Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản 250 tấn tôm

Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản 250 tấn tôm

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BỘ MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian làm đồ án, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến

và sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chânthành đến Th.S Đào Thanh Khê, giảng viên Bộ môn Quá trình và thiết bị trường đạihọc Công Nghiệp Thực Phẩm người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quátrình làm đồ án

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường đại học CôngNghiệp Thực Phẩm nói chung, các thầy cô trong khoa Công Nghệ Hóa Học nói riêng

đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành,giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quátrình học tập

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện,quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án Đồ

án còn nhiều sai sót mong thầy cô bỏ qua

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Nhóm sinh viên gồm : 1……… MSSV………

Nhận xét : ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Điểm đánh giá: ………

………

………

………

………

………

………

………

Ngày ……….tháng ………….năm 2014

( ký tên, ghi rõ họ và tên)

MỤC LỤC

PHẦN 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về kỹ thuật lạnh

1.1.1 Lịch sử phát triển của kỹ thuật lạnh

Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh từ cách đây rất lâu Ngành khảo cổhọc đã phát hiện ra những hang động có mạch nước ngầm nhiệt độ thấp chảy qua dùng

để chứa thực phẩm và lương thực khoảng từ 5000 năm trước Các tranh vẽ trên tườngtrong các kim tự tháp Ai Cập cách đây khoảng 2500 năm đã mô tả cảnh nô lệ quạt cácbình gốm xốp cho nước bay hơi làm mát không khí Cách đây 2000 năm, người Ấn Độ

và Trung Quốc đã biết trộn muối vào nước hoặc nước đá để tạo nhiệt độ thấp hơn.Nhưng kỹ thuật lạnh hiện đại bắt đầu phải kể từ khi Giáo sư Black tìm ra nhiệt ẩn hóahơi và nhiệt ẩn nóng chảy vào năm 1761 ‒ 1764 Con người đã biết làm lạnh bằng cáchcho bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp Tiếp theo phát hiện quan trọng đó, Clouet vàMonge lần đầu tiên hóa lỏng được khí SO2 vào năm 1780 Từ 1781, Cavallo bắt đầunghiên cứu hiện tượng bay hơi một cách có hệ thống Thế kỷ XIX là thời kỳ phát triểnmạnh mẽ của kỹ thuật lạnh Năm 1823, Faraday bắt đầu công bố những công trình vềhóa lỏng khí SO2, H2S, CO2, N2O, C2H2, NH3 và HCl Đến 1845, ông đã hóa lỏng đượchầu hết các loại khí kể cả êtylen, nhưng vẫn phải bó tay trước các khí O2, N2, CH4, CO,

NO và H2 Người ta cho rằng chúng là các khí không hóa lỏng được và luôn luôn chỉ ởthể khí nên gọi là các khí “vĩnh cửu ‒ permenant”, lý do là vì Natlerev (Áo) đã nénchúng tới một áp lực cực lớn 3600 atm mà vẫn không hóa lỏng được chúng Mãi tới

1869, Andrew (Anh) mới giải thích được điểm tới hạn của khí hóa lỏng, nhờ đóCailletet và Picle (Đức) đã hóa lỏng được O2, N2 và tách bằng chưng cất, K.Onnes (HàLan) hóa lỏng được Heli Năm 1834, J.Perkins (Anh) đã đăng ký bằng phát minh đầutiên về máy lạnh nén hơi với đầy đủ các thiết bị như một máy lạnh nén hơi hiện đạigồm có máy nén, 1 dàn ngưng tụ, dàn bay hơi và van tiết lưu Đến cuối thế kỷ XIX,nhờ có một loạt cải tiến của Linde (Đức) với việc sử dụng amôniắc làm môi chất lạnhcho máy lạnh nén hơi, việc chế tạo và sử dụng máy lạnh nén hơi mới thực sự phát triểnrộng rãi trong hầu hết các ngành kinh tế quốc dân Máy lạnh hấp thụ đầu tiên do Leslie(Pháp) đưa ra vào năm 1810 là máy lạnh hấp thụ chu kỳ với cặp môi chất H2O/H2SO4.Đến giữa thế kỷ XIX, nó được phát triển một cách rầm rộ nhờ kỹ sư tài ba Carré (Pháp)với hàng loạt bằng phát minh về máy lạnh hấp thụ chu kỳ và liên tục với các cặp môichất khác nhau Máy lạnh hấp thụ khuếch tán hoàn toàn không có chi tiết chuyển độngđược Geppert (Đức) đăng ký bằng phát minh năm 1899 và được Platen và Munters(Thụy Điển) hoàn thiện vào năm 1922 được nhiều nước trên thế giới sản xuất chế tạo

hàng loạt và nó vẫn có vị trí quan trọng cho đến ngày nay Máy lạnh nén khí đầu tiên

do bác sĩ người Mỹ Gorrie chế tạo vào năm 1845 Dựa vào các kết quả nghiên cứu củacác nhà lý thuyết, bác sĩ Gorrie đã thiết kế chế tạo thành công máy lạnh nén khí dùng

