Luận Văn Tính toán thiết kế kho lạnh bảo quản sản phẩm thuỷ sản đông lạnh 100 tấn/ngày

Đồ án tốt nghiệp năm 2012
Đề tài: Tính toán thiết kế kho lạnh bảo quản sản phẩm thuỷ sản đông lạnh 100 tấn/ngày


MỤC LỤC
MỤC LỤC .i
LỜI CẢM ƠN .iv
DANH MỤC BẢNG v
DANH MỤC HÌNH vi
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN LẠNH 2
1.1. TỔNG QUAN KHO LẠNH .2
1.1.1. Vai trò của kho lạnh 2
1.1.2. Phân loại kho lạnh .2
1.1.3. Phân loại buồng lạnh .3
1.2. CƠ SỞ QUÁ TRÌNH LÀM ĐÔNG VÀ BẢO QUẢN THỰC PHẨM 3
1.2.1. Quá trình làm đông thực phẩm .3
1.2.2. Bảo quản sản phẩm đông lạnh 5
CHƯƠNG II. LUẬN CHỨNG KINH TẾ - KĨ THUẬT VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
KHO BẢO QUẢN ĐÔNG 8
2.1. LUẬN CHỨNG KINH TẾ - KĨ THUẬT .8
2.1.1. Đặt vấn đề .8
2.1.2. Quy hoạch mặt bằng kho lạnh 8
2.1.3. Các thông số kỹ thuật 11
2.1.4. Chọn phương án xây dựng và kĩ thuật xếp kho 12
2.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO BẢO QUẢN .14
2.2.1. Xác định số lượng và kích thước buồng lạnh .14
2.2.2. Tải trọng của nền và trần .16
2.2.3. Xác định diện tích kho lạnh cần lắp 16
2.2.4. Cấu trúc xây dựng và cách nhiệt kho lạnh 17
CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI .22
3.1. TỔNG QUÁT 22
3.2. DÒNG NHIỆT QUA KẾT CẤU BAO CHE, Q1. 23
3.2.1. Tính dòng nhiệt truyền qua vách, trần, nền kho do chênh lệch nhiệt độ 24
ii
3.2.2. Dòng nhiệt tổn thất do bức xạ nhiệt. .26
3.3. DÒNG NHIỆT DO SẢN PHẨM TỎA RA, Q2 .27
3.3.1. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra .27
3.3.2. Dòng nhiệt do bao bì toả ra .28
3.4. CÁC DÒNG NHIỆT VẬN HÀNH, Q4 28
3.4.1. Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng, Q41 28
3.4.2. Dòng nhiệt do người tỏa ra, Q42 29
3.4.3. Dòng nhiệt do các động cơ điện,Q43 29
3.4.4. Dòng nhiệt khi mở cửa, Q44 .29
3.4.5. Dòng nhiệt do xả tuyết, Q45 .29
3.5. XÁC ĐỊNH TẢI NHIỆT CHO MÁY NÉN VÀ THIẾT BỊ .30
3.5.1. Phụ tải thiết bị .30
3.5.2. Phụ tải nhiệt máy nén 30
CHƯƠNG IV. TÍNH CHỌN MÁY NÉN VÀ CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG
LẠNH .32
4.1. CHỌN HỆ THỐNG LẠNH 32
4.1.1. Phương pháp làm lạnh 32
4.1.2. Chọn môi chất lạnh .33
4.1.3. Sơ đồ hệ thống lạnh (thể hiện trên hình vẽ) 34
4.2. TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN 34
4.2.1. Chọn các thông số làm việc 34
4.2.2. Chu trình máy lạnh 35
4.2.3. Tính nhiệt cho máy nén .38
4.2.4. Chọn máy nén. 40
4.3 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT .43
4.3.1. Thiết bị ngưng tụ .43
4.3.2. Thiết bị bay hơi .45
4.4. TÍNH CHỌN ĐƯỜNG ỐNG DẪN MÔI CHẤT .47
iii
4.5. THIẾT BỊ PHỤ TRONG HỆ THỐNG LẠNH 48
4.5.1. Vai trò, vị trí thiết bị phụ trong hệ thống lạnh 48
4.5.2. Các thiết bị phụ .49
CHƯƠNG V. QUI TRÌNH LẮP ĐẶT, TỰ ĐỘNG HÓA, VÀ VẬN HÀNH, BẢO
DƯỠNG .61
5.1. QUI TRÌNH LẮP ĐẶT .61
5.1.1. Lắp đặt máy nén 61
5.1.2. Lắp đặt panel kho lạnh. .61
5.1.3. Lắp đặt thiết bị ngưng tụ .64
5.1.4. Lắp đặt thiết bị bay hơi .65
5.1.5. Lắp đặt cụm van dàn lạnh .65
5.1.6. Lắp đặt đường ống 67
5.2. THỬ KÍN, THỬ BỀN, CHÂN KHÔNG VÀ NẠP GAS CHO HỆTHỐNG 67
5.2.1. Thử kín, thử bền và chân không hệ thống lạnh .67
5.2.2. Nạp môi chất lạnh cho hệ thống .68
5.3. TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA .71
5.3.1. Sơ đồ mạch điện và sơ đồ hệ thống kho bảo quản đông .71
5.3.2. Thuyết minh mạch điện .72
5.4. VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LẠNH 75
5.4.1. Phần vận hành .75
5.4.2. Bảo dưỡng hệ thống lạnh 78
CHƯƠNG VI. DỰ TOÁN KHỐI LƯỢNG VẬT TƯ .80
6.1. CHI PHÍ CHO KHO LẠNH .80
6.2. MÁY VÀ THIẾT BỊ .80
6.3. HỆ THỐNG VAN DANFOSS 81
6.4. PHỤ KIỆN LẮP ĐẶT THIẾT BỊ .81
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .82
TÀI LIỆU THAM KHẢO 83


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Thông số về khí hậu ở Cần Thơ [1, tr8] 11
Bảng 2.2. Thông số các lớp vật liệu của tấm panel tiêu chuẩn [4, tr52, 53] . 20
Bảng 3.1. Tổng dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che . 27
Bảng 3.2. Tổng hợp kết quả tính toán. . 30
Bảng 4.1. Bảng tổng hợp các thông số trên các điểm nút của chu trình 37
Bảng 4.2. Các thông số kỹ thuật dàn ngưng bay hơi . 44
Bảng 4.3. Vận tốc và thể tích riêng của môi chất 48
Bảng 4.4. Bảng kết quả tính toán đường ống chọn (bảng 10.1, [5, tr242]) . 48
Bảng 4.5. Thông số của van tiết lưu nhiệt cân bằng của Danfoss . 54
Bảng 6.1. Vật tư lắp đặt kho lạnh 80
Bảng 6.2. Máy nén và một số thiết bị khác 80
Bảng 6.3. Hệ thống van chặn . 81
Bảng 6.4. Phụ kiện lắp đặt hệ thống 81
vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Mặt bằng kho lạnh 1
Hình 2.2. Nhiệt độ đọng sương ts = 32
0
C 1
Hình 2.3. Cấu trúc nền kho lạnh 1
Hình 2.4a. Mặt cắt panel 1
Hình 2.4b. Hình ảnh thực panel .1
Hình 2.5. Mái che kho lạnh 19
Hình 3.1. Chi tiết ghép các tấm panel 23
Hình 3.2. Kích thước ngoài của kho lạnh 1
Hình 3.3. Nhiệt độ các khu vực xung quanh kho lạnh .24
Hình 4.1a. Chu trình máy nén trục vít .1
Hình 4.1b. Đồ thị lg p - i 1
Hình 4.2a. Cụm máy nén trục vít Mycom 1
Hình 4.2b. Cụm máy nén tại nhà máy 1
Hình 4.3. Dàn ngưng không khí của hãng AVAPCO 1
Hình 4.4. Biến thiên nhiệt độ trong thiết bị bay hơi 1
Hình 4.5. Dàn lạnh kho 1
Hình 4.6. Bình thu hồi dầu .50
Hình 4.7. Bình tập trung dầu của hệ thống 1
Hình 4.8. Bình tách khí không ngưng 1
Hình 4.9. Bình chứa cao áp 53
Hình 4.10. Cấu tạo van tiết lưu cân bằng ngoài .1
Hình 4.11. Hình dáng ngoài của van tiết lưu cân bằng ngoài 1
Hình 4.12. Van tiết lưu tay .1
Hình 4.13. Phin lọc thô FA của Danfoss 57
Hình 4.14. Van một chiều NRVS Danfoss 58
Hình 4.15. Van an toàn Danfoss 59
Hình 4.16. Một số van chặn của Danfoss 59
Hình 4.17. Van điện từ .60
Hình 5.1. Chi tiết lắp đặt panel kho lạnh .1
Hình 5.2. Một số hình ảnh lắp đặt tường, trần và nền kho lạnh .1
Hình 5.3. Lắp đặt cụm van điện từ, tiết lưu tay, van PMLX . 66
Hình 5.4. Sơ đồ nạp môi chất cho hệ thống .70
1
MỞ ĐẦU
Trong các nước xuất khẩu thủy sản trên thế giới,Việt Nam được coi là một trong
những nước có tốc độ tăng trưởng thủy sản nhanh nhất. Hiện nay, thủy sản hiện
đang là mặt hàng thực phẩm được tiêu thụ mạnh nhất. Dự báo từ nay đến năm 2015,
sức tiêu thụ mặt hàng này trên toàn cầu sẽ tăng trưởng khoảng 0,8%/năm, tổng nhu
cầu thủy sản và các sản phẩm thủy sản tăng khoảng 2,1%/năm. Mặt hàng thủy sản
của Việt Nam đã có mặt ở nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới. song song
với sự ra đời của các nhà máy chế biến kho lạnh ngày càng phát triển.
Kho trữ đông sản phẩm và nguyên liệu trong ngànhthuỷ sản có ảnh hưởng đến cả
chuỗi sản xuất và tiêu thụ thuỷ sản. Ngành thuỷ sảncần thực hiện nhiều giải pháp
hơn nữa để đảm bảo chất lượng của các sản phẩm, trong đó giải pháp phát triển hệ
thống kho lanh đóng vai trò quan trọng.
Sự phát triển của ngành thủy sản làm cho nghành kĩ thuật nhiệt - lạnh cũng phát
triển theo. Xuất phát từ những yêu cầu trên, được sự phân công của khoa Cơ khí
Trường đại học Nha Trang và sự hướng dẫn của thầy Lê Văn Khẩn tôi được giao đề
tài: ”Tính toán thiết kế kho lạnh bảo quản sản phẩm thuỷ sản đông lạnh 100
tấn/ngày”. Địa điểm thực tập tại Công ty cổ phần chế biến thủyhải sản Nam Sông
Hậu – Giáp ranh giữa Cần Thơ và Hậu Giang.
Nội dung của đề tài bao gồm:
1. Tổng quan kho lạnh
2. Luận chứng kinh tế - kĩ thuật và tính toán thiếtkế kho bảo quản đông
3. Tính toán nhiệt tải kho
4. Tính chọn máy nén và thiết bị hệ thống lạnh
5. Trang bị tự động hóa và qui trình lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng
6. Dự toán khối lượng vật tư


CHƯƠNG I
TỔNG QUAN LẠNH
1.1. TỔNG QUAN KHO LẠNH
1.1.1. Vai trò của kho lạnh
Kho trữ đông sản phẩm và nguyên liệu trong ngànhthuỷ sản có ảnh hưởng đến cả
chuỗi sản xuất và tiêu thụ thuỷ sản. Ngành thuỷ sảncần thực hiện nhiều giải pháp
hơn nữa để đảm bảo chất lượng của các sản phẩm, trong đó giải pháp phát triển hệ
thống kho lạnh đóng vai trò quan trọng.
