TỔNG QUAN
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 tư vấn kỹ thuật công nghệ tân tiến (newtechco)
- Điạ chỉ văn phòng: 220 Hiệp Bình, P Hiệp Bình Chánh, Q.Thủ Đức, Tp Hồ Chí Minh
- Email: info@newtechco.com.vn
- Tại: Ngân Hàng NN & PTNT Thủ Đức
- Đại diện: Đỗ Ngọc Tịnh
- Xưởng cơ khí: 176A/7 Quốc Lộ 1A - Huyện Bình Chánh – Tp Hồ Chí Minh
- Tổng số cán bộ, kỹ sư, công nhân viên của công ty: trên 30 người
1.1.2 Phạm vi hoạt động kinh doanh
Công ty chúng tôi chuyên cung cấp dịch vụ thiết kế và thi công lắp đặt các hệ thống kỹ thuật (M & E) cho các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, bao gồm nhiều hạng mục khác nhau.
- Hệ thống ĐHKK cho các cao ốc, nhà xưởng, hệ thống phòng sạch, phòng chế biến trong dược phẩm, y tế, thủy sản, thực phẩm, bia, nước giải khát…
- Hệ thống lạnh công nghiệp: Kho lạnh, tủ đông, hầm đông, hầm đá, cối đá vẩy…
- Hệ thống điện tới 35 KV
- Hệ thống chống trộm, camera, vi tính và thông tin liên lạc
- Hệ thống cấp thoát nước và xử lý nước thải
- Hệ thống PCCC, chống sét
- Sản xuất ống gió, panel cách nhiệt, máng điện, tủ điện, băng tải, bàn Inox và các dụng cụ dùng trong ngành chế biến hải sản
- Đại lý phân phối thiết bị lạnh cho các hãng: TRANE, DAIKIN, REETECH, TOSHIBA, PANASONIC
Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức công ty.
TỔNG QUAN VỀ BẢO QUẢN ĐÔNG LẠNH
1.2.1 Những biến đổi của thực phẩm trong quá trình bảo quản đông lạnh.
Những biến đổi về vật lý
Giám đốc Đỗ Ngọc Tịnh
Phó giám đốc Đỗ Ngọc Dũng
Chỉ huy trưởng công trình Nguyễn Minh Khôi
Giám sát công trình Nguyễn Trọng Tín
Thư ký công trình Nguyễn Thanh Bình
Tổ trưởng Cao Văn Nhiệm
Tổ Trưởng Huỳnh Thị Hoa
Trong quá trình bảo quản sản phẩm động lạnh, việc duy trì nhiệt độ ổn định là rất quan trọng để tránh hiện tượng kết tinh lại của nước đá Sự dao động nhiệt độ có thể dẫn đến những ảnh hưởng tiêu cực cho sản phẩm, bởi vì nồng độ chất tan trong các tinh thể nước đá không đồng nhất, dẫn đến sự khác biệt về nhiệt độ kết tinh và nhiệt độ nóng chảy.
Khi nhiệt độ tăng, các tinh thể nước đá nhỏ với nhiệt độ nóng chảy thấp sẽ tan trước, trong khi các tinh thể lớn hơn với nhiệt độ nóng chảy cao vẫn giữ nguyên Khi nhiệt độ giảm, quá trình kết tinh diễn ra lại, nhưng các tinh thể nước đá lớn hơn sẽ hình thành, làm cho kích thước của chúng ngày càng to lên Sự gia tăng kích thước này có thể gây hại cho thực phẩm, làm phá vỡ cấu trúc tế bào, khiến sản phẩm trở nên mềm hơn và hao hụt chất dinh dưỡng do mất nước tự do, dẫn đến giảm mùi vị Để ngăn chặn hiện tượng kết tinh lại của nước đá, cần duy trì nhiệt độ bảo quản ổn định, với mức dao động cho phép là ±1°C.
Trong quá trình bảo quản sản phẩm đông lạnh, hơi nước trong không khí ngưng tụ thành tuyết trên giàn lạnh, dẫn đến giảm độ ẩm không khí Sự chênh lệch áp suất bay hơi giữa nước đá trên bề mặt sản phẩm và môi trường xung quanh khiến nước đá thăng hoa, tạo ra hơi nước trong không khí Quá trình này không chỉ làm nước đá trên bề mặt thăng hoa mà còn ảnh hưởng đến các lớp bên trong của thực phẩm.
Sự thăng hoa nước đá trong thực phẩm tạo ra cấu trúc xốp, rỗng, khiến oxy dễ dàng xâm nhập và gây oxy hóa sản phẩm Quá trình oxy hóa này dẫn đến hao hụt trọng lượng, giảm chất tan và làm xấu đi mùi vị, đặc biệt là oxy hóa lipid Để ngăn chặn hiện tượng thăng hoa nước đá, thực phẩm đông lạnh cần được bao gói kín và loại bỏ hoàn toàn không khí bên trong; nếu còn không khí, hiện tượng hóa tuyết sẽ xuất hiện trên bề mặt bao gói và thăng hoa vẫn tiếp tục diễn ra.
Những biến đổi về hoá học
Trong quá trình bảo quản đông, các biến đổi sinh hóa và hóa học diễn ra chậm, ảnh hưởng đến các thành phần dễ bị biến đổi như protein hòa tan, lipid, vitamin và chất màu Đặc biệt, sự biến đổi của protein là một trong những yếu tố quan trọng cần được chú ý trong bảo quản thực phẩm.
Protein hòa tan trong nước là loại protein dễ bị phân giải nhất, chủ yếu do tác động của enzyme có sẵn trong sản phẩm.
Sự khuếch tán nước do kết tinh lại và thăng hoa nước đá gây nên sự biến tính của protein hoà tan
Biến đổi của protein làm giảm chất lượng sản phẩm khi sử dụng b Sự biến đổi của chất béo
Enzyme nội tạng phân giải chất béo và quá trình thăng hoa nước đá giúp oxy xâm nhập, tạo điều kiện cho quá trình oxy hóa chất béo diễn ra Quá trình này sinh ra các chất có mùi vị xấu, làm giảm giá trị sử dụng của sản phẩm và thường là nguyên nhân chính khiến sản phẩm hết hạn bảo quản.
Các chất màu bị oxy hoá cũng làm thay đổi màu sắc của sản phẩm.
Sự biến đổi về vi sinh vật
Sản phẩm bảo quản đông ở nhiệt độ thấp hơn -18°C và được duy trì ổn định sẽ giúp giảm số lượng vi sinh vật theo thời gian Ngược lại, nếu quá trình đông lạnh không đồng đều, vệ sinh không đạt tiêu chuẩn, hoặc nhiệt độ bảo quản không ổn định, sản phẩm sẽ dễ bị nhiễm vi sinh vật, dẫn đến thối rữa và giảm chất lượng.
1.3.1.Khái niệm về kho lạnh bảo quản
Kho lạnh bảo quản là không gian chuyên dụng dùng để lưu trữ thực phẩm, nông sản, rau quả, cũng như các sản phẩm từ ngành công nghiệp hóa chất, thực phẩm và công nghiệp nhẹ.
Có nhiều kiểu kho bảo quản dựa trên những căn cứ phân loại khác nhau:
Theo công dụng
Kho lạnh sơ bộ được sử dụng để làm lạnh tạm thời hoặc bảo quản thực phẩm tại các nhà máy chế biến trước khi chuyển sang các giai đoạn chế biến tiếp theo.
Kho chế biến thực phẩm là những không gian quan trọng trong các nhà máy chế biến và bảo quản thực phẩm như nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thủy sản và nhà máy xuất khẩu thịt Những kho lạnh này thường có dung tích lớn và yêu cầu hệ thống làm lạnh công suất lớn để đáp ứng nhu cầu bảo quản Do việc xuất nhập hàng thường xuyên, phụ tải của kho lạnh luôn thay đổi, đòi hỏi sự quản lý linh hoạt và hiệu quả.
Kho lạnh phân phối và kho trung chuyển đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thực phẩm cho các khu vực dân cư và thành phố, đồng thời đảm bảo dự trữ lâu dài Với dung tích lớn, kho lạnh phân phối có khả năng chứa nhiều mặt hàng, góp phần thiết yếu vào đời sống sinh hoạt của cộng đồng.
Kho thương nghiệp là kho lạnh chuyên dùng để bảo quản các mặt hàng thực phẩm trong hệ thống thương mại Kho này phục vụ mục đích lưu trữ tạm thời các sản phẩm mà doanh nghiệp đang tiêu thụ trên thị trường.
Kho vận tải trên tàu thủy, tàu hỏa và xe ôtô có đặc điểm nổi bật là dung tích lớn, cho phép chứa đựng hàng hóa với tính chất bảo quản tạm thời, nhằm phục vụ cho việc vận chuyển hàng hóa từ địa điểm này đến địa điểm 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.
Theo nhiệt độ
Kho bảo quản lạnh giữ nhiệt độ từ -2° đến 5°C, trong khi một số loại rau quả nhiệt đới như chuối và chanh cần được bảo quản ở nhiệt độ cao hơn, cụ thể chuối trên 10°C và chanh trên 4°C Thông thường, các mặt hàng chủ yếu trong kho này bao gồm rau quả và nông sản.
Kho bảo quản đông là nơi lưu trữ các sản phẩm thực phẩm động vật đã qua cấp đông Nhiệt độ bảo quản cần được điều chỉnh tùy theo thời gian và loại thực phẩm, nhưng tối thiểu phải đạt -18°C để ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật, bảo đảm an toàn cho thực phẩm trong quá trình bảo quản.
- Kho đa năng: nhiệt độ bảo quản là -12°C
- Kho gia lạnh: nhiệt độ 0°C, dùng gia lạnh các sản phẩm trước khi chuyển sang khâu chế biến khác
- Kho bảo quản nước đá: nhiệt độ kho tối thiểu -4°C.
Theo dung tích chứa
Kích thước của kho lạnh chủ yếu được xác định bởi dung tích chứa hàng, thường được tính bằng tấn thịt (MT - Meat Tons) Mỗi loại thực phẩm có khả năng chất tải khác nhau, vì vậy các kho lạnh thường được phân loại theo dung tích như kho 50MT, 100MT, 150MT, tương ứng với khả năng chứa 50, 100, 150 tấn thịt.
4 Theo đặc điểm cách nhiệt
Kho xây là loại kho có kết cấu kiến trúc và được bọc lớp cách nhiệt bên trong Tuy nhiên, kho xây chiếm diện tích lớn, khó lắp đặt, có giá thành cao và không đẹp mắt Ngoài ra, khả năng tháo dỡ và di chuyển cũng gặp nhiều khó khăn, đồng thời về mặt thẩm mỹ và vệ sinh không được đảm bảo tốt Vì những lý do này, kho xây hiện nay ít được sử dụng để bảo quản thực phẩm ở nước ta.
Kho panel được cấu tạo từ các tấm panel tiền chế polyurethane hoặc polystyrene, kết nối với nhau bằng móc khóa cam locking Với thiết kế đẹp mắt và gọn gàng, kho panel có giá thành hợp lý, mang lại sự tiện lợi trong việc lắp đặt, tháo dỡ và bảo quản thực phẩm, nông sản, thuốc men và dược liệu Hiện nay, nhiều doanh nghiệp đã ứng dụng kho panel trong hoạt động của mình.
Theo đặc điểm cách nhiệt
1.3.3 Các phương pháp xây dựng kho lạnh 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)
- Địa chất công trình nơi xây dựng
- Nguyên vật liệu xây dựng tại địa phương.
Phương án truyền thống (kho xây)
- Kho được xây dựng bằng các vật liêu xây dựng sẵn có ở địa phương như: gạch, cát, xi măng… kết hợp với kết cấu cách nhiệt, cách ẩm
Hình 1.2 Cấu trúc tường kho xây
Tường gạch chịu lực được xây dựng với hai lớp vữa trát ở cả hai phía, giúp tăng cường độ bền Để đảm bảo khả năng cách nhiệt cho phòng lạnh, trước khi tiến hành cách nhiệt, cần phủ lên tường một lớp bitum dày từ 2,5 đến 3 mm nhằm chống ẩm, sau đó mới dán lớp cách nhiệt lên bề mặt.
Cách nhiệt có thể dán thành hai lớp so le để tránh cầu nhiệt Lớp cách nhiệt được
1,5 - Lớp vữa trát 3- Lớp cách ẩm
4- Lớp cách nhiệt 2- Tường gạch cố định vào tường tốt hơn nhờ đinh móc bằng thép, nẹp gỗ và đinh gỗ Bên ngoài lớp cách nhiệt người ta dăng lưới thép và trát một lớp vữa xi măng bằng phẳng Tường ngăn có thể xây bằng gạch thường có cách nhiệt hoặc bê tông bọt cách nhiệt Nếu nhiệt độ phòng quá chênh lệch có thể bố trí thêm lớp cách nhiệt ở phía buồng lạnh hơn
- Giá thành rẻ do nguyên vật liệu xây dựng tận dụng địa phương hoặc xí nghiệp
- Dung tích kho xây tùy ý
- Quá trình xây dựng phức tạp qua nhiều công đoạn, thời gian thi công dài, tốn nhiều nhân lực
- Khó thực hiện theo yêu cầu thiết kế
- Khi cần di chuyển kho lạnh khó khăn, hầu như bị phá hỏng.
Phương pháp hiện đại (kho lắp ghép)
Kho được xây dựng bằng cách lắp ghép các tấm panel theo tiêu chuẩn cả về nền, tường và trần của kho
Gồm 3 lớp chính: hai bên là các lớp tôn dày 0,5÷0,8mm Ở giữa là lớp polysyrene cách nhiệt dày từ 50÷200mm tùy thuộc vào phạm vi nhiệt độ làm việc Hai chiều cạnh có dạng âm, dương để thuận lợi cho việc lắp ghép
So với panel tường và trần, panel nền cần được chế tạo từ vật liệu có mật độ cao và khả năng chịu nén tốt, do phải chịu tải trọng lớn từ hàng hóa.
Các tấm panel được kết nối bằng móc khóa cam locking hoặc mộng âm dương đã được lắp sẵn, giúp quá trình lắp ghép diễn ra nhanh chóng, khít khao và chắc chắn.
Các chi tiết cấu trúc cách nhiệt và cách ẩm được sản xuất dưới dạng tấm tiêu chuẩn, giúp việc vận chuyển đến địa điểm lắp đặt trở nên dễ dàng và quá trình lắp ráp diễn ra 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
- Giá thành cao hơn rất nhiều so với kho xây Hiện nay ở Việt Nam thì kho lắp ghép cao kho xây khoảng 4 ÷ 5 lần
Dựa trên phân tích ưu và nhược điểm của hai phương án, phương án lắp ghép mặc dù có giá thành cao nhưng đảm bảo chất lượng kho, giúp giảm chi phí vận hành và nâng cao chất lượng sản phẩm được bảo quản Vì vậy, phương án lắp ghép với các tấm panel tiêu chuẩn đã được lựa chọn.
CHỌN CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ, TÍNH CHỌN KÍCH THƯỚC KHO LẠNH, CẤU TRÚC, NHIỆT TẢI VÀ CHỌN MÁY NÉN LẠNH
KHẢO SÁT SƠ ĐỒ MẶT BẰNG LÁP ĐẶT KHO LẠNH
2.1.1 Chọn địa điểm xây dựng kho lạnh
Chọn địa điểm xây dựng kho lạnh là bước quan trọng trong thiết kế và xây dựng, giúp xác định các thông số khí tượng thủy văn và địa lý Việc này cho phép đưa ra phương án thiết kế và xây dựng tối ưu, giảm chi phí và nâng cao chất lượng công trình, đồng thời tránh được thiên tai lũ lụt tại khu vực xây dựng.
Kho lạnh đang thiết kế được xây đặt tại Lô 25A – KCN Trà Nóc 1 – Q Bình Thủy – TP Cần Thơ
2.1.2 Các thông số về khí hậu
Các thông số này được thống kê qua nhiều năm để đảm bảo độ an toàn cao Trong quá trình tính toán, chúng ta thường sử dụng các giá trị cao nhất từ chế độ khắc nghiệt nhất, nhằm đảm bảo rằng kho vận hành an toàn trong mọi điều kiện đã được ước tính.
Bảng 2.1 Thông số về khí hậu ở Cần Thơ bảng 1-1 [1,7]
Nhiệt độ, 0 C Độ ẩm tương đối, %
TB cả năm Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông
2.1.3 Chế độ bảo quản sản phẩm trong kho
Chế độ bảo quản sản phẩm trong kho đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì chất lượng và trạng thái sản phẩm theo yêu cầu công nghệ Một trong những yếu tố quan trọng là lựa chọn nhiệt độ bảo quản phù hợp.
Nhiệt độ bảo quản thực thẩm phải được lựa chọn trên cơ sở kinh tế và kỹ thuật
Thời gian bảo quản sản phẩm phụ thuộc vào loại sản phẩm và yêu cầu nhiệt độ Đối với các mặt hàng trữ đông, nhiệt độ bảo quản cần thấp hơn nhiệt độ của sản phẩm sau cấp đông để tránh hiện tượng rã đông và tái kết tinh, từ đó giữ chất lượng sản phẩm Tại Cần Thơ, cá béo như cá tra và cá basa thường được bảo quản đông để cung cấp cho siêu thị và xuất khẩu, với thời gian bảo quản dưới 10 tháng và nhiệt độ lý tưởng là -25°C ± 2°C Độ ẩm không khí trong kho lạnh cũng ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, vì nó liên quan đến hiện tượng thăng hoa của nước đá trong sản phẩm Do đó, cần điều chỉnh độ ẩm không khí phù hợp với từng loại sản phẩm cụ thể.
Sản phẩm được đóng gói bằng giấy các tông khi lưu trữ trong kho lạnh, vì vậy cần đảm bảo độ ẩm của không khí trong kho luôn lớn hơn 80% Bên cạnh đó, tốc độ không khí trong kho lạnh cũng cần được kiểm soát để bảo quản sản phẩm tốt nhất.
Không khí lưu thông trong kho giúp loại bỏ nhiệt lượng từ sản phẩm bảo quản, đồng thời giảm thiểu nhiệt độ truyền vào từ việc mở cửa, cầu nhiệt, hoạt động của công nhân và máy móc Bên cạnh đó, việc này còn đảm bảo nhiệt độ và độ ẩm đồng đều, hạn chế sự phát triển của nấm mốc.
Sản phẩm cá béo đông lạnh được bao gói kín để giữ độ ẩm, đồng thời thiết kế hệ thống làm lạnh với không khí đối lưu cưỡng bức bằng quạt gió có vận tốc 3 m/s.
TÍNH KÍCH THƯỚC KHO LẠNH
2.2.1 Xác định tiêu chuẩn chất tải của kho lạnh
Trong đồ án này, chúng tôi thiết kế một kho bảo quản đông với nhiệt độ duy trì ở mức -25°C ± 2°C Mục đích của việc đưa cá béo vào phòng bảo quản đông sau khi làm đông là để kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.
Tiêu chuẩn chất tải của kho được xác định bằng khối lượng hàng hóa trên mỗi đơn vị thể tích, cụ thể là tấn/m³ Đối với sản phẩm cá béo được bảo quản trong kho lạnh, theo bảng tiêu chuẩn chất tải 2-4, giá trị gv là 0,45 tấn/m³ và hệ số tính thể tích α là 0,78.
2.2.2 Tính thể tích kho lạnh
Thể tích kho lạnh được xác định theo công thức: g v
E - dung tích kho lạnh, tấn; g v - định mức chất tải, tấn /m 3 ;
V - thể tích kho lạnh, m 3 ; Với E = 2200 tấn;
2.2.3 Diện tích chất tải của kho lạnh
Diện tích chất tải của kho lạnh được tính theo công thức h
F - diện tích chất tải, m 2 h - chiều cao chất tải, m
Chiều cao chất tải của kho lạnh được xác định dựa trên chiều cao thực tế h1, tính bằng chiều cao phủ bì H trừ đi hai lần chiều dày cách nhiệt polystyrene (δ = 0.2m) Cụ thể, h1 = H – 2δ, với chiều cao phủ bì H đạt 5m, là chiều dài tối đa của tấm panel.
Như vậy chiều cao chất tải thực trừ đi khoảng hở phía trần để lưu thông không khí chọn là 0,5 m và phía dưới nền lát tấm palet là 0,1m
Vậy ta có diện tích chất tải là:
2.2.4 Diện tích cần xây dựng
Khi xác định diện tích kho lạnh, cần tính đến các yếu tố như đường đi, khoảng hở giữa các lô hàng và diện tích lắp đặt dàn lạnh Do đó, diện tích xây dựng thực tế phải lớn hơn diện tích tính toán và được xác định theo công thức cụ thể.
F xd - diện tích cần xây dựng, m 2 ;
T - hệ số sử dụng diện tích, tính đến diện tích đường đi lại khoảng hở giữa cấc lô hàng. T = 0,82 bảng 2.5 [1,34]
Tải trọng nền được xác định theo công thức g f g v h
Trong đó: gf - tải trọng nền, tấn/m 2 g v - tiêu chuẩn chất tải, tấn/m 3 h - chiều cao chất tải, h = 4m
Với tải trọng nền hiện tại, panel sàn đáp ứng đủ tiêu chuẩn chịu lực nén, vì độ chịu nén của panel tiêu chuẩn nằm trong khoảng 0,2 ÷ 0,29 Mpa, tương đương với khả năng chịu tải từ 20 đến 29 tấn/m².
QUY HOẠCH MẶT BẰNG KHO LẠNH
2.3.1 Yêu cầu đối với quy hoạch mặt bằng kho lạnh
Quy hoạch mặt bằng kho lạnh là quá trình bố trí các khu vực sản xuất, xử lý lạnh và bảo quản một cách hợp lý, nhằm tối ưu hóa dây chuyền công nghệ và nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh Để đạt được mục tiêu này, việc tuân thủ các yêu cầu cụ thể trong quy hoạch là rất cần thiết.
Để tối ưu hóa quy trình công nghệ, cần bố trí các buồng lạnh sao cho sản phẩm di chuyển theo dây chuyền một cách liên tục, không gặp nhau hay đan chéo Các cửa ra vào của buồng chứa nên hướng ra hành lang, mặc dù không bắt buộc phải có hành lang, nhưng sản phẩm vẫn phải tuân thủ nguyên tắc không đi ngược lại trong quá trình vận chuyển.
Quy hoạch phải tối ưu hóa chi phí đầu tư, sử dụng các cấu kiện tiêu chuẩn để giảm thiểu diện tích phụ mà vẫn đảm bảo tiện nghi Đồng thời, cần giảm công suất thiết bị đến mức tối thiểu để tiết kiệm chi phí.
- Quy hoạch mặt bằng cần phải đảm bảo sự vận hành tiện lợi và rẻ tiền
- Quy hoạch phải đảm bảo lối đi và đường vận chuyển thuận lợi cho việc bốc xếp thủ công hoặc cơ giới đã thiết kế
- Chiều rộng kho lạnh nhiều tầng không quá 40 m
- Chiều rộng của kho lạnh 1 tầng phải phù hợp với khoảng vượt lớn nhất 12m, thường lấy 12; 24; 36; 48; 60 hoặc 72 m
- Trong một vài trường hợp, kho lạnh có sân bốc dỡ nối liền rộng 3,5m nhưng thông thường các kho lạnh có hành lang nối ra cả 2 phía, chiều rộng 6m
- Để giảm tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che, các buồng lạnh được nhóm lại từng khối 1 với một chế độ nhiệt độ
Mặt bằng kho lạnh cần phải tương thích với hệ thống lạnh đã lựa chọn, đặc biệt là đối với kho lạnh một tầng Việc này rất quan trọng vì không phải lúc nào cũng có thể đảm bảo đưa môi chất lạnh từ các thiết bị lạnh về đúng cách Do đó, cần chuyển sang sơ đồ lớn hơn, trong đó có việc cấp lỏng từ dưới lên.
- Mặt bằng kho lạnh phải đảm bảo kỹ thuật, an toàn phòng cháy, chữa cháy
- Quy hoạch cũng cần phải tính đến khả năng mở rộng kho lạnh Phải để lại một mặt múp tường để có thể mở rộng kho lạnh
2.3.2 Chọn mặt bằng xây dựng
Khi lựa chọn mặt bằng xây dựng kho lạnh, ngoài các yêu cầu chung, cần đặc biệt chú ý đến nền móng phải vững chắc Do đó, việc khảo sát nền móng và mực nước là điều cần thiết để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho công trình.
Gia cố nền móng thường làm tăng đáng kể chi phí xây dựng Khi mực nước cao, các công trình cần áp dụng biện pháp chống thấm ẩm để đảm bảo an toàn và bền vững.
- Do nhiệt thải ở thiết bị ngưng tụ của một kho lạnh là rất lớn nên ngay từ khi thiết kế cần phải tính đến nguồn nước để giải nhiệt
Việc cung cấp điện cho công trình, bao gồm giá điện và quá trình xây lắp hệ thống điện, là yếu tố quan trọng cần chú ý, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến vốn đầu tư ban đầu của dự án.
2.3.3 Yêu cầu đối với buồng máy và thiết bị
- Vận hành máy thuận tiện
- Rút ngắn chiều dài các đường ống
- Sử dụng buồng máy hiệu quả nhất, buồng máy gọn nhất
- Đảm bảo an toàn phòng máy, chữa cháy, phòng nổ và vệ sinh công nghiệp
- Đảm bảo thuận tiện cho việc bảo dưỡng, sữa chữa, thay thế máy, thiết bị
- Buồng máy thường được bố trí sát vách kho lạnh để đường ống nối giữa máy, thiết bị, dàn lạnh là ngắn nhất
- Buồng máy có thể nằm chung trong khối nhà của kho lạnh hoặc tách rời
2.3.4 Sự bố trí mặt bằng kho lạnh
- Toàn thể kho lạnh đang thiết kế được lắp đặt trong nhà xưởng có khung đỡ mái che Nền nhà xưởng cao so với mặt sân khoảng hơn 1m
Mặt trước của kho hướng ra đường ô tô, tạo điều kiện thuận lợi cho việc bốc xếp hàng hóa Hệ thống kho lạnh bao gồm 7 kho lớn nhỏ và 2 hành lang lạnh, với tổng dung tích lên đến hơn 2200 tấn.
Phòng máy được đặt ở hông phía tây kho lạnh giúp thuận tiện cho quá trình vận hành, bảo trì, sửa chữa và thay thế thiết bị.
Để ngăn ngừa tổn thất nhiệt khi mở cửa trong quá trình nhập và xuất hàng, kho được thiết kế với hành lang lạnh rộng 4m, song song với sân bốc xếp Hành lang có chiều cao khoảng 1,4m, giúp xe rùa vận chuyển hàng hóa dễ dàng vào trong kho mà không cần bốc dỡ Khi xuất hàng, xe chở hàng có thể lùi vào tận trong hành lang lạnh, và cửa lớn được bao hơi ép chặt vào xe, đảm bảo không có tổn thất nhiệt ra bên ngoài.
2.3.5 Sơ đồ mặt bằng kho lạnh
Hình 2.1 Sơ đồ mặt bằng kho lạnh
Hình 2.2 Bố trí phòng máy
Hình 2.3 Xe vào bốc hàng
Hình 2.4 Xe bốc xếp hàng lùi tận vào trong hành lang lạnh.
CẤU TRÚC XÂY DỰNG VÀ CÁCH NHIỆT KHO LẠNH
Kho lạnh khác biệt với các công trình xây dựng khác bởi vì môi trường bên trong luôn duy trì nhiệt độ thấp và độ ẩm cao so với bên ngoài Sự chênh lệch nhiệt độ lớn dẫn đến dòng nhiệt và ẩm xâm nhập từ bên ngoài, ảnh hưởng đến năng suất lạnh và chi phí cho mỗi đơn vị lạnh Dòng ẩm còn tác động tiêu cực đến vật liệu cách nhiệt, làm giảm tuổi thọ và khả năng cách nhiệt của chúng.
Cấu trúc cách nhiệt của kho lạnh đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì chất lượng bảo quản sản phẩm, bao gồm kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm Để giảm chi phí vận hành và kéo dài tuổi thọ của kho, cần thiết phải thiết kế cấu trúc xây dựng và hệ thống cách nhiệt đạt yêu cầu.
Để đảm bảo độ bền vững lâu dài cho kho lạnh, cần chú ý đến tuổi thọ dự kiến: 25 năm cho kho lạnh nhỏ, 50 năm cho kho lạnh trung bình, và lên đến 100 năm cho kho lạnh lớn và rất lớn.
+ Chịu được tải trọng của bản thân và của hàng hoá bảo quản xếp trên nền hoặc treo trên giá, treo ở tường hoặc trần
+ Phải chống được ẩm xâm nhập từ bên ngoài vào và bề mặt tường bên ngoài không bị đọng sương
+ Phải đảm bảo cách nhiệt tốt, giảm chi phi đầu tư cho máy lạnh và vận hành
+ Phải chống được cháy nổ và an toàn
+ Thuận tiện cho việc bốc dỡ và sắp sếp hàng hoá bằng cơ giới
2.4.1 Kết cấu nền móng kho lạnh
Kho lạnh cần có cấu trúc vững chắc để bảo quản hàng hóa, với móng chịu được tải trọng toàn bộ công trình Việc xây dựng móng kho phải dựa vào kết cấu địa chấn của khu vực xây dựng.
