Đồ án Tính toán thiết kế kho bảo quản đông 800 tấn, xả tuyết so le bằng gas nóng, môi chất NH3

LỜI NÓI ĐẦU
Kỹ thuật lạnh ra đời từ cách đây rất lâu và hiện nay được ứng dụng rộng rãi
trong các ngành kỹ thuật và đời sống. Hiện nay, kỹ thuật lạnh đã thâm nhập vào hơn
70 ngành kinh tế quan trọng và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó, đặc biệt là các ngành
công nghệ thực phẩm, chề biến thịt cá, rau quả, rượu bia, nước giải khát, đánh bắt và
xuất khẩu thủy sản, hải sản, sinh học, hóa chất, hóa lỏng tách khí, sợi dệt may mặc,
thuốc lá, chè, in ấn, điện tử, thông tin, máy tính, quang học, cơ khí, y tế, văn hóa, thể
thao, du lịch, …
Trong những năm qua, ngành kỹ nghệ lạnh nước ta phát triển rất mạnh mẽ, đặc
biệt trong ngành chế biến và bảo quản thủy sản. Quá trình chuyển đổi công nghệ chế
biến để đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế và thay đổi môi chất lạnh đã tạo nên một cuộc
cách mạng thực sự cho ngành kỹ thuật lạnh nước ta.
Nước ta có nguồn lợi vô cùng to lớn từ biển, đặc biệt trong đó là thủy hải sản.
Hiện nay, kim ngạch xuất khẩu các mặt hàng thủy hải sản chiếm tỉ trọng lớn trong nền
kinh tế nước ta. Các mặt hàng xuất khẩu chủ yếu là mực, tôm, cá,
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường, nhất là các thị trường khó tính như
EU, Mỹ, Nhật,… thì sản phẩm phải có chất lượng cao. Ngoài yếu tố chất lượng
nguyên liệu ban đầu tốt thì vấn đề cấp đông và bảo quản đông sản phẩm cũng có ý
nghĩa hết sức quan trọng, quyết định chất lượng sản phẩm đến tay người tiêu dùng.
Vì vậy, việc xác định phương pháp, tính toán thiết kế, lắp đặt, vận hành hệ
thống cấp đông và kho bảo quản đông cho từng đối tượng sản phẩm phải thật hợp lí,
vừa đáp ứng yêu cầu công nghệ, vừa đáp ứng tính kinh tế của hệ thống là rất quan
trọng.
Nắm được yêu cầu cần thiết của hệ thống kho bảo quản lạnh đối với các sản
phẩm, đồ án “ Tính toán thiết kế kho bảo quản đông 800 tấn, xả tuyết so le bằng
gas nóng, môi chất NH
3
” là một bài tập quan trọng cho sinh viên chuyên ngành kỹ
thuật nhiệt lạnh, giúp sinh viên có thể hoàn thành một công trình trên mô hình lý
thuyết có tính ứng dụng cao trong thực tế.
Đồ án gồm 5 chương:

Chương 1: Tổng quan.
Chương 2: Tính toán thiết kế kho lạnh.
Chương 3: Tính nhiệt tải kho lạnh.
Chương 4: Chu trình lạnh, tính chọn máy nén và thiết bị lạnh.
Chương 5: Lắp đặt-tự động hóa và vận hành máy lạnh.
Đồ án này được xây dựng trên cơ sở tính toán, tham khảo các tài liệu chuyên
ngành và sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn. Tuy nhiên, đồ án vẫn có nhiều thiếu
sót, kính mong thầy Trần Đại Tiến, giáo viên hướng dẫn, đóng góp ý kiến bổ sung để
đồ án này được hoàn thiện hơn.

Nha Trang, ngày 10 tháng 6 năm 2009
Sinh viên thực hiện
Huỳnh Trọng Hưng
1
Mục lục
Lời nói dầu
Mục lục Trang
Chương 1: TỔNG QUAN 1
1.1.TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH 1
1.1.1. Lịch sử phát triển của kỹ thuật lạnh 1
1.1.2. Ứng dụng của kỹ thuật lạnh 2
1.1.3. Kho lạnh và phân loại kho lạnh 2
1.2. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH LÀM ĐÔNG VÀ BẢO QUẢN ĐÔNG 4
1.2.1.Những biến đổi của thực phẩm trong quá trình bảo quản đông 4
1.2.2.Kết luận 5
Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH 7
2.1. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT 7
2.2. TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC KHO LẠNH 7
2.2.1. Phương án xây dựng 7
2.2.2. Xác định tiêu chuẩn chất tải 7

