Thiết kế hệ thống cấp đông thủy hải sản năng suất 1000Kg/mẻ

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

1






LỜI CẢM ƠN
W  X

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trường ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP
TP.HCM nói chung và các thầy cô ở KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH nói riêng đã
hết lòng dìu dắt, truyền đạt kiến thức cho em trong thời gian học tại trường. Thầy cô đã
tận tình chỉ bảo và đã truyền cho em nhiều kiến thức củng như kinh nghiệm thực tiễn, đó
là hành trang quý báu cho em bước vào đời, trở thành người công dân có ích cho xã hội.
Và chúng em cũng xin chân thành cảm ơn Thầy Trần Đình Thảo đã hướng dẫn tận
tình cho chúng em trong qua trình thực hiện đề tài.
Xin chúc cho quý thầy cô của trường,cùng các thầy cô ở khoa công nghệ nhiệt
lạnh luôn luôn dồi dào sức khỏe và luôn thành công trong công tác và nhiệm vụ của mình.
Nhóm sinh viên thực hiện đề tài!

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

Tp.HCM, Ngày tháng năm 2010

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

Tp.HCM, Ngày tháng năm 2010

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

4












ĐIỂM ĐỀ TÀI

ĐIỂM BẮNG SỐ ĐIỂM BẰNG CHỮ

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

5
LỜI MỞ ĐẦU
W  X

Kỹ thuật lạnh là một ngành quan trọng không thể thiếu được trong nền kinh tế của
một quốc gia.Từ phục vụ sự tiện nghi cho cuộc sống của con người, cho dến các nghành
công nghiệp hiện đại đều cần đến kỹ thuật lạnh.
Trong những năm gần đây, thì ngành kỹ thuật lạnh nước ta đã phát triể
n rất mạnh
mẽ,đặc biệt là trong ngành chế biến và bảo quản thủy hải sản. Việt Nam ta có nguồn tài

nguyên thủy hải sản phong phú, trữ lượng lớn ,theo số liệu Liên Hiệp Quốc thì trữ lượng
hải sản của nước ta đạt tới 10 triệu tấn gồm cá, tôm, mực, cua…Mỗi năm chúng ta đã khai
thác trên 1 triệu tấn, do đó việc chế biến và bảo quản thủy h
ải sản là khâu cực kì quan
trọng. Nước ta đã xuất khẩu thủy sản đông lạnh từ những năm đầu của thập kỷ 60.Năm
1990 doanh thu xuất khẩu thủy sản đạt 205 triệu USD, năm 2005 đạt 4 tỉ USD và phấn
đấu năm 2010 đạt kinh nghạch xuất khẩu thủy sản 5 tỉ USD.
Với tầm quang trọng như vậy, là sinh viên ngành nhiệt lạnh, trong phần đề tài tốt
nghiệp của mình, chúng em đã chọn đề tài “Thiết kế hệ thống cấp đông thủy hải sản năng
suất 1000Kg/mẻ”. Với mong muốn là củng cố và hoàn thiện kiến thức trong quá trình
thực hiện đề tài, đồng thời sau khi hoàn thành sẽ ứng dụng được trong thực tế để đóng
góp một phần nhỏ của mình vào sự phát triển của ngành chế biến và bảo quản thủ
y hải
sản.
Mặc dầu quá trình thực hiện đề tài chúng em đã rất cố gắng, đồng thời củng đã
nhận được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy hướng dẫn Trần Đình Thảo, nhưng nhóm
chúng em vẫn còn những thiếu sót.Vì vậy nhóm chúng em rát mong nhận được sự hướng
dẫn và góp ý thêm nữa của các thầy cô trong khoa để nhóm chúng em hoàn thành đề tài
của mình một cách tốt nhất.
Chúng em xin chân thành cám ơn!
Nhóm sinh viên thực hiện đề tài.




Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

6

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH
1.Khái quát về kỹ thuật lạnh.
Lạnh là trạng thái của vật chất khi nhiệt độ của nó thấp hơn nhiệt độ môi trường xung
quanh mà ta cảm nhận được trong điều kiện bình thường của khí trời.Bằng giác quan,
kinh nghiệm và cả những phương tiện khoa học kỹ thuật,con người có thể xác định được
thế nào là trạng thái trung bình củ
a vật chất để phân biệt được trạng thái nóng và lạnh.Tuy
nhiên,hiện nay vấn đề xác định trạng thái này vẫn chưa đi đến thống nhất trên thế
giới.Nhiều nước chọn giới hạn lạnh là trạng thái của vật chất khi nhiệt độ dưới +20
o
C.
Ứng với những khoảng hạ nhiệt, người ta còn phân biệt các trạng thái lạnh như sau:
Lạnh thường:Khi nhiệt độ dưới +20
o
C và trên nhiệt độ đóng băng.
t
đb
< t < +20
o
C
Lạnh đông:Khi nhiệt độ dưới nhệt độ đóng băng và trên -100
o
C
-100 < t < t
đb

Lạnh thâm độ:Khi nhiệt độ dưới -100
o
C và trên hoặc bằng -200
o

C
-200 ≤ t <-100
o
C
Lạnh tuệt đối khi nhiệt độ dưới -200
o
C và tiến đến -273
o
C
-272,99995 ≤ t < -200
o
C
1.1. Lịch sử phát triển của kỹ thuật lạnh
Từ xa xưa, con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh . Ngành khảo cổ học đã phát
hiện ra những hang động có mạch nước ngầm nhiệt độ thấp chảy qua dùng để chứa thực
phẩm và lương thực khoảng từ 5000 năm trước.
Các tranh vẽ trên tường trong các kim tự tháp Ai Cập cách đây khoảng 2500 năm
đ
ã mô tả cảnh các nô lệ quạt các bình gốm xốp cho nước bay hơi làm mát không khí.
Cách đây 2000 năm người Ấn Độ và người Trung Quốc đã biết trộn muối vào nước hoặc
nước đá để tạo nhiệt độ thấp hơn.
Năm 1755,bác người Scotland, William Cullen đã chế tạo được nước đá bằng cách
tạo chân không trong bình chứa nước; nước trên bề mặt bốc hơi nhanh làm lạnh,số n
ước
còn lại đông thành nước đá.
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

7

Nhưng kĩ thuật lạnh hiện đại bắt đầu phải kể từ giáo sư Black tìm ra nhiệt ẩn hóa 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.
Tiếp theo phát hiện quan trọng đó, Clouet và Monge lần đầu tiên hóa lỏng được
khí SO
2
vào năm 1780. Từ năm 1781, Cavallo bắt đầu nghiên cứu hiện tượng bay hơi một
cách có hệ thống.
Thế kỉ 19 là thế kỉ phát triển mạnh mẽ của kĩ thuật lạnh. Năm 1823, Faraday bắt
đầu công bố những công trình hóa lỏng SO
2,
H
2
S, CO
2
, N
2
O, C
2
H
2
, NH
3
và HCl. Đến năm
1845, ông đã hóa lỏng được hầu hết các loại khí kể cả Êtylen nhưng vẫn phải bó tay trước
các khí O
2
, N
2
, CH

4
, CO, NO và H
2
. Người ta cho rằng chúng là các khí không thể hóa
lỏng được và luôn luôn chỉ ở thể khí nên gọi là các khí
“ vĩnh cửu” – permenant. Lí do là vì Natlerev (Áo) đã nén chúng tới một áp lực cực lớn
3600atm mà vẫn không hóa lỏng được chúng. Mãi tới năm 1869, Andrew (Anh) giả thích
được điểm tới hạn của khí hóa lỏng và nhờ đó Cailletet và Pictet (Pháp) hóa lỏng được
khí “vĩnh cửu” O
2
và N
2
năm 1877, Dewar (Anh) hóa lỏng H
2
năm 1898, Linde ( Đức)
hóa lỏng O
2
và N
2
và tách bằng chưng cất, k.Onnes (Hà Lan) hóa lỏng được Hêli.
Năm 1834, J.Perkins (Anh) đã đăng kí bằng phát minh đầu tiên về máy lạnh nén
hơi với đầy đủ các thiết bị như một máy lạnh nén hơi hiện đại. Đến cuối thế kỉ 19, nhờ có
một loạt cải tiến của Linde (Đức) với việc sử dụng Amoniac làm môi chất lạnh cho máy
lạnh nén hơi, việc chế tạo và sử dụng máy l
ạnh nén hơi mới thực sự phát triển rộng rãi
trong hầu hết các ngành kinh tế quốc dân.
Máy lạnh hấp thụ đầu tiên do Leslie (pháp) đưa vào năm 1810 là máy lạnh hấp thụ
chu kì với cặp môi chất H
2
O/H

2
SO
4
. Đến giữa thế kỉ 19, nó được phát triển một cách rầm
rộ nhờ kĩ sư tài ba Carré (Pháp) với hàng loạt bằng phát minh về máy lạnh chu kì và liên
tục với các cặp môi chất khác nhau.
Máy lạnh hấp thụ khuếch tán hoàn toàn không có chi tiết chuyển động được
Geppert (Đức) đăng kí bằng phát minh năm 1899 và được Platen và Munters
( Thụy Điển) hoàn thiện năm 1922 được nhiều nước trên thế giới sản xuất hàng loạt và nó
vẫn có vị trí quan trọng cho đến ngày nay.
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

8
Máy lạnh nén khí đầu tiên do bác sĩ người Mĩ Gorrie chế tạo. Dựa vào kết quả
nghiên cứu của các nhà lí thuyết, bác sĩ Gorrie đã thiết kế và chế tạo thành công máy lạnh
nén khí dùng để điều hòa không khí cho trạm xá chữa bệnh sốt cao của ông. Nhờ thành
tích đặc biệt này mà ông và trạm xá của ông trở thành nổi tiếng thế giới.
Máy lạnh Ejector hơi nước đầu tiên do Leiblanc chế tạo năm 1910. Đây là một sự
kiện có ý nghĩa rất trọng đại vì máy lạnh Ejector hơi nước rất đơn giản: năng lượng tiêu
tốn cho nó lại là nhiệt năng, do đó có thể tận dụng được các nguồn năng lượng phế thải để
làm lạnh.
Một sự kiện quan trọng nữa của lịch sử phát triển của kĩ thuật lạnh là việc sản xuất
và ứng dụng các Freon ở M
ĩ năm 1930. Đây là những môi chất lạnh có nhiều tính chất
quý báu như không cháy, không nổ, không độc hại, phù hợp với chu trình làm việc của
máy lạnh nén hơi, do đó nó đã góp phần tích cực vào việc thúc đẩy kĩ thuật lạnh phát
triển, nhất là kĩ thuật điều tiết không khí.
Ngày nay, kĩ thuật lạnh hiện đại đã tiến những bước rất xa, có trình độ khoa học kĩ

thuật ngang v
ới các ngành kĩ thuật tiên tiến khác. Phạm vi nhiệt độ của kĩ thuật lạnh ngày
nay được mở rộng rất nhiều. Người ta đang tiến dần đến nhiệt độ 0 tuyệt đối. Phía nhiệt
độ cao của thiết bị ngưng tụ nhiệt độ có thể đạt trên 100
o
C dùng cho các mục đích bơm
nhiệt như sưởi ấm, chuẩn bị nước nóng, sấy…. Đây là ứng dụng của bơm nhiệt góp phần
thu hồi nhiệt thải, tiết kiệm năng lượng sơ cấp.
Công suất lạnh của các tổ hợp máy lạnh cũng mở rộng: từ những máy lạnh sử dụng
trong phòng thí nghiệm chỉ có công suất từ vài mW đến tổ hợp có công su
ất hàng triệu W
ở các trung tâm điều tiết không khí.
Hiệu suất máy tăng đáng kể, chi phí vật tư và chi phí năng lượng cho một đơn vị
lạnh giảm xuống rõ rệt, tuổi thọ và độ tin cậy tăng lên. Mức độ tự động hóa của các hệ
thống lạnh và máy lạnh tăng lên rõ rệt. Những thiết bị lạnh tự động hoàn toàn bằng điện
tử và vi đ
iện tử đang dần dần thay thế các thiết bị thao tác bằng tay.
1.2.Ứng dụng của kỹ thuật lạnh
1.2.1.Ứng dụng lạnh trong bảo quản thực phẩm.
Lĩnh vực ứng dụng quan trọng nhất của kĩ thuật lạnh là bảo quản thực phẩm. Theo
một số thống kê thì khoảng 80% công suất lạnh được sử dụng trong công nghiệp là để bảo
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

9
quản thực phẩm. Thực phẩm như một số loại rau quả, thịt, cá, sữa…là những thức ăn dễ
bị ôi thiu do vi khuẩn gây ra. Nước ta là nước nhiệt đới có thời tiết nóng và ẩm nên quá
trình ôi thiu xảy ra càng nhanh.
Muốn làm chậm quá trình ôi thiu, phương pháp có hiệu quả và kinh tế nhất là bảo

quản lạnh. Theo kinh nghiệm, thì thời gian bảo quản là một hàm mũ của nhiệt độ. Sau đây
là thời gian bả
o quản của một số thực phẩm phụ thuộc vào nhiệt độ.
-30
0
C-20
0
C-10
0
C0
0
C10
0
C 20
0
C
Cá 230 110 40 15 7 3
Thịt bò 2300 1000 100 30 16 8
Gia cầm 800 230 70 7 5 2 ngày
Thực ra, thời gian bảo quản còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ ẩm, phương
pháp bao gói, thành phần không khí nơi bảo quản… nhưng nhiệt độ đóng vai trò quan
trọng nhất.
Ngày nay, công nghiệp thực phẩm như chế biến thịt cá, rau quả, công nghiệp đánh
bắt thủy hải sản dài ngày trên biển không thể phát triển nếu không có sự hỗ trợ tích cực
của kĩ thuậ
t lạnh. Các kho lạnh bảo quản, các kho lạnh chế biến phân phối, các máy lạnh
thương nghiệp đến các tủ lạnh gia đình; các nhà máy sản xuất nước đá, máy lạnh lắp đặt
trên tàu thủy và các phương tiện vận tải, các máy lạnh đông nhanh thực phẩm không còn
xa lạ với chúng ta, kể cả các ngành công nghiệp rượu bia, bánh kẹo, kem, nước uống,
công nghiệp sữa, nước hoa quả…

1.2.2. Sấy thăng hoa.
Vật s
ấy được làm lạnh đông xuống -20
0
C và được sấy bằng cách hút chân không
nên sấy thăng hoa là một phương pháp sấy hiện đại hầu như không làm giảm chất lượng
của vật sấy. Nước được rút ra gần như hoàn toàn và sản phẩm trở thành dạng bột, bảo
quản và vận chuyển dễ dàng. Giá thành sấy thăng hoa cao nên người ta chỉ ứng dụng cho
những sản phẩm quí và hiếm như dược liệu từ hoa, cây, quả…những s
ản phẩm y dược dễ
biến đổi chất lượng do tác động của nhiệt độ như máu, các loại thuốc tiêm, hoocmon hoặc
trong công nghệ nuôi cấy vi khuẩn…



Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

10
1.2.3. Ứng dụng lạnh trong công nghiệp hóa chất.
Những ứng dụng quan trọng nhất trong công nghiệp hóa chất là sự hóa lỏng khí
bao gồm hoá lỏng các khí là sản phẩm của công nghiệp hóa học như clo, amoniac,
cacbonic, sunfurơ, clohydric, các loại khí đốt, các loại khí sinh học…
Hóa lỏng và tách khí từ các thành phần của không khí là ngành công nghiệp có ý
nghĩa rất to lớn đối với ngành luyện kim, chế tạo máy và các ngành kinh tế khác kể cả y
học và sinh học. Oxy và nitơ được s
ử dụng ở nhiều kĩnh vực khác nhau như hàn cắt kim
loại, sản xuất phân đạm, làm chất tải lạnh. Các loại khí trơ như hêli và Argon … được sử
dụng trong nghiên cứu vật lí, công nghiệp hóa chất và sản xuất bóng đèn.

Việc sản xuất vải, sợi, tơ, cao su nhân tạo, phim ảnh đòi hỏi sự hỗ trợ tích cực của
kĩ thuật lạnh trong qui trình công nghệ. Thí dụ, trong qui trình sả
n xuất tơ nhân tạo, người
ta phải làm lạnh bể quay tơ xuống nhiệt độ thấp đúng yêu cầu công nghệ thì chất lượng tơ
mới đảm bảo.
Cao su và các loại chất dẻo khi hạ nhiệt độ xuống đủ thấp chúng sẽ trở nên dòn và
dễ vỡ như thủy tinh. Nhờ đặc tính này người ta chế tạo bột cao su mịn. khi hòa trộn với
bột sắt để
tạo cao su từ tính hoặc hòa trộn với phụ gia nào đó có thể đạt được độ đồng đều
rất cao.
Các phản ứng hóa học trong công nghiệp hóa học cũng phụ thuộc rất nhiều vào
nhiệt độ. Nhờ có kĩ thuật lạnh người ta có thể chủ động điều khiển được tốc độ các phản
ứng hóa học.
1.2.4. Ứng dụng lạnh trong điều ti
ết không khí.
Một lĩnh vực có ứng dụng quan trọng của kĩ thuật lạnh là điều tiết không khí. Ngày
nay người ta không thể tách rời kĩ thuật điều tiết không khí với các ngành như cơ khí
chính xác, kĩ thuật điện tử và vi điện tử, kĩ thuật phim ảnh, máy tính điện tử, kĩ thuật
quang học…
Để đảm bảo chất lượng cao của các s
ản phẩm, để đảm bảo máy móc thiết bị làm
việc bình thường cần có các yêu cầu nghiêm ngặt về các điều kiện và thông số của không
khí như thành phần, độ ẩm, nhiệt độ, độ chứa bụi và các hóa chất độc hại… Kĩ thuật lạnh
và đặc biệt là bơm nhiệt có thể khống chế theo các yêu cầu đó.
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

11
Điều tiết không khí cũng đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp nhẹ

nhằm bảo đảm chất lượng sản phẩm như công nghiệp dệt, vải, sợi, thuốc lá. Ví dụ: ở một
nhà máy thuốc lá, nếu độ ẩm quá thấp thì khi quấn sợi thuốc sẽ bị rời và điếu thuốc bị
rỗng; ngược lại: nếu độ ẩm quá cao thì điếu thuốc sẽ
quá chặt, không cháy và dễ bị mốc…
Ở các nước tiên tiến, các chuồng trại chăn nuôi của công nghiệp sản xuất thịt sữa
được điều tiết không khí để đạt được độ tăng trưởng nhanh nhất, vì gia súc và gia cầm cần
có độ ẩm và nhiệt độ thích hợp để tăng trọng và phát triển.
Một trong những nội dung nâng cao đời sống con người là tạo cho con người điều
ki
ện khí hậu thích hợp để sống và làm việc. Điều tiết không khí dân dụng và công nghiệp
đã trở thành quen thuộc với người dân. Nhiệt độ, độ ẩm và các thông số không khí quanh
năm trong phòng hoàn toàn phù hợp với cơ thể con người. Cũng chính điều kiện đó, con
người mới có khả năng lao động sáng tạo nhất.
1.2.5. Siêu dẫn.
Một ứng dụng quan trọng trong kĩ thuật lạnh là ứng dụ
ng hiện tượng siêu dẫn để
tạo ra các nam châm cực mạnh trong các máy gia tốc ở các nhà máy điện nguyên tử, nhiệt
hạch, trong các phòng thí nghiệm nguyên tử, các đệm từ cho các tàu hỏa cao tốc.
Năm 1911, nhà vật lí Hà Lan O.Kamerlingh phát hiện ra rằng: khi giảm nhiệt độ
đến một nhiệt độ rất thấp nào đó điện trở biến mất, kim loại trở thành siêu dẫn. Nhiệt độ
điện trở biến mấ
t gọi là nhiệt độ nhảy. Do nhiệt độ chảy thường rất thấp, ví dụ đối với chì
là 7.2 K, thường là ở khoảng nhiệt độ sôi của Hêli (4K) nên việc ứng dụng rất hạn chế vì
Hêli lỏng rất đắt.
Để có thể ứng dụng rộng rãi siêu dẫn trong công nghiệp phải tìm được các chất
siêu dẫn ở nhiệt độ cao, nên nhiệt độ của Nitơ lỏng (-196
0
C), nhiệt độ thăng hoa của nước
đá( -78.5
0

C) hoặc cao hơn nữa. Nhiệt độ siêu dẫn càng gần nhiệt độ môi trường thì chi
phí để làm lạnh dây dẫn càng giảm.
Năm 1964, V.Litle (Mĩ) và Ginsbua (Nga) đã đưa ra những cơ chế mới về siêu dẫn
ở nhiệt độ cao. Tháng 2 năm 1987, hai nhà bác học ở trường Alabama (Mĩ) đã mở ra bước
đột phá đã tìm ra chất siêu dẫn ở -180
0
C. Sau đó, C.W Chu ở trường Houston (Mĩ) đã tìm
ra chất siêu dẫn ở -175
0
C. Gần đây, ở Hungari các nhà bác học đã chế tạo ra chất siêu dẫn
ở -100
0
C và ở Nga người ta công bố một mẫu gốm có nhiệt độ siêu dẫn ở -23
0
C.
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

12
Những thành tựu vừa qua đã làm cho những ước mơ về các đường dây tải điện
không hao hụt điện năng, các nam châm cực mạnh, các tàu hỏa cao tốc trên các đệm từ
sắp trở thành hiện thực.
1.2.6. Sinh học Cryo.
Kĩ thuật lạnh ngày càng đóng vai trò quan trọng trong nông, lâm nghiệp, sinh học,
vi sinh….Kĩ thuật lạnh thâm độ còn gọi là kĩ thuật Cryô (-80
0
C đến
-196
0

C) đã hỗ trợ đắc lực cho việc lai tạo giống, bảo quản tinh đông, gây đột biến hoặc
cho các quá trình xử lí trong công nghệ sinh học.
Nhờ kĩ thuật Cryô mà một con bò đực có thể phối giống cho hàng vạn bò cái, ngay
cả khi bò đực đã chết hàng chục năm. Ở Mĩ hiện nay có khoảng 20 bệnh nhân được “ướp
sống” ở nhiệt độ rất thấp. Họ bị các loại b
ệnh y học hiện nay chưa chữa được. Người ta sẽ
làm cho họ sống lại khi tìm ra liệu pháp chữa trị thích hợp. Nếu thành công con người có
thể ngừng cuộc sống một thời gian nhất định.
Ngoài ra, sinh học Cryô, trong các phòng nghiên cứu nông lâm nghiệp người ta
còn ứng dụng rộng rãi phòng nhiệt áp để nghiên cứu tạo và lai giống cây trồng. Phòng
nhiệt áp có khả năng điều chỉnh được nhiệt độ, áp suất,
điều kiện ánh sáng và khí hậu
đúng theo chương trình định sẵn.
Thực tế, sinh học Cryô ngày nay đã trở thành một môn khoa học hấp dẫn và lí thú.
1.2.7. Ứng dụng trong kĩ thuật đo và tự động.
Áp suất bay hơi của một chất lỏng luôn luôn phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi áp suất
tăng nhiệt độ tăng và khi áp suất giảm nhiệt độ giảm. Hiệu ứng nhiệt điệ
n nói lên sự liên
quan giữa nhiệt độ và cường độ dòng điện của hai dây dẫn khác tính. Khi cho một dòng
điện chạy qua một dây dẫn gồm hai dây khác tính ( cặp nhiệt điện ) một đầu nối nóng lên
và một đầu nối sẽ lạnh đi.
Ứng dụng những quan hệ trên người ta có thể tạo ra các dụng cụ đo đạc nhiệt độ,
áp suất hoặc các dụng cụ tự
động điều chỉnh, bảo vệ trong kĩ thuật đo và tự động.
1.2.8. Ứng dụng trong thể dục thể thao.
Trong thể dục thể thao hiện đại, nhờ có kĩ thuật lạnh mà người ta có thể tạo ra các
sân băng, các đường đua trượt băng và trượt tuyết nhân tạo cho các vận động viên luyện
tập hoặc cho các đại hội thể thao ngay cả khi nhiệt độ không khí còn rất cao. Trong mộ
t
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

13
cung thể thao, người ta có thể sử dụng máy lạnh giải quyết hai nhu cầu đồng thời về nóng
và lạnh. Chẳng hạn: năng suất lạnh của máy dùng để duy trì sân trượt băng, còn năng suất
nhiệt từ dàn ngưng được sử dụng để sưởi ấm các bể bơi, đun nước nóng tắm rửa trong
mùa đông.

Hình 1: Sơ đồ làm lạnh sân băng bằng nước muối
1. Sân băng, 2. Bơm nước muối, 3. Bể nước muối, 4. nước muối vào và ra
1.2.9. Một số ứng dụng khác.
Trong ngành hàng không và du hành vũ trụ, máy bay hoặc tàu vũ trụ phải làm việc
trong rất nhiều điều kiện khác nhau. Nhiệt độ bên ngoài có lúc tăng lên hàng ngàn độ
nhưng có lúc hạ nhiệt độ dưới -100
o
C . Kĩ thuật lạnh khi đó giúp các nhà khoa học kiểm
tra xem máy bay hoặc tàu vũ trụ có làm việc được trong các môi trường tương tự hay
không.
Trong khai thác mỏ, hầm lò càng sâu, nhiệt độ càng cao và độ ẩm càng lớn thì
trung bình cứ khoan sâu xuống đất 30 mét thì nhiệt độ tăng lên 1
o
C. Nhờ có kĩ thuật lạnh
mà nười ta có thể điều tiết được không khí trong hầm lò đảm bảo điều kiện làm việc bình
thường cho công nhân. Đối với lò xây dựng trong các vùng đầm lầy, nhờ có kĩ thuật lạnh
mà có thể đông cứng được đất ướt, mới có thể xây dựng được hầm lò.
Các công trình ngầm quân sự hoặc dân sự cũng có sự hỗ trợ của kĩ thu
ật lạnh để
bảo đảm nhiệt độ và độ ẩm và thành phần không khí như các hầm ngầm, các đường tàu
điện ngầm.

Tính chất vật lí của vật chất phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Từ nhiều thế kỉ nay
con người đã không ngừng khám phá những tính chất đó để tạo ra được công nghệ sản
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

14
suất phù hợp. Chính vì vậy, kĩ thuật lạnh từ khi ra đời đã phát triển nhanh chóng và ngày
càng đóng một vai trò quan trọng trong công nghệ sản suất, gia công, chế biến, bảo quản
trong nghiên cứu khoa học.
—•—•—

CHƯƠNG II: TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
1.Tổng quan về lĩnh vực cấp đông thực phẩm.
Cấp đông hay làm lạnh đông khi nhiệt độ sản pẩm sau cấp đông lớn hơ
n -100
o
C và
nhỏ hơn nhiệt độ đóng băng của thực phẩm.
1.1 Nhiệt độ đóng băng của thực phẩm.
Tế bào sống chứa nhiều nước,nước chiếm tới 2/3 trọng lượng gồm có 2 dạng chủ
yếu:nước tự do và nước liên kết.
Nước tự do gồm có nước tụ do cấu trúc,chiếm 6,1% ở gian bào và nước bất động chiếm
65,6% trong tế bào.
Nước liên kết chiếm 7,5% ở dạng xôn của các chất protit tan và ở dạng gen trong cấu trúc
mô cơ.
Điểm đóng băng của thực phẩm là nhiệt độ ở đó thể lỏng cân bằng với thẻ rắn.Phần nước
trong thực phẩm đóng băng chủ yếu là nước tụ do cấu trúc.Khi đến điểm đóng băng,phần
lớn nước trong thực phẩ
m chưa đóng băng,phần dung dịch còn lại đóng đông dần dần cho

đến khi toàn bộ nước đóng đông.Chính những chất hòa tan trong dung dịch làm hạ điểm
đóng băng biểu hiện bởi tỉ lệ phân tử khối của các phân tử hòa tan.Do đó ta biết nước
đóng băng ở 0
o
C nhưng cá biển có điểm đóng băng là – 1,5
o
C,cá nước ngọt có điểm đóng
băng -1
o
C,tôm biển -2
o
C,tôm càng là – 0,6
o
C….
1.2. Mục đích và ý nghĩa của cấp đông và bảo quản thực phẩm
Năm 1745 nhà bác học Nga Lômônôxốp trong một luận án nổi tiếng “bàn về nguyên
nhân của nóng và lạnh” đã cho rằng :những quá trình sống và thối rửa diễn ra nhanh hơn
do nhiệt độ cao và kìm hãm chậm lại do nhiệt độ thấp.
Thực vâỵ, sự biến đổi của thực phẩm tăng nhanh ở nhiệt độ 40
÷
50
0
C vì ở nhiệt độ này
rất thích hợp cho hoạt hóa men phân giải (Enzym) của bản thân thực phẩm (1.1)và vi sinh
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

15
vật. Ở nhiệt độ thấp các phản ứng hóa sinh trong thực phẩm bị ức chế. Trong phạm vi

nhiệt độ bình thường cứ giảm 10
0
C thì tốc độ phản ứng giảm 1/2 đến 1/3 lần.
Nhiệt độ thấp tác dụng đến các men phân giải nhưng không tiêu diệt được chúng.
Nhiệt độ xuống dưới 0
0
C phần lớn hoạt động của các Enzym bị đình chỉ. Tuy nhiên, một
số men như Lipaza, Tripsin, catalaza ở nhiệt độ -191
0
C cũng không bị phá hủy, nhiệt độ
càng thấp khả năng phân giải càng giảm mạnh.
- Khi nhiệt độ giảm tốc độ của phản ứng giảm là do:
• Cấu trúc tế bào bị co rút
• Độ nhớt dịch bào tăng
• Sư khuếch tán nước và các chất tan của tế bảo giảm.
• Hoạt tính của enzim có trong tế bào giảm.
Ví dụ khả năng phân giải m
ỡ của men lipaza dưới đây:
Nhiệt độ,
0
C 40 10 0 -10
Khả năng phân giải, % 11,9 3,89 2,26 0,7
Bảng 1: Khả năng phân giải mở của men lipaza
Các tế bào thực vật có cấu trúc đơn giản hoạt động sống có thể độc lập với cơ thể
sống. Vì vậy khả năng chịu lạnh cao, đa số tế bào thực vật không bị chết khi nước trong
nó chưa bị đóng băng.
Tế bào động vật có cấu trúc và hoạt động sống phức tạp, g
ắn liền với cơ thể sống
vì vậy khả năng chịu lạnh kém, đa số tế bào động vật chết khi nhiệt độ xuống quá 4
0

C so
với thân nhiệt bình thường của nó. Tế bào động vật chết chủ yếu là do độ nhớt tăng và sự
phân lớp của các chất tan trong cơ thể.
Một số loài động vật có khả năng tự điều chỉnh hoạt động sống khi nhiệt độ thay
đổi, cơ thể giảm các hoạt động sống đến mức không cần nhu cầu bình thường của điề
u
kiện môi trường trong một khoảng thời gian nhất định. Khi tăng nhiệt độ, hoạt động sống
của chúng sẽ phục hồi, điều này ứng dụng trong vận chuyển động vật đặt biệt là thủy sản
ở dạng tươi sống, đảm bảo chất lượng tốt và giảm chi phí vận chuyển.
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

16
Như vậy khi nhiệt độ xuống thấp thì quá trình phân giải của thực phẩm sẽ bị chậm
lại hoặc chấm dứt hoàn toàn là do:
Hoạt động của các men phân giải bị đình chỉ.
Sự phát triển của các vi sinh vật bị ức chế, đại bộ phận các vi sinh vật ngừng hoạt
động trong khoảng -3
0
C: -10
0
C. Tuy nhiên ở -10
0
C vi khuẩn micrococuss vẫn sống nhưng
phát triển chậm. Các loại nấm mốc chịu lạnh tốt hơn, có thể tới -15
0
C. Để nấm mốc có thể
sống được độ ẩm phải đảm bảo ít nhất là 15%. Nhưng khi nhiệt độ giảm xuống -18
0

C thì
nước trong thực phẩm mới đóng băng tới 86%, đạt yêu cầu trên. Vì vậy nhiệt độ bảo quản
tốt nhất từ -18
0
C thì mới làm cho toàn bộ vi sinh vật và nấm mốc ngừng hoạt động hoàn
toàn.
Ở Việt Nam hiện nay,nhiệt độ bảo quản thủy sản đông lạnh quy đinh chung là : -
18
o
C
±
2
o
C.
1.3. Đặt vấn đề
Nắm bắt được mục đích và ý nghĩa của việc làm đông thực phẩm, chúng ta thấy
rằng khâu cấp đông là khâu quan trọng trong quy trình sản xuất thực phẩm. làm gia tăng
giá trị sản phẩm một cách đáng kể.
Làm lạnh đông thủy sản là hạ thấp nhiệt độ, làm chậm sự hư hỏng của thủy sản,
sao cho đến khi rã đông ta s
ẽ không phân biệt được thủy sản đông lạnh và thủy sản tươi
sống.
Nhu cầu làm lạnh đông và trữ đông ngày càng tăng khi mà việc bảo quản thủy sản
bằng ướp đá chẳng hạn, không còn thích hợp với thời gian tồn trữ lâu dài. Bảo quản thủy
sản bằng ướp lạnh chỉ phù hợp bảo quản trong vài ngày hay tối đa là 1 ÷ 2 tuần, trong khi
cấp
đông và trữ đông cho phép bảo quản thủy sản nhiều tháng hay có thể kéo dài đến một
năm hay hơn nữa.
Bảo quản thủy sản bằng ướp đông có một số lợi ích đáng kể như: nếu nơi đánh bắt
xa cảng cá và việc vận chuyển cá kéo dài nhiều ngày liền, chúng ta nên áp dụng kỹ thuật

lạnh đông trên tàu đề đảm bảo chất lượng của mẻ
cá. Nếu từ cảng cá đến chợ cách khoảng
cách quá xa, cũng nên sử dụng làm lạnh đông để đảm bảo phẩm chất thủy sản qua giai
đọan tồn trữ, vận chuyển và phân phối.
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

