Thiết kế tủ cấp đông gió 2 tấnmẻ

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (916.11 KB, 74 trang )

MỤC LỤC

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

CHÝÕNG 1:
CHÝÕNG 2:

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

TỔNG QUAN
Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong bảo quản thực phẩm

Lĩnh vực ứng dụng quan trọng nhất của kỹ thuật lạnh là bảo quản thực
phẩm. Theo một số thống kê thì khoảng 80% công suất lạnh được sử dụng trong
công nghiệp là để bảo quản thực phẩm.
Thực phẩm như một số loại rau quả, thịt, cá, sữa… chứa nhiều chất và cấu
trúc rất phức tạp. Các thông số về chất lượng thực phẩm thay đổi dưới tác dụng
của các quá trình lên men trong thực phẩm cũng như các quá trình phát triển của
vi sinh vật và quá trình oxi hoá của không khí làm cho thực phẩm đó có cấu trúc
vi sinh vật bị phá huỷ. Do đó làm giảm giá trị của thực phẩm.
Mặt khác, ở thực phẩm nóng có thể xuất hiện nhiều chất có hại cho cơ thể
người. Vậy để hạn chế những biến đổi không có lợi có hại cho thực phẩm bằng
cách hạ nhiệt độ của thực phẩm vì ở nhiệt độ thấp thì những biến đổi có hại cho
thực phẩm sẽ bị kìm hãm làm cho quá trình đó lâu hơn. Do đó, đã làm cho chất
lượng thực phẩm tăng cao và thời gian giữ được thực phẩm lâu hơn.
Muốn làm được điều này thì bằng các phương pháp làm lạnh nhân tạo mà
ngành kỹ thuật lạnh đã làm được và nó cũng là phương pháp đạt hiệu quả cao
trong các điều kiện nhiệt độ như ở nước ta.
Ngày nay, công nghiệp thực phẩm như chế biến thịt cá, thủy hải sản, rau
quả… không thể phát triển nếu không có sự hỗ trợ tích cực của ngành kỹ thuật

lạnh. Các kho cấp đông, kho bảo quản lạnh, nhà máy sản xuất nước đá, các máy
lạnh thương nghiệp, các xe vận chuyển đông lạnh đến các tủ lạnh gia đình… đã
không còn xa lạ với chúng ta.
CHÝÕNG 3:

Các vấn đề về cấp đông thực phẩm

CHÝÕNG 4:

Các cấp làm lạnh thực phẩm

Lạnh là trạng thái của vật chất khi nhiệt độ của nó thấp hơn nhiệt độ môi
trường xung quanh. Vậy giới hạn nào đó của nhiệt độ môi trường xung quanh
để phân biệt giữa nóng và lạnh của vật chất. Vấn đề này chưa được thống nhất
trên thế giới. Tuy nhiên, hiện nay nhiều nước chọn giới hạn lạnh là trạng thái
vật chất dưới +200C. Như vậy, ứng với khoảng nhiệt độ sản phẩm sau cấp đông
người ta phân biệt các cấp làm lạnh thực phẩm như sau:
•
•
•

Làm lạnh thường: tđb < t < +200C
Làm lạnh đông:
-1000C < t < tđb
Làm lạnh thâm độ: -2730C < t < -1000C GVHD: Nguyễn Văn Pha 2 Khoa công nghệ nhiệt lạnh
CHÝÕNG 5:

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

Nhiệt độ đóng băng của thực phẩm

Nước trong thực phẩm, đặc biệt trong thủy sản chiếm tỷ lệ rất lớn có thể
lên đến 80%. Nước nguyên chất đóng băng ở 0 0C. Tuy nhiên, điểm đóng băng
của thực phẩm thì khác vì nồng độ muối khoáng và chất hòa tan trong dịch tế
bào của thực phẩm thay đổi tùy theo từng loại thực phẩm nên chúng có điểm
đóng băng khác nhau và thường nhỏ hơn 00C. Ví dụ của cá biển có điểm đóng
băng khoảng -1,50C, cá nước ngọt ở -10C, tôm biển -20C.
CHÝÕNG 6:

Sự biến đổi của thực phẩm trong quá trình cấp đông

a) Biến đổi về nhiệt vật lý
Sự kết tinh của nước: Trong quá trình cấp đông nước tách ra và đông
thành các tinh thể, làm cho sản phẩm trở nên rắn, tăng thể tích một ít. Khi nước
trong thực phẩm kết tinh tạo thành mạng tinh thể xen kẽ giữa các thành phần
khác tạo ra cấu trúc vững chắc, nhưng khi làm tan băng phục hồi trạng thái ban
đầu thì cấu trúc thực phẩm bị mềm yếu hơn, kém đàn hồi hơn do các tinh thể
làm rách cấu trúc liên kết tế bào của thực phẩm.
Biến đổi màu sắc: Đồng thời với quá trình trên màu sắc thực phẩm cũng
biến đổi do hiệu ứng quang học do tinh thể đá khúc xạ ánh sáng. Màu sắc thực
phẩm khi nước đóng băng phụ thuộc tính chất quang ánh sáng của các tinh thể
nước đá.
Bay hơi nước: Trong quá trình làm lạnh đông có hiện tượng mất nước,

giảm trọng lượng sản phẩm. Đó là sự bay hơi nước vào không khí từ bề mặt
thực phẩm, do chênh lệch mật độ ρ giữa không khí sát bề mặt và không khí
xung quanh. Ẩm bốc hơi lên từ bề mặt sản phẩm vào không khí xung quanh,
nếu sản phẩm có bề mặt còn ướt thì khi cấp đông chúng sẽ đông lại, sau đó diễn
ra quá trình thăng hoa. Nếu chênh lệch nhiệt độ bề mặt sản phẩm và không khí
trong buồng cấp đông càng lớn thì ẩm bốc càng mạnh, gây hao hụt khối lượng.
Khuyếch tán nước: Khi cấp đông xảy ra hiện tượng khuyếch tán nước
trong cấu trúc thực phẩm, nước khuyếch tán là do các nguyên nhân:
– Sự chênh lệch nhiệt độ gây nên do chênh lệch mật độ ρ.
– Sự lớn lên của tinh thể nước đá luôn thu hút nước từ những vị trí chưa
kết tinh dẫn đến, làm cho nước từ nơi có nồng độ chất tan thấp chuyển đến nơi
có nồng độ chất tan cao. Sự di chuyển của nước thực hiện nhờ bám thấm và
mao dẫn của cấu trúc thực phẩm. Động lực của quá trình khuyếch tán, làm cho
nước di chuyển từ trong tế bào ra gian bào và từ trong ra ngoài, từ vị trí liên kết
ra tự do. Khi nước khuyếch tán cấu trúc tế bào co rút, một số chất tan biến tính,
dẫn đến khi làm tan một phần thực phẩm gần bề mặt.
GVHD: Nguyễn Văn Pha

3

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

Các thông số nhiệt vật lý thay đổi: Biến đổi nhiệt dung, hệ số dẫn nhiệt, hệ
số dẫn nhiệt độ.
b) Biến đổi hóa học
Bản chất quá trình biến đổi hóa học của thực phẩm khi làm lạnh là sự phân
giải của các chất dự trữ năng lượng do tác động của các enzim có sẵn trong thực

phẩm.
Mức độ biến đổi hóa học phụ thuộc vào trạng thái ban đầu của thực phẩm
và phương pháp làm lạnh. Nói chung do nhiệt độ giảm nhanh thời gian làm lạnh
ngắn nên các biến đổi hóa học diễn ra với tốc độ chậm, ít hư hỏng, chất lượng
sản phẩm được đảm bảo.
Các biến đổi chủ yếu là do sự oxi hóa các sắc tố làm biến màu thực phẩm,
sự oxi hóa phụ thuộc vào mức độ tiếp xúc với không khí của thực phẩm và chất
lượng ban đầu.
Để giảm sự oxi hóa có thể loại bỏ các sắc tố trước khi làm lạnh, hạn chế
bớt, hạn chết bớt các hoạt tính của các enzim, hạn chế tiếp xúc với không khí,
làm tăng tốc độ làm lạnh.
c) Biến đổi do vi sinh
Trước khi làm lạnh, thực phẩm thường được rửa sạch để loại bỏ các tạp
chất nói chứa nhiều loại vi sinh vật.
Trong quá trình làm lạnh do nhiệt độ môi trường làm lạnh không phù hợp
với vi sinh vật nên vi sinh vật bề mặt ngoài của thực phẩm bị tiêu diệt. Số còn
lại bị hạn chế khả năng hoạt động. Nhưng chúng thích nghi dần với lạnh, nên
thời gian bảo quản thực phẩm bị giảm.
CHÝÕNG 7:
a)

Sự kết tinh của nước trong thực phẩm

Nước trong thực phẩm

Nước trong thực phẩm, đặc biệt trong thủy sản chiếm tỷ lệ rất lớn có thể
lên đến 80%. Tùy theo mức độ liên kết mà người ta chia nước trong thực phẩm
ra các dạng: Nước tự do và nước liên kết.
Nước tự do: Chỉ liên kết cơ học. Nước nằm bất động trong mạng lưới cấu
trúc mô cơ dưới hình thức dung môi để khuyếch tán các chất qua tế bào.

Nước liên kết: Không phải là dung môi mà là ở dạng liên kết với các chất
protit tan và các chất vô cơ, hữu cơ tan khác tạo thành các cấu trúc của mô cơ.

GVHD: Nguyễn Văn Pha

4

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

b)

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

Cơ chế đóng băng trong thực phẩm khi cấp đông

Nước trong thực phẩm do có hòa tan các chất tan nên nhiệt độ đóng băng
thấp hơn 00C.
Khi hạ nhiệt độ thực phẩm xuống thấp các dạng nước trong thực phẩm
đóng băng dần dần tùy mức độ liên kết của chúng với các tế bào.
Khi nhiệt độ hạ thấp bằng nhiệt độ cấp đông, trước tiên các tinh thể đá
xuất hiện ở gian bào (khoảng trống giữa các tế bào). Khi đến điểm đóng băng đa
số nước ở gian bào kết tinh và làm tăng nồng độ chất tan lên cao hơn trong tế
bào. Do đó khi áp suất thẩm thấu tăng lên làm nước trong tế bào có xu hướng ra
ngoài qua gian bào, qua màn bán thấm của tế bào. Nếu tốc độ làm lạnh chậm thì
nước trong tế bào ra sẽ làm các tinh thể hiện diện lớn lên mà không tạo nên tinh
thể mới.
Nếu tốc độ làm lạnh nhanh thì tinh thể sẽ tạo ra cả ở bên ngoài lẫn trong tế
bào, tinh thể sẽ nhuyễn và đều. Do đó nếu hạ nhiệt chậm tế bào bị mất nước và
tinh thể đá tạo ra sẽ to và chèn ép làm rách màng tế bào, cấu tạo mô cơ bị biến

dạng, giảm chất lượng sản phẩm.
Khi nước tự do đã đóng băng hết thì đến lượt nước lên kết, bắt đầu từ
nước có liên kết yếu đến nước có liên kết mạnh.
c)

Tác động của sự kết tinh của nước đối với thực phẩm

Trong quá trình kết tinh của nước trong thực phẩm, xảy ra các hiện tượng
sau đây, nếu tốc độ làm lạnh không đạt yêu cầu sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến
chất lượng sản phẩm:
– Có sự phân bố lại nước trong thực phẩm không chỉ giữa gian bào và tế bào mà
còn theo chiều sâu của sản phẩm.
– Có sự biến đổi tế bào do sự phân bố lại nước, do tạo thành lớp đá, vỡ tế bào,
biến đổi cấu trúc sợi cơ.
d)

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự kết tinh của nước trong thực phẩm

● Nồng độ các chất hòa tan
Các chất đường, chất béo, protein, muối… trong thực phẩm hòa tan liên
kết với nước tạo thành dung dịch keo.
Để kết tinh các phân tử nước phải tách ra khỏi sự liên kết của các chất tan.
Vì vậy khi có các chất tan thì nhiệt độ của nước phải giảm để giảm động năng,

GVHD: Nguyễn Văn Pha

5

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

tăng lực liên kết phân tử giữa các phân tử nước với nhau để kết tinh. Do đó
nồng độ chất hòa tan tăng thì nhiệt độ kết tinh nước giảm.
•

Tốc độ cấp đông

Tốc độ làm lạnh thực phẩm là tỷ số giữa chiều dày lớp thực phẩm được
cấp đông với thời gian để làm đông lớp đó.
Tốc độ làm lạnh đông phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Nhiệt độ cấp đông,
phương pháp cấp dịch cho dàn lạnh, kích thước và bản chất thực phẩm cấp
đông, trong đó yếu tố nhiệt độ buồng cấp đông đóng vai trò quan trọng nhất.
•

Chất lượng ban đầu của thực phẩm

Thực phẩm tươi sống đem làm lạnh đông sẽ có chất lượng cao nhất vì cấu
trúc và sự liên kết của nước với các thành phần còn lại còn nguyên tính tự
nhiên.
Khi các cấu trúc bị hư hỏng do va chạm hoặc do chất lượng bị giảm vì quá
trình tự phân giải, thối giữa thì khả năng giữ nước giảm, tỷ lệ nước tự do tăng,
tính đàn hồi của cấu trúc giảm. Tương tự như ở thịt động vật ở giai đoạn co
cứng, cấu trúc giảm tính đàn hồi vì khả năng giữ nước giảm.
Trong những trường hợp này nước kết tinh sẽ khuyếch tán nhiều, cấu trúc
liên kết tế bào bị nước đá giãn nở sẽ rách vỡ làm cho chất lượng sản phẩm giảm.
CHÝÕNG 8:

Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian cấp đông

a) Loại máy cấp đông
Có nhiều loại thiết bị cấp đông và nguyên lý hoạt động khác nhau. Thiết bị
gió cưỡng bức tiếp xúc và làm lạnh sản phẩm, có loại tiếp xúc là bề mặt các tấm
kim loại, nhưng có loại thì sản phẩm được nhúng trong dịch N 2 lỏng. Do nguyên
lý làm lạnh khác nhau nên tốc độ sẽ khác nhau đáng kể.
Đối với cùng một dạng máy cấp đông nhưng nếu sử dụng phương pháp
cấp dịch cho thiết bị bay hơi khác nhau cũng làm cho thời gian cấp đông thay
đổi đáng kể, do hệ số trao đổi nhiệt bên trong phụ thuộc nhiều vào phương pháp
cấp dịch.
b) Nhiệt độ buồng cấp đông
Nhiệt độ cấp đông càng thấp thì thời gian cấp đông càng nhanh và ngược
lại. Vì vậy cần chọn nhiệt độ buồng hợp lý. Thường nhiệt độ không khí trong
buồng cấp đông đạt là -35oC.
c) Tốc độ gió trong buồng cấp đông

GVHD: Nguyễn Văn Pha

6

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

Tốc độ gió càng cao thì thời gian cấp đông càng nhanh do hệ số tỏa nhiệt
đối lưu tăng, kết quả hệ số truyền nhiệt tăng.
d) Nhiệt độ sản phẩm trước cấp đông
Việc chế biến thực phẩm diễn ra trong một thời gian khá lâu. Vì vậy khi
chế biến được khay sản phẩm nào, người ta sẽ tạm cho vào kho chờ đông để

tạm thời bảo quản, để chờ cho đủ khối lượng cần thiết cho 1 mẻ mới đem cấp
đông.
Mặt khác, trong quá trình chế biến thực phẩm được ướp đá và xử lý trong
không gian khá lạnh. Vì thế nhiệt độ thực phẩm đưa vào thiết bị cấp đông
thường chỉ cỡ 10 ÷ 120C. Nhiệt độ thực phẩm đưa vào cấp đông càng thấp thì
thời gian cấp đông càng ngắn.
e) Bề dày sản phẩm cấp đông
Thực phẩm cấp đông thường có dạng khối nguyên con hoặc dạng rời nhỏ
(phi lê). Thời gian cấp đông làm lạnh từ ngoài vào tâm sản phẩm phụ thuộc rất
nhiều vào chiều dày của thực phẩm.
Thời gian cấp đông càng lâu nếu thực phẩm càng dày. Người ta nhận thấy
thời gian cấp đông tăng lên một cách nhanh chóng nếu tăng chiều dày thực
phẩm. Các thực phẩm dạng cấp đông dạng khối có thời gian cấp đông khá lâu
nhưng dạng rời thì thời gian ngắn hơn nhiều.
f) Diện tích bề mặt tiếp xúc
Trong tủ cấp đông tiếp xúc nếu bề mặt tiếp xúc nhỏ sẽ làm tăng thời gian
làm lạnh. Vì thế các khay cấp đông phải có bề mặt phẳng, không gồ ghề lồi lõm.
Trong các thiết bị đông rời nên bố trí thực phẩm đều theo toàn bộ khay. Trên
các tấm lắc cấp đông nếu có băng cũng có thể làm giảm diện tích tiếp xúc.
g) Bao gói sản phẩm
Một số thực phẩm cấp đông được đóng gói trước nên khi cấp đông làm
tăng nhiệt trở. Đặt biệt khi bao gói có lọt các lớp khí vào bên trong thì tạo ra lớp
cách nhiệt sẽ làm tăng thời gian cấp đông.
h) Loại thực phẩm
Mỗi loại thực phẩm có một nhiệt dung và nhiệt hàm khác nhau, do đó
nhiệt lượng cần thiết để cấp đông 1 kg mỗi loại thực phẩm rất khác nhau.
Ngoài ra hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm cũng ảnh hưởng đến tốc độ làm
lạnh của nó. Thực phẩm có thể tích riêng nhỏ cũng có thời gian cấp đông lớn.
GVHD: Nguyễn Văn Pha

7

Khoa công nghệ nhiệt lạnh
CHÝÕNG 9:

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

Các phương pháp và thiết bị cấp đông thực phẩm

Thiết bị cấp đông có rất nhiều dạng, hiện nay ở nước ta sử dụng phổ biến
các hệ thống như sau:
• Kho cấp đông gió (Air Blast Freezer);
• Tủ cấp đông tiếp xúc (Contact Freezer);
• Tủ cấp đông gió dạng rời;
• Hệ thống cấp đông dạng rời, có băng chuyền IQF:
– Hệ thống cấp đông có băng chuyền cấp đông thẳng;
– Hệ thống cấp đông có băng chuyền dạng xoắn;
– Hệ thống cấp đông siêu tốc;
• Hệ thống cấp đông nhúng N2 lỏng.
CHÝÕNG 10:

Làm đông thực phẩm trong không khí lạnh

Thực phẩm được làm lạnh bằng không khí có nhiệt độ âm sâu đối lưu
cưỡng bức qua bề mặt. Sản phẩm cấp đông dạng block hoặc dạng rời, nhưng
thích hợp nhất là sản phẩm dạng rời. Quá trình truyền nhiệt là trao đổi nhiệt đối
lưu.
Ưu điểm: Không khí có nhiệt dung riêng nhỏ giảm nhiệt độ nhanh, khi
tiếp xúc không gây các tác động cơ học vì thế giữ nguyên hình dáng kích thước

thực phẩm, đảm bảo thẩm mỹ và khả năng tự bảo vệ cao của nó.
Nhược điểm: Thực phẩm dễ bị khô do bay hơi nước bề mặt và dễ oxi hóa
do tiếp xúc nhiều với khí O2.
CHÝÕNG 11:

Làm đông tiếp xúc

Các sản phẩm đặt trên các khay và được kẹp giữa các tấm lắc cấp đông.
Các tấm lắc kim loại bên trong rỗng để cho môi chất lạnh chảy qua, nhiệt độ
bay hơi đạt to = -40 ÷ -450C.
Nhờ tiếp xúc với các tấm lắc có nhiệt độ rất thấp, quá trình trao đổi nhiệt
tương đối hiệu quả và thời gian làm đông được rút ngắn đáng kể so với làm
đông dạng khối trong các kho cấp đông gió, thời gian từ 1,5 ÷ 2 giờ nếu cấp
dịch bằng bơm, từ 4 ÷ 4,5 giờ nếu cấp dịch từ bình giữ mức theo kiểu ngập
dịch.
Quá trình truyền nhiệt trong tủ đông tiếp xúc là dẫn nhiệt.

GVHD: Nguyễn Văn Pha

8

Khoa công nghệ nhiệt lạnh
CHÝÕNG 12:

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

Làm đông cực nhanh

Thực phẩm được di chuyển trên các băng chuyền và được phun làm lạnh

bằng Nitơ lỏng có nhiệt độ bay hơi rất thấp khoảng -1960C.
Vì thế thời gian làm đông cực nhanh từ 5 ÷ 10 phút. Hiện nay ở các nước
phát triển ứng dụng rộng rãi phương pháp này.
CHÝÕNG 13:

Làm đông bằng hỗn hợp đá và muối

Phương pháp này được thực hiện ở những nơi không có điện để chạy máy
lạnh. Khi cho muối vào nước đá thì tạo nên hỗn hợp có khả năng làm lạnh. Tùy
thuộc vào tỷ lệ muối pha mà đạt được các hỗn hợp có nhiệt độ khác nhau.
Phương pháp này có ưu điểm dễ thực hiện. Nhưng có nhược điểm là nhiệt
độ hỗn hợp tạo ra không cao cỡ -120C, vì vậy chỉ có khả năng bảo quản trong
thời gian ngắn và thực phẩm tươi sạch. Nhược điểm khác của phương pháp này
là thực phẩm mất trọng lượng và giảm phẩm chất bề mặt.
CHÝÕNG 14:

Làm đông bằng nước muối lạnh

Có 2 cách:
Ngâm trong nước muối: Cá được xếp vào giỏ lưới rồi nhúng vào bể nước
muối được làm lạnh bởi dàn bốc hơi amôniăc. Nước muối được lưu động bằng
bơm, nhiệt độ -180C, thời gian làm đông khoảng 3 giờ.
Phun nước muối lạnh: Phương pháp này nược ứng dụng trong chế biến
thủy sản. Cá vận chuyển trên băng chuyền và được phun nước muối lạnh -25 0C.
Khi đã đóng băng cá được phun nước sạch 20 0C để rửa muối bám lên cá, cuối
cùng cá được phun nước 00C để mạ băng trước khi chuyển vào kho bảo quản.
Theo phương pháp này thời gian làm đông ngắn mà hao hụt trọng lượng ít,
lượng muối ngấm vào ít.

GVHD: Nguyễn Văn Pha

9

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

CHÝÕNG 15:

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

TÍNH TOÁN CẤU TRÚC TỦ ĐÔNG
GIÓ VÀ TÍNH PHỤ TẢI NHIỆT

CHÝÕNG 16:

Chọn thông số thiết kế ban đầu

CHÝÕNG 17:

Thông số địa lý, khí tượng ở TP.HCM

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 hệ thống vận hành an toàn trong mọi
điều kiện khí hậu.
Theo bảng 1.1 trang 8 tài liệu [1]. Ta có:
Bảng 2.1: Thông số khí hậu ở TP.HCM
Nhiệt độ, 0C

Độ ẩm tương đối, %

TB cả năm

Mùa hè

Mùa đông

Mùa hè

Mùa đông

27

37,3

17,4

74

74

Từ các thông số khí hậu và kết hợp với đồ thị I – d của không khí ẩm ta có các
thông trạng thái không khí như sau:
tN = 37,30C là nhiệt độ của không khí ngoài trời;
φN = 74% là độ ẩm của không khí ngoài trời;
dN = 30,58 g/kg kkk là độ chứa hơi;
tư = 330C là nhiệt độ nhiệt kế ướt;
ts = 31,70C là nhiệt độ đọng sương.
CHÝÕNG 18:

Yêu cầu về nhiệt độ trung bình của sản phẩm

Nhiệt độ trữ đông thủy sản ở các nước châu Âu hiện nay là -30 0C. Theo
viện nghiên cứu lạnh đông quốc tế đề nghị nhiệt độ trữ đông là -200C cho cá gầy
(cá song, cá nục) và -300C cho cá béo (cá hồi, cá thu, cá trích). Nếu cá gầy
muốn bảo quản trên 1 năm dùng nhiệt độ trữ đông là -30 0C. Còn ở Việt Nam
nhiệt độ bảo quản thủy sản đông quy định chung là -18 ÷ -25 0C và bằng với
nhiệt độ trung bình cuối quá trình cấp đông.
Theo yều cầu của đề tài thì nhiệt độ không khí bên trong tủ cấp đông gió
là tb = -400C. Nhiệt độ trung bình của sản phẩm sau cấp đông được xác định
theo công thức 5.8 trang 196 tài liệu [2]:
GVHD: Nguyễn Văn Pha

10

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

ttb =

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

t f − tt
2

(2.1)

Trong đó:
Nhiệt độ bề mặt sản phẩm: tf = tb × 0,7 = -40 × 0,7 = -280C
Nhiệt độ tâm sản phẩm ít nhất là tt = -120C

Vậy nhiệt độ trung bình của sản phẩm sau cấp đông là ttb = -200C
CHÝÕNG 19:

Cấu trúc xây dựng của tủ cấp đông gió 2 tấn/mẻ

Tủ cấp đông gió phải được thiết kế có kích thước và công suất đủ sức cấp
đông 2 tấn cá trong 6 giờ, nhiệt độ không khí trong tủ là -400C.
Tường và trần của tủ cấp đông được lắp ráp bằng các tấm panel cách nhiệt
Polyurethan, độ dày δCN. Tỷ trọng của tất cả các tấm panel đạt tiêu chuẩn 40 ÷
42 kg/m3, hệ số dẫn nhiệt λ = 0,018 ÷ 0,02 W/m.K, độ đồng đều và độ bám cao.
Mặt trong và mặt ngoài là lớp tôn mạ màu colorbond chống trầy xước dày 0,5
mm.
Theo bảng 5.5 trang 209 tài liệu [2]. Ta có:
Bảng 2.2: Các lớp cách nhiệt của panel tường, trần
STT

Lớp vật liệu

Độ dày
mm

Hệ số dẫn nhiệt
W/m.K

1

Lớp tôn

0,5

45,3

2

Lớp Polyurethane

δCN

0,018 ÷ 0,02

3

Lớp tôn

0,5

45,3

Các tấm panel có gờ âm – dương và được liên kết với nhau bằng các móc
khoá camblock ở cả 4 mặt của panel.
Ở các góc tường được lắp tấm panel góc liền khối 90 0 để loại bỏ khe hở
lắp ghép ở các góc, chống hình thành các ổ vi sinh, đồng thời tăng thêm độ cứng
vững của kho trong suốt thời gian sử dụng.
Tủ cấp đông gió được trang bị 1 bộ cửa trượt tay với kích thước 1500R ×
2000H, cửa tủ đông có trang bị điện trở sưởi, cách nhiệt bằng Polyurethane dày
150mm, khung cửa làm bằng nhựa hỗn hợp chịu lạnh sâu, định hình nhập ngoại
để tránh cầu nhiệt và nhẹ nhàng khi mở, có độ thẩm mỹ cao. Hai mặt trong,
ngoài của cửa tủ đông được bọc bằng tôn colorbond dày 0,5mm.
GVHD: Nguyễn Văn Pha

11

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

Ngoài ra, để tránh cơi nền do hiện tượng đông đá phía dưới nền ta bố trí
các ống thông gió. Ống thông gió là các ống PVC Ø100 đặt cách nhau khoảng 1
m đi dích dắc, hai đầu ống đưa lên khỏi nền để gió bên ngoài có thể vào ra ống,
nhằm tránh ống gió đóng băng.
Để đỡ lớp bê tông, tải trọng dàn lạnh và xe hàng phía trên tránh đề bẹp lớp
cách nhiệt, người ta bố trí xen kẽ trong lớp cách nhiệt, người ta bố trí xen kẽ
trong lớp cách nhiệt các gối gỗ. Gối gỗ được làm từ loại gỗ tốt chống mối mọt
và mục do ẩm. Phía trên và dưới lớp cách nhiệt là các lớp giấy dầu chống thấm
bố trí 2 lớp. Để tránh nước bên trong và ngoài kho có thể chảy xuống các lớp
cách nhiệt nền theo các tấm panel tường và sát chân tường, phía trong và phía
ngoài người ta xây cao một khoảng 100 mm. Trước khi lót cách nhiệt trên bề
mặt lớp bê tông nền người ta quét một lớp hắc ín liên tục để chống thấm nước từ
dưới nền lên lớp cách nhiệt.
Bảng 2.3: Các lớp cách nhiệt của nền
STT

Lớp vật liệu

Độ dày
mm

Hệ số dẫn nhiệt
W/m.K

1

Lớp vữa tráng nền

10 ÷ 20

0,78

2

Lớp bê tông cốt thép

75 ÷ 100

1,28

3

Lớp giấy dầu chống thấm

2

0,175

4

Lớp cách nhiệt

δCN

0,018 ÷ 0,020

5

Lớp giấy dầu chống thấm

2

0,175

6

Lớp hắc ín quét liên tục

0,1

0,70

7

Lớp bê tông

150 ÷
200

1.28

CHÝÕNG 20:

Xác định kích thước tủ cấp đông gió

CHÝÕNG 21:

Thể tích tủ cấp đông V (m3)

Được xác định theo công thức 5.10 trang 208 tài liệu [2].

V=

E
gv

,m3

(2.2)

Trong đó:
GVHD: Nguyễn Văn Pha

12

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

– E : Dung tích tủ cấp đông, t;
– V : Thể tích tủ cấp đông, m3;
– gv : Định mức chất tải thể tích, t/m3.

Theo bảng 5.4 trang 208 tài liệu [2] về kích thước một số kho cấp đông
trong thực tế .Với dung tích tủ cấp đông E = 2 tấn/mẻ ta chọn hệ số chất tải g v =
0,1 t/m3.
Từ đó ta có:

V=

E
2
=
= 20 (m3 )
gV 0,1

Vì thể tích tủ cấp đông chứa sản phẩm chỉ chiếm khoảng 50%, phần còn
lại để làm trần giả và lắp đặt dàn lạnh. Do đó, thể tích thực tế của tủ cấp đông là
Vtt = V × 2 = 40 (m3)
Diện tích tủ cấp đông F (m2)

CHÝÕNG 22:

Ta chọn chiều cao của tủ cấp đông h = 2,85 m
Theo công thức 5.11 trang 208 tài liệu [2].

F=

Vậy

F=

Vtt

2
h ,m

(2.3)

40
= 14,03(m 2 )
2,85

→ Chiều dài của tủ cấp đông là D = 4,5 m.
Chiều rộng của tủ cấp đông là R = 3,3 m.
Khi chọn chiều dài và chiều rộng của tủ cấp đông phải lựa chọn sao cho
việc lắp đặt được thuận tiện vì chiều rộng mỗi tấm panel là 1,2 m.
→ Chiều dài thực tế của tủ cấp đông là Dtt = 4,5 +2.δCN
Chiều rộng thực tế của tủ cấp đông là Rtt = 3,3 + 2.δCN
CHÝÕNG 23:

Tính chiều dày cách nhiệt của tường, trần và nền

a) Tính chiều dày cách nhiệt tường và trần
Theo công thức 3.1 trang 85 của tài liệu [1] ta có:

GVHD: Nguyễn Văn Pha

13

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

kt =

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

1

δ δ
1
1
+ ∑ i + CN +
α 1 i =1 λi λCN α 2
n

(2.4)

1  1
δ 1 
δ CN = λCN  −  + 2 1 + ÷
λ1 α 2   →
 k  α1
Trong đó:
–

λCN : Hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu cách nhiệt. Ta lấy λCN = 0,02 W/m.K;

– k : Hệ số truyền nhiệt. Tra theo bảng 3.3 trang 84 tài liệu [1]. Ta chọn k = 0,19
W/m2.K;
– α1 : Hệ số toả nhiệt bên ngoài tường. Tra bảng 3.7 trang 86 tài liệu [1]. Chọn α1
= 23,3 W/m2.K;
– α2 : Hệ số toả nhiệt bên trong tủ cấp đông. Tra bảng 3.7 trang 86 tài liệu [1].
Chọn α2 = 10,5 W/m2.K;

–

δ1 = 0,5 mm = 0,0005 m là bề dày của lớp tôn;

–

λ1 = 45,3 W/m.K là hệ số dẫn nhiệt của lớp tôn.
Thay tất cả vào ta có :

δ CN

 1  1
0,0005 1 
−
+ 2.
+


45,3 10,5 
= 0,02  0,19  23,3

δCN = 0,102 m Vậy ta chọn δCN = 0,15 m = 150 mm

kt =

1

δ δ
1
1

+ 2 1 + CN +
α1
λ1 λCN α 2

= 0,13
→ Hệ số truyền nhiệt thực của tường và

trần là
W/m2.K
b) Tính chiều dày cách nhiệt nền
Theo công thức 3.1 trang 85 của tài liệu [1] ta có:

GVHD: Nguyễn Văn Pha

14

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

1  1 δ
δ
δ δ
1 
δ CN = λ CN  −  + 1 + 2 2 + 2 3 + 4 +  
λ2
λ 3 λ 4 α 2  
 k  α 1 λ1
Trong đó:

–

λCN : Hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu cách nhiệt. Ta lấy λCN = 0,02 W/m.K;

– k : Hệ số truyền nhiệt của nền. Theo bảng 3.6 trang 84 tài liệu [1]. Chọn k =
0,18 W/m2.K;
– α1 : Hệ số toả nhiệt bên ngoài nền. Tra bảng 3.7 trang 86 tài liệu [1]. Chọn α1 =
23,3 W/m2.K;
– α2 : Hệ số toả nhiệt bên trong tủ cấp đông. Tra bảng 3.7 trang 86 tài liệu [1].
Chọn α2 = 10,5 W/m2.K;
–

δ 1 : Chiều dày lớp vữa tráng nền. δ 1 = 20 mm = 0,02 m;

–

λ 1 : Hệ số dẫn nhiệt lớp vữa tráng nền. λ 1 = 0,78 W/m.K;

–

δ 2 : Chiều dày lớp bê tông cốt thép. δ 2 = 100 mm = 0,1 m;

–

λ 2 : Hệ số dẫn nhiệt lớp bê tông cốt thép. λ 2 = 1,28 W/m.K;

–

δ 3 : Chiều dày lớp giấy dầu chống thấm. δ 3 = 2 mm = 0,002 m;

–

λ 3 : Hệ số dẫn nhiệt lớp giấy dầu chống thấm. λ 3 = 0,175 W/m.K;

–

δ 4 : Chiều dày lớp hắc ín quét liên tục. δ 4 = 0,1 mm = 0,0001 m;

–

λ 4 : Hệ số dẫn nhiệt lớp hắc ín. λ 4 = 0,7 W/m.K.
Thay tất cả vào ta có:

 1  1 0,02
0,1
0,002
0,0001 1  
δ CN = 0,02
−
+
+ 2.
+ 2.
+ 2.
+

1,28
0,175
0,7 10,5  
 0,18  23,3 0,78
= 0,104 m

Chọn chiều dày lớp cách nhiệt nền là δCN = 0,15 m = 150 mm
→ Hệ số truyền nhiệt thực của nền sẽ là:

GVHD: Nguyễn Văn Pha

15

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

1
δ δ δ
1 δ1
δ
1
+ + 2. 2 + 2. 3 + 4 + CN +
α 1 λ1
λ2
λ3 λ 4 λCN α 2
1
=
1
0,02
0,1
0,002
0,0001 0,15 1
+
+ 2.

+ 2.
+ 2.
+
+
23,3 0,78
1, 28
0,175
0,7
0, 2 10,5

ktn =

= 0,127 W/m2.K
Sau khi xác định được chiều dày cách nhiệt δCN = 150 mm = 0,15m ta có
kích thước thực tế của tủ cấp đông như sau:
Chiều dài thực tế của tủ cấp đông là Dtt = 4,5 +2.δCN = 4,8 m.
Chiều rộng thực tế của tủ cấp đông là Rtt = 3,3 + 2.δCN = 3,6 m.
Chiều cao thực tế của tủ cấp đông là Ctt = 2,85 + δCN = 3 m.
CHÝÕNG 24:

Tính kiểm tra hiện tượng đọng sương

Điều kiện để vách ngoài không bị đọng sương là kt ≤ ks.
Với ks là hệ số truyền nhiệt lớn nhất để bề ngoài không bị đọng sương
được xác định theo công thức 3.7 trang 86 tài liệu [1].

k s = 0,95.α 1.

t1 − t s
t1 − t 2 (2.5)

Trong đó:
–

t1 = tN = 37,30C : Nhiệt độ không khí bên ngoài;

–

t2 = tb = -400C : Nhiệt độ không khí bên trong tủ đông;

–

ts = 31,70C : Nhiệt độ đọng sương;

– α1 : Hệ số toả nhiệt bên ngoài tường. Theo bảng 3.7 trang 86 tài liệu [1] ta có α 1=
23,3 W/m2.K.
Thay số vào ta có:

ks = 0,95.α 1.

t1 − ts
37,3 − 31, 7
= 0,95.23,3.
t1 − t2
37,3 − ( − 40) = 1,6 (W/m2.K)

Như vậy ks > kt .Vậy vách ngoài sẽ không bị đọng sương.
CHÝÕNG 25:

Tính phụ tải nhiệt tủ cấp đông

Tổn thất nhiệt ở tủ cấp đông gồm có:
GVHD: Nguyễn Văn Pha

16

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

• Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che;
• Tổn thất nhiệt do sản phầm, khay cấp đông và xe đựng hàng mang vào;
• Tổn thất nhiệt do vận hành gồm có:
– Tổn thất nhiệt do mở cửa;
– Tổn thất nhiệt do chiếu sáng buồng;
– Tổn thất nhiệt do người toả ra;
– Tổn thất nhiệt do các động cơ quạt;
– Tổn thất nhiệt do xả băng.
CHÝÕNG 26:

Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che Q1

Tổn thất qua kết cấu bao che gồm 2 thành phần :
–

Tổn thất qua tường, trần Q11;

–

Tổn thất qua nền Q12.
a) Tổn thất nhiệt qua vách và trần Q11
Ở đây nhiệt truyền qua cửa ta tính chung với vách và trần.
Theo công thức 5.14 trang 211 tài liệu [2]. Ta có:
Q11 = kt .Ft .∆t, W

(2.6)

Trong đó:
– Ft : Diện tích vách, trần, m2;
– ∆t = tN – tb : Độ chệnh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài tủ đông, 0C;
– kt : Hệ số truyền nhiệt của tường, trần, W/m2.K.
Theo như tính toán ở trên thì ta có kích thước thực tế của tủ cấp đông là
4800D × 3600R × 3000C.
• Diện tích của vách, trần
Ft = 2.(4,8 x 3) + 2.(3,6 x 3) + (4,8 x 3,6) = 67,68 (m2)
• Độ chệnh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài tủ đông
∆t = tN – tb = 37,3 – (-40) = 77,30C
• Hệ số truyền nhiệt của vách và trần
Như tính toán ở phần 2.3.3 ta có kt = 0,13 W/m2.K
Vậy Q11 = 0,13. 67,68. 77,3 = 680,12 (W)
GVHD: Nguyễn Văn Pha

17

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

b) Tổn thất nhiệt qua nền Q12
Theo công thức 5.16 trang 213 tài liệu [2]. Nền tủ cấp đông có thể tính tổn
thất nhiệt như sau:
Q12 = k.Fn.(ttbn – tb) ,W

(2.7)

Trong đó:
– Fn : Diện tích vách, trần, m2;
– ttbn : Nhiệt độ trung bình của nền, 0C;
– tb = -400C : Nhiệt độ bên trong tủ đông, 0C;
– k = 0,13 W/m2.K : Hệ số truyền nhiệt tính giống như vách và trần.
• Diện tích nền
Fn = D × R = 4,8 x 3,6 = 17,28 (m2)
• Nhiệt độ trung bình của nền
Do dưới nền có độ chênh nhiệt độ thấp hơn nên ta chọn t n = 30,30C (tức là
thấp hơn nhiệt độ tại địa phương 70C).
Vậy Q12 = 0,13. 17,28. (30,3 – (-40)) = 157,9 (W)
Từ đó ta có tổng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che:
Q1 = Q11 + Q12 = 680,12 + 157,9 = 838,02 (W)
CHÝÕNG 27:

Nhiệt do làm lạnh sản phẩm Q2

Gồm:
–

Nhiệt do làm lạnh thực phẩm Q21;

–

Nhiệt do làm lạnh khay cấp đông Q22;

–

Nhiệt do làm lạnh xe cấp đông Q23.

Ngoài ra, một số sản phầm khi cấp đông người ta tiến hành châm thêm
nước để mạ một lớp băng trên bề mặt làm cho bề mặt phẳng, đẹp, chống oxi
hoá thực phẩm, nên cũng cần tính thêm tổn thất do làm lạnh nước Q24.
a) Nhiệt do làm lạnh thực phẩm Q21
Theo công thức 5.17 trang 213 tài liệu [2]. Ta có:

Q21 = M

(i1 − i2 )
,W
τ

(2.8)

Trong đó:
GVHD: Nguyễn Văn Pha

18

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

– M = 2 tấn = 2000 kg : Khối lượng thực phẩm cấp đông cho 1 mẻ;
– i1, i2 : Entanpi của sản phẩm ở nhiệt độ đầu vào và đầu ra, kJ/kg;
– τ = 6 giờ = 21600 giây : Thời gian cấp đông của 1 mẻ.
Nhiệt độ sản phẩm đầu vào do đã được làm lạnh ở kho chờ đông, nên có
thể lấy nhiệt độ đầu vào t1 = 100C.
Nhiệt độ trung bình đầu ra của sản phẩm sau cấp đông đã tính ở phần 2.1.2
phải đạt -200C.
Tra bảng 3.11 trang 113 tài liệu [2] ta được:
t1 = 100C → i1 = 283 kJ/kg
t2 = -200C → i2 = 0 kJ/kg

Vậy

Q21 = 2000.

(283 − 0) 3
.10 = 26203,7 (W )
21600

b) Nhiệt do làm lạnh xe cấp đông Q22
Theo công thức 5.19 trang 214 tài liệu [2]. Ta có:

Q22 = M x .

C px .(t1 − t2 )

Trong đó:

τ

,W (2.9)

– Cpx = 460 J/kg.K : Nhiệt dung riêng của xe cấp đông bằng inox;
– t1 = 37,30C : Nhiệt độ xe trước khi cấp đông xem như bằng với nhiệt độ không
khí ngoài trời;
– t2 = -400C : Nhiệt độ xe sau khi cấp đông xem như bằng với nhiệt độ không khí
trong tủ đông;
– Mx : Tổng khối lượng các xe cấp đông.

2000
= 5,71
Ta chọn loại xe cấp đông làm bằng inox dày 2 mm có kích
350

thước chuẩn 1200D x 800R x 1590C, chứa khoảng 350 kg hàng gồm 2 ngăn,
mỗi ngăn có 12 giá đỡ, trọng lượng xe khoảng 50 kg. Bánh xe được chế tạo
bằng vật liệu chịu được nhiệt độ âm sâu và tải trọng chất hàng, khoảng cách
giữa các khay được bố trí một cách hợp lý nhằm tăng khả năng lưu thông gió
trong tủ.
Vậy số xe cần dùng là
GVHD: Nguyễn Văn Pha

. Ta chọn 6 xe.
19

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

→ Mx = 50 × 6 = 300 kg

Q22 = 300.

460.(37,3 − (( − 40))
= 493,9 (W)
21600

Vậy
c) Nhiệt do làm lạnh khay cấp đông Q23

Xe cấp đông có tất cả 24 giá đỡ khay. Vậy số khay cần sử dụng 24 × 6 =
144 khay. Khay được làm bằng nhôm tấm dày 2mm với khối lượng khay
khoảng 3 kg. Kích thước khay theo chuẩn là 795D x 555R x 54C.
Theo công thức 5.18 trang 214 tài liệu [2]. Ta có:

Q23 = M kh .

C p .(t1 − t2 )

τ

,W

(2.10)

Trong đó:
– Mkh : Tổng khối lượng khay cấp đông, Mkh = 144 × 3 = 432 kg;
– Cp = 921 J/kg.K : Nhiệt dung riêng của khay cấp đông bằng nhôm;

– τ = 6 giờ = 21600 giây : Thời gian cấp đông của 1 mẻ;
– t1 = 37,30C và t2 = -400C : Nhiệt độ khay trước khi và sau khi cấp đông tính như
trên xe cấp đông.

Vậy

Q23 = 432.

921.(37,3 − (− 40))
= 1423,87 (W)
21600

d) Nhiệt do làm lạnh nước châm Q24
Do sản phẩm cấp đông ở đây là cá nguyên con dạng block nên phải châm
thêm nước để mạ 1 lớp băng trên bề mặt làm cho bề mặt phẳng, đẹp, chống oxi
hóa thực phẩm.
Theo công thức 5.20 trang 215 tài liệu [2]. Ta có:

Q24 = M n .
Trong đó:

qo
τ ,W

GVHD: Nguyễn Văn Pha

(2.11)

20

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

– Mn : Khối lượng nước châm chiếm khoảng 5% khối lượng hàng cấp đông,
thường người ta châm dày khoảng 0,5 ÷ 1,0 mm. Mn = 2000 × 5% = 100 kg;
– τ = 6 giờ = 21600 giây : Thời gian cấp đông của 1 mẻ;
– qo : Nhiệt lượng cần làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khí đông đá
hoàn toàn. Được tính theo công thức 5.21 trang 216 tài liệu [2].
qo = Cpn. t1 + r + Cpđ. |t2| ,J/kg
Với:

(2.12)

– Cpn = 4186 J/kg.K : Nhiệt dung riêng của nước;
– r = 333600 J/kg : Nhiệt đông đặc;
– Cpđ = 2090 J/kg.K : Nhiệt dung riêng của đá;
– t1 = 50C : Nhiệt độ nước đầu vào, lấy nước lạnh chế biến từ 5 ÷ 70C;
– t2 = -200C : Nhiệt độ đá sau cấp đông bằng nhiệt độ trung bình của sản phẩm sau
cấp đông.
Vậy qo = 4186.5 + 333600 + 2090.20 = 396330 (J/kg)

Q24 = 100.

396330
= 1834,86 (W )
21600

Từ đó ta tính được

Tổng hợp các nguồn nhiệt làm lạnh sản phẩm ta có:
Q2 = Q21 + Q22 + Q23 + Q24
= 26203,7 + 493,9 + 1423,87 + 1834,86
= 29956,33 (W)
CHÝÕNG 28:

Tổn thất nhiệt do vận hành Q3

Gồm:
–

Tổn thất nhiệt do mở cửa Q31;

–

Tổn thất nhiệt do chiếu sáng buồng Q32;

–

Tổn thất nhiệt do người toả ra Q33;

–

Tổn thất nhiệt do các động cơ quạt Q34;

–

Tổn thất nhiệt do xả băng Q35.
a) Tổn thất nhiệt do mở cửa Q31

Trong quá trình vận hành tủ cấp đông, người vận hành trong nhiều trường
hợp cần phải mở cửa vào kiểm tra hàng và các thiết bị nên một lượng nhiệt và
ẩm thâm nhập vào phòng gây ra tổn thất lạnh. Lượng nhiệt do mở cửa rất khó
xác định. Có thể xác định lượng nhiệt mở cửa giống như kho lạnh.
GVHD: Nguyễn Văn Pha

21

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

Theo công thức 5.24 trang 216 tài liệu [2]. Ta có:
Q31 = B.F ,W

(2.13)

Trong đó:
– F : Diện tích tủ đông. Với F = 4,8 × 3,6 = 17,28 m2;
– B : Dòng nhiệt khi mở cửa ra. Tra theo bảng 5.10 trang 217 tài liệu [2] ta chọn
B = 32 W/m2.
Vậy Q31 = 32. 17,28 = 552,96 (W)
b) Tổn thất nhiệt do chiếu sáng buồng Q32
Theo công thức 5.27 trang 217 tài liệu [2]. Ta có:
Q32 = A.F ,W

(2.14)

Trong đó:

– F = 17,28 m2 : Diện tích tủ cấp đông;
– A : Nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng 1 m 2 diện tích tủ cấp đông. Chọn A = 1,2
W/m2.
Thay vào ta có: Q32 = 17,28. 1,2 = 20,736 (W)
c) Tổn thất nhiệt do người tỏa ra Q33
Theo công thức 5.28 trang 218 tài liệu [2]. Ta có:
Q33 = 350.n ,W

(2.15)

Trong đó:
– n : Số người làm việc trong tủ. Thường thì số người làm việc khoảng 1 ÷ 2
người. Ta chọn n = 2;
– q = 350 W/người : Nhiệt lượng do người thải ra khi làm việc năng nhọc.
Vậy Q33 = 350. 2 = 700 (W)
d) Tổn thất nhiệt do các động cơ quạt Q34
Trong tủ cấp đông thường có 2 ÷ 4 quạt. Công suất từ 0,75 ÷ 1,5 kW. Ta
chọn 4 quạt, công suất là 1,5 kW.
Theo công thức 5.29 trang 218 tài liệu [2]. Ta có:
Q34 = 1000.N ,W

(2.16)

Vậy Q34 = 1000. 4. 1,5 = 6000 (W)
e) Tổn thất nhiệt do xả băng Q35
GVHD: Nguyễn Văn Pha

22

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

Theo công thức 5.25 tài liệu [2]. Ta có:

Q35 =
Trong đó:

Q
τ ,W

(2.17)

– τ = 6 giờ = 21600 giây : Thời gian cấp đông của 1 mẻ;
– Q : Tổng nhiệt lượng do xả băng truyền cho không khí.
Theo công thức 5.26 tài liệu [2]. Ta có:
Q = ρkk.V.Cp.∆t ,W

(2.18)

Với:
– ρkk = 1,2 kg/m3 : Khối lượng riêng không khí;
– V = 40 m3 : Dung tích kho cấp đông;
– Cp = 1005 J/kg.K : Nhiệt dung riêng của không khí;
– ∆t : Độ tăng nhiệt độ không khí trong tủ cấp đông sau xả băng. Ta chọn ∆t =
100C.
→ Q = 1,2. 40. 1005. 10 = 482400 (J)
Từ đó ta tính được nhiệt tổn thất do xả băng là:
Q35 = 482400/21600 = 22,3 (W)

Tổng hợp các nguồn nhiệt trong quá trình vận hành ta có:
Q3 = Q31 + Q32 + Q33 + Q34 + Q35
= 552,96 + 20,736 + 700 + 6000 + 22,3
= 7296 (W)
CHÝÕNG 29:
a)

Xác định tải nhiệt cho thiết bị và cho máy nén

Tải nhiệt của thiết bị

Tải nhiệt cho thiết bị dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần
thiết cho thiết bị bay hơi. Để đảm bảo được nhiệt độ trong buồng ở những điều
kiện bất lợi nhất, người ta phải tính toán tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải
nhiệt thành phần có giá trị cao nhất.
Qtb = Q1 + Q2 + Q3
= 838,02 + 29956,33 + 7296 = 38090,35 (W)
b)

Tải nhiệt cho máy nén

GVHD: Nguyễn Văn Pha

23

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

Theo tài liệu [1] trang 120 ta có công thức sau:
QMN = 80%.Q1 + 100%.Q2 + 75%.Q3
= 80%. 838,02 + 100%. 29956,33+ 75%. 7296
= 36098,746 (W)
c)

Năng suất lạnh của máy nén

Theo công thức 4.24 trang 120 tài liệu [1] ta có:

Qo =
Trong đó:

k .QMN
b ,W

(2.19)

– k : Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh.
Theo tài liệu [1] trang 121. Ta chọn k = 1,1;
– b : hệ số thời gian làm việc. Đối với các tủ cấp đông gió làm việc theo từng mẻ
ta dự tính hệ thống sẽ làm việc khoảng 18 giờ trong ngày đêm nên ta chọn b =
0,75.

Vậy

Qo =

1,1. 36098,746
= 52944,83(W ) ≈ 52,945 kW

0,75

CHÝÕNG 30: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH
– CHỌN MÁY NÉN VÀ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH
CHO HỆ THỐNG
CHÝÕNG 31:

Chọn phương pháp làm lạnh

Có nhiều phương pháp làm lạnh buồng và xử lý sản phẩm. Theo môi chất
trong dàn bay hơi có làm lạnh trực tiếp và làm lạnh gián tiếp. Ta chọn phương
pháp làm lạnh trực tiếp và theo cách đối lưu cưỡng bức.
• Hệ thống làm lạnh trực tiếp có những ưu điểm sau:
Thiết bị đơn giản vì không cần thêm một vòng tuần hoàn phụ.
Tuổi thọ cao, tính kinh tế cao hơn vì không phải tiếp xúc với nước muối là
một chất gây han gỉ, ăn mòn rất mạnh.
GVHD: Nguyễn Văn Pha

24

Khoa công nghệ nhiệt lạnh

Đồ án học phần kỹ thuật lạnh

Ít tổn thất năng lượng về mặt nhiệt động. Vì hiệu nhiệt độ giữa buồng lạnh
và dàn bay hơi trực tiếp bao giờ cũng nhỏ hơn hiệu nhiệt độ giữa buồng với
nhiệt độ bay hơi gián tiếp qua nước muối.
Tổn hao lạnh khi khởi động máy nhỏ, tức là thời gian từ khi mở máy đến
khi buồng đạt nhiệt độ yêu cầu là ngắn hơn.

• Hệ thống lạnh trực tiếp cũng có một số nhược điểm trong từng trường hợp
cụ thể sau:
Khi là hệ thống lạnh trung tâm, có nhiều hộ sử dụng lạnh thì lượng môi
chất nạp vào máy sẽ rất lớn, khả năng rò rỉ môi chất lớn nhưng lại khó có khả
năng dò tìm những chỗ rò rỉ để xử lý, khó hồi dầu đối với máy freôn khi dàn
lạnh đặt quá xa và đặt thấp hơn vị trí máy nén. Với quá nhiều dàn lạnh việc bố
trí phân phối đều môi chất cho các dàn lạnh cũng gặp khó khăn và khả năng nén
rơi vào tình trạng ẩm.
Việc trữ lạnh của dàn lạnh trực tiếp kém hơn do đó khi máy nén ngừng
hoạt động thì dàn lạnh cũng hết lạnh nhanh chóng.
CHÝÕNG 32:

Chọn môi chất làm lạnh

Môi chất thường được sử dụng trong hệ thống lạnh là NH3 và R22. Do yêu
cầu về mặt môi trường: Phá hủy tầng ozôn, gây hiệu ứng nhà kính. Môi chất
freon 22 chỉ là môi chất quá độ và dần sẽ được thay thế bằng môi chất khác. Vì
vậy nhóm quyết định chọn môi chất ammoniac cho hệ thống lạnh đang thiết kế.
Môi chất NH3 ký hiệu R717 là một chất vô cơ. Ở điều kiện bình thường
không màu và có mùi khó chịu. Sau đây là một số tính chất của NH3:
• Tính chất vật lý
– Amoniac có áp suất ngưng tụ khá cao trong điều kiện bình thường, có áp suất
bay hơi khá lớn vì vậy các chế độ làm lạnh thường lớn hơn -35,5 0C. Chỉ đối với
chu trình 2 cấp thì nhiệt độ bay hơi rất thấp.
– Nhiệt độ cuối tầm nén khá cao, vì thế cần làm mát đầu xi lanh bằng nước, hạn
chế độ quá nhiệt hơi hút. Tốt nhất là duy trì hơi hút về máy nén là hơi bão hòa
khô. Nên trong hệ thống lạnh amonic ít sử dụng thiết bị hồi nhiệt là vì lý do này.
– Hòa tan nước không hạn chế nên không xảy ra vấn đề tắc ẩm nhưng tỉ lệ không
được vượt quá 0,1%.
– Năng suất lạnh riêng thể tích lớn.

– Độ nhớt, tính lưu động cao nên tổn thất áp nhỏ, đường ống và thiết bị phụ nhỏ.
– Không hoà tan với dầu bôi trơn nên khó bôi trơn hệ thống.
GVHD: Nguyễn Văn Pha

25

lạnh. Các kho cấp đông, kho dữ gìn và bảo vệ lạnh, xí nghiệp sản xuất sản xuất nước đá, những máylạnh thương nghiệp, những xe luân chuyển ướp lạnh đến những tủ lạnh mái ấm gia đình … đãkhông còn lạ lẫm với tất cả chúng ta. CHÝÕNG 3 : Các yếu tố về cấp đông thực phẩmCHÝÕNG 4 : Các cấp làm lạnh thực phẩmLạnh là trạng thái của vật chất khi nhiệt độ của nó thấp hơn nhiệt độ môitrường xung quanh. Vậy số lượng giới hạn nào đó của nhiệt độ môi trường tự nhiên xung quanhđể phân biệt giữa nóng và lạnh của vật chất. Vấn đề này chưa được thống nhấttrên quốc tế. Tuy nhiên, lúc bấy giờ nhiều nước chọn số lượng giới hạn lạnh là trạng tháivật chất dưới + 200C. Như vậy, ứng với khoảng chừng nhiệt độ mẫu sản phẩm sau cấp đôngngười ta phân biệt những cấp làm lạnh thực phẩm như sau : Làm lạnh thường : tđb < t < + 200CL àm lạnh đông : - 1000C < t < tđbLàm lạnh thâm độ : - 2730C < t < - 1000CGVHD : Nguyễn Văn PhaKhoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhCHÝÕNG 5 : Đồ án học phần kỹ thuật lạnhNhiệt độ ngừng hoạt động của thực phẩmNước trong thực phẩm, đặc biệt quan trọng trong thủy hải sản chiếm tỷ suất rất lớn có thểlên đến 80 %. Nước nguyên chất ngừng hoạt động ở 0 0C. Tuy nhiên, điểm đóng băngcủa thực phẩm thì khác vì nồng độ muối khoáng và chất hòa tan trong dịch tếbào của thực phẩm đổi khác tùy theo từng loại thực phẩm nên chúng có điểmđóng băng khác nhau và thường nhỏ hơn 00C. Ví dụ của cá biển có điểm đóngbăng khoảng chừng - 1,50 C, cá nước ngọt ở - 10C, tôm biển - 20C. CHÝÕNG 6 : Sự biến đổi của thực phẩm trong quy trình cấp đônga ) Biến đổi về nhiệt vật lýSự kết tinh của nước : Trong quy trình cấp đông nước tách ra và đôngthành những tinh thể, làm cho mẫu sản phẩm trở nên rắn, tăng thể tích một chút ít. Khi nướctrong thực phẩm kết tinh tạo thành mạng tinh thể xen kẽ giữa những thành phầnkhác tạo ra cấu trúc vững chãi, nhưng khi làm tan băng phục sinh trạng thái banđầu thì cấu trúc thực phẩm bị mềm yếu hơn, kém đàn hồi hơn do những tinh thểlàm rách nát cấu trúc link tế bào của thực phẩm. Biến đổi sắc tố : Đồng thời với quy trình trên sắc tố thực phẩm cũngbiến đổi do hiệu ứng quang học do tinh thể đá khúc xạ ánh sáng. Màu sắc thựcphẩm khi nước ngừng hoạt động nhờ vào đặc thù quang ánh sáng của những tinh thểnước đá. Bay hơi nước : Trong quy trình làm lạnh đông có hiện tượng kỳ lạ mất nước, giảm khối lượng mẫu sản phẩm. Đó là sự bay hơi nước vào không khí từ bề mặtthực phẩm, do chênh lệch tỷ lệ ρ giữa không khí sát mặt phẳng và không khíxung quanh. Ẩm bốc hơi lên từ mặt phẳng loại sản phẩm vào không khí xung quanh, nếu loại sản phẩm có mặt phẳng còn ướt thì khi cấp đông chúng sẽ đông lại, sau đó diễnra quy trình thăng hoa. Nếu chênh lệch nhiệt độ mặt phẳng loại sản phẩm và không khítrong buồng cấp đông càng lớn thì ẩm bốc càng mạnh, gây hao hụt khối lượng. Khuyếch tán nước : Khi cấp đông xảy ra hiện tượng kỳ lạ khuyếch tán nướctrong cấu trúc thực phẩm, nước khuyếch tán là do những nguyên do : - Sự chênh lệch nhiệt độ gây nên do chênh lệch tỷ lệ ρ. - Sự lớn lên của tinh thể nước đá luôn lôi cuốn nước từ những vị trí chưakết tinh dẫn đến, làm cho nước từ nơi có nồng độ chất tan thấp chuyển đến nơicó nồng độ chất tan cao. Sự chuyển dời của nước triển khai nhờ bám thấm vàmao dẫn của cấu trúc thực phẩm. Động lực của quy trình khuyếch tán, làm chonước chuyển dời từ trong tế bào ra gian bào và từ trong ra ngoài, từ vị trí liên kếtra tự do. Khi nước khuyếch tán cấu trúc tế bào co rút, 1 số ít chất tan biến tính, dẫn đến khi làm tan một phần thực phẩm gần mặt phẳng. GVHD : Nguyễn Văn PhaKhoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhĐồ án học phần kỹ thuật lạnhCác thông số kỹ thuật nhiệt vật lý biến hóa : Biến đổi nhiệt dung, thông số dẫn nhiệt, hệsố dẫn nhiệt độ. b ) Biến đổi hóa họcBản chất quy trình biến hóa hóa học của thực phẩm khi làm lạnh là sự phângiải của những chất dự trữ nguồn năng lượng do ảnh hưởng tác động của những enzim có sẵn trong thựcphẩm. Mức độ đổi khác hóa học phụ thuộc vào vào trạng thái khởi đầu của thực phẩmvà chiêu thức làm lạnh. Nói chung do nhiệt độ giảm nhanh thời hạn làm lạnhngắn nên những biến hóa hóa học diễn ra với vận tốc chậm, ít hư hỏng, chất lượngsản phẩm được bảo vệ. Các biến hóa đa phần là do sự oxi hóa những sắc tố làm biến màu thực phẩm, sự oxi hóa phụ thuộc vào vào mức độ tiếp xúc với không khí của thực phẩm và chấtlượng bắt đầu. Để giảm sự oxi hóa hoàn toàn có thể vô hiệu những sắc tố trước khi làm lạnh, hạn chếbớt, hạn chết bớt những hoạt tính của những enzim, hạn chế tiếp xúc với không khí, làm tăng vận tốc làm lạnh. c ) Biến đổi do vi sinhTrước khi làm lạnh, thực phẩm thường được rửa sạch để vô hiệu những tạpchất nói chứa nhiều loại vi sinh vật. Trong quy trình làm lạnh do nhiệt độ thiên nhiên và môi trường làm lạnh không phù hợpvới vi sinh vật nên vi sinh vật mặt phẳng ngoài của thực phẩm bị hủy hoại. Số cònlại bị hạn chế năng lực hoạt động giải trí. Nhưng chúng thích nghi dần với lạnh, nênthời gian dữ gìn và bảo vệ thực phẩm bị giảm. CHÝÕNG 7 : a ) Sự kết tinh của nước trong thực phẩmNước trong thực phẩmNước trong thực phẩm, đặc biệt quan trọng trong thủy hải sản chiếm tỷ suất rất lớn có thểlên đến 80 %. Tùy theo mức độ link mà người ta chia nước trong thực phẩmra những dạng : Nước tự do và nước link. Nước tự do : Chỉ link cơ học. Nước nằm bất động trong mạng lưới cấutrúc mô cơ dưới hình thức dung môi để khuyếch tán những chất qua tế bào. Nước link : Không phải là dung môi mà là ở dạng link với những chấtprotit tan và những chất vô cơ, hữu cơ tan khác tạo thành những cấu trúc của mô cơ. GVHD : Nguyễn Văn PhaKhoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhb ) Đồ án học phần kỹ thuật lạnhCơ chế ngừng hoạt động trong thực phẩm khi cấp đôngNước trong thực phẩm do có hòa tan những chất tan nên nhiệt độ đóng băngthấp hơn 00C. Khi hạ nhiệt độ thực phẩm xuống thấp những dạng nước trong thực phẩmđóng băng từ từ tùy mức độ link của chúng với những tế bào. Khi nhiệt độ hạ thấp bằng nhiệt độ cấp đông, thứ nhất những tinh thể đáxuất hiện ở gian bào ( khoảng trống giữa những tế bào ). Khi đến điểm ngừng hoạt động đasố nước ở gian bào kết tinh và làm tăng nồng độ chất tan lên cao hơn trong tếbào. Do đó khi áp suất thẩm thấu tăng lên làm nước trong tế bào có khuynh hướng rangoài qua gian bào, qua màn bán thấm của tế bào. Nếu vận tốc làm lạnh chậm thìnước trong tế bào ra sẽ làm những tinh thể hiện diện lớn lên mà không tạo nên tinhthể mới. Nếu vận tốc làm lạnh nhanh thì tinh thể sẽ tạo ra cả ở bên ngoài lẫn trong tếbào, tinh thể sẽ nhuyễn và đều. Do đó nếu hạ nhiệt chậm tế bào bị mất nước vàtinh thể đá tạo ra sẽ to và chèn ép làm rách nát màng tế bào, cấu trúc mô cơ bị biếndạng, giảm chất lượng loại sản phẩm. Khi nước tự do đã đóng băng hết thì đến lượt nước lên kết, khởi đầu từnước có link yếu đến nước có link mạnh. c ) Tác động của sự kết tinh của nước so với thực phẩmTrong quy trình kết tinh của nước trong thực phẩm, xảy ra những hiện tượngsau đây, nếu vận tốc làm lạnh không đạt nhu yếu sẽ tác động ảnh hưởng nghiêm trọng đếnchất lượng loại sản phẩm : - Có sự phân bổ lại nước trong thực phẩm không riêng gì giữa gian bào và tế bào màcòn theo chiều sâu của mẫu sản phẩm. - Có sự biến hóa tế bào do sự phân bổ lại nước, do tạo thành lớp đá, vỡ tế bào, đổi khác cấu trúc sợi cơ. d ) Các yếu tố ảnh hưởng tác động đến sự kết tinh của nước trong thực phẩm ● Nồng độ những chất hòa tanCác chất đường, chất béo, protein, muối … trong thực phẩm hòa tan liênkết với nước tạo thành dung dịch keo. Để kết tinh những phân tử nước phải tách ra khỏi sự link của những chất tan. Vì vậy khi có những chất tan thì nhiệt độ của nước phải giảm để giảm động năng, GVHD : Nguyễn Văn PhaKhoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhĐồ án học phần kỹ thuật lạnhtăng lực link phân tử giữa những phân tử nước với nhau để kết tinh. Do đónồng độ chất hòa tan tăng thì nhiệt độ kết tinh nước giảm. Tốc độ cấp đôngTốc độ làm lạnh thực phẩm là tỷ số giữa chiều dày lớp thực phẩm đượccấp đông với thời hạn để làm đông lớp đó. Tốc độ làm lạnh đông nhờ vào vào nhiều yếu tố như : Nhiệt độ cấp đông, chiêu thức cấp dịch cho dàn lạnh, kích cỡ và thực chất thực phẩm cấpđông, trong đó yếu tố nhiệt độ buồng cấp đông đóng vai trò quan trọng nhất. Chất lượng khởi đầu của thực phẩmThực phẩm tươi sống đem làm lạnh đông sẽ có chất lượng cao nhất vì cấutrúc và sự link của nước với những thành phần còn lại còn nguyên tính tựnhiên. Khi những cấu trúc bị hư hỏng do va chạm hoặc do chất lượng bị giảm vì quátrình tự phân giải, thối giữa thì năng lực giữ nước giảm, tỷ suất nước tự do tăng, tính đàn hồi của cấu trúc giảm. Tương tự như ở thịt động vật hoang dã ở tiến trình cocứng, cấu trúc giảm tính đàn hồi vì năng lực giữ nước giảm. Trong những trường hợp này nước kết tinh sẽ khuyếch tán nhiều, cấu trúcliên kết tế bào bị nước đá co và giãn sẽ rách nát vỡ làm cho chất lượng loại sản phẩm giảm. CHÝÕNG 8 : Các yếu tố tác động ảnh hưởng đến thời hạn cấp đônga ) Loại máy cấp đôngCó nhiều loại thiết bị cấp đông và nguyên tắc hoạt động giải trí khác nhau. Thiết bịgió cưỡng bức tiếp xúc và làm lạnh mẫu sản phẩm, có loại tiếp xúc là mặt phẳng những tấmkim loại, nhưng có loại thì mẫu sản phẩm được nhúng trong dịch N 2 lỏng. Do nguyênlý làm lạnh khác nhau nên vận tốc sẽ khác nhau đáng kể. Đối với cùng một dạng máy cấp đông nhưng nếu sử dụng phương phápcấp dịch cho thiết bị bay hơi khác nhau cũng làm cho thời hạn cấp đông thayđổi đáng kể, do thông số trao đổi nhiệt bên trong phụ thuộc vào nhiều vào phương phápcấp dịch. b ) Nhiệt độ buồng cấp đôngNhiệt độ cấp đông càng thấp thì thời hạn cấp đông càng nhanh và ngượclại. Vì vậy cần chọn nhiệt độ buồng hài hòa và hợp lý. Thường nhiệt độ không khí trongbuồng cấp đông đạt là - 35 oC. c ) Tốc độ gió trong buồng cấp đôngGVHD : Nguyễn Văn PhaKhoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhĐồ án học phần kỹ thuật lạnhTốc độ gió càng cao thì thời hạn cấp đông càng nhanh do thông số tỏa nhiệtđối lưu tăng, tác dụng thông số truyền nhiệt tăng. d ) Nhiệt độ mẫu sản phẩm trước cấp đôngViệc chế biến thực phẩm diễn ra trong một thời hạn khá lâu. Vì vậy khichế biến được khay loại sản phẩm nào, người ta sẽ tạm cho vào kho chờ đông đểtạm thời dữ gìn và bảo vệ, để chờ cho đủ khối lượng thiết yếu cho 1 mẻ mới đem cấpđông. Mặt khác, trong quy trình chế biến thực phẩm được ướp đá và giải quyết và xử lý trongkhông gian khá lạnh. Vì thế nhiệt độ thực phẩm đưa vào thiết bị cấp đôngthường chỉ cỡ 10 ÷ 120C. Nhiệt độ thực phẩm đưa vào cấp đông càng thấp thìthời gian cấp đông càng ngắn. e ) Bề dày sản phẩm cấp đôngThực phẩm cấp đông thường có dạng khối nguyên con hoặc dạng rời nhỏ ( phi lê ). Thời gian cấp đông làm lạnh từ ngoài vào tâm mẫu sản phẩm nhờ vào rấtnhiều vào chiều dày của thực phẩm. Thời gian cấp đông càng lâu nếu thực phẩm càng dày. Người ta nhận thấythời gian cấp đông tăng lên một cách nhanh gọn nếu tăng chiều dày thựcphẩm. Các thực phẩm dạng cấp đông dạng khối có thời hạn cấp đông khá lâunhưng dạng rời thì thời hạn ngắn hơn nhiều. f ) Diện tích mặt phẳng tiếp xúcTrong tủ cấp đông tiếp xúc nếu mặt phẳng tiếp xúc nhỏ sẽ làm tăng thời gianlàm lạnh. Vì thế những khay cấp đông phải có bề mặt phẳng, không không nhẵn lồi lõm. Trong những thiết bị đông rời nên sắp xếp thực phẩm đều theo hàng loạt khay. Trêncác tấm lắc cấp đông nếu có băng cũng hoàn toàn có thể làm giảm diện tích quy hoạnh tiếp xúc. g ) Bao gói sản phẩmMột số thực phẩm cấp đông được đóng gói trước nên khi cấp đông làmtăng nhiệt trở. Đặt biệt khi bao gói có lọt những lớp khí vào bên trong thì tạo ra lớpcách nhiệt sẽ làm tăng thời hạn cấp đông. h ) Loại thực phẩmMỗi loại thực phẩm có một nhiệt dung và nhiệt hàm khác nhau, do đónhiệt lượng thiết yếu để cấp đông 1 kg mỗi loại thực phẩm rất khác nhau. Ngoài ra thông số dẫn nhiệt của thực phẩm cũng ảnh hưởng tác động đến vận tốc làmlạnh của nó. Thực phẩm có thể tích riêng nhỏ cũng có thời hạn cấp đông lớn. GVHD : Nguyễn Văn PhaKhoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhCHÝÕNG 9 : Đồ án học phần kỹ thuật lạnhCác giải pháp và thiết bị cấp đông thực phẩmThiết bị cấp đông có rất nhiều dạng, lúc bấy giờ ở nước ta sử dụng phổ biếncác mạng lưới hệ thống như sau : • Kho cấp đông gió ( Air Blast Freezer ) ; • Tủ cấp đông tiếp xúc ( Contact Freezer ) ; • Tủ cấp đông gió dạng rời ; • Hệ thống cấp đông dạng rời, có băng chuyền IQF : - Hệ thống cấp đông có băng chuyền cấp đông thẳng ; - Hệ thống cấp đông có băng chuyền dạng xoắn ; - Hệ thống cấp đông siêu tốc ; • Hệ thống cấp đông nhúng N2 lỏng. CHÝÕNG 10 : Làm đông thực phẩm trong không khí lạnhThực phẩm được làm lạnh bằng không khí có nhiệt độ âm sâu đối lưucưỡng bức qua mặt phẳng. Sản phẩm cấp đông dạng block hoặc dạng rời, nhưngthích hợp nhất là mẫu sản phẩm dạng rời. Quá trình truyền nhiệt là trao đổi nhiệt đốilưu. Ưu điểm : Không khí có nhiệt dung riêng nhỏ giảm nhiệt độ nhanh, khitiếp xúc không gây những ảnh hưởng tác động cơ học cho nên vì thế giữ nguyên hình dáng kích thướcthực phẩm, bảo vệ thẩm mỹ và nghệ thuật và năng lực tự bảo vệ cao của nó. Nhược điểm : Thực phẩm dễ bị khô do bay hơi nước mặt phẳng và dễ oxi hóado tiếp xúc nhiều với khí O2. CHÝÕNG 11 : Làm đông tiếp xúcCác mẫu sản phẩm đặt trên những khay và được kẹp giữa những tấm lắc cấp đông. Các tấm lắc sắt kẽm kim loại bên trong rỗng để cho môi chất lạnh chảy qua, nhiệt độbay hơi đạt to = - 40 ÷ - 450C. Nhờ tiếp xúc với những tấm lắc có nhiệt độ rất thấp, quy trình trao đổi nhiệttương đối hiệu suất cao và thời hạn làm đông được rút ngắn đáng kể so với làmđông dạng khối trong những kho cấp đông gió, thời hạn từ 1,5 ÷ 2 giờ nếu cấpdịch bằng bơm, từ 4 ÷ 4,5 giờ nếu cấp dịch từ bình giữ mức theo kiểu ngậpdịch. Quá trình truyền nhiệt trong tủ đông tiếp xúc là dẫn nhiệt. GVHD : Nguyễn Văn PhaKhoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhCHÝÕNG 12 : Đồ án học phần kỹ thuật lạnhLàm đông cực nhanhThực phẩm được chuyển dời trên những băng chuyền và được phun làm lạnhbằng Nitơ lỏng có nhiệt độ