Đồ án thiết kế kho lạnh 120 tấn chứa thịt bò

Chương 2 TÍNH VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH 2.1 THỂ TÍCH KHO LẠNH Thể tích kho được xác định theo công thức sau: V = E/m_v (m3) [2] Trong đó: E - Năng suất kho lạnh, [tấn] mV - Định mức chất tải của kho lạnh, [tấn/m3] Định mức chất tải của thịt bò (trích bảng 2- 1: Tài liệu 2) Sản phẩmTiêu chuẩn chất tải mv, t/m3 Thịt bò đông lạnh 1/4 con 1/2 con 1/4 và 1/2 con 0,4 0,3 0,35 Với kho lạnh chứa 120 tấn thịt bò ¼ con và ½ con, ta tính được thể tích kho lạnh là: V = E/m_v = 120/0,35 = 342,86 (m3)

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 4

Chương 1 TỔNG QUAN 5

1.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KỸ THUẬT LẠNH TRONG THỰC PHẨM 6

1.1.1 Cơ sở lý thuyết về làm lạnh thực phẩm 6

1.1.2 Môi chất lạnh 12

1.1.3 Kho lạnh – phòng lạnh 15

1.2 NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ 17

Chương 2 TÍNH VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH 19

2.1 THỂ TÍCH KHO LẠNH 19

2.2 TÍNH DIỆN TÍCH CHẤT TẢI HỮU ÍCH CỦA BUỒNG LẠNH F(M 2 ) 20

2.3 TẢI TRỌNG ĐẶT TRÊN NỀN 20

2.4 DIỆN TÍCH LẠNH CẦN XÂY DỰNG (DIỆN TÍCH TỔNG THỂ) 20

Chương 3 TÍNH CÁCH NHIỆT – CÁCH ẨM BUỒNG LẠNH 23

3.1MỤC ĐÍCH 23

3.2 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT – CÁCH ẨM 24

3.2.1 Vật liệu cách nhiệt 24

3.2.2 Vật liệu cách ẩm 25

3.3 TÍNH CÁCH NHIỆT – CÁCH ẨM 25

3.3.1 Một số thông số cần chọn để tính toán 25

3.3.2 Tính cách nhiệt – cách ẩm cho tường kho 26

3.3.4 Tính cách nhiệt – cách ẩm cho trần kho 29

Chương 4 TÍNH NHIỆT KHO LẠNH (TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT) 31

4.1 TÍNH NHIỆT KHO LẠNH BẢO QUẢN 31

4.1.1 Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che của kho lạnh Q1 32

4.1.2 Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra trong quá trình xử lý lạnh Q2 36

4.1.3 Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh 38

4.1.4 Các dòng nhiệt do vận hành 38

4.2 PHỤ TẢI NHIỆT THIẾT BỊ: 40

4.2.1 Phụ tải nhiệt máy nén 40

4.2.2 Năng suất lạnh của máy nén: 41

Chương 5 CHỌN MÁY NÉN LẠNH 42

5.1 THÔNG SỐ BAN ĐẦU 42

5.1.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh 43

5.1.2 Nhiệt độ (t 0 ) ngưng tụ 43

5.1.3 Nhiệt độ quá lạnh 43

5.2 TÍNH CHỌN MÁY NÉN VÀ CHU TRÌNH LẠNH 43

5.2.1 Xác định tỷ số nén 43

5.2.2 Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút 44

5.2.3 Xác định lưu lượng tuần hoàn qua hệ thống 45

5.2.4 Chọn máy nén 46

Chương 6 TÍNH THIẾT BỊ NGƯNG TỤ 48

6.1 VAI TRÒ 48

6.2 CHỌN KIỂU DÀN NGƯNG 49

6.3 TÍNH TOÁN DÀN NGƯNG 50

6.3.1 Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ 50

6.3.2 Tính chọn thiết bị ngưng tụ 51

6.3.3 Tính lượng nước cần giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ 52

Chương 7 TÍNH THIẾT BỊ BAY HƠI 53

7.1 VAI TRÒ 53

7.2 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BAY HƠI: 54

7.2.1 Các thông số ban đầu: 54

7.2.2 Tính thiết bị bay hơi 54

Chương 8 TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 56

8.1 BÌNH TÁCH LỎNG 56

8.2 BÌNH CHỨA CAO ÁP 58

8.3 THÁP GIẢI NHIỆT 59

8.4 PHIN SẤY LỌC 61

8.5 VAN ĐIỆN TỪ 62

8.6 VAN TIẾT LƯU 63

8.7 MẮT GAS 64

Chương 9 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LẠNH 66

9.1 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LẠNH MÔI CHẤT R22 66

9.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG LẠNH MÔI CHẤT R22 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

LỜI MỞ ĐẦU

Trong xu hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện nay, bên cạnh sự phát triển củacác ngành công nghiệp khác thì kĩ thuật lạnh đã có những thay đổi quan trọng và đượcứng dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành:Ngành công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm, trong công nghiệp nặng, trong y tế,trong công nghiệp hoá chất, trong lĩnh vực điều hoà không khí cho sản xuất và đời sống.Chính nhờ sự phát triển vượt bậc của các ngành công nghệ trong công nghiệp vànông nghiệp dẫn đến năng suất lao động ngày càng tăng, sản phẩm làm ra ngày càngnhiều, mà nhu cầu tiêu dùng còn hạn chế dẫn đến sản phẩm dư thừa Để có thể tiêu thuhoặc tiếp tục sử dụng những sản phẩm dư thừa đó, người ta đã bảo quản bằng nhiều cách,

và sử dụng kho lạnh bảo quản là phương pháp tốt nhất

Với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn của Th.S Đào Thanh Khê, nhóm chúng

em chọn đề tài: “Thiết kế kho lạnh bảo quản đông thịt bò với dung tích 120 tấn, sử dụngmôi chất R22 và đặt tại TP Hồ Chí Minh”

Trong quá trình thực hiện, đồ án của nhóm em không thể tránh khỏi những thiếu sót.Chúng em kính mong thầy góp ý kiến để có thể hoàn thành đồ án với kết quả tốt nhất

Chương 1

TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KỸ THUẬT LẠNH TRONG THỰC PHẨM

1.1.1 Cơ sở lý thuyết về làm lạnh thực phẩm

1.1.1.1 Các nguyên nhân gây hư hỏng thực phẩm

Có nhiều nguyên nhân gây hư hỏng thực phẩm, trong đó có ba nguyên nhân chính là:

- Do tác dụng của men trong chính thực phẩm

- Do vi sinh vật từ bên ngoài

- Do các độc tố tiết ra từ các loại vi sinh vật, nấm mốc hoặc từ thực phẩm

Trong ba nguyên nhân trên thì nguyên nhân do vi sinh vật xâm nhập là lớn hơn cả Visinh vật có thể chia làm 3 nhóm: ưa nóng (30 – 80oC), ưa ấm (24 – 40oC) và ưa lạnh (-10– 25oC) Phổ biến nhất là các loài ưa ấm còn các loài ưa nóng và ưa lạnh ít phổ biến hơntuy rằng ở đâu cũng tồn tại tất cả các loài trên Tất nhiên, các loại vi sinh vật chỉ pháttriển tốt trong điều kiện nhiệt độ thích hợp Vượt ra ngoài phạm vi nhiệt độ đó chúng sẽ

bị kìm hãm phát triển hoặc có thể bi tiêu diệt

Hình 1-1 biểu diễn sự phân bố số loài cơ thể sống theo từng khoảng nhiệt độ Quabiểu đồ ta thấy ở khoảng nhiệt độ 0 – 50oC, đặc biệt khoảng 20 – 30oC có nhiều loài cơthể sống hoạt động nhất Vùng từ 50 – 150oC là vùng có số lượng rất ít loài cơ thể sốnghoạt động Các vi sinh vật hoạt động trong vùng này phải chịu được nhiệt độ cao Từ

150oC trở lên hầu như không có một loài vi sinh vật nào sống được nữa Bình thường, đểtiêu diệt vi khuẩn và vi trùng, ta chỉ cần đưa nhiệt độ của thực phẩm lên đến 100oC lànhiệt độ nước sôi Khi cần thanh trùng triệt để hơn, người ta tiệt trùng trong các nồi hấptiệt trùng có áp suất cao và nhiệt độ có thể đạt tới 130 – 150oC Nhóm ưa nóng có khảnăng chịu được nhiệt độ cao nhưng dễ bị tiêu diệt ở nhiệt độ thấp Ngược lại, nhiệt độthấp lại khó tiêu diệt các loại vi sinh vật ưa lạnh

Hình 1-1: sự phân bố loài cơ thể sống theo khoảng nhiệt độ

a Vùng nhiệt độ cơ thể sống rất bị kìm hãm

b Vùng nhiệt độ cơ thể sống bị kìm hãm và hoạt động yếu, chỉ có số ít loài tồn tại.

c Vùng nhiệt độ thích hợp, có nhiều loài cơ thể sống hoạt động mãnh liệt nhất

d Vùng nhiệt độ cơ thể sống bị kìm hãm và hoạt động yếu, chỉ có số ít loài tồn tại.

e Vùng nhiệt độ cơ thể sống hầu như không tồn tại

Trong việc bảo quản lạnh thực phẩm, các loại vi sinh vật ưa lạnh này là thủ phạm chủyếu làm giảm chất lượng sản phẩm Một vài loại tiêu biểu có thể kể ra là pseudomonaslàm cho thực phẩm biến màu thành màu xanh hoặc màu sẫm tối, hoặc các loại nấm mốcnhư Penicilium mucor,…hoạt động ở nhiệt độ - 15oC thậm chí đến - 80oC, nấm men ưalạnh phát triển ở nhiệt độ -2 đến 3oC ở môi trường chua Các loại vi sinh vật và nấm mốcnày có khả năng phát triển ở tất cả các loại thực phẩm bảo quản, đặc biệt trên bề mặt vàtrong một số trường hợp cả theo chiều sâu vào khối thực phẩm

Nói tóm lại, nhiệt độ thấp không có khả năng tiêu diệt vi sinh vật Đối với các vi sinhvật ưa ấm, chúng có thể bi kìm hãm, chúng tạo các vỏ bọc bảo vệ, nằm im nhưng khinhiệt độ nâng lên chúng lại hoạt động trở lại Còn các vi sinh vật ưa lạnh, chúng vẫn hoạtđộng bình thường ở nhiệt độ thấp Qua các kết quả nghiên cứu người ta thấy rằng cầnphải hạ nhiệt độ thực phẩm bảo quản xuống đến - 18oC thì hệ thống nấm men bị tiêu diệtphần lớn Tuy nhiên ,ở nhiệt độ này vẫn có một số loại nấm mốc phát triển Các độc tố donấm mốc và một số loại vi sinh vật tiết ra hoặc do chính thực phẩm tạo ra không bị biếnđổi khi bảo quản lạnh Chính đây cũng là nhược điểm chủ yếu của việc bảo quản lạnhthực phẩm Để việc bảo quản lạnh thực phẩm đạt hiệu quả cao hơn, người ta thường kếthợp bảo quản lạnh với các phương pháp bảo quản khác như cho thêm hóa chất, chất sáttrùng, chiếu xạ bằng các tia tử ngoại, tia X, tia phóng xạ và cả các tia siêu âm

1.1.1.2 Các biến đổi chính trong quá trình làm lạnh thực phẩm

Trong quá trình làm lạnh và bảo quản lạnh, nhiệt độ thấp chỉ có tác dụng ức chế, kìmhãm sự biến đổi sinh hóa, lí hóa,… Các quá trình này thực tế vẫn tiến triển nên chấtlượng sản phẩm vẫn bị thay đổi

 Biến đổi lý học

Đó là các biến đổi về hình dạng, màu sắc,…của thực phẩm, nhưng quan trọng hơn cả

là sự khô hao thực phẩm Trong buồng bảo quản đông hoặc lạnh luôn xảy ra một sự dichuyển ẩm từ sản phẩm đến dàn bay hơi hoặc dàn lạnh Do sự chênh lệch nhiệt độ giữadàn lạnh và sản phẩm, ẩm từ bề mặt sản phẩm bay hơi rồi đến bám vào dàn lạnh làm cho

bề mặt sản phẩm luôn khô ráo, rau quả mau bị héo quắt Bị mất nước, bề mặt thịt có thểtrở nên tối sẫm, một phần do mao quản bị teo không phản quang, một phần do bề mặt thịt

bị oxy hóa

Sự bay hơi chủ yếu phụ thuộc vào diện tích bề mặt bay hơi, độ chênh lệch nhiệt độgiữa sản phẩm và dàn, tốc độ gió trong phòng, tính chất sản phẩm, phương pháp bao góisản phẩm, độ chín tới của sản phẩm, đặc biệt đối với các loại rau quả

Sự bay hơi là nguyên nhân chính gây ra sự tổn hao khối lượng khi bảo quản

Sự biến đổi hóa học bị kìm hãm do nhiệt độ thấp nhưng không hoàn toàn bị triệt tiêu,

do đó vẫn có những biến đổi hóa học trong thực phẩm bảo quản tuy nhiên không đáng kể

 Biến đổi sinh lý

Biến đổi về sinh lý chủ yếu chỉ xảy ra với các loại rau quả có sự hô hấp khi bảo quản

Đó là quá trình trao đổi chất của tế bào cơ thể sống: hấp thụ oxy, thải khí carbonic, hơinước và nhiệt

 Biến đổi sinh hóa

Sau khi chết, nhiệt độ tế bào động vật tăng lên khá nhiều Nhiệt tỏa ra trong giai đoạnnày nhiều hơn cả khi con vật còn sống Ở cá cũng ghi nhận thấy hiện tượng này, làm lạnhcàng sớm, càng kịp thời thì càng kìm hãm được những quá trình biến đổi sinh hóa đó.Nói chung, động vật sau khi giết và đem làm lạnh đều trải qua 3 giai đoạn biến đổisinh hóa là:

- Giai đoạn tê cóng sau khi chết.

- Giai đoạn chín tới (chín hóa học).

- Giai đoạn phân hủy sâu sắc (thối rữa).

Giai đoạn tê cóng: là giai đoạn biến đổi sinh hóa – cơ lý – hóa học trong tế bào động

vật chết, khác hẳn với sự tê cóng khi cơ thể sống gặp lạnh Giai đoạn này tùy thuộc nhiều

yếu tố khác nhau như: loài động vật, tuổi, nòi giống, điều kiện sống, nhiệt độ bảo quản,…

ở cá có thể chỉ vài phút; ở bò, lợn có khi vài giờ hoặc hàng chục giờ Trong giai đoạn têcóng, độ chắc của cơ bắp tăng, độ đàn hồi giảm, trở lực cắt có thể tăng gấp đôi Do đó,đem chế biến thịt đang ở giai đoạn tê cóng sẽ mất ngon

Giai đoạn chín tới: sau khi tê cóng, thịt bắt đầu mềm ra, lúc đó thịt đã chuyển sang

giai đoạn chín tới Ở cá không có giai đoạn chín hóa học mà chuyển ngay sang giai đoạnphân hủy sâu sắc hay thối rữa

Các quá trình sinh hóa xảy ra trong giai đoạn này gần như ngược lại với giai đoạn têcóng Độ chắc của thịt giảm mạnh nhất là khoảng 6 ngày sau khi giết thịt Thịt chín sinhhọc có độ tiêu hóa cao, ngon hơn thịt tươi, khi chế biến thịt cho nhiều hương vị thơmngon hơn Thịt được bảo quản lạnh, sau khoảng 2 ngày có hương vị thơm ngon hơn, sau

5 ngày hương vị rất tốt, sau 10-14 ngày hương vị càng dễ nhận rõ hơn Vị ngọt của thịtchủ yếu nhờ lượng acid glutamic và các muối của nó tạo ra trong thịt

Giai đoạn phân hủy sâu sắc: xảy ra sau quá trình chín tới do các men trong thịt súc

vật Nếu để thịt ở nhiệt độ thân nhiệt của con vật (36 – 37oC), tốc độ phản ứng rất mãnhliệt và thịt con vật bắt đầu thối rữa

1.1.1.3 Phương pháp kết đông thực phẩm

Sự khác nhau giữa làm lạnh và kết đông: như đã giới thiệu, làm lạnh là hạ nhiệt độcủa thực phẩm xuống đến gần nhiệt độ đóng bang hoặc kết đông của nó Nhiệt độ nàythấp hơn nhiệt độ đóng băng của nước đá một vài độ Bảo quản lạnh là bảo quản trênnhiệt độ đóng băng của thực phẩm, thường là bảo quản ở nhiệt độ trên 0oC Ở nhiệt độnày chỉ có thể bảo quản ngắn ngày từ một vài tuần đến tối đa hai tháng tùy từng loại thựcphẩm

Muốn bảo quản thực phẩm lâu dài hơn (hai ba tháng trở lên), người ta phải kết đông

và bảo quản đông thực phẩm

Kết đông là làm lạnh đông thực phẩm xuống đến dưới nhiệt độ đóng bang của thựcphẩm nhưng không có nghĩa là toàn bộ nước trong thực phẩm đã bị đóng băng Ví dụ đốivới thịt gồm 76% nước, ở -10oC có 84% nước đóng thành băng; ở -20oC là 90% và -30oC

là 92% Chỉ khi đạt nhiệt độ -60oC thì toàn bộ nước mới đóng băng

Thường nhiệt độ bề mặt sản phẩm (lợn nửa con) đạt -12 đến -18oC, nhiệt độ tâm đạt-6 đến -8oC Bảo quản đông là bảo quản các thực phẩm kết đông đó ở nhiệt độ -12; -18hoặc -24oC… tùy theo yêu cầu của từng loại thực phẩm: cá, tôm, gia cầm, rau, hoa quả,…

Kết đông chậm: thời gian kết đông 15–20 tiếng, tốc độ kết đông khoảng 0,1–0,5 cm/h.

Nhiệt độ không khí khoảng -25oC, tốc độ lưu thông không khí khoảng 1 m/s

Do thời gian kết đông chậm, tinh thể đá kết tinh trong gian tế bào có kích thước lớn,phá vỡ và làm rách các màng tế bào, phá hủy mô tế bào sản phẩm Khi làm tan giá, dịchbào bị chảy mất do các màng bị rách nên thực phẩm giảm giá trị dinh dưỡng, dễ nhiễmtrùng Ngày nay hầu như người ta không dử dụng phương pháp kết đông chậm để kếtđông thực phẩm trừ một số ứng dụng có mục đích như đông chậm các loại thịt dai, giànhư thịt trâu hoặc rau quả

Thịt trâu già kết đông chậm, các tinh thể đá làm rách các màng tế bào, khi đem nấu,thịt mềm và dễ ăn hơn Rau quả cần ép nước, khi qua kết đông chậm, các màng tế bào bịphá hủy nên công ép giảm xuống, năng suất ép có khi đạt 150% so với rau quả tươikhông qua kết đông chậm

Kết đông nhanh: thời gian kết đông nhanh hơn, tốc độ kết đông đạt khoảng 0,5 đến 5

cm/h Có thể kết đông nhanh trong môi trường không khí hoặc chất tải lạnh lỏng Kếtđông trong phòng hoặc tunel yêu cầu nhiệt độ không khí đạt -35oC, tốc độ không khí 3đến 5 m/s Các máy kết đông thực phẩm có thể có nhiệt độ và đối lưu không khí kháchơn Nếu dùng chất tải lạnh, người ta nhúng trực tiếp sản phẩm trong chất tải lạnh lànước muối hoặc môi chất lạnh đang sôi Hiệu quả và thời gian kết đông đảm bảo yêu cầucủa phương pháp kết đông nhanh

Kế đông nhanh làm cho các tinh thể đá mịn hơn, không làm rách màng tế bào Khilàm tan giá, sản phẩm không bị chảy mất dịch bào, đảm bảo chất lượng của sản phẩm

Kết đông cực nhanh: phương pháp kết đông cực nhanh thường thực hiện bằng cách

nhúng thực phẩm trong CO2 lỏng, nito lỏng hoặc các khí hóa lỏng khác Thời gian kếtđông chỉ còn 5 – 10 phút, chỉ bằng 1/6 so với phương pháp kết đông nhanh Tốc độ kếtđông có khi đạt tới 300 đến 600 cm/h

Kết đông cực nhanh cho phép bảo quản hầu như nguyên vẹn mọi tính chất và chấtlượng sản phẩm, do đó triển vọng của phương pháp này rất lớn Đặc biệt nito lỏng có

nhiều ưu điểm: sôi ở nhiệt độ -196oC, có khả năng kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật

vì nó là khí trơ và có sẵn xung quanh ta Nito chiếm 79% không khí

Tóm lại, có 3 phương pháp kết đông chính là kết đông trong luồng không khí lạnh, kếtđông tiếp xúc và kết đông bằng cách nhúng trong chất lỏng sôi với tốc độ kết đông khácnhau có thể phân loại như sau:

Kết đông rất chậm: tốc độ kết đông dưới 0,1 cm/h

Kết đông chậm: 0,1 – 0,5 cm/h

Kết đông nhanh: 0,5 – 5 cm/h

Kết đông rất nhanh: trên 5 cm/h

Kết đông cực nhanh: trong các khí lỏng (nito lỏng) với tốc độ 300 – 600 cm/h

 Điều kiện để có sản phẩm kết đông chất lượng cao

Chất lượng sản phẩm kết đông phụ thuộc vào các điều kiện sau:

- Chất lượng ban đầu của sản phẩm khi đưa vào kết đông.

- Điều kiện vệ sinh và gia công chế biến

- Độ chín tới của sản phẩm Đối với rau quả vào thời gian giữa lúc thu hoạch và khi đưa

vào kết đông Thời gian đó càng dài, chất lượng càng giảm Đối với thịt động vật vào

Ở máy lạnh nén hơi, sự thu nhiệt ở môi trường có nhiệt độ thấp nhờ quá trình bay hơi

ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp, sự thải nhiệt ở môi trường có nhiệt độ cao nhờ quá trìnhngưng tụ ở áp suất cao và nhiệt độ cao, sự tăng áp suất của quá trình nén hơi và giảm ápsuất nhờ quá trình tiết lưu hoặc giãn nở lỏng

Ở máy lạnh nén khí, môi chất lạnh không thay đổi trạng thái, luôn ở thể khí

1.1.2.2 Yêu cầu đối với môi chất lạnh

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

 Tính chất hóa học

- Môi chất cần bền vững về mặt hóa học trong phạm vi áp suất và nhiệt độ làm việc,

không được phân hủy và polime hóa

- Môi chất phải trơ, không ăn mòn các vật liệu chế tạo máy, dầu bôi trơn, oxy trong

không khí và hơi ẩm

- An toàn, không dễ cháy và dễ nổ.

