THIẾT KẾ KHO LẠNH ĐÔNG BẢO QUẢN SẢN PHẨM THỦY SẢN NĂNG SUẤT 950 TẤN + cad

Nước ta có bờ biển dài hơn ba nghìn km, một vùng thềm lục địa rộng lớn với nguồn nguyên liệu thủy sản dồi dào và đa dạng, sản lượng thủy sản đánh bắt và nuôi trồng hàng năm là rất lớn. Vì vậy để đảm bảo thu được lợi nhuận cao từ việc xuất khẩu thủy sản thì việc đảm bảo chất lượng của sản phẩm là vấn đề rất quan trọng.Bên cạnh đó, ngành kỹ thuật lạnh nước ta đã được ứng dụng rất mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực như: sinh học, hóa chất, điện tử, y tế… đặc biệt trong ngành chế biến và bảo quản thịt cá, rau quả…Cùng với quy trình công nghệ máy móc và thiết bị chế biến thì vấn đề bảo quản sau khi chế biến là một khâu không thể thiếu để hạn chế những biến đổi làm giảm chất lượng sản phẩm. Cho nên việc xây dựng kho bảo quản sản phẩm thủy sản lạnh đông là một vấn đề cấp thiết hiện nay.

Huế, tháng 05/2015

MỤC LỤC

Trường ĐH Nông Lâm Huế Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

1 Tên đề tài: Thiết kế kho lạnh đông bảo quản sản phẩm thủy sản năng suất 950 tấn.

2 Các thông số lựa chọn ban đầu:

- Nguyên liệu bảo quản: cá ngừ

- Dung tích: 950 tấn

- Địa điểm đặt kho lạnh: Thừa Thiên Huế

- Nhiệt độ bảo quản lạnh đông: tBQ = -20

- Độ ẩm tương đối phòng bảo quản: φBQ = 85%

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Mở đầu

- Chương I: Tổng quan về kỹ thuật lạnh

- Chương II: Tính toán cho thiết bị

- Chương III: Tính toán cho hệ thống lạnh

- Kết luận

- Tài liệu tham khảo

4 Các bản vẽ:

- Sơ đồ hệ thống: khổ A1, A3

- Bản vẽ chi tiết: A1, A3

5 Giáo viên hướng dẫn:

Họ và tên giáo viên: Th.S Lê Thanh Long

6 Ngày giao nhiệm vụ:

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

Huế, ngày … tháng … năm 2015

Th.s Lê Thanh Long

MỞ ĐẦU

Nước ta có bờ biển dài hơn ba nghìn km, một vùng thềm lục địa rộng lớn vớinguồn nguyên liệu thủy sản dồi dào và đa dạng, sản lượng thủy sản đánh bắt và nuôitrồng hàng năm là rất lớn Vì vậy để đảm bảo thu được lợi nhuận cao từ việc xuất khẩuthủy sản thì việc đảm bảo chất lượng của sản phẩm là vấn đề rất quan trọng

Bên cạnh đó, ngành kỹ thuật lạnh nước ta đã được ứng dụng rất mạnh mẽ trongnhiều lĩnh vực như: sinh học, hóa chất, điện tử, y tế… đặc biệt trong ngành chế biến vàbảo quản thịt cá, rau quả…

Cùng với quy trình công nghệ máy móc và thiết bị chế biến thì vấn đề bảo quảnsau khi chế biến là một khâu không thể thiếu để hạn chế những biến đổi làm giảm chấtlượng sản phẩm Cho nên việc xây dựng kho bảo quản sản phẩm thủy sản lạnh đông làmột vấn đề cấp thiết hiện nay

Xuất phát từ những yêu cầu đó với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tậntình của thầy giáo ThS.Lê Thanh Long, em xin làm đồ án với đề tài: “Thiết kế kholạnh đông bảo quản sản phẩm thủy sản năng suất 950 tấn” đặt tại tỉnh Thừa Thiên Huế.Trong quá trình thực hiện đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót Em mong nhậnđược sự góp ý của thầy hướng dẫn cùng các thầy cô để em hoàn thành đồ án tốt nhất !