2.2.3. Thể tích kho lạnh 7
2.2.4. Diện tích chất tải 8
2.2.5. Diện tích xây dựng 8
2.2.6. Tải trọng nền 9
2.3. TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT VÀ CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH 9
2.3.1. Cách nhiệt 9
2.3.2. Cách ẩm 12
Chương 3 : TÍNH NHIỆT TẢI KHO LẠNH 14
3.1. MỤC ĐÍCH 14
3.2. TÍNH NHIỆT TẢI CỦA KHO 14
3.2.1. Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che 14
3.2.2. Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra 16
3.2.3 Dòng nhiệt do vận hành 17
3.2.4. Năng suất lạnh của máy nén 19
2
Chương 4: CHU TRÌNH LẠNH, TÍNH CHỌN MÁY NÉN
VÀ THIẾT BỊ LẠNH 20
4.1. CHỌN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LẠNH 20
4.1.1. Chọn phương pháp làm lạnh 20
4.1.2. Chọn các thông số của chế độ làm việc 22
4.2. CHU TRÌNH LẠNH 23
4.2.1. Sơ đồ chu trình và biểu diễn chu trình trên đồ thị lgp – i 23
4.2.2. Tính toán chu trình lạnh. 25
4.3. TÍNH NHIỆT CHO MÁY NÉN VÀ CHỌN MÁY NÉN 26
4.3.1. Tính cho cấp thấp: 26
4.3.2. Tính cấp cao áp: 28
4.3.3. Công suất cao áp và hạ áp: 29
4.3.4. Nhiệt thải ra ở bình ngưng: 29
4.3.5. Chọn máy nén 30
4.3.6. Chọn động cơ 30

4.4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 30
4.4.1. Vai trò, vị trí và đặc điểm của các thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống
lạnh 30
4.4.2. Thiết bị ngưng tụ 31
4.4.3. Thiết bị bay hơi 38
4.5. TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 40
4.5.1. Tính chọn bình chứa cao áp 40
4.5.2. Tính chọn tháp giải nhiệt 41
4.5.3. Chọn bơm cho tháp giải nhiệt 42
4.5.4. Bình trung gian 43
3
4.5.5. Bình chứa tuần hoàn 44
4.5.6. Tính chọn bơm dịch 45
4.5.7. Bình tách dầu 47
4.5.8. Bình tập trung dầu 47
4.5.9. Bình tách khí không ngưng 48
4.5.10. Tính chọn đường ống dẫn môi chất 49
4.5.11. Phin lọc 52
4.5.12. Chọn van 53
4.6 TRANG BỊ ĐIỆN 57
4.6.1. Động cơ máy nén 57
4.6.2. Bơm nước bình ngưng 58
4.6.3. Quạt dàn lạnh 58
4.6.4. Quạt tháp giải nhiệt 59
4.6.5. Bơm dịch dàn lạnh 59
4.6.6. Chọn aptomat tổng 59
Chương 5: LẮP ĐẶT - TỰ ĐỘNG HÓA VÀ VẬN HÀNH MÁY LẠNH 61
5.1. LẮP ĐẶT HỆ THỐNG LẠNH 61
5.1.1. Yêu cầu lắp đặt 61
5.1.2. Công việc sau lắp đặt, đưa máy vào hoạt động 61

5.2. TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA 62
5.2.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống kho lạnh 63
5.2.2. Sơ đồ mạch điện động lực và mạch điều khiển 64
5.2.3. Các kí hiệu bản vẽ 65
5.2.4. Nguyên lý hoạt động 66
5.3 VẬN HÀNH 68
5.3.1. Quy trình vận hành 68
4
5.3.2. Quy trình kỹ thuật vận hành 71
5.4 KẾT LUẬN 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO 73
5
Chương 1. TỔNG QUAN
1.2. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH
1.1.1 Lịch sử phát triển kỹ thuật lành
Từ trước công nguyên con người tuy chưa biết làm lạnh, nhưng đã biết đến tác
dụng của lạnh và ứng dụng chúng phục vụ trong cuộc sống. Họ đã biết dùng mạch
nước ngầm có nhiệt độ thấp chảy qua để chứa thực phẩm, giữ cho thực phẩm được lâu
hơn.
Người Ai cập cổ đại đã biết dùng quạt quạt cho nước bay hơi ở các bình gốm
xốp để làm mát không khí cách đây 2500 năm. Người Ấn Độ và người Trung Quốc
cách đây 2000 năm đã biết trộn muối với nước hoặc với nước đá để tạo nhiệt độ thấp
hơn.
Kỹ thuật lạnh hiện đại bắt đầu phát triển khi giáo sư Black tìm ra ẩn nhiệt hoá
hơi và nhiệt ẩn nóng chảy vào năm 1761 – 1764. Con người đã biết làm lạnh bằng
cách cho bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp.
Sau đó là sự hoá lỏng được khí SO
2
vào năm 1780 do Clouet và Monge tiến
hành. Sang thế kỷ thứ XIX thì Faraday đã hoá lỏng được hàng loạt các chất khí như :

H
2
S; CO
2
; C
2
H
2
; NH
3
; O
2
; N
2
; HCL.
Năm 1834 Jacob Perkins (Anh) đã phát minh ra máy lạnh nén hơi đầu tiên với
đầy đủ các thiết bị hiện đại gồm có máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi và van tiết lưu.
Sau đó có hàng loạt những phát minh của kỹ sư Carres (pháp) về máy lạnh hấp
thụ chu kỳ và liên tục với các cặp môi chất khác nhau.
Máy lạnh hấp thụ khuyếch tán được Gerppt (Đức) đăng ký bằng phát minh năm
1899 và được Platen cùng Munter (Thuỵ Điển) hoàn thiện năm 1922. Máy lạnh
Ejector hơi nước đầu tiên do Leiblane chế tạo năm 1910.
Một sự kiện quan trọng của lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh là việc sản xuất và
ứng dụng Freon ở Mỹ vào năm 1930. Freon là những chất lạnh có nhiều tính chất quý
báu như không cháy, không nổ, không độc hại, phù hợp với chu trình làm việc của
6
máy lạnh nén hơi. Nó đã góp phần tích cực vào việc thúc đẩy kỹ thuật lạnh phát triển.
Nhất là kỹ thuật điều hoà không khí.
Ngày nay kỹ thuật lạnh hiện đại đã phát triển rất mạnh, cùng với sự phát triển
của khoa học, kỹ thuật lạnh đã có những bước tiến vượt bậc.

1.1.2 Ứng dụng của kỹ thuật lạnh.
Kỹ thuật lạnh ngày càng đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân
cũng như trong khoa học kỹ thuật, kinh tế quan trọng: công nghệ thực phẩm, chế biến
thuỷ sản, rau quả, rượu bia, và nước giải khát, sinh học, hoá lỏng hoá chất và tách khí,
điện tử, cơ khí chính xác, y tế, điều hoà không khí
Một trong những ứng dụng quan trọng đó là trong ngành Công Nghệ Thực
Phẩm, theo thống kê thì khoảng 80 % công nghệ lạnh được sử dụng trong công nghệ
thực phẩm.
Vi sinh vật và các enzyme nội tạng là nguyên nhân chính gây nên sự hư hỏng của thực
phẩm. Nhưng dưới tác dụng của nhiệt độ thấp thì chúng bị ngừng hoạt động hoặc bị ức
chế hoạt động, do đó sản phẩm ít bị biến đổi về chất lượng cũng như hương vị, sắc
màu, chất dinh dưỡng Nhờ thế thời gian giữ sản phẩm lâu hơn tạo điều kiện tốt cho
quá trình chế biến, tiêu thụ sản phẩm.
1.1.3 Kho lạnh và phân loại kho lạnh.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành chế biến thuỷ sản. Kho lạnh đóng
vai trò quan trọng trong khâu bảo quản sản phẩm. Kho lạnh tạo ra môi trường giúp cho
sản phẩm bảo quản giữ được giá trị dinh dưỡng cũng như các giá trị khác như giá trị
cảm quan, hình dạng sản phẩm
1.1.3.1 Phân loại kho lạnh.
a. Theo công dụng
- Kho lạnh sơ bộ: dùng làm lạnh sơ bộ hay bảo quản tạm thời thực phẩm tại
các nhà máy chế biến trước khi chuyển đến một khâu chế biến khác.
- Kho chế biến: được sử dụng trong các nhà máy chế biến và bảo quản thực
phẩm (nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thủy sản, xuất khẩu
thịt,…), thường có dung tích lớn, phụ tải nhiệt lớn và luôn thay đổi do xuất
nhập hàng thường xuyên.
7
- Kho lạnh phân phối: thường dùng điều hòa thực phẩm cho các khu vực đông
dân cư, thành phố, các trung tâm công nghiệp và dự trũ lâu dài. Kho thường
có dung tích lớn và trữ nhiều mặt hàng khác nhau.

- Kho lạnh trung chuyển: thường đặt ở các hải cảng, những điểm nút đường sắt,
bộ dùng để bảo quản ngắn hạn những sản phẩm tại những nơi trung chuyển.
Kho lạnh trung chuyển có thể kết hợp làm một với kho lạnh phân phối và kho
lạnh thương nghiệp.
- Kho lạnh thương nghiệp: bảo quản các mặt hàng thực phẩm của hệ thống
thương nghiệp, bảo quản tạm thời các mặt hàng đang được bán trên thị trường.
- Kho lạnh vận tải: thực chất là ô tô lạnh, tầu hoả, tầu thuỷ hoặc máy bay lạnh.
Kho có dung tích lớn, hàng bảo quản mang tính tạm thời, vận chuyển từ nơi
này sang nơi khác.
- Kho lạnh sinh hoạt: là các loại tủ lạnh, tủ đông các cỡ khác nhau sử dụng trong
gia đình, khách sạn, nhà hàng để bảo quản một lượng hàng nhỏ thực phẩm.
Dung tích từ 50 lít đến 1 vài mét khối.
b. Theo nhiệt độ:
- Kho bảo quản lạnh: nhiệt độ thường từ -2
0
C÷5
0
C. Chủ yếu bảo quản các mặt
hàng nông sản.
- Kho bảo quản đông: bảo quản các mặt hàng đã cấp đông. Nhiệt độ tối thiểu
-18
0
C.
- Kho đa năng: nhiệt độ bảo quản -12
0
C.
- Kho gia lạnh: nhiệt độ 0
0
C.
- Kho bảo quản nước đá: Nhiệt độ tối thiểu 4

