TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU DỨA
Nguồn gốc
Dứa, hay còn gọi là Annas comusmin, là loại quả nhiệt đới có nguồn gốc từ Nam Mỹ và được đưa đến các đảo Caribe bởi thổ dân Carib Christopher Columbus đã phát hiện ra cây dứa đầu tiên tại Guadeloupe vào năm 1493 Hiện nay, dứa được trồng rộng rãi ở nhiều nơi như Hawaii, Philippines, Đông Nam Á, Florida và Cuba, trở thành một trong những loại trái cây phổ biến nhất thế giới Tại Việt Nam, dứa chủ yếu được trồng ở các tỉnh Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Bắc Giang, Bắc Ninh, Tuyên Quang, Thanh Hoá, Nghệ An, Tây Ninh, Kiên Giang và Tiền Giang.
Đặc điểm
Dứa có lá gai mọc thành cụm hình hoa thị với hình dạng giống mũi mác và mép lá có răng cưa Hoa dứa xuất hiện từ trung tâm cụm lá, mỗi hoa có đài hoa riêng Chúng phát triển thành cụm đầu rắn chắc trên thân cây ngắn và mập Các đài hoa trở nên mập mạp, chứa nhiều nước và hình thành quả dứa (quả giả) ở phía trên cụm lá hoa thị.
Sản lượng
Dứa là loại trái cây phổ biến tại Việt Nam, được trồng từ Phú Thọ đến Kiên Giang, với Tiền Giang là tỉnh dẫn đầu về sản lượng, đạt 161.300 tấn vào năm 2007 Các tỉnh khác như Kiên Giang, Ninh Bình, Nghệ An, Long An, Hà Nam và Thanh Hoá cũng có sản lượng đáng kể, góp phần vào tổng sản lượng cả nước là 529.100 tấn Nhiều địa phương đã xây dựng thương hiệu đặc sản dứa, như dứa Đồng Giao ở Tam Điệp - Ninh Bình, và các tỉnh Kiên Giang, Tiền Giang cũng có các nhà máy chế biến thực phẩm từ dứa.
Phân loại
► Các giống dứa và vùng trồng ở Việt Nam a, Dứa Victoria (dứa tây, dứa hoa) có các giống:
+ Dứa hoa Phú Thọ: thuộc nhóm Queen, trồng được nơi đất chua xấu Lá có nhiều gai và cứng, quả nhỏ, thịt quả vàng đậm, thơm, ít nước, giòn.
+ Dứa Na hoa: lá ngắn và to, quả to hơn dứa hoa Phú Thọ, phẩm chất ngon, năng suất cao. b, Dứa Cayen :
Dứa này có trọng lượng trung bình từ 1,5 đến 2,0 kg mỗi quả, với lá xanh đậm, dài và dày, ít hoặc không có gai Hoa tự mang màu hồng pha đỏ, quả hình trụ giống như quả trứng, có mắt lớn và hố mắt nông Khi chín, quả chuyển màu vàng từ cuống đến chóp, chứa nhiều nước, thịt vàng ngà, mắt dứa to và nông, vỏ mỏng, rất thích hợp cho việc đóng hộp.
Dứa ta, thuộc nhóm Red Spanish, có khả năng chịu bóng rợp và có thể trồng xen kẽ trong vườn quả hoặc vườn cây lâm nghiệp Dứa Cayen được trồng phổ biến tại Tam Điệp, Ninh Bình.
Ananas comosus var Spanish, hay còn gọi là Ananas comosus sousvar - red Spanish, là loại cây dứa chịu bóng tốt, có thể trồng dưới tán cây khác Quả của nó lớn nhưng vị lại ít ngọt.
Nhóm dứa này có khối lượng từ 700 đến 1000 gram, với lá mềm và mép lá cong ngả về phía lưng Mật độ gai trên mép lá phân bố không đều Hoa tự có màu đỏ nhạt, và khi chín, vỏ quả chuyển sang màu đỏ xẫm, hố mắt sâu Thịt quả có màu vàng, phớt nắng, vị chua và chứa nhiều xơ.
Dứa (thơm) ta, hay còn gọi là Dứa Ananas red spanish, và Dứa mật (Ananas comosus sousvar - Singapor spanish), nổi bật với quả to, thơm ngon, thường được trồng nhiều ở Nghệ An và Thanh Hóa Dứa tây hay dứa hoa (Ananas comosus queen), được du nhập vào Việt Nam từ năm 1931, có quả nhỏ nhưng rất thơm và ngọt, chủ yếu trồng ở các đồi vùng Trung du Ngoài ra, Dứa không gai (Ananas comosus cayenne) cũng được trồng tại Nghệ An và Quảng Trị.
Lạng Sơn Cây không ưa bóng Quả to hơn các giống trên.
Giá trị dinh dưỡng và lợi ích của dứa
Trong 100g phần ăn được của dứa cung cấp:
Bảng1.1.5.1 Giá trị dinh dưỡng của dứa
Vitamin C trong dứa là một chất chống oxi hóa tan trong nước, giúp hỗ trợ hệ miễn dịch và bảo vệ cơ thể khỏi các gốc tự do Nhờ vào đặc tính này, dứa trở thành thực phẩm hữu ích trong việc ngăn ngừa các bệnh lý như bệnh tim, xơ vữa động mạch và đau khớp.
Dứa là nguồn cung cấp mangan dồi dào, với gần 75% lượng mangan cần thiết cho cơ thể, giúp phát triển xương và các mô liên kết Nhờ vào đặc tính này, dứa trở thành lựa chọn lý tưởng cho người lớn tuổi, những người đang gặp vấn đề với xương giòn.
Dứa là một loại trái cây giàu chất xơ, giúp thúc đẩy quá trình tiêu hóa hiệu quả Ngoài ra, dứa còn chứa bromelain, một enzym phân hủy protein, góp phần làm tăng tốc độ tiêu hóa.
Bromelain, một enzyme có trong dứa, đã được chứng minh có đặc tính chống viêm, giúp giảm nguy cơ đau khớp và sưng tấy Viêm quá mức có thể dẫn đến nhiều bệnh nguy hiểm, bao gồm cả ung thư, và một số nhà dinh dưỡng học cho rằng bromelain có thể hỗ trợ trong việc phòng ngừa bệnh Tuy nhiên, vẫn chưa có nghiên cứu cụ thể xác nhận tác dụng của bromelain trong dứa.
Bromelain trong dứa có khả năng ngăn ngừa hình thành máu đông, vì vậy dứa là thực phẩm lý tưởng cho những người có nguy cơ bị đông máu.
CHẾ ĐỘ VÀ PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN SẢN PHẨM
Lựa chọn địa điểm đặt kho
Kho lạnh được thiết kế, lắp đặt tại khu công nghiệp Tam Khương II (Khu
Có hệ thống các đường quốc lộ, đường tỉnh lộ (quốc lộ 2, 2B, 2C và tỉnh lộ
Tuyến đường sắt Hà Nội - Lào Cai cùng với các tuyến quốc lộ và tỉnh lộ hiện đang được cải tạo và nâng cấp Triển vọng xây dựng tuyến đường cao tốc Hà Nội - Lào Cai mới hứa hẹn sẽ cải thiện đáng kể kết nối giao thông trong khu vực.
Hà Nội - Lào Cai có hai nút giao thông quan trọng là Kim Long và Đạo Tú, kết nối với quốc lộ 2B và 2C, tạo điều kiện thuận lợi cho việc giao lưu kinh tế từ Tam Dương đến các địa phương trong nước và quốc tế qua đường bộ.
Tuyến đường vành đai 1 và vành đai 2 của đô thị Vĩnh Phúc đã được quy hoạch và xây dựng, đi qua nhiều xã của huyện Tam Dương Hệ thống giao thông đối ngoại và đối nội được hoàn thiện trong thời kỳ quy hoạch, mang lại lợi thế đặc biệt cho Tam Dương, huyện nằm ở vùng trung du nhưng có mật độ giao thông phát triển vượt trội so với nhiều địa phương khác.
2.1.1 Vị trí địa lý, khí hậu
- Vị trí : Xã Đồng Tĩnh, xã Hoàng Hoa – huyện Tam Dương; xã Tam Quan, xã Đại Đinh – huyện Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc
+ Phía Bắc giáp đường Hợp Châu – Tây Thiên
+ Phía Tây Nam giáp đường Hợp Châu – Đồng Tĩnh
+ Phía Đông Bắc giáp xã Tam Quan
+ Phía Nam giáp xã Đồng Tĩnh, xã Đại Đình
+ Cách nút giao Cao tốc Nội Bài – Lào Cai 11km (15p)
+ Cách Tp Vĩnh Yên (tỉnh Vĩnh Phúc): 17km (25p)
+ Cách thủ đô Hà Nội 70km (1h20)
+ Cách cảng biển Hải Phòng (TP Hải Phòng) 190km (2h30p)
+ Cách cảng nước sâu Quảng Ninh (tỉnh Quảng Ninh) 230km (3h10p)
+ Cách sân bay quốc tế Nội Bài 44km (45p)
Tam Dương là một đơn vị hành chính thuộc tỉnh Vĩnh Phúc, có vị trí địa lý đặc biệt giữa đồng bằng trung du và miền núi Nơi đây nằm trên trục phát triển quan trọng, kết nối các khu vực như Sơn Dương, Tam Đảo, Việt Trì, Vĩnh Yên, Phúc Yên và thủ đô Hà Nội Tam Dương giáp ranh với Thành phố Vĩnh Yên, trung tâm chính trị và kinh tế của tỉnh, đồng thời tiếp giáp với huyện Tam Đảo Khu vực này gần nhiều trung tâm phát triển, khu công nghiệp, khu nghỉ mát, và sở hữu nhiều di tích lịch sử cũng như danh lam thắng cảnh nổi bật.
