẩm thấu δ/μ (m 2 .h.mmHg/g) Vữa 0.02 0.88 0.012 0.0227 1.6667 Gạch 0.20 0.82 0.014 0.2439 14.2857 Vữa 0.02 0.88 0.012 0.0227 1.6667 SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi 9 Website: http://www. kilobooks.com Email : care@kilobook.com Thiết kế kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng Cách ẩm (nhựa đường) 0.002 0.80 0.000115 0.0025 17.3912 Cách ẩm (polyetylen) 0.001 0.00000024 4166.6667 Cách nhiệt (Stiropor) 0.20 0.035 0.008 5.7143 25 Lưới thép Vữa 0.02 0.88 0.012 0.0227 1.6667 Cộng 0.463 6.02755 4228.3437 III.3.1. Xác định bề dày cách nhiệt: Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức: với α 1 = 23.3 w/m 2 K : hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (tường có chắn gió). α 2 = 9 w/m 2 .K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức). δ i : bề dày của vật liệu làm tường (bảng trên). λ i : hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng trên). K = 0.21 w/m 2 .K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn. ==> chọn δ 6 = 0.2 m Thế vào công thức tính bề dày cách nhiệt => Hệ số truyền nhiệt: K = 0.162 w/m 2 .K III.3.2. Kiểm tra đọng sương: Điều kiện để vách ngoài của kho lạnh không bị đọng sương: với t 1 : nhiệt độ bên ngoài kho bảo quản lạnh đông ( o C) t s : nhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài ( o C) t 2 : nhiệt độ bên trong kho lạnh ( o C) α 1 : hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (w/m 2 .K) 0.95 : hệ số an toàn ==> K < k s Vậy: vách ngoài không đọng sương. III.3.3. Kiểm tra bề dày lớp cách ẩm: ([8] trang 232) Theo I.F. Đusin thì tổng trở lực cần thiết của các lớp vật liệu của tường phải đạt: R n = 1.6 x ∆p (m 2 .h.mmHg/g) SVTH: Vương Hoàng Linh Khôi 10               +++++++−= 27 7 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 1 66 111 αλ δ λ δ λ δ λ δ λ δ λ δ α λδ K m15.0 9 1 88.0 02.0 8.0 002.0 88.0 02.0 82.0 2.0 88.0 02.0 3.23 1 21.0 1 035.0 6 =             ++++++−×=⇒ δ )/(95.0 2 21 1 1 Kmw tt tt k s s − − ××= α ( ) Kmwk s 2 /6484.1 2027 5.2327 3.2395.0 = −− − ××=⇒ . giới từ cuối thế kỉ 19. Ngày nay, kỹ thuật lạnh hiện đại đã tiến những bước xa, có trình độ khoa học kỹ thuật ngang vớ các ngành kỹ thuật tiên tiến khác. Kỹ thuật lạnh đã thâm nhập vào hơn 70 ngành. quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU I.1. Giới thiệu sơ lược về ứng dụng của kỹ thuật lạnh Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh rất lâu, nhưng ngành lạnh. kho bảo quản lạnh đông thủy sản 150 tấn GVHD: Thầy Trần Hùng Dũng MỤC LỤC Trang Chương I: Mở đầu 3 I.1. Giới thiệu sơ lược về ứng dụng của kỹ thuật lạnh 3 I.2. Giới thiệu sơ lược về nguồn lợi