Thiết kế hệ thống lạnh cho kho cấp đông, kho phân phối đặt tại quảng trị

Những yếu tố ảnh hưởng đến sản phẩm trong quá trình bảo quản + Ảnh hưởng các yếu tố bên ngoài • Môi trường: nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng củasản phẩm bảo quản n

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Bá Chiến

Bộ môn: Kỹ thuật lạnh và điều hòa không khí

Viện: Khoa học & Công nghệ Nhiệt-Lạnh

Chữ ký của GVHD

HÀ NỘI, 10/2020

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH

Họ và tên sinh viên: Mã Chí Hiếu Mã số SV: 20172016

Lớp-Khóa: KTN.03-K62

Nội dung đồ án môn học:

Thiết kế hệ thống lạnh cho kho cấp đông, kho phân phối đặt tại Quảng Trị với

các thông số sau:

Khối lượng sản phẩm bảo quản lạnh đông : 800 tấn

Khối lượng sản phẩm bảo quản lạnh : 1200 tấn

Năng suất cấp đông: 0.3 tấn/mẻ

Thời gian cấp đông sản phẩm : 0.25 giờ/mẻ

Nhiệt độ kho bảo quản sản phẩm đông lạnh : -18 oC

Nhiệt độ kho bảo quản sản phẩm lạnh : 5 oC

Môi chất sử dụng trong hệ thống lạnh : R404a

Bơm môi chất lạnh (có/không) : Có () / Không (X)

Nền kho kết cấu bê tông, cách nhiệt, cách ẩm

Các yêu cầu thực hiện:

- Tính toán dung tích kho lạnh và bố trí mặt bằng kho lạnh

- Tính toán cách nhiệt và cách ẩm cho kho lạnh

- Tính toán phụ tải lạnh

- Tính chọn máy nén và tính kiểm tra máy nén

- Tính chọn thiết bị ngưng tụ, bay hơi, tiết lưu…

- Chọn các thiết bị phụ cho hệ thống lạnh

•

Lời cảm ơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Bá Chiến đã tận tình hướng dẫn em vàcác bạn trọng nhóm trong suốt thời gian thực hiện đồ án Nhờ những chỉ bảo vàhướng dẫn của thầy mà em thêm phần hiểu hơn trong mỗi bước thực hiện vàhoàn thiện bài đồ án này

LỜI NÓI ĐẦU

Từ lâu con người đã biết tận dụng nhưng điều kiện thời tiết của thiên nhiênnhư băng tuyết để ướp lạnh bảo quản thực phẩm Từ những năm thế kỷ XIXphương pháp làm lạnh nhân tạo đã ra đời và phát triển đến đỉnh cao của khoa học

kỹ thuật hiện đại

Ngày nay trình độ khoa học kỹ thuật phát triển rất nhanh Những thành tựu

về khoa học kỹ thuật, đã được ứng dụng rộng rãi vào trong các ngành công nghiệp,cũng như nông nghiệp Do đó năng suất lao động ngày càng tăng, sản phẩm làm rangày càng nhiều, mà nhu cầu tiêu dung còn hạn chế dẫn đến sản phẩm dư thừa Đểtiêu thụ hết những sản phẩm dư thừa đó thì người ta phải chế biến và bảo quản nó,bằng cách làm lạnh đông để xuất khẩu Nhưng nước ta hiện nay còn rất ít nhữngkho lạnh bảo quản, không đáp ứng đủ nhu cầu

Để áp dụng những kiến thức đã học và tìm hiểu thực tế chuyên ngành em

được bộ môn Kỹ thuật lạnh và ĐHKK phân công đề tài “Thiết kế hệ thống lạnh cho một kho lạnh phân phối, kho cấp đông sử dụng môi chất R404a đặt tại tỉnh Quảng Trị”.

Sau một thời gian học tập và nghiên cứu, nay em đã hoàn thành nội dung đềtài được giao Em xin chân thành cảm ơn thầy TS.Nguyễn Bá Chiến đã tận tình chỉbảo, giúp đỡ em trong suốt thời gian vừa qua để em có thể hoàn thành đồ án này.Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức đã học còn hạn chế và kinhnghiệm thực tế chưa có cùng với thời gian hạn hẹp, nên đồ án của em không thểtránh khỏi những thiếu sót Em kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để em có thểrút kinh nghiệm và hoàn thành đồ án một cách tốt nhất!

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên)

Mã Chí Hiếu

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VÀ QUY HOẠCH MẶT BẰNG

- Cực Tây là 106°28′55″ kinh Đông, thuộc địa phận đồn biên phòng Cù Bai,

xã Hướng Lập, Hướng Hóa

Với tọa độ địa lý này, Quảng Trị được tạo nên bởi một không gian lãnh thổ mangsắc thái khí hậu nhiệt đới ẩm, điển hình của vòng đai nội chí tuyến Bắc bán cầu

và chịu ảnh hưởng rất lớn của biển Đông

1.1.1.2 Khí hậu

Quảng Trị nằm ở phía Nam của Bắc Trung Bộ, trọn vẹn trong khu vực nhiệt đới

ẩm gió mùa, là vùng chuyển tiếp giữa hai miền khí hậu Miền khí hậu phía bắc cómùa đông lạnh và phía nam nóng ẩm quanh năm

Độ ẩm: Quảng Trị có độ ẩm tương đối, trung bình năm khoảng 83-88% Giữa haimiền Đông và Tây Trường Sơn chế độ ẩm cũng phân hóa theo thời gian Tháng

có độ ẩm thấp nhất là tháng 4, độ ẩm thấp nhất có khi xuống đến 22%; trongnhững tháng mùa mưa, độ ẩm tương đối trung bình thường trên 85%, có khi lênđến 88-90%

Nhiệt độ trung bình hàng năm dao động từ 20-25 °C, tháng 7 cao nhất còn tháng

1 thấp nhất Nhiệt độ tối cao trong năm vào các tháng nóng, ở vùng đồng bằngtrên 40 °C và ở vùng núi thấp 34-35 °C Nhiệt độ thấp nhất trong năm có thểxuống tới 8-10 °C ở vùng đồng bằng và 3-5 °C ở vùng núi cao Gió phơn tâynam khô nóng, thường gọi là "gió Lào", thường xuất hiện vào tháng 3-9 và gaygắt nhất tháng 4-5 đến tháng 8 Hàng năm có 40-60 ngày khô nóng

Để tính toán thì ta sẽ lấy nhiệt độ theo TC 5687:2010 tại Đà Nẵng với thông sốcủa điểu hòa cấp 1

Bảng 1.1 Thông số khí hậu

Nhiệt độ mùa hè (oC) Độ ẩm mùa hè (%)

2 Tổng quan về kho lạnh

1.1.1.3 Khái niệm về kho lạnh

Kho lạnh là kho dùng để bảo quản sản phẩm như nông sản, thủy hải sản,thực phầm Kho lạnh là một phần quan trọng của mỗi doanh nghiệp hoạt độngtrong lĩnh vực nông nghiệp, công nghiệp thực phẩm Kho lạnh công nghiệp được

áp dụng vào các khu công nghiệp, chế biến thực phẩm và bảo quản cấp đôngthực phẩm tươi sống Đặc điểm của các kho lạnh là phụ thuộc vào các cảm biến

Do đó có nhiều kho lạnh với mục đích sử dụng khác nhau thì sử dụng loại cảmbiến khác nhau

1.1.1.4 Phân loại kho lạnh

+ Phân loại kho lạnh theo công dụng:

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

• Kho chế biến: Được sử dụng trong các nhà máy chế biến và bảo quản thựcphẩm (nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thuỷ sản, nhà máyxuất khẩu thịt, …) Các kho lạnh loại này thường có dung tích lớn, cần phảitrang bị hệ thống có công suất lạnh lớn Phụ tải của kho lạnh luôn thay đổi dophải xuất nhập hàng thường xuyên

• Kho phân phối, trung chuyển: Dùng điều hoà cung cấp thực phẩm cho cáckhu dân cư, thành phố và dự trữ lâu dài Kho lạnh phân phối thường có dungtích lớn, trữ nhiều mặt hàng và có ý nghĩa rất lớn đối với đời sống sinh hoạtcủa cả một cộng đồng

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

• Kho vận tải (trên tàu thuỷ, tàu hoả, ôtô): Đặc điểm của kho là dung tích lớn,hàng bảo quản mang tính tạm thời để vận chuyển từ nơi này đến nơi khác

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

+ Phân loại theo nhiệt độ:

• Kho bảo quản lạnh: Nhiệt độ bảo quản nằm trong khoảng -20C đến 50C Đốivới một số rau quả nhiệt đới cần bảo quản ở nhiệt độ cao hơn (đối với chuối

> 100C, đối với chanh >40C) Nói chung các mặt hàng chủ yếu là rau quả và

các mặt hàng nông sản

• Kho bảo quản đông: Kho được sử dụng để bảo quản các mặt hàng đã qua cấpđông Đó là hàng thực phẩm có nguồn gốc động vật Nhiệt độ bảo quản tuỳthuộc vào thời gian, loại thực phẩm bảo quản Tuy nhiên nhiệt độ bảo quảntối thiểu cũng phải đạt -180C để các vi sinh vật không thể phát triển làm hưhại thực phẩm trong quá trình bảo quản

10

• Kho đa năng: Nhiệt độ bảo quản là -120C, buồng bảo quản đa năng thườngđược thiết kế ở -120C nhưng khi cần bảo quản lạnh có thể đưa lên nhiệt độbảo quản 00C hoặc khi cần bảo quản đông có thể đưa xuống nhiệt độ bảoquản -180C tuỳ theo yêu cầu công nghệ Khi cần có thể sử dụng buồng đanăng để gia lạnh sản phẩm Buồng đa năng thường được trang bị dàn quạtnhưng cũng có thể được trang bị dàn tường hoặc dàn trần đối lưu không khí

tự nhiên

• Kho gia lạnh: Được dùng để làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi trườngxuống nhiệt độ bảo quản lạnh hoặc để gia lạnh sơ bộ cho những sản phẩmlạnh đông trong phương pháp kết đông 2 pha Tuỳ theo yêu cầu quy trìnhcông nghệ gia lạnh, nhiệt độ buồng có thể hạ xuống -50C và nâng lên vài độtrên nhiệt độ đóng băng của các sản phẩm được gia lạnh Buồng gia lạnhthường được trang bị dàn quạt để tăng tốc độ gia lạnh cho sản phẩm

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

+ Phân loại theo đặc điểm cách nhiệt:

• Kho xây: là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người ta tiếnhành bọc các lớp cách nhiệt Kho xây chiếm diện tích lớn, lắp đặt khó, giáthành tương đối cao, không đẹp, khó tháo dỡ và di chuyển Mặt khác về mặtthẩm mỹ và vệ sinh kho xây không đảm bảo tốt Vì vậy hiện nay ở nước tangười ta ít sử dụng kho xây để bảo quản thực phẩm

• Kho panel: được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyuretan và được lắpghép với nhau bằng các móc khóa cam locking Kho panel có hình thức đẹp,gọn và giá thành tương đối rẻ, rất tiện lợi khi lắp đặt, tháo đỡ và bảo quản cácmặt hàng thực phẩm, nông sản, thuốc men, dược liệu Hiện nay nhiềudoanh nghiệp nước ta đã sản xuất các tấm panel cách nhiệt đạt tiêu chuẩncao Vì thế hầu hết các xí nghiệp công nghiệp thực phẩm đều sử dụng khopanel để bảo quản hàng hóa

1.1.1.5 Những yếu tố ảnh hưởng đến sản phẩm trong quá trình bảo quản

+ Ảnh hưởng các yếu tố bên ngoài

• Môi trường: nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng củasản phẩm bảo quản như nhiệt độ, độ ẩm, … làm ảnh hưởng đến các thiết bị

và cấu trúc kho lạnh từ đó ảnh hưởng lên sản phẩm

• Cấu trúc kho: nếu cấu trúc kho cách nhiệt và cách ẩm không tốt và cấu trúckhông hợp lý thì kho sẽ bị dao động nhiệt độ nhiều làm cho có hiện tượngtan chảy và tái kết tinh của các tinh thể nước đá sẽ làm cho sản phẩm bị giảmtrọng lượng và khối lượng

• Chế độ vận hành máy lạnh: nếu vận hành không hợp lý làm cho hệ thốngmáy lạnh hoat động không ổn định để cho nhiệt độ dao động sẽ làm cho sảnphẩm giảm khối lượng và chất lượng nhiều

• Chất lượng của hệ thống máy lạnh và chế độ bảo trì hệ thống lạnh cũng ảnhhường lớn đến sản phẩm bảo quản

• Thời gian bảo quản sản phẩm: thời gian bảo quản sản phẩm càng dài thì khốilượng và chất lượng sản phẩm sẽ bị giảm sút

+ Ảnh hưởng của các yếu tố bên trong

Để có sản phẩm có chất lượng tốt cần đảm bảo điều kiện bảo môi trườngtrong kho được ổn định theo đúng quy trình công nghệ đề ra như:

• Nhiệt độ bảo quản: nhiệt độ bảo quản thực thẩm phải được lựa chọn trên cơ

sở kinh tế và kỹ thuật Nó phụ thuộc vào từng loại sản phẩm và thời gian bảoquản sản phẩm Thời gian bảo quản càng lâu đòi hỏi nhiệt độ bảo quản càngthấp Các mặt hàng trữ đông cần bảo quản ở nhiệt độ ít nhất bằng nhiệt độcủa sản phẩm sau cấp đông tránh không để xảy ra quá trình tan chảy và táikết tinh lại của các tinh thế nước đá làm giảm trọng lượng và chất lượng sảnphẩm

• Độ ẩm của không khí trong kho lạnh: độ ẩm của không khí trong kho có ảnhhưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm khi sử dụnG Bởi vì độ ẩm của khôngkhí trong kho có liên quan mật thiết đến hiện tượng thăng hoa của nước đátrong sản phẩm Do vậy tùy từng loại sản phẩm cụ thể mà ta chọn độ ẩm củakhông khí cho thích hợp

• Tốc độ không khí trong kho lạnh: không khí chuyển động trong kho có tácdụng lấy đi lượng nhiệt tỏa ra của sản phẩm bảo quản, nhiệt truyền vào do

mở cửa, do cầu nhiệt, do người lao động, do máy móc thiết bị hoạt độngtrong kho Ngoài ra còn đảm bảo sự đồng đều nhiệt độ, độ ẩm và hạn chếnấm mốc hoạt động

1.1.1.6 Các phương pháp xây dựng kho lạnh

Hiện nay, ngành chăn nuôi ở nước ta đang phát triển mạnh, để phục vụcho quá trình chế biến và bảo quản chăn phục vụ cho công tác xuất khẩu Vì vậy,những kho lạnh có công suất vừa và nhỏ được xây dựng tương đối nhiều ở ViệtNam hiện nay Để xây dựng trạm lạnh cũng như kho lạnh thì trên thực tế ở nước

ta hiện nay có thể sử dụng 2 phương pháp sau:

- Kho xây: như xây dựng dân dụng, điểm khác là phải có cách nhiệt, cách ẩm

- Kho lắp ghép: xây+lắp ghép

+ Phương án truyền thống

Phương án này kho lạnh được xây dựng bằng các vật liệu xây dựng và lớp cáchnhiệt, cách ẩm gắn vào phía trong của kho Quá trình xây dựng phức tạp, quanhiều công đoạn

- Kho xây thì ta tận dụng được nguyên vật liệu có sẵn ở địa phương

- Có thể sử dụng những công trình kiến trúc có sẵn để chuyển thành kho

- Giá thành xây dựng rẻ

• Nhược điểm:

- Khi cần di chuyển kho lạnh khó khăn, hầu như bị phá hỏng

- Cần nhiều thời gian và nhân lực thi công

12

- Chất lượng công trình có độ tin cậy không cao

+ Phương án hiện đại

Đó là phương án xây dựng kho bằng cách lắp các tấm panel tiêu chuẩn trên nền,khung và mái của kho

- Các cấu trúc cách nhiệt, cách ẩm là các tiêu chuẩn chế tạo sẵn nên dễ dàng vậnchuyển đến nơi lắp đặt và lắp đặt nhanh chóng

- Khi cần di chuyển kho lạnh dễ dàng, không bị hư hỏng

- Kho chỉ cần khung và mái che nên không cần đến các vật liệu xây dựng do đóviệc xây dựng rất đơn giản

• Nhược điểm:

- Giá thành đắt hơn kho xây

Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của hai phương án trên thì phương án hiệnđại mặc dù giá thành cao, nhưng chất lượng của kho đảm bảo cho nên giảm đượcchi phí vận hành và chất lượng sản phẩm được bảo quản tốt hơn, do đó phương

án hiện đại được chọn ở đây là xây dựng kho bằng các tấm panel tiêu chuẩn

1.1.1.7 Một số vấn đề khi thiết kế, lắp đặt và sử dụng kho lạnh

+ Hiện tượng lọt ẩm

- Không khí trong kho lạnh có nhiệt độ thấp, khi tuần hoàn qua dàn lạnh mộtlượng nước đáng kể đã kết ngừng lại, vì vậy phân áp suất hơi nước không khítrong buông nhỏ hơn so với bên ngoài Kết quả hơi ẩm có xu hướng thẩm thấuvào phòng qua kết cấu bao che

- Đối với kho xây, hơi ẩm khi xâm nhập có thể làm ẩm ướt lớp cách nhiệt làmmất tính chất cách nhiệt của lớp vật liệu Vì vậy kho lạnh xây cần phải được quéthắc ín và lót giấy dầu chống thấm Giấy dầu chống thấm cần lót hai lớp, các lớpchồng mí lên nhau và phải dán băng keo kín, tạo màn cách ẩm liên tục trên toàn

+ Hiện tượng cơi nền do băng

Kho lạnh bảo quản lâu ngày, lạnh truyền qua kết cấu cách nhiệt xuống nền đất.Khi nhiệt độ xuống thấp nước kết tinh thành đá lớn làm cơi nên kho lạnh, pháhủy kết cấu xây dựng

Để phòng hiện tượng cơi nền người ta sử dụng các biện pháp sau:

• Tạo khoảng trống phía dưới để thông gió nền: lắp đặt kho lạnh trên các conlươn hoặc trên hệ thống khung đỡ Các con lươn thông gió được xây dựngbằng bê tông hoặc gạch thẻ, cao khoảng 100 ÷ 200 mm đảm bảo thông giótốt Khoảng cách giữa các con lươn tối đa 400 mm Bề mặt các con lươn dốc

về hai phía 2% để tránh đọng nước

• Dùng điện trở để sấy nền: đây là biện pháp đơn giản, dễ lắp đặt, nhưng chiphí vận hành khá cao, đặc biệt khi kích thước kho lớn Vì vậy biện pháp này

ít sử dụng

• Dùng các ống thông gió nền: đối với kho có nền xây, để tránh đóng băngnền, biện pháp kinh tế nhất là sử dụng các ống thông gió nền Các ống thônggió là ống PVC đường kính 100 mm, bố trí cách quãng 1000 ÷ 1500 mm, điziczac phía dưới nên, hai đầu thông lên khí trời

• Trong quá trình làm việc, gió thông vào ống, trao đổi nhiệt với nền đất vàsưởi ấm nền, ngăn ngừa đóng băng

+ Hiện tượng lọt không khí

Khi xuất nhập hàng hoặc mở cửa thao tác kiểm tra, không khí bên ngoài sẽ thâmnhập vào kho gây ra tổn thất nhiệt đáng kể và làm ảnh hưởng chế độ bảo quản.Quá trình thâm nhập này thực hiện như sau: gió nóng bên ngoài chuyển động vàokho lạnh từ phía trên cửa và gió lạnh trong phòng ùa ra ngoài từ phía dưới nềnQuá trình thâm nhập của không khí bên ngoài vào kho lạnh không những làmmất lạnh của phòng mà còn mang theo một lượng hơi ẩm vào phòng và sau đótích tụ trên các dàn lạnh ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của hệ thống Để ngănngừa hiện tượng đó người ta sử dụng nhiều biện pháp khác nhau:

• Sử dụng quạt màn tạo màn khí ngăn chặn sự trao đổi không khí bên ngoài vàbên trong

• Làm cửa đôi: cửa ra vào kho lạnh có hai lớp riêng biệt làm cho không khíbên trong không bao giờ thông với bên ngoài Phương pháp này bất tiện vìchiếm thêm diện tích, xuất nhập hàng khó khăn, giảm mỹ quan công trìnhnên ít sử dụng Nhiều hệ thống kho lạnh lớn người ta làm hắn cả một khođệm Kho đệm có nhiệt độ vừa phải, có tác dụng như lớp đệm tránh khôngkhí bên ngoài xâm nhập vào kho lạnh

• Sử dụng cửa sổ nhỏ để vào ra hàng Các cửa này được lắp đặt trên tường ở

độ cao thích hợp và có kích thước cỡ 600 x 600 mm

• Sử dụng màn nhựa: Treo ở cửa ra vào một tấm màn nhựa được ghép từ nhiềumảnh nhỏ Phương pháp này hiệu quả tương đối cao, đồng thời không ảnhhưởng đến việc đi lại Nhựa chế tạo màn cửa phải đảm bảo khả năng chịulạnh tốt và có độ bền cao Cửa được ghép từ các dải nhựa rộng 200 mm, các

mí gấp lên nhau một khoảng ít nhất 50 mm, vừa đảm bảo thuận lợi đi lạinhưng khi không có người vào ra thi màn che vẫn rất kín

+ Tuần hoàn gió trong kho lạnh

Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc tuần hoàn gió trong phòng khi thiết kế và sửdụng, cần phải chú ý các công việc sau

14

• Sắp xếp hàng hợp lý

Việc sắp xếp hàng trong kho phải tuân thủ các điều kiện:

- Thuận lợi cho việc thông gió trong kho để tất cả các khối hàng đều được làmlạnh 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 từng khối, tránh nằm rời rạc khả năng bốc hơi nước lớn làmgiảm chất lượng thực phẩm

Khi sắp xếp hàng trong kho phải chú ý để chữa các khoảng hở hợp lý giữa các lôhàng và giữa lô hàng với tường, trần, nền kho để cho không khí lưu chuyển vàgiữ lạnh sản phẩm Đối với tường việc xếp cách tường kho một khoảng còn cótác dụng không cho hàng nghiêng tựa lên tường, vì như vậy có thể làm bung cáctấm panel cách nhiệt nếu quá nặng

Trong kho cần phải chừa các khoảng hở cần thiết cho người và các phương tiệnbốc dỡ đi lạ Bề rộng tùy thuộc vào phương pháp bốc dỡ và thiết bị thực tế Nếukhe hở hẹp khi phương tiện đi lại va chạm vào các khối hàng có thể làm đồ, mất

an toàn và làm hư hỏng sản phẩm

Phía dưới dàn lạnh không nên bố trí hàng để người vận hành dễ dàng xử lý khicần thiết

• Sử dụng hệ thống kênh gió để phân phối

Đối với các kho lạnh dung tích lớn, cần thiết phải sử dụng các kênh gió để phânphối gió đều trong kho Nhờ hệ thống kênh gió thiết kế hợp lý gió sẽ được phân

bố đều hơn đến nhiều vị trí trong kho

+ Xả băng dàn lạnh

Không khí khi chuyển dịch qua dàn lạnh, nhưng kết một phần hơi nước ở đó.Quá trình tích tụ càng lâu lớp tuyết càng dày Việc bám tuyết ở dàn lạnh dẫn đếnnhiều sự cố cho hệ thống lạnh như: nhiệt độ kho lạnh không đạt yêu cầu, thờigian làm lạnh lâu, ngập dịch, cháy động cơ điện, … Sở dĩ như vậy là vì:

- Lớp tuyết bám bên ngoài dàn lạnh tạo thành lớp cách nhiệt, ngăn cản quá trìnhtrao đổi nhiệt giữa môi chất và không khí trong buồng lạnh Do đó nhiệt độbuồng lạnh không đạt yêu cầu, thời gian làm lạnh kéo dài Mặt khác, môi chấtlạnh trong dàn lạnh do không nhận được nhiệt độ hóa hơi nên một lượng lớn hơi

ấm được hút về máy nén gây ra ngập lỏng máy nén

- Khi tuyết bám nhiều, đường tuần hoàn của gió trong dàn lại bị nghẽn lưu lượnggió giảm, hiệu quả trao đổi nhiệt cũng giảm theo, trợ lực lớn, quạt làm việc quảtải và động cơ điện có thể bị cháy

- Trong một số trường hợp tuyết bám quá dày làm cho cánh quạt bị ma sát khôngthể quay được và sẽ bị cháy, hỏng quạt

Đề xả tuyết cho dàn lạnh người ta thường sử dụng ba phương pháp sau đây:

+ Dùng gas nóng:

Phương pháp này rất hiệu quả vì quá trình cấp nhiệt xả băng thực hiện từ bêntrong Tuy nhiên, phương pháp xả băng bằng gas nóng cũng gây nguy hiểm dochỉ thực hiện khi hệ thống đang hoạt động, khi xả băng quá trình sôi trong dànlạnh xảy ra mãnh liệt có thể cuốn theo lỏng về máy nén Vì thế chỉ nên sử dụngtrong hệ thống nhỏ hoặc hệ thống có bình chứa hạ áp

+ Xả băng bằng nước:

Phương pháp dùng nước hiệu quả cao, dễ thực hiện, đặc biệt trong các hệ thốnglớn Mặt khác khi xả băng bằng nước người ta đã thực hiện hút kiệt gas và dùngmáy nén trước khi xả băng nên không sợ ngập lỏng khi xả băng

Tuy nhiên, khi xả băng, nước có thể bắn tung tóe ra các sản phẩm trong buồnglạnh và khuếch tán vào không khí trong phòng, làm tăng độ ẩm của nó, lượng ẩmnày tiếp tục bám lại trên dàn lạnh trong quá trình vận hành kế tiếp Vì thế biệnpháp dùng nước thường sử dụng cho hệ thống lớn, tuyết bám nhiều, ví dụ nhưtrong các hệ thống cấp đông

1.1.1.8 Nguyên liệu cấp đông

Ở đây mặt hàng cần cấp đông là cá Tra và cá Basa fillet Đây là mặt hàng

có trữ lượng rất lớn ở An Giang Sản phẩm chủ yếu là để xuất khẩu đi các nước ởchâu Mỹ, châu Âu… Vì vậy mà mặt hàng này có giá trị kinh tế rất cao

1.1.1.9 Đặc điểm của sản phẩm cá Fillet

Thành phần hóa học của động vật thủy sản bao gồm có hai nhóm:

+ Chất đa lượng: Protein, khoáng chất, đường

+ Chất vi lượng: Vitamin, khoáng vi lượng, các enzyme, các sắc tố, chất màu,độc tố, hợp chất chứa nitơ không phải protein, chất ngấm ra

Thành phần hóa học quyết định giá trị, chất lượng của thực phẩm Thànhphần hóa học của động vật thủy sản phụ thuộc vào: giống loài, hoàn cảnh sống,trạng thái sinh lý, đực cái, mùa vụ thời tiết

Cá tra, cá Basa là loại cá có hàm lượng protein và nước tương đối cao.Hàm lượng protein chiếm khoảng 12,2% Nên ta có thể thấy rằng tổ chức liên kếttrong cơ thịt cá lỏng lẻo, thịt cá mềm mại Hơn nữa hàm lượng mỡ trong cơ thể

cá Tra, cá Basa là tương đối lớn, chiếm khoảng 25% khối lượng con cá Bởi vậyđối với loại nguyên liệu này thì phải cấp đông ở nhiệt độ tương đối thấp Donhiệt dung riêng của cá biến đổi tỷ lệ thuận với hàm lượng nước trong cơ thể.Hơn thế nữa hệ số dẫn nhiệt lại tỷ lệ nghịch với hàm lượng mỡ trong cá

16

3 Quy trình chế biến cá file đông lạnh bằng IQF

Bảng 1.2 Quy trình chế biến cá fillet

Cắt

tiết-rửa 1

Cá được giết chết bằng cách cắthầu Cá sau khi giết chết cho vàobồn nước rửa sạch

Fillet - Miếng fillet phải nhẳn, phẳng

- Không sót xương, phạm thịt

- Sử dụng dao chuyên dùng đểfillet cá: Tách thịt 2 bên thân cá, bỏđầu, bỏ nội tạng, dưới vòi nướcchảy liên tục, thao tác phải đúng kỹthuật và tránh vỡ nội tạng, không

Mỗi lần rửa không quá 50 kg

- Miếng fillet được rửa qua 2 bồnnước sạch Trong quá trình rửamiếng fillet phải đảo trộn mạnh đểloại bỏ máu, nhớt & tạp chất

Lạng da - Không sót da trên miếng fillet.

- Không phạm thịt hoặc rách

thịt

- Miếng fillet được rửa qua 2 bồnnước sạch Trong quá trình rửamiếng fillet phải đảo trộn mạnh đểloại bỏ máu, nhớt & tạp chất

Soi ký

sinh

trùng

- Không có ký sinh trùng trong

mỗi miếng fillet

- Kiểm tra theo tần suất 30 phút/

ký sinh trùng Những miếng fillet

có ký sinh trùng phải được loại bỏ

QC kiểm tra lại với tần suất 30phút/ lần

Rửa 3 - Nhiệt độ nước rửa ≤ 80C

- Tần suất thay nước : 200 kg thay

nước một lần

Sản phẩm được rửa qua 2 bồnnước sạch có nhiệt độ T0 £ 80C Khirửa dùng tay đảo nhẹ miếng fillet.Rửa không quá 200kg thay nướcmột lần

- Nồng độ thuốc và muối tuỳ

theo loại hoá chất tại thời điểm

đang sử dụng

- Nhiệt độ cá sau khi quay 150C

- Sau khi rửa cân cá cho vào máyquay, số lượng cá 100 ¸ 400 kg/ mẽtuỳ theo máy quay lớn hay nhỏ.Sau đó cho dung dịch thuốc (đávẫy, muối + nước lạnh nhiệt độ 3 ¸

7 0C) vào theo tỷ lệ cá: dịch thuốc

là 3 : 1

Phân cỡ,

loại

- Phân cỡ miếng cá theo gram /

miếng, Oz/ miếng hoặc theo yêu

cầu khách hàng Cho phép sai số

Rửa 4 - Nhiệt độ nước rửa ≤ 80C

- Tần suất thay nước : 100kg

thay nước một lần

- Sản phẩm được rửa qua 1 bồnnước sạch có nhiệt độ T0 £ 80C Khirửa dùng tay đảo nhẹ miếng fillet.Rửa không quá 100kg thay nướcmột lần

Chờ

đông - Thời gian chờ đông ≤ 4 giờ. - Đối với sản phẩm cấp đông IQF:bán thành phẩm sau khi rửa xong

được cho vào túi PE (10 kg/ PE) buộckín miệng và được chờ đông trongcác bồn cách nhiệt bằng cách muối

đá, nhiệt độ chờ đông duy trì từ

0 ¸ 40C, thời gian chờ đông khôngquá 4 giờ

18

đông

- Thời gian cấp đông ≤ 1 giờ

- Nhiệt độ trung tâm sản phẩm:

- Nhiệt độ trung tâm sản phẩm đạt

Tái

đông

- Đối với sản phẩm đông IQF: saukhi mạ băng được tái đông để đảmbảo nhiệt độ sản phẩm đạt ≤ -180C

Cân 2 - Cân đúng trọng lượng theo yêu

cầu từng đơn hàng của khách

hàng

- Cân theo từng cỡ, loại riêng biệt

- Tuỳ theo yêu cầu từng đơn hàng

mà có thể cân trọng lượng khácnhau

Bao gói - Bao gói đúng cỡ, loại.

- Đúng quy cách theo từng khách

hàng

- Thông tin trên bao bì phải theo

quy định hiện hành của Nhà nước

Việt Nam hoặc theo quy định khách

hàng

- Bao gói theo từng cỡ, loại riêng biệt

- Tuỳ từng đơn hàng của khách hàng

mà có thể có quy cách đóng gói khácnhau

- Đai nẹp 2 ngang 2 dọc Ký mãhiệu bên ngoài thùng phù hợp vớinội dung bên trong sản phẩm

Bảo

quản - Nhiệt độ kho lạnh : T0 = -200C ± 20C

- Sau khi bao gói, sản phẩm cuốicùng sẽ được chuyển đến kho lạnh

và sắp xếp theo thứ tự, bảo quản ởnhiệt độ -200C ± 20C

1.2 Tính dung tích kho lạnh và bố trí mặt bằng

4 Buồng bảo quản sản phẩm lạnh động khối lượng 800 tấn

Dung tích kho lạnh là khối lượng hàng hóa (tấn) có thể bảo quản đồngthời trong kho:

PT 1.1

Trong đó:

E: Dung tích kho lạnh (tấn)V: Thể tích kho lạnh (m3)

: Định mức của chất tải thể tích (tấn/m3) Ở đây ta tính với sảnphẩm là cá đông lạnh nên ta chọn được: = 0,45 (t/m3)

(theo tài liệu [1] trang 32)

1.2.1.1 Thể tích của kho bảo quản sản phẩm lạnh đông

1.2.1.2 Diện tích chất tải:

Diện tích kho tính ở đây là tổng diện tích lý thuyết của các buồng bảoquản chưa bao gồm các phần diện tích đường đi và các phòng có chắc năng đặcbiệt khác và được xác định theo công thức:

PT 1.2

Trong đó:

F: Diện tích chất tải lạnh (m2)h: Chiều cao của chất tải (m)Chiều cao chất tải của kho lạnh phụ thuộc chiều cao thực tế h1 của khoChiều cao h1 được xác định bằng chiều cao phủ bì của kho lạnh, trừ đi hai lầnchiều dày cách nhiệt:

Như vậy chiều cao chất tải bằng chiều cao thực h1 trừ khoảng hở cần thiết để chokhông khí lưu chuyển phía trên Khoảng hở đó tùy thuộc vào chiều dài kho, khocàng dài thì cần phải để khoảng hở lớn để gió lưu chuyển Khoảng hở tối thiểuphải đạt từ 500800mm Chiều cao chất tải còn phụ thuộc vào cách sắp sếp hàngtrong kho Nếu hàng hóa được đặt trên các giá thì khả nẳng chất tải lớn, nhưngnếu không được đặt trên giá thì chiều cao chất tải không thể lớn được

Chiều cao phủ bì H của kho lạnh hiện nay đang sử dụng thường được thiết kếtheo các kích thước tiêu chuẩn sau: 3000 mm, 3600mm, 4800mm, 6000mm

Chiều dày của kho lạnh nằm trong khoảng , tùy thuộc nhiệt độ bảo quản và tínhchất của tường

1.2.1.3 Diện tích kho bảo quản lạnh đông

-Do xếp dỡ cơ giới, sản phầm được sếp trên hệ thống pallet bằng gỗ

=> chọn Hlđ = 6000 mm

-Kho lạnh được lắp ráp bằng panel cách nhiệt, nhiệt độ kho bảo quản lạnh đông -18

20

Trong đó:

FXD: Diện tích lạnh cần xây dựng (m2): Hệ số sử dụng diện tích các buồng chứaTheo bảng số liệu hệ số sử dụng diện tích ta có:

= 355,56 (m2) =>

Diện tích thực tế của buồng bảo quản lạnh đông:

1.2.1.6 Xác định số ô tiêu chuẩn

Chọn diện tích ô tiêu chuẩn là f=6x12=72 m2

Số ô tiêu chuẩn cho kho bảo quản lạnh đông

Chọn 6 ô 72m2 diện tích xây dựng thật 432 m2

5 Buồng bảo quản sản phẩm lạnh khối lượng 1200 tấn

1 Thể tích kho bảo quản sản phẩm làm lạnh

1.2.1.7 Diện tích kho bảo quản sản phẩm làm lạnh

-Do xếp dỡ cơ giới, sản phầm được sếp trên hệ thống pallet bằng gỗ

=> chọn Hll = 6000mm

-Kho lạnh được lắp ráp bằng panel cách nhiệt, nhiệt độ kho bảo quản lạnh đông 5

=> chọn

- Chọn khoảng hở lưu thông gió bằng 750mm

PT 1.3

Trong đó:

FXD: Diện tích lạnh cần xây dựng (m2): Hệ số sử dụng diện tích các buồng chứaTheo bảng số liệu hệ số sử dụng diện tích ta có:

(m2) =>

Diện tích thực tế của buồng bảo quản lạnh:

1.2.1.10 Xác định số ô tiêu chuẩn

Chọn diện tích ô tiêu chuẩn là f=6x12=72 m2

Số ô tiêu chuẩn cho kho bảo quản lạnh (ô)

Chọn 9 ô 72m2 diện tích xây dựng thật 648 m2

6 Diện tích phòng đặt thiết bị cấp đông IQF

-Thông số ban đầu:

+Năng suất thiết bị cấp đông : 0,3 tấn/mẻ

+Thời gian cấp đông : 0,25 giờ/mẻ

Công suất cấp đông : 1,2 tấn/giờ

- Chọn thiết bị cấp đông của công ty TNHH Năm Dũng (35 Hồ Ngọc LâmP.16 Q8 TP HCM)

Vật liệu Inox 304, vật liệu khác

1 Diện tích thực của phòng đặt thiết bị

Chiều dài một máy L = 16000 (mm)

Chiều rộng 2 máy W = 3300x2 = 6600 (mm)

Chiều cao: H = 3200 (mm)

Khoảng cách giữa các cụm máy và tường là: 1000 (mm)

Khoảng cách giữa đầu vào của máy IQF với tường và đầu ra của máy tái đôngvới tường là: 3000 (mm)

Chọn kích thước phòng 24x10=240 (m2)

Hình 1.1 sơ đồ bố trí mặt bằng sơ bộ

CHƯƠNG 2 TÍNH CÁCH NHIỆT – CÁCH ẨM KHO LẠNH

2.1 Đặc điểm cấu trúc kho lạnh và các thông số cơ bản của panel

7 Đặc điểm cấu trúc kho lạnh

Chất lượng cách nhiệt có tính chất quyết định đối với chất lượng kho lạnh Lớp

cách nhiệt cách ẩm cần đáp ứng các yêu cầu sau:

Dễ mua, rẻ, dễ gia công, vận chuyển, lắp đặt, không cần bảo dưỡng cao

Ngày nay kho lạnh lắp ghép được sử dụng rất rống rãi do kết cấu đơn giản,

có thể lắp ráp nhanh chóng và khi cần có thể tháo ra di chuyển đến địa điểmkhác Kho lạnh lắp ghép ngày nay rất đa dạng có thể chứa được vài ba tấnhàng đến hàng chục tấn hàng Em lựa chọn kho lạnh lắp ghép cho phần đồ áncủa mình

Kết cấu kho lạnh được lắp ráp bởi các tấm panel tiêu chuẩn do nhà sản xuấtquy định Cấu tạo của Panel gồm:

- Hai bề mặt bên ngoài panel được phủ một lớp vật liệu hoàn toàn cách ẩm cótuổi thọ và độ bền cao Những vật liệu thông dụng hiện này là:

• Tôn mạ màu (colorbond steel sheet): Độ dày từ 0,5 mm đến 0,7mm

• Tôn phủ lớp PVC (PVC coated steel sheet): Độ dày từ 0,6mm

• Tôn inox (stainless steel sheet): Độ dày từ 0,5 mm đến 1,2 mm

- Vật liệu cách nhiệt là polyurethan phun Khối lượng riêng 38 42 kg/m3, cường

độ chịu nén 0,2 đến 0,29 MPa, tỷ lệ điền đầy bọt trong panel là 95%, chất tạobọt là R141B không phá hủy tầng ôzôn

 Đặc điểm của panel:

- Do đặc tính định hình cao nên việc sử dụng để lắp đặt nhà xưởng công nghiệp bằng panel, tiết kiệm được chi phí xây dựng, rút ngắn thời gian thi công.

- Panel có khả năng tạo kết cấu nhẹ.

- Lắp đặt không yêu cầu vị trí tay nghề cao.

- Có khả năng đáp ứng mở rộng công trình hiện có.

- Cách nhiệt, cách ẩm tốt.

- Không gây độc hại, thân thiện với môi trường.

Tuy có rất nhiều ưu điểm trên nhưng với chi phí đầu tư kho lạnh sử dụng tấm ghép panel cao gấp 2-3 lần chi phí cho kho lạnh được xây dựng kiểu truyền thống Nên chúng ta cần phải tính toán để có phương án đầu tư hợp

lí

2.2 Tính cách nhiệt cho tường bao và trần

- Chiều dày lớp cách nhiệt tính theo công thức tính hệ số truyền nhiệt k qua

vách phẳng nhiều lớp lấy từ công thức (3 -1) trang 85 tài liệu [1].

PT 2.4

- Suy ra chiều dày lớp cách nhiệt:

PT 2.5

Với:

δcn: Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, [m]

λcn: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, [W/mK]

k : Hệ số truyền nhiệt, [W/m2K]

α1: hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới tường cách nhiệt, [W/m2K]

α2: hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh tới buồng lạnh, [W/m2K]

δi: Bề dày yêu cầu của lớp vật liệu thứ i, [m]

λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, [W/mK]

Do xây dựng kho lạnh bằng tấm panel nên ta chon các tấm panel dựa vào bảng3.9 (trang100, tài liệu [1]) Độ dầy panel, hệ số k và lĩnh vực ứng dụng củakho lạnh để thiết kế kho lạnh

8 Thông số các lớp vật liệu của tấm panel tiêu chuẩn

- Polyurethane có hệ số dẫn nhiệt 0,018-0,022 W/mK, chọn λcn = 0,020W/mK (theo tấm panel của công ty Phương Nam)

- Tôn lá dày 0.0005 m có hệ số dẫn nhiệt 58 W/mK (theo QCVN 09:2017BXD)

- Sơn bảo vệ dày 0.0005m có hệ số dẫn nhiệt 0,0808 W/mK (sơn InsuMax)

9 Chọn tấm panel

Ta có bảng thông số kỹ thuật các tấm panel của hãng nikkei Panel System nhưsau:

Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật các tấm panel của hãng nikkei Panel System

Loại Độ dày Hệ số truyền nhiệt k

(W/m2K)

Nhiệt độ sửdụng (oC)

Loại FT 150 mm 0,14 Đến -55

Bảng 2.5 Kết quả tính toán và lựa chọn panel cho từng loại buồng

Buồng bảoquản đông Buồng bảoquản lạnh Buồng IQF

Hệ số truyền

10 Kiểm tra tấm đọng sương

Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường bao phảilớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường Điều kiện để không xảy ra hiệntượng đọng sương được xác định theo công thức (3-7) (tài liệu [1] tr.87)

PT 2.6

Với:

k: hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K]

ks: hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọngsương, [W/m2K]

α1 = 23.3 W/m2K: hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài của từơng bao che

tf: nhiệt độ trong buồng lạnh, oC

Xét theo nhiệt độ ngoài trời mùa hè của tỉnh Quảng Trị như trên Bảng 1.1Nhiệt độ bên trong xưởng là: tn = 0,7.t

Bảng 2.6 Thông số tính cách ẩm kho

Nhiệt độngoài trời

t (oC)

Nhiệt độtrong xưởng

tn (oC)

Độ ẩm

Nhiệt độđọng sương(theo tn)

Với các thông số đều đã có sẵn như trên, kết quả tính toán được ghi trong bảng

Bảng 2.7 Kết quả tính toán đọng sương

11 Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt

Do vật liệu bề mặt phủ 2 bên panel là vật liệu hoàn toàn cách ẩm nên không xảy

ra hiện tượng đọng ẩm

2.3 Chọn kết cấu nền kho lạnh

Ta chỉ cần tính nền cho kho bảo quản, còn buồng kết đông IQF thì không cầntính nền (vì ta dùng panel cách nhiệt cho 6 mặt máy cấp đông)

12 Chọn kết cấu nền cho kho bảo quản lạnh

Kho bảo quản lạnh có nhiệt độ buồng là 5oC

Tham khảo bảng 3.1 tài liệu [1] trang 81 ta có:

Bảng 2.8 Kết cấu buồng bảo quản lạnh (từ trên xuống dưới)

- k = 0,41 W/m2K với nhiệt độ buồng lạnh là 1oC

Theo phương trình 2.2 chiều dày lớp cách nhiệt Polyurethan tối thiểu là:

13 Chọn kết cấu nền cho kho bảo quản đông

Buồng bảo quản đông có nhiệt độ -18oC

Để tránh xảy ra đóng băng nền ta có thể sử dụng 2 phương pháp:

- Sử dụng dòng chất lỏng nóng (glycol) đi trong ống hoặc sử dụng điện trởsưởi đẻ gia nhiệt cho nền

- Xây kết cấu các con lươn thông gió, các con lươn thông gió được xâybằng bê tông hoặc gạch thẻ, cao khoảng 100 đến 200mm đảm bảo thông

28

gió tốt Khoảng cách giữa các con lươn tối đa 400mm Bề mặt các conlươn dốc về hai phía 2% để tránh đọng nước

Ở bản thiết kế này ta chọn sử dụng phương pháp xây các con lươn thông gió

Bảng 2.9 Kết cấu nền buồng bảo quản đông (từ trên xuống dưới)

ST

Chiều dày (mm)

Hệ số dẫn nhiệt (W/mK)

3 Chống ẩm perganin, giấy dầu 2,5 0.018

5 Chống ẩm perganin, giấy dầu 2,5 0,018

Chọn tốc độ không khí trong kênh là: nhiệt độ trung bình của không khítrong kênh là 20oC hệ số dẫn nhiệt của lớp thông gió là:

Theo bảng 3.7 tài liệu [1] trang 86 ta có:

- α1 = 23.3 W/m2K

- α2 = 10.5 W/m2K – đối với buồng bảo quản đông và buồng IQF

Theo bảng 3.6 [1 tr.84] ta có:

- W/m2K với nhiệt độ buồng bảo quản đông là -18oC

Theo phương trình 2.2 chiều dày lớp cách nhiệt Polyurethan tối thiểu là:



Ta chọn chiều dày thực của lớp cách nhiệt của buồng bảo quản đông là:

δcn_bqđ = 0,175 mKhi đó hệ số truyền nhiệt thực tế của nền phòng bảo quản đông là:

(W/m2K)Tính toán tương tự cho buồng bảo quản lạnh, ta có bảng sau

Bảng 2.10 Độ dày của các tấm PE theo từng buồng

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH 3.1 Tổng quát

Tính nhiệt kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài đivào kho lạnh Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất

để thải nó trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữabuồng lạnh và không khí bên ngoài

Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt kho lạnh là để xác định năngsuất lạnh của máy lạnh cần lắp

Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định theo biểu thức:

∑Q = ∑Q1 + ∑Q2 +∑Q3 + ∑Q4 + ∑Q5 , WTrong đó:

• ∑Q1: Dòng nhiệt qua kết cấu bao che

• ∑Q2: Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra

• ∑Q3: Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh

• ∑Q4: Dòng nhiệt do vận hành

• ∑Q5: Dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp (thở), chỉ có ở cáckho lạnh bảo quản rau quả đặc biệt hoặc trong các buồng lạnh bảo quản hoaquả của kho lạnh phân phối

Đặc điểm của các dòng nhiệt là chúng thay đổi liên tục theo thời gian Q1

phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ bên ngoài nên nó thay đổi theo giờ trong ngày vàtheo mùa trong năm… Q2 phụ thuộc vào thời vụ Q3 phụ thuộc vào loại hàng hóabảo quản: Sản phẩm không hô hấp và sản phẩm sống có hô hấp (rau, quả, trứng)

Q4 phụ thuộc vào quy trình công nghệ chế biến, bảo quản hàng hóa Q5 phụ thuộcvào biến đổi sinh hóa của sản phẩm hô hấp

3.2 Tính toán nhiệt hệ thống cấp đông IQF

14 Tổn thất do truyền nhiệt qua kết cấu bao che

Tổn thất qua kết cấu bao che của các buồng cấp đông có thể tính theo công thứctruyền nhiệt thông thường:

F - tổng diện tích 6 mặt của buồng cấp đông, m2

tkkn – nhiệt độ không khí bên ngoài

Thường tủ cấp đông đặt trong khu chế biến, có nhiệt độ khá thấp do có điềuhòa không khí, lấy tkkn = 20 22

tkkt – nhiệt độ không khí bên trong cấp đông

30

E – năng suất kho cấp đông, kg/h

t1, t2 – nhiệt độ của sản phẩm ở nhiệt độ đầu vào và ra, J/kg

Ta lấy t1=-6oC (theo tài liệu [1] trang 112)

C – nhiệt dung riêng của cá (tra bảng 4.3 trang 114 tài liệu [1], lấy theo cá béo),kJ/kgK

Q31 – nhiệt tổn thất do động cơ quạt, W

N – công suất động cơ của quạt, kW

n – số quạt của buồng cấp đông

3.2.1.2 Do động cơ băng tải gây ra

Động cơ băng tải nằm ở bên ngoài buồng cấp đông, biến điện năng thành cơnăng làm chuyển động băng tải Trong quá trình băng tải chuyển động sinh công

và tỏa nhiệt ra môi trường bên trong buồng Có thể tính tổn thất nhiệt do động cơbăng tải gây ra như sau:

Q32 – nhiệt tổn thất do động cơ băng tải, W

– hiệu suất của động cơ băng tải

N2 – công suất điện động cơ băng tải, kW

17 Tổn thất do lọt khí bên ngoài vào

Đối với các buồng cấp đông IQF, trong quá trình làm việc do các băng tải chuyểnđộng vào ra nên ở các cửa ra vào phải có một khoảng hở nhất định Mặt khác khibăng tải vào ra buồng cấp đông nó sẽ cuốn vào ra một lượng khí nhất định, gây ratổn thất nhiệt Tổn thất nhiệt này có thể tính như sau:

Q4=Gkk.Cpkk(t1-t2) PT 3.12

Q4 – nhiệt tổn thất do lọt khí từ bên ngoài vào, kW

Gkk – lưu lượng không khí lọt, kg/s

Cpkk – nhiệt dung riêng trung bình của không khí trong khoảng -40 20oC, kJ/kgK

t1, t2 – nhiệt độ không khí bên ngoài và bên trong buồng.

Việc tính toán Gkk thực tế rất khó nên có thể căn cứ vào tốc độ băng chuyền và diện tích cửa vào ra để xác định Gkk một cách gần đúng, như sau:

Gkk – lưu lượng không khí, kg/s

kk – khối lượng riêng của không khí, kg/m3

– tốc độ chuyển động của băng tải, m/s

F – tổng diện tích khoảng hở cửa vào và cửa ra của băng tải, m2

Diện tích khoảng hở được xác định căn cứ vào khoảng hở giữa băng tải và chiều rộng của nó, thông thường khoảng hơ khoảng 35 50mm

18 Kết quả tính toán của buồng cấp đông IQF

3.2.1.3 Tổn thất do truyền nhiệt qua kết cấu bao che

Bảng 3.11:Kết quả tính toán Q 1 buồng IQF

Q41: tổn thất do động cơ điện lấy bằng điện năng tiêu thụ Q41=2*24=48 kW

Q42: tổn thất do lọt khí bên ngoài vào

Tổn thất do lọt khí bên ngoài vào

Q42=Gkk.Cpkk(t1-t2) PT 3.14

Gkk – lưu lượng không khí lọt, kg/s;

Cpkk =1.005 kJ/kgK: nhiệt dung riêng trung bình của không khí trong khoảng -40 20

t1, t2 – nhiệt độ không khí bên ngoài và bên trong buồng

Việc tính toán Gkk thực tế rất khó nên có thể căn cứ vào tốc độ băng chuyền và diện tích cửa vào ra để xác định Gkk một cách gần đúng, như sau:

Gkk= kk F

kk=1.205 kg/m3 khối lượng riêng của không khí ở 20 ;

= m/phút =0.01 m/s – tốc độ chuyển động của băng tải

F=2*chiều rộng băng tải*khoảng hở = 2*3.3*0.035=0.231 m2 – tổng diện tích khoảng hở cửa vào và cửa ra của băng tải (đối với 1 máy)

32

Diện tích khoảng hở được xác định căn cứ vào khoảng hở giữa băng tải và chiều rộng của nó, thông thường khoảng hơ khoảng 35 50mm

Bảng 3.13:Kết quả tính toán Q 42 buồng IQF

3.2.1.6 Tính Phụ tải cho thiết bị và máy nén

- Phụ tải của thiết bị:

QTB= ∑Q = 79 kW

- Phụ tải của máy nén (tài liệu [1] trang 120):

QMN =100Q1 + 100%Q2 + 60%Q4 PT 3.15

Kết quả được tổng hợp ở bảng sau:

Bảng 3.14 Kết quả tính toán Q cho thiết bị và máy nén của thiết bị cấp đông

Q1 (kW) Q2(kW) Q4(kW) ∑Q(kW) QMN(kW) QTB(kW)Thiết bị cấp

3.3 Tính toán nhiệt cho phòng bảo quản

Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che được định nghĩa là tổng các dòng nhiệttổn thất qua tường bao, trần và nền do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trườngbên ngoài và bên trong kho lạnh cộng với dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trờiqua tường bao trần theo công thức:

Q1 = Q11 + Q12

Tổn thất do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài và trong buồng lạnh:

Q11 = kt.F.(t1 – t2), W PT 3.16

Trong đó: kt: Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu, W/ m K;

F: Diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m;

t1: Nhiệt độ của môi trường bên ngoài, oC;

t2: Nhiệt độ không khí bên trong buồng lạnh, oC

Tổn thất do bức xạ nhiệt trực tiếp từ mặt trời (bề mặt tường ngoài mái kholạnh)

Trong đó: k : Hệ số truyền nhiệt thực của vách ngoài, W/ m K;

F: Diện tích nhận bức xạ trực tiếp của Mặt trời, m;

Δt12: Hiệu nhiệt độ dư, đặc trưng ảnh hưởng bức xạ mặt trời vàomùa hè, oC

Ở đây, ta bỏ qua dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời trực tiếp Do kholạnh được bố trí bên trong xưởng nên không tiếp xúc trực tiếp với mặt trời

Do hành lang, buồng đệm có cửa thông với bên ngoài nhiệt độ hành langbuồng đệm bằng 70% nhiệt độ bên ngoài còn đối với nền do không tiếp xúc trứctiếp với không khí nên không bị tổn thất

Q11 = kt.Ft.(0,7t1-t2) PT 3.18

∑Q2: Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra Sản phẩm đưa vào buồng gia lạnh buồngkết đông không có bao bì nhưng sản phẩm đưa vào buồng bảo quản lạnh và bảoquản đông thường kèm theo bao bì như hộp cáctông, thùng gỗ, khay Do đó, Q2

gồm hai thành phần:

• Q21 do sản phẩm tỏa ra

• Q22 do bao bì tỏa ra

∑Q3: Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh

Các buồng bảo quản lạnh dù thở hay không thở thường vẫn được thông gió 3 – 5lần/ ngày, trong khi buồng bảo quản đông thì không thông gió

∑Q4: Dòng nhiệt do vận hành (tài liệu [1] trang 116)

Các dòng nhiệt vận hành Q4 gồm nhiệt tỏa do đèn chiếu sáng Q41, do người làmviệc Q42, do các động cơ điện làm việc Q43, dòng nhiệt do mở cửa Q44

A: Nhiệt toả do chiếu sáng trên 1m2, W/ m2

F: Diện tích của sàn buồng lạnh hoặc kho lạnh, m2

350: Nhiệt tỏa do một người lao động nặng, 350W/ người

n: Số người lao động trong buồng, diện tích nhỏ hơn 200 m2 lấy n=2-3

1000: Hệ số chuyển đổi từ kW ra W

N: Công suất động cơ, kW

34

η: Hiệu suất động cơ

19 Tính nhiệt cho phòng bảo quản đông

3.3.1.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che

Bảng 3.15 Kết quả tính toán Q 11 cho buồng bảo quản đông

m

bm

kW/m2K

Q11kW

3.3.1.2 Dòng nhiệt do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời

Dòng nhiệt do bức xạ bằng không do vách panel không tiếp xúc trực tiếp vớiánh sáng mặt trời nên Q12 = 0 (kW)

Vậy, Q1 = Q11 + Q12 = 15,56 (kW)

3.3.1.3 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra.

Với buồng bảo quản lạnh đông:

PT 3.23

Trong đó:

• h1: là entanpi của sản phẩm trước khi đưa vào buồng bảo quản đông với nhiệt

độ t1 = -8oC (theo tài liệu [1] trang 112) (kJ/kg)

• h2: là entanpi của sản phẩm sau khi đưa vào buồng bảo quản đông, h1 h2 tratrong bảng 4-2 tài liệu [1] trang 110 (kJ/kg)

• M: năng suất nhập vào buồng bảo quản đông trong một ngày đêm Lấy bằng6% dung tích buồng

(t/24h) (oC) (kJ/kg) (oC) (kJ/kg) (kW)Buồng bảo

3.3.1.4 Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra

PT 3.24

Trong đó:

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

• Cb – nhiệt dung riêng của bao bì, J/kgK (trang 113 tài liệu [1])

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

Q2 =Q21 + Q22 = 20,72 + 1,62 = 22,34 (kW)

3.3.1.5 Dòng nhiệt do thông gió.

Dòng nhiệt do thông gió.

N là công suất động cơ điện, kW buồng bảo quản lạnh, đông N=1÷4 kW(tham khảo tài liệu [1])

Chọn N=1 kW

• Q44 = B.F (W)

F là diện tích buồng

B là dòng nhiệt riêng khi mở cửa, W/m2

Dòng nhiệt riêng khi mở cửa phụ thuộc vào diện tích buồng và chiều caobuồng là 6m ta tra được B = 12 W/m2 (bảng 4-4 trang 117 tài liệu [1])

⇒ Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 (kW)

Bảng 3.18 Kết quả tính Q 4 cho buồng bảo quản đông

A(W

)

F(m2)

Q41

(kW)

n(người)

Q42

(kW)

N(kW)

3.3.1.7 Tính Phụ tải cho thiết bị và máy nén

- Phụ tải của thiết bị:

QTB= ∑Q = Q1 + Q2 + Q4

- Phụ tải của máy nén:

QMN =100Q1 + 100%Q2 + 60%Q4 Kết quả được tổng hợp ở bảng sau:

Bảng 3.19 Kết quả tính toán Q cho thiết bị và máy nén buồng BQĐ

Q1 (kW) Q2(kW) Q4(kW) ∑Q(kW) QMN(kW) QTB(kW)Buồng bảo

1 Tính nhiệt cho phòng bảo quản lạnh

1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che

Bảng 3.20 Kết quả tính toán Q 11 cho buồng bảo quản lạnh

Vách (ma

)

b(m)

k(W/m2K)

F(m2)

Q11

(kW)Buồn

g 1 Vách 1Vách 2 126 66 0.4900.490 7236 26.3226.32 55 0.750.38 2.51

38

1 Dòng nhiệt do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời

Dòng nhiệt do bức xạ bằng không do vách panel không tiếp xúc trực tiếp vớiánh sáng mặt trời nên Q12=0 (kW)

Vậy, Q1 = Q11 + Q12 = 17,36 (kW)

2 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra.

Với buồng bảo quản lạnh:

Trong đó:

• h1: là entanpi của sản phẩm trước khi đưa vào buồng bảo quản lạnh với nhiệt

độ t1 = 8oC (theo tài liệu [1] trang 112) (kJ/kg)

• h2: là entanpi của sản phẩm sau khi đưa vào buồng bảo quản đông, h1 h2 tratrong bảng 4-2 tài liệu [1] trang 110 (kJ/kg)

• M: năng suất nhập vào buồng bảo quản đông trong một ngày đêm Lấy bằng6% dung tích buồng

• τ: thời gian làm lạnh (h), τ=24h

Bảng 3.21 Kết quả tính toán Q 21 cho buồng bảo quản lạnh

(t/24h

oC) (kJ/kg) (oC) (kJ/kg) (kW)Buồng bảo

3 Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra

Trong đó:

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

• Cb – nhiệt dung riêng của bao bì, J/kgK

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