THIẾT kế hệ THỐNG LẠNH và bảo QUẢN THỰC PHẨM tàu CHỞ HÀNG 7 500 tấn

TỔNG QUAN 1. Lý do chọn đề tài Ngày nay ngành công nghiệp đóng tàu của Việt Nam đang có những bước tiến nhảy vọt. Các công ty, nhà máy đóng tàu ở Việt Nam có thể đóng những con tàu lớn và được các cơ quan Đăng Kiểm danh tiếng trên thế giới chứng nhận. Với tầm phát triển mạnh mẽ hiện nay của mình, công nghiệp đóng tàu trong nước không chỉ đóng những con tàu phục vụ cho nhu cầu vận tải trong nước mà còn xuất khẩu ra thế giới, đảm bảo chất lượng và các yếu tố có liên quan do tổ chức Hàng hải quốc tế đặt ra.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI

KHOA CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH VÀ BẢO QUẢN THỰC PHẨM TÀU CHỞ HÀNG 7.500 TẤN

Chuyên ngành: Máy tàu thủy

Giáo viên hướng dẫn: TS Thẩm Bội Châu

Hải phòng, năm 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH VÀ BẢO QUẢN THỰC PHẨM TÀU CHỞ HÀNG 7.500 TẤN

Chuyên ngành: Máy tàu thủy

Lê Văn Thông TS Thẩm Bội Châu

NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

1 Tinh thần thái độ, sự cố gắng của sinh viên trong quá trình làm luận văn:

2 Đánh giá chất lượng luận văn tốt nghiệp (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trên các mặt: lý luận, thực tiễn, chất lượng thuyết minh và các bản vẽ):

3 Chấm điểm của giáo viên hướng dẫn

(Điểm ghi bằng số và chữ)

Hải Phòng, ngày tháng 01 năm 2014

Giáo viên hướng dẫn

TS Thẩm Bội Châu

ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

1 Đánh giá chất lượng luận văn tốt nghiệp về các mặt: thu thập và phân tích số liệu ban đầu, cơ sở lý thuyết, vận dụng vào điều kiện cụ thể, chất lượng bản thuyết minh, bản vẽ, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn:

2 Chấm điểm của giáo viên phản biện

(Điểm ghi bằng số và chữ)

Hải Phòng, ngày tháng 01 năm 2014

Giáo viên phản biện

Mục lục

TỔNG QUAN 1

Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ TÀU VÀ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC 4

1.1 Giới thiệu chung của tàu 4

1.2 Giới thiệu chung về hệ động lực của tàu 5

Chương 2 THIẾT KẾ TRANG TRÍ BUỒNG LẠNH 6

2.1 Thực phẩm và tiêu chuẩn bảo quản 6

2.2 Tiêu chuẩn bảo quản thực phẩm trên tàu 7

2.3 Vị trí kho lạnh thực phẩm 12

2.4 Chọn hệ thống làm lạnh 15

Chương 3 KẾT CẤU CÁCH NHIỆT BUỒNG LẠNH VÀ TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM 17

3.1 Chọn vật liệu và kết cấu cách nhiệt 17

3.2 Tính toán kết cấu cách nhiệt 20

3.2 Xác định sản lượng lạnh của hệ thống 25

Chương 4 TÍNH CHỌN MÁY NÉN 34

4.1 Lựa chọn công chất làm lạnh 34

4.2 Sơ đồ hệ thống 36

4.3 Xác định sản lượng lạnh của máy nén và chọn máy nén 38

4.4 Tính nghiệm máy nén 39

4.5 Tính nghiệm công suất động cơ lai 50

Chương 5 TÍNH CHỌN BẦU NGƯNG 52

5.1 Các thông số ban đầu 52

5.2 Phụ tải bầu ngưng 53

5.3 Lưu lượng của nước làm mát vào bầu ngưng 53

5.4 Tốc độ chuyển động của nước trong ống 53

5.5 Tính nghiệm bầu ngưng 54

5.6 Nhiệt tải của bầu ngưng 57

Chương 6 TÍNH CHỌN DÀN BAY HƠI 58

6.1 Các thông số ban đầu 58

6.2 Tính chọn dàn bay hơi buồng 1 58

6.3 Tính chọn dàn bay hơi buồng 2 64

6.4 Tính chọn dàn bay hơi buồng 3 70

KẾT LUẬN 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

TỔNG QUAN

1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay ngành công nghiệp đóng tàu của Việt Nam đang có những bướctiến nhảy vọt Các công ty, nhà máy đóng tàu ở Việt Nam có thể đóng nhữngcon tàu lớn và được các cơ quan Đăng Kiểm danh tiếng trên thế giới chứngnhận Với tầm phát triển mạnh mẽ hiện nay của mình, công nghiệp đóng tàutrong nước không chỉ đóng những con tàu phục vụ cho nhu cầu vận tải trongnước mà còn xuất khẩu ra thế giới, đảm bảo chất lượng và các yếu tố có liênquan do tổ chức Hàng hải quốc tế đặt ra

Có những thành công ấy là sự hội tụ của nhiều thành quả của con người

và nền đóng tàu trong nước Sự lớn mạnh của đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuậtkhông những về số lượng mà còn về chất lượng, sự tiếp thu và ứng dụng củanhững tiến bộ khoa học kỹ thuật và sự tiếp cận những công nghệ mới của đóngtàu thế giới đã đưa Việt Nam thu ngắn khoảng cách với ngành công nghiệp đóngtàu của các nước phát triển mặt khác cũng nhờ sự lành nghề của các công nhânđóng tàu và lực lượng công nhân bậc cao ngày càng phát triển, tất cả những điều

đó làm cho chất lượng của con tàu càng được nâng cao

Trong các hệ thống trên tàu thuỷ thì hệ thống làm lạnh và bảo quản rauquả thực phẩm có một vai trò quan trọng Để đảm bảo cho cuộc sống của thuyềnviên thì trên mỗi tàu phải trang bị hệ thống làm lạnh để đáp ứng được nhu cầusinh hoạt của tất cả thuyền viên trên toàn bộ chuyến hành trình Thực tế hiện nayphần lớn hệ thống làm lạnh được lắp trên tàu thuỷ đều phải nhập từ nước ngoài

- Trau dồi học hỏi về chuyên môn, nghiên cứu các vấn đề về lý thuyết vàthực tiễn tìm ta mối quan hệ thực tại giữa chúng trên cơ sở hạn chế về mặt côngnghệ của nước nhà, từ đó tìm ra những biện pháp công nghệ phù hợp với thựctiễn.

3 Phương pháp và phạm vi nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu :

Dựa trên cơ sở lý thuyết (các tài liệu chuyên môn) đã được trang bị trongquá trình học tập kết hợp với thực tế tình hình sản xuất hiện nay trong các nhàmáy đóng tàu, đồng thời cập nhật thông tin về các tiến bộ khoa học trong lĩnhvực đóng tàu Kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực tế

- Phạm vi nghiên cứu :

Nghiên cứu quá trình trao đổi nhiệt của không khí, các thiết bị của hệthống làm lạnh và bảo quản rau quả thực phẩm

4 Ý nghĩa thực tế của đề tài nghiên cứu

Đề tài nhằm tạo tiền đề cho việc ứng dụng những thành tựu khoa học mớivào ngành công nghiệp đóng tàu của nước ta Dùng làm tài liệu tham khảo chocác sinh viên học ngành máy tàu thuỷ

Đề tài được ứng dụng trong các nhà máy đóng tàu, hoặc có thể được nhàmáy tham khảo và ứng dụng có chọn lọc và cải tiến để phù hợp với điều kiệnsản xuất của nhà máy

5 Nội dung chính của đề tài

Chương 1: Giới thiệu tàu và hệ động lực

Chương 2: Thiết kế trang trí hầm lạnh

Chương 3: Tính cách nhiệt kho lạnh và xác định nhu cầu lạnh cần thiếtChương 4: Tính toán cân bằng nhiệt ẩm

Chương 5: Tính chọn máy nén

Chương 7: Tính chọn dàn bay hơi

Bản vẽ gồm : 6 bản vẽ khổ giấy A0.

Trong suốt 3 tháng làm việc, tìm hiểu tài liệu và được sự hướng dẫn nhiệt

tình của thầy giáo TS Thẩm Bội Châu, cùng các thầy cô giáo trong khoa và bộ

môn, đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp của mình

Đây là kết qủa tổng hợp quá trình học tập và rèn luyện của em trong nhàtrường và ngoài thực tế

Tuy nhiên với những bước đi ban đầu của một người thiết kế cũng như sự

cọ sát với thực tế không nhiều chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, emmong muốn nhận được sự giúp đỡ, chỉ bảo của các thầy cô giáo giúp em đượchoàn thiện đề tài hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, Ban chủ nhiệm khoa, Nhàtrường, các bạn sinh viên trong và ngoài lớp đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho emhoàn thành đề tài này

Hải phòng, ngày tháng năm 2014

Sinh Viên:

Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ TÀU VÀ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC 1.1 Giới thiệu chung của tàu

1.1.1 Loại tàu, công dụng

Tàu hàng sức chở 7500 tấn là loại tàu vỏ thép, kết cấu hàn điện hồ quang,một boong chính, một boong dâng lái và boong dâng mũi Tàu được thiết kếtrang bị 01 diesel chính 4 kỳ truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục chân vịt

Tàu được thiết kế dùng để chở hàng khô, hàng bách hóa và chở gỗ

1.1.2 Vùng hoạt động,cấp thiết kế

Vùng hoạt động của tàu: Không hạn chế

Tàu hàng 7500 tấn được thiết kế thoả mãn Cấp không hạn chế theo Quyphạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép của Nhật Bản

1.1.3 Các thông số chủ yếu của tàu

– Chiều dài lớn nhất [Lmax] 119,9 m

– Chiều dài giữa hai trụ [Lpp] 112,0 m

- Áp suất cháy lớn nhất 24.9 Mpa

- Suất tiêu hao nhiên liệu 179 g/kW.h

1.1.4 Luật và công ước quốc tế

– Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép Nhật Bản

– MARPOL 73/78 (có sửa đổi)

– Bổ sung sửa đổi 2003 của MARPOL

1.2 Giới thiệu chung về hệ động lực của tàu

1.2.1 Bố trí chung buồng máy

Buồng máy được bố trí từ sườn 09 (Sn9) đến sườn 32 (Sn32) Lên xuống buồng máy bằng 06 cầu thang chính (02 cầu thang tầng1, 02 cầu thang tầng 2, 02 cầu thang tầng 3) và 01 cầu thang sự cố.

Trong buồng máy lắp đặt 01 máy chính và các thiết bị phục vụ hệ thốngđộng lực, hệ thống ống toàn tàu Điều khiển các thiết bị được thực hiện tại chỗtrong buồng máy Điều khiển máy chính được thực hiện tại chỗ trong buồngmáy hoặc từ xa trên buồng lái Một số bơm chuyên dụng có thể điều khiển từ xatrên boong chính như bơm vận chuyển dầu đốt, bơm nước vệ sinh, sinh hoạt, cácquạt thông gió

1.2.2 Máy chính

Máy chính có ký hiệu MAK 6M32 do NHẬT BẢN sản xuất, là động

cơ 4 kỳ thấp tốc,làm mát gián tiếp 2 vòng tuần hoàn, khởi động bằng khí nén

Thông số của máy chính

- Áp suất cháy lớn nhất 24,9 MPa

- Suất tiêu hao nhiên liệu ge = 179 g/kW.h

Chương 2 THIẾT KẾ TRANG TRÍ BUỒNG LẠNH

2.1 Thực phẩm và tiêu chuẩn bảo quản

2.1.1 Thời gian để bảo quản lương thực thực phẩm

Thời gian hành trình của tàu: Tuỳ theo nhu cầu khai thác của chủ tàu màthời gian hành trình có thể là: tht = 20  30 ngày

Thời gian đỗ bến: tđb =2  4 ngày

Chọn: tđb = 3 ngày

Thời gian phát sinh do thời tiết và sự cố: tPS = (5  10) ngày

Vậy tổng thời gian để bảo quản lương thực thực phẩm là: 40 ngày

2.1.2 Tiêu chuẩn lương thực thực phẩm

Lượng thực phẩm cần bảo quản xác định theo công thức:

M = K n m t (kg)Trong đó:

K - Hệ số dự trữ để tính tới phát sinh thực tế K = 1,2  2

m nhu cầu lương thưc thực phẩm của một thuyền viên trong mộtngày đêm

t - thời gian của một hành trình (ngày)

K ( hệ số )

m (kg/người.ngày)

t ( ngày )

M ( kg )

Tên thực

phẩm

n ( người )

K ( hệ số )

m (kg/người.ngày)

t ( ngày )

M ( kg )

Vậy tổng khối lượng thực phẩm cần bảo quản là: 5149 kg

2.2 Tiêu chuẩn bảo quản thực phẩm trên tàu

Chọn chế độ bảo quản của một số loại thực phẩm theo bảng 1.1, 2, 3 - 3

và phụ lục 2 - 8 có các bảng 2.2, 3, 4, 5 sau:

Bảng 2.2 Chế độ bảo quản rau tươi

Tên thực phẩm

Giới hạn nhiệt độ ( 0 C )

Độ ẩm tương đối (%)

Chế độ thông gió

Thời gian bảo quản

Tên thực phẩm

Giới hạn nhiệt độ ( 0 C )

Độ ẩm tương đối (%)

Chế độ thông gió

Thời gian bảo quản

Độ ẩm không khí (%)

Thời gian bảo quản (tháng)

Bảng 2.4 Chế độ bảo quản sản phẩm động vật

Tên thực phẩm

Giới hạn nhiệt độ ( 0 C)

Độ ẩm tương đối (%)

Chế độ thông gió

Thời gian bảo quản

Thịt lợn tươi ướp đông -23  -18 80  85 Đóng 12  18 tháng

Bảng 2.5 Chế độ bảo quản hàng đông lạnh trên tàu thuỷ

Tên thực phẩm Tiêu chuẩn

chất hàng

Giới hạn nhiệt độ ( 0 C)

Độ ẩm tương đối (,%)

Hệ số tuần hoàn không khí (l/h)

Hệ số thông gió

-25  -18-25  -18

70 100

70 100

Thực nghiệm cho thấy: Đối với các sản phẩm sống như rau, hoa quảtươi, khi bảo quản lạnh không được đưa nhiệt độ bảo quản lạnh xuống thấp hơnquy định Khi nhiệt độ quá lạnh có thể làm giảm chất lượng của rau quả hoặclàm hăm chúng dẫn đến không sử dụng được nữa Các sản phẩm động vật chết

có thế bảo quản ở nhiệt độ thấp hơn quy định Nhiệt độ càng thấp thời gian bảoquản càng dài mà không làm giảm chất lượng sản phẩm Theo 1 thì thịt lợn,

bò, gia cầm, cá thường được bảo quản đông ở nhiệt độ từ: ( -32  -12 )0C

Vậy chia kho lạnh thành ba buồng bảo quản và một hành lang cách nhiệtvới chế độ bảo quản như sau:

Kho đồ khô nhiệt độ là 120C, chế độ thông gió đóng

Bảng 2.6 Thông số chính của các buồng lạnh

STT Buồng bảo quản Nhiệt độ

( 0 C )

Độ ẩm (%) Chế độ thông gió

Với gạo bảo quản ở chế độ điều hoà không khí, riêng với nước giải khát

ta bố trí ngay ở hành lang buồng lạnh

2.3 Vị trí kho lạnh thực phẩm

2.4 Vị trí buồng bảo quản

Theo bố trí của thiết kế vỏ tàu ta có kho lạnh được bố trí từ Sn 17 ÷ giữa

Sn 23 và 24

Phía trên là boong thuyền viên

Phía dưới là buồng máy

Phía sau và phía phải là không khí ngoài trời

Phía trước là hành lang

Phía trái là bếp

Việc bố trí buồng bảo quản thực phẩm ở vị trí sao cho gọn,việc bố tríđường ống được đơn giản, ổn định nhiệt độ các buồng nhất, gần nhà bếp để tiệncho việc lấy thực phẩm.Thuận tiện cho việc xuất cũng như nhập thực phẩm

Vị trí của kho lạnh được biểu diễn trên hình.

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí buồng lạnh

2.5 Các kích thước của các buồng bảo quản

Diện tích mặt sàn cần thiết thường lớn hơn ( 30  70 )% diện tích tínhtoán do có kể đến sự chiếm chỗ của kết cấu cách nhiệt, lắp đặt thêm thiết bị sảnxuất nước đá, dàn bay hơi, lối đi, rãnh không khí, các đường ống bố trí trongkho lạnh…

Bảng 2.7 Xác định diện tích sàn

(kg)

q (kg/m 2 sàn)

Diện tích cần thiết kế của buồng thực phẩm khô 3,4

Chiều dài của kho lạnh dọc theo chiều dài tàu:

Diện tích vách trước (m 2 )

Diện tích vách sau (m 2 )

Diện tích mạn trái (m 2 )

Diện tích mạn phải (m 2 )

Thể tích (m 3 )

Buồng 1 là buồng chứa rau, hoa quả…

Buồng 2 là buồng chứa thịt,cá…

Buồng 3 là buồng đệm

2.6 Chọn hệ thống làm lạnh

Việc lựa chọn hệ thống làm lạnh phụ thuộc vào loại hàng chuyên chở vàchức năng của tàu và quy phạm Trên thực tế ta chọn các loại hệ thống làm lạnhsau đây:

Hệ thống làm lạnh không khí bay hơi trực tiếp

Hệ thống làm lạnh bằng nước muối.

2.6.1 Hệ thống làm lạnh không khí bằng bay hơi trực tiếp

 Nguyên lý: Ta cấp công chất làm lạnh lỏng vào giàn ống (các giàn bayhơi), hay các thiết bị làm lạnh không khí được bố trí ngay trong buồng lạnh Quátrình trao đổi nhiệt giữa không khí ở trong buồng lạnh với công chất làm lạnhsôi ở bên trong ống thông qua diện tích trao đổi nhiệt của các dàn ống

Theo quy phạm hệ thống này được sử dụng cho buồng lạnh có dung tíchnhỏ hơn 300m3

2.6.2 Hệ thống làm lạnh bằng nước muối

 Nguyên lý: công chất lạnh bay hơi trong dàn bay hơi, nhận nhiệt từ nướcmuối, làm cho nhiệt độ nước muối hạ xuống Sau khi được làm lạnh, nước muốiđược dẫn đến buồng lạnh, tại đây xảy ra sự trao đổi nhiệt giữa nước muối vàkhông khí trong buồng làm qua thành ống cho nhiệt độ buồng lạnh đảm bảo

 Ưu điểm: Khai thác đơn giản, khả năng tích luỹ cao do nhiệt dung riêngcủa nước muối lớn Được sử dung trên tất cả các tàu và với mọi loại công chất

 Nhược điểm: Cồng kềnh, cần phải có bơm tuần hoàn nước muối, tốnđiện và nặng nề

Chương 3 Kết luận

Từ những phân tích về các hệ thống và các công tác ở trên, ta thấy rằng

hệ thống làm lạnh bằng không khí bay hơi trực tiếp là thích hợp và phổ biếnhiện nay cho việc bảo quản các kho thực phẩm dưới tàu

Vậy với nhiệm vụ thiết kế đề ra, chọn phương pháp trao đổi nhiệt giữacông chất làm lạnh và không khí trong kho thực phẩm là trao đổi trực tiếp nhờcác quạt thổi bố trí trong các kho lạnh

Chương 4 KẾT CẤU CÁCH NHIỆT BUỒNG LẠNH VÀ TÍNH TOÁN

là tấm tôn mạ, tấm phía trong là tấm thép không rỉ

Kết cấu cách nhiệt kiểu Sandwich có đặc điểm:

Đảm bảo độ bền nén, kéo, cắt tốt

Chế tạo lắp ráp đơn giản

Chỉ áp dụng với các kho lạnh cỡ nhỏ

4.1.2 Chọn vật liệu cách nhiệt

Cách nhiệt lạnh có nhiệm vụ hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ ngoài môitrường có nhiệt độ cao vào buồng lạnh có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che.Chất lượng của vách cách phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của vật liệu cáchnhiệt theo các yêu cầu dưới đây:

 Phải có hệ số dẫn nhiệt nhỏ ( = 0,02  0,05 W/m.độ)

 Phải có độ hút ẩm nhỏ để tránh làm tăng  cũng như tránh hiệntượng nứt, vỡ kết cấu cách nhiệt đông đặc ở nhiệt độ thấp

 Không có mùi hoặc không bắt mùi

 Không độc hại với người và hàng hoá, làm biến chất và giảm chấtlượng sản phẩm bảo quản

 Không ăn mòn hoặc có phản ứng với kim loại

 Phải có độ bền cần thiết (độ bền cơ học và độ dẻo cao, bền ở nhiệt

độ thấp)

 Trọng lượng riêng nhỏ.

 Không phải là thức ăn của chuột và các sinh vật khác

 Tuổi thọ cao và giá thành thấp

 Không cháy hoặc không dễ cháy

 Không gây nấm mốc và phát sinh vi khuẩn

 Vận chuyển, lắp ráp, gia công dễ dàng

 Không đòi hỏi sự bảo dưỡng đặc biệt

Thực tế không có một loại vật liệu nào đáp ứng được tất cả các yêu cầu

đó Khi thiết kế kết cấu cách nhiệt tuỳ theo từng trường hợp cụ thể mà lựa chọnvật liệu cách nhiệt có ưu điểm cơ bản phù hợp với yêu cầu của từng kết cấu đócòn các nhược điểm cần được khắc phục băng các phương pháp riêng

Các vật liệu cách nhiệt từ các chất hữu cơ nhân tạo ngày càng được sửdụng nhiều hơn Chúng có tính cách nhiệt tốt, sản xuất với quy mô công nghệ ổnđịnh về chất lượng, kích thước, gia công dễ dàng lắp ghép và kinh tế hơn Cácvật liệu có ý nghĩa nhất hiện nay thuộc loại này là: polystirol, polyurethane,polyêtylen, polyvinylclorit, nhựa phênol và nhựa urê phormanđêhit

Hiện nay, polystirol và polyurethane được sử dụng rộng rãi nhất để cáchnhiệt buồng lạnh Polystirol được sản xuất bằng cách nổ hạt với chất sinh hơikhí được gia nhiệt ở nhiệt độ 1000C Độ bền nén tương đối lớn từ 0,1 đến0,2 N/mm2 Nhiệt độ sử dụng không vượt quá 800C Thường bọt polystirol dễcháy nhưng cũng có loại không cháy do được pha trộn các phụ gia chống cháy.Polyurethane có ưu điểm lớn là tạo bọt không cần gia nhiệt nên dễ dàng tạo bọttrong các thể tích rỗng bất kỳ Chính vì vậy polyurethane được sử dụng để chếtạo các tấm lắp ghép cho buồng lạnh lắp ghép với hiệu quả cách nhiệt và hiệuquả kinh tế cao Độ bền nén và tính dễ cháy giống như polystirol

Dựa vào các yêu cầu và phân tích ở trên ta chọn vật liệu cách nhiệt theobảng 4.7 - 9 là Polyurethane có các tính chất sau:

Hệ số dẫn nhiệt : i = 0,047 (W/m.K)

Khối lượng riêng nhỏ :  = 50 (kg/m3)

Hệ số thấm ẩm :  = 0

Độ bền nén : bn = 2  3 (kg/cm2)

Nhiệt độ ứng dụng lớn nhất : tmax = 1200C

Vật liệu khó cháy

Không ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm cần bảo quản

Để đề phòng hiện tượng nhiễm ẩm trong trường hợp máy lạnh ngừnghoạt động, vệ sinh và thông gió các buồng lạnh, và để bảo vệ lớp cách nhiệttránh các sinh vật cần bố trí một lớp cách ẩm phía lạnh bằng inox, dày:

Bảng 3.1 Thông số vật liệu cách nhiệt

STT Đại lượng Ký hiệu Đơn vị Công thức Trị số

8 Hệ số dẫn nhiệt ximăng 6 W/m.K Bảng 58 - [5] 0,04

9 Chiều dày lớp cách nhiệt

4.2 Tính toán kết cấu cách nhiệt

 Kết cấu: Chiều dày của lớp cách nhiệt phải thoả mãn:

Tránh đọng sương trên bề mặt ngoài, đủ cứng vững

Không biến dạng khi tầu hoạt động trong điều kiện khắc nhiệt nhất

Để chọn được chiều dầy cách nhiệt tối ưu ta dựa vào các phương án thiết

kế khác nhau, và vị trí cụ thể của từng buồng bảo quản cũng như kết cấu củatừng vị trí Do đó chiều dầy của kết cấu cách nhiệt ở mỗi vị trí khác nhau sẽkhác nhau

Không tính tới nhiệt trở từ hai phía của kết cấu cách nhiệt 1/1 và 1/2

Vì giá trị của nó không đáng kể so với nhiệt trở chung của toàn kết cấu

Chọn phương pháp tính gần đúng: phương pháp nhiệt vòng” Đây làphương pháp tính dựa trên các giả thiết thu được từ phương pháp đồng dạngnhiệt - điện Nó tương đối đơn giản và gần đúng với số liệu thực tế nên đượcúng dụng rất rộng rãi trong tính cách nhiệt tàu thuỷ

Để xách định hệ số truyền nhiệt theo phương pháp nhiệt song song,ngoài giả thiết chung còn phải dựa trên các giả thiết riêng sau:

Nhiệt độ của tất cả mọi điểm của kết cấu thép đều bằng nhau và bằng vớinhiệt độ môi trường bao quanh kết cấu.

 Các đường đẳng nhiệt song song với kết cấu thép ở những vùng phẳng của kết cấu.

 Dòng nhiệt do sườn tạo ra sẽ đi theo hình vòng tròn có tâm nằm tại đỉnh mép sườn.

Với các giả thuyết trên ta có công thức tính hệ số truyền nhiệt qua cácvách như sau: [8]





i i k

Dòng nhiệt xuất phát từ vách thép đi qua lớp không khí có chiều dày l, điqua lớp tôn mạ có chiều dày h, và đi qua lớp cách nhiệt có chiều dày i, cuối cùngqua lớp inox có chiều dày a vào buồng lạnh.

Hệ số truyền nhiệt tính theo công thức:

4 3 2 1

Dễ bị đọng nước khi tẩy tuyết, vệ sinh

Vì vậy yêu cầu của sàn cần phải có độ vững chắc cần thiết, không thấm

5 Lớp đá chông trơn

 Tính hệ số truyền nhiệt

Dòng nhiệt đi từ vỏ thép qua lớp cách nhiệt có chiều dày i, qua lớp gỗ cóchiều dày p, qua lớp ximăng có chiều dày m, và qua lớp đá chống trơn có chiềudày n rồi đi vào buồng lạnh

Hệ số truyền nhiệt:

7 6 5 2

 Tính toán hệ số truyền nhiệt:

Dòng nhiệt xuất phát từ vỏ thép đi qua lớp không khí có chiều dày l, qualớp tôn có chiều dày h, qua lớp cách nhiệt có chiều dày i, qua lớp inox có chiều

Hệ số truyền nhiệt được xách định:

4 3 2 1

q3

Trong đó:

1 Lớp inox

2 Lớp cách nhiệt

3 Lớp tôn

 Tính toán hệ số truyền nhiệt

Dòng nhiệt xuất phát từ phía bên này của vách qua lớp inox sau đó qualớp cách nhiệt bằng polyurethane và qua lớp inox đi vào phía bên kia của vách

Hệ số truyền nhiệt được xác định:

2 1

2

1





i a

Hệ số truyền nhiệt thực tế kt lớn hơn hệ số truyền nhiệt tính toán do có

kể đến dòng nhiệt xâm nhập qua các mã gia cường, bu lông, đinh thép, cácđường ống của hệ thống.v.v [8]

Trong đó:

Ktt: hệ số tính toánVậy hệ số truyền nhiệt thực tế ở các khu vực khác nhau được lập thànhbảng sau:

Bảng 3.2 Hệ số truyền nhiệt thực tế qua các vách

3.2.1 Chi phí lạnh do nhiệt xâm nhập qua kết cấu cách nhiệt

 Xác định nhiệt độ xung quanh kho lạnh:

 Nhiệt độ các buồng bảo quản:

Buồng 1 (buồng rau quả) : t1 = 4 (0C)

Buồng 2 (buồng thịt cá) : t2 = -18 (0C)

Buồng 3 (buồng đệm) : t3 = 12 (0C)

 Nhiệt độ bên ngoài buồng lạnh:

 Nhiệt độ vách tiếp xúc với không khí ngoài trời, chịu bức xạ mặt trờiđược tính theo công thức sau: 8]

tvách = tbx =

k

t t k

(5.4)Trong đó:

qs : nhiệt bức xạ trên 1m2 diện tích Boong dâng lái sơn mầuthẫm, ta có:

k = kvách = 0,123 (W/m2.độ).

 : hệ số trao nhiệt giữa không khí và mặt boong, khi tốc độ tàu v = (3

 17)m/s thì  được xác định theo công thức kinh nghiệm sau: [8]

Ở đây vận tốc tàu thiết kế là v = 15,5(hl/h) = 7,97 (m/s)

 = 2,33 + 11,67 7 , 97 = 35,2 (W/m2.độ)

tt : nhiệt độ trong buồng lạnh

ttmax  tbxmax , Vậy tt = ttmax = 40C

 Phía dưới buồng lạnh là buồng máy, nên chọn nhiệt độ là 400C

 Chi phí lạnh qua kết cấu cách nhiệt:

 Bao gồm chi phí lạnh qua các vách riêng lẻ, phụ thuộc vào kích thước,

hệ số truyền nhiệt của chúng và độ chênh nhiệt độ giữa các môi trường baoquanh kết cấu

 Công thức xác định lượng nhiệt qua các vách như sau: [5]

Q1 = ki Fi ti (W)

Trong đó:

Q1: nhiệt lượng xâm nhập vào buồng qua các kết cấu cách nhiệt, W

ki: hệ số truyền nhiệt của kết cấu cách nhiệt riêng lẻ, W/m2.K

Fi: diện tích bề mặt kết cấu riêng lẻ, m2

.

ti: độ chênh nhiệt độ giữa trong và ngoài buồng ở mỗi vách cách nhiệt

Vách mũi 1: Phần tiếp giáp với buồng đệm.

Vách mũi 2: Phần tiếp giáp với buồng thịt

Bảng 3.4 Chi phí lạnh do nhiệt xâm nhập qua kết cấu cách nhiệt buồng thịt

M: khối lượng thực phẩm nhập kho, (kg).

i1, i2: entanpi của thực phẩm trước và sau làm lạnh, tra bảng ở phụ lụ 5 1

-T: thời gian làm lạnh (làm đông), theo tr108 - 8 có

Thịt, cá… chọn: T = 18 (giờ)

Rau, hoa quả, trứng… chọn: T = 48 (giờ)

Bảng 3.6 Chi phí lạnh cho làm lạnh và ướp hàng

Loại

hàng

M(kg)

4.2.2 Chi phí lạnh cho thông gió

Thông gió do mở cửa buồng lạnh và thay đổi không khí trong buồngbằng không khí mới được xác định theo công thức: [5]

Q3 = .in it

v 24

n.V

Trong đó:

Số lần mở cửa kho lạnh trong một ngày đêm: 4 lần

n: bội số thông gió, theo tr87 –5 chọn cho buồng thịt và buồng đồ khô

là 2, buồng rau quả là 4

V: thể tích buồng lạnh không kể đến thể tích lắp kết cấu cách nhiệt theobảng 2-4 tr30-8 ta có với dung tích buồng nhỏ hơn 20 m3 có hệ số sửdụng diện tích theo buồng cũng là hệ số sử dụng thể tích V = F = ( 0,5

Vậy chi phí lạnh cho thông gió là: Q3 = 128,2(W)

4.2.3 Chi phí lạnh cho thiết bị, người ra vào

 Mỗi buồng có bố trí một bóng điện chiếu sáng, mỗi bóng có công suất40W Chi phí cho chiếu sáng: [8]

Trong đó:

Ni: Công suất bóng đèn thứ i, (W)

Vậy chi phí cho chiếu sáng là :

Q41 = 3.40 = 120 (W)

 Dòng nhiệt do người toả ra và mở cửa:

Dòng nhiệt này rất nhỏ lên bỏ qua: Q42 = 0

 Chi phí lạnh tương ứng với công của các thiết bị:

Lượng chi phí này bao gồm lượng nhiệt của các thiết bị bố trí trongbuồng lạnh và nằm trong thành phần của hệ thống toả ra Các thiết bị có các quạtthông gió và quạt tuần hoàn không khí

Trong các buồng lạnh đều được bố trí một quạt, để tăng hệ số trao nhiệtcủa giàn bay hơi, sơ bộ chọn theo 5

Chi phí thiết bị cho các buồng: Q43 = 180.3 = 540 W

Tổng chi phí cho mở cửa và các thiết bị:

Q4 = Q41 + Q42 + Q43 = 120 + 540 = 660 (W)

4.2.4 Chi phí lạnh cho việc sản xuất nước đá

Nước đá được sản xuất vào mùa hè để phục vụ nhu cầu sinh hoạt củathuyền viên:

Nhu cầu nước đá của một thuyên viên trong mỗi ngày đêm là:0,7 (kg/người/ngày đêm)

Chi phí này được xác định theo công thức sau:

Trong đó:

G: sản lượng lạnh của máy sản suất nước đá, kg/h

G = 0 , 7 2458= 1,69 (kg/h)

q: chi phí lạnh cho việc sản xuất 1kg nước đá, q phụ thuộc vào nhiệt độnước đưa vào Nhiệt độ nước đưa vào bằng nhiệt độ nước trong két nướcngọt sinh hoạt và chọn bằng 300C, có: [1]

q = 685 (kJ/kg)

Q5 = q.G = 1,69.685 = 1157,65 (kJ/h) = 321,57 (W)

4.2.5 Chi phí lạnh do nhiệt thải của rau, hoa quả

Chi phí lạnh cho rau quả thải ra được xác định theo công thức sau: [8]

Trong đó:

Mi: khối lượng rau, hoa quả… (tấn)

qi: dòng nhiệt do rau, hoa quả toả ra, (kJ/tấn.h)

Được xác định theo nhiệt độ nhập và nhiệt độ bảo quản

Nhiệt độ rau, hoa quả cần bảo quản là : 40C

Theo phụ lục 6 - 8 lập bảng tính sau :

Bảng 3.8 Chi phí lạnh cho nhiệt thải của rau quả

Loại thực phẩm M i (T) q i (kJ/T.h) Q 6 (kJ/h) Q 6 (W)

Vậy chi phí lạnh cho rau quả thải ra là: Q6 = 86.02 (W)

3.2.3 Tổng chi phí lạnh cho bảo quản

Từ các kết quả trên ta có bảng tính sau:

Bảng 3.9 Tổng chi phí cho bảo quản

Chi phí

Buồng

Cách nhiệt W

Thông gió W

Thiết bị W

Làm đá W

Rau quả thải W

Vậy tổng chi phí cho bảo quản thực phẩm là : 1744.21 (W)

3.2.4 Tổng chi phí cho làm lạnh và bảo quản thực phẩm

Bảng 3.10 Tổng chi phí cho làm lạnh và bảo quản thực phẩm