Kho lạnh được xây dựng theo phương án lắp ghép, đặt trên nền nhà xưởng đã được đầm chắc chắn với lớp đất đá, đảm bảo không bị lún khi có vật nặng Phía trên, lớp bê tông chịu lực được đổ để tăng cường độ bền và ổn định cho kho.
Nền kho lạnh được thiết kế cao khoảng 1,4m so với mặt sân, giúp việc bốc xếp hàng hóa lên xe trở nên dễ dàng hơn Thiết kế này cũng đảm bảo kho luôn khô ráo, tránh tình trạng úng ngập trong mùa mưa.
Kết cấu nền kho phụ thuộc vào nhiều yếu tố
- Tải trọng bảo quản hàng
- Yêu cầu của nền phải có độ rắn chắc, tuổi thọ cao, vệ sinh dễ dàng, dễ thoát nước
Tải trọng của hàng bảo quản ảnh hưởng trực tiếp đến độ rắn chắc và khả năng chịu lún của nền Khi tải trọng hàng bảo quản tăng cao, cấu trúc nền kho lạnh cần được thiết kế với độ chịu nén lớn hơn để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả trong quá trình sử dụng.
Cấu trúc nền kho lạnh gồm có
- Lớp cách nhiệt, cách ẩm là các tấm panel tiêu chuẩn
- Các con lươn được đúc bằng bêtông hoặc xây bằng gạch để tạo sự thông thoáng hạn chế rỉ sét cho panel nền, tránh hiện tượng cơi nền
- Lớp bê tông chịu lực
- Lớp đất đá được đầm nén chặt
Hình 2.5 Nền móng kho lạnh
2.4.2 Cấu trúc vách và trần kho lạnh
- Kho lạnh lắp ghép có cấu trúc vách, trần và nền là các tấm panel
2.4.3 Cấu trúc mái kho lạnh
Mái kho lạnh được thiết kế nhằm bảo vệ kho trước sự biến đổi của thời tiết như nắng mưa, đảm bảo môi trường làm việc cho công nhân và bảo vệ hệ thống máy lạnh Do đó, mái kho cần phải đáp ứng các yêu cầu nhất định để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
Mái kho cần phải có khả năng che mưa, che nắng hiệu quả để bảo vệ cấu trúc và hệ thống lạnh bên trong Để tránh hiện tượng đọng nước và thấm nước, mái kho cần có độ dốc tối thiểu 2% Trong thiết kế này, mái kho được lựa chọn là tôn màu xanh lá cây, được hỗ trợ bởi khung sắt chắc chắn, và có hệ thống thoát khí dư trên trần kho.
2.4.4 Cấu trúc cửa và màn chắn khí
- Kích thước cửa lớn: L1800 x H2000 x W200 mm
- Kích thước cửa tò vò: L600 x H600 x W200 mm
Mỗi cửa được trang bị màn chắn khí từ nhựa dẻo PVC Stripcutain, với chiều rộng dải 200 mm chồng mí 50 mm, giúp ngăn chặn không khí Cấu trúc cửa bao gồm tấm cách nhiệt, bản lề tự động và đệm kín bằng cao su, cùng với nam châm mạnh để đảm bảo độ kín và giảm thất thoát nhiệt Cửa có thể mở từ bên trong để đảm bảo an toàn trong trường hợp khẩn cấp.
2.4.5 Cấu trúc cách nhiệt đường ống
Trong hệ thống lạnh các đường ống được cách nhiệt chủ yếu là, các đường ống có nhiệt độ thấp như đường ống hút về máy nén
Hình 2.9 Cấu trúc cách nhiệt
1.Đường ống dẫn môi chất
TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT VÀ CÁCH ẨM CHO KHO
Cách nhiệt buồng lạnh giúp ngăn chặn dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài có nhiệt độ cao vào bên trong buồng lạnh có nhiệt độ thấp thông qua cấu trúc bao che Chất lượng vách cách nhiệt chủ yếu phụ thuộc vào tính chất của vật liệu cách nhiệt Để đạt hiệu quả cách nhiệt tốt, cấu trúc cách nhiệt cần có các tính chất cách nhiệt và một số đặc tính khác Việc tính toán độ dày của lớp cách nhiệt cần phải chính xác và kinh tế.
2.5.1 Tính toán chiều dày cách nhiệt
Chiều dầy lớp cách nhiệt được tính từ biểu thức hệ số truyền nhiệt k cho vách phẳng nhiều lớp
1 - là hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng) tới vách cách nhiệt,
2 - là hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh và buồng lạnh, 2 = 9 W/m 2 K Bảng
i - là chiều dày của lớp vật liệu thứ i m;
i - là hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/mK;
cn- là chiều dày của lớp vật liệu cách nhiệt, m;
cn - là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, W/mK; k - là hệ số truyền nhiệt của vách, theo catalogue Polystyrene của hãng Hưng Trí ta có k = 0,2 W/m 2 K
Bảng 2.2 Thông số các lớp vật liệu của panel tiêu chuẩn
Vật liệu Chiều dày , m Hệ số dẫn nhiệt , W/mK
Kho bảo quản đông được thiết kế với chế độ trong kho là – 25 0 C Không khí được đối lưu cưỡng bức vừa phải
Hệ số tỏa nhiệt α1 và hệ số truyền nhiệt k của nền kho được xác định dựa trên việc nền kho được thông thoáng nhờ các con lươn, so với trần và vách của kho lạnh.
Ta có bề dầy cách nhiệt của vách, nền và trần
mm Để đảm bảo cách nhiệt tốt chọn chiều dầy tấm Panel là cn = 200mm
Ta có hệ số truyền nhiệt thực
2.5.2 Tính kiểm tra đọng sương Để vách không đọng sương thì hệ số truyền nhiệt thực phải thoả mãn điều kiện sau: k t < k s , để an toàn thì kt < 0,95 x k s ks: Là hệ số truyền nhiệt đọng sương nó được xác định theo biểu thức sau ks = 1
Trong đó : t1 - là nhiệt độ không khí ngoài môi trường t1 = 37,3 0 C; t2 - là nhiệt độ không khí trong kho lạnh t2 = - 25 0 C; t s - là nhiệt độ điểm sương của không khí ngoài môi trường, 0 C
Từ đồ thị (h – x) và t1 = 37,3 0 C ; = 0,82 => ts = 33 0 C
Xét kt < 0,95 x ks 0,197 < 1,5276 thoả mãn
2.5.3 Cấu trúc cách ẩm của kho
Cấu trúc cách ẩm là yếu tố quan trọng trong kho lạnh, giúp ngăn chặn dòng ẩm từ môi trường bên ngoài xâm nhập vào Nếu không thực hiện cách ẩm cho cấu trúc bao che, độ ẩm sẽ gia tăng trong lớp cách nhiệt do chênh lệch nhiệt độ, dẫn đến tăng hệ số dẫn nhiệt và giảm khả năng cách nhiệt Đối với kho lạnh lắp ghép, lớp tôn bọc bên ngoài lớp cách nhiệt với hệ số dẫn ẩm gần như bằng không, đảm bảo an toàn cho quá trình cách ẩm.
Với cấu trúc cách nhiệt của kho bằng vật liệu cách nhiệt Polystyrene có chiều dày là 200mm thì đảm bảo sự cách nhiệt
Nền và trần kho cần có chiều dày lớp cách nhiệt tương đương với chiều dày của vách kho, do trần kho được che mái và nền có các con lươn thông gió Do đó, hệ số truyền nhiệt của nền và trần kho sẽ giống với hệ số truyền nhiệt của vách kho Đối với panel hành lang và panel ngăn giữa hai kho, chiều dày được khuyến nghị là 100mm dựa trên kinh nghiệm.
CHỌN PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH
Có nhiều phương pháp làm lạnh kho khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu công nghệ, đặc điểm của kho lạnh và các điều kiện cụ thể.
Hình 2.10 Các phương pháp làm lạnh
Làm lạnh kho lạnh bằng dàn bay hơi là phương pháp hiệu quả, trong đó môi chất lạnh lỏng hấp thụ nhiệt từ môi trường cần làm lạnh Phương pháp này có thể sử dụng dàn lạnh đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức để đạt được hiệu quả tối ưu trong quá trình làm lạnh.
- Thiết bị đơn giản không cần thêm một vòng tuần hoàn phụ
- Tuổi thọ cao, kinh tế vì không phải tiếp xúc với nước muối là một chất ăn mòn kim loại rất mạnh
Về mặt nhiệt động, việc sử dụng dàn bay hơi trực tiếp giúp giảm thiểu tổn thất năng lượng, vì hiệu nhiệt độ giữa kho lạnh và dàn bay hơi trực tiếp luôn nhỏ hơn so với hiệu nhiệt độ giữa kho lạnh và nhiệt độ bay hơi gián tiếp qua nước muối.
Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ có nghĩa là thời gian từ khi mở máy đến khi kho lạnh đạt nhiệt độ yêu cầu sẽ nhanh chóng hơn trong quá trình làm lạnh trực tiếp.
Nhiệt độ trong kho lạnh có thể được theo dõi thông qua nhiệt độ sôi của môi chất, và nhiệt độ sôi này có thể dễ dàng xác định bằng áp kế gắn trên đầu hút của máy nén.
Trực tiếp Nhờ môi chất lạnh
Làm lạnh kho Đối lưu không khí tự nhiên Đối lưu không khí cưỡng bức
Gián tiếp Nhờ chất tải lạnh
- Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ bằng cách đóng ngắt máy nén (đối với máy lạnh nhỏ và trung bình)
Hệ thống máy lạnh lớn thường có lượng môi chất nạp vào lớn, dẫn đến khả năng rò rỉ cao và khó khăn trong việc xác định vị trí rò rỉ để xử lý Việc cung cấp lỏng cho các dàn bay ở xa gặp khó khăn trong việc hồi dầu, đặc biệt khi sử dụng môi chất Frêon Ngoài ra, máy nén dễ bị hút ẩm, gây khó khăn trong việc bảo vệ máy nén.
