Thiết kế hệ thống làm lạnh và bảo quản thực phẩm tàu 14500 tấn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI
KHOA MÁY TÀU BIỂN

TÊN ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÀM LẠNH VÀ BẢO QUẢN THỰC PHẨM TÀU
14500 TẤN

Sinh viên

: Hà Quang Thành

Giáo viên hƣớng dẫn: Nguyễn Mạnh Thƣờng
Lớp

: MTT52-ĐH2

MSV

:42361

HẢI PHÒNG – 2015


MỤC LỤC
Tên chương mục
MỞ ĐẦU

Trang số
1

1. Lí do chọn đề tài

1

2. Mục đích nghiên cứu đề tài

2

3. Phương pháp và phạm vi nghiên cứu đề tài

2

4. Ý nghĩa thực tế của đề tài nghiên cứu

2

CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Giới thiệu chung về tàu

3
4

1.1.1. Loại tàu, công dụng

4

1.1.2. Vùng hoạt động, cấp thiết kế

4

1.2

Công dụng và yêu cầu chung đối với thiết kế hệ thống
lạnh trên tàu thủy

6

1.2.1 Các yêu cầu cơ bản

7

1.2.2. Công dụng của hệ thống làm lạnh tàu thủy

7

1.3 Các yếu tố ảnh hưởng

10

1.3.1 Các thông số cần đảm bảo

10

1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới công việc thiết ké

11

1.4 Nội dung thiết kế hệ thống lạnh
1.5 Giới thiệu buồng lạnh và các thiết bị
CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ BUỒNG LẠNH
2.1. Yêu cầu lượng lương thực thực phẩm

12
16
17

2.1.1. Thời gian để bảo quản lương thực thực phẩm

17

2.1.2. Lương thực phẩm cần bảo quản

17


2.2. Chọn chế độ bảo quản

18

2.3. Vị trí kho lạnh thực phẩm

25

2.3.1. Vị trí buồng bảo quản

25

2.3.2. Các kích thước của các buồng bảo quản

26

2.4 Giới thiệu về kết cấu cách nhiệt
2.4.1 Các yêu cầu đối với vật liệu cách nhiệt
2.4.2 Lựa chọn kết cấu, vật liệu cách nhiệt
CHƢƠNG 3.

TÍNH TOÁN NĂNG SUẤT LẠNH, LỰA CHỌN
TRANG THIẾT BỊ

30

3.1. Xác định hệ số truyền nhiệt

31

3.1.1. Xác định chiều dày cách nhiệt

31

3.1.2. Lựa chọn phương pháp tính

33

3.1.3 Xác định hệ số truyền nhiệt

33

a) Kết cấu cách nhiệt cảu sàn

34

b) Kết cấu cách nhiệt vách ngăn

37

c)

Kết cấu cách nhiệt trần và các vách bao xung quanh
buồng lạnh

d) Hệ số truyền nhiệt thực tế của vách
3.2. Xác định sản lƣợng lạnh của hệ thống

38
41
41

3.2.1. Chi phí lạnh do nhiệt xâm nhập qua kết cấu cách nhiêt.

41

3.2.2. Chi phí lạnh do làm lạnh thực phẩm

47

3.2.3. Chi phí lạnh cho thông gió

48

3.2.4. Chi phí lạnh cho thiết bị, người chui vào

49

3.2.5. Chi phí lạnh do nhiệt thải của rau, hoa quả

50


3.2.6. Tổng chi phí lạnh cho bảo quản

50

3.2.7. Tổng chi phí lạnh cho làm lạnh và bảo quản thực phẩm

51

3.3 Tính chọn máy nén

52

3.3.1. Lựa chọn công chất làm lạnh

53

3.3.2. Sơ đồ hệ thống

53

3.3.3. Tính chọn máy nén

55

3.3.3.1. Các thông số ban đầu và tính chọn máy nén

55

3.3.3.2. Chu trình lạnh ở điều kiện tiêu chuẩn của máy nén

58

3.3.3.3. Tính nghiệm máy nén ở điều kiện làm việc

62

3.3.4. Nghiệm công suất động cơ lai
3.4 Tính chọn bầu ngƣng

77
76

3.4.1. Giới thiệu về bầu ngưng tàu thủy

77

3.4.2. Phụ tải bầu ngưng

78

3.4.3. Tính nghiệm bầu ngưng

78

3.4.3.1.

Hiệu nhiệt độ logarit trung bình giữa nhiệt độ nước làm
mát và nhiệt độ ngưng tụ

3.4.3.2. Hệ số truyền nhiệt của bầu ngưng
3.4.3.3.

Kiểm nghiệm nhiệt độ trung bình thành ống và nhiệt tải
bầu ngưng

3.5. Tính chọn dàn bay hơi

78
79
81
83

3.5.1. Chọn kiểu dàn bay hơi

84

3.5.2. Tính chọn dàn bay hơi buồng 1

85

3.5.2.1. Các thông số ban đầu

85

3.5.2.2. Hiệu nhiệt độ logarit trung bình

85


3.5.2.3. Xác định sơ bộ thiết bị làm lạnh không khí
3.5.2.4.

Hệ số trao đổi nhiệt khô đối lưu từ không khí đến bề mặt
cánh

3.5.2.5. Hệ số tách ẩm
3.5.2.6.

3.5.2.7.

3.5.2.8.

Hệ số quy ước trao đổi nhiệt ướt từ không khí đến bề
mặt cánh
Hệ số trao đổi nhiệt từ không khí ẩm tính cho bề mặt
ngoài cơ bản của các ống
Hệ số trao đổi nhiệt từ bề mặt trong của ống đến công
chất sôi

3.5.2.9. Tổng nhiệt trở
3.5.2.10. Kiểm tra nhiệt độ trung bình bề mặt ngoài ống
3.5.2.11.

Hệ số truyền nhiệt tính cho diện tích tính cho bề mặt
phẳng ngoài ống

85
87
88
88

89

91
92
92
93

3.5.2.12. Nhiệt tải của dàn bay hơi

93

3.5.2.13. Kiểm nghiệm lưu lượng không khí qua dàn

93

3.5.3. Tính chọn dàn bay hơi buồng 2

94

3.5.3.1. Các thông số ban đầu

94

3.5.3.2. Hiệu nhiệt độ logarit trung bình

94

3.53.3. Xác định sơ bộ thiết bị làm lạnh không khí

95

3.5.3.4.

Hệ số trao đổi nhiệt khô đối lưu từ không khí đến bề mặt
cánh

3.5.3.5. Hệ số tách ẩm
3.5.3.6.

3.53.7.

Hệ số quy ước trao đổi nhiệt ướt từ không khí đến bề
mặt cánh
Hệ số trao đổi nhiệt từ không khí ẩm tính cho bề mặt
ngoài cơ bản của các ống

96
97

97

98


3.5.3.8.

Hệ số trao đổi nhiệt từ bề mặt trong của ống đến công
chất sôi

3.5.3.9. Tổng nhiệt trở
3.5.3.10. Kiểm tra nhiệt độ trung bình bề mặt ngoài ống
3.5.3.11.

Hệ số truyền nhiệt tính cho diện tích tính cho bề mặt
phẳng ngoài ống

100
101
101
102

3.5.3.12. Nhiệt tải của dàn bay hơi

102

3.5.3.13. Kiểm nghiệm lưu lượng không khí qua dàn

102

3.5.4. Tính chọn dàn bay hơi buồng 3

103

3.5.4.1. Các thông số ban đầu

103

3.5.4.2. Hiệu nhiệt độ logarit trung bình

104

3.5.4.3. Xác định sơ bộ thiết bị làm lạnh không khí

104

3.5.4.4.

Hệ số trao đổi nhiệt khô đối lưu từ không khí đến bề mặt
cánh

3.5.4.5. Hệ số tách ẩm
3.5.4.6.

3.5.4.7.

3.5.4.8.

Hệ số quy ước trao đổi nhiệt ướt từ không khí đến bề
mặt cánh

Hệ số trao đổi nhiệt từ không khí ẩm tính cho bề mặt
ngoài cơ bản của các ống
Hệ số trao đổi nhiệt từ bề mặt trong của ống đến công
chất sôi

3.5.4.9. Tổng nhiệt trở
3.5.4.10. Kiểm tra nhiệt độ trung bình bề mặt ngoài ống
3.5.4.11.

Hệ số truyền nhiệt tính cho diện tích tính cho bề mặt
phẳng ngoài ống

104
106
106

107

108
109
110
110

3.5.4.12. Nhiệt tải của dàn bay hơi

110

3.5.4.13. Kiểm nghiệm lưu lượng không khí qua dàn

111

CHƢƠNG 4 QUY TRÌNH KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ
4.1 Quy trình khai thác
4.2 Một số thao tác khi vận hành


CHƢƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG

Trang 1


1.1. Giới thiệu chung về tàu
1.1.1. Loại tàu, công dụng
Tàu hàng 14500 tấn là loại tàu vỏ thép, kết cấu hàn điện hồ quang, một boong
chính, một boong dâng lái và một boong dâng mũi.Tàu được thiết kế trang bị 01
diesel chính 2 kì truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục chân vịt.
Tàu được thiết kế để chở hàng hạt, hàng tổng hợp, thép cuộn….
1.1.2. Vùng hoạt động , cấp thiết kế
Tàu hàng 14500 tấn được thiết kế thỏa mãn Cấp không hạn chế theo quy phạm
phân cấp và đóng tàu vỏ thép – 2003 (TCVN6259 : 2003), do Bộ Khoa học Công
Nghệ và môi trường ban hành.
Tàu hoạt động ở vùng biển Đông Á.
1.2. CÔNG DỤNG VÀ CÁC YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI THIẾT KẾ HỆ
THỐNG LẠNH TRÊN TÀU THỦY.
1.2.1. Các yêu cầu cơ bản.
Việc thiết kế kho lạnh cần phải đảm bảo được một số yêu cầu cơ bản sau:
Cần đáp ứng các yêu cầu khắt khe đối với các thông số như nhiệt độ, độ ẩm,
thông gió.... ứng với mỗi loại sản phẩm cần bảo quản.

Đối với buồng chứa thực phẩm như thịt, cá có nhiệt độ từ(-23  -15) oC, độ
ẩm từ (70  95) %, chế độ thông gió đóng.
Đối với buồng chứa rau, hoa quả tươi thường có nhiệt từ (2 8)0C, độ ẩm từ
(85  95) %, chế độ thông gió mở.
Khi thiết kế buồng lạnh dưới tàu phải cố gắng đạt được các tỉ lệ về kích thước
là tối ưu trong điều kiện cho phép. Theo thực tế cho thấy lượng nhiệt xâm nhập qua
cách nhiệt chiếm phần lớn sản lượng của hệ thống làm lạnh. Vì vậy, khi thiết kế
các buồng lạnh ta cố gắng thiết kế sao cho chúng đạt thể tích lớn nhất khi có diện
tích xung quanh nhỏ nhất. Hình dạng kích thước của buồng lạnh phụ thuộc vào
hình dạng kích thước và kết cấu vỏ tàu.
Trang 2


Khi bố trí buồng lạnh cần bố trí xa các vị trí gần nguồn có nhiệt độ cao như:
buồng máy, nồi hơi, …tránh cho nhiệt độ cao từ các khu vực đó xâm nhập vào
buồng lạnh, ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm.
Phải đảm bảo tính kinh tế. Sử dụng rộng rãi các loại vật liệu cách nhiệt đảm
bảo các yêu cầu của cách nhiệt lạnh, thuận tiện khi lắp ghép, giá thành rẻ.Loại bỏ
các kết cầu thừa, không cần thiết nhưng đảm bảo tiện nghi khi lắp đặt các trang
thiết bị, đường ống trong buồng.
Yêu cầu đối với bố trí buồng máy lạnh và thiết bị: bố trí sao cho việc vận hành
máy thuận tiện, chiều dài ống nối càng ngắn càng tốt để giảm chi phí đầu tư cũng
như giảm tổn thất áp suất trên đường ống.
Do khối lượng vận chuyển hàng hóa lớn, thời gian bảo quản dài ngày nên hệ
thống làm lạnh tàu thủy yêu cầu phải có độ tin cậy, an toàn cao hơn so với các loại
phương tiện vận tải khác.
Khi chọn hệ thống làm lạnh cần phải tính đến hàng loạt yếu tố khai thác và
kinh tế. Tính kinh tế của hệ thống lạnh được xác định bởi chế độ nhiệt độ, độ
chênh nhiệt độ công chất trong các thiết bị trao đổi nhiệt. Tính kinh tế còn phụ
thuộc vào độ dài đường ống dẫn, số lượng công chất trong hệ thống và tính chất

của nó.Yếu tố khai thác có liên quan tới phương pháp điều chỉnh sản lượng lạnh.
1.2.2. Công dụng của hệ thống làm lạnh tàu thủy.
1.2.2.1. Bảo quản và chế biến thực phẩm
Thực tế đã cho thấy rằng biện pháp hoàn thiện và tối ưu phù hợp cho bất cứ loại
thực phẩm nào khi bảo quản và vận chuyển lâu ngày là làm lạnh hoặc làm đông.
Khi giảm nhiệt độ thì sự phát triển của vi khuẩn và sự phân hủy của các phần tử
sản phẩm sẽ chậm lại đồng thời sẽ giữ được chất lượng, vị ngon cũng như các loại
Vitamin tốt nhất. Làm lạnh và làm đông đều là các phương pháp làm giảm nhiệt độ
của sản phẩm được bảo quản.
1.2.2.2. Sản xuất nƣớc đá nhân tạo.
Trên một số tàu vận tải và tàu khách hoặc tàu hàng- khách người ta sử dụng hệ
thống làm lạnh để sản xuất nước đá nhân tạo từ nước ngọt phục vụ nhu cầu sinh
Trang 3


hoạt và y tế. Trên một số tàu đánh cá có hệ thống sản xuất nước đá tuyết và mảnh
từ nước biển để làm lạnh nhanh cá đánh bắt được.
1.2.2.3. Điều tiết không khí.
Người ta sử dụng hệ thống làm lạnh để tạo ra và duy trì những điều kiện vi khí
hậu thích hợp nhất cho con người. Ngoài ra điều hòa không khí còn rất quan trọng
trong các ngành công nghiệp nhẹ nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm.
1.2.2.4. Sản xuất nƣớc ngọt từ nƣớc biển.
Trên một số tàu người ta trang bị hệ thống làm lạnh để làm đông các tinh thể
nước ngọt từ nước biển hục vụ cho hệ thống động lực hoắc phục vụ nhu cầu sinh
hoạt của con người khi cần thiết.
1.2.2.5. Làm tăng công suất – tính kinh tế của hệ thống động lực.
Sử dụng hệ thống làm lạnh để làm lạnh không khí cấp cho động cơ diesel hoặc
hệ thống tuabin khí nhằm tăng công suất của động cơ.
1.3. YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG.
1.3.1. Các thông số cần đảm bảo.

1.3.1.1. Nhiệt độ.
Khi giảm nhiệt độ thì sự phát triển của vi khuẩn và sự phân hủy của các phần tử
sẽ chậm lại, đồng thời sẽ giữ được chất lượng, vị ngon cũng như các loại Vitamin tốt
nhất. Tùy theo loại thực phẩm cần bảo quản trong kho mà ta lựa chọn phương pháp
làm lạnh hay làm đông.
Làm lạnh: là hạ thấp nhiệt độ của thực phẩm nhưng chưa đạt tới nhiệt độ đóng băng.
Làm đông: là phương pháp hạ thấp nhiệt độ của thực phẩm cho tới khi một phần
hoặc toàn bộ nhựa trong thực phẩm bị đông đặc.
1.3.1.2. Độ ẩm.
Trong quá trình bảo quản thực phẩm, ngoài vấn đề nhiệt độ thì độ ẩm tương đối
của không khí trong các buồng làm lạnh cũng ảnh hưởng đến chất lượng của thực
phẩm bảo quản. Khi độ ẩm thấp sự phát triển của vi trùng, vi khuẩn sẽ chậm lại
nhưng lại làm khô héo hàng hóa tức là làm giảm trọng lượng và làm xấu hình dạng
bên ngoài của thực phẩm. Ngược lại khi độ ẩm cao sẽ làm tăng khả năng phát triển
Trang 4


của vi khuẩn ngay cả ở nhiệt độ thấp đồng thời làm tăng tốc độ tạo thành mốc trên
bề mặt thực phẩm.
1.3.1.3. Thông gió.
Vấn đề thông gió cho hàng bảo quản cũng ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của
chúng.Một số loại thực phẩm, đặc biệt là rau quả tươi khi chất lại thành đống sẽ
thải ra một lượng CO2 rất lớn nên phải có quạt thông gió để tránh tích khí hôi,
độc.Đồng thời nó giúp phân bố đều nhiệt độ và độ ẩm không khí trong phòng.
1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới công việc thiết kế.
Hành trình của tàu (ảnh hưởng thông qua vùng hoạt động của tàu: nhiệt độ nước
biển, độ ẩm của không khí,…)
Vận tốc thiết kế.
Thời gian hoạt động trên biển.
Số lượng thuyền viên.

Kích thước vỏ tàu (ảnh hưởng đến việc bố trí buồng lạnh).
1.4. NỘI DUNG THIẾT KẾHỆ THỐNG LẠNH
Công việc thiết kế hệ thống lạnh bao gồm các công nhỏ được thực hiện theo
trình tự như sau:
a. Thu thập các số liệu ban đầu để thiết kế.
Tầm hoạt động của tàu khoảng 12000 hải lý
Vùng hoạt động : Vùng biển Đông Á
Tốc độ trung bình : 13 (hl/h)
Số lượng thuyền viên : 25 ( người)
Thời gian hoạt động : 45 – 50 ngày
b. Xác định số lượng, kích thước buồng lạnh.
Từ lượng thực phẩm cần thiết cung cấp cho mỗi thuyền viên, số lượng
thuyền viên, phương án sắp xếp thực phẩm, ta xác định đượckích thước của kho
lạnh. Dựa vào sơ đồ bố trí trên tàu mà xác định vị trí của buồng lạnh cho phù hợp.
c. Lựa chọn vật liệu, kết cấu cách nhiệt.

Trang 5


Lựa chọn loại vật liệu, kết cấu cách nhiệt ; phương pháp bọc cách nhiệt đảm
bảo không bị đọng sương, các yêu cầu về kinh tế và tuổi thọ.
d.Xác định tổng chi phí lạnh.
Xác định chi phí lạnh cho bảo quản :chi phí lạnh do nhiệt xâm nhập qua kết
cấu cách nhiệt các buồng ; chi phí lạnh cho thông gió, cho các thiết bị ; chi phí lạnh
do nhiệt thải của rau quả.
Xác định chi phí lạnh cho làm lạnh thực phẩm : thịt, cá, rau , hoa quả,…
e. Tính chọn các thiết bị ( máy nén, động cơ điện lai máy nén, bầu ngưng, dàn bay
hơi)
Lựa chọn công chất làm lạnh và từ đó tiến hành lựa chọn các thiết bị chính:
máy nén, bầu ngưng, dàn bay hơi,..qua việc lựa chọn sơ bộ và sau đó kiểm nghiệm

xem chúng có thỏa mãn yêu cầu đề ra chưa.
f. Quy trình vận hành hệ thống, bảo trì.
1.5. GIỚI THIỆU BUỒNG LẠNH VÀ CÁC THIẾT BỊ
* Vị trí buồng lạnh
Theo bố trí bên vỏ ta có kho lạnh được bố trí từ sườn -2 đến sườn 6
Việc bố trí buồng bảo quản thực phảm ở vị trí sao cho gọn, việc bố trí đường
ống đơn giản, ổn định nhiệt độ các buồng nhất, gần nhà bếp để tiện cho việc lấy
thực phẩm.
Vách mạn phải của kho lạnh tiếp giáp với hành lang đi lại và nhà bếp.
Vách phía mũi tiếp giáp với buồng chứa máy lạnh.
Vách phía lái tiếp giáp với nhà kho.
Sàn kho lạnh một phần tiếp xúc với két nước ngọt, phần còn lại tiếp xúc với
buồng máy
Kho lạnh nằm hoàn toàn trên mớn nước
Chiều cao kho lạnh: h = 2,5m
* Kích thước buồng lạnh
- Chiều dài buồng lạnh: 5,6m
- Chiều rộng buồng lạnh: 4,2m
- Chiều cao buồng lạnh: 2,5m
*Nhiệt độ bảo quản ở các buồng.
- Buồng chứa thịt, cá:
-180C
- Buồng chứa rau quả:
2 0C
Trang 6


- Buồng đệm:
80C
* Máy nén:

- Máy nén:
5k24
- Công chất:
R410A
- Số xi lanh :
2
- Đường kính xi lanh :
60 (mm)
- Hành trình piston :
50 (mm)
- Vòng quay :
1470 (v/p)
- Động cơ điện lai máy nén:
2kW
- Sản lượng lạnh ở chế độ tiêu chuẩn: 4070,5/(3500) W/(kcal/h)
-Phạm vi sử dụng
+ Nhiệt độ bay hơi:

-300C≤t0≤50C

+Nhiệt độ ngưng tụ:

300C≤tk≤450C

+ Nhiệt độ công chất cuối quá trình nén: t2 = 1200C
+ Nhiệt độ hơi hút cho phép:

t1≤50C

+ Khả năng quá tải cho phép:

10%

* Bầu ngưng:
-Hãng sản xuất: DAI KIN KOGYOCO. LTD
- Kí hiệu: CSS2412D
- Đặc điểm: Kiểu ống vỏ nằm ngang sử dụng nước ngoài tàu
- Đường kính vỏ bầu ngưng:

240 mm

- Chiều dài vỏ bầu ngưng:

1450 mm

* Dàn bay hơi:
Kiểu dàn bay hơi cho các buồng cùng loại: kiểu dàn quạt đối lưu không khí
cưỡng bức. Dàn quạt đối lưu không khí cưỡng bức có các ưu điểm:
+ Có thể bố trí ở trong hoặc ngoài buồng lạnh
+ Ít tốn thể tích bảo quản sản phẩm
+ Nhiệt độ đồng đều, hệ số trao đổi nhiệt lớn
+ Ít tốn nguyên vật liệu
- Dàn bay hơi buồng rau quả là dàn quạt: BO-8C
- Dàn bay hơi buồng thịt là dàn quạt:BO-8C
Trang 7


- Dàn bay hơi buồng đệm là dàn quạt: CLD-4,6B

Trang 8

CHƢƠNG 2
THIẾT KẾ BUỒNG LẠNH

Trang 9


2.1. Kích thƣớc, vị trí buồng lạnh
2.1.1.Vị trí buồng lạnh
+ Theo bố trí có kho lạnh được bố trí từ Sn -2÷ Sn 6
+ Việc bố trí buồng bảo quản thực phẩm ở vị trí sao cho gọn,việc bố trí đường ống
được đơn giản, ổn định nhiệt độ các buồng nhất, gần nhà bếp để tiện cho việc lấy
thực phẩm.Thuận tiện cho việc xuất cũng như nhập thực phẩm.
+ Vách mạn phải của kho lạnh tiếp giáp với hành lang đi lại và nhà bếp
+ Vách phía mũi tàu tiếp giáp với buồng chứa máy lạnh
+ Vách phia lái tàu tiếp giáp với nhà kho
+ Sàn kho lạnh một phần tiếp giáp với két nước ngọt dự trữ. Phần còn lại tiếp xúc
với buồng máy
+ Kho lạnh làm hoàn toàn trên mớn nước
+ Chiếu cao kho lạnh: h = 2,5 m
+ Để kết cấu buồng lạnh được đơn giản , chia buồng lạnh thành 3 buồng nhỏ để
chứa thực phẩm : buồng thịt cá, buồng rau quả, buồng đệm.
M¹n Tr¸i

§u«i tµu

Buång m¸y l¹nh

Sn-02

Sn-06
Nhµ bÕp

Hình 2.1 : Vị trí, kích thước buồng lạnh
2.1.2. Kích thƣớc buồng lạnh
2.1.2.1 Xác định lƣợng lƣơng thực thực phẩm
a) Thời gian để bảo quản lương thực thực phẩm
Trang 10


- Thời gian bảo quản thực phẩm :
+ Tầm hoạt động của tàu khoảng 12000 hải lý và tốc độ trung bình là 13 hl/h
+ Vậy thời gian hành trình của tàu là t =

12000
= 923,7 giờ ≈38 ngày
13

- Thời gian hành trình trên biển của tàu là: 38 ngày
+ Thời gian đỗ bến: tđb = 4 6 ngày chọn: tđb = 5 ngày.
+Thời gian phát sinh do thời tiết và sự cố:

tps = 5 ngày.

=> Vậy tổng thời gian để bảo quản lương thực, thực phẩm là: t = 48 ngày
b)Lượng thực phẩm cần bảo quản
Lượng thực phẩm cần bảo quản xác định theo công thức:
M = K .n .m .t
Trong đó:

K

- Hệ số dự trữ để tính tới phát sinh thực tế; K = 1,2 2.

n

- Số lượng thuyền viên; n = 25.

m

- nhu cầu lương thưc thực phẩm của một thuyền viên trong một ngày đêm.

t

- thời gian của một hành trình (ngày).

Lập bảng sau:
Bảng: 2.1. Xác định lượng thực phẩm cần bảo quản
Tên thực

n

K

m

t

M

phẩm

(người)

( hệ số)

(kg/người.tháng)

(ngày)

(kg)

Thịt

25

1.6

0.3

48

576

Cá

25

1.5

0.2

48

360

Trứng

25

1.5

0.1

48

180

Rau xanh

25

1.4

0.3

48

504

Hoa quả

25

1.5

0.2

48

360

Mỡ

25

1.5

0.125

48

225

Sữa

25

1.5

0.3

48

540

Gạo

25

1.2

1.0

48

1440

Trang 11


Vậy tổng khối lượng thực phẩm cần bảo quản là: 4185 (kg)
2.1.2.2 Chọn chế độ bảo quản
Chế độ bảo quản thực phẩm là vấn đề phức tạp và đã được nghiên cứu rất
nhiều, nó luôn thay đổi theo điều kiện, tính chất sản phẩm, phương pháp làm lạnh
và bảo quản. Việc chọn đúng đắn chế độ bảo quản như nhiệt độ, độ ẩm, thông gió
hoặc không, tốc độ gió trong buồng, số lần thay đổi không khí…sẽ làm tăng đáng
kể thời gian bảo quản sản phẩm.
Thực nghiệm cho thấy: Đối với các sản phẩm sống như rau, hoa quả tươi, khi
bảo quản lạnh không được đưa nhiệt độ bảo quản lạnh xuống thấp hơn quy định.

Khi nhiệt độ quá lạnh có thể làm giảm chất lượng của rau quả hoặc làm hăm chúng
dẫn đến không sử dụng được nữa.Các sản phẩm động vật chết có thế bảo quản ở
nhiệt độ thấp hơn quy định.Nhiệt độ càng thấp thời gian bảo quản càng dài mà
không làm giảm chất lượng sản phẩm.Thịt lợn, bò, gia cầm, cá thường được bảo
quản đông ở nhiệt độ từ: (-32  -12)0C.
Dựa vào chế độ bảo quản thực phẩm và để kết cấu buồng lạnh được đơn giản, ta
ngăn kho thực phẩm thành ba buồng lạnh với chế độ bảo quản như sau:
Trong đó:
-Kho thịt lạnh: dùng để chứa thịt, cá có nhiệt độ bảo quản chọn là -180C, chế
độ thông gió đóng.
- Kho rau lạnh: Dùng để chứa rau, hoa quả, trứng…nhiệt độ bảo quản chọn là:
20C, chế độ thông gió mở
- Kho đệm nhiệt độ là 80C, chế độ thông gió đóng.
Bảng 2.2.Thông số chính của các buồng lạnh.
STT

I

Buồng bảo
quản
Rau, hoa
quả…

Nhiệt độ (
0

C)

+2

Độ ẩm (%)

90

Chế độ
thông gió
Mở

Trang 12


II

Thịt, cá…

-18

95

Đóng

III

Buồng đệm

+8

90

Đóng

2.1.2.3 Xác địnhcác kích thước của các buồng bảo quản
Diện tích mặt sàn cần thiết thường lớn hơn (20  80)%diện tích tính toán
do có kể đến sự chiếm chỗ của kết cấu cách nhiệt, lắp đặt thêm thiết bị sản xuất
nước đá, dàn bay hơi, lối đi, rãnh không khí, các đường ống bố trí trong kho
lạnh…
Ta có công thức :

Stk = M.

1
q

Trong đó:
M : khối lượng sản phẩm cần bảo quản

(kg).

q : định mức chất hàng

(kg/m2sàn).
m2 .

Stk: diện tích sàn tính toán
m2

Sct : diện tích sàn cần thiết kế
Sct = (1,5-1,8).Stk

Bảng 2.3. Xác định diện tích sàn

Loại thực
phẩm

M(kg)

q
2

(kg/m sàn)

St t (m2)

Sct (m2)

Rau

504

200

2.52

4.54

Hoa qủa

360

250

1.44

2.59

Trứng

180

240

0.75

1.35

540
400
1.35
Diện tích cần thiết kế của buồng rau,quả…

2.43
10.91

Sữa
Thịt
Cá

576

300

360
300
Diện tích cần thiết kế của buồng thịt cá

1.92

3.46

1.2

2.16
5,12

Trang 13


Chiu di ca kho lnh dc theo chiu di tu:
- Khong cỏch gia 2 sn liờn tip l 0,7 (m)
=>B = 8.0,7 = 5,6

(m)

T tớnh toỏn trờn v din tớch cũn li kho lnh chn din tớch thc t cỏc
kho lnh nh sau(cha bc cỏch nhit):

Mạn Trái

Buồng máy lạnh

Đuôi tàu

Buồng chứa thịt, cá

Buồng chứa rau, hoa quả,
trứng, ...

Buồng đệm

Sn-02

Sn-06
Nhà bếp

Hỡnh 2.2:S b trớ trong bung lnh
a) Din tớch bung I( bung rau)
- Din tớch sn, trn :
FI = 4,2.3 = 12,6

(m2)

- Din tớch tng bao phớa uụi tu:
FITB = 4,2.2,5 = 10,5

(m2)

- Phn tng bao bờn mn phi :
FIp = 3.2,5 = 7,5

(m2)

- Phn tng bao bờn mn trỏi :
FIt = 3.2,5 = 7,5

(m2)

b) Din tớch bung II( bung tht)
Trang 14


- Diện tích sàn, trần :
FII = 2,1.2,6 = 5,46

(m2)

- Diện tích vách tiếp xúc với buồng máy lạnh :
FtxII = 2,5.2,1 = 5,25

(m2)

- Phần tường bao bên mạn trái :
FIIt = 2,6.2,5 = 6,5

(m2)

c) Diện tích buồng III ( buồng đệm).
- Diện tích sàn, trần:
FIII = 2,1.2,5= 5,46

(m2)

- Phần vách tiếp xúc với buồng máy lạnh:
Ftx = 2,5.2,1 = 5,25

(m2)

- Phần tường bao bên mạn phải:
FIIIp = 2,6.2,5 = 6,5

(m2)

d) Diện tích vách ngăn kho lạnh
Phần vách ngăn buồng I và buồng II:
FVNI-II = 2,1.2,5 = 5,25

(m2)

Phần vách ngăn buồng I và buồng III:
FVNI-III = 2,1.2,5 = 5,25

(m2)

Phần vách ngăn buồng II và buồng III:
FVNII-III = 2,6.2,5 = 6,5

(m2)

e) Thể tích các buồng
Buồng I :VI = FSI × h = 12,6 . 2,5 = 31,5

(m3)

Buồng II: VII = FSII × h = 5,46. 2,5 = 13,65

(m3)

Buồng III:VIII = FSIII × h = 5,46. 2,5 = 13,65 (m3)

Trang 15


Bảng 2.4. Kích thước các buồng lạnh

Buồng

Diện tích

Diện tích tường

Diện tích tường

Thể

sàn,trần

bao phía đuôi,

bao mạn

tích

(m2)

buồng máy lạnh

trái,mạn phải

(m3)

(m2)

(m2)

12,6

10,5

7,5

31,5

5,46

5,25

6,5

13,65

5,46

5,25

6,5

13,65

I
Buồng
II
Buồng
III
2.2. Chọn vật liệu, kết cấu cách nhiệt
2.2.1. Các yêu cầu đối với vật liệu cách nhiệt
- Phải có hệ số dẫn nhiệt nhỏ ( λ = 0.03 – 0.05 W/m. oK)
- Phải có độ hút ẩm nhỏ để tránh làm tăng λ cũng như tránh hiện tượng nứt, vỡ kết
cấu cách nhiệt đông đặc ở nhiệt độ thấp.
- Không có mùi và không bắt mùi.
- Không được hại đối với người và hàng hóa bảo quản.
- Không ăn mòn hoặc có phản ứng với kim loại.
- Phải có độ bền cần thiết ( độ bền cơ học và độ dẻo cao, bền ở nhệt độ thấp).
- Trọng lượng riêng nhỏ.
- Không phải là thức ăn của chuột và các sinh vật khác.
- Tuổi thọ cao và giá thành thấp.
2.2.2. Lựa chọn kết cấu, vật liệu cách nhiệt
Kết cấu cách nhiệt phải có kết cấu đơn giản, thuận tiện cho lắp ráp và sửa
chữa, giá thành thấp. Đặc điểm vách cách nhiệt tàu thuỷ là không gian chứa vật
liệu cách nhiệt được giới hạn bởi vỏ thép có kết cấu phức tạp, vỏ bao được liên kết
với nhau nhờ các thanh gỗ.
Vật liệu cách nhiệt phải có tính cách nhiệt tốt, giá thành tương đối rẻ, kích
thước, gia công dễ dàng, tính lắp ghép cao,…Trên thực tế không có một loại vật

liệu nào đáp ứng được tất cả các yêu cầu đó.Mỗi loại vật liệu cách nhiệt đều có ưu
và nhược điểm cụ thể. Tuỳ theo từng trường hợp mà lựa chọn vật liệu cách nhiệt
Trang 16


cho phù hợp. Trong đó hai loại bọt xốp cách nhiệt được sử dụng trong cách nhiệt
buồng lạnh là Polystyrol và Polyurethan:
- Polystyrol có độ bền nén tương đối lớn từ 0,1 đến 0,2 N/mm2. Nhiệt độ sử
dụng không vượt quá 80 0 C. Thường bọt polystirol dễ cháy nhưng cũng có loại
không cháy do được pha trộn các phụ gia chông cháy.
i = 0,037

+ Hệ số dẫn nhiệt

(W/m.K)

 = 25  40(kg/m3)

+ Khối lượng riêng

- Bọt xốp Plyurethan có ưu điểm rất lớn là có thể tạo bọt xốp mà không cần
gia nhiệt, không cần áp suất. Các lỗ rỗng, các không gian giới hạn bởi các tấm cách
ẩm, các không gian giới hạn giữa hai vỏ, dễ dàng được Polyurethan điền đầy nhờ
phương pháp phun. Với Polyurethan người ta áp dụng cách nhiệt rất kinh tế với
hiệu quả cách nhiệt cao trong các buồng lạnh lắp ghép với các tấm đơn vị cách
nhiệt tiêu chuẩn. Ngay cả trong cách nhiệt các đường ống, các thiết bị và các bình,
Polyurethan cũng tỏ ra ưu điểm hơn các loại bọt xốp khác.
+ Hệ số dẫn nhiệt
chọn

:
:

 = 0,023  0,03 (W/m.K)

= 0,027

(W/m.K)

+ Khối lượng riêng nhỏ

:

 = 30  50

(kg/m3)

+ Hệ số trở ẩm nhỏ

:

 = 30  60

(g/m.h.MPa)

+ Độ bền nén

:

bn = 15  30

(N/cm2)

+ Nhiệt độ ứng dụng lớn nhất :

tmax = 1200C

+ Vật liệu khó cháy
+ Không ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm cần bảo quản.
Chọn vật liệu cách nhiệt là Polyurethan.
2.2.2.1. Kết cấu cách nhiệt sàn

Trang 17


Hình 2.3. Kêt cấu cách nhiệt sàn
1: Lớp vật liệu cách nhiệt
2: Ván gỗ bảo vệ
3: Đinh thép
4: Lớp Composit
5: Bu lông
6: Sàn thép( Tôn vỏ)
7: Thanh gỗ
8: Thép góc L
2.2.2.2. Kết cấu cách nhiệt các vách ngăn

Hình 2.4.Kết cấu cách nhiệt các vách ngăn.
1: Lớp Polyurethan
2: Ván gỗ bảo vệ
3: Đinh thép

4: Thanh gỗ
2.2.2.3. Kết cấu cách nhiệt trần và các vách bao xung quanh buồng lạnh

Trang 18