Tam Dương, cùng với tỉnh Vĩnh Phúc, nằm trong khu vực chuyển tiếp giữa vùng gò đồi trung du và đồng bằng Châu thổ sông Hồng Địa hình tại đây thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam, với sự kết hợp giữa gò đồi và những khoảng đất bằng phẳng rộng rãi, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các khu công nghiệp, nhà máy và kho bảo quản.
- Khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, được chia thành 4 mùa rõ rệt
- Nhiệt độ trung bình hàng năm là 23 0 C, nhiệt độ cao nhất vào tháng 6, tháng 7 là 29,4 0 C, nhiệt độ thấp nhất vào tháng 1 là 10 0 C thuận lợi cho cây trồng sinh trưởng.
- Bình quân số giờ nắng trong năm là 1400-1600 giờ/năm Lượng mưa trung bình hàng năm 1400-1500 mm, phân bố không đều, tập trung vào tháng 6, 7, 8 và 9
- Độ ẩm không khí trung bình cao từ 80-84%, tương đối đều các tháng trong năm.
2.1.2 Cơ sở hạ tầng kỹ thuật
Mặt bằng các lô đất được san nền theo tiêu chuẩn quy định, đảm bảo cho việc xây dựng nhà máy.
Hệ thống giao thông nội bộ trong khu công nghiệp (KCN) chiếm 15% tổng diện tích, được thiết kế hoàn chỉnh và hợp lý Nó bao gồm các trục đường chính rộng 30m và 25m, cùng với các trục đường nhánh rộng 15m và 12m, đảm bảo sự thuận tiện trong di chuyển.
- Dọc theo các đường có vỉa hè rộng 6-9m, là nơi bố trí các hành lang kỹ thuật ngầm như điện, cấp thoát nước, thông tin.
- Toàn bộ các tuyến đường nội bộ KCN đều được trang bị hệ thống đèn cao áp chiếu sáng bố trí dọc theo đường.
Khu công nghiệp Tam Dương II được cung cấp điện từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp 35KV, cùng với hệ thống truyền tải điện được bố trí dọc theo các lô đất Điều này đảm bảo rằng mọi nhà đầu tư trong khu công nghiệp đều có nguồn điện đầy đủ và ổn định đến tận hàng rào.
- Trong giai đoạn II của dự án sẽ đầu tư hệ thống lưới điện 110KV để đáp ứng nhu cầu sử dụng cho toàn Khu công nghiệp (400ha).
Khu công nghiệp đầu tư xây dựng hệ thống nhà máy cung cấp nước sạch với công suất 6.000m 3 /ngày đêm.
Hệ thống thoát nước cho KCN được thiết kế thành 02 hệ thống riêng biệt:
- Mạng lưới thoát nước mưa.
- Mạng lưới thoát nước sinh hoạt và sản xuất (mạng lưới thoát nước bẩn).
Hệ thống xử lý nước thải và chất thải rắn
KCN đầu tư xây dựng Nhà máy xử lý nước thải với công suất 6.000m 3 /ngày đêm.
Nước thải từ các nhà máy và xí nghiệp trong khu công nghiệp được xử lý nội bộ, đảm bảo các thông số và nồng độ chất thải đạt tiêu chuẩn cột B theo TCVN 5945-2005 trước khi xả ra hệ thống thoát nước Điều này giúp bảo vệ môi trường và đảm bảo chất lượng nước tại trạm xử lý nước thải tập trung của khu công nghiệp.
Chất thải rắn từ các nhà máy, xí nghiệp dược được thu gom và chuyển đến bãi chứa chất thải rắn tập trung trong khu công nghiệp Tại đây, chất thải sẽ được hợp tác với Công ty môi trường địa phương để vận chuyển đến khu vực xử lý hoặc chôn lấp.
Hệ thống thông tin liên lạc
Hệ thống thông tin liên lạc trong khu công nghiệp được đầu tư đồng bộ và thiết kế ngầm hóa, sử dụng mạng viễn thông hiện đại đạt tiêu chuẩn quốc tế, nhằm đáp ứng nhanh chóng và đầy đủ mọi yêu cầu về dịch vụ thông tin liên lạc cả trong và ngoài nước.
Trong KCN, một hệ thống công nghệ thông tin hiện đại đã được thiết lập nhằm đáp ứng nhu cầu truyền thông đa dịch vụ, bao gồm truyền dữ liệu, Internet, điện thoại IP, video hội nghị và hệ thống đường tuynel cáp ngầm.
Công tác phòng chống cháy nổ
KCN được trang bị hệ thống xe phun nước cứu hoả phục vụ công tác cứu hoả và chăm sóc cây xanh.
Các doanh nghiệp trong khu công nghiệp (KCN) được trang bị hệ thống cứu hỏa cục bộ và thiết bị phòng chống cháy nổ nhằm đảm bảo an toàn trong sản xuất Trước khi xây dựng, mỗi doanh nghiệp phải có phương án phòng chống cháy nổ được các cơ quan chức năng phê duyệt.
Môi trường và cây xanh
Khu công nghiệp được bao quanh bởi hơn 8.3ha diện tích trồng cây xanh và mặt nước, kết hợp với cây xanh dọc các tuyến đường giao thông, tạo ra môi trường không khí trong lành.
Chế độ bảo quản
- Sản phẩm: Dứa lạnh đông (đã cắt lát)
- Nhiệt độ kho bảo quản lạnh đông: -20 o C
- Môi chất sử dụng trong hệ thống: NH3 (R717)
Theo Bảng 1-1 trong Giáo trình Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh của Nguyễn Đức Lợi, nhiệt độ và độ ẩm được sử dụng để tính toán hệ thống lạnh cho các địa phương.
Bảng 2.2.2.2 Nhiệt độ và độ ẩm của Vĩnh Phúc Địa phương Nhiệt độ TB ( o C) Độ ẩm (%)
Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông
Theo TCVN 4088 : 1985 về Số liệu khí hậu dùng trong thiết kế xây dựng: tmax = 42oC
Phương pháp làm lạnh
Để bảo quản dứa, phương pháp hiệu quả là sử dụng làm lạnh và làm đông với các dàn lạnh trực tiếp trong buồng lạnh Các quạt gió được lắp đặt trên dàn lạnh giúp tăng cường khả năng trao đổi nhiệt, từ đó nâng cao hiệu quả làm lạnh cho sản phẩm.
Quy trình xử lý sản phẩm
Quả dứa chín tươi tốt sau khi đã rửa sạch, loại bỏ lõi, vỏ, mắt dứa, cắt lát Thành phẩm đóng gói trong túi PE kín và nhập kho.
Dứa quả đã loại bỏ hết mắt dứa và vết dập ủng, phân riêng màu sắc và được cắt lát theo kích thước qui định.
- Dứa khoanh Độ dày từ 5 đến 20mm, đường kính từ 45 đến 80mm
Khi đưa quả dứa vào máy cắt khoanh phải đặt quả dứa vuông góc với lưỡi dao để khoanh cắt ra có hình tròn đều.
- Dứa rẻ quạt Độ dày từ 9 đến 13mm
Kích thước: Cung lớn từ 10 đến 30mm, cung nhỏ từ 5 đến 12mm
Khoanh có đường kính từ 45 đến 80mm cần được phân loại theo màu sắc và cắt thành các miếng có kích thước chuẩn như 1/4, 1/6, 1/8, 1/10, 1/12, hoặc 1/16 với hình dạng rẻ quạt Cần loại bỏ những miếng có màu nâu, có lõi sót, hoặc bị giập, ủng để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
- Dứa quân cờ: kích thước 10 x 10 x 10mm
+ Dứa chín tươi tốt, nguyên vẹn, và phát triển bình thường.
+ Không bị men, mốc, giập nát và hư hỏng do sâu bệnh.
Nhậpkho Phân loại Làm đông Bảo quản lạnh đông Phân loại Xuất kho
+ Dứa Queen: Quả dứa đã mở mắt đến chín 2/3 quả.
+ Dứa Cayen: Quả dứa đã mở mắt đến chín 1/3 quả.
Tùy thuộc theo mùa vụ và vùng nguyên liệu để thu hái dứa cho phù hợp.
Thịt quả có màu vàng nhạt đến vàng đậm, không có vết thâm nâu.
+ Đặc trưng của dứa chín tươi tốt.
+ Không có mùi vị lạ
- Khối lượng (đã bỏ hoa, cuống)
+ Dứa Queen Không nhỏ hơn 450g.
+ Dứa Cayen Không nhỏ hơn 600g.
- Hàm lượng chất khô hòa tan (đo bằng khúc xạ kế ở 20 o C)
- Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật
Theo Quyết định số 867/1998 QĐ-BYT ngày 04/4/1998 của Bộ Y Tế về việc ban hành “Danh mục tiêu chuẩn vệ sinh đối với lương thực, thực phẩm”.
Kho bảo quản lạnh đông phải sạch sẽ, không có mùi lạ.
Các thùng các tông được xếp thành hàng trong kho theo hướng gió, với mỗi lớp chứa 10 thùng và cao từ 6 đến 8 lớp Khoảng cách giữa các thùng và tường là từ 15 đến 20 cm, trong khi khoảng cách giữa các hàng là 30 cm Để thuận tiện di chuyển, giữa hai hàng thùng có một lối đi rộng 40 cm.
Trong kho bảo quản, cần có dấu hiệu phân biệt rõ ràng giữa các sản phẩm khác nhau Nhiệt độ trong kho lạnh đông phải được duy trì ổn định và không vượt quá âm 20 độ C (-20 độ C).
Các phương tiện chuyên chở đã được khử trùng đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh. Nhiệt độ trong phương tiện vận chuyển duy trì không lớn hơn âm 20 o C (- 20 o C).
2.4.4 Yêu cầu thành phẩm a Chỉ tiêu cảm quan
Trước khi rã động: Miếng dứa cứng và rời Không được phép có biểu hiện tái đông.
Sau khi rã đông (ở âm 5 o C đến 0 o C): Miếng dứa mềm nhưng không nhũn.
Trước khi rã đông: Miếng dứa có lớp tuyết trắng mỏng trên bề mặt.
Sau khi rã đông: Miếng dứa có màu vàng nhạt đến vàng đậm.
Các miếng dứa trong cùng một đơn vị bao gói có màu sắc tương đối đồng đều.
- Hương vị: đặc trưng của sản phẩm, không có mùi vị lạ.
- Tạp chất: không cho phép b Chỉ tiêu lý, hóa
Các miếng dứa trong mỗi đơn vị bao gói có kích thước đồng đều, với tỷ lệ không vượt quá 5% theo khối lượng cho phép các miếng dứa không đạt tiêu chuẩn.
Dứa khoanh: Đường kính không dưới 45mm
Chiều dày từ 5 đến 20mm Dứa rẻ quạt: Chiều dày từ 9 đến 13mm
Cung lớn từ 10 đến 30mm
Cung nhỏ từ 5 đến 12mm
Dứa quân cờ: Chiều dài từ 10 đến 15mm
Chiều rộng từ 10 đến 15mm
Chiều cao từ 10 đến 15mm
- Hàm lượng chất khô hòa tan (đo bằng khúc xạ kế ở 20 o C):
- Hàm lượng axit dứa lạnh đông (tính theo axit xitric):
- Nhiệt độ tâm sản phẩm
Không lớn hơn âm 20 o C (- 20 o C ). c Chỉ tiêu vệ sinh an toàn thực phẩm
- Hàm lượng vi sinh vật
Bảng 2.2 Chỉ tiêu vi sinh vật của dứa
Vi sinh vật Giới hạn cho phép trong 1g
- Hàm lượng kim loại nặng
Theo quyết định số 867/1998 QĐ-BYT ngày 04/4/1998 của Bộ Y Tế về việc ban hành
“Danh mục tiêu chuẩn vệ sinh đối với lương thực, thực phẩm”.
Bảng 2.3 Chỉ tiêu kim loại nặng trong dứa
Kim loại nặng Giới hạn tối đa cho phép (mg/kg)
- Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật
Theo Quyết định số 867/1998 QĐ-BYT ngày 04/4/1998 của Bộ Y tế về việc ban hành
“Danh mục tiêu chuẩn vệ sinh đối với lương thực, thực phẩm”.
Phương pháp xếp dỡ
Kho có dung tích 210 tấn, không lớn, vì vậy có thể áp dụng phương pháp bốc xếp thủ công kết hợp với máy nâng hạ công nghiệp cỡ nhỏ để tối ưu hóa quá trình lưu trữ và vận chuyển hàng hóa.
- Dứa sản phẩm được đóng vào bao bì tiêu chuẩn.
TÍNH DUNG TÍCH KHO LẠNH VÀ THIẾT KẾ MẶT BẰNG
Dung tích kho lạnh
Dung tích kho tính ở đây là tổng thể tích không gian trong các buồng bảo quản và được xác định theo công thức:
E: Dung tích kho lạnh (tấn)
Định mức chất tải thể tích cho sản phẩm dứa là 0,45 tấn/m3, theo bảng 2 – 4 trong sách hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh.
Diện tích kho lạnh
Diện tích kho được tính toán dựa trên tổng diện tích lý thuyết của các buồng bảo quản, không bao gồm diện tích các lối đi và các phòng chức năng đặc biệt, theo công thức xác định cụ thể.
F: Diện tích chất tải lạnh (m 2 )
h: Chiều cao của chất tải (m)
Chọn kho lạnh một tầng cao 3,5m và chiều cao chất tải lạnh là h = 2m
Tải trọng của nền và của trần
Được tính toán theo định mức chất tải và chiều cao chất tải của nền và giá treo hoặc móc treo vào trần: g F ≥ g v h
Với g F là định mức chất tải theo diện tích (t/m 2 ) g v x h = 0,45.2 = 0,9 (t/m 2 )
→ Phụ tải nhỏ hơn phụ tải cho phép Giá trị thỏa mãn yêu cầu.
Diện tích xây dựng thực tế từng buồng lạnh
Diện tích kho thực tế được xác định bằng cách tính toán không gian trống bên trong kho, bao gồm cả khu vực cần thiết cho việc sắp xếp, bốc dỡ hàng hóa và vận chuyển hàng ra vào kho bảo quản.
Ta xác định được diện tích thực tế của kho theo công thức:
Fxd: Diện tích lạnh cần xây dựng (m2)
Hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa, ký hiệu là βF, bao gồm diện tích đường đi, không gian giữa các lô hàng, và khoảng cách giữa lô hàng với cột, tường, cũng như diện tích dành cho thiết bị như dàn bay hơi và quạt βF phụ thuộc vào diện tích của buồng chứa và được xác định theo bảng quy định.
Bảng 3.1 Hệ số sử dụng diện tích theo buồng
STT Diện tích buồng lạnh, m 2 β F
Cấu trúc xây dựng kho lạnh lắp ghép
Kho lạnh lắp ghép từ các tấm panel đang trở thành lựa chọn phổ biến nhờ vào những ưu điểm vượt trội như thi công nhanh chóng, tiết kiệm chi phí, khả năng cách âm và cách nhiệt hiệu quả Bên cạnh đó, tính linh hoạt trong việc tháo dỡ và di chuyển đến các địa điểm khác cũng là một điểm cộng lớn cho loại kho lạnh này.
Kho lạnh lắp ghép có nhiều ưu điểm
Các chi tiết của kho lạnh lắp ghép được chế tạo từ các panel tiêu chuẩn, giúp việc vận chuyển đến địa điểm lắp ráp trở nên nhanh chóng và dễ dàng.
- Kho lạnh lắp ráp có thể tháo lắp và di chuyển đến nơi mới khi cần thiết
- Có thể lắp đặt ngay trong phân xưởng có mái che
Tổ hợp lạnh không cần buồng máy, cho phép lắp đặt ở vị trí thuận lợi nhất Đối với nhà xưởng có mái cao, máy lạnh có thể được đặt ngay trên nóc kho, treo cạnh sườn hoặc ở phía sau, tối ưu hóa không gian và hiệu suất làm lạnh.
- Cách nhiệt là polyurethane có hệ số dẫn nhiệt thấp
- Độ bền cơ học cao, tuổi thọ dài lâu
Nhược điểm cơ bản là giá thành cao hơn so với kho lạnh truyền thống
Sau khi phân tích ưu điểm và nhược điểm của kho lạnh lắp ghép, nhóm chúng em quyết định lựa chọn xây dựng kho lạnh lắp ghép để bảo quản dứa, đáp ứng yêu cầu của đề tài.
Chọn vật liệu và xác định số lượng buồng lạnh cần xây dựng
Các yêu cầu với vật liệu cách nhiệt:
- Hệ số dẫn nhiệt λ nhỏ
- Độ thấm hơi nước nhỏ
- Độ bền cơ học và độ dẻo cao
- Bền ở nhiệt độ thấp và không ăn mòn các vật liệu xây dựng tiếp xúc với nó
- Không cháy hoặc không dễ cháy
- Không bắt mùi và không có mùi lạ
- Không gây mốc, phát sinh vi sinh vật, không bị chuột, sâu, đục phá
- Không độc hại đối với cơ thể người
- Không độc hại đối với sản phẩm và không làm biến đổi, giảm chất lượng sản
- Vận chuyển, lắp ráp, sửa chữa, gia công dễ dàngphẩm
- Không đòi hỏi sự bảo dưỡng đặc biệt.
Trên thị trường hiện nay, các loại panel với lớp lõi từ chất liệu PolyUrethane hoặc EPS đang trở nên phổ biến, giúp giảm thiểu khả năng truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài.
Bảng 3.2 So sánh panel PU và panel EPS Đặc điểm Panel PU Panel EPS
● Là những tấm cách nhiệt với lõi cách nhiệt polyurethane dày từ 50 – 200 mm
● Hai mặt bọc tole mạ màu hoặc inox dày 0,45 – 0,5 mm
● Được cấu thành bởi lõi polystyrene
● Bao bọc bằng thép colorbond dày 0,6mm Ưu điểm
● Độ bền cao hơn panel EPS, cách âm, cách nhiệt tốt
● Lắp đặt nhanh, chắc chắn, dễ tháo rời khi cần
● Cách nhiệt cực tốt cho những công trình yêu cầu cao
● Chịu lực, chịu nhiệt tốt, cách âm, cách nhiệt tốt
● Lắp đặt nhanh, tiết kiệm thời gian thi công
● Giá thành rẻ, chi phí bảo dưỡng thấp Ứng dụng
Sản phẩm này rất thích hợp cho việc lắp đặt hầm cấp đông, kho lạnh, kho mát và phòng sạch trong các nhà máy chế biến thực phẩm, thủy hải sản và lắp ráp điện tử.
Chúng tôi chuyên cung cấp giải pháp làm kho lạnh và hầm đông cho ngành chế biến nông hải sản và thực phẩm Ngoài ra, chúng tôi cũng lắp đặt tấm trần trong hệ thống siêu thị, thi công nền cho các công trình xây dựng, cũng như lắp ráp nhà tạm và nhà nghỉ.
Do yêu cầu của kho phân phối thực phẩm rất cao cần vật liệu cách nhiệt rất tốt và bền nên ta chọn Panel PU
Bảng 3.3 Ứng dụng của panel PU
STT Ứng dụng Nhiệt độ ( o C) Chiều dày (mm)
1 Điều hòa không khí trong công nghiệp 20 50
Tường ngăn kho lạnh sâu -20
Chiều dài tối đa của panel thường đạt 12m, vì vậy chúng ta lựa chọn hai loại panel có chiều dài lần lượt là 7,2m và 3,6m Đối với chiều rộng, các panel thường được sản xuất với kích thước là bội số của 0,3m, bao gồm các kích thước như 0,3m, 0,9m và 1,2m Do đó, chúng ta quyết định chọn panel có chiều rộng 1,2m.
- Kích thước 1 tấm panel chiều dài 7,2m; chiều rộng 1,2m là: 1,2.7,2 = 8,64 (m 2 )
- Kích thước 1 tấm panel chiều dài 3,6m; chiều rộng 1,2m là: 1,2.3,6 = 4,32 (m 2 )
- Chọn kích thước buồng bảo quản tiêu chuẩn là
- Diện tích buồng bảo quản tiêu chuẩn là: f = 7,2.7,2 = 51,84 (m 2 )
3.6.2 Xác định số buồng lạnh đông cần xây
Diện tích tiêu chuẩn cho một buồng bảo quản là 51,84 m² Dựa vào diện tích này, có thể xác định số lượng buồng bảo quản cần xây dựng theo diện tích thực tế đã tính toán.
Số buồng bảo quản sản phẩm dứa lạnh đông
Sơ đồ bố trí các buồng lạnh trong kho
Diện tích thực tế kho lạnh
Ta thấy Ftt chênh lệch không quá lớn so với F1 nên ta có thể chọn cách bố trí như trên cho buồng bảo quản lạnh đông.
Bố trí mặt bằng kho lạnh
Kho bảo quản sản phẩm lạnh đông gồm 6 phòng 7,2m×7,2m×3,6m(dài×rộng×cao)
Cách thi công lắp ghép panel
3.8.2 Lắp panel và cố định bằng vít
Cách lắp đặt tấm cách nhiệt
Tấm cách nhiệt kho lạnh được lắp đặt trên các con lươn thông gió, thường được đổ bê tông hoặc xây bằng gạch thẻ Với chiều cao từ 100 đến 200 mm, các con lươn này đảm bảo thông gió hiệu quả và ngăn chặn tình trạng đóng băng gây hư hỏng cho tấm cách nhiệt Bề mặt của các con lươn được thiết kế dốc về hai phía để tăng cường khả năng thoát nước.
% để đảm bảo tránh đọng nước trên sàn tấm cách nhiệt.
- Các tấm cách nhiệt được liên kết với nhau bằng Camlock được gắn sẵn trong tấm cách nhiệt nên ghép rất nhanh vừa sát và chắc chắn.
Tấm cách nhiệt trần được đặt lên các tấm cách nhiệt tường đối diện Đối với những kho có kích thước lớn, cần sử dụng khung treo để hỗ trợ tấm cách nhiệt; nếu không, tấm cách nhiệt sẽ dễ bị võng.
Sau khi hoàn tất lắp đặt các tấm cách nhiệt, khe hở giữa chúng được làm kín bằng Silicon để đảm bảo hiệu quả cách nhiệt Do sự biến động nhiệt độ, áp suất trong kho sẽ thay đổi liên tục Để duy trì sự cân bằng áp suất giữa bên trong và bên ngoài kho, các van thông áp được gắn thêm trên vách panel cách nhiệt Nếu không có các van này, việc mở cửa kho sẽ gặp khó khăn khi áp suất thay đổi, và trong trường hợp áp suất lớn, cửa có thể tự động mở ra.
Để giảm thiểu tổn thất nhiệt khi mở cửa, lắp đặt một quạt chắn gió ngay tại cửa ra vào là giải pháp hiệu quả Bên cạnh đó, do thời gian xuất nhập hàng thường kéo dài, việc thiết kế một cửa nhỏ với kích thước 600 x 600 mm sẽ giúp tối ưu hóa quy trình này.
600 mm để vào và ra hàng Không nên ra và vào hàng ở cửa lớn vì như vậy sẽ tổn thất nhiệt nhiều.
- Tại cửa kho lạnh có trang bị bộ chốt cửa chống nhốt người bên trong, còi báo động và điện trở sấy cửa để tránh đóng băng cửa.
Nền kho lạnh
Nền của kho được xây dựng bằng bê tông phía dưới có hầm rỗng Nền được xây với các lớp sau:
Vật liệu Chiều dạy, mm Hệ số dẫn nhiệt
Hệ số truyền nhiệt tiêu chuẩn của nền là kn= 0,25 W/m 2 K
Hệ số truyền nhiệt thực tế là: k tt = 1 α 1 1 + ∑ δ λ + α 1
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về các hệ số liên quan đến tỏa nhiệt trong hệ thống cách nhiệt Cụ thể, α1 là hệ số tỏa nhiệt bên ngoài tới tường cách nhiệt với giá trị α1 = 23.3 W/m².K, trong khi α2 là hệ số tỏa nhiệt của vách vào buồng lạnh, có giá trị α2 = 9 W/m².K Ngoài ra, δ đại diện cho độ dày của vật liệu, m; λ là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, W/m.K; δcn là độ dày của lớp cách nhiệt, m; và λcn là hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt, W/m.K.
Khi nước trong đất bị đóng băng, thể tích của nước đá lớn hơn nước lỏng, dẫn đến hiện tượng phồng nền Để khắc phục tình trạng này, cần thiết phải làm lỗ thông gió dưới nền và lắp đặt kho lạnh trên các con lươn Các con lươn nên được xây dựng bằng bê tông hoặc gạch thẻ, có chiều cao khoảng 200 mm và đảm bảo thông gió tốt, với khoảng cách giữa các con lươn tối đa là 400 mm.
Kiểm tra đọng sương
Để ngăn chặn hiện tượng đọng sương trên bề mặt tường bao hay panel, cần đảm bảo rằng nhiệt độ bề mặt tường bao cao hơn nhiệt độ đọng sương của môi trường Việc này rất quan trọng vì nếu bề mặt bị đọng sương, độ ẩm sẽ xâm nhập và phá hủy lớp cách nhiệt Công thức tính toán liên quan là: k < k s = 0.95 × α 1 × (t n − t s) / (t n − t f).
- k: Hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường k = 0,143 W/m 2 K
- ks: Hệ số truyền nhiệt qua tường khi bề mặt ngoài đọng sương
- α: Hệ số tỏa nhiệt bề mặt ngoài của bao che, α = 23,3 W/m 2
- tf: Nhiệt độ trong buồng, tf = -20 o C
- tn: Nhiệt độ môi trường ngoài.
Xây dựng tại Vĩnh Phúc, ta có: tn = 37,2 o C, độ ẩm φ = 80%, ts = 34 o C
=> ks > kt (1,238>0,143) nên không xảy ra hiện tượng đọng sương.
