Đồ án Thiết kế hệ thống lạnh cho kho cấp đông tại Hưng Yên môn Thiết kế hệ thống lạnh và điều hòa không khí | Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

ĐỒ ÁN
Thiết kế hệ thống lạnh cho kho cấp đông, kho
phân phối đặt tại Hưng Yên Trần Văn Sáng Sang.tv172112@sis.hust.edu.vn
Ngành Kỹ thuật nhiệt
Chuyên ngành Lạnh và điều hòa không khí
Giảng viên hướng dẫn: TS. Hồ Hữu Phùng Bộ môn:
Kỹ thuật Lạnh và Điều hòa không khí Viện:
Khoa học & Công nghệ Nhiệt-Lạnh HÀ NỘI, 10/2020 ĐỀ TÀI
Thiết kế hệ thống lạnh cho kho cấp đông, kho phân phối đặt tại Hưng Yên
Thông số đầu vào:
Khối lượng sản phẩm bảo quản đông : 700 tấn
Khối lượng sản phẩm bảo quản lạnh : 1450 tấn
Năng suất cấp đông : 14 tấn/mẻ
Thời gian cấp đông sản phẩm : 18 giờ/mẻ Sản phẩm : ½ con lợn
Nhiệt độ kho bảo quản sản phẩm đông lạnh : -19
Nhiệt độ kho bảo quản sản phẩm lạnh : -3
Nhiệt độ cấp đông : -33
Môi chất sử dụng trong hệ thống lạnh : R507
Bơm môi chất lạnh (có/ không ) : Có(X)/ Không()
Thiết bị cấp đông : Cấp đông hầm
Nền kho kết cấu bê tông, cách nhiệt, cách ẩm
Các yêu cầu thực hiện:
- Tính toán dung tích kho lạnh
- Tính toán cách nhiệt và cách ẩm cho kho lạnh
- Tính toán phụ tải lạnh
- Tính chọn máy nén và tính kiểm tra máy nén
- Tính chọn thiết bị ngưng tụ, bay hơi, tiết lưu, …
- Chọn các thiết bị phụ cho hệ thống lạnh
Các bản vẽ cần trong đồ án: Bao gồm khổ giấy A3 kẹp cùng quyển thuyết minh
và bản vẽ khổ giấy A1 để rời thể hiện:
- Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh
- Mặt bằng bố trí thiết bị và đường ống kỹ thuật trong kho lạnh Giáo viên hướng dẫn Ký và ghi rõ họ tên Lời cảm ơn
Em xin chân thành cảm ơn TS. Hồ Hữu Phùng đã tận tình hướng dẫn em và các
bạn trong nhóm thực hiện đồ án. Nhờ những chỉ bảo và hướng dẫn tận tình của
thầy mà em được mở rộng thêm kiến thức và đã hoàn trọn vẹn bài đồ án. Em xin
trân thành cảm ơn thầy! Lời nói đầu
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VÀ QUY HOẠCH MẶT BẰNG 1.1 Tổng quan
1.1.1 Đặc điểm khí hậu và địa lý khu vực thiết kế
Hưng Yên nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa Đông Bắc, một năm có 4
mùa rõ rệt. Mùa đông lạnh, mùa hè nóng ẩm, mùa xuân, thu khí hậu ôn hòa nhiệt
độ trung bình 22-23°C, độ ẩm dao động lớn từ 80-90%.
Tổng lượng mưa trung bình năm dao động khoảng 1500-1600mm, số ngày mưa
trong năm trung bình khoảng 140-150 ngày. Thời gian chiếu sáng trung bình năm
khoảng 1640-1650h, mùa nóng từ tháng 5 đến tháng 10 số giờ nắng khoảng
1080-1100h, mùa lạnh từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau số giờ nắng chiểm khoảng 500-520h. Nhiệt độ (°C) Độ ẩm (%) Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông 37,8 8,6 53,4 83,4
Bảng 1.1: Thông số khí hậu tỉnh Hưng Yên theo TCVN 5687 – 2010
1.1.2 Tổng quan về kho lạnh
1.1.2.1 Khái niệm về kho lạnh
Kho lạnh là kho dùng để bảo quản như bảo quản nông sản, bảo quản thủy hải
sản, bảo quản thực phẩm, là một phần quan trọng của mỗi doanh nghiệp hoạt
động trong lĩnh vực nông nghiệp, công nghiệp thực phẩm. Kho lạnh công nghiệp
được áp dụng vào các khu công nghiệp, chế biến thực phẩm và bảo quản cấp
đông thực phẩm tươi sống. Đặc điểm của các kho lạnh là phụ thuộc vào các cảm
biến. Do đó có nhiều kho lạnh với mục đích sử dụng khác nhau thì sử dụng loại cảm biến khác nhau.
1.1.2.2 Phân loại kho lạnha , Phân loại theo công dụng
• Kho lạnh sơ bộ: Dùng làm lạnh sơ bộ hay bảo quản tạm thời thực phẩm tại
các nhà máy chế biến trước khi chuyển sang một khâu chế biến khác.
• Kho chế biến: Được sử dụng trong các nhà máy chế biến và bảo quản thực
phẩm (nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thuỷ sản, nhà máy xuất
khẩu thịt, …). Các kho lạnh loại này thường có dung tích lớn, cần phải trang bị
hệ thống có công suất lạnh lớn. Phụ tải của kho lạnh luôn thay đổi do phải xuất
nhập hàng thường xuyên.
• Kho phân phối, trung chuyển: Dùng điều hoà cung cấp thực phẩm cho các
khu dân cư, thành phố và dự trữ lâu dài. Kho lạnh phân phối thường có dung tích
lớn, trữ nhiều mặt hàng và có ý nghĩa rất lớn đối với đời sống sinh hoạt của cả một cộng đồng.
• Kho thương nghiệp: Kho lạnh bảo quản các mặt hàng thực phẩm của hệ
thống thương nghiệp. Kho dùng bảo quản tạm thời các mặt hàng đang được
doanh nghiệp bán trên thị trường.
• Kho vận tải (trên tàu thuỷ, tàu hoả, ôtô): Đặc điểm của kho là dung tích lớn,
hàng bảo quản mang tính tạm thời để vận chuyển từ nơi này đến nơi khác.
• Kho sinh hoạt: Đây là loại kho rất nhỏ dùng trong các hộ gia đình, khách sạn,
nhà hàng dùng bảo quản một lượng hàng nhỏ.
b , Phân loại theo nhiệt độ
• Kho bảo quản lạnh: Nhiệt độ bảo quản nằm trong khoảng -20C đến 50C. Đối
với một số rau quả nhiệt đới cần bảo quản ở nhiệt độ cao hơn (đối với chuối >
100C, đối với chanh >40C). Nói chung các mặt hàng chủ yếu là rau quả và các mặt hàng nông sản.
• Kho bảo quản đông: Kho được sử dụng để bảo quản các mặt hàng đã qua cấp
đông. Đó là hàng thực phẩm có nguồn gốc động vật. Nhiệt độ bảo quản tuỳ
thuộc vào thời gian, loại thực phẩm bảo quản. Tuy nhiên nhiệt độ bảo quản tối
thiểu cũng phải đạt -180C để các vi sinh vật không thể phát triển làm hư hại
thực phẩm trong quá trình bảo quản.
• Kho đa năng: Nhiệt độ bảo quản là -120C, buồng bảo quản đa năng thường
được thiết kế ở -120C nhưng khi cần bảo quản lạnh có thể đưa lên nhiệt độ bảo
quản 00C hoặc khi cần bảo quản đông có thể đưa xuống nhiệt độ bảo quản -
180C tuỳ theo yêu cầu công nghệ. Khi cần có thể sử dụng buồng đa năng để
gia lạnh sản phẩm. Buồng đa năng thường được trang bị dàn quạt nhưng cũng
có thể được trang bị dàn tường hoặc dàn trần đối lưu không khí tự nhiên.
• Kho gia lạnh: Được dùng để làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi trường
xuống nhiệt độ bảo quản lạnh hoặc để gia lạnh sơ bộ cho những sản phẩm lạnh
đông trong phương pháp kết đông 2 pha. Tuỳ theo yêu cầu quy trình công
nghệ gia lạnh, nhiệt độ buồng có thể hạ xuống -50C và nâng lên vài độ trên
nhiệt độ đóng băng của các sản phẩm được gia lạnh. Buồng gia lạnh thường
được trang bị dàn quạt để tăng tốc độ gia lạnh cho sản phẩm.
• Kho bảo quản nước đá: Nhiệt độ tối thiểu -40C c , Phân loại theo đặc điểm cách nhiệt
• Kho xây: là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người ta tiến
hành bọc các lớp cách nhiệt. Kho xây chiếm diện tích lớn, lắp đặt khó, giá
thành tương đối cao, không đẹp, khó tháo dỡ và di chuyển. Mặt khác về mặt
thẩm mỹ và vệ sinh kho xây không đảm bảo tốt. Vì vậy hiện nay ở nước ta
người ta ít sử dụng kho xây để bảo quản thực phẩm.
• Kho panel: được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyuretan và được lắp
ghép với nhau bằng các móc khóa cam locking. Kho panel có hình thức đẹp,
gọn và giá thành tương đối rẻ, rất tiện lợi khi lắp đặt, tháo đỡ và bảo quản các
mặt hàng thực phẩm, nông sản, thuốc men, dược liệu.... Hiện nay nhiều doanh
nghiệp nước ta đã sản xuất các tấm panel cách nhiệt đạt tiêu chuẩn cao. Vì thế
hầu hết các xí nghiệp công nghiệp thực phẩm đều sử dụng kho panel để bảo quản hàng hóa.
1.1.2.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến sản phẩm trong quá trình bảo quản
a , Ảnh hưởng các yếu tố bên ngoài
• Môi trường: nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của
sản phẩm bảo quản như nhiệt độ, độ ẩm, … làm ảnh hưởng đến các thiết bị và
cấu trúc kho lạnh từ đó ảnh hưởng lên sản phẩm
• Cấu trúc kho: nếu cấu trúc kho cách nhiệt và cách ẩm không tốt và cấu trúc
không hợp lý thì kho sẽ bị dao động nhiệt độ nhiều làm cho có hiện tượng tan
chảy và tái kết tinh của các tinh thể nước đá sẽ làm cho sản phẩm bị giảm
trọng lượng và khối lượng
• Chế độ vận hành máy lạnh: nếu vận hành không hợp lý làm cho hệ thống
máy lạnh hoat động không ổn định để cho nhiệt độ dao động sẽ làm cho sản
phẩm giảm khối lượng và chất lượng nhiều
• Chất lượng của hệ thống máy lạnh và chế độ bảo trì hệ thống lạnh cũng ảnh
hường lớn đến sản phẩm bảo quản
• Thời gian bảo quản sản phẩm: thời gian bảo quản sản phẩm càng dài thì khối
lượng và chất lượng sản phẩm sẽ bị giảm sút b , Ảnh hưởng của các yếu tố bên trong
Để có sản phẩm có chất lượng tốt cần đảm bảo điều kiện bảo môi trường trong
kho được ổn định theo đúng quy trình công nghệ đề ra như:
• Nhiệt độ bảo quản: nhiệt độ bảo quản thực thẩm phải được lựa chọn trên cơ
sở kinh tế và kỹ thuật. Nó phụ thuộc vào từng loại sản phẩm và thời gian bảo
quản sản phẩm. Thời gian bảo quản càng lâu đòi hỏi nhiệt độ bảo quản càng
thấp. Các mặt hàng trữ đông cần bảo quản ở nhiệt độ ít nhất bằng nhiệt độ của
sản phẩm sau cấp đông tránh không để xảy ra quá trình tan chảy và tái kết tinh
lại của các tinh thế nước đá làm giảm trọng lượng và chất lượng sản phẩm.
• Độ ẩm của không khí trong kho lạnh: độ ẩm của không khí trong kho có ảnh
hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm khi sử dụng. Bởi vì độ ẩm của không
khí trong kho có liên quan mật thiết đến hiện tượng thăng hoa của nước đá
trong sản phẩm. Do vậy tùy từng loại sản phẩm cụ thể mà ta chọn độ ẩm của không khí cho thích hợp.
• Tốc độ không khí trong kho lạnh: không khí chuyển động trong kho có tác
dụng lấy đi lượng nhiệt tỏa ra của sản phẩm bảo quản, nhiệt truyền vào do mở
cửa, do cầu nhiệt, do người lao động, do máy móc thiết bị hoạt động trong
kho. Ngoài ra còn đảm bảo sự đồng đều nhiệt độ, độ ẩm và hạn chế nấm mốc hoạt động.
1.1.2.4 Các phương pháp xây dựng kho lạnh
Hiện nay, ngành chăn nuôi ở nước ta đang phát triển mạnh, để phục vụ
cho quá trình chế biến và bảo quản chăn phục vụ cho công tác xuất khẩu. Vì vậy,
những kho lạnh có công suất vừa và nhỏ được xây dựng tương đối nhiều ở Việt
Nam hiện nay. Để xây dựng trạm lạnh cũng như kho lạnh thì trên thực tế ở nước
ta hiện nay có thể sử dụng 2 phương pháp sau:
- Kho xây: như xây dựng dân dụng, điểm khác là phải có cách nhiệt, cách ẩm
- Kho lắp ghép: xây+lắp ghép a , Phương pháp truyền thống
Phương án này kho lạnh được xây dựng bằng các vật liệu xây dựng và lớp cách
nhiệt, cách ẩm gắn vào phía trong của kho. Quá trình xây dựng phức tạp, qua nhiều công đoạn. • Ưu điểm:
- Kho xây thì ta tận dụng được nguyên vật liệu có sẵn ở địa phương
- Có thể sử dụng những công trình kiến trúc có sẵn để chuyển thành kho
- Giá thành xây dựng rẻ • Nhược điểm:
- Khi cần di chuyển kho lạnh khó khăn, hầu như bị phá hỏng
- Cần nhiều thời gian và nhân lực thi công - Chất lượng công
trình có độ tin cậy không cao
b , Phương pháp hiện đại
Đó là phương án xây dựng kho bằng cách lắp các tấm panel tiêu chuẩn trên nền, khung và mái của kho. • Ưu điểm: -
Các cấu trúc cách nhiệt, cách ẩm là các tiêu chuẩn chế tạo sẵn nên dễ
dàng vận chuyển đến nơi lắp đặt và lắp đặt nhanh chóng - Khi cần di chuyển
kho lạnh dễ dàng, không bị hư hỏng -
Kho chỉ cần khung và mái che nên không cần đến các vật liệu xây dựng
do đó việc xây dựng rất đơn giản • Nhược điểm:
- Giá thành đắt hơn kho xây.
Trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của hai phương án trên thì phương án hiện
đại mặc dù giá thành cao, nhưng chất lượng của kho đảm bảo cho nên giảm được
chi phí vận hành và chất lượng sản phẩm được bảo quản tốt hơn, do đó phương
án hiện đại được chọn ở đây là xây dựng kho bằng các tấm panel tiêu chuẩn.
1.1.2.5 Một số vấn đề khi thiết kế lắp đặt và sử dụng kho lạnh
a , Hiện tượng lọt ẩm
- Không khí trong kho lạnh có nhiệt độ thấp, khi tuần hoàn qua dàn lạnh một
lượng nước đáng kể đã kết ngừng lại, vì vậy phân áp suất hơi nước không khí
trong buông nhỏ hơn so với bên ngoài. Kết quả hơi ẩm có xu hướng thẩm thấu
vào phòng qua kết cấu bao che.
- Đối với kho xây, hơi ẩm khi xâm nhập có thể làm ẩm ướt lớp cách nhiệt làm
mất tính chất cách nhiệt của lớp vật liệu. Vì vậy kho lạnh xây cần phải được
quét hắc ín và lót giấy dầu chống thấm. Giấy dầu chống thấm cần lót hai lớp,
các lớp chồng mí lên nhau và phải dán băng keo kín, tạo màn cách ẩm liên tục
trên toàn bộ diện tích nền kho.
- Đối với kho panel bên ngoài và bên trong kho có các lớp tôn nên không có khả
năng lọt ẩm. Tuy nhiên cần tránh các vật nhọn làm thủng vỏ panel dẫn đến làm
ẩm ướt lớp cách nhiệt. Vì thế trong các kho lạnh người ta thường làm hệ thống
palet bằng gỗ để đỡ cho panel tránh xe đẩy, vật nhọn đâm vào trong quá trình
vận chuyến đi lại. Giữa các tấm panel có lắp ghép có khe hở nhỏ cần làm kín
bằng silicon, scalant. Bên ngoài các kho trong nhiều nhà máy người ta chọn các
dãy cột cao khoảng 0.8m phòng ngừa các xe chở hàng va đập vào kho lạnh gây hư hỏng.
b , Hiện tượng cơi nền do băng
Kho lạnh bảo quản lâu ngày, lạnh truyền qua kết cấu cách nhiệt xuống nền đất.
Khi nhiệt độ xuống thấp nước kết tinh thành đá lớn làm cơi nên kho lạnh, phá
hủy kết cấu xây dựng.
Để phòng hiện tượng cơi nền người ta sử dụng các biện pháp sau:
• Tạo khoảng trống phía dưới để thông gió nền: lắp đặt kho lạnh trên các con
lươn hoặc trên hệ thống khung đỡ. Các con lươn thông gió được xây dựng bằng
bê tông hoặc gạch thẻ, cao khoảng 100 ÷ 200 mm đảm bảo thông gió tốt. Khoảng
cách giữa các con lươn tối đa 400 mm. Bề mặt các con lươn dốc về hai phía 2% để tránh đọng nước.
• Dùng điện trở để sấy nền: đây là biện pháp đơn giản, dễ lắp đặt, nhưng chi phí
vận hành khá cao, đặc biệt khi kích thước kho lớn. Vì vậy biện pháp này ít sử dụng.
• Dùng các ống thông gió nền: đối với kho có nền xây, để tránh đóng băng nền,
biện pháp kinh tế nhất là sử dụng các ống thông gió nền. Các ống thông gió là
ống PVC đường kính 100 mm, bố trí cách quãng 1000 ÷ 1500 mm, đi ziczac phía
dưới nên, hai đầu thông lên khí trời.
• Trong quá trình làm việc, gió thông vào ống, trao đổi nhiệt với nền đất và sưởi
ấm nền, ngăn ngừa đóng băng.
c , Hiện tượng lọt không khí
Khi xuất nhập hàng hoặc mở cửa thao tác kiểm tra, không khí bên ngoài sẽ thâm
nhập vào kho gây ra tổn thất nhiệt đáng kể và làm ảnh hưởng chế độ bảo quản.
Quá trình thâm nhập này thực hiện như sau: gió nóng bên ngoài chuyển động vào
kho lạnh từ phía trên cửa và gió lạnh trong phòng ùa ra ngoài từ phía dưới nền
Quá trình thâm nhập của không khí bên ngoài vào kho lạnh không những làm
mất lạnh của phòng mà còn mang theo một lượng hơi ẩm vào phòng và sau đó
tích tụ trên các dàn lạnh ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của hệ thống. Để ngăn
ngừa hiện tượng đó người ta sử dụng nhiều biện pháp khác nhau: •
Sử dụng quạt màn tạo màn khí ngăn chặn sự trao đổi không khí bên ngoài và bên trong. •
Làm cửa đôi: cửa ra vào kho lạnh có hai lớp riêng biệt làm cho không khí
bên trong không bao giờ thông với bên ngoài. Phương pháp này bất tiện vì chiếm
thêm diện tích, xuất nhập hàng khó khăn, giảm mỹ quan công trình nên ít sử
dụng. Nhiều hệ thống kho lạnh lớn người ta làm hắn cả một kho đệm. Kho đệm
có nhiệt độ vừa phải, có tác dụng như lớp đệm tránh không khí bên ngoài xâm nhập vào kho lạnh. •
Sử dụng cửa sổ nhỏ để vào ra hàng. Các cửa này được lắp đặt trên tường ở
độ cao thích hợp và có kích thước cỡ 600 x 600 mm. •
Sử dụng màn nhựa: Treo ở cửa ra vào một tấm màn nhựa được ghép từ
nhiều mảnh nhỏ. Phương pháp này hiệu quả tương đối cao, đồng thời không ảnh
hưởng đến việc đi lại. Nhựa chế tạo màn cửa phải đảm bảo khả năng chịu lạnh tốt
và có độ bền cao. Cửa được ghép từ các dải nhựa rộng 200 mm, các mí gấp lên
nhau một khoảng ít nhất 50 mm, vừa đảm bảo thuận lợi đi lại nhưng khi không
có người vào ra thi màn che vẫn rất kín.
d , Tuần hoàn gió trong kho lạnh
Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc tuần hoàn gió trong phòng khi thiết kế và sử
dụng, cần phải chú ý các công việc sau:
• Sắp xếp hàng hợp lý
Việc sắp xếp hàng trong kho phải tuân thủ các điều kiện:
- Thuận lợi cho việc thông gió trong kho để tất cả các khối hàng đều được làm lạnh tốt.
- Đi lại kiểm tra, xem xét thuận lợi.
- Đảm bảo nguyên tắc hàng nhập trước xuất trước, nhập sau xuất sau.
- Hàng bố trí theo từng khối, tránh nằm rời rạc khả năng bốc hơi nước lớn làm
giảm chất lượng thực phẩm.
Khi sắp xếp hàng trong kho phải chú ý để chữa các khoảng hở hợp lý giữa các lô
hàng và giữa lô hàng với tường, trần, nền kho để cho không khí lưu chuyển và
giữ lạnh sản phẩm. Đối với tường việc xếp cách tường kho một khoảng còn có
tác dụng không cho hàng nghiêng tựa lên tường, vì như vậy có thể làm bung các
tấm panel cách nhiệt nếu quá nặng.
Trong kho cần phải chừa các khoảng hở cần thiết cho người và các phương tiện
bốc dỡ đi lạ. Bề rộng tùy thuộc vào phương pháp bốc dỡ và thiết bị thực tế. Nếu
khe hở hẹp khi phương tiện đi lại va chạm vào các khối hàng có thể làm đồ, mất
an toàn và làm hư hỏng sản phẩm.
Phía dưới dàn lạnh không nên bố trí hàng để người vận hành dễ dàng xử lý khi cần thiết.
e , Sử dụng hệ thống kênh gió để phân phối
Đối với các kho lạnh dung tích lớn, cần thiết phải sử dụng các kênh gió để phân
phối gió đều trong kho. Nhờ hệ thống kênh gió thiết kế hợp lý gió sẽ được phân
bố đều hơn đến nhiều vị trí trong kho.
f , Xả băng dàn lạnh
Không khí khi chuyển dịch qua dàn lạnh, nhưng kết một phần hơi nước ở đó.
Quá trình tích tụ càng lâu lớp tuyết càng dày. Việc bám tuyết ở dàn lạnh dẫn đến
nhiều sự cố cho hệ thống lạnh như: nhiệt độ kho lạnh không đạt yêu cầu, thời
gian làm lạnh lâu, ngập dịch, cháy động cơ điện, …. Sở dĩ như vậy là vì:
- Lớp tuyết bám bên ngoài dàn lạnh tạo thành lớp cách nhiệt, ngăn cản quá trình
trao đổi nhiệt giữa môi chất và không khí trong buồng lạnh. Do đó nhiệt độ
buồng lạnh không đạt yêu cầu, thời gian làm lạnh kéo dài. Mặt khác, môi chất
lạnh trong dàn lạnh do không nhận được nhiệt độ hóa hơi nên một lượng lớn hơi
ấm được hút về máy nén gây ra ngập lỏng máy nén.
- Khi tuyết bám nhiều, đường tuần hoàn của gió trong dàn lại bị nghẽn lưu lượng
gió giảm, hiệu quả trao đổi nhiệt cũng giảm theo, trợ lực lớn, quạt làm việc quả
tải và động cơ điện có thể bị cháy.
- Trong một số trường hợp tuyết bám quá dày làm cho cánh quạt bị ma sát không
thể quay được và sẽ bị cháy, hỏng quạt.
Đề xả tuyết cho dàn lạnh người ta thường sử dụng ba phương pháp sau đây: + Dùng gas nóng:
Phương pháp này rất hiệu quả vì quá trình cấp nhiệt xả băng thực hiện từ bên
trong. Tuy nhiên, phương pháp xả băng bằng gas nóng cũng gây nguy hiểm do
chỉ thực hiện khi hệ thống đang hoạt động, khi xả băng quá trình sôi trong dàn
lạnh xảy ra mãnh liệt có thể cuốn theo lỏng về máy nén. Vì thế chỉ nên sử dụng
trong hệ thống hệ thống có bình chứa hạ áp. + Xả băng bằng nước:
Phương pháp dùng nước hiệu quả cao, dễ thực hiện, đặc biệt trong các hệ thống
lớn. Mặt khác khi xả băng bằng nước người ta đã thực hiện hút kiệt gas và dùng
máy nén trước khi xả băng nên không sợ ngập lỏng khi xả băng.
Tuy nhiên, khi xả băng, nước có thể bắn tung tóe ra các sản phẩm trong buồng
lạnh và khuếch tán vào không khí trong phòng, làm tăng độ ẩm của nó, lượng ẩm
này tiếp tục bám lại trên dàn lạnh trong quá trình vận hành kế tiếp. Vì thế biện
pháp dùng nước thường sử dụng cho hệ thống lớn, tuyết bám nhiều, ví dụ như
trong các hệ thống cấp đông.
+ Xả băng bằng điện trở:
Trong các kho lạnh nhỏ, các dàn lạnh thường dùng phương pháp xả bằng điện
trở. Cũng như phương pháp xả băng bằng nước, phương pháp dùng điện trở
không sợ ngập lỏng. Mặt khác, xả băng bằng diện trở không làm tăng độ ẩm
trong kho. Tuy nhiên phương pháp dùng điện trở tăng chi phí điện năng lớn và
không dễ thực hiện. Các điện trở chỉ được lắp đặt do nhà sản xuất thực hiện.
1.1.2.6 Tổng quan về sản phẩm bảo quản 1.1.2.7 Đặc điểm của sản phẩm
1.1.3 Quy trình chế biến
1.2 Tính toán dung tích kho lạnh và bố trí mặt bằng kho
1.2.1 Tính toán buồng cấp đông
1.2.1.1 Diện tích buống cấp đông
Ta có năng suất cấp đông là 14 t/mẻ, thời gian cấp đông sản phẩm là 18 h/mẻ =>
công suất các buồng gia lạnh kết đông là: M= 18,67 t/24h
Diện tích buồng kết đông: F1= k= .1,2= 67,2 m2
Trong đó: M - công suất các buồng gia lạnh và kết đông, t/24h
T - thời gian hoàn thành một mẻ sản phẩm bao gồm thời gian xử lí
lạnh, chất tải, tháo tải, phá băng cho dàn lạnh, h g1 - tiêu chuẩn chất
tải trên 1m chiều dài giá treo(t/m) tra bảng có g1=
0,25 t/m k - hệ số tiêu chuẩn chuyển từ 1 m chiều dài ra 1 m2 diện tích cần xây dựng: k=1,2
1.2.1.2 Số lượng buồng cấp đông
Chọn diện tích buồng cấp đông là f= 6x12= 72 m2 => Số buồng cấp đông là Z= =
Ta lấy Z= 1 buồng. Như vậy diện tích buồng cấp đông là 72 m2, lớn hớn diện
tích ban đầu 7% nên ta chấp nhận kết quả này.
1.2.2 Tính toán buồng bảo quản đông
1.2.2.1 Diện tích buồng bảo quản đông
Diện tích buồng được tính theo công thức trong tài liệu [1]: F= . k Trong đó:
E: Dung tích các buồng lạnh, tấn
: khối lượng chất tải trên 1 m chiều dài giá treo, t/m k: hệ số chất tải
Trung bình 1 con lợn xuất chuồng
nặng 120kg thì trong 1m giá treo
4 mảnh thịt lợn con. Nên t/m ta treo được Mà ta có: nên t/m thỏa mãn Với
t/m (tiêu chuẩn chất tải trên 1m chiều dài giá treo) Khi đó F= .k= .1,2= 3500 m2
Diện tích phòng lên đến 3500 m2 thì không khả thi như vậy để giảm diện tích
mặt bằng tiêu tốn thì ta sẽ xếp thành 3 tầng giá treo.
Như vậy ta xác định được chiều cao của chất tải trong kho bảo quản:
h: Chiều cao chất tải, m
Ta dùng kho lạnh 3 tầng treo. Như vậy chiều dài mỗi con lợn treo lên theo tìm
hiểu là 1,8m và khoảng cách giữa các tầng khi treo là 0.1m. Vậy để tiết kiệm
không gian và ứng dụng cơ giới hóa vào việc bốc xếp. Chiều cao chất tải
trong bảo quản đông là: h= 1,8.3+0,2= 5,6 m
Chiều cao của từng buồng trong kho bảo quản đông là:
hb= h+0,8= 6,4 m Diện tích của buồng bảo quản đông thực tế là: Fbqđ= = = 1167 m2
1.2.2.2 Số lượng buồng bảo quản đông
Chọn diện tích buồng tiêu chuẩn là f= 432 m2 (18mx24m) nên số buồng bảo quản đông là: Z= = = 2,7
Ta lấy Z= 3 buồng, như vậy diện tích của buồng bảo quản đông là 1296 m2 lớn
hơn 11% nên ta chấp nhận kết quả này.
1.2.3 Tính toán buồng bảo quản lạnh
1.2.3.1 Diện tích buồng bảo quản lạnh
Diện tích buồng được tính theo công thức trong tài liệu [1]: F= . k Trong đó:
E: Dung tích các buồng lạnh, tấn
: khối lượng chất tải trên 1 m chiều dài giá treo, t/m k: hệ số chất tải Khi đó F= .k= .1,2= 7250 m2
Diện tích phòng lên đến 7250 m2 thì không khả thi như vậy để giảm diện tích
mặt bằng tiêu tốn thì ta sẽ xếp thành 3 tầng giá treo.
Như vậy ta xác định được chiều cao của chất tải trong kho bảo quản:
h: Chiều cao chất tải, m
Ta dùng kho lạnh 3 tầng treo. Như vậy chiều dài mỗi con lợn treo lên theo tìm
hiểu là 1,8m và khoảng cách giữa các tầng khi treo là 0.1m. Vậy để tiết kiệm
không gian và ứng dụng cơ giới hóa vào việc bốc xếp. Chiều cao chất tải
trong bảo quản lạnh là: h= 1,8.3+0,2= 5,6 m Chiều cao của từng buồng trong
kho bảo quản lạnh là: hb= h+0,8= 6,4 m
Diện tích của buồng bảo quản lạnh thực tế là: Fbqđ= = = 2417 m2
1.2.3.2 Số lượng buồng bảo quản lạnh
Chọn diện tích buồng tiêu chuẩn là f= 432 m2 (18mx24m) nên số buồng bảo quản lạnh là: Z= = = 5,6
Ta lấy Z= 6 buồng, như vậy diện tích của buồng bảo quản đông là 2592 m2 lớn
hơn 7% nên ta chấp nhận kết quả này.
CHƯƠNG 2 : TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH 2.1 Chọn panel
2.1.1 Tổng quan về panel
Cấu tạo của Panel gồm: 2 bề mặt bên ngoài panel được phủ một lớp vật liệu
hoàn toàn cách ẩm có tuổi thọ và độ bền cao. Những vật liệu thông dụng hiện này là:
+ Tôn mạ màu (colorbond steel sheet) dày từ 0,5 mm
+ Tôn phủ lớp PVC (PVC coated steel sheet) dày 0,6mm
+ Tôn inox (stainless steel sheet) dày từ 0,5 mm
Vật liệu cách nhiệt là polyurethan phun. Khối lượng riêng 38 ÷ 42 kg/m3, cường
độ chịu nén 0,2 đến 0,2 MPa, tỷ lệ điền đầy bọt trong panel là 95%, chất tạo bọt
là R141B không phá hủy tầng ôzôn.
2.1.2 Các thông số cơ bản của panel STT Ứng dụng của kho Chiều dày Hệ số (mm) truyền nhiệt K(W/m2K) 1 Phòng có nhiệt độ 20oC 50 0.43 2
Kho lạnh có nhiệt độ từ 0 75 0.3 đến 5oC 3
Kho lạnh có nhiệt độ -18oC 100 0.22 4
Kho lạnh có nhiệt độ từ 20 125 0.18 đến -25oC 5
Kho lạnh có nhiệt độ từ 25 150 0.15 đến -30oC 6
Kho lạnh có nhiệt độ đến 175 0.13 35oC 7 Kho lạnh đông sâu đến 200 0.11 60oC
Bảng 2.2: Thông số độ dày panel tiêu chuẩn và hệ số truyền nhiệt
2.1.3 Chọn tấm panel
Các thông số về nhiệt độ của các buồng trong kho lạnh:
+ Buồng cấp đông: -33 oC
+ Buồng bảo quản đông: -19 oC
+ Buồng bảo quản lạnh: 3 oC
Căn cứ vào thông số độ dày panel tiêu chuẩn và hệ số truyền nhiệt ta chọn được
độ dày và hệ số truyền nhiệt cho các buồng như sau: Buồng Buồng bảo Buồng bảo cấp đông quản đông quản lạnh Độ dày 175 125 75 mm Hệ số 0,13 0,18 0,3 truyền nhiệt k, W/m2K
Bảng 2.3: Thông số các tấm panel cho các buồng
2.2 Kiểm tra đọng sương
Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì nhiệt độ bề mặt ngoài tường bao phải
lớn hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường. Điều kiện để không xảy ra hiện
tượng đọng sương được xác định theo công thức (tài liệu [1]):
kmax= 0,95.α1 . Trong đó: k – hệ số truyền
nhiệt thực qua tường, W/m2K α1= 23,3 W/m2K – hệ số tỏa nhiệt
bề mặt ngoài của tường bao che tn – nhiệt độ không khí bên ngoài
ts – nhiệt độ đọng sương tt – nhiệt độ không khí trong buồng
Vì panel đặt sau vách bê tông nên nhiệt độ bên ngoài buồng là: tn= 0,7. tnt Mùa tnt °C tn °C φ % ts °C Hè 37,8 26,46 53,4 15,5
Bảng 2.4: Thông số khí hậu Hưng Yên theo TCVN 5687-2010 Đối với mùa hè STT Buồng tn °C tt °C ts °C α Kmax k W/m2K W/m2K W/m2K 1 Cấp đông 26,46 -33 15,5 23,3 4,1 0,13 2 Bảo quản 26,46 -19 15,5 23,3 5,3 0,18 đông 3 Bảo quản lạnh 26,4 3 15,5 23,3 10,3 0,3 6
Bảng 2.5: Kết quả tính đọng sương
So sánh kết quả thì cả 3 buồng đều không bị đọng sương
2.3 Kiểm tra đọng ẩm
Do vật liệu phủ 2 bên panel là vật liệu hoàn toàn cách ẩm nên không xảy ra hiện tượng đọng ẩm
2.4 Chọn kết cấu nền kho lạnh
2.4.1 Buồng cấp đông và bảo quản đông
Buồng bảo quản đông có nhiệt độ -18oC
Buồng cấp đông có nhiệt độ -32oC.
Để tránh xảy ra đóng băng nền ta có thể sử dụng 2 phương pháp:
+ Sử dụng dòng chất lỏng nóng (glycol) đi trong ống hoặc sử dụng điện trở sưởi đẻ gia nhiệt cho nền
+ Xây kết cấu các con lươn thông gió.
Ở bản thiết kế này ta chọn sử dụng phương pháp xây các con lươn thông gió theo block 120
Hình 2.1: hình ảnh con lươn ống thông gió Hệ số dẫn nhiệt STT Lớp Chiều dày, mm (W/mK) 1 Vữa trát xi măng 2 0,9 2 Bê tông 200 1,21 3
Cách ẩm (Perganin, giấy dầu) 2 0,175 4 Cách nhiệt polyurethan 100 hoặc 150 0,024 5
Cách ẩm (Perganin, giấy dầu) 2 0,175 6 Thông gió (con lươn) 120 0,026 7 Cát khô 300 0,35
Bảng 2.6: Kết cấu nền cấp đông và bảo quản đông từ trên xuống
Chọn tốc độ không khí trong kênh là: vair=3m/s
Nhiệt độ trung bình của không khí trong kênh là 20oC
Hệ số dẫn nhiệt của lớp thông gió là: λ=25.66W/m.K
Chiều dày lớp cách nhiệt polyurethan tối thiểu là:
Trong đó: δcn: độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, m
λcn: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, W/m K
k: Hệ số truyền nhiệt, W/m2K
α1: Hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài tới lớp cách nhiệt, W/m2K
α2: Hệ số tỏa nhiệt từ vách buồng lạnh vào buồng lạnh, W/m2K
δi: Chiều dày lớp vật liệu thứ i
λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ I, W/m2K
Theo bảng 3.7 trang 86 tài liệu [1], ta có α1 = 23.3 W/m2K
α2 = 10.5 W/m2K – đối với buồng bảo quản đông và kết đông
Theo bảng 3.6 [tài liệu [1] tr.84] ta có:
W/m2K với nhiệt độ buồng bảo quản đông là -19oC
W/m2K với nhiệt độ buồng kết đông là -33oC
Thay số vào công thức trên ta tính được chiều dày cách nhiệt nền: Buồng cấp đông Buồng bảo quản đông 0,126 0,086
Bảng 2.7: Chiều dày cách nhiệt của nền
Ta chọn chiều dày cách nhiệt thực và hệ số truyền nhiệt của nền: Buồng Chiều dày mm Hệ số truyền nhiệt kn W/m2K Cấp đông 150 0,118 Bảo quản đông 100 0,187
Bảng 2.8: Kết quả chiều dày cách nhiệt và hệ số truyền nhiệt
2.4.2 Buồng bảo quản lạnh
Buồng bảo quản lạnh có nhiệt độ 3 °C
Theo bảng 3.1 tài liệu [1] trang 81 ta có:
Hệ số dẫn nhiệt STT Lớp Chiều dày, mm (W/mK) 1 Vữa trát xi măng 2 0,9 2 Bê tông 100 1,21 3 Cách nhiệt polyurethan δcn 0,047 4
Perganin và giấy dầu cách ẩm 2 0,175 5 Bê tông cốt thép 150 1,4 6 Lớp cát khô 300 0,35
Bảng 2.9: Kết cấu nền buồng bảo quản lạnh từ trên xuống
dưới Theo bảng 3.7 tài liệu 1 trang 86 ta có α1= 23,3 W/m2K
α2= 9 W/m2K – đối với buồng bảo quản lạnh
Tra bảng 3.6 tài liệu 1 trang 84 ta có k= 0,41 W/m2K với buồng bảo quản lạnh 3°C
Thay vào công thức tính chiều dày lớp cách nhiệt ta được δcn= 0,052 m
Ta chọn chiều dày thực và hệ số truyền nhiệt là Buồng
Chiều dày cách Hệ số truyền nhiệt nhiệt mm kn W/m2K Bảo quản 75 0,356 lạnh
Bảng 2.10: Kết quả chiều dày cách nhiệt và hệ số truyền nhiệt
CHƯƠNG 3 : TÍNH PHỤ TẢI LẠNH 3.1 Tổng quát
Tính nhiệt kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài đi vào
kho lạnh. Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để
thải nó trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa
buồng lạnh và không khí bên ngoài.
Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt kho lạnh là để xác định năng suất
lạnh của máy lạnh cần lắp.
Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định theo biểu thức:
∑Q = ∑Q1 + ∑Q2 +∑Q3 + ∑Q4 + ∑Q5 , W Trong đó: •
∑Q1: Dòng nhiệt qua kết cấu bao che. •
∑Q2: Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra. •
∑Q3: Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh. •
∑Q4: Dòng nhiệt do vận hành. •
∑Q5: Dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp
(thở), chỉ có ở các kho lạnh bảo quản rau quả đặc biệt hoặc trong các
buồng lạnh bảo quản hoa quả của kho lạnh phân phối.
Đặc điểm của các dòng nhiệt là chúng thay đổi liên tục theo thời gian. Q1 phụ
thuộc chủ yếu vào nhiệt độ bên ngoài nên nó thay đổi theo giờ trong ngày và theo
mùa trong năm …. Q2 phụ thuộc vào thời vụ. Q3 phụ thuộc vào loại hàng hóa bảo
quản: Sản phẩm không hô hấp và sản phẩm sống có hô hấp (rau, quả, trứng). Q4
phụ thuộc vào quy trình công nghệ chế biến, bảo quản hàng hóa. Q5 phụ thuộc
vào biến đổi sinh hóa của sản phẩm hô hấp.
3.2 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1 Q1=Q11+Q12
Trong đó: Q11 – dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ
Q12 – dòng nhiệt qua tường bao, trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời
3.2.1 Tính dòng nhiệt qua tường bao, trần, nền
∑Q11 được tính qua biểu thức ∑Q11= kt.F.(t1-tb)
Trong đó: kt: hệ số truyền thực của tường W/m2K
F: diện tích của bề mặt tường m2 t1:
nhiệt độ môi trường bên ngoài °C tb:
nhiệt độ trong buồng lạnh °C Ta có bảng sau:
Bảng 3.11: Bảng kết quả dòng nhiệt Q11 STT
Vách k W/m2K F m2 t1 °C t2 °C ∆t °C Q11W Vách 1 0.13 76.8 21.92 -33 54.92 548.32 Vách 2 0.13 38.4 21.92 -33 54.92 274.16 Vách 3 0.13 76.8 26.46 -33 59.46 593.65 Cấp Vách 4 0.13 38.4 21.92 -33 54.92 274.16 đông Trần 0.13 72 26.46 -33 59.46 556.55 Nền 0.118 72 15.12 128.46 Tổng 2375.3 Vách 1 0.18 153.6 26.46 -19 45.46 1256.9 Vách 2 0.18 115.2 21.92 -19 40.92 848.52 BQĐ 1 Vách 3 0.18 153.6 26.46 -19 45.46 1256.9 Vách 4 0.18 115.2 21.92 -19 40.92 848.52 Trần 0.18 432 26.46 -19 45.46 3535