để điều tiết không khí cho trạm xá chữa bệnh sốt cao của ông Nhờ thành tích đặc biệtnày mà ông và trạm xá của ông trở nên nổi tiếng thế giới Máy lạnh Êjectơ hơi nướcđầu tiên do Leiblanc chế tạo năm 1910 Đây là một sự kiện có ý nghĩa rất trọng đại vìmáy lạnh Êjectơ hơi nước rất đơn giản Năng lượng tiêu tốn cho nó lại là nhiệt năngnên có thể tận dụng được các nguồn năng lượng phế thải để làm lạnh Một sự kiệnquan trọng nữa của lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh là việc sản xuất và ứng dụng cácfreôn ở Mỹ vào năm 1930 Freôn thực chất là các chất hữu cơ hydrocacbua no hoặcchưa no như mêtan (CH4), êtan (C2H6)… được thay thế một phần hoặc toàn bộ cácnguyên tử hyđrô bằng các nguyên tử gốc halôgen như clo (Cl), flo (F) hoặc brôm (Br).Các chất này được sản xuất ở xưởng Dupont Kinetic Chemical Inc với cái tên thươngmại là freon Đây là những môi chất lạnh có nhiều tính chất quý báu như không cháy,không nổ, không độc hại, phù hợp với chu trình làm việc của máy 2 lạnh nén hơi, do đó

nó đã góp phần tích cực vào việc thúc đẩy kỹ thuật lạnh phát triển, nhất là kỹ thuật điềuhòa không khí

Ngày nay, kỹ thuật lạnh hiện đại đã tiến những bước rất xa, có trình độ khoa học

kỹ thuật ngang với các ngành kỹ thuật tiên tiến khác Phạm vi nhiệt độ của kỹ thuậtlạnh ngày nay được mở rộng rất nhiều

1.1.2 Cơ sở lý thuyết của làm lạnh trong thủy sản

Mục đích của quá trình lạnh đông trong thủy sản là hạ nhiệt độ xuống thấp Vìvậy làm chậm lại sự ươn hỏng và sản phẩm được tan ra sau thời gian bảo quản lạnhđông hầu như không bị thay đổi tính chất ban đầu của nguyên liệu tươi Bảo quản lạnh

và lạnh đông thường được áp dụng khi thủy sản xuất khẩu Thủy sản lạnh đông xuấtkhẩu thường rất quan trọng với các nước đang phát triển do giá thành sản phẩm caonhư tôm lạnh đông, mang lại thu nhập có giá trị cao so với các loại sản phẩm thụcphẩm khác tiêu thụ nội địa

1.1.3 Tiến trình lạnh đông

Thủy sản chiếm 75% trọng lượng nước Lạnh đông là quá trình chuyển đổi hầuhết lượng nước trong cá thành nước đá Nước trong thủy sản là dạng chất hòa tan vàdạng keo Điểm lạnh đông hạ xuống dưới 00C Điểm lạnh đông phụ thuộc vào nồng độchất hòa tan trong dung dịch Điểm lạnh đông tiêu biểu trong thủy sản là -100C đến-200C Trong suốt quá trình lạnh đông, nước dần dần chuyển đổi thành nước đá, nồng

độ muối hữu cơ và vô cơ hòa tan tăng lên, điểm lạnh đông tiếp tục hạ thấp Ngay cả ở

nhiệt độ -250C, chỉ có 90 đến 95% nước thực sự đóng băng Lượng nước này khôngbao gồm nước liên kết (nghĩa là nước liên kết hóa học với những phần tử đặc biệt nhưcarbonyl, nhóm amino của protein và liên kết hydro) Vì vậy không bao giờ có điểmlạnh đông cố định Tuy nhiên, phần nước lớn (khoảng 75 – 80%) được đông kết ở nhiệt

độ -100C và -500C Khoảng nhiệt độ này được gọi là điểm tới hạn hay vùng lạnh đông.Trong suốt giai đoạn đầu của quá trình làm lạnh, nhiệt độ giảm nhanh xuống dưới điểmlạnh đông của nước (00C) Khi đó lượng nhiệt yêu cầu tách ra lớn trong giai đoạn 2 đểchuyển lượng lớn nước liên kết thành nước đá, sự thay đổi nhiệt độ rất ít và giai đoạnnày được gọi là giai đoạn ngưng nhiệt Có khoảng 3/4 nước được chuyển đổi tạo thànhnước đá, nhiệt độ một lần nữa bắt đầu giảm và trong suốt giai đoạn thứ 3 này hầu nhưlượng nước còn lại đóng băng Một lượng nhỏ nhiệt đã được tách ra trong suốt giaiđoạn 3 này

1.1.4 Nhiệt độ và thời gian đông lạnh thủy sản

Sự ươn hỏng tiếp tục giảm nhanh ở nhiệt độ dưới 00C Đây là điểm quan trọng

để chuyển nhanh đến điểm tới hạn lạnh đông Tuy nhiên, quá trình lạnh đông chậm chokết quả sản phẩm có chất lượng kém và đây là nguyên nhân chính dẫn đến sự phân giảiprotein

Khi nhiệt độ của sản phẩm giảm xuống dưới 00C, dung dịch đầu tiên được làmlạnh xuống nhanh, sau đó dung dịch bắt đầu kết tinh hoặc hình thành kết tủa và tinh thểnước đá hình thành ở giai đoạn 2 Đầu tiên có một ít phân tử, đó là những phân tử nhỏcủa chất lơ lửng không hòa tan trong chất lỏng hoặc sự kết hợp ngẫu nhiên của cácphân tử nước để tạo thành tinh thể nước đá theo tiêu chuẩn

Sang giai đoạn 2, các tinh thể lớn dần lên, lượng nhiệt tách ra chậm kết quả làmcho quá trình lạnh đông chậm lại, tinh thể đá hình thành với kích thước lớn hơn và sốlượng ít hơn, có thể gây ra sự phá vỡ vách tế bào, kết quả làm mất chất dịch và làmthay đổi cấu trúc của sản phẩm khi tan giá Ngược lại, lượng nhiệt tách ra nhanh là kếtquả của quá trình lạnh đông nhanh, tạo ra số lượng lớn tinh thể nước đá nhỏ Vì vậygiảm sự hao hụt chất dịch và sự phá vỡ vách tế bào.

Tuy nhiên, vách tế bào của cá được xem như là lớp màng elastic để chống lại sựphá vỡ vách tế bào từ sự hình thành tinh thể nước đá lớn để giảm sự mất dịch khi tangiá cá lạnh đông Thực tế, phần lớn lượng nước được liên kết trong cấu trúc của protein

và sẽ không bị mất đi do sự rò rĩ khi tan giá Lượng nước liên kết này có thể được xácđịnh khi ép mô cơ cá tươi bằng tay và không thấy có chất lỏng thoát ra

Tuy nhiên, sự tan giá của bất kỳ loại sản phẩm cá nào cũng có sự mất chất dịch

từ phần thịt cá, được giải thích thông qua sự phân giải protein trong suốt tiến trình lạnhđông gây nên sự biến đổi protein làm mất khả năng liên kết nước Sự phân giải proteindựa trên nồng độ enzym (và các thành phần khác) và nhiệt độ Sự gia tăng nồng độenzym làm gia tăng tốc độ phân giải Sự phân giải này sẽ giảm khi nhiệt độ hạ thấp Dĩnhiên, khi nhiệt độ hạ thấp, một lượng nước lớn sẽ chuyển thành nước đá và nồng độcủa enzym trong dung dịch tăng lên Vì vậy dưới điểm lạnh đông của nước, nồng độ vànhiệt độ có mối quan hệ rất gần nhau

Khoảng nhiệt độ tối ưu cho quá trình phân giải protein từ -100C đến -200C Vìvậy để giảm sự rò rĩ chất dịch khi tan giá đến mức thấp nhất, thời gian để nhiệt độ sảnphẩm nằm trong khoảng nhiệt độ này trong suốt quá trình lạnh đông phải càng ngắncàng tốt Sự phân giải protein dẫn đến sự mất nước trong suốt quá trình bảo quản lạnhđông

Lạnh đông nhanh là dạng phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết cáctiến trình lạnh đông thực phẩm Trong lạnh đông nhanh có khái niệm lạnh đông IQFhay còn gọi là lạnh đông rời Lạnh đông nhanh rất khó để xác định Mặc dù ở Anh đã

có đề nghị rằng tất cả các loài cá nên giảm nhiệt độ từ 00C đến -500C trong 2 giờ hoặc

ít hơn Tuy nhiên, 2 giờ vẫn bị xem là thời gian quá dài cho các sản phẩm

Như đã chỉ ra ở trên, sự hạ thấp nhiệt độ làm giảm tốc độ phản ứng Hơn thếnữa, khi lượng nước trong cá đông đặc nó sẽ trở nên dạng liên kết Vì vậy giảm độ hoạtđộng của nước (aw) và cũng giảm được sự phát triển của vi khuẩn Vì vậy có thể nói

rằng tiến trình lạnh đông trong bảo quản cá là sự kết hợp của sự giảm nhiệt độ và hạthấp độ hoạt động.