Trong bối cảnh xuất khẩu thủy sản phát triển nhanh và mạnh như hiện nay thì hệ
thống kho lạnh là rất quan trọng và cần được đầu tưnhiều hơn nữa. Không phải
doanh nghiệp nào cũng có đủ điều kiện để đầu tư vàokho lạnh một cách có chiều
sâu. Hiện có không ít kho lạnh với thiết bị và cáchquản lý cũ, chất lượng sản phẩm
được bảo quản không tốt, nhiệt độ không đủ làm ảnh hưởng đến sản phẩm của
chính các doanh nghiệp. Hệ thống kho lạnh hiện nay ở nước ta chỉ đáp ứng nhu cầu
tạm trữ sản phẩm sau chế biến và đưa vào lưu thông trong điều kiện bình thường.
Có một số doanh nghiệp do điều kiện kho lạnh không đáp ứng được yêu cầu sản
xuất nên phải thuê kho lạnh, nhất là vào thời điểm mùa vụ, từ đó hình thành nên các
kho lạnh thương mại. Hệ thống các kho lạnh thương mại thuỷ sản phát triển nhanh,
mạnh về cả số lượng lẫn chất lượng.
1.1.2. Phân loại kho lạnh
- Kho lạnh chế biến
- Kho lạnh phân phối
- Kho lạnh trung chuyển
- Kho lạnh thương nghiệp
- Kho lạnh vận tải
- Kho lạnh sinh hoạt
Kho lạnh đang thiết kế thuộc loại kho lạnh chế biến (xí nghiệp chế biến lạnh) là
một bộ phận của các cơ sở chế biến thực phẩm như thịt, cá, sữa, rau, quả .các sản
phẩm là thực phẩm lạnh, đồ hộp .để chuyển đến các kho lạnh phân phối, kho lạnh
trung chuyển hoặc kho lạnh thương nghiệp.
3
1.1.3. Phân loại buồng lạnh
- Buồng bảo quản lạnh 0
0
C
- Buồng bảo quản đông -20 ư -25
0
C
- Buồng bảo quản đa năng -12
0
C
- Buồng gia lạnh 0
0
C
- Buồng kết đông -35
0
C
- Buồng tháo chất tải 0
0
C
- Buồng bảo quản đá -4
0
C
- Buồng chế biến lạnh +15
0
C
Buồng bảo quản đông nhà máy chế biến thủy sản cónhiệt độ bảo quản -25
0
C.
Buồng dùng để bảo quản các sản phẩm cá, tôm, mực .đã được kết đông ở máy
đông hoặc buồng kết đông. Nhiệt độ bảo quản thường là -20
0
C ư -25
0
C.
1.2. CƠ SỞ QUÁ TRÌNH LÀM ĐÔNG VÀ BảO QUảN THỰC PHẨM
1.2.1. Quá trình làm đông thực phẩm
1.2.1.1. Sự kết tinh của nước khi làm đông thực phẩm
Trong nước luôn có những chất rắn lơ lửng. Chúng chuyển động tự do theo tác
động của các phân tử nước. Khi nhiệt độ giảm đến một mức nhất định các phân tử
chất rắn sẽ ngừng chuyển động, chúng trở thành chỗ dựa cho các phân tử nước liên
kết với nhau ở xung quanh tạo thành các mầm tinh thể. Sau đó các mầm tinh thể
liên kết với các phân tử nước để tăng thể tích.
Sự hình thành mầm tinh thể khó khăn hơn so với sự lớn lên của chúng. Vì vậy
nhiệt độ hình thành mầm tinh thể thấp hơn nhiệt độ để các mầm tinh thể lớn lên.
Trong cấu trúc của thực phẩm, nước chịu tác động của các thành phần khác (các
đơn chất tan) nên nó có nhiệt độ kết tinh thấp hơn nước nguyên chất.