 Tính chất vật lý

- Áp suất ngưng tụ không được quá cao, nếu áp suất ngưng tụ quá cao, độ bền chi tiết

yêu cầu lớn, vách thiết bị dày, dễ rò rỉ môi chất

- Áp suất bay hơi không được quá nhỏ, phải lớn hơn áp suất khí quyển để hệ thống

không bị chân không, dễ rò lọt không khí vào hệ thống

- Nhiệt độ đông đặc phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi nhiều, và nhiệt độ tới hạn phải cao

hơn nhiệt độ bay hơi nhiều

- Nhiệt ẩn hóa hơi r = h” – h’ và nhiệt dung riêng c của môi chất lỏng càng lớn càng tốt,

tuy nhiên chúng không đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng môichất lạnh Nhiệt ẩn hóa hơi càng lớn, lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống càngnhỏ, năng suất lạnh riêng khối lượng càng lớn

- Năng suất lạnh riêng thể tích càng lớn càng tốt, máy nén và các thiết bị sẽ gọn nhẹ.

- Độ nhớt động càng nhỏ càng tốt, để giảm tổn thất áp suất trên đường ống và các cửa

van

- Hệ số dẫn nhiệt λ, tỏa nhiệt α càng lớn càng tốt, vì thiết bị trao đổi nhiệt gọn hơn.

- Môi chất hòa tan dầu hoàn toàn có ưu điểm hơn so với loại môi chất không hòa tan

hoặc hòa tan dầu hạn chế vì quá trình bôi trơn tốt hơn, thiết bị trao đổi nhiệt không bịmột lớp trở nhiệt do dầu bao phủ, tuy cũng có nhược điểm làm tăng nhiệt độ bay hơi,làm giảm độ nhớt của dầu

- Khả năng hòa tan nước của môi chất càng lớn càng tốt để tránh tắc ẩm cho bộ phận

tiết lưu

- Không được dẫn điện để có thể sử dụng cho máy nén kín và nửa kín.

 Tính chất sinh lý

- Môi chất không được độc hại với người và cơ thể sống, không gây phản ứng với cơ

quan hô hấp, không tạo các khí độc khi tiếp xúc với lửa hàn và vật liệu chế tạo máy

- Môi chất cần phải có mùi đặc biệt để dễ dảng phát hiện khi bị rò rỉ Có thể pha thêm

chất có mùi vào môi chất lạnh nếu chất đó không ảnh hưởng đến chu trình máy lạnh

- Môi chất không được ảnh hưởng xấu đến chất lượng các sản phẩm bảo quản.

 Tính kinh tế

- Giá thành phải thấp tuy độ tinh khiến phải đạt yêu cầu.

- Dễ kiếm, được sản xuất công nghiệp, vận chuyển, bảo quản dễ dàng.

Không có môi chất lạnh lý tưởng đáp ứng đầy đủ yêu cầu đã nêu, chỉ có thể tìm đượcmột môi chất đáp ứng ít hay nhiều những yêu cầu đó mà thôi Tùy từng trường hợp ứngdụng có thể chọn loại môi chất này hay môi chất kia sao cho ưu điểm được phát huy caonhất (và ngược lại, nhược điểm được hạn chế đến mức thấp nhất)

1.1.2.3 Môi chất lạnh R22

Có công thức hóa học là CHClF2, là chất khí không màu, có mùi thơm rất nhẹ, sôi ở

áp suất khí quyển ở -40,8oC

 Tính chất vật lý

- Ở điều kiện làm mát bằng nước tuần hoàn mùa hè Việt Nam, nhiệt độ ngưng tụ 42oC,

áp suất ngưng tụ bằng 16,1 bar, là môi chất có áp suất tương đối cao

- Nhiệt độ cuối tầm nén trung bình nhưng cần làm mát tốt đầu máy nén.

- Áp suất bay hơi thường lớn hơn áp suất khí quyển.

- Năng suất lạnh riêng thể tích lớn gần bằng của NH3 nên máy tương đối gọn.

- Độ nhớt lớn, tính lưu động kém hơn NH3 nên các đường ống, cửa van đều phải lớnhơn

- Hòa tan hạn chế dầu nên gây khá nhiều khó khan cho việc bôi trơn Ở khoảng nhiệt độ

từ -20oC đến -40oC, môi chất không hòa tan dầu Dầu có nguy cơ bám lại trên bề mặtdàn bay hơi làm cho máy nén thiếu dầu nên người ta tránh không cho máy lạnh R22làm việc ở chế độ nhiệt độ này

- Không hòa tan nước nhưng mức độ hòa tan vẫn lớn hơn gấp 5 lần R12 nên máy R22

ít bị nguy cơ tắc ẩm hơn

- Không dẫn điện nên có thể dùng cho máy nén kín hoặc nửa kín tuy độ an toàn kém

hơn R12 nên sự cố điện đối với R22 lớn hơn Lỏng R22 có dẫn điện nên tuyệt đốikhông để lỏng lọt về máy nén

 Tính chất hóa học

- Bền vững ở phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc.

