Bài tập lớn Thiết kế kho lạnh phân phối bảo quản Dứa lạnh đông, dung tích 220 tấn

1


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU DỨA ......................................... 7
1.1

Nguồn gốc .................................................................................................. 7

1.2

Phân loại ..................................................................................................... 7

1.3

Giá trị dinh dưỡng và lợi ích của dứa ........................................................ 8

CHƯƠNG 2. CHẾ ĐỘ VÀ PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN SẢN PHẨM .... 10
2.1

Chế độ bảo quản ....................................................................................... 10

2.2

Phương pháp làm lạnh.............................................................................. 11

2.3

Quy trình xử lý sản phẩm ......................................................................... 11

2.4

Phương pháp xếp dỡ................................................................................. 11

CHƯƠNG 3. TÍNH DUNG TÍCH KHO LẠNH VÀ THIẾT KẾ MẶT BẰNG
.............................................................................................................................. 12
3.1

Dung tích kho lạnh ................................................................................... 12

3.2

Diện tích kho lạnh .................................................................................... 12

3.3

Tải trọng của nền và của trần ................................................................... 13

3.4

Diện tích xây dựng thực tế từng buồng lạnh ............................................ 13

3.5

Cấu trúc xây dựng kho lạnh lắp ghép ...................................................... 14

3.6

Chọn vật liệu và xác định số lượng buồng lạnh cần xây dựng ................ 14
Chọn vật liệu ............................................................................. 14

Xác định số buồng lạnh đơng cần xây ...................................... 16

3.7

Dung tích thực tế của kho bảo quản lạnh đơng ........................................ 16

3.8

Bố trí mặt bằng kho lạnh .......................................................................... 17

3.9

Cách thi công lắp ghép panel ................................................................... 17
Lắp chân đê ............................................................................... 17
Lắp panel và cố định bằng vít ................................................... 17

3.10

Nền kho lạnh ............................................................................................ 18

3.11

Kiểm tra đọng sương ................................................................................ 19

CHƯƠNG 4. TÍNH NHIỆT KHO LẠNH ....................................................... 21
4.1

Dòng nhiệt tổn thất qua bao che ............................................................... 21
Tổn thất qua vách và trần kho bảo quản lạnh đông .................. 21
Tổn thất qua nền kho bảo quản lạnh đông ................................ 22

2


4.2

Nhiệt lượng do sản phẩm tỏa ra ............................................................... 22
Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra khi xử lí lạnh ........................... 22
Dịng nhiệt tỏa ra từ bao bì........................................................ 23

4.3

Dịng nhiệt do thơng gió buồng lạnh ........................................................ 23

4.4

Dịng nhiệt do vận hành ........................................................................... 24
Dòng nhiệt do vận hành chiếu sáng .......................................... 24
Dòng nhiệt do người tỏa ra ....................................................... 24
Dòng nhiệt do động cơ điện tỏa ra ............................................ 25
Dòng nhiệt khi mở cửa .............................................................. 25

4.5

Công suất lạnh yêu cầu của máy nén ....................................................... 25

CHƯƠNG 5. TÍNH CHỌN MÁY NÉN VÀ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH ......... 27
5.1

Tính chọn máy nén ................................................................................... 27
Thơng số .................................................................................... 27

Tính cấp áp thấp ........................................................................ 29
Tính cấp cao áp ......................................................................... 30

5.2

Tính chọn thiết bị ngưng tụ cho hệ thống lạnh ........................................ 32
Xác định hiệu số nhiệt độ log trung bình ( ttb ) ........................ 32
Xác định nhiệt tải của thiết bị ngưng tụ .................................... 33
Xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt F ................................ 33
Xác định lượng nước làm mát cho thiết bị ngưng tụ ................ 34

5.3

Tính và chọn thiết bị bay hơi ................................................................... 35

5.4

Chọn van tiết lưu ...................................................................................... 36

CHƯƠNG 6. CÁC THIẾT BỊ KHÁC CỦA HỆ THỐNG ............................. 38
6.1

Bình chứa cao áp ...................................................................................... 38
Cơng dụng ................................................................................. 38
Cấu tạo ...................................................................................... 38

6.2

Tháp giải nhiệt.......................................................................................... 38
Mục đích ................................................................................... 38

Cấu tạo ...................................................................................... 39
Ngun lý .................................................................................. 39
Tính tốn ................................................................................... 39

6.3

Bình tách dầu............................................................................................ 39
Mục đích ................................................................................... 40
Cấu tạo ...................................................................................... 40
3


Ngun lí làm việc .................................................................... 40
6.4

Bình chứa dầu........................................................................................... 41
Nhiệm vụ ................................................................................... 41
Cấu tạo ...................................................................................... 41
Nguyên lý .................................................................................. 41

6.5

Bình trung gian ......................................................................................... 42
Nhiệm vụ ................................................................................... 42
Cấu tạo: ..................................................................................... 42

6.6

Bình tách lỏng .......................................................................................... 42
Nhiệm vụ ................................................................................... 42

Cấu tạo ...................................................................................... 43

KẾT LUẬN ......................................................................................................... 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 45

4


LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm qua, kĩ thuật lạnh đã có những thay đổi quan trọng trên
thế giới và ở cả Việt Nam. Nó thực sự đã đi sâu vào hết các ngành kinh tế, đang
phát triển nhanh và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó. Đặc biệt, là ngành công
nghê sinh học – công nghệ thực phẩm.
Ngày nay, trình độ khoa học kĩ thuật phát triển rất nhanh. Những thành tự
về khoa học kỹ thuật, đã được ứng dụng rộng rãi vào trong các ngành công
nghiệp, cũng như nơng nghiệp. Do đó, năng suất lao động ngày càng tăng, sản
phẩm làm ra ngày càng nhiều, mà nhu cầu tiêu dùng còn hạn chế, dẫn đến sản
phẩm dư thừa. Để tiêu thụ và bảo quản thực phẩm, tránh tình trạng lãng phí thực
phẩm, hay suy giảm chất lượng thực phẩm, phương pháp bảo quản lạnh đã được
đề xuất. Nhưng nước ta hiện nay cịn rất ít những kho bảo quản lạnh, hoặc nếu có
thì vẫn chưa đủ để đáp ứng nhu cầu.
Trước tình hình đó, với những kiến thức đã được học, cùng với sự hướng
dẫn tận tình và nhiệt huyết của TS. Nguyễn Văn Hưng, chúng em xin làm đồ án
với đề tài “Thiết kế kho lạnh bảo quản – phân phối Dứa lạnh đơng với dung tích
220 tấn” được đặt tại Thanh Hóa.
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu, hiện nay, chúng em đã cơ bản
hoàn thành và nắm vững được đề tài. Chúng em xin chân thành cảm ơn TS.
Nguyễn Văn Hưng, đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em, để chúng em có thể hoàn
thành đề tài trong thời gian ngắn nhất. Mặc dù đã rất cố gắng học hỏi, nhưng kiến

thức đã học cịn hạn chế và kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều, nên bài tập lớn
của chúng em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em kính mong thầy
đóng góp ý kiến để chúng em có thể hồn thành đồ án một cách tốt nhất.
Chúng em xin cảm ơn thầy.

5


THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH CHO KHO LẠNH PHÂN PHỐI – BẢO
QUẢN DỨA LẠNH ĐÔNG (-20oC), NĂNG SUẤT 220 TẤN
ĐẶT TẠI TỈNH THANH HĨA
Với thơng số:
- Dung tích kho bảo quản sản phẩm lạnh đông: 220 tấn
- Sản phẩm bảo quản:

Dứa lạnh đông

- Nhiệt độ kho bảo quản sản phẩm lạnh đông:

-20oC

- Môi chất sử dụng trong hệ thống lạnh:

NH3 (R717)

u cầu thực hiện:
► Phần tính tốn:
- Tính tốn dung tích kho lạnh
- Thiết kế cấu trúc kho (panel nền, trần, ví trí cửa, phịng máy,…)
- Tính phụ tải lạnh

- Chọn máy nén và tính kiểm tra máy nén
- Tính chọn bình ngưng tụ
- Tính chọn dàn bay hơi
- Tính chọn van tiết lưu
► Phần bản vẽ:
- Bản vẽ mặt bằng kho (thể hiện rõ panel nền, trần, tường)
- Bản vẽ mặt bằng hệ thống lạnh (thể hiện vị trí đặt máy nén, dàn bay hơi, dàn
ngưng, đường ống ga)
- Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh

6


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU DỨA
1.1 Nguồn gốc
Dứa có tên khoa học là Annas comusmin là loại quả nhiệt đới. Chi này có
nguồn gốc từ khu vực Nam Mỹ và được đưa tới các đảo khu vực Caribe nhờ
những thổ dân Anh điêng Carib. Năm 1493, Christopher Columbus lần đầu tiên
đã nhìn thấy các loại cây của chi này tại Guadeloupe. Các cánh đồng trồng dứa
thương phẩm được thành lập tại Hawaii, Philippines, Đông Nam Á, Florida và
Cuba. Dứa đã trở thành một trong những loại cây ăn trái phổ biến nhất trên thế
giới. (Morton& Julia F, 2011 ).
Ở nước ta dứa được trồng nhiều ở Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Bắc Giang, Bắc
Ninh, Tuyên Quang, Thanh Hoá, Nghệ An, Tây Ninh, Kiên Giang.
(khoahocchonhanong.com)
1.2 Phân loại
Dứa có các lá gai mọc thành cụm hình hoa thị. Các lá dài và có hình dạng
giống mũi mác và có mép lá với răng cưa hay gai. Hoa mọc từ phần trung tâm
của cụm lá hình hoa thị, mỗi hoa có các đài hoa riêng của nó. Chúng mọc thành
cụm hình đầu rắn chắc trên thân cây ngắn và mập. Các đài hoa trở thành mập và

chứa nhiều nước và phát triển thành một dạng phức hợp được biết đến như là quả
dứa (quả giả), mọc ở phía trên cụm lá hình hoa thị.
► Các giống dứa và vùng trồng ở Việt Nam
Dứa Victoria (dứa tây, dứa hoa) có các giống:
+ Dứa hoa Phú Thọ: thuộc nhóm Queen, trồng được nơi đất chua xấu. Lá có
nhiều gai và cứng, quả nhỏ, thịt quả vàng đậm, thơm, ít nước, giịn.
+ Dứa Na hoa: lá ngắn và to, quả to hơn dứa hoa Phú Thọ, phẩm chất ngon, năng
suất cao.
Dứa Cayen: lá chỉ có ít gai ở đầu mút lá, lá dài cong lòng máng, quả to,
khi chưa chín quả màu xanh đen, khi chín chuyển màu da đồng. Quả nhiều nước,
thịt vàng ngà, mắt dứa to và nơng, vỏ mỏng, thích hợp với đóng hộp.
Dứa ta thuộc nhóm Red Spanish: chịu bóng rợp, có thể trồng xen trong vườn quả,
vườn cây lâm nghiệp. Dứa Cayen trồng phổ biến ở Tam Điệp, Ninh Bình.
7


Dứa ta (Ananas comosus var spanish hay Ananas comosus sousvar - red
spanish) là cây chịu bóng tốt, có thể trồng ở dưới tán cây khác. Quả to nhưng vị ít
ngọt.
Dứa mật (Ananas comosus sousvar - Singapor spanish) có quả to, thơm,
ngon, trồng nhiều ở Nghệ An và Thanh Hóa
Dứa tây hay dứa hoa (Ananas comosus queen) được du nhập từ 1931,
trồng nhiều ở các đồi vùng Trung du. Quả bé nhưng thơm, ngọt
Dứa không gai (Ananas comosus cayenne) được trồng ở Nghệ An, Quảng
Trị, Lạng Sơn. Cây khơng ưa bóng. Quả to hơn các giống trên.
(khoahocchonhanong.com)
1.3 Giá trị dinh dưỡng và lợi ích của dứa
Trong 100g phần ăn được của dứa cung cấp:
- Năng lượng: 202 kJ (48 Kcal)
- Carbohydrates: 12,63g

- Chất béo: 0.12 g
- Protein: 0.54 g
- Vitamins:
+ Thiamine (B1): 0.079 mg
+ Riboflavin (B2): 0.031 mg
+ Niacin (B3): 0.489 mg
+ Pantothenic acid (B5): 0.205 mg
+ Vitamin B6: 0.110 mg
+ Folate (B9): 15 µg
+ Vitamin C: 36,2 g
- Chất khống:
+ Calcium: 13 mg
+ Sắt: 0.28 mg
+ Phospho: 8 mg
+ Magnesium: 12 mg
8


+ Kali: 115 mg
+ Kẽm: 0.1 mg
► Lợi ích của dứa
Hỗ trợ hệ miễn dịch: vitamin C trong dứa có chức năng chính như một
chất chống oxi hóa tan trong nước của cơ thể, giúp cơ thể chống lại các gốc tự
do. Điều này khiến cho dứa trở nên vô cùng hữu dụng trong việc chống lại những
bệnh lý như bệnh tim, xơ vữa động mạch và đau khớp.
Làm xương chắc khỏe: Dứa chứa gần 75% lượng mangan (một khoáng
chất quan trọng) cần thiết cho cơ thể, có vai trị quan trọng trong việc phát triển
xương và các mô liên kết. Do đó, dứa là một lựa chọn hồn hảo cho những người
lớn tuổi có xương đang ngày trở nên giịn hơn.
Thúc đẩy q trình tiêu hóa: Giống như nhiều loại rau và quả khác, dứa

chứa nhiều chất xơ giúp tiêu hóa. Thêm vào đó, dứa cịn chứa một lượng đáng kể
bromelain, một loại enzym phân hủy protein, từ đó đẩy nhanh q trình tiêu hóa.
Chống viêm: Bromelain cũng đã được chứng minh là có đặc tính chống
viêm, có thể giúp làm giảm nguy cơ đau khớp và sưng tấy. Viêm quá mức có thể
dẫn tới một loạt các bệnh nguy hiểm, bao gồm cả ung thư, và theo một số nhà
dinh dưỡng học thì bromelain có thể giúp phịng ngừa bệnh. Tuy nhiên, chưa có
nghiên cứu cụ thể về việc liệu bromelain trong dứa có kết quả tương tự hay
khơng.
Giảm đơng máu: Bromelain có thể ngăn ngừa hình thành máu đơng, khiến
cho dứa trở thành món ăn cực tốt cho người có nguy cơ bị đơng máu. (Morton&
Julia F, 2011 ).

9


CHƯƠNG 2. CHẾ ĐỘ VÀ PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN SẢN PHẨM
2.1 Chế độ bảo quản
- Sản phẩm: Dứa lạnh đông (đã cắt lát)
- Nhiệt độ kho bảo quản lạnh đông: -20oC
- Môi chất sử dụng trong hệ thống: NH3 (R717)
- Địa điểm lắp đặt: Thanh Hóa (huyện Thọ Xuân)
■ Đặc điểm địa hình:
- Nhiệt độ trung bình năm 24 - 25oC, nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất 14oC,
nhiệt độ trung bình tháng cao nhất lên tới 37oC.
- Lượng mưa trung bình hàng năm khá cao 1800 - 1900 mm nhưng phân bố
khơng đều theo mùa, lượng mưa trung bình tháng 20 mm.
- Độ ẩm khơng khí trung bình 86%.
- Số giờ nắng hàng năm trung bình 1800 - 1900 giờ, tháng có nhiều ngày nắng
nhất là tháng 7, tháng có ít ngày nắng là các tháng 2, 3.
- Bão xuất hiện từ tháng 7 đến tháng 10, trung bình hàng năm có 3- 4 cơn bão

thường kèm theo mưa to, tốc độ gió cấp 7- 9, cao nhất lên đến cấp 11- 12. [1]
- Thọ Xuân là một huyện bán sơn địa (vùng đất vừa có nhiều núi, vừa có những
khoảng đất rộng bằng phẳng), phù hợp để đặt các khu công nghiệp, nhà máy và
kho bảo quản.
Theo Bảng 1-1. Nhiệt độ và độ ẩm dùng để tính tốn hệ thống lạnh của
các địa phương (Giáo trình Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi
– trang 7), có:
Địa phương
Thanh Hóa

Nhiệt độ TB (oC)

Độ ẩm (%)

Mùa hè

Mùa đông

Mùa hè

Mùa đông

37,5

10,1

82

84

Theo TCVN 4088 : 1985 về Số liệu khí hậu dùng trong thiết kế xây dựng:
ttb max = 32,9oC
tmax = 42oC
10


2.2 Phương pháp làm lạnh
- Với sản phẩm cần bảo quản là dứa, ta chọn phương pháp làm lạnh và làm đơng
bằng các loại dàn trực tiếp được bố trí trong buồng lạnh. Trên dàn lạnh có bố trí
thêm các quạt gió để tăng cường khả năng trao đổi nhiệt giữa vật cần làm lạnh và
mơi chất lạnh.
2.3 Quy trình xử lý sản phẩm

Nhập
kho

Phân
loại

Làm
đông

Bảo quản
lạnh đông

Phân
loại

Xuất
kho

2.4 Phương pháp xếp dỡ
- Dung tích của kho là 220 tấn, khơng lớn nên ta có thể áp dụng phương pháp bốc
xếp thủ cơng kết hợp sử dụng các máy nâng, hạ công nghiệp cỡ nhỏ.
- Dứa sản phẩm được đóng vào bao bì tiêu chuẩn.

11


CHƯƠNG 3. TÍNH DUNG TÍCH KHO LẠNH VÀ THIẾT KẾ MẶT BẰNG
Mục đích của chương này là xác định được kích thước từng phịng trong
kho lạnh và bố trí hợp mặt bằng của kho lạnh. Cùng với đó chọn vật liệu làm
kho, kiểm tra chiều dày vách tường, trần, nền và kiểm tra đọng sương cho kho.
3.1 Dung tích kho lạnh
Dung tích kho tính ở đây là tổng thể tích không gian trong các buồng bảo
quản và được xác định theo công thức:
E = V .g v  V =

E
gv

Trong đó:
• E: Dung tích kho lạnh (tấn)
• V: Thể tích kho lạnh (m3)
• gv: Định mức của chất tải thể tích (tấn/m3). Ở đây ta tính với sản phẩm là
dứa tra bảng 2 – 4 (Sách hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh) ta chọn được:
gv = 0,45 t/m3
Vld =

E

220
=
= 488,89 ( m3 )
g v 0, 45

3.2 Diện tích kho lạnh
Diện tích kho tính ở đây là tổng diện tích lý thuyết của các buồng bảo
quản chưa bao gồm các phần diện tích đường đi và các phịng có chức năng đặc
biệt và được xác định theo cơng thức:
F=

Vld
h

Trong đó:
• F: Diện tích chất tải lạnh (m2)
• h: Chiều cao của chất tải (m)
Chọn kho lạnh một tầng cao 3,6m và chiều cao chất tải lạnh là h = 2m.
F=

Vld 488,89
=
= 244, 445 (m2 )
2
h
12


3.3 Tải trọng của nền và của trần
Được tính tốn theo định mức chất tải và chiều cao chất tải của nền và giá

treo hoặc móc treo vào trần:
g F  g v .h

Với gF là định mức chất tải theo diện tích (t/m2)
gv .h = 0, 45.2 = 0,9 (t / m2 )

→ Phụ tải nhỏ hơn phụ tải cho phép. Giá trị thỏa mãn yêu cầu.
3.4 Diện tích xây dựng thực tế từng buồng lạnh
Diện tích kho thực tế sau khi đã tính tốn đến khơng gian trống bên trong
kho do sắp xếp bốc dỡ hàng và vận chuyển hàng ra và vào kho bảo quản.
Ta xác định được diện tích thực tế của kho theo cơng thức:
F1 =

F

F

Trong đó:
• F1: Diện tích lạnh cần xây dựng (m2)
• βF: Hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa, tính cả đường đi và các diện
tích giữa các lơ hàng, giữa lơ hàng và cột, tường, các diện tích lắp đặt thiết
bị như dàn bay hơi, quạt. βF phụ thuộc diện tích buồng và lấy theo bảng:
Bảng 3.1. Hệ số sử dụng diện tích theo buồng
STT

Diện tích buồng lạnh, m2

βF

1

Đến 20

0,50 ÷ 0,60

2

Từ 20 đến 100

0,70 ÷ 0,75

3

Từ 100 đến 400

0,75 ÷ 0,80

4

Hơn 400

0,80 ÷ 0,85

Ta có F = 244,445 (m2). Chọn βF = 0,75
→ F1 =

F

F

=

244, 445
= 325,93 (m 2 )
0, 75

13


3.5 Cấu trúc xây dựng kho lạnh lắp ghép
Ngày nay kho lạnh lắp ghép được sử dụng rộng rãi do kết cấu đơn giản, có
thể lắp ghép nhanh chóng và khi cần có thể tháo ra di chuyển đến địa điểm khác.
Kho lạnh lắp ghép có nhiều ưu điểm.
- Tất cả các chi tiết của kho lạnh lắp ghép là các panel tiêu chuẩn chế tạo sẵn nên
có thể vận chuyển dễ dàng đến nơi lắp ráp một cách nhanh chóng.
- Kho lạnh lắp ráp có thể tháo lắp và di chuyển đến nơi mới khi cần thiết.
- Có thể lắp đặt ngay trong phân xưởng có mái che.
- Tổ hợp lạnh khơng cần có buồng máy mà có thể đặt ở vị trí nào thuận lợi nhất,
trường hợp mái nhà xưởng cao có thể đặt máy lạnh ngay trên nóc kho, treo cạnh
sườn hoặc ở phía sau.
- Khơng cần đến vật liệu xây dựng trừ nền con lươn đặt kho nên công việc xây
dựng đơn giản hơn nhiều.
- Cách nhiệt là polyurethane có hệ số dẫn nhiệt thấp.
Nhược điểm cơ bản là giá thành cao hơn so với kho lạnh truyền thống.
Từ phân tích nhược điểm và ưu điểm của kho lạnh lắp ghép. Nhóm chúng
em chọn xây dựng kho lạnh lắp ghép để bảo quản dứa theo yêu cầu của đề tài.
3.6 Chọn vật liệu và xác định số lượng buồng lạnh cần xây dựng
Chọn vật liệu
Bảng 3.2.
Loại panel

Panel PU

Panel EPS

Kết cấu

● Là những tấm cách nhiệt với ● Được cấu thành bởi lõi
lõi cách nhiệt polyurethane dày polystyrene.
từ 50 – 200 mm.
● Bao bọc bằng thép colorbond
● Hai mặt bọc tole mạ màu hoặc dày 0,6mm.
inox dày 0,45 – 0,5 mm.

Ưu điểm

● Độ bền cao hơn panel EPS, ● Chịu lực, chịu nhiệt tốt, cách
cách âm, cách nhiệt tốt.
âm, cách nhiệt tốt.
● Lắp đặt nhanh, chắc chắn, dễ ● Lắp đặt nhanh, tiết kiệm thời
14


tháo rời khi cần.

gian thi công.

● Cách nhiệt cực tốt cho những ● Giá thành rẻ, chi phí bảo
cơng trình yêu cầu cao.
dưỡng thấp.

Ứng dụng

● Sử dụng rất phù hợp để lắp đặt
các loại hầm cấp đông, kho lạnh,
kho mát và các loại phòng sạch
trong các nhà máy lắp ráp điện
tử, chế biến thực phẩm và thủy
hải sản, …

● Làm kho lạnh, hầm đông cho
ngành chế biến nông hải sản,
chế biến thực phẩm, tấm trần
trong hệ thống siêu thị, lắp nền
trong cơng trình xây dựng, lắp
ráp nhà tạm, nhà nghỉ, …

Do yêu cầu của kho phân phối thực phẩm rất cao cần vật liệu cách nhiệt
rất tốt và bền nên ta chọn Panel PU.
Chọn vật liệu xây dựng là Panel PU cách nhiệt có kích thước là 1,2m x
3,6m cho tường và 1,2m x 7,2m cho trần. Chiều dày cách nhiệt theo tiêu chuẩn
nhiệt độ là 100mm với phòng bảo quản lạnh đông nhiệt độ -20oC.
Bảng 3.3.
STT

Ứng dụng

Nhiệt độ (oC)

Chiều dày (mm)

1

Điều hịa khơng khí trong cơng
nghiệp

20

50

2

3

4

5

Kho mát

0–5

Tường ngăn kho lạnh

– 20

Kho lạnh

– 20

Tường ngăn kho lạnh sâu

– 25

Kho lạnh
Tường ngăn
Kho lạnh

– 20 ÷ – 25
– 35
– 20 ÷ – 30

75

100

125

150

Kho cấp đông

– 40

6

Kho lạnh

– 35

175

7

Kho lạnh đông sâu

– 60

200

Do chiều dài tối đa của panel thường là 12m nên ta chọn 2 loại là 7,2m và
3,6m, còn chiều rộng tiêu chuẩn được sản xuất thường là bội số của 0,3m như
0,3m; 0,9m; 1,2m; … qua đó ta chọn panel có chiều rộng 1,2m.
15


Vậy:
- Kích thước 1 tấm panel chiều dài 7,2m; chiều rộng 1,2m là: 1, 2.7, 2 = 8, 64 ( m 2 )
- Kích thước 1 tấm panel chiều dài 3,6m; chiều rộng 1,2m là: 1, 2.3, 6 = 4,32 ( m2 )
- Chọn kích thước buồng bảo quản tiêu chuẩn là 7,2m x 7,2m x 3,6m (dài × rộng
× cao).
- Diện tích buồng bảo quản tiêu chuẩn là: f = 7, 2.7, 2 = 51,84 ( m2 )
Xác định số buồng lạnh đơng cần xây
Chọn diện tích 1 buồng bảo quản tiêu chuẩn là 51,84 m2, từ đó tìm được
số lượng buồng bảo quản cần xây dựng dựa vào diện tích thực tế đã tính ở trên.
► Số buồng bảo quản sản phẩm dứa lạnh đông
Z=

F1 325,93
=
= 6, 29 (buồng) → Chọn Z ld = 7 buồng.

51,84
f

► Sơ đồ bố trí các buồng lạnh trong kho

► Diện tích thực tế kho lạnh
Ftt = 7.51,84 = 362,88 (m2 )

Ta thấy Ftt chênh lệch không quá lớn so với F1 nên ta có thể chọn cách bố
trí như trên cho buồng bảo quản lạnh đơng.
3.7 Dung tích thực tế của kho bảo quản lạnh đông
Eld = E 

Z ld
7
= 220 
= 324,83
6, 29
Z
(tấn)

16


3.8

Bố trí mặt bằng kho lạnh
Kho bảo quản sản phẩm lạnh đơng gồm 7 phịng 7,2m×7,2m×3,6m

(dài×rộng×cao)

Kho lạnh được lắp ghép từ các tấm:
- Tấm sàn
- Tấm trần: cần 42 tấm panel có kích thước 1,2m×7,2m
- Tấm góc
- Tấm tường: cần 90 tấm panel có kích thước 1,2m×3,6m
- Tấm cửa
3.9 Cách thi công lắp ghép panel
Lắp chân đê

Lắp panel và cố định bằng vít

17


■ Cách lắp đặt tấm cách nhiệt
Tấm cách nhiệt kho lạnh được lắp đặt trên các con lươn thơng gió. Các
con lươn này được đổ bê tông hoặc xây gạch thẻ. Cao khoảng 100-200mm đảm
bảo thơng gió tốt, tránh đóng băng làm hỏng tấm cách nhiệt. Bề mặt các con lươn
dốc về 2 phía 2% để đảm bảo tránh đọng nước trên sàn tấm cách nhiệt. Các tấm
cách nhiệt được liên kết với nhau bằng Camlock được gắn sẵn trong tấm cách
nhiệt nên ghép rất nhanh vừa sát và chắc chắn. Tấm cách nhiệt trần được gối lên
các tấm cách nhiệt tường đối diện nhau. Khi kích thước kho quá lớn cần có
khung treo đỡ tấm cách nhiệt, nếu khơng tấm cách nhiệt sẽ bị võng.
Sau khi lắp đặt xong, các khe hở giữa các tấm cách nhiệt được làm kín
bằng cách phun sillicon. Do có sự biến động về nhiệt độ nên áp suất trong kho
luôn thay đổi. Để cân bằng áp suất bên trong và ngoài kho, người ta gắn thêm
trên vách panel cách nhiệt các van thông áp. Nếu khơng có van thơng áp thì áp
suất trong kho thay đổi sẽ rất khó khăn khi mở cửa, hoặc khi áp suất lớn thì cửa
tự động mở ra.
Để giảm tổn thất nhiệt khi mở cửa. Ta lắp một quạt chắn gió ngay tại cửa

ra vào. Mặt khác, do thời gian xuất nhập hàng thường dài, ta làm một cửa nhỏ
kích thước 600mm×600mm để vào và ra hàng. Khơng nên ra và vào hàng ở cửa
lớn vì như vậy sẽ tổn thất nhiệt nhiều. Tại cửa kho lạnh có trang bị bộ chốt cửa
chống nhốt người bên trong, còi báo động, điện trở sấy để tránh đóng băng cửa.
3.10 Nền kho lạnh
Nền của kho được xây dựng bằng bê tơng phía dưới có hầm rỗng. Nền được
xây với các lớp sau:
Vật liệu

Chiều dày, mm

Hệ số dẫn nhiệt

Bê tông

200

1,4

Polyurethan

200

0,03

Giấy dầu chống thấm

4

0,16

Lớp tôn

1

45,3

0,25

0,29

Sơn

18


Hệ số truyền nhiệt tiêu chuẩn của nền là kn= 0,25 W/m2.K
Hệ số dẫn nhiệt của mặt ngoài tường là 23,3 W/mK, hệ số dẫn nhiệt của
mặt trong buồng lạnh là 9 W/mK
Hệ số truyền nhiệt thực tế là:
kn =

1
= 0,143(W / m 2 K )
1
0, 2 0, 2 0, 004 0, 001 0, 00025 1
+
+
+
+

+
+
23,3 1, 4 0, 03 0,16
0,16
0, 29
9

Do trong đất có nước nên bị đóng băng, thể tích riêng của nước đá lớn hơn
thể tích riêng của nước do đó khi nước đóng băng sẽ làm phồng nền do đó người
ta sẽ khắc phục bằng cách làm lỗ thơng gió ở dưới nền, lắp đặt kho lạnh trên các
con lươn, các con lươn được xây dựng bằng bê tông hoặc gạch thẻ cao khoảng
200 mm và đảm bảo thơng gió tốt, khoảng cách giữa các con lươn tối đa là
400mm.
3.11 Kiểm tra đọng sương
Nếu bề mặt bên ngoài của tường bao hay panel bị đọng sương thì ẩm sẽ dễ
xâm nhập vào phá hủy lớp cách nhiệt. Để tránh hiện tượng đọng sương xảy ra thì
nhiệt độ bề mặt tường bao phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương của mơi trường. Ta
có cơng thức:
k  ks = 0,95. .

Trong đó:

tn − t s
tn − t f

k: hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường k = 0,21 W/m2K
ks: Hệ số truyền nhiệt qua tường khi bề mặt ngoài đọng sương
α: Hệ số tỏa nhiệt bề mặt ngoài của bao che, α = 23,3 W/m2
tf: nhiệt độ trong buồng
tn: Nhiệt độ mơi trường ngồi.

Tra TCVN 4008-1995 về khí hậu Việt Nam, ta thu được ttbmax = 32,90C,
tmax=420C,  tb=84%. Vậy nhiệt độ và độ ẩm tính tốn cho hệ thống lạnh lắp đặt
tại Thanh Hóa là tn =

32,9 + 42
= 37, 45 0C,  = 84%
2

19


ts: nhiệt độ đọng sương tra theo đồ thị I-d với tn=37,45 và

 =84% ta có

ts=34,270C
Buồng lạnh đơng có:
t f = −200 C  ks = 0,95.23,3.

37, 45 − 34, 27
= 1, 225(W / m 2 K )
37, 45 − (−20)

 k = 0, 21  ks = 1, 225 (W / m2 K ) .

Vậy khơng có hiện tượng đọng sương tại vách buồng lạnh.

20

CHƯƠNG 4. TÍNH NHIỆT KHO LẠNH
Chương này mục đích nhằm tính tổng tổn thất nhiệt của kho lạnh. Để từ đó
ta tìm ra được cơng suất u cầu của máy lạnh
► Tổng nhiệt của kho được tính theo cơng thức:
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5

Trong đó:

Q1: Nhiệt tổn thất qua cơ cấu bao che
Q2: Nhiệt do sản phẩm tỏa ra
Q3: Nhiệt do thơng gió buồng lạnh
Q4: Nhiệt do vận hành
Q5: Nhiệt do hoa quả hô hấp

Hệ thống kho lạnh gồm 7 kho có kích thước như đã tính tốn ở chương 2
là (7,2; 7,2; 3,6) (m) (dài, rộng,cao)
4.1 Dòng nhiệt tổn thất qua bao che
Nhiệt tổn thất qua cơ cấu bao che bao gồm nhiệt lượng tổn thất qua tường
trần, bao do sự chênh lệch nhiệt độ bên ngồi phịng lạnh và nhiệt độ bên trong
buồng lạnh và nhiệt lượng tổn thất do bức xạ mặt trời
Do kho lạnh được đạt trong nhà máy, xung quanh có hệ thống tường bao
nên tránh được bức xạ mặt trời, vậy nên ra coi nhiệt lượng tổn thất do bức xạ mặt
trời bằng không
Nhiệt lượng tổn thất qua tường, trần, bao do sự chênh lệch nhiệt độ bên
ngoài phòng lạnh và nhiệt độ bên trong phòng lạnh, được tính theo cơng thức:
Q = QV + QN

Trong đó:

QV: Nhiệt tổn thất qua vách và trần
QN: Nhiệt tổn thất qua nền

(Do các buồng được đặt trong nhà xưởng nên bỏ qua nhiệt do bức xạ mặt trời).
Tổn thất qua vách và trần kho bảo quản lạnh đông
QV = k1.F1. ( tkk − tld )
Trong đó:

k1: Hệ số truyền nhiệt qua vách và trần

tkk: Nhiệt độ ngồi trời

F1: Diện tích vách và trần

tlđ: Nhiệt độ lạnh đông
21


- Vách và trần của kho lạnh được cấu tạo bởi các tấm Panel có độ dày 100 mm có
k1 =0,21 W/m2K
- Diện tích trần là:

Ft = 7, 2  7, 2  7 = 362,88(m2 )

- Diện tích vách là: Fv = 3,6  7, 2   = 596,16(m2 )
→ F1 = Ft + Fv = 362,88 + 596,16 = 959,04(m2 )
→ Qv = 0, 21 959, 04  ( 37, 45 + 20 ) =11570(W ) = 11,57 (kW )
Tổn thất qua nền kho bảo quản lạnh đông
Qn = kn  Fn  ( tkk − tld )
Trong đó:

kn: Hệ số truyền nhiệt qua nền
Fn: Diện tích nền
tkk: Nhiệt độ ngồi trời
tlđ: Nhiệt độ lạnh đơng

- Nền được xây bằng bê tơng có cách nhiệt, cách ẩm có hệ số truyền nhiệt:
kn = 0,143 W/m2K
- Diện tích nền là:
Fn = 7, 2  7, 2  7 = 362,88 (m2 )

→ Qn = 0,143  362,88  ( 37, 45 + 20 ) = 2981(W ) = 2,981(kW )
→ Vậy tổng nhiệt tổn thất qua bao che kho bảo quản lạnh đông là:
Q = 11,57 + 2,981 = 14,551( kW )

4.2 Nhiệt lượng do sản phẩm tỏa ra
Nhiệt lượng do sản phẩm tỏa ra bao gồm dòng nhiệt tỏa ra khi xử lí lạnh và
dịng nhiệt tỏa ra từ bao bì
Dịng nhiệt do sản phẩm tỏa ra khi xử lí lạnh
Q2 a = M  ( h1 − h2 ) 
Trong đó:

1000
(kW )
24  3600

h1: Entanpy của sản phẩm trước khi xử lý lạnh (kJ/kg)
h2: Entanpy của sản phẩm sau khi xử lý lạnh (kJ/kg)
M: Công suất buồng gia lạnh (tấn/ngày đêm)
22

Các thông số được tra theo bảng 4-2 trang 81, sách Hướng dẫn thiết kế hệ
thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi:
- Chọn nhiệt độ của sản phẩm trước khi đưa vào buồng lạnh đông bằng với nhiệt
độ môi trường vào mùa hè là t1= 37,45°C, vậy h1=411,82 kJ/kg
- Nhiệt độ sản phẩm sau khi đưa vào buồng lạnh là t2= -20°C, vậy h2=0 kJ/kg
Do kho lạnh là kho lạnh phân phối nên lượng sản phẩm ra vào kho trong 1
ngày được tính 10% dung tích kho lạnh đơng. Mỗi kho bảo quản 220 tấn/ngày:
M = 0,1× 220 = 22 tấn
→ Q2 a = 22  ( 411,82 − 0 ) 

1000
= 104,86( kW )
24  3600

Dòng nhiệt tỏa ra từ bao bì
Q2b = M b  Cb  ( t1 − t2 ) 
Trong đó:

1000
24  3600

Cb: Nhiệt dung riêng của bao bì (kJ/kg)
Mb: Khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm (tấn/24h)
Bao bì thường: Mb = (10-30)% ×M
Bao bì gỗ: Mb = 20% ×M

- Nhiệt dung riêng của bao bì cát tơng: Cb = 1,46 kJ/kg
- Khối lượng của bao bì:

Mb = 0,3×22 = 4,4 (tấn/ngày)
→ Q2b = 4, 4 1, 46  ( 37, 45 + 20 ) 

1000
= 4, 27 (kW )
24  3600

- Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra khi xử lý lạnh là:
Q = Q2 a + Q2b = 104,86 + 4, 27 = 109,13 (kW )

4.3 Dịng nhiệt do thơng gió buồng lạnh
Q3 = M k  ( h1 − h2 ) (kW )
Trong đó:

h1: Entanpy của sản phẩm ngồi buồng lạnh (kJ/kg)
h2: Entanpy của sản phẩm trong buồng lạnh (kJ/kg)
M: Lưu lượng khơng khí của quạt thơng gió (kg/s)

23


Mk = V  a
Trong đó:


24  3600

V: Thể tích buồng bảo quản cần thơng gió (m3)
a: Bội số tuần hồn khơng khí trong 1 ngày đêm (lần/24h)
ρ: Khối lượng riêng khơng khí trong buồng bảo quản (kg/ m3)

Theo sách “Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi, Nhà
xuất bản Khoa học và Kỹ thuật 2002”, dòng nhiệt tổn thất do thơng gió chỉ tính
cho các buồng lạnh đặc biệt bảo quản rau quả và các sản phẩm hơ hấp có thiết kế
hệ thơng gió nhằm đảm bảo sự hô hấp của các sản phẩm bảo quản. Trong phạm
vi bài tập, nguyên liệu cần bảo quản là dứa lạnh đơng (khơng có sự hơ hấp), nên
khơng thiết kế hệ thống thơng gió, nên dịng nhiệt tổn thất do thơng gió buồng
lạnh Q3 = 0
4.4 Dịng nhiệt do vận hành
Dòng nhiệt do vận hành chiếu sáng
Q41 = A  F (kW )

Trong đó:

F: Diện tích của buồng (m2)
A: Nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1m2 diện tích buồng

- Đối với buồng bảo quản, chọn A=1,2W/m2
→ Q41 = 1, 2  7, 2  7, 2  7 = 435, 45( W) = 0, 435 (kW )
Dòng nhiệt do người tỏa ra
Q42 = 350  n (kW )

Trong đó:
350: Nhiệt lượng do một người thải ra khi làm công việc nặng nhọc (W/người)
n: Số người làm việc

- Do buồng có diện tích <200 m2 nên ta chọn số người làm việc cho cả kho là 4
→ Q42 =350  4 = 1400 = 1, 4 ( kW )

24

Dòng nhiệt do động cơ điện tỏa ra
Q43 = 1000  N  (kW )

Trong đó:

N: Cơng suất của động cơ điện (kW)
η: Hiệu suất động cơ (động cơ đặt ngoài buồng lạnh)

- Lấy η=0,96, N=2kW (Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi –
trang 87)
→ Q43 = 1000  2  0,96  7 = 13440 = 13, 44 (kW )
Dòng nhiệt khi mở cửa
Q44 = B  F (W)
Trong đó:

B: Dịng nhiệt khi mở cửa (W/m2)
F: Diện tích buồng (m2)

- Do chiều cao buồng lạnh là 3,6m, diện tích 7 phịng bảo quản là 362,88 m2 ta
chọn B= 8 W/m2
→ Q44 = 8  7, 2  7, 2  7 = 2903, 04 (W) = 2,903( kW )
- Do vậy, dòng nhiệt do vận hành là:
Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 = 0, 435 + 1, 4 + 13, 44 + 2,903 = 18,178 (kW )

4.5 Công suất lạnh yêu cầu của máy nén
Theo sách “Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi, Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ thuật 2002, trang 120”, tồn bộ dịng nhiệt qua cấu trúc bao
che Q1, dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra được tính đầy đủ tải nhiệt cho máy nén,

riêng nhiệt tải của quá trình vận hành của máy được tính bằng 50-70% Q4. Ta
chọn nhiệt tải của máy nén bằng 70% Q4. Từ đó, ta có bảng sau:

Nhiệt
độ

-20°C

Q1

Q2

Q4

Q

Thiết

Máy

Thiết

Máy

Thiết

Máy

bị

nén

bị

nén

bị

nén

Thiết bị

Máy nén

14,551 14,551 109,13 109,13 18,178 12,7246 141,859 136,4056

25