Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản rau quả năng suất 100 tấn

Chúng được coi là mắt xích cuối cùng của dây chuyền lạnh, dùng để bảo quản các thực phẩm tiêu dùng trong gia đình hoặc tập thể, để làm đá lập phương, đá thỏi thực phẩm.. Nhưng một kho lạ

Lời nói đầu

Rau quả 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 rau quả rất dễ bị hư hỏng khi tiến hành thu hoạch theo thời vụ Mặt khác việc thu hoạch theo thời vụ làm xuất hiện nguy cơ thiếu nguyên liệu cho nhàmáy chế biến rau quả vào những lúc trái vụ Do đó vấn đề đặt ra là làm sao bảo quản sản phẩm rau quả được lâu dài Phương pháp hiệu quả nhất hiện nay là bảo quản rau quả trong phòng lạnh Theo phương pháp này , rau quả sau thời gian dài bảo quản vẫncòn giữ được chất lượng tương đối tốt

Đề tài “ Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản rau quả năng suất 100 tấn” Do thờigian 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 cũng như từ các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn Em xin chân thành cám ơn quý thầy cô, đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Lục

đã tận tình hướng dẫn để em hoàn thành đồ án này

I. TỔNG QUAN

I.1 PHÂN LOẠI KHO LẠNH :

I.1.1 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, lạnh đông, đồ hộp … để chuyển đến các kho lạnh phân phối , kho lạnh trung chuyển hoặc kho lạnh thương nghiệp Đặc

điểm là năng suất lạnh của các thiết bị lớn Chúng là mắt xích đầu tiên của dâychuyền lạnh.

I.1.2 Kho lạnh phân phối.

các sản phẩm thực phẩm trong một mùa thu hoạch, phân phối điều hòa cho cả năm

khác đưa đến đây để bảo quản Một phần nhỏ có thể được gia lạnh và kết đôngtại kho lạnh từ 3 đến 6 tháng Dung tích của kho rất lớn , từ 10 đến 15 ngàn tấn , đặc biệt 30  35000 tấn

để bảo quản nhiều loại mặt hàng : thịt, sữa, cá, rau quả …

gói, gia lạnh và kết đông thì gọi là xí nghiệp liên hiệp lạnh

I.1.3 Kho lạnh trung chuyển.

Thường được đặt ở các hải cảng, những điểm nút đường sắt, bộ … dùng để bảoquản ngắn hạn những sản phẩm tại những nơi trung chuyển Kho lạnh trung chuyển có thể kết hợp làm một với kho lạnh phân phối và kho lạnh thương nghiệp

I.1.4 Kho lạnh thương nghiệp.

Dùng để bảo quản ngắn hạn thực phẩm sắp đưa ra thị trường tiêu thụ Nguồn hàng chủ yếu của kho lạnh này là từ kho lạnh phân phối Kho lạnh thương nghiệp được chia làm hai loại theo dung tích: kho lạnh thương nghiệp lớn có dung tích từ 10 đến 150 tấn dùng cho các trung tâm công nghiệp, thị xã…Kho lạnh nhỏ có dung tích đến 10 tấn dùng cho các cửa hàng, quầy hàng thương nghiệp, khách sạn … thời gian bảo quản trong vòng 20 ngày Kiểu này bao gồm cả các loại tủ lạnh, tủ kính lạnh thương nghiệp

I.1.5 Kho lạnh vận tải.

Thực tế là các ô tô lạnh, tàu hoả, tàu thủy hoặc máy bay lạnh dùng để vận tải các sản phẩm bảo quản lạnh Các khoang lạnh có thể chiếm toàn bộ hoặc một phần khoang hàng của phương tiện vận tải

I.1.6 Kho lạnh sinh hoạt.

Thực chất là các loại tủ lạnh, tủ đông các cỡ khác nhau sử dụng trong gia đình Chúng được coi là mắt xích cuối cùng của dây chuyền lạnh, dùng để bảo quản các thực phẩm tiêu dùng trong gia đình hoặc tập thể, để làm đá lập phương, đá thỏi thực phẩm Dung tích từ 50 lít đến một vài mét khối

I.2 PHÂN LOẠI BUỒNG LẠNH :

Kho lạnh chuyên dùng chỉ có một buồng với một chế độ nhiệt duy nhất Nhưng một kho lạnh thường gồm nhiều buồng lạnh với những chế độ nhiệt khác nhau để bảo quản cácloại sản phẩm khác nhau Ngay trong tủ lạnh gia đình cũng chia làm 3 ngăn với 3 chế độ bảo quản: lạnh đông trong ngăn đá, bảo quản lạnh ở phần giữa và bảo quản mát cho rau quả ở ngăn dưới cùng Dưới đây là đặc tính và phân loại của các buồng lạnh đó

I.2.1 Buồng bảo quản lạnh 0 0 C.

Các sản phẩm bảo quản như thịt, cá có thể được xếp trong các bao bì khác nhau đặt lên giá trong buồng lạnh Buồng lạnh được trang bị các dàn lạnh không khí kiểu gắn tường, treo trên trần đối lưu không khí tự nhiên hoặc dùng dàn quạt

I.2.2 Buồng bảo quản đông -18 -20 o C

- Buồng bảo quản lạnh đông dùng để bảo quản các sản phẩm thịt, cá, rau, quả…đã

được kết đông ở máy kết đông hoặc buồng kết đông Nhiệt độ buồng thường là

- Buồng bảo quản đông thường dùng dàn quạt làm lạnh không khí nhưng có thể

dùng các dàn tường hoặc dàn trần không khí đối lưu tự nhiên

I.2.3 Buồng bảo quản đa năng -12 o C

- Khi cần có thể dùng buồng đa năng để gia lạnh sản phẩm

- Buồng đa năng thường được trang bị dàn quạt nhưng cũng có thể được trang bị dàn tường hoặc dàn trần đối lưu không khí tự nhiên

I.2.4 Buồng gia lạnh 0 o C.

- Buồng gia lạnh dùng để làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ bảo quản lạnh hoặc để gia lạnh sơ bộ cho những sản phẩm lạnh đông trong phươngpháp kết đông hai pha

nâng lên vài độ trên nhiệt độ đóng băng của các sản phẩm được gia lạnh

- Buồng gia lạnh thường được trang bị dàn quạt để tăng tốc độ gia lạnh cho sản phẩm

I.2.5 Buồng kết đông -35 0 C

- Buồng kết đông dùng để kết đông sản phẩm Kết đông một pha, nhiệt độ sản phẩm

phẩm đã được gia lạnh sơ bộ Sản phẩm ra có nhiệt độ tâm thịt đạt

dần đạt nhiệt độ bảo quản trong buồng bảo quản đông

- Kết đông một pha có nhiều ưu điểm hơn do đó ngày nay thường người ta thiết kế buồng kết đông một pha cho kho lạnh để đảm bảo chất lượng thịt, giảm tiêu hao dokhô ngót sản phẩm

không khí 1÷2m/s Có khi đạt 3 ÷ 5m/s Thịt đặt trên giá hoặc treo trên xe đẩy và được kết đông theo mẻ

- Ngoài buồng kết đông, ngày nay người ta sử dụng nhiều loại thiết bị kết đông khácnhau có tốc độ kết đông nhanh và cực nhanh để đảm bảo chất lượng cao nhất của các mặt hàng xuất khẩu như tôm và thuỷ sản đông lạnh , thịt nạc, thịt thăn , gia cầm đông lạnh …

- Các thiết bị kết đông đó là: máy kết đông tiếp xúc, máy kết đông băng chuyền, máy kết đông kiểu tấm, máy kết đông tầng sôi, máy kết đông nhúng chìm trực tiếp trong freon lỏng sôi…

I.2.6 Buồng chất tải và tháo tải 0 0 C.

kết đông và buồng gia lạnh Trong buồng chất tải, thịt được treo vào các móc treo của xe kết đông hoặc được xếp vào các giá của xe để chuẩn bị đưa vào buồng kết đông Buồng tháo tải được dùng để tháo các sản phẩm đã kết đông chuyển qua các buồng bảo quản đông

sản phẩm khi cần thiết

I.2.7 Buồng bảo quản đá -4 0 C.

- Buồng bảo quản nước đá có nhiệt độ không khí -40C đi kèm bể đá khối Dung tích buồng tuỳ theo yêu cầu trữ đá, thường có thể trữ được từ 2 đến 5 lần năng suất ngày đêm của bể đá.

- Buồng bảo quản nước đá thường được trang bị dàn lạnh treo trần, đối lưu không khí tự nhiên

I.2.8 Buồng chế biến lạnh +15 0 C.

- Buồng chế biến lạnh trong các xí nghiệp chế biến thực phẩm có công nhân làm việc ngày liên tục bên trong Nhiệt độ tùy theo yêu cầu công nghệ chế biến nhưng thường là từ 10 ÷ 180C

II.1.2 Diện tích kho lạnh :

 Diện tích chất tải :

5 2

8 354 h

V

92 141

= 186.74 ( m2 )

74 186

216 = 127.2 ( tấn )

 Kích thước kho lạnh : 12m  18m  4m

II.2.CẤU TRÚC XÂY DỰNG VÀ CÁCH NHIỆT KHO LẠNH.

II.2.1 Cấu trúc cơ bản và cách nhiệt cơ bản :

Trong kho lạnh luôn duy trì ở nhiệt độ thấp và độ ẩm tương đối cao so với môi trường bên ngoài Do sự chênh lệch nhiệt độ và độ ẩm đó luôn có một dòng nhiệt và một dòng ẩm xâm nhập từ môi trường ngoài vào buồng lạnh Dòng nhiệt gây tổn thất đến năng suất lạnh Dòng ẩm có tác động xấu đến vật liệu xây dựng và cách nhiệt Điều đólàm giảm tuổi thọ vật liệu và cấu trúc xây dựng, làm hỏng cách nhiệt và làm mất khả năng cách nhiệt Vì vậy cấu trúc xây dựng và cách nhiệt kho lạnh phải đảm bảo được các yêu cầu sau:

- Chịu được tải trọng của bản thân và của hàng bảo quản

tường không được đọng sương

hành

II.2.1.1 Móng và cột.

Móng phải chịu được tải trọng của toàn bộ kết cấu xây dựng và hàng hoá bảo quản Do đó móng phải kiên cố, vững chắc và lâu bền Khi đổ móng người ta phảichừa trước những lỗ để lắp cột chịu lực.Trong kho lạnh 1 tầng sử dụng cột có tiết

II.2.1.2 Tường bao và tường ngăn

Sử dụng loại tường bao và tường ngăn cổ điển

Tường gạch chịu lực có hai lớp vữa trát hai phía Cách nhiệt ở phía trong phòng lạnh Trước khi dán cách nhiệt phải phủ 1 lớp bitum dày 2.5 ÷ 3 mm để cách ẩm sau đó dán cách nhiệt lên Cách nhiệt có thể dán thành hai lớp so le để tránh cầu nhiệt Cách nhiệt được cố định vào tường nhờ đinh móc bằng thép , nẹp gỗ và đinh gỗ Bên ngoài lớp cách nhiệt người ta chăng lưới thép và trát 1 lớp vữa xi măng bằng phẳng

II.2.1.3 Mái

Các kho lạnh có các tấm mái tiêu chuẩn đi kèm với cột, rầm, xà tiêu chuẩn Mái kho lạnh không được đọng nước, phải không bị thấm nước Kho lạnh có chiều rộng lớn nên làm mái dốc về hai phía và có độ nghiêng 2% Chống thấm nước bằng bitum và giấy dầu Chống bức xạ mặt trời bằng cách phủ lên trên một lớp sỏitrắng có kích thước 5 ÷ 15 mm

II.2.1.5 Cửa và màn khí.

- Cửa 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 mạnh để hút chặt cửa đảm bảo độ kín giảm tổn thất nhiệt

- Phía trên cửa có bố trí thiết bị tạo màn khí giảm tổn thất nhiệt Khi mở cửa, động cơ quạt tự động hoạt động, tạo ra một màn khí thổi từ trên xuống dưới ngăn cản đối lưu không khí nóng bên ngoài với không khí lạnh trong buồng nhằm làm giảm tổn thất nhiệt

II.2.2 Tính toán cách nhiệt buồng lạnh

II.2.2.1 Vật liệu cách nhiệt.

Cách nhiệt lạnh có nhiệm vụ hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ môi trường ngoài có nhiệt độ cao vào buồng lạnh có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che Chất lượng của

vách cách nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của vật liệu cách nhiệt theo các yêu cầu sau :

- Hệ số dẫn nhiệt nho.û

- Khối lượng riêng nhỏ

- Độ thấm hơi nước nhỏ

- Độ bền cơ học và độ dẻo cao

- Bền ở nhiệt độ thấp và không ăn mòn các vật liệu xây dựng tiếp xúc

- Không cháy hoặc không dể cháy

- Không bắt mùi và không có mùi lạ

- Không gây nấm mốc và phát sinh vi khuẩn, không bị chuột, sâu bọ đục phá

- Không độc hại đối với con người

- Không độc hại đối với sản phẩm bảo quản, làm biến chất và làm giảm chất lượng sản phẩm

- Vận chuyển, lắp ráp, sửa chữa, gia công dễ dàng

- Rẻ tiền và dễ kiếm

- Không đòi hỏi bảo dưỡng đặc biệt

II.2.2.2 Xác định chiều dày cách nhiệt.

 Chọn vật liệu cách nhiệt là polystirol ( stirôpo )

II.2.2.2.1 Tường bao

Hệ số dẫn nhiệt , dẫn ẩm của vật liệu xây dựng và vật liệu cách nhiệt :

II.2.2.2.1.1 Tính chiều dày cách nhiệt.

i 1

]

= 0.047 [

) 3 9

1 3 0

004 0 82 0

2 0 88 0

02 0 3 75 26

1 ( 407 0

1

1dd

1

1

=

3 9

1 047 0

100 0 3 0

004 0 82 0

2 0 88 0

02 0 3 75 26 1

- Tra giản đồ không khí ẩm :

 Nhiệt độ đọng sương ts = 31.7 0 C

- Nhiệt độ của buồng lạnh tf2 = 4 0 C

k s = 0.95 

t t

t t

2 f 1 f

1

f s1

II.2.2.2.1.3 Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt.

8172 12

i

d

8172 12

= 4.00

d

 = 3

90

02 0+

86 0

004 0 5 7

1 0 105

2 0

61 731 5

Tra bảng dùng lớp cách nhiệt đất sét , sỏi :

+ i : chiều dày các lớp xây dựng thứ i (m)

+ øi : hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu xây dựng thứ i w/m2K

3 9

1 88 0

01 0 5 1

2 0 047 0

05 0 4 1

04 0 3 0

013 0 75 26

1 ( 407 0

K =



2 1

11

d

=

3 9

1 17 0

2 0 88 0

01 0 5 1

2 0 047 0

05 0 4 1

04 0 3 0

013 0 75 26

22 0 047 0

05 0 4 1

04 0 3 0

012 0 3 23

1 ( 435 0

11

9

1 2 0

4 0 3 0

1 0 4 1

1 0 4 1

04 0

* 2 3 23 1

CHƯƠNG III TÍNH NHIỆT KHO LẠNH

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

Q = Q1 + Q2 +Q3 +Q4 +Q5 (w)

bảo quản không có thông gió

III.1 tính Q 1 dòng nhiệt qua kết cấu bao che

Q1 =Q11 + Q12

III.1.1 xác định Q 11 : do chênh lệch nhiệt độ

Q 4 = Q 41 + Q 42 + Q 43 + Q 44

_Q 41 : dòng nhiệt do chiếu sáng buồng

Q41 = A * F

F : diện tích các buồng F=108 (m2)

A : nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu xuống 1 m2 diện tích buồng hay diện tích

Do lắp đặt các động cơ điện ở phía ngoài buồng

 Q43 = 0

_Q44 : dòng nhiệt khi mở cửa Q44

Q44 = B * F B : dòng nhiệt riêng khi mở cửa w/m2

CHƯƠNG IV TÍNH CHU TRÌNH LẠNH

IV.1 Tác nhân lạnh.

IV.1.1 Định nghĩa : Tác nhân lạnh là chất mơi giới sử dụng trong chu trình

ngược chiều để hấp thụ nhiệt của mơi trường cần làm lạnh cĩ nhiệt độ thấp và tải nhiệt ra mơi trường cĩ nhiệt độ cao hơn

Ơû máy lạnh nén hơi, quá trình hấp thụ nhiệt ở mơi trường lạnh được thực hiện nhờ quá trình bay hơi của tác nhân lạnh ở nhiệt độ thấp, áp suất thấp và quá trình thảinhiệt ở mơi trường cĩ nhiệt độ cao nhờ quá trình ngưng tụ của hơi tác nhân lạnh ở nhiệt độ cao, áp suất cao

Chọn tác nhân lạnh là R22

IV.1.2 Tác nhân lạnh R22

sơi ở áp suất khí quyển ở -40.80C

IV.1.2.1 Tính chất vật lý

- Ở điều kiện làm mát bằng nước tuần hồn mùa hè Việt Nam, nhiệt độ ngưng tụ

- Nhiệt độ cuối tầm nén trung bình nhưng cần làm mát tốt đầu máy nén

- Aùp suất bay hơi thường lớn hơn áp suất khí quyển

hơn

- Hồ tan hạn chế dầu nên gây khá nhiều khĩ khăn cho việc bơi trơn Ở khoảng

bề mặt dàn bay hơi làm cho máy nén thiếu dầu nên người ta tránh không cho máy lạnh R22 làm việc ở khoảng nhiệt độ này.

- Không hoà tan nước nhưng mức độ hoà tan vẫn lớn hơn gấp 5 lần R12 nên máy lạnh R22 ít bị nguy cơ tắc ẩm hơn

- Không dẫn điện nên có thể sử dụng cho máy nén kín và nửa kín tuy độ an toànkém hơn R12 nên sự cố điện đối với R22 lớn hơn Lỏng R22 có dẫn điện nên tuyệt đối không để lỏng lọt về máy nén

IV.1.2.2 Tính chất hoá học

- Bền vững ở phạm vi áp suất và nhiệt độ làm việc

- Không tác dụng với kim loại và phi kim loại chế tạo máy nhưng hoà tan và làm trương phồng một số chất hữu cơ như cao su và chất dẻo nên đệm kín phải sử dụng cao su chịu freon

IV.1.2.3 Tính an toàn cháy nổ

- Không cháy và không nổ tuy tính an toàn thấp hơn so với R12

IV.1 Thuyết minh quy trình công nghệ

Sơ đồ nguyêm lý cơ bản

Vòng tuần hoàn kín của tác nhân lạnh:

Hơi môi chất lạnh sinh ra ở thiết bị bay hơi được quá nhiệt sơ bộ do van tiết lưu nhiệt , đi vào thiết bị hồi nhiệt , thu nhiệt của chất lỏng nóng, quá nhiệt đến nhiệt độ t1

rồi được hút vào máy nén Qua máy nén hơi được nén đoạn nhiệt lên trạng thái 2 và được đẩy vào bình ngưng Trong bình ngưng tụ, hơi thải nhiệt cho nước làm mát, ngưng tụ lại thành lỏng và được quá lạnh chút ít Sau đó lỏng được dẫn vào thiết bị hồinhiệt.Trong bình hồi nhiệt, lỏng thải nhiệt cho hơi lạnh từ thiết bị bay hơi ra Nhiệt độ

ẩm Sau đó lỏng đi vào van tiết lưu Được tiết lưu xuống trạng thái 4 và được đẩy vào thiết bị bay hơi Trong thiết bị bay hơi, lỏng bay hơi, thu nhiệt của môi trường lạnh Hơi lạnh được máy nén hút về sau khi qua thiết bị hồi nhiệt Như vậy vòng tuần hoàn của tác nhân lạnh được khép kín

IV.2 TÍNH TOÁN

IV.2.1.tính toán thông số làm việc của máy lạnh

IV.2.1 nhiệt độ ngưng tụ t c :

tc =tw2 + Tmin tc : nhiệt độ ngưng tụ oC

tw2 : nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng

IV.2.2 Nhiệt độ bốc hơi

Chọn nhiệt độ ở phòng bảo quản tp =10 oC

Nhiệt độ không khí đi ra khỏi dàn lạnh t1’’=8 oC

Nhiệt độ không khí đi vào dàn lạnh t1’ =10 oC

Chọn nhiệt độ bốc hơi to = 6 oC

IV.2.3 Chọn và tính t qn , t ql

* tqn:

ở trong thiết bị có hai quá trình quá nhiệt

_quá nhiệt do van tiết lưu nhiệt

_quá nhiệt do hơi đi qua thiết bị hồi nhiệt

 chọn độ quá nhiệt chung tqn =tqn1 + tqn2 =16 k

IV.2.3 Tính toán máy nén.

=5503.5+0.1*5047.7+2032+244906+1829.1=12319 w_ Lưu lượng nén qua máy nén

10

*18.3