Tính toán thiết kế kho bảo quản sản phẩm cá đông lạnh dung tích 120 tấn

Đề tài: Kho lạnh bảo quản đông 120 tấn

GVHD: Nguyễn Tiến Cảnh

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm qua, ngành kỹ thuật lạnh nước ta đã được ứng dụng rất mạnh mẽ
trong các ngành như: sinh học, hoá chất, công nghiệp dệt, thuốc lá, bia, rượu, điện tử, tin học, y
tế,… 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 mới đã tạo nên một cuộc cách
mạng thật sự cho ngành kỹ thuật nước ta.
Với nguồn nguyên liệu thủy sản dồi dào và đa dạng. Sản lượng thủy sản đánh bắt và nuôi
trồng hàng năm là rất lớn. Vì vậy để đảm bảo thu được lợi nhuận cao từ việc xuất khẩu thủy sản
thì việc đảm bảo chất lượng của sản phẩm là vấn đề rất quan trọng.
Cùng với quy trình công nghệ máy móc và thiết bị chế biến thì vấn đề bảo quản sau
khi chế biến là một khâu không thể thiếu để hạn chế những biến đổi làm giảm chất lượng sản
phẩm. Cho nên việc xây dựng kho bảo quản sản phẩm đông lạnh là một vấn đề cấp thiết hiện
nay.
Xuất phát từ những yêu cầu đó, được sự phân công của thầy Nguyên tiên cảnh, chúng
em được giao đề tài: “Tính toán thiết kế kho bảo quản sản phẩm cá đông lạnh dung tích
120 tấn”
Tiều luận gồm 7 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính toán.
Chương 3: Tính toán kích thước kho lạnh cân bằng nhiệt.
Chương 4: Tính chiều dày cách nhiệt và kiểm tra đọng sương.
Chương 5: Tính nhiệt tải, chọn máy nén và các thiết bị của hệ thống lạnh.
Chương 6: Các thiết bị khác của hệ thống.
Chương 7: Tự động hoá và vận hành hệ thống lạnh.

1

Đề tài: Kho lạnh bảo quản đông 120 tấn

GVHD: Nguyễn Tiến Cảnh

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu và tham khảo để hoàn thành tiểu luận, nhóm chúng em
xin chân thành cảm ơn:
Trường ĐH Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện tốt nhất về cơ sở vật chất kĩ
thuật, trang thiết bị để chúng em có thể hoàn thành tốt tiểu luận trong thời gian ngắn.
Thư viện trường đã cung cấp những tư liệu hết sức có giá trị, là tài liệu tham khảo tốt và quí
báu.
Đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Tiến Cảnh, người đã trực tiếp hướng dẫn tận tình
để chúng em hoàn thành tiểu luận đúng thời hạn.

TP. Hồ Chí Minh, Ngày 05 tháng 2 năm 2012

2


Đề tài: Kho lạnh bảo quản đông 120 tấn

GVHD: Nguyễn Tiến Cảnh

DANH SÁCH SINH VIÊN THỰC HIỆN

3

Đề tài: Kho lạnh bảo quản đông 120 tấn

GVHD: Nguyễn Tiến Cảnh

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................

4

Đề tài: Kho lạnh bảo quản đông 120 tấn

GVHD: Nguyễn Tiến Cảnh

............................................................................................................................................................

MỤC LỤC

5


Chương 1: TỔNG QUAN
1.1 Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong công nghiệp thực phẩm:
1.1.1 Vai trò và nhiệm vụ:
Nguồn lợi thủy sản ở nước ta vô cùng phong phú và đa dạng như: cá, tôm, mực …
hiện nay người ta đã xác định trên 800 loài thủy hải sản trong đó có hơn 40 loài thủy hải sản
có giá trị cao.
Nhu cầu về thực phẩm thủy sản đông lạnh luôn có xu hướng tăng nhanh đặc biệt ở
các nước phát triển, mức sống của họ cao nên họ có xu hướng sử dụng các loài thưc phẩm
thủy sản để hạn chế nguy cơ gây một số bệnh như :bệnh tim, bệnh béo phì, bệnh cao huyết
áp, bệnh bưới cổ.
Chính vì thế mà thưc phẩm lạnh nói chung và thực phẩm đông lạnh nói riêng luôn là
nguồn hấp dẫn người tiêu dùng trong và ngoài nước. Nó không ngừng mang lại ngoại tệ cho
đất nước.

1.1.2 Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong công nghiệp thực phẩm:
Xuất phát từ những vai trò và nhiệm vụ, mặt khác Việt Nam nằm ở vùng nhiệt đới
nóng ẩm, phần lớn các loại thực phẩm từ rau quả, thịt, cá …chứa nhiều chất và cấu trúc rất

phức tạp. các thông số về chất lượng thực phẩm thay đổi dưới tác dụng của các quá trình lên
men trong thực phẩm cũng như các quá trình phát triển của vi sinh vật và quá trình ô xi hoá
của không khí làm tro thực phẩm đó có cấu trúc vi sinh vật bị phá huỷ. Do đó làm giảm giá
trị của thực phẩm. Mặt khác ở thực phẩm nóng có thể xuất hiện nhiều chất có hại cho cơ thể
người.
Vậy để hạn chế những biến đổi không có lợi có hại cho thực phẩm bằng cách hạ nhiệt
độ của thực phẩm vì ở nhiệt độ thấp thì những biến đổi có hại cho thực phẩm sẽ bị kìm hãm
làm cho quá trình đó lâu hơn. Do đó, đã làm cho chất lượng thực phẩm tăng cao và thời gian
giữ được thực phẩm lâu hơn. Muốn làm được điều này thì ngày nay bằng các phương pháp
làm lạnh nhân tạo mà ngành kỹ thuật lạnh đã làm được và nó cũng là phương pháp đạt hiệu
quả cao trong các điều kiên nhiệt độ như ở nước ta.

1.2 Tổng quan về công nghệ làm đông và bảo quản sản phẩm đông lạnh:
1.2.1 Tác dụng của việc bảo quản lạnh:
Bảo quản thực phẩm là quá trình bảo vệ và hạn chế những biến đổi về chất lượng và
hình thức của thực phẩm trong khi chờ đợi đưa đi sử dụng.
Thực phẩm sau khi thu hoạch về chế biến được bảo quản ở nhiệt độ thấp cùng với chế
độ thông gió và độ ẩm thích hợp trong kho lạnh, khi hạ nhiệt độ thấp thì enzyme và vi sinh

Trang 6


vật trong nhiên liệu bị ức chế hoạt động và có thể bị đình chỉ hoạt động. Như vậy nguyên liệu
được giữ tươi lâu thêm một thời gian nữa.
Nói chung khi nhiệt độ nhỏ hơn 10oC thì vi sinh vật gây thối rữa và vi khuẩn gây bệnh
bị kiềm chế phần nào hoạt động của chúng. Khi nhiệt độ nhỏ hơn 0 oC thì tỷ lệ phát triển của
chúng rất thấp, ở -5oC ÷ -10oC thì hầu hết chúng không hoạt động. Tuy nhiên có một số loài
vi khuẩn và nấm mốc khi hạ nhiệt độ xuống -15 oC chúng vẫn phát triển được như
Cloromobacter, Pseudomonas… Do đó, muốn bảo quản được thực phẩm, nhất là các mặt
hàng thuỷ sản trong thời gian dài thì nhiệt độ bảo quản phải dưới -15oC.

Như vậy, quá trình bảo quản lạnh có tác dụng như sau:
+ Ở nhiệt độ thấp các phản ứng sinh hoá trong nguyên liệu giảm xuống. Trong phạm
vi hoạt động bình thường cứ hạ 10 oC thì các phản ứng sinh hoá giảm xuống 1/2÷1/3, khi hạ
xuống thấp sẽ làm ức chế các hoạt động về sinh lý của vi khuẩn cũng như nấm men.
+ Dưới tác dụng của nhiệt độ thấp, nước trong động vật thuỷ sản bị đóng băng làm cơ
thể động vật bị mất nước, vi khuẩn thiếu nước nên giảm phát triển và có khi còn bị tiêu diệt.
Nói chung khi nhiệt độ hạ xuống thấp thì chỉ có tác dụng kiềm chế vi khuẩn hơn là giết chết
chúng.

1.2.2 Một số biến đổi của thực phẩm trong quá trình bảo quản đông:
a. Biến đổi vật lý:
•

Sự kết tinh lại của nước đá:

Đối với các sản phẩm đông 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. Do nồng độ chất tan trong các tinh thể
nước đá khác nhau thì khác nhau, nên nhiệt độ kết tinh và nhiệt độ nóng chảy 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 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 mùi vị sản
phẩm giảm.
Trang 7

Để tránh hiện tượng kết tinh lại nước đá, trong quá trình bảo quản nhiệt độ bảo quản
phải được giữ ổn định, mức dao động nhiệt độ cho phép là ± 20C.
•

Sự thăng hoa của nước đá:

Trong quá trình bảo quản sản phẩm đông lạnh do hiện tượng hơi nước trong không
khí ngưng tụ thành tuyết trên dàn 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 bề mặt sản phẩm với môi trường
không khí. Nước đá ở bề mặt bị thăng hoa, sau đó các lớp bên trong của thực phẩm cũng bị
thăng hoa.
Sự thăng hoa nước đá của thực phẩm làm cho thực phẩm có cấu trúc xốp, rỗng. Oxy
không khí dễ thâm nhập vào oxy hoá sản phẩm. Sự oxy hoá xảy ra làm cho sản phẩm hao hụt
về trọng lượng, chất tan, mùi vị bị xấu đi, đặc biệt trong quá trình oxy hoá lipit.
Để tránh hiện tượng thăng hoa nước đá của sản phẩm thì sản phẩm đông lạnh đem đi
bảo quản cần 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.
b. Biến đổi về hoá học:
Trong quá trình bảo quản đông lạnh các biến đổi sinh hoá, hoá học diễn ra chậm. Các
thành phần dễ bị biến đổi là protêin hoà tan, lipit, vitamin, chất màu,…
•

Sự biến đổi của protêin:

Trong các loại protêin thì protêin hoà tan trong nước dễ bị phân giải nhất, sự phân giải
chủ yếu dưới dạng dưới tác dụng của enzyme có sẵn trong thực phẩm. Sự khuếch tán nước do
kết tinh lại và thăng hoa nước đá gây nên sự biến tính của protêin hoà tan. Biến đổi protêin
làm giảm chất lượng sản phẩm khi sử dụng.
•

Sự biến đổi của chất béo:

Dưới tác động 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 thực phẩm. Đó là quá trình 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 thực
phẩm.
•

Sự biến đổi về vi sinh vật:
Trang 8


Đối với sản phẩm đông lạnh có nhiệt độ thấp hơn -15 oC 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 bị lây nhiễm vi sinh vật, chúng hoạt động gây thối rữa sản phẩm và giảm chất lượng
sản phẩm.

1.3 Tổng quan về kho lạnh bảo quản:
1.3.1 Kho lạnh bảo quản:
Kho lạnh bảo quản là kho được sử dụng để bảo quản các loại thực phẩm, nông sản,
rau quả, các sản phẩm của công nghiệp hoá chất, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp nhẹ,…
Hiện nay kho lạnh được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp chế biến thực phẩm và
chiếm một tỷ lệ lớn nhất. Các dạng mặt hàng bảo quản bao gồm:
- Kho bảo quản thực phẩm chế biến như: thịt, hải sản, đồ hộp,…
- Kho bảo quản nông sản thực phẩm hoa quả.
- Bảo quản các sản phẩm y tế, dược liệu.

- Kho bảo quản sữa.
- Kho bảo quản và lên men bia.
- Bảo quản các sản phẩm khác.
Việc thiết kế kho lạnh phải đảm bảo một số yêu cầu cơ bản sau:
- Cần phải tiêu chuẩn hoá các kho lạnh.
- Cần phải đáp ứng các yêu cầu khắt khe của sản phẩm xuất khẩu.
- Cần có khả năng cơ giới hoá cao trong các khâu bốc dỡ sắp xếp hàng.
- Có giá trị kinh tế: vốn đầu tư nhỏ, có thể sử dụng máy và thiết bị trong nước,…
Với những yêu cầu nhiều khi mâu thuẫn nhau như trên ta phải đưa ra những phương
pháp thiết kế với hoàn cảnh Việt Nam.

1.3.2 Phân loại kho lạnh:
Có nhiều kiểu kho bảo quản dựa trên những căn cứ phân loại khác nhau:
Trang 9


a. Theo công dụng:
Người ta có thể phân ra các loại kho lạnh như sau:
- 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 sang 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 thuỷ sản, nhà máy xuất khẩu thịt,…). Các
kho lạnh loại này thường có dung tích lớn, cần phải trang bị hệ thống có công suất lạnh lớn.
Phụ tải của kho lạnh luôn thay đổi do phải xuất nhập hàng thường xuyên.
- Kho phân phối, trung chuyển: dùng điều hoà cung cấp thực phẩm cho các khu dân
cư, thành phố và dự trữ lâu dài. Kho lạnh phân phối thường có dung tích lớn, trữ nhiều mặt
hàng và có ý nghĩa rất lớn đối với đời sống sinh hoạt của cả một cộng đồng.
- Kho thương nghiệp: kho lạnh bảo quản các mặt hàng thực phẩm của hệ thống
thương nghiệp. Kho dùng bảo quản tạm thời các mặt hàng đang được doanh nghiệp bán trên
thị trường.

- Kho vận tải (trên tàu thuỷ, tàu hoả, ôtô): đặc điểm của kho là dung tích lớn, hàng
bảo quản mang tính tạm thời để vận chuyển từ nơi này đến nơi khác.
- Kho sinh hoạt: đây là loại kho rất nhỏ dùng trong các hộ gia đình, khách sạn, nhà
hàng dùng bảo quản một lượng hàng nhỏ.
b. Theo nhiệt độ:
Người ta có thể chia ra:
- Kho bảo quản lạnh: nhiệt độ bảo quản nằm trong khoảng -2oC đến 5oC. Đối với một số
rau quả nhiệt đới cần bảo quản ở nhiệt độ cao hơn (đối với chuối > 10oC, đối với chanh >4oC).
Nói chung các mặt hàng chủ yếu là rau quả và các mặt hàng nông sản.
- Kho bảo quản đông: kho được sử dụng để bảo quản các mặt hàng đã qua cấp đông.
Đó là hàng thực phẩm có nguồn gốc động vật. Nhiệt độ bảo quản tuỳ thuộc vào thời gian, loại
thực phẩm bảo quản. Tuy nhiên nhiệt độ bảo quản tối thiểu cũng phải đạt -18 oC để các vi sinh
vật không thể phát triển làm hư hại thực phẩm trong quá trình bảo quản.
- Kho đa năng: nhiệt độ bảo quản là -12oC, buồng bảo quản đa năng thường được thiết
kế ở -12oC nhưng khi cần bảo quản lạnh có thể đưa lên nhiệt độ bảo quản 0 oC hoặc khi cần
Trang 10


bảo quản đông có thể đưa xuống nhiệt độ bảo quản -18oC tuỳ theo yêu cầu công nghệ. Khi
cần có thể sử dụng buồng đa năng để gia lạnh sản phẩm. Buồng đa năng thường được trang bị
dàn quạt nhưng cũng có thể được trang bị dàn tường hoặc dàn trần đối lưu không khí tự
nhiên.
- Kho gia lạnh: được dùng để làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi trường xuống nhiệt
độ bảo quản lạnh hoặc để gia lạnh sơ bộ cho những sản phẩm lạnh đông trong phương pháp
kết đông 2 pha. Tuỳ theo yêu cầu quy trình công nghệ gia lạnh, nhiệt độ buồng có thể hạ
xuống -5oC và nâng lên vài độ trên nhiệt độ đóng băng của các sản phẩm được gia lạnh.
Buồng gia lạnh thường được trang bị dàn quạt để tăng tốc độ gia lạnh cho sản phẩm.
- Kho bảo quản nước đá: nhiệt độ tối thiểu -4oC.
c. Theo dung tích chứa:
Kích thước kho lạnh phụ thuộc chủ yếu vào dung tích chứa hàng của nó. Do đặc điểm

về khả năng chất tải cho mỗi loại thực phẩm khác nhau nên thường quy dung tích ra tấn thịt.
Ví dụ: kho 50 tấn thịt, kho 100 tấn thịt, 200 tấn thịt, 500 tấn thịt….
d. Theo đặc điểm cách nhiệt:
Người ta chia ra:
- Kho xây: là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người ta bọc lớp cách
nhiệt. Kho xây chiếm diện tích lớn, giá thành tương đối cao, không đẹp, khó tháo dỡ, và di
chuyển. Mặt khác về mặt thẩm mỹ và vệ sinh kho xây không đảm bảo tốt. Vì vậy, hiện nay ở
nước ta thường ít sử dụng kho xây để bảo quản thực phẩm.
- Kho panel: được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyuretan và được lắp ghép với
nhau bằng các móc khoá cam locking và mộng âm dương. Kho panel có hình thức đẹp, gọn và
giá thành tương đối rẻ, rất tiện lợi khi lắp đặt, tháo dỡ và bảo quản các mặt hàng thực phẩm, nông
sản, thuốc men, dược liệu… Hiện nay nhiều doanh nghiệp ở nước ta đã sản xuất các tấm panel
cách nhiệt đạt tiêu chuẩn cao. Vì thế hầu hết các xí nghiệp, công nghiệp thực phẩm đều sử dụng
kho panel để bảo quản hàng hoá.

1.4 Tính cấp thiết của đề tài:
Hiện nay ngày càng có nhiều các loại kho lạnh khác nhau, phục vụ cho các mục đích
khác nhau đóng góp một phần không nhỏ vào việc bảo quản, dự trữ và phân phối lương thực,
thực phẩm một cách hiệu quả trên phạm vi toàn thế giới. Ở nước ta, nhu cầu phát triển về kho
Trang 11


lạnh cũng ngày càng tăng cao, các kho lạnh có công suất lớn ngày càng được xây dựng nhiều
hơn. Trước tình hình này, nhằm tạo cho sinh viên một cái nhìn tổng thể về việc tính toán thiết
kế một kho lạnh cơ bản, tìm hiểu về các thiết bị của kho lạnh, các chỉ tiêu thiết kế cùa từng
loại kho lạnh khác nhau... Từ đó giúp cho sinh viên khi ra trường sẽ không bỡ ngỡ trước các
công việc về tính toán thiết kế một kho lạnh. Xuất phát từ những yêu cầu thực tế trên nên
chúng em đã được phân công tiểu luận: “Tính toán thiết kế kho lạnh bảo quản sản phẩm cá
dung tích 120 tấn”

Trang 12


Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN
2.1 Chọn thông số thiết kế:
2.1.1 Chọn nhiệt độ bảo quản :
Nhiệt độ bảo quản sản phẩm đông theo lý thuyết nhiệt độ càng thấp thì chất lượng sản
phẩm càng tốt, thời gian bảo quản càng lâu nhưng tùy từng mặt hàng cụ thể mà chúng có
nhiệt độ bảo quản khác nhau. Nếu nhiệt độ bảo quản càng thấp thì chi phí lạnh càng cao, điều
đó làm tăng chi phí vận hành và hiệu quả kinh tế đạt được thấp. Nhiệt độ bảo quản còn phụ
thuộc vào thời gian bảo quản, nếu muốn bảo quản với thời gian dài thì phải giữ ở nhiệt độ
thấp.
Nhiệt độ bảo quản ở các nước Châu Âu hiện nay là -30 0C. Một số sản phẩm bảo quản
ở nhiệt độ cao hơn -30 0C nếu bảo quản trong thời gian ngắn. Theo viện nghiên cứu lạnh đông
Quốc tế thì nhiệt độ bảo quản cho cá gầy là -20 0C, cho cá béo là -30 0C. Tuy nhiên nếu cá gầy
mà bảo quản trên 1 năm thì nhiệt độ bảo quản phải đạt -30 0C. Ở Việt Nam hiện nay, nhiệt độ
bảo quản sản phẩm thủy sản đông lạnh quy định chung là -18 ÷ -250C.
Kho đang thiết kế của chúng ta bảo quản mặt hàng mực, bạch tuộc đông lạnh thời
gian bảo quản thường nhỏ hơn 1 tháng. Vì thế, chúng ta chọn nhiệt độ bảo quản trong kho là
-200C.

2.1.2 Độ ẩm không khí trong kho:
Độ ẩm không khí lạnh trong kho có ảnh hưởng lớn đến chất lượng và cảm quan bề
mặt của sản phẩm đông sau khi bảo quản. Bởi vì nó liên quan đến hiện tượng thăng hoa của
nước đá trong sản phẩm. Do vậy tùy từng loại sản phẩm cụ thể mà độ ẩm của không khí trong
kho là khác nhau.
Đối với sản phẩm đông không được bao gói cách ẩm thì độ ẩm không khí lạnh là phải
đạt 95%, còn đối với sản phẩm đã được bao gói cách ẩm thì độ ẩm của không khí lạnh
khoảng 85 ÷ 90%.
Kho đang thiết kế chủ yếu bảo quản các sản phẩm cá được bao gói nên ta chọn độ ẩm

không khí lạnh trong kho 90%.

2.1.3 Thông số địa lý, khí tượng ở TP. Hồ Chí Minh:
Các thông số này đã được thống kê trong nhiều năm, khi tính toán thiết kế để đảm bảo

Trang 13


độ an toàn cao ta thường lấy giá trị cao nhất ứng với chế độ khí hậu khắc nghiệt nhất. Từ đó sẽ
đảm bảo cho kho vận hành an toàn trong mọi điều kiện khí hậu.
Bảng 2-1: Thông số khí hậu TP. Hồ Chí Minh, tài liệu tham khảo [1].
Bảng nhiệt độ 0C

Độ ẩm tương đối, %

TB cả năm

Mùa hè

TB cả năm

Mùa hè

TB cả năm

27

37,3

27

74

74

2.1.4 Phương án xây dựng, vị trí đặt kho lạnh:
Có 2 phương án thiết kế kho lạnh đó là kho xây và kho lắp ghép. Ở đây, chúng em
chọn thiết kế là kho lạnh lắp ghép, mặc dù kho lạnh lắp ghép giá thành cao hơn khá nhiều so
với kho lạnh xây. Nhưng nó có những ưu điểm vượt trội so với kho lạnh xây như sau: t ất 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 trong một vài ngày so với kho truyền thống phải
xây dựng trong nhiều tháng, có khi nhiều năm; có thể tháo lắp và di chuyển đến nơi mới khi
cần thiết; cách nhiệt là polyuretan có hệ số dẫn nhiệt thấp; hoàn toàn có thể sản xuất được
trong nước…
Kho lạnh nằm gần khu thành phẩm, bao gói để thuận lợi cho việc đưa hàng vào trong
kho và giảm tổn thất nhiệt cho kho. Ngoài ra còn phải nằm ở vị trí gần đường giao thông, có
thể lùi xe để bốc hàng mà không ảnh hưởng đến các khâu khác… Sản phẩm sau khi cấp đông
được chuyển sang bao gói và chuyển vào kho lạnh ngay, tránh trường hợp phải vận chuyển
xa có thể làm cho sản phẩm bị dã đông và làm tăng chi phí vận hành của kho lạnh.

2.1.5 Chọn phương pháp làm lạnh:
Trong thực tế có nhiều phương pháp làm lạnh cho kho. Nhưng có hai phương pháp
thông dụng nhất là: làm lạnh trực tiếp và làm lạnh gián tiếp.
Mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm khác nhau phù hợp với yêu cầu thiết
bị, công nghệ của từng trường hợp cụ thể. Đối với mỗi trường hợp này ta sẽ chọn phương
pháp làm lạnh trực tiếp.
Làm lạnh trực tiếp:
Là phương pháp làm lạnh kho 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.

Trang 14


• 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 nhanh chóng.
- Đứng về mặt nhiệt động thì ít tổn thất năng lượng vì hiệu nhiệt độ giữa kho lạnh và
dàn bay hơi gián tiếp qua không khí.
- 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 theo nhiệt độ sôi của môi chất, nhiệt độ sôi có thể
xác định dễ dàng qua nhiệt kế của đầu hút máy nén.
• Nhược điểm:

- Đối với hệ thống lạnh lớn thì lượng môi chất nạp vào máy lớn, khả năng rò rỉ của
môi chất lớn, khó có khả năng dò tìm được chỗ rò rỉ để xử lý. Tổn thất áp suấp cho việc cấp
cho những dàn bay hơi ở xa có hồi dầu về nếu dùng môi chất Freon, máy nén dễ hút 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.

2.1.6 Chọn môi chất lạnh:
Môi chất lạnh (còn gọi là tác nhân lạnh hay gas lạnh) là chất môi giới sử dụng trong
chu trình nhiệt động ngược chiều để thu nhiệt của môi trường có nhiệt độ thấp và thải nhiệt ra
môi trường có nhiệt độ cao hơn. Môi chất tuần hoàn trong hệ thống lạnh nhờ quá trình nén.
Ở máy lạnh nén hơi, sự thu nhiệt của môi trường có nhiệt độ thấp nhờ quá trình bay
hơi ở nhiệt độ thấp và áp suất thấp, sự thải nhiệt cho môi trường có nhiệt độ cao nhờ quá trình

ngưng tụ ở áp suất cao và nhiệt độ cao, sự tăng áp của quá trình nén hơi và giảm áp.
Môi chất lạnh sử dụng trong hệ thống lạnh cần đáp ứng các yêu cầu sau:
 Tính chất hoá học:

- Môi chất cần bền vững về mặt hoá học trong phạm vi áp suất và nhiệt độ làm việc,
không được phân huỷ, không được polyme hoá.
- Môi chất phải trơ, không ăn mòn các vật liệu chế tạo máy, dầu bôi trơn, oxy trong
Trang 15


không khí và hơi ẩm.
- An toàn, không dễ cháy dễ nổ.
 Tính chất lý học:

