Thiết kế KHO LẠNH BẢO QUẢN SẢN PHẨM

1.1 Kho lạnh bảo quản sản phẩm. Kho lạnh bảo quản là kho được sử dụng để bảo quản các loại thực phẩm , nông sản, rau quả , các sản phẩm của công nghiệp hóa chất , công nghiệp thực phẩm , công nghiệp nhẹ ,…… Hiện nay kho lạnh được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp chế biến thực phẩm và chiếm một tỷ lệ lớn nhất . Các dạng mặt hàng bảo quản gồm : • Kho lạnh bảo quản thực phẩm chế biến như : thịt , hải sản , đồ hộp... • Bảo quản các sản phẩm y tế , dược liệu , bảo quản thuốc. • Kho bảo quản sữa . • Kho bảo quản và lên men bia. • Kho bảo quản nông sản thực phẩm hoa quả. • Trong lĩnh vực công nghiệp. • Bảo quản các sản phẩm khác. Về thiết kế kho lạnh phải đảm bảo một số yêu cầu sau : • Cần phải tiêu chuẩn hóa các kho lạnh . • Cần phải đáp ứng các yêu cầu khắt khe của sản phẩm suất khẩu . • Cần có khả năng cơ giới hóa cao trong các khâu bốc dỡ sắp xếp hàng • Có giá trị kinh tế : vốn đầu tư nhỏ , có thể sử dụng máy và thết bị trong nước … Với những yêu cầu nhiều khi mâu thuẫn nhau như trên ta phải đưa ra những phương pháp thiết kế với hoàn cảnh Việt Nam

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ KHO LẠNH BẢO

QUẢN SẢN PHẨM

1.1 Kho lạnh bảo quản sản phẩm.

Kho lạnh bảo quản là kho được sử dụng để bảo quản các loại thực phẩm ,nông sản, rau quả , các sản phẩm của công nghiệp hóa chất , công nghiệpthực phẩm , công nghiệp nhẹ ,……

Hiện nay kho lạnh được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp chế biến thựcphẩm và chiếm một tỷ lệ lớn nhất Các dạng mặt hàng bảo quản gồm :

• Kho lạnh bảo quản thực phẩm chế biến như : thịt , hải sản , đồ hộp

• Bảo quản các sản phẩm y tế , dược liệu , bảo quản thuốc

• Kho bảo quản sữa

• Kho bảo quản và lên men bia

• Kho bảo quản nông sản thực phẩm hoa quả

• Trong lĩnh vực công nghiệp

• Bảo quản các sản phẩm khác

Về thiết kế kho lạnh phải đảm bảo một số yêu cầu sau :

• Cần phải tiêu chuẩn hóa các kho lạnh

• Cần phải đáp ứng các yêu cầu khắt khe của sản phẩm suất khẩu

• Cần có khả năng cơ giới hóa cao trong các khâu bốc dỡ sắp xếphàng

• Có giá trị kinh tế : vốn đầu tư nhỏ , có thể sử dụng máy và thết bịtrong nước …

Với những yêu cầu nhiều khi mâu thuẫn nhau như trên ta phải đưa ranhững phương pháp thiết kế với hoàn cảnh Việt Nam

1.2 Phân loại kho lạnh bảo quản

Có nhiều khiểu kho bảo quản dựa trên căn cứ và phân loại khác nhau :

a Theo công dụng :

Người ta có thể phân loại các kho lạnh như sau :

• Kho lạnh sơ bộ : Dùng làm lạnh sơ bộ hay bảo quản tạm thời các

sản phẩm tại các nhà máy chế biến trươc khi chuyến sang một

khâu chế biến khác

• Kho chế biến : Được sử dụng trong các nhà máy chế biến và bảo

quản thực phẩm ( nhà máy đồ hộp , nhà máy sữa , nhà máychế biến thủy hải sản , nhà máy xuất khẩu thịt , ) Các kholạnh thường có dung tích lớn , cẩn phải trang bị hệ thống có côngsuất lạnh lớn Phụ tải của kho lạnh luôn phải thay đổi do phảisuất nhập hàng thường xuyên

• Kho lạnh phân phối , trung chuyển : Dùng điều hòa cung cấp thực

phẩm cho các khu dân cư , thành phố và dự trữ lâu dài Kho lạnhphân phối thường có dung tích lớn , dự trữ được nhiều mặt hàng

và có ý nghĩa rất lớn đối với cuộc sống sinh hoạt của cả một cộngđồng

• Kho thương nghiệp: Kho lạnh bảo quản các mặt hàng thực phẩm

của hệ thống thương nhiệp Kho dùng bảo quản tạm thời cácmặt hàng của doanh nghiệp đang được bày bán trên thị trường

• Kho vận tải ( trên tàu thủy , tàu hỏa , ô tô ) : Đặc điểm của kho là

dung tích lớn , hàng bảo quản mang tính tạm thời để vận chuyển

từ nơi này đến nơi khác

• Khosinh hoạt : Đây là kho rất nhỏ được dùng trong các hộ gia đình

, khách sạn , nhà hàng dùng bảo quản một lượng hàng nhỏ

• Kho thương nghiệp: Kho lạnh bảo quản các mặt hàng thực phẩm

của hệ thống thương nghiệp Kho dùng bảo quản tạm thời cácmặt hàng đang được doanh nghiệp bán trên thị trường

b Theo nhiệt độ :

Ngươi ta có thể chia ra :

• Kho bảo quản lạnh : Nhiệt độ bảo quản nằm trong khoảng - 20Cđến -50C Đối với một số rau quả ở vùng nhiệt đới cân bảo quản ở

nhiệt độ cao hơn ( đối vơi chuối >10 0C , đối với chanh > 40C ) Nộidung các mặt hàng chủ yếu là rau quả và các mặt hàng nông sản

• Kho bảo quản đông : Kho bảo quản được sử dụng để bảo quản

các mặt hàng đã qua cấp đong Đó là sản phẩm có nguồn gốc từđộng vật Nhiệt độ bảo quản phụ thuộc vào thời gian , loại thựcphẩm bảo quản Tuy nhiên nhiệt độ tối thiểu bảo quản cũng phải-180C để các vi sinh vật không thể phát triển làm hư hại sản phẩmtrong qúa trình bảo quản

• Kho đa năng : nhiệt độ bảo quản là -120 C , buồng bảo quản đanăng thường được thiêt kế ở -120 C nhưng khi cần bảo quản lạnh

có thể đưa lên nhiệt độ bảo quản 00C hoặc khi cần bảo quản đông

có thể đưa nhiệt độ xuống -180C tùy theo yêu cầu công nghệ Khicần có thể sử dụng buồng đa năng để gia lạnh sản phẩm Dàn đanăng thường được trang bị dàn quạt nhưng cũng có thể trang bịdàn tường hoặc dàn trần đối lưu không khí tự nhiên

• Kho gia lạnh : Được dùng làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi

trường xuống nhiệt độ bảo quản lạnh hoặc để gia lạnh sơ bộ chonhững sản phẩm lạnh đông trong phương pháp kết đông 2 pha Tùy theo yêu cầu quy trình công nghệ gia lạnh nhiệt độ buồng cóthể xuống -50C và có thể nâng lên vài độ trên nhiệ độ đóng băngcủa sản phẩm được gia lạnh Bồng gia lạnh thường được trang bịdàn quạt để tăng tốc độ gia lạnh cho sản phẩm

• Kho bảo quản nước đá : Nhiệt độ tối thểu -40C

c Theo dung tích chứa :

Kích thước kho lạnh phụ thuộc chủ yếu vào dung tích chứa hàng của nó Dođặc điểm về khả năng chất tải cho mỗi loại thực phẩm khác nhau nên thườngquy ra tấn thịt khả năng chứa 50 ,100 , 200 , 300 , … tấn thịt

d Đặc điểm cách nhiệt :