Sinh viên thực hiệnKIM THỊ MỸ THÙY

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LẠNH ĐÔNG VÀ BẢO QUẢN SẢN PHẨM LẠNH ĐÔNG [1,tr22]

Làm đông thực phẩm: là phương pháp làm lạnh đông, tức là hạ nhiệt độ củanguyên liệu xuống t < -8˚C, ở nhiệt độ này phần lớn nước trong nguyên liệu sẽ kết tinhlàm ngừng đến mức tối đa hoặc hoàn toàn hoạt động của enzyme nội tại và vi sinh vậtxâm nhập vào gây thối rửa Tuy nhiên tùy vào thời gian bảo quản dài ngắn mà người

ta bảo quản nguyên liệu ở các nhiệt độ khác nhau từ -18˚C ÷ -20˚C

1.1.1 MỤC ĐÍCH

Khi hạ nhiệt độ thì enzyme và vi sinh vật trong nguyên liệu bị giảm hoạt động và

có thể đình chỉ sự sống của chúng, như vậy nguyên liệu sẽ được giữ tươi trong mộtgiới hạn thời gian dài và hạn chế tối đa sự biến đổi về chất lượng thủy sản

Khi nhiệt độ t <10˚C thì vi khuẩn gây thối rửa và vi khuẩn gây bệnh bị kiềm chếphần nào Khi ở 0˚C thì tỉ lệ phát triển của chúng rất thấp Ở nhiệt độ t = -5˚C ÷ -10˚Cthì hầu như không phát triển được Nhưng có một số vi khuẩn cá biệt khi hạ nhiệt độ

xuống dưới -15˚C chúng vẫn phát triển được như: các loại nấm mốc Mucor, Phzopus, Penicilium… ở t = -10˚C chúng vẫn tồn tại Do đó muốn giữ tươi thực phẩm trong thời

gian dài thì phải hạ nhiệt độ xuống dưới -15˚C Vì vậy trong bảo quản nguyên liệungười ta thường sử dụng các phạm vi nhiệt độ sau:

- Bảo quản sơ bộ t < 3˚C

- Bảo quản trên dưới một tháng t < -15˚C

- Bảo quản từ 6 tháng đến một năm t < -18˚C

1.1.2 Ý NGHĨA

Làm lạnh đông có ý nghĩa rất lớn trong ngành bảo quản và chế biến thực phẩm:tạo chất lượng thực phẩm cao, thời gian bảo quản kéo dài đáp ứng được nhu cầu ngàycàng cao của xã hội Phương pháp này cho phép xuất khẩu sản phẩm ra nước ngoài vàphân phối sản phẩm đến mọi thị trường trên thế giới

1.1.3 BẢO QUẢN SẢN PHẨM ĐÔNG LẠNH

Bảo quản sản phẩm là quá trình làm hạn chế mức thấp nhất những biến đổi có hạicho sản phẩm trong thời gian chờ sử dụng

1.1.3.3 Những biến đổi về vật lý

- Sự kết tinh lại nướcĐối với các sản phẩm đông lạnh trong quá trình bảo quản nếu chúng ta khôngduy trì được nhiệt độ bảo quản ổn định sẽ dẫn đến sự kết tinh lại của nước đá Đó làhiện tượng gây nên những ảnh hưởng xấu cho sản phẩm bảo quản Do nồng độ chất

tan trong các tinh thể nước đá khác nhau nên nhiệt độ kết tinh và nhiệt độ nóng chảycủa chúng cũng khác nhau.

Khi nhiệt độ tăng thì các tinh thể nước đá có kích thước nhỏ, có nhiệt độ nóngchảy thấp sẽ bị tan ra trước tinh thể có kích thước lớn nhiệt độ nóng chảy cao Khinhiệt độ hạ xuống trở lại thì quá trình kết tinh lại xảy ra, nhưng chúng lại kết tinh tinhthể nước đá lớn do đó làm cho kích thước tinh thể nước đá lớn ngày càng to lên Sựtăng về kích thước của các tinh thể nước đá sẽ ảnh hưởng xấu đến thực phẩm, cụ thể làcác cấu trúc tế bào bị phá vỡ, khi sử dụng sản phẩm sẽ mềm hơn hao phí chất dinhdưỡng lớn do sự mất nước tự do tăng làm cho mùi vị sản phẩm giảm

Để tránh hiện tượng kết tinh lại của nước đá thì trong quá trình bảo quản nhiệt độphải ổn định, mức dao động của nhiệt độ cho phép là ±2˚C

- Sự thăng hoa của nước đá

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

đó dẫn đến sự chênh lệnh áp suất bay hơi của nước đá ở bề mặt sản phẩm với môitrường xung quanh Kết quả là nước đá bị thăng hoa hơi nước đi vào môi trườngkhông khí Nước đá trên bề mặt bị thăng hoa

Sự thăng hoa nước đá của thực phẩm làm cho thực phẩm có cấu trúc xốp, rỗng.Oxy không khí dễ xâm nhập và oxy hóa sản phẩm Sự oxy hóa xảy ra làm cho sảnphẩm hao hụt về trọng lượng chất tan, mùi vị đặt biệt là quá trình ôi hóa lipid

Để tránh hiện tượng thăng hoa nước đá của sản phẩm thì sản phẩm đông khi đem

đi bảo quản phải được bao gói kín và hút hết không khí ra ngoài, nếu có không khí bêntrong sẽ xảy ra hiện tượng hóa tuyết trên bề mặt bao gói và quá trình thăng hoa vẫnxảy ra

1.1.3.2 Những biến đổi về hóa học

Trong bảo quản đông, các biến đổi về sinh hóa, hóa học diễn ra chậm Các thànhphần dễ bị biến đổi là: protein hòa tan, lipid, vitamin, chất màu,

- Sự biến đổi của Protein

Trong các loại protein thì protein hòa tan trong nước dễ bị phân giải nhất, sựphân giải chủ yếu dưới tác dụng của enzyme có sẵn trong sản phẩm

Sự khuếch tán nước do kết tinh lại và thăng hoa nước đá gây nên sự biến tính củaprotein hòa tan

Biến đổi của protein làm giảm chất lượng sản phẩm khi sử dụng

- Sự biến đổi của chất béo

Dưới tác dụng của enzyme nội tại làm cho chất béo bị phân giải cộng với quátrình thăng hoa nước đá làm cho oxy xâm nhập vào Đó là điều kiện thuận lợi cho quátrình oxy hóa chất béo xảy ra Qúa trình oxy hóa chất béo sinh ra các chất có mùi vị

xấu làm giảm giá trị sử dụng của sản phẩm Nhiều trường hợp đây là nguyên nhânchính làm hết thời hạn bảo quản của sản phẩm.

Các chất màu bị oxy hóa cũng làm thay đổi màu sắc của sản phẩm

1.1.3.3 Những 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 sảnphẩm 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 rữasản phẩm và làm giảm chất lượng sản phẩm

1.2 TỔNG QUAN VỀ KHO LẠNH BẢO QUẢN THỰC PHẨM

1.2.1 KHÁI NIỆM KHO LẠNH BẢO QUẢN

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

Hiện nay kho lạnh được sử dụng trong công nghệ chế biến rất rộng rãi và chiếmmột tỉ lệ lớn nhất Các dạng mặt hàng bảo quản bao gồm:

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

- Bảo quản nông sản thực phẩm, rau quả

- Bảo quản các sản phẩm y tế, dược liệu

- Kho bảo quản sữa

- Kho bảo quản và lên men bia

- Bảo quản các sản phẩm khác

1.2.2 PHÂN LOẠI THEO KHO LẠNH

1.2.2.1 Theo công dụng

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

- Kho lạnh sơ bộ: dùng làm lạnh sơ bộ hay bảo quản tạm thời thực phẩm tại các nhàmáy chế biến trước khi chuyển sang một khâu chế biến khác

- Kho chế biến: được sử dụng trong các nhà máy chế biến và bảo quản thực phẩm (nhàmáy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thủy sản, nhà máy xuất khẩu thịt,…)

- Kho phân phối, trung chuyển: dùng điều hòa cung cấp thực phẩm cho các khu dân cư,thành phố và dự trữ lâu dài

- Kho thương nghiệp: kho lạnh bảo quản các mặt hàng thực phẩm của hệ thống thươngnghiệp Kho dùng bảo quản tạm thời các mặt hàng đang được doanh nghiệp bán trênthị trường

- Kho vận tải (trên tàu thủy, tàu hỏa, ô tô): đặc điểm của kho là dung tích lớn, hàng bảoquản mang tính tạm thời để vận chuyển từ nơi này đến nơi khác.

- Kho sinh hoạt: đây là loại kho rất nhỏ dùng trong các hộ gia đình, khách sạn, nhà hàngdùng bảo quản một lượng hàng nhỏ

1.2.2.2 Theo nhiệt độ

Người ta có thể chia ra:

- Kho bảo quản lạnh: nhiệt độ bảo quản nằm trong khoảng -2˚C đến 5˚C

- Kho bảo quản đông: kho được sử dụng để bảo quản các mặt hàng đã qua cấp đông

- Kho đa năng: nhiệt độ bảo quản là -12˚C, buồng bảo quản đa năng thường được thiết

kế ở -12˚C nhưng khi cần bảo quản lạnh có thể đưa lên nhiệt độ bảo quản 0˚C hoặc khicần bảo quản đông có thể đưa xuống nhiệt độ bảo quản -18˚C tùy theo yêu cầu côngnghệ Khi cần có thể sử dụng buồng đa năng để gia lạnh sản phẩm Buồng đa năngthường được trang bị dàn tường hoặc dàn trần đối lưu không khí tự nhiên

- Kho gia lạnh: được dùng để làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi trường xuống nhiệt độbảo quản lạnh hoặc để gia lạnh sơ bộ cho những sản phẩm lạnh đông trong phươngpháp kết đông 2 pha

- Kho bảo quản nước đá: nhiệt độ tối thiểu -4˚C

1.2.2.3 Theo dung tích chứa

Kích thước kho lạnh phụ thuộc chủ yếu vào dung tích chứa hàng của nó Do đặcđiểm về khả năng chất tải cho mỗi loại thực phẩm khác nhau nên thường quy dung tích

ra tấn thịt (MT _ Meat Tons) Ví dụ: Kho 50 MT,100 MT, 200 MT, 500 MT,… lànhững kho có khả năng chứa 50, 100, 200, 500 tấn thịt

1.2.2.4 Theo đặc điểm cách nhiệt

Người ta chia ra:

- Kho xây: là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người ta bọc lớp cáchnhiệt

- Kho panel: được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyurethan và được lắp ghép vớinhau bằng các móc khóa cam locking và mộng âm dương

CHƯƠNG II

TÍNH TOÁN CẤU TRÚC KHO

2.1 KHẢO SÁT MẶT BẰNG KHO VÀ CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ

2.1.1 CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG

Kho lạnh đang thiết kế được xây dựng tại tỉnh Thừa Thiên Huế

2.1.2 CÁC THÔNG SỐ KHÍ HẬU

Các thông số này đã được thống kê trong nhiều năm, khi tính toán để đảm bảo độ

an toàn cao thì ta thường lấy các giá trị cao nhất (chế độ khắc nghiệt nhất) từ đó sẽđảm bảo kho vận hành là an toàn trong mọi điều kiện có thể xảy ra mà ta đã ước tính

Bảng 2-1.Thông số về khí hậu của tỉnh Thừa Thiên Huế [1, tr8]

Từ các thông số khí hậu kết hợp với đồ thị Molier h – x của không khí ẩm ở ápsuất khí quyển B = 760 mmHg ta có các trạng thái không khí sau:

- TN = 37,3˚C là nhiệt độ của không khí ngoài trời

- φ = 73% độ ẩm của không khí tại Thừa Thiên Huế

- tƯ = 33˚C nhiệt độ nhiệt kế ướt

- tS = 32˚C nhiệt độ đọng sương

- Nhiệt độ nước vào: tw1 = tƯ + (3 ÷ 5)˚C = 33 + (3 ÷ 5)˚C = 36 ÷ 38˚C

Ta chọn tw2= 36˚C

- Nhiệt độ nước ra: tw2 = tw1 + 5 = 36 + 5 = 41˚C

2.1.3 CÁC CHẾ ĐỘ BẢO QUẢN SẢN PHẨM TRONG KHO

2.1.3.1 Chọn nhiệt độ bảo quản

Công ty chế biến thực phẩm đặt tại Thừa Thiên Huế chủ yếu chế biến mặt hàng

cá ngừ đông lạnh xuất khẩu, thời gian bảo quản thường ít hơn 10 tháng vì thế chọnnhiệt độ bảo quản là -18˚C÷ -20˚C

2.1.3.2 Độ ẩm của không khí trong kho

Đối với sản phẩm lạnh đông không được bao gói cách ẩm thì độ ẩm không khílạnh là phải đạt 95% Còn đối với sản phẩm bao gói cách ẩm thì độ ẩm của không khílạnh khoảng 85 ÷ 90%.

Kho đang thiết kế chủ yếu bảo quản các sản phẩm cá ngừ được bao gói bằngnhựa PE và giấy cactông khi đưa vào kho lạnh cho nên chọn độ ẩm không khí lạnhtrong kho φ = 85%

2.1.3.3 Tốc độ không khí trong kho

Sản phẩm được bao gói cách ẩm vì vậy thiết kế không khí đối lưu cưỡng bứcbằng quạt gió với vận tốc v = 3 m/s

2.2 TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC KHO LẠNH ĐÔNG

2.2.1 THỂ TÍCH KHO LẠNH

2.2.1.1 Tiêu chuẩn chất tải

Tiêu chuẩn chất tải là khối lượng không bì nếu sản phẩm không bao bì và là khốilượng cả bao bì nếu sản phẩm có bao bì

Tiêu chuẩn chất tải của một số sản phẩm bảo quản cùng một phương pháp đượccho ở bảng sau:

Bảng 2-2 Tiêu chuẩn chất tải của một số sản phẩm bảo quản lạnh

Thịt lợn đông lạnh

Gia cầm đông lạnh trong hòm gỗ

Cá đông lạnh trong hòm gỗ hoặc cactông

Thịt thăn, cá đông lạnh trong hòm, cactông

0,40,30,350,280,450,380,450,7

Sản phẩm trong kho là cá ngừ đông lạnh vì vậy tiêu chuẩn chất tải là gv = 0,7tấn/m3

2.2.1.2 Tính thể tích kho lạnh

Thể tích kho lạnh được xác định theo công thức:

V = ; (m3) (2.1) [1, tr33]Trong đó:

E – dung tích kho lạnh, tấn;

2.2.1.3 Diện tích chất thải của kho lạnh

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

F =; (m2) (2.2) [1, tr33]Trong đó:

F – diện tích chất tải, m2;

h – chiều cao chất tải, m

Chiều cao chất tải được tính bằng chiều cao buồng lạnh trừ đi phần trăm lắp đặtdàn lạnh treo trần và khoảng không gian cần thiết để chất hàng và dỡ hàng

Kho lạnh thiết kế, bốc xếp bằng thủ công nên đề tài đã chọn chiều cao chất tải là3,65 m (chiều cao xây dựng là 4,5 m); trừ khoảng cách từ dàn lạnh đến sản phẩm là0,35 m và khoảng cách móc treo từ dàn lạnh đến trần là 0,5 m

Fxd = ; (m2) (2.3) [1, tr34]Trong đó:

Fxd – diện tích cần xây dựng, m2;

– hệ số sử dụng diện tích buồng chứa, tính cả đường đi và các diện tíchgiữa các lô hàng, giữa lô hàng và cột, tường, các diện tích lắp đặt thiết bị như dàn bayhơi, quạt phụ thuộc vào diện tích buồng

Bảng 2.3: Hệ số sử dụng diện tích theo buồng (Bảng 2-5 [1, tr34])

Diện tích buồng lạnh, m 2

Đến 20

Từ 20 đến 100

Từ 100 đến 400Hơn 400

0,5 ÷ 0,60,7 ÷ 0,75 0,75 ÷ 0,80,8 ÷ 0,85

Với diện tích chất tải của kho F = 371,82 m2, = 0,75 0,80 Chọn = 0,75

Vậy:

Fxd == 495,76 (m2)

2.2.1.5 Số phòng lạnh cần xây dựng

Z = (2.4) [1, tr34]Trong đó:

Z – số phòng tính toán xây dựng;

f – diện tích buồng lạnh quy chuẩn xác định theo hàng cột của kho, m2;

Diện tích buồng lạnh quy chuẩn tính theo hàng cột quy chuẩn cách nhau 6 m nên

f cơ sở là 36 m2 Các diện tích quy chuẩn khác nhau là bội số của 36 m2 Trong khi tínhtoán, diện tích lạnh có thể lớn hơn diện tích ban đầu 1015%, khi chọn Z là một sốnguyên

Diện tích thực của kho là: 12 48 = 576 (m2)

2.2.1.6 Dung tích thực của kho lạnh

Et = E = 950 = 1034,86 (tấn) (2.5) [1, tr35] Trong đó:

E – dung tích kho lạnh, tấn

Zt – số buồng lạnh thực được xây dựng

Z – số buồng tính toán xây dựng

2.2.1.7 Tải trọng nền

Tải trọng nền được xác định theo công thức:

gf = gv h, (tấn/m2) (2.6) [1, tr33]Trong đó:

gf - tải trọng nền, tấn/m2

gv – tiêu chuẩn chất tải, tấn/m3

H – chiều cao chất tải, h = 3,65 m

2.3 TÍNH CÁCH NHIỆT VÀ CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH

2.3.1 TÍNH CÁCH NHIỆT CỦA VẬT LIỆU

2.3.1.1 Vật liệu cách nhiệt

Hiện nay, vật liệu cách nhiệt sử dụng phổ biến nhất là polystirol và polyurethan.Kho lạnh đang thiết kế chọn vật liệu cách nhiệt là polyurethan, bởi vì có ưu điểmtạo bọt không cần gia nhiệt nên dễ dàng tạo bọt trong các thể tích rỗng bất kỳ, độ bềntương đối lớn 0,1 – 0,2 N/mm2, hệ số dẫn nhiệt 0,023 ÷ 0,03 W/m.K

Bên ngoài lớp polyurethan còn được bọc bằng 2 lớp tôn inox và 2 lớp sơn cáchẩm

Chọn hệ số dẫn nhiệt của polyurethan = 0,025 (W/m.K) [1, tr81]

2.3.1.2 Xác định chiều dày cách nhiệt

Tính chiều dày lớp cách nhiệt trải qua hai bước:

Chiều dày lớp cách nhiệt được tính từ biểu thức hệ số truyền nhiệt k cho váchphẳng nhiều lớp

k = [1, tr85]

=Trong đó:

là hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài (phía nóng) tới vách cách nhiệt; (W/m2.K)

là hệ số tỏa nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh;

là chiều dày của lớp vật liệu thứ i; (m)

là hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i; (W/m.K)

là chiều dày của lớp vật liệu cách nhiệt; (m)

là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt; (W/m.K)

k - là hệ số truyền nhiệt của vách; (W/m2.K)

Bảng 2-4 Thông số các lớp vật liệu của panel tiêu chuẩn

2.3.1.3 Kiểm tra tính đọng sương

Để vách không động sương thì hệ số truyền nhiệt thực phải thõa mãn điều kiệnsau: kt< ks

kt: hệ số truyền nhiệt thực, kt = 0,198 (W/m2.K)

ks: Là hệ số truyền nhiệt đọng sương, được xác định theo biểu thức sau:

ks = 0,95 [1, tr86]

Trong đó:

: hệ số tỏa nhiệt từ môi trường bên ngoài tới bề mặt vách kho (W/m2.K);= 23,3(W/m2.K)

1: là nhiệt độ không khí ngoài môi trường, t1 = 37,3˚C

2: là nhiệt độ không khí trong kho lạnh, t2 = -20˚C

ts: là nhiệt độ điểm sương của không khí ngoài môi trường, ˚C

Mục đích tính nhiệt kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy nén

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

Q = = Q1+ Q2 + Q3 + Q4 + Q5, (W) (2.7) [1, tr104]

Trong đó:

Q1 – dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của kho lạnh, (W)

Q2 – dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra trong quá trình xử lý lạnh, (W)

Q3 – dòng nhiệt từ bên ngoài do thông gió buồng lạnh, (W)

Q4 – dòng nhiệt tỏa ra khi vận hành kho lạnh, (W)

Q5 – dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp, (W)

Do đây là kho lạnh bảo quản thủy sản đông lạnh nên Q3 = Q5 = 0

Dòng nhiệt tổn thất Q chỉ còn các dòng nhiệt sau:

Q = Q1 + Q2 + Q4 (W)

2.4.2 DÒNG NHIỆT QUA KẾT CẤU BAO CHE, Q1

Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che xác định theo công thức:

Q1 = Q11 + Q12; (W) (2.8) [1, tr105]Trong đó:

Q11 – dòng nhiệt qua tường bao, trần, nền do chênh lệch nhiệt độ; (W)

Q12 - dòng nhiệt qua tường bao, trần, nền do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời; (W).Kích thước tính toán:

Chiều dài của kho lạnh: L = 48 m

Chiều rộng của kho lạnh: R = 12 m

Chiều cao của kho lạnh: H = 4.5 m

Kho lạnh được thiết kế vách kho và trần kho đều có tường bao và mái che nên bỏqua dòng nhiệt qua tường và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời, Q12 = 0

Dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ được xác định theobiểu thức:

Q11 = kt F(t1 – t2), (W) [1, tr106]Trong đó:

kt: hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo chiều dày cáchnhiệt thực; kt = 0,194 (W/m2K)

F: diện tích bề mặt kết cấu bao che; (m2)

t1: nhiệt độ môi trường bên ngoài kho, (˚C)

t2: nhiệt độ không khí trong kho, (˚C)

Do kho lạnh được đặt trong xưởng chế biến có tường bao xung quanh và có máiche nên nhiệt độ không khí xung quanh kho lạnh sẽ lấy bằng nhiệt độ của khu thànhphẩm, t1 = 26˚C Chỉ có trần kho lạnh có nhiệt độ cao hơn ta lấy nhiệt độ không khíphía trên trần là 30˚C

Từ biểu thức tính dòng nhiệt qua tường bao, trần, nền thay số vào tính toán ta cóđược bảng sau:

Bảng 2-6 Bảng tổng hợp dòng nhiệt qua kết cấu bao che

Vậy dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che là:

Q1 = Q11 + Q12 = 15546,38 + 0 = 15546,38 (W)

2.4.3 DÒNG NHIỆT DO SẢN PHẨM TỎA RA, Q2 :

Dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra gồm có:

- Dòng nhiệt do chính sản phẩm tỏa ra; Q21 (W)

- Dòng nhiệt do bao bì mang vào; Q22 (W)

M = 0,06 Et : lượng hàng nhập vào kho ngày và đêm;

M: lượng hàng nhập vào kho bảo quản lạnh đông ngày và đêm; t/ngày đêm

Et: dung tích buồng bảo quản lạnh

: hệ số chuyển đổi từ tấn/24h sang kg/s

2.4.3.2 Tính dòng nhiệt do bao bì tỏa ra

Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra được tính theo công thức: [1, tr 113]

Q22 = Mb Cb(t1 –t2) 1000; (W)Trong đó:

Mb : khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm (t/ngày đêm)

Cb: nhiệt dung riêng của bao bì; (kJ/kg.K)

t1, t2: nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh bao bì; (˚C)

Chọn t1 = 20 ˚C; t2 = -20 ˚C

Khối lượng bao bì chiếm 10 30% khồi lượng hàng Đặc biệt là bao bì thủy tinhchiếm đến 100% Bao bì gỗ chiếm 20% khối lượng hàng rau quả.

Thùng bằng cactông nên chọn Mb = 15% khối lượng hàng nhập kho

Ta có:

Mb = 0,15 62,87 = 9,31 (tấn/ngày đêm)

Và nhiệt dung riêng Cb = 1,46 kJ/kg.K

Bảng 2-8 Tính dòng nhiệt do bao bì tỏa ra

2.4.3.3 Kết quả

Bảng 2-9 Tổng dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra

Vì đây là sản phẩm bảo quản thủy sản, không có sự hô hấp nên không cần thônggió; do đó Q3 = 0

Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 (W) (2.10)Trong đó :

Q41: dòng nhiệt do đèn chiếu sáng

Q42: dòng nhiệt do người làm việc trong kho

Q43: dòng nhiệt do động cơ điện

Q44: dòng nhiệt do mở cửa kho

2.4.5.1 Tính dòng nhiệt do đèn chiếu sang tỏa ra:

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

Q41 = A F; (W) [1, tr115]Trong đó:

F – diện tích kho lạnh, F = 576; (m2)

A – nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng trên 1 m2 diện tích, W/m2 Đối vớibuồng bảo quản A = 1,2 W/m2; đối với buồng chế biến A = 4,5 W/m2

Chọn A = 1,2 W/m2

Vậy: Q41 = 1,2 576 = 691,2 (W).

2.4.5.2 Dòng nhiệt do người tạo ra:

Tính theo biểu thức:

Q42 = 350 n; (W) [1, tr115]Trong đó:

350 (W/người): Nhiệt lượng do một người tỏa ra khi làm việc nặng nhọc.n: là số người làm việc trong buồng:

• Nếu buồng nhỏ hơn 200 m2, n = 2 3 người

• Nếu buồng lớn hơn 200 m2, n = 3 4 người

Chọn n = 4 người

Vậy: Q42 = 3504 = 1400 (W)

2.4.5.3 Dòng nhiệt do các động cơ điện tỏa ra:

Q43 = 1000 N; (W) [1, tr116]Trong đó:

1000: hệ số chuyển đổi từ kW ra W

N: công suất động cơ điện (kW)

Dựa vào các số liệu định hướng:

Buồng bảo quản lạnh N = 1 4 kW

F – diện tích của kho lạnh, m2

B – dòng nhiệt dung riêng khi mở cửa, W/m2.Dòng nhiệt khi mở cửa phụ thuộc vào diện tích buồng và chiều cao buồng Vớichiều cao buồng 6 m lấy theo bảng sau:

Bảng 2-10 Dòng nhiệt riêng khi mở cửa [1, tr117]

< 50 m2 50 150 m2 >150 m2

Với chiều cao buồng h = 4,5 m, diện tích > 150 m2 Sử dụng phương pháp nộisuy ta có B = 6 W/m2.

2.4.7 KẾT QUẢ TÍNH TỔNG DÒNG NHIỆT XÂM NHẬP VÀO KHO

Q = = Q1+ Q2 + Q3 + Q4 + Q5; (W)

Bảng 2-12 Tổng dòng nhiệt xâm nhập vào kho

15546,38 23827,54 0 20547,20 0 59921,12

2.4.8 XÁC ĐỊNH TẢI NHIỆT CHO MÁY NÉN VÀ THIẾT BỊ

Tải nhiệt cho thiết bị dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cho thiết bịbay hơi Để đảm bảo được nhiệt độ trong điều kiện bất lợi nhất, người ta phải tính toántải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần có giá trị cao nhất, như biểu thức(2.7) đã nêu:

- Đối với kho lạnh chế biến lấy 85% Q1

- Nhiệt tải cho máy nén lấy 100% Q2 đã tính toán được đối với kho lạnh cá

- Nhiệt tải của máy nén từ dòng nhiệt vận hành được tính bằng 75% Q4

Bảng 2-13 Tổng dòng nhiệt cho máy nén

13214,42 23827,54 15410,40 52452,36

Năng suất lạnh máy nén đối với nhóm buồng có nhiệt độ sôi giống nhau xác địnhtheo biểu thức sau :