0
C.
c. Theo dung tích chứa: tính theo m
3
, lít, tấn.
d. Theo đặc điểm cách nhiệt:
- Kho xây: là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người ta tiến
hành bọc cách nhiệt. Nhược điểm là lắp đặt khó, giá thành cao, khó tháo dỡ,
không thẩm mỹ.ở Việt Nam hiện nay tí dung kho xây để bảo quản thực phẩm.
- Kho panel: được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyruethan và ghép với
nhau bằng mộng âm dương hay khóa camlocking. Ưu điểm là đẹp, gọn, rẻ,
thuận lợi khi lắp đặt, tháo dỡ, và bảo quản sản phẩm.
8
Hầu hết các xí nghiệp công nghệ thực phẩm đều dùng kho panel để bảo quản
hàng hóa. Hiện nay nhiều doanh nghiệp trong nước đã sản xuất được các tấm
panel đạt tiêu chuẩn chất lượng cao.
1.3. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN ĐÔNG
1.2.3. Những biến đổi của thực phẩm trong quá trình bảo quản đông.
1.2.1.1 Những biến đổi về vật lý.
a. 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
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 thước lớn 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.
Để tránh hiện tượng kết tinh lại của nước đá thì trong quá trình bảo quản nhiệt
độ phải ổn định, mức dao động của nhiệt độ cho phép là ± 1
0
C.
b. 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 đó các lớp bên trong của thực phẩm
thăng hoa.
Sự thăng hoa nước đá của thực phẩm làm cho thực phẩm có cấu trúc xốp, rỗng.
Oxy không khí dễ xâm nhập và oxy hoá sản phẩm. Sự oxy hoá xảy ra làm cho sản
9
phẩm hao hụt về trọng lượng, chất tan, mùi vị bị xấu đi đặc biệt là quá trình oxy hoá
lipit.
Để tránh hiện tượng thăng hoa nước đá của sản phẩm thì sản phẩm đông khi
đem đi bảo quản phải được bao gói kín và đuổi hết không khí ra ngoài, nếu có không
khí bên trong sẽ xảy ra hiện tượng hoá tuyết trên bề mặt bao gói và quá trình thăng hoa
vẫn xảy ra.
1.2.1.2 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…
a) 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.
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.
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 trị sử dụng của sản phẩm. Nhiều trường hợp đây là nguyên nhân
chính làm hết thời hạn bảo quản của sản phẩm.
Các chất màu bị oxy hoá cũng làm thay đổi màu sắc của sản phẩm.
1.2.1.3 Sự biến đổi về vi sinh vật.
Đối với sản phẩm bảo quản đông có nhiệt độ thấp hơn -18
0
C và được bảo quản
ổn định thì số lượng vi sinh vật giảm theo thời gian bảo quản. Ngược lại nếu sản phẩm
làm đông không đều, vệ sinh không đúng tiêu chuẩn, nhiệt độ bảo quản không ổn định
sẽ làm cho các sản phẩm đã bị lây nhiễm vi sinh vật hoạt động gây thối rữa sản phẩm
và làm giảm chất lượng sản phẩm.
1.2.2 Kết luận.
Kỹ thuật lạnh đóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế xã hội. Đặc biệt là
đối với nước ta nền kinh tế chủ yếu là sản xuất nông nghiệp, ngư nghiệp, sản phẩm
10
nông nghiệp của chúng ta dồi dào. Bên cạnh đó trong tiến trình phát triển nền kinh tế
xã hội chúng ta đang tiến dần lên công nghiệp hoá hiện đại hoá, sản phẩm xuất đi
ngày càng chế biến tinh chế hơn, các ngành chế biến nông sản, chế biến thuỷ sản ngày
càng chiếm vị thế trong nền kinh tế xã hội. Để phát triển được các ngành này thì công
nghệ lạnh đóng vai trò to lớn đặc biệt là với ngành chế biến thuỷ sản xuất khẩu. Do đó
việc nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật lạnh vào nước ta là rất cần thiết và đúng hướng
để cùng với xã hội đưa nền kinh tế đi lên.
11
Chương 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH

2.2. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT
Nội dung yêu cầu:
Thiết kế kho bảo quản đông sức chứa 800 tấn, nhiệt độ không khí trong kho là
-18
o
C ± 2
0
C. Môi chất lạnh là R717, xả tuyết so le bằng gas nóng.
Em chọn phương án thiết kế kho bảo quản tại Nha Trang, có các thông số khí
hậu như sau:
Bảng 2.1: Thông số về khí hậu ở Nha Trang [TL1-8]
Nhiệt độ(
0
C) Độ ẩm tương đối(%)
TB cả năm Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông
26,5 36,6 17,7 79 78
Chọn nhiệt độ môi trường là t = 36,6
0
C là nhiệt độ môi trường để tính toán.
2.3. TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC KHO LẠNH
2.2.1 Phương án xây dựng
Kho có dung tích 800 tấn, hàng được sắp xếp bằng các xe nâng hàng.
Vì vậy, em chọn phương án xây dựng kho lạnh là kho lắp ghép, tường và trần được
ghép bằng các tấm panel, nền bằng bêtông có cách nhiệt.
2.2.2 Xác định tiêu chuẩn chất tải của kho lạnh.
Tiêu chuẩn chất tải của kho là khối lượng hàng hóa chứa trong một đơn vị thể
tích, tấn/m
3
.
Sản phẩm bảo quản trong kho là các loại cá đông lạnh nên tiêu chuẩn chất tải là

g
v
= 0,45 tấn/m
3
.[TL1-28]
2.2.3 Thể tích kho lạnh.
Thể tích kho lạnh được xác định theo công thức.
v
g
E
V =
(m
3
)
Trong đó:
E: dung tích kho lạnh (tấn).
g
v
: định mức chất tải (tấn /m
3
).
12
V: thể tích kho lạnh (m
3
).
Với E = 800 tấn.
Ta có:
78,1777
45,0
800

