TT TK HỆ THỐNG LẠNH CÔNG NGHIỆP - Nguồn: BCTECH

- Lớp tuyết bám bên ngoài dàn lạnh tạo thành lớp cách nhiệt, ngăn cản quá trình trao đổi nhiệt giữa môi chất và không khí trong buồng lạnh. Do đó nhiệt độ buồng lạnh không đạt yêu cầu,[r]

BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 Ban hành lần:

UBND TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ

GIÁO TRÌNH

MƠN HỌC/MƠ ĐUN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH CÔNG NGHIỆP

NGÀNH/NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

((Ban hành kèm theo Quyết định số: 297/QĐ-CĐKTCN ngày 24 tháng 08 năm 2020 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR – VT)

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo nhằm phục vụ cho giáo viên sinh viên Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình “Tính tốn thiết kế hệ thống lạnh cơng nghiệp” nhằm cung cấp cho học sinh, sinh viên kiến thức, kỹ phương pháp kỹ toán thiết kế hệ thống lạnh cơng nghiệp Giáo trình gồm bài:

Bài 1: Tổng quan công nghệ lạnh đơng Bài 2: Xác định phụ tải tính tốn nhà máy Bài 3: Tinh toán thiết kế kho lạnh

Bài 4: Tính tốn thiết kế hầm nước đá Bài 5: Tính tốn thiết kế tủ cấp đông

Yêu cầu học sinh sau học xong module học sinh phải biết tính tốn tải lạnh, thiết lập sơ đồ hệ thống lạnh cần có, lựa chọn máy thiết bị trang bị cho hệ thống máy lạnh cơng nghiệp Tính sơ cơng suất, số lượng, chủng loại máy thiết bị, thiết kế thể sơ đồ lắp nối số hệ thống máy lạnh công nghiệp.

Giáo trình tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên chuyên nghành Kỹ Thuật Máy Lạnh Và Điều Hịa Khơng Khí

Trong q trình biên soạn chắn chúng tơi cịn có nhiều thiếu sót, mong quý độc giả góp ý để chúng tơi hồn thiện tốt cho lần chỉnh sữa sau Mọi góp ý xin gửi Email: danhnc@bctech.edu.vn

Tơi xin cảm ơn BGH, khoa tồn thể giáo viên tham gia đánh giá chỉnh sửa giáo trình

Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày… tháng… năm…… Tham gia biên soạn

1 Chủ biên: Nguyễn Cao Danh 2………

Mục Lục

GIÁO TRÌNH i

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN ii

LỜI GIỚI THIỆU iii

Bài 1:Tổng quan công nghệ lạnh đông 3

1 Khái quát làm lạnh đông. 4

2 Cơ chế đóng băng nước biến đổi sản phẩm trình làm đơng. 5

2.1 Cơ chế đóng băng nước q trình làm đơng 5

2.2 Sự biến đổi sản phẩm trình làm đông 6

Bài 2: Xác định phụ tải tính tốn nhà máy 9

1 Khái niệm chung. 9

2 Phân nhóm phụ tải 9

2.1 Các phương pháp phân nhóm phụ tải 9

2.2 Phân nhóm phụ tải cho phân xưởng nhà máy 10

3 Xác định tâm phụ tải 10

3.1 Mục đích 10

3.2 Cơng thức tính 10

3.3 Xác định tâm phụ tải cho xưởng A 11

Bài 3:Tinh toán thiết kế kho lạnh 13

1 Khái niệm, Phân loại chọn nhiệt độ bảo quản 13

1.1 Kho lạnh bảo quản 13

1.2 Phân loại 13

1.3 Chọn nhiệt độ bảo quản 15

2 Kết cấu, lắp đặt tính tốn dung tích kho lạnh 17

2.1 Kết cấu kho lạnh 17

2.2 Tính tốn dung tích kho lạnh 20

3 Một số vấn đề thiết kế, lắp đặt sử dụng kho lạnh 23

3.1 Hiện tượng lọt ẩm 23

3.2 Hiện tượng cơi băng 24

3.3 Hiện tượng lọt khơng khí 24

3.4 Tuần hồn gió kho lạnh 26

3.5 Xả băng dàn lạnh 27

4 Tính tốn phụ tải nhiệt kho lạnh 28

4.1 Tính nhiệt kho lạnh bảo quản 28

4.2 Xác định phụ tải thiết bị, máy nén tổng hợp kết quả 40

Bài 4:Tính tốn thiết kế hầm nước đá cây. 43

1 Một số vấn đề quan tâm sản xuất nước đá 43

1.1 Nồng độ tạp chất cho phép 43

1.2 Ảnh hưởng tạp chất đến chất lượng nước đá 44

1.3 Phân loại nước đá 44

2 Hệ thống máy đá cây 47

2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy đá cây 48

2.3 Xác định kích thước bể đá 52

2.4 Thời gian làm đá 55

2.5 Tính nhiệt bể đá 56

2.6 Các thiết bị phụ máy đá cây 60

Bài 5:Tính tốn thiết kế tủ cấp đông. 64

1 Các vấn đề cấp đông thực phẩm 64

1.1 Mục đích ý nghĩa 64

1.2 Sự kết tinh nước thực phẩm 66

1.3 Sự biến đổi thực phẩm trình cấp đông 68

1.4 Thời gian làm lạnh đông thực phẩm 70

1.5 Các phương pháp thiết bị kết đông thực phẩm 72

1.6 Xử lý thực phẩm sau kết đông 74

2 Hệ thống kho cấp đông 75

2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống kho cấp đông 75

2.2 Kết cấu cách nhiệt kích thước kho cấp đơng 76

2.3 Tính nhiệt kho cấp đơng 79

3 Cấu tạo kích thước tủ cấp đông 83

3.1 Cấu tạo cách nhiệt vỏ 83

3.2 Xác định kích thước tủ cấp đơng 84

4 Tính nhiệt tủ cấp đông 86

4.1 Tổn thất truyền nhiệt qua kết cấu bao che 87

4.2 Tổn thất sản phẩm mang vào 87

4.3 Tổn thất làm lạnh thiết bị tủ 88

5 Hệ thống cấp đông I.Q.F 88

5.1 Khái niệm phân loại 88

5.2 Tính tốn nhiệt hệ thống I.Q.F 89

CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN

(Ban hànhkèm theo Quyết định số /QĐ–CĐKTCN ngày tháng năm Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu)

Tên mơ đun: Tính tốn thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp Mã mô đun: MĐ 22

Thời gian thực mô đun: 60 giờ; (Lý thuyết: 30 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập: 25 giờ; Kiểm tra: giờ)

I Vị trí, tính chất mơđun:

- Vị trí mơ đun: Tính tốn thiết kế hệ thống lạnh cơng nghiệp mơ đun chun mơn chương trình nghề máy lạnh điều hồ khơng khí Mơ đun xếp sau học xong mô đun : Hệ thống máy lạnh dân dụng, Hệ thống điều hịa khơng khí dân dụng, Hệ thống máy lạnh công nghiệp làm tiền đề đề học mơ đun: Tính tốn thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí, Hệ thống máy lạnh Ơtơ…

- Tính chất mơ đun: Ứng dụng kiến thức học để tính tốn thiết kế hệ thống lạnh công nghiệp

II Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức:

+ Trình bày phương pháp tính tốn tải lạnh, thiết lập sơ đồ hệ thống lạnh

cần có, lựa chọn máy thiết bị trang bị cho hệ thống lạnh cơng nghiệp

+ Tính sơ cơng suất, số lượng, chủng loại máy thiết bị, thiết kế thể sơ đồ lắp nối số hệ thống lạnh công nghiệp thông dụng

- Về kỹ năng:

+ Lắp ráp hệ thống lạnh công nghiệp yêu cầu kỹ thuật

+ Sử dụng thành thạo dụng cụ, đồ nghề lắp ráp hệ thống lạnh công nghiệp

- Về lực tự chủ trách nhiệm: + Cẩn thận, kiên trì

+ Thu xếp nơi làm việc gọn gàng ngăn nắp + Đảm bảo an toàn cho người thiết bị

+ Rèn luyện tinh thần làm việc nhóm có hiệu quả, vận dụng thực tiễn, tác phong, kỹ chuyên nghiệp, tư vấn sử dụng tạo niềm tin khách hàng, đạo đức nghề nghiệp

Nội dung môn học/mô đun:

Bài học giới thiệu khái qt làm lạnh đơng, chế đóng băng nước ảnh hưởng sản phẩm trình đông lạnh

Mục tiêu:Sau học xong học người học có khả năng:

- Phân tích đặc điểm công nghệ lạnh đông

- Phân tích chế đóng băng nước biến đổi sản phẩm trình làm đơng

- Tính tốn chế đóng băng nước - Tính tốn chế đóng băng sản phẩm

- Cẩn thận, tỷ mỉ, tổ chức nơi làm việc gọn gàng, ngăn nắp có khả làm việc nhóm

Nội dung:

1 Khái quát làm lạnh đông

Làm lạnh đơng thuỷ sản q trình làm lạnh thuỷ sản thu nhiệt môi chất lạnh hay chất tải lạnh nhiệt độ ban đầucủa thuỷ sản xuống điểm đóng băng < -8oC.

Để cho tồn nước thuỷ sản đóng băng nhiệt độ phảixuống thấp –55 ÷ -65oC, gọi điểm đóng băng tuyệt đối Tuy nhiên trong công nghiệp chế biến thuỷ

sản người ta khơng dùng đến nhiệt độ mức chi phí cao, mặt kỹ thuật sảnphẩm thuỷ sản nhiệt độ thấp khơng đạt giá trị thẩm mỹ độ bền ta sử dụng đến mức nhiệt độ -40oC. Làm lạnh đông thuỷ sản

làm giảm nhiệt độ thuỷ sản nhằmmục đích làm giảm khả hoạt động vi sinh vật thuỷ sản qua làm chậm hư hỏng sản phẩm

Làm lạnh đông thuỷ sản khắc phục hư hỏng sảnphẩm trình bảo quản, làm lạnh thuỷ sản bảo quản thời gian ngắn làm đơng thìq trình bảo quản sản phẩm kéo dài vài tháng đến nămhoặc lâu Sản phẩm thuỷ sản làm lạnh đông thường xuất chủyếu Xuất thuỷ sản đơng lạnh có vai trị quan trọng kinh tế nước phát triển có nước ta Yêu cầu đối tác cao để đưa sản phẩm mà chất lượng cịntốt thiết phải làm đơng Các mặt hàng thuỷ sản chất lượng cao tôm, mực…mang lại hiệu kinh tế lớn cơng nghiệp làm đơng nắm giữ vai trị quan trọng ngànhchế biến thuỷ sản

Q trình làm lạnh đơng thực phẩm diễn ba giai đoạn: - Giai đoạn 1: Làm lạnh thực phẩm đến điểm đóng băng - Giai đoạn 2: Đóng băng điểm kết tinh (tkt = const)

2 Cơ chế đóng băng nước biến đổi sản phẩm q trình làm đơng 2.1 Cơ chế đóng băng nước q trình làm đông

Nước chiếm khoảng 80% trọng lượng thuỷ sản Nước thuỷ sản phân làm hai loại: nước tự nước liên kết

- Nước tự do: Là phần tử nước có cấu trúc mơ thuỷ sản có tính chất nước thường Loại nước linh động chúng dễ dịch chuyển từ vùng đến vùng khác nên dễ tách ra, nhiệt độ đóng băng –1 ÷ -1,5oC

- Nước liên kết: Là nước trì tổ chức mơ tế bào lực liên kết vững với chất vơ hữu Năng lượng hình thành liên kết lớn khó tách khỏi mơ tế bào, bền vững điểm đóng băng thấp Nước tự tế bào thuỷ sản nước nguyên chất nên nhiệt độ điểm đóng băng 0oC Tuỳ theo nồng độ chất tan nước mà điểm đóng băng khác

nhau

- Điểm lạnh: Ở nhiệt độ 0oC mà nước chưa kết tinh thành đá gọi tượng lạnh, tượng lạnh phụ thuộc vào nồng độ chất tan, cấu tạo mạng tế bào độ hạ nhiệt môi trường xung quanh Điểm lạnh nhiệt độ lạnh thấp để nước kết tinh thành đá, nhiệt độ lạnh thường –5oC Các tinh thể đá

điểm lạnh toả nhiệt ẩn đóng băng làm tăng nhiệt độ sản phẩm (do tốc độ thải nhiệt không kịp với tốc độ sinh nhiệt tạo mầm tinh thể đá) Ở điểm chủ yếu nước tự cấu trúc bị tách kết tinh, nhiệt độ sản phẩm tăng lên đến mức cao dừng lại thời gian định để hồn thành q trình đóng băng sau tiếp tục giảm nhiệt độ

Hình 1.1: Quá trình hình thành điểm đóng băng

- Cơ chế đóng băng thuỷ sản: Khi hạ nhiệt độ 0oC dạng nước thuỷ sản đóng băng tuỳ mức độ liên kết chúng tế bào, liên kết yếu nhiệt độ lạnh đơng cao

Nước bất động: tql = -1.5  -20 0C

Nước liên kết: tql = -20  - 60 0C

Trước tiên điểm lạnh làm xuất mầm tinh thể đá gian bào (khoảng trống tế bào) mà không xuất tế bào nồng độ chất tan nước tự gian bào thấp tế bào Khi đến điểm đóng băng đa phần nước tự gian bào kết tinh làm tăng nồng độ chất tan lên cao nồng độ chất tan tế bào Nếu tốc độ kết tinh thấp tốc độ vận chuyển nước (độ hạ nhiệt chậm) có sinh dưỡng, nghĩa khơng có tạo thành tinh thể mà nước từ tế bào gian bào làm tinh thể diện lớn lên Ứng với mức hạ nhiệt ngày thấp tượng đóng băng nước tự gian bào tiếp tục tinh thể ngày lớn thêm, nồng độ chất tan gian bào thấp tế bào điểm đóng băng gian bào cao tế bào nhiệt độ lạnh khó xâm nhập vào tế bào Nếu tốc độ thoát nhiệt lớn (độ hạ nhiệt nhanh) tinh thể tạo thành tế bào gian bào tinh thể đá nhuyễn khắp Vì hạ nhiệt độ sản phẩm với tốc độ thấp làm tế bào nước, tinh thể đá to chèn ép làm rách màng tế bào, giảm chất lượng sản phẩm Khi nước tự đóng băng hết đến nước liên kết đóng băng Có thể xác định thời gian kết tinh nước thực phẩm theo công Planhk sau

 

  

 

 



  

 R

k P t V

q

Trong đó:

- q: Nhiệt lượng cần thải từ nhiệt độ ban đ ầu đến nhiệt độ kết tinh cuối (Kcal/kg)

- V: Thể tích riêng thực phẩm (m3/kg)

- ∆t: Độ chênh lệch nhiệt độ điểm đóng băng ban đầu thực phẩm mơi trường (0C)

- δ: Chiều dày lớp thực phẩm (m)

- λ: Hệ số dẫn nhiệt thực phẩm (Kcal/m.h.K)

- P, R: Các số tùy thực phẩm tùy thuộc vào hình dạng thực phẩm 2.2 Sự biến đổi sản phẩm trình làm đông

a Về vật lý

- Khi nước đóng băng, cấu trúc thực phẩm trở nên rắn

- Khi lạnh đơng, hình thành tinh thể đá gây hư hỏng cấu trúc thực phẩm nên rã đông thực phẩm trở nên mềm hơn, tính đàn hồi giảm, khả giữ nước giảm màu sắc giảm

- Mùi vị thực phẩm thường nhạt hao phí lạnh đông

- Điểm quan trọng nước, nước trãi qua giai đoạn : Giai đoạn :Khi nước chưa đóng băng, có tượng bay nước từ bề mặt thực phẩm môi trường lạnh chênh lệch nhiệt độ

Giai đoạn : Khi làm tan băng, phần nước nóng chảy khơng thể quay lại vị trí cũ cấu trúc tính chất chất bị thay đổi dẫn đến hao hụt khối lượng

- Ngồi q trình bảo quản có thăng hoa nước đá, thăng hoa khơng đáng kể

b Biến đổi hố học Biến đổi protein

- Protein bị biến tính, đặc biệt Miozin bị kết tủa

- Protein bị đơng tụ, sau tháng bảo quản có phân giải nhẹ - Thời gian kéo dài protein bị biến tính

- Q trình làm lạnh đơng nhanh protein bị biến tính Ở -200C protein khơng bị biến tính

2 Biến đổi lipid

- Chất béo dễ bị oxy hoá đặc biệt phản ứng thủy phân, hàm lượng acid béo tự phụ thuộc nhiệt độ thời gian bảo quản

- Nếu -120C sau 10 tuần số peroxyt tăng rõ rệt; sau 30 tuần vượt tiêu an toàn vệ sinh thực phẩm Khả hòa tan Vitamin A lipid thay đổi, lipide bị cô đặc lại dẽo

c Biến đổi glucid

- Khi lạnh đông chậm, glycogen phân giải nhiều acid lactic so với lạnh đông nhanh

d Biến đổi vitamin

- Vitamin bị q trình lạnh đơng, đa số bị trình rửa gia nhiệt

- Ở nhiệt độ lạnh, vitamin A bền vững, vitamin B2, PP ít, vitamin C nhiều nhiều sản phẩm bị cháy lạnh

e Biến đổi khoáng

- Nhiệt độ lạnh khơng ảnh hưởng đến khống chất biến đổi cấu sản phẩm làm lạnh đơng khiến hao hụt lượng lớn khống chất tan dịch bào chảy ngồi rã đơng

g Biến đổi vi sinh vật

- Ở điểm đóng băng, vi sinh vật hoạt động chậm lại, số VSV bị tiêu diệt - Ở nhiệt độ đến -100C loại nấm men mốc chưa bị ức chế, xuống-150C

ức chế nấm men mốc

- Ở nhiệt độ -150C ngăn chặn vi khuẩn nấm men mốc Tuy nhiên - 200C, cịn số vi sinh vật sống sót phát triển

- Nếu lạnh đông chậm, tinh thể đá to, sắc cạnh làm vỡ tế bào tiêu diệt tế bào mạnh

Bài tập:

Bài 2: Xác định phụ tải tính tốn nhà máy

Giới thiệu: Bài học giới thiệu khái quát xác định phụ tải nhà máy, chế đóng băng nước ảnh hưởng sản phẩm q trình đơng lạnh

Mục tiêu:Sau học xong học người học có khả năng:

- Phân tích kết cấu bao che nhà máy - Thiết kế vẽ khái quát nhà máy đơng lạnh - Tính chọn phụ tải lạnh nhà máy

- Cẩn thận, tỷ mỉ, tổ chức nơi làm việc gọn gàng, ngăn nắp có khả làm việc nhóm

Nội dung:

1.Khái niệm chung

Khi thiết kế cung cấp điện cho nhà máy, xí nghiệp, hộ tiêu thụ công việc quan trọng mà ta phải làm tiến hành xác định phụ tải tính tốn cho nhà máy

- Phụ tải tính tốn: Phụ tải tính tốn (PTTT) theo điều kiện phát nóng (được gọi tắt phụ tải tính tốn) phụ tải giả thiết không đổi lâu dài phần tử hệ thống cung cấp điện tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụngnhiệt nặng nề Nói cách khác, phụ tải tính tốn làm

dây dẫn phát nóng tới nhiệt độ với nhiệt độ lớn phụ tải thực tế gây Do vậy, phương diện phát nóng ta chọn thiết bị điện theo phụ tải tính tốn đảm bảo an tồn cho thiết bị trạng thái vận hành bình thường

Xác định phụ tải tính tốn công đoạn quan trọng thiết kế cung cấp điện, nhằm làm sở cho việc lựa chọn dây dẫn thiết bị lưới điện 2 Phân nhĩm phụ tải

2.1 Các phương pháp phân nhóm phụ tải

Khi bắt tay vào xác định PTTT cơng việc mà ta phải làm phân nhóm phụ tải.Thơng thường người ta sử dụng hai phương pháp sau:

- Phân nhóm theo dây chuyền sản xuất tính chấtcông việc:

hưởng đến hoạt động dây chuyền khác, bảo trì, sửa chữa cho ngừng hoạt động dây chuyền riêng lẻ,… Nhưng phương án có nhược điểm sơ đồ phức tạp, chi phí lắp đặt cao thiết bị nhóm lại khơng nằm gần dẫn đến tăng chi phí đầu

tư dây dẫn, ngồi địi hỏi người thiết kế cần nắm vững quy trình cơng nghệ nhà máy

- Phân nhóm theo vị trí mặt bằng:

Phương pháp có ưu điểm dễ thiết kế, thi cơng, chi phí lắp đặt thấp Nhưng có nhược điểm tính linh hoạt vận hành sửa chữa so với phương pháp thứ Do vây mà tuỳ vào điều kiện thực tế mà người thiết kế lựa chon phương án cho hợp lý

2.2 Phân nhóm phụ tải cho phân xưởng nhà máy

Ở đây, lựa cho phương án phân nhóm theo phương pháp 1, tức phân nhóm theo vị trí mặt Dựa vào sơ đồ bố trí mặt bằng, số lượng thiết bị tiêu thụ điện, phân thành nhóm sau:

Xưởng A phân làm nhóm Xưởng B phân làm nhóm Xưởng C phân làm nhóm 3 Xác định tâm phụ tải

3.1 Mục đích

Xác định tâm phụ tải nhằm xác định vị trí hợp lý để đặt tủ phân phối (hoặc tủ động lực) Vì đặt tủ phân phối (hoặc động lực) vị trí ta thực việc cungcấp điện với tổn thất điện áp tổn thất cơng suất nhỏ, chi phíkim loại màu hợp lý Tuy nhiên, việc lựa chọn vị trí cuối cịn phụ thuộc vào yếâu tố khác như: đảm bảo tính mỹ quan, thuận tiện

an toàn thao tác, v.v…

Ta xác định tâm phụ tải cho nhóm thiết bị (để định vị trí đặt tủđđộng

lực), phân xưởng, vài phân xưởng toàn nhà máy (để xác định vị trí đặt tủ phân phối Nhưng để đơn giản cơng việc tính tốn ta cần xác

định tâm phụ tải cho vị trí đặt tủ phân phối Cịn vị trí đặt tủ động lực cần xác định cách tương đối ước lượng cho vị trí đặt tủ nằm cân đối nhóm thiết bị ưu tiên gần động có cơng suất lớn

3.2 Cơng thức tính

              n i dmi n i dmi i n i dmi n i dmi i P P Y Y P P X X 1 1 * ; * (2.1)

Trong X, Y hồnh độ tung độ tâm phụ tải (so với gốc chuẫn) Xi,Yi hoành độ tung độ thiết bị thứ i(so với gốc chuẫn)

Pđmi công suất định mức thiết bị thứ i

3.3 Xác định tâm phụ tải cho xưởng A

Trước tiên, ta quy ước đánh số thứ tự thiết bố trí sớ đồ mặt theo thứ tự tăng dần từ trái sang phải từdưới lên Chọn gốc toạ độ vị trí góc bên trái (trên sơ đồ mặt bằng) phân xưởng A

Để tiện lợi cho việc tính tốn tâm phụ tải theo công thức (2.1), ta lập bảng 2.1 Bảng 2.1 Số liệu tính tốn tâm phụ tải xưởng A

STT(i) Kí hiệu Xi Yi Pi Xi*Pi Yi*Pi

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)

1 12 18 10 180 10

2 12 33 10 330 10

3 8 4.5 32 18

4 13 4.5 52 18

5 18 4.5 54 13.5

6 25.5 4.5 102 18

7 33 4.5 99 13.5

8 38 4.5 152 18

9 43 4.5 172 18

10 8.5 7.5 60 63.75

11 13 8.5 7.5 97.5 63.75

12 18 8.5 7.5 135 63.75

13 23 8.5 7.5 172.5 63.75

14 28 8.5 7.5 210 63.75

15 33 8.5 7.5 247.5 63.75

16 38 8.5 7.5 285 63.75

17 43 8.5 7.5 322.5 63.75

18 12.5 15 120 187.5

19 13 12.5 10 130 125

20 18 12.5 10 180 125

21 23 12.5 10 230 125

22 28 12.5 10 280 125

23 33 12.5 10 330 125

24 38 12.5 10 380 125

25 43 12.5 15 645 187.5

26 9.5 16.5 37 351.5 610.5

27 18 16.5 7.5 135 123.75

28 11 25.5 16.5 40 1020 660

30 10 39.5 16.5 33 1303.5 544.5

31 20.5 40 102.5

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)

32 13 20.5 65 102.5

33 18 20.5 90 102.5

34 23 20.5 115 102.5

35 28 20.5 140 102.5

36 33 20.5 165 102.5

37 38 20.5 190 102.5

38 43 21 215 105

39 10 24 90 216

40 16.5 24 148.5 216

41 23 24 207 216

42 29.5 24 265.5 216

43 36 24 324 216

44 42.5 24 382.5 216

Toång 415 10493 5953 Toång 415 10493

Từ bảng 2.1 ta tính được:

) ( 415 9 10 10 ) ( 5953 216 18 10 10 * ) ( 10439 324 382 32 130 180 * 1 kW P m kW P Y m kW P X n i i n i i i n i i i                          

Thay vào cơng thức (2.1) ta tính được:

) ( 15 415 5953 ) ( 25 415 10493 m Y m X    

Vậy tâm phụ tải vị trí có toạ độ (25m,15m) Nếu đặt tủ phân phối vị trí đem lại hiệu trình bày Tuy nhiên, để đảm bảo tính mỹ quan thuậntiện thao tác,v.v Nên ta định đặt tủ phân phối (PP1) vị trí sát tường, có toạ độ (25m, 24.5m)

Bài tập:

Câu 1: Xác định tâm phụ tải cho xưởng A

Bài 3:Tinh toán thiết kế kho lạnh

Giới thiệu: Bài học giới thiệu khái quát tính tốn thiết kế kho lạnh Mục tiêu:Sau học xong học người học có khả năng:

- Phân tích phụ tải kho lạnh - Thiết kế sơ đồ nguyên lý kho lạnh

- Tính chọn phụ tải kho đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

- Cẩn thận, tỷ mỉ, tổ chức nơi làm việc gọn gàng, ngăn nắp có khả làm việc nhóm

Nội dung:

1 Khái niệm, Phân loại chọn nhiệt độ bảo quản

1.1 Kho lạnh bảo quản

Kho lạnh bảo quản kho sử dụng để bảo quản loạithực phẩm, nông sản, rau quả, sản phẩm cơng nghiệp hốchất, cơng nghiệp thực phẩm, công nghiệp nhẹ vv…

Hiện kho lạnh sử dụng công nghiệpchế biến thực phẩm rộng rãi chiếm tỷ lệ lớn Cácdạng mặt hàng bảo quản bao gồm:

- Kho bảo quản thực phẩm chế biến như: Thịt, hảisản, đồ hộp - Bảo quản nông sản thực phẩm, rau

- Bảo quản sản phẩm y tế, dược liệu - Kho bảo quản sữa

- Kho bảo quản lên men bia - Bảo quản sản phẩm khác 1.2 Phân loại

Có nhiều kiểu kho bảo quản dựa phân loại khác nhau: a)Theo cơng dụng người ta phân loại kho lạnh sau:

- Kho lạnh sơ bộ: Dùng làm lạnh sơ hay bảo quản tạm thời thực phẩm nhà máy chế biến trước chuyển sang khâu chế biến khác

- Kho chế biến: Được sử dụng nhà máy chế biến bảo quản thực phẩm (nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thuỷ sản, nhà máy xuất thịt vv ) Các kho lạnh loại thường có dung tích lớn cần phải trang bị hệ thống có cơng suất lạnh lớn Phụ tải kho lạnh thay đổi phải xuất nhập hàng thường xuyên

lớn trữ nhiều mặt hàng có ý nghĩa lớn đến đời sống sinh hoạt cộng đồng

- Kho thương nghiệp: Kho lạnh bảo quản mặt hàng thực phẩm hệ thống thương nghiệp Kho dùng bảo quản tạm thời mặt hàng doanh nghiệp bán thị trường

- Kho vận tải (trên tàu thuỷ, tầu hoả, xe ôtô ): đặc điểm kho dung tích lớn, hàng bảo quản mang tính tạm thời để vận chuyển từ nơi sang nơi khác

- Kho sinh hoạt: loại kho nhỏ dùng hộ gia đình, khách sạn, nhà hàng dùng bảo quản lượng hàng nhỏ

b) Theo nhiệt độngười ta chia ra:

- Kho bảo quản lạnh: Nhiệt độ bảo quản thường nằm khoảng -2oC ÷ 5oC

Đối với số rau nhiệt đới cần bảo quản nhiệt độ cao (chuối > 10oC,

chanh > 4oC) Nói chung mặt hàng chủ yếu rau mặt hàng nông sản

- Kho bảo quản đông: Kho sử dụng để bảo quản mặt hàng qua cấp đơng Đó hàng thực phẩm có nguồn gốc động vật Nhiệt độ bảo quản tuỳ thuộc vào thời gian, loại thực phẩm bảo quản Tuy nhiên nhiệt độ bảo quản tối thiểu phải đạt -18oC vi sinh vật phát triển làm hư hại thực phẩm

trình bảo quản

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

- Kho gia lạnh: Nhiệt độ 0oC, dùng gia lạnh sản phẩm trước chuyển sang

khâu chế biến khác

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

c) Theo dung tích chứa. Kích thước kho lạnh phụ thuộc chủ yếu vào dung tích chứa hàng Do đặc điểm khả chất tải cho loại thực phẩm có khác nên thường qui dung tích thịt (MT-Meet Tons) Ví dụ kho 50MT, Kho 100MT, Kho 150 MT vv kho có khả chứa 50, 100, 150 vv thịt

d) Theo đặc điểm cách nhiệtngười ta chia ra:

- Kho xây: Là kho mà kết cấu kiến trúc xây dựng bên người ta tiến hành bọc lớp cách nhiệt Kho xây chiếm diện tích lớn, lắp đặt khó, giá thành tương đối cao, khơng đẹp, khó tháo dỡ di chuyển Mặt khác mặt thẩm mỹ vệ

sinh kho xây không đảm bảo tốt Vì nước ta người ta sử dụng kho xây để bảo quản thực phẩm

1.3 Chọn nhiệt độ bảo quản

Nhiệt độ bảo quản thực phẩm phải lựa chọn sở kinh tế kỹ thuật Nó phụ thuộc vào loại sản phẩm thời gian bảo quản chúng Thời gian bảo quản lâu đòi hỏi nhiệt độ bảo quản thấp

Đối với mặt hàng trữ đông nước châu Âu người ta thường chọn nhiệt độ bảo quản thấp từ -25oC ÷-30oC, nước ta thường chọn khoảng -18oC ± 2 oC

Các mặt hàng trữ đơng cần bảo quản nhiệt độ nhiệt độ sản phẩm sau cấp đông tránh không để rã đông tái kết tinh lại làm giảm chất lượng sản phẩm Dưới chế độ thời gian bảo quản số rau thực phẩm

Bảng 3-1: Chế độ thời gian bảo quản đồ hộp rau Sản phẩm Loại hộp

Nhiệt độ bảo

quản, (oC)

Độ ẩm, (%)

T.gian bảo quản,

( tháng)

Cơm-pốt Hộp sắt ÷ 5 65÷75

Đồ hộp rau Hộp sắt ÷ 5 65÷75

Nước

- Tiệt trùng - Thanh trùng

Chai Chai

0 ÷ 10 ÷ 10

65÷75 65÷75

7 Rau ngâm ướp

muối, ngâm dấm

Thùng gổ lớn

0 ÷1 90÷95 10

Nấm ướp muối đầm dấm

-nt- ÷ 1 90÷95

Quả sấy Gói giấy,

đóng thùng

0 ÷ 5 65÷75 12

Rau sấy Đóng thùng ÷ 5 65÷75 10

Nấm sấy Gói giấy,

đóng thùng

0 ÷ 6 65÷75 12

Lạc vỏ - nt - - 75÷85 10

Lạc nhân - nt - - 75÷85

Mứt trùng

trong hộp kín, rim đóng thùngHộp sắt, ÷ 20 80÷85 3÷5

Mứt khơng kín, rim

Thùng gổ lớn

1 ÷ 15 80÷85

Mứt trùng hộp kín

Hộp sắt, đóng thùng

0 ÷ 20 80÷85 3÷5

Mứt khơng thanhtrùng hộp

Thùng gổ lớn

10 ÷ 15 80÷85

Mứt - nt - ÷ 2 80÷85 2÷6

Đối với rau quả, khơng thể bảo quản nhiệt độ thấp dưới00C, nhiệt độ nước rau đóng băng làm hư hạisản phẩm, giảm chất lượng chúng

Sản phẩm

Nhiệt độ bảo quản, (oC)

Độ ẩm, (%)

Thơng gió

Thời gian bảo quản,

Bưởi ÷ 85 Mở 1÷2 tháng

Cam 0,5 ÷ 85 Mở - nt -

Chanh ÷ 85 - nt - - nt -

Chuối chín 14 ÷ 16 85 - nt - 5÷10 ngày

Chuối xanh 11,5 ÷ 13,5 85 - nt - 3÷10 tuần

Dứa chín ÷ 85 - nt - 3÷4 tuần

Dứa xanh 10 85 - nt - 4÷6 tháng

Đào ÷ 85 ÷ 90 - nt - 4÷6 tháng

Táo ÷ 90 ÷ 95 - nt - 3÷10

tháng Cà chua

chín ÷ 2,5 75 ÷ 80 - nt - tháng

Cà rốt ÷ 90 ÷ 95 - nt - vài tháng

Cà chua

xanh 80 ÷ 90 - nt -

10÷14 ngày

Dưa chuột ÷ 85 - nt - vài tháng

Đậu khơ ÷ 70 ÷ 75 Đóng 9÷12

tháng

Đậu tươi 90 Mở 3÷4 tuần

Hành ÷ 75 - nt - 1÷2 năm

Khoai tây ÷ 85 ÷ 90 - nt - 5÷6 tháng

Nấm tươi ÷ 90 - nt - 1÷2 tuần

Rau muống ÷ 10 80 ÷ 90 - nt - 3÷5 tuần

Cải xà lách 90 - nt - tháng

Xu hào ÷ 0,5 90 - nt - 2÷6 tháng

Cải bắp,

xúp lơ ÷ 90 - nt - tuần

Su su 90 - nt - tuần

Đu đủ ÷ 10 80 ÷ 85 - nt - tuần

Quả bơ ÷ 11 85 - nt - 10 ngày

Khoai lang 12 ÷ 15 85 - nt - 5÷6 tuần

Bông actisô 10 85 - nt - tuần

Mít chín

(múi) 90 - nt - tuần

Thanh long 12 90 - nt - tuần

Măng cụt 12 85 - nt - 3÷4 tuần

Bảng 3-3: Chế độ thời gian bảo quản TP đông lạnh

Sản phẩm Nhiệt độ bảo

quản, (oC)

Thời gian bảo quản, (tháng)

Thịt bò, thịt cừa loại - 18 12

Thịt heo da không da

- 18 - 18

Phủ tạng - 18 12

Mỡ tươi làm lạnh đông - 18 12

Mỡ muối - 18

Bơ - 18

Cá muối - 20

cá loại - 25 10

Tôm, mực - 25

Qt khơng đường - 18

Qt với sirơ đường - 18 12

Chanh - 18

Hồng - 18

Chuối, đu đủ - 18

Đậu Hà Lan - 18

Về cơng dụng, panel cách nhiệt ngồi việc sử dụnglàm kho bảo quản thực phẩm cịn sử dụng vào nhiều mụcđích khác cụ thể sau:

Bảng 3-4: Các ứng dụng panel cách nhiệt

TT ứng dụng Nhiệt độ 0C Chiều dày mm

Hệ số truyền nhiệt W/m2.K - Điều hồ khơng khí

trong công nghiệp

20 50 0,43

2 - Kho mát

- Tường ngăn kho lạnh

0 ÷ -20

75 0,30

3

- Kho lạnh

- Tường ngăn kho lạnh sâu

-20 -25

100 0,22

4 - Kho lạnh - Tường ngăn

-20 ÷ -25 -35

125 0,18

5 - Kho lạnh - Kho cấp đông

-20 ÷ -30 -40

150 0,15

6 - Kho lạnh -35 175 0,13

7 - Kho lạnh đông sâu - 60 200 0,11

2 Kết cấu, lắp đặt tính tốn dung tích kho lạnh

2.1 Kết cấu kho lạnh

Hầu hết kho lạnh bảo quản kho cấp đông sử dụng panel polyurethan chế tạo theo kích thước tiêu chuẩn

Đặc điểm panel cách nhiệt nhà sản xuất Việt Nam sau: • Vật liệu bề mặt

- Tơn mạ màu (colorbond) dày 0,5÷0,8mm - Tơn phủ PVC dày 0,5÷0,8mm

- Inox dày 0,5÷0,8 mm

- Độ chịu nén : 0,2 ÷ 0,29 Mpa - Tỷ lệ bọt kín : 95%

• Chiều dài tối đa : 12.000 mm • Chiều rộng tối đa: 1.200mm

• Chiều rộng tiêu chuẩn: 300, 600, 900 1200mm

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

• Phương pháp lắp ghép: Ghép khố camlocking ghép mộng âm dương Phương pháp lắp ghép khoá camlocking sử dụng nhiều tiện lợi nhanh chống

• Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,018 ÷ 0,020 W/m.K

Vì thiết kế cần chọn kích thước kho thích hợp: kích thước bề rộng, ngang phải bội số 300mm Chiều dài panel tiêu chuẩn 1800, 2400, 3000, 3600, 4500, 4800 6000mm Trên hình 2-2 giới thiệu cấu tạo 01 panel

Cấu tạo gồm có 03 lớp chính: Hai bên lớp tơn dày 0,5÷0,6mm, lớp polyurethan cách nhiệt dày từ 50÷200mm tuỳ thuộc phạm vi nhiệt độ làm việc Hai chiều cạnh có dạng âm dương để thuận lợi cho việc lắp ghép So với panel trần tường, panel phải chịu tải trọng lớn hàng nên sử dụng loại có mật độ cao, khả chịu nén tốt Các panel xếp vng góc với lươn thơng gió (Hình 3-7)

Các panel liên kết với móc khố gọi camlocking gắn sẵn panel, lắp ghép nhanh, khít chắn Panel trần gối lên panel tường đối diện gắn khố camlocking Khi kích thước kho q lớn cần có khung treo đỡ panel, khơng panel bị võng gãy gập

Hình 3.1: Cấu tạo kho lạnh Panel

Hình 3.2: Cấu tạo Panel cách nhiệt

Để giảm tổn thất nhiệt mở cửa, cửa kho có lắp quạtmàng dùng ngăn cản luồng khơng khí thâm nhập vào Mặtkhác thời gian xuất nhập hàng thường dài nên người ta có bốtrí tường kho 01 cửa nhỏ, kích thước 680x680mm để vàohàng Không nên ra, vào hàng cửa lớn tổn thất nhiệt lớn.Cửa kho lạnh có trang bị chốt tự mở chống nhốt người,cịi báo động, điện trở sấy chống đóng băng

Do khả chịu tải trọng panel không lớn, nên cácdàn lạnh treo giá đỡ treo giằng lên xà nhànhờ hệ thống tăng đơ, dây cáp (xem hình 3-6)

Hình 3.4: Lắp ghép panel kho lạnh 2.2 Tính tốn dung tích kho lạnh

2.2.1 Thể tích kho lạnh

Thể tích kho xác định theo cơng thức sau:

,m g

E V

v

 (2-1)

trong đó:

E - Năng suất kho lạnh, Tấn sản phẩm

gV- Định mức chất tải loại kho lạnh, Tấn sảnphẩm/m3

Định mức chất tải xác định theo bảng 3-5

9- Miếng đệm; 10- Khoá cam-lock; 11- Nắp nhựa che lổ khố Hình 3-5 : Các chi tiết lắp đặt panel

Bảng 2-5: Tiêu chuẩn chất tải loại sản phẩm

TT Sản phẩm bảo quản Tiêu chuẩn chất tải gv, t/m3

1 10 11 12 13

Thịt bị đơng lạnh 1/4 1/2 1/4 1/2 Thịt cừu đông lạnh

Thịt lợn đông lạnh

Gia cầm đông lạnh hịm gỗ Cá đơng lạnh hịm gỗ cactơng

Thịt thân, cá đơng lạnh hịm, cactơng

Mỡ hộp cactông Trứng hộp cactông Đồ hộp hịm gỗ cactơng

Cam, qt ngăn gỗ mỏng Khi xếp giá

0,40 0,30 0,35 0,28 0,45 0,38 0,45 0,70 0,80 0,27

0,604 - 0,65 0,45 0,70 0,26 0,38 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Mỡ hộp cactông Trứng ngăn cactơng Thịt ngăn gỗ

Giị ngăn gỗ

Thịt gia cầm đông lạnh ngăn gỗ

trong ngăn cactông

Nho cà chua khay Táo lê ngăn gỗ Cam, quýt hộp mỏng

Cam, quýt ngăn gỗ, cactông

0,30 0,44 0,38 0,30 0,31 0,32 0,30 0,30 0,32 0,40 0,30 0,20 2.2.2 Diện tích chất tải

Diện tích chất tải kho lạnh xác định theo công thức sau:

2

,m h V

F  (2-2)

F - Diện tích chất tải (m2)

h - Chiều cao chất tải kho lạnh (m)

Chiều cao chất tải kho lạnh phụ thuộc chiều cao thực tế h1 kho Chiều cao h1 xác định chiều cao phủ bì kho lạnh, trừ hai lần chiều dày cách nhiệt h1 = H - 2.δ

phải đạt từ 500 ÷800mm Chiều cao chất tải phụ thuộc vào cách xếp hàng kho Nếu hàng hàng hoá đặt giá khả chất tải lớn, khơng đặt giá chiều cao chất tải khơng thể lớn

Chiều cao phủ bì H kho lạnh sử dụng thường thiết kế theo kích thước tiêu chuẩn sau: 3000mm, 3600mm, 4800mm, 6000mm Tuy nhiên cần thay đổi điều chỉnh theo yêu cầu thực tế

Chiều dày δ của kho lạnh nằm khoảng δ = 50 ÷ 200mm, tuỳ thuộc nhiệt độ bảo quản tính chất tường (tường bao, tường ngăn)

2.2.2.3 Diện tích cần xây dựng

Diện tích kho lạnh thực tế cần tính đến đường đi, khoảng hở lơ hàng, diện tích lắp đặt dàn lạnh vv… Vì diện tích cần xây dựng phải lớn diện tích tính tốn xác định theo công thức:

2

,m F F

T

XD   (2-3)

FXD - Diện tích cần xây dựng, m2

βT - Hệ số sử dụng diện tích, tính đến diện tích đường lại, khoảng hở lô

hàng, diện tích lắp đặt dàn lạnh vv… xác định theo bảng 3-6 Bảng 3-6: Hệ số sử dụng diện tích

TT Diện tích buồng lạnh, m2 βT

1

- Đến 20

- Từ 20 đến 100 - Từ 100 đến 400 - Hơn 400

0,504 - 0,60 0,704 - 0,75 0,754 - 0,80 0,804 - 0,85

Bảng 3-7 giới thiệu kích thước kho lạnhPANEL bảo ngành thuỷ sản Việt Nam dùng để thamkhảo, hàng qui chuẩn thịt

Bảng 3-7: Kích thước kho bảo quản tiêu chuẩn Năng suất kho

(MT)

Kích thước

Dài x Rộng x Cao (mm)

25 Tấn 5.400 x 5.400 x 3.000

(mm)

50 Tấn 10.800 x 5.400 x 3.000

(mm)

100 Tấn 10.800 x 10.800 x 3.000

(mm)

150 Tấn 16.200 x 10.800 x 3.000

(mm)

200 Tấn 21.600 x 10.800 x 3.000

Hình 3.6: Bố trí bên kho lạnh

3 Một số vấn đề thiết kế, lắp đặt sử dụng kho lạnh

3.1 Hiện tượng lọt ẩm

Khơng khí kho lạnh có nhiệt độ thấp, tuần hoàn qua dàn lạnh luợng nước đáng kể kết ngưng lại, phân áp suất nước khơng khí buồng nhỏ so với bên ngồi Kết ẩm có xu hướng thẩm thấu vào phòng qua kết cấu bao che

Đối với kho xây ẩm xâm nhập làm ẩm ướt lớp cách nhiệt làm tính chất cách nhiệt lớp vật liệu Vì kho xây cần phải quét hắc ín lót giấy dầu chống thấm Giấy dầu chống thấm cần lót 02 lớp, lớp chồng mí lên phải dán băng keo kín, tạo màng cách ẩm liên tục tồn diện tích kho

Đối với kho panel bên ngồi bên kho có lớp tơn nên khơng có khả lọt ẩm Tuy nhiên cần tránh vật nhọn làm thủng vỏ panel dẫn đến làm ẩm ướt lớp cách nhiệt Vì kho lạnh người ta thường làm hệ thống palet gỗ để đỡ cho panel tránh xe đẩy, vật nhọn đâm vào trình vận chuyển lại

3.2 Hiện tượng cơi băng

Kho lạnh bảo quản lâu ngày, lạnh truyền qua kết cấu cách nhiệt xuống đất Khi nhiệt độ xuống thấp nước kết tinh thành đá, q trình tích tụ lâu ngày tạo nên khối đá lớn làm cơi kho lạnh, phá huỷ kết cấu xây dựng

Để đề phòng tượng cơi người ta sử dụng biện pháp sau:

a) Tạo khoảng trống phía để thơng gió nền: Lắp đặt kho lạnh lươn, hệ thống khung đỡ Các lươn thông gió xây bê tơng gạch thẻ, cao khoảng 100 ÷ 200mm đảm bảo thơng gió tốt Khoảng cách lươn tối đa 400mm Bề mặt lươn dốc hai phía 2% để tránh đọng nước (hình 3-7)

b) Dùng điện trở để sấy Biện pháp đơn giản, dễ lắp đặt, chi phí vận hành cao, đặc biệt kích thước kho lớn Vì biện pháp sử dụng

c) Dùng ống thơng gió nền: Đối với kho có xây, để tránh đóng băng nền, biện pháp kinh tế sử dụng ống thơng gió Các ống thơng gió ống PVC đường kính Φ100mm, bố trí cách quảng 1000÷1500mm, dích dắc phía nền, hai đầu thơng lên khí trời

1- Panel tường; 2- Con lươn; 3- Nền móng kho lạnh Hình 3-7: Con lươn thơng gió kho lạnh

Trong q trình làm việc, gió thơng vào ống, trao đổinhiệt với đất sưởi ấm nền, ngăn ngừa đóng băng

3.3 Hiện tượng lọt khơng khí

Khi xuất nhập hàng mở cửa thao tác kiểm tra, khơng khí bên ngồi thâm nhập vào kho gây tổn thất nhiệt đáng kể làm ảnh hưởng chế độ bảo quản

Q trình thâm nhập khơng khí bên ngồi vào kho lạnh khơng làm lạnh phịng mà mang theo lượng ẩm vào phòng sau tích tụ dàn lạnh ảnh hưởng đến hiệu làm việc hệ thống

Để ngăn ngừa tượng người ta sử dụng nhiều biện pháp khác nhau:

+ Sử dụng quạt tạo khí ngăn chặn trao đổi khơng khí bên ngồi bên

+ Làm cửa đơi: Cửa vào kho lạnh có 02 lớp riêng biệt làm cho khơng khí bên khơng thơng với bên ngồi Phương pháp bất tiện chiếm thêm diện tích, xuất nhập hàng khó khăn, giảm mỹ quan cơng trình nên sử dụng Nhiều hệ thống kho lạnh lớn người ta làm hẳn kho đệm Kho đệm có nhiệt độ vừa phải, có tác dụng lớp đệm tránh khơng khí bên ngồi xâm nhập vào kho lạnh (hình 3-8)

+ Sử dụng cửa sổ nhỏ để vào hàng Các cửa lắp đặt tường độ cao thích hợp có kích thước cỡ 680x680 mm (hình 3-7)

+ Sử dụng nhựa: Treo cửa vào 01 nhựa ghép từ nhiều mãnh nhỏ Phương pháp hiệu tương đối cao, không ảnh hưởng đến việc lại Nhựa chế tạo cửa phải đảm bảo khả chịu lạnh tốt có độ bền cao Cửa ghép từ dãi nhựa rộng 200mm, mí gấp lên khoảng 50mm, vừa đảm bảo thuận lợi lại khơng có người vào che kín (hình 3-9) 0C

Hình 3.9: Màn nhựa che cửa vào xuất nhập hàng kho lạnh 3.4 Tuần hoàn gió kho lạnh

Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc tuần hồn gió phịng thiết kế sử dụng cần phải ý công việc sau:

* Sắp xếp hàng hợp lý

Việc xếp hàng kho phải tuân thủ điều kiện:

- Thuận lợi cho việc thơng gió kho để tất khối hàng làm lạnh tốt

- Đi lại kiểm tra, xem xét thuận lợi

- Đảm bảo nguyên tắc hàng nhập trước xuất trước, nhập sau xuất sau

- Hàng bố trí theo khối, tránh nằm rời rạc khả bốc nước lớn làm giảm chất lượng thực phẩm

Khi xếp hàng kho phải ý để chừa khoảng hở hợp lý lô hàng lô hàng với tường, trần, kho khơng khí lưu chuyển giữ lạnh sản phẩm Đối với tường việc xếp cách tường kho khoảng cịn có tác dụng khơng cho hàng nghiêng tựa lên tường, làm bung panel cách nhiệt nặng Khoảng cách tối thiểu phía cụ thể nêu bảng 3-8

Bảng 3-8: Khoảng cách cực tiểu xếp hàng kho lạnh

Sàn Tường Trần

1 ÷ 1,5 dm ÷ dm 50 dm

làm hư hỏng sản phẩm Phía dàn lạnh khơng nên bố trí hàng để người vận hành dễ dàng xử lý cần thiết

* Sử dụng hệ thống kênh gió để phân phối

Đối với kho lạnh dung tích lớn cần thiết phải sử dụng kênh gió để phân phối gió kho Nhờ hệ thống kênh gió thiết kế hợp lý gió phân bố đến nhiều vị trí kho

1- Dàn lạnh; 2- ống gió; 3- Miệng thổi Hình 3-10: Bố trí kênh gió kho lạnh 3.5 Xả băng dàn lạnh

Khơng khí chuyển dịch qua dàn lạnh, ngưng kết phần nước Q trình tích tụ lâu lớp tuyết dày Việc bám tuyết dàn lạnh dẫn đến nhiều cố cho hệ thống lạnh như: Nhiệt độ kho lạnh không đạt yêu cầu, thời gian làm lạnh lâu, ngập dịch, cháy mô tơ vv… Sở dĩ vì:

- Lớp tuyết bám bên ngồi dàn lạnh tạo thành lớp cách nhiệt, ngăn cản trình trao đổi nhiệt mơi chất khơng khí buồng lạnh Do nhiệt độ buồng lạnh khơng đạt yêu cầu, thời gian làm lạnh kéo dài Mặt khác môi chất lạnh dàn lạnh không nhận nhiệt để hoá nên, lượng lớn ẩm hút máy nén gây ngập lỏng máy nén

- Khi tuyết bám nhiều đường tuần hoàn gió dàn lạnh bị nghẽn, lưu lượng gió giảm, hiệu trao đổi nhiệt giảm theo, trở lực lớn quạt làm việc tải mô tơ bị cháy

- Trong số trường hợp tuyết bám dày làm cho cánh quạt bị ma sát quay bị cháy, hỏng quạt

lạnh xãy mãnh liệt theo lỏng máy nén Vì nên sử dụng hệ thống nhỏ hệ thống có bình chứa hạ áp

b) Xả băng nước: Phương pháp dùng nước hiệu cao, dễ thực đặc biệt hệ thống lớn Mặt khác xả băng nước người ta thực hút kiệt ga dừng máy nén trước xả băng nên không sợ ngập lỏng xả băng

Tuy nhiên, xả băng, nước bắn tung toé sản phẩm buồng lạnh khuyếch tán vào khơng khí phịng, làm tăng độ ẩm nó, lượng ẩm tiếp tục bám lại dàn lạnh trình vận hành Vì biện pháp dùng nước thường sử dụng cho hệ thống lớn, tuyết bám nhiều, ví dụ hệ thống cấp đông

c) Dùng điện trở: kho lạnh nhỏ dàn lạnh thường sử dụng phương pháp xả băng điện trở Cũng phương pháp xả băng nước phương pháp dùng điện trở không sợ ngập lỏng Mặt khác xả băng điện trở không làm tăng độ ẩm kho Tuy nhiên phương pháp dùng điện trở chi phí điện lớn không dễ thực Các điện trở lắp đặt sẵn nhà sản xuất thực

4 Tính tốn phụ tải nhiệt kho lạnh

Tính cân nhiệt kho lạnh nhằm mục đích xác định phụ tải cần thiết cho kho để từ làm sở chọn máy nén lạnh Đối với kho lạnh tổn thất nhiệt bao gồm:

- Nhiệt phát từ nguồn nhiệt bên như: Nhiệt động điện, đèn điện, người, sản phẩm tỏa ra, sản phẩm “hô hấp”

- Tổn thất nhiệt truyền nhiệt qua kết cấu bao che, xạ nhiệt, mở cửa, xạ lọt khơng khí vào phòng

Tổng tổn thất nhiệt kho lạnh xác định: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 (2-4)

Q1 - Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che kho lạnh Q2 - Dòng nhiệt sản phẩm toả trình xử lý lạnh

Q3 - Dịng nhiệt khơng khí bên ngồi mang vào thơng gió buồng lạnh Q4 - Dòng nhiệt từ nguồn khác vận hành kho lạnh

Q5 - Dòng nhiệt từ sản phẩm toả sản phẩm hô hấp (thở) có kho lạnh bảo quản rau

4.1 Tính nhiệt kho lạnh bảo quản

4.1.1 Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che

Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che tổng dòng nhiệttổn thất qua tường bao che, trần chênh lệch nhiệt độgiữa mơi trường bên ngồi bên cộng với dòng nhiệttổn thất xạ mặt trời qua tường bao trần

Q1 = Q11 + Q12 (2-5)

Q11- dòng nhiệt qua tường bao, trần chênh lệch nhiệtđộ; Q12- dòng nhiệt qua tường bao trần xạ mặt trời Thông thường nhiệt xạ qua kết cấu bao che hầu hết kho lạnh kho panel đặt bên nhà, phân xưởng nên khơng có nhiệt xạ

Q11 - xác định từ biểu thức: Q11 = k.F.(t1-t2) (2-6)

kt - hệ số truyền nhiệt kết cấu bao che, W/m2.K

F - diện tích bề mặt kết cấu bao che, m2 t1- nhiệt độ môi trường bên ngoài, 0C;

t2- nhiệt độ buồng lạnh, 0C

a Xác định diện tích bề mặt kết cấu bao che

Diện tích bề mặt kết cấu bao che xác định theo diện tích bên ngồi kho Để xác định diện tích căncứ vào kích thước chiều rộng, dài cao sau:

* Tính diện tích tường

Ft = Chiều dài x Chiều cao Xác định chiều dài:

- Kích thước chiều dài tường ngồi:

+ Đối với buồng góc kho: lấy chiều dài từ mép tườngngoài đến trục tâm tường ngăn (chiều dài l1, l3 hình 3-11)

+ Đối với buồng chiều dài tính khoảngcách trục tường ngăn (chiều dài l2 hình 3-11)

+ Đối với tường ngồi hồn tồn: Tính từ mép tường ngoàinày đến mép tường khác (chiều dài l4 hình 3-11)

- Kích thước chiều dài tường ngăn:

+ Đối với buồng lấy từ mặt tường ngồi đếntâm tường ngăn (chiều dài l5 hình 3-11)

+ Đối với buồng lấy từ tâm tường ngăn tới tâm tường ngăn (chiều dài l6 hình 3-11)

- Kích thước chiều cao

+ Đối với kho cấp đông (panel chôn phần đất)chiều cao tính từ mặt đến mặt trần

+ Đối với kho lạnh (panel đặt lươn thơng gió ):Chiều cao tính từ đáy panel đến mặt panel trần

* Tính diện tích trần

Hình 3.11: Cách xác định chiều dài tường b Xác định nhiệt độ phịng ngồi trời

- Nhiệt độ khơng khí bên t2 buồng lạnh lấy theo yêu cầuthiết kế, theo yêu

cầu công nghệ tham khảo bảng 1-3và 1-4

- Nhiệt độ bên t1 nhiệt độ trung bình cộng củanhiệt độ trung bình cực đại tháng nóng nhiệt độ cực đạighi nhận vòng 100 năm gần đây, (ở tính tốnsẵn cho phụ lục 1)

Lưu ý:

- Đối với tường ngăn mở hành lang buồng đệm vv khơng cần xác định nhiệt độ bên ngồi Hiệu nhiệt độ haibên vách lấy định hướng sau:

+ ∆t = 0,7 (t1–t2) Nếu hành lang có cửa thơng với bên ngồi + ∆t = 0,6(t1–t2) Nếu hành lang khơng có cửa thơng với bênngồi - Dịng nhiệt qua sàn lửng tính dịng nhiệt qua vách ngồi

- Dịng nhiệt qua sàn bố trí đất có sưởi xác định theobiểu thức: Q11 = k1.F.(tn - t2), W (2-7)

tn - nhiệt độ trung bình có sưởi

Nếu khơng có sưởi, dịng nhiệt qua sàn xác địnhtheo biểu thức: Q11 = Σkq.Fi.(t1-t2).m (2-8)

Hình 3.12: Phân dãi kho lạnh F - Diện tích tương ứng với vùng nền, m2;

t1- Nhiệt độ khơng khí bên ngồi, 0C;

t2 - Nhiệt độ khơng khí bên buồng lạnh, 0C;

m - Hệ số tính đến gia tăng tương đối trở nhiệt có lớp cách nhiệt Để tính tốn dịng nhiệt vào qua sàn, người ta chia sàn vùng khác có chiều rộng 2m vùng tính từ bề mặt tường bao vào buồng (hình 3-12)

Giá trị hệ số truyền nhiệt quy ước kq,W/m2K, lấy theo vùng là:

- Vùng rộng 2m dọc theo chu vi tường bao: kI= 0,47 W/m2.K, FI =4(a+b)

- Vùng rộng 2m phía tâm buồng: kII = 0,23 W/m2.K, FII =4(a+b)-48

- Vùng rộng 2m tiếp theo:

kIII =0,12 W/m2.K, FIII =4(a+b)-80 - Vùng lại buồng lạnh: kIV = 0,07 W/m2.K, FIV =(a-12)(b-12)

Riêng diện tích vùng rộng 2m cho góc tường bao tính hai lần, coi có dịng nhiệt vào từ hai phía: F = 4(a + b) a, b hai cạnh buồng lạnh

Cần lưu ý:

- Khi diện tích kho nhỏ 50 m2 coi tồn vùng I

- Nếu chia 1,2,3 vùng mà khơng phải vùng tính vùng trở Ví dụ chia vùng vùng ngồi vùng I, vùng vùng II

Hệ số m đặc trưng cho tăng trở nhiệt có lớp cách nhiệt:

   

 

   



n n

m

  

  

25

, 1

1

2 1

(2-9)

λi - Hệ số dẫn nhiệt vật liệu, W/m.K; Nếu khơng có cách nhiệt m =

2 Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che xạ

Hầu hết kho lạnh, kho cấp đông đềuđược lắp đặt nhà kiên cố thực tế khơng có nhiệt bứcxạ Trong trường hợp đặc biệt tính nhiệt xạ mặt trờitrực tiếp sau:

Q12 = kt.F.∆t12(2-10)

kt - hệ số truyền nhiệt thực vách ngồi, W/m2.K F - diện tích nhận xạ trực tiếp mặt trời, m2;

∆t12- hiệu nhiệt độ dư, đặc trưng ảnh hưởng xạ mặt

trời vào mùa hè, 0C.

Dòng nhiệt xạ mặt trời phụ thuộc vào vị trí kholạnh nằm vĩ độ địa lý nào, hướng tường ngồi nhưdiện tích

Hiện chưa có nghiên cứu dịng nhiệt xạmặt trời buồng lạnh Việt Nam, vĩ độ địa lý từ 10đến 150 vĩ Bắc Trong tính tốn lấy

một số giá trị địnhhướng sau đây:

- Đối với trần: màu xám (bêtông ximăng lớp phủ) lấy∆t12= 190C;

- Đối với tường: hiệu nhiệt độ lấy định hướng theo bảng 3-9

Tổn thất nhiệt xạ phụ thuộc thời gian ngày, docường độ xạ thay đổi diện tích chịu xạ thay đổitheo Tuy nhiên thời điểm định thường có mái vàmột hướng chịu xạ Vì để tính tổn thất nhiệt xạ chọn máy nén người ta tính dịng nhiệt xạ mặttrời qua mái qua tường có tổn thất xạ lớnnhất (thí dụ có hiệu nhiệt độ dư có diện tích lớn nhất), bỏqua bề mặt tường cịn lại Thơng thường hướng đơng tây có tổn thất lớn

Bảng 3-9 Hiệu nhiệt độ dư phụ thuộc hướng tính chất bề mặt

Loại tường Nam Đông

Nam

Tây

Nam Đông Tây

Tây Bắc

Đông

Bắc Bắc

100 200 300 Từ 100 đến 300

Bêtông Vữa thẫm màu Vôi trắng

0 0

2 1,6 1,2

4 3,2 2,4

10

11 10

11 10

13 12

7

6

0 0 Một vấn đề cần lưu ý hệ thống có nhiều buồng lạnh cần tính tổn thất xạ riêng cho buồng để làm sở chọn thiết bị, buồng lấy tổn thất xạ lớn buồng ngày

Mỗi buồng xác định dịng tổng thể sau đưa vào bảng tổng hợp Số liệu phận Q1, dùng để xác định nhiệt tải thiết bị máy nén

thiết bị lấy giá trị âm để tính phụ tải cho máy nén Như dàn bay đủ diện tích để làm lạnh buồng buồng bên lạnh ngừng hoạt động 4.1.2 Dòng nhiệt sản phẩm bao bì toả

Q2 = Q21 + Q22 (2-11)

Q21 – Dòng nhiệt sản phẩm toả ra, W

Q22 – Dịng nhiệt bao bì toả ra, W 1 Dòng nhiệt sản phẩm toả

Dòng nhiệt sản phẩm toả buồng bảo quản

W i

i M

Q ,

3600 24

1000 )

(1

21  (2-12)

i1, i2 - entanpi SP nhiệt độ vào nhiệt độ bảo quản, J/kg

Cần lưu ý kho bảo quản đông, sản phẩm khiđưa vào kho bảo quản cấp đông đến nhiệt độ bảo quản.Tuy nhiên q trình xử lý đóng gói vận chuyển nhiệt độsản phẩm tăng lên nhiều, nên sản phẩm bảo quản đônglấy nhiệt độ vào -12oC.

M - công suất buồng gia lạnh khối lượng hàng nhập khobảo quản ngày đêm, tấn/ngày đêm

1000/(24.3600) - hệ số chuyển đổi từ t/ngày đêm đơn vị kg/s;

- Đối với kho lạnh bảo quản khối lượng M chiếm cỡ 10 ÷ 15%dung tích kho lạnh: M = (10 ÷ 15%) E

- Đối với kho bảo quản rau Vì hoa có thời vụ, nên đốivới kho lạnh xử lý bảo quản hoa quả, khối lượng hàng nhậpvào ngày đêm tính theo biểu thức:

120 EBm

M  (2-13)

M - lượng hàng nhập vào ngày đêm, t/24h; E - dung tích kho lạnh, Tấn;

B - hệ số quay vòng hàng, B = 8410;

m - hệ số nhập hàng không đồng đều, m =242,5; 120 - số ngày nhập hàng năm

- Khi tính Q2 cho phụ tải thiết bị, lấy khối lượng hàng nhập ngày đêm

vào buồng bảo quản lạnh buồng bảo quảnđơng 8% dung tích buồng dung tích buồng nhỏ hơn200T 6% dung tích buồng lớn 200T [1]

2 Dịng nhiệt bao bì toả ra

Khi tính tốn dòng nhiệt sản phẩm toả ra, cần phải lưu ýmột điều nhiều sản phẩm bảo quản bao bì, đóphải tính tải nhiệt bao bì toả làm lạnh sản phẩm

Dịng nhiệt toả từ bao bì:

W

x t t C M

Q b b ,

3600 24

1000 )

.(

22   (2-14)

1000/(24.3600)=0,0116 - hệ số chuyển đổi từ t/24h sang kg/s; t1và t2- nhiệt độ trước sau làm lạnh bao bì, 0C;

Khối lượng bao bì chiếm tới 10430% khối lượng hàng đặc biệt bao bì thuỷ tinh chiếm tới 100% Bao bì gỗ chiếm 20% khối lượng hoa (cứ 100 kg hoa cần 20kg bao bì gỗ)

Nhiệt dung riêng Cb bao bì lấy sau: - Bao bì gỗ : 2500 J/kgK

- Bìa cactơng :1460 J/kgK - Kim loại : 450 J/kgK - Thuỷ tinh : 835 J/kgK

Bảng 3-10 Entanpi sản phẩm phụ thuộc vào nhiệt độ, 0C,kJ/kg

Nhiệ độ Sản phẩm

-20 -18 -15 -12 -10 -8 -5 -3 -2 -1 0 1

loại 9 10 5 ,3 11 6 ,0 82 , 9 20 2 ,2 13 9 ,0 1 ,0 22 9 ,0 21 1 ,0

,9 ,7 4,3

Nhiệt độ Sản phẩm

2 4 8 10 12 15 20 25 30 35 40

286 ,7 30 2,0 308 ,8 317 ,0 , 2 35 1 ,3 27 7 ,8 28 9 ,6 32 8 ,0 36 9 ,4 29 4 ,8 30 7 ,0 34 6 ,5 38 7 ,2 31 1 ,0 32 5 ,5 36 5 ,6 384 ,8 4 ,6 36 0 ,5 40 3 ,0 1 ,4 38 7 ,0 42 1 ,0

Bảng 2-11 Nhiệt dung riêng của một số sản phẩm.

Sản phẩm C, kJ/kg.K Sản phẩm C, kJ/kg.K

Thịt bò 3,44 Sữa 3,94

Thịt lợn Thịt cừu Cá gầy Cá béo Hàng thực phẩm

Dầu động vật

2,98 2,89 3,62 2,94

2,94 ữ 3,35 2,68 Váng sữa Kem, sữa chua Phomát Trứng Rau Bia, nước

3,86 3,02

2,10 ữ 2,52 3,35

3,44 ữ 3,94 3,94

4.1.3 Dịng nhiệt thơng gió buồng lạnh

Dịng nhiệt tổn thất thơng gió buồng lạnh tính tốn cho buồng lạnh đặc biệt bảo quản rau hoa sản phẩm hơ hấp Dịng nhiệt chủ yếu do khơng khí nóng bên ngồi đưa vào buồng lạnh thay cho dịng khí lạnh trong buồng để đảm bảo hô hấp sản phẩm bảo quản Dòng nhiệt Q3

được xác định qua biểu thức:

Q3 = Gk.(i1-i2), W (2-15)

Gk - lưu lượng khơng khí quạt thơng gió, kg/s;

i1 i2 - entanpi khơng khí buồng, J/kg;

xác định đồ thị I-d theo nhiệt độ độ ẩm

Lưu lượng quạt thơng gió Gk xác định theo biểu thức:

s kg a

V

GK K , /

3600 24



 (2-16)

V - thể tích buồng bảo quản cần thơng gió, m3;

a - bội số tuần hoàn hay số lần thay đổi khơng khí ngày đêm, lần/24h; ρk - khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ độ ẩm tương đối khơng khí

trong buồng bảo quản, kg/m3

Các buồng bảo quản hoa trang bị quạt thơng gió hai chiều đảm bảo bội số tuần hồn bốn lần thể tích buồng 24h.

Các buồng bảo quản phế phẩm dùng quạt thổi đảm bảo bội số tuần hồn 10 lần thể tích buồng

Dịng nhiệt Q3 tính cho tải nhiệt máy nén thiết bị

4.1.4 Các dòng nhiệt vận hành

Các dòng nhiệt vận hành Q4 gồm dòng nhiệt đèn chiếu sáng Q41,

do người làm việc buồng Q42, động điện Q43, mở cửa Q44

và dòng nhiệt xả băng Q45

Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 + Q45 (2-17)

1 Dòng nhiệt chiếu sáng buồng Q41

Q41 được tính theo biểu thức: Q41 = AF , W (2-18) F - diện tích buồng, m2;

A - nhiệt lượng toả chiếu sáng 1m2diện tích buồng hay diện tích nền, W/m2, Đối với buồng bảo quản A = 1,2 W/m2; Đối với buồng chế biến a = 4,5 W/m2

2 Dòng nhiệt người toả Q42

Dòng nhiệt người toả xác định theo biểu thức:

Q42 = 350n ,W (2-19)

n - số người làm việc buồng

350 - nhiệt lượng người thải làm công việc nặng nhọc, 350 W/người

Số người làm việc buồng phụ thuộc vào công nghệ gia công, chế biến, vận chuyển, bốc xếp Thực tế số lượng người làm việc buồng khó xác định thường khơng ổn định.

Nếu khơng có số liệu cụ thể lấy số liệu định hướng sau theo diện tích buồng

Nếu buồng nhỏ 200m2

Nếu buồng lớn 200m2

: n = 43 người : n = 4 người

3 Dòng nhiệt động điện Q43

Dòng nhiệt động điện làm việc buồng lạnh (động quạt dàn lạnh, động quạt thông gió, động máy móc gia cơng chế biến, xe nâng vận chuyển ) xác định theo biểu thức:

Q43 = 1000.N ; W (2-20)

N - Công suất động điện (công suất đầu vào), kW 1000 - hệ số chuyển đổi từ kW W

Tổng công suất động điện lắp đặt buồng lạnh lấy theo thực tế thiết kế Có thể tham khảo công suất quạt dàn lạnh Friga-Bohn nêu bảng 2-28 Tổng công suất quạt phụ thuộc suất buồng, loại dàn lạnh, hãng thiết bị vv

Nếu khơng có số liệu lấy giá trị định hướng sau đây: Buồng bảo quản lạnh

Buồng gia lạnh Buồng kết đơng

Buồng có diện tích nhỏ lấy giá trị nhỏ buồng có diện tích lớn lấy giá trị lớn

Khi bố trí động ngồi buồng lạnh (quạt thơng gió, quạt dàn lạnh đặt ngồi có ống gió vv ) tính theo biểu thức:

Q43 = 1000.N.η ; W (2-21)

η - hiệu suất động

4 Dòng nhiệt mở cửa Q44

Để tính tốn dịng nhiệt mở cửa, sử dụng biểu thức:

Q44 = B.F, W (2-22)

B - dòng nhiệt riêng mở cửa, W/m2;

F - diện tích buồng, m2

Dòng nhiệt riêng mở cửa phụ thuộc vào diện tích buồng chiều cao buồng m lấy theo bảng đây:

Bảng 2-12 Dòng nhiệt riêng mở cửa

Tên buồng B, W/m2

< 50m2 50÷150m2 > 150m2

- Buồng gia lạnh, trữ lạnh bảo quản cá - Bảo quản lạnh - Buồng cấp đông - Bảo quản đông - Buồng xuất, nhập

23 29 32 22 78

12 15 15 12 38

10 12 12 8 20

Dịng nhiệt B bảng cho buồng có chiều cao 6m Nếu chiều cao buồng khác đi, B phải lấy khác cho phù hợp

Đối với kho lạnh nhỏ thường độ cao 3m, nên cần hiệu chỉnh lại cho phù hợp

Dịng nhiệt mở cửa buồng khơng phụ thuộc vào tính chất buồng và diện tích buồng mà cịn phụ thuộc vào vận hành thực tế người Nhiều kho mở cửa xuất hàng thường xuyên tổn thất lớn

5 Dòng nhiệt xả băng Q45

Sau xả băng nhiệt độ kho lạnh tăng lên đáng kể, đặc biệt trường hợp xả băng nước, điều chứng tỏ có phần nhiệt lượng dùng xả băng trao đổi với không khí thiết bị phịng Nhiệt dùng xả băng đại phận làm tan băng dàn lạnh đưa với nước đá tan,một phần truyền cho khơng khí thiết bị kho lạnh, gây nên tổn thất

Để xác định tổn thất xả băng tính theo tỷ lệ phần trăm tổng dịng nhiệt xả băng mang vào xác định theo mức độ tăng nhiệt độ khơng khí phịng sau xả băng Mức độ tăng nhiệt độ phịng phụ thuộc nhiều vào dung tích kho lạnh Thơng thường, nhiệt độ khơng khí sau xả băng tăng 4÷7oC Dung tích kho lớn độ tăng nhiệt độ nhỏ ngược lại

a Xác định theo tỷ lệ nhiệt xả băng mang vào

Tổn thất nhiệt xả băng tính theo biểu thức sau

W

x Q a

Q BX

, 3600 24

45  (2-23)

a- Là tỷ lệ nhiệt truyền cho khơng khí, QXB - Tổng lượng nhiệt xả băng, J

24x3600 - Thời gian ngày đêm, giây

Tổng lượng nhiệt xả băng QXB phụ thuộc hình thức xả băng

* Xả băng điện trở

QXB = n.N.τ1 (2-24)

n – Số lần xả băng ngày đêm

Số lần xả băng ngày đêm phụ thuộc tốc độ đóng băng dàn lạnh, tức phụ thuộc tình trạng xuất nhập hàng, loại hàng khối lượng hàng Nói chung trong ngày đêm số lần xả băng từ 2÷4 lần

τ1 - Thời gian lần xả băng, giây

Thời gian xả băng lần khoảng 30 phút N - Công suất điện trở xả băng, W

* Xả băng nước

QXB = n.Gn.Cp.∆tn τ1 (2-25)

Gn - Lưu lượng nước xả băng, kg/s

Cp - Nhiệt dung riêng nước, Cp = 4186 J/kg.K

∆tn - Độ chênh nhiệt độ nước vào xả băng sau tan băng

* Xả băng gas nóng

QXB = n.Qk.τ1 (2-26)

Qk - Công suất nhiệt xả băng, kW

b Xác định theo độ tăng nhiệt độ phòng

Trong trường hợp biết độ tăng nhiệt độ phịng, xác định tổn thất nhiệt xả băng sau:

W

x t VC n

Q kk pK ,

3600 24

45



  (2-27)

n – Số lần xả băg ngày đêm;

ρKK – Khối lượng riêng khơng khí, ρKK ≈ 1,2 kg/m3

V- Dung tích kho lạnh, m3

CpKK – Nhiệt dung riêng khơng khí, J/kg.K

∆t - Độ tăng nhiệt độ khơng khí kho lạnh sau xả băng, oC

∆t lấy theo kinh nghiệm thực tế

c Tổng nhiệt vận hành

Dòng nhiệt vận hành Q4 là tổng dòng nhiệt vận hành thành phần:

Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 + Q45 (2-28)

Đối với kho lạnh thương nghiệp đời sống, dịng nhiệt vận hành Q4 có thể

lấy sau:

- Đối với buồng bảo quản thịt, gia cầm, đồ ăn chín, mỡ, sữa, rau quả, cá, đồ uống, phế phẩm thực phẩm lấy 11,6 W/m2

- Đối với buồng bảo quản thức ăn chế biến sẵn, đồ ăn, bánh kẹo 29 W/m2.

Q4 = (0,1 ÷0,4)(Q1 + Q3) (2-29)

4.1.5 Dịng nhiệt hoa hơ hấp

Dòng nhiệt Q5 chỉ xuất kho lạnh bảo quản hoa rau hô hấp

đang q trình sống xác định theo cơng thức: Q5 = E.(0,1qn + 0,9qbq), W (2-30)

E - dung tích kho lạnh, Tấn;

qn và qbq - dòng nhiệt sản phẩm toả nhiệt độ nhập vào kho lạnh

nhiệt độ bảo quản kho lạnh, W/t; qn và qbq tra theo bảng 2-13

Bảng 2-13: Dịng nhiệt toả sản phẩm 0hơ hấp0, W/t, nhiệt độ khác nhau

Thứ tự

Rau hoa quả

Nhiệt độ, 0C

0 2 5 15 20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Mơ Chanh Cam Đào Lê xanh Lê chín Táo xanh Táo chín Mận 18 9 11 19 20 11 19 11 21 27 13 13 22 27 21 21 14 35 50 20 19 41 46 41 31 21 65 154 46 56 131 161 126 92 58 184 199 58 69 181 178 218 121 73 232 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Nho Hành Cải bắp Khoai tây Cà rốt Dưa chuột Salat Củ cải đỏ Rau spinat 9 20 33 20 28 20 38 20 83 17 21 36 22 34 24 44 28 19 24 26 51 24 38 34 51 34 199 49 31 121 36 87 121 188 116 524 78 58 195 44 135 175 340 214 9

4.2 Xác định phụ tải thiết bị, máy nén tổng hợp kết 4.2.1 Phụ tải nhiệt thiết bị

Tải nhiệt cho thiết bị tải nhiệt dùng để tính tốn diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết thiết bị bay Công suất giải nhiệt yêu cầu thiết bị phải lớn cơng suất máy nén, phải có hệ số dự trữ nhằm tránh biến động xảy vận hành

Vì thế, tải nhiệt cho thiết bị lấy tổng tất tổn thất nhiệt: Q0TB= Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 ,W (2-31)

Tất nhiên, Q3 Q5 xuất kho lạnh bảo quản rau buồng bảo quản rau kho lạnh phân phối

Tải nhiệt thiết bị bay sở để xác định tải nhiệt thiết bị khác - Thiết bị ngưng tụ:

W

q q Q QKTB TB k ,

0

- Thiết bị hồi nhiệt

W

q q Q QTB TB HN

HN ,

0

 (2.33)

4.2.2 Phụ tải nhiệt máy nén

Do tổn thất nhiệt kho lạnh không đồng thời xảy nên công suất nhiệt yêu cầu thực tế nhỏ tổng tổn thất nhiệt Để tránh lựa chọn máy nén có cơng suất lạnh lớn, tải nhiệt máy nén tính tốn từ tất tải nhiệt thành phần tuỳ theo loại kho lạnh lấy

phần tổng tải nhiệt Cụ thể, tải nhiệt máy nén lấy theo tỷ lệ nêu bảng định hướng 2-14

Bảng 2-14: Tỷ lệ tải nhiệt để chọn máy nén

Loại kho Q1 Q2 Q3 Q4 Q5

- Kho lạnh bảo quản kho phân

phối 100% - - 100% 50 - 75%

- Kho bảo quản thịt 85÷90% - -

- Kho bảo quản cá, trung chuyển 100% - - - Kho bảo quản cá nhà máy chế

biến 85% - -

- Kho bảo quản hoa 100% 100% 100%

- Kho lạnh nhỏ thương nghiệp đời

sống 100% 100% 100% 100% 100%

Năng suất lạnh máy nén nhóm buồng có nhiệt độ sôi giống xác định theo biểu thức:

W

b Q k

Q0   MN , (2-34)

k - Hệ số lạnh tính đến tổn thất đường ống thiết bị hệ thống lạnh

b - Hệ số thời gian làm việc

ΣQMN - Tổng nhiệt tải máy nén nhiệt độ bay (lấy từ bảng tổng

hợp)

Hệ số k tính đến tổn thất lạnh đường ống thiết bị hệ thống lạnh làm lạnh trực tiếp phụ thuộc vào nhiệt độ bay môi chất lạnh dàn làm lạnh khơng khí:

Bảng 2-15: Hệ số dự trữ k

to, oC -40 -30 -10

k 1,1 1,07 1,05

Đối với hệ thống lạnh gián tiếp (qua nước muối) lấy k = 1,12

Hệ số thời gian làm việc ngày đêm kho lạnh lớn (dự tính làm việc 22h ngày đêm) b = 0,9

Hệ số thời gian làm việc thiết bị lạnh nhỏ không lớn 0,7

Đối với kho lạnh nhỏ thương nghiệp đời sống, nhiệt tải thành phần máy nén lấy 100% tổng dịng nhiệt thành phần tính tốn

Các kết tổng hợp nên phân thành bảng: bảng tổng hợp phụ tải nhiệt cho thiết bị cho máy nén Mặt khác kết cần tách riêng cho từ buồng khác để có sở chọn thiết bị máy nén cho buồng

Bài tập:

Câu 1: Xác định phụ tải máy nén cho kho lạnh 4000 Câu 2: Tính dịng nhiệt xả băng Q45

Bài 4:Tính tốn thiết kế hầm nước đá cây. Giới thiệu:

Bài học giới thiệu số vấn đề sản xuất nước đá hệ thống sản xuất nước đá

Mục tiêu:Sau học xong học người học có khả năng:

- Phân tích phụ tải hầm nước đá - Thiết kế sơ đồ nguyên lý hầm nước đá

- Tính chọn phụ tải hầm đá đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

- Cẩn thận, tỷ mỉ, tổ chức nơi làm việc gọn gàng, ngăn nắp có khả làm việc nhóm

Nội dung:

1 Một số vấn đề quan tâm sản xuất nước đá

1.1 Nồng độ tạp chất cho phép

Nước đá có vai trị rất quan trọng đời sống và công nghiệp Trong công nghiệp người ta sử dụng nước đá để ướp lạnh bảo quản thực phẩm, rau chống hư hỏng Trong đời sống vai trò nước đá quan trọng như phục vụ giải khát, giải trí Nước đá cịn có vai trò quan trọng tạo sân băng trượt băng nghệ thuật

Trong công nghiệp chế biến thực phẩm nước đá thường sử dụng nhiều dạng dạng: đá cây, đá vảy, đá tấm, vv Chúng sử dụng để ướp đá thực phẩm trình chế biến

Chất lượng nước đá chịu tác động nhiều yếu tố: Các thành phần nước, phương pháp làm lạnh Thông thường nước đá lấy từ mạng nước thuỷ cục, tạp chất vi sinh vật nước không vượt giá trị qui định bảng

Bảng 4-1: Hàm lượng tạp chất nước đá công nghiệp

TT Tạp chất Hàm lượng

1 2 3

- Số lượng vi khuẩn - Vi khuẩn đường ruột - Chất khô

100 con/ml 3 con/l

01 g/l 4

5 6 7

- Độ cứng chung nước

- Độ đục (theo hàm lượng chất lơ lửng) - Hàm lượng sắt

- Độ pH

1.2 Ảnh hưởng tạp chất đến chất lượng nước đá

Tạp chất hoà tan nước làm cho chất lượng thẩm mỹ đá bị biến đổi Các tạp chất tạo màu sắc, màu đục không suốt Một số tạp chất làm cho đá dễ bị nứt nẻ

Một số tạp chất tách đông đá tạo thành cặn bẫn nằm đáy, số tạp chất lại không tách q trình đóng băng, có tạp chất hồ tan nước làm cho đá khó đơng hơn, nhiệt độ đóng băng giảm Dưới ảnh hưởng số tạp chất đến chất lượng đá

Bảng 4-2: ảnh hưởng tạp chất đến chất lượng nước đá

TT Tạp chất ảnh hưởng

Kết sau chế biến

1 Cacbonat canxi CaCO3 - Tạo thành chất lắng bẫn

ở Tách Cacbonat magiê

MgCO3

- Tạo thành chất lắng bẫn bọt khí, làm nứt đá nhiệt độ thấp

Tách

3 Ôxit sắt

- Tạo chất lắng màu vàng hay nâu nhuộm màu chất lắng canxi magiê

Tách Ơxit silic ơxit nhơm - Tạo chất lắng bẫn Tách

5 Chất lơ lửng - Tạo cặn bẫn Tách

6 Sunfat natri clorua va sunfat canxi

- Tạo vết trắng lõi, làm đục lõi tăng thời gian đóng băng Khơng tạo chất lắng

Không thay đổi

7 Clorua canxi sunfat magiê

- Tạo chất lắng xanh nhạt hay xám nhạt lõi, kéo dài thời gian đông tạo lõi không suốt

Biến đổi thành sunfua canxi

8 Clorua magiê - Tạo vết trắng, khơng có

cặn

Biến đổi thành clorua canxi

9 Cacbonat natri

- Chỉ cần lượng nhỏ làm nứt đá nhiệt độ -9oC Tạo vết màu trắng lõi, kéo dài thời gian đóng băng Tạo đục cao khơng có cặn

Biến đổi thành cacbonat natri

1.3 Phân loại nước đá

Có nhiều loại nước đá khác tuỳ thuộc vào màu sắc, nguồn nước, hình dáng mục đích chúng

1.3.1 Phân loại theo màu sắc

Theo màu sắc người ta phân 03 loại đá: đá đục, đá đá pha lê

a) Nước đá đục

chất bên Về chất lượng, nước đá đục sử dụng vào mục đích mà sử dụng kỹ thuật, công nghiệp nên gọi nước đá kỹ thuật

Các tạp chất nước đá đục dạng rắn, lỏng khí

- Các chất khí: ở nhiệt độ 0oC áp suất khí quyển, nước có khả hồ tan khí với

hàm lượng đến 29,2 mg/l, tức cỡ 0,03% thể tích Khi đóng băng chất khí tách tạo thành bọt khí bị ngậm tinh thể đá Dưới ánh nắng, bọt khí phản xạ tồn phần nên nhìn khơng suốt có màu trắng đục

- Các chất tan chất rắn: Trong nước thường chứa muối hoà tan, muối canxi

và muối magiê Ngoài muối hoà tan cịn có chất rắn lơ lửng cát, bùn, đất, chúng lơ lửng nước Trong trình kết tinh nước đá có xu hướng đẩy chất tan, tạp chất, cặn bẫn khơng khí Q trình kết tinh thực từ ngồi vào nên vào tạp chất nhiều Sau toàn khối kết tinh, tạp chất, cặn bẫn thường bị ngậm lại tâm khối đá Các tạp chất

làm cho đá không suốt mà có màu trắng đục

b) Nước đá trong

Nước đá nước đá suốt, tác dụng tia sáng phản xạ màu xanh phớt Để có nước suốt cần loại bỏ chất tan, huyền phù khí nước Vì tan khơng để lại chất lắng Có thể loại bỏ tạp chất trình kết tinh đá cách vớt bỏ tạp chất bề mặt đá kết tinh,

tránh cho không bị ngậm lớp tinh thể Để sản xuất đá bắt buộc phải sử dụng nguồn nước chất lượng tốt thoả mãn điều kiện nêu bảng 4-3

Khi chất lượng nước không tốt, để tạo đá thực cách: - Cho nước luân chuyển mạnh, nâng cao nhiệt độ đóng băng lên -6÷-8oC,

thực làm cách kết tinh chậm -2 ÷-4oC

- Làm mềm nước: tách cacbơnat canxi, magiê, sắt, nhơm vơi sống Ví dụ tách Ca+ sau:

Ca(OH)2 + Ca(CHO3)2 = 2CaCO3↓ + 2H2O

Trong trình tách thành phần chất hữu lơ lửng nước đọng lại với hợp chất cacbơnat Q trình tách hợp chất cacbơnat kết tủa thực cách lọc

Bảng 4-3: Hàm lượng cho phép chất nước

TT Tạp chất Hàm lượng tối đa

1 - Hàm lượng muối chung 250 mg/l

2 - Sunfat + 0,75 clorua + 1,25 natricacbonat 170 mg/l

3 - Muối cứng tạm thời 70 mg/l

4 - Hàm lượng sắt 0,04 mg/l

5 - Tính ơxi hố O2 mg/l

6 - Độ pH

Sử dụng vôi sống không khử iơn sắt nên thường cho ngậm khí trước lúc lọc, iôn sắt kết hợp CO2 tạo kết tủa dễ dàng lọc để loại bỏ

Có thể lọc nước cát thạch anh hay nhôm sunfat Phương pháp khơng đảm bảo làm mềm nước, tích tụ hợp chất hữu vơi mà cịn chuyển hố bicacbonat thành sunfat, làm giảm độ dịn đá Vì hạ nhiệt độ đá xuống thấp mà không sợ bị nứt

c) Nước đá pha lê

đá pha lê sản xuất từ nước cất, giá thành sản phẩm cao Nước đá pha lê xay nhỏ bị dính nên ưa chuộng

Nước đá pha lê sản xuất máy sản xuất đá nhỏ phải đảm bảo tốc độ bề mặt đóng băng lớn khử muối

Khối lượng riêng đá pha lê cỡ 910 đến 920 kg/m3 1.3.2 Phân loại theo hình dạng

Theo hình dạng phân nhiều loại đá khác sau:

- Máy đá cây:đá có dạng khối hộp, để thuận lợi cho việc lấy đá khỏi

khn người ta sản xuất dạngkhối hộp chữ nhật mà dạng chóp phía đáy thường nhỏ hơnphía miệng Đá kết đơng khn đá thường có cỡ sau: 5; 12,5; 24; 50; 100; 150; 200; 300 kg Khi rót nướcvào khn, nên trì nước chiếm khoảng 90% dung tíchkhn, dung tích thực khn lớn dung tíchdanh định khoảng 10% Sở dỉ khn phải dự phịng cho giãn nở đá đơng nước khn phảiđảm bảo chìm hồn tồn nước muối Máy đá có thờigian đơng đá tương đối dài đơng đá, lớp đá tạothành lớp dẫn nhiệt nên hạn chế truyền nhiệt vào bên

trong Ví dụ máy đá với khn 50kg có thời gian đơng đákhoảng 18 giờ.Đá sử dụng sinh hoạt để phục vụ giảikhát, công nghiệp đời sống để bảo quản thực phẩm.Hiện số lượng lớn đá sử dụng cho ngư dânbảo quản cá đánh bắt xa bờ lâu ngày Hiện nước tangười dân quen sử dụng đá giải khát với số lượngkhá lớn

- Máy đá tấm:Có dạng hình sản xuất cách phun nước lên bề mặt

dàn lạnh dạng Kích cỡ đá tấm:dài từ ÷ 6 m, cao ÷ 3 m, dày 250÷300mm Khối lượng từ 1,5đến 2,5

- Máy đá vảy:Máy đá vảy có dạng không tiêu chuẩn, cắt tách khỏi bề mặt

tạo đá thiết bị gảy vỡ dướcdạng mãnh vỡ nhỏ.Máy đá vảy sản xuất nhờ cối đá dạng hình trụtrịn Nước phun lên bên hình trụ làm lạnh vàđóng băng bề mặt trụ Trụ tạo băng có lớp, môi chất lạnh Đá vảy sử dụng phổ biến nhà máy chế biến,đặc biệt nhà máy chế biến thực phẩm thuỷ sản Chúngđược sử dụng để bảo quản thực phẩm nhập hàng quátrình chế biến Ngày trở thành thiết bị tiêu chuẩn, bắt buộc phải có xí nghiệp đơng lạnh, có sử dụng đá vảymới đảm bảo yêu cầu vệ sinh Ngồi đá vảy có nhiềuưu điểm khác giá thành rẻ, chi phí vận hành, đầu tư nhỏ.Nước đá vảy có chiều dày khác từ 0,5 đến 5mmtuỳ thuộc vào thời gian làm đá Độ dày điều chỉnhđược nhờ thay đổi tốc độ quay cối đá dao cắt đá

- Máy đá viên (máy đá dạng ống): Nước đá có dạng cácđoạn hình trụ rỗng sản xuất ống Φ57 x 3,5 vàΦ38 x 3mm, nên đường kính viên đá Φ50 Φ32 Khi sảnxuất đá tạo thành trụ dài, cắt nhỏ thành đoạn từ 30÷100mm nhờ dao cắt đá Máy đá viên sử dụng kháphổ biến đời sống,

hiện nhiều quán giải khát, quán càphê có sử dụng đá viên

- Máy đá tuyết:Đá sản xuất có dạng xốp tuyết.Đá tuyết ép lại

thành viên kích thước phù hợp yêucầu sử dụng 1.3.3 Phân loại theo nguồn nước sản xuất đá

Theo nguồn nước sử dụng làm đá có hai loại máy: Làmđá từ nước nước mặn:

- Đá nước mặn sử dụng bảo quản thực phẩm, đặc biệt sửdụng bảo quản cá đánh bắt xa bờ Nguyên liệu sản xuất đá lànước biển có độ mặn cao Nhiệt độ đông đặc thấp nên chấtlượng bảo quản tốt thời gian bảo quản kéo dài Để sản xuất đá mặn thiết phải sử dụng phương pháp làm lạnhtrực tiếp, hạn chế tổn thất nhiệt

Dưới xin giới thiệu số hệ thống lạnh máy đáđược sử dụng phổ biến đời sống công nghiệp

2 Hệ thống máy đá

Phương pháp sản xuất đá phương pháp cổ điển Đá sản xuất Bú dung dịchmuối lạnh, có nhiệt độ khoảng -100C Nước

được đặt cáckhn có kích thước định, theo yêu cầu sử dụng Khối lượng thường gặp đá 12,5; 25; 50 kg Ưu điểm củaphương pháp sản xuất đá đơn giản, thực hiện, đá cókhối lượng lớn nên vận chuyển bảo quản lâu ngày, đặc biệt dùng cho việc bảo quản cá, thực phẩm vận chuyển xa

Ngoài đá sử dụng làm đá sinh hoạt giải khát nhân dân

Tuy nhiên, đá có số nhược điểm quan trọng như: chi phí đầu tư, vận hành lớn, tiêu vệ sinh khơng cao có nhiều khâu khơng đảm bảo vệ sinh, tính chủ động sản xuất thấp thời gian đông đá lâu Đi kèm theo hệ thống máy đá phải trang bị thêm nhiều hệ thống thiết bị khác như: Hệ thống cẩu chuyển, Hệ thống cấp nước khuôn đá, Buồng nhúng đá, bàn lật đá, kho chứa đá, máy xay đá Vì ngày kỹ thuật chế biến thực phẩm người ta sử dụng đá

Nếu có trang bị nhằm bán cho tàu thuyền đánh cá để bảo quản lâu ngày Do khối đá lớn nên sản xuất đá thường có thời gian làm đá lâu từ 17 đến 20 tiếng, để giảm thời gian làm đá người ta có biện pháp sau:

- Làm lạnh sơ nước trước cho vào khuôn đá

- Bỏ phần lỏi chưa đóng băng, phần nước có nhiều muối hoà tan Với phương pháp thời gian làm đông đá giảm 40-50%

- Giảm nhiệt độ nước muối xuống –15oC, thời gian giảm 25%, chi phí điện lớn

Một điểm khác sản xuất đá cây, để lấy đá khỏi khuôn cần phải nhúng Bú nước cho tan phần đá lấy Để làm tan đá lấy nước nóng từ thiết bị ngưng tụ Do phải làm tan đá nên có tổn thất phần lạnh định Thiết bị quan trọng Hử thống máy đá buồng muối Thông thường buồng muối xây dựng từ gạch thẻ có lớp cách nhiệt dày 200mm, bên Bú Hử thống khung đỡ linh đá, dàn lạnh Đại phận thiết bị buồng đá thép nên q trình ăn mịn tương đối mạnh, sau thời gian làm việc định nước muối nhuộm màu vàng vửa sắt, chất

lượng vệ sinh không cao

Trong sản xuất nhớ ý nước vào khuôn chiếm khoảng 9/10 thể tích, để làm lạnh nước giãn nở khơng thể tràn buồng, làm giảm nồng độ muối, ảnh hưởng tới nhiệt độ đông đặc nước đá buồng

Sản xuất đá thực liên tục tự động hoá cao được, khâu đá, cấp nước cho khuôn đá, chiếm thời gian lâu khó tự động Hệ thống cịn có nhiều khâu phải làm tay vào nước, đá, vận chuyển, bốc

2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy đá

Trên hình 4-1 sơ đồ nguyên lý Hử thống lạnh máy đá sử dụng phổ biến Hệ thống có thiết bị sau:

1- Máy nén: Máy nén cấp, sử dụng mơi chất NH3 R22 Bình chứa cao áp

3 Dàn ngưng: Có thể sử dụng dàn ngưng tụ bay hơi, bình ngưng, dàn ngưng tụ kiểu tưới sử dụng dàn ngưng khơng khí

4 Bình tách dầu

5 Bình tách khí khơng ngưng

6 Bình thu hồi dầu (sử dụng hệ thống NH3) Bình tách lỏng

8 Bình giữ mức- tách lỏng

9 Bể nước muối làm đá, cánh khuấy dàn lạnh kiểu xương cá

Trong hệ thống lạnh máy đá có thiết bị coi đặc thù hệ thống Đó dàn lạnh xương cá bình giữ mức – tách lỏng

Đặc điểm hệ thống máy đá cây Ưu điểm:

- Vì có dạng khối lớn nên có khả tích trữ lâu, tiện lớn cho việc vận chuyển xa dùng bảo quản thực phẩm lâu ngày

- Dễ dàng chế tạo, thiết bị hệ thống chế tạo nước, khơng địi hỏi phải có thiết bị đặc biệt

Nhược điểm:

- Chi phí vận hành lớn: Chi phí nhân cơng vận hành, vào nước, đá, vận chuyển đá, xay đá, chi phí điện (mơ tơ khuấy, cẩu đá, máy xay đá)

- Chi phí đầu tư lớn: Bể đá, cẩu đá, bể nhúng nước, bàn lật, hệ thống cấp vào nước khuôn đá, kho bảo quản đá, máy xay đá vv

- Thời gian làm đá lâu nên không chủ động sản xuất chế biến - Khi xuất đá đá hàng loạt nên cần kho bảo quản

- Không bảo đảm vệ sinh: Bể muối khâu xay đá

- Tổn thất nhiệt lớn: Quá trình từ sản xuất đên sử dụng qua nhiều khâu nên tổn thất nhiệt lớn, ngồi xay đá nhúng khn đá cịn gây mát học

Hình 4-1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy đá 2.2 Kết cấu bể đá

Hình 3-5 giới thiệu kết cấu của một bể đá Bểđáđược chia thành ngăn, có 01 ngăn để đặt dàn lạnh, ngăn lại đặt khn đá Bể có 01 cánh khuấy, bố trí thẳng đứng hay nằm ngang tuỳ ý Bố trí thẳng đứng tiện lợi hơn, tránh rị rỉ nước muối bên nên hay lựa chọn Các khuôn đá ghép lại thành linh đá Mỗi linh đá có từ đến khn đá lớn Có nhiều cách bố trí linh đá, linh đá bố trí cố định di chuyển dồn đến hai đầu nhờ hệ thống xích Khi bố trí tiện lợi cẩu linh đá ngoài

Bên bể đá có bố trí hệ thống cần trục cẩu để cẩu

trước để cấp nước chiếm khoảng 90% thể tích khn Nước muối thường sử dụng Nacl CaCl2 và

người ta sử dụng MgCl2

Bể muối xây gạch thẻ bên người ta tiến hành bọc cách nhiệt lớp thép Cấu tạo cách nhiệt bể muối dẫn bảng đây:

2.2.1 Kết cấu cách nhiệt tường

Trên hình 3-2 mô tả kết cấu tường bể đá, đặc điểm lớp mô tả bảng 3-4

Bảng 3-4: Các lớp cách nhiệt bể đá cây

TT Lớp vật liệu Chiều dày (mm) Hệ số dẫn nhiệt, (W/m.K)

1 Lớp vữa xi măng 10÷20 0,78

2 Lớp gạch thẻ 110÷220 0,23 ÷ 0,29

3 Lớp vữa xi măng 10÷20 0,78

4 Lớp hắc ín quét liên tục 0,1 0,70

5 Lớp giấy dầu chống thấm 1÷2 0,175

6 Lớp cách nhiệt 100÷200 0,018 ÷ 0,020

7 Lớp giấy dầu chống thấm 1÷2 0,175

8 Lớp thép 5÷6 45,3

Hình 4-2: Kết cấu cách nhiệt tường bể đá 2.2.2 Kết cấu cách nhiệt

Hình 4-3: Kết cấu cách nhiệt bể đá Bảng 3-5: Các lớp cách nhiệt bể đá

TT Lớp vật liệu

Chiều dày (mm)

Hệ số dẫn nhiệt, (W/m.K)

1 Lớp thép 5÷6 45,3

2 Lớp cát lót mỏng 10÷15 0,19

3 Lớp bê tơng cốt thép 60÷100 1,28

4 Lớp giấy dầu chống

thấm 1÷2 0,175

5 Lớp cách nhiệt 100÷200 0,018 ÷ 0,020

6 Lớp giấy dầu chống

thấm 1÷2 0,175

7 Lớp hắc ín quét liên tục 0,1 0,7

8 Lớp bê tơng đá dăm M200 150÷200 1,28 Lớp đá làm đất

đầm kỹ 2.2.3 Kết cấu nắp bể đá

Để tiện lợi cho việc vào đá, nắp bể đá đậy bằngcác đanh gỗ dày 30mm, λ=0,2 W/m.K, phủ thêmlớp vải bạt Do tổn thất nhiệt nắp bể lớn

2.2.4 Xác định chiều dày cách nhiệt kiểm tra đọng sương tường bể đá

1 Chiều dày cách nhiệt bể đá

Chiều dày lớp cách nhiệt xác định theo phươngtrình:

m k

CN

CN ,

1 1

1

1

   

 

  

 

  

 

 (3-1)

sở tính tốn kinh kế - kỹ thuật Có thể lấyhệ số truyền nhiệt k tương đương hệ số truyền k kho lạnh

α1 - Hệ số toả nhiệt bên ngồi bể đá, từ khơng khí lên tường bể muối, W/m2.K

α2 - Hệ số toả nhiệt bên bể đá, toả nhiệt nước muối chuyển động ngang qua vách đứng, W/m2.K

δi - Chiều dày lớp lại tường bể đá, mm(xem bảng3-4)

λi – Hệ số dẫn nhiệt lớp lại, W/m.K

2 Kiểm tra điều kiện đọng sương

Sau xác định chiều dày cách nhiệt, tiến hành chọnchiều dày theo kích cỡ tiêu chuẩn Chiều dày tiêu chuẩn củacác lớp cách nhiệt 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175 200mm

Sau chọn chiều dày cách nhiệt theo bề dày tiêuchuần, phải xác định hệ số truyền nhiệt thực tường theo kíchthước lựa chọn để từ xác định xem có khả đọng sươngkhơng làm sở tính tốn tổn thất truyền nhiệt:

 

 

2 1

1

1

   

k (3-2)

Để khơng đọng sương bề mặt bên ngồi bể đá, hệ sốtruyền nhiệt thực phải thoả mãn điều kiện sau:

2 1

95 ,

t t

t t

k s

 

  (3-3)

trong đó:

t1 - Nhiệt độ khơng khí bên ngồi tường oC

t2- Nhiệt độ nước muối bể, oC

tS - Nhiệt độ đọng sương ứng với trạng thái khơng khí bên ngồi tường, oC

2.3 Xác định kích thước bể đá

Để xác định kích thước bể đá phải vào số lượng, kích thước đá, linh đá (tổ hợp từ 5÷7 khn đá), dàn lạnh cách bố trí dàn lạnh, loại khn đá, hệ thống tuần hồn nước muối bên bể

2.3.1 Xác định số lượng kích thước khuôn đá

Số lượng khuôn đá xác định dựa vào suất bể đá khối lượng đá:

m M

N  (3.4)

trong đó:

M – Khối lượng đá bể ứng với mẻ, kg Khối lượng đá bể suất bể đá ngày Vì ngày người ta chạy 01 mẻ (hết 18 giờ), thời gian lại dành cho việc đá nạp nước cho khuôn đá m - Khối lượng đá, kg

* Cần lưu ý tỷ số E/m số nguyên ta lấy N= E/m, tỷ số khơng phải

Đá thường sản xuất với loại khuôn kích thước chuẩn sau đây: Bảng 3-6: Kích thước khn đá

Khối lượng đá (kg)

Khối lượng khn (kg)

Kích thước khn, mm Thời

gian đông đá (Giờ)

Thời gian nhúng (Phút) Chiều

cao (mm)

Đáy lớn (mm)

Đáy bé (mm)

3,5 3,0 300 340x60 320x40

2 -

12,5 8,6 1115 190x11

0 160x80

25 11,5 1115 260x13

0

280x11

0 12

50 27,2 1115 380x19

0

340x16

0 16

2.3.2 Xác định số lượng kích thước linh đá

Đối với đại đa số máy đá công suất lớn từ Tấn/ngày trở lên sử dụng khuôn loại 50 kg Các khn đá bố trí thành linh đá, linh đá có từ ÷ 9 khn Trên hình (3-4) biểu thị cách lắp đặt linh đá có khn đá, kiểu hay sử dụng

Hình 4-4: Linh đá 50 kg - Số lượng linh đáđược xác định

1

n N

m  (3-5) N - Số khuôn đá,

n1 - Số khuôn đá 01 linh đá

Khoảng cách khuôn đá linh đá 225mm, 02 khuôn hai đầu cách 40mm để móc cẩu Khoảng hở hai đầu cịn lại 75mm

Vì chiều dài linh đá xác định sau l = n1 x 225 + 2x75 + 2x40= n1 x 225 + 230 Ví dụ:

- Linh đá có khn: l = 1805 mm - Linh đá có khn: l = 2030 mm - Linh đá có khn: l = 2255 mm

Chiều rộng linh đá 425mm, chiều cao linh đá 1150mm 2.3.3 Xác định kích thước bên bể đá

Kích thước bể đá phải đủ để bố trí khn đá, dàn lạnh, cánh khuấy khe hở cần thiết để nước muối chuyển động tuần hồn Có cách bố trí dàn lạnh: Bố trí dàn lạnh giữa, hai bên có 02 dãy khn đá bố trí dàn lạnh bên, khn đá bên Cách bố trí dàn lạnh giữa, hai bên có 02 dãy khn đá có ưu điểm hiệu truyền nhiệt cao tốc độ nước muối chuyển động tồn bể đồng hơn, hay lựa chọn

1) Xác định chiều rộng bể đá:

W = 2.l + 4δ + A (3-6)

l - Chiều dài 01 linh đá

δ - Khe hở linh đá vách bể đá δ = 25mm

A - Chiều rộng cần thiết để lắp dàn lạnh xương cá: A = 600 ÷ 900mm

Ví dụ: Bề rộng bể xác định tuỳ thuộc vào số khuôn đá 01 linh đá cụ thể sau:

Hình 4.5: Bố trí bể cá với linh cá khuôn 2) Xác định chiều dài bể đá

Chiều dài bể đá xác định theo công thức: L = B + C + m2.b (3-7)

B - Chiều rộng đoạn hở lắp đặt cánh khuấy tuần hoàn nước: B = 600mm C - Chiều rộng đoạn hở cuối bể: C = 500mm

b - khoảng cách linh đá, xác định sở 475mm m2 - Số linh đá dọc theo chiều dài (trên dãy)

Như vậy:

L = m2.475 + 1100 mm

Ví dụ: Máy đá 10 Tấn, sử dụng linh đá khuôn - Số khuôn đá: N = 10.000/50 = 200 khuôn - Số linh đá : m1 = N/7 = 200/7 ≈ 29 linh đá

- Bố trí dàn lạnh giữa, linh đá bố trí thành 02 dãy bên Vậy số linh đá dãy: m2 = 15 linh đá

- Chiều dài bể đá:

L = 15 x 475 + 1100 = 8.225mm 3) Xác định chiều cao bể đá

Chiều cao bể đá phải đủ lớn để có khoảng hở cần thiết đáy khuôn đá bể Mặt khác phía linh đá khoảng hở cỡ 100mm, sau lớp gỗ dày 30mm

Tổng chiều cao bể h = 1250mm

Dưới kích thước bể đá sử dụng khn đá 50 kg, linh đá khuôn, dàn lạnh xương cá đặt giữa, linh đá bố trí thành 02 dãi bên, chiều rộng đặt dàn lạnh xương cá A khác dùng tham khảo

Bảng 3-7: Thông số bể đá Bể đá Số khuôn

đá, N

Tổng linh đá, m1

Số linh đá dãi m2

Bề rộng A, mm

Dài (mm)

Rộng (mm)

Cao (mm)

- Bể Tấn 100 15 660 4.900 4.370 1.250

- Bể 10 Tấn 200 29 15 700 8.225 4.410 1.250

- Bể 15 Tấn 300 43 22 800 11.550 4.510 1.250

- Bể 20 Tấn 400 58 29 860 14.875 4.570 1.250

- Bể 25 Tấn 500 72 36 900 18.200 4.610 1.250

- Bể 30 Tấn 600 86 43 900 21.525 4.610 1.250

- Bể 35 Tấn 700 100 50 1000 24.85 4.710 1.250

- Bể 40 Tấn 800 115 58 1000 28.650 4.710 1.250

Kích thước bể xác định kích thước bên trong, muốn xác định kích thước bên ngồi phải cộng thêm chiều

dày kết cấu cách nhiệt 2.4 Thời gian làm đá

- Khối lượng kích thước đá Cây đá có kích thước khối lượng nhỏ thời gian làm đá nhanh ngược lại

- Nhiệt độ nước muối Nhiệt độ nước muối khoảng –10oC Khi giảm nhiệt độ nước

muối thời gian giảm đáng kể Tuy nhiên nhiệt độ thấp tiêu tốn điện tổn thất nhiệt tăng

- Tốc độ tuần hồn nước muối Thường tốc độ khơng lớn lắm, tiết diện ngang bể lớn, tốc độ tuần hồn khoảng 1÷2 m/s

Có nhiều phương pháp xác định thời gian làm lạnh, theo công thức thực nghiệm Plank thời gian làm lạnh đá xác định theo công thức:

b B tm

b

A 0 0 /



 (3-8)

τ – Thời gian làm đá,

tm- Nhiệt độ nước muối trung bình bể, oC

bo - Chiều rộng khuôn, m (Lấy cạnh ngắn tiết diện lớn khuôn)

A,B – Là số phụ thuộc vào tỷ số n = ao/bo tỷ số cạnh dài cạnh ngắn tiết diện lớn

Nếu khn có n = A = 3120 B = 0,036 Nếu n = A = 4540 B = 0,026

Nhiệt độ trung bình nước muối bể lấy sau: - Nước đá đục : tm = -10oC

- Nước đá suốt : tm = - đến –7oC

- Nước đá pha lê : tm = - đến –6oC 2.5 Tính nhiệt bể đá

2.5.1 Nhiệt truyền qua kết cấu bao che bể đá

Các bể đá thường đặt bên nhà xưởng nên khả năngbị xạ trực tiếp Vì nhiệt truyền qua kết cấu bao chebể đá độ chênh nhiệt độ nước muối bên vàkhơng khí bên ngoài, gồm thành phần:

- Nhiệt truyền qua tường bể đá Q11 - Nhiệt truyền qua nắp bể đá Q12 - Nhiệt truyền qua bể đá Q13

Q1 = Q11 + Q12 + Q13(3-9)

1) Nhiệt truyền qua tường bể đá

Q11 = kt.Ft.∆tt(3-10)

Ft - Diện tích tường bể đá, m2 Diện tích tường xácđịnh từ chiều cao chu vi bể Chiều cao tính từ mặt nềnngồi bể đến thành bể Chu vi tính theo kích thước bênngoài bể

∆tt - Độ chênh nhiệt độ bên bên bể, ∆tt =tKKN – tm

tKKN - Nhiệt độ khơng khí bên ngồi bể đá Nhiệt độ lànhiệt độ nhà, nên có

thể lấy thấp nhiệt độ tính tốnngồi trời 4÷5OC tm - Nhiệt độ nước muối bể đá: tb = -8 ÷ -15oC

kt - Hệ số truyền nhiệt tường bể đá, W/m2.K K

m W k

i i

/ , 1

1

2

1

 

 

   

α1 - Hệ số toả nhiệt đối lưu tự nhiên khơng khí bên ngồi tường bể đá, W/m2.K

α2 - Hệ số toả nhiệt đối lưu cưỡng nước muối chuyển động ngang qua tường bên bể nước muối, W/m2.K

δi, λi - Chiều dày hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu tường bể Có thể lấy theo kinh nghiệm sau:

- Đối với tường : k = 0,58 W/m2.K - Đối với nắp : k = 0,23 W/m2.K

2) Nhiệt truyền qua nắp bể đá n

n n F t

k

Q12   (3.12)

Fn - Diện tích nắp bể đá xác định theo kích thước chiều rộng chiều dài bên bể đá, m2

∆tn = tKKN - tKKT

tKKN - Nhiệt độ khơng khí bên ngồi bể đá, oC

tKKT - Nhiệt độ lớp khơng khí bể bên nắp bể đá Nhiệt độ lớp khơng khí

này chênh lệch so với nước muối vài độ, tức khoảng -10÷0oC

kn - Hệ số truyền nhiệt nắp bể đá, W/m2.K

'

`

1

1      

 n

k (3.13)

α1 - Hệ số toả nhiệt bên ngồi từ khơng khí phịng bể đá lên nắp nó, W/m2.K;

α’2 - Hệ số toả nhiệt bên từ nắp bể đá lớp khơng khí bên nắp bể , W/m2.K;

δ - Chiều dày nắp gỗ: δ=30mm;

λ - Hệ số dẫn nhiệt gỗ, tham khảo theo phụ lục 11 cuối sách này, lấy khoảng 0,5 kCal/m2.h.K

3) Nhiệt truyền qua bể đá

Có thể tính tổn thất nhiệt qua bể đá theo tính cho kho lạnh, cụ thể phân bể đá vùng, tổn thất nhiệt qua là:

Q13 = ∑ ki .Fi .(t KKN - t m).m (3-14)

ki – Hệ số truyền nhiệt vùng từ đến 4, W/m2.K; Fi – Diện tích tương ứng vùng, m2

Để tính tốn dịng nhiệt vào qua sàn, người ta chia sàn vùng khác có chiều rộng 2m vùng tính từ bề mặt tường bao vào buồng

Giá trị hệ số truyền nhiệt quy ước kq,W/m2K, lấy theo vùng là: - Vùng rộng 2m dọc theo chu vi tường bao :

kI= 0,47 W/m2.K, FI =4(a+b)

- Vùng rộng 2m phía tâm buồng: kII = 0,23 W/m2.K, FII =4(a+b)-48 - Vùng rộng 2m tiếp theo:

- Vùng lại buồng lạnh:

kIV = 0,07 W/m2.K, FIV =(a-12)(b-12)

Hệ số m đặc trưng cho tăng trở nhiệt có lớp cách nhiệt:

   



   



n n m

  

  

_ 2 1 25 , 1

1

(3.15)

δi - Chiều dày lớp kết cấu nền, m; λi - Hệ số dẫn nhiệt vật liệu, W/m.K; Nếu khơng có cách nhiệt m =

2.5.2 Nhiệt để đơng đá làm lạnh khuôn đá

Nhiệt đông đá làm lạnh khn đá tính sau: Q2 = Q21 + Q22(3-16)

Q21 - Nhiệt làm lạnh nước đá

Q22 - Nhiệt làm lạnh khuôn đá 1) Nhiệt làm lạnh nước đá

W q E

Q ,

21   (3.17)

E - Năng suất bể đá, kg/mẻ

τ - Thời gian đông đá cho mẻ, Giây Thời gian đông đá phụ thuộc vào nhiệt độ bể muối kích thước khn đá, tra theo bảng 3-6 tính tốn theo cơng thức (3-8)

qo - Nhiệt lượng cần làm lạnh kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến đơng đá hồn tồn, J/kg

Nhiệt làm lạnh kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến đơng đá hồn tồn qo xác định theo công thức:

2

0 C t r C t

q  pn   pđ (3.18)

Cpn - Nhiệt dung riêng nước : Cpn = 4186 J/kg.K;

r - Nhiệt đông đặc : r = 333600 J/kg (80 Kcal/kg);

Cpđ - Nhiệt dung riêng đá: Cpđ = 2090 J/kg.K (0,5kCal/kg.K);

t1 - Nhiệt độ nước đầu vào, lấy t1= 30oC;

t2 - Nhiệt độ đá: t2 = -5 ÷ -10oC

Thay vào ta có:

qo = 4186.t1 + 333600 + 2090.| t2|, J/kg (3-19) 2) Nhiệt làm lạnh khuôn đá

 

W

t t C M

Q22 pK k1 k2 , 



M - Tổng khối lượng khuôn đá, kg

Tổng khối lượng khuôn số lượng khuôn nhân với khối lượng khuôn đá Khối lượng khuôn đá tham khảo bảng 3-6 Khối lượng khuôn 50 kg 27,2 kg

Cpk - Nhiệt dung riêng khuôn, Khuôn làm bằn tôn tráng kẽm

tK1, tK2 - Nhiệt độ khuôn ban đầu đá hồn thiện Nhiệt độ khn ban đầu

có thể lấy tương đương nhiệt độ nước, nhiệt độ khuôn kết thúc đông đá nhỏ nhiệt độ trung bình đá khoảng 2÷3oC

2.5.3 Nhiệt cánh khuấy gây

Bộ cánh khuấy bố trí bên ngồi bể muối Vì vậynhiệt cánh khuấy tạo xác định theo công thứcsau đây:

Q3 = 1000.η.N , W(3-21)

η- Hiệu suất động điện

N – Cơng suất mơ tơ cánh khuấy (kW), tham khảo côngsuất mô tơ cánh khuấy MYCOM (Nhật) cho ởbảng 3-8

Bảng 3-8: Đặc tính kỹ thuật cánh khuấy MYCOM (Nhật)

Model Tốc độ,

(v/phút) Lưu lượng (m3/phút) Công suất (kW) Năng suất bể đá 180 VGM 230 VGM 250 VGM 300 VGM 350 VGM 400 VGM 1000 v/phút 7,5 12,8 17,0 22,5 34,0 40,0 1,5 1,5 2,2 3,7 5,5 7,5

5 ÷ 10 ÷ 14 15 v 19 20 v 24 25 v 29 30 ÷ 35 2.5.4 Nhiệt nhúng đá

Tổn thất nhiệt làm tan đá coi tổng công suất cần thiết để làm lạnh khối đá bị làm tan nhằm rút đá khỏi khuôn W q f n q g n

Q4 0,

  

 

 (3-22)

n – Số khuôn đá;

g – Khối lượng phần đá tan, kg;

qo – Nhiệt lượng cần thiết để làm lạnh 01 kg đá từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ đá, J/kg;

f – Diện tích bề mặt đá Đối với loại 25kg f=0,75m2, loại 50 kg f=1,25m2;

δ - Chiều dày phần đá tan nhúng, m Để rút đá khỏi khn cần làm tan đá lớp dày δ = 0,001m Tuy nhiên cần lưu ý, thời gian sử dụng lâu, khuôn đá bị móp méo, độ dày u cầu cao

ρ- Khối lượng riêng đá: ρ= 900 kg/m3 ; τ- Thời gian đông đá, Giây

2.5.5 Tổn thất nhiệt phòng bảo quản đá

Trường hợp kho bảo quản đá có hệ thống lạnh riêng, tínhtốn tiến hành tính kho lạnh Các tổn thất kho bảoquản đá bao gồm tổn thất giống kho lạnh, cụ thể nhưsau:

- Tổn thất truyền nhiệt qua kết cấu bao che - Tổn thất mô tơ quạt dàn lạnh

- Tổn thất đèn chiếu sáng

- Tổn thất vào nhập xuất đá (tổn thất mở cửa) - Tổn thất người vận hành

- Tổn thất xả băng dàn lạnh

* Diện tích phịng bảo quản đá: g H

G

F /  (3.23)

G – Sức chứa yêu cầu kho đá, tấn; g – Hệ số chất tải đá: g = 0,8 tấn/m3; β - Hệ số đầy β= 0,85;

H – Chiều cao kho chứa đá, m 2.6 Các thiết bị phụ máy đá 2.6.1 Dàn lạnh bể đá

Dàn lạnh hệ thống máy đá đặt chìm bên trongbể muối Các dàn lạnh cung cấp dịch lỏng theo kiểu ngập,nước muối chuyển động cưỡng qua dàn nhờ cánh khuấy.

Dàn lạnh bể đá thường sử dụng có dạng chủ yếu sauđây: - Dàn lạnh kiểu panel

- Dàn lạnh kiểu xương cá

- Dàn lạnh ống đồng (sử dụng hệ thống lạnh môi chấtfrêôn)

1) Dàn lạnh kiểu panel

Dàn lạnh kiểu bay sử dụng tương đối nhiều LiênXô (cũ) để làm lạnh nước muối

Dàn gồm ống góp ống góp Các ống trao đổinhiệt có dạng ống thẳng đứng nối ống góp Dàn lạnh kiểupanel có ưu điểm dễ chế tạo, chiếm thể tích tương đốilớn làm cho kích cỡ bể đá lớn làm tăng chi phí đầu tư vận hành

Các thông số kỹ thuật dàn lạnh panel làm lạnh nước muốinhư sau: - Tốc độ nước muối bể (qua dàn): 0,5÷0,8 m/s

- Hệ số truyền nhiệt : k = 460 ÷ 580 W/m2.K - Độ chênh nhiệt độ : ÷ 6 oK.

- Mật độ dòng nhiệt : qkf = 2900 ÷ 3500 W/m2

Hình 4.6: 1- Bình giữ mức-tách lỏng; 2- Hơi MN; 3- ống góp hơi; 4-ống góp lỏng; 5- Lỏng vào; 6- Xả tràn; 7- Tháo nước; 8- Xả cạn;

9- Lớp cách nhiệt; 10- Xả dầu; 11- Van AT Hình 3-6: Dàn lạnh panel

2) Dàn lạnh xương cá

Trên hình 4-7 cấu tạo dàn lạnh xương cá sử dụng rấtrộng rãi để làm lạnh chất lỏng Dàn lạnh gồm ống góp trênvà dưới, ống trao đổi nhiệt nối ống góp có dạng uốncong giống xương cá Với việc uốn cong ống trao đổi nhiệt nên hạn chế chiều cao bể đảm bảođường môi chất đủ lớn để tăng thời gian tiếp xúc

Đối với hầu hết dàn lạnh xương cá, phương pháp cấp dịchlà kiểu ngập lỏng Dịch lỏng cấp cho dàn lạnh cấp từ bìnhgiữ mức ln trì ngập dàn lạnh

Dàn lạnh xương cá có nhược điểm chế tạo tương đốikhó so với kiểu khác khâu uốn ống hàn cácống vào ống góp Tuy nhiên cấu tạo dàn lạnh xương cá gọn nênđược sử dụng phổ biến

Hình 4.7: Cấu tạo dàn lạnh xương cá 2.6.2 Bình giữ mức - tách lỏng

Trên hình 4-8 trình bày vẽ cấu tạo bình giữ mức – táchlỏng thường hay sử dụng cho máy đá cây, bình cịn gọilà bình giữ mức tách lỏng kiểu chuột có phần chân đếgiống chuột Nhiệm vụ bình hệ thống máy đá là:

- Chứa, cấp trì dịch lỏng ngập đầy dànlạnh bể đá - Tách lỏng cho môi chất hút máy nén

Mức dịch dàn lạnh khống chế van phao.Các chắn làm từ tôn dày 3mm, chắn cókhoan lổ Φ6÷8mm, cách 20mm, có tác dụng chắn lỏng,làm cho hạt lỏng theo hút máy nén

A- ống hút máy nén; B- ống lắp van an tồn đồng hồ áp suất; C- ống mơi chất dàn lạnh; D- ống cấp dịch vào; E- ống lỏng vào dàn lạnh; F- ống hồi dầu; G,H- ống bắt van phao

Hình 4.8: Binh giữ mức – tách lỏng Bài tập:

Câu 1: Trình bày cấu tạo hệ thống đá

Câu 2: Trình bày cách tính cơng suất máy nén cho hệ thống đá Câu 3: Trình bày cấu tạo dàn lạnh xương cá

Bài 5:Tính tốn thiết kế tủ cấp đơng. Giới thiệu:

Bài học giới thiệu nguyên lý cấu tạo cách tính chọn thiết bị hệ thống cấp đông, kho đông, băng chuyền IQF

Mục tiêu:Sau học xong học người học có khả năng:

- Phân tích nguyên lý hoạt động hệ thống tủ cấp đông - Thiết kế sơ đồ ngun lý tủ cấp đơng

- Tính chọn máy nén, đường ống thiết bị khác tủ cấp đơng đảm bảo tiêu chí lạnh, tiết kiệm an toàn

- Xây dựng qui trình lắp đặt tủ cấp đơng đảm bảo tiêu chí kỹ thuật, an toàn - Cẩn thận, tỷ mỉ, tổ chức nơi làm việc gọn gàng, ngăn nắp có khả làm việc nhóm

Nội dung:

1 Các vấn đề cấp đông thực phẩm

1.1 Mục đích ý nghĩa

1.1.1 Phân loại giới hạn làm lạnh * Nhiệt độ đóng băng thực phẩm

Nước nguyên chất đóng băng 0oC Tuy nhiên điểm đóng băng củathực phẩm khác, nồng độ muối khống chất hoà tan trongdịch tế bào thực phẩm thay đổi tuỳ loại thực phẩm nênchúng có điểm đóng băng khác thường nhỏ hơn 0oC.

Ví dụ cá biển có điểm đóng băng khoảng -1,5oC, cá nướcngọt điểm đóng băng -1,0oC, tơm biển -2oC.

* Các cấp làm lạnh thực phẩm:

Ứng với khoảng nhiệt độ sản phẩm sau cấp đông người taphân biệt cấp làm lạnh thực phẩm sau:

- Làm lạnh: Khi nhiệt độ sản phẩm cuối trình nằmtrong khoảng

tđb < t < + 20oC

- Làm lạnh đông (cấp đông): Khi nhiệt độ sản phẩm saucấp đông nằm khoảng:

-100oC < t < tđb

- Làm lạnh thâm độ: Khi nhiệt độ sản phẩm sau cấpđông nằm khoảng -273oC < t < -100oC

Thực phẩm nhiệt độ cao tác dụng men phân giải (enzim) thân vi sinh vật xảy trình biến đổi chất, dẫn đến hư hỏng, ươn thối

Khi nhiệt độ thực phẩm xuống thấp trình bị ức chế kìm hãm, tốc độ phản ứng hoá sinh giảm Nhiệt độ thấp, tốc độ phân giải giảm mạnh

Khi nhiệt độ giảm hoạt động sống tế bào giảm do: - Cấu trúc tế bào bị co rút;

- Độ nhớt dịch tế bào tăng;

- Sự khuyếch tán nước chất tan tế bào giảm;

- Hoạt tính enzim có tế bào giảm Nhiệt độ thấp ức chế tốc độ phản ứng hoá sinh thực phẩm Nhiệt độ thấp tốc độ giảm, người ta tính giảm 10oC tốc độ phản ứng hố sinh giảm xuống từ 1/2 đến 1/3 Nhiệt độ thấp

tác dụng đến men phân giải khơng tiêu diệt Nhiệt độ giảm xuống 0oC hoạt động hầu hết enzim bị đình Men lipaza, trypsin, catalaza nhiệt độ -191oC không bị phá huỷ Nhiệt độ thấp khả phân giải giảm, ví dụ khả phân giải men lipaza

phân giải mỡ cho bảng 4-1

Bảng 4-1 : Khả phân giải men phân giải mỡ lipaza

Nhiệt độ, oC 40 10 -10

Khả phân giải, % 11,9 3,89 2,26 0,70

Các tế bào thực vật có cấu trúc đơn giản hoạt động sống độc lập với thể sống Vì khả chịu lạnh cao, đa số tế bào thực vật không bị chết nước chưa đóng băng Tế bào động vật có cấu trúc hoạt động sống phức tạp, gắn liền với thể sống Vì khả chịu lạnh Đa số tế bào

động vật chết nhiệt độ giảm 4oC so với thân nhiệt bình thường Tế bào

động vật chết chủ yếu độ nhớt tăng phân lớp chất tan thể Một số lồi động vật có khả tự điều chỉnh hoạt động sống nhiệt độ giảm, thể giảm hoạt động sống đến mức không cần nhu cầu bình thường điều kiện mơi trường khoảng thời gian định Khi tăng nhiệt độ, hoạt động sống chúng phục hồi, điều ứng dụng vận chuyển động vật đặc biệt thuỷ sản dạng tươi sống, đảm bảo chất lượng tốt giảm chi phí vận chuyển

Như nhiệt độ thấp trình phân giải thực phẩm bị chậm lại chấm dứt hoàn toàn do:

- Hoạt động men phân giải bị đình

- Sự phát triển vi sinh vật bị ức chế, đại phận vi sinh vật ngừng hoạt động khoảng -3oC ÷ -10oC Tuy nhiên -10oC vi khuẩn micrococcuss sống

nhưng phát triển chậm Các loại nấm mốc chịu đựng lạnh tốt hơn, tới -15oC Để

nấm mốc sống độ ẩm phải đảm bảo 15% Khi nhiệt độ giảm xuống -18oC nước thực phẩm đóng băng tới 86%, đạt yêu cầu Vì nhiệt độ bảo quản tốt từ -18oC trở xuống làm cho toàn vi sinh vật nấm mốc

1.2 Sự kết tinh nước thực phẩm 1.2.1 Nước thực phẩm

Nước thực phẩm, đặc biệt thuỷ sản chiếm tỷ lệ rấtlớn lên đến 80% Tuỳ theo mức độ liên kết mà người ta chianước thực phẩm dạng: Nước tự nước liên kết

- Nước tự do: Chỉ liên kết học Nước nằm bất độngtrong mạng lưới cấu trúc mơ hình thức dung mơi để khuyếchtán chất qua tế bào

- Nước liên kết: Không phải dung môi mà dạngliên kết với chất prôtit tan chất vô cơ, hữu tan khác tạothành khung cấu trúc mơ

1.2.2 Cơ chế đóng băng thực phẩm cấp đông

Nước thực phẩm có hồ tan chất tan nên nhiệt độ đóng băng thấp 0oC.

Khi hạ nhiệt độ thực phẩm xuống thấp dạng nước trongthực phẩm đóng băng tuỳ mức độ liên kết chúng với tếbào

Khi nhiệt độ hạ xuống thấp nhiệt độ cấp đông, trước tiêncác tinh thể đá xuất gian bào (khoảng trống tế bào).Khi đến điểm đóng băng đa số nước gian bào kết tinh làm tăngnồng độ chất tan lên cao tế bào Do áp suất thẩm thấutăng lên làm cho nước tế bào có xu hướng qua gian bào, qua bán thấm tế bào Nếu tốc độ làm lạnh chậm nướctrong tế bào làm tinh thể diện lớn lên mà không tạo nêntinh thể

Nếu tốc độ làm lạnh nhanh tinh thể tạo bên ngoàilẫn bên tế bào, tinh thể đá nhuyễn

Do hạ nhiệt chậm tế bào bị nước tinh thể đátạo to chèn ép làm rách màng tế bào, cấu tạo mô bị biếndạng, giảm chất lượng sản phẩm

Khi nước tự đóng băng hết đến nước liên kết, bắt đầutừ nước có liên kết yếu đến nước có liên kết mạnh

1.2.3 Tác động kết tinh nước thực phẩm

- Có phân bố lại nước thực phẩm không gianbào tế bào mà theo chiều sâu sản phẩm

- Có biến đổi tế bào phân bố lại nước, tạo thànhlớp đá, vỡ tế bào, biến đổi cấu trúc sợi

1.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết tinh nước thực phẩm

1 Nồng độ chất hoà tan.

Các chất đường, chất béo, prơtêin, muối vv thực phẩmhồ tan liên kết với nước tạo thành dung dịch keo

Để kết tinh phân tử nước phải tách khỏi liên kết củacác chất tan Vì có chất tan nhiệt độ nước phảigiảm để giảm động năng, tăng lực liên kết phân tử phân tửnước với để kết tinh Do nồng độ chất hồ tan tăng nhiệtđộ kết tinh nước giảm Độ giảm nhiệt độ để nước kết tinh phụ thuộc vào nồng độ chất tan sau:

- Khi nhiệt độ kết tinh nước giảm tốc độ hình thành mầmtinh thể tăng dần - Khi giảm nhiệt độ kết tinh tinh thể nước đá hình thành sẽcó xu hướng phát triển chiều dài giảm kích thước chiều ngang nhờđó việc làm hỏng cấu trúc tế bào thực phẩm giảm

- Kích thước ngang tinh thể phân chia sau: + Kích thước 0,2 ÷ 0,6mm - tinh thể lớn

+ Kích thước 0,1 ÷ 0,2mm - tinh thể vừa

+ Kích thước 0,01 ÷ 0,1mm - tinh thể béở khoảng nhiệt độ -1÷-2oC tinh thể

tạo thành kích thướclớn, nhiệt độ -10÷-20oC tinh thể có số lượng nhiều

và kíchthước nhỏ

2 Tốc độ cấp đông

Tốc độ làm lạnh thực phẩm tỷ số chiều dày lớp thựcphẩm cấp đông với thời gian để làm đơng lớp đó:

Vf = X/τ , m/h (4-2)

Tốc độ làm lạnh đơng phụ thuộc nhiều yếu tố, yếu tố nhiệtđộ buồng cấp đơng đóng vai trị quan trọng nhất.Căn vào tốc độ làm đông người ta chia sau:

- Cấp đông chậm: Khi tốc độ cấp đông 0,5 cm/h thời gian cấp đông lớn 10

- Cấp đông nhanh: Khi tốc độ cấp đơng từ ÷ 3 cm/h thờigian cấp đông từ

đến giờ.

- Cấp đông cực nhanh: Khi tốc độ cấp đông lớn bằng15cm/h, thời gian cấp đông 20 phút

* ảnh hưởng tốc độ cấp đông

- Khi cấp đông chậm nước khuyếch tán nhiều, tinh thểnước đá thu hút nước để tăng thể tích mà khơng có xu hướng tạo nêncác mầm tinh thể Kết qủa số lượng tinh thể ít, kích thước lớnvà khơng đều, điều ảnh hưởng nhiều đến cấu trúc liên kết tế bàothực phẩm

- Khi cấp đơng nhanh nước khuyếch tán mầm tinh thểhình thành khắp cấu trúc với tốc độ nhanh nhờ số tinhthể nhiều, kích thước nhỏ

- Cấp đơng cực nhanh khơng có khuyếch tán nước Cácphần tử nước kết tinh vị trí liên kết với chất tan vậycác tinh thể có kích thước nhỏ, tính chất thực phẩm đượcgiữ gìn nguyên vẹn

3 Chất lượng ban đầu thực phẩm

- Thực phẩm tươi sống đem làm lạnh đơng có chất lượng caonhất cấu trúc liên kết nước với thành phần cịnngun tính tự nhiên

- Khi cấu trúc bị hư hỏng va chạm chất lượng bịgiảm trình tự phân giải, thối rửa khả giữ nước giảm, tỷlệ nước tự tăng, tính đàn hồi cấu trúc giảm Tương tự thịtđộng vật có giai đoạn co cứng, cấu trúc giảm tính đàn hồi khả nănggiữ nước giảm

1.3 Sự biến đổi thực phẩm q trình cấp đơng 1.3.1 Biến đổi nhiệt vật lý

a Sự kết tinh nước: Trong q trình cấp đơng nước tách ra và đông thành tinh thể, làm cho sản phẩm trở nên rắn, tăng thể tích một ít.

Khi nước thực phẩm kết tinh tạo thành mạng tinh thể xen kẻ giữa thành phần khác tạo cấu trúc vững chắc, làm tan băng, phục hồi trạng thái ban đầu cấu trúc thực phẩm bị mềm yếu hơn, đàn hồi tinh thể làm rách cấu trúc liên kết tế bào thực phẩm.

b Biến đổi màu sắc: Đồng thời với trình màu sắc thực phẩm biến đổi hiệu ứng quang học tinh thể đá khúc xạ ánh sáng Màu sắc thực phẩm nước đóng băng phụ thuộc tính chất quang ánh sáng tinh thể nước đá.

c Bay nước: Trong q trình làm lạnh đơng có tượng mất nước, giảm trọng lượng sản phẩm Đó bay nước vào khơng khí từ bề mặt thực phẩm, chênh lêch mật độ ρ khơng khí sát bề mặt khơng khí xung quanh.

ẩm bốc lên từ bề mặt sản phẩm vào khơng khí xung quanh, sản phẩm nhập có bề mặt cịn ướt cấp đơng chúng đơng lại, sau đó diễn q trình thăng hoa Nếu chênh lệch nhiệt độ bề mặt sản phẩm khơng khí buồng cấp đơng lớn ẩm bốc càng mạnh, gây hao hụt khối lượng.

d Khuyếch tán nước: Khi cấp đông xảy tượng khuyếch tán nước cấu trúc thực phẩm, nước khuyếch tán các nguyên nhân:

+ Sự chênh lệch nhiệt độ gây nên chênh lệch mật độ ρ.

+ Sự lớn lên tinh thể nước đá thu hút nước từ

những vị trí chưa kết tinh dẫn đến, làm cho nước từ nơi có nồng độ chất tan thấp chuyển đến nơi có nồng độ chất tan cao Sự di chuyển của nước thực nhờ tính bám thấm mao dẫn cấu trúc thực 146

phẩm Động lực trình khuyếch tán, làm cho nước di chuyển từ trong tế bào gian bào từ ngồi, từ vị trí liên kết tự do. Khi nước khuyếch tán cấu trúc tế bào co rút, số chất tan biến tính, dẫn đến làm tan phần thực phẩm gần bề mặt.

e Các thông số nhiệt vật lý thay đổi

- Biến đổi nhiệt dung: Nhiệt dung sản phẩm thay đổi nướctrong thực phẩm

được đóng băng Nhiệt dung tính:

CSP = CCK(1-W) + Cđ.ω.W + Cn.(1-ω).W ; kJ/kg.K(4-3)

kJ/kg.K;

ω- Tỷ lệ nước đóng băng nhiệt độ tđb W – Hàm lượng nước sản phẩm.

Nhiệt dung riêng sản phẩm trước đóng băng Co = CCK(1-W) + Cn.W ; kJ/kg.K(4-4) Do đó

CSP = Co - (Cn - Cđ).ω.W = Co – 2,096.ω.W ; kJ/kg.K

Có thể xác định nhiệt dung riêng sản phẩm theo công thứcthực nghiệm sau:

K kg kCal t B A C Cs c c

p , /

lg

0  

 (4-5)

Ac, Bc - Là số thực nghiệm - Biến đổi hệ số dẫn nhiệt

Hệ số dẫn nhiệt sản phẩm thay đổi thể công thức đây:

 

 kt 

p s t t B A      lg   

 (4-6)

λSP, λo – Hệ số dẫn nhiệt sản phẩm lạnh đông nhiệt độ kết tinh ( sản phẩm chưa kết tinh), W/m.K;

Aλ, Bλ - Hằng số thực nghiệm

t, tkt – Nhiệt độ sản phẩm cấp đông nhiệt độ kết tinh (không kể dấu âm), oC

- Biến đổi hệ số dẫn nhiệt độ

Hệ số dẫn nhiệt độ sản phẩm thay đổi tính theo cơng thức sau đây:

 

 kt 

a a p s t t B A a a      lg

0 (4-7)

aSP, ao – Hệ số dẫn nhiệt độ sản phẩm lạnh đông nhiệt độ kết tinh (nhưng sản

phẩm chưa kết tinh), m2/s; Aa, Ba - Hằng số thực nghiệm

t, tkt – Nhiệt độ sản phẩm cấp đông nhiệt độ kết tinh (không kể dấu âm), oC

Dưới bảng thông số số sản phẩm Bảng 4-2: Các số thực nghiệm

Đại lượng Thịt bò Cá

Ba 0,445 0,482

1.3.2 Biến đổi hoá học

Bản chất trình biến đổi hố học thực phẩm làmlạnh phân giải chất dự trữ lượng tác động củacác enzim có sẵn thực phẩm

- Mức độ biến đổi hoá học phụ thuộc vào trạng thái ban đầucủa thực phẩm phương pháp làm lạnh Nói chung nhiệt độ giảmnhanh thời gian làm lạnh ngắn nên biến đổi hoá học diễn vớitốc độ chậm, hư hỏng, chất lượng thực phẩm đảm bảo

- Các biến đổi chủ yếu ơxi hố sắc tố làm biếnmàu thực phẩm Sự ơxi hố phụ thuộc mức độ tiếp xúc với khơng khícủa thực phẩm chất lượng ban đầu

- Để giảm ôxi hố loại bỏ sắc tố trước làmlạnh, hạn chế bớt hoạt tính enzim, hạn chế tiếp xúc vớikhơng khí, làm tăng tốc độ làm lạnh 1.3.3 Biến đổi vi sinh

Trước làm lạnh thực phẩm thường rửa để loại bỏcác tạp chất nơi chứa chấp nhiều loại vi sinh vật.Trong trình làm lạnh nhiệt độ mơi trường làm lạnh cónhiệt độ khơng phù hợp với vi sinh vật nên vi sinh vật lớp bềmặt thực phẩm bị tiêu diệt Số lại bị hạn chế khả hoạt động.Nhưng chúng thích nghi dần với lạnh, nên thời gian bảo quản thựcphẩm bị giảm

1.4 Thời gian làm lạnh đông thực phẩm

Thời gian cấp đông thời gian cần thiết để hạ nhiệt độ tâm sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ yêu cầu Yêu cầu thực phẩm cấp đông nhiệt độ trung bình cân chúng phải nhỏ nhiệt độ bảo quản Nhiệt độ trung bình sản phẩm ttb thường chọn trung bình cộng nhiệt độ tâm tt nhiệt độ bề mặt tf

ttb = (tf + tt) / (4-8)

Vì cần chọn nhiệt độ tâm phù hợp để đạt yêu cầu

Ví dụ: Xác định nhiệt độ tâm sản phẩm cấp đông kho cấp đơng, biết nhiệt độ khơng khí -35oC, nhiệt độ bảo quản -18oC

- Nhiệt độ bề mặt tf = tb x 0,7 = -35 x 0,7 = -24,5oC

- Nhiệt độ tâm sản phẩm là: tt = x ttb - tf = x (18) (24,5) = 36 + 24,5 =

-11,5oC

Vì chọn nhiệt độ tâm sản phẩm -12oC

Q trình làm lạnh đơng thực phẩm qua giai đoạn: - Giai đoạn 1: Làm lạnh sản phẩm đến điểm đóng băng - Giai đoạn 2: Đóng băng điểm kết tinh (tkt = const)

- Giai đoạn 3: Kết thúc trình làm lạnh đông tiếp tục hạ nhiệt độ sản phẩm tới nhiệt độ cần thiết để bảo quản lạnh đông Khi làm lạnh đông tạo thành lớp tinh thể từ phía bề mặt tâm nên ngăn cản trình truyền nhiệt sâu vào bên 1.4.1 Xác định thời gian kết tinh nước thực phẩm

Thời gian kết tinh thời gian để nước thực phẩm kết tinh thành đá, trình ta coi nhiệt độ đá kết tinh không đổi tđb

   

 

 



  

 R

k P t v

q

(4-9)

q - Nhiệt lượng cần thải từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ kết tinh cuối cùng, kCal/kg; v - Thể tích riêng thực phẩm, m3/kg;

∆t - độ chênh nhiệt độ điểm đóng băng ban đầu thực phẩm môi trường, oC; δ - Chiều dày lớp thực phẩm, m;

k - Hệ số truyền nhiệt bề mặt (kể bao gói), kCal/m2.h.K; λ - Hệ số dẫn nhiệt thực phẩm, kCal/m.h.K;

P, R - Các số tuỳ thuộc hình dạng thực phẩm 1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian cấp đông

1 Loại máy cấp đơng

Có nhiều loại thiết bị cấp đơng nguyên lý hoạt động khácnhau Thiết bị gió cưỡng tiếp xúc làm lạnh sản phẩm, có loạitiếp xúc bề mặt kim loại, nhưng có loại sản phẩm đượcnhúng dịch N2 lỏng.

Do nguyên lý làm lạnh khác nên tốc độ khác nhauđáng kể.

Đối với dạng máy cấp đông, sử dụngphương pháp cấp dịch cho thiết bị bay khác làm chothời gian cấp đông thay đổi đáng kể, hệ số trao đổi nhiệt bên trongphụ tuộc nhiều vào phương pháp cấp dịch.

2 Nhiệt độ buồng cấp đông

Nhiệt độ cấp đông thấp thời gian cấp đơng nhanhvà ngược lại Vì vậy cần chọn nhiệt độ buồng hợp lý Thường nhiệt độkhơng khí buồng cấp đơng đạt -35oC.

3 Tốc độ gió buồng cấp đơng

Tốc độ gió cao thời gian cấp đông nhanh hệ sốtoả nhiệt đối lưu tăng, kết hệ số truyền nhiệt tăng.

4 Nhiệt độ sản phẩm trước cấp đông

Việc chế biến thực phẩm diễn thời gian lâu, vìvậy chế biến được khay sản phẩm nào, người ta tạm cho vàocác kho chờ đông để tạm thời bảo quản, chờ cho đủ khối lượng cầnthiết cho 01 mẻ cấp đông đem cấp đơng.Mặt khác q trình chế biến, thực phẩm ướp đá xử lýtrong không gian lạnh Vì nhiệt độ thực phẩm đưa vào thiết bịcấp đơng thường cỡ 10÷12oC Nếu thời gian bảo quản khochờ đơng lâu nhiệt độ thực phẩm vào cấp đơng cịn nhỏ Nhiệtđộ thực phẩm vào cấp đơng thấp thời gian cấp đông càng ngắn.

5 Bề dày sản phẩm cấp đông

Thời gian cấp đông lâu thực phẩm dày Người tanhận thấy thời gian cấp đơng tăng lên cách nhanh chóng tăngchiều dày thực phẩm Mối quan hệ không theo qui luật tuyến tínhmà theo bậc bình phương chiều dày. Các sản phẩm cấp đơng dạng khối (block) có thời gian cấpđơng lâu, dạng rời thời gian ngắn nhiều.

6 Hình dạng sản phẩm

Hình dạng thực phẩm ảnh hưởng tới tốc độ làm lạnh.

Hình dạng có liên quan tới diện tích tiếp xúc Dạng khối có diệntích tiếp xúc kém nhất, sản phẩm dạng rời có diện tíchtiếp xúc lớn nên thời gian làm lạnh giảm nhiều Sản phẩm càngnhỏ có diện tích tiếp xúc lớn nên thời gian cấp đông nhanh.

Khi diện tích tiếp xúc thực phẩm với tác nhân với bềmặt làm lạnh tăng thì thời gian làm lạnh giảm Trong tủ đông tiếpxúc, bề mặt khơng phẳng diện tích tiếp xúc nhỏ làm tăng thờigian làm lạnh Vì khay cấp đơng phải có bề mặt phẳng, khơnggồ ghề lồi lõm Trong thiết bị đơng rời nên bố trí sản phẩm đều theo toàn khay hay băng chuyền cấp đông.

Trên lắc cấp đông có băng làm giảmdiện tích tiếp xúc.

8 Bao gói sản phẩm

Một số sản phẩm cấp đơng đóng gói trước nên cấp đơnglàm tăng nhiệt trở Đặc biệt bao gói có lọt lớp khí bên thìtạo lớp cách nhiệt làm tăng đáng kể thời gian cấp đông.

9 Loại thực phẩm

Mỗi loại thực phẩm có nhiệt dung nhiệt hàm khácnhau, nhiệt lượng cần thiết để cấp đơng 1kg loại thựcphẩm khác nhau.

1.5 Các phương pháp thiết bị kết đông thực phẩm

Thiết bị cấp đơng có nhiều dạng, nước ta sử dụng phổ biến hệ thống sau:

- Kho cấp đơng gió (Air Blast Freezer); - Tủ cấp đông tiếp xúc (Contact Freezer); - Tủ cấp đơng gió;

- Hệ thống cấp đơng dạng rời , có băng chuyền IQF; + Hệ thống cấp đơng có băng chuyền cấp đơng thẳng + Hệ thống cấp đơng có băng chuyền dạng xoắn + Hệ thống cấp đông siêu tốc

- Hệ thống cấp đông nhúng N2 lỏng

1.5.1 Làm đông thực phẩm khơng khí lạnh

Thực phẩm làm lạnh khơng khí có nhiệt độ âm sâuđối lưu cưỡng qua bề mặt Quá truyền nhiệt trao đổi nhiệt đốilưu.Sản phẩm cấp đơng dạng block dạng rời, nhưngthích hợp dạng sản phẩm rời

a Ưu điểm

- Không khí có nhiệt dung riêng nhỏ nên giảm nhiệt độnhanh

- Khi tiếp xúc không gây tác động học giữngun hình dáng kích thước thực phẩm, đảm bảo thẩm mỹ khảnăng tự bảo vệ cao

- Hoạt động liên tục, dễ tự động hoá sản xuất

b Nhược điểm

- Thực phẩm dễ bị khô bay nước bề mặt dễ bịơxi hố tiếp xúc nhiều với khí O2

c ứng dụng

- Đông thực phẩm dạng rời block kho tủ cấp đông 1.5.2 Làm đông tiếp xúc

khối kho cấp đơng gió, đạt τ = 1,5÷2 cấp dịch bằngbơm 4÷4,5 cấp dịch từ bình giữ mức theo kiểu ngậpdịch

Truyền nhiệt tủ đông tiếp xúc dẫn nhiệt.Phương pháp làm đông tiếp xúc thường áp dụng cho cácloại sản phẩm dạng khối (block)

1.5.3 Làm đông cực nhanh

Thực phẩm di chuyển băng chuyền phunlàm lạnh ni tơ lỏng có nhiệt độ bay thấp -196oC Vì thếthời gian làm lạnh đơng cực nhanh

từ 5÷10 phút Hiện nướcphát triển ứng dụng rộng rãi phương pháp

Bảng 4-3 Các thông số phương pháp cấp đông

Phương pháp cấp đông

Nhiệt độ tâm thịt 0C

Thơng số khơng khí buồng cấp

đông Thờigian

cấpđông

Tốnhao khối lượng, % Ban

đầu Cuối

Nhiệt độ 0C

Tốc độ chuyển động, m/s Cấp đông hai pha

- Chậm - Tăng cường - NhanhCấp đông mộtpha - Chậm - Tăng cường - Nhanh 4 37 37 37 -8 -8 -8 -8 -8 -8 -18 -23 -15 -23 -30 -35

0,140,2 0,540,8 344 0,140,2 0,540,8 142

40 26 16 36 24 20 2,58 2,35 2,20 1,82 1,60 1,20 1.5.4 Làm đông hổn hợp đá muối

Phương pháp thực nơi khơng có điện để chạymáy lạnh Khi cho muối vào nước đá tạo nên hỗn hợp có khả nănglàm lạnh Tuỳ thuộc vào tỷ lệ muối pha mà đạt hổn hợp nhiệtđộ khác nhau.Phương pháp có ưu điểm đơn giản dễ thực hiện.Nhưng có nhược điểm nhiệt độ hỗn hợp tạo khơng cao cỡ -12 0C, có khả bảo quản thời gian ngắn thựcphẩm tươi

Nhược điểm khác phương pháp thựcphẩm trọng lượng giảm phẩm chất bề mặt

1.5.5 Làm đông nước muối lạnh Có cách:

1 Ngâm nước muối

Cá xếp vào giỏ lưới nhúng vào bể nước muốiđược làm lạnh giàn bốc amôniăc Nước muối lưu độngbằng bơm, nhiệt độ -18oC, thời gian làm đông

2 Phun nước muối lạnh

Phương pháp ứng dụng chế biến thuỷ sản.Cá vận chuyển băng chuyền phun nước muối lạnh -25oC.Khi đông lạnh cá phun

nước 20oC để rửa muối bám lêncá, cuối cá phun nước 0oC để mạ

ngắn mà hao hụttrọng lượng ít, lượng muối ngấm vào Tuy nhiên phương pháp làm cho thực phẩm ngấm muối nhiều

1.6 Xử lý thực phẩm sau kết đông 1.6.1 Mạ băng sản phẩm đông

1 ý nghĩa

Mạ băng q trình làm đóng băng 01 lớp nước đá bề mặtsản phẩm Việc mạ băng có tác dụng sau:

- Lớp băng có tác dụng bảo vệ thực phẩm chống ơxi hố cácthành phần dinh dưỡng tiếp xúc với khơng khí

- Chống q trình thăng hoa nước đá thực phẩm - Làm đẹp sản phẩm

- Trữ thêm lạnh cho thực phẩm để bảo quản lâu dài 2 Phương pháp mạ băng sản phẩm đông

Có phương pháp mạ băng: Nhúng nước lạnh phunnước lên bề mặt sản phẩm.Phương pháp nhúng đảm bảo hơn, đẹp hơn, thựchiện đơn giản tổn hao lạnh lớn, sau nhúng số lần thìnước bị nhiễm bẩn nên phải thay Nước nhúng có nhiệt độ khoảng3÷5 0C.

Phương pháp phun thực từ nhiều phía, hệ thốngđiều khiển tự động phải nhịp nhàng khâu Tuy nhiên khiphun mặt sản phẩm khơng mạ nên phải có biện phápbổ sung

Do người ta thường sử dụng kết hợp phươngpháp vừa nhúng vừa phun vị trí phun sản phẩm chuyển độngvịng xuống máng chứa nước nên hai mặt mạ băng: mặttrên mạ phun mặt mạ nhờ nước máng

Phương pháp đảm bảo mặt lượng nước cần thiếtkhông nhiều mát lạnh không đáng kể

- Sau làm ướt bề mặt sản phẩm để khơng khí, nướclấy lạnh từ thực phẩm kết tinh bề mặt thực phẩm tạo thành lớpbăng bám chặt bề mặt thực phẩm Để tăng lớp băng mạ khơng nên kéodài thời gian mạ băng, bị nhiệt mà nên thực hiệnnhiều lần, lần xen kẻ làm lạnh tiếp thực phẩm

- Để mạ sản phẩm cần tiến hành mạ nhiều lần, không cáclớp thực phẩm tiếp xúc với nhiều Chiều dày băng mạ là0,3mm

Sau mạ băng xong nhiệt độ sản phẩm tăng nên người tađưa vào tái đông lại lần để làm lạnh thực phẩm

1.6.2 Bao gói thực phẩm

Để bảo vệ, bảo quản làm tăng thẩm mỹ thực phẩm, sau cấpđông thực phẩm chuyển sang khâu đóng gói bao bì Đây khâuhết sức quan trọng làm tăng giá trị thực phẩm, thu hút khách hàng vàquảng bá sản phẩm Bao bì phải đáp ứng yêu cầu sau đây:

- Phải kín tránh tiếp xúc khơng khí gây ơxi hố sản phẩm.Mặt khác phải chống thâm nhập ẩm thoát ẩm thực phẩm.Thường sản phẩm bao bọc bên bao ny lông bên ngồi làthùng cactơn tráng sáp

- Bao bì phải đẹp hấp dẫn, đảm bảo thẩm mỹ công nghiệp - Bao bì dạng khối dễ dàng xếp đặt vận chuyển

1.6.3 Tái đông thực phẩm

người ta đưa qua thiết bị để tái đônglại để hạ nhiệt độ nhằm bảo quản tốt Buồng tái đơng có cấu tạo giống buồng cấp đơng dạng thẳngnhưng kích thước ngắn

2 Hệ thống kho cấp đông

Nguyên lý cấp đông kho làm lạnh khơng khí đối lưu cưỡng Sản phẩm cấp đông dạng block dạng rời đặt khay chất lên xe cấp đông Xe cấp đông làm vật liệu inox, có nhiều tầng, khoảng cách tầng đủ lớn để sau xếp khay sản phẩm vào cịn khoảng hở định để khơng khí lạnh tuần hồn qua Khơng khí lạnh tuần hồn cưỡng kho xuyên qua khe hở khay trao đổi nhiệt hai phía Q trình trao đổi nhiệt trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức, phía trao đổi trực tiếp với sản phẩm, phía trao đổi qua khay cấp đơng dẫn nhiệt vào sản phẩm (hình 4-2) Nhiệt độ khơng khí buồng cấp đơng đạt –35oC Do thời gian cấp đông

nhanh, sản phẩm dạng rời khoảng giờ/mẻ, sản phẩm dạng block khoảng 7÷9 giờ/mẻ

Dàn lạnh kho cấp đơng treo cao đặt Đối với kho công suất lớn, người ta chọn giải pháp đặt nền, khối lượng dàn nặng Khi treo cao người ta phải làm giá treo chắn đặt trần panel treo lên xà nhà

Dàn lạnh kho cấp đông thường bám tuyết nhiều, sảnphẩm cấp đơng cịn tươi để trần, nên phải xả băng thường xuyên Tuy nhiên khơng nên lạm dụng xả băng, lần xả băng kèm theo tổn thất nhiệt định, đồng thời ngừng làm lạnh nên thời gian xả băng bị kéo dài Người ta thường chọn giải pháp xả băng nước cho dàn lạnh kho cấp đông Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấu tạo thiết bị sử dụng kho cấp đông tương đối đơn giản, dễ chế tạo

Kho cấp đông có ưu điểm khối lượng hàng cấp đơng mẻ lớn Tuy nhiên, thời gian cấp đông lâu nên kho cấp đơng sử dụng

2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống kho cấp đông

Trên hình 5-1 sơ đồ nguyên lý kho cấp đông sử dụng môi chất R22

nước; 12- Bơm xả băng

Hình 5-1: Sơ đồ hệ thống lạnh kho cấp đông môi chất R22 Hệ thống gồm thiết bị sau

- Máy nén: Hệ thống sử dụng máy nén cấp Các loại máy nén lạnh thường hay sử dụng MYCOM, York-Frick, Bitzer, Copeland vv…

- Bình trung gian: Đối với hệ thống lạnh cấp sử dụng frêơn người ta thường sử dụng bình trung gian kiểu nằm ngang Bình trung gian kiểu gọn, thuận lợi lắp đặt, vận hành thiết bị phụ kèm Đối với hệ thống nhỏ sử dụng bình trung gian kiểu Alfalaval chi phí thấp hiệu

Đối với hệ thống NH3, người ta sử dụng bình trung gian kiểu đứng với đầy đủ thiết bị bảo vệ, an tồn

- Bình tách lỏng hồi nhiệt: Trong hệ thống lạnh thường thiết bị kết hợp hay nhiều công dụng Trong hệ thống frêơn người ta sử dụng bình tách lỏng kiêm chức hồi nhiệt Sự kết hợp thường làm tăng hiệu chức

1- Dàn lạnh; 2- Quạt dàn lạnh; 3- Trần giả; 4- Tấm hướng dịng; 5- Xe hàng Hình 5-2: Bố trí bên kho cấp đông

- Vỏ kho: Vỏ kho lắp ghép từ panel polyurethan, dày 150mm Riêng kho, không sử dụng panel mà xây bê tơng có khả chịu tải trọng lớn Nền kho xây lót cách nhiệt giống kho xây (xem hình 4-3) Để gió tuần hoàn kho người ta làm trần giả tạo nên kênh tuần hồn gió (hình 2)

- Các thiết bị khác: Ngoài thiết bị đặc biệt đặc trưng cho hệ thống kho cấp đông sử dụng R22, thiết bị khác thiết bị ngưng tụ, bình chứa cao áp, tháp giải nhiệt vv khơng có điểm khác đặc biệt so với hệ thống khác

2.2 Kết cấu cách nhiệt kích thước kho cấp đơng 2.2.1 Kích thước kho cấp đơng

gian cịn lại đểbố trí xe chất hàng Vì dựa vào suất để xác định kích thước kho cấp đơng khó xác

Kích thước kho cấp đơng tính tốn theo bước tính kho lạnh Tuy nhiên cần lưu ý kho cấp đônghệ số chất tải nhỏ kho lạnh nhiều.Để có số liệu tham khảo tính tốn chúng tơi giớithiệu kích thước kho cấp đông thường hay sử dụng ởcác xí nghiệp đơng lạnh nước ta Cần lưu ý tính theo hệ số chất tải cho bảng 4-4 cần nhânvới có dung tích thực kho cấo đơng dung tích chứa hàng chỉchiếm khoảng 50% dung tích kho, phần cịn lại để làm trần giả lắpđặt dàn lạnh

Bảng 4-4: Kích thước kho cấp đơng thực tế

Kho cấp đơng Kích thước ngồi

DxRxC (mm)

Dung tích, m3

Hệ số chất tải gv, kg/m3 - Năng suất 500 kg/mẻ 4.500 x 2.400 x

2.800 22 46

- Năng suất 2.500 kg/mẻ

4.500 x 4.500 x

3.000 48 104

- Năng suất 3.500 kg/mẻ

5.400 x 4.500 x

3.000 58 120

- Năng suất 5.000 kg/mẻ

5.400 x 5.400 x

3.000 70 140

2.2.2 Kết cấu cách nhiệt kho cấp đông

1 Kết cấu cách nhiệt tường, trần

Tường trần kho cấp đông lắp ghép từ panel cách nhiệt

polyurethan Độ dày tường kho cấp đông 150mm Cấu tạo panel gồm lớp: Hai bên lớp tôn mạ màu colorbond dày 0,5÷0,6mm polyurethan (bảng 4-5) Các panel lắp ghép khoá camlock chắn

Bảng 4-5 : Các lớp cách nhiệt panel trần, tường kho cấp đông TT Lớp vật liệu Độ dày Hệ số dẫn nhiệt

1 Lớp tôn 0,5 ÷ 0,6mm 45,3

2 Lớp polyurethan 150mm 0,018÷0,020 W/m.K

3 Lớp tơn 0,5 ÷ 0,6mm 45,3

2 Kết cấu cách nhiệt

đơng đá phía nền, lớp bê tơng có bố trí ống thơng gió ống thơng gió ống PVC Φ100 đặt cách khoảng 1000mm, dích dắc, hai đầu ống đưa lên khỏi để gió bên ngồi vào ống, nhằm thơng gió tránh đóng băng

Để đỡ lớp bê tông, tải trọng dàn lạnh xe hàng phía tránh đè dẹt lớp cách nhiệt, người ta bố trí xen kẻ lớp cách nhiệt gối gỗ Gối gổ làm từ loại gổ tốt chống mối mọt mục ẩm, thường sử dụng gổ nhóm Khoảng cách hợp lý gối gổ 1000÷1500mm Phía lớp cách nhiệt lớp giấy dầu chống thấm bố trí lớp, đầu ghép mí dán kín tránh ẩm thâm nhập làm tính chất cách nhiệt lớp vật liệu Vật liệu cách nhiệt styrofor

polyurethan dày 200mm Để tránh nước bên ngồi kho chảy xuống lớp cách nhiệt theo panel tường, sát chân panel tường, phía phía ngồi người ta xây cao khoảng 100mm

Bảng 4-6: Các lớp cách nhiệt kho cấp đông

STT Lớp vật liệu Chiều dày,

mm

Hệ số dẫn nhiệt W/m.K

1 Lớp vữa tráng 10 ÷ 20 0,78

2 Lớp bê tơng cốt thép 75÷100 1,28

3 Lớp giấy dầu chống thấm 0,175

4 Lớp cách nhiệt 200 0,018 ÷0,020

5 Lớp giấy dầu chống thấm 0,175

6 Lớp hắc ín quét liên tục 0,1 0,70

7 Lớp bê tơng 150 ÷ 200 1,28

Hình 5.3: kết cấu kho cấp đơng 3,5 tấn/mẻ

2.3 Tính nhiệt kho cấp đông

Tổn thất nhiệt kho cấp đơng gồm có: - Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che

- Tổn thất nhiệt làm lạnh sản phẩm, khay cấp đông, xe cấp đông tổn thất nhiệt châm nước cho sản phẩm (dạng block)

- Tổn thất nhiệt vận hành + Nhiệt mở cửa

+ Nhiệt xả băng + Nhiệt đèn chiếu sáng + Tổn thất người vào kho + Nhiệt động quạt thải

2.3.1 Tổn thất truyền nhiệt qua kết cấu bao che

Tổn thất qua kết cấu bao che tính theo cơng thức: Q1 = Q11 + Q12, W (4-10)

Q11 - Tổn thất qua tường, trần, W; Q12 - Tổn thất qua nền, W

1 Tổn thất qua tường, trần

Q11 = k.Ft.∆t, W (4-11) Ft - Diện tích tường trần, m2 ;

∆t = tKKN – tKKT ;

tKKN - Nhiệt độ khơng khí bên ngồi tường, oC

tKKT - Nhiệt độ khơng khí bên kho cấp đông tKKT =-35 oC

k - Hệ số truyền nhiệt tường, trần, W/m2.K

 

 

2

1

1

  

 i

i

k (4-12)

α1 - Hệ số toả nhiệt bên ngồi tường, lấy α1= 23,3 W/m2.K;

α2 - Hệ số toả nhiệt bên trong, lấy α2 = 10,5 W/m2.K tương ứng với trường hợp không khí đối lưu cưỡng mạnh kho

2 Tổn thất qua nền

Nền kho cấp đơng có thơng gió nên tính tổn thất nhiệttheo cơng thức sau

Q12 = k.F.(tN - tKKT), W (4-13) F - Diện tích nền, m2 ;

tN - Nhiệt độ trung bình nền, oC;

tKKT - Nhiệt độ khơng khí kho cấp đơng, tKKT = -35oC;

Hệ số truyền nhiệt k tính tương tự giống tường 2.3.2 Nhiệt làm lạnh sản phẩm

- Ngoài số sản phẩm cấp đông người ta tiến hànhchâm thêm nước để mạ 01 lớp băng bề mặt làm cho bề mặtphẳng, đẹp, chống ơxi hố thực phẩm, nên cần tính thêm tổn thấtdo làm lạnh nước Q24

1 Nhiệt làm lạnh sản phẩm Q21

Tổn thất nhiệt sản phẩm mang vào tính theo cơng thứcsau:

i i  W M

Q21 ,





 (4-14)

M – Khối lượng thực phẩm cấp đông cho mẻ, kg;

i1, i2 - Entanpi sản phẩm nhiệt độ đầu vào đầu ra, J/kg;

Nhiệt độ sản phẩm đầu vào lấy theo nhiệt độ môi trường Một số mặt hàng cấp đông trước cấp đông làm lạnh kho chờ đơng, nên lấy nhiệt độ đầu vào t1 = 10÷12oC Nhiệt độ trung bình đầu sản phẩm cấp đông phải đạt -18oC

τ - Thời gian cấp đông mẻ Thời gian cấp đông kho cấp đông tuỳ thuộc dạng sản phẩm: dạng rời giờ; dạng block 7÷9

2 Nhiệt làm lạnh khay cấp đông Q22

Tổn thất nhiệt khay cấp đông mang vào xác định:

t t  W Cp

M

Q kh ,

22 



 (4-15)

Mkh - Tổng khối lượng khay cấp đông, kg;

Cp - Nhiệt dung riêng vật liệu khay cấp đông, J/kg.K; + Vật liệu nhôm: Cp = 921 J/kg.K;

+ Tôn tráng kẽm: Cp = 460 J/kg.K

t1, t2 - Nhiệt độ khay trước sau cấp đông, 0C; τ - Thời gian cấp đông, giây

Đối với kho cấp đông, thực phẩm thường đặt khay cấp đông loại 5kg Các đặc tính kỹ thuật khay kg dẫn bảng 4-7

Bảng 4-7: Thông số kỹ thuật khay cấp đông

STT Thông số Giá trị

1 Kích thước 726 x 480 x 50

2 Vật liệu Nhôm tấm, dày 2mm

3 Khối lượng khay 2,7 kg

Hình 5.4: Cấu tạo xe cấp đơng 3 Nhiệt làm lạnh xe cấp đông Q23

Xe cấp đông chế tạo từ vật liệu inox dùng đỡ khay cấpđơng Trên hình 5-4 xe cấp đơng loại chứa 125 kg hàng danh định,gồm có ngăn giá đỡ Khối lượng xe khoảng 40 kg

W t t C M

Q PX

X ,

) (

23 



 (4-16)

CpX - Nhiệt dung riêng vật liệu xe cấp đông, J/kg.K Xe cấp đông làm inox Mx - Tổng khối lượng xe chất hàng, kg

Mx = n mx

n – Số lượng xe sử dụng;

mx – Khối lượng xe cấp đông, kg;

t1, t2 - Nhiệt độ xe trước lúc vào cấp đông sau cấp đông xong, 0C

4 Nhiệt làm lạnh nước châm Q24

Chỉ có sản phẩm dạng block cần châm nước Đối với sản phẩmdạng rời trình mạ băng thực sau cấp đơng bên ngồi, sauđó đưa vào khâu tái đông

W

q M Q n ,

24   (4-17)

Mn – Tổng khối lượng nước châm, kg;

Khối lượng nước châm chiếm khoảng 5% khối lượng hàng cấp đơng, thường người ta châm dày khoảng 0,5÷1,0mm;

qo - Nhiệt lượng cần làm lạnh kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến đông đá hoàn toàn, J/kg

Nhiệt làm lạnh kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến đông đá hồn tồn qo

xác định theo cơng thức:

qo = Cpn.t1 + r + Cpđ.|t2\, J/kg (4-18)

Cpn- Nhiệt dung riêng nước: Cpn = 4186 J/kg.K; r- Nhiệt đông đặc, r = 333600 J/kg;

Cpđ- Nhiệt dung riêng đá: Cpđ = 2090 J/kg.K;

t1 - Nhiệt độ nước đầu vào, lấy từ nước lạnh chế biến t = 5÷7oC; t2 - Nhiệt độ đá sau cấp đơng nhiệt độ trung bình sản phẩm, tạm lấy : t2 = -15÷-18 0C

Thay vào ta có:

qo = 4186.t1 + 333600 + 2090.|t2|, J/kg (4-19) 2.3.3 Tổn thất nhiệt vận hành

Tổn thất vận hành bao gồm: - Tổn thất mở cửa Q31, W; - Tổn thất xả băng Q32, W;

- Tổn thất đèn chiếu sáng Q33, W; - Tổn thất người toả Q34, W; - Tổn thất động quạt Q35, W

Q3 = Q31 + Q32 + Q33 + Q34 + Q35, W (4-20)

1 Nhiệt mở cửa Q31

Trong trình vận hành kho cấp đông, người vận hành nhiều trường hợp cần phải mở cửa vào kiểm tra hàng, thiết bị châm nước, nên khơng khí thâm nhập vào phòng gây tổn thất nhiệt Lượng nhiệt mở cửa khó xác định Có thể xác định lượng nhiệt mở cửa giống kho lạnh sau:

Q31 = B.F, W (4-21)

B - dòng nhiệt riêng mở cửa, W/m2; F - diện tích buồng, m2

Dịng nhiệt riêng mở cửa phụ thuộc vào diện tích buồng kho cấp đông đưa bảng đây:

Bảng 4-8 Dòng nhiệt riêng mở cửa

B, W/m2

< 50m2 50÷150m2 > 150m2

32 15 12

2 Tổn thất nhiệt xả băng

Giống kho lạnh, kho cấp đông nhiệt xả băng đại phận làm tan băng dàn lạnh xả kho, phần truyền cho khơng khí phịng, kết sau xả băng, nhiệt độ phịng tăng lên đáng kể Vì cần tính đến tổn thất xả băng mang vào Tổn thất nhiệt xả băng mang vào tính theo biểu thức sau:

W Q

Trong đó:

τ - Thời gian cấp đông, giây;

Q32 – Tổn thất nhiệt xả băng mang vào, W;

Q- Tổng nhiệt lượng xả băng truyền cho khơng khí tính theo tỷ lệ phần trăm lượng nhiệt xả băng dựa vào mức độ tăng nhiệt độ sau xả băng:

Q = ρKK.V.CP.∆t, J (4-23)

ρKK – Khối lượng riêng khơng khí, ρKK≈ 1,2 kg/m3;

V- Dung tích kho cấp đơng, m3 ;

Cp – Nhiệt dung riêng khơng khí, J/kg.K ;

∆t - Độ tăng nhiệt độ khơng khí kho sau xả băng, oC

3 Dòng nhiệt chiếu sáng buồng Q33

Dòng nhiệt chiếu sáng tính theo cơng thức sau: Q33 = N (4-24)

N - Công suất đèn chiếu sáng, W

Nếu khơng có số liệu đèn chiếu sáng kho cấp đơng vào mật độ chiếu sáng cần thiết cho kho để xác định công suất đèn

4 Dòng nhiệt người toả Q34

Đối với kho cấp đông, trình cấp đơng có người vận hành bên kho, tổn thất bỏ qua Khi cấp đông sản phẩm block, người ta tạm dừng để châm nước cho hàng, trình tạo nên tổn thất nhiệt định

Dòng nhiệt người toả xác định theo biểu thức: Q34 = 350.n, W (4-25)

n - số người làm việc buồng

350 - nhiệt lượng người thải làm công việc nặng nhọc: q=350 W/người

Số người làm việc kho cấp đơng cỡ 1÷2 người

5 Dịng nhiệt động quạt Q35

Dòng nhiệt động quạt dàn lạnh xác định theo biểu thức: Q35 = 1000.N ; W (4-26)

N - công suất động điện, kW

Các buồng cấp đơng có từ 2-4 quạt, cơng suất quạt từ 1÷2,2 kW Khi bố trí động ngồi kho cấp đơng tính theo biểu thức:

Q35 = 1000.N.η , W (4-27)

η - hiệu suất động

3 Cấu tạo kích thước tủ cấp đông

3.1 Cấu tạo cách nhiệt vỏ

Ngoài bên vỏ tủ hệ thống khung chịu lực làm thép có mạ kẽm gỗ chống tạo cầu nhiệt

Bảng 4-9: Các lớp cách nhiệt tủ cấp đông

TT Lớp vật liệu Độ dày mm Hệ số dẫn nhiệt W/m.K

1 Lớp inox 0,5 ÷ 0,6 22

2

Lớp polyurethan - Vách tủ

- Cửa tủ

150

125 0,018÷0,020

3 Lớp inox 0,5 ÷ 0,6 22

1- Máy nén; 2- Bình chứa cao áp; 3- Dàn ngưng; 4-Bình tách dầu; 5- Bình chứa hạ áp; 6- Bình trung gian; 7- Tủ cấp đơng; - Bình thu hồi dầu; -Bơm dịch; 10- Bơm nước

giải nhiệt

Hình 5-10: Sơ đồ ngun lý tủ cấp đơng NH3, cấp dịch bơm 3.2 Xác định kích thước tủ cấp đơng

Kích thước tủ cấp đơng xác định vào kích thước số lượng lắc, khoảng hở cần thiết bên phía lắc

1 Kích thước, số lượng khay lắc cấp đông

Khi cấp đông mặt hàng thuỷ sản thịt, thường xếp khay cấp đông tiêu chuẩn loại kg

- Kích thước khay cấp đơng tiêu chuẩn sau:

+ Đáy : 290 x 210

+ Đáy : 280 x 200

+ Cao : 70mm

- Số khay 01 lắc, bố trí hình: 36 Khay (xem hình 5-11)

- Khối lượng hàng 01 lắc 36 x kg = 72 kg

- Khối lượng 01 lắc kể nước châm (khối lượng danh định)

m = 72 / 70% = 103 kg

- Số lượng lắc có chứa hàng

103 M

m M

N  

M - Khối lượng hàng nhập cho 01 mẻ (khối lượng danh định), kg - Số lượng lắc

N = N1 +

Bảng 4-10 số lượng lắc thực tế tủ cấp đông loại 2200x1250x22mm

Bảng 4-10: Số lượng lắc

STT Năng suất tủ Số lắc

1 - Tủ 500 kg/mẻ Tấm

2 - Tủ 750 kg/mẻ Tấm

3 - Tủ 1000 kg/mẻ 11 Tấm

4 - Tủ 1500 kg/mẻ 16 Tấm

5 - Tủ 2000 kg/mẻ 21 Tấm

Với tủ 2000 kg/mẻ trở lên sử dụng lắc lớn loại 2400Lx1250Wx22D mm kích thước tủ khác

2 Kích thước tủ cấp đơng tiếp xúc

Kích thước tủ cấp đơng xác định dựa vào kích thước số lượng lắc

a Xác định chiều dài bên tủ

- Chiều dài lắc: l1 = 2200 mm

- Chiều dài bên tủ cấp đông chiều dài lắc cộng với khoảng hở hai đầu Khoảng hở 02 đầu lắc vừa đủ để lắp đặt ống góp,

khơng gian lắp đặt co giãn ống mềm lắp ống dẫn hướng lắc Khoảng hở 400mm Vậy chiều dài tủ là:

L1 = 2200 + 2x400 = 3000mm

Chiều dài phủ bì : L = L + 300 = 3300mm

b Xác định chiều rộng bên tủ

Chiều rộng bên tủ chiều rộng lắc cộng thêm khoảng hở bên δ = 125mm

W1 = 1250 + 2x125 = 1500mm

Khi lắp cánh cửa tủ, phần 45mm cánh lọt vào bên tủ phần cịn lại 80mm nhơ ngồi, vậy, kích thước bề rộng phủ bì là:

W = W1 + 2x80mm = 1660mm

c Xác định chiều cao bên tủ

Khoảng cách cực đại lắc hmax = 105mm Chiều cao bên tủ:

H1 = N1 x 105 + h1 + h2

N1 - Số lắc chứa hàng: N1 = N -

h1 - Khoảng hở phía lắc: h1 = 100mm h2 - Khoảng hở phía trên: h2 = 400 ÷ 450mm

Chiều dày cách nhiệt tủ cấp đông 150mm Vì kích thước bên ngồi bên tủ cấp đông xác định theo bảng :

Bảng 4-11: Thông số tủ cấp đông thực tế

Tủ cấp đông Công suất

ben, kw

Số lắc N

Kích thước DxRxC (mm)

Bên Bên

- Tủ 500 kg/mẻ 0,75 3000x1500x1075 3300x1660x1375

- Tủ 750 kg/mẻ 0,75 3000x1500x1390 3300x1660x1690

- Tủ 1000 kg/mẻ 0,75 11 3000x1500x1600 3300x1660x1900

- Tủ 1500 kg/mẻ 1,5 16 3000x1500x2125 3300x1660x2425

- Tủ 2000 kg/mẻ 1,5 21 3000x1500x2650 3300x1660x2950

4 Tính nhiệt tủ cấp đơng

- Nhiệt làm lạnh sản phẩm, khay cấp đông nước châm mang vào - Nhiệt làm lạnh thiết bị tủ

4.1 Tổn thất truyền nhiệt qua kết cấu bao che

Kết cấu bao che tủ gồm có vách tủ cửa tủ Do chiều dày cách nhiệt vách tủ cửa tủ khác nên cần phải phân biệt tổn thất Q1 hai thành phần: Vách tủ vỏ tủ Trong trường hợp tổng quát:

Q1 = [ kv.Fv + kc.Fc ].∆t , W (4-28) Fv, Fc - Diện tích bề mặt vách cửa, m2; ∆t = tKKN – tKKT ;

tKKN - Nhiệt độ khơng khí bên ngồi tường, oC;

tKKT - Nhiệt độ khơng khí bên kho cấp đơng tt =-35 oC

kv, kc - Hệ số truyền nhiệt qua vách cửa tủ, W/m2.K Bảng 4-12: Diện tích xung quanh tủ cấp đơng

Tủ cấp đơng Diện tích tường, trần,

nền tủ (m2) Diện tích cửa tủ (m2)

- Tủ 500 kg/mẻ 16

- Tủ 750 kg/mẻ 18 11

- Tủ 1000 kg/mẻ 19 14

- Tủ 1500 kg/mẻ 20 16

- Tủ 2000 kg/mẻ 22 19

k - Hệ số truyền nhiệt vách cửa tủ xác định theo công thức:

 

 

2

1

1   

 i

i

k (4-29)

α1 - Hệ số toả nhiệt bên tường α1= 23,3 W/m2.K

α2 - Hệ số toả nhiệt đối lưu tự nhiên bên tủ, lấy α2 = W/m2.K 4.2 Tổn thất sản phẩm mang vào

Tổn thất Q2 gồm:

- Tổn thất sản phẩm mang vào Q21 - Tổn thất làm lạnh khay cấp đông Q22 - Tổn thất châm nước Q23

1 Tổn thất làm lạnh sản phẩm

Tổn thất nhiệt làm lạnh sản phẩm tính theo cơng thức sau:

i i  W M

Q ,

21 



 (4-30)

M – Khối lượng sản phẩm mẻ cấp đông, kg;

i1, i2 - Entanpi sản phẩm nhiệt độ đầu vào đầu sản phẩm, J/kg;

Nhiệt độ sản phẩm đầu vào lấy 10÷12 oC sản phẩm làm lạnh kho chờ đơng

Nhiệt độ trung bình đầu sản phẩm cấp đông phải đạt -18oC

τ - Thời gian cấp đông mẻ, giây Thời gian cấp đông tủ phụ thuộc phương pháp cấp dịch: Cấp dịch từ bình trống tràn τ=4÷5 giờ, cấp dịch bơm τ=1,5÷2,5

i i  W M

Q kh ,

2

22 



 (4-31)

Mkh - Tổng khối lượng khay cấp đông, kg;

Cp - Nhiệt dung riêng vật liệu khay cấp đông, J/kg.K; t1, t2 - Nhiệt độ khay trước sau cấp đông, oC;

Khay dùng cho tủ cấp đông loại khay 2kg 3 Tổn thất châm nước

Tổn thất châm nước tính theo cơng thức sau đây:

W

q Mn Q23 0,



 (4-32)

Mn - Khối lượng nước châm, kg

Khối lượng nước châm chiếm khoảng 5% khối lượng hàng cấp đơng, thường người ta châm dày khoảng 0,5÷1,0mm

qo - Nhiệt lượng cần làm lạnh kg nước từ nhiệt độ ban đầu t = 5÷7oC đến nhiệt độ sau sản phẩm t2 = -15÷-18oC , J/kg

4.3 Tổn thất làm lạnh thiết bị tủ

Đặc điểm làm việc tủ cấp đông đông tiếp xúc theo mẻ, khác với kho lạnh làm việc lâu dài Vì trước mẻ cấp đông thiết bị tủ có nhiệt độ khác lớn, cấp đơng, lượng nhiệt đáng kể tiêu hao để làm lạnh thiết bị Nhiệt làm lạnh thiết bị tủ khó xác định thiết bị tủ đa dạng, gồm nhiều vật liệu khác nhau, khối lượng thường khó xác định xác

Ngồi lắc làm vật liệu nhơm đúc, cịn có hệ thống cùm lắc, dẫn hướng, ống góp mơi chất thép

W

t c m

Q3 i pi ,

 

 (4.33)

mi – Khối lượng thiết bị thứ i, kg;

Cpi – Nhiệt dung riêng thiết bị thứ i, J/kg.K;

∆t - Độ chênh nhiệt độ thiết bị tủ trước sau cấp đông, 0K; τ - Thời gian làm việc mẻ cấp đông, giây

5 Hệ thống cấp đông I.Q.F

5.1 Khái niệm phân loại

Hệ thống lạnh I.Q.F viết tắt từ chữ tiếng Anh Individual Quickly Freezer, nghĩa hệ thống cấp đông nhanh sản phẩm rời

Một điểm đặc biệt hệ thống I.Q.F sản phẩm đặt băng chuyền, chuyển dộng với tốc độ chậm, trình tiếp xúc với khơng khí lạnh nhiệt độ thấp nhiệt độ hạ xuống nhanh Buồng cấp đông kiểu I.Q.F chuyên sử dụng để cấp đông sản phẩm dạng rời Tốc độ băng tải di chuyển điều chỉnh tuỳ thuộc vào loại sản phẩm u cầu cơng nghệ Trong q trình di chuyển băng chuyền sản phẩm tiếp xúc với khơng khí đối lưu cưỡng với tốc độ lớn, nhiệt độ thấp -35÷-43oC hạ nhiệt độ nhanh Vỏ bao che buồng cấp đông cách nhiệt polyurethan, hai mặt bọc inox

Buồng cấp đông I.Q.F có dạng sau đây:

- Buồng cấp đơng có băng chuyển kiểu thẳng : Straight I.Q.F - Buồng cấp đơng có băng chuyền siêu tốc Impingement I.Q.F

Đi đôi với buồng cấp đơng hệ thống cịn trang bị thêm băng chuyền khác băng chuyền hấp, băng chuyền làm nguội, băng làm khô, băng chuyền mạ băng, buồng tái đơng

5.2 Tính tốn nhiệt hệ thống I.Q.F

Tổn thất nhiệt tủ cấp đông gồm có:

- Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che buồng cấp đông - Tổn thất làm lạnh sản phẩm

- Tổn thất động quạt truyền động băng chuyển - Tổn thất lọt khơng khí qua cửa vào hàng

Mặc dù có trang bị hệ thống xả băng, q trình cấp đơng người ta khơng xả băng, mà xả băng sau mẻ cấp đông nên khơng tính tổn thất nhiệt xả băng

Trong trường hợp hệ thống cấp đơng I.Q.F có trang bị thêm buồng tái đông hoạt động chung máy nén với buồng cấp đơng I.Q.F phải tính thêm tổn thất nhiệt buồng tái đơng Các thành phần tổn thất buồng tái đông giống buồng cấp đông

5.2.1 Tổn thất truyền nhiệt qua kết cấu bao che

Tổn thất qua kết cấu bao che buồng cấp đơng tính theo cơng thức truyền nhiệt thơng thường:

Q1 = k.F.∆t (4-42)

F - tổng diện tích mặt buồng cấp đông, m2;

∆t = tKKN – tKKT;

tKKN - Nhiệt độ khơng khí bên ngồi, 0C;

Thường tủ cấp đơng đặt khu chế biến, có nhiệt độ thấp có điều hồ khơng khí, lấy tKKN= 20÷22 0C tKKT - Nhiệt độ khơng khí bên kho cấp đơng, lấy

tKKT = -35 0C

Bảng 4-22: Nhiệt độ không khí buồng I.Q.F Dạng buồng I.Q.F Dạng thẳng Dạng xoắn Siêu tốc

Nhiệt độ, oC - 35oC - 35oC - 41÷43 oC

k - Hệ số truyền nhiệt, W/m2.K

K m W k

i i

/ , 1

1

2

 

 

   

(4.43)

α1 - Hệ số toả nhiệt bên tường α1= 23,3 W/m2.K;

α2 - Hệ số toả nhiệt bên Tốc độ đối lưu cưỡng khơng khí

trong buồng mạnh nên lấy α2 = 10,5 W/m2.K

Các lớp vật liệu panel tường, trần Bảng 4-23: Các lớp cách nhiệt buồng I.Q.F

TT Lớp vật liệu Độ dày

mm

Hệ số dẫn nhiệt W/m.K

1 Lớp inox 0,5 ÷ 0,6 22

3 Lớp inox 0,5 ÷ 0,6 22

Đối với buồng tái đơng tính tương tự, thông số kết cấu, chế độ nhiệt tương tự buồng cấp đông

5.2.2 Tổn thất làm lạnh sản phẩm

Tổn thất nhiệt làm lạnh sản phẩm tính theo cơng thức sau: E - Năng suất kho cấp đông, kg/h

Q2 = E.(i1-i2)/3600, W (4-44)

i1, i2 - Entanpi sản phẩm nhiệt độ đầu vào đầu ra, J/kg;

Nhiệt độ sản phẩm đầu vào lấy t1 = 10 oC;

Nhiệt độ trung bình đầu sản phẩm cấp đông phải đạt yêu cầu -18 oC

5.2.3 Tổn thất động điện 1 Do động quạt

Quạt dàn lạnh đặt buồng cấp đơng nên, dịng nhiệt động quạt dàn lạnh xác định theo biểu thức:

Q31 = 1000.n.N; W(4-45)

N - Công suất động quạt, kW; n - Số quạt buồng cấp đông

2 Do động băng tải gây ra

Động băng tải nằm bên ngồi buồng cấp đơng, biến điệnnăng thành làm chuyển động băng tải Trong trình băngtải chuyển động sinh công tỏa nhiệt môi trường bên buồng.Có thể tính tổn thất nhiệt động băng tải gây sau:

Q32 = 1000.η.N2 ; W (4-46)

η- Hiệu suất động băng tải;

N2 - Công suất điện mô tơ băng tải, kW 5.2.4 Tổn thất nhiệt lọt khí bên ngồi vào

Đối với buồng cấp đơng I.Q.F, q trình làm việc docác băng tải chuyển động vào nên cửa vào phải có mộtkhoảng hở định Mặt khác băng tải vào buồng cấp đơng nósẽ vào lượng khí định, gây tổn thất nhiệt Tổnthất nhiệt tính sau:

Q4 = Gkk.Cpkk(t1-t2) (4-47)

Gkk - Lưu lượng khơng khí lọt, kg/s;

Cpkk - Nhiệt dung riêng trung bình khơng khí khoảng -40÷20 oC

t1, t2 - Nhiệt độ khơng khí bên ngồi bên buồng

Việc tính tốn Gkk thực tế khó nên vào tốc độbăng chuyền diện tích cửa vào để xác định Gkk cách gầnđúng sau:

Gkk = ρkk.ω.F(4-48)

ρkk - Khối lượng riêng khơng khí kg/m3; ω - Tốc độ chuyển động băng tải, m/s;

F - Tổng diện tích khoảng hở cửa vào cửa băng tải, m2

Bài tập:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy - Máy thiết bị lạnh - Nhà xuất giáo dục, Hà Nội-2005

[2] Nguyễn Đức Lợi - Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh - Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội-2002

[3] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Đinh Văn Thuận - Kỹ thuật lạnh ứng dụng - Nhà xuất giáo dục, Hà nội-2002

[4] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy - Kỹ thuật lạnh sở - Nhà xuất giáo dục, Hà Nội-2005

[5] Nguyễn Đức Lợi – Sửa Chữa Máy Lạnh Điều Hịa Khơng Khí – NXBKHKT-2008

[6] Nguyễn Văn Tài – Thực Hành Lạnh Cơ Bản – NXBKHKT- 2010

[7] Hà Đăng Trung, Nguyễn Qn Giáo trình thơng gió điều tiết khơng khí - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 1993

[8] Hà Đăng Trung, Nguyễn Quân – Cơ sở kỹ thuật điều hồ khơng khí - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, năm1997

[9] Lê Chí Hiệp - Kỹ thuật điều hồ khơng khí - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, năm1998

[10] Trần Ngọc Chấn - Kỹ thuật thơng gió - Nhà xuất xây dựng, Hà Nội, Năm 1998

[11] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ - Máy thiết bị lạnh - Nhà xuất giáo dục, năm 2003

[12] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ - Tủ lạnh, máy kem, máy đá - Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2003