1.2.1.2. Những biến đổi của thực phẩm khi làm đông

Những biến đổi về vật lý
- Sự kết tinh lại của nước
Đối với các sản phẩm động lạnh trong quá trình bảo quản nếu chúng ta không duy
trì được nhiệt độ bảo quản ổn định sẽ dẫn đến sự kết tinh lại của nước đá. Đó là hiện
tượng gây nên những ảnh hưởng xấu cho sản phẩm bảo quản. Kết tinh lại nước đá
4
xảy ra khi có sự dao động của nhiệt độ trong quá trình bảo quản. Do nồng độ chất
tan trong các tinh thể nước đá khác nhau nên nhiệt độ kết tinh và nhiệt độ nóng chảy
của chúng cũng khác nhau.
Khi nhiệt độ tăng thì các tinh thể nước đá có kích thước nhỏ, có nhiệt độ nóng
chảy thấp sẽ bị tan ra trước tinh thể có kích thướclớn nhiệt độ nóng chảy cao. Khi
nhiệt độ hạ xuống trở lại thì quá trình kết tinh lại xảy ra, nhưng chúng lại kết tinh
thể nước đá lớn do đó làm cho kích thước tinh thể nước đá lớn ngày càng to lên. Sự
tăng về kích thước của các tinh thể nước đá sẽ ảnh hưởng xấu đến thực phẩm, cụ thể
là các cấu trúc tế bào bị phá vỡ, khi sử dụng sản phẩm sẽ mềm hơn hao phí chất
dinh dưỡng tăng do sự mất nước tự do tăng làm cho mùi vị sản phẩm giảm.
- Sự thăng hoa của nước đá
Trong quá trình bảo quản sản phẩm đông do hiện tượng hơi nước trong không khí
ngưng tụ thành tuyết trên giàn lạnh làm cho lượng ẩm trong không khí giảm. Điều
đó dẫn đến sự chênh lệch áp suất bay hơi của nước đá ở bề mặt sản phẩm với môi
trường xung quanh. Kết quả là nước đá bị thăng hoa hơi nước đi vào môi trường
không khí. Nước đá trên bề mặt bị thăng hoa, sau đócác lớp bên trong của thực
phẩm thăng hoa.

Những biến đổi về hoá học
Trong bảo quản đông, các biến đổi về sinh hoá, hoá học diễn ra chậm. Các thành
phần dễ bị biến đổi là: protein hoà tan, lipid, vitamin, chất màu
- Sự biến đổi của Protein: Trong các loại protein thì protein hoà tan trong nước dễ
bị phân giải nhất, sự phân giải chủ yếu dưới tác dụng của enzyme có sẵn trong sản
phẩm bảo quản.
- Sự biến đổi của chất béo: dưới tác dụng của enzyme nội tạng làm cho chất béo bị
phân giải cộng với quá trình thăng hoa nước đá làm cho oxy xâm nhập vào. Đó là
điều kiện thuận lợi cho quá trình oxy hoá chất béo xảy ra. Quá trình oxy hoá chất
béo sinh ra các chất có mùi vị xấu làm giảm giá trịsử dụng của sản phẩm. Các chất
màu bị oxy hoá cũng làm thay đổi màu sắc của sản phẩm.
- Sự biến đổi về vi sinh vật: đối với sản phẩm bảoquản đông có nhiệt độ thấp hơn


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Đức Lợi (2002),Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, Nhà xuất bản Khoa
học và kỹ thuật, Hà Nội.
[2] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ(2002), Kỹ thuật lạnh cơ sở, Nhà xuất bản Giáo
dục, Hà Nội.
[3] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ(2011), Máy và thiết bị lạnh, Nhà xuất bản Giáo
dục, Hà Nội.
[4] Đinh Văn Thuận, Võ Chí Chính(2004), Hệ thống máy và thiết bị lạnh, Nhà xuất
bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
[5] Trần Đại Tiến, Bài giảng tự động hóa hệ thống lạnh.
[6] Phần mềm chọn dàn lạnh của hãng GUNTNER.
[7] Phần mềm chọn máy nén trục vít MYCOM của hãng MAYEKAWA.
[8] Catalogue dàn ngưng bay hơi hang AVAPCO.