Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho kho bảo quản sản phẩm thủy sản đông lạnh sức chứa 500 tấn tại Công ty TNHH Minh Đăng – Sóc Trăng

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG KHOA CHEÁ BIEÁN = = = = ((( = = = = NGUYEÃN VIEÄT THAÙI TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG LAÏNH CHO KHO BAÛO QUAÛN SAÛN PHAÅM THUÛY SAÛN ÑOÂNG LAÏNH SÖÙC CHÖÙA 500 TAÁN TAÏI COÂNG TY TNHH MINH ÑAÊNG – SOÙC TRAÊNG ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP ÑAÏI HOÏC CHUYEÂN NGAØNH: COÂNG NGHEÄ NHIEÄT LAÏNH CBHD: ThS. NGUYEÃN TROÏNG BAÙCH Nha Trang, thaùng 11 naêm 2007 LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Nha Trang, đến nay tôi đã hoàn thành chương trình đào tạo đại học và hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học. Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Ban Giám Hiệu trường Đại học Nha Trang, Ban chủ nhiệm khoa Chế biến, cùng với các thầy cô giảng dạy. Đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy Th.s Nguyễn Trọng Bách - người đã trực tiếp hướng dẫn tận tình để tôi hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Ban Giám Đốc và các anh chị ở công ty TNHH Minh Đăng đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian thực tập tại công ty. Cuối cùng, tôi bày tỏ lời cảm ơn đến cha mẹ cùng những người thân và toàn thể bạn bè đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện công tác tốt nghiệp. Tôi xin chúc các thầy cô, các anh chị và toàn thể bạn bè sức khỏe dồi dào, đạt nhiều thành công trong công việc, học tập và nghiên cứu. Nha Trang, tháng 11 năm 2007 Sinh viên thực hiện Nguyễn Việt Thái MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY 2 1.1.1 Sự hình thành và phát triển của công ty 2 1.1.2 Cơ cấu tổ chức và chức năng nhiệm vụ các đơn vị trong công ty 3 1.1.3 Tổng quan mặt bằng của công ty 4 1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÀM ĐÔNG VÀ BẢO QUẢN SẢN PHẨM ĐÔNG LẠNH 5 1.2.1 Tác dụng của việc bảo quản lạnh 5 1.2.2 Một số biến đổi của thực phẩm trong quá trình bảo quản đông. 5 1.3 TỔNG QUAN VỀ KHO LẠNH BẢO QUẢN 7 1.3.1 Kho lạnh bảo quản 7 1.3.2 Phân loại kho lạnh 8 1.4 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 10 CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN CẤU TRÚC KHO LẠNH 12 2.1 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH 12 2.1.1 Yêu cầu đối với quy hoạch mặt bằng kho lạnh 12 2.1.2 Yêu cầu buồng máy và thiết bị 13 2.2 CHỌN PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG KHO LẠNH 14 2.3 CHỌN MẶT BẰNG XÂY DỰNG KHO LẠNH 14 2.4 HÌNH KHỐI KHO LẠNH 15 2.5 CHỌN THÔNG SỐ THIẾT KẾ 15 2.5.1 Chọn nhiệt độ bảo quản 15 2.5.2 Độ ẩm không khí trong kho 16 2.5.3 Thông số địa lý, khí tượng ở Sóc Trăng 16 2.5.4 Phương pháp tính nhiệt tải kho lạnh 16 2.5.5 Chọn máy và thiết bị 17 2.5.6 Phương án lắp đặt kho, máy và thiết bị 18 2.6 NGUYÊN TẮC XẾP HÀNG TRONG KHO LẠNH 18 2.6.1 Nguyên tắc thông gió 18 2.6.2 Nguyên tắc hàng vào trước ra trước 19 2.6.3 Nguyên tắc gom hàng 19 2.6.4 Nguyên tắc an toàn 19 2.7 KỸ THUẬT XẾP KHO 19 2.7.1 Sử dụng Palet 19 2.7.2 Thông gió 19 2.7.3 Chừa lối đi 20 2.7.4 Xây tụ 20 2.8 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHO LẠNH 20 2.8.1 Tính thể tích kho lạnh 20 2.8.2 Diện tích chất tải của kho lạnh F, m2 20 2.8.3 Tải trọng của nền và của trần 21 2.8.4 Xác định diện tích kho lạnh cần xây dựng 21 2.9 THIẾT KẾ CẤU TRÚC KHO LẠNH 22 2.9.1 Thiết kế cấu trúc nền 22 2.9.2 Cấu trúc vách và trần kho lạnh 23 2.9.3 Cấu trúc mái kho lạnh 24 2.9.4 Cấu trúc cửa và màn chắn khí 24 2.10 TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM VÀ KIỂM TRA ĐỌNG SƯƠNG 26 2.11 CẤU TRÚC CÁCH NHIỆT ĐƯỜNG ỐNG 28 CHƯƠNG III: TÍNH NHIỆT TẢI, CHỌN MÁY NÉN VÀ CÁC THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG LẠNH 29 3.1 TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI 29 3.1.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1 29 3.1.2 Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra Q2 31 3.1.3 Dòng nhiệt tỏa ra khi vận hành Q4 32 3.1.4 Xác định phụ tải nhiệt của thiết bị và máy nén 34 3.2 CHỌN HỆ THỐNG LẠNH 35 3.2.1 Chọn phương pháp làm lạnh 35 3.2.2 Chọn môi chất lạnh. 37 3.2.3 Các thông số của chế độ làm việc 40 3.3 CHU TRÌNH LẠNH 42 3.3.1 Chọn chu trình lạnh 42 3.3.2 Sơ đồ và chu trình biểu diễn trên đồ thị lgp-i 43 3.3.3 Tính toán chu trình hai cấp bình trung gian có ống xoắn. 44 3.4 TÍNH CHỌN MÁY NÉN VÀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 45 3.4.1 Tính toán phía hạ áp 45 3.4.2 Tính toán phía cao áp 47 3.4.3 Tính chọn máy nén và thiết bị trao đổi nhiệt 48 3.4.4 Chọn các thiết bị khác của hệ thống lạnh 57 CHƯƠNG IV: LẮP ĐẶT HỆ THỐNG LẠNH 72 4.1 LẮP ĐẶT KHO LẠNH 72 4.1.1 Gia cố và xây dựng nền móng kho 72 4.1.2 Xây dựng kết cấu bao che cho kho 72 4.1.3 Lắp ghép các tấm panel 72 4.2 LẮP ĐẶT MÁY NÉN 75 4.3 LẮP ĐẶT CÁC THIẾT BỊ KHÁC CỦA HỆ THỐNG LẠNH 76 4.3.1 Lắp đặt thiết bị ngưng tụ 76 4.3.2 Lắp đặt thiết bị bay hơi 77 4.3.3 Lắp đặt van tiết lưu màng cân bằng ngoài 78 4.3.4 Lắp đặt các thiết bị khác 78 4.3.5 Lắp đặt đường ống 79 4.4 THỬ KÍN, THỬ BỀN VÀ CHÂN KHÔNG HỆ THỐNG LẠNH 82 4.5 NẠP MÔI CHẤT CHO HỆ THỐNG LẠNH 84 4.5.1 Xác định lượng môi chất cần nạp 84 4.5.2 Nạp môi chất cho hệ thống lạnh 86 CHƯƠNG V: TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG LẠNH 87 5.1 TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA 87 5.1.1 Trang bị điện động lực 88 5.1.2 Mạch điện điều khiển 88 5.2 VẬN HÀNH HỆ THỐNG LẠNH 94 5.2.1 Chuẩn bị vận hành 94 5.2.2 Vận hành 95 5.2.3 Dừng máy 97 5.2.4 Sự cố ngập lỏng 98 5.3 BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LẠNH 99 5.3.1 Bảo dưỡng máy nén 99 5.3.2 Bảo dưỡng thiết bị ngưng tụ 100 5.3.3 Bảo dưỡng thiết bị bay hơi 100 5.3.4 Bảo dưỡng van tiết lưu 101 5.3.5 Bảo dưỡng tháp giải nhiệt 101 5.3.6 Bảo dưỡng bơm 101 5.3.7 Bảo dưỡng quạt 101 CHƯƠNG VI: SƠ BỘ GIÁ THÀNH CỦA CÔNG TRÌNH 102 6.1 CHI PHÍ CHO KHO LẠNH 102 6.2 CHI PHÍ CHO MÁY VÀ THIẾT BỊ 103 6.3. CHI PHÍ CHO NHÂN CÔNG 103 6.4. CÁC KHOẢN CHI PHÍ KHÁC 103 KẾT LUẬN VÀ Ý KIẾN ĐỀ XUẤT 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm qua, ngành kỹ thuật lạnh nước ta đã được ứng dụng rất mạnh mẽ trong các ngành như: Sinh học, hoá chất, công nghiệp dệt, thuốc lá, bia, rượu, điện tử, tin học, y tế,… đặc biệt trong ngành chế biến và bảo quản thủy sản. Quá trình chuyển đổi công nghệ chế biến để đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế và thay đổi môi chất lạnh mới đã tạo nên một cuộc cách mạng thật sự cho ngành kỹ thuật nước ta. Với nguồn nguyên liệu thủy sản dồi dào và đa dạng. Sản lượng thủy sản đánh bắt và nuôi trồng hàng năm là rất lớn. Vì vậy để đảm bảo thu được lợi nhuận cao từ việc xuất khẩu thủy sản thì việc đảm bảo chất lượng của sản phẩm là vấn đề rất quan trọng. Cùng với quy trình công nghệ máy móc và thiết bị chế biến thì vấn đề bảo quản sau khi chế biến là một khâu không thể thiếu để hạn chế những biến đổi làm giảm chất lượng sản phẩm. Cho nên việc xây dựng kho bảo quản sản phẩm thủy sản đông lạnh là một vấn đề cấp thiết hiện nay. Xuất phát từ những yêu cầu đó, được sự phân công của khoa Chế Biến và bộ môn Kỹ thuật lạnh trường Đại học Nha Trang cùng với sự hướng dẫn của thầy Th.s Nguyễn Trọng Bách, tôi được giao đề tài: “Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho kho bảo quản sản phẩm thủy sản đông lạnh sức chứa 500 tấn tại Công ty TNHH Minh Đăng – Sóc Trăng”. Đề tài bao gồm những nội dung sau: 1 – Tổng quan. 2 – Các thông số tính toán, tính toán cấu trúc kho lạnh. 3 – Tính nhiệt tải kho lạnh, chọn máy nén và các thiết bị của hệ thống lạnh. 4 – Lắp đặt hệ thống lạnh. 5 – Trang bị tự động hoá, vận hành và bảo dưỡng hệ thống lạnh. 6 – Sơ bộ giá thành công trình. Mặc dù rất cố gắng nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự chỉ dẫn của quý thầy cô và sự đóng góp ý kiến của các bạn. Nha Trang, tháng 11 năm 2007 Sinh viên thực hiện Nguyễn Việt Thái CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY 1.1.1 Sự hình thành và phát triển của công ty Công ty trách nhiệm hữu hạn (TNHH) Minh Đăng là một doanh nghiệp tư nhân thuộc thị trấn Mỹ Xuyên - Tỉnh Sóc Trăng. Trước đây công ty có tên là công ty TNHH Nam Trung chuyên chế biến đồ khô: Hành khô, chitin và chitozan. Ngày 11/12/2005, công ty được một tư nhân tại Sài Gòn mua lại và đổi tên là công ty TNHH Minh Đăng chuyên sản xuất hàng đông lạnh: Mực đông lạnh, Bạch tuộc đông lạnh, kẽm, maza đông lạnh. Địa chỉ của công ty: Tỉnh lộ 8 - Bình Thạnh - Mỹ Xuyên - Sóc Trăng. Hiện nay, công ty nhận gia công chế biến các sản phẩm thủy sản đông lạnh: mực, bạch tuộc, maza, kẽm, cá đuối….Công ty mới nhập về máy móc thiết bị hiện đại sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc khắc phục những nhược điểm nhỏ hẹp và thiết bị lạc hậu trước đây. Mục tiêu của công ty sẽ sản xuất những mặt hàng cao cấp có giá trị kinh tế cao như: Mực, tôm và mở rộng thị trường ra nước ngoài như Nhật, Mỹ, EU, Hàn Quốc… 1.1.2 Cơ cấu tổ chức và chức năng nhiệm vụ các đơn vị trong công ty Giám đốc: Có quyền hạn cao nhất trong công ty, có chức năng giám sát điều hành mọi hoạt động của công ty. Phó giám đốc: Có nhiệm vụ tham mưu cho giám đốc, điều hành mọi hoạt động sản xuất kinh doanh của công ty, tham gia ký kết các hợp đồng. Phân xưởng chế biến: Có vai trò quan trọng trong sự tồn tại và phát triển của công ty. Chịu trách nhiệm về mặt quản lý nhân sự, đảm bảo các chế độ, chính sách và quyền lợi nghĩa vụ của người lao động đối với công ty theo luật định của nhà nước. Phân xưởng cơ điện: Đảm bảo cho các máy móc thiết bị vận hành thông suốt, an toàn trong cả quá trình chế biến. Phòng kỹ thuật: Tham mưu cho giám đốc trong việc điều hành kỹ thuật sản xuất, quá trình vệ sinh an toàn thực phẩm từ nguyên liệu đến thành phẩm, chịu trách nhiệm về chất lượng sản phẩm làm ra, phụ trách chương trình quản lý chất lượng, thực hiện đúng kế hoạch mà giám đốc đề ra. Phòng kinh doanh: Có chức năng và nhiệm vụ xử lý thông tin từ các nguồn tin thu thập được từ phía khách hàng, từ việc khảo sát thị trường. Phân tích tổng hợp thông tin đưa ra những đề xuất, dự báo trong kinh doanh như giá cả mặt hàng trước mắt và lâu dài. Ngoài ra phải thường xuyên giao dịch với khách hàng, chào hàng trực tiếp hoặc gián tiếp. Phòng kế toán: Có vai trò trong sự tồn tại và phát triển của công ty. Tính các chi phí, giá thành sản phẩm, lợi nhuận, tiền lương, thưởng và tính toán các khoản có liên quan đến sản xuất kinh doanh của công ty. 1.1.3 Tổng quan mặt bằng của công ty Phân tích ưu nhược điểm của mặt bằng tổng thể: Ưu điểm: - Công ty nằm cách xa trung tâm thành phố nên không làm ảnh hưởng đến môi trường cảnh quan thành phố. - Công ty nằm sát trục đường chính nên thuận tiện cho việc vận chuyển hàng hoá, nguyên vật liệu. - Công ty có mặt bằng nằm cách cảng Trần Đề 25km rất thuận tiện cho việc thu mua và vận chuyển nguyên liệu. - Cảnh quan của công ty thuận tiện thoáng mát, sạch sẽ bố trí thiết kế hợp lý: + Nhà chứa phế liệu, bộ phận xử lý nước thải được bố trí riêng ở phía sau cuối ngọn gió. + Kho bao bì được bố trí tách riêng để phòng ngừa sự cháy xảy ra. + Nơi tiếp nhận nguyên liệu có sân rộng cho xe ra vào. Nhược điểm: - Phân xưởng cơ điện có nhiều tiếng ồn được bố trí ngang với khu thành phẩm. - Phòng máy không có đường đi vào, công nhân vận hành phải đi ngang qua phòng chế biến để vào phòng máy. Ngoài ra vị trí của phòng máy không thuận lợi cho việc sửa chữa và bảo dưỡng. - Chưa có cửa tiếp nhận nguyên liệu riêng tách biệt với phế liệu ra nên có thể gây sự nhiễm chéo và nhiễm bẩn. - Góc phía đông của khu vực tiếp nhận giáp với khu vực chứa phế liệu và trạm xử lý nước thải nên nguyên liệu dễ bị nhiễm bẩn. - Sự bố trí làm việc của công nhân không khép kín nên công ty có phần không ngăn nắp và chưa ổn định. 1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÀM ĐÔNG VÀ BẢO QUẢN SẢN PHẨM ĐÔNG LẠNH 1.2.1 Tác dụng của việc bảo quản lạnh Bảo quản thực phẩm là quá trình bảo vệ và hạn chế những biến đổi về chất lượng và hình thức của thực phẩm trong khi chờ đợi đưa đi sử dụng. Thực phẩm sau khi thu hoạch về chế biến được bảo quản ở nhiệt độ thấp cùng với chế độ thông gió và độ ẩm thích hợp trong kho lạnh, khi hạ nhiệt độ thấp thì enzyme và vi sinh vật trong nhiên liệu bị ức chế hoạt động và có thể bị đình chỉ hoạt động. Như vậy nguyên liệu được giữ tươi lâu thêm một thời gian nữa. Nói chung khi nhiệt độ nhỏ hơn 10oC thì vi sinh vật gây thối rữa và vi khuẩn gây bệnh bị kiềm chế phần nào hoạt động của chúng. Khi nhiệt độ nhỏ hơn 0oC thì tỷ lệ phát triển của chúng rất thấp, ở -5oC ÷ -10oC thì hầu hết chúng không hoạt động. Tuy nhiên có một số loài vi khuẩn và nấm mốc khi hạ nhiệt độ xuống -15oC chúng vẫn phát triển được như Cloromobacter, Pseudomonas… Do đó, muốn bảo quản được thực phẩm, nhất là các mặt hàng thuỷ sản trong thời gian dài thì nhiệt độ bảo quản phải dưới -15oC. Như vậy, quá trình bảo quản lạnh có tác dụng như sau: Ở nhiệt độ thấp các phản ứng sinh hoá trong nguyên liệu giảm xuống. Trong phạm vi hoạt động bình thường cứ hạ 10oC thì các phản ứng sinh hoá giảm xuống 1/2÷1/3, khi hạ xuống thấp sẽ làm ức chế các hoạt động về sinh lý của vi khuẩn cũng như nấm men. Dưới tác dụng của nhiệt độ thấp, nước trong động vật thuỷ sản bị đóng băng làm cơ thể động vật bị mất nước, vi khuẩn thiếu nước nên giảm phát triển và có khi còn bị tiêu diệt. Nói chung khi nhiệt độ hạ xuống thấp thì chỉ có tác dụng kiềm chế vi khuẩn hơn là giết chết chúng. 1.2.2 Một số biến đổi của thực phẩm trong quá trình bảo quản đông. 1. Biến đổi vật lý. Sự kết tinh lại của nước đá: Đối với các sản phẩm đông lạnh trong quá trình bảo quản nếu chúng ta không duy trì được nhiệt độ bảo quản ổn định sẽ dẫn đến sự kết tinh lại của nước đá. Đó là hiện tượng gây nên những ảnh hưởng xấu cho sản phẩm bảo quản. Do nồng độ chất tan trong các tinh thể nước đá khác nhau thì khác nhau, nên nhiệt độ kết tinh và nhiệt độ nóng chảy cũng khác nhau. Khi nhiệt độ tăng thì các tinh thể nước đá có kích thước nhỏ, có nhiệt độ nóng chảy thấp sẽ bị tan ra trước tinh thể có kích thước lớn, nhiệt độ nóng chảy cao. Khi nhiệt độ hạ xuống trở lại thì quá trình kết tinh lại xảy ra, nhưng chúng lại kết tinh thể nước đá lớn do đó làm cho kích thước tinh thể nước đá lớn ngày càng to lên. Sự tăng về kích thước các tinh thể nước đá sẽ ảnh hưởng xấu đến thực phẩm cụ thể là các cấu trúc tế bào bị phá vỡ, khi sử dụng sản phẩm sẽ mềm hơn, hao phí chất dinh dưỡng tăng do sự mất nước tự do tăng làm mùi vị sản phẩm giảm. Để tránh hiện tượng kết tinh lại nước đá, trong quá trình bảo quản nhiệt độ bảo quản phải được giữ ổn định, mức dao động nhiệt độ cho phép là ± 20C. Sự thăng hoa của nước đá: Trong quá trình bảo quản sản phẩm đông lạnh do hiện tượng hơi nước trong không khí ngưng tụ thành tuyết trên dàn lạnh làm cho lượng ẩm trong không khí giảm. Điều đó dẫn đến sự chênh lệch áp suất bay hơi của nước đá ở bề mặt sản phẩm với môi trường xung quanh. Kết quả là nước đá bị thăng hoa, hơi nước đi vào bề mặt sản phẩm với môi trường không khí. Nước đá ở bề mặt bị thăng hoa, sau đó các lớp bên trong của thực phẩm cũng bị thăng hoa. Sự thăng hoa nước đá của thực phẩm làm cho thực phẩm có cấu trúc xốp, rỗng. Oxy không khí dễ thâm nhập vào oxy hoá sản phẩm. Sự oxy hoá xảy ra làm cho sản phẩm hao hụt về trọng lượng, chất tan, mùi vị bị xấu đi, đặc biệt trong quá trình oxy hoá lipit. Để tránh hiện tượng thăng hoa nước đá của sản phẩm thì sản phẩm đông lạnh đem đi bảo quản cần được bao gói kín và đuổi hết không khí ra ngoài. Nếu có không khí bên trong sẽ xảy ra hiện tượng hoá tuyết trên bề mặt bao gói và quá trình thăng hoa vẫn xảy ra. 2. Biến đổi về hoá học. Trong quá trình bảo quản đông lạnh các biến đổi sinh hoá, hoá học diễn ra chậm. Các thành phần dễ bị biến đổi là protêin hoà tan, lipit, vitamin, chất màu,… Sự biến đổi của protêin: Trong các loại protêin thì protêin hoà tan trong nước dễ bị phân giải nhất, sự phân giải chủ yếu dưới dạng dưới tác dụng của enzyme có sẵn trong thực phẩm. Sự khuếch tán nước do kết tinh lại và thăng hoa nước đá gây nên sự biến tính của protêin hoà tan. Biến đổi protêin làm giảm chất lượng sản phẩm khi sử dụng. Sự biến đổi của chất béo: Dưới tác động của enzyme nội tạng làm cho chất béo bị phân giải cộng với quá trình thăng hoa nước đá làm cho oxy xâm nhập vào thực phẩm. Đó là quá trình thuận lợi cho quá trình oxy hoá chất béo xảy ra. Quá trình oxy hoá chất béo sinh ra các chất có mùi vị xấu làm giảm giá trị sử dụng của sản phẩm. Nhiều trường hợp đây là nguyên nhân chính làm hết thời hạn bảo quản của sản phẩm. Các chất màu bị oxy hoá cũng làm thay đổi màu sắc của thực phẩm. Sự biến đổi về vi sinh vật: Đối với sản phẩm đông lạnh có nhiệt độ thấp hơn -15oC và được bảo quản ổn định thì số lượng vi sinh vật giảm theo thời gian bảo quản. Ngược lại nếu sản phẩm làm đông không đều, vệ sinh không đúng tiêu chuẩn, nhiệt độ bảo quản không ổn định sẽ làm cho các sản phẩm bị lây nhiễm vi sinh vật, chúng hoạt động gây thối rữa sản phẩm và giảm chất lượng sản phẩm. 1.3 TỔNG QUAN VỀ KHO LẠNH BẢO QUẢN 1.3.1 Kho lạnh bảo quản Kho lạnh bảo quản là kho được sử dụng để bảo quản các loại thực phẩm, nông sản, rau quả, các sản phẩm của công nghiệp hoá chất, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp nhẹ,… Hiện nay kho lạnh được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp chế biến thực phẩm và chiếm một tỷ lệ lớn nhất. Các dạng mặt hàng bảo quản bao gồm: - Kho bảo quản thực phẩm chế biến như: thịt, hải sản, đồ hộp,… - Kho bảo quản nông sản thực phẩm hoa quả. - Bảo quản các sản phẩm y tế, dược liệu. - Kho bảo quản sữa. - Kho bảo quản và lên men bia. - Bảo quản các sản phẩm khác. Việc thiết kế kho lạnh phải đảm bảo một số yêu cầu cơ bản sau: - Cần phải tiêu chuẩn hoá các kho lạnh. - Cần phải đáp ứng các yêu cầu khắt khe của sản phẩm xuất khẩu. - Cần có khả năng cơ giới hoá cao trong các khâu bốc dỡ sắp xếp hàng. - Có giá trị kinh tế: vốn đầu tư nhỏ, có thể sử dụng máy và thiết bị trong nước,… Với những yêu cầu nhiều khi mâu thuẫn nhau như trên ta phải đưa ra những phương pháp thiết kế với hoàn cảnh Việt Nam. 1.3.2 Phân loại kho lạnh Có nhiều kiểu kho bảo quản dựa trên những căn cứ phân loại khác nhau: a. Theo công dụng: Người ta có thể phân ra các loại kho lạnh như sau: - Kho lạnh sơ bộ: Dùng làm lạnh sơ bộ hay bảo quản tạm thời thực phẩm tại các nhà máy chế biến trước khi chuyển sang một khâu chế biến khác. - Kho chế biến: Được sử dụng trong các nhà máy chế biến và bảo quản thực phẩm (nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thuỷ sản, nhà máy xuất khẩu thịt,…). Các kho lạnh loại này thường có dung tích lớn, cần phải trang bị hệ thống có công suất lạnh lớn. Phụ tải của kho lạnh luôn thay đổi do phải xuất nhập hàng thường xuyên. - Kho phân phối, trung chuyển: Dùng điều hoà cung cấp thực phẩm cho các khu dân cư, thành phố và dự trữ lâu dài. Kho lạnh phân phối thường có dung tích lớn, trữ nhiều mặt hàng và có ý nghĩa rất lớn đối với đời sống sinh hoạt của cả một cộng đồng. - Kho thương nghiệp: Kho lạnh bảo quản các mặt hàng thực phẩm của hệ thống thương nghiệp. Kho dùng bảo quản tạm thời các mặt hàng đang được doanh nghiệp bán trên thị trường. - Kho vận tải (trên tàu thuỷ, tàu hoả, ôtô): Đặc điểm của kho là dung tích lớn, hàng bảo quản mang tính tạm thời để vận chuyển từ nơi này đến nơi khác. - Kho sinh hoạt: Đây là loại kho rất nhỏ dùng trong các hộ gia đình, khách sạn, nhà hàng dùng bảo quản một lượng hàng nhỏ. b. Theo nhiệt độ: Người ta có thể chia ra: - Kho bảo quản lạnh: Nhiệt độ bảo quản nằm trong khoảng -2oC đến 5oC. Đối với một số rau quả nhiệt đới cần bảo quản ở nhiệt độ cao hơn (đối với chuối > 10oC, đối với chanh >4oC). Nói chung các mặt hàng chủ yếu là rau quả và các mặt hàng nông sản. - Kho bảo quản đông: Kho được sử dụng để bảo quản các mặt hàng đã qua cấp đông. Đó là hàng thực phẩm có nguồn gốc động vật. Nhiệt độ bảo quản tuỳ thuộc vào thời gian, loại thực phẩm bảo quản. Tuy nhiên nhiệt độ bảo quản tối thiểu cũng phải đạt -18oC để các vi sinh vật không thể phát triển làm hư hại thực phẩm trong quá trình bảo quản. - Kho đa năng: Nhiệt độ bảo quản là -12oC, buồng bảo quản đa năng thường được thiết kế ở -12oC nhưng khi cần bảo quản lạnh có thể đưa lên nhiệt độ bảo quản 0oC hoặc khi cần bảo quản đông có thể đưa xuống nhiệt độ bảo quản -18oC tuỳ theo yêu cầu công nghệ. Khi cần có thể sử dụng buồng đa năng để gia lạnh sản phẩm. Buồng đa năng thường được trang bị dàn quạt nhưng cũng có thể được trang bị dàn tường hoặc dàn trần đối lưu không khí tự nhiên. - Kho gia lạnh: Được dùng để làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi trường xuống nhiệt độ bảo quản lạnh hoặc để gia lạnh sơ bộ cho những sản phẩm lạnh đông trong phương pháp kết đông 2 pha. Tuỳ theo yêu cầu quy trình công nghệ gia lạnh, nhiệt độ buồng có thể hạ xuống -5oC và nâng lên vài độ trên nhiệt độ đóng băng của các sản phẩm được gia lạnh. Buồng gia lạnh thường được trang bị dàn quạt để tăng tốc độ gia lạnh cho sản phẩm. - Kho bảo quản nước đá: Nhiệt độ tối thiểu -4oC. c. Theo dung tích chứa: Kích thước kho lạnh phụ thuộc chủ yếu vào dung tích chứa hàng của nó. Do đặc điểm về khả năng chất tải cho mỗi loại thực phẩm khác nhau nên thường quy dung tích ra tấn thịt (MT – Meat Tons). Ví dụ: Kho 50 MT, kho 100 MT, 200 MT, 500 MT,… là những kho có khả năng chứa 50, 100, 200, 500 tấn thịt. d. Theo đặc điểm cách nhiệt: Người ta chia ra: - Kho xây: Là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người ta bọc lớp cách nhiệt. Kho xây chiếm diện tích lớn, giá thành tương đối cao, không đẹp, khó tháo dỡ, và di chuyển. Mặt khác về mặt thẩm mỹ và vệ sinh kho xây không đảm bảo tốt. Vì vậy, hiện nay ở nước ta thường ít sử dụng kho xây để bảo quản thực phẩm. - Kho panel: Được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyuretan và được lắp ghép với nhau bằng các móc khoá cam locking và mộng âm dương. Kho panel có hình thức đẹp, gọn và giá thành tương đối rẻ, rất tiện lợi khi lắp đặt, tháo dỡ và bảo quản các mặt hàng thực phẩm, nông sản, thuốc men, dược liệu… Hiện nay nhiều doanh nghiệp ở nước ta đã sản xuất các tấm panel cách nhiệt đạt tiêu chuẩn cao. Vì thế hầu hết các xí nghiệp, công nghiệp thực phẩm đều sử dụng kho panel để bảo quản hàng hoá. 1.4 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Công ty TNHH Minh Đăng có hai kho lạnh: Một kho 100 tấn và một kho 150 tấn. Trước đây kho được thiết kế để bảo quản các sản phẩm như: hành khô, chitin, chizotan. Các mặt hàng chủ yếu của công ty là: Bạch tuộc, mực, maza đông lạnh và sắp tới công ty đang có kế hoạch chuyển sang mặt hàng tôm đông lạnh. Hệ thống cấp đông của công ty có công suất 20 tấn/ngày gồm: 2 tủ đông tiếp xúc công suất 1000kg/mẻ và 1 băng chuyền IQF công suất 500kg/h. Do đang trong thời kì xây dựng, bước đầu đi vào sản xuất và có kế hoạch mở rộng sản xuất. Dự tính sắp tới công ty sẽ nâng công suất cấp đông lên 30 tấn/ngày. Chính vì vậy, công ty đang rất cần xây dựng một kho lạnh bảo quản có thể đáp ứng được công suất cấp đông của nhà máy trong thời gian sắp tới. Hai kho lạnh của công ty không thể đáp ứng được các yêu cầu về mặt công nghệ cũng như về công suất của nhà máy. Xuất phát từ những yêu cầu trên mà tôi quyết định chọn đề tài: Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho kho bảo quản sản phẩm thủy sản đông lạnh sức chứa 500 tấn tại công ty TNHH Minh Đăng – Sóc Trăng, với thời gian lưu kho tối đa 15 ngày. CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN CẤU TRÚC KHO LẠNH 2.1 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH 2.1.1 Yêu cầu đối với quy hoạch mặt bằng kho lạnh Quy hoạch mặt bằng kho lạnh là bố trí những nơi sản xuất, xử lý lạnh, bảo quản và những nơi phụ trợ phù hợp với dây chuyền công nghệ. Để đạt được mục đích đó cần tuân thủ các yêu cầu sau: - Phải bố trí buồng lạnh phù hợp dây chuyền công nghệ. Sản phẩm đi theo dây chuyền không gặp nhau, không đan chéo nhau. Các cửa ra vào buồng chứa phải quay ra hành lang. Cũng có thể không cần hành lang nhưng sản phẩm theo dây chuyền không đi ngược. - Quy hoạch cần phải đạt chi phí đầu tư bé nhất. Cần sử dụng rộng rãi các cấu kiện tiêu chuẩn giảm đến mức thấp nhất các diện tích phụ nhưng phải đảm bảo tiện nghi. Giảm công suất thiết bị đến mức thấp nhất. - Quy hoạch mặt bằng cần phải đảm bảo sự vận hành tiện lợi và chi phí thấp. + Quy hoạch phải đảm bảo lối đi và đường vận chuyển thuận lợi cho việc bốc xếp thủ công hoặc cơ giới đã thiết kế. + Chiều rộng kho lạnh nhiều tầng không quá 40m. + Chiều rộng kho lạnh một tầng phải phù hợp với khoảng vượt lớn nhất 12m, thường lấy 12, 24, 36, 48, 60, 72m. + Trong một vài trường hợp kho lạnh có sân bốc dỡ nối liền rộng 3,5m, nhưng thông thường các kho lạnh có hành lang nối ra cả hai phía, chiều rộng 6m. + Kho lạnh thể tích tới 600 tấn không bố trí đường sắt, chỉ có một sân bốc dỡ ôtô dọc theo chiều dài kho đảm bảo mọi phương thức bốc dỡ. + Để giảm tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che, các buồng lạnh được nhóm lại từng khối với một chế độ nhiệt độ. - Mặt bằng kho lạnh phải phù hợp với hệ thống đã chọn. Điều này đặc biệt quan trọng đối với kho lạnh một tầng vì không phải luôn luôn đảm bảo được môi chất lạnh từ các thiết bị lạnh về, do đó phải chuyển sang sơ đồ lớn hơn với việc cấp lỏng từ dưới lên. - Mặt bằng kho lạnh phải đảm bảo kỹ thuật, an toàn phòng cháy chữa cháy. - Khi quy hoạch cũng phải tính toán đến khả năng mở rộng kho lạnh. Phải để lại một mặt mút tường để có thể mở rộng kho lạnh. 2.1.2 Yêu cầu buồng máy và thiết bị Bố trí máy và thiết bị hợp lý trong buồng máy là rất quan trọng nhằm mục đích sau: - Vận hành máy thuận tiện. - Rút ngắn chiều dài đường ống: Giảm chi phí đầu tư và giảm tổn thất áp suất trên đường ống. - Sử dụng thể tích buồng máy hiệu quả nhất, buồng máy gọn nhất. - Đảm bảo an toàn phòng cháy chữa cháy, phòng nổ và vệ sinh công nghiệp. - Đảm bảo thuận tiện cho việc bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế máy với thiết bị. Buồng máy và thiết bị thường được bố trí vào sát tường kho lạnh để đường nối ống giữa máy thiết bị và dàn lạnh là ngắn nhất, chiếm từ 5 ÷10% tổng diện tích kho lạnh. Buồng máy và thiết bị có thể nằm chung trong một khối nhà của kho lạnh hoặc tách rời. Chiều rộng chính của lối đi trong buồng máy là 1,5m trở lên, các máy và thiết bị lớn đến 2,5m. Khoảng cách này để đi lại, tháo lắp sửa chữa máy dễ dàng. Khoảng cách máy và thiết bị ít nhất là 1m, giữa thiết bị và tường là 0,8m nếu đây không phải là lối đi vận hành chính. Các thiết bị có thể đặt sát tường nếu phía đó của thiết bị hoàn toàn không cần đến vận hành, bảo dưỡng. Trạm tiết lưu và bảng điều khiển với các dụng cụ đo kiểm và báo hiệu phải bố trí sao cho có thể quan sát được dễ dàng từ bất kỳ vị trí nào trong buồng máy. Trạm tiết lưu đặt cách máy ít nhất 1,5m. Buồng máy và thiết bị ít nhất phải có 2 cửa bố trí đối diện ở khoảng cách xa nhất trong buồng máy, ít nhất có 1 cửa thông ra ngoài trời, các cánh cửa mở ra ngoài. Buồng máy phải có quạt thông gió thổi ra ngoài, mỗi giờ có thể thay đổi không khí trong buồng 3 ÷ 4 lần. 2.2 CHỌN PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG KHO LẠNH Có 2 phương án thiết kế kho lạnh: Kho xây và kho lắp ghép Tôi lựa chọn phương án thiết kế là kho lạnh lắp ghép, mặc dù kho lạnh lắp ghép giá thành cao hơn khá nhiều so với kho lạnh xây. Nhưng nó có những ưu điểm vượt trội so với kho lạnh xây như sau: - Tất cả các chi tiết của kho lạnh lắp ghép là các panel tiêu chuẩn chế tạo sẵn nên có thể vận chuyển dễ dàng đến nơi lắp ráp một cách nhanh chóng trong một vài ngày so với kho truyền thống phải xây dựng trong nhiều tháng, có khi nhiều năm. - Có thể tháo lắp và di chuyển đến nơi mới khi cần thiết. - Không cần đến vật liệu xây dựng như kho xây trừ nền có con lươn đặt kho nên công việc xây dựng đơn giản hơn nhiều. - Cách nhiệt là polyuretan có hệ số dẫn nhiệt thấp. - Tấm bọc ngoài của panel đa dạng từ chất dẻo đến nhôm tấm hoặc thép không gỉ… - Hoàn toàn có thể sản xuất được trong nước. 2.3 CHỌN MẶT BẰNG XÂY DỰNG KHO LẠNH Do yêu cầu vị trí của kho lạnh: Phải nằm gần khu thành phẩm, bao gói để thuận lợi cho việc đưa hàng vào trong kho và giảm tổn thất nhiệt cho kho. Ngoài ra còn phải nằm ở vị trí gần đường giao thông, có thể lùi xe để bốc hàng mà không ảnh hưởng đến các khâu khác…Đặc biệt vị trí xây dựng kho lạnh phải phù hợp dây chuyền công nghệ: Sản phẩm sau khi cấp đông được chuyển sang bao gói và chuyển vào kho lạnh ngay, tránh trường hợp phải vận chuyển xa có thể làm cho sản phẩm bị dã đông và làm tăng chi phí vận hành của kho lạnh. Về phía công ty, do đang trong quá trình xây dựng và đang hướng mở rộng sản xuất các mặt hàng mới với các thị trường như Nhật, Hàn Quốc, Mĩ…Vì vậy công ty rất cần một kho lạnh có thể đáp ứng được các đòi hỏi khắt khe của các thị trường khó tính nhất. Ngoài ra do điều kiện diện tích của công ty bị hạn chế nên cần chọn vị trí xây dựng kho phải hợp lý, hạn chế đến mức tối thiểu diện tích bỏ không. Chính vì vậy tôi quyết định chọn vị trí xây dựng kho lạnh ở vị trí phía cổng của công ty trên phần đất của nhà tập thể và phần đất trống phía sau nhà tập thể. Qua việc khảo sát và đo đạc vị trí mà ta chọn xây dựng kho lạnh có kích thước 14 m x 37m. 2.4 HÌNH KHỐI KHO LẠNH Về lý thuyết thì hình lập phương là hình lý tưởng nhất cho kho lạnh vì diện tích xung quanh là nhỏ nhất và thể tích là lớn nhất. Tuy nhiên hình khối kho lạnh còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như mặt bằng công ty, địa hình, đường giao thông, phương pháp bốc dỡ. Cũng như thỏa mãn các điều kiện xây dựng khác như: phân chia phòng, mở rộng kho hàng… Kho lạnh một tầng tuy chiếm nhiều diện tích, xây dựng tốn nhiều vật liệu, cách nhiệt và tổn thất nhiệt qua vách lớn nên hệ thống lạnh cũng cần phải lớn hơn. Chi phí về năng lượng cũng lớn hơn nhưng chúng lại có ưu điểm là xây dựng dễ dàng và đi lại vận chuyển trong kho cũng dễ dàng. Chính vì thế, tôi chọn phương án xây dựng kho một tầng có hình chữ nhật. 2.5 CHỌN THÔNG SỐ THIẾT KẾ 2.5.1 Chọn nhiệt độ bảo quản Nhiệt độ bảo quản sản phẩm đông theo lý thuyết nhiệt độ càng thấp thì chất lượng sản phẩm càng tốt, thời gian bảo quản càng lâu nhưng tùy từng mặt hàng cụ thể mà chúng có nhiệt độ bảo quản khác nhau. Nếu nhiệt độ bảo quản càng thấp thì chi phí lạnh càng cao, điều đó làm tăng chi phí vận hành và hiệu quả kinh tế đạt được thấp. Nhiệt độ bảo quản còn phụ thuộc vào thời gian bảo quản, nếu muốn bảo quản với thời gian dài thì phải giữ ở nhiệt độ thấp. Nhiệt độ bảo quản ở các nước Châu Âu hiện nay là -300C. Một số sản phẩm bảo quản ở nhiệt độ cao hơn -300C nếu bảo quản trong thời gian ngắn. Theo viện nghiên cứu lạnh đông Quốc tế thì nhiệt độ bảo quản cho cá gầy là -200C, cho cá béo là -300C. Tuy nhiên nếu cá gầy mà bảo quản trên 1 năm thì nhiệt độ bảo quản phải đạt -300C. Ở Việt Nam hiện nay, nhiệt độ bảo quản sản phẩm thủy sản đông lạnh quy định chung là -18 ÷ -250C. Kho đang thiết kế của công ty TNHH Minh Đăng bảo quản mặt hàng mực, bạch tuộc đông lạnh thời gian bảo quản thường nhỏ hơn 1 tháng. Tôi chọn nhiệt độ bảo quản trong kho là -200C ± 20C. 2.5.2 Độ ẩm không khí trong kho Độ ẩm không khí lạnh trong kho có ảnh hưởng lớn đến chất lượng và cảm quan bề mặt của sản phẩm đông sau khi bảo quản. Bởi vì nó liên quan đến hiện tượng thăng hoa của nước đá trong sản phẩm. Do vậy tùy từng loại sản phẩm cụ thể mà độ ẩm của không khí trong kho là khác nhau. Đối với sản phẩm đông không được bao gói cách ẩm thì độ ẩm không khí lạnh là phải đạt 95%. Còn đối với sản phẩm đã được bao gói cách ẩm thì độ ẩm của không khí lạnh khoảng 85 ÷ 90%. Kho đang thiết kế chủ yếu bảo quản các sản phẩm mực, bạch tuộc được bao gói nên ta chọn độ ẩm không khí lạnh trong kho  = 85%. 2.5.3 Thông số địa lý, khí tượng ở Sóc Trăng Các thông số này đã được thống kê trong nhiều năm, khi tính toán thiết kế để đảm bảo độ an toàn cao ta thường lấy giá trị cao nhất ứng với chế độ khí hậu khắc nghiệt nhất. Từ đó sẽ đảm bảo cho kho vận hành an toàn trong mọi điều kiện khí hậu. Bảng 2-1: Thông số khí hậu ở Sóc Trăng Nhiệt độ, 0C  Độ ẩm tương đối, %   TB cả năm  Mùa hè  Mùa đông  Mùa hè  Mùa đông   26,8  35,9  19,0  77  80   2.5.4 Phương pháp tính nhiệt tải kho lạnh Tính nhiệt tải kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt khác nhau đi từ ngoài môi trường vào kho lạnh và các nguồn nhiệt khác nhau trong kho lạnh sinh ra. Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó ra môi trường, để đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bên ngoài. Mục đích tính nhiệt tải kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy nén mà ta cần lắp đặt. Phương pháp xác định dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q là ta xác định theo các dòng nhiệt thành phần và được tính theo biểu thức: Q=
Trong đó: Q1- dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của kho lạnh, W. Q2- dòng nhiệt do sản phẩm tạo ra trong quá trình xử lý lạnh, W. Q3- dòng nhiệt từ bên ngoài do thông gió buồng lạnh, W. Q4- dòng nhiệt tỏa ra khi vận hành kho lạnh, W. Q5- dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp, W. Do đây là kho lạnh bảo quản thủy sản đông lạnh nên Q3 = Q5 = 0. Dòng nhiệt tổn thất Q chỉ còn các dòng nhiệt sau: Q=Q1+Q2+Q4, W. Đặc điểm của các dòng nhiệt này là thay đổi liên tục theo thời gian. - Q1 phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài thay đổi theo giờ trong ngày và theo mùa trong năm. - Q2 phụ thuộc vào thời vụ. - Q4 phụ thuộc vào quy trình công nghệ chế biến và bảo quản. 2.5.5 Chọn máy và thiết bị Việc chọn máy và thiết bị cho kho lạnh căn cứ vào năng suất lạnh, môi chất lạnh, chu trình lạnh sử dụng: - Chọn máy nén piston 2 cấp: do nhiệt độ không khí trong kho thấp nên nhiệt độ sôi thấp. Mặt khác lại sử dụng môi chất NH3 nên tỷ số nén không cho phép sử dụng máy nén 1 cấp. Vì vậy tôi chọn máy nén 2 cấp. - Chọn thiết bị ngưng tụ là bình ngưng ống chùm vỏ bọc nằm ngang. - Chọn 3 dàn bay hơi có cùng công suất, mỗi dàn có 3 quạt: do kho có chiều dài lớn 32m, chiều rộng nhỏ 12m. Vì vậy tôi chọn quạt thổi ngang phòng có tầm thổi tương ứng với chiều rộng của phòng. - Chọn 3 van tiết lưu màng cân bằng ngoài cho kho bảo quản. - Chọn thiết bị phụ: bình trung gian, bình chứa cao áp, bình tách dầu, tách lỏng, tách khí không ngưng, chọn tháp giải nhiệt, bơm giải nhiệt, tính chọn đường ống hút và đường ống đẩy,… 2.5.6 Phương án lắp đặt kho, máy và thiết bị a. Đối với hệ thống máy Hai máy nén 2 cấp được lắp liên hoàn với nhau, được thiết kế theo phương pháp chạy dừng và hỗ trợ nhau trong quá trình vận hành. Phòng máy được xây dựng nằm bên cạnh kho lạnh. Dàn lạnh lắp trong kho và được treo trên trần. b. Đối với kho lạnh Tường, trần và nền được lắp bởi các tấm panel tiêu chuẩn. Xung quanh đều có mái che để hạn chế các dòng nhiệt tổn thất. Kho bảo quản gồm hai cửa nhỏ và một cửa lớn. Trên tường của kho gắn các van thông áp để cân bằng áp suất giữa bên trong và bên ngoài kho. Trên tường có gắn nhiệt kế để đo nhiệt độ của không khí trong kho. 2.6 NGUYÊN TẮC XẾP HÀNG TRONG KHO LẠNH Các nguyên tắc xếp hàng trong kho lạnh: 2.6.1 Nguyên tắc thông gió Yếu tố quan trọng trong kho bảo quản là nhiệt độ kho. Nhiệt độ này phải đúng mức quy định và không khí lạnh phải tiếp xúc trực tiếp từng sản phẩm, từng kiện hàng trong kho để đảm bảo tác dụng bảo quản tốt nhất. Do đó nguyên tắc thông gió là tạo điều kiện để không khí lạnh từ dàn lạnh đến tất cả các hàng hóa trong kho một cách điều hòa liên tục. 2.6.2 Nguyên tắc hàng vào trước ra trước Mỗi sản phẩm vào kho đều có tuổi thọ của nó nghĩa là khoảng thời gian tối đa mà sản phẩm được phép lưu kho, nếu quá thời gian ấy sản phẩm bắt đầu chuyển qua trạng thái biến đổi cho đến hư hỏng. Do đó các kiện hàng nhập trước phải được ưu tiên xuất trước tránh trường hợp tồn tại đọng hàng cũ, quá tuổi thọ. 2.6.3 Nguyên tắc gom hàng Trong quá trình bảo quản đông lạnh luôn có sự bốc hơi nước ít nhiều từ bề mặt sản phẩm, dần dần theo thời gian làm hao tổn trọng lượng sản phẩm. Có thể giảm hiện tượng bốc hơi này bằng cách giảm diện tích kiện hàng. Do trống, ít hàng, hàng hóa để rải rác, ngổn ngang diện tích bề mặt lớn. Nguyên tắc gom hàng là làm cho diện tích bề mặt sản phẩm giảm, khả năng bốc hơi chậm lại và tạo thành khối ổn định, vững chắc. Kho lạnh phải đảm bảo thường xuyên đầy hàng vừa phải, không nên bảo quản quá ít hàng vì sẽ tăng sự hao tổn trọng lượng và tăng chi phí vận hành. 2.6.4 Nguyên tắc an toàn Trong kho những kiện hàng được sắp xếp chồng lên để chiếm chiều cao của kho, do đó rất nguy hiểm nếu xếp các kiện hàng không an toàn dễ bị ngã đổ. Có những kiểu xếp hàng khác nhau tùy thuộc vị trí trong kho để xây thành những khối kiện hàng vững chắc. 2.7 KỸ THUẬT XẾP KHO 2.7.1 Sử dụng Palet Sử dụng Palet trong kho bảo quản sản phẩm vì sẽ dễ dàng phân lô để xuất. Các kiện hàng có cấu kiện đều đặn rất cần thiết xếp trên Palet. Có các Palet giúp cho việc thông gió giữa sản phẩm với nền dễ dàng. Hiện nay có các kích cỡ Palet như sau: 800 x 1200mm, 1000 x 2000mm,… 2.7.2 Thông gió Không nên xếp sản phẩm sát tường hoặc trực tiếp trên sàn kho. Bởi vì như thế nhiệt vào kho đi qua lớp cách nhiệt sẽ đi qua lớp sản phẩm trước rồi mới được chuyển tới dàn lạnh. Để ngăn chặn sự truyền nhiệt này ta cần chừa những khoảng cách giữa sản phẩm với sàn, tường, trần và dàn lạnh một khoảng cách để cho không khí lưu thông dễ dàng. - Cách sàn: 100 ÷ 150mm. - Cách tường: 200 ÷ 800mm. - Cách trần: 200mm. - Cách dàn lạnh: 300mm,[TL4,63]. 2.7.3 Chừa lối đi Trong kho ta cần chừa lối đi cho người và phương tiện bốc dỡ. Bề rộng của lối đi phụ thuộc vào máy móc, thiết bị chuyên chở và chất xếp sản phẩm trong kho. Kho đang thiết kế có chiều rộng 12m gồm 2 lối đi hai bên dọc theo chiều dài của kho, mỗi lối đi rộng 1m. 2.7.4 Xây tụ Là kỹ thuật sắp xếp các kiện hàng thứ tự vào nhau thành một khối ổn định, vững chắc, tạo điều kiện thuận lợi cho bốc dỡ, phân lô, đảm bảo an toàn và tính được dung lượng kho lạnh. Kho lạnh càng cao thì số lớp thùng chất lên tụ ngày càng cao nhưng phải lớn để tránh nguy hiểm do đổ ngã. 2.8 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHO LẠNH 2.8.1 Tính thể tích kho lạnh Thể tích kho lạnh được xác định theo công thức:
,m3. Trong đó: E – dung tích kho lạnh, tấn. gv – định mức chất tải, tấn/m3. Kho được thiết kế với mặt hàng Mực, Bạch tuộc đông lạnh gv = 0,55 tấn/m3 .[TL-3,279] Với E = 500 tấn ta có V = 500/0,55 = 909,1m3. 2.8.2 Diện tích chất tải của kho lạnh F, m2 Được xác định qua thể tích buồng lạnh và chiều cao chất tải:
. Trong đó: F – Diện tích chất tải hoặc diện tích hàng chiếm trực tiếp, m2. h – Chiều cao chất tải, m. Chiều cao chất tải là chiều cao lô hàng chất trong kho, chiều cao này phụ thuộc vào bao bì đựng hàng, phương tiện bốc dỡ. Chiều cao h có thể tính bằng chiều cao buồng lạnh trừ đi phần lắp đặt dàn lạnh treo trần và khoảng không gian cần thiết để chất hàng và dỡ hàng. Chiều cao chất tải phụ thuộc vào chiều cao thực tế h1 của kho. Chiều cao h1 được xác định bằng chiều cao phủ bì của kho lạnh trừ đi hai lần chiều dầy cách nhiệt của trần và nền kho lạnh: h1 = H - 2
, m; + Chọn chiều cao phủ bì H = 3,6m là chiều dài lớn nhất của tấm panel. + Chọn chiều dày cách nhiệt
= 125 mm. Suy ra: h1 = 3,6 – 2.0,125 = 3,35 m. Chiều cao chất tải thực h của kho bằng chiều cao phủ bì trừ đi khoảng hở phía trần để lưu thông không khí chọn là 0,5m và phía dưới nền lát tấm palêt là: 0,1m. Suy ra: h = 3,35 – (0,1 + 0,5) = 2,75m. 2.8.3 Tải trọng của nền và của trần Tải trọng nền được xác định theo công thức: gf = gv.h = 0,55.2,75 = 1,5125 tấn/m2. Với tải trọng nền này thì panel sàn đủ điều kiện chịu được lực nén bởi vì độ chịu nén của panel tiêu chuẩn là 0,2÷0,29Mpa. 2.8.4 Xác định diện tích kho lạnh cần xây dựng Diện tích kho lạnh thực tế cần xây dựng phải tính đến đường đi, khoảng hở giữa các lô hàng, diện tích lắp đặt dàn lạnh, khoảng cách giữa các lô hàng đến tường bao. Vì vậy diện tích cần xây dựng phải lớn hơn diện tích tính toán trên và được xác định theo công thức: Fxd =
. Trong đó: Fxd – diện tích kho lạnh cần xây dựng, m2.
- hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa, tính cả đường đi và các diện tích giữa các lô hàng, giữa lô hàng và cột, tường các diện tích lắp đặt thiết bị như dàn bay hơi, quạt.
phụ thuộc vào diện tích buồng và lấy theo bảng 2-5. Ta chọn
= 0,85.[TL2,34] Từ Fxd = 380m2 và sơ đồ mặt bằng công ty, tôi quyết định chọn kích thước kho lạnh như sau: + Chiều dài kho: 32m. + Chiều rộng kho: 12m. Như vậy diện tích thực của kho cần xây dựng là 32.12 = 384m2. Diện tích phòng máy F = 6.6 =36m2. 2.9 THIẾT KẾ CẤU TRÚC KHO LẠNH 2.9.1 Thiết kế cấu trúc nền Cấu trúc nền kho phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Nhiệt độ trong kho, tải trọng của kho hàng bảo quản, dung tích kho lạnh. Do đặc thù của kho lạnh là bảo quản hàng hóa do đó phải có cấu trúc vững chắc, móng phải chịu tải trọng của toàn bộ kết cấu xây dựng, móng kho được xây dựng tùy thuộc vào kết cấu địa chấn của nơi xây dựng. Do kho lạnh xây dựng theo phương án lắp ghép nên toàn bộ kho được đặt trên nền nhà xưởng. Tải trọng của hàng bảo quản sẽ chi phối đến độ rắn chắc của nền, khả năng chịu lún của nền. Nếu tải trọng của hàng bảo quản càng lớn thì cấu trúc nền kho lạnh phải thiết kế có độ chịu nén cao. Các tấm panel nền được đặt trên các con lươn thông gió. Cấu trúc nền kho lạnh được thiết kế như hình vẽ. Hình 2-1. Cấu trúc nền móng của kho lạnh Hình 2-2: Con lươn thông gió 2.9.2 Cấu trúc vách và trần kho lạnh Cấu trúc tường và trần là các tấm panel tiêu chuẩn đã được chế tạo sẵn như đã giới thiệu ở phần trên. Các thông số của panel cách nhiệt: + Chiều dài: h = 3600 mm dùng để lắp panel vách h = 6000 mm dùng để lắp panel trần và nền + Chiều rộng r = 1200 mm + Tỷ trọng 30÷40 kg/m3 + Độ chịu nén 0,2÷0,29 Mpa + Hệ số dẫn nhiệt
= 0,018 ÷ 0,023 W/mK + Phương pháp lắp ghép: Ghép bằng khóa camlocking và ghép bằng mộng âm dương. Sẽ được trình bày ở phần lắp đặt kho lạnh. 2.9.3 Cấu trúc mái kho lạnh Mái kho lạnh có nhiệm vụ bảo vệ cho kho trước những biến đổi của thời tiết như: nắng, mưa, đặc biệt là giảm bức xạ nhiệt của mặt trời vào kho lạnh. Mái kho đảm bảo che mưa che nắng tốt cho kho và hệ thống máy lạnh. Mái không được đọng nước, không được thấm nước. Mái dốc về hai phía với độ dốc ít nhất là 2%. Kho đang thiết kế có mái bằng tôn màu xanh lá cây, hệ thống khung đỡ bằng sắt và các xà nâng được đặt theo chiều ngang của kho, các trụ chống là các trụ sắt cao 4m có diện tích 200x100mm Hình 2-3: Cấu trúc mái kho lạnh 2.9.4 Cấu trúc cửa và màn chắn khí Hiện nay có các loại cửa như sau: cửa bản lề, cửa lắc và cửa lùa. Cấu trúc cửa là các tấm cách nhiệt có bản lề tự động, xung quanh có đệm kín bằng cao su hình nhiều ngăn. Khóa cửa mở được cả hai phía trong và ngoài. Xung quanh cửa được bố trí dây điện trở sưởi cửa để đề phòng băng dính chặt cửa lại. Các cửa có kích thước như sau: + Kích thước cửa lớn: 1980 x 980 mm. + Kích thước cửa nhỏ: 680 x 680mm. Mỗi cửa được gắn lên một tấm panel gọi là tấm cửa. Hình 2-4: Cửa ra vào và cửa xuất nhập hàng của kho lạnh
Hình 2-5 Cửa ra vào kho lạnh Bên trong cửa được bố trí màn chắn khí làm bằng nhựa dẻo để hạn chế dòng nhiệt tổn thất do mở cửa khi xuất nhập hàng. Nhựa để chế tạo màn chắn khí phải đảm bảo khả năng chịu lạnh tốt và có độ bền cao. Màn được ghép từ các dải nhựa có chiều rộng 200 mm, dày 2 mm, chồng mí lên nhau là 50 mm. Hình 2-6: Màn nhựa che cửa ra vào và cửa xuất nhập hàng kho lạnh 2.10 TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM VÀ KIỂM TRA ĐỌNG SƯƠNG Việc tính toán cách nhiệt, cách ẩm cho kho bảo quản đông nhằm mục đích: - Hạn chế dòng nhiệt truyền từ bên ngoài qua kết cấu bao che vào kho lạnh. - Tránh ngưng ẩm trên bề mặt ngoài của vách vào trong kho lạnh. Tính toán chiều dày cách nhiệt, cách ẩm: Chiều dày cách nhiệt được tính theo công thức:
,m Trong đó:
- độ dày yêu cầu lớp cách nhiệt, m.
- hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, W/mK. K - hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che, W/m2K.
- hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài tới vách, W/m2K.
- hệ số tỏa nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh, W/m2K.
- bề dày lớp vật liệu thứ i, m.
- hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/mK. Do trần kho có mái che và nền kho lạnh có con lươn thông gió nên ta lấy hệ số truyền nhiệt của nền và trần kho bằng hệ số truyền nhiệt của vách kho. Vì vậy ta xác định chiều dày cách nhiệt chung cho cả tường, trần và nền. Ở đây ta chọn vật liệu cách nhiệt cho kho là các tấm panel tiêu chuẩn (panel có tác dụng cách nhiệt, cách ẩm). Bảng 2 - 2 Các thông số các lớp vật liệu của tấm panel tiêu chuẩn, [TL-4, 52]. Vật liệu  Chiều dày, m  Hệ số dẫn nhiệt, W/mK   Polyurethane 
 (0,023 ÷ 0,03)   Tôn lá  0,0006  45,36   Sơn bảo vệ  0,0005  0,291   Nhiệt độ không khí trong kho tb = -200C, không khí trong kho đối lưu cưỡng bức vừa phải. Chọn hệ số dẫn nhiệt của polyurethan
=0,025W/mK Tra bảng ta được: K = 0,021 W/m2K, [Bảng 3-3, TL2, 84].
W/m2K ;
W/m2K, [Bảng 3-7, TL2, 86]. Thay số:
Chiều dày panel phải chọn:
Ta chọn chiều dày panel tiêu chuẩn:
Khi đó chiều dày cách nhiệt thực của panel là:
Hệ số truyền nhiệt thực của vách khi đó là:
W/m2K Kiểm tra đọng sương trên bề mặt ngoài của vách: Điều kiện để vách ngoài không bị đọng sương là Kth ≤ Ks Trong đó: Kth - hệ số truyền nhiệt thực, Kth = 0,198 W/m2K. Ks - hệ số truyền nhiệt đọng sương, được tính theo công thức:
W/m2K Trong đó:
- hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài bề mặt tường kho, W/m2K. t1 - nhiệt độ không khí bên ngoài kho, 0C. t2 - nhiệt độ không khí bên trong kho, 0C. ts - nhiệt độ điểm đọng sương, 0C. Các thông số khí tượng ở Sóc Trăng t1 = 35,90C,
. Tra đồ thị i-d của không khí ẩm ta có: ts = 300C. Nhận xét: Ks > Kt. Vì vậy vách ngoài kho lạnh không bị đọng sương. 2.11 CẤU TRÚC CÁCH NHIỆT ĐƯỜNG ỐNG Trong hệ thống các đường ống cách nhiệt chủ yếu các đường ống có nhiệt độ thấp như đường ống hút về máy nén hạ áp và máy nén cao áp , bình trung gian. Vật liệu dùng để cách nhiệt đường ống là polyurethan, cách ẩm thì ta sử dụng tôn mỏng bọc ở ngoài cùng. Với mỗi loại đường ống khác nhau thì chiều dày lớp cách nhiệt cũng khác nhau, nó phụ thuộc vào nhiệt độ môi chất trong mỗi ống và phụ thuộc vào đường kính của đường ống. Việc tính toán chiều dày cách nhiệt, ứng với mỗi đường ống sẽ được trình bày ở phần lắp đặt hệ thống sau khi ta đã chọn được đường kính của ống dẫn môi chất. CHƯƠNG III: TÍNH NHIỆT TẢI, CHỌN MÁY NÉN VÀ CÁC THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG LẠNH 3.1 TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI Việc tính toán nhiệt tải kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường xâp nhập vào kho lạnh. Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và không khí bên ngoài. Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt tải kho lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy lạnh cần lắp đặt. Nhiệt tải Q của kho lạnh sẽ được tính theo công thức sau: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5, W Trong đó: Q1 – dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của kho lạnh. Q2 – dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra trong quá trình xử lý lạnh. Q3 – dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh, ở đây Q3 = 0 do kho bảo quản sản phẩm thủy sản không thông gió buồng lạnh. Q4 – dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh. Q5 – dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp, nó chỉ có ở kho lạnh bảo quản rau quả, Q5 = 0. 3.1.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che là tổng các dòng nhiệt tổn thất qua tường bao, trần và nền do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong kho lạnh cộng với dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần. Dòng nhiệt Q1 được xác định theo công thức: Q1 = Q11 + Q12, W. Trong đó: Q11 – dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ. Q12 – dòng nhiệt qua tường bao và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời. Kho lạnh được thiết kế vách và trần kho đều có tường bao và mái che nên bỏ qua dòng nhiệt qua tường và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời, Q12 = 0. Dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ được xác định theo biểu thức: Q11 = Kt.F(t1 – t2), W Trong đó: Kt - hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che xác định theo chiều dài cách nhiệt thực. F - diện tích bề mặt kết cấu bao che. t1 – nhiệt độ môi trường bên ngoài kho, 0C. t2 – nhiệt độ không khí trong kho, 0C. Chiều dài kho L1 = 32 m Chiều rộng kho L2 = 12 + 2.0,125 = 12,25 m Chiều cao H = 3,6 + 0,125 = 3,725 m Bảng 3-1 Bảng tổng hợp dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che Bao che  Kt ( W/m2K)  F (m2) 
(0C)  Qi (W)   Vách phía đông  0,198  45,6  46  415,3   Vách phía tây  0,198  45,6  46  415,3   Vách phía nam  0,198  119,2  46  1085,7   Vách phía bắc  0,198  119,2  46  1085,7   Trần  0,198  392  50  3881   Nền  0,198  392  46  3570,3   Tổng Q11  10453,3   Do kho lạnh được đặt trong xưởng chế biến có tường bao xung quanh và có mái che nên nhiệt độ không khí xung quanh kho lạnh sẽ lấy bằng nhiệt độ của khu thành phẩm, t1 = 260C. Chỉ có trần kho lạnh có nhiệt độ cao hơn ta lấy nhiệt độ không khí phía trên trần là 300C. Vậy dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che là Q1 = Q11 =10453,3W 3.1.2 Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra Q2 Dòng nhiệt do bao bì và sản phẩm tạo ra xác định theo công thức: Q2 = Q21 + Q22, W Trong đó: Q21 – dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra,W Q22 – dòng nhiệt do bao bì tỏa ra,W 1. Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra Q21 Được xác định theo công thức:
, W Trong đó: M – công suất buồng gia lạnh hay khối lượng hàng nhập vào kho bảo quản trong một ngày đêm, tấn/ngày đêm. Tại công ty TNHH Minh Đăng – Sóc Trăng khối lượng hàng nhập vào kho bảo quản trong một ngày đêm là M = 30 tấn/ngày đêm.