==
V
(m
3
)
2.2.4 Diện tích chất tải của kho lạnh.
Diện tích chất tải của kho lạnh :
h
V
F =
(m
2
)
Trong đó:
F: diện tích chất tải (m
2
)
h: chiều cao chất tải (m)
Chiều cao chất tải phụ thuộc vào chiều cao kho lạnh và khoảng hở giữa trần và
hàng để lắp dặt dàn lạnh và lưu thông không khí. Chiều cao kho lạnh bằng chiều cao
phủ bì kho lạnh trừ đi hai lần bề dầy tấm panel.
Chọn tấm panel tiêu chuẩn có chiều cao phủ bì là 6(m)
Chọn h = 5 (m)
Vậy ta có diện tích chất tải là:
35656,355
5
78,1777
≈==F
(m
2

)
2.2.5 Diện tích cần xây dựng.
Diện tích kho lạnh thực tế cần tính đến đường đi, khoảng hở giữa các lô hàng,
diện tích lắp đặt dàn lạnh. Vì vậy diện tích cần xây dựng phải lớn hơn diện tích tính
toán ở trên và được xác định theo công thức.
F
l
F
F
β
=
(m
2
)
Trong đó:
l
F
: diện tích cần xây dựng (m
2
)
F
β
: hệ số sử dụng diện tích, tính đến diện tích đường đi lại, khoảng hở giữa
các lô hàng.
Chọn hệ số sử dụng:
79,0=
F
β
[tl-]
Vậy diện tích cần xây dựng là:

13
450
79,0
356
==
l
F
(m
2
)
Kích thước kho 18×25×6 m
2.2.6 Tải trọng nền.
Tải trọng nền được xác định theo công thức.
hgg
vf
×=

Trong đó:
g
f
: tải trọng nền (tấn/m
2
)
g
v
: tiêu chuẩn chất tải (tấn/m
3
)
h : chiều cao chất tải, h = 5 (m)
Vậy: g

f
= 0,45 x 5 = 2,25 (tấn/m
2
)
Với tải trọng nền như vậy thì nền bêtông đủ khả năng chịu được lực nén.
2.4. TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT VÀ CÁCH ẨM CHO KHO LẠNH
2.3.1 Cách nhiệt
2.3.1.1 Nhiệm vụ cách nhiệt
Hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ ngoài môi trường có nhiệt độ cao vào buồng
lạnh có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che. Chất lượng của vách cách nhiệt phụ thuộc
chủ yếu vào tính chất của vật liệu cách nhiệt. Để đảm bảo tốt hiệu quả cách nhiệt thì
cấu trúc cách nhiệt phải có tính chất cách nhiệt và một số tính chất khác. Trong tính
toán chiều dầy cách nhiệt phải chính xác và kinh tế.
2.3.1.2 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.
∑
=
α
+
λ
δ
+
λ
δ
+
α
=
n
1i

2cn
cn
i
i
1
11
1
k
[ TL]
=>














α
+
λ
δ
+
α

−λ=δ
∑
=
n
1i
2i
i
1
cncn
11
k
1
(m)
Trong đó :
α
1
: hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng) tới vách cách
nhiệt (W/m
2
K)
14
α
2
: là hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh và buồng lạnh (W/m
2
K)
δ
i
: là chiều dày của lớp vật liệu thứ i (m)
λ

i
: là hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i (W/mK)
δ
cn
: là chiều dày của lớp vật liệu cách nhiệt (m)
λ
cn
: là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt (W/mK)
K : là hệ số truyền nhiệt của vách (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
λ(W/mK)
Polyurethan
Ton inox
δ
cn
0,0005
0,041
45,3

Hình 2.1 Cấu tạo panel
1: Polyurethan; 2. Tole inox
Kho bảo quản đông được thiết kế với chế độ trong kho là – 18
0
C ±2

0
C. Không khí
được đối lưu cưỡng bức vừa phải.
Thiết kế nền kho được để thoáng bằng các con lươn nên hệ số toả nhiệt α
1
và

hệ
số truyền nhiệt K được lấy bằng giá trị so với trần và vách kho lạnh. Vậy ta có:
Hệ số truyền nhiệt K = 0,22 (W/m
2
K). [TL1-100]
Hệ số toả nhiệt α
1
= 23,3 (W/m
2
K). [TL1-86]
Hệ số toả nhiệt α
2
= 9 (W/m
2
K) [TL1-86]
Ta có bề dày cách nhiệt của vách và trần.
18892,0
9
1
3,45
0005,02
3,23
1

21,0
1
041,0 =












+
×
+−×=
cn
δ
(m)
Trong thực tế, ta chọn chiều dày tấm Panel là 200 mm
15
δ
cn
= 200 - 2×0,5 = 199 mm
Ta có hệ số truyền nhiệt thực:
1997,0
9
1

041,0
199,0
3,45
0005,02
3,23
1
1
=
++
×
+
=
t
k
(W/m
2
K)
Bảng 2.3: Cấu trúc nền bằng bêtông
Các lớp Chiều dày (m) Hệ số dẫn nhiệt
λ(w/mK)
Nền nhẵn (vữa trát
ximăng)
0,01 0,93
Bêtông 0,1 1,4
Polyurethane cứng
δ
cn2
0,041
Bitum 0,001 0,18
Bêtông cốt thép

chịu lực
0,15 1,5
Hình 2.2 Cấu tạo
nền kho lạnh
Tương tự như tính
toán đối với panel, ta có:














++−=
∑
=
n
i
i
i
cncn
k
1

21
2
111
αλ
δ
α
λδ
182,0
9
1
93,0
01,0
5,1
15,0
18,0
001,0
4,1
1,0
3,23
1
21,0
1
041,0
2
=













+++++−×=
cn
δ
(m)
Chọn lớp cách nhiệt có chiều dày 190 mm, gồm 2 lớp: 100 mm và 90mm
Ta có hệ số truyền nhiệt thực của nền:
16
6
5
4
3
2
1
1- Nền nhẵn
2- Bêtông
3- Polyurethane
4- Bitum
5- Bêtông cốt thép chịu lực
6- Kênh thông gió

201,0
9
1

93,0
01,0
5,1
15,0
18,0
001,0
041,0
19,0
4,1
1,0
3,23
1
1
=
++++++
=
n
k
(W/m
2
K)
2.3.3. Cách ẩm
2.3.2.1 Nhiệm vụ cách ẩm
- Ngăn cản dòng ẩm từ ngoài môi trường vào panel và vào trong kho.
2.3.2.2 Cấu trúc cách ẩm của kho.
Cấu trúc cách ẩm đóng vai trò quan trọng đối với kho lạnh. Nó có nhiệm vụ
ngăn chặn dòng ẩm xâm nhập từ bên ngoài môi trường, vào trong kho lạnh qua cấu
trúc bao che. Nếu không tiến hành cách ẩm cho cấu trúc bao che thì dòng ẩm từ môi
trường bên ngoài sẽ xâm nhập vào cấu trúc cách nhiệt theo sự chênh lệch nhiệt độ nó
làm cho hàm ẩm trong cấu trúc cách nhiệt tăng lên dẫn đến hệ số dẫn nhiệt của cấu

trúc cách nhiệt tăng và hệ số truyền nhiệt của cấu trúc bao che tăng lên, thậm trí không
còn khả năng cách nhiệt đó là điều chúng ta không mong muốn.
Đối với kho lạnh lắp ghép cấu trúc cách ẩm là lớp tôn bọc lớp cách nhiệt, tôn
là vật liệu có hệ số dẫn ẩm nhỏ gần như bằng không do đó việc cách ẩm đối với kho
lạnh lắp ghép là rất an toàn.
2.3.2.3 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 k
t
< 0,95k
s
. [TL1,86]
k
s
: Là hệ số truyền nhiệt đọng sương nó được xác định theo biểu thức sau.
1
21
1
α
tt
tt
k
s
s
−
−

=
Trong đó :
t
1
: là nhiệt độ không khí ngoài môi trường . t
1
= 36,6
0
C
t
2
: là nhiệt độ không khí trong kho lạnh t
2
= - 18
0
C;
t
s
: là nhiệt độ điểm sương của không khí ngoài môi trường (
0
C)
Từ đồ thị (T_d) và t
1
= 36,6
0
C ; ϕ = 0,79% => t
s
= 32,5
0
C.

Vậy ta có:
( )
662,1
186,36
5,326,36
3,2395,0 =
−−
−
××=
s
k
(W/m
2
K)
17
k
t
= 0,1997 < k
s
= 1,662
và k
n
= 0,201 < k
s
= 1,662
vậy : kho đảm bảo không bị đọng sương.
Chương 3. TÍNH NHIỆT TẢI KHO LẠNH
3.3. MỤC ĐÍCH
Tính nhiệt tải kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt khác nhau đi từ ngoài môi
trường vào trong kho lạnh và các nguồn nhiệt khác nhau trong kho lạnh sinh ra. Đây

18
chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó ra môi
trường, để đảm sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bên
ngoài.
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:
54321
5
1i
i
QQQQQQQ
++++==
∑
=
(W)
Trong đó:
Q
1
: dòng nhiệt xâm nhập vào qua kết cấu bao che của buồng lạnh (W)
Q
2
: 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)
Q
5

: dòng nhiệt từ sản phẩm toả ra khi sản phẩm hô hấp (W)
Đối với kho bảo quản thuỷ sản lạnh đông thì Q
3
= Q
5
= 0
Đặc điểm của các dòng nhiệt này là thay đổi liên tục theo thời gian.
Q
1
. phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ bên ngoài thay đổi theo giờ, ngày,
mùa.
Q
2
. phụ thuộc vào thời vụ.
Q
4
. phụ thuộc vào quy trình công nghệ chế biến và bảo quản.
3.4. TÍNH NHIỆT TẢI CỦA KHO
3.2.2. Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che.
Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua vách,
trần và nền kho. Do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong,
cộng với các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua vách kho.
Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che xác định theo công thức.
Q
1
= Q
11
+ Q
12
(W)

Trong đó : Q
11
: dòng nhiệt qua tường bao, trần, nền do chênh lệch nhiệt độ (W)
Q
12
: dòng nhiệt qua tường bao, trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt
trời (W). trong đó Q
12
= 0, vì kho đặt trong nhà có mái che.
Bố trí lắp đặt các tấm panel như sau:
19
6m
18m
25m

Hình 3.1: Sơ đồ bố trí lắp đặt các tấm panel.
Bảng 3.1: Bảng kích thước kho lạnh
Kích thước tính toán Dài Rộng Cao
Tường bao 25 18 6
Nền và trần 25 18
Tính dòng nhiệt truyền qua vách, trần và nền kho lạnh do chênh lệch nhiệt độ.
Ta có :
N
11
TR
11
T
1111
QQQQ ++=
(W)