TÍNH NHIỆT KHO LẠNH
Dòng nhiệt tổn thất qua bao che
Nhiệt tổn thất qua cơ cấu bao che bao gồm nhiệt lượng mất mát qua tường và trần, do sự chênh lệch nhiệt độ giữa bên ngoài và bên trong phòng lạnh, cũng như nhiệt lượng tổn thất do bức xạ mặt trời.
Do kho lạnh được xây dựng trong nhà máy với hệ thống tường bao xung quanh, giúp ngăn chặn bức xạ mặt trời Vì vậy, nhiệt lượng tổn thất do bức xạ mặt trời là bằng không.
Nhiệt lượng tổn thất qua tường, trần và bao bì là hệ quả của sự chênh lệch nhiệt độ giữa bên ngoài và bên trong phòng lạnh Để tính toán chính xác lượng nhiệt tổn thất này, cần áp dụng công thức cụ thể.
Trong đó: QV: Nhiệt tổn thất qua vách và trần
QN: Nhiệt tổn thất qua nền
(Do các buồng được đặt trong nhà xưởng nên bỏ qua nhiệt do bức xạ mặt trời)
4.1.1 Tổn thất qua vách và trần kho bảo quản lạnh đông
Qv = k1.F1.(tkk - tld) Trong đó: k1: Hệ số truyền nhiệt qua vách và trần
F1: Diện tích vách và trần tkk: Nhiệt độ ngoài trời tld: Nhiệt độ lạnh đông
- Vách và trần của kho lạnh được cấu tạo bởi các tấm Panel có độ dày 100 mm có k1 = 0,21 W/m 2 K
- Diện tích trần là: Ft = 7, 2 x 7, 2 x 6 = 311,04 (m 2 )
- Diện tích tường bao là: Fv = 3,6 x 7, 2 x 20 = 518,4 (m2)
4.1.2 Tổn thất qua nền kho bảo quản lạnh đông
QN = kn.Fn.(tkk - tld) Trong đó: kn: Hệ số truyền nhiệt qua nền
Fn: Diện tích nền tkk: Nhiệt độ ngoài trời tld: Nhiệt độ lạnh đông
- Nền được xây bằng bê tông có cách nhiệt, cách ẩm có hệ số truyền nhiệt: kn = 0,143(W/m 2 K)
Vậy tổng nhiệt tổn thất qua bao che kho bảo quản lạnh đông là:
Nhiệt lượng do sản phẩm tỏa ra
Nhiệt lượng do sản phẩm tỏa ra bao gồm dòng nhiệt tỏa ra khi xử lí lạnh và dòng nhiệt tỏa ra từ bao bì.
4.2.1 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra khi xử lí lạnh
Q2a = M ( h 1− h 2 ) 24.3600 1000 (kW) Trong đó: h1: Entanpy của sản phẩm trước khi xử lý lạnh (kJ/kg) h2: Entanpy của sản phẩm sau khi xử lý lạnh (kJ/kg)
M: Công suất buồng gia lạnh (tấn/ngày đêm)
Các thông số được tra theo bảng 4-2 trang 81, sách Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi:
- Chọn nhiệt độ của sản phẩm trước khi đưa vào buồng lạnh đông bằng với nhiệt độ môi trường vào mùa hè là t1= 37,2°C, vậy h1A0,92 kJ/kg
- Nhiệt độ sản phẩm sau khi đưa vào buồng lạnh là t2= -20°C, vậy h2=0 kJ/kg
Kho lạnh phân phối có khả năng quản lý lượng sản phẩm ra vào lên đến 10% dung tích kho lạnh đông mỗi ngày, với công suất bảo quản đạt 210 tấn/ngày.
4.2.2 Dòng nhiệt tỏa ra từ bao bì
Cb: Nhiệt dung riêng của bao bì (kJ/kg)
Mb: Khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm (tấn/24h)
- Nhiệt dung riêng của bao bì cát tông: Cb = 1,46 kJ/kg
- Khối lượng của bao bì:
- Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra khi xử lý lạnh là:
Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh
Q3 = Mk (h1 – h2) (kW)Trong đó: h1: Entanpy của sản phẩm ngoài buồng lạnh (kJ/kg) h2: Entanpy của sản phẩm trong buồng lạnh (kJ/kg)
Mk: Lưu lượng không khí của quạt thông gió (kg/s)
V: Thể tích buồng bảo quản cần thông gió (m3) a: Bội số tuần hoàn không khí trong 1 ngày đêm (lần/24h) ρk: Khối lượng riêng không khí trong buồng bảo quản (kg/ m3)
Theo sách “Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh” của Nguyễn Đức Lợi, dòng nhiệt tổn thất do thông gió chỉ áp dụng cho các buồng lạnh bảo quản rau quả và sản phẩm hô hấp Tuy nhiên, trong bài tập này, nguyên liệu cần bảo quản là dứa lạnh đông, không có sự hô hấp, do đó không cần thiết kế hệ thống thông gió Kết quả là dòng nhiệt tổn thất do thông gió trong buồng lạnh Q3 bằng 0.
Dòng nhiệt do vận hành
4.4.1 Dòng nhiệt do vận hành chiếu sáng
A: Nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1m 2 diện tích buồng
- Đối với buồng bảo quản, chọn A=1,2 W/m 2
4.4.2 Dòng nhiệt do người tỏa ra
350: Nhiệt lượng do một người thải ra khi làm công việc nặng nhọc (W/người) n: Số người làm việc
- Do buồng có diện tích < 200 m 2 nên ta chọn số người làm việc cho cả kho là 4
4.4.3 Dòng nhiệt do động cơ điện tỏa ra
N: Công suất của động cơ điện (kW) η: Hiệu suất động cơ (động cơ đặt ngoài buồng lạnh)
- Lấy η=0,96, N=2kW (Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi – trang 87)
4.4.4 Dòng nhiệt khi mở cửa
B: Dòng nhiệt khi mở cửa (W/m 2 )
- Do chiều cao buồng lạnh là 3,6m, diện tích 6 phòng bảo quản là 311,04 m 2 ta chọn B= 8 W/m 2
- Do vậy, dòng nhiệt do vận hành là:
Công suất lạnh yêu cầu của máy nén
Theo sách “Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh” của Nguyễn Đức Lợi, toàn bộ dòng nhiệt qua cấu trúc bao che Q1 và dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra được tính đầy đủ tải nhiệt cho máy nén Nhiệt tải của quá trình vận hành máy nén được ước tính từ 50-70% Q4, trong đó chúng ta chọn nhiệt tải của máy nén là 70% Q4.
-20°C Thiết bị Máy nén Thiết bị Máy nén Thiết bị Máy nén Thiết bị Máy nén 12,507 12,507 103,94 103,94 15,782 11,01 132,229 127,457
- Năng suất lạnh yêu cầu của máy nén:
Trong đó: k: Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh b: Hệ số thời gian làm việc
Q: Tổng nhiệt tải của máy nén
- Theo sách “Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật 2002, trang 92”, ta chọn k=1,06 và b = 0,9
- Năng suất lạnh yêu cầu của máy nén là:
TÍNH CHỌN MÁY NÉN VÀ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH
Tính chọn máy nén
Môi chất lạnh là NH3 vì có những ưu điểm nhược điểm sau
- Khả năng truyền nhiệt tốt, dẫn nhiệt tốt hơn freon 2-3 lần
- Dễ điều chế, rẻ tiền
- Không làm suy giảm tầng ozon, ít gây hiệu ứng nhà kính
- Dùng rộng rãi đến công nghệ lạnh đến -70°C.
- Hòa tan trong nước nên không gây tắc ẩm ở thiết bị tiết lưu.
- Độc hại, gây khó thở, tác động lên niêm mạc mắt
- Hòa tan trong nước không hạn chế, tuy nhiên có nước lâu ngày sẽ tạo hydroxyt amon ăn mòn mạnh.
Chọn môi trường giải nhiệt
Chọn môi trường giải nhiệt là nước tuần hoàn qua tháp trao đổi nhiệt vì so với không khí thì nước làm mát có những ưu điểm sau:
- Hệ số tỏa nhiệt cao hơn nên làm mát tốt hơn
- Ít chịu ảnh hưởng của thời tiết
Tính toán chu trình
Chọn chu trình quá lạnh quá nhiệt do:
- Khi quá lạnh, năng suất lạnh sẽ tăng lên.
- Khi quá nhiệt, nguy cơ hút phải chất lỏng giảm, nguy cơ va đập thuỷ lực giảm.
Khi xảy ra hiện tượng quá nhiệt, nhiệt độ cuối tầm nén sẽ tăng lên, điều này đặc biệt nguy hiểm đối với máy lạnh NH3, do máy lạnh NH3 có nhiệt độ cuối tầm nén cao.
5.3.2 Chọn nhiệt độ bay hơi
Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ trong buồng lạnh t0 = tb - t0
Trong đó : tb là nhiệt độ buồng lạnh, tb = -20 0 C
t0 là hiệu nhiệt độ yêu cầu t0: 7 – 10 ℃ Chọn t0 = 10 ℃ ⇒ t0 = -20 – 10 = -30 ℃
5.3.3 Chọn nhiệt độ ngưng tụ
Thiết bị ngưng tụ trong hệ thống lạnh sử dụng tác nhân làm mát từ nguồn nước ngầm, được xử lý qua hệ thống tuần hoàn khép kín thông qua tháp giải nhiệt.
Nhiệt ngưng tụ : tk = tw2 + tk
- tw2: nhiệt độ nước ra khỏi thiết bị ngưng tụ
- tk : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, tk = 5 8 0 C
Chênh lệch nhiệt độ nước đầu ra và đầu vào trong bình ngưng có thể dao động từ 2 đến 6 độ C, tùy thuộc vào kiểu bình ngưng được sử dụng Đối với bình ngưng ống vỏ nằm ngang, chênh lệch nhiệt độ được chọn là ∆t = 5 ℃, trong đó nhiệt độ nước vào bình ngưng được ký hiệu là tw1 và nhiệt độ nước ra là tw2 = tw1 + 5 ℃.
• Khi sử dụng nước tuần hoàn qua tháp tải nhiệt lấy nhiệt độ nước vào bình ngưng cao hơn nhiệt độ nhiệt kế bầu ướt từ 3 ÷ 5 ℃ , chọn 3 ℃
Suy ra tw2 = 37 + 5 = 42 ℃ tk = tw2 + 3 = 42 + 3 = 45 ℃ Với tk = 45 ℃ => ρ k = 17,21 (bar)
5.3.4 Chọn nhiệt độ quá lạnh t ql là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi đi vào van tiết lưu, Δtql = 3-5°C, chọn Δtql = 3 o C t ql =t w 1 + Δt ql 7+ 3@ 0 C
5.3.5 Chọn nhiệt độ hơi quá nhiệt tqn là nhiệt độ của hơi trước khi vào máy nén, Δtqn = 5-15°C tqn = t0 + Δtqn, chọn 5 ℃ tqn = -30 + 5¿-25 ℃
5.3.6 Tính cấp nén của chu trình
Tỷ số nén của chu trình : π= ρ k ρ 0 = 17,21
Mà tỷ số nén lớn nhất đối với R717 là πmax = 9
=> π > πmax (14,4 > 9) ⇒ chọn máy nén 2 cấp.
5.3.7 Xây dựng đồ thị và lập bảng các điểm nút
Đặc điểm của chu trình:
- Có thêm bình trung gian làm mát ống xoắn;
- Có một van tiết lưu chính và một van tiết lưu phụ, nối song song;
- Áp suất trung gian tối ưu (ε→max): Ptg =√ 2 Po Pk
- Chu trình này ứng dụng phổ biến cho môi chất Amoniac
1 – 2 quá trình nén đoạn nhiệt hơi hút từ áp suất bay hơi p0 lên áp suất trung gian ptg
2 – 3 quá trình làm mát trung gian
4 – 5 quá trình nén đoạn nhiệt hơi hút từ áp suất trung gian ptg lên áp suất bay ngưng tụ pk
6 – 7 đi qua van tiết lưu 1, giảm áp suất đến áp suất trung gian
10 – 11 đi qua van tiết lưu 2, giảm áp suất đến áp suất bay hơi
Môi chất lạnh NH3 sau khi ra khỏi dàn bay hơi được máy nén hút và nén lên áp suất trung gian, sau đó đẩy vào bình làm mát trung gian Tại đây, hơi NH3 được làm mát và truyền nhiệt cho NH3 dạng lỏng trong bình Môi chất lạnh nhận nhiệt và bay hơi ở trạng thái hơi bão hòa khô, sau đó được máy nén cao áp hút và nén lên áp suất ngưng tụ Khi vào dàn ngưng tụ, NH3 thải nhiệt và ngưng tụ thành trạng thái lỏng Lỏng môi chất lạnh chia thành hai nhánh: một phần nhỏ đi qua van tiết lưu vào bình làm mát trung gian, phần lớn đi qua ống xoắn để quá nhiệt lần thứ hai Cuối cùng, môi chất lạnh đi qua van tiết lưu vào dàn bay hơi để tạo ra năng suất lạnh.
Thông số các điểm nút:
Suy ra nhiệt độ trung gian: ttg = 1,97°C
2) Chọn nhiệt độ quá lạnh trong bình trung gian ống xoắn t6 = 4,97 o C cao hơn nhiệt độ trong bình trung gian 3 o C. Điểm nút t, °C P, bar h, kJ/kg V, m 3 /kg
1) Năng suất lạnh riêng: qo = h1’ – h10 = 1422,47 – 204,26 = 1218,21 (kJ/kg)
2) Công nén riêng: l1= h2 – h1= 1614,76 - 1433,93 = 180,83 (kJ/kg)
2) Lưu lượng hơi thực tế: m1 = Q q 0 0 = 1218,05 150,12 =0,123 ( kg s )
3) Thể tích hút thực tế của máy nén:
- có HA = ptg p 0 = 1,1946 4,44 =3,72 tra theo đồ thị trên ta được λ = 0.76
5) Thể tích hút lý thuyết cấp hạ áp
( chọn Pms trong khoảng 49-60kPa đối với máy lạnh NH3)
11) Công suất hữu ích ( trên trục máy nén)
12) Công suất tiếp điện cấp hạ áp:
Trong đó: η tđ là hiệu suất truyền động của khớp, đai… Chọn η tđ =¿0.95 ηdc là hiệu suất động cơ η dc = 0.80 – 0.95 Chọn η dc = 0.85
Máy nén lạnh là thành phần thiết yếu trong hệ thống lạnh nén hơi, có chức năng hút và nén hơi môi chất lạnh từ thiết bị bay hơi lên áp suất và nhiệt độ cao để đẩy vào thiết bị ngưng tụ Để hoạt động hiệu quả, máy nén cần có năng suất hút đủ lớn nhằm duy trì áp suất bay hơi p0 tương ứng với nhiệt độ t0 yêu cầu ở thiết bị bay hơi, đồng thời đảm bảo áp suất đầu đẩy đủ cao để giữ áp suất trong thiết bị ngưng tụ đạt mức tối ưu theo nhiệt độ môi trường làm mát.
Dựa vào thể tích hút lý thuyết Vlt = 0,159 (m 3 /s) và năng suất lạnh thực tế của máy nén Q0 = 150,12 (kW) ta chọn máy nén pittong II220 của Nga theo OST.26.03- 943-77
Cấu tạo máy nén pittong II220
Máy nén khí piston hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi thể tích, trong đó quy trình nén diễn ra khi khí được đưa vào không gian khép kín và thể tích khí bị giam lại, dẫn đến áp suất tăng lên Khi áp suất đạt mức cao hơn áp suất ngưng tụ hơi, khí sẽ được giải phóng ra khỏi không gian này Nguyên tắc hoạt động chủ yếu dựa vào chuyển động lên xuống của piston trong xilanh.
Không khí được hút từ bên ngoài qua bộ lọc và nén bởi piston, sau đó được đẩy vào bình chứa khí nén Quá trình nén khí chỉ diễn ra một lần, với thanh truyền tay quay kết nối với piston để giúp piston di chuyển một cách hiệu quả.
Khi piston di chuyển sang phải, thể tích V tăng dần, dẫn đến áp suất P giảm, khiến van nạp mở ra Lúc này, không khí từ bên ngoài sẽ được hút vào bên trong xi lanh để thực hiện quá trình nạp khí.
Khi piston di chuyển sang trái, không khí trong xi lanh bị nén, dẫn đến áp suất P tăng Van nạp sẽ đóng cho đến khi áp suất P vượt qua sức căng của lò xo Lúc này, van xả tự động mở, cho phép khí nén đi qua van xả và theo ống dẫn đến bình chứa khí, hoàn thành một chu kỳ làm việc.
• Các thông số của máy nén
- Đường kính của pittong: 115 mm
- Thể tích hút lý thuyết: 16,7 x 10 -2 m 3 /s
- Thể tích hút thực tế của máy nén theo thực tế: 0,167 m 3 /s
1) Lưu lượng thực tế qua máy nén cao áp: m3= m1 x h h 2−h 8− h7 9 = 0,123 x 1,296 = 0,159 kg/s
2) Công nén riêng: l3= h4 – h3= 1650,58 – 1461,60 = 188,98 kj/kg
3) Thể tích hút thực tế cấp cao áp:
4) Hệ số cấp của máy nén:
- tra đồ thị trên được λCA = 0,76
5) Thể tích hút lý thuyết cấp cao áp:
7) Hiệu suất chỉ thị: ηi = T T 0 k +b.t tg = 274
11) Công suất tiếp điện của máy nén cao áp
Trong đó: η tđ là hiệu suất truyền động của khớp, đai… Chọn η tđ =¿0.95 ηdc là hiệu suất động cơ η dc = 0.80 – 0.95 Chọn η dc = 0.85 nên Nel = 29,195
- Công suất tổng cao áp và hạ áp:
Chọn máy nén II110 có các thông số kỹ thuật:
- Đường kính của pittong: 115 mm
- Thể tích hút lý thuyết: 8,35 x 10 -2 m 3 /s
- Thể tích hút thực tế của máy nén theo thực tế: 0,0835 m 3 /s
Tính chọn thiết bị ngưng tụ cho hệ thống lạnh
Thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống lạnh là các thiết bị giúp truyền nhiệt giữa các chất lỏng hoặc khí trong môi trường có áp suất và nhiệt độ cao Sau khi máy nén hoạt động, nhiệt độ được làm mát bằng không khí, nước hoặc các chất lỏng nhiệt thấp khác để đạt được nhiệt độ mong muốn.
Quá trình ngưng tụ luôn đi kèm với hiện tượng tỏa nhiệt, vì vậy nếu không được làm mát liên tục, quá trình này sẽ dừng lại Điều này ảnh hưởng đến môi trường làm lạnh, làm cho nó không thể hoạt động hiệu quả Amoniac là tác nhân lạnh phù hợp với tính chất của môi trường trao đổi nhiệt, thường được sử dụng trong các hệ thống ngưng tụ có cánh nhôm lắp đặt trên bề mặt ngoài của thiết bị để tối ưu hóa khả năng truyền nhiệt từ phía amoniac.
5.4.1 Xác định hiệu số nhiệt độ log trung bình (Δt tb )
- Hiệu số nhiệt độ logarit trung bình được tính theo công thức:
∆ t tb = ∆ t max − ∆ t min ln ∆t max
- ∆tmax là hiệu nhiệt độ lớn nhất
- ∆tmin là hiệu nhiệt độ nhỏ nhất
Hiệu nhiệt độ Logarit: ∆ t tb = 8−3 ln 8
5.4.2 Xác định nhiệt tải của thiết bị ngưng tụ Ở phần chọn máy nén, ta tính được: Qk = 203,15 kW
5.4.3 Xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt F
Với thiết bị ngưng tụ ống vỏ nằm ngang NH3, chọn k0 W/m2K ( Giáo trình kĩ thuật lạnh-Nguyễn Văn Hưng, tr.159)
Diện tích bề mặt truyền nhiệt F:
Tra bảng 6.1, Giáo trình kỹ thuật lạnh – Nguyễn Đức Lợi, tr127 chọn bình ngưng tụ KTT2-65
- Diện tích bề mặt ngoài: 65m 2
- Chiều dài : Chiều rộng : Chiều cao = 5520 : 910 : 1000 (mm)
- Thể tích giữa các ống: 0.885m 3
Cấu tạo của thiết bị ngưng tụ có dạng bình ngưng ống vỏ nằm ngang
Môi chất có nhiệt độ và áp suất cao đi vào bình qua đường số (5), chiếm toàn bộ không gian bên ngoài ống trao đổi nhiệt Tại đây, môi chất nhả nhiệt cho nước làm mát đang chuyển động cưỡng bức bên trong ống, dẫn đến quá trình ngưng tụ thành lỏng cao áp, sau đó chảy xuống dưới qua đường số (14) để ra ngoài.
Ta chọn thiết bị ngưng tụ kiểu ống chùm nằm ngang vì nó có ưu điểm sau:
- Phụ tải nhiệt lớn nên ít tiêu hao kim loại, thiết bị trao đổi nhiệt gọn nhẹ, kết cấu chắc chắn.
- Làm mát bằng nước ít phụ thuộc vào thời tiết nên máy hoạt động ổn định hơn.
- Dễ vệ sinh về phía nước làm mát.
5.4.5 Xác định lượng nước làm mát cho thiết bị ngưng tụ
Lượng nước làm mát có thể tính theo công thức:
Trong đó: C là nhiệt dung riêng của nước, C = 4.19 kJ/kg.K ρ là khối lượng riêng của nước, ρ = 1000kg/m 3
Tính và chọn thiết bị bay hơi
Chọn thiết bị bay hơi kiểu dàn lạnh không khí đối lưu cưỡng bức vì nó giúp làm lạnh trực tiếp không khí mà không cần sử dụng chất tải lạnh Loại thiết bị này còn dễ vệ sinh và ngăn ngừa hiện tượng nứt ống do sự đóng băng của chất lỏng.
Ngoài ra, dàn lạnh không khí có quạt gió còn có một số ưu điểm khác như:
Có thể bố trí ở trong buồng hoặc ngoài buồng lạnh.
Ít tốn thể tích bảo quản sản phẩm.
Nhiệt độ đồng đều, hệ số trao đổi nhiệt lớn.
Ít tốn nguyên, vật liệu.
Dàn bay hơi thường được chế tạo từ đồng hoặc thép, với cánh làm bằng nhôm hoặc thép Dàn lạnh có cấu trúc bao gồm vỏ bọc, quạt, ống khuyếch tán gió, khay hứng nước ngưng, và điện trở xả băng Tùy thuộc vào loại thiết bị, quạt có thể là quạt ly tâm hoặc quạt hướng trục.
Cấu tạo thiết bị bay hơi đối lưu cưỡng bức:
Môi chất lỏng được tiết lưu vào các ống trao đổi nhiệt, nơi nó hấp thụ nhiệt từ môi trường bên ngoài, dẫn đến quá trình sôi và hóa hơi Hơi môi chất sau đó được dẫn ra ngoài qua đường ống Quạt gió tuần hoàn cưỡng bức kết hợp với cánh trao đổi nhiệt giúp nâng cao hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt trong phòng làm lạnh.
- Nhiệt độ phòng lạnh đông: tf = −20 o C
- Chọn nhiệt độ nước vào dàn lạnh là: tn1 = −19 o C
- Chọn nhiệt độ nước ra dàn lạnh là: tn2 = −21 o C
- Tổng năng suất lạnh là: Qo = 150,12 kW
- Hiệu nhiệt độ: Δtmax = tn1 − to = −19 + 30
∆ t tb = ∆ t max − ∆ t min ln ∆t max
- Đối với giàn ống trơn dùng NH3 có quạt gió K = 35 ÷ 43 W/m2.độ, chọn K= 39 W/m2.độ (theo bảng 3.20/trang 143, sách Kỹ thuật lạnh thực phẩm –
- Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi là:
- Ta có: Kho bảo quản lạnh có 6 phòng, mỗi phòng bố trí 2 thiết bị bay hơi
→ Kho bảo quản lạnh có 12 thiết bị bay hơi Vậy, diện tích bề mặt mỗi thiết bị bay hơi là:
- Tra bảng 3.19/ trang 141, sách Kỹ thuật lạnh thực phẩm – TS Nguyễn Xuân
Phương Chọn giàn quạt BOӶ - 50, giàn quạt có:
Công suất sưởi điện: 8,68 kW
Chọn van tiết lưu
Van tiết lưu là thiết bị quan trọng trong hệ thống lạnh, có chức năng điều chỉnh lượng chất lỏng trong hệ thống thủy lực, từ đó kiểm soát vận tốc hoạt động của động cơ Khi môi chất đi qua các van, lưu lượng kế hoặc ống mao dẫn, hiện tượng tiết lưu xảy ra, dẫn đến giảm áp suất do sự hình thành dòng xoáy và ma sát Mức độ giảm áp suất này phụ thuộc vào bản chất và trạng thái của chất môi giới, kích thước ống và tốc độ dòng khí.
Lựa chọn van tiết lưu nhiệt.
Cấu tạo của van tiết lưu tự động
Màng đàn hồi (5) được cân bằng bởi áp suất môi chất (Pmc) và tổng áp suất từ lò xo (Plx) cùng với áp suất bay hơi (Po) Khi phụ tải nhiệt thay đổi, nhiệt độ quá nhiệt hơi ra khỏi thiết bị bay hơi cũng thay đổi, khiến đầu cảm (9) nhận tín hiệu và chuyển đổi thành tín hiệu áp suất Tín hiệu này được so sánh với tổng áp suất lò xo (Plx) và áp suất bay hơi (Po), dẫn đến việc thay đổi vị trí của màng đàn hồi (5) Màng đàn hồi gắn với kim van (4) qua thanh truyền (6), cho phép kim van (4) điều chỉnh cửa van, từ đó điều chỉnh lưu lượng môi chất vào thiết bị bay hơi nhằm duy trì độ quá nhiệt yêu cầu khi phụ tải thay đổi.
Ta có các thông số áp suất và nhiệt độ như sau:
Áp suất ngưng tụ là: Pk = 17,21 bar
Áp suất bay hơi là: Po = 1,1946 bar
Tổn thất áp suất chọn: Pt = 2 bar
→ Hiệu áp suất qua van tiết lưu là: ΔP = Pk − Pt − Po = 17,21− 2 − 1,1946 14,0154(bar)
Chọn được van tiết lưu TEX 85 – 85 của hãng Danfoss có năng suất lạnh tải được – 30 o C và áp suất 16 bar là 244 kW.
CÁC THIẾT BỊ PHỤ CỦA HỆ THỐNG
Lựa chọn tháp giải nhiệt
Tháp giải nhiệt có chức năng làm mát nước giải nhiệt cấp cho bình ngưng.
Cấu tạo tháp giải nhiệt
Nước sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ có nhiệt độ cao sẽ đi vào tháp giải nhiệt qua dàn tưới, nơi nước được phun từ trên xuống Tại đây, nước được làm mát nhờ không khí chuyển động cưỡng bức từ dưới lên Sau khi được làm mát, nước rơi xuống máng nước và được bơm trở lại để cấp cho thiết bị ngưng tụ Các tấm làm tơi nước giúp tăng cường khả năng trao đổi nhiệt giữa nước và không khí, đảm bảo hiệu suất làm mát tối ưu.
Giảm lượng nước bị cuốn theo không khí ra ngoài là một yếu tố quan trọng, trong đó van phao cấp nước bổ sung giúp điều chỉnh lượng nước cần thiết Việc cấp nước bổ sung cũng cần được chú ý để khắc phục tình trạng rò rỉ, văng ra ngoài, bay hơi và cuốn theo không khí, nhằm đảm bảo hiệu quả sử dụng nước.
Lưu lượng nước tuần hoàn trong tháp giải nhiệt
Vn = C × p× Δtw Qk = 4,19 x 1000 203,15 x (42−37) =¿ 1,74 x 10 -4 (m 3 /s) Trong đó: C là nhiệt dung riêng của nước, C = 4.19 kJ/kg.K ρ là khối lượng riêng của nước, ρ = 1000kg/m 3
Chọn tháp giải nhiệt kiểu FRK20 với các thông số sau:
- Chiều cao của tháp: 1845 mm
Bình tách lỏng
Bình tách lỏng đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ lỏng khỏi dòng hơi trước khi đưa vào máy nén Điều này giúp ngăn chặn hiện tượng máy nén hút phải độ ẩm và chất lỏng, từ đó giảm thiểu nguy cơ va đập thủy lực (thủy kích) gây hư hỏng cho máy nén.
Khi dòng chảy từ ống nhỏ chuyển sang bình lớn, sự giảm vận tốc đột ngột khiến lực quán tính giảm, dẫn đến việc các hạt lỏng lớn bị ảnh hưởng bởi trọng lực sẽ rơi xuống.
- Do lực ly tâm khi qua các vị trí ngoặc dòng các hạt lỏng va đập vào thành bình và rơi xuống
- Do mất vận tốc đột ngột khi va đập vào các tấm chắn, các hạt lỏng giử lại dưới tác dụng trọng lực rơi xuống.
Bình tách dầu
Chức năng của bình tách dầu
- Tách dầu ra khỏi dòng hơi sau khi ra khỏi máy nén
- Đưa dầu về lại máy nén và giảm lượng dầu đến các thiết bị trao đổi nhiệt để đảm bảo quá trình trao đổi nhiệt b.Cấu tạo
Bình tách dầu có 2 loại: bình tách dầu kiểu ướt và bình tách dầu kiểu khô
Bình tách dầu kiểu ướt là thiết bị quan trọng được sử dụng cho các máy nén trong hệ thống lạnh, giúp tách dầu hiệu quả Dầu tách ra sẽ được lưu giữ trong bình và được xả định kỳ ra ngoài, có thể thực hiện trực tiếp hoặc thông qua bình gom dầu.
- Bình tách dầu kiểu khô, bình sử dụng riêng cho mỗi máy nén, dầu tách ra được đưa về ngay máy nén.
Khi giảm vận tốc đột ngột từ ống nhỏ vào bình lớn, lực quán tính giảm khiến các hạt dầu lớn dưới tác động của trọng lực rơi xuống.
- Do lực ly tâm khi qua các vị trí ngoặc dòng các hạt dầu va đập vào thành bình và rơi xuống
- Do mất vận tốc đột ngột khi va đập vào các tấm chắn, các hạt dầu giử lại dưới tác dụng trọng lực rơi xuống.
Bình tách khí không ngưng
Tác hại khí không ngưng khi lọt vào hệ thống
- Áp suất và nhiệt độ ngưng tụ tăng
- Nhiệt độ cuối quá trình nén tăng, dễ xảy ra nguy cơ cháy dầu bôi trơn
Bình có nhiệm vụ tách các khí không ngưng trong hệ thống lạnh và xả bỏ chúng ra bên ngoài, nhằm nâng cao hiệu quả làm việc và độ an toàn của hệ thống.
Hỗn hợp hơi môi chất và khí không ngưng từ thiết bị ngưng tụ và bình chứa cao áp được đưa vào không gian giữa ống xoắn và bình Tại đây, hỗn hợp này tiến hành trao đổi nhiệt với lỏng từ bình chứa cao áp, dẫn đến việc môi chất được làm lạnh và ngưng tụ thành lỏng, chảy xuống dưới theo đường hồi Khí không ngưng sẽ được dẫn ra ngoài, thường được sục vào nước để xử lý do tính độc hại của NH3.
Bình trung gian
Bình trung gian sử dụng trong máy lạnh 2 và nhiều cấp có làm mát trung gian nhờ tiết lưu môi chất lỏng.
Bình trung gian có vai trò quan trọng trong việc làm mát một phần hoặc toàn bộ hơi môi chất ở cấp nén áp thấp Nó giúp quá trình làm lạnh diễn ra hiệu quả bằng cách làm quá lạnh lỏng trước khi vào van tiết lưu, thông qua việc bay hơi một phần lỏng ở áp suất và nhiệt độ trung gian.
Hai loại bình trung gian phổ biến là bình trung gian làm mát toàn phần và bình trung gian hút hơi về máy nén cao áp, đặc biệt là loại có ống xoắn.
Bình trung gian không có ống xoắn có cấu tạo giống bình trung gian ống xoắn trừ ống xoắn.
Máy nén cao áp hút hơi vào, sau đó hơi được chuyển từ đầu máy nén hạ áp đến tiết lưu Tiếp theo, hệ thống cách nhiệt và nón chắn giúp bảo vệ các bộ phận bên trong Hơi lỏng ra từ ống xoắn ruột gà và lỏng vào hệ thống Quá trình hồi lỏng và xả đáy, hồi dầu diễn ra tại chân bình, với sự hỗ trợ của tấm bạc và thanh đỡ Cuối cùng, ống góp lắp van phao và ống lắp van áp kế đảm bảo hoạt động ổn định của toàn bộ hệ thống.
Bình chứa cao áp
Bình chứa cao áp được đặt sau thiết bị ngưng tụ, có chức năng chứa lỏng môi chất ở áp suất và nhiệt độ cao Điều này giúp giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ, đồng thời duy trì việc cung cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu.
Bình chứa cao áp nằm ngay dưới bình ngưng và được kết nối với bình ngưng qua các đường ống cân bằng hơi và lỏng Chức năng của bình chứa cao áp là lưu trữ toàn bộ lượng gas trong hệ thống, giúp dễ dàng thực hiện các công việc sửa chữa và bảo dưỡng.
Bình chứa cao áp nằm ngang môi chất NH3 là một hình trụ nằm ngang, được thiết kế đảm bảo áp suất làm việc là 1,8 Mpa.
Mắt xem gas
Chức năng của mắt xem gas
- Báo hiệu lưu lượng và chất lượng môi chất lạnh trong hệ thống
- Báo hiệu lượng ga đi qua đường ống có đủ không
Khi chất lỏng chảy đầy trong ống, sự chuyển động của nó thường không được nhận thấy Ngược lại, nếu thiếu chất lỏng, hiện tượng sủi bọt sẽ xuất hiện trên mặt kính.
Khi thiếu ga trầm trọng trên mắt kính sẽ có các vệt dầu chảy qua Báo hiệu độ ẩm của môi chất
Khi trong lỏng có lẫn ẩm thì màu sắc của nó sẽ bị biến đổi
- Màu vàng: có lọt ẩm cần thận trọng
- Màu nâu : lọt ẩm nhiều cần xử lý
Khi trong lỏng có lẫn các tạp chất cũng có thể nhận biết quá mắt kính.
Phin lọc ẩm
Hơi ẩm và tạp chất trong hệ thống lạnh có thể gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng Hơi ẩm có thể đông đá, làm tắc nghẽn thiết bị tiết lưu, gây ăn mòn các chi tiết kim loại, dẫn đến cháy mô tơ và thủy phân dầu Đồng thời, các tạp chất làm bẩn dầu máy nén, gây khó khăn trong thao tác các van.
Có nhiều loại thiết bị được sử dụng để loại bỏ hơi nước và tạp chất, trong đó phin lọc ẩm kết hợp lọc cơ khí (filter – drier) là dạng phổ biến Thiết bị này bao gồm một lõi xốp đúc, chứa chất hấp thụ nước hiệu quả và các tác nhân trung hòa axit, bazơ Ngoài ra, lõi còn có khả năng lọc cặn bẩn và loại bỏ các tạp chất, đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống.