TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH BẢO QUẢN RAU NĂNG SUẤT 20 TẤN CỐ ĐỊNH VÀ KHO LẠNH CÔNG SUẤT 1,5 kW

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH BẢO QUẢN RAU NĂNG SUẤT 20 TẤN CỐ ĐỊNH VÀ KHO LẠNH CÔNG SUẤT 1,5 kW Tác giả TRẦN HỮU THIỆN THẠCH NGỌC THÁI SƠN Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

W X

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH BẢO QUẢN RAU NĂNG SUẤT 20 TẤN CỐ ĐỊNH VÀ KHO LẠNH CÔNG SUẤT 1,5 kW

Họ và tên sinh viên: TRẦN HỮU THIỆN

THẠCH NGỌC THÁI SƠN Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

Niên khóa: 2005-2009

Tháng 06/2009

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING

NONG LAM UNIVERSITY

W X

FINAL YEAR PROJECT

CALCULATING, DESIGNING VEGETABLE STATIONARY COLD STORAGE HOUSE CAPACITY 20 TON AND 1,5 kW

COLD STORAGE HOUSE

Done by: TRAN HUU THIEN

THACH NGOC THAI SON Major: HEAT AND REFRIGERATION ENGINEERING School year: 2005-2009

April, 2009

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH BẢO QUẢN RAU NĂNG SUẤT 20 TẤN CỐ ĐỊNH VÀ KHO LẠNH

CÔNG SUẤT 1,5 kW

Tác giả

TRẦN HỮU THIỆN THẠCH NGỌC THÁI SƠN

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu

cấp bằng Kỹ sư ngành Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Giáo viên hướng dẫn:

Thạc sĩ Nguyễn Hùng Tâm

Kỹ sư Vương Đình Bằng

Tháng 6 năm 2009

LỜI CẢM TẠ

Từ những ngày đầu bước chân vào giảng đường đại học cho đến lúc hoàn thành luận văn này, chúng tôi luôn nhận được sự quan tâm chỉ dạy và giúp đỡ tận tình của quý thầy cô Qua luận văn này, chúng tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến:

- Ban Giám Hiệu trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh

- Ban Chủ Nhiệm khoa Cơ khí – Công nghệ

- Quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy chúng tôi trong thời gian học tập tại trường

- Thầy Nguyễn Hùng Tâm và thầy Vương Đình Bằng, người trực tiếp theo dõi, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng tôi thực hiện đề tài này

Cũng xin được cảm ơn quý thầy cô, các anh, các bạn ở Trung tâm Công nghệ và Thiết bị Nhiệt lạnh, lớp DH04NL, lớp DH05NL đã góp phần giúp đỡ chúng tôi trong thời gian thực hiện đề tài

Cuối cùng, chúng tôi muốn nói lời cảm ơn đến ba mẹ, cùng mọi người trong gia đình đã quan tâm, lo lắng, động viên ủng hộ chúng tôi trong những ngày học tập xa nhà

Chúng tôi xin được gởi đến quý thầy cô, ba mẹ cùng tất cả mọi người lời chúc sức khỏe và lời cảm ơn chân thành nhất!

Tháng 6 năm 2009

Trần Hữu Thiện

Thạch Ngọc Thái Sơn

TÓM TẮT

1 Tên đề tài:

“TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ KHO LẠNH BẢO QUẢN RAU NĂNG SUẤT 20 TẤN CỐ ĐỊNH VÀ KHO LẠNH CÔNG SUẤT 1,5 kW”

2 Thời gian và địa điểm thực hiện:

- Thời gian: từ ngày 08/04 đến ngày 15/06 năm 2009

- Địa điểm: tại xưởng thực tập lạnh, trường Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh

3 Mục đích:

- Khảo nghiệm quá trình bảo quản rau trên mô hình kho trữ lạnh có sẵn

- Tính toán, thiết kế kho lạnh bảo quản rau năng suất 20 tấn cố định và kho lạnh công suất 1,5 kW

4 Nội dung:

Đề tài thực hiện với những nội dung sau:

- Khảo nghiệm quá trình bảo quản rau trên mô hình kho trữ lạnh có sẵn ở các chế độ không tải và có tải

- Tính toán, thiết kế kho lạnh bảo quản rau năng suất 20 tấn cố định và kho lạnh công suất 1,5 kW

5 Kết quả:

- Đã khảo nghiệm xong mô hình kho bảo quản rau

- Đã tính toán, thiết kế kho lạnh bảo quản rau năng suất 20 tấn cố định và

kho lạnh công suất 1,5 kW

SUMMARY

1 Thesis:

“CALCULATING, DESIGNING VEGETABLE STATIONARY COLD

STORAGE HOUSE CAPACITY 20 TON AND 1,5kW COLD STORAGE HOUSE”

2 Duration and place:

- Duration: from April 8th to June 15th, 2009

- Place:At Center for Heat – Refrigeration Technology and Equipment, Nong Lam University

3 Objectives:

- Explore process keep cool vegetable on model of available freezer storage

- Calculating, designing vegetable stationary cold storage house capacity

20 ton and 1,5 kW cold storage house

4 Main content:

- Explore process keep cool vegetable on model of available freezer storage at load and no-load condition

- Calculating, designing vegetable stationary cold storage house capacity

20 ton and 1,5 kW cold storage house

5 Results:

- The available freezer storage was successful explored

- vegetable stationary cold storage house capacity 20 ton 1,5 kW cold

storage house was successful calculated and designed

MỤC LỤC

Trang

Trang tựa i 

Lời cảm tạ iv 

Tóm tắt v 

Mục lục vii 

Danh sách các hình ix 

Danh sách các bảng x 

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1  

Mở đầu 1 

Mục đích 3 

1.1.  Khảo sát hệ thống máy có sẵn 3 

1.2.  Tính toán, thiết kế kho lạnh bảo quản rau 20 tấn cố định 3 

1.2.1.  Phần tính toán 3 

1.2.2.  Phần thiết kế 3 

1.3.  Tính toán, thiết kế kho lạnh công suất 1,5 kW 3 

1.3.1.  Phần tính toán 3 

1.3.2.  Phần thiết kế 3 

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 4  

2.1.  Giới thiệu về đối tượng: 4 

2.1.1.  Giới thiệu về cây rau 4 

2.1.2.  Giới thiệu về kho lạnh bảo quản 4 

2.2.  Nghiên cứu, tính toán, thiết kế kho bảo quản 5 

2.2.1.  Kết cấu, lắp đặt và tính toán dung tích kho lạnh: 5 

2.2.2.  Chọn các chế độ làm việc và chọn thiết bị: 16 

CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24  

3.1.  Nội dung và phương pháp khảo nghiệm 24 

3.1.1  Nội dung khảo nghiệm .24 

3.1.2  Phương pháp khảo nghiệm 24 

3.2.  Phương tiện thực hiện .25 

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26  

4.1.  Khảo nghiệm 26 

4.1.1  Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của kho 26 

4.1.2  Khảo nghiệm không tải 28 

4.1.3  Khảo nghiệm bảo quản 29 

4.2.  Thiết kế kho lạnh bảo quản rau năng suất 20 tấn 32 

4.2.1.  Các thông số ban đầu 32 

4.2.2.  Tính kích thước kho lạnh 33 

4.2.3.  Tính toán cách nhiệt, cách ẩm kho lạnh 34 

4.2.4.  Tính phụ tải nhiệt kho lạnh 36 

4.2.5.  Xác định tải nhiệt và năng suất lạnh cho máy nén 42 

4.2.6.  Chọn chế độ làm việc và chọn thiết bị 43 

4.3.  Thiết kế kho lạnh công suất 1,5 kW .54 

4.3.1.  Các thông số chọn ban đầu: 54 

4.3.2.  Tính năng suất kho lạnh 54 

4.3.3.  Tính toán cách nhiệt, cách ẩm kho lạnh 55 

4.3.4.  Tính phụ tải nhiệt kho lạnh 57 

4.3.5.  Xác định tải nhiệt và năng suất lạnh cho máy nén 64 

4.3.6.  Tính, chọn các thiết bị, dung tích kho lạnh và lượng rau bảo quản 65 

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 68  

5.1.  Kết luận 68 

5.1.1.  Đối với máy thiết kế 68 

5.1.2.  Đối với máy khảo nghiệm 68 

5.2.  Đề nghị 68 

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống kho lạnh 16 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý và đồ thị logp-h của chu trình .20 Hình 4.1: Biểu đồ diễn biến nhiệt độ và ẩm độ của kho chạy không tải 28 Hình 4.2: Biểu đồ diễn biến nhiệt độ và ẩm độ của kho khi bảo quản rau ngày 11/04/2009 .29 Hình 4.3: Biểu đồ diễn biến nhiệt độ và ẩm độ của kho khi bảo quản rau ngày 12/04/2009 .30 Hình 4.4: Biểu đồ diễn biến nhiệt độ và ẩm độ của kho khi bảo quản rau ngày 13/04/2009 .30 Hình 4.5: Biểu đồ diễn biến nhiệt độ và ẩm độ của kho khi bảo quản rau ngày 14/04/2009 .31 Hình 4.6: Biểu đồ diễn biến nhiệt độ và ẩm độ của kho khi bảo quản rau ngày 15/04/2009 .31 Hình 4.7: Cụm máy nén dàn ngưng Bitzer model LH135/S6J-16.2 49 Hình 4.8: Chiều quay của quạt và hướng đi không khí của Cụm máy nén dàn ngưng Bitzer model LH135/S6J-16.2 49 Hình 4.9: Dàn bay hơi Reetech model RMV-D140H-B1 50 Hình 4.10: Cụm máy nén dàn ngưng hãng Tecumseh Europe model TFH 4524 FHR 65 Hình 4.11: Dàn bay hơi ống có cánh thưa model DE-0,9/0,5 66 

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1:Đặc điểm các tấm panel cách nhiệt của các nhà sản xuất Việt Nam 5 

Bảng 2.2: Kích thước tiêu chuẩn của các tấm panel cách nhiệt .5 

Bảng 2.3: Tiêu chuẩn chất tải của các loại sản phẩm 6 

Bảng 2.4: Hệ số sử dụng diện tích 8 

Bảng 2.5 Thông số của các lớp vật liệu của panel cách nhiệt tiêu chuẩn .9 

Bảng 2.6: Tỷ lệ tải nhiệt để chọn máy nén 16 

Bảng 2.7: Giá trị các thông số tại các điểm nút của chu trình 20 

Bảng 4.1: Khảo nghiệm không tải 28 

Bảng 4.2: Khảo nghiệm bảo quản rau 29 

Bảng 4.3: Kết quả tính toán 38 

Bảng 4.4: Tổng kết nhiệt tải kho 20 tấn dạng cố định 42 

Bảng 4.5: Các quá trình cơ bản của chu trình hồi nhiệt 45 

Bảng 4.6: Giá trị các thông số tại các điểm nút của chu trình 46 

Bảng 4.7: Thông số của cụm máy nén – dàn ngưng Bitzer model LH135/S6J-16.2 49 

Bảng 4.8: Bảng các thông số của dàn bay hơi model RMV-D140H-B1 50 

Bảng 4.9: Kết quả tính toán đường ống đồng chọn theo tiêu chuẩn DIN của Đức 53 

Bảng 4.10: Tổng kết nhiệt tải kho lạnh công suất 1,5 kW 64 

Bảng 4.11: Thông số cụm máy nén dàn ngưng hãng Tecumseh Europe model TFH 4524 FHR 65 

Bảng 4.12: Thông số dàn bay hơi ống có cánh model DE-0,9/0,5 66 

Chương 1

MỞ ĐẦU

Việt Nam là một nước nông nghiệp phát triển với sản lượng nông sản sau thu hoạch lớn; do đó để đảm bảo chất lượng nông sản là một vấn đề rất cần thiết hiện nay Nông sản nói chung và rau quả nói riêng lúc nào cũng là yêu cầu không thể thiếu được trong bữa ăn hằng ngày của mỗi người, chất lượng là yếu tố quyết định giá thành sản phẩm và mức độ tiêu thụ Do vậy hiện nay, ngoài việc thâm canh sản xuất chúng ta còn chú trọng đến việc bảo quản nông sản sau thu hoạch

Nhìn chung nhiệt độ và ẩm độ ở Việt Nam là rất cao, thích hợp cho sự phát triển của đa số loại vi sinh vật, nhất là nấm mốc Hơn nữa điều kiện nhiệt độ và ẩm độ trên cũng rất thuận lợi cho quá trình hô hấp của rau quả Nói cách khác khí hậu Việt Nam hoàn toàn bất lợi cho việc lưu giữ rau quả sau khi thu hái Như đã biết, nhiệt độ môi trường bảo quản càng thấp thì càng có tác dụng ức chế cường độ của các quá trình sinh lý – sinh hóa xảy ra trong rau quả cũng như trong vi sinh vật Điều đó đảm bảo kéo dài thời hạn bảo quản rau quả tươi Diện tích và sản lượng rau nước ta ngày càng tăng qua các năm: năm 2004 diện tích 520.000 ha, sản lượng 6.450.000 tấn; năm 2005 diện tích 635.100 ha, sản lượng là 9.640.300 tấn Như vậy nhu cầu bảo quản rau xanh

là rất lớn và đòi hỏi phải ứng dụng rộng rãi

Phương pháp bảo quản lạnh được sử dụng rất phổ biến trên thế giới hiện nay, vì đây là phương pháp chắc chắn nhất, ít ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm nhất và thời hạn bảo quản cũng dài nhất Trong những năm qua kỹ thuật lạnh đã có những bước tiến quan trọng trên thế giới cũng như ở Việt Nam, nó thực sự đi sâu và hỗ trợ

tích cực cho các ngành kinh tế đang phát triển như công nghệ chế biến và bảo quản nông sản thực phẩm, thủy hải sản,…Các kho bảo quản ở nước ta rất đa dạng về dung tích, sản phẩm và nhiệt độ bảo quản Việc nghiên cứu và chế tạo các kho lạnh bảo quản rau xanh cũng đã ứng dụng rộng rãi và ngày càng được nhân rộng

Do đó nhằm khảo sát và tính toán cụ thể một kho lạnh phục vụ cho việc bảo quản rau xanh, được sự chấp thuận của Ban Chủ nhiệm Khoa Cơ khí Công nghệ, dưới

sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Hùng Tâm và thầy Vương Đình Bằng, chúng tôi thực

hiện đề tài: “Tính toán thiết kế kho lạnh bảo quản rau năng suất 20 tấn dạng cố định và kho lạnh công suất 1,5 kW” Đây là lần đầu tiên chúng tôi thực hiện một đề

tài khoa học ứng dụng vào sản xuất nên chúng tôi đã đặt nhiều tâm huyết và thực hiện khá nghiêm túc để mong có được những kết quả tốt nhất

Tp.HCM, ngày 15 tháng 6 năm 2009

MỤC ĐÍCH

Đề tài đã được thực hiện với các nội dung sau:

1.1 Khảo sát hệ thống máy có sẵn:

• Khảo sát mô hình kho trữ đông có sẵn tại Bộ môn

• Khảo nghiệm quá trình bảo quản

Thực hiện: Thạch Ngọc Thái Sơn và Trần Hữu Thiện

1.2 Tính toán, thiết kế kho lạnh bảo quản rau 20 tấn cố định:

1.2.1 Phần tính toán:

• Tính cân bằng nhiệt để xác định công suất lạnh của máy cần lắp đặt

• Dựa vào các tiêu chuẩn xây dựng để chọn lựa các trang thiết bị cho kho

bảo quản

1.2.2 Phần thiết kế:

• Thiết kế kho bảo quản rau năng suất 20 tấn, có tuần hoàn gió

Thực hiện: Trần Hữu Thiện

1.3 Tính toán, thiết kế kho lạnh công suất 1,5 kW:

1.3.1 Phần tính toán:

• Dựa vào công suất, tính cân bằng nhiệt để xác định kích thước của kho

cần lắp đặt, khối lượng rau bảo quản

• Dựa vào các tiêu chuẩn xây dựng và kế thừa máy có sẵn để chọn lựa các

trang thiết bị cho kho bảo quản

1.3.2 Phần thiết kế:

• Thiết kế kho công suất 1,5 kW, có tuần hoàn gió và phun ẩm bổ sung Thực hiện: Thạch Ngọc Thái Sơn

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Giới thiệu về đối tượng:

2.1.1 Giới thiệu về cây rau: /TL1/

Rau cải là một rau ăn lá khá phổ biến trong bữa ăn hằng ngày Nó có tên khoa học là Brassica Juncea Linn, tên tiếng Anh là Leaf mustard, thuộc họ thập tự Cruciferae Rau cải có bộ rễ nông, cuống lá hơi tròn và nhỏ, phiến lá nhỏ hẹ Thời gian

từ lúc gieo trồng cho đến khi thu hoạch là 30 – 35 ngày Cây cải xanh chịu nắng và mưa tốt, dễ trồng, hiện đang được trồng ở nhiều địa phương

2.1.2 Giới thiệu về kho lạnh bảo quản: /TL2/

a) Khái niệm:

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…

c) Chọn nhiệt độ bảo quản:

Đối rau quả không thể bảo quản ở nhiệt độ thấp dưới 0oC, vì ở nhiệt độ này

nước trong rau quả đóng băng làm hư hại sản phẩm, giảm chất lượng của chúng Chọn

chế độ bảo quản cho cây cải với nhiệt độ là 3oC, ẩm độ tương đối 90%

2.2 Nghiên cứu, tính toán, thiết kế kho bảo quản: /TL2,9,12/

2.2.1 Kết cấu, lắp đặt và tính toán dung tích kho lạnh:

a) Kết cấu kho lạnh:

Hiện nay các hầu hết các kho lạnh bảo quản đều sử dụng các tấm panel cách

nhiệt đã được chế tạo theo các kích thước tiêu chuẩn

Bảng 2.1:Đặc điểm các tấm panel cách nhiệt của các nhà sản xuất Việt Nam

Bảng 2.2: Kích thước tiêu chuẩn của các tấm panel cách nhiệt

Tôn mạ màu (colorbond) (mm) 0,5 ÷ 0,8

Chiều dài tiêu chuẩn 1800, 2400, 3000, 3600, 4500, 4800, 6000

Chiều rộng tiêu chuẩn 300, 600, 900, 1200

Chiều dày tiêu chuẩn 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200

Bảng 2.3: Tiêu chuẩn chất tải của các loại sản phẩm

Phương pháp lắp ghép: ghép bằng khóa cam

Khi sắp xếp trên giá

Nho và cà chua ở khay

Táo và lê trong ngăn gỗ

Cam, quýt trong hộp mỏng

Cam, quýt trong ngăn gỗ, cactông

tự động mở ra Để giảm tổn thất nhiệt khi mở cửa ở ngay cửa kho có lắp quạt màng dùng ngăn cản luồng không khí thâm nhập vào ra

b) Tính toán dung tích kho lạnh:

E – năng suất kho lạnh, tấn sản phẩm;

gv – định mức chất tải của các loại kho lạnh, tấn sản phẩm/m3

h – chiều cao chất tải của kho lạnh, m

Chiều cao chất tải của kho lạnh phụ thuộc chiều cao thực tế h1 của kho Chiều cao

h1 được xác định bằng chiều cao phủ bì của kho lạnh trừ đi 2 lần chiều dày cách nhiệt:

h1 = H - 2δ (2.3)

Như vậy chiều cao chất tải bằng chiều cao thực h1 trừ khoảng hở cần thiết để không khí lưu chuyển phía trên Khoảng hở đó tùy thuộc vào chiều dài kho Khoảng

hở tối thiểu phải đạt từ 500 ÷ 800 mm

Chiều cao phủ bì H hiện nay đang sử dụng được thiết kế theo tiêu chuẩn: 3000

mm, 3600 mm, 4800 mm, 6000 mm

Chiều dày kho lạnh nằm trong khoảng δ = 50 ÷ 200 mm

¾ Diện tích cần xây dựng:

Diện tích kho lạnh cần tính đến đường đi, khoảng hở giữa các kho hàng, diện tích lắp đặt dàn lạnh… Vì thế diện tích cần xây dựng phải lớn hơn diện tích tính toán ở trên

và được xác định theo công thức:

0,50 ÷ 0,60 0,70 ÷ 0,75 0,75 ÷ 0,80 0,80 ÷ 0,85

c) Tính toán cách nhiệt, cách ẩm kho lạnh:

+

cn i

1

α λ

δ λ

δ α

11

1

α λ

δ α

λ

Trong đó:

α1: Là hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới vách cách nhiệt, W/m2K;

α2: Là hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh và buồng lạnh, W/m2K;

δi : Là chiều dày của lớp vật liệu thứ i, m;

λi : Là hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/mK;

δcn: Là chiều dày của lớp vật liệu cách nhiệt, m;

λcn : Là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, W/mK;

k: Là hệ số truyền nhiệt của vách, W/m2K

Bảng 2.5 Thông số của các lớp vật liệu của panel cách nhiệt tiêu chuẩn

m

Hệ số dẫn nhiệt W/m2K

0,023 45,36 0,291

Do dưới nền được thiết kế thoáng bằng các con lươn nên hệ số toả nhiệt α1 và hệ

số truyền nhiệt K được lấy bằng giá trị so với trần và vách kho lạnh

Vậy ta có:

Hệ số truyền nhiệt K = 0,20 W/m2K;

Hệ số toả nhiệt α1 = 23,3 W/m2K;

Hệ số toả nhiệt α2 = 9 W/m2K

¾ Tính kiểm tra đọng sương

Để vách không đọng sương thì hệ số truyền nhiệt thực phải thoả mãn điều kiện sau: Kt < Ks Để an toàn thì: Kt < 0,95 x Ks

Ks - hệ số truyền nhiệt đọng sương nó được xác định theo biểu thức sau:

Ks = 1

2 1

1 ×α

−

−

t t

t

t s

(2.7)

Trong đó:

Ks – Là hệ số truyền nhiệt đọng sương, W/m2K;

t1 – là nhiệt độ không khí ngoài môi trường, 0C;

t2 – là nhiệt độ không khí trong kho lạnh t2, 0C ;

ts – là nhiệt độ điểm sương của không khí ngoài môi trường, 0C

¾ Cấu trúc cách ẩm của kho

Cấu trúc cách ẩm đóng vai trò quan trọng đối với kho lạnh Nó có nhiệm vụ ngăn chặn dòng ẩm xâm nhập từ bên ngoài môi trường vào trong kho lạnh qua kết cấu bao che Nếu không tiến hành cách ẩm cho kết cấu bao che thì dòng ẩm từ môi trường bên ngoài sẽ xâm nhập vào cấu trúc cách nhiệt theo sự chênh lệch nhiệt độ làm cho hàm

ẩm trong cấu trúc cách nhiệt tăng lên và hệ số truyền nhiệt của cấu trúc bao che tăng lên thậm chí không còn khả năng cách nhiệt

Đối với kho lạnh lắp ghép cấu trúc cách ẩm là lớp tôn bọc cách ẩm, tôn là vật liệu có hệ số dẫn ẩm nhỏ gần bằng 0 do đó việc cách ẩm đối với kho lạnh là rất an toàn

d) Tính phụ tải nhiệt kho lạnh:

Tổng tổn thất nhiệt kho lạnh được xác định theo công thức:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5, W (2.8)

Trong đó:

Q1 – dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che của kho lạnh, W;

Q2 – dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra trong quá trình xử lí lạnh, W;

Q3 – dòng nhiệt do không khí bên ngoài mang vào khi thông gió buồng lạnh, W;

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

Q5 – dòng nhiệt doản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp, W

Là dòng nhiệt tổn thất qua tường bao, trần và nền kho lạnh do sự chênh lệch nhiệt

độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong kho lạnh cộng với dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tương bao và trần

12 11

Q – Dòng nhiệt qua tường, trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời, W

• Dòng nhiệt truyền qua vách, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ Q11

Chiều dày của tấm panel tiêu chuẩn là:

s t CN

δ = + 2 + 2 , m (2.10)

Ta có dòng nhiệt truyền qua vách, trần và nền kho lạnh là:

T N

Vậy dòng nhiệt truyền qua vách, nền, trần là:

t F k

Δ Hiệu nhiệt độ bên trong và bên ngoài kho lạnh, 0C

• Dòng nhiệt qua vách kho lạnh do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời

Do kho lạnh nằm trong phân xưởng nên được hệ thống tường bao che chắn nên không chịu ảnh hưởng của bức xạ mặt trời Do đó Q = 0W

¾ Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra trong quá trình xử lý

lạnh Q 2

• Dòng nhiệt do sản phẩm:

3600 24

1000

2 1

21 M i i

Trong đó:

i1, i2 - enthalpy của sản phẩm trước và sau khi xử lí lạnh, kJ/kg;