Q
11
T,Tr,N
= k
t
.F.∆t (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), (k
t
= 0,208 W/m
2
k)
F : là diện tích bề mặt của kết cấu bao che (m
2
)
∆t : là độ chênh lệch nhiệt độ trong kho và ngoài kho
∆t = t
1
– t
2
= 36,6 – (-18) = 54,6
0
C
t
1

: là nhiệt độ bên ngoài môi trường, t
1
= 36,6
0
C;
t
2
: là nhiệt độ trong kho lạnh, t
2
= - 25
0
C.
Dòng nhiệt truyền qua tường:
Q
T
= k
1
× F
1
× ∆t = 0,1997× (450×6) × 54,6 = 29440 (W)
Dòng nhiệt truyền qua trần:
Q
TR
= k
tr
.F.∆t = 0,1997× 450 × 54,6 = 4906,6 (W)
Dòng nhiệt truyền qua nền:
Q
N
= k

n
.F
n
.∆t = 0,201×450×54,6 = 4938,6 (W)
20
Vậy: dòng nhiệt qua kết cấu bao che gồm:
Q
1
= Q
11
= Q
T
+ Q
TR
+ Q
N
=29440 + 4906,6 + 4938,6= 39285,2 (W)
3.2.3. Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra
3.2.2.1 Khi tính nhiệt tải cho thiết bị: Q
2
Ta có:
bbsp
QQQ
222
+=
(W)
Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra gồm có.
sp
2
Q

: Dòng nhiệt do chính sản phẩm toả ra (W)
bb
2
Q
: Dòng nhiệt do bao bì mang vào (W)
a) Tính dòng nhiệt do sản phẩm toả ra.
Ta có:
)W(
3600.24
1000
)ii(MQ
cđđ
sp
2
−=
Trong đó:
M
đ
: là khối lượng hàng hoá nhập vào kho bảo quản đông (t/24h)
Đối với kho bảo quản M = 0,06.E = 0,06 × 800 = 48 (t/24h)
i
đ
, i
c
:

là Entanpi của sản phẩm ở nhiệt độ vào kho và nhiệt độ bảo quản
trong kho (J/kg)
Hàng hoá bảo quản trong kho bảo quản đã được cấp đông đến nhiệt độ bảo
quản tuy nhiên trong quá trình xử lý như: đóng gói, vận chuyển… nhiệt độ sản phẩm

tăng lên ít nhiều nên đối với sản phẩm bảo quản đông lấy nhiệt độ vào kho tại tâm sản
phẩm là -10
0
C đối với cá béo, ta có.[TL1-112]:
i
đ
= 32700 (J/kg) , i
c
= 5000 (J/kg)
Do đó:
9,15388
3600.24
1000
)500032700(48
2
=−×=
sp
Q
(W)
b) Tính dòng nhiệt do bao bì toả ra.
Dòng nhiệt do bao bì toả ra tính theo công thức:

)W(
3600.24
1000
)tt.(C.MQ
21bbbb
bb
2
−=

Trong đó :
M
bb
: là khối lượng bao bì đưa vào kho cùng sản phẩm (tấn/ngày đêm)
M
bb
= 10%M
đ
= 0,1 . 48 = 4,8 (tấn/ngày đêm)
21
C
bb
: là nhiệt dung riêng của bao bì. C
bb
= 1460 (J/kgK) đối với bìa
cactông.[TL1-84]
t
1,
t
2
: nhiệt độ trước và sau khi làm lạnh của bao bì (
0
C)
Chọn: t
1
= 8
0
C ; t
2
= - 18

0
C. [TL1,114]
Vậy ta có:
)(8,2108
3600.24
1000
))18(8(14608,4
2
WQ
bb
=×−−××=
Vậy dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra là :
Q
2
=
sp
2
Q
+
bb
2
Q
=15388,9 + 2108,8 = 17497,7(W)
3.2.2.2 Khi tính nhiệt tải cho máy nén:
MN
Q
2
Khối lượng sản phẩm nhập vào kho bảo quản đông trong 1 ngày đêm (t/24h)
M = (0,027 ÷ 0,035)E
đ

[TL1,111]
Lấy M = 0,035 E
đ
= 0,035×800 = 28 (t/24h)
Tính toán tương tự như trên,
MN
Q
2
=10499 (W)
Nhận xét:
MN
Q
2
≈ 60%
2
Q
3.2.4 Dòng nhiệt do vận hành.
)W(QQQQQ
4
4
3
4
2
4
1
44
+++=
Các dòng nhiệt do vận hành gồm :
Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng
1

4
Q
Dòng nhiệt do người làm việc trong kho
2
4
Q
Dòng nhiệt do động cơ điện
3
4
Q
Dòng nhiệt do mở cửa
4
4
Q
a) Tính dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra:
Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra xác định theo công thức:
)W(F.AQ
1
4
=
Trong đó:
F : là diện tích buồng, F = 450 (m
2
)
A: là nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng trên 1m
2
diện tích (W/m
2
)
Chọn A = 1,2 (W/m