Người ta chia ra :

•Kho xây : Là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên ngoài người ta

bọc thép cách nhiệt Kho xây chiếm diện tích lớn , giá thành tương đối

vệ sinh kho xây dựng không đảm bảo tốt Vì vậy hiện nay người ta ít sửdụng kho xây dựng để bảo quản thực phẩm

•Kho panel : Được lắp ghép từ các tấm panel tền chế từ poliuretan và

được lắp ghép với nhau bằng các móc khóa cam locking va mộng âmdương Kho panel có hình thức đẹp , gọn và giá thành tương đối rẻ , rấttiện lợi khi lắp đặt tháo dỡ và bảo quản các mặt hàng thực phẩm , nôngsản , thuốc men , dược liệu , … Hiện nay nhiều doanh nghiệp nước ta đãsản xuất ra các tấm cách nhiệt panel đạt tiêu chuẩn cao Vì thế hầu hếtcác xí nghiệp công nghiệp thực phẩm đều sử dụng kho panel để bảo quảnhàng hóa

CHƯƠNG 2 : VẼ CHU TRÌNH LẠNH : Chu trình quá

lạnh và quá nhiệt.

Chu trình quá lạnh và quá nhiệt là chu trình có nhiệt độ lỏng vào van tiết

lưu nhỏ hơn nhiệt độ ngưng tụ (nằm trong vùng lỏng quá lạnh) và hơi hút vềmáy nén lớn hơn nhiệt độ bay hơi (nằm trong vùng quá nhiệt)

Chú thích:

BH – thiết bị bay hơi , QL – thiết bị quá lạnh lỏng

MN – máy nén , TL – thiết bị tiết lưu

NT – thiết bị ngưng tụ C – đầu cảm nhiệt của van tiết lưu nhiệt

1’-1: quá hơi nhiệt trước khi vào MN ở po= const

CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN MÁY NÉN , ĐỘNG CƠ

ĐIỆN CHO HỆ THỐNG LẠNH

3.1:Chọn máy nén

Qua nội dung mà đề bài cho, ta xác định được nhiệt tải của máy nén Q0 =

100 kW Đây chính là năng suất lạnh mà máy nén cần phải đạt được đểbảo đảm duy trì được nhiệt kho lạnh ở điều kiện thiết kế

Với chế độ làm việc như sau:

Nhiệt độ nước làm mát vào bình ngưng t’n khi nước thực hiện vòng tuầnhoàn kín có tháp làm mát.

tw2 = tw1 + (2 ÷ 6) oC = tw1 +4 oC

Nhiệt độ nước làm mát vào bình ngưng t’n khi nước thực hiện vòng tuầnhoàn kín có tháp mát

tw1 = tw+ (3 ÷ 5) oC = tw +3 oC

Khi kho lạnh đặt tại Hà Nội , nhiệt độ trung bình về mùa hè tại Hà Nội là

33 oC và độ ẩm là 83 % Từ đó với đồ thị I-d ta tìm được nhiệt kế ướt là

hkj/kg

Thể tích hút thực tế:

Vtt = v1.G = 0,1.0,671 = 0,0671 (m3/s)Thể tích hành trình pittong ( hút lí thuyết ):

Vh = với hệ số cấp là = 0,93 - 0,06(π-1) = 0,93 - 0,06(6,57-1) = 0,596

3.2 Động cơ điện cho hệ thống lạnh.

Công nén đoạn nhiệt :

Ns = G(i2 - i1) = 0,0671( 756 - 705 ) = 3,422 kW

Hiệu suất toàn bộ của máy nén:

188 , 6

ngưng tụ lỏng Quá trình ngưng tụ luôn kèm theo hiện tượng tỏa nhiệt, hay nói cách khác nếu không được làm mát lien tục thì quá trình ngưng

tụ sẽ dừng lại, mục đích biến hơi môi chất lạnh thành lỏng cũng không thực hiện được Mặt khác trong thiết bị ngưng tụ nếu áp suất của môi chất lạnh không thay đổi thì nhiệt độ ngưng tụ sẽ giữ không đổi.

Chế độ làm việc của thiết bị ngưng tụ trong hệ thống lạnh cũng có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc và đặc tính năng lượng của toàn thể

hệ thống Do bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị không thể quá lớn nên nhiệt độ ngưng tụ tk trong máy phải cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh Chính trị số độ chênh lệch nhiệt độ này đã gây nên độ không thuận nghịch bên ngoài và dẫn tới tổn thất năng lượng

Như vậy xuất hiện bài toán tối ưu về kinh tế - kỹ thuật trong việc lựa chọn thiết bị ngưng tụ Khi tăng trị số độ chênh lệch nhiệt độ thì tổn thất năng lượng và chi phí vận hành tăng nhưng bề mặt của thiết bị ngưng

tụ lại giảm đi , kết quả vốn đầu tư sẽ giảm Ngược lại nếu chọn thiết bị ngưng tụ với độ chênh lệch nhiệt độ nhỏ thì tổn thất năng lượng nhỏ , chi phí vận hành giảm nhưng thiết bị lại lớn dẫn đến vốn đầu tư ban đầu tăng.

Quá trình ngưng tụ môi chất ammoniac là quá trình ngưng màng , do vậy việc xác định cường độ trao đổi nhiệt phải tính tới nhiệt trở của màng chất ngưng Để tăng lên cường trao đổi nhiệt khi ngưng tụ ta phải tìm cách tạo ra dòng chảy rối,phá vỡ và tách màng chất ngưng khỏi bề mặt đổi nhiệt Vì vậy việc áp dụng các biện pháp để giảm bớt tổn thất ở thiết bị ngưng tụ sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao cho toàn hệ thống.

a.Chọn thiết bị ngưng tụ.

Chọn thiết bị ống chum nằm ngang có nước làm mát tuần hoàn Bởi vì loại thiết bị này có phụ tải nhiệt độ khoảng 4500÷5500 W/m 2 nên nó ít tiêu hao kim loại, thiết bị gọn nhẹ, chắc chắn

.

b.Mục đích của thiết bị ngưng tụ.

Thiết bị ngưng tụ dung để ngưng hơi nén từ máy nén thành lỏng cao áp trước khi qua van tiết lưu vào dàn bay hơi.

trường hợp này người ta không bố trí các các ống trao đổi nhiệt phần dướicủa bình Để lỏng ngưng tụ chảy thuận lợi phải có ống cân bằng nối phầnhơi bình ngưng với bình chứa cao áp

e.Tính chọn thiết bị ngưng tụ

-Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ :

Qk=

_Nhiệt độ nước vào: tw1=36 0 C

_Nhiệt độ nước ra: tw2=41 0 C

_Nhiệt độ ngưng tụ: tk=43 0 C

_Hiệu nhiệt độ :

max=tk – tw1=43-36=7 0 C min=tk –tw2 =43-41=2 0 C

C: Nhiệt dung riêng của nước C = 4.19 kJ/kg.K

Khối lượng riêng của nước m 3

: Độ tăng nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ = tw2 – tw1 = 41 – 36 =5 0 C

=>Vn= =0.03 m 3 /s

2.Thiết bị bay hơi

Thiết bị bay hơi có nhiệm hóa hơi gas bão hòa ẩm sau tiết lưu đồng thời làmlạnh môi trường cần làm lạnh Như vậy cùng với thiết bị ngưng tụ, máy nén, thiết bị tiết lưu thì thiết bị bay hơi là một trong những bộ phận quan trọngkhông thể thiếu trong hệ thống lạnh Quá trình làm việc của thiết bị bay hơiảnh hưởng tới thời gian và hiệu quả làm lạnh Vì vậy dù hệ thống trang bịtốt đến đâu nhưng thiết bị bay hơi làm việc kém hiệu quả thì tất cả trở nên

vô ích Do đó cần chọn thiết bị bay hơi phù hợp cho hệ thống , có diện tíchphù hợp với diện tích yêu cầu

a.Chọn thiết bị bay hơi

Chọn thiết bị bay hơi kiểu dàn lạnh không khí đối lưu cưỡng bức Vì nóđược sử dụng để làm lạnh trực tiếp không khí mà không cần phải làm lạnhgián tiếp qua các chất tải lạnh Hơn nữa loại này dễ vệ sinh và tránh đượchiện tượng nứt ống do chất lỏng đóng băng

b.Mục đích của thiết bị bay hơi

Dùng để tải nhiệt từ đối tượng cần làm lạnh ra ngoài

c Cấu tạo

1 Đường lỏng tiết lưu vào dàn

2 Đường hơi môi chất ra khỏi dàn

e.Tính chọn thiết bị bay hơi

Ta có Q0=200kW

Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của dàn được xác định theo công thức:

Với k:Hệ số truyền nhiệt của dàn quạt phụ thuộc vào nhiệt độ sôi của môi chất NH3

t0 =10 0 C Ta có k = 12,56 W/m 2 K

: hiệu nhiệt độ trung bình logarit

• Tách dầu cho dòng gas đầu đẩy máy nén cấp 1.

• Tách lỏng cho gas hút về máy nén cấp 2

• Quá lạnh cho lỏng trước khi tiết lưu vào dàn lạnh nhằm giảm tổn thấttiết lưu

1 Hơi hút về máy nén áp cao

2 Hơi từ đầu đẩy máy nén hạ áp đến

3 Tiết lưu vào

Gas từ máy nén cấp 1 đến bình được dẫn sục vào khối lỏng có nhiệt độ thấp

và trao đổi nhiệt một cách nhanh chóng Phần cuối ống đẩy 2 , người takhoan nhiều lỗ nhỏ để hơi sục ra xung quanh đều hơn Phía trên thân bình cócác nón chắn có tác dụng chắn không cho lỏng hút lên trên để tránh hiệntượng hút lỏng về của máy nén tầm cao Dòng lỏng tiết lưu hòa trộn với hơiquá nhiệt cuối quá trình nén tầm thấp , trước khi đưa vào bình Ống hơi hút

về máy nén cấp 2 được bố trí nằm trên các nón chắn Bình trung gian đượcbọc cách nhiệt , bên ngoài cùng bọc lớp tôn bảo vệ

và chất với không khí đi ngược dòng từ dưới lên trên nhờ quạt giócưỡng bức Quá trình trao đổi nhiệt và chất chủ yếu là quá trình bay hơimột phần nước và không khí.Nhiệt độ nước giảm 50C và xuống nhiệt độban đầu tw1.

Tháp được làm bằng vật liệu nhựa composit khá bền , nhẹ và thuận lợilắp đặt Bên trong có các khối nhựa có tác dụng làm tơi nước, tăng diệntích và thời gian tiếp xúc Nước nóng được bơm tưới từ trên xuống ,trong quá trình phun , ống phun quay quanh trục và tưới đều trên cáckhối nhựa Không khí được quạt hút từ dưới lên và trao đổi nhiệt cưỡngbức với nước Quạt được đặt ở phía trên của tháp giải nhiệt Phía dướithân tháp có các tấm lưới có tác dụng ngăn không cho rác bên ngoài rơivào bên trong bể nước của tháp và có thể tháo ra để vệ sinh đáy tháp.Thân tháp được lắp ghép từ các tấm rời, vị trí lắp ghép tạo thành gânlàm cho thân tháp vững chắc hơn

Ống nước vào tháp bao gồm : ống nước nóng vào , ống bơm nước đi,ống xả tràn , ống xả đáy và ống cấp nước bổ sung

a Mục đích

Để giải nhiệt cho nước làm mát thiết bị ngưng tụ và máy nén

b.Nguyên lý làm việc

Nước nóng từ thiết bị ngưng tụ đi vào tháp và được tưới đều trên toàn

bộ diện tích tháp nhờ ống tưới nước 3 Sau đó nước làm tơi nhờ bộphận làm tơi nước 4 nhả nhiệt cho gió chuyển động cưỡng bức từ dưới

lên , nguội về trở lại nhiệt độ ban đầu chảy xuống máng và được bơmtrở lại thiết bị ngưng tụ.

Lượng nước hao hụt do cuốn theo gió và một phần nước bốc hơi được

bổ sung qua đường van phao 5

7 Cụm van phao và ống thủy tối

8 Đường lỏng tiết lưu vào bình

Do sự mất vận tốc đột ngột khi va đập vào các tấm chắn Các giọt lỏngnặng được giữ lại và rơi xuống đáy bình.

6 Bình tách dầu.

a Mục đích

Để tránh dầu bám bẩn bề mặt trao đổi nhiệt của các thiết ị trao đổinhiệt( thiết bị ngưng tụ, bay hơi….) làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt Vị trícủa bình tách dầu : đặt sau máy nén và trước bình ngưng tụ

b Cấu tạo

Có 2 loại :

• Bình tách dầu kiểu ướt

• Bình tách dầu kiểu khô

1 Hơi vào từ đầu đẩy máy nén

2 Van an toàn

3 Đường ra hơi cao áp

4,5 Nón chắn

6 Phao

7 Đường xả dầu

c Nguyên lý làm việc:

Dầu được tách nhờ 3 nguyên nhân :

Giảm vận tốc của dòng khi đi từ ống nhỏ ra ống to làm lực quán tínhgiảm và dưới tác dụng của trọng lực các hạt dầu nặng rơi xuống

Do lực ly tâm khi ngoặt dòng các hạt dầu nặng bị văng ra va đập vàothành bình rơi xuống

Do sự mất vận tốc đột ngột khi va đập vào các tấm chắn Các hạt dầunặng giữ lại và rơi xuống đáy bình

CHƯƠNG 5 : QUY TRÌNH VẬN HÀNH , BẢO

DƯỠNG , SỬA CHỮA.

Kiểm tra hệ thống điện trong tủ điện, đảm bảo trong tình trạng hoạt độngtốt.

Kiểm tra tình trạng đóng mở của các van :

+) Các van thường đóng : van xả đáy các bình , van nạp môi chất , van pass, van xả khí không ngưng , van thu hồi dầu hoặc xả vỏ dầu , van điềuhòa các hệ thống , van xả khí Riêng va chặn đường hút khi dừng máythường phải đóng và khi khởi động thì mở từ từ

by-+) Tất cả các van còn lại đều ử trạng thái mở Đặc biệt chú ý van đầu đẩymáy nén , van chặn của các thiết bị đo lường và bảo vệ phải luôn mở

+) Các van điều chỉnh : van tiết lưu tự động , rơle nhiệt , rơle áp suất,… Chỉ

có người có trách nhiệm mới được mở và điều chỉnh

• Bật các công tắc chạy các thiết bị sang vị trí AUTO

• Nhấn nút START cho hệ thống hoạt động Khi đó các thiết bị sẽ hoạtđộng trình tự nhất định

• Từ từ mở van chặn hút của máy nén Nếu mở nhanh có thể gây rangập lỏng mặt khác khi mở khi mở quá lớn dòng điện động cơ cao sẽquá dòng, không tốt

• Lắng nghe tiếng nổ của máy nếu có tiếng gõ bất thường kèm sươngbám nhiều ở đầu hút thì dừng máy ngay

• Theo dõi dòng điện máy nén Dòng điện không được quá lớn so vớiquy định Nếu dòng điện quá lớn thì đóng van chặn hút lại và thựchiện giảm tải bằng tay

• Quan sát tình trạng bám tuyết trên thân máy nén Tuyết không đượcbám trên phần thân máy quá nhiều Nếu lớn quá thì đóng van chặnhút lại và tiếp tục theo dõi