- Trữ lạnh của dàn lạnh trực tiếp kém khi máy lạnh ngừng hoạt động thì dàn lạnh cũng hết lạnh nhanh chóng
Phương pháp làm lạnh kho sử dụng dàn chất tải lạnh như nước muối và Glycon, với thiết bị bay hơi đặt bên ngoài kho lạnh Chất tải lạnh sẽ tuần hoàn qua dàn bay hơi để thải nhiệt, giúp duy trì nhiệt độ trong kho lạnh một cách liên tục Dàn lạnh có thể là dàn lạnh gián tiếp với cơ chế đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức, đảm bảo hiệu quả làm lạnh tối ưu.
Hệ thống lạnh đảm bảo an toàn cao với chất tải lạnh không cháy, không nổ và không độc hại cho sức khỏe con người Nó không chỉ bảo vệ chất lượng sản phẩm mà còn tạo ra một vòng tuần hoàn an toàn, ngăn chặn sự tiếp xúc của môi chất lạnh độc hại với hàng hóa bảo quản.
Máy lạnh được thiết kế với cấu tạo đơn giản và đường ống dẫn môi chất ngắn, giúp hệ thống lạnh hoạt động hiệu quả Sản phẩm được chế tạo dưới dạng tổ hợp hoàn chỉnh, đảm bảo chất lượng cao và độ tin cậy lớn Ngoài ra, việc kiểm tra, lắp đặt và hiệu chỉnh máy lạnh cũng trở nên dễ dàng hơn.
- Dung dịch chất tải lạnh có khả năng trữ lạnh lớn sau khi máy ngừng hoạt động, nhiệt độ kho lạnh có khả năng duy trì được lâu hơn
- Năng suất lạnh của máy bị giảm do chênh lệch nhiệt độ lớn
- Hệ thống thiết bị cồng kềnh vì phải thêm vòng tuần hoàn cho chất tải lạnh
- Tốn năng lượng bổ xung cho bơm hoặc cánh khuấy chất tải lạnh
Sau khi phân tích ưu nhược điểm của hai phương pháp làm lạnh, phương pháp làm lạnh trực tiếp được chọn cho kho đang thiết kế Phương pháp này phù hợp với điều kiện của kho lạnh nhờ vào hệ thống không cồng kềnh, khả năng điều chỉnh nhiệt độ dễ dàng và tổn hao lạnh khi khởi động thấp.
Môi chất lạnh có nhiệm vụ là mang nhiệt từ nơi có nhiệt độ thấp đưa ra môi trường có nhiệt độ cao
Môi chất được sử dụng trong hệ thống lạnh của kho bảo quản đông là amoniac, với công thức hóa học NH3 và ký hiệu R717 Amoniac là một loại khí không màu, có mùi hắc, và sở hữu tính chất nhiệt động tốt, rất phù hợp cho hệ thống lạnh máy nén piston.
* Các tính chất của amoniac
- Sôi ở áp suất khí quyển ở nhiệt độ –33,35 0 C
Máy và thiết bị với áp suất ngưng tụ cao và nhiệt độ cuối tầm nén lớn có năng suất lạnh riêng thể tích lớn, giúp chúng trở nên gọn nhẹ Hệ số dẫn nhiệt lớn và độ nhớt nhỏ giúp giảm tổn thất áp suất Hệ thống không bị tắc ẩm nhờ khả năng hòa tan nước không hạn chế, nhưng việc không hòa tan dầu lại gây khó khăn trong việc bôi trơn hệ thống.
Chất này bền vững ở nhiệt độ và áp suất công tác, chỉ phân huỷ khi đạt 260 °C Tuy nhiên, trong điều kiện ẩm ướt và khi có sự hiện diện của thép làm chất xúc tác, nó có thể phân huỷ ở khoảng nhiệt độ 110 – 120 °C Ngoài ra, chất này còn gây ăn mòn cho đồng và hợp kim đồng, ngoại trừ đồng thau photpho.
- Gây nổ khi có mặt thuỷ ngân
- Độc hại với người và có hại đối với thực phẩm bảo quản ( làm giảm chất lượng cảm quan và chất lượng sử dụng)
- Là môi chất lạnh rẻ tiền, dễ kiếm, dễ vận chuyển bảo quản
2.6.4 Chọn các thông số của chế độ làm việc
Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng 4 nhiệt độ sau:
+ Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0
+ Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh tk
+ Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql
+ Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt ) tqn a Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh
Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ của kho lạnh Có thể lấy như sau: t 0 = t b - t0, 0 C Trong đó: t b - là nhiệt độ kho lạnh tb = - 25 0 C;
t0 - là hiệu nhiệt độ yêu cầu
Kho lạnh lựa chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp, độ ẩm của không khí trong kho cao, hiệu nhiệt độ yêu cầu là 7 8 0 C nên chọn t0 = 7 0 C, [1 ,171]
Vậy t0 = -25 - 7 = - 32 0 C b Nhiệt độ ngưng tụ
Nhiệt độ ngưng tụ của hơi môi chất lạnh phụ thuộc vào môi trường làm mát và nhiệt độ của chất tải nhiệt chạy qua thiết bị ngưng tụ
Thiết bị ngưng tụ trong hệ thống lạnh sử dụng nước làm tác nhân làm mát, được lấy từ nguồn nước Sông Hậu Giang và trải qua quá trình xử lý trước khi đưa vào sử dụng.
Nhiệt độ ngưng tụ được xác định theo biểu thức: tk = tw2 + tk, 0 C Trong đó: tw2 - là nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng, 0 C;
tk - là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, 0 C
Chọn nhiệt độ ngưng tụ là một bài toán tối ưu kinh tế và kỹ thuật nhằm giảm giá thành sản phẩm lạnh Khi nhiệt độ ngưng tụ thấp, năng suất lạnh tăng lên; tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến chi phí điện năng cho việc vận hành bơm nước tăng.
TÍNH NHIỆT TẢI KHO LẠNH VÀ CHỌN MÁY NÉN
Tính toán nhiệt tải kho lạnh là quá trình xác định các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài và các nguồn nhiệt bên trong kho lạnh Đây là những dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh cần phải xử lý, đảm bảo công suất đủ để duy trì sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí xung quanh.
Mục đích tính nhiệt kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy nén
Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q, được xác định bằng biểu thức:
Q 1 - dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh, W;
Q2 - dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh, W;
Q 3 - dòng nhiệt từ bên ngoài do thông gió buồng lạnh, W;
Q 4 - dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lành, W;
Q5 - dòng nhiệt từ sản phẩm toả ra khi sản phẩm hô hấp, W
(chú ý: đối với kho lạnh bảo quản sản phẩm lạnh đông Q3 = Q 5 = 0)
2.7.1 Tính nhiệt tải của kho.
Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che
Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che của kho là tổng hợp các dòng nhiệt tổn thất qua vách, trần và nền Sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong, cùng với các dòng nhiệt do bức xạ mặt trời chiếu qua vách kho, góp phần vào tổng lượng nhiệt tổn thất này.
Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che xác định theo công thức
Q 11 - dòng nhiệt qua tường bao, trần, nền do chênh lệch nhiệt độ, W;
Dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền kho lạnh bị ảnh hưởng bởi bức xạ Mặt trời và chênh lệch nhiệt độ Để tính toán dòng nhiệt truyền qua các bề mặt này, cần xem xét các yếu tố như vật liệu xây dựng, độ dày của tường và sự thay đổi nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài kho lạnh Việc xác định chính xác dòng nhiệt sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất năng lượng và duy trì nhiệt độ lý tưởng trong kho lạnh.
= kt x F(t1 – t2), W Trong đó : k t - là hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo chiều dầy cách nhiệt thực, W/m 2 k;
Diện tích bề mặt của kết cấu bao che là F (m²), với nhiệt độ bên ngoài môi trường là t1 = 37,3°C và nhiệt độ trong kho lạnh là t2 = -25°C Cần tính toán dòng nhiệt qua vách kho lạnh do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời.
Trong đó : k t = 0.196 W/m 2 k là hệ số truyền nhiệt thực
F - là diện tích bề mặt kết cấu bao che m 2
tbx - là hiệu nhiệt độ dư đặc trưng ảnh hưởng của bức xạ mặt trời vào mùa hè, 0 C
- Do kho được đặt trong xưởng nên ta coi nhiệt bức xạ mặt trời bằng không
Kho lạnh được chia thành 7 kho lớn nhỏ khác nhau Trong số đó, kho 1, 2, 3 và 4 có đặc điểm giống nhau, do đó nhiệt tải của bốn kho này cũng tương đương Vì vậy, chúng ta có thể tính tổng nhiệt tải cho cả bốn kho này.
Bảng 2.3 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1 của kho 1, 2, 3, 4.
Bảng 2.4 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1 của kho 5
Tường ngăn kho 6,7 26 4.6 0.196 -25 -25 0 Tường ngăn phòng máy 12.75 4.6 0.196 37.3 -25 716.163 Tường ngăn phòng đệm 2 12.75 4.6 0.196 5 -25 344.862
Bảng 2.5 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1 của kho 6.
Tường ngăn kho5 16 4.6 0.196 37.3 -25 898.715 Tường ngăn phòng đệm 2 16 4.6 0.196 5 -25 432.768 Tường ngăn kho 7 12.75 4.6 0.196 -25 -25 0 Tường ngăn phòng đệm 2 12.75 4.6 0.196 5 -25 344.862
Bảng 2.6 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1 của kho 7.
Tường ngăn phong đệm 2 9.5 4.6 0.196 5 -25 256.956 Tường ngăn phòng máy 12.75 4.6 0.196 37.3 -25 716.163 Tường ngăn kho 6 12.75 4.6 0.196 -25 -25 0
Bảng 2.7 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1 của phòng đệm 1.
Vách phòng đệm 1 phía bắc 4 4.6 0.196 37.3 5 116.487
Vách phòng đệm 1 phía nam 4 4.6 0.196 37.3 5 116.487
Bảng 2.8 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1 của phòng đệm 2
Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q 1 của phòng đệm 2
Vách phòng đệm phía bắc 4 4.6 0.196 37.3 5 116.487
Vách phòng đệm phía nam 30 4.6 0.196 37.3 5 873.65
Vách ngăn kho 5, 6 26 4.6 0.196 -25 5 -703.25 Vách ngăn phòng máy 1.9 4.6 0.196 37.3 5 55.3312 Vách ngăn phía tây 6.4 4.6 0.196 37.3 5 186.379 Vách ngăn kho 3, 4 21.2 4.6 0.196 -25 5 -573.42
Trần phòng đệm 2 phía bắc 26 4 0.196 37.3 5 658.403
Trần phòng đệm 2 phía đông 26 1.9 0.196 37.3 5 312.742
Nền phòng đệm 2 phía bắc 26 4 0.196 37.3 5 658.403
Nền phòng đệm 2 phía đông 26 1.9 0.196 37.3 5 312.742
Bảng 2.9 Bảng tính toán tổng hợp nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che Q 1
Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra
Dòng nhiệt Q2 trong quá trình bảo quản đông bao gồm nhiệt lượng tỏa ra từ sản phẩm và nhiệt từ bao bì, vì vậy cần tính toán cả hai yếu tố này để đảm bảo hiệu quả bảo quản.
Q 21 : Dòng nhiệt tỏa ra từ sản phẩm
Q 22 : Dòng bao bì mang vào trong kho a Tính dòng nhiệt do sản phẩm toả ra
Trong đó: i 1 , i 2 - là Entapi của sản phẩm ở nhiệt độ vào kho và nhiệt độ bảo quản trong kho,
M - là khối lượng hàng hoá nhập vào kho bảo quản trong 1 ngày đêm Đối với kho bảo quản M = ( 10 – 15%) x E ta chọn M = 15%E
Hàng hóa được bảo quản trong kho đông lạnh đã đạt nhiệt độ an toàn, nhưng trong quá trình xử lý như đóng gói và vận chuyển, nhiệt độ sản phẩm có thể tăng lên Đối với sản phẩm cá béo, nhiệt độ bảo quản trong kho cần duy trì ở mức -15°C tại tâm sản phẩm để đảm bảo chất lượng.
Với t1= -15 0 C tra bảng 4-2 [1,110] ta có i1 = 14300 j/kg; i 2 = 0 (vì t 2 = -25 0 C nhiệt độ bảo quản trong kho) g 3600 24
1000 x = 0.0116 kg/s hệ số chuyển đổi từ t/24h sang kg/s
Bảng 2.10 Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra Q21.
M = 15%E tấn/ngàyđêm i 1 J/kg i 2 J/kg g, hệ số chuyển đổi
Tổng Q 21 54740.4 b Tính dòng nhiệt do bao bì toả ra
Dòng nhiệt do bao bì toả ra tính theo công thức:
M b - là khối lượng bao bì đưa vào kho cùng sản phẩm, tấn/ngày đêm Mb = 10 ÷ 30%M [1,113] ta chọn Mb = 15%M
C b - nhiệt dung riêng bao bì , ở đây bao bì gỗ Cb60 J/kgK [1,113] t1 t2 - nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh bao bì o C Chọnt1=8 0 C, t2= -25 0 C
Bảng 2.11 Dòng nhiệt do bao bì toả ra Q21 Kho
Bảng 2.12 Bảng tính tổng hợp dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra
Dòng nhiệt do vận hành
Các dòng nhiệt do vận hành gồm:
- Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng Q41
- Dòng nhiệt do người làm việc trong kho Q42
- Dòng nhiệt do động cơ điện Q43
- Dòng nhiệt do mở cửa Q44
- Dòng nhiệt do xả tuyết Q45 a Tính dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra
Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra xác định theo công thức:
A - là nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng trên 1m 2 diện tích, W/m 2 Chọn A = 1,2 W/m 2 [1,115]
Bảng 2.13 Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng Q41
Tổng Q41 2078.64 b Dòng nhiệt do người toả ra
Nhiệt lượng do 1 người toả ra khi làm việc nặng nhọc là 350, W/người n : Là số người làm việc trong buồng
Bảng 2.14 Dòng nhiệt do người toả ra Q42
Dòng điện từ các động cơ điện trong kho lạnh chủ yếu đến từ động cơ quạt dàn lạnh Nhiệt lượng tỏa ra được tính theo công thức: Q43 = 1000 x N, W [1,116].
Bảng 2.15 Dòng nhiệt do động cơ toả ra Q43
Tổng Q43 69000 d Dòng nhiệt do mở cửa
Dòng nhiệt này được xác định theo công thức
B - là dòng nhiệt khi mở cửa Chọn bảng 4.4 [1, 117]
Bảng 2.16 Dòng nhiệt do mở cửa Q44
Tổng Q 44 10848.1 e Dòng nhiệt do xả tuyết
Dòng nhiệt này được xác định theo công thức: Q45 3600
Trong đó : a - là tỷ lệ nhiệt truyền cho không khí
Q BX - tổng lượng nhiệt xả băng J
Thời gian trong một ngày đêm được tính là 24 giờ, và tổng lượng nhiệt từ việc xả tuyết phụ thuộc vào phương pháp xả tuyết được sử dụng Trong nghiên cứu này, tôi đã chọn phương pháp xả tuyết bằng gas nóng.
Do đó Q BX được xác định theo công thức
Q K - Công suất nhiệt xả tuyết kW
Trong trường hợp này, chúng ta đã biết độ tăng nhiệt độ phòng, từ đó có thể xác định theo công thức Việc xả tuyết trên các dàn lạnh được thực hiện lần lượt cho từng dàn lạnh.
Dòng nhiệt này được xác định theo công thức :
Trong đó : n - là số lần xả tuyết trong một ngày đêm; Chọn n = 4
kk - là khối lượng riêng của không khí, kk = 1,2Kg/m 3 ; [2,84]
V - là dung tích kho lạnh, m 3 ;
C pkk - là nhiệt dung riêng của không khí, Cpkk=1,009.1000 = 1009J/Kg.độ; bảng [3,368]
t - là độ chênh lệch nhiệt độ trước và sau khi xả tuyết của kho lạnh
Bảng 2.17 Dòng nhiệt do xả tuyết bằng gase nóng
Bảng 2.18 Tổng hợp kết quả tính toán dòng nhiệt do vận hành
Bảng 2.19 Bảng tổng hợp kết quả tính toán Q 0
Q 3 = 0 là kết quả của việc kho bảo quản sản phẩm thủy sản lạnh không cần thông gió trong buồng lạnh, do đó không có dòng nhiệt từ không khí bên ngoài ảnh hưởng đến quá trình bảo quản.
Q 5 = 0 do sản phẩm bảo quản không còn hô hấp
2.7.2 Phụ tải nhiệt thiết bị và máy nén.
Phụ tải thiết bị
Tải nhiệt cho thiết bị là yếu tố quan trọng trong việc tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết cho thiết bị bay hơi Công suất yêu cầu luôn phải lớn hơn công suất của máy nén và cần có hệ số dự trữ để phòng tránh các biến động trong quá trình vận hành Do đó, tải nhiệt được xác định bằng tổng tất cả các tổn thất nhiệt.
Tải nhiệt thiết bị bay hơi cũng là cơ sở để xác định tải nhiệt các thiết bị khác.
Phụ tải nhiệt máy nén
Do các tổn thất nhiệt trong kho lạnh không xảy ra đồng thời, công suất nhiệt yêu cầu thực tế sẽ nhỏ hơn tổng các tổn thất nhiệt Để tránh chọn máy nén có công suất lạnh quá lớn, tải nhiệt của máy nén được tính toán từ tất cả các tải nhiệt thành phần Đối với kho bảo quản sản phẩm thủy sản đông lạnh, cần lấy 85% Q1, 100% Q2 và 75% Q4 theo bảng 2-14 Từ đó, ta có thể xác định phụ tải nhiệt cho máy nén.
Năng suất lạnh của máy nén được xác định theo biểu thức
Hệ số lạnh K được tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh, với giá trị chọn là K = 1,07 theo bảng 2.15 [2, 88] Hệ số thời gian làm việc b được chọn là b = 0,9 [2, 88] Do đó, giá trị Qo đạt được là 231,6.
Chọn máy nén
Để lựa chọn máy nén phù hợp cho hệ thống thiết kế, cần dựa vào các thông số làm việc và kết quả tính toán liên quan.
- Môi chất lạnh : Amoniac NH3
- Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 40 o C
- Nhiệt độ bay hơi: to = -32 o C
- Năng suất nhiệt tính toán: Qo = 231,6 kW
Sau khi khảo sát nhiều loại máy nén như Copeland, Bitzer, Grasso, tôi đã quyết định lựa chọn máy nén piston Mycom 2 cấp nén của hãng Mayekawa Thông số kỹ thuật của máy được lấy từ phần mềm MYCOMW4.11.
Bảng 2.20 Thông số máy nén MYCOM N62WB
Môi chất sử dụng Ammonia (NH3)
Năng suất lạnh Qo, kW chọn 2 máy N62WB 121.4x2
Công suất động cơ 90KW - 1100v/ph
Nhiệt độ ngưng tụ 40 o C Độ quá nhiệt 10 o C
Nhiệt độ trung gian 0 o C Độ quá lạnh 38 o C
Nhiệt độ đầu hút cấp 1 - 22 o C Áp suất hút 0.108MPa Áp suất đẩy 1.55MPa
Nhiệt độ đầu đẩy cấp 2 101 o C
Nhiệt độ đầu đẩy cấp 1 78,4 o C
Hình 2.11 Máy nén MYCOM 62WB.
CHỌN SƠ ĐỒ TỔNG THỂ, TÍNH KIỂM TRA CÔNG SUẤT MÁY NÉN, TÍNH CHỌN MỘT SỐ THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG LẠNH
SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LẠNH
Từ kết quả tính toán, phương pháp làm lạnh và việc tính chọn 2 máy nén N62WB tôi chọn được sơ đồ tổng thể như sau:
Hình 3.1 Sơ đồ tổng thể của hệ thống lạnh.
CHU TRÌNH HAI CẤP NÉN BÌNH TRUNG GIAN CÓ ỐNG XOẮN
3.2.1 Các quá trình của chu trình
Hình 3.2 Sơ đồ các quá trình của chu trình lạnh
1-2: nén đoạn nhiệt cấp hạ áp từ po lên p tg ;
2-3: làm mát hơi quá nhiệt hạ áp xuống đường hơi bão hoà x = 1;
3-4: nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ ptg lên pk ;
4-5: làm mát ngưng tụ và quá lạnh lỏng trong thiết bị ngưng tụ;
5-7: tiết lưu từ áp suất pk vào bình trung gian;
5-6: quá lạnh lỏng đẳng áp trong bình trung gian;
6-10: tiết lưu từ áp suất pk xuống po;
10-1’: bay hơi thu nhiệt của môi trường lạnh
3.2.2 Xác định các thông số tại các điểm nút của chu trình
Theo bảng hơi bão hoà và đồ thị lgP – i môi chất NH3 ta xác định được: p o (t o = -32 0 C) = 0,11 MPa p k (t k = 40 0 C) = 1,55 MPa
- Áp suất trung gian p tg p o p k 0,11.1,550,413MPa t tg = 0 0 C
Nhiệt độ lỏng trong ống xoắn bình trung gian được chọn là t6 = t9 + 3°C Các thông số trạng thái của các điểm nút trong chu trình được xác định thông qua đồ thị và bảng áp suất hơi bão hòa, với kết quả được tổng hợp trong các bảng sau.
Bảng 3.1.Các thông số trạng thái tại các điểm nút Điểm nút t, o C p ,MPa i , kJ/kg , m 3 /kg
Bảng 3.2 Các thông số tính toán chu trình
Các giá trị Biểu thức t 0 = -32 o C
Năng suất lạnh riêng q o ,kJ/kg qo = i1’ – i10 1206 kJ/kg
Năng suất lạnh riêng thể tích q v ,kJ/m 3 qv = qo/1 1096 kJ/m 3
Công nén riêng l,kJ/kg
Lưu lượng gas qua máy nén hạ áp,kg/s o o q m 1 Q ,kg/s 0,192 kg/s
Lưu lượng gas qua máy nén cao áp, kg/s 3 7
Năng suất nhiệt riêng q k , kJ/kg 1
3.2.3 Tính toán chu trình lạnh
1 Năng suất lạnh riêng q o = i 1’ – i 10 = 1420 – 214 = 1206 (kJ/kg)
2 Lưu lượng hơi thể tích nén qua máy nén hạ áp m 1 1205
3 Hệ số cấp máy nén
i [1, 243] Đối với máy nén thuận dòng tg w T
Với máy nén sử dụng môi chất amoniac m = 0,951,1 chọn m =1 c – tỉ số thể tích chết , c = 0,030,05 chọn c =0,04
Thường lấy p0=5 Pa, ptg Pa
+ Cao áp: k tg tg tg tg m tg k k tg tg tg
Thường lấy ptg=5 Pa, pk Pa [1,245]
4 Lưu lượng qua máy nén cao áp qua cân bằng ở bình trung gian m 3 7 3
6 Công ép nén đoạn nhiệt
7 Hệ số lạnh của chu trình
8 Thể tích hút thực tế
9 Thể tích hút lý thuyết
Thể tích quét lý thuyết tổng (2 cấp)
10 Tỷ số thể tích quét
Vậy cứ 3 xylanh hạ áp thì cần có 1 xylanh cao áp
11 Hiệu suất chỉ thị máy nén
T tg o Đối với môi chất NH3 nên chọn b = 0,0001
Hạ áp: Nms1 = V tt1 P ms = 0,215912,39 ( kW)
Với Pms là áp suất ma sát riêng, máy nén amoniac Pms= 59 (kPa) [1,244]
Cao áp: Nms3 = Vtt3Pms = 0,069594,071 (kW)
Hạ áp: Ne1 = N i1 + N ms1 = 44,24 + 12,39 = 56,63 (kW)
Cao áp: Ne3 = Ni3 + Nms3 = 27,96 +4,071= 32,031 (kW)
15 Nhiệt thải ra của thiết bị ngưng tụ
17 Công suất trên trục động cơ
Với máy nén truyền động đai ta chọn tr = 0,96
19 Công suất tiếp điện của động cơ
Công suất động cơ sử dụng thực tế phải lớn hơn ít nhất 1,1 lần công suất động cơ tính toán
Vậy công suất động cơ thực tế là: Ntt = 1,1 N el = 1,1.118,69= 130,559 (kW)
3.2.4 Tính toán thiết kế thiết bị ngưng tụ a Vai trò của thiết bị ngưng tụ.
Thiết bị ngưng tụ có vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi hơi quá nhiệt thành môi chất lạnh ở trạng thái lỏng Hiệu suất làm việc của thiết bị này ảnh hưởng trực tiếp đến áp suất và nhiệt độ ngưng tụ, từ đó tác động đến hiệu quả và độ an toàn của toàn bộ hệ thống lạnh Khi thiết bị ngưng tụ hoạt động kém, các thông số của hệ thống sẽ thay đổi theo chiều hướng tiêu cực.
- Năng suất lạnh của hệ thống giảm, tổn thất tiết lưu tăng
- Nhiệt độ cuối quá trình nén tăng
- Công nén tăng, động cơ có thể bị quá tải
- Độ an toàn giảm do áp suất phía cao áp tăng, rờ le HP có thể tác động ngừng máy nén, van an toàn có thể hoạt động
- Nhiệt độ cao ảnh hưởng đến dầu bôi trơn như cháy dầu b Chọn loại thiết bị ngưng tụ
Trong ngành chế biến thủy sản, hai loại thiết bị ngưng tụ phổ biến là bình ngưng ống chùm vỏ bọc nằm ngang và thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi Tuy nhiên, thực tế cho thấy rằng trong điều kiện Việt Nam, hiệu quả trao đổi nhiệt của bình ngưng ống chùm vỏ bọc thấp hơn so với dàn ngưng bay hơi cùng công suất Hơn nữa, việc vệ sinh bình ngưng ống chùm vỏ bọc cũng khó khăn hơn so với dàn ngưng bay hơi Do đó, tôi đã quyết định lựa chọn thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi cho hệ thống thiết kế của mình, đồng thời tính toán diện tích trao đổi nhiệt F.
Diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị được xác định bằng biểu thức: k k t k
Q k : phụ tải nhiệt yêu cầu của thiết bị ngưng tụ, W
Theo bảng 6.1 [1,276] đối với dàn ngưng tụ bay hơi chọn k = 600 W/m 2 K
- tk : độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit, o K min max min max ln t t t t TB t
- tmax = t k – t w1 là hiệu nhiệt độ lớn nhất
- tmin = t k – t w2 là hiệu nhiệt độ bé nhất
- tk – nhiệt độ ngưng tụ, tk = 40 0 C
- t w1 – nhiệt độ nước vào, tw1 = 36 0 C
- tw2 – nhiệt độ nước ra, tw2 = 38 0 C
Trên cơ sở các kết quả tính toán như trên, tôi chọn dàn ngưng bay hơi của hãng
BALTIMORE với cách chọn do nhà sản xuất đưa ra như sau:
Qdàn ngưng = k.Qtổng công suất Trong đó:
Q dàn ngưng - Nhiệt thải thật dàn ngưng, kW k - Hệ số công suất chọn dàn ngưng
Qtổng công suất - Tổng công suất của 2 máy nén và Q0, kW
Qtổng công suất = 2Q MN + Q 0 = 2.121,4 + 231,6 = 474,4 kW
Từ bảng 2 catalogue của hãng BALTIMORE với tk = 41 0 C và twb = 28 0 C hệ số chọn công suất dàn ngưng k = 0,7
Bảng 3.3 Thông số dàn ngưng bay hơi của hãng BALTIMORE
Công suất Quạt Trọng lượng
Sức chứa môi chất Bơm nước
CXV80 kW kW m 3 /s kg kg kW
3.2.5 Tính chọn thiết bị bay hơi cho kho bảo quản đông a Vai trò, vị trí của thiết bị bay hơi
Thiết bị bay hơi đóng vai trò quan trọng trong hệ thống lạnh, có nhiệm vụ hóa hơi gas và làm lạnh môi trường Cùng với máy nén, thiết bị ngưng tụ và thiết bị tiết lưu, nó là một phần không thể thiếu Hiệu suất làm việc của thiết bị bay hơi ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian và hiệu quả làm lạnh, do đó, nếu thiết bị này hoạt động kém, toàn bộ hệ thống sẽ trở nên vô ích.
Khi hiệu suất trao đổi nhiệt ở thiết bị bay hơi giảm, thời gian làm lạnh sẽ kéo dài và nhiệt độ phòng không đạt yêu cầu Trong một số trường hợp, việc không bay hơi hoàn toàn chất lỏng trong dàn lạnh có thể dẫn đến tình trạng máy nén hút ẩm, gây ra hiện tượng ngập lỏng.
Khi thiết bị bay hơi có diện tích quá lớn so với yêu cầu, chi phí đầu tư sẽ cao và dẫn đến độ quá nhiệt của hơi ra thiết bị tăng Độ quá nhiệt cao làm tăng nhiệt độ cuối quá trình nén, từ đó làm tăng công suất nén.
Khi lựa chọn thiết bị bay hơi, cần xem xét nhiều yếu tố như hiệu quả làm việc, đặc điểm và tính chất của sản phẩm cần làm lạnh Đối với kho đang thiết kế, tôi quyết định chọn dàn lạnh quạt vì chúng có những ưu điểm và nhược điểm riêng.
+ Dàn lạnh trao đổi nhiệt bằng không khí đối lưu cưỡng bức nên tốc độ làm lạnh nhanh
+ Có thể bố trí ở trong 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
Mặc dù việc sử dụng quạt gió có thể gây ồn và tiêu tốn thêm năng suất lạnh cho động cơ, nhưng những nhược điểm này không đáng kể và hoàn toàn có thể khắc phục Quan trọng hơn, việc tính toán diện tích trao đổi nhiệt là cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Qo - Công suất lạnh yêu cầu của thiết bị bay hơi,W k - hệ số truyền nhiệt, W/m 2 K
to - Độ chênh lệch nhiệt độ giữa môi chất lỏng sôi và không khí bên trong kho Theo bảng 7.1[1,tr298] chọn k = 35 W/m 2 K
Bảng 3.4 Diện tích trao đổi nhiệt F của dàn lạnh
Số dàn lạnh của kho
Với kết quả tính toán như trên, theo catalogue dàn lạnh cuả hãng GUNTNER tôi chọn được dàn lạnh quạt Amoniac với các thông số kỹ thuật sau:
Bảng 3.5 Thông số dàn lạnh của hãng GUNTNER dùng cho kho 1,2,3,4
Công suất 17.2kW Môi chất NH 3 (R717)
Tốc độ không khí 9180 m³/h Nhiệt độ bay hơi -32°C
Không khí vào -22°C 90% Dàn lạnh Gase nóng
Không khí ra -26.3°C 100 % Vòng cánh quạt Điện trở Áp suất không khí 1013 mbar
Quạt dàn lạnh 3x0,6kW/380/3P/60Hz
Vỏ dàn lạnh AlMg3, Phủ lớp RAL 9003 Ống Inox Stainl Steel AISI 304L Diện tích trao đổi nhiệt 83.1 m² Cánh ống Aluminum
Thể tích ống 31L Ống gase vào 21.3 x 2 mm
Khoảng cách cánh ống 10 mm Ống gase ra 42.4 x 2.6 mm Áp suất chịu được 32 bar
Bảng 3.6 Thông số dàn lạnh của hãng GUNTNER dùng cho kho 5,6,7
Công suất 22.9kW Môi chất NH 3 (R717)
Tốc độ không khí 16200 m³/h Nhiệt độ -32°C
Không khí vào -22°C 90% Dàn lạnh Gase nóng
Không khí ra -25.3°C 99 % Vòng cánh quạt Điên trở Áp suất không khí 1013 mbar
Máng nước Điện trở Quạt dàn lạnh 3x0,5kW/380/3P/60Hz
Vỏ dàn lạnh AlMg3, Phủ lớp RAL
9003 Ống Inox Stainl Steel AISI 304L Diện tích trao đổi nhiệt 97.9 m² Cánh ống Aluminum
Thể tích ống 35L Ống gase vào 21.3 x 2 mm
Khoảng cách cánh ống 10 mm Ống gase ra 42.4 x 2.6 mm Áp suất chịu được 32 bar
Bảng 3.7 Thông số dàn lạnh của hãng GUNTNER dùng cho kho đệm 1,2
Công suất 6.4kW Môi chất NH 3 (R717)
Tốc độ không khí 16200 m³/h Nhiệt độ bay hơi 0°C
Không khí vào 6°C 82% Dàn lạnh Không có
Không khí ra 3.8°C 90 % Vòng cánh quạt Không có Áp suất không khí 1013 mbar
Máng nước Không có Quạt dàn lạnh 2x0,5kW/380/3P/60Hz
Vỏ dàn lạnh AlMg3, Phủ lớp RAL
9003 Ống Inox Stainl Steel AISI 304L Diện tích trao đổi nhiệt 41.6 m² Cánh ống Aluminum
Thể tích ống 16L Ống gase vào 21.3 x 2 mm
Khoảng cách cánh ống 10 mm Ống gase ra 21.3 x 2 mm Áp suất chịu được 32 bar
3.2.6 Tính chọn bình chứa cao áp b Chức năng của bình chứa cao áp.
Bình chứa cao áp đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ lỏng, cung cấp dịch ổn định cho hệ thống và tối ưu hóa bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ Ngoài ra, trong quá trình sửa chữa và bảo dưỡng, bình chứa cao áp có khả năng giữ toàn bộ lượng môi chất của hệ thống, đảm bảo hiệu quả hoạt động.
Theo chức năng trên thì dung tích bình chứa cao áp phải đáp ứng các yêu cầu sau:
- Khi hệ thống đang vận hành, lượng lỏng còn lại trong bình ít nhất là 20% dung tích bình
- Khi sữa chữa bão dưỡng, bình có khả năng chứa hết toàn bộ môi chất sử dụng trong hệ thống và chỉ chiếm khoảng 80% dung tích bình
Kết hợp 2 điều kiện trên, dung tích bình chứa cao áp khoảng 1,25 đến 1,5 thể tích môi chất lạnh của toàn bộ hệ thống là đạt yêu cầu
Thể tích bình chứa cao áp: ca V d V d
V ca : thể tích bình chứa cao áp, m 3
Vd: thể tích hệ thống bay hơi, m 3
1,2: hệ số an toàn b Xác định thể tích hệ thống bay hơi.
- Sức chứa môi chất của các dàn lạnh quạt của hãng GUNTNER ở các kho:
Bảng 3.8 Thể tích chứa dịch trong hệ thống lạnh
Kho Kiểu dàn lạnh GUNTNER sử dụng
Sức chứa môi chất (lít)
Số lượng dàn lạnh (chiếc)
Tổng thể tích chứa dịch môi chất của hệ thống lạnh V d 490
- Như vậy thể tích của bình chứa cao áp:
Dựa trên thể tích yêu cầu, tôi đã đặt mua thiết bị tại Công ty điện lạnh Đà Nẵng SEAREE Theo tiêu chuẩn áp lực TCVN 6153-6156:1996, TCVN 6104:1996 và ISO 5149:1993, tôi đã chọn bình chứa cao áp nằm ngang với các thông số thiết kế phù hợp.
Bảng 3.9 Bình chứa cao áp
Bình chứa cao áp của công ty điện lạnh Đà Nẵng SEAREE Đường kính 810mm
Chiều dài L 3500mm Độ dày T 16mm
Thân và đáy bình sử dụng bằng thép carbon Vật liệu ống nối vào bình Ống thép đúc chịu lực Áp suất thử kín bằng khí
25 Kg/cm 2 Áp suất thử bền thuỷ tĩnh
1- Kính xem gase; 2- Ống lắp van an toàn 3- Ống lắp áp kế; 4- Ống lỏng về 5- Ống cân bằng; 6- Ống cấp dịch
3.2.7 Tính chọn bình chứa thấp áp Đối với hệ thống lạnh sử dụng bơm dịch đòi hỏi phải sử dụng bình chứa tuần hoàn Bình chứa tuần hoàn có các nhiệm vụ chính sau:
- Chứa dịch môi chất nhiệt độ thấp để bơm cấp dịch ổn định cho hệ thống lạnh
- Tách lỏng dòng gas hút về máy nén
Thể tích bình chứa tuần hoàn Vth có thể xác định theo biểu thức sau:
V dt – Thể tích dàn tĩnh
V dq – Thể tích dàn quạt
Hệ thống có bơm cấp dịch từ dưới lên trên có các hệ số k theo bảng 8-16 [1-307] như sau:
- Hệ số điền đầy dàn tĩnh k1= 0,7
- Hệ số điền đầy dàn quạt k2 = 0,7
- Hệ số lượng lỏng tràn khỏi dàn k3 = 0,3
- Hệ số sức chứa ống góp và đường ống k4 = 1,2
- Hệ số điền đầy lỏng khi bình chứa thẳng đứng làm việc để đảm bảo bơm hoạt động k5 = 1,55
- Hệ số mức lỏng cho phép trong bình tuần hoàn thẳng đứng k6 = 1,45
Vth được tính là 333 lít, và dựa trên thể tích này, tôi đã đặt mua tại Công ty điện lạnh Đà Nẵng SEAREE Theo tiêu chuẩn áp lực TCVN 6153-6156:1996, TCVN 6104:1996 và ISO 5149:1993, tôi đã chọn bình chứa tuần hoàn kiểu đứng với các thông số thiết kế phù hợp.
Bảng 3.10 Bình chứa tuần hoàn
Bình chứa tuần hoàn của công ty điện lạnh Đà Nẵng SEAREE Đường kính 980mm
Chiều cao 3200mm Độ dày T 12mm
Thân và đáy bình được chế tạo từ thép carbon, đảm bảo độ bền và khả năng chịu lực Ống nối vào bình được làm từ ống thép đúc, giúp tăng cường tính chịu lực Bình được thử kín với áp suất 25 Kg/cm² và thử bền thủy tĩnh với áp suất 30 Kg/cm².
1- Van phao; 2- Dịch từ BCCA và dàn lạnh
3- Hơi về máy nén; 4- Áp kế 5- Đường lỏng xuống bơm dịch 6- Van xả đáy; 7- Van an toàn
3.2.8 Đường kính bình tách dầu cấp cao áp Để tránh hiện tượng dầu bị cuốn theo dòng môi chất khi máy nén làm việc thì ngay trên đầu ra của đường đẩy của máy nén người ta bố trí bình tách dầu
Bình tách dầu phải đảm bảo đủ lớn để tốc độ gas trong bình đạt yêu cầu Đường kính trong của bình được xác định bằng công thức:
Trong đó: m: Lưu lượng khối lượng qua cấp nén cao áp, m3 = 0,23kg/s; v: Thể tích riêng của môi chất qua bình tách dầu, v = 0,11 m 3 /kg;
: Tốc độ dòng hơi nén trong bình tách dầu, = 0,5 m/s
Vậy chọn loại bình tách dầu có đường kính D 0,254m
Dựa trên thể tích đã tính toán, tôi quyết định đặt mua thiết bị tại Công ty điện lạnh Đà Nẵng SEAREE Tuân thủ các tiêu chuẩn áp lực TCVN 6153-6156:1996, TCVN 6104:1996 và ISO 5149:1993, tôi đã lựa chọn bình tách dầu với các thông số thiết kế phù hợp.
Bình tách dầu của công ty điện lạnh Đà Nẵng SEAREE Đường kính 510mm
Chiều cao H 800mm Độ dày T 10mm