Nghiên cứu thiết kế mô hình hầm bảo quản hợp lý trên tàu cá vỏ composite

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

TRỊNH VĂN BÌNH

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÔ HÌNH HẦM BẢO QUẢN
HỢP LÝ TRÊN TÀU CÁ VỎ COMPOSITE
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Ngành:

Kỹ thuật cơ khí động lực

Mã số:

60520116

Quyết định giao đề tài:

1489 /QĐ-ĐHNT, 30/12/2014

Quyết định thành lập HĐ:
Ngày bảo vệ:
Người hướng dẫn khoa học:
TS. PHẠM THANH NHỰT
Chủ tịch Hội đồng:
Phòng đào tạo sau đại học:

KHÁNH HÒA – 2017


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài “Nghiên cứu thiết kế mô hình hầm bảo
hợp lý trên tàu cá vỏ composite” là công trình nghiên cứu khoa học của tôi cho tới thời
điểm này.
Khánh Hòa, ngày 06 tháng 11 năm 2017
Tác giả luận văn

Trịnh Văn Bình

iii


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của quý
phòng ban trường Đại Học Nha Trang, Khoa kỹ thuật giao thông đã tạo điều kiện tốt
nhất cho tôi được hoàn thành đề tài. Đặc biệt là sự hướng dẫn nhiệt tình của TS. Phạm
Thanh Nhựt đã giúp tôi hoàn thành tốt đề tài. Qua đây, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc
đến gia đình đã lo lắng giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập.
Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Văn Đạt – Giám đốc Viện nghiên cứu
chế tạo tàu thủy đã tạo mọi điều kiện cả về quỹ thời gian, kinh phí cho tôi học tập và
hoàn thành tốt luận văn.
Cảm ơn các Thầy cô giáo trong bộ môn Kỹ thuật tàu thủy và khoa Kỹ thuật
giao thông đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành chương trình đào tạo.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ, động viên tôi hoàn
thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn.

Khánh Hòa, ngày 06 tháng 11 năm 2017
Tác giả luận văn

Trịnh Văn Bình

iv


MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. iv
MỤC LỤC ....................................................................................................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................. x
DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT ............................................................................. ix
DANH MỤC CÁC HÌNH .............................................................................................xii
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ ......................................................................................... xiv
TRÍCH YẾU LUẬN VĂN ............................................................................................ xv
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................... 1
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU. ............................................................................1
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỐI VỚI VẤN ĐỀ. ...................................................................3
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước. ......................................................................... 3
1.2.1.1. Hầm bảo quản bằng vật liệu truyền thống. ......................................................... 4
1.2.1.2. Hầm bảo quản với vật liệu Foam P.U. ............................................................... 5
1.2.1.3. Hầm ngâm hạ nhiệt thân cá. ............................................................................... 5
1.2.1.4. Bảo quản bằng hệ thống lạnh thấm. ................................................................... 6
1.2.2. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài. ..................................................................... 6
1.2.2.1. Sử dụng nước biển để sản xuất đá vảy, đá tuyết ngay trên tàu. ......................... 7
1.2.2.2. Phương pháp bảo quản sau đánh bắt bằng công nghệ sử dụng đá khô. ............. 8
1.3. MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. .....................................8
1.3.1. Mục tiêu. ................................................................................................................ 8
1.3.2. Đối tượng. .............................................................................................................. 9
1.3.3. Phương pháp nghiên cứu. ...................................................................................... 9
1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU. .......................................................................................................9

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................. 11
2.1. PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN SẢN PHẨM KHAI THÁC TRÊN CÁC TÀU CÁ. ...... 11
2.1.1. Những yêu cầu trong quá trình bảo quản thủy sản. ............................................. 11
2.1.1.1. Yêu cầu đảm bảo vệ sinh thực phẩm trên tàu cá. ............................................. 11
2.1.1.2. Làm lạnh thủy sản và thời hạn sử dụng bảo quản lạnh. ................................... 12
2.1.2. Phương pháp bảo quản sản phẩm. ....................................................................... 13
v


2.1.2.1. Phương pháp bảo quản bằng ướp đá lạnh. ....................................................... 13
2.1.2.2. Phương pháp bảo quản bằng đông lạnh............................................................ 15
2.1.2.3. Phương pháp bảo quản trong môi trường khí điều chỉnh.. ............................... 15
2.1.2.4. Phương pháp nước biển tuần hoàn. .................................................................. 16
2.2. KẾT CẤU HẦM BẢO QUẢN CÁC LOẠI TÀU CÁ.......................................................... 16
2.2.1. Tàu cá vỏ gỗ. ....................................................................................................... 16
2.2.1.1. Kết cấu hầm gỗ (vỏ) – gỗ - mút. ....................................................................... 17
2.2.1.2. Kết cấu hầm gỗ (vỏ) – xốp – gỗ (ốp) ............................................................... 18
2.2.1.3. Kết cấu hầm gỗ (vỏ) – Foam (PU) – gỗ (ốp).................................................... 19
2.2.1.4. Kết cấu hầm gỗ (vỏ) – Foam (PU) – composite. .............................................. 20
2.2.1.5. Kết cấu hầm gỗ (vỏ) – Foam (PU) – Inox 304. ................................................ 21
2.2.2. Tàu cá vỏ composite. ........................................................................................... 23
2.2.3. Tàu cá vỏ thép. .................................................................................................... 26
2.2.3.1. Kết cấu hầm thép (vỏ) – xốp – FRP. ................................................................ 27
2.2.3.2. Kết cấu hầm thép (vỏ) – Foam (PU) – Inox. .................................................... 29
2.3. CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY RA TỔN THẤT NHIỆT HẦM BẢO LẠNH TRÊN
TÀU CÁ. ............................................................................................................................................. 31
2.3.1. Tổn thất nhiệt qua kết cấu hầm bảo quản. ........................................................... 31
2.3.2. Tổn thất nhiệt do quá trình vận hành. .................................................................. 32
2.3.2.1. Tổn thất nhiệt qua miệng hầm. ......................................................................... 32
2.3.2.2. Tổn thất nhiệt do người tỏa ra. ......................................................................... 32

2.3.3. Tổn thất nhiệt do sản phẩm mang vào. ................................................................ 32
2.4. CƠ SỞ TÍNH TOÁN TỔN THẤT NHIỆT. ........................................................................... 32
2.4.1. Tính chất chung của hiện tượng trao đổi nhiệt. ................................................... 32
2.4.2. Các phương thức trao đổi nhiệt cơ bản. .............................................................. 32
2.4.3. Phân loại kho lạnh bảo quản thủy sản [2]. .......................................................... 35
2.4.4. Các vật liệu cách nhiệt dùng trong kho lạnh [2].................................................. 36
2.4.4.1. Nhiệm vụ và yêu cầu của vật liệu cách nhiệt. .................................................. 36
2.4.4.2. Các loại vật liệu cách nhiệt. .............................................................................. 37
2.4.5. Các vật liệu cách ẩm dùng trong kho lạnh. ......................................................... 41
2.4.6. Lý thuyết để tính toán cho tổn thất nhiệt hầm lạnh [2]. ...................................... 42
2.4.6.1. Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1. ................................................................. 43
vi


2.4.6.2. Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra Q2. ................................................................... 44
2.4.6.3. Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q3. .......................................................... 45
2.4.6.4. Dòng nhiệt khi vận hành Q4. ............................................................................ 45
2.4.7. Xác định chiều dày cách nhiệt. ............................................................................ 45
2.4.8. Đặc điểm các loại đá dùng trong bảo quản cá. .................................................... 46
2.5. CƠ SỞ XÂY DỰNG HẦM BẢO QUẢN LẠNH THU NHỎ. ........................................... 47
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..................................................................... 53
3.1. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VỀ NHIỆT CHO HẦM BẢO QUẢN CÁ................................. 53
3.1.1. Lựa chọn tàu tính toán. ........................................................................................ 53
3.1.2. Kích thước hầm bảo quản trên tàu lựa chọn. ....................................................... 54
3.1.2.1. Kích thước thực tế của hầm bảo quản. ............................................................. 54
3.1.2.2. Kích thước tính toán. ........................................................................................ 54
3.1.2.3. Kết cấu hầm bảo quản. ..................................................................................... 55
3.1.2.4. Xác định hệ số truyền nhiệt của các kết cấu..................................................... 56
3.1.2.5. Tính kiểm tra hiện tượng đọng sương. ............................................................. 57
3.1.3. Tính tổn thất nhiệt hầm bảo quản. ....................................................................... 58

3.1.3.1. Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt qua kết cấu bao che Q1..................................... 59
3.1.3.2. Tổn Thất do sản phẩm mang vào Q2 ................................................................ 60
3.1.3.3. Tổn thất do mở nắp hầm Q3.............................................................................. 65
3.1.3.4. Kết quả tính lượng tổn thất nhiệt và khối lượng đá tan trong hầm bảo quản. ............ 65
3.2. THIẾT KẾ MÔ HÌNH HẦM BẢO QUẢN CÁ VÀ TÍNH TOÁN TỔN THẤT NHIỆT. ..... 73
3.2.1. Yêu cầu kinh tế - kỹ thuật của mô hình hầm bảo quản cá. .................................. 73
3.2.1.1. Yêu cầu kinh tế. ................................................................................................ 73
3.2.1.2. Yêu cầu về kỹ thuật. ......................................................................................... 73
3.2.2. Thiết kế mô hình. ................................................................................................. 73
3.2.3. Tính toán tổn thất nhiệt mô hình. ........................................................................ 75
3.2.3.1. Xác định thông số tính toán. ............................................................................. 76
3.2.3.2. Xác định hệ số truyền nhiệt của các kết cấu..................................................... 76
3.2.3.3. Tính kiểm tra hiện tượng đọng sương. ............................................................. 77
3.2.3.4. Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt qua kết cấu bao che Q1m................................... 77
3.2.3.5. Tổn thất do mở nắp hầm Q3m............................................................................ 80
3.2.3.6. Tổn thất nhiệt do sản phẩm mang vào Q2m ...................................................... 80
vii


3.2.3.7. Kết quả tính tổn thất nhiệt và khối lượng đá tan trong mô hình hầm bảo quản. ........ 82
3.3. CHẾ TẠO MÔ HÌNH HẦM BẢO QUẢN CÁ BẰNG VẬT LIỆU FRP.......................... 90
3.3.1. Quy trình công nghệ chế tạo. ............................................................................... 90
3.3.2. Công tác chuẩn bị. ............................................................................................... 90
3.3.3. Chế tạo mô hình. .................................................................................................. 91
3.3.3.1. Chế tạo tạo khuôn. ............................................................................................ 91
3.3.3.2. Chế tạo mô hình................................................................................................ 91
3.4. THỬ NGHIỆM XÁC ĐỊNH TỔN THẤT NHIỆT CỦA MÔ HÌNH ................................. 94
3.4.1. Công tác chuẩn bị. ............................................................................................... 94
3.4.2. Cân khối lượng đá trước khi đưa vào hầm .......................................................... 94
3.4.3. Kết quả thực nghiệm. .......................................................................................... 94

3.5. KHẢO SÁT THỰC TẾ. ............................................................................................................ 95
3.5.1. Mô tả phương pháp khảo sát. .............................................................................. 95
3.5.2. Kết quả khảo sát. ................................................................................................. 95
3.6. SO SÁNH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN GIỮA LÝ THUYẾT VỚI THỰC NGHIỆM
VÀ KHẢO SÁT THỰC TẾ. ............................................................................................................ 96
3.6.1. Kết quả tính toán hầm chứa 80% đá cây. ............................................................ 96
3.6.2. Kết quả tính toán hầm chứa 40% cá 60% đá xay. ............................................... 99
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................. 101
4.1. KẾT LUẬN. .............................................................................................................................. 101
4.1.1. Kết luận chung ................................................................................................... 101
4.1.2. Kết luận về kết quả nghiên cứu lý thuyết .......................................................... 101
4.1.3. Kết luận về kết quả tính toán cho hầm bảo quản trên tàu thực tế ..................... 101
4.1.4. Kết luận về mô hình hầm bảo quản cá .............................................................. 102
4.2. ĐỀ XUẤT. ............................................................................................................ 103
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 104

viii


DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT
FRP

Fiber Reinforced Plastic

Lmax

Chiều dài lớn nhất

Bmax

Chiều rộng lớn nhất

D

Chiều cao mạn

d

Chiều chìm trung bình

Ne

Công suất máy

δCNV

Chiều dày của lớp cách nhiệt vách tàu.

δCA

Chiều dày của lớp cách ẩm làm bằng vật liệu composite

δV FRP

Chiều dày của lớp composite vách.

δCNM

Chiều dày của lớp cách nhiệt bên mạn tàu.

δV

Chiều dày của lớp vỏ composite.

VSATTP

Vệ sinh an toàn thực phẩm

ix


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1: Thời gian bảo quản cá ở các nhiệt độ khác nhau .......................................... 12
Bảng 2.1: Đặc điểm các loại đá dùng trong bảo quản thủy sản [10]. ............................ 46
Bảng 2.2: Các thông số kích thước của hầm lạnh. ........................................................ 50
Bảng 2.3: Bảng tính tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của hầm. ................................. 51
Bảng 3.1: Hầm bảo quản với kết cấu composite (vỏ) - foam – composite. .................. 56
Bảng 3.2: Hệ số truyền nhiệt tại các vị trí kết cấu......................................................... 57
Bảng 3.3: Hệ số truyền nhiệt lớn nhất để bề mặt ngoài không bị đọng sương tại các
mức nhiệt độ khác nhau trong hầm lạnh. ...................................................................... 58
Bảng 3.4: Diện tích các bề mặt theo các kết cấu khác nhau của hầm bảo quản. .......... 60
Bảng 3.5: Tổn thất nhiệt qua các kết cấu bao che. ........................................................ 61
Bảng 3.6: Tổn thất nhiệt do bức xạ mặt trời. ................................................................. 62
Bảng 3.7: Tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che trong một ngày tương ứng với từng
mức nhiệt độ trong hầm. ................................................................................................ 62
Bảng 3.8: Khối lượng đá trong hầm bảo quản. ............................................................. 63
Bảng 3.9: Tổn thất nhiệt do sản phẩm mang vào

tương ứng với từng mức nhiệt độ

bảo quản. ........................................................................................................................ 64
Bảng 3.10: Tổn thất nhiệt do mở nắp hầm Q3. .............................................................. 65
Bảng 3.11: Tổn thất nhiệt Q và khối lượng đá tan trong hầm khi tàu hoạt động trên
biển trong 30 ngày khi nhiệt độ trong hầm là 0oC và hầm chứa cá gầy. ....................... 66
Bảng 3.11: (tiếp theo) .................................................................................................... 67
Bảng 3.11: (tiếp theo) .................................................................................................... 68
Bảng 3.12: Tổn thất nhiệt Q và khối lượng đá tan trong hầm khi tàu hoạt động trên
biển trong 30 ngày khi nhiệt độ trong hầm là 0oC và hầm chứa cá béo. ....................... 69
Bảng 3.12: (tiếp theo) .................................................................................................... 70
Bảng 3.12: (tiếp theo) .................................................................................................... 71
Bảng 3.13: Mô hình hầm bảo quản với kết cấu composite (vỏ) - foam – composite. .. 76
Bảng 3.14: Hệ số truyền nhiệt tại các vị trí kết cấu....................................................... 77
Bảng 3.15: Diện tích các bề mặt theo các kết cấu khác nhau của hầm mô hình. .......... 78
Bảng 3.16: Tổn thất nhiệt qua các kết cấu bao che. ...................................................... 79
Bảng 3.17: Tổn thất nhiệt do bức xạ mặt trời. ............................................................... 80
x


Bảng 3.18: Tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che trong một ngày tương ứng với từng
mức nhiệt độ trong hầm. ................................................................................................ 80
Bảng 3.19: Tổn thất nhiệt do mở nắp hầm Q3m. ............................................................ 80
Bảng 3.20: Khối lượng đá trong mô hình hầm bảo quản. ............................................. 81
Bảng 3.21: Tổn thất nhiệt do sản phẩm mang vào

tương ứng với từng mức nhiệt

độ bảo quản. .................................................................................................................. 80
Bảng 3.22: Tổn thất nhiệt Qm và khối lượng đá tan trong mô hình hầm khi tính toán
trong 30 ngày khi nhiệt độ trong hầm là 0oC và hầm chứa cá gầy. ............................... 83

Bảng 3.22: (tiếp theo). ................................................................................................... 83
Bảng 3.22: (tiếp theo). ................................................................................................... 83
Bảng 3.23: Tổn thất nhiệt Qm và khối lượng đá tan trong mô hình hầm khi tính toán
trong 30 ngày khi nhiệt độ trong hầm là 0oC và hầm chứa cá béo. ............................... 86
Bảng 3.23: (tiếp theo) .................................................................................................... 86
Bảng 3.23: (tiếp theo). ................................................................................................... 86
Bảng 3.24: Kết quả đo đạc thực nghiệm mô hình. ....................................................... 93
Bảng 3.25: Kết quả khảo sát thực tế các tàu.................................................................. 96
Bảng 3.26: Phần trăm đá cây còn giữa tính toán lý thuyết với thực nghiệm. ............... 97
Bảng 3.27: Phần trăm đá xay còn cho hầm chứa 40% cá 60% đá xay.......................... 99

xi


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1: Hệ thống lạnh thấm trên tàu cá vỏ gỗ. [12]............................................................. 6
Hình 1.2: Máy làm đá vảy từ nước biển trên tàu cá. [21] ...................................................... 7
Hình 1.3: Đá khô CO2 và cá ngừ đang được bảo quản lạnh bằng đá khô.[14] ................ 8
Hình 2.1: Tàu cá vỏ gỗ .................................................................................................................. 17
Hình 2.2: Kết cấu đáy và mạn hầm lạnh sử dụng mút cách nhiệt...................................... 17
Hình 2.3: Kết cấu miệng, nắp hầm của hầm lạnh sử dụng mút cách nhiệt. .................... 18
Hình 2.4: Kết cấu đáy và mạn hầm lạnh sử dụng xốp cách nhiệt. ..................................... 18
Hình 2.5: Kết cấu miệng, nắp của hầm lạnh sử dụng xốp cách nhiệt. .............................. 19
Hình 2.6: Vách của hầm lạnh bảo quản kết cấu gỗ (vỏ) – Foam (PU) – gỗ (ốp). ......... 20
Hình 2.7: Kết cấu mặt cắt ngang hầm lạnh bảo quản kết cấu ............................................. 20
gỗ (vỏ) – Foam (PU) – gỗ (ốp).................................................................................................... 20
Hình 2.8: Kết cấu mặt cắt ngang của hầm lạnh bảo quản theo kết cấu ............................ 21
gỗ (vỏ) – Foam (PU) – composite. ............................................................................................. 21
Hình 2.9: Kết cấu vách hầm lạnh bảo quản theo kết cấu .................................................... 21

gỗ (vỏ) – Foam (PU) – composite. ............................................................................................. 21
Hình 2.10: Kết cấu hầm lạnh kiểu kết cấu foam PU-inox ................................................... 22
Hình 2.11: Kết cấu mặt cắt ngang của hầm lạnh bảo quản theo kết cấu .......................... 22
gỗ (vỏ) – Foam (PU) – Inox. ........................................................................................................ 22
Hình 2.12: Vách của hầm bảo quản theo kết cấu gỗ (vỏ) – Foam (PU) – Inox. ............ 23
Hình 2.13: Tàu cá vỏ Composite. ............................................................................................... 24
Hình 2.14: Kết cấu vách của hầm bảo quản theo kết cấu..................................................... 24
Hình 2.15: Tấm vách FRP – Foam (PU) – FRP đang được chế tạo. ............................... 25
Hình 2.16: Mặt cắt ngang hầm bảo quản theo kết cấu FRP – Foam – FRP.................... 25
Hình 2.17: Boong tàu kết cấu FRP – Foam (PU) –FRP đang được chế tạo. .................. 25
Hình 2.18: Nắp hầm kết cấu FRP – Foam (PU) –FRP. ........................................................ 26
Hình 2.19: Tàu cá vỏ thép. ........................................................................................................... 26
Hình 2.20: Bản vẽ bố trí hầm tàu vỏ thép. ............................................................................... 27
Hình 2.21: Kết cấu phần boong hầm lạnh kết cấu thép (vỏ) – xốp – FRP ...................... 28
Hình 2.22: Kết cấu phần vách hầm lạnh kết cấu thép (vỏ) – xốp – FRP. ........................ 28
Hình 2.23: Kết cấu phần đáy hầm lạnh kết cấu thép (vỏ) – xốp – FRP. .......................... 28
xii


Hình 2.24: Kết cấu phần mạn hầm lạnh tàu vỏ thép. ............................................................ 29
Hình 2.25: Bố trí hầm tàu vỏ thép (vỏ) – Foam (PU) – Inox. ...................................................... 29
Hình 2.26: Kết cấu phần boong hầm lạnh tàu vỏ thép. ......................................................... 30
Hình 2.27: Kết cấu phần vách hầm lạnh tàu vỏ thép............................................................. 30
Hình 2.28: Kết cấu phần đáy hầm lạnh tàu vỏ thép ............................................................... 30
Hình 2.29: Kết cấu phần mạn hầm lạnh tàu vỏ thép.............................................................. 31
Hình 2.30: Nguyên lý của dẫn nhiệt. [6] .................................................................................. 33
Hình 2.31: Nguyên lý của trao đổi nhiệt đối lưu. ................................................................... 33
Hình 2.32: Nguyên lý trao đổi nhiệt bức xạ [6]. ..................................................................... 34
Hình 2.33: Dẫn nhiệt ổn định qua vách phẳng 1 lớp và nhiều lớp [4]. ............................ 34
Hình 2.34: Hình ảnh polystyrofor (xốp) [17]. ......................................................................... 38

Hình 2.35: Mặt cắt một miếng cách nhiệt bằng vật liệu PU foam [8]. ............................. 39
Hình 2.36: Phun lớp PU cho hầm bảo quản tàu cá.[15] ....................................................... 40
Hình 2.37: Nhựa polyetylen (PE).[16] ...................................................................................... 41
Hình 2.38: Mặt cắt ngang hầm lạnh. .......................................................................................... 49
Hình 3.1: Bản vẽ bố trí chung của tàu lựa chọn. .................................................................... 53
Hình 3.2: Kết cấu mặt cắt ngang của hầm lạnh lựa chọn. ............................................................. 52
Hình 3.3: Các kích thước tính toán của hầm lựa chọn. ......................................................... 55
Hình 3.4: Khay cá và cá được ướp đá trong khay cá [19]. ................................................. 65
Hình 3.5: Phương pháp ướp đá trong khay cá [7]. ................................................................. 65
Hình 3.6: Mặt cắt ngang của hầm lạnh thực tế ....................................................................... 74
Hình 3.7: Kết cấu mô hình hầm lạnh ......................................................................................... 75
Hình 3.8: Khuôn sau khi được hoàn thành. ............................................................................. 91
Hình 3.9: Xử lý chống dính và sơn lớp gelcoal lên khuôn. ................................................ 91
Hình 3.10: Trát các lớp composite .................................................................................................. .89
Hình 3.11: Kết cấu mô hình. ........................................................................................................ 92
Hình 3.12: Ốp foam PU các mặt mô hình. ............................................................................... 92
Hình 3.13: Trát các lớp composite lớp vỏ ngoài của mô hình. ........................................... 93
Hình 3.14: Mô hình sau khi sơn lớp gelcoat. .......................................................................... 93
Hình 3.15: Mô hình sau khi hoàn thành. .................................................................................. 93
Hình 3.16: Cân khối lượng đá trước khi đua vào hầm ................................................. 92
Hình 3.17: Đo nhiệt độ bên ngoài và bên trong hầm. ........................................................... 94
xiii


DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ
Trang
Đồ thị 2.1: Diễn biến chất lượng của cá ướp đá ở 0oC trong 15 ngày .......................................... 13
Đồ thị 3.1: Đồ thị % đá còn lại khi nhiệt độ trong hầm bảo quản là 0oC và cá gầy. ................... 72
Đồ thị 3.2: Đồ thị % đá còn lại khi nhiệt độ trong hầm bảo quản là 0oC và cá béo. ................... 72
Đồ thị 3.3: Đồ thị % đá còn lại khi nhiệt độ trong mô hình hầm bảo quản là 0oC và cá gầy..... 89

Đồ thị 3.4: Đồ thị % đá còn lại khi nhiệt độ trong hầm bảo quản là 0oC và cá béo. ................... 89
Đồ thị 3.5: Đồ thị % đá còn lại giữa lý thuyết và thực nghiệm. .................................................... 98
Đồ thị 3.6: Phần trăm đá xay còn cho hầm chứa 40% cá 60% đá xay....................................... 100

xiv


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
1. Giới thiệu
Việt Nam là một nước có bờ biển dài 3.260 km đây là điều kiện thuận lợi cho
việc phát triển kinh tế biển đặc biệt là trong ngành khai thác thủy sản. Mặt khác theo
thống kế của Tổng cục Thủy sản, tổn thất sau khai thác thủy sản ở Việt Nam chiếm
khoảng 20 - 25% sản lượng khai thác, mà các nguyên nhân chủ yếu là do phần lớn tàu
khai thác thủy sản có công suất nhỏ, thiếu trang thiết bị bảo quản sản phẩm. Sản phẩm
khai thác chủ yếu được bảo quản bằng nước đá xay. Thậm chí, có tàu thuyền nhỏ hiện
vẫn bảo quản bằng ướp muối. Ngoài nguyên nhân do khai thác cá không đúng tiêu
chuẩn và cá tạp, còn có nguyên nhân do bảo quản không đúng cách đó là do hầm bảo
quản lạnh không đảm bảo yêu cầu. Chính vì vậy đề tài “Nghiên cứu thiết kế mô hình
hầm bảo quản hợp lý trên tàu cá vỏ composite” là rất cần thiết, góp phần tăng hiệu quả
sau đánh bắt thủy sản cho bà con ngư dân.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệm mô hình hầm
bảo quản lạnh tàu cá vỏ composite trên cơ sở nâng cao hiệu quả bảo quản lạnh và độ
tin cậy bằng cách so sánh đánh giá với kết quả tính toán lý thuyết và khảo sát thực tế.
3. Đối tượng.
Trong đề tài chỉ đi nghiên cứu hầm bảo quản lạnh cho tàu cá vỏ composite.
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu sử dụng trong đề tài là kết hợp giữa phương pháp
nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm.
Nghiên cứu lý thuyết nhằm xác định các nguyên nhân gây tổn thất nhiệt cho

hầm bảo quản lạnh trên tàu cá nói chung và tàu cá vỏ composite nói riêng; cơ sở tính
toán tổn thất nhiệt cho hầm bảo quản lạnh trên tàu cá vỏ composite.
Nghiên cứu thực nghiệm nhằm phục vụ cho việc thiết kế, chế tạo và thử
nghiệm mô hình thu nhỏ của hầm lạnh của tàu vỏ composite; khảo sát thực tế một số
tàu đang khai thác.
5. Các kết quả chính của luận văn
- Tính được tổn thất nhiệt của một hầm bảo quản thực tế của tàu cá vỏ
composite
xv


- Xây dựng được mô hình thu nhỏ của hầm bảo quản.
- Tính tổn thất nhiệt của mô hình hầm bảo quản.
- Chế tạo mô hình hầm bảo quản thu nhỏ.
- Thực nghiệm đo đạc tổn thất nhiệt của mô hình thu nhỏ hầm bảo quản lạnh.
- Khảo sát thực tế các tàu.
- So sánh tính toán lý thuyết với thực nghiệm của mô hình.
6. Kết luận và kiến nghị
- Kết luận.
+ Kết luận chung
+ Kết luận về kết quả nghiên cứu lý thuyết.
+ Kết luận về kết quả tính toán cho hầm bảo quản trên tàu thực tế
+ Kết luận về mô hình hầm bảo quản cá.
+ So sánh, đánh giá kết quả
- Kiến nghị.
+ Trong quá tính toán các hệ số phụ thuộc môi trường của tàu rất phức tạp, vì
vậy cần có những nghiên cứu đánh giá các ảnh hưởng từ môi trường đối với hầm bảo
quản trên tàu.
+ Với số lượng tàu gỗ rất lớn hiện nay cần có những đề tài nghiên cứu để cải
tạo lại các hầm bảo quản lạnh cho phù hợp.

+ Cần có những khảo sát đánh giá chính xác các tổn thất nhiệt hầm bảo quản
trên các tàu trong quá trình khai thác.
+ Việc ảnh hưởng nhiệt độ từ hầm máy đến hầm bảo quản của rất lớn vì vậy
cần có sự đánh giá chính xác ảnh hưởng nhiệt độ hầm máy đến hầm bảo quản lạnh.
+ Với nhu cầu ngày càng cao về chất lượng sản phẩm, cũng như việc bám biển
dài ngày đòi hỏi cần có những nghiên cứu để ứng dụng các phướng pháp bảo quản tiên
tiến trên các tàu khai thác xa bờ hiện nay.
7. Từ khóa
Hầm lạnh, tàu cá vỏ composite, mô hình, tổn thất nhiệt.

xvi


CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU [8],[9]
Việt Nam là quốc gia có hơn ba nghìn hòn đảo lớn nhỏ và bờ biển dài hơn 3.260
km bao bọc lãnh thổ ở cả 3 hướng Đông, Nam và Tây Nam, đây là thuận lợi rất lớn
cho phát triển kinh tế biển trong các ngành: vận tải biển, khai thác, nuôi trồng thủy
sản, dịch vụ đóng sửa tàu thuyền, chế biến thủy sản, dầu khí, du lịch,… Trong đó sản
lượng khai thác thủy sản hàng năm khoảng 1,67 - 2,2 triệu tấn, tạo công việc làm cho
hơn 5 vạn lao động trực tiếp và 10 vạn lao động dịch vụ nghề cá. Tuy sản lượng cao,
nhưng tỷ lệ thất thoát sau thu hoạch còn rất lớn mà nguyên nhân chủ yếu là do bảo
quản sau thu hoạch chưa đảm bảo.
Theo Tổng cục Thủy sản, tổn thất sau khai thác thủy sản ở Việt Nam chiếm
khoảng 20 - 25% sản lượng khai thác. Nghĩa là mỗi năm nước ta mất khoảng từ
400.000 đến 550.000 tấn hải sản do bị hư hỏng, với giá trị ít nhất khoảng 8.000 tỉ
đồng. Vì thế, giảm tổn thất sau khai thác thủy sản, tuy là bài toán khó, nhưng phải
được xác định là ưu tiên hàng đầu của ngành thủy sản.
Nguyên nhân chính của tình trạng tổn thất sau thu hoạch cao là do phần lớn tàu
khai thác thủy sản có công suất nhỏ, thiếu trang thiết bị bảo quản sản phẩm. Sản phẩm

khai thác chủ yếu được bảo quản bằng nước đá xay. Thậm chí, có tàu thuyền nhỏ hiện
vẫn bảo quản bằng ướp muối. Ngoài nguyên nhân do khai thác cá không đúng tiêu
chuẩn và cá tạp, còn có nguyên nhân do bảo quản không đúng cách đó là do hầm bảo
quản lạnh không đảm bảo yêu cầu về quá trình giữ nhiệt, độ kín nước cũng như trong
khâu vệ sinh hầm. Đồng thời, việc chế tạo hầm bảo quản lạnh là dựa vào kinh nghiệm
chứ chưa theo một tính toán thiết kết cụ thể nào.
Bên cạnh đó, do quy trình khai thác thủy hải sản thường không ổn định, tàu
đánh trúng đàn cá thường rút ngắn thời gian, quay vào bờ sớm; ngược lại nếu không
trúng đàn, thời gian đi biển phải kéo dài, làm tăng thời gian bảo quản sản phẩm khai
thác từ đầu chuyến.
Do đó, có thể xác định, kết cấu hầm bảo quản chưa hợp lý là nguyên nhân chính
và trực tiếp của tình trạng thất thoát lớn thủy sản sau khai thác.
Hiện nay theo kết quả khảo sát của Viện Khoa Học Công Nghệ và Khai Thác
Thủy Sản của trường Đại học Nha Trang, ở nước ta hầu hết tàu thuyền khai thác xa bờ
1


đều đóng bằng vỏ gỗ, chiếm 87%. Khoảng 13% tàu thuyền sử dụng vỏ composite hoặc
bọc composite bên ngoài, còn số lượng tàu vỏ thép trong khai thác thủy sản rất ít.
Kết cấu hầm bảo quản lạnh trên các tàu vỏ gỗ chủ yếu bằng tấm xốp ép chặt vào
vách hầm và vách được đóng chặn bằng gỗ tấm dày từ 1,5cm ÷ 2,0cm, thành vách
hầm được sơn hoặc phủ bạt. Trên miệng hầm được đậy bằng gỗ có đệm cao su dày
5mm để giữ kín. Với kết cấu như vậy, không đạt độ kín nước, giữ nhiệt kém làm cho
đá tan chảy rất nhanh, tốn rất nhiều thời gian cho khâu vệ sinh hầm. Bên cạnh đó, tuổi
thọ của hầm này cũng rất ngắn, khoảng 5-6 năm sử dụng buộc phải làm hầm mới.
Chính vì vậy chi phí cho mỗi chuyến biển khá cao do phải dự trữ thêm nhiều đá lạnh
để bổ sung cho khâu bảo quản sau khi đánh bắt, tuy nhiên việc bổ sung thêm đá lạnh
chỉ được bổ sung phần trên bề mặt hầm còn phần phía dưới hầm gần như không thể
thực hiện được, nên chất lượng bảo quản sản phẩm sau khi khai thác không hiệu quả
làm giảm giá trị thủy sản sau khi đánh bắt, và giảm đáng kể thu nhập của ngư dân.

Ở một số các tàu gỗ đã được lắp đặt công nghệ hầm lạnh mới với kết cấu: foam
PU (Poly Urethane) – inox, với kết cấu như vậy hầm có độ kín cao, giữ nhiệt tốt và dễ
dàng trong khâu vệ sinh. Hầm bảo quản bằng vật liệu foam PU - inox có tuổi thọ 12 15 năm. Tuy nhiên, sau một thời gian sử dụng thì lớp silicon liên kết giữa các mối nối
inox có thể bị rò, bong tách dẫn đến độ kín nước không cao làm giảm khả năng giữ
nhiệt, và làm mục kết cấu gỗ của vỏ tàu do nước ngấm vào và bị đọng lại bên trong.
Với tàu vỏ thép, các hầm bảo quản lạnh được thiết kế với kết cấu: gỗ tấm dày
30mm làm phẳng bề mặt – xốp tỉ trọng cao dày 50mm – lớp gỗ dày 25mm – lớp
composite (nền nhựa polymer, cốt sợi thủy tinh) dày 5mm. Với kết cấu này hầm có độ
kín cao, giữ nhiệt tốt, dễ dàng trong khâu vệ sinh vì được phủ một lớp composite làm
kín và láng bề mặt. Tuy nhiên, hiệu quả bảo quản lạnh của kết cấu hầm này vẫn chưa
cải thiện đáng kể so với tàu gỗ; số lượng tàu thép trang bị cho đội tàu khai thác thủy
sản tương đối hạn chế, vì giá thành đóng mới một con tàu thép tương đối cao đang là
một thách thức lớn cho ngư dân khi đầu tư. Mặt khác, khi đưa vào khai thác thì chi phí
cho mỗi chuyến biển và chi phí bảo dưỡng định kỳ hàng năm cao hơn nhiều so với tàu
vỏ gỗ và vỏ composite.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, trong những năm gần đây ở nước
ta đã ứng dụng công nghệ vật liệu composite hay còn gọi FRP (Fiber Reinforced
Plastic) vào trong đóng mới tàu đánh bắt thủy sản. Ở các tàu này thì các hầm lạnh
2


được thiết kế theo công nghệ kiểu sandwich (lớp composite nền nhựa polymer, cốt sợi
thủy tinh dày khoảng 20 – 30mm đây chính là lớp vỏ ngoài của con tàu – foam PU –
lớp composite nền nhựa polymer, cốt sợi thủy tinh dày khoảng 5mm). Công nghệ này
đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực hàng không, kỹ thuật xây dựng, các
dụng cụ thể thao, tàu thủy,... với những đặc tính ưu việt như: kín nước, nhẹ, cơ tính
cao, khả năng cách nhiệt, cách âm tốt, dễ vệ sinh và chịu được sự ăn mòn cao,...
Lớp vật liệu composite được tạo ra từ vật liệu nền có khả năng chịu các tác
động lý-hoá của môi trường, vật liệu cốt lại làm cho composite trở nên cứng hơn, có
khả năng chống lại biến dạng không đàn hồi, chống thấm, chống cháy, giảm sự phát

triển của vết nứt và các khuyết tật trong vật liệu,.... Trong khi, lớp vật liệu lõi foam PU
có tính chất nhẹ, cách nhiệt, cách âm tốt.
Chính sự kết hợp này tạo cho hầm lạnh của tàu vỏ composite có độ kín cao,
cách nhiệt, cách âm tốt, bề mặt hầm nhẵn thuận tiện trong khâu vệ sinh hầm,... Nắp
hầm cũng được kết cấu theo kiểu sandwich, gồm hai nắp. Nắp trong giữ vai trò cách
nhiệt, cách âm và làm kín hầm với môi trường bên ngoài, nắp ngoài có tác dụng làm
kín nước. Qua tìm hiểu một số tàu cá vỏ composite đã qua sử dụng 20 -30 năm của các
nước Hàn Quốc, Nhật Bản ... được nhập về trong nước, thì các hầm bảo quản vẫn sử
dụng tốt.
Trong bối cảnh vật liệu composite ngày càng được ứng dụng rộng rải trong các
ngành công nghiệp, cũng như trong công nghệ đóng tàu, đặc biệt trong đóng tàu cá
đánh bắt xa bờ thì việc thiết kế hầm bảo quản lạnh đạt hiệu quả cao là rất cần thiết.
Chính vì vậy, việc “nghiên cứu thiết kế mô hình hầm bảo quản lạnh cho tàu cá vỏ
composite” là rất cần thiết, góp phần tăng hiệu quả sau đánh bắt thủy sản cho bà con
ngư dân.
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỐI VỚI VẤN ĐỀ [7]
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
Ngành thủy sản Việt Nam hiện đã có những bước phát triển mạnh mẽ trong
những năm gần đây. Nếu như 15 năm trước, thị trường thế giới ít biết đến sản
phẩm thủy sản Việt Nam thì tới những năm gần đây, Việt Nam đã được xếp vào danh
sách các nước có sản lượng thủy sản hàng đầu thế giới, với giá trị xuất khẩu thủy sản
đạt trên 2,4 tỷ USD, đứng thứ 7 trên thế giới. Các sản phẩm xuất khẩu chủ lực của
thủy sản Việt Nam bao gồm tôm các loại (khai thác và nuôi) sản lượng trên 300.000
3


tấn/năm, cá da trơn (tra, basa) với sản lượng trên 300.000 tấn/năm, nhuyễn thể chân
đầu (mực, bạch tuộc) với sản lượng trên 60.000 tấn/năm, cá ngừ đại dương và các loài
cá nổi có giá trị kinh tế khác. Tuy nhiên, cũng giống như nhiều nước đang phát triển
khác, đội tàu khai thác của chúng ta 80% có công suất dưới 90CV, với việc chạy

theo sản lượng, đánh bắt thiếu chọn lọc, không có kiểm soát, công nghệ bảo quản
sau thu hoạch lạc hậu, tập trung xuất khẩu dưới dạng nguyên liệu, là những vấn đề
mà Việt Nam cần giải quyết nếu muốn phát triển ngành thủy sản theo hướng bền
vững. Tương lai của nghề cá nước ta là vươn tới các ngư trường xa với mục đích tăng
hiệu quả nghề cá và bảo vệ nguồn lợi thủy sản ven bờ. Vì vậy cần phải dần dần chuyển
đổi các tàu nhỏ sang tàu cá xa bờ hiện đại. Đây là một quá trình lâu dài cần đầu tư cả
trang thiết bị, huấn luyện kỹ thuật cho ngư dân để làm chủ phương tiện và ngư
trường. Các mặt hạn chế trong đánh bắt thủy sản xa bờ ở Việt Nam hiện nay gồm:
thiếu thông tin và kiến thức về ngư trường, về mùa vụ đánh bắt và đặc tính các loài
thủy sản xa bờ nên tỷ lệ đánh bắt các loài cá có giá trị kinh tế thấp là phổ biến; tàu cá
không phù hợp về công suất và chất lượng trang bị; ngư dân và các thủy thủ đều thiếu
kỹ năng về đánh bắt xa bờ cũng như kỹ thuật bảo quản thủy sản sau đánh bắt; thiếu nơi
tiêu thụ cá ổn định khi lên bờ.
Trong những nguyên nhân dẫn đến việc việc đánh bắt không hiệu quả đó, thì
nguyên nhân chất lượng hầm bảo quản lạnh không đảm bảo đóng vai trò rất quan
trọng. Hiện nay chưa có công trình nghiên cứu, tính toán đối với quá trình tổn thất
nhiệt trong hầm bảo quản tàu cá khi hoạt động trên biển. Trên các tàu cá của nước ta
hiện nay chủ yếu là bảo quản lạnh nên hầm lạnh đóng một vai trò quan trong trong quá
trình bảo quản thủy hải sản sau khai thác hiện nay chúng ta áp dụng một số kiểu hầm
cách nhiệt như:
1.2.1.1. Hầm bảo quản bằng vật liệu truyền thống
Với kết cấu hầm bảo quản thủy sản truyền thống trang bị trên các tàu gỗ, gồm
các tấm xốp được bọc ni lông và đóng chặn bằng các tấm gỗ phía ngoài thì hầm chỉ
giữ được đá từ 10-15 ngày, khi đá tan chảy sẽ làm cho thủy sản bị phân hủy, gây
thất thoát đáng kể từ 20 - 30% nên khi vào đến bờ hải sản bị hư hỏng và xuống cấp
rất nhiều.

4

1.2.1.2. Hầm bảo quản với vật liệu Foam P.U
Kiểu hầm này có kết cấu theo hai dạng đó là, gỗ - foam PU – composite (dày
5mm) hoặc gỗ - foam PU – inox (dày 0,45mm đến 0,5mm).
Hầm kiểu gỗ - foam PU – composite: các tấm composite được bắt vào mặt
trong của kết cấu vỏ tàu bằng vít inox, sau đó dán kín các đường nối tấm và các vị trí
bắt vít lại rồi bơm foam PU vào bên trong.
Hầm kiểu gỗ - foam PU – inox: là mặt trong của vách hầm sau khi được bơm
foam PU vào bên trong sẽ được vệ sinh sạch, lăn lên một lớp keo nhằm tăng độ bám
dính của tấm inox, đồng thời làm kín bề mặt gỗ của vách hầm tàu, ngăn nước thấm qua .
Khi lớp keo kết dính giữa vách gỗ và tấm inox khô, sẽ bắt vít inox 304 vào liên kết
trên (với khoảng cách 30cm/vít inox) để tăng sự chắc chắn cho vách hầm tàu. Vách
hầm tàu được ốp inox xong, những chỗ có khe hở (chỗ nối giữa tấm hai tấm inox và
nơi góc hầm) sẽ được bơm keo silicon chịu nhiệt vào để làm kín.
Đặc điểm của hầm bảo quản vật liệu foam PU chịu lực uốn, không bị ăn mòn
trong nước biển nên có độ bền cao. Bề mặt phẳng làm cho rong rêu khó bám, có tính
vệ sinh tốt.
Khi sử dụng hầm bảo quản với vật liệu mới Foam P.U tỷ lệ thủy sản đạt chất
lượng có thể đạt từ 90-95%. Hao hụt đá thấp hơn 20% do đó thời gian đi biển được
kéo dài và quá trình vệ sinh dễ dàng và nhanh chóng hơn so với hầm truyền thống.
1.2.1.3. Hầm ngâm hạ nhiệt thân cá
Công nghệ lạnh ngâm là phương pháp làm lạnh nước biển ở nhiệt độ -4oC để
ngâm hạ nhiệt thân cá sau khi khai thác. Phương pháp làm lạnh này chủ yếu áp dụng
trên các tàu câu cá ngừ đại dương và tàu lưới vây rút chì.
Kết cấu hầm ngâm là vách được làm bằng inox 304 dày 1mm (hoặc composite
dày 5mm) và được cách nhiệt bằng foam PU dày 10cm phía bên ngoài.
Bên trong hầm ngâm có lắp đặt bộ khung định vị cá theo hướng thẳng đứng,
đầu ở phía dưới đáy bằng inox 304, bên trên miệng hầm ngâm là nắp inox có gắng cao
su làm kín, bên dưới đáy hầm có lắp đặt van để xả nước.
Cá được ngâm hạ nhiệt khi vào bờ có bề mặt da săn, thịt cá chắc và đỏ hơn cá
không ngâm. Lượng đá mang theo giảm từ 10% đến 15% và thao tác vệ sinh cũng khá

dễ dàng.

5


1.2.1.4. Bảo quản bằng hệ thống lạnh thấm
Hệ thống bao gồm 1 máy nén chính sử dụng lực từ máy đèn hoặc động cơ chính
(thông qua dây đai). Qua hệ thống bình ngưng tụ, hệ thống van điều chỉnh, hơi lạnh
được dẫn vào hầm chứa bằng ống đồng. Hệ thống ống này lắp đặt xung quanh thân và
đáy của hầm, giúp tỏa hơi lạnh đều trong hầm truyền qua các lớp đá trong hầm. Các
ống đồng dẫn hơi lạnh được bảo vệ bằng nhôm dày 0,7 mm ốp sát thân tàu, không
chiếm diện tích và không cản trở các hoạt động nhập xuất sản phẩm trong hầm.
Hệ thống lạnh thấm còn giúp tiết kiệm hàng ngàn cây đá. Thông thường mỗi
chuyến biển tàu cá phải mang theo đến 2.500 cây đá. Tuy nhiên, với hệ thống lạnh
thấm, chỉ cần mang theo khoảng 1.400 cây đá vẫn có thể đủ duy trì nhiệt độ từ -4 ÷
0oC suốt chuyến biển cho hầm bảo quản. Hệ thống lạnh thấm đã được sử dụng trên
một tàu khai thác của tỉnh Kiên Giang. Kết quả cho thấy, sau mỗi chuyến biển (từ 30 35 ngày) chất lượng cá được duy trì gần như nguyên vẹn.
Xét về hiệu quả, hệ thống lạnh thấm là một bước tiến kỹ thuật quan trọng trong
bảo quản sản phẩm cho các tàu khai thác xa bờ. Bởi theo bảo quản lạnh truyền thống
(chỉ bằng đá lạnh) nhiệt độ trong hầm bảo quản tối ưu chỉ đạt 5oC trong giai đoạn đầu
(giai đoạn đá chưa tan), về sau khi nội nhiệt từ động vật thủy sản sinh ra sẽ gia tăng
nhiệt độ trong hầm làm cho đá tan nhanh hơn, cứ như thế… sản phẩm phân hủy nhanh hơn.

Hình 1.1: Hệ thống lạnh thấm trên tàu cá vỏ gỗ.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
Trên thế giới một số nước tiên tiến với những đội tàu đánh cá được trang bị
hiện đại, khả năng tổ chức hậu cần tốt, trình độ công nghệ bảo quản sau thu hoạch
6

trong nghề cá đã phát triển cao nên tỷ lệ tổn thất thủy sản sau thu hoạch được giảm
đáng kể. Trong các hạm tàu đánh cá lớn, nghề cá được tổ chức chuyên môn hóa theo
một chu trình khá chặt chẽ và liên hoàn. Trong đó có tàu (hoặc dùng máy bay, vệ
tinh) chuyên dò tìm đàn cá, có tàu chuyên chở đá lạnh (thường là đá tuyết) phục vụ
cho các tàu cá. Trên các tàu cá có bố trí khu vực với trang bị xử lý, tách nội tạng,
làm sạch, xếp thùng, vận chuyển cũng như hệ thống hầm bảo quản rất thuận tiện và
vệ sinh. Những tàu lớn có thể có trang bị máy cấp đông và kho lạnh, sử dụng nước biển
để sản xuất đá vảy, đá tuyết, một số tàu còn có khu vực chế biến thành phẩm ngay trên tàu.
1.2.2.1. Sử dụng nước biển để sản xuất đá vảy, đá tuyết ngay trên tàu
Đá vẩy được sản xuất một cách liên tục bằng cách tạo kết tinh đá trên bề
mặt (trong hoặc ngoài) của trống kim loại quay tròn. Lớp đá tạo thành có chiều
dày khoảng 2 – 3 mm được cạo thành đá vẩy nhờ dao cạo hoặc vít nạo. Ưu điểm
của phương pháp này là thời gian tạo đá rất nhanh và liên tục, đá có độ khô cao,
kích thước khá đồng đều, có dạng vẩy nên tiếp xúc với cá tương đối tốt. Độ sạch
của đá dễ dàng được kiểm soát bởi người sử dụng. Việc sử dụng đá vảy trong bảo
quản sau thu hoạch còn ít phổ biến do giá thành lắp đặt máy khá cao và khó bảo
dưỡng, vận hành trên các tàu nhỏ.

Hình 1.2: Máy làm đá vảy từ nước biển trên tàu cá.
Đặc điểm sản xuất và sử dụng đá tuyết: Đá tuyết (slurry ice), còn được gọi là đá
lỏng hoặc đá sệt. Đá tuyết là hỗn hợp nước lạnh với các tinh thể đá có kích thước
khoảng từ 0,5 mm tới 1,5 mm được tạo thành do những tác động đặc biệt khi nước
được làm quá lạnh xuống dưới nhiệt độ kết tinh.
7


Ưu điểm của đá tuyết là được sản xuất một cách liên tục; có thể dễ dàng được
vận chuyển bằng bơm và hệ thống đường ống (với tỷ lệ tinh thể dưới 60% đá tuyết).
Đá tuyết rất mềm mại, hoàn toàn không làm xây xát cơ thịt cá và có thể tiếp xúc rất tốt
với cá nên hệ số truyền nhiệt cao, làm lạnh nhanh chóng nguyên liệu xuống độ lạnh

cần thiết, đồng thời hạn chế oxy hóa mỡ cá. Chi phí năng lượng cho sản xuất đá tuyết
lại thấp hơn các loại đá khác. Đặc biệt từ nước biển có thể sản xuất được đá tuyết
không bị nhiễm mặn, không ảnh hưởng tới mùi vị cá khi dùng đá tuyết để bảo quản.
1.2.2.2. Phương pháp bảo quản sau đánh bắt bằng công nghệ sử dụng đá khô
Sử dụng đá khô CO2 trong bảo quản cá và hải sản giúp giữ chất lượng tươi ngon
và mang lại giá trị cao cho sản phẩm, đặc biệt trong việc bảo quản cá ngừ đại dương.
Đá khô hay còn gọi là đá khói, đá CO2, băng khói,... Khác với loại đá thông
thường được làm từ nước đóng băng, đá khô được sản xuất bằng cách nén khí dioxit
carbon (CO2) thành dạng lỏng, loại bỏ nhiệt trong quá trình nén, sau đó cho CO2 lỏng
giãn nở nhanh. Sự giãn nở này làm giảm nhiệt độ và làm một phần CO2 bị đóng băng
thành "tuyết". Sau đó, phần "tuyết" sẽ được nén thành các viên hay khối lớn. Chính bởi
nhiệt độ thấp (khoảng -78,5oC) và khi "thăng hoa", bốc hơi thành khí chứ không như
nước đá, tan ra thành nước. Chính vì lẽ đó mà đá khô thường được dùng để làm lạnh
hay bảo quản rau quả tươi, thủy hải sản.

Hình 1.3: Đá khô CO2 và cá ngừ đang được bảo quản lạnh bằng đá khô.
1.3. MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.3.1. Mục tiêu
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệm mô hình hầm
bảo quản lạnh tàu cá vỏ composite trên cơ sở nâng cao hiệu quả bảo quản lạnh và độ

8


tin cậy bằng cách so sánh đánh giá với kết quả tính toán lý thuyết và khảo sát thực tế,
cụ thể:
- Tính toán tổn thất nhiệt cho một hầm bảo quản lạnh trên một tàu cá vỏ
composite cụ thể;
- Nghiên cứu thiết kế và chế tạo một mô hình hầm bảo quản lạnh thu nhỏ từ một
tàu cá vỏ composite lựa chọn;

- Tính toán tổn thất nhiệt cho hầm mô hình;
- Thử nghiệm xác định tổn thất nhiệt cho hầm mô hình;
- Khảo sát thực tế xác định tổn thất nhiệt trên hầm bảo quản lạnh của một số tàu
đang khai thác;
- Đánh giá độ tin cậy của hầm mô hình trên cơ sở so sánh với kết quả tính toán lý
thuyết và khảo sát thực tế.
1.3.2. Đối tượng
Trong đề tài chỉ đi nghiên cứu hầm bảo quản lạnh cho tàu cá vỏ composite.
1.3.3. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu sử dụng trong đề tài là đó kết hợp giữa phương pháp
nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm để kiểm chứng.
Nghiên cứu lý thuyết nhằm xác định các nguyên nhân gây tổn thất nhiệt cho
hầm bảo quản lạnh trên tàu cá nói chung và tàu cá vỏ composite nói riêng; cơ sở tính
toán tổn thất nhiệt cho hầm bảo quản lạnh trên tàu cá vỏ composite.
Nghiên cứu thực nghiệm nhằm phục vụ cho việc thiết kế, chế tạo và thử nghiệm
mô hình thu nhỏ của hầm lạnh của tàu vỏ composite; khảo sát thực tế một số tàu đang
khai thác.
1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Từ mục tiêu nghiên cứu đã trình bày, nội dung đề tài tập trung vào việc thiết kế
và chế tạo thử nghiệm mô hình hầm bảo quản lạnh bằng vật liệu composite hiệu quả
nhất. Từ mô hình này ta áp dụng cho chế tạo các hầm bảo quản lạnh trên các tàu vỏ
composite để mang lại hiệu quả bảo lạnh cao, giúp nâng cao hiệu quả trong khai thác
thủy sản của bà con ngư dân.
Do đây là đề tài nghiên cứu ứng dụng nên giới hạn nội dung nghiên cứu đề tài
trong phạm vi sau:
9


- Nghiên cứu kết cấu hầm bảo quản lạnh trên tàu cá vỏ composite, từ đó nghiên
cứu lựa chọn được mô hình hầm bảo quản lạnh trên cơ sở tính toán chiều dày lớp cách

nhiệt, tính tổn thất nhiệt, cũng như lượng đá cần bổ sung cho quá trình bảo quản sản
phẩm. Để lựa chọn được kết cấu hầm bảo quản lạnh hợp lý nhất trên các tàu cá vỏ
composite theo thời gian của từng chuyến biển.
- Nội dung đề tài không đi vào nghiên cứu thiết kế mẫu tàu nên trong đề tài sử
dụng một mẫu tàu composite có sẵn để so sánh với kết quả tính toán và kết quả thử
nghiệm mô hình.
- Đề tài không đi tính bền kết cấu hầm bảo quản lạnh, mà chỉ đi tính toán chiều
dày lớp cánh nhiệt, cũng như tổn thất nhiệt của hầm bảo quản lạnh.
- Việc so sánh chỉ tiêu kinh tế khi sử dụng kết cấu hầm bảo quản lạnh trên tàu cá
vỏ composite so với kết cấu các loại hầm bảo quản lạnh trên tàu vỏ gỗ, vỏ thép chỉ dựa
trên tiêu chí về chi phí vật liệu, nhân công và chi phí cho việc mua đá bổ sung trong
thời gian bảo quản sản phẩm trong quá trình khai thác.
Như vậy, cấu trúc đề tài gồm các chương chính như sau:
Chương 1: Đặt vấn đề
Nội dung chương trình bày tổng quan về đề tài, tình hình nghiên cứu trong
và ngoài nước, cùng với mục tiêu, nội dung, phương pháp và giới hạn nội dung
nghiên cứu của đề tài.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Nội dung chương sẽ trình bày những cơ sở lý thuyết cần thiết liên quan đến việc
thực hiện đề tài, tập trung vào các nội dung như tìm hiểu kết cấu hầm bảo quản lạnh
của các tàu vỏ gỗ, thép và compsite. Cơ sở lý thuyết tính tổn thất nhiệt cùng với việc
tính toán lựa chọn cơ sở xây dựng mô hình hầm bảo quản lạnh thu nhỏ.
Chương 3: Kết quả nghiên cứu
Đây là chương chính của đề tài trình bày những kết quả nghiên cứu nhằm đánh
giá hiệu quả bảo quản lạnh của mô hình hầm bảo quản cá trên vỏ tàu được chế tạo bằng
vật liệu composite, theo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đặt ra.
Chương 4: Kết luận và kiến nghị.

10