1.1.5 Phân loại kho lạnh

Có nhiều kiểu kho bảo quản dựa trên những căn cứ phân loại khác nhau:

 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 tạicác nhà máy 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 thựcphẩm (nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thuỷ sản, nhà máy xuấtkhẩu thịt vv ) Các kho lạnh loại này thường có dung tích lớn cần phải trang bị

hệ thống có công suất lạnh lớn Phụ tải của kho lạnh luôn thay đổi do phải xuấtnhập hàng thường xuyên

- Kho phân phối, kho trung chuyển: Dùng điều hoà cung cấp thực phẩm chocác khu vực dân cư, thành phố và dự trữ lâu dài Kho lạnh phân phối thường códung tích lớn trữ nhiều mặt hàng và có ý nghĩa rất lớn đến đời sống sinh hoạtcủa cả một cộng đồng

- Kho thương nghiệp: Kho lạnh bảo quản các mặt hàng thực phẩm của hệthống thương nghiệp Kho dùng bảo quản tạm thời các mặt hàng đang đượcdoanh nghiệp bán trên thị trường

- Kho vận tải (trên tàu thuỷ, tầu hoả, xe ôtô ): đặc điểm của kho là dung tíchlớn, hàng bảo quản mang tính tạm thời để vận chuyển từ nơi này sang nơikhác

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

 Theo nhiệt độ người ta chia ra:

- Kho bảo quản lạnh: Nhiệt độ bảo quản thường nằm trong khoảng -2oC đến

5oC Đối với một số rau quả nhiệt đới cần bảo quản ở nhiệt độ cao hơn (chuối

> 10oC, chanh > 4oC) Nói chung các mặt hàng chủ yếu là rau quả và các mặthàng nông sản

- Kho bảo quản đông: Kho được sử dụng để bảo quản các mặt hàng đã quacấp đông Đó là hàng thực phẩm có nguồn gốc động vật Nhiệt độ bảo quảntuỳ thuộc vào thời gian, loại thực phẩm bảo quản Tuy nhiên nhiệt độ bảo

quản tối thiểu cũng phải đạt -18oC để cho các vi sinh vật không thể phát triểnlàm hư hại thực phẩm trong quá trình bảo quản.

- Kho đa năng: Nhiệt độ bảo quản là -12oC

- Kho gia lạnh: Nhiệt độ 0oC, dùng gia lạnh các sản phẩm trước khi chuyểnsang khâu chế biến khác

- Kho bảo quản nước đá: Nhiệt độ kho tối thiểu -4oC

 Theo dung tích chứa Kích thước kho lạnh phụ thuộc chủ yếu vào dung tíchchứa hàng của nó Do đặc điểm về khả năng chất tải cho mỗi loại thực phẩm cókhác nhau nên thường qui dung tích ra tấn thịt (MT-Meet Tons) Ví dụ kho50MT, Kho 100MT, Kho 150 MT vv là những kho có khả năng chứa 50, 100,

150 vv tấn thịt

 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 tatiến hành bọc các lớp cách nhiệt Kho xây chiếm diện tích lớn, lắp đặt khó,giá thành tương đối cao, không đẹp, khó tháo dỡ và di chuyển Mặt khác vềmặt thẩm mỹ và vệ sinh kho xây không đảm bảo tốt Vì vậy hiện nay ở nước

ta người ta ít sử dụng kho xây để bảo quản thực phẩm

- Kho panel: Được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyurethan và đượclắp ghép với nhau bằng các móc khoá camlocking Kho panel có hình thứcđẹp, gọn và giá thành tương đối rẻ, rất tiện lợi khi lắp đặt, tháo dỡ và bảoquản các mặt hàng thực phẩm, nông sản, thuốc men, dược liệu vv Hiệnnay nhiều doanh nghiệp ở nước ta đã sản xuất các tấm panel cách nhiệt đạttiêu chuẩn cao Vì thế hầu hết các xí nghiệp công nghiệp thực phẩm đều sửdụng kho panel để bảo quản hàng hoá

Do những đặc điểm của chu trình ngược, hệ thống thiết bi, điều kiện vận hành,… môichất cần có những tính chất hóa học, vật lý, nhiệt động, … thích hợp:

• Các yêu cầu về nhiệt động

─ Nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển phải thấp: tránh cho thiết bị bay hơi khỏi phảilàm việc với áp suất chân không

─ Ở nhiệt độ môi trường áp suất ngưng tụ phải thấp, song phải cao hơn áp suấtkhí quyển: giảm chiều dày các thiết bị, đường ống trong hệ thống lạnh

─ Nhiệt độ tới hạn phải cao: tăng dải làm việc cho máy lạnh

─ Nhiệt độ điểm 3 pha phải thấp: tăng dải làm việc cho máy lạnh

─ Nhiệt ẩn hóa hơi lớn: lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống nhỏ

─ Nhiệt dung riêng đẳng áp phải lớn: các đường đẳng áp càng nằm ngang thì chutrình càng gần về chu trình ngược Carnot

─ Độ nhớt vừa phải: độ nhớt lớn làm tăng công tiêu tốn vô ích cho ma sát, độnhớt nhỏ thì môi chất dễ rò rỉ qua khe hở

• Các yêu cầu về hóa học

─ Không gây cháy

─ Không gây nổ

─ Không phản ứng với dầu bôi trơn

─ Không phản ứng hóa học, không ăn mòn kim loại của máy móc, đường ống hệthống lạnh

─ Hòa tan được nước: để tránh gây tắc van tiết lưu khi môi chất có lẫn nước

─ Khi rò rỉ dễ phát hiện (bằng mùi, màu, các chỉ thị, độ dẫn điện)

─ Khi rò rỉ không làm hỏng các sản phẩm cần bảo quản lạnh

• Các yêu cầu về sinh lý

─ Không độc hại

• Các yêu cầu về kinh tế

─ Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ chế tạo

• Các yêu cầu về môi trường

─ Không gây ô nhiễm môi trường

Trong thực tế không có môi chất nào đáp ứng được tất cả các yêu cầu kể trên Vì vậykhi chọn môi chất phải dựa vào các yêu cầu thực tế quan trọng nhất, bỏ qua các yêucầu còn lại

NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ

Sản phẩm bảo quản: tôm

Dung tích: 250 tấn

Địa điểm: tphcm

Nhiệt độ kho lạnh -180C, nhiệt độ sôi chọn -200C

Độ ẩm tương đối trong kho 90%

Môi chất lạnh R134a

PHẦN 2 TÍNH TOÁN BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH

2.1 Xác định số lượng và kích thước kho lạnh

Dung tích kho lạnh là đại lượng cơ bản cần thiết để xác định số lượng và kích thướccác buồng lạnh Dung tích kho lạnh là lượng hàng được bảo quản đồng thời lớn nhấttrong kho,đơn vị là tấn hàng Ngoài ra ,số lượng và kích thước các buồng lạnh phụthuộc vào các loại hàng được bảo quản trong kho, đặc điểm kho lạnh(kho lạnh phânphối,trung chuyển, chế biến hoặc thương nghiệp)

E – Dung tích của các buồng lạnh, tấn

gv – Mức độ chất tải, tấn/m3 Kho được thiết kế với mặt hàng tôm đông lạnhtrong thùng cactong gv = 0,45 tấn/m3

Thông số gv tra từ bảng (2-3,Tr28,[1])

(

2.1.2 Diện tích chất tải của buồng lạnh

Diện tích chất tải được xác định qua thể tích chất tải và chiều cao chất tải

Trong đó:

 F: diện tích chất tải hoặc diện tích hàng chiếm trực tiếp, m2

 h: chiều cao chất tải, m

Chiều cao chất tải là chiều cao lô hàng chất trong kho Chiều cao này phụ thuộc vàophương pháp bốc dỡ, bao bì đựng hàng nó có thể được xác định bằng chiều cao buồnglạnh trừ đi phần lắp đặt dàn lạnh và không gian cần thiết để nâng và dỡ hàng Với kholạnh một tầng có chiều cao 6 m khi đó chọn chiều cao chất tải là 5(m) và 1(m) còn lại

để bố trí dàn lạnh

Vậy 111,1 (m2).

2.1.3 Tải trọng của nền và của trần.

Được tính toán theo định mức chất tải và chiều cao chất tải của nền và giá treo hoặcmóc treo vào trần

Bảng 1: hệ số sử dụng diện tích theo buồng

• Diện tích buồng lạnh

m2

•

2.1.5 Tính sắp xếp vật liệu trong kho

Chọn bao bì là thùng cactông có kích thước như sau:

Dài x rộng x cao = 0,36m x 0,28m x 0,22m

Mỗi thùng cactông chứa được 10kg sản phẩm

Số lượng thùng cactông có trong kho là: 250000/10 = 25000 (thùng)

Chọn cách chất hàng trong kho như sau:

Chia làm 20 tụ suy ra số thùng của mỗi tụ là: 25000/20 = 1250 thùng

Chất thành nhiều lớp trong mỗi tụ Mỗi lớp gồm: 7 x 9 = 63 (thùng)

Suy ra số lớp trong mỗi tụ là: 1250/63 = 19,8 lớp Chọn 20 lớp

Chiều cao của hàng trong kho là: 20 x 0,22 = 4,4 (m)

Chiều rộng của hàng trong mỗi tụ là: 0,28 x 9 = 2,52 (m)

Chiều dài của hàng trong mỗi tụ là: 0,36 x 7 = 2,52 (m)

2.2 Quy hoạch mặt bằng kho lạnh

2.2.1 Yêu cầu chung đối với quy hoạch mặt bằng

- Qui hoạch mặt bằng kho lạnh là bố trí những nơi sản xuất ,xử lí lạnh,bảo quản vànhững nơi phụ trợ phù hợp với dây chuyền công nghệ Để đạt được mục đích đó cầntuân thủ các yêu cầu sau:

+ Phải bố trí các buồng lạnh phù hợp với dây chuyền công nghệ, sản phẩm đi theo dâychuyền không gặp nhau, không đan chéo nhau, các cửa ra vào cửa buồng phải quay ra

hành lang.Cũng có thể không dùng hành lang nhưng sản phẩm theo dây chuyền khôngđược gặp nhau.

+ Quy hoạch cần phải đạt chi phí đầu tư nhỏ nhất Cần sử dụng rộng rãi các điều kiệntiêu chuẩn giảm đến mức thấp nhất các diện tích phụ nhưng phải đảm bảo tiệnnghi.Giảm công suất thiết bị đến mức thấp nhất Giảm công suất thiết bị đến mức thấpnhất

+ Quy hoach mặt bằng cần phải đảm bảo sự vận hành tiện lợi và rẻ tiền

+ Quy hoạch phải đảm bảo lối đi lại và đường vận chuyển thuận tiện cho việc bốc xếpthủ công hay cơ giới đã thiết kế

+ Chiều rộng kho lạnh nhiều tầng không quá 40(m)

+Chiều rộng kho lạnh một tầng phù hợp với khoảng vượt lớn nhất là 12 (m)

+Chiều dài của kho lạnh có đường sắt nên chọn có thể chứa được 5 toa tầu lạnh bốcxếp được cùng một lúc

+ Chiều rộng sân bốc dỡ đường sắt 6-7,5m;sân bốc dỡ ôtô cũng vậy

+ Trong một vài trường hợp , kho lạnh có sân bốc dỡ nối liền rộng 3,5 m, nhưng thôngthường các kho lạnh có hành lang nối cả 2 phía, chiều rộng 6m

+ Kho lạnh có dung tích đến 600t không bố trí đường sắt ,chỉ cần một sân bốc dỡ ô tôdọc theo chiều dài kho đảm bảo mọi phương thức bốc dỡ

- Để giảm tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che, các buồng lạnh cùng nhiệt độ nhóm vàomột khối

- Mặt bằng của kho lạnh phải phù hợp với hệ thống đã chọn Điều này rất quan trọngvới kho lạnh một tầng vì không phải luôn luôn đảm bảo đưa được môi chất lạnh từ cácthiết bị lạnh về ,do đó phải chuyển sang sơ đồ lớn hơn với việc cấp lỏng từ dưới lên

- Mặt bằng kho lạnh phải đảm bảo kỹ thuật an toàn phòng cháy chữa cháy

Khi thiết kế phải tính thêm khả năng mở rộng kho lạnh.Phải để lại một mặt mút tường

để có thể mở rộng kho lạnh

2.2.2 Chọn mặt bằng xây dựng

Khi xây dựng nặt bằng cần phải chú ý đến nền móng của kho lạnh phải vữngchắc, bởi vậy cần phải tiến hành khảo sát nền móng và mực nước… Việc gia cố nềnmóng nhiều khi dẫn tới việc tăng đáng kể vốn đầu tư xây dựng

• Nguồn nước

Do nguồn thải ở thiết bị ngưng tụ là rất lớn nên ngay từ khi thiết kế phải tính toán đếnnguồn nước Có thể sử dụng nước thành phố, tuy nhiên nếu có khả năng tự khai thác làtốt nhất, như vậy sẽ chủ động hơn nhiều Ngoai việc cấp nước, việc thoát nước cũngcần được dự tính Có thể thoát ra kênh mương, sông, ngoài.