17
Ngày nay, nhờ việc phát triển ngành nuôi trồng thủy sản cho nên sản lượng thủy
sản ngày càng nhiều. Chẳng những chúng cung cấp đầy đủ nhu cầu trong nước mà còn có
khả năng xuất khẩu sang các nước khác, đem lại nguồn ngoaị tệ đáng kể cho quốc gia.
Nếu để xuất khẩu, thủy hải sản hay các loại thực phẩm thường được bảo quản lạnh
đông và trữ đ
ông. Xuất khẩu thủy sản đông lạnh rất quan trọng đối với các quốc gia đang
phát triển, vì vậy những loại thuỷ sàn có giá trị kinh tế cao như: tôm, cá ngừ, cá basa, và
các loại thực phẩm đông lạnh khác… là nguồn ngoại tệ đáng kể, nên dành cho xuất khẩu
hơn là để tiêu thụ nội địa. Rõ ràng là làm lạnh đông có ưu điểm nhiều mặt, nhu cầu làm
lạnh đông tr
ở nên bức bách ở các quốc gia đang phát triển do việc mở rộng ngành thủy
sản.
Phương pháp làm cấp đông và trữ đông cho phép các loại thực phẩm có giá trị dinh
dưỡng cao này có thể phân phối đến mọi thị trường trên thế giới.
Chính vì thế mà nhiệm vụ của những kỹ thuật viên nhiệt lạnh là cực kỳ quan trọng, họ
phải thiết kế hệ thống cấp đông một cách tốt nhất trong điều kiện cho phép. Để từ đó đảm bảo
chất lượng sản phẩm là tốt nhất, đáp ứng các yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm và các hệ thống
quản lý chất lượng, làm cho sả
n phẩm sản xuất ra có giá trị kinh tế cao.
1.4. Yêu cầu về nhiệt độ trung bình của sản phẩm sau cấp đông.
Nhiệt độ trữ đông thủy sản ở các nước châu Âu hiện nay là -30

o
C.Viện nghiên cứu
lạnh đông quốc tế đề nghị nhiệt độ trữ đông là -20
o
C cho cá gầy (cá song, cá thu) và
-30
o
C cho cá béo (cá trích, á thu),niếu cá gày bảo quản trên 1 năm dùng nhiệt độ trữ
đông là -30
o
C.Còn ở Việt Nam nhiệt độ bảo quản thủy sản lạnh đông quy định chung
là -18
o
C
±
2
o
C.Bằng với nhiệt độ trung bình sản phẩm cuối quá trình cấp đông.
Nhiệt độ tâm sản phẩm sau cấp đông thấp nhất là -12
o
C
Do đó, yêu cầu nhiệt độ không khí trong buồng cấp đông phải đạt -35
0
C đến -40
0
C
Nhiệt độ trung bình sản phẩm cuối quá trình cấp đông có thể tình như sau:
12
.0,7
2

sp
tt
t
+
=
(Trang 251 TL 9)
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

18
t
1
- nhiệt độ ở vị trí đông lạnh trước tiên bằng nhiệt độ của buồng.
t
2
- nhiệt độ ở vị trí đông lạnh sau cùng là tâm sản phẩm.
―•——•—



CHƯƠNG III
XÁC ĐỊNH DUNG TÍCH TỦ- CÁC THIẾT BỊ BÊN TRONG VÀ TÍNH PHỤ TẢI
NHIỆT
1. Xác định dung tích tủ và các thiết bị bên trong.
1.1. Diện tích tủ F ( m
2
)
Ta có: F =
M × T

g
l
× 24
× k (HDTK HTL)
Trong đó:
- M: công suất của tủ cấp đông, tấn/24h
- T: thời gian hoàn thành một mẻ sản phẩm bao gồm thời gian xử lý lạnh, chất tải,
tháo tải, phá băng cho dàn lạnh, h
- g
l
: tiêu chuẩn chất tải lên 1 m chiều dài giá treo, tấn/m
g
l
= 0.25 tấn/m
- k: hệ số tính chuyển từ tiêu chuẩn chất tải lạnh trên 1 m chiều dài ra 1m
3
diện tích
cần xây dựng, k = 1.2
Với công suất yêu cầu của tủ cấp đông là 500 kg/mẻ/3h thì:
M =
500×10
-3
3
×24 = 4 tấn/24h
Quá trình xả băng dàn lạnh thường diễn ra từ 15 đến 30 phút, tùy thuộc vào từng loại
dàn và phương thức xả băng. Đối với tủ cấp đông gió, người ta chọn sử dụng phương
pháp xả băng bằng nước. Do tủ cấp đông có công suất không lớn nên diện tích dàn lạnh
nhỏ, thời gian xả băng không lâu, nên ta chọn t = 20 phút.
Do đó: T = 3 +
1

3
= 3.33 giờ
Vậy diện tích tủ cấp đông:
F =
4 × 3.33
0.25 × 24
×1.2 = 2.65 m
2
Vì đối với kho cấp đông hay tủ cấp đông gió, dung tích chứa hàng chỉ chiếm khoảng 50%
dung tích kho, phần còn lại được sử dụng để lắp đặt dàn lạnh hay trấn giả ( nếu có )…
Do đó, diện tích tủ cần thiết là:
F = 2 × 2.65 = 5.28

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

19
1.2. Dung tích tủ cấp đông gió E ( tấn )
Ta có: F =
E
g
v
× h × β
F

(HDTK HTL)
Trong đó:
- F: diện tích cần thiết lắp tủ cấp đông gió, m
2

- E: dung tích tủ, tấn
- g
v
: định mức chất tải thể tích, t/m
3

Bảng 4.4 – Hệ thống máy và thiết bị lạnh
Công suất tủ 500 kg/mẻ, chọn g = 46 kg/m
3

β
F
: hệ số sử dụng diện tích. Đối với tủ cấp đông β
F
= 1
h: chiều cao chất tải lạnh của tủ, m
Giả thiết chọn chiều cao ban đầu của tủ là 2,5m. Để đảm bảo khoảng tối thiểu 500 đến
800mm để gió tuần hoàn bên trong, thì ta chọn:
h = 2,5 – 0,5 = 2 m
Vậy dung tích của tủ:
E = F × g
v
× h × β
F

= 5.3 × 46 × 10
-3
× 2 × 1
1.3. Thể tích tủ cấp đông gió V ( m

3
)
V =
E
g
v

=
0.5
46 × 10
-3

= 10,8 m
3


Vậy ta chọn kích thước tủ như sau:
RỘNG × SÂU × CAO
2500mm × 1900mm × 2300mm
Thể tích thực của tủ: V = 2,5 × 1,9 × 2,3 = 10,925 m
3

1.4. Số vách ngăn của tủ:
Ta có: E = 500 kg/mẻ/3h
➱ 1h thì E = 166,67 kg/h
Bảng 4. 13 Hệ thống máy và thiết bị lạnh
Chọn số vách ngăn, n = 2
Kích thước 1 ngăn: Sâu × Rộng × Cao (mm)
510 × 730 × 1900
1.5. Kích thước của tủ

Đối với mỗi ngăn sẽ có 1 cửa tủ. Cửa tủ có cấu tạo 2 mặt là tấm inox dày 0,6 mm, được
bộc cách nhiệt. Cánh cửa tủ có trang bị điện trở sấy ch
ống đóng băng, bản lề, tay khóa
bằng inox, và gioăng làm kín có khả năng chịu lạnh cao. Để đảm bảo làm kín, ta chọn
kích thước cửa:
Rộng × Cao
800 × 1950 (mm × mm)


Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

20
1.6. Xác định số khay sản phẩm
Chọn kích thước khay sản phẩm:
Dài × Rộng × Cao
700 × 500 × 60 (mm × mm × mm)
Để đảm bào gió lạnh tuần hoàn qua các sản phẩm đặt trên các khay, ta chọn bước kệ để
khay 70mm
Số kệ để khay sản phẩm
n =
1900
70
- 1 = 26 kệ
Vậy số khay để sản phẩm là 26 khay, vật liệu làm khay là inox có chiều dày 2mm


2.Tính phụ tải nhiệt tủ cấp đông.
Tổn thất nhiệt trong tủ cấp đông gió bao gồm:

• Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che.
• Tổn thất nhiệt do làm lạnh sản phẩm, khay cấp đông, giá khay cấp đông và
các thiết bị trong tủ.
• Tổn thất do xả
băng.
• Tổn thất do động cơ quạt.
2.1. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che.
Tổn thất nhiệt truyền qua kết cấu bao che gồm có o73 vách tủ và cửa tủ.
2.1.1. Tổn thất nhiệt truyền qua vách tủ. Q
11

Q
11
= k . F . ( t
T
– t
N
)
Trong đó:
• k : hệ số truyền nhiệt qua vách ,W/m
2
K
• F : diện tích bề mặt vách ,m
2

• t
T
, t
N
: nhiệt độ không khí bên trong và bên ngoài tủ đông gió ,

0
C
Ta chọn vách tủ được làm từ những panel có kích thước tiêu chuẩn với chiều dày cách
nhiệt polyurathan δ = 150 mm, mật độ khoảng 40 ÷ 42 kg/m
3
, hệ số dẫn nhiệt
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

21
λ = 0,019W/m
2
K, 2 lớp tôn bọc 2 mặt có chiều dày δ = 0,6 mm, hệ số dẫn nhiệt
λ = 45,3 W/m
2
K.
Ta có số truyền nhiệt là:
k=
12
1
11
.
iCN
iCN
δδ
αλλα
+Σ + +
bảng 3.7 HDTKHTL
Trong đó:

• α
1
: hệ số tỏa nhiệt bên ngoài vách, α
1
= 23,3 W/m
2
K
• α
2
: hệ số tỏa nhiệt đối lưu cưỡng bức bên trong tủ, α
2
= 10,5 W/m
2
K
Ö k =
5,10
1
019,0
15,0
3,45
0006,0
.2
3,23
1
1
+++
= 0,126 W/m
2
K
Tổn thất nhiệt truyền qua vách

Q
11
= 0,1265 . 19,24 . [20 - (- 40)] = 145,45 W
2.1.2. Tổn thất nhiệt truyền qua cửa. Q
12

Q
12
= k
c
. F
c
.Δt
Chọn panel cửa có kích thước theo tiêu chuẩn với chiều dày lớp cách nhiệt polyurathan là:
125 mm, hệ số dẫn nhiệt 0,019 W/m
2
K, 2 lớp tôn 2 mặt, mỗi lớp có chiều dày 0,6 mm, hệ
số dẫn nhiệt 45,3 W/m
2
K.
Vậy hệ số truyền nhiệt qua cửa là:
k =
5,10
1
019,0
125,0
3,45
0006,0
.2
3,23

1
1
+++
= 0,15 W/m
2
K
=> Q
12
= 0,15 . 1,56 . 60 = 14,04 W
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

22
Vậy tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che là:
Q
1
= Q
11
+ Q
12
= 145,5 +14,04 = 159,49 W
2.2. Tổn thất nhiệt do làm lạnh sản phẩm. Q
2

Tổn thất Q
2
bao gồm:
- Tổn thất do sản phẩm mang vào Q
21

- Tổn thất do làm lạnh khay và giá cấp đông Q
22

- Tổn thất do làm lạnh các thiết bị trong tủ Q
23

2.2.1 Tổn thất do sản phẩm mang vào Q
21

Q
21
= M .
T
ii )21( −

• M: khối lượng hàng trong 1 mẻ, kg
• i
1 ,
i
2
: entanpy của sản phẩm vào va ra khỏi tủ, J/kg
τ : thời gian cấp đông 1 mẻ, kg
Do sản phẩm đã qua chờ đông nên tachon5 nhiệt độ sản phẩm đầu vào t
1
= 10
0
C, nhiệt độ
sản phẩm đầu ra t
2

= - 18
0
C
Bàng 2.11_HT Máy và TBL , ta có: i
1
= 283 kJ/kg , i
2
= 5 kJ/kg
Vậy Q
21
= 500 .
3600.3
5283 −
. 10
3
= 12870,37 W
2.2.2. Tổn thất do làm lạnh khay
Q
22
= M
kh
. c
p
. ( t
1
– t
2
) / τ
Trong đó:
Ö M

kh
: tổng khối lươmg5 khay cap đông, kg
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

23
Ö c
p
: nhiệt dung riêng của khay cấp đông, J/kgK
Ö t
1
, t
2
: nhiệt khay trước và sau cấp đông,
0
C
- Đối với tủ đông gió thường sử dụng khay loại 5 kg. Như vậy với 26 khay như đã
tính thì:
M
kh
= 5 .26 = 130 kg
- Khay làm bằng nhôm có c
p
= 0,921 kJ/kg
Vậy Q
22
= 130 . 921 .
3600.3
60

