Thiết kế kho lạnh chế biến thịt lợn dung tích là 120 tấn , với địa điểm xây dựng là TP .HCM

Để đáp ứng được nhu cầu số lượng cũng như chất lượng về vệ sinh an toànthực phẩm , mà các nước đặt ra thì việc ra đời các kho lạnh chế biến là một nhucầu cấp thiết được đặt ra trong ngàn

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây mặt hàng thịt lợn đông lạnh của Việt Nam đã cótín nhiệm trên thị trường trong và ngoài nước Ngoài việc tạo ra những giống lợn

và quy hoạch vùng chăn nuôi để tạo ra con lợn đạt tiêu chuẩn , kỹ thuật chế biếnthịt lạnh đông đúng tiêu chuẩn cũng rất quan trọng

Đi từ sản xuất thủ công nhỏ lẻ , người ta đã dần sản xuất , chăn nuôi lợn theoquy mô trang trại , dần dần đáp ứng được nhu cầu của trong nước và bước đầu xuấtkhẩu sang các nước trên thế giới

Một đặc điểm về vị trí địa lý đó là đất nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệtđới gió mùa quanh năm nóng ẩm thì việc giữ cho sản phẩm được lâu khỏi bị ôi thiu

là rất quan trọng

Để đáp ứng được nhu cầu số lượng cũng như chất lượng về vệ sinh an toànthực phẩm , mà các nước đặt ra thì việc ra đời các kho lạnh chế biến là một nhucầu cấp thiết được đặt ra trong ngành công nghiệp chế biến thịt lợn Nhằm thoảmãn các yêu cầu mà thị trường trong và ngoài nước đặt ra

Với yêu cầu của đề tài là : “ thiết kế kho lạnh chế biến thịt lợn dung tích là

120 tấn , với địa điểm xây dựng là TP HCM ”

Được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Nguyễn xuân Bình , sau mộtthời gian em đã hoàn thành đề tài của mình

Do đây là lần đầu tiên em làm một đồ án thiết kế , nên không tránh khỏinhững thiếu sót mắc phải trong quá trình thực hiện đồ án này, em mong được sựchỉ bảo của thầy để em rút kinh nghiệm trong những đồ án sau

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội ngày 15 tháng 3 năm 2009

CHƠNG 1 : CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG

1.1 Mặt bằng xây dựng

Mặt bằng xây dựng kho lạng phải thân lợi cho các phương tiện giao thông , trangtrại để dễ dàng vận chuyển trong việc xây dựng kho lạnh cũng như lắp đặt máymóc , dây chuyền sản xuất , để sau này có thể mở rộng kho lạnh khi cần thiết Phảixác định được hướng gió thổi chủ dạo trong năm để bố trí các bộ phạn trong khocho hợp lý

1.2 Vệ sinh môi trường

Nguồn cung cấp nước sạch và các hệ thống xử lý nước thải phải tốt, tránh ônhiễm, môi trường xung quanh kho phải đảm bảo và không gần khu công nghiệphoá chất

1.3 Nguồn cung cấp nhiên liệu

Để luôn ổn định về số lượng và chất lượng trong sản xuất, cần tính toán khu

dự trữ nguyên liệu hợp lý sao cho khi nguồn nguyên liệu nhập về gián đoạn nhưngvẫn duy trì được sản xuất Mặt khác cần có chế độ nuôi dưỡng nguyên liệu không

bị sút cân, ốm yếu và chết

1.4.Nguồn cung cấp điện

Điện là nguồn nhiên liệu không thể thiếu trong hệ thống kho lạnh chế biến Điệnđược lấy từ các trạm hạ thế gần khu vực với kho, bên cạnh đó để chủ động trongquá trình sản xuất khi mất điện lưới, kho cần có hệ thống máy phát điện dự phòngtránh hư hỏng sản phẩm và sản xuất được liên tục

1.5 Nguồn cung cấp nước

Nước là nguyên liệu đóng vai trò rất quan trọng trong việc chế biến thựcphẩm Nước sạch được lấy từ nguồn cung cấp của thành phố, nhưng do yêu cầu

sản xuất cần phải có hệ thống nước riêng của nhà máy để dự phòng khi hệ thốngcung cấp của thành phố không đầy đủ.

1.6 Giới thiệu công nghệ chế biến thịt lợn hiện nay

Những năm gần đây mặt hàng thịt lạnh đông của Việt Nam đã có tín nhiệmtrên thị trường trong và ngoài nước Ngoài việc tạo giống và khoanh vùng chănnuôi để tạo con thịt đạt tiêu chuẩn, kỹ thuật chế biến thịt lạnh đông đúng tiêu chuẩncũng rất quan trọng Dây truyền chế biến thịt lợn gồm các công đoạn chính nhưsau:

Nguyên liệu → giết mổ → cạo lông → moi nội tạng

Bảo quản lạnh ← Bảo quản đông Căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật của các công đoạn trong dây truyền công nghệ

ta phân bố các phân xưởng như sau: phân xưởng nguyên liệu, phân xưởng giết mổ,phân xưởng chế biến

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN PHÂN BỐ MẶT BẰNG VÀ DIỆN TÍCH KHO LẠNH

Quy hoạch mặt bằng kho lạnh là bố trí những nơi sản xuất , xử lý lạnh , bảo quản

và những nơi phụ trợ phù hợp với dây chuyền công nghệ Để đạt được mục đích

đó cần tuân thủ theo các yêu cầu sau :

- Phải bố trí các buồng lạnh phù hợp với dây chuyền công nghệ Sản phẩm đitheo dây chuyền công nghệ khônh gặp nhau Các của ra vào của buồng chứaphải quay ra hành lang Cũng có thể không càn hành lang , nhưng sản phẩm đitheo dây chuyền không được đi ngược

Quy hoạch cần phải đạt chi phí đầu tư bé nhất Cần sử dụng rộng rãi các cấukiện tiêu chuẩn đạt đến mức thấp nhất các diện tích phụ nhưng phải đảm bảotiện 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 bốcxếp thủ công hoặc cơ giới đã thiết kế

- Chiều rộng kho lạnh không quá 40 m

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

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

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

- Mặt bằng kho lạnh phải đảm bảo phù hợp với hệ thống lạnh đã chọn Điềunày đặc biệt quan trọng đối với kho lạnh một tầng vì không phải luôn luôn đảmbảo đưa được môi chất lạnh từ các thiết bị lạnh về , do đó phải chuyển sang sơ đồlớn hơn với việc cấp lỏng từ dưới lên

- Mặt bằng kho lạnh phải đảm bảo kỹ thật , an toàn phòng cháy chũa cháy

- Khi quy hoạch cũng cần tính toán đến khả năng mở rộng kho lạnh Phải đểlại một mặt mút tường để có thể mở rộng kho lạnh

2.1 Chọn phương án

2.1.1 Các số liệu về khí tượng tại thành phố Hồ Chí Minh

- Nhiệt độ :

+ Nhiệt độ trung bình cả năm ttb = 270C

+ Nhiệt độ trung bình mùa hè th = 37 , 30C

+ Nhiệt độ trung bình mùa đông t d =17,40C

- Độ ẩm tương đối :

+ Mùa hè : ϕh = 74 %+ Mùa đông : ϕd = 74 %

Ta lấy nhiệt độ trung bình của mùa hè để tính toán

C

th = 37 , 30

h

t : Nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất

Độ ẩm tương đối trong mùa hè ( ϕh ) dung để tính toán bề mặt cách ẩm(tính kiểm tra đọng sương ) từ th và ϕh ta có thể xác định được nhiệt độ nhiệt

kế ướt và nhiệt độ đọng sương trên đồ thị I – d của không khí ẩm :

2.1.2 Số liệu về chế độ bảo quản sản phẩm

Nhiệt độ bảo quản

- Xử lý lạnh đông là làm lạnh đông sản phẩm Sản phẩm sau khi được làmlạnh đông hoàn toàn bị hoá cứng đo toàn bộ nước và địch trong sản phẩm đóngthành băng Nhiệt độ tâm sản phẩm đạt tới - 80C nhiệt độ bề mặt đạt tới -180C ÷

-120C

- Chọn phương pháp làm lạnh đông một pha để thiết kế sản phẩm thịt saukhi ra khỏi lò mổ (370C) được đưa ngay vào thiết bị kết đông, nhiệt độ tâm thịt đạttới -80C

2.2 Phân bố mặt bằng và diện tích kho lạnh

Thiết kế kho lạnh loại kho chế biến thịt lợn dung tích 120 tấn

, 3

67 ,

F = V h = =

2.2.3 Tải trọng trên 1m2 nền buồng :

0,45 3,5 = 1,575 t/m2 Với tải trọng nền này thì panel sàn đủ điều kiện chịuđược lực nén bởi vì độ chịu nén của panel tiêu chuẩn là 0,2÷0,29Mpa

( đường đi và diện tích các lô hàng , giữa các lô hang và cột tường ) βf tra theo

bảng 2-4 - hướng dẫn TKHTL - Nguyễn Đức Lợi Với diện tích buồng từ 20 đến

100 m2 có :

f

β =0,7 ÷0,75 ta chọn βf = 0,7 ta có :

2 7

, 0 2 , 76

ao tay

dong

bac nam

6.0000 4.0000

3.0000 6.0000

9.0000 18.0000

dong buong ket

buong bao quan lanh2 lanh 1

buong bao quan

Ngoài rat a còn bố trí thêm một buồng chế biến có diện tích 48 m2

một buồng đệm có diện tích là : 18 m2 và một buồng thay quần áo và đểdụng cụ là : 24 m2

vậy tổng diện tích kho lạnh cần xây dựng là : 234 m 2

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM VÀ KIỂM TRA

ĐỌNG SƯƠNG

Trong xu thế ngày nay thì các doanh nghiệp sử dụng tấm panel để xây dựngkho lạnh ngày càng nhiều Sở dĩ có sự chuyển dịch đó là do các doanh nghiệp sảnxuất đã và đang đáp ứng được hầu hết các yêu cầu được đặt ra trong thời kỳ hộinhập hiện nay Các doanh nghiệp trong nước đã sản xuất được những tấm panel rấtphù hợp với nhu cầu của các doanh nghiệp , và chúng có những đặc điểm sau :

- Do đặc tính định hình cao nên việc sử dụng lắp đặt nhà xưởng công nghiệpbằng panel , tiết kiệm được chi phí xây dựng móng rút ngắn được thời gian

thi công , đưa công trình vào sử dụng sớm đồng thời quay nhanh được vốnđầu tư

- Panel có khả năng tạo kết cấu nhẹ , vượt nhịp lớn nên việc thiết kế bố tríkhông gian bên trong không cần nhiều cột chống đỡ

- Lắp đặt không yêu cầu vij trí rộng tay nghề cao , không làm ảnh hưởng đếnhiện trạng hiện có

- Vật liệu và phụ kiện có sẵn

- Không sử dụng thiết bị cẩu lắp đặt

- Có khả năng thay đổi vị trí các loại cửa , ngay cả sau khi lắp đặt

- Có khả năng đáp ứng được việc phát sinh mở rộng công trình theo hai hướng: mặt bằng hoặc cơi tầng

- Panel có khả năng tạo song , rãnh hoặc làm bằng phẳng theo yêu cầu củatừng công trình

- Cách nhiệt cách ẩm tốt

- Thân thiện với môi trường , không chứa các chất gây ung thư , an toàn khi

sử dụng chứa thực phẩm

- Không chứa các tác nhân gây hiệu ứng nhà kính (CFC)

Sau đây là khái quát về tấm panel cách nhiệt:

Cấu tạo của tấm panel gồm 3 lớp chính: hai bên là các lớp tôn dày 0,5÷0,6

mm, ở giữa là lớp polyurethane cách nhiệt dầy từ 50÷200mm tuỳ thuộc phạm vinhiệt độ làm việc Hai chiều cạnh có dạng âm dương để thuận lợi cho việc lắpghép

Một đặc điểm cần nói đến giữa panel trần và tường thì panel nền do phảichịu tải trọng lớn của hàng nên ta sử dụng tấm panel có mật độ cao, khả năngchiệu nén tốt Tấm panel được đặt nên trên các con lươn thông gió.

Panel trần cũng được gắn lại với nhau bằng các khoá camlocking Và khitấm panel có chiều dài và chiều rộng lớn thì ta cần lắp thêm các khung đỡ để chotấm panel không bị võng xuống

Sau khi lắp xong, cần phun silicon hoặc sealant để làm kín các khe hở lắpghép Do có sự biến động về nhiệt độ nên áp suất trong kho luôn thay đổi, để cânbằng áp suất bên trong và bên ngoài kho, người ta gắn trên tường các van thông áp

a- trần; b- Trần-trần; c- nền;

Tường-Hình ảnh trên được lấy từ trang web :

:http://gia24.vn/chungtayxaydung/forums/t/1566.aspx

3.1 Tính chiều dầy cách nhiệt tường, trần và nền:

Do trần kho có mái che và nền kho lạnh có con lươn thông gió nên ta lấy hệ sốtruyền nhiệt của nền và trần kho bằng hệ số truyền nhiệt của vách kho Vì vậy taxác định chiều dày cách nhiệt chung cho cả tường, trần và nền

Ở đây ta chọn vật liệu cách nhiệt cho kho là các tấm panel tiêu chuẩn (panel

có tác dụng cách nhiệt, cách ẩm)

3.1.1 Tính chiều dày cách nhiệt cho tường:

Từ công thức tính hệ số truyền nhiệt k cho vách phẳng nhiều lớp:

=

++

+ n

i cn

cn i

i

1

11

1

αλ

δλ

cn

1 1

1

α λ

δ α

λ

Trong đó:

λ - hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/m2K.

( hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi ) Theo bảng 3.7 ta có: α1 = 23,3 W/m2K; α2 = 8 W/m2K

Vì theo cấu tạo tấm panel nằm giữa hai lớp tôn lá và hai lớp sơn.Với:

Vật liệu Chiều dày δ, m Hệ số dẫn nhiệt λ, W/mK

Tôn lá 0,0006 45,36

Sơn 0,0005 0,291

3.1.2 Đối với buồng chế biến ( các số liệu dưới dây được lấy trong bảng 3.9

- hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh - Nguyễn Đức Lợi )

Chọn nhiệt đọ trong buồng là 18oC

Do đó ta có độ dày panel là δ = 50 mm; Hệ số truyền nhiệt K = 0,43 W/m2K

Theo công thức 3.2 ta có:

043 , 0 8

1 291 , 0

0005 , 0 2 36 , 45

0006 , 0 2 3 , 23

1 43 , 0

1 02 ,

Theo tiêu chuẩn chọn δcn = 50 mm

Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che là:

8

1 02 , 0

05 , 0 291 , 0

0005 , 0 2 36 , 45

0006 , 0 2 3 , 23 1

+ +

+

Vậy kt = 0,374 W/m2K

3.1.3 Buồng bảo quản lạnh

Chọn nhiệt độ trong buồng là 0 0C

Do đó ta có độ dầy của tấm panel là 75 mm, hệ số truyền nhiệt K = 0,3 W/m2K

Theo công thức 3.2 ta có:

063 , 0 8

1 291 , 0

0005 , 0 2 36 , 45

0006 , 0 2 3 , 23

1 3 , 0

1 02 ,

Theo tiêu chuẩn chọn δcn = 75 mm

Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che là:

8

1 02 , 0

075 , 0 291 , 0

0005 , 0 2 36 , 45

0006 , 0 2 3 , 23 1

+ +

+

3.1.4 Buồng bảo quản đông

Chọn nhiệt độ trong buồng là -18 0C

Do đó ta có độ dầy của tấm panel là 100 mm; hệ số truyền nhiệt k = 0,22 W/m2K

Theo công thức 3.2 ta có:

0875 , 0 8

1 291 , 0

0005 , 0 2 36 , 45

0006 , 0 2 3 , 23

1 22 , 0

1 02 ,

Theo tiêu chuẩn chọn δcn = 100 mm

Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che là:

8

1 02 , 0

1 , 0 291 , 0

0005 , 0 2 36 , 45

0006 , 0 2 3 , 23 1

1

= + +

+

3.2 Tính toán chiều dầy cách nhiệt cho nền

Trong kho lạnh lắp ghép thì tải trọng của tấm panel nền chịu lực là lớn nhất

Và các buồng được lắp ghép lại với nhau một cách đòng nhất nên ta chỉ cần tínhcho buồng có nhiệt độ là thấp nhất , đó là buồng bảo quản đông với nhiệt độ bảoquản là -180C tra bảng 3.9 ta có : K = 0,22W/m2K

δ= 100 mmNhư đã tính toán ở trên ta có : kt = 0,193 W/m2K Vì tấm panel cách nhiệt

có cường độ chiệu nén là 0,2 đến 0,29 Mpa; tương ứng với 0,2 đến 0,29 tấn/m3 nên

để đảm bảo an toàn ta chọn chiều dầy của tấm panel là : δ= 125mm

3.3 Tính toán chiều dày cách nhiệt của vách ngăn giữa các buồng

3.3.1 Vách ngăn giữa buồng bảo quản đông với buồng bảo quản lạnh.

Tra bảng 3.5 ta được k =0,28 W/m2K

Chiều dày cách nhiệt là:

068 , 0 8

1 291 , 0

0005 , 0 2 36 , 45

0006 , 0 2 3 , 23

1 28 , 0

1 02 ,

Theo tiêu chuẩn chọn δcn = 75mm

Hệ số truyền nhiệt thực của tường là:

8

1 02 , 0

075 , 0 291 , 0

0005 , 0 2 36 , 45

0006 , 0 2 3 , 23 1

+ +

+ + W/m2K

3.3.2 Vách ngăn giưa buồng kết đông với buồng bảo quản lạnh

Tra bảng 3.5 ta được k = 0,26 W/m2K

Chiều dày cách nhiệt là:

07 , 0 8

1 291 , 0

0005 , 0 2 36 , 45

0006 , 0 2 3 , 23

1 26

, 0

1 02 ,

Theo tiêu chuẩn chọn δcn = 100 mm

Hệ số truyền nhiệt thực của tường là:

8

1 02 , 0

1 , 0 291 , 0

0005 , 0 2 36 , 45

0006 , 0 2 3 , 23 1

+ +

+ + W/m2K

C .Vách ngăn giữa buồng chế biến và buồng bảo quản đông:Tra bảng 3.5 ta được k= 0,33 W/m2K

Chiều dày cách nhiệt là:

057 , 0 8

1 291 , 0

0005 , 0 2 36 , 45

0006 , 0 2 3 , 23

1 33 , 0

1 02 ,

Theo tiêu chuẩn chọn δcn = 75 mm.

Hệ số truyền nhiệt thực của tường là

8

1 02 , 0

075 , 0 291 , 0

0005 , 0 2 36 , 45

0006 , 0 2 3 , 23 1

+ +

+ + W/m2K

3.4 Tính kiểm tra đọng sương trên bề mặt ngoài vách cách nhiệt

3.4.1 Kiểm tra tường bao quanh

Để không đọng sương, nhiệt độ bề mặt bên ngoài của vách phải cao hơnnhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài, tức là:

−

−

−

= 1,35 W/m2K

ks = 1,35 W/m2K > kt = 0,193 W/m2K ⇒ Vậy vách ngoài không bị đọngsương.

3.4.2 Kiểm tra trần

Ta cũng chỉ cần kiểm tra cho buồng bảo quản đông là được

Do trần thiết kế có mái che cho nên nhiệt độ của trần kho lạnh sẽ giảm xuốngmột khoảng từ 4 đến 60C do đó ta có t1 = 330C (lấy tròn ) và ϕ = 74%

Tra trên đồ thị I – d ta được ts = 280C

Theo công thức 3.7 ta có:

ks = 0,95α1 1 2

1

t t

2833

3.4.3 Kiểm tra đọng sương qua nền

Do kho lạnh xây dựng theo phương án lắp ghép nên toàn bộ kho được đặttrên nền nhà xưởng Tải trọng của hàng bảo quản sẽ chi phối đến độ rắn chắc củanền, khả năng chịu lún của nền Nếu tải trọng của hàng bảo quản càng lớn thì cấutrúc nền kho lạnh phải thiết kế có độ chịu nén cao Các tấm panel nền được đặt trêncác con lươn thông gió Các con lươn thông gió được xây bằng bê tông hoặc gạchthẻ, cao khoảng 10 ÷ 15 cm Khoảng cách giữa các con lươn thường là 25cm Bềmặt các con lươn dốc về hai phía 2% để tránh đọng nước

Cấu trúc nền kho lạnh được thiết kế như hình

3.5 Tính kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt :

Ở đây ta đã chọn kho lạnh là loại kho lắp ghép bằng các tấm panel , trongquá trình sản xuất các tấm panel đã tuân thủ theo các quy định nghiêm ngặt theocác tiêu chí đặt ra về cách ẩm cách nhiệt , và đã được kiểm nghiệm và chứngnhận cho nên ta không cần tính kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt

CHƯƠNG 4 : TÍNH NHIỆT CHO KHO LẠNH

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 kho lạnh

Q2 – dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra trong quá trình xử lý lạnh

Q3 là dòng nhiệt do không khí bên ngoài mang vào khi thông gióbuồng lạnh

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

Q5 – dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp, nó chỉ có ởkho lạnh bảo quản rau quả, Q5 = 0

4.1 Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che

Q1 = Q11 + Q12

Q11: là dòng nhiệt tổn thất qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