tiểu luận thiết kế kho lạnh bia hơi năng suất 200 000 lít

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.71 MB, 30 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CNSH & CNTP

TIỂU LUẬN

THIẾT KẾ KHO LẠNH BIA HƠI NĂNG SUẤT 200.000 LÍT

GVHD: T.S Nguyễn Văn Hưng

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM BIA HƠI ... 4

1.1. Khái niệm ... 4

1.2. Đặc tính của bia hơi ... 4

1.3. Thị trường tiêu thụ bia tại Việt Nam ... 5

CHƯƠNG 2: CHẾ ĐỘ VÀ PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN SẢN PHẨM ... 6

3.3. Kiểm tra tải trọng cho phép ... 9

3.4. Diện tích xây dựng thực tế từng buồng lạnh... 9

3.5. Cấu trúc xây dựng kho lạnh lắp ghép ... 10

3.6. Chọn vật liệu xây dựng và bố trí mặt bằng... 10

3.7. Cách thi cơng lắp ghép panel ... 11

3.8. Nền kho lạnh ... 12

3.9. Kiểm tra đọng sương... 13

CHƯƠNG 4: TÍNH NHIỆT KHO LẠNH ... 13

4.1. Nhiệt tổn thất qua kết cầu bao che ... 14

4.2. Nhiệt lượng do sản phẩm tỏa ra ... 15

4.3. Dịng nhiệt do thơng gió buồng lạnh Q3 ... 16

4.4. Dịng nhiệt vận hành Q4 ... 16

4.5. Công suất lạnh yêu cầu của máy nén ... 16

CHƯƠNG 5. TÍNH CHỌN MÁY NÉN VÀ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH ... 17

5.1. Tính chọn máy nén ... 17

5.2. Chọn thiết bị ngưng tụ ... 22

5.3. Tính và chọn thiết bị bay hơi ... 24

5.4. Chọn van tiết lưu ... 25

CHƯƠNG 6. CÁC THIẾT BỊ KHÁC CỦA HỆ THỐNG ... 26

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM BIA HƠI 1.1. Khái niệm

Bia hơi là thức uống dưới dạng chất lỏng, có màu vàng giống lúa mạch, không lẫn tạp chất trong bia. Bia hơi có gas, và khi rót bia sẽ xuất hiện bọt. Đây là đặc trưng của bia và cũng là hình ảnh hấp dẫn kích thích người uống. Bọt bia có bọt trắng mịn, lớp dày khoảng 1-2 cm, có thể duy trì trong vịng 1-2 phút. Sau khi bọt bia tan thành bia, thì vẫn để lại bọt ở thành cốc. Nhiệt độ lý tưởng của bia ở cốc là 6-8ºC. Cảm giác uống cốc bia đầu vào mùa hè là sự sảng khối, hào sảng. Bia hơi có mùi thơm dịu là màu đặc trưng của bia. Khi bia để lâu chừng 10-15 phút sẽ có vị đắng.

Các nguyên liệu để chế biến bia gồm có malt, gạo, đường, houblon, nấm men, và một lượng nước phù hợp.

Thơng thường, mỗi keg bia hơi sẽ có dung tích 50l và được bảo quản trong tủ bảo quản bia. Về tủ bảo quản bia thì thơng thường có 3 loại tủ, tủ bảo quản bia dạng khô, bảo quản bia hơi dạng nước, tủ bảo quản bia hơi dạng khơ – nước kết hợp.

1.2. Đặc tính của bia hơi

Bia hơi khi để trong keg ở nhiệt độ 1-5ºC, khơng tiếp xúc với khơng khí thì có thời gian sử dụng 2 tuần. Nhưng nếu bia tiếp xúc với khơng khí thì bia sẽ bị đắng, ít bọt và không ngon. Bia sẽ bị chua nếu để bia trên 6 °C sau hai ngày Như vậy để bảo quản bia được tươi ngon, cần duy trì nhiệt độ 4ºC – 6ºC và nên uống trong khoảng 5-6h đầu kể từ lúc khui keg.

Trong quá trình sản xuất, sau khi Hablơng hóa bằng quy trình xử lý với hoa Hablông, một loại hoa cực kỳ quan trọng trong q trình sản xuất bia giúp bia có vị đắng nhẹ,

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

bia thường từ 1,68~7,2% và hàm lượng khí CO2 từ 0,29~0,51% là kết quả của q trình Hablơng hóa lên men dịch đường ở trên.

Ngoài việc cung cấp một lượng calori khá lớn, trong bia còn chứa khoảng 17 loại acid amin (chất đạm) và một hệ men khá phong phú, nhất là men tiêu tinh bột Amylase. Bia chứa nhiều CO2 nên có tính giải khát triệt để khi uống.

Một số lợi ích của bia khi sử dụng điều độ:

 Trong bia chứa một lượng B6 đáng kể có thể là giảm nguy cơ mắc bệnh về tim. Các nhà nghiên cứu khoa dinh dưỡng TNO và viện nghiên cứu thực phẩm Zest ở HàLan, đã nghiên cứu tác động của các loại nước giải khát khác nhau lên tim. 11 người khỏe mạnh uống một trong 4 ly bia, rượu vang đỏ, rượu gin Hà Lan và nước soda sau bữa tối của họ khoảng 3 tuần. Sau đó họ ngưng và uống ngẫu nhiên nước giải khát khác. Suốt trong 3 tuần uống bia, nghiên cứu những người tham dự cho thấy rằng lượng vitamin B6 trong máu tăng 30% trong khi đó lượng homocystein - chất làm tăng nguy cơ bệnh tim - còn lại trong máu của họ vẫn không thay đổi. Trong khi uống rượu vang đỏ, hay rượu Gin Hà Lan lượng homocystein tăng tương ứng 8% và 9%.  Một nghiên cứu khác của bác sỹ Kenth Mukaml, đại học Havard và cộng sự đưa ra sau khi tiến hành theo dõi thói quen uống bia rượu của trên 38,000 nam giới của Mỹ được tiến hành trong vòng 12 năm cho thấy việc nhấm nháp điều độ và giới hạn các loại bia hoặc rượu vang giúp hạ thấp cơn đau tim. Số lần uống quan trọng hơn nhiều so với lượng bia được nạp vào.

 Các nhà nghiên cứu Viện Bệnh nhiệt đới Talance (New Orlean, Mỹ) đã công bố kết quả nghiên cứu trên tạp chí Hiệp hội Y tế Mỹ (số tháng 2/2003) theo đó uống bia trên 5 vại/ngày làm tăng nguy cơ đột quỵ lên 60% nhưng uống 2 vại bia/ngày lại giảm nguy cơ đột quỵ (dạng nghẽn mạch máu làm máu không hoạt động được) 30%. Kết quả này được rút ra sau khi so sánh, liên hệ hơn 30 cơng trình khác trong khoảng từ năm 1966 đến năm 2002, nhưng các nhà nghiên cứu cảnh báo rằng uống bia và các chất có cồn khơng có tác dụng giảm nguy cơ đứt mạch máu não.

1.3. Thị trường tiêu thụ bia tại Việt Nam

Lượng tiêu thụ rượu bia tăng từ mức 0,9 lít/người/tháng năm 2018 lên 1,3 lít/người/tháng năm 2020, theo kết quả khảo sát mức sống dân cư năm 2020 của Tổng cục Thống kê. Trong đó, người dân thành thị tiêu thụ trung bình 1,2 lít/tháng, trong khi con số này ở khu vực nơng thơn là 1,4 lít/tháng. Đáng chú ý, Tổng cục Thống kê ghi nhận nhóm hộ gia đình khá giả nhất tiêu thụ bình qn đến 2,4 lít rượu bia/người/tháng, cao gần gấp đơi so với nhóm hộ nghèo (1,3 lít/người/tháng).

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Tình hình chung nhu cầu tiêu thụ bia nói chung và bia hơi nói riêng đang ngày càng tăng. Tuy nhiên, do tính đặc thù của bia hơi đòi hỏi yêu cầu bảo quản tốt trong kho lạnh, do đó việc thiết kế xây dựng kho lạnh thích hợp để đáp ứng yêu cầu trên là một vấn đề cấp thiết.

CHƯƠNG 2: CHẾ ĐỘ VÀ PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN SẢN PHẨM 2.1. Chế độ bảo quản

- Sản phẩm: Bia hơi

- Nhiệt độ bảo quản: -1 - 2ºC

- Môi chất sử dụng trong hệ thống: R22 - Địa điểm lắp đặt: Hà Nội ( huyện Mê Linh ) - Đặc điểm tự nhiên:

 Nằm trong vùng nhiệt đới, Hà Nội quanh nǎm tiếp nhận được lượng bức xạ mặt trời rất dồi dào và có nhiệt độ cao. Lượng bức xạ tổng cộng trung bình hàng nǎm ở Hà Nội là 122,8 kcal/cm² với 1641 giờ nắng

 Nhiệt độ khơng khí trung bình hàng năm là 23,6ºC, cao nhất là tháng 6 (29,8ºC), thấp nhất là tháng 1 (17,2ºC). Hà Nội có độ ẩm và lượng mưa khá lớn. Ðộ ẩm tương đối trung bình hàng nǎm là 79%.

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Nhiệt độ khơng khí trung bình các tháng (ºC) Lượng mưa trung bình các tháng

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 8), có:

2.3. Quy trình xử lý sản phẩm

2.4. Phương pháp xếp dỡ

Dung tích của kho là 200 nghìn lít, khơng lớn nên ta có thể áp dụng phương pháp bốc xếp thủ công kết hợp sử dụng các máy nâng, hạ công nghiệp cỡ nhỏ.

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Bia sản phẩm được đóng vào bao bì tiêu chuẩn.

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

 Các thông số ban đầu: - Sản phẩm bảo quản: bia tươi

- Dung tích sản phẩm bia: 200.000 lít - Nhiệt độ bảo quản: -1-2°C

- Môi chất sử dụng trong hệ thống: R22 - Địa phương lắp đặt: Hà Nội

Nhiệt độ và độ ẩm dùng trong tính tốn của Hà Nội

- Tính phụ tải lạnh

- Chọn máy nén và kiểm tra máy nén

- Tính chọn bình ngưng tụ, dàn bay hơi, van tiết lưu - Bản vẽ thiết kế mặt bằng kho, sơ đồ nguyên lý

3.1. Thể tích kho lạnh

Bia được bảo quản trong các bốc có dung lượng 50l, có kích thước như sau:

Dung lượng

Đường kính (mm)

Chiều cao Kích thước ngồi

- Để bảo quản 200000 lít bia hơi, ta cần số bốc 50l là: nbốc= = 4000 ố - Cứ 4 bốc xếp chồng lên nhau, do đó thể tích kho là:

V= (0,41 x 0,41 x 4 x 0,53) x 1000 = 356,372 m3

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

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= Trong đó:

• F: Diện tích chất tải lạnh (m2) • h: Chiều cao của chất tải (m)

Chọn kho lạnh một tầng cao 3,6m, diện tích chất tải buồng lạnh là: F= = ,

, = 168,1 m2

3.3. Kiểm tra tải trọng cho phép

Chọn định mức chất tải quy ước là 0,35 t/m3

mv ×h = 0,35 x 2 = 0,7 (t/m2 )

Do đó tải trọng thực tế nhỏ hơn tải trọng 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.

Xác định diện tích xây dựng theo cơng thức: = Trong đó:

• F: Diện tích chất tải lạnh (m2)

• : Hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa, tính cả đường đi và các diện tích giữa các lô hàng, giữa lô hàng và cột, tường, các diện tích lắp đặt thiết bị như dàn bay hơi, quạt. phụ thuộc diện tích buồng và lấy theo bảng:

Bảng 3.1. Hệ số sử dụng diện tích theo buồng

Diện tích buồng lạnh, m2

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

Hơn 4000 0,80 ÷ 0,85

Do F= 166,464 m2, chọn = 0,75 Fxd= ,

, = 224,13 m2

- Số buồng lạnh cần xây dựng là: Z=Chọn diện tích buồng lạnh là f= 36 m2

Z= , = 6,22 buồng

Chọn số buồng lạnh là 7 buồng

Do đó diện tích kho lạnh thực tế cần xây dựng là: 7 x 36 = 252 m2

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.

- Không 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 bia hơi theo yêu cầu của đề tài

3.6. Chọn vật liệu xây dựng và bố trí mặt bằng

Kết cấu - Là những tấm cách nhiệt với lõi cách nhiệt polyurethan dày từ 50 ÷ 200 mm

-Hai mặt bọc tole mạ màu hoặc inox dày 0,45 mm ÷ 0,5 mm

-Được cấu thành bởi lõi polystyrene

-Bao bọc bằng thép colorbond dày 0.6mm

Ưu điểm - Độ bền cao hơn EPS, cách âm cách nhiệt tốt

-Chịu lực chịu nhiệt tốt, cách âm cách nhiệt tốt

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

-Lắp đặt nhanh, chắc chắn, dễ tháo rời khi cần

-Cách nhiệt cực tốt cho những cơng trình u cầu cao

-Lắp đặt nhanh, tiết kiệm thời gian thi cơng

-Giá thành rẻ, chi phí bảo 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 6m cho trần. Chiều dày cách nhiệt theo tiêu chuẩn nhiệt độ là 75mm với phòng bảo quản lạnh nhiệt độ -1-2℃

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

Diện tích 1 tấm panel chiều dài 6m, chiều rộng 1,2m là: 1,2 x 6 =7,2 m2

Diện tích 1 tấm panel chiều dài 3,6m, chiều rộng 1,2m là: 1,2 x 3,6= 4,32 m2

- Tấm trần: 35 tấm ( 1,2 x 6 m) - Tấm cửa

3.7. Cách thi công lắp ghép panel

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 thông

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

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 thơng 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 nhỏkích 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.

knt=

= 0,143 W/m2.K

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Do trong đấy có nước nên khi bị đóng băng, thể tích riêng của nước đá lớn hơn thể tích riêng của của nước do đó khi nước đóng băng sẽ làm phồng nền. Do đó người ta khắc phục bằng cách làm lỗ thơng gió ở dưới nền, lắp dặt kho lạnh trên các con lươn, các con lươn được xây dựng bằng bê tông hoặc gạch thẻ cao khoảng 200mm và đảm bảo thơng gió tốt, khỏng cách giữa các con lươn tối đa là 400mm

3.9. Kiểm tra đọng sương

Nếu bề mặt bên ngoài của tường bao hay panel bị đọng sương thì ẩm sẽ dễxâm 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 môi trường. Ta có cơng thức:

k<ks= 0,95.α.

Trong đó: 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.

Thông số tấm panel sử dụng để xây dựng kho lạnh: Chiều dày: 75 mm

Hệ số truyền nhiệt: 0,25 W/mK Xây dựng tại Hà Nội

 Kho bảo quản lạnh 1°C  Điều kiện khí hậu: - Nhiệt độ: 37,2 °C - Độ ẩm: 83%

 Nhiệt độ đọng sương: ts= 33,8 °C

 ks=0,95× × = 0,95 × 23,3 × , ,

, = 2,07 W/m2.k Vậy k=0,25 < ks nên vách ngoài của kho lạnh khơng bị đọng sương

CHƯƠNG 4: TÍNH NHIỆT KHO LẠNH Tổng nhiệt của kho được tính theo cơng thức:

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

4.1. Nhiệt tổn thất qua kết cầu 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 ngồi phịng lạnh và nhiệt độ bên trong phịng lạnh, được tính theo cơng thức:

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 bức xạ do mặt trời)

4.1.1. Tổn thất qua vách và trần kho bảo quản lạnh

 F1= Ft + Fv = 252 + 475,2 = 727,2 (m2)

 Qv = 0,3 x 727,2 x (37,2 – 1) =7897,392 (W) = 7,897 (kW)

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

Qn = knt.Fn.(tkk – tld) Trong đó : kn: Hệ số truyền nhiệt qua nền Fn: Diện tích nền

tkk: Nhiệt độ ngoài trời tlđ: Nhiệt độ lạnh đông

- Nền được xây bằng bê tơng có cách nhiệt, cách ẩm có hệ số truyền nhiệt:

knt = 0,143 W/m2K

- Diện tích nền là: