Tính toán thiết kế kho lạnh bảo quản sản phẩm thuỷ sản đông lạnh 100 tấn ngày

Hiện có không ít kho lạnh với thiết bị và cách quản lý cũ, chất lượng sản phẩm được bảo quản không tốt, nhiệt độ không đủ làm ảnh hưởng đến sản phẩm của chính các doanh nghiệp.. Những bi

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

LỜI CẢM ƠN iv

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN LẠNH 2

1.1 TỔNG QUAN KHO LẠNH 2

1.1.1 Vai trò của kho lạnh 2

1.1.2 Phân loại kho lạnh 2

1.1.3 Phân loại buồng lạnh 3

1.2 CƠ SỞ QUÁ TRÌNH LÀM ĐÔNG VÀ BẢO QUẢN THỰC PHẨM 3

1.2.1 Quá trình làm đông thực phẩm 3

1.2.2 Bảo quản sản phẩm đông lạnh 5

CHƯƠNG II LUẬN CHỨNG KINH TẾ - KĨ THUẬT VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO BẢO QUẢN ĐÔNG 8

2.1 LUẬN CHỨNG KINH TẾ - KĨ THUẬT 8

2.1.1 Đặt vấn đề 8

2.1.2 Quy hoạch mặt bằng kho lạnh 8

2.1.3 Các thông số kỹ thuật 11

2.1.4 Chọn phương án xây dựng và kĩ thuật xếp kho 12

2.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO BẢO QUẢN 14

2.2.1 Xác định số lượng và kích thước buồng lạnh 14

2.2.2 Tải trọng của nền và trần 16

2.2.3 Xác định diện tích kho lạnh cần lắp 16

2.2.4 Cấu trúc xây dựng và cách nhiệt kho lạnh 17

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI 22

3.1 TỔNG QUÁT 22

3.2 DÒNG NHIỆT QUA KẾT CẤU BAO CHE, Q1 .23

3.2.1 Tính dòng nhiệt truyền qua vách, trần, nền kho do chênh lệch nhiệt độ 24

3.2.2 Dòng nhiệt tổn thất do bức xạ nhiệt 26

3.3 DÒNG NHIỆT DO SẢN PHẨM TỎA RA, Q2 27

3.3.1 Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra 27

3.3.2 Dòng nhiệt do bao bì toả ra 28

3.4 CÁC DÒNG NHIỆT VẬN HÀNH, Q4 28

3.4.1 Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng, Q41 28

3.4.2 Dòng nhiệt do người tỏa ra, Q42 29

3.4.3 Dòng nhiệt do các động cơ điện,Q43 29

3.4.4 Dòng nhiệt khi mở cửa, Q44 29

3.4.5 Dòng nhiệt do xả tuyết, Q45 29

3.5 XÁC ĐỊNH TẢI NHIỆT CHO MÁY NÉN VÀ THIẾT BỊ 30

3.5.1 Phụ tải thiết bị 30

3.5.2 Phụ tải nhiệt máy nén 30

CHƯƠNG IV TÍNH CHỌN MÁY NÉN VÀ CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG LẠNH 32

4.1 CHỌN HỆ THỐNG LẠNH 32

4.1.1 Phương pháp làm lạnh 32

4.1.2 Chọn môi chất lạnh 33

4.1.3 Sơ đồ hệ thống lạnh (thể hiện trên hình vẽ) 34

4.2 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN 34

4.2.1 Chọn các thông số làm việc 34

4.2.2 Chu trình máy lạnh 35

4.2.3 Tính nhiệt cho máy nén 38

4.2.4 Chọn máy nén .40

4.3 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 43

4.3.1 Thiết bị ngưng tụ 43

4.3.2 Thiết bị bay hơi 45

4.4 TÍNH CHỌN ĐƯỜNG ỐNG DẪN MÔI CHẤT 47

4.5 THIẾT BỊ PHỤ TRONG HỆ THỐNG LẠNH 48

4.5.1 Vai trò, vị trí thiết bị phụ trong hệ thống lạnh 48

4.5.2 Các thiết bị phụ 49

CHƯƠNG V QUI TRÌNH LẮP ĐẶT, TỰ ĐỘNG HÓA, VÀ VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG 61

5.1 QUI TRÌNH LẮP ĐẶT 61

5.1.1 Lắp đặt máy nén 61

5.1.2 Lắp đặt panel kho lạnh .61

5.1.3 Lắp đặt thiết bị ngưng tụ 64

5.1.4 Lắp đặt thiết bị bay hơi 65

5.1.5 Lắp đặt cụm van dàn lạnh 65

5.1.6 Lắp đặt đường ống 67

5.2 THỬ KÍN, THỬ BỀN, CHÂN KHÔNG VÀ NẠP GAS CHO HỆ THỐNG 67

5.2.1 Thử kín, thử bền và chân không hệ thống lạnh 67

5.2.2 Nạp môi chất lạnh cho hệ thống 68

5.3 TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA 71

5.3.1 Sơ đồ mạch điện và sơ đồ hệ thống kho bảo quản đông 71

5.3.2 Thuyết minh mạch điện 72

5.4 VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LẠNH 75

5.4.1 Phần vận hành 75

5.4.2 Bảo dưỡng hệ thống lạnh 78

CHƯƠNG VI DỰ TOÁN KHỐI LƯỢNG VẬT TƯ 80

6.1 CHI PHÍ CHO KHO LẠNH 80

6.2 MÁY VÀ THIẾT BỊ 80

6.3 HỆ THỐNG VAN DANFOSS 81

6.4 PHỤ KIỆN LẮP ĐẶT THIẾT BỊ 81

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Nha Trang, đến nay tôi đã hoàn thành chương trình đào tạo đại học và hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:

Ban giám hiệu trường Đại học Nha Trang, Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí, cùng với

các thầy cô giảng dạy Đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy TS Lê Văn Khẩn - người

đã trực tiếp hướng dẫn tận tình để tôi hoàn thành đồ án đúng thời hạn

Chân thành cảm ơn Ban giám đốc Công ty TNHH kĩ thuật lạnh Recom và các chú cùng các anh em trong đội thi công đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian thực tập tại công ty

Cuối cùng, tôi bày tỏ lời cảm ơn đến cha mẹ cùng những người thân và toàn thể bạn bè đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện công tác tốt nghiệp

Tôi xin chúc các thầy cô, các anh chị và toàn thể bạn bè sức khỏe dồi dào, đạt nhiều thành công trong công việc, học tập và nghiên cứu

Ngày 10 tháng 05 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hải Pháp

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thông số về khí hậu ở Cần Thơ [1, tr8] 11

Bảng 2.2 Thông số các lớp vật liệu của tấm panel tiêu chuẩn [4, tr52, 53] 20

Bảng 3.1 Tổng dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che 27

Bảng 3.2 Tổng hợp kết quả tính toán 30

Bảng 4.1 Bảng tổng hợp các thông số trên các điểm nút của chu trình 37

Bảng 4.2 Các thông số kỹ thuật dàn ngưng bay hơi 44

Bảng 4.3 Vận tốc và thể tích riêng của môi chất 48

Bảng 4.4 Bảng kết quả tính toán đường ống chọn (bảng 10.1, [5, tr242]) 48

Bảng 4.5 Thông số của van tiết lưu nhiệt cân bằng của Danfoss 54

Bảng 6.1 Vật tư lắp đặt kho lạnh 80

Bảng 6.2 Máy nén và một số thiết bị khác 80

Bảng 6.3 Hệ thống van chặn 81

Bảng 6.4 Phụ kiện lắp đặt hệ thống 81

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Mặt bằng kho lạnh 1

Hình 2.2 Nhiệt độ đọng sương ts = 320C 1

Hình 2.3 Cấu trúc nền kho lạnh 1

Hình 2.4a Mặt cắt panel 1

Hình 2.4b Hình ảnh thực panel 1

Hình 2.5 Mái che kho lạnh 19

Hình 3.1 Chi tiết ghép các tấm panel 23

Hình 3.2 Kích thước ngoài của kho lạnh 1

Hình 3.3 Nhiệt độ các khu vực xung quanh kho lạnh 24

Hình 4.1a Chu trình máy nén trục vít 1

Hình 4.1b Đồ thị lg p - i 1

Hình 4.2a Cụm máy nén trục vít Mycom 1

Hình 4.2b Cụm máy nén tại nhà máy 1

Hình 4.3 Dàn ngưng không khí của hãng AVAPCO 1

Hình 4.4 Biến thiên nhiệt độ trong thiết bị bay hơi 1

Hình 4.5 Dàn lạnh kho 1

Hình 4.6 Bình thu hồi dầu 50

Hình 4.7 Bình tập trung dầu của hệ thống 1

Hình 4.8 Bình tách khí không ngưng 1

Hình 4.9 Bình chứa cao áp 53

Hình 4.10 Cấu tạo van tiết lưu cân bằng ngoài 1

Hình 4.11 Hình dáng ngoài của van tiết lưu cân bằng ngoài 1

Hình 4.12 Van tiết lưu tay 1

Hình 4.13 Phin lọc thô FA của Danfoss 57

Hình 4.14 Van một chiều NRVS Danfoss 58

Hình 4.15 Van an toàn Danfoss 59

Hình 4.16 Một số van chặn của Danfoss 59

Hình 4.17 Van điện từ 60

Hình 5.1 Chi tiết lắp đặt panel kho lạnh 1

Hình 5.2 Một số hình ảnh lắp đặt tường, trần và nền kho lạnh 1

Hình 5.3 Lắp đặt cụm van điện từ, tiết lưu tay, van PMLX 66

Hình 5.4 Sơ đồ nạp môi chất cho hệ thống 70

MỞ ĐẦU

Trong các nước xuất khẩu thủy sản trên thế giới, Việt Nam được coi là một trong

những nước có tốc độ tăng trưởng thủy sản nhanh nhất Hiện nay, thủy sản hiện

đang là mặt hàng thực phẩm được tiêu thụ mạnh nhất.Dự báo từ nay đến năm 2015,

sức tiêu thụ mặt hàng này trên toàn cầu sẽ tăng trưởng khoảng 0,8%/năm, tổng nhu

cầu thủy sản và các sản phẩm thủy sản tăng khoảng 2,1%/năm Mặt hàng thủy sản

của Việt Nam đã có mặt ở nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới song song

với sự ra đời của các nhà máy chế biến kho lạnh ngày càng phát triển

Kho trữ đông sản phẩm và nguyên liệu trong ngành thuỷ sản có ảnh hưởng đến cả

chuỗi sản xuất và tiêu thụ thuỷ sản Ngành thuỷ sản cần thực hiện nhiều giải pháp

hơn nữa để đảm bảo chất lượng của các sản phẩm, trong đó giải pháp phát triển hệ

thống kho lanh đóng vai trò quan trọng

Sự phát triển của ngành thủy sản làm cho nghành kĩ thuật nhiệt - lạnh cũng phát

triển theo Xuất phát từ những yêu cầu trên, được sự phân công của khoa Cơ khí

Trường đại học Nha Trang và sự hướng dẫn của thầy Lê Văn Khẩn tôi được giao đề

tài: ”Tính toán thiết kế kho lạnh bảo quản sản phẩm thuỷ sản đông lạnh 100

tấn/ngày” Địa điểm thực tập tại Công ty cổ phần chế biến thủy hải sản Nam Sông

Hậu – Giáp ranh giữa Cần Thơ và Hậu Giang

Nội dung của đề tài bao gồm:

1 Tổng quan kho lạnh

2 Luận chứng kinh tế - kĩ thuật và tính toán thiết kế kho bảo quản đông

3 Tính toán nhiệt tải kho

4 Tính chọn máy nén và thiết bị hệ thống lạnh

5 Trang bị tự động hóa và qui trình lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng

6 Dự toán khối lượng vật tư

Qua quá trình tham khảo tài liệu, thực tế công việc và được sự giúp đỡ tận tình

của thầy hướng dẫn tôi đã hoàn thành nội dung đề tài được giao Tuy nhiên do thời

gian và kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều nên đồ án không tránh khỏi những thiếu

xót Rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý Thầy cô và các bạn

Ngày 10 tháng 05 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hải Pháp

CHƯƠNG I TỔNG QUAN LẠNH 1.1 TỔNG QUAN KHO LẠNH

1.1.1 Vai trò của kho lạnh

Kho trữ đông sản phẩm và nguyên liệu trong ngành thuỷ sản có ảnh hưởng đến cả chuỗi sản xuất và tiêu thụ thuỷ sản Ngành thuỷ sản cần thực hiện nhiều giải pháp hơn nữa để đảm bảo chất lượng của các sản phẩm, trong đó giải pháp phát triển hệ thống kho lạnh đóng vai trò quan trọng

Trong bối cảnh xuất khẩu thủy sản phát triển nhanh và mạnh như hiện nay thì hệ thống kho lạnh là rất quan trọng và cần được đầu tư nhiều hơn nữa Không phải doanh nghiệp nào cũng có đủ điều kiện để đầu tư vào kho lạnh một cách có chiều sâu Hiện có không ít kho lạnh với thiết bị và cách quản lý cũ, chất lượng sản phẩm được bảo quản không tốt, nhiệt độ không đủ làm ảnh hưởng đến sản phẩm của chính các doanh nghiệp Hệ thống kho lạnh hiện nay ở nước ta chỉ đáp ứng nhu cầu tạm trữ sản phẩm sau chế biến và đưa vào lưu thông trong điều kiện bình thường

Có một số doanh nghiệp do điều kiện kho lạnh không đáp ứng được yêu cầu sản xuất nên phải thuê kho lạnh, nhất là vào thời điểm mùa vụ, từ đó hình thành nên các kho lạnh thương mại Hệ thống các kho lạnh thương mại thuỷ sản phát triển nhanh, mạnh về cả số lượng lẫn chất lượng

1.1.2 Phân loại kho lạnh

- 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 đang thiết kế thuộc loại kho lạnh chế biến (xí nghiệp chế biến lạnh) là một bộ phận của các cơ sở chế biến thực phẩm như thịt, cá, sữa, rau, quả các sản phẩm là thực phẩm lạnh, đồ hộp để chuyển đến các kho lạnh phân phối, kho lạnh trung chuyển hoặc kho lạnh thương nghiệp

1.1.3 Phân loại buồng lạnh

- Buồng bảo quản lạnh 00C

- Buồng bảo quản đông -20 ÷ -250C

- Buồng bảo quản đa năng -120C

- Buồng gia lạnh 00C

- Buồng kết đông -350C

- Buồng tháo chất tải 00C

- Buồng bảo quản đá -40C

- Buồng chế biến lạnh +150C

Buồng bảo quản đông nhà máy chế biến thủy sản có nhiệt độ bảo quản -250C Buồng dùng để bảo quản các sản phẩm cá, tôm, mực đã được kết đông ở máy đông hoặc buồng kết đông Nhiệt độ bảo quản thường là -200C ÷ -250C

1.2 CƠ SỞ QUÁ TRÌNH LÀM ĐÔNG VÀ BảO QUảN THỰC PHẨM

1.2.1 Quá trình làm đông thực phẩm

1.2.1.1 Sự kết tinh của nước khi làm đông thực phẩm

Trong nước luôn có những chất rắn lơ lửng Chúng chuyển động tự do theo tác động của các phân tử nước Khi nhiệt độ giảm đến một mức nhất định các phân tử chất rắn sẽ ngừng chuyển động, chúng trở thành chỗ dựa cho các phân tử nước liên kết với nhau ở xung quanh tạo thành các mầm tinh thể Sau đó các mầm tinh thể liên kết với các phân tử nước để tăng thể tích

Sự hình thành mầm tinh thể khó khăn hơn so với sự lớn lên của chúng Vì vậy nhiệt độ hình thành mầm tinh thể thấp hơn nhiệt độ để các mầm tinh thể lớn lên Trong cấu trúc của thực phẩm, nước chịu tác động của các thành phần khác (các đơn chất tan) nên nó có nhiệt độ kết tinh thấp hơn nước nguyên chất

1.2.1.2 Những biến đổi của thực phẩm khi làm đông

Những biến đổi về vật lý

- Sự kết tinh lại của nước

Đối với các sản phẩm động lạnh trong quá trình bảo quản nếu chúng ta không duy trì được nhiệt độ bảo quản ổn định sẽ dẫn đến sự kết tinh lại của nước đá Đó là hiện tượng gây nên những ảnh hưởng xấu cho sản phẩm bảo quản Kết tinh lại nước đá

xảy ra khi có sự dao động của nhiệt độ trong quá trình bảo quản Do nồng độ chất tan trong các tinh thể nước đá khác nhau nên nhiệt độ kết tinh và nhiệt độ nóng chảy của chúng cũng khác nhau

Khi nhiệt độ tăng thì các tinh thể nước đá có kích thước nhỏ, có nhiệt độ nóng chảy thấp sẽ bị tan ra trước tinh thể có kích thước lớn nhiệt độ nóng chảy cao Khi nhiệt độ hạ xuống trở lại thì quá trình kết tinh lại xảy ra, nhưng chúng lại kết tinh thể nước đá lớn do đó làm cho kích thước tinh thể nước đá lớn ngày càng to lên Sự tăng về kích thước của các tinh thể nước đá sẽ ảnh hưởng xấu đến thực phẩm, cụ thể

là các cấu trúc tế bào bị phá vỡ, khi sử dụng sản phẩm sẽ mềm hơn hao phí chất dinh dưỡng tăng do sự mất nước tự do tăng làm cho mùi vị sản phẩm giảm

- Sự thăng hoa của nước đá

Trong quá trình bảo quản sản phẩm đông do hiện tượng hơi nước trong không khí ngưng tụ thành tuyết trên giàn lạnh làm cho lượng ẩm trong không khí giảm Điều

đó dẫn đến sự chênh lệch áp suất bay hơi của nước đá ở bề mặt sản phẩm với môi trường xung quanh Kết quả là nước đá bị thăng hoa hơi nước đi vào môi trường không khí Nước đá trên bề mặt bị thăng hoa, sau đó các lớp bên trong của thực phẩm thăng hoa

Những biến đổi về hoá học

Trong bảo quản đông, các biến đổi về sinh hoá, hoá học diễn ra chậm Các thành phần dễ bị biến đổi là: protein hoà tan, lipid, vitamin, chất màu…

- Sự biến đổi của Protein: Trong các loại protein thì protein hoà tan trong nước dễ

bị phân giải nhất, sự phân giải chủ yếu dưới tác dụng của enzyme có sẵn trong sản phẩm bảo quản

- Sự biến đổi của chất béo: dưới tác dụng của enzyme nội tạng làm cho chất béo bị phân giải cộng với quá trình thăng hoa nước đá làm cho oxy xâm nhập vào Đó là điều kiện thuận lợi cho quá trình oxy hoá chất béo xảy ra Quá trình oxy hoá chất béo sinh ra các chất có mùi vị xấu làm giảm giá trị sử dụng của sản phẩm Các chất màu bị oxy hoá cũng làm thay đổi màu sắc của sản phẩm

- Sự biến đổi về vi sinh vật: đối với sản phẩm bảo quản đông có nhiệt độ thấp hơn

-18 C và được bảo quản ổn định thì số lượng vi sinh vật giảm theo thời gian bảo quản Ngược lại nếu sản phẩm làm đông không đều, vệ sinh không đúng tiêu chuẩn, nhiệt độ bảo quản không ổn định sẽ làm cho các sản phẩm đã bị lây nhiễm vi sinh vật hoạt động gây thối rữa sản phẩm và làm giảm chất lượng sản phẩm

1.2.2 Bảo quản sản phẩm đông lạnh

1.2.2.1 Các điều kiện bảo quản sản phẩm đông lạnh

Bảo quản sản phẩm đông lạnh chính là giai đoạn cân bằng nhiệt xảy ra giũa các lớp bên trong và bên ngoài của thực phẩm, chính vì vậy nó rất phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ môi trường bảo quản, bảo quản sản phẩm đông lạnh có mục đích làm giảm

sự biến đổi của thực phẩm trong khi chờ đợi đưa đi sử dụng

Nhiệt độ môi trường không khí

Trong kho bảo quản phải đảm bảo cân bẳng với nhiệt độ bảo quản của sản phẩm như vậy sẽ hạn chế đến mức thấp nhất sự trao đổi nhiệt và trao đổi hơi nước giữa sản phẩm và môi trường không khí, nhiệt độ của môi trường không khí phải ổn định, bởi vì sự dao động nhiệt độ của không khí dẫn tới sự dao động nhiệt độ của sản phẩm làm cho sản phẩm bị biến đổi chất lượng, giới hạn của sự dao động nhiệt

độ không khí đối với sản phẩm đông phụ thuộc vào bản chất của thực phẩm, nhưng

nó có thể trong khoảng ± 10C, sau khi làm đông nhiệt độ của các lớp bên trong sản phẩm còn cao hơn nhiểu do với nhiệt độ của các lớp bề mặt bởi vỉ nó chưa có thể cân bằng kịp, vì vậy ở giai đoạn đầu của quá trình bảo quản cần phải giảm nhiệt độ của môi trường không khí xuống từ (3 ÷ 50C) so với nhiệt độ bảo quản , nhiệt độ ổn

định của nó khi trạng thái nhiệt độ của thực phẩm tương đối cân bằng lúc này có thể nâng nhiệt độ của môi trường không khí lên bằng nhiệt độ bảo quản sản phẩm

Sự lưu thông của không khí

Không khí lưu thông sẽ có tác dụng làm cân bằng nhiệt độ, độ ẩm giữa các điểm khác nhau trong không gian kho lạnh hạn chế sự xâm nhập của dòng nhệt vào cấu trúc của thực phẩm, hạn chế sự hoạt động của vi sinh vật, sự kết tủa của các mùi hôi, tuy nhiên khi tăng vận tốc không khí sẽ làm tăng khả năng thăng hoa của nước

đá, tăng mức hao phí trọng lượng của sản phẩm, vì vậy vận tốc lưu thông của không khí trong kho lạnh được xác định tùy theo loại sản phẩm và cấu trúc kho

1.2.2.2 Những biến đổi của sản phẩm trong quá trình bảo quản lạnh đông

Sự kết tinh lại: Những tinh thể có kích thước càng nhỏ thì những tác động của

các thành phần khác tăng dẫn đến nhiệt độ nóng chảy của nó thấp, khi nhiệt độ bảo quản của nó tăng lên luôn luôn có những tinh thể nước đá bị nóng chảy, sau đó nhiệt độ giảm xuống những phần nước chảy ra có xu hướng khuếch tán liên kết với những tnh thể nước đá không bị nóng chảy dẫn đến số lượng tinh thể nước đá giảm dần và kích thước của nó tăng dần, quá trình này làm cho trạng thái của thực phẩm khi tan giá sẽ không phục hồi như trạng thái ban đầu Khi đó tỷ lệ nước liên kết giảm và tỷ lệ nước tự do tăng, làm tăng khả năng mất nước khi tan giá

Sự thăng hoa: Sự thăng hoa sẽ tăng lên khi nhiệt độ bên ngoài xâm nhập vào sản

phẩm trong quá trình bảo quản càng nhiều và vận tốc chuyển động của không khí càng tăng các tinh thể nước đá thăng hoa không đồng đều sẽ tạo nên những lỗ hỏng tạo điểu kiện cho không khí xâm nhập vào bên trong cấu trúc của sản phẩm

Hiện tượng kết tinh lại vả thăng hoa của các tinh thể nước đá là nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi cấu trúc tế bào, làm giảm khả năng giữ nước, làm giảm độ rắn chắc, tính đàn hồi của sản phẩm ki sử dụng muốn hạn chế những biến đổi này cần phải

giữ ổn định nhiệt độ không khí và hạn chế sự xâm nhập của những nguồn nhiệt bân ngoài vào thực phẩm

Biến đổi về mặt hóa học

Khi bảo quản lạnh đông trong kho lạnh hầu hết quá trình biến đổi tự nhiên của thực phẩm đều bị kiềm hãm, một số chất biến đổi thì tiếp tục biến đổi do tác động của enzyme chẳng hạn như chất béo vitamin

Biến đổi về mặt sinh học

Nếu môi trường bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ ổn định nhỏ hơn -150C thì vi sinh vật giảm dần theo thời gian bảo quản , một số vi sinh vật gây thối sẽ bị chết ở điều kiện này, tuy nhiên một số loại nấm mốc có khả năng tồn tại ở nhiệt độ này nhưng không thể phát triển được

CHƯƠNG II LUẬN CHỨNG KINH TẾ - KĨ THUẬT VÀ TÍNH TOÁN

THIẾT KẾ KHO BẢO QUẢN ĐÔNG 2.1 LUẬN CHỨNG KINH TẾ - KĨ THUẬT

2.1.1 Đặt vấn đề

Việc thiết kế kho lạnh đối với nhà máy là rất quan trọng vì nó là khâu quyết định đến sự tồn tại của nhà máy chế biến Ngoài ra kho lạnh còn là nơi dự trữ nguồn nguyên liệu chế biến cho nhà máy, nó giữ nhiệm vụ điều tiết nguồn nguyên liệu cho nhà máy hoạt động một cách hiệu quả nhất

Chính vì vậy mà vấn đề thiết kế cần phải có độ chính xác và hợp lý một cách tuyệt đối Ngoài ra việc thiết kế còn phải phù hợp với điều kiện thực tế của công ty, phù hợp với nơi đặt kho lạnh và điều kiện thời tiết tại nơi đặt kho lạnh

2.1.2 Quy hoạch mặt bằng kho lạnh

2.1.2.1 Quy mô kho lạnh

Đối với kho lạnh cho thuê hay kho phân phối thì dung tích kho lớn còn đối với kho lạnh của nhà máy thì dung tích nhỏ hơn, kho nằm trong nhà máy và gắn liền với dây chuyền sản xuất của nhà máy Kho được đặt ở những nơi chịu ít nhiệt bức

xạ nhất, thường thì kho lạnh nằm vị trí cuối của dây chuyền sản xuất để bảo quản sản phẩm và chờ mang đi sử dụng Dung tích kho thiết kế khoảng 1350 tấn

2.1.2.2 Yêu cầu chung đối với quy hoạch mặt bằng kho lạnh

Quy hoạch mặt bằng kho lạnh là bố trí những nơi sản xuất, xử lý lạnh, bảo quản phù hợp với dây chuyền công nghệ sao cho hiệu quả sản xuất kinh doanh cao Để đạt được mục đích đó trong quy hoạch ta cần phải tuân thủ các yêu cầu sau

- Phải bố trí các buồng lạnh phù hợp với dây chuyền công nghệ Sản phẩm đi theo dây chuyền không gặp nhau, không đan chéo nhau Các cửa ra vào của buồng chứa phải quay ra hành lang Cũng có thể không cần hành lang nhưng sản phẩm theo dây chuyền không được đi ngược

- Quy hoạch cần phải đạt chi phí đầu tư thấp nhất Cần sử dụng rộng rãi các cấu kiện tiêu chuẩn giảm đến mức thấp nhất các diện tích phụ nhưng phải đảm bảo tiện nghi Giảm công suất thiết bị đến mức thấp nhất

- Quy hoạch mặt bằng cần phải đảm bảo sự vận hành tiện lợi và rẻ tiền

- Quy hoạch phải đảm bảo lối đi và đường vận chuyển thuận lợi cho việc bốc xếp thủ công hoặc cơ giới đã thiết kế

- Chiều rộng kho lạnh nhiều tầng không quá 40 m

- Chiều rộng của kho lạnh 1 tầng phải phù hợp với khoảng vượt lớn nhất 12m, thường lấy 12; 24; 36; 48; 60 hoặc 72 m

- Trong một vài trường hợp, kho lạnh có sân bốc dỡ nối liền rộng 3,5m nhưng thông thường các kho lạnh có hành lang nối ra cả 2 phía, chiều rộng 6m

- Kho lạnh dung tích tới 600 tấn không bố trí đường sắt, chỉ có một sân bốc dỡ ô tô dọc theo chiều dài đảm bảo mọi phương thức bốc dỡ

- Để giảm tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che, các buồng lạnh được nhóm lại từng khối 1 với một chế độ nhiệt độ

- Mặt bằng kho lạnh phù hợp với hệ thống lạnh đã chọn Điều này đặc biệt quan trọng đối với kho lạnh 1 tầng vì không phải luôn luôn đảm bảo đưa được môi chất lạnh từ các thiết bị lạnh về, do đó phải chuyển sang sơ đồ lớn hơn với việc cấp lỏng

từ dưới lên

- Mặt bằng kho lạnh phải đảm bảo kỹ thuật, an toàn phòng cháy, chữa cháy

- Quy hoạch cũng cần phải tính đến khả năng mở rộng kho lạnh Phải để lại một

Do nhiệt thải ở thiết bị ngưng tụ của một kho lạnh là rất lớn nên ngay từ khi thiết

kế cần phải tính đến nguồn nước để giải nhiệt Cũng như nguồn nước, việc cung cấp điện đến công trình, giá điện và xây lắp công trình điện cũng là một vấn đề cần được quan tâm vì nó sẽ ảnh hưởng đến vốn đầu tư ban đầu

2.1.2.4 Yêu cầu đối với buồng máy và thiết bị

Mục đích của việc bố trí máy móc và thiết bị trong buồng máy:

- Vận hành máy thuận tiện

- Rút ngắn chiều dài các đường ống

- Sử dụng buồng máy hiệu quả nhất, buồng máy gọn nhất

- Đảm bảo an toàn phòng máy, chữa cháy, phòng nổ và vệ sinh công nghiệp

- Đảm bảo thuận tiện cho việc bảo dưỡng, sữa chữa, thay thế máy, thiết bị

- Buồng máy thường được bố trí sát vách kho lạnh để đường ống nối giữa

Kho lạnh chỉ có một kho lớn chia làm hai kho nhỏ, có hai cửa lớn và hai cửa nhỏ

2.1.3 Các thông số kỹ thuật

2.1.3.1 Nhiệt độ không khí bên ngoài

Để tính toán thiết kế kho lạnh lẽ ra phải sử dụng nhiệt độ cao nhất ở địa phương xây dựng kho lạnh, như vậy là độ an toàn là tuyệt đối nhưng công suất máy lớn, vốn đầu tư ban đầu cao Để giảm vốn đầu tư ban đầu ta chọn nhiệt độ bên ngoài để tính toán thiết kế là trung bình cộng của nhiệt độ tối cao ghi nhận được và nhiệt độ trung bình cực đại tháng nóng nhất

Nhiệt độ trung bình cả năm tại Cần Thơ có thể tham khảo bảng sau:

Bảng 2.1 Thông số về khí hậu ở Cần Thơ [1, tr8]

2.1.3.2 Độ ẩm không khí bên ngoài

Độ ẩm tính toán mùa hè lấy theo độ ẩm trung bình tháng nóng nhất trong năm Độ

ẩm không khí là thông số để tính chiều dày lớp cách ẩm cho vách cách nhiệt, tránh cho vách cách nhiệt không bị đọng ẩm khuếch tán từ không khí bên ngoài vào; ngoài ra còn dùng để tính kiểm tra đọng sương bên vách ngoài Độ ẩm không khí tính toán tại Cần Thơ là 78%

2.1.3.3 Nhiệt độ đọng sương

Từ nhiệt độ không khí bên ngoài t N = 37,3 0 C chính là t 1 , độ ẩm φ=78% tra đồ thị

i – d ta xác định được nhiệt độ đọng sương

Hình 2.2 Nhiệt độ đọng sương t s

2.1.3.4 Nhiệt độ không khí bên trong kho

Nhiệt độ bảo quản đông thích hơp với sản phẩm cá basa là – 250C

(bảng 2 – 3, [4, tr51])

2.1.3.5 Nhiệt độ sôi của môi chất

Nhiệt độ sôi của mô chất lạnh dùng để tính toán thiết kế có thể lấy như sau:

t 0 = t b – ∆t 0 0 C

t b – nhiệt độ buồng lạnh, 0 C

∆t b – hiệu nhiệt độ yêu cầu, 0 C

Kho lạnh sử dụng dàn bay hơi trực tiếp nên ta lấy nhiệt độ bay hơi thấp hơn nhiệt

độ kho là ∆t = 8 ÷ 13 0 C Vì kho bảo quản cá basa nên cần duy trì độ ẩm trong kho cao nên ta chọn ∆t = 5 ÷ 6 0

C Ta chọn ∆t = 6 0 C Vậy t 0 = – 25 – 6 = –31 0 C

2.1.4 Chọn phương án xây dựng và kĩ thuật xếp kho

các tấm lắp ghép có cấu tạo đơn giản gọn nhẹ, có thể tháo lắp dễ dàng thuận tiện cho việc di chuyển kho Tuy vậy, chi phí lại cao hơn so với phương án xây dựng

=> Từ những ưu điểm của kho lạnh lắp ghép tôi chọn phương án xây dựng kho theo kiểu lắp ghép

2.1.4.2 Kĩ thuật xếp kho

Hình khối kho lạnh

Về lý thuyết thì hình lập phương là hình lý tưởng nhất cho kho lạnh vì diện tích xung quanh là nhỏ nhất và thể tích là lớn nhất Tuy nhiên hình khối kho lạnh còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như mặt bằng công ty, địa hình, đường giao thông, phương pháp bốc dỡ Cũng như thỏa mãn các điều kiện xây dựng khác như: phân chia phòng, mở rộng kho hàng…

Nguyên tắc xếp hàng trong kho

- Nguyên tắc thông gió: yếu tố quan trọng trong kho bảo quản là nhiệt độ kho Nhiệt độ này phải đúng mức quy định và không khí lạnh phải tiếp xúc trực tiếp từng sản phẩm, từng kiện hàng trong kho để đảm bảo tác dụng bảo quản tốt nhất Do đó nguyên tắc thông gió là tạo điều kiện để không khí lạnh từ dàn lạnh đến tất cả các hàng hóa trong kho một cách điều hòa liên tục

- Nguyên tắc hàng vào trước ra trước: mỗi sản phẩm vào kho đều có tuổi thọ của nó nghĩa là khoảng thời gian tối đa mà sản phẩm được phép lưu kho, nếu quá thời gian

ấy sản phẩm bắt đầu chuyển qua trạng thái biến đổi cho đến hư hỏng Do đó các kiện hàng nhập trước phải được ưu tiên xuất trước tránh trường hợp tồn tại đọng hàng cũ, quá tuổi thọ

- Nguyên tắc gom hàng: trong quá trình bảo quản đông lạnh luôn có sự bốc hơi nước

ít nhiều từ bề mặt sản phẩm, dần dần theo thời gian làm hao tổn trọng lượng sản phẩm

Có thể giảm hiện tượng bốc hơi này bằng cách giảm diện tích kiện hàng Do trống, ít hàng, hàng hóa để rải rác, ngổn ngang diện tích bề mặt lớn Nguyên tắc gom hàng là làm cho diện tích bề mặt sản phẩm giảm, khả năng bốc hơi chậm lại và tạo thành khối

ổn định, vững chắc Kho lạnh phải đảm bảo thường xuyên đầy hàng vừa phải, không nên bảo quản quá ít hàng vì sẽ tăng sự hao tổn trọng lượng và tăng chi phí vận hành

- Nguyên tắc an toàn: trong kho những kiện hàng được sắp xếp chồng lên để chiếm

chiều cao của kho, do đó rất nguy hiểm nếu xếp các kiện hàng không an toàn dễ bị ngã đổ Có những kiểu xếp hàng khác nhau tùy thuộc vị trí trong kho để xây thành những khối kiện hàng vững chắc

2.1.4.3 Xếp hàng trong kho

Sử dụng Palet

Sử dụng Palet trong kho bảo quản sản phẩm vì sẽ dễ dàng phân lô để xuất Các kiện hàng có cấu kiện đều đặn rất cần thiết xếp trên Palet Có các Palet giúp cho việc thông gió giữa sản phẩm với nền dễ dàng Hiện nay có các kích cỡ Palet như sau: 800 x 1200mm, 1000 x 2000mm…

Thông gió

Không nên xếp sản phẩm sát tường hoặc trực tiếp trên sàn kho Bởi vì như thế nhiệt vào kho đi qua lớp cách nhiệt sẽ đi qua lớp sản phẩm trước rồi mới được chuyển tới dàn lạnh Để ngăn chặn sự truyền nhiệt này ta cần chừa những khoảng cách giữa sản phẩm với sàn, tường, trần và dàn lạnh một khoảng cách để cho không khí lưu thông một cách dễ dàng

- Cách sàn: 100 ÷ 150mm, cách tường: 200 ÷ 800mm

- Cách trần: 200mm, cách dàn lạnh: 300mm

Chừa lối đi

Trong kho ta cần chừa lối đi cho người và phương tiện bốc dỡ Bề rộng của lối đi phụ thuộc vào máy móc, thiết bị chuyên chở và chất xếp sản phẩm trong kho Kho đang thiết kế có chiều rộng 25m gồm 2 lối đi hai bên dọc theo chiều dài của kho, mỗi lối đi rộng 1m

Xây tụ

Là kỹ thuật sắp xếp các kiện hàng thứ tự vào nhau thành một khối ổn định, vững chắc, tạo điều kiện thuận lợi cho bốc dỡ, phân lô, đảm bảo an toàn và tính được dung lượng kho lạnh Kho lạnh càng cao thì số lớp thùng chất lên tụ ngày càng cao nhưng phải lớn để tránh nguy hiểm do đổ ngã

2.2 TÍNH TOÁN THIếT Kế KHO BảO QUảN

2.2.1 Xác định số lượng và kích thước buồng lạnh

2.2.1.1 Tính thể tích kho lạnh

Thể tích kho lạnh được xác định theo công thức:

v g

Thời gian bảo quản sản phẩm tối đa là 30 ngày

Vì vậy dung tích kho là: E =30 45 1350× = tấn

2.2.1.2 Diện tích chất tải của kho lạnh

Diện tích chất tải của kho lạnh được tính theo công thức:

h - chiều cao chất tải, m

Chiều cao chất tải của kho lạnh phụ thuộc vào chiều cao thực tế h1 của kho Chiều cao h1 được xác định bằng chiều cao phủ bì của kho lạnh trừ đi 2 lần

chiều dầy cách nhiệt

h = H – 2δ m

Chiều cao phủ bì H = 6 m là chiều dài của tấm panel xây kho

Với kho bảo quản thủy sản đông lạnh có nhiệt độ bảo quản là -25°C thì chiều dày

cách nhiệt δ = 150 mm (bảng 2.4, [4, tr52])

Suy ra chiều cao thực tế bên trong kho: h1= 6 – 2 0,15 × = 5,7 m

Như vậy chiều cao chất tải thực trừ đi khoảng hở phía trần để lưu thông không khí chọn là 0,5 m và phía dưới nền lát palet cao 0,15m

Chiều cao chất tải:

h =5, 7 (0,5 0,15) − + = 5, 05 m

=> 3000 594, 06

5, 05

V F h

gv - tiêu chuẩn chất tải, tấn/m3

h - chiều cao chất tải, h = 5,05 m

Độ chịu nén của panel tiêu chuẩn là 0,2 ÷ 0,29 Mpa [1, tr101]

Vậy với tải trọng nền như vậy thì panel sàn đủ điều kiện chịu được lực nén

2.2.3 Xác định diện tích kho lạnh cần lắp

Diện tích kho lạnh thực tế cần tính đến đường đi, khoảng hở giữa các lô hàng, diện tích lắp đặt dàn lạnh Vì vậy diện tích cần xây dựng phải lớn hơn diện tích tính toán ở trên và được xác định theo công thức

T xd

F F

Chiều rộng của mỗi kho r <20 m

Chiều rộng tiêu chuẩn tối đa của tấm panel là 1,2 m

Vậy chiều rộng kho là : r =2, 4 16,8 0,3 19,5 + + = m,

Tính chiều dài kho lạnh

Vậy chiều dài kho là : d =16 1, 2 0, 3 1 19,5 × + × = m

=> Diện tích xây dựng thực của kho lạnh là : Ftt = 19,5 × 19,5 = 380 m 2

2.2.4 Cấu trúc xây dựng và cách nhiệt kho lạnh

Kho lạnh xây dựng theo phương án lắp ghép nên toàn bộ kho được đặt trên nền nhà xưởng Tải trọng của hàng bảo quản sẽ chi phối đến độ rắn chắc của nền, khả năng chịu lún của nền Nếu tải trọng của hàng bảo quản càng lớn thì cấu trúc nền

kho lạnh phải thiết kế có độ chịu nén cao Các tấm panel nền được đặt trên các con lươn thông gió Cấu trúc nền kho lạnh được thiết kế như hình vẽ

2.2.4.2 Cấu trúc vách và trần kho lạnh

Kho lạnh lắp ghép có cấu trúc vách, trần là các tấm panel

Các thông số của panel cách nhiệt:

+ Chiều dài, h = 6000mm (panel vách)

h theo đơn đặt hàng ( panel trần và nền)

2.2.4.3 Cấu trúc mái kho lạnh

Mái kho lạnh có nhiệm vụ chống nắng, mưa, đặc biệt là ngăn sự bức xạ nhiệt của mặt trời Ta chọn mái tôn màu xanh lá cây tạo nên cảm giác mát

Hình 2.5 Mái che kho lạnh

2.2.4.4 Tính cách nhiệt, cách ẩm kho lạnh

Chiều dày cách nhiệt, hệ số truyền nhiệt thực

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

α1 - là hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới tường cách nhiệt, m

α2 - là hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh vào 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

Kho bảo quản đông được thiết kế với chế độ trong kho là – 25 0C Không khí được đối lưu cưỡng bức nhờ quạt

Bảng 2.2 Thông số các lớp vật liệu của tấm panel tiêu chuẩn [4, tr52, 53]

Do dưới nền kho được để thoáng bằng các con lươn nên hệ số toả nhiệt α1 vàhệ

số truyền nhiệt K được lấy bằng giá trị so với trần và vách kho lạnh Vậy ta có:

Để đảm bảo ta chọn chiều dày panel tiêu chuẩn:δpanelTC = 150mm

Khi đó chiều dày cách nhiệt thực của panel là:

Chiều dày panel là 150 mm và hệ số truyền nhiệt thực K = 0,1967 W/m 2K

Tính kiểm tra đọng sương

Để vách không đọng sương thì hệ số truyền nhiệt thực phải thoả mãn điều kiện sau: Kt < 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

t t K

t −t α

−

t1 - là nhiệt độ không khí ngoài môi trường t1 = 37,3 0C

t2 - là nhiệt độ không khí trong kho lạnh t2 = - 25 0C

ts - là nhiệt độ điểm sương của không khí ngoài môi trường, 320C

Vậy ta có:

37,3 32

23,3 1,98237,3 25

s

2K

Xét Kt < 0,95 × Ks  0,1967 < 1,88 Như vậy điều kiện thoả mãn

Tính chiều dày cách nhiệt vách ngăn giữa các phòng lạnh

Số phòng thiết kế là 2 phòng được lắp ghép bằng tấm panel Hai phòng bố trí kề nhau, giữa hai phòng có nhiệt độ và độ ẩm như nhau cho nên không có hiện tượng đọng sương và đọng ẩm

Chiều dày cách nhiệt của vách ngăn:

−

2 1 1 1

1 1

1

αλ

δα

λδ

k cn cnvn

Có hế số tỏa nhiệt giữa hai vách là như nhau: α1 = α2 = 9 W/m2K

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI 3.1 TỔNG QUÁT

Tính nhiệt kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài đi vào kho lạnh Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải

nó trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh

và không khí bên ngoài Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy lạnh cần lắp đặt

Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q được xác định bằng biểu thức:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5, W

Trong đó :

Q1: dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh

Q2: dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh

Q3: dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh

Q4: dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh

Q5: dòng nhiệt từ sản phẩm toả ra khi sản phẩm hô hấp, chỉ có ở các kho lạnh bảo quản rau quả đặc biệt hoặc trong các buồng lạnh bảo quản hoa quả của kho lạnh phân phối

Dòng nhiệt tổn thất Q = ∑Qi tại một thời điểm nhất định được gọi là phụ tải nhiệt của thiết bị lạnh

Đặc điểm của dòng nhiệt này là chúng thay đổi liên tục theo thời gian

Q1 - phụ thuộc theo giờ trong ngày và theo mùa trong năm

Q2 - phụ thuộc vào thời vụ

Q3 - phụ thuộc lọại hàng bảo quản

Q4- phụ thuộc vào qui trình công nghệ

Q5 - phụ thuộc vào biến đổi sinh hoá của sản phẩm “hô hấp”

Năng suất lạnh của hệ thống lạnh được thiết kế theo phụ tải nhiệt lớn nhất Qmax

mà ta ghi nhận được ở một thời điểm nào đó trong cả năm

Kho lạnh có hai buồng lạnh giống nhau vì thế ta chỉ tính tổng dòng nhiệt cho toàn bộ kho lạnh

3.2 DÒNG NHIỆT QUA KẾT CẤU BAO CHE, Q 1

Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che, là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua vách, trần và nền kho do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong, cộng với các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua vách kho lạnh

Q11 - dòng nhiệt qua tường bao, trần, nền do chênh lệch nhiệt độ, W;

Q12 - dòng nhiệt qua tường bao, trần, do ảnh hưởng của bức xạ Mặt trời, W;

Các tấm panel được lắp ghép như hình 3.1

Hình 3.1 Chi tiết ghép các tấm panel

Xác định diện tích tường bao, nền, trần của toàn bộ kho

Các kích thước của kho :

Hình 3.2 Kích thước ngoài của kho lạnh

Chiều dài kho lạnh: L = 19,5 × 2 + 0,15 × 3 = 39,45 m

Vách bên trong kho tiếp giáp với khu bao gói nên ta có:

Chiều rộng kho lạnh: R = 19,5 + 1/2δpanel + δpanel = 19,5 + 1/2 × 0,15 + 0,15

= 19,725 m

Chiều cao kho lạnh: H = 6 m

3.2.1 Tính dòng nhiệt truyền qua vách, trần, nền kho do chênh lệch nhiệt độ

Ta có : Q11 = Q11V +Q11TR+Q11N W

Q11V,Tr,N = Kt × F(t1 – t2) W

Kt - là hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo chiều dầy cách nhiệt thực, W/m2k;

F - là diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m2

t1 - là nhiệt độ bên ngoài môi trường, 0C

t2 - là nhiệt độ trong kho lạnh, t2 = - 25 0C

Hình 3.3 Nhiệt độ các khu vực xung quanh kho lạnh

Kho lạnh nằm trong phân xưởng sản xuất và nối tiếp của các công đoạn sản xuất Sản phẩm sau khi qua bao gói sẽ được đưa tới kho bảo quản, ta chọn nhiệt độ của khu bao gói là t = 200C và gọi vách tiếp giáp này là vách 1 (hướng Đông nam) Tường hướng Đông bắc của kho thì tiếp giáp với kho bao bì, ta chọn nhiệt độ của kho này là t = 350C và gọi là vách 2

Tường hướng Tây bắc giáp với khu và phòng máy nên ta chọn nhiệt độ bên ngoài của vách này là t = 350C (vách 3)

Tường hướng Tây bắc được bao che bởi tường xây, do vậy nhiệt độ bên ngoài vách này là t = 350C (vách 4)

Đối với trần kho lạnh, do kho có mái che cộng thêm laphon nên nhiệt bức xạ qua trần sẽ bị ngăn lại nhưng tại khoảng không đó sẽ xảy ra hiện tượng tích nhiệt trên trần kho Nhiệt nóng từ máy móc và con người hoạt động sinh ra có xu hướng đi lên

và bị chặn lại ở đây Vì vậy nhiệt độ bên ngoài kho lạnh lấy cao hơn nhiệt độ môi trường không khí: t = 400C

Nền kho lạnh có con lươn thông gió và kho được xây lắp ghép nên nhiệt đô dưới nền lấy bằng nhiệt độ ngoài trời t = 37,30C

3.2.1.1 Tính dòng nhiệt truyền qua vách

Dòng nhiệt truyền qua vách 1

Kết quả dòng nhiệt qua vách 1 là 2095 W

Dòng nhiệt truyền qua vách 2

3.2.1.2 Dòng nhiệt truyền qua trần

Tương tự dòng nhiệt qua vách kho ta có:

3.2.1.3 Dòng nhiệt truyền qua nền

Vì là nền kho lắp ghépvà có con lươn thông gió nên cách tính cũng tương tự như vách và trần

Diện tích của nền kho lạnh

- Tổng dòng nhiệt Q 11 truyền vào kho chỉ có dòng nhiệt truyền qua vách, trần nền

- Dòng nhiệt do bức xạ mặt trời vào kho là không có

- Như vậy dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che chỉ có Q 11

=>Từ những kết quả tính toán ở mục 3.3.1.1 ta có bảng sau:

Bảng 3.1 Tổng dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che

3.3 DÒNG NHIỆT DO SẢN PHẨM TỎA RA, Q 2

Sản phẩm sau khi cấp đông, trước khi nhập kho bao giờ nhiệt độ cũng lớn hơn – 250C và sản phẩm đưa vào kho thuộc dạng bao gói nên sẽ có một dòng nhiệt do

sản phẩm , bao bì tỏa ra

Dòng nhiệt do chính sản phẩm toả ra Q21, W

Dòng nhiệt do bao bì mang vào Q22,W

M - là khối lượng hàng hoá nhập vào kho bảo quản trong 1 ngày đêm

M = 45 tấn/ngày đêm (chương 3)

Sau khi cấp đông nhiệt độ bề mặt sản phẩm đạt – 180C , nhiệt độ tâm sản phẩm

đạt – 120C Trong quá trình tách khuôn, mạ băng, bao gói và vận chuyển tới kho

nhiệt độ bề mặt sản phẩm có tăng lên nhưng nhiệt độ tâm hầu như không thay đổi

Vì vậy ta lấy nhiệt độ trung bình tâm sản phẩm trước khi nhập kho là – 120C

Sản phẩm là cá béo (bảng 4.2 [1, tr110])

Ta có i1 = 24,4 kJ/kg

i2 = 0 kJ/kg (vì t2 = – 25 C nhiệt độ bảo quản trong kho)

3.3.2 Dòng nhiệt do bao bì toả ra

Dòng nhiệt do bao bì toả ra tính theo công thức:

Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra tính được là 3,42 KW

Vậy tổng dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra là :

Q2 = Q21 + Q22 = 12,71 + 3,42 = 16,13 KW

3.4 CÁC DÒNG NHIỆT VẬN HÀNH, Q 4

Các dòng nhiệt do vận hành gồm :

Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng Q41

Dòng nhiệt do người làm việc trong kho Q42

Dòng nhiệt do động cơ điện Q43

Dòng nhiệt do mở cửa Q44

Dòng nhiệt do xả tuyết Q45

3.4.1 Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng, Q 41

Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra xác định theo công thức:

3.4.2 Dòng nhiệt do người tỏa ra, Q 42

Q42 được tính theo biểu thức:

Q42 = 350 ×n W

Nhiệt lượng do một người toả ra khi làm việc nặng nhọc là 350, W/người

n: là số người làm việc trong kho lạnh Chọn mỗi phòng lạnh 3 người , vậy với 2

kho ta sẽ có 6 người làm việc [1, tr116]

Vậy Q42 = 350 × 6 = 2100 W

3.4.3 Dòng nhiệt do các động cơ điện,Q 43

Dòng nhiệt do các động cơ điện làm việc trong buồng lạnh (động cơ quạt dàn lạnh, động cơ máy móc, xe nâng vận chuyển…) có thể xác định theo biểu thức:

Q43 = 1000 ×N W

N: Là công suất động cơ điện quạt dàn lạnh, W

Động cơ làm việc trong kho lạnh chỉ có động cơ quạt dàn lạnh Mỗi kho ta chọn 2 dàn lạnh gồm 4 quạt, động cơ mỗi quạt có công suất là 1,05 KW

Suy ra: Q43 = 1000 × (4 × 1,05) × 2 = 8400 W

3.4.4 Dòng nhiệt khi mở cửa, Q 44

Để tính dòng nhiệt khi mở cửa, sử dụng biểu thức:

Công việc xả tuyết được thực hiện lần lượt trên mỗi dàn lạnh

Dòng nhiệt này được tính theo biểu thức:

n: số lần xả băng trong 1 ngày đêm.Chọn n = 3 [4, tr74]

ρkk - là khối lượng riêng của không khí, ρkk = 1,2Kg/m3

V - là dung tích kho lạnh, m3

Cpk - là nhiệt dung riêng của không khí, Cpkk=1000 J/KgK

∆t - là độ chênh lệch nhiệt độ trước và sau khi xả tuyết của kho lạnh

QoTB = Q1 + Q2 + Q4 = 61,93 kW

3.5.2 Phụ tải nhiệt máy nén

Tải nhiệt của máy nén cũng được tính toán từ tất cả các tải nhiệt thành phần nhưng tùy theo từng loại kho lạnh mà ta có thể lấy một phần của tải nhiệt đó

Do các tổn thất nhiệt trong kho lạnh không đồng thời xảy ra nên công suất nhiệt yêu cầu thực tế sẽ nhỏ hơn tổng các tổn thất nhiệt, để tránh lựa chon máy nén có công suất lạnh quá lớn, tải nhiệt của máy nén cũng được tính toán từ tất cả các tải nhiệt thành phần, nhưng đối với kho bảo quản sản phẩm thuỷ sản đông lạnh thì lấy 85%Q1, 100% Q2, 75%Q4 (bảng 2.14, [4, tr78])

Như vậy ta có tải nhiệt máy nén là:

QMN = 85%Q1 + 100%Q2 + 75%Q4

= 0,85 × 27167,03 + 1× 16130 + 0,75 × 18637,35 = 53199,99 W Năng suất lạnh của máy nén đối với mỗi nhóm buồng có nhiệt độ sôi tương tự nhau xác định theo biểu thức:

CHƯƠNG IV TÍNH CHỌN MÁY NÉN VÀ CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ

THỐNG LẠNH 4.1 CHỌN HỆ THỐNG LẠNH

• Ưu điểm:

- Thiết bị đơn giản không cần thêm một vòng tuần hoàn phụ

- Tuổi thọ cao kinh tế vì không phải tiếp xúc với nước muối là một chất ăn mòn kim loại rất nhanh chóng

- Đứng về mặt nhiệt động thì ít tổn thất năng lượng vì hiệu nhiệt độ giữa kho lạnh

và dàn bay hơi gián tiếp qua không khí

- Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ nghĩa là khi làm lạnh trực tiếp thời gian từ khi

mở máy đến lúc kho lạnh đạt nhiệt độ yêu cầu sẽ nhanh hơn

- Nhiệt độ kho lạnh có thể giám sát theo nhiệt độ sôi của môi chất, nhiệt độ sôi có thể xác định dễ dàng qua nhiệt kế của đầu hút máy nén

• Nhược điểm:

- Đối với hệ thống lạnh lớn thì lượng môi chất nạp vào máy lớn, khả năng rò rỉ của môi chất lớn, khó có khả năng dò tìm được chỗ rò rỉ để xử lý Tổn thất áp suấp cho việc cấp cho những dàn bay hơi ở xa có hồi dầu về nếu dùng môi chất Freon, máy nén dễ hút ẩm, việc bảo vệ máy nén khó khăn

- Trữ lạnh của dàn lạnh trực tiếp kém khi máy lạnh ngừng hoạt động thì dàn lạnh cũng hết lạnh nhanh chóng

4.1.1.2 Làm lạnh gián tiếp

Là phương pháp làm lạnh bằng các giàn chất tải lạnh như nước muối, glycol,… thiết bị bay hơi đặt ở ngoài kho lạnh Ở trong buồng chất tải lạnh nóng lên do thu nhiệt của buồng lạnh Sau đó trở lại dàn bay hơi để hạ nhiệt độ xuống bằng nhiệt độ yêu cầu và cứ như vậy được tuần hoàn liên tục Dàn lạnh gián tiếp cũng có thể là dàn lạnh đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức

- Dung dịch chất tải lạnh có khả năng trữ lạnh lớn sau khi máy ngừng hoạt động, nhiệt độ kho có khả năng duy trì được lâu hơn

• Nhược điểm:

- Năng suất lạnh của máy bị giảm do chênh lệch nhiệt độ lớn

- Hệ thống thiết bị cồng kềnh vè phải thêm vòng tuần hoàn cho chất tải lạnh

- Tốn năng lượng bổ sung cho bơm hoặc cánh khuấy chất tải lạnh

Kết luận: qua sự phân tích ưu nhược điểm của hai phương pháp làm lạnh trên, tôi chọn phương pháp làm lạnh cho kho đang thiết kế là phương pháp làm lạnh trực tiếp

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

Chọn môi chất lạnh sử dụng là NH3 (amoniac) có nhiệt ẩn hoá hơi lớn thích hợp cho hệ thống lạnh có công suất lớn do lượng môi chất tuần hoàn nhỏ, lượng nạp nhỏ, máy nén và các thiết bị gọn, rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyển và bảo quản dễ dàng, nước ta sản xuất được Mặt khác amoniac là môi chất không gây ảnh hưởng đến tầng ozôn và hiệu ứng nhà kính như frêôn Đây là môi chất của hiện tại và tương lai Hiện nay, hệ thống lạnh cho kho bảo quản thường sử dụng môi chất freon 22 và môi chất NH3 Do yêu cầu về mặt môi trường: phá hủy tầng ozôn, gây hiệu ứng nhà kính.Môi chất freon 22 chỉ là môi chất quá độ và dần sẽ được thay thế bằng môi chất khác Vì vậy tôi quyết định chọn môi chất amoniac cho hệ thống lạnh đang thiết kế

Nhờ có các tính chất nhiệt động quý báu nên amoniac tuy độc hại nhưng vẫn được

sử dụng rộng rãi

4.1.3 Sơ đồ hệ thống lạnh (thể hiện trên hình vẽ)

4.2 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN

4.2.1 Chọn các thông số làm việc

4.2.1.1 Nhiệt độ sôi của môi chất

Nhiệt độ sôi của mô chất lạnh dùng để tính toán thiết kế có thể lấy như sau:

t0 = − ∆t b t00

C

t b – nhiệt độ buồng lạnh, 0 C

∆t b – hiệu nhiệt độ yêu cầu, 0 C

Kho lạnh sử dụng dàn bay hơi trực tiếp nên ta lấy nhiệt độ bay hơi thấp hơn nhiệt