- Áp suất ngưng tụ không được quá cao, nếu áp suất ngưng tụ quá cao độ bền chi tiết
yêu cầu lớn, vách thiết bị dày, dễ rò rỉ môi chất.
- Áp suất bay hơi không được quá nhỏ, phải lớn hơn áp suất khí quyển để hệ thống
không bị chân không, dễ rò lọt không khí vào hệ thống.
- Nhiệt độ đông đặc phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi nhiều và nhiệt độ tới hạn phải cao
hơn nhiệt độ ngưng tụ nhiều.
- Nhiệt ẩn hoá hơi (r) và nhiệt dung riêng (c) của môi chất lỏng càng lớn càng tốt.
Nhiệt ẩn hoá hơi càng lớn, lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống càng nhỏ, năng suất lạnh
riêng khối lượng càng lớn.
- Năng suất lạnh riêng thể tích càng lớn càng tốt, máy nén và thiết bị càng gọn.
- Độ nhớt động học càng nhỏ càng tốt, để giảm tổn thất áp suất trên đường ống và cửa
van.
- Hệ số dẫn nhiệt và hệ số toả nhiệt càng lớn càng tốt vì thiết bị trao đổi nhiệt gọn
hơn.
- Môi chất hoà tan dầu hoàn toàn có ưu điểm hơn so với loại môi chất không hoà tan
hoặc hoà tan một phần vì quá trình bôi trơn tốt hơn, thiết bị trao đổi nhiệt không bị một lớp

trở nhiệt do dầu bao phủ, tuy cũng có nhược điểm làm tăng nhiệt độ bay hơi, làm giảm độ
nhớt của dầu.
- Khả năng hoà tan nước của hệ thống càng lớn càng tốt để tránh tắc ẩm ở bộ phận tiết
lưu.
- Không được dẫn điện để có thể sử dụng cho máy nén kín và nửa kín.
 Tính chất sinh lý:

- Môi chất không độc hại đối với người và cơ thể sống, không gây phản ứng với cơ
quan hô hấp, không tạo lớp khí độc khi tiếp xúc với lửa hàn và vật liệu chế tạo máy.
- Môi chất cần phải có mùi đặc biệt để dễ dàng phát hiện khi bị rò rỉ. Có thể pha thêm
chất có mùi vào môi chất lạnh nếu chất đó không ảnh hưởng đến chu trình máy lạnh.
Trang 16


- Môi chất không được ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm bảo quản.
 Tính kinh tế:

- Giá thành phải hạ tuy độ tinh khiết phải đạt yêu cầu.
- Dễ kiếm, nghĩa là môi chất được sản xuất công nghiệp, vận chuyển và bảo quản dễ
dàng.
Không có môi chất lạnh lý tưởng đáp ứng đầy đủ các nhu cầu đã nêu trên, ta chỉ có thể tìm
được một môi chất đáp ứng ít hay nhiều những yêu cầu đó mà thôi. Tuỳ từng trường hợp ứng dụng
có thể chọn loại môi chất này hoặc môi chất kia sao cho ưu điểm được phát huy cao nhất và nhược
điểm được hạn chế đến mức thấp nhất.
Chúng em quyết định chọn môi chất lạnh sử dụng là R22 cho hệ thống kho lạnh của
mình do môi chất này rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyển và bảo quản dễ dàng, nước ta sản xuất
được, ít gây ảnh hưởng đến tầng ôzôn và hiệu ứng nhà kính như.

2.2 Xác định diện tích xây dựng kho lạnh:
2.2.1 Thể tích chất tải của buồng lạnh:

Theo công thức (2.1) của [1], ta có công thức xác định thể tích chất tải buồng lạnh:

(m3)

V=

(2.1)

Trong đó: E – Dung tích của các buồng lạnh, tấn.
gv – Mức độ chất tải, tấn/m3.

2.2.2 Diện tích chất tải:
Theo công thức (2.2) của [1], ta có công thức xác định diện tích chất tải buồng lạnh:

F=

(m2)

(2.2)

Trong đó: h – Chiều cao chất tải, m.

2.2.3 Diện tích xây dựng của buồng lạnh :
Theo công thức (2.3) của [1], ta có công thức xác định diện tích xây dựng buồng
lạnh:

Trang 17


(2.3)

Trong đó: βF – Hệ số sử dụng diện tích xây dựng của kho lạnh. βF phụ thuộc vào kích
thước của buồng lạnh.
Đối với buồng diện tích nhỏ hơn 100 m2, βF = 0,70÷0,75, [1].
Đối với buồng diện tích 100- 400 m2, βF = 0,75÷0,80, [1].
Đối với buồng diện tích hơn 400 m2, βF = 0,8÷0,85, [1].

2.3 Tính chiều dày cách nhiệt và kiểm tra đọng sương:
2.3.1 Tính chiều dày cách nhiệt cách ẩm:
Theo công thức (3.2) của [2], chiều dày cách nhiệt cách ẩm được xác định bằng công
thức:

(2.4)
Trong đó:

– Độ dày yêu cầu lớp cách nhiệt, m.

– Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, W/mK.
K – Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che, W/m2K.

– Hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài tới vách, W/m2K.

– Hệ số tỏa nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh, W/m2K.

– Bề dày lớp vật liệu thứ i, m.
Trang 18


– Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/mK.

2.3.2 Kiểm tra đọng sương:

Điều kiện để vách ngoài không bị đọng sương là Kth ≤ Ks
Trong đó:
Kth – Hệ số truyền nhiệt thực, W/m2K.
Ks – Hệ số truyền nhiệt đọng sương, W/m2K.
Theo công thức (3.7) của [2], Ks được xác định bằng công thức:

, W/m2K.

(2.5)

Trong đó:

– Hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài bề mặt tường kho, W/m2K.
t1 – Nhiệt độ không khí bên ngoài kho, 0C.
t2 – Nhiệt độ không khí bên trong kho, 0C.
ts – Nhiệt độ điểm đọng sương, 0C.

2.4 Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh:
Theo công thức (2.4) của [1], nhiệt tải Q của kho lạnh sẽ được tính theo công thức
sau:
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5, W

(2.6)

Trong đó:
Q1 – Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của kho lạnh, W.
Q2 – Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra trong quá trình xử lý lạnh, W.
Q3 – Dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh, ở đây Q 3 = 0
do kho bảo quản sản phẩm thủy sản không thông gió buồng lạnh.

Trang 19


Q4 – Dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh, W.
Q5 – Dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp, nó chỉ có ở kho lạnh
bảo quản rau quả, Q5 = 0.

2.4.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1:
Theo công thức (2.5) của [1], dòng nhiệt Q1 được xác định theo công thức:
Q1 = Q11 + Q12, W.

(2.7)

Trong đó:
Q11 – Dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ, W.
Q12 – Dòng nhiệt qua tường bao và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời, W.
Theo công thức (2.6) của [1], dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệnh
nhiệt độ Q11 được xác định theo công thức:
Q11 = Kt . F(t1 – t2), W.

(2.8)

Trong đó:
Kt – Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo chiều dài cách
nhiệt thực.
F – Diện tích bề mặt kết cấu bao che, m2.
t1 – Nhiệt độ môi trường bên ngoài kho, 0C.
t2 – Nhiệt độ không khí trong kho, 0C.

2.4.2 Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra Q2:

Theo công thức (2.11) của [1], dòng nhiệt do bao bì và sản phẩm tạo ra xác định theo
công thức:
Q2 = Q21 + Q22, W.

(2.9)

Trong đó:
Q21 – Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra, W.
Q22 – Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra, W.

Trang 20


Theo công thức (2.12) của [1], dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra xác định theo công
thức:

, W.

(2.10)

Trong đó:
M – Công suất buồng gia lạnh hay khối lượng hàng nhập vào kho bảo quản
trong một ngày đêm, tấn/ngày đêm. M chiếm cỡ 10 ÷ 15% dung tích kho lạnh.
i1, i2 – Enthalpy của sản phẩm vào kho và của sản phẩm ở nhiệt độ bảo quản,
J/kgK.
Theo công thức (2.14) của [1], dòng nhiệt do bao bì tạo ra xác định theo công thức:

, W.

(2.11)

Trong đó:
Mb – Khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm trong một ngày đêm, tấn/ngày
đêm.
Cb – Nhiệt dung riêng của bao bì, J/kgK.
t1, t2 – Nhiệt độ bao bì trước và sau khi làm lạnh bao bì, 0C.

2.4.3 Dòng nhiệt tỏa ra khi vận hành Q4:
Theo công thức (2.17) của [1], dòng nhiệt toả ra khi vận hành xác định theo công
thức:
Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 + Q45, W.

(2.12)

a. Dòng nhiệt do chiếu sáng Q41:

Theo công thức (2.18) của [1], dòng nhiệt toả ra do đèn chiếu sáng xác định theo
công thức:
Q41 = A.F, W.

(2.13)

Trong đó:

Trang 21


A – Nhiệt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1 m2 buồng hay nền, W/m2.
F – Diện tích của buồng, m2.
b. Dòng nhiệt do người trong buồng làm việc tỏa ra Q42:

Theo công thức (2.19) của [1], dòng nhiệt do người trong buồng làm việc toả ra xác
định theo công thức:
Q42 = 350. n, W.

(2.14)

Trong đó:
350 – Nhiệt lượng do một người tỏa ra trong khi làm công việc nặng nhọc 350
W/người.
n – Số người làm việc trong buồng. Nó phụ thuộc vào công nghệ gia công, chế
biến, vận chuyển, bốc xếp.
c. Dòng nhiệt do động cơ điện tỏa ra Q43:

Theo công thức (2.20) của [1], dòng nhiệt do động cơ điện toả ra được xác định theo
công thức:
Q43 = N.1000, W.

(2.15)

Trong đó:
N – Công suất điện của động cơ, kW.
d. Dòng nhiệt do mở cửa kho lạnh Q44:

Theo công thức (2.22) của [1], dòng nhiệt do mở cửa kho lạnh được tính bằng công
thức:
Q44 = B.F, W.

(2.16)

Trong đó:
F – Diện tích của kho lạnh, m2.
B – Dòng nhiệt dung riêng khi mở cửa, W/m2.
e. Dòng nhiệt do xả băng dàn lạnh Q45:

Theo công thức (2.27) của [1], dòng nhiệt do xả băng dàn lạnh được tính bằng công
thức:
Trang 22


, W.

(2.17)

Trong đó:
N – Số lần xả băng trong một ngày đêm.

– Khối lượng riêng của không khí,

=1,2kg/m3.

V – Thể tích của kho lạnh, m3.
CPkk – Nhiệt dung riêng của không khí, CPkk =1009 J/kgK.

– Độ tăng nhiệt độ không khí trong kho lạnh sau khi xả băng dàn lạnh.

2.5 Xác định phụ tải nhiệt qua thiết bị và máy nén:
2.5.1 Phụ tải nhiệt của thiết bị:
Theo công thức (2.31) của [1], tải nhiệt của thiết bị Q0TB được lấy bằng tổng của tất cả các tổn
thất nhiệt của kho lạnh:

Q0TB = Q1 + Q2 + Q4, W.

(2.18)

2.5.2 Phụ tải nhiệt của máy nén:
Theo [1], tải nhiệt của máy nén Q MN đối với kho lạnh bảo quản sản phẩm thủy sản đông lạnh
được tính theo công thức:
QMN = 85%Q1 + 100%Q2 + 75%Q4

(2.19)

Theo công thức (2.34) của [1], năng suất lạnh của máy nén đối với mỗi nhóm buồng có nhiệt
độ sôi giống nhau xác định theo biểu thức:

, kW.

(2.20)

Trong đó:
b - Hệ số thời gian làm việc của máy nén.
k - Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh

Trang 23


Chương 3: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC KHO LẠNH
3.1 Tính thể tích kho lạnh:
Thể tích kho lạnh được xác định theo công thức (2.1):

Trong đó:

E – Dung tích kho lạnh, E = 120 tấn.
gv – Định mức chất tải, tấn/m 3. Kho được thiết kế với mặt hàng cá đông lạnh
chứa trong thùng cactong, ta có gv = 0,45 tấn/m3, [1].

3.2 Diện tích chất tải kho lạnh:
Diện tích chất tải kho lanh được xác định theo công thức (2.2):

Trong đó:
F – Diện tích chất tải hoặc diện tích hàng chiếm trực tiếp, m2.
h – Chiều cao chất tải, m.
Chiều cao chất tải là chiều cao lô hàng chất trong kho, chiều cao này phụ thuộc vào
bao bì đựng hàng, phương tiện bốc dỡ. Chiều cao h có thể tính bằng chiều cao buồng lạnh trừ
đi phần lắp đặt dàn lạnh treo trần và khoảng không gian cần thiết để chất hàng và dỡ hàng.
Chiều cao chất tải phụ thuộc vào chiều cao thực tế h 1 của kho. Chiều cao h1 được xác định
bằng chiều cao phủ bì của kho lạnh trừ đi hai lần chiều dầy cách nhiệt của trần và nền kho
lạnh:

h1 = H – 2 , m;
+ Chọn chiều cao phủ bì H = 3,6 m là chiều dài lớn nhất của tấm panel.

+ Chọn chiều dày cách nhiệt

= 80 mm.

Suy ra: h1 = 3,6 – 2.0,08 = 3,44 m.
Chiều cao chất tải thực h của kho bằng chiều cao phủ bì trừ đi khoảng hở phía trần để lưu
thông không khí chọn là 0,5m và phía dưới nền lát tấm palet là: 0,1m.
Trang 24

Suy ra: h = 3,44 – (0,1 + 0,5) = 2,84 m.

3.3 Diện tích kho lạnh cần xây dựng:
Diện tích kho lạnh thực tế cần xây dựng phải tính đến đường đi, khoảng hở giữa các
lô hàng, diện tích lắp đặt dàn lạnh, khoảng cách giữa các lô hàng đến tường bao. Vì vậy diện
tích cần xây dựng phải lớn hơn diện tích tính toán trên và được xác định theo công thức (2.3):

m2
Với diện tích kho lạnh nhỏ hơn 400 m2, ta chọn

= 0,8.

Từ Fxd = 489,045 m2 ta quyết định chọn kích thước kho lạnh như sau:
- Chiều rộng kho: 18 tấm panel x 1,2 m = 21,6 m
- Chiều dài kho: 19 tấm panel x 1,2 m = 22,8 m.
Như vậy diện tích thực của kho cần xây dựng là 21,6 x 22,8 = 492,48 m2.

3.4 Cấu trúc kho lạnh:
3.4.1 Cấu trúc nền:
Cấu trúc nền kho phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ trong kho, tải trọng của
kho hàng bảo quản, dung tích kho lạnh.
Do đặc thù của kho lạnh là bảo quản hàng hóa do đó phải có cấu trúc vững chắc,
móng phải chịu tải trọng của toàn bộ kết cấu xây dựng, móng kho được xây dựng tùy thuộc
vào kết cấu địa chấn của nơi xây dựng.
Do kho lạnh xây dựng theo phương án lắp ghép nên toàn bộ kho được đặt trên nền
nhà xưởng. Tải trọng của hàng bảo quản sẽ chi phối đến độ rắn chắc của nền, khả năng chịu
lún của nền. Nếu tải trọng của hàng bảo quản càng lớn thì cấu trúc nền kho lạnh phải thiết kế
có độ chịu nén cao. Các tấm panel nền được đặt trên các con lươn thông gió. Cấu trúc nền
kho lạnh được thiết kế như hình vẽ.

Trang 25