M - năng suất buồng gia lạnh, kết đông hoặc lượng hàng nhập vào, t/24h

Do bảo rau quả nên khối lượng hàng nhập vào trong một ngày đêm tính theo biểu thức:

1000

22 M C t t

Trong đó:

Mb – khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm, t/ngày đêm;

Cb – nhiệt dung riêng của bao bì, J/kg.K;

t1 và t2 – nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh của bao bì, oC

¾ Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q3

.

k

a V

G = ρ

, kg/s (2.17) Trong đó:

V - thể tích phòng bảo quản cần thông gió, m3;

n - số người làm việc trong phòng;

350 - nhiệt lượng do 1 người thải ra khi làm việc nặng, W/người;

η - hiệu suất động cơ;

3

/2

009,

=

kk

Cρ J/kg Nhiệt dung riêng của không khí;

∆t - nhiệt độ chênh lệch trước và sau khi xả tuyết, oC

¾ Dòng nhiệt do rau quả hô hấp Q5 :

q q - dòng nhiệt tỏa ra khi nhập sản phẩm vào kho lạnh với nhiệt độ ban đầu

và sau đó hạ xuống nhiệt độ bảo quản, W/t

e) Xác định phụ tải thiết bị, máy nén và tổng hợp các kết quả:

¾ Phụ tải nhiệt thiết bị

Tải nhiệt trong thiết bị là tải nhiệt dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết của thiết bị bay hơi Công suất giải nhiệt yêu cầu của thiết bị bao giờ cũng phải lớn hơn công suất của máy nén, phải có hệ số dự trữ nhằm tránh những biến động có thể xảy ra trong quá trình vận hành

Vì thế tải nhiệt cho thiết bị được lấy bằng tổng của tất cả các tổn thất nhiệt:

5 4 3 2

Q

Q TB

¾ Phụ tải nhiệt máy nén

Do tổng tổn thất nhiệt trong các kho lạnh không đồng thời xảy ra nên công suất nhiệt yêu cầu thực tế sẽ nhỏ hơn tổng của các tổn thất nhiệt Để tránh lựa chọn máy nén có công suất lạnh quá lón, tải nhiệt của máy nén cũng được tính toán từ các tải nhệt thành phần nhưng tùy từng loại kho lạnh mà chỉ lấy một phần của tổng tải nhiệt

đó

Năng suất lạnh cho máy nén được tính theo công thức

b

Q k

Q Năng suất lạnh của máy nén, W;

k: Hệ số tính đến tổn thất đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh;

b: Hệ số thời gian làm việc

Bảng 2.6: Tỷ lệ tải nhiệt để chọn máy nén

Kho bảo quản hoa quả 100%

1- Cụm máy nén dàn ngưng tụ 2- Bình chứa 3- Phin lọc 4- Mắt ga 5- Van điện từ

6- Kho lạnh 7- Dàn lạnh 8- Van tiết lưu

Hình 2.1:Sơ đồ nguyên lý hệ thống kho lạnh

¾ Chọn phương pháp làm lạnh

Có hai phương pháp làm lạnh nhưng ở đây ta chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp cho kho bảo quản rau vì so với phương pháp làm lạnh gián tiếp thì phương pháp này có những ưu nhược điểm tốt hơn hẳn

Làm lạnh buồng trực tiếp là làm lạnh bằng dàn bay hơi đặt trong buồng lạnh Môi chất lạnh lỏng sôi thu nhiệt của môi trường buồng lạnh Dàn bay hơi có thể là dàn đối lưu không khí tự nhiên hoặc cưỡng bức bằng quạt

Ưu điểm của hệ thống làm lạnh trực tiếp:

− Thiết bị đơn giản vì không cần thêm một vòng tuần hoàn phụ

− Tuổi thọ rất cao, kinh tế đơn giản hơn vì không cần phải tiếp xúc với nước muối là một chất gây han gỉ ăn mòn rất nhanh

− Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ

có nhiệt độ cao hơn

Môi chất lạnh được sử dụng phổ biến trong các hệ thống lạnh chủ yếu là Amoniac và Freon Do đó vấn đề lựa chọn một trong hai môi chất lạnh còn tuỳ thuộc vào năng suất hệ thống lạnh, so sánh tính kinh tế kỹ thuật cùng với chế độ vận hành mà lựa chọn hợp lý

Chọn môi chất lạnh tuần hoàn trong hệ thống là R22 - Công thức hoá học CHCLF2 là chất khí không màu, có mùi thơm rất nhẹ

- Nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển là - 40.80C

- Áp suất ngưng phụ thuộc nhiệt độ ngưng

R22 được sử dụng cho máy lạnh có năng suất trung bình, lớn và rất lớn, R22 không độc đối với cơ thể sống, không làm biến chất thực phẩm bảo quản, được ứng dụng cho nhiều mục đích khác nhau đặc biệt là trong kỹ thuật điều hoà không khí Nó

có những ưu nhược điểm sau:

Ưu điểm:

- Năng suất lạnh riêng khối lượng lớn nên ít khối lượng môi chất tuần hoàn trong

hệ thống

- Ít độc hại, không có mùi, không gây nổ

- Năng suất lạnh riêng thể tích lớn nên máy nén máy nén và các thiết bị hệ thống gọn nhẹ hơn

- Khả năng trao đổi nhiệt lớn Trong các thiết bị trao đổi nhiệt với nước bố trí cánh tản nhiệt về phía môi chất R22 Các thiết bị trao đổi nhiệt gọn hơn

- Khả năng lưu động của môi chất lớn hơn trong các đường ống nhỏ hơn

- Không dẫn điện, dễ vận chuyển và bảo quản

Nhược điểm

- Giá cả cao

- Hoà tan dầu hạn chế, gây khó khăn cho việc bôi trơn

- Không hoà tan nước nên khả năng bị tắc ẩm cao và làm cho nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ ngưng tụ giảm, làm giảm lượng tác nhân lạnh và từ đó làm giảm năng suất lạnh

- Ẩn nhiệt hoá hơi của R22 nhỏ hơn của NH3 đến 8 lần nên chỉ sử dụng cho hệ thống vừa và nhỏ

Tuy có giá cả cao nhưng xét chung về cả mặt kinh tế và kỹ thuật đối với hệ thống cấp đông và bảo quản đông thì sử dụng môi chất R22 vẫn đáp ứng vấn đề kinh tế và kỹ thuật Sử dụng R22 thì máy nén sẽ có tỉ số nén thấp hơn NH3, vận hành thiết bị đơn giản và an toàn hơn

¾ Chọn các thông số làm việc

Chế độ làm việc của hệ thống lạnh được đặc trưng bởi 4 yếu tố sau:

- Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh, t0;

- Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất, tk;

- Nhiệt độ quá lạnh, tql;

- Nhiệt độ hơi hút về máy nén hay nhiệt độ quá nhiệt tqn , th

¾ Chọn nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh lấy như sau:

t t

t = +Δ , oC (2.29)

Nhiệt độ quá nhiệt tqn

Là nhiệt độ của môi chất trước khi vào máy nén Nhiệt độ hơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi

C t

¾ Xây dựng chu trình trên đồ thị logp–h

MN- Máy nén NT- Ngưng tụ HN- Hồi nhiệt TL- Tiết lưu BH- Bay hơi

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý và đồ thị logp-h của chu trình

Bảng 2.7: Giá trị các thông số tại các điểm nút của chu trình

™ Năng suất lạnh riêng q0 ,kJ/kg

i - enthalpy tại điểm 1’ và điểm 4 của chu trình

™ Lưu lượng môi chất mtt

v m

0 0

0 0

P

P P P

P P c P

P

k k k

(i2 i1)

m l m

™ 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

Ta có:

el

e el

™ Công suất chọn động cơ

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung và phương pháp khảo nghiệm

3.1.1 Nội dung khảo nghiệm

- Kiểm tra sự hoạt động ổn định của hệ thống mô hình kho trữ đông có sẵn trong

• Trạng thái cấu trúc bên ngoài

- Lấy mô hình kho trữ đông có sẵn làm cơ sở để tính toán thiết kế kho trữ đông có dung tích lớn hơn

3.1.2 Phương pháp khảo nghiệm

- Vật liệu thí nghiệm là rau cải xanh mua về từ chợ Đầu mối nông sản thực phẩm Thủ Đức Tp.HCM Cây rau sau khi được mua về sẽ qua các công đoạn sau: lựa chọn những cây rau tươi đẹp, không bị sâu bệnh, không bị hư hỏng Sau đó là công đoạn làm sạch: rửa bỏ các chất bám bẩn trên rau, cắt gốc, bỏ rễ và các lá hư, vàng hoặc dập…để cho ráo nước Tiếp theo là công đoạn bao gói, rau được cho vào túi nilon PVC có khoét lỗ để đóng gói

• Số lượng mẫu: 10 mẫu

• Khối lượng mỗi mẫu: 400 ÷ 500 g/mẫu

- Sau khi bao gói, vật liệu được đưa vào kho để bảo quản

- Lấy số liệu (nhiệt độ và ẩm độ) ở hai vị trí: trong kho lạnh và môi trường xung quanh Kiểm tra sản phẩm (màu sắc và hình dáng bên ngoài) mỗi ngày Tiến hành cho đến khi trên sản phẩm xuất hiện một trong những dấu hiệu hư hỏng sau: vàng lá, úng thối hoặc dập nước…

3.2 Phương tiện thực hiện (Phụ lục 5)

¾ Cân: dùng để xác định khối lượng các mẫu bảo quản có độ chia nhỏ nhất 20g

¾ Nhiệt kế rượu: gồm hai loại là nhiệt kế bầu khô và nhiệt kế bầu ướt dùng để

đo nhiệt độ của môi trường xung quanh kho lạnh và xác định được ẩm độ của không khí

¾ Humidity/Anemometer: dùng để xác định nhiệt độ và ẩm độ bên trong kho lạnh bảo quản Giới hạn đo của nhiệt độ (0oC ÷ 50oC)±0,1oC Giới hạn đo ẩm độ (10% ÷ 95%)±0,1%

¾ Infrared Thermometer: dùng để đo nhiệt độ bề mặt của vật liệu

¾ Bơm: để tăng ẩm độ tạo môi trường bảo quản thích hợp

Chương 4

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Khảo nghiệm: (Phụ lục 3)

- Thời gian: từ ngày 10 tháng 04 năm 2009 đến ngày 23 tháng 04 năm 2009

- Địa điểm: phòng thực tập nhiệt – lạnh Khoa Cơ khí công nghệ, Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM

- Người thực hiện: Trần Hữu Thiện, Thạch Ngọc Thái Sơn

- Người kiểm tra: thầy Nguyễn Hùng Tâm

- Thiết bị khảo nghiệm: mô hình kho trữ lạnh có sẵn

- Đối tượng khảo nghiệm: rau cải xanh

4.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của kho (Phụ lục 4)

• Chiều dày cách nhiệt: 100 mm

- Cụm máy nén và dàn ngưng tụ: cụm máy nén và dàn ngưng tụ giải nhiệt bằng không khí Máy nén Tecumsed Europe mã hiệu CAJ/TAJ 9510T với năng suất lạnh Qo = 1229W và to = -10oC, tk = 50oC

- Mạch điện: kiểu CSR (có tụ khởi động và tụ làm việc)

- Phin lọc, van điện từ, kính lỏng: Φ6 mm

- Dàn bay hơi: ống có cánh thưa kiểu DE – 0,9/0.5 Xả tuyết bằng điện trở công suất 500W

- Điều khiển kỹ thuật số STC - 8080 (cold storage refrigeration micro computeur temperature controller)

• Hiệu KI & BNT

• Điều khiển nhiệt độ

• Điều khiển xả tuyết tự động

- Môi chất lạnh: R22

b) Nguyên lý hoạt động:

- Môi chất lạnh R22 ở hơi áp suất thấp, nhiệt độ thấp từ dàn bay hơi được máy nén hút về và nén lên áp suất cao, đẩy vào ngưng tụ Tại đây môi chất ở trạng thái hơi áp suất cao, nhiệt độ cao được quạt dàn ngưng giải nhiệt và môi chất ngưng tụ chuyển sang trạng thái lỏng

- Môi chất lỏng sau khi ngưng tụ được chứa vào bình chứa, tiếp tục qua phin lọc, kính lỏng, van điện từ, và dẫn qua van tiết lưu nhiệt làm giảm áp suất của môi chất rồi đi vào dàn bay hơi

- Ở dàn bay hơi, môi chất nhận nhiệt từ đối tượng cần làm lạnh để bốc hơi ở nhiệt độ tương ứng Cuối dàn bay hơi, môi chất bay hơi hoàn toàn và được máy nén hút về tiếp tục thực hiện chu trình mới

- Lượng môi chất vào dàn bay hơi được điều chỉnh nhờ van tiết lưu nhiệt

c) Nguyên lý hoạt động của sơ đồ điều khiển

- Khi đóng CB nguồn, đèn nguồn và bộ điều khiển kỹ thuật số làm việc

- Cần lưu ý bộ điều khiển có chế độ chờ 3 phút (đèn led nhấp nháy) Cảm biến nhiệt nhận giá trị nhiệt độ phòng lúc ban đầu và báo chuông

- Khi bật công tắt ON trạng thái tiếp điểm của bộ điều khiển kỹ thuật số: Máy nén và quạt dàn bay hơi làm việc

- Khi nhiệt độ phòng đạt giá trị chỉnh định tiếp điểm Th ngắt máy nén và dàn ngưng và tự động chạy trở lại khi nhiệt độ phòng tăng

- Đến thời điểm xả tuyết, tiếp điểm Th ngắt máy nén và dàn bay hơi, đồng thời cấp điện cho công tắctơ R để điện trở xả tuyết làm việc Khi hết thời gian xả tuyết tiếp điểm Th trở lại trngj thái cũ và hệ thống tiếp tục làm việc

- Khi làm việc nếu máy nén bị quá tải, thì rơle nhiệt OL (kẹp sát vỏ máy nén)

sẽ tác động dừng máy nén sau khoảng 2 phút

4.1.2 Khảo nghiệm không tải

Bảng 4.1: Khảo nghiệm không tải:

Môi trường Kho Thời

9h15' 31 73.6 27 94.7 9h30' 31.5 70.8 10.2 53.4

' 10

5' 10

0'

' 11

0' 11

5'

' 11

5' 12 0'

4.1.3 Khảo nghiệm bảo quản

Bảng 4.2: Khảo nghiệm bảo quản rau:

Môi trường Kho Thời gian

9h15' 9h

' 9h45' 10h00

0'

11h45

'

12h00'

Nhiệt độ môi trường Nhiệt độ trong kho

Hình 4.2: Biểu đồ diễn biến nhiệt độ và ẩm độ của kho khi bảo quản rau ngày

11/04/2009

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Hình 4.3: Biểu đồ diễn biến nhiệt độ và ẩm độ của kho khi bảo quản rau ngày

12/04/2009

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Hình 4.4: Biểu đồ diễn biến nhiệt độ và ẩm độ của kho khi bảo quản rau ngày

13/04/2009