• Nguồn điện

Quan trọng tương tự là việc cấp điện đến công trình, giá điện giá xây lắp công trìnhđiện Ngoài nước thì điện là hạng mục có ảnh hưởng lớn đến vốn đầu tư xây dựng đặcbiệt là vận hành sau này nên cần được quan tâm thích đáng khi chon mặt bằng xâydựng

• Yêu cầu đối với buồng máy và thiết bị:

Bố trí máy và thiết bị nhằm mục đích:

• Vận hành máy thuận tiện

• Rút ngắn chiều dài đường ống

• Sử dụng thể tích buồng máy hiệu quả nhất, buồng máy gọn nhất

• Đảm bảo phòng cháy chữa cháy,vệ sinh công nghiệp

• Đảm bảo cho việc bảo dưỡng máy

Buồng máy và thiết bị thường được bố trí vào sát tường kho lạnh để đường ống giữamáy thiết bị và dàn lạnh là ngắn nhất, chiếm từ 5 đến 10% tổng diện tích kho lạnh

PHẦN 3 CẤU TRÚC XÂY DỰNG VÀ CÁCH NHIỆT KHO LẠNH TRUYỀN

THỐNG

3.1 Kho lạnh truyền thống

3.1.1 Yêu cầu chung

Trong kho lạnh luôn duy trì ở nhiệt độ thấp và độ ẩm tương đối cao sovới môi trường bên ngoài Do sự chênh lệch nhiệt độ và độ ẩm đó luôn có mộtdòng 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 vậtliệu xây dựng và cách nhiệt Điều đó làm giảm tuổi thọ vật liệu và cấu trúc xâydựng, làm hỏng cách nhiệt và làm mất khả năng cách nhiệt Vì vậy cấu trúc xâydựng và cách nhiệt kho lạnh phải đảm bảo được các yêu cầu sau:

- Đảm bảo tuổi thọ dự kiến của kho

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

- Chống được ẩm thâm nhập từ bên ngoài vào và bề mặt bên ngoài tường không được đọng sương

- Đảm bảo cách nhiệt tốt giảm chi phí đầu tư cho máy lạnh và vận hành

- Chống được cháy nổ và đảm bảo an toàn

- Thuận tiện cho việc bốc dỡ và sắp xếp bằng cơ giới

- Có tính kinh tế

3.1.2 Móng và cột.

Móng phải chịu được tải trọng của toàn bộ kết cấu xây dựng và hàng hoábảo quản Do đó móng phải kiên cố, vững chắc và lâu bền Khi đổ móngngười ta phải chừa trước những lỗ để lắp cột chịu lực.Trong kho lạnh 1 tầng

sử dụng cột có tiết diện vuông 400 × 400 theo xêri 1420 – 4

3.1.3 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 trongphòng 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 bằngthép, nẹp gỗ và đinh gỗ Bên ngoài lớp cách nhiệt người ta chăng lưới thép

và trát 1 lớp vữa xi măng bằng phẳng

3.1.4 Mái

Các kho lạnh có các tấm mái tiêu chuẩn đi kèm với cột, rầm, xà tiêuchuẩn Mái kho lạnh không được đọng nước, phải không bị thấm nước Kholạnh 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 cáchphủ lên trên một lớp sỏi trắng có kích thước 5 ÷ 15 mm

Yêu cầu của nền là phải có độ vững chắc cần thiết, tuổi thọ cao, vệ sinh sạch

sẽ, không thấm ẩm Theo tiêu chuẩn của Nga nền của kho lạnh có nhiệt độdương không cần cách nhiệt

3.1.6 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

3.1.7 Đường ống

Dùng xốp cách nhiệt cho ống để giảm chiều dày cách nhiệt, kinh tế hơn, bêntrong cùng là ống thép Để cách ẩm người ta thường dùng nilon quấn 2 lớp bên ngoàiliên tục để đảm bảo kín ẩm Lớp bảo vệ bọc ngoài cùng thường là tôn kẽm hoạt tôn

thép không gỉ Các đường ống và thiết bị chỉ được bọc cách nhiệt khi, đã được thử kínthử bền và làm sạch.

3.2 Tính toán cách nhiệt kho lạnh

3.2.1 Vật liệu cách nhiệt

Cách nhiệt lạnh có nhiệm vụ hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ môi trường ngoài cónhiệt độ cao vào buồng lạnh có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che Chất lượng của váchcách nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của vật liệu cách nhiệt theo các yêu cầu sau:

- 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 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

Ta chọn vật liệu cách nhiệt cho tường bao và tường ngăn, mái và nền là

polystirol vì có tính chất cách nhiệt tốt, sản suất với quy mô công nghệ ổn định về chất lượng, kích thước, gia công dễ dàng, dễ lắp ghép và kinh tế hơn

• Tính cách nhiệt cách ẩm cho kho lạnh

Do chênh lệnh nhiệt độ giữa kho lạnh và môi trường rất lớn Do đó để giảm tối đa tổnthất nhiệt ra môi trường thì chúng ta phải bọc cách nhiệt Biết rằng lớp cách nhiệt càngdày thì

tổn thất nhiệt càng ít Xác định chiều dày lớp cách nhiệt theo chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật vàđảm bảo tránh hiện tượng đọng sương bên ngoài kết cấu Trong khuôn khổ đồ án chúng

ta không cần tính lớp cách ẩm

3.2.2 Kết cấu tường bao:

STT Vật liệu (từ trái sang phải) Bề dày δi Hệ số dẫn nhiệt Hệ số khuyếch tán

• Chiều dày lớp cách nhiệt:

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

=

++

+ n

CN i

i

1

11

1

α λ

δ λ

11

1

α λ

δ α

λ

(m) ( CT (3-2), trang 64, [1])Với:

 δCN: Chiều dày lớp cách nhiệt polystirol (m)

 λCN :hệ số dẫn nhiệt của polystirol, 0,047 W/mK (bảng 3-1)[1]

 K: hệ số truyền nhiệt , ứng với kho nhiệt độ -180C ta có:

 λi: hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/m2K (bảng 3-1)[1]

Chọn chiều dày cách nhiệt là 0,2m, có 2 lớp mỗi lớp dày 0.1m

Hệ số truyền nhiệt thực tế :

0,2 (W/m2.K)

• Kiểm tra đọng sương vách ngoài tường bao

Điều kiện để vách ngoài của kho lạnh không bị đọng sương:

) / ( 95

.

2 1

1

t t

t t

t1: nhiệt độ bên ngoài kho bảo quản lạnh đông ( o C)

ts: nhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài ( o C)

t2: nhiệt độ bên trong kho lạnh ( o C)

α1: hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (W/m2.K)

0.95 : hệ số an toàn

Theo (bảng 1-1,Tr7,[1]), thì nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất ở TP.HCM là37.30C; độ ẩm 74% Tra đồ thị h-x (hình1-1,Tr9,[1]), ta được ts = 320C Nhiệt độ buồnglạnh t2 = -180C : α1 = 23,3 W/m2.K ( Tra bảng 3-7,Tr65,[1])

) / ( 12 , 2 ) 18 ( 3 , 37

32 3 , 37 3 23 95

Vậy vách ngoài không đọng sương

• Kiểm tra đọng ẩm trong kết cấu bao che

Điều kiện để ẩm không đọng lại trong cơ cấu cách nhiệt là áp suất riêng hơi nước thực

tế luôn phải nhỏ hơn áp suất bão hoà hơi nước ở mọi điểm trong cơ cấu cách nhiệt

06 , 11 3 ,

= α

02 , 0 06 , 11 8 ,

= λ δ

Tương tự ta có:

t3 = t2 -q 2

2λ

δ

= 36,55 – 11,060 , 82

38 , 0

= 31,42 0C

t4 = t3 - q

C

0 3

92 , 0

02 , 0 06 , 11 42 ,

= λ δ

= 30,86 0C

t6 = t5 - q

C

0 5

047 , 0

2 , 0 06 , 11 86 ,

= λ δ

t7 = t6 - q

C

0 6

92 , 0

02 , 0 06 , 11 2 ,

−

= λ δ

06 , 11 45 ,

−

= α

Theo bảng 7-10 "Tính chất vật lý của không khí ẩm" Ta có bảng áp suất hơi

Nhiệt độ t0C 36,8 36,55 31,42 31,17 30,86 -16,2 -16,45 P''x,Pa 6270,22 6123,7 4650,1 4535,9 2256,35 149,41 145

Tính phân áp suất thực của hơi nước :

Dòng hơi thẩm thấu qua kết cấu bao che :

Ph1 và Ph2 là phân áp suất hơi của không khí bên ngoài và bên trong phòng

i ii

Vậy với kết cấu bao che của tường ta có :

H = 3 = 0,0367 m2hMPa/g

= 0,14

+ Phân áp suất thực của hơi nước trên bề mặt :