= 656,167 W
2.2.3. Tổn thất do làm lạnh các thiết bị trong tủ Q
23
= 0
Vậy tổn thất do làm lạnh sản phẩm là:
Q
2
= 12870,37 + 656,167 + 0 = 13526,54 W
2.3. Tổn thất do xả băng. Q
3

Q
3
= Q / τ
Trong đó:
- τ : thời gian cấp đông 1 m ẻ, s
- Q:lượng nhiệt truyền cho không khí trong phòng lúc xả băng.
Q = ρ
kk
. V . c
pk
. Δt
Với:
- ρ
kk
: khối lượng riêng không khí, ρ
kk
= 1,2kg/m
3

- V : dung tích tủ đông gió, m
3
, V = 10,8 m
3

- c
pk
: nhiệt dung riêng của không khím, J/kg , c
pk
= 1000J/kg
- Δt : độ tăng nhiệt độ không khí trong tủ,
0
C
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

24
Để đảm bảo banh8 tan thì nhiệt độ trong tủ sau khi xả băng phải ≤ 0
0
C ,
do đó ta chọn Δt = 40
0
C
Ö Q = 1,2 . 10,8 .1000. 40 = 518400 W
- Vậy : Q
3
=
3600.3
518400

= 48 W
2.4. Tổn thất do động cơ quạt Q
4
Q
4
= 1000 . n . N
Trong đó:
- N: công suất động cơ điện, kW
- n: số quạt của tủ đông gió
Thường tủ đông gió mỗi ngăn có 2 dàn lạnh, mỗi dàn lạnh có 2 quạt. Như vậy tủ đông gió
đã chọn có 2 ngăn sẽ có 8 quạt. Công suất mỗi quạt từ 0,75 đến 1,5 kW. Ta chọn quạt có
công suất 0,75 kW.
Vậy tổn thất nhiệt do động cơ quạt là:
Q
4
= 1000 . 8 .0,75 = 6000 W
Tổng tổn thất nhiệt của tủ đông gió là:
Q = Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
= 24,54 kW
—•―•―


CHƯƠNG IV

LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CỦA CHU TRÌNH LẠNH
TÍNH CHỌN MÁY NÉN CHO TỦ ĐÔNG

Để lựa chọn và tính toán chu trình lạnh ta phải chọn được các thông số được thể
hiện trên chu trình lạnh như nhiệt độ và áp suất bay hơi, nhiệt độ và áp suất ngưn tụ …của
môi chất lạnh.Do đó trước hết ta phải chọn được môi chất lạnh phù h
ợp với hệ thống.
1.Chọn môi chất lạnh dùng cho hệ thống cấp đông.
Môi chất 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 ra môi trường có nhiệt độ cao hơn. Sự
thu nhiệt ở môi trường có nhiệt đô thấp nhờ quá trình bay hơi ở áp suất thấp và nhiệt độ
Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Trường ĐHCN TP.HCM

GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO

25
thấp, sự thải nhiệt cho môi trường có nhiệt độ cao nhờ qua trình ngưng tụ ở áp suất cao
nhiệt độ cao, sự tăng áp của quá trình nén hơi và sự giảm áp của quá trình tiết lưu.
1.1. Chọn môi chất sử dụng cho hệ thống.
Đối với hệ thống tủ đông tiếp xúc,ở nước ta thông thường sử dụng hai loại môi chất chính
là NH3 và R22.Để đảm bảo tính an toàn, ta sử dụng môi ch
ất cho hệ thống là R22, vì môi
chất này có nhiều ưu điểm nổi trội vừa phù hợp với tủ đông tiếp xúc lại không độc hại khi
bị rò rỉ môi chất,hơn nữa hiện nay giá thành của R22 có thể chấp nhận được do đó chọn
môi chất R22 dùng cho hệ thống vừa đảm bảo an toàn, vừa có tính kinh tế.

1.2 Giới thiệu môi chất Freon R22.
R22 có công thức hoá học CHClF
2
là chất khí không màu có mùi thơm nhẹ Nhiệt

độ ngưng tụ 30
o
C áp suất ngưng tụ 1,19MPa (làm mát băng nước) làm mát bằng không
khí nhiệt độ ngưng tụ 42
0
C áp suất ngưng tụ 1,6 MPa.
Nhiệ độ sôi ở áp suất khí quyển - 40,8
0
C.
Năng suất lạnh riêng lớn hơn R12 khoảng 1,6lần.
R22 được sử dụng cho hệ thống lạnh có công suất trung bình lớn và rất lớn.
Không hoà tan nước, hoà tan dầu hạn chế.
Không ăn mòn kim loại chế tạo máy.
Không dẫn điện nên có thể sử dụng cho máy nén bán kín hoăc kín.
Bền vững ở phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc.
Không gây cháy nổ nên được coi là môi chất lạnh an toàn.
Không gây độc với c
ơ thể người, không làm biến chất sản phẩm bảo quản.

2. Chọn các thông số của chế độ làm việc.
2.1. Chọn nhiệt độ sôi của môi chất lạnh.
Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ của buồng lạnh.Đối với hệ
thống cấp đông nhiệt độ trung bình không khí trong buồng lạnh yêu cầu đạt -35
o
C ÷ -
40
o
C.Nhiệt độ trong tủ đông càng thấp thời gian cấp đông càng nhanh, do đó chọn
nhiệt độ khôg khí trong tủ đông là – 40
o

C.
Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh được xác định như sau:
t
o
= t
bl
- ∆t
o

Với t
bl
= - 40
o
C; nhiệt độ không khí trong buồng lạnh.
∆t
o
- ; hiệu nhiệt độ yêu cầu. Đối với dàn bay hơi trực tiếp thì ∆t
o
= ( 8÷ 13
)
o
C; Đối với nhiệt độ sôi thấp hơn – 25
o
C thì ∆t
o
= (5÷ 6)
o
C, đối với lạnh thương
nghiệp và đời sống chọn ∆t
o

= (15÷ 19)
o
C… ( trang 204 tài liệu 2 ).
Đối với tủ đông làm lạnh trực tiếp không khí, chọn ∆t
o
= 10
o
C. Do đó nhiệt độ
sôi của môi chất:
t
o
= - 40 – 10 = - 50
o
C.
Tra bảng hơi bão hòa của R22, ứng với nhiệt độ t
o
, ta có được áp suất p
o
= 0,065MPa.
2.2. Chọn nhiệt độ ngưng tụ, t
k
.
Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc vào môi trường làm mát của thiết bị, chọn môi trường
làm mát bằng nước cho thiết bị ngưng tụ.
Nhiệt độ ngưng tụ được xác định theo công thức:
t
k
= t
w2
+ ∆t

k

Trong đó: t
w2
– nhiệt độ nước sau khi làm mát.