- Khi có chất xúc tác là thép, phân hủy ở 550oC có thành phần phosgene rất độc

- Không tác dụng với kim loại và phi kim chế tạo máy nhưng hòa tan và làm trương

phồng một số chất hữu cơ như cao su và chất dẻo nên đệm kín phải sử dụng cao suchịu Freon

- Không cháy và không nổ tuy tính an toàn thấp hơn so với R12.

1.1.3 Kho lạnh – phòng lạnh

1.1.3.1 Đại cương

Kho lạnh là các kho có cấu tạo và kiến trúc đặc biệt để bảo quản các sản phẩm vàhàng hóa khác nhau ở điều kiện không khí thích hợp Do không khí trong buồng lạnh cótính chất khác xa không khí ngoài trời nên kết cấu xây dựng, cách nhiệt, cách ẩm của kholạnh và kho lạnh đông có những yêu cầu đặc biệt nhằm bảo vệ hàng hóa bảo quản và kếtcấu công trình khỏi hư hỏng do các điều kiện khí hậu bên ngoài

Với đặc điểm địa lý là nằm trải dài theo bờ biển và có khí hậu nóng ẩm nhiệt đới, cótiềm năng lớn về kinh tế biển và nông lâm nghiệp, chắc chắn nước ta sẽ xây dựng và pháttriển nhiều kho lạnh để phục vụ cho xuất khẩu, bảo quản, phân phối và tiêu dùng lươngthực thực phẩm trong nước

Việc thiết kế kho lạnh phải đạt được các yêu cầu cơ bản sau:

- Đáp ứng yêu cầu khắt khe của sản phẩm xuất khẩu.

- Cần tiêu chuẩn hóa được các dạng kho lạnh.

- Cần có khả năng cơ giới hóa cao trong các khâu bốc dỡ, sắp xếp hàng.

- Cần phải kinh tế, vốn đầu tư nhỏ, có thể sử dụng máy và thiết bị trong nước.

1.1.3.1 Phân loại

Theo công dụng của kho, người ta phân loại như sau: kho lạnh chế biến, kho lạnhphân phối, kho lạnh trung chuyển, kho lạnh thương nghiệp, kho lạnh vận tải, kho lạnhsinh hoạt.

Kho lạnh thường có nhiều phòng với các chế độ nhiệt độ khác nhau để bảo quản cácsản phẩm khác nhau Sau đây là đặc trưng các loại phòng lạnh khác nhau có thể có trongkho lạnh:

- Phòng bảo quản lạnh (0oC): thường có nhiệt độ -1,5oC đến 0oC, độ ẩm là 90-95% Cácsản phẩm bảo quản như thịt, cá,… được xếp trong bao bì và đặt lên giá trong phònglạnh Dàn lạnh là loại dàn tĩnh hoặc dàn quạt

- Phòng bảo quản đông (-18oC): dùng để bảo quản các loại thịt, cá, rau, quả,…đã đượckết đông Nhiệt độ -18 đến -20oC, nhiều khi đến -23oC theo yêu cầu đặc biệt; độ ẩm80-95% Dàn lạnh có thể là dàn tĩnh hoặc dàn quạt

- Phòng đa năng (-12oC): được thiết kế cho nhiệt độ -12oC nhưng khi cần có thể đưa lên

0oC để bảo quản lạnh hoặc đưa xuống -18oC để bảo quản đông Có thể dùng phòng đanăng để gia lạnh cho sản phẩm Dàn lạnh có thể là dàn tĩnh hoặc dàn quạt

- Phòng kết đông (-35oC): dùng để kết đông các sản phẩm bảo quản như cá, thịt,…sảnphẩm ra có nhiệt độ bề mặt từ -12 đến -18oC, nhiệt độ tâm phải đạt -8oC [2]

1.2 NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ

Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn dùng để trữ đông thịt bò

Địa điểm: tp Hồ Chí Minh

Nhiệt độ kho lạnh: -18oC

Độ ẩm tương đối trong kho 90%

Chọn loại máy lạnh nén hơi, môi chất R22

Chương 2

Trong đó: E - Năng suất kho lạnh, [tấn]

mV - Định mức chất tải của kho lạnh, [tấn/m3]

Định mức chất tải của thịt bò (trích bảng 2- 1: Tài liệu 2)

Thịt bò đông lạnh

1/2 con1/4 và 1/2 con

0,30,35

 Với kho lạnh chứa 120 tấn thịt bò ¼ con và ½ con, ta tính được thể tích kho lạnh là:

V = = = 342,86 (m3)

2.2 TÍNH DIỆN TÍCH CHẤT TẢI HỮU ÍCH CỦA BUỒNG LẠNH F(M 2 )

 Diện tích chất tải hữu ích của buồng lạnh được xác định qua thể tích buồng lạnh vàchiều cao chất tải theo công thức sau:

F = (m2) [2]

Trong đó: F - Diện tích chất tải, [m2]

h - Chiều cao chất tải của kho lạnh, [m]

Trong đó: mv - Định mức chất tải của kho lạnh, [tấn/m3]

h - Chiều cao chất tải của kho lạnh, [m]

2.4 DIỆN TÍCH LẠNH CẦN XÂY DỰNG (DIỆN TÍCH TỔNG THỂ)

 Diện tích kho lạnh thực tế cần tính đến đường đi, khoảng hở giữa các lô hàng, diệntích lắp đặt dàn lạnh vv… Vì thế diện tích cần xây dựng phải lớn hơn diện tích tínhtoán ở trên và được xác định theo công thức:

F1 = (m2) [2]

Trong đó: F1 - Diện tích cần xây dựng, (m2)

Βf - Hệ số sử dụng diện tích của phòng lạnh Βf là tỉ số giữa diện tích lạnhhữu ích trên diện tích tổng thể của phòng gồm cả diện tích đường đi lại, khoảng hở giữacác lô hàng, diện tích lắp đặt dàn lạnh vv…

Bảng: Hệ số sử dụng diện tích theo diện tích phòng lạnh (bảng 2-2_sách Kỹ thuật lạnhứng dụng)

Kho lạnh Phòng máy

Căn Tin nghỉ nhân Phòng

HÀNH CHÍNH

SE

Kho lạnh luôn duy trì nhiệt độ thấp, độ ẩm tương đối cao so với môi trường bênngoài Do sự chênh lệch nhiệt độ nên luôn có một dòng nhiệt và một dòng ẩm xâm nhập

từ bên ngoài môi trường vào kho lạnh Dòng nhiệt tổn thất ảnh hưởng đến công suất máylạnh Dòng ẩm ảnh hưởng xấu đến vật liệu xây dựng và cách nhiệt, làm giảm tuổi thọ vậtliệu và cấu trúc công trình xây dựng

Muốn bảo đảm chế độ nhiệt độ, độ ẩm ổn định và giảm tổn thất lạnh thì cấu trúc nhàlạnh phải cách nhiệt, cách ẩm tốt Cách nhiệt nhằm hạn chế dòng nhiệt tổn thất Cách ẩmnhằm không cho hơi nước thẩm thấu qua kết cấu bao che và cách nhiệt của kho lạnh

3.2 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT – CÁCH ẨM

3.2.1 Vật liệu cách nhiệt

- Dùng những vật liệu có độ dẫn nhiệt bé, đảm bảo hệ số truyền nhiệt k đủ bé.

- Khối lượng riêng bé.

- Khả năng hấp thụ hơi nước nhỏ.

- Độ bền cơ và độ dẻo cao.

- Bền ở nhiệt độ thấp và không gây ăn mòn các vật liệu xây dựng tiếp xúc với nó.

- Không cháy hoặc không dễ cháy.

- Không hấp thu mùi và không phát ra mùi khó chịu.

- Không gây nấm mốc và phát sinh vi khuẩn, không bị chuột hay sâu bọ đục phá.

- Không độc hại đối với sức khỏe con người.

- Không độc hại đối với sản phẩm bảo quản hoặc làm biến chất các sản phẩm đó.

- Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ vận chuyển, lắp đặt và sửa chữa.

- Dễ gia công và không đòi hỏi nhiều bảo dưỡng đặc biệt.

- Lớp cách nhiệt phải liên tục quan khu vực nhà lạnh để tránh ngưng tụ ẩm trên bề mặt

tường cách nhiệt

 Giới thiệu vật liệu cách nhiệt sử dụng trong bài

- Styropore là loại nhựa tổng hợp từ polystyrol bão hòa bằng isopentan Chúng có khả

năng cách nhiệt tốt; được sản xuất với quy trình công nghệ ổn định về chất lượng vákích thước; dễ gia công lắp ghép và ứng dụng kinh tế hơn

- Xỉ: các loại xỉ lò cao (gồm các oxit kim loại, silicat,…) và xỉ lò hơi (gồm oxit kim loại

trong than, đất, đá, tro,…) cũng có thể dùng để cách nhiệt hay sản xuất những vật liệu

3.2.2 Vật liệu cách ẩm

 Yêu cầu kỹ thuật

Lớp cách ẩm phải kín và liên tục vì một khoảng hở nhỏ hay một chỗ mỏng (không đủtrở lực cách ẩm) của lớp cách ẩm sẽ tạo ra một vùng yếu và lớp cách nhiệt vùng ấy sẽ bị

ẩm rất nhanh, ẩm sẽ dẫn truyền sang các vùng lân cận

 Giới thiệu vật liệu cách ẩm sử dụng trong bài

- Bitum là loại vật liệu cách ẩm khá tốt, rất tiện dụng Nó còn thường dùng để dán vật

liệu cách nhiệt Bitum có nhiều nguồn nguyên liệu và chế biến khác nhau

- Giấy cách ẩm: giấy này sản xuất từ giấy cactong sấy khô đến 3-4% sau đó nhúng tẩm

1 hay 2 lần trong bitum nóng chảy Ưu điểm của nó là độ bền cơ lý cao, không bị lão

3.3 TÍNH CÁCH NHIỆT – CÁCH ẨM

3.3.1 Một số thông số cần chọn để tính toán

- Nhiệt độ tháng nóng nhất trong năm của thành phố Hồ Chí Minh: tn = 37oC

- Độ ẩm trung bình cả năm của thành phố Hồ Chí Minh: n = 74%

- Nhiệt độ bầu ướt của không khí bên ngoài: tư = 33oC

- Nhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài: ts = 32oC

- Nhiệt độ không khí trong phòng bảo quản lạnh đông: tp = -18oC

- Độ ẩm của không khí trong kho lạnh: p = 90%

- Nhiệt độ của nền: tnền = 4oC

- Độ ẩm của nền: 85%

- Nhiệt độ đọng sương của không khí trên nền đất: ts(nền) = 2oC

- Hệ số đặc trưng tính trễ nhiệt của tường

3.3.2 Tính cách nhiệt – cách ẩm cho tường kho

3.3.2.1 Cấu tạo tường kho

Stt

Vật liệu(từ trái sang

3.3.2.2 Tính bề dày lớp cách nhiệt

(1) [4]

Trong đó: 1 = 20 kcal/m2.h.oC - Hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài

2 = 10 kcal/m2.h.oC - Hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡngbức)

k = 0,22 kcal/m2.h.oC – Hệ số truyền nhiệt quy chuẩn

Nên ta kết luận vách ngoài của buồng lạnh không đọng sương

3.3.2.4 Kiểm tra ngưng tụ ẩm trong kết cấu cách nhiệt

- Áp suất riêng phần của hơi nước tác động lên bề mặt ngoài của tường

Trong đó, p = 47,44 là áp suất hơi nước ở nhiệt độ 37oC

- Áp suất riêng phần của hơi nước trong buồng lạnh

Trong đó, p = 0,94 là áp suất hơi nước ở nhiệt độ -18oC

- Tổng trở lực dẫn ẩm cần thiết của tường ngoài

(m2.h.mmHg/g)

- Tổng trở lực dẫn ẩm của các lớp vật liệu ở tường ngoài

(m2.h.mmHg/g)

Vì > (78,594 > 59,3696)

Nên vách ngăn không bị ẩm bên trong kết cấu

3.3.3 Tính cách nhiệt – cách ẩm cho nền kho

3.3.3.1 Cấu tạo nền kho

Trong đó: 1 = 12 kcal/m2.h.oC - Hệ số cấp nhiệt của không khí trên nền đất

2 = 10 kcal/m2.h.oC - Hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưucưỡng bức)

k = 0,22 kcal/m2.h.oC – Hệ số truyền nhiệt quy chuẩn của nền có sưởi

3.3.4 Tính cách nhiệt – cách ẩm cho trần kho

3.3.4.1 Cấu tạo trần kho

Stt

Vật liệu(từ trái sangphải)

Trong đó: 1 = 20 kcal/m2.h.oC - Hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài

2 = 10 kcal/m2.h.oC - Hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưucưỡng bức)

k = 0,22 kcal/m2.h.oC – Hệ số truyền nhiệt quy chuẩn

Nên ta kết luận trần phía ngoài của buồng lạnh không đọng sương

3.3.4.4 Kiểm tra ngưng tụ ẩm trong kết cấu cách nhiệt

- Áp suất riêng phần của hơi nước tác động lên bề mặt ngoài của tường

Trong đó, p = 47,44 là áp suất hơi nước ở nhiệt độ 37oC

- Áp suất riêng phần của hơi nước trong buồng lạnh

Trong đó, p = 0,94 là áp suất hơi nước ở nhiệt độ -18oC

- Tổng trở lực dẫn ẩm cần thiết của tường ngoài

4.1 TÍNH NHIỆT KHO LẠNH BẢO QUẢN

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

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

Q1 - Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che của kho lạnh

Q2 - Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh

Q3 - Dòng nhiệt do không khí bên ngoài mang vào khi thông gió buồng lạnh

Q4 - Dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh

4.1.1 Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che của kho lạnh Q1

Trong đó:

: Dòng điện truyền qua vách kho

: Dòng nhiệt truyền qua trần kho

: Dòng nhiệt truyền qua nền kho

: Dòng nhiệt do bức xạ mặt trời qua mái và tường kho

 Kích thước tường ngoài được xác định như sau:

- Chiều dài tường ngoài: lấy từ mép ngoài của tường ngoài.

- Chiều cao tường ngoài: từ mặt nền đến mặt trên của trần.

- Diện tích của trần và của nền được xác định từ chiều dài và chiều rộng lấy từ bề mặt

trong của tường ngoài

 Kích thước kho lạnh chưa tính bề dày tường:

: Nhiệt truyền qua vách hướng Đông

: Nhiệt truyền qua vách phía Tây

: Nhiệt truyền qua cách hướng Nam

: Nhiệt truyền qua vách hướng Bắc

* Nhiệt truyền qua vách hướng Nam

Vách hướng Nam tiếp xúc với không khí ngoài trời

= KtV .t (W)

- = 0,244 W/m2K;

- F = 6,335 15,83 = 100,28 (m2) ;

- t1=370C; t2 = -180C

- t = 550C

Vậy: = 0,244 100,28 55= 1345,76 (W)

* Nhiệt truyền qua vách hướng Tây

: Vách hướng Tây giáp với phòng máy

= KtV .t (W),Với - = 6,335 8,83 = 55,94 (m2)

- = 0,244 W/m2K;

- t1=370C; t2 = -180C

Vậy =0,244 55,94 55 = 750,71 (W)

* Nhiệt truyền qua vách hướng Đông

Vách hướng Đông tiếp xúc với mái hiên do vậy ta chọn nhiệt độ mái trong bóng sân là t

= 280C ; t2= -18oC

= Với = 0,244 W/m2K

F = 6,335 8,83 = 55,94 (m2)

t = 46 0C

Vậy = 0,244 55,94 46 = 627,87 (W)

* Nhiệt truyền qua vách hướng Bắc

Vách hướng Bắc tiếp xúc với không khí ngoài trời

= KV

t (W),Với : - = 0,244 W/m2K

- F = 6,335 15,83 = 100,28 (m2)

Vậy = 0,244 100,28 55= 1345,76 (W)

4.1.1.2 Xác định dòng nhiệt truyền qua trần

Dòng nhiệt truyền qua trần được xác định qua biểu thức sau:

Với: - = 0,256W/m2K

- Ft =8 15 = 120 m2;

- t = 37- (-18) = 550C

Vậy: =0,256.120 55= 1689,6 (W)

4.1.1.3 Xác định dòng nhiệt truyền qua nền

- Dòng nhiệt truyền qua nền được xác định như sau:

4.1.1.4 Xác định dòng nhiệt qua bức xạ mặt trời

Dòng nhiệt do bức xạ mặt trời được xác định qua biểu thức

: Dòng nhiệt do bức xạ vách hướng Tây

: Dòng nhiệt do bức xạ vách hướng Nam

: Dòng nhiệt do bức xạ vách hướng Bắc

: Dòng nhiệt do bức xạ vách hướng Đông

- Vách hướng Tây giáp với phòng máy do vậy:

Q 21 – Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra, W

Q 22 – Dòng nhiệt do bao bì toả ra, W

4.1.2.1 Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra