Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn Đồ án thiết kế
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BỘ MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHO LẠNH BẢO QUẢN TRÁI CÂY NĂNG SUẤT 120 TẤN GVHD: TH.S ĐÀO THANH KHÊ SVTH : NGUYỄN HOÀNG LINH MSSV : 2004110090 LỚP : 02DHHH1 Tp.Hồ Chí Minh - Tháng 6/2014 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn LỜI MỞ ĐẦU Trái cây là loại thực phẩm không thể thiếu trong đời sống hàng ngày. Đây là nguồn cung cấp vitamin và khoáng chất cần thiết cho cơ thể . Nước ta là một nước nhiệt đới với đủ loại cây trái quanh năm . Tuy nhiên chính thời tiết nóng ẩm lại là nguyên nhân làm cho trái cây rất dễ bị hư hỏng khi tiến hành thu hoạch theo thời vụ. Do đó vấn đề đặt ra là làm sao bảo quản sản phẩm trái cây được lâu dài . Phương pháp hiệu quả nhất hiện nay là bảo quản trái cây trong phòng lạnh . Theo phương pháp này , trái cây sau thời gian dài bảo quản vẫn còn giữ được chất lượng tương đối tốt . Đề tài “ Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản trái cây quả năng suất 120 tấn”. Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi nhiều sai sót . Em rất mong nhận được những đóng ý kiến của các thầy cô để đề tài được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! TP. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 06 năm 2014 GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 2 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian nghiên cứu và tham khảo để hoàn thành đồ án, em xin chân thành cảm ơn: Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm Tp. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện tốt nhất về cơ sở vật chất kĩ thuật, trang thiết bị để chúng em có thể hoàn thành đồ án trong thời gian ngắn. Thư viện trường đã cung cấp những tư liệu hết sức có giá trị, là tài liệu thanh khảo tốt và quý báu. Đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy Đào Thanh Khê, người trực tiếp hướng dẫn tận tình để nhóm chúng em hoàn thành đồ án đúng thời hạn. TP. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 06 năm 2014 GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 3 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn LỜI NHẬN XÉT CỦA GVHD Chữ ký của giáo viên nhận xét GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 4 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn LỜI NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN Chữ ký của giáo viên nhận xét GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 5 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 9 1.1 Ý NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH CỦA HỆ THỐNG LẠNH 9 1.2 NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ 9 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KHO LẠNH 9 2.1 TÍNH THỂ TÍCH KHO LẠNH 9 2.2 DIỆN TÍCH CHẤT TẢI TRONG KHO LẠNH 10 2.3 TẢI TRỌNG NỀN 10 2.4 DIỆN TÍCH KHO LẠNH CẦN XÂY DỰNG 10 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM 12 3.1 TÍNH TOÁN CHO VÁCH KHO LẠNH 12 3.1.1 Kết cấu tường bao 12 3.1.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt 12 3.1.3 Kiểm tra đọng sương 13 3.2 CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO NỀN 13 3.2.1 Kết cấu cách nhiệt của nền 13 3.2.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt 14 3.3.1 Kết cấu cách nhiệt của trần 15 3.3.2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt 15 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT 15 4.1 TÍNH DÒNG NHIỆT TỔN THẤT 16 4.1.2 Tính dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra 16 4.1.4 Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh 19 4.2 XÁC ĐỊNH TẢI NHIỆT CHO THIẾT BỊ VÀ MÁY NÉN 20 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH, TÍNH CHỌN MÁY NÉN 20 5.1 CHỌN CÁC THÔNG SỐ CỦA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC 20 5.1.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh 21 5.1.2 Nhiệt độ ngưng tụ 21 5.1.3 Nhiệt độ hơi hút (th) 22 5.1.4 Nhiệt độ quá lạnh (tql) 22 5.2 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH 23 5.2.1 Năng suất lạnh riêng khối lượng 23 GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 6 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn 5.2.2 Lưu lượng môi chất qua máy nén 24 5.2.3 Năng suất thể tích thực tế của máy nén [ 1, 214 ] 24 5.2.4 Hệ số cấp của máy nén 24 5.2.5 Thể tích hút lý thuyết 27 5.2.6 Công nén đoạn nhiệt 27 5.2.7 Công nén chỉ thị 27 5.2.8 Công suất ma sát 28 5.2.9 Công suất hữu ích 28 5.2.10 Công suất điện 28 5.2.11 Công suất động cơ lắp đặt 30 5.2.12 Phụ tải nhiệt dàn ngưng 30 5.3 TÍNH CHỌN MÁY NÉN 30 5.4 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ 31 5.5 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BAY HƠI 33 CHƯƠNG 6: CÁC THIẾT BỊ KHÁC CỦA HỆ THỐNG 36 6.1 BÌNH CHỨA CAO ÁP 36 6.1.1 Công dụng 36 6.1.2 Cấu tạo 36 6.2 THÁP GIẢI NHIỆT 37 6.2.1 Mục đích 37 6.2.2 Cấu tạo 37 6.2.3 Nguyên lý 37 6.2.4 Tính toán 38 39 6.3.1 Mục đích 40 6.3.2 Cấu tạo 40 6.3.3 Nguyên lý làm việc 41 6.4 BÌNH CHỨA DẦU 41 6.4.1 Nhiệm vụ 41 6.4.2 Cấu tạo 41 6.5 BÌNH TRUNG GIAN 42 6.5.1 Mục đích 42 6.5.2 Cấu tạo 42 6.6.1 Mục đích 43 GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 7 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn 6.6.2 Cấu tạo 43 6.7 PHIN SẤY LỌC 43 6.8 MẮT GAS 44 6.9 VAN 45 GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 8 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Ý NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH CỦA HỆ THỐNG LẠNH Từ xa xưa con người đã biết sử dụng lạnh cho đời sống, bằng cách cho vật cần làm lạnh tiếp xúc với những vật lạnh hơn. Sau này kỹ thuật lạnh ra đời đã thâm nhập vào các ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó như: - Ngành công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm - Trong công nghiệp nặng: làm nguội khuôn đúc - Trong y tế: chế biến và bảo quản máu, thuốc - Trong công nghệ hóa chất - Trong lĩnh vực sinh hoạt đời sống: điều hòa không khí Đóng vai trò quan trọng nhất là ngành công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm. Tuy nhiên để có thể giữ cho thực phẩm được lâu dài để cung cấp, phân phối cho nền kinh tế quốc dân, thì phải bảo quản đông nhằm giữ cho các vi sinh vật làm ôi thiu thực phẩm càng bị ức chế, các quá trình phân giải diễn ra rất chậm. Vì vậy mà có thể giữ cho thực phẩm không bị hỏng trong thời gian dài. 1.2 NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ 1. Bảo quản mát - Sản phẩm bảo quản: trái cây - Dung tích: 120 tấn - Nhiệt độ kho lạnh bản quản: 4oC - Nhiệt độ ngưng tụ: 25oC 2. Thông số môi trường - Địa điểm xây dựng: kho lạnh đặt tại Tp.HCM - Nhiệt độ môi trường: tn=37,3oC - Độ ẩm môi trường: 3. Môi chất lạnh - Môi chất lạnh sử dụng trong kho lạnh bảo quản là R22 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KHO LẠNH 2.1 TÍNH THỂ TÍCH KHO LẠNH Thể tích kho lạnh được xác định theo công thức: V = (m 3 ) GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 9 V g E Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn Trong đó: V – Thể tích kho lạnh , m 3 . E – Dung tích của các buồng lạnh, tấn. g v – Mức độ chất tải, tấn/m 3 . Kho được thiết kế với mặt hàng trái cây chứa trong thùng gỗ, ta có g v = 0,45 tấn/m 3 Dung tích thật sự các buồng sản phẩm là trái cây E sp và thùng gỗ E bb Chọn E bb =10% E sp E sp = 120 (t) (đầu đề) Dung tích thật sự của buồng lạnh E = E sp + E bb = 120 + 12 = 132 (t) Thể tích buồng lạnh V = (m 3 ) 2.2 DIỆN TÍCH CHẤT TẢI TRONG KHO LẠNH Chọn h = 3 m Công thức xác định diện tích chất tải buồng lạnh: F= (m 2 ) Trong đó: h – Chiều cao chất tải, m 2.3 TẢI TRỌNG NỀN Công thức tính tải trọng nền: g f = g v h = 0.45 x 3 = 1.35 ( tấn/m 2 ) Trong đó: h – Chiều cao chất tải. g v – Mức độ chất tải, tấn/m 3 2.4 DIỆN TÍCH KHO LẠNH CẦN XÂY DỰNG Công thức xác định diện tích xây dựng kho lạnh: GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 1 0 33.293 45.0 132 == V g E 78.97 3 33.293 == h V [...]... trọng của hệ thống lạnh, nó quyết định năng suất lạnh của hệ thống; phần quan trọng của máy nén là năng suất lạnh và công suất của động cơ máy nén đòi hỏi phải đáp ứng được năng suất lạnh của kho bảo quản GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 30 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn Nhiệm vụ của máy nén là liên tục hút hơi môi chất lạnh sinh ra ở thiết bị bay hơi để nén lên áp suất cao... 5.2.10 Công suất điện Công suất điện Nel là công suất đo được trên bảng đấu điện có kể đến tổn thất truyền động, khớp, đai và hiệu suất chính của động cơ điện GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 28 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 29 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn N el = Ta có: , kW [ 1, 218 ] Trong đó: ηtd - là hiệu suất truyền... do trái cây tỏa ra: M: năng suất buồng bảo quạn lạnh đông (t/24h) Q21 :Dòng nhiệt do tôm tỏa ra h1 ,h2 : enthapi của sản phẩm trước và sau khi xử lý lạnh : GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 16 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn Theo bảng 4-2 p.81 Chọn nhiệt độ hàng nhập thẳng vào kho bảo quản lạnh đông là: t1 = 8 oC t2 = 4 oC ⇒h1 = 302 kJ/kg ⇒h2 = 286.7 kJ/kg M = 8%E = 0.0 8120. .. thiết bị bay hơi 1’-1: Quá trình quá nhiệt đẳng áp p=p0=const ở thiết bị hồi nhiệt GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 25 T0 Tk Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 26 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn Vlt = Vtt 0,0588 = = 0,082 λ 0,72 Ni = 5.2.5 Thể tích hút lý thuyết Ta có : m3/s 5.2.6 Công nén đoạn nhiệt Ta có: Ns = G l =... thước kho như sau: 12 x 12 x 5 GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 11 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM 3.1 TÍNH TOÁN CHO VÁCH KHO LẠNH 3.1.1 Kết cấu tường bao Xây dựng vách kho lạnh có kết cấu như sau: Bảng 1: Kết cấu vách ngoài kho lạnh Vật liệu Vữa Gạch Vữa Cách ẩm bitum Cách nhiệt polystirol Bề dày δ(m) 0.020 0.380 0.020 0.004 0.200 Hệ số... Trang 12 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn Hệ số truyền nhiệt K K = 0.202 W/m2.K 3.1.3 Kiểm tra đọng sương Điều kiện để vách ngoài của kho lạnh không bị đọng sương: k s = 0.95 × α 1 × t1 − t s (W / m 2 K ) t1 − t 2 Trong đó: t1: nhiệt độ bên ngoài kho bảo quản lạnh đông (oC) ts: nhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài (oC) t2: nhiệt độ bên trong kho lạnh (oC) α1: hệ số cấp... nhiệt 5.5 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BAY HƠI GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 33 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn Thiết bị bay hơi là nơi trao đổi nhiệt giữa môi chất lạnh và đối tượng cần làm lạnh, môi chất lạnh nhận nhiệt của đối tượng cần làm lạnh hóa hơi thành hơi bão hòa khô trước khi về máy nén Cũng như thiết bị ngưng tụ, tính toán thiết bị bay hơi chủ yếu để thiết kế và kiểm tra... lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 15 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn không khí bên ngoài Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt tải kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy lạnh cần lắp đặt Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định bằng biểu thức: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 (W) Trong đó:... chất tải lạnh ∆t max= tb1-t0 = 7-(-9) = 16 ∆t min = tb2-t0 = 1-(-9) = 10 (Vì nhiệt độ bảo quản sản phẩm là 40C nên chọn tb1=70C, tb2=10C) ∆t tb = 16 − 10 => = 12.8 16 ln =>F= 21133/ 17.512.8=94.34 m2 10 Chọn kho lạnh có 2 dàn lạnh vậy năng suất của mỗi dàn phải đạt ít nhất là 10.57 kW GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 34 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn Chọn dàn lạnh Friga-Bohn:... KB 2100 Năng suất: 15,44kW Bước cánh: 7mm Chiều dài: 1753mm Chiều cao: 680mm Chiều sâu: 720mm Năng suất quạt: 520 W Khối lượng: 98 kg GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 35 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn CHƯƠNG 6: CÁC THIẾT BỊ KHÁC CỦA HỆ THỐNG 6.1 BÌNH CHỨA CAO ÁP 6.1.1 Công dụng Bình chứa cao áp được bố trí ngay sau thiết bị ngưng tụ dùng để chứa lỏng môi chất ở áp suất cao, . án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn 6.6.2 Cấu tạo 43 6.7 PHIN SẤY LỌC 43 6.8 MẮT GAS 44 6.9 VAN 45 GVHD: Th.s Đào Thanh Khê Trang 8 Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây. 9 V g E Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn Trong đó: V – Thể tích kho lạnh , m 3 . E – Dung tích của các buồng lạnh, tấn. g v – Mức độ chất tải, tấn/ m 3 . Kho được thiết kế với. án thiết kế kho lạnh bảo quản trái cây năng suất 120 tấn MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 9 1.1 Ý NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH CỦA HỆ THỐNG LẠNH 9 1.2 NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ 9 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KHO LẠNH