2
). [TL1-86]
Vậy
)(5404502,1
1
4
WQ =×=

22
b) Dòng nhiệt do người toả ra.
Tính theo biểu thức:
nQ .350
2
4
=
(W)
Trong đó :
Nhiệt lượng do 1 người toả ra khi làm việc nặng nhọc là 350 (W/người)
n : Là số người làm việc trong buồng. Chọn n = 4 người.
Vậy
14004350
2
4
=×=Q
(W)
c) Dòng nhiệt do các động cơ điện toả ra.
Động cơ làm việc trong kho lạnh chỉ có động cơ quạt dàn lạnh.
Dòng nhiệt này được xác định theo công thức:
)W(N.1000Q
3

4
=
N: Là công suất động cơ điện quạt dàn lạnh (W), N chọn theo gía trị định
hướng :
N = 4 (kW).[TL1-116]
Vậy :
400041000
3
4
=×=Q
(W)
d) Dòng nhiệt do mở cửa.
Dòng nhiệt này được xác định theo công thức.
FBQ .
4
4
=
(W)
Trong đó :
B - là dòng nhiệt khi mở cửa. Chọn B = 8 (W/m
2
).[TL1-117]
Vậy:
36004508
4
4
=×=Q
(W)
Kết luận: Q
4

= 9540 W
Bảng 3.2: Bảng tổng hợp kết quả tính toán tải nhiệt
Q
1
(W) Q
2
(W) Q
3
(W) Q
4
(W) Q
5
(W) Q
TB
(W) Q
MN
(W)
39285,2 17497,7 0 9540 0 66323 56940
Trong đó:
Q
TB
= Q
1
+Q
2
+Q
3
+Q
4
+Q5

= 66323 (W)
Q
MN
= 100%Q
1
+
MN
Q
2
+ 75% Q
4
= 56940(W) [TL1,120]

MN
Q
2
≈ 60%
2
Q
3.2.5. Năng suất lạnh của máy nén đối với kho
23
b
QK
Q
MN
0
×
=
(W) [TL1,120]

Trong đó:
K : là hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống
lạnh. Chọn k = 1,07
b : là hệ số thời gian làm việc. Chọn b = 0,9.[TL1-121]
Vậy
)(7,67)(67695
9,0
5694007,1
0
kWWQ ≈=
×
=

Chương 4. CHU TRÌNH LẠNH, TÍNH CHỌN MÁY NÉN
VÀ THIẾT BỊ LẠNH
4.2. CHỌN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LẠNH.
4.1.2. Chọn phương pháp làm lạnh.
Có nhiều phương pháp làm lạnh kho, tuỳ theo yêu cầu công nghệ, đặc điểm của
kho lạnh hay các điều kiện khác mà có phương pháp làm lạnh khác nhau
24
4.1.1.1. Làm lạnh trực tiếp.
Là phương pháp làm lạnh kho lạnh bằng dàn bay hơi đặt trong kho lạnh, môi
chất lạnh lỏng sôi thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh. Làm lạnh trực tiếp có thể là
dàn lạnh đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức.
 Ưu điểm:
• 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.
• Đứng về mặt nhiệt động thì ít tổn thất năng lượng vì hiệu nhiệt độ giữa kho
lạnh và dàn bay hơi trực tiếp bao giờ cũng nhỏ hơn hiệu nhiệt độ giữa kho lạnh với

nhiệt độ bay hơi gián tiếp qua nước muối.
• Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ nghĩa là khi làm lạnh trực tiếp thời gian từ
khi mở máy đến lúc kho lạnh đạt nhiệt độ yêu cầu sẽ nhanh hơn.
• Nhiệt độ kho lạnh có thể giám sát qua nhiệt độ sôi của môi chất, nhiệt độ sôi
có thể xác định dễ dàng qua áp kế của đầu hút máy nén.
• Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ bằng cách đóng ngắt máy nén (đối với máy
lạnh nhỏ và trung bình).
 Nhược điểm:
• Đối với hệ thống máy lạnh lớn thì lượng môi chất nạp vào máy lớn, khả
năng rò rỉ của môi chất lớn, khó có khả năng rò tìm ra được chỗ rò rỉ để xử lý. Tổn
thất áp suất cho việc cấp lỏng cho những dàn bay khi ở xa khó hồi dầu nếu dùng môi
chất Frêon, máy nén dễ hút phải ẩm, việc bảo vệ máy nén khó khăn.
• Trữ lạnh của dàn lạnh trực tiếp kém khi máy lạnh ngừng hoạt động thì dàn
lạnh cũng hết lạnh nhanh chóng.
4.1.1.2. Làm lạnh gián tiếp.
Là phương pháp làm lạnh kho bằng các dàn chất tải lạnh như nước muối,
Glycon thiết bị bay hơi được đặt ở ngoài kho lạnh, chất tải lạnh chạy tuần hoàn qua
dàn bay hơi thải nhiệt ở đó, đến kho lạnh thu nhiệt trong kho lạnh cứ như vậy kho
lạnh được làm lạnh liên tục. Dàn lạnh gián tiếp cũng có thể là dàn lạnh đối lưu tự
nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức.
25
Gián tiếp
Nhờ chất tải lạnh
Làm lạnh kho
Trực tiếp
Nhờ môi chất lạnh
Đối lưu không khí tự nhiên
Đối lưu không khí cưỡng
bức
Hình 4.1: Sơ đồ các phương pháp làm lạnh