Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho công ty đăng minh

LỜI NÓI ĐẦUTrong những năm gần nay, nhu cầu làm lạnh ở nước ta ngày càng tăngnhanh, đặc biệt là lạnh phục vụ cho công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm.Đã có hàng trăm nhà máy đông lạn

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 3

LỜI CẢM ƠN 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 6

1.1.TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY 6

1.1.1.Sơ lược về lịch sử hình thành và xu hướng phát triển của công ty 6

1.1.2.Cơ cấu tổ chức của công ty: 6

1.2 CÁC VẤN ĐỀ VỀ CẤP ĐÔNG VÀ BẢO QUẢN SẢN PHẨM SAU CẤP ĐÔNG 7

1.2.1 Quá trình kết tinh của nước trong thực phẩm 7

1.2.2 Sự biến đổi của thực phẩm trong quá trình cấp đông và bảo quản đông 11

1.2.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian cấp đông: 14

CHƯƠNG 2 : TÍNH NHIỆT TẢI VÀ CHỌN MÁY NÉN 17

2.1.LUẬN CỨ 17

2.2.CHỌN MÔI CHẤT VÀ CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 17

2.2.1.Chọn môi chất: 17

2.2.2.Chọn các thông số của chế độ làm việc: 18

2.3.CHỌN VÀ TÍNH NHIỆT CHO CÁC HỆ THỐNG 20

2.3.1.HỆ THỐNG CẤP ĐÔNG IQF 20

2.3.2.HỆ THỐNG TỦ ĐÔNG TIẾP XÚC 34

2.3.3.HỆ THỐNG CỐI ĐÁ VẢY 43

2.3.4.HỆ THỐNG KHO BẢO QUẢN 58

CHƯƠNG 3: CHỌN SƠ ĐỒ TỔNG THỂ VÀ TÍNH CHỌN MỘT SỐ THIẾT

BỊ CHO HỆ THỐNG LẠNH 73

3.1.CHỌN SƠ ĐỒ TỔNG THỂ CHO HỆ THỐNG LẠNH 73

3.1.1.Sơ đồ tổng thể (hình vẽ) 73

3.1.2.Chu trình hai cấp nén bình trung gian có ống xoắn: 73

3.2.TÍNH CHỌN MỘT SỐ THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG LẠNH 76

3.2.1.Tính chọn thiết bị ngưng tụ: 76

3.2.2.Tính chọn thiết bị bay hơi cho kho bảo quản đông 78

3.2.2.4 Xác định lưu lượng không khí qua dàn lạnh 80

3.2.3.Tính chọn bình chứa cao áp: 81

3.2.4.Tính chọn bình chứa thấp áp: 83

3.2.5.Tính chọn bơm dịch cho hệ thống: 84

3.2.6.Tính chọn bình trung gian: 88

3.2.7.Tính chọn bình tách dầu: 90

3.2.8.Chọn bình tập trung dầu: 91

3.2.9 Chọn bình tách khí không ngưng: 91

CHƯƠNG 4: TỰ ĐỘNG HOÁ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG LẠNH 93

4.1.TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HOÁ 93

4.1.1.Mạch động lực: 93

4.1.2.Mạch điều khiển và bảo vệ các thiết bị lạnh: 93

4.2.VẬN HÀNH HỆ THỐNG LẠNH 96

4.2.1.Chuẩn bị vận hành: 96

4.2.2 Vận hành : 97

KẾT LUẬN 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần nay, nhu cầu làm lạnh ở nước ta ngày càng tăngnhanh, đặc biệt là lạnh phục vụ cho công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm.Đã có hàng trăm nhà máy đông lạnh thực phẩm xuất khẩu Tôm, cá, thịt, rau quả … đã và đang được xây dựng trên khắp mọi miền đất nước, ví như MINHĐĂNG(Sóc Trăng), MINH PHÚ(Cà Mau), NAM VIỆT(An Giang) … cùng với đólà các hệ thống lạnh(được ví như là trái tim của các nhà máy chế biến) cũng đãvà đang hình thành mạnh mẽ với các môi chất mới, máy móc và trang thiết bịnội ngoại nhập hiện đại Điều này đã góp phần tạo nên một cuộc cách mạngthực sự cho ngành kỹ thuật lạnh nước ta

Cũng như bao sinh viên cùng khoá khác, sau khi tích luỹ xong số tín chỉhọc phần mà nhà trường đã quy định, tôi đã được xét đủ điều kiện làm công táctốt nghiệp Được sự phân công của Bộ môn Kỹ Thuật Lạnh, Khoa Chế Biến,Trường Đại Học Nha Trang, với sự hướng dẫn của Thầy Trần Đại Tiến, tôi đã

tiến hành thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Tính toán thiết kế hệ thống

lạnh cho công ty MINH ĐĂNG”.

Kết cấu đề tài bao gồm các nội dung chính sau:

 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

 CHƯƠNG 2: TÍNH NHIỆT TẢI VÀ CHỌN MÁY NÉN

 CHƯƠNG 3: CHỌN SƠ ĐỒ TỔNG THỂ VÀ TÍNH CHỌN MỘTSỐ THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG

 CHƯƠNG 4: TỰ ĐỘNG HOÁ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNGLẠNH

Đồ án được hoàn thành đó là sự kết hợp kiến thức của hàng loạt các mônhọc liên quan, đó không chỉ là thách thức mà còn là cơ hội để cho bản thân tôinói riêng và cho sinh viên ngành nhiệt lạnh nói chung có thể hệ thống lại nhữngkiến thức mà mình đã học và bước đầu tiếp cận với thực tế sản xuất Qua đó vôhình chung đã tạo cho bản thân một tiền đề vững chắc trước khi ra trường.

Mặc dù đã cố gắng rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án, song do thờigian và kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên không thể tránh khỏi những thiếusót Rất mong được sư lượng thứ và sự đóng góp của quý thầy giáo cùng toànthể các bạn để kiến thức của bản thân ngày càng hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Nha Trang, tháng 11 năm 2007

Sinh viên thực hiện

Nguyễn An Toàn

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian hơn bốn năm học tập dưới mái trường Đại Học Nha Trang,nay tôi đã hoàn thành chương trình học tập và đã hoàn thành đồ án tốt nghiệpcủa mình Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:

Ban giám hiệu Trường Đại Học Nha Trang, Ban chủ nhiệm Khoa ChếBiến, Bộ môn Kỹ Thuật lạnh cùng toàn thể quý thầy cô đã dạy dỗ em trong suốtthời gian qua

Thầy Trần Đại Tiến, người đã hướng dẫn tận tình, giúp đỡ em hoàn thànhđồ án này

Ban Giám Đốc, các anh chị em trong công ty TNHH Minh Đăng, đặc biệtlà anh Vũ Quý Vui, người đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong suốtquá trình thực tập tốt nghiệp tại công ty

Và cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến cha mẹ, anh chị em và bạn bè đãluôn luôn giúp đỡ, động viên trong suốt thời gian qua

Tôi xin kính chúc tất cả các thầy cô, bạn bè sức khoẻ và đạt được nhiềuthành tích trong công tác nghiên cứu và thực tập

Nha Trang, tháng 11 năm 2007.

Sinh viên

Nguyễn An Toàn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY

1.1.1.Sơ lược về lịch sử hình thành và xu hướng phát triển của công ty

Công ty TNHH MINH ĐĂNG

Địa chỉ: Tỉnh lộ 8 – thị trấn Mỹ Xuyên – tỉnh Sóc Trăng

Trước đây công ty chuyên sản xuất các mặt hàng khô như hành khô,chitin, chitozan Đến năm 2005 công ty được mua lại bởi 1 thương nhân ở SàiGòn, được tu sửa và bắt đầu đi vào hoạt động trở lại vào đầu năm 2006 chuyênsản xuất các mặt hàng thuỷ sản đông lạnh Hiện nay công ty đang tiếp tục nângcấp cải tiến và lắp đặt các trang thiết bị để sản xuất ra những mặt hàng thuỷ sảncó chất lượng cao với các mặt hàng như: Tôm, mực, bạch tuộc, kẽm, maza đônglạnh

Thị trường hiện nay của công ty chủ yếu là thị trường nội địa Xu hướngcủa công ty là sẽ tạo ra các sản phẩm có chất lượng cao, đảm bảo an toàn vệsinh để sản phẩm có mặt cạnh tranh trên thị trường thế giới

1.1.2.Cơ cấu tổ chức của công ty:

1.2 CÁC VẤN ĐỀ VỀ CẤP ĐÔNG VÀ BẢO QUẢN SẢN PHẨM SAU CẤP ĐÔNG

1.2.1 Quá trình kết tinh của nước trong thực phẩm

1.2.1.1.Các dạng tồn tại của nước trong thực phẩm:

Nước trong thực phẩm, đặc biệt trong thuỷ sản chiếm tỷ lệ rất lớn, có thểlên đến 80% Tuỳ theo mức độ liên kết mà người ta chia nước trong thực phẩm

ra các dạng: nước tự do và nước liên kết

- Nước tự do: chỉ liên kết cơ học Nước nằm bất động trong mạng lưới cấutrúc mô cơ dưới hình thức dung môi để khuếch tán các chất qua tế bào

- Nước liên kết: Không phải là dung môi mà là ở dạng liên kết với cácchất prôtit tan và các chất vô cơ, hữu cơ tan khác tạo thành các khung cấu trúccủa mô cơ

CƠ ĐIỆN

PHÒNG KỸ THUẬT

PHÒNG KINH DOANH

PHÒNG KẾ TOÁN

1.2.1.2 Hiện tượng quá lạnh và điểm quá lạnh của thực phẩm:

Khi hạ thấp nhiệt độ của thực phẩm xuống tới điểm băng, nước trong thựcphẩm vẫn chưa bị đóng băng, chỉ khi hạ thấp nhiệt độ của sản phẩm xuống dướiđiểm băng của thực phẩm ở một mốc xác định thì nước trong thực phẩm mới bắtđầu đóng băng Hiện tượng này được gọi là hiện tượng quá lạnh và nhiệt độ ởđiểm này là nhiệt độ quá lạnh hay điểm quá lạnh của thực phẩm

Độ quá lạnh của thực phẩm khi làm đông có ảnh hưởng lớn đến kíchthước, hình dạng và số lượng các tinh thể đá hình thành, từ đó ảnh hưởng lớn đếnkhối lượng và chất lượng của thực phẩm

Đối với nguyên liệu thuỷ sản tql = -50C

Nếu tql  -300C ÷ -80C, tinh thể nước đá nhiều, kích thước bé d  10

÷100m

Nếu tql < -300C, tinh thể đá dạng sợi bọc quanh tế bào

Nếu tql < -800C, nước đá dạng thuỷ tinh thể, bảo đảm sự toàn vẹn của cáctế bào sống

1.2.1.3.Cơ chế đóng băng của nước trong thực phẩm khi cấp đông:

Nước trong thực phẩm do có hoà tan các chất tan nên nhiệt độ đóng băngthấp hơn 0oC

Khi hạ nhiệt độ thực phẩm xuống thấp, các dạng nước trong thực phẩmđóng băng dần dần tuỳ theo mức đọ liên kết của chúng với tế bào

Khi nhiệt độ hạ xuống thấp bằng nhiệt độ cấp đông, trước tiên các tinhthể đá xuất hiện ở các gian bào (khoảng trống giữa các tế bào) Khi đến điểmđóng băng thì đa số nước ở gian bào kết tinh và làm tăng nồng độ chất tan lêncao hơn trong tế bào Do đó áp suất thẩm thấu tăng lên làm cho nước trong tếbào có xu hướng ra ngoài qua gian bào, qua màng bán thấm của tế bào Nếu tốc

độ làm lạnh chậm thì nước trong tế bào ra sẽ làm các tinh thể hiện diện lớn lênmà không tạo nên tinh thể mới.

Nếu tốc độ làm lạnh nhanh thì tinh thể sẽ tạo ra ở cả bên ngoài lẫn bêntrong tế bào, tinh thể đá sẽ nhuyễn và đều

Do đó nếu hạ nhiệt độ chậm tế bào sẽ bị mất nước và các tinh thể nướcđá tạo ra sẽ to và chèn ép làm rách màng tế bào, cấu tạo mô cơ bị biến dạng,giảm chất lượng sản phẩm

Khi nước tự do đã đóng băng hết thì đến nước liên kết, bắt đầu từ nước cóliên kết yếu đến nước có liên kết mạnh

1.2.1.4.Tác động của sự kết tinh của nước đối với thực phẩm:

Có sự phân bố lại nước trong thực phẩm không chỉ giữa gian bào và tếbào mà còn theo chiều sâu của sản phẩm

Có sự biến đổi tế bào do sự phân bố lại nước, do tạo thành lớp đá, vỡ tếbào và biến đổi cấu trúc sợi cơ

1.2.1.5.Các yếu tố ảnh hưởng đến sự kết tinh của nước trong thực phẩm:

1.Nồng độ các chất hoà tan

Các chất đường, chất béo, protein, muối…trong thực phẩm hoà tan liên kếtvới nước tạo thành dung dịch keo

Để kết tinh các phần tử nước phải tách ra khỏi sự liên kết của các chấttan Vì vậy khi có các chất tan thì nhiệt độ của nước phải giảm để giảm độngnăng, tăng lực liên kết phân tử giữa các phân tử nước với nhau để nước kết tinh

Do đó nồng độ chất hoà tan tăng thì nhiệt độ kết tinh nước giảm

2.Tốc độ cấp đông:

Khi cấp đông chậm, điểm quá lạnh cao, nước khuếch tán nhiều, các tinhthể nước đá thu hút nước để tăng thể tích mà không có xu hướng tạo nên các

mầm tinh thể mới Kết quả là số lượng các tinh thể ít, kích thước lớn và khôngđều, điều đó ảnh hưởng nhiều đến cấu trúc liên kết tế bào thực phẩm Cụ thể làgây chèn ép phá vỡ màng tế bào và huỷ hoại cấu trúc mô cơ, tạo ra nhiều khehở Khi tan giá để sử dụng thì nước sẽ thoát ra ngoài theo câc khe hở này, đồngthời kéo theo các chất dinh dưỡng ra ngoài, vừa gây giảm trọng lượng, vừa gâygiảm giá trị dinh dưỡng.

Khi cấp đông nhanh, điểm quá lạnh thấp, nước ít khuếch tán vì các mầmtinh thể hình thành đều khắp trong cấu trúc với tốc độ nhanh, nhờ đó số lượngtinh thể nhiều, kích thước nhỏ và đều Điều này ít gây huỷ hoại đến cấu trúc tếbào và mô, ít gây giảm trọng lượng và giảm giá trị dinh dưỡng

Nếu cấp đông cực nhanh thì sẽ không có sự khuếch tán nước Các phần tửnước sẽ kết tinh ở những vị trí liên kết với các chất tan, vì vậy các tinh thể cókích thước rất nhỏ, các tính chất của thực phẩm được giữ gìn gần như nguyênvẹn

3.Chất lượng ban đầu của thực phẩm:

Thực phẩm tươi sống đem làm lạnh đông sẽ có chất lượng cao nhất vì cấutrúc và sự liên kết của nước với các thành phần còn nguyên vẹn tính tự nhiên

Khi các cấu trúc bị hư hỏng do va chạm hoặc do chất lượng bị giảm vì quátrình tự phân giải, thối rửa thì khả năng giữ nước giảm, tỷ lệ nước tự do tăng,tính đàn hồi của cấu trúc giảm Trong những trường hợp này nước kết tinh sẽkhuếch tán nhiều, cấu trúc liên kết tế bào bị nước đá giãn nở sẽ rách vỡ làm chochất lượng sản phẩm giảm

1.2.2 Sự biến đổi của thực phẩm trong quá trình cấp đông và bảo quản đông

1.2.2.2.Biến đổi về vật lý:

1.Tăng thể tích:

Trong quá trình cấp đông nước tách ra và đông thành các tinh thể, làmcho sản phẩm trở nên rắn và tăng thể tích lên một ít  gây nứt vỡ bao bì vàkhuôn chứa nếu có cấu tạo không thích hợp

2.Mất nước giảm trọng lượng, giảm giá trị dinh dưỡng:

- Khi làm đông, có hiện tượng bay hơi nước và thăng hoa, gây giảm trọnglượng sản phẩm Đó là sự bay hơi nước vào không khí từ bề mặt thực phẩm, dosự chênh lệch mật độ  giữa không khí sát bề mặt và không khí xung quanh

Ẩm bốc lên từ bề mặt sản phẩm vào không khí xung quanh, nếu sảnphẩm nhập có bề mặt còn ướt thì khi cấp đông chúng sẽ đông lại, sau đó diễn raquá trình thăng hoa Nếu chênh lệch nhiệt độ bề mặt sản phẩm và không khítrong buồng cấp đông càng lớn thì ẩm bốc càng mạnh và gây hao hụt khối lượngcàng lớn

- Khi bảo quản đông sẽ có hiện tượng thăng hoa, gây mất trọng lượng, bịrỗ bề mặt gây cháy lạnh làm giảm chất lượng sản phẩm

- Sau khi làm đông, trong quá trình bảo quản đông trong kho còn xảy rahiện tượng tan chảy và tái kết tinh lại thành tinh thể nước đá Trong mỗi lần nhưvậy sẽ có sự khuếch tán nước xảy ra, kết quả là tinh thể nước đá to lên gâychèn ép, rách tế bào, sau khi tan giá sẽ làm mất nước, mất chất dinh dưỡng mất trọng lượng

- Mức độ giảm trọng lượng và chất lượng của sản phẩm phụ thuộc vàonhiều yếu tố :

+ Cấu trúc kho: nếu cách nhiệt và cấu trúc kho không hợp lý sẽlàm chonhiệt độ dao động nhiều, hiện tượng tan chảy và tái kết tinh xảy ra càng mạnh.

+ Cách sắp xếp hàng ở trong kho: nếu sắp xếp gây cản trở quá trình thônggió và cản trở nhiệt  nhiệt phân bố không đều, nhiệt độ kho không ổn định,hiện tượng trên xảy ra càng mạnh

+ Chế độ vận hành máy lạnh: nếu không hợp lý để dao động nhiệt độnhiều do hệ thống máy lạnh hoạt động không hiệu quả thì hiện tượng tan chảyvà tái kết tinh sẽ xảy ra nhiều

+ Chất lượng của hệ thống máy lạnh và chế độ bảo trì hệ thống cũng ảnhhưởng lớn đến sự ổn định nhiệt độ trong kho và ảnh hưởng lớn đến hiện tượngtan chảy và tái kết tinh của nước đá

+ Thời gian bảo quản đông : thời gian càng dài thì hiện tượng xảy ra càngmạnh, giảm trọng lượng và chất lượng càng mạnh

3.Biến đổi màu sắc:

Đồng thời với các quá trình trên, màu sắc thực phẩm cũng biến đổi theo

do hiệu ứng quang học do tinh thể nước đá khúc xạ ánh sáng Màu sắc thựcphẩm khi nước đóng băng phụ thuộc vào tính chất quang ánh sáng của các tinhthể nước đá

1.2.2.2.Biến đổi về hoá học:

Trong quá trình cấp đông và bảo quản sản phẩm sau cấp đông, các phảnứng hoá học có xảy ra nhưng các phản ứng này đều bị chậm lại do nhiệt độ thấpức chế Biến đôỉ xảy ra trong quá trình làm đông là không đáng kể, chủ yếu làxảy ra trong quá trình bảo quản đông

Các phản ứng đặc trưng:

+ phản ứng phân giải Glycogen tạo axit lactic  làm pH giảm

+ phản ứng Melanoidin amin với đường khử tạo Melain màu nâuđen.

+ phản ứng oxy hoá lipit: Triglyerin bị thuỷ phân tạo ra Glyxerin và

3 axit béo tự do Sau đó các axit béo này sẽ bị oxy hoá tạo thành các sản phẩmcủa phản ứng oxy hoá lipit, các sản phẩm này có màu tối, xám, mùi khó chịu vàcó tính độc Điều này ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

1.2.2.3.Biến đổi hoá sinh:

- Khi nhiệt độ được hạ thấp dưới nhiệt độ thích hợp tới sắp xỉ nhiệt độđóng băng thì hoạt động của Enzym bị giảm

- Khi nhiệt độ t  -8oC thì một số enzyme ngừng hoạt động, số còn lạihoạt động rất yếu ớt

- Khi nhiệt độ t  -18oC thì hầu hết các enzyme ngừng hoạt động ngoạitrừ enzyme xúc tác cho phản ứng thuỷ phân lipit và phản ứng oxy hoá lipitnhưng chúng hoạt động rất yếu Tuy nhiên nếu thời gian trữ đông kéo dài đếnvài tháng và hơn một năm thì phản ứng xảy ra đáng kể và có khả năng làm hưhỏng sản phẩm

1.2.2.4.Biến đổi về vi sinh vật:

- Khi nhiệt độ t < tth của vi sinh vật nhưng chưa dưới điểm băng thì vi sinhvật bị ức chế và hoạt động yếu

- Khi nhiệt độ t < tb : nước sẽ đóng băng, nếu đóng băng chậm thì các tinhthể nước đá to có thể gây rách màng tế bào, kéo theo một số vi sinh vật sẽ bịchết, số còn lại rơi vào trạng thái không hoạt động hay rất yếu

- Khi t  -8oC hầu hết các loại vi khuẩn ngừng hoạt động, nhưng nấmmen, nấm mốc còn hoạt động được

- Khi t  -12oC thì cả vi khuẩn, nấm men, nấm mốc ngừng hoạt độngnhưng 1 số vi khuẩn chịu lạnh vẫn còn hoạt động động

- Khi t  -18oC thì gần như không còn vi sinh vật nào hoạt động được, dođó bảo quản ở nhiệt độ t  -18oC sẽ rất an toàn cho thực phẩm.

1.2.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian cấp đông:

1.2.3.1 Loại máy cấp đông:

Có nhiều loại thiết bị cấp đông và nguyên lý hoạt động rất khác nhau Cóloại dùng gió cưỡng bức tiếp xúc và làm lạnh sản phẩm, có loại bề mặt tiếp xúclà các tấm kim loại, nhưng có loại thì sản phẩm được nhúng trong dịch nitơ lỏng

Do nguyên lý làm lạnh khác nhau nên tốc độ sẽ khác nhau đáng kể

Đối với cùng một dạng máy cấp đông, nhưng nếu sử dụng phương phápcấp dịch cho thiết bị bay hơi khác nhau cũng làm cho thời gian cấp đông thay đổiđáng kể, do hệ số trao đổi nhiệt bên trong phụ thuộc nhiều vào phương pháp cấpdịch

1.2.3.2 Nhiệt độ buồng cấp đông:

Nhiệt độ cấp đông càng thấp thì thời gian cấp đông càng nhanh và ngượclại Vì vậy, cần chọn nhiệt độ buồng hợp lý Thường nhiệt độ không khí trongbuồng cấp đông đạt là –35 oC÷ -40oC

1.2.3.3 Tốc độ gió trong buồng cấp đông:

Tốc độ gió càng cao thì thời gian cấp đông càng nhanh do hệ số tỏa nhiệtđối lưu tăng, kết quả là hệ số truyền nhiệt tăng

Tuy nhiên, tốc độ cao sẽ làm tăng sự mất nước của sản phẩm, làm thayđổi trạng thái của sản phẩm do tác động cơ học Ngoài ra, sự tăng vận tốc cònlàm tăng chi phí

1.2.3.4 Nhiệt độ sản phẩm trước khi cấp đông:

Việc chế biến thực phẩm diễn ra trong một thời gian khá lâu, vì vậy khichế biến được khay sản phẩm nào, người ta sẽ tạm cho vào các kho chờ đông để

tạm thời bảo quản, chờ cho đủ khối lượng cần thiết cho một mẻ cấp đông mớiđem cấp đông.

Mặt khác, trong quá trình chế biến, thực phẩm được ướp đá và xử lý trongkhông gian khá lạnh Vì thế, nhiệt độ thực phẩm đưa vào thiết bị cấp đôngthường chỉ cỡ 16 18oC Nếu thời gian bảo quản trong kho chờ đông lâu thì nhiệtđộ thực phẩm vào cấp đông còn nhỏ hơn Nhiệt độ thực phẩm vào cấp đôngcàng thấp thì thời gian cấp đông càng ngắn

1.2.3.5 Bề dày sản phẩm cấp đông:

Thời gian cấp đông càng lâu nếu thực phẩm càng dày Người ta nhận thấythời gian cấp đông tăng lên một cách nhanh chóng nếu tăng chiều dày thựcphẩm Mối quan hệ này không theo qui luật tuyến tính mà theo bậc bình phươngcủa chiều dày

Các sản phẩm cấp đông dạng khối (block) có thời gian cấp đông khá lâu,nhưng dạng rời thì thời gian ngắn hơn nhiều

1.2.3.6 Hình dáng sản phẩm :

Hình dáng sản phẩm cũng ảnh hưởng đến tốc độ làm lạnh Hình dáng cóliên quan tới diện tích tiếp xúc Dạng khối sẽ có diện tích tiếp xúc kém nhất,trong khi các sản phẩm dạng rời có diện tích tiêp xúc rất lớn nên thời gian làmlạnh giảm rất nhiều Sản phẩm càng nhỏ sẽ có diện tích tiếp xúc càng lớn nênthời gian cấp đông nhanh

1.2.3.7 Diện tích bề mặt tiếp xúc:

Khi diện tích tiếp xúc giữa thực phẩm với tác nhân hoặc bề mặt làm lạnhtăng thì thời gian làm lạnh giảm Trong tủ đông tiếp xúc, nếu bề mặt khôngphẳng, diện tích tiếp xúc nhỏ sẽ làm tăng thời gian làm lạnh Vì vậy, các khaycấp đông phải có bề mặt phẳng, không gồ ghề, lồi lõm Trong các thiết bị đôngrời nên bố trí sản phẩm đều theo toàn bộ khay hay băng chuyền cấp đông

Trên các tấm plate cấp đông, nếu có băng cũng có thể làm giảm diện tíchtiếp xúc.

1.2.3.8 Bao gói sản phẩm:

Một số sản phẩm cấp đông được đóng gói trước nên khi cấp đông làmtăng nhiệt trở Đặc biệt, khi bao gói có lọt các lớp khí bên trong thì tạo ra lớpcách nhiệt làm tăng đáng kể thời gian cấp đông

1.2.3.9 Loại thực phẩm:

Mỗi loại thực phẩm đều có một nhiệt dung riêng và nhiệt hàm khác nhau, do đónhiệt lượng cần thiết để cấp đông 1 kg mỗi loại thực phẩm rất khác nhau

CHƯƠNG 2 : TÍNH NHIỆT TẢI VÀ CHỌN MÁY NÉN

2.1.LUẬN CỨ

Theo yêu cầu của công ty thì năng suất của hệ thống cấp đông phải đạtđược sản lượng khoảng 15 tấn tôm thành phẩm trong 1 ngày Như vậy ta cầnphải tính toán để chọn loại và số lượng các thiết bị cấp đông sao cho phù hợpvới yêu cầu nhà máy đặt ra

Các thiết bị cấp đông được chọn theo yêu cầu của nhà máy gồm có: 3 tủđông tiếp xúc với năng suất danh định là 1000 Kg/mẻ và 1 băng chuyền IQF 500Kg/h

Mỗi ngày nhà máy làm việc 2 ca, mỗi ca 8 giờ, sau khi trừ đi thời giankhởi động máy, thời gian chạy lấy nhiệt độ, thời gian ra vào hàng … thì ta xácđịnh được thời gian làm việc hiệu quả của hệ thống IQF là 14 giờ và số mẻ hàngcho 1 tủ đông tiếp xúc là 4 mẻ trong 1 ngày làm việc

Từ các lập luận trên ta có thể xác định được tổng năng suất thực tế củacác hệ thống cấp đông trong 1 ngày làm việc là:

14.500 + 3.4.720 = 15640 Kg = 15,64 tấn

Như vậy với năng suất tính toán trên, hệ thống cấp đông được chọn đãđảm bảo được năng suất cấp đông yêu cầu mà nhà máy đã đặt ra

2.2.CHỌN MÔI CHẤT VÀ CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN

2.2.1.Chọn môi chất:

Trong các hệ thống lạnh hiện nay người ta thường sử dụng 2 loại môichất: Freon R22 và Amoniac NH3 Tuy nhiên R22 là hợp chất HCFC có tính pháhuỷ tầng ozon và gây hiệu ứng nhà kính làm nhiệt độ trái đất tăng lên, do đó nóđang dần bị loại trừ và sẽ bị cấm sử dụng trong 1 tương lai gần Bên cạnh đó,một mặt các nhược điểm của gas NH3 như ăn mòn đồng và các hợp kim của

đồng, gây độc đối với cơ thể người… đã được khắc phục, mặt khác những ưuđiểm của nó đang dần bộc lộ rõ đểâ chứng tỏ rằng nó là môi chất không thể thaythế trong tương lai.

*) Ưu điểm của gas NH 3 :

+ Có năng suất lạnh riêng khối lượng lớn nên lưu lượng môi chất tuầnhoàn trong hệ thống nho, rất thuận lợi cho việc thiết kế hệ thống máy lạnh cócông suất vừa và lớn Năng suất lạnh riêng thể tích lớn nên máy nén gọn nhẹ;

+ Nhiệt độ bay hơi thấp, hệ số truyền nhiệt lớn, tổn thất lạnh trong quátrình tiết lưu bé, dễ phát hiện sự rò rỉ môi chất ra ngoài vì có mùi khai;

+ Rẻ tiền, dễ sản xuất, đã được sản xuất trong nước không cần phải nhậptừ nước ngoài;

+ Hòa tan hoàn toàn trong nước, nếu có không khí ẩm hay nước lọt vàotrong đường ống cũng không xảy ra hiện tượng tắt ẩm;

+ Không hòa tan trong dầu nên dễ dàng tách dầu ra khỏi tác nhân lạnh.Với các phân tích trên thì trong phạm vi đồ án của mình, tôi sẽ lựa chọn NH3làm môi chất lạnh xuyên suốt cho các hệ thống đang thiết kế

2.2.2.Chọn các thông số của chế độ làm việc:

Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng bốn nhiệt độ sau:

 nhiệt độ sôi của môi chất lạnh to;

 nhiệt độ ngưng tụ của môi chất tk;

 nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql;

 nhiệt độ quá nhiệt tqn;

1.Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t o :

Cối đá

vẩy,oC

IQF, oC Tủ đông tiếp xúc, oC Kho bảo quản, oC

-30 -45 -45 -30

Bảng 2.1.Nhiệt độ sôi của môi chất ứng với từng hệ thống

2.Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất t k :

Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường làm mát Ở đây tôithiết kế hệ thống lạnh được lắp đặt tại Sóc Trăng có các thông số nhiệt độ và độẩm như sau:

Nhiệt độ là t = 35,9 0C

Độ ẩm là: = 77%

Từ hai thông số trên, tra đồ thị I_d ta được: tư  28oC

Chọn thiết bị ngưng tụ là dàn ngưng bay hơi cho hệ thống đang thiết kế

Nhiệt độ nước vào dàn ngưng:

tW1 = tư + (3 ÷ 4) oC = 28 + 3 = 31 oCNhiệt độ nước ra khỏi dàn ngưng: đối với dàn ngưng bay hơi thì nhiệt độ nướcvào và ra thường không lớn lắm, do vậy chọn tw = 2 oC  tW2 = 31 + 2 = 33 oCNhiệt độ ngưng tụ: tk = tw2 + tk

Chọn tk = 2 oC : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu

Vậy nhiệt độ ngưng tụ là:

tk = 33 + 2 = 35oC

3.Nhiệt độ quá lạnh t ql :

Là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi đi vào van tiết lưu Nhiệt độ quá lạnhcàng thấp năng suất lạnh càng lớn, vì vậy người ta cố gắng hạ nhiệt độ quá lạnhxuống càng thấp càng tốt

Đối với gas NH3 tôi chọn tql = 5oC tức tql = tk – 5 = 35 – 5 = 30 oC

4.Nhiệt độ quá nhiệt t qn :

Là nhiệt độ của hơi trước khi vào máy nén

Để đảm bảo máy nén không hút lỏng về thì hơi hút về máy nén phải làhơi quá nhiệt Độ quá nhiệt ở từng loại máy nén và đối với từng loại môi chất cókhác nhau Nhiệt độ quá nhiệt được xác định theo công thức sau:

Bảng 2.2.Nhiệt độ quá nhiệt của môi chất ứng với từng hệ thống

2.3.CHỌN VÀ TÍNH NHIỆT CHO CÁC HỆ THỐNG

2.3.1.HỆ THỐNG CẤP ĐÔNG IQF

2.3.1.1.Chọn loại tủ đông IQF:

Qua tham khảo cấu tạo, nguyên lý làm việc, giá cả … một số loại buồngcấp đông IQF của một số hãng trong và ngoài nước, đặc biệt là được sự đồng ý

của công ty, tôi đi chọn buồng cấp đông IQF siêu tốc của hãng SEAREFICO

cho nhà máy với các thông số kỹ thuật sau:

Nhiệt độ không khí trong buồng oC -41 ÷ -43

Vật liệu băng chuyền Thép không gỉ

Chiều cao buồng cấp đông mm 3200

Phương pháp xả băng Bằng nước

Bảng 2.1.Thông số kỹ thuật buồng cấp đông IQF phẳng của SEAREFICO

Cấu tạo của hệ thống:

Hệ thống cấp đông IQF vừa chọn, bên trong có bố trí một băng tải sảnphẩm dạng thẳng, có khả năng điều chỉnh tốc độ vô cấp, tuỳ theo yêu cầu cấpđông của nhiều loại sản phẩm khác nhau Các dàn lạnh xếp thành hai dãy haibên băng tải Để dòng không khí hướng tập trung vào sản phẩm trên băng tải,người ta lắp hệ thống ống hướng gió cũng bằng vật liệu thép không gỉ

Buồng cấp đông có bao che cách nhiệt bằng polyurethan, dày 150 mm,hai bên hai lớp inox, phủ sơn nhựa thực phẩm màu trắng hai mặt Buồng cấpđông có cửa ra vào kiểu kho lạnh với hệ thống điện trở nhiệt sưởi cửa, bên trongcũng có hệ thống đèn chiếu sáng

Hình 2.1.Tủ cấp đông IQF

Hệ thống băng tải rất đơn giản, được thiết kế để giảm thiểu chi phí bảodưỡng Tốc độ của băng có thể thay đổi cho từng loại sản phẩm cấp đông khácnhau Băng tải cấp đông có thể điều chỉnh vô cấp nhờ bộ biến tần và đạt tốc độkhoảng 0,5-10 m/phút, cho thời gian cấp đông từ 0,5 phút đến 10 phút

Khung đỡ băng tải và các thiết bị cũng làm bằng vật liệu inox Dàn lạnhlàm bằng thép không rỉ với các cánh tản nhiệt bằng nhôm, thiết kế cho bơm cấp

dịch tuần hoàn NH3/R22, bước cánh được thiết kế đặc biệt để tăng hiệu quảtruyền nhiệt và vệ sinh dễ dàng

Chiều cao cho thông sản phẩm khoảng 35÷50 mm

Vệ sinh các băng tải bằng nước có áp lực, do người sử dụng đấu vào hệthống vòi phun bằng đồng để rửa băng tải và hệ thống xả tuyết để làm sạch dàn.Các bộ phận bên trong máy có thể xịt rửa thủ công bằng nước có pha hoá chấtphù hợp

Quạt gió kiểu ly tâm với động cơ nối trực tiếp, cánh quạt bằng nhôm vàlồng dẫn khí vào trong, động cơ quạt bằng hợp kim nhôm đặc biệt được sơn phủ

Khu vực mở để tiếp nhận nguyên liệu đầu vào của máy cấp đông có thểthay đổi dễ dàng để phù hợp với độ dày sản phẩm cấp đông

Băng tải được làm bằng thép không gỉ hoặc inox

Hệ thống được thiết kế theo từng môđun lắp sẵn cho phép tăng giảm năngsuất cấp đông trong một dải rộng Mỗi môđun đều có dàn lạnh, quạt làm bằngnhôm được lắp hoàn chỉnh

Tất cả bề mặt và sàn đều kín nước, bên trong máy cấp đông có độ dốcnghiêng để tháo nước dễ dàng

Hệ thống xả tuyết dàn lạnh bằng nước hoạt động tự động vào cuối ca sảnxuất

Những chức năng của hệ thống:

Các tấm phân phối khí phía bên trên có thể dễ dàng nâng xuống hoặc hạxuống để vệ sinh thường xuyên và bảo dưỡng cho khu vực tiếp xúc và để cấpđông sản phẩm

Dàn lạnh bố trí hở cả hai phía để kiểm tra dễ dàng khi dừng máy

Bảng điện điều khiển máy cấp đông và điều chỉnh thời gian cấp đông ởmọi chế độ vận hành, vệ sinh xả tuyết dàn lạnh Việc điều chỉnh nhiệt độ giúpdễ dàng theo dõi và kiểm soát chất lượng sản phẩm.

Nguyên lý làm việc:

Trong suốt thời gian cấp đông, khi sản phẩm di chuyển xuyên qua buồngcấp đông trên những băng chuyền, hàng ngàn tia khí lạnh với tốc độ cao hướngtrực tiếp lên sản phẩm, thổi hơi nóng bao bọc quanh sản phẩm đẩy nhanh quátrình trao đổi nhiệt Các tia khí lạnh này đạt hiệu quả tương đương như phươngpháp nhúng nitơ lỏng

Khi các tia khí lạnh thổi qua bề mặt sản phẩm, trên bề mặt sản phẩmnhanh chóng tạo nên một lớp băng mỏng bao bọc quanh sản phẩm, làm giảmmất nước và giữ sản phẩm không bị biến dạng về mặt cơ học Hình dạng và kíchthước ban đầu của sản phẩm được duy trì trong suốt quá trình cấp đông Cónhiều ưu điểm với kiểu thiết kế này:

+ Cùng thời gian cấp đông nhanh như máy cấp đông sử dụng nitơ lỏng,+ Hạn chế mất nước tối thiểu ngang bằng hay tốt hơn cấp đông bằng nitơlỏng

+ Chi phí vận hành bằng phân nửa so với phương pháp dùng nitơ lỏng.+ Chất lượng sản phẩm tuyệt hảo, không bị cháy lạnh

+ Sản phẩm không bị dịch chuyển trong máy cấp đông

+ Không bị ảnh hưởng của sự rung động khi di chuyển

+ Sản phẩm cấp đông hoàn toàn phẳng phiu, giữ nguyên hình dạng banđầu

+ Đáp ứng đúng tiêu chuẩn vệ sinh công nghiệp

+ Thiết kế theo kiểu khối hoàn chỉnh nên:

- Lắp đặt nhanh

- Xây lắp nhà máy theo tiêu chuẩn xây dựng chất lượng cao.

- Thiết kế tiêu chuẩn phù hợp với dây chuyền sản xuất của kháchhàng với bề rộng và công suất tự chọn

- Dễ dàng mở rộng bằng các khối bổ sung để tăng công suất saunày

- Hệ thống lạnh NH3 hoặc freon hợp nhất, tiêu chuẩn

Hệ thống cấp đông siêu tốc được thiết kế để chế biến các loại sản phẩmmỏng, dẹt như các fille, tôm cũng như các loại bánh nướng, khoai và các sảnphẩm trứng

Các thông số làm việc của buồng cấp đông siêu tốc:

- Sản phẩm cấp đông: tôm, cá các loại, đăc biệt phù hợp với dạng rờikhông bao gói,

- Nhiệt độ sản phẩm đầu vào: + 10oC ÷ +12oC,

- Nhiệt độ trung bình sản phẩm đầu ra: -180C,

- Nhiệt độ dàn lạnh/ không khí: -45/-40oC,

- Thời gian cấp đông rất ngắn,

Hệ thống IQF siêu tốc có đặc điểm là nhiệt độ không khí làm việc rất thấp

-40oC và tốc độ lưu động không khí rất mạnh và tiếp xúc hai mặt trên và dưới sảnphẩm nên thời gian cấp đông rất ngắn

 Tôm vỏ 16/20: không quá 5 phút

 Tôm luộc 31/40: không quá 3 phút

Tỷ lệ hao hụt sản phẩm rất bé Ví dụ, đối với tôm các loại ở dạng sơ chế,tỷ lệ hao hụt khi cấp đông khoảng 0,6 đến 0,9%, nghĩa là không vượt quá 1%

2.3.1.2.Tính nhiệt tải cho tủ đông IQF:

Tổn thất nhiệt trong tủ cấp đông gồm có:

 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của buồng cấp đông

 Tổn thất do làm đông sản phẩm.

 Tổn thất do động cơ quạt và truyền động của băng chuyền

 Tổn thất do lọt không khí qua cửa vào ra hàng

 Tổn thất do làm lạnh băng chuyền khi nó vào và ra hàng

Mặc dù có trang bị hệ thống xả băng, nhưng trong quá trình cấp đông người takhông xả băng, mà chỉ xả băng sau mỗi mẻ cấp đông nên ở đây không tính tổnthất nhiệt khi xả băng

1.Tổn thất do truyền nhiệt qua kết cấu bao che Q 1

Tổn thất qua kết cấu bao che của buồng cấp đông có thể tính theo côngthức truyền nhiệt thông thường:

Q1 = k.F.tTrong đó:

F: tổng diện tích 6 mặt của buồng cấp đông Kích thước bên ngoài của tủIQF:11m x 3,4m x 3,2m

F = 2.(3,4.11 + 3,2.11 + 3,4.3,2) = 166,96 m2

t = tKKN - tKKT

tKKN : nhiệt độ không khí bên ngoài,oC

Tủ cấp đông đặt trong khu chế biến, có nhiệt độ khá thấp do có điều hoàkhông khí, lấy tKKN = 22oC

tKKT : nhiệt độ không khí bên trong kho cấp đông, lấy tKKT = -41oC (băngchuyền siêu tốc)

k: hệ số truyền nhiệt, W/m2.K

k =  

2 1

1 1

α1 : hệ số toả nhiệt bên ngoài tường, α1= 23,3 W/m2.K

α2 : hệ số toả nhiệt bên trong, do tốc độ đối lưu cưỡng bức không khí trongbuồng rất mạnh nên lấy α2 = 10,5 W/m2.K

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

1 02

, 0

10 150 22

10 5 , 0 2 3 , 23 1

1

3 3

2.Tổn thất nhiệt do làm đông sản phẩm Q 2

Tổn thất nhiệt để làm đông sản phẩm bao gồm các thành phần sau:

Q24 :Nhiệt lượng cần lấy ra để giảm nhiệt độ của nước liên kết trong sảnphẩm đến nhiệt độ cuối cùng.

Q25 :Nhiệt lượng cần lấy ra để làm giảm nhiệt độ của phần chất khô trongsản phẩm đến nhiệt độ cuối cùng

2.1 Nhiệt lượng cần lấy ra để làm giảm nhiệt độ của sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu khi đưa vào tủ đến nhiệt độ đóng băng của nước trong đó, Q 21 :

Q21 = C1. G (t1 – tđb)

Trong đó:

t1: Nhiệt độ của tôm trước khi đưa vào tủ đông Chọn t1 =150C

tđb: Nhiệt độ đóng băng trung bình của nước trong thực phẩm

C’: Nhiệt dung riêng của nước (C’ = 4,186 kJ/kg.K)

C”: Nhiệt dung riêng của chất khô trong thực phẩm (C” lấy từ 1,045 đến 1.463kJ/kg.K)

: Hàm lượng nước trung bình có trong thực phẩm

Chọn C” =1,3 kJ/kg.K,  = 77%

 C1 = 4,186.0,77 + 1,3.(1 – 0,77)

= 3,52 kJ/kg.K

Như vậy:

Q21 = 3,52.500.[15-(-1)] = 28160 kJ/h = 7,822 kW

2.2 Nhiệt lượng cần lấy ra để toàn bộ nước tự do trong sản phẩm đóng băng, Q 22 :

Q22 = L.G..W

L: Nhiệt đóng băng của nước (L = 333,6 kJ/kg)

W: Tỷ lệ đóng băng của nước trong thực phẩm khi kết thúc làm đông

C3: Nhiệt dung riêng của nước đá, C3= 2,09 kJ/kg.K

t2 = -18oC: Nhiệt độ trung bình của sản phẩm cuối quá trình làm đông

Như vậy:

Q23 = 2,09.500 0,884 0,77.{-1-(-18)} = 12092,28 kJ/h = 3,359 kW

2.4 Nhiệt lượng cần lấy ra để giảm nhiệt độ của nước liên kết trong sản phẩm đến nhiệt độ cuối cùng, Q 24 :

Quạt dàn lạnh đặt trong buồng cấp đông nên dòng nhiệt do các động cơquạt dàn lạnh có thể xác định theo biểu thức:

Q31 = 1000.n.N = 1000.8.2 =16000 W

N = 2 kW: công suất động cơ quạt, kW

n = 8: số quạt của buồng cấp đông

3.2 Do động cơ băng tải gây ra:

Động cơ băng tải nằm ở bên ngoài buồng cấp đông, biến điện năng thành

cơ năng làm chuyển động băng tải Trong quá trình băng tải chuyển động sinhcông và toả nhiệt ra môi trường bên trong buồng Có thể tính tổn thất nhiệt dođộng cơ băng tải gây ra như sau:

Q32 = 1000..N2 = 1000.0,8.1,5 = 1200 W

 = 0,8: hiệu suất của động cơ băng tải

N2 = 1,5: công suất điện động cơ băng tải, kWVậy:

Q3 = 16000 + 1200 = 17200 W

4.Tổn thất nhiệt để hạ nhiệt độ băng chuyền Q 4

Băng chuyền có một phần nằm ngoài tủ đông dùng để nạp liệu và tháoliệu Khi chuyển động từ tủ đông ra, băng chuyền có nhiệt độ rất thấp và sẽ traođổi nhiệt với môi trường xung quanh

Băng chuyền chạy từ đầu vào đến đầu ra mất 5 phút Chiều dài của băngchuyền là:

lbc = l1 + l2 + l3 = 11 + 2 + 1 = 14 m

l1 = 11 m: chiều dài của tủ đông

l2 = 2: khúc băng chuyền nạp liệu (m)

l3 = 1 : khúc băng chuyền tháo liệu (m)

Vậy vận tốc băng chuyền là:  = 14/5= 2,8 m/phút = 168 m/h

Khối lượng của 1 m băng chuyền là 6 kg

Vậy lưu lượng khối lượng của băng chuyền trong 1h sẽ là:

t2: Nhiệt độ của băng chuyền trong buồng cấp đông, t2 = -30oC

Cbc = 0,394 kJ/kg.K: Nhiệt dung riêng của inox

Vậy:

Q 4 = 0,394 0,28.[(-10)– (-30)] = 2,206 kW

5.Tổn thất nhiệt do lọt khí bên ngoài vào Q 5

Đối với các buồng cấp đông IQF, trong quá trình làm việc do các băng tảichuyển động vào ra phải có một khoảng hở nhất định Mặt khác, khi băng tảivào ra buồng cấp đông, nó sẽ cuốn vào và ra một lượng khí nhất định, gây ra tổnthất nhiệt Tổn thất nhiệt này có thể tính như sau:

Q5 = Gkk Ckk.(t1 – t2)

Gkk: lưu lượng không khí lọt, kg/s

Ckk: nhiệt dung riêng trung bình của không khí trong khoảng – 40 ÷20oC

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

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

Gkk = kk  F

kk : khối lượng riêng của không khí, kg/m3

Tra bảng Thông số vật lý của không khí khô, ở nhiệt độ 22oC

kk = 1,197 kg/m3

Cpkk = 1,005 kJ/kg.độ

 = 0,047 m/s: tốc độ chuyển động của băng tải,

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 vàchiều rộng của nó, thông thường khoảng hở khoảng 35÷50 mm

F = 0,05.1,2 = 0,06 m2

 Gkk = kk  F = 1,197.0,047.0,06 = 0,0034 kg/s

Vậy:

Q 5 = 0,0034.1,005 [22 -(-41)] = 0,2153 kJ/s = 0,2153 kW

6.Tổng lượng nhiệt tổn thất của tủ đông IQF:

Tổn thất do truyền nhiệt qua kết cấu bao che của

buồng cấp đông Q1

1377,92

Nhiệt lượng để làm đông sản phẩm Q2 44037

Tổn thất nhiệt do hạ nhiệt độ băng chuyền Q4 2206Tổn thất nhiệt do lọt khí bên ngoài vào Q5 215,3

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 65036,22

Bảng 2.4 Kết quả tính toán các dòng nhiệt chính của hệ thống IQF

Vậy tổng nhiệt lượng thực tế cần cung cấp cho hệ thống IQF đã chọn là:

Qo = 1,2.65,04 = 78,05 kW

Với  = 1,2: hệ số dự phòng để ngăn ngừa khi hệ thống hoạt động không hiệuquả bởi một số trường hợp sau: nhiệt độ môi trường tăng quá cao, nhiệt tải dànngưng bị khai thác lớn hơn so với thiết kế hay khấu hao cho dòng nhiệt xâmnhập qua khoảng không gian nạp tháo liệu …

2.3.2.HỆ THỐNG TỦ ĐÔNG TIẾP XÚC

2.3.2.1.Tổng quát:

Tủ đông tiếp xúc là loại máy kết đông sản phẩm thường ở dạng bánh,khay hoặc có kích thước tiêu chuẩn tiếp xúc trực tiếp với bề mặt lạnh Bề mặtlạnh được làm lạnh bằng môi chất lạnh sôi trực tiếp

Sản phẩm được kết đông bằng cách cho tiếp xúc trực tiếp với các tấmkim loại Bên trong các tấm kim loại là dàn bay hơi trực tiếp của môi chất lạnh.Sản phẩm được đóng sẵn vào các khuôn có kích thước tiêu chuẩn, sau đó đượcsắp xếp vào giữa các tấm dàn bay hơi

Tiếp theo, xi lanh thuỷ lực bơm dầu từ bình vào xi lanh thuỷ lực Xilanh sẽ ép các tấm lại để sản phẩm tiếp xúc với cả bề mặt trên và bề mặt dưới

Sau khi ép xong, các dàn lạnh được cấp lỏng và bắt đầu hoạt động.Thiết bị làm việc theo từng mẻ Chiều dày khuôn sản phẩm từ 25 dến 100 mm.Bề dày khuôn sản phẩm khoảng 90 mm

Năng suất thiết bị đạt 3 ÷25 tấn/ngày đêm

Ưu điểm:

Tủ đông tiếp xúc có một số ưu điểm và phù hợp với điều kiện Việt Nam như:

 Tủ đông tiếp xúc có cấu trúc vững chắc, đơn giản ít hư hỏng , diện tíchchiếm chỗ ít, dễ vận hành, bão dưỡng, chi phí vận hành thấp,

 Tốc độ kết đông khá nhanh,

 Hạn chế sự tiếp xúc của sản phẩm với không khí Do đó, sản phẩm ít

bị ôxi hoá và ít bị hao hụt trọng lượng,

 Năng suất cấp đông khá lớn, từ 500 ÷ 2000 kg/mẻ,

Nhược điểm:

 Do tiếp xúc không đều nên thực phẩm trao đổi nhiệt không đều,

 Tủ hoạt động không liên tục, thực phẩm phải chờ đợi trước khi làmđông, vận hành chủ yếu bằng tay,

2.3.2.2.Chọn loại tủ đông tiếp xúc:

Chọn tủ đông tiếp xúc của SEAREFICO với các thông số kỹ thuật sau:Kích thước phủ bì:

- Chiều dài : 3300 mm

- Chiều rộng : 1760 mm

- Chiều cao : 1995 mmKích thước tấm lắc:

- Chiều dài : 2020 mm

- Chiều rộng : 1220 mm

- Chiều cao : 22 mmSố lượng tấm lắc: 11 chiếc

Độ cao giữa 2 tấm lắc - min: 50 mm

- max: 105 mmCông suất motor ben thuỷ lực: 0,75 kW

Kích thước khuôn đựng sản phẩm tại nhà máy:

- Đáy trên: 300 x 200

- Đáy dưới: 290 x 190

- Chiều cao: 70 mm Mỗi khuôn chứa 2 kg Tôm và 0,5 kg nước

Số khuôn thực tế trên 1 tấm lắc tại nhà máy là 4 x 9 = 36 khuôn

Như vậy khối lượng hàng thực tế cho 1 mẻ cấp đông là:

2 x 36 x 10 = 720 kg/mẻ

2.3.2.3.Tính nhiệt tủ đông tiếp xúc

Tổn thất nhiệt trong tủ cấp đông gồm có:

Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che;

Nhiệt do làm đông sản phẩm, khuôn cấp đông và do nước châmmang vào

Nhiệt làm lạnh các thiết bị trong tủ

1.Tổn thất do truyền nhiệt qua kết cấu bao che Q 1

Kết cấu bao che của tủ gồm có vách tủ và cửa tủ Do đó tổn thất nhiệt qua kếtcấu bao che Q1 gồm 2 thành phần : Q1 vách và Q1 cửa

Q1 = (kv.Fv + kc.Fc).(tN – tT), W

Trong đó:

tN – nhiệt độ ở phòng cấp đông, tN = 22oC;

tT – nhiệt độ không khí trong tủ, tT = -40oC

Fv = 19 m2 ; Fc = 14 m2

kv , kc – hệ số truyền nhiệt của vách và cửa tủ, W/m2.độ

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

0,02

Bảng 2.5.Các lớp cách nhiệt tủ cấp đông

Hệ số truyền nhiệt của vách và cửa tủ được xác định theo công thức:

2 1

1 1

Từ đây ta tính được hệ số truyền nhiệt của vách và cửa:

+ Đối với vách tủ:

13 , 0 8

1 02 , 0

15 , 0 22

10 6 , 0 2 3 , 23 1

1 1

1

1

3 2

k

W/m2.độ

+ Đối với cửa tủ:

156 , 0 8

1 02 , 0

125 , 0 22

10 6 , 0 2 3 , 23 1

1 1

1

1

3 2

k

W/m2.độ

Vậy : Q 1 = (19.0,13 +14.0,156).(22 – (-40)) = 288,5 W = 0,2885 kW

2.Tổn thất do làm đông sản phẩm Q 2

Để làm giảm nhiệt độ của sản phẩm thuỷ sản xuống đến nhiệt độ yêucầu, thì hệ thống máy nén và thiết bị cần phải lấy một lượng nhiệt từ sản phẩmthải ra trong suốt quá trình làm đông

Nhiệt lượng cần lấy ra bao gồm các thành phần sau:

C’: Nhiệt dung riêng của nước (C’ = 4,186 kJ/kg.K)

C”: Nhiệt dung riêng của chất khô trong thực phẩm (C” lấy từ 1,045 đến 1.463kJ/kg.K)

 : Hàm lượng nước trung bình có trong thực phẩm

Đối với Tôm,Chọn C”= 1,3 kJ/kg.K,  = 77%

Đối với Tôm, chọn W = 88,4 %Như vậy:

Q 22 = 333,6.720 0,77 0,884 = 163493,89 kJ/mẻ

2.3 Nhiệt lượng cần lấy ra để làm giảm nhiệt độ của nước đá xuống nhiệt độ cuối quá trình làm đông, Q 23

Q23 = C23.G W..(tđb – t2)

C23: Nhiệt dung riêng của nước đá, C23 =2,09 kJ/kg.K

t2: Nhiệt độ trung bình của sản phẩm cuối quá trìnhlàm đông

Chọn t2 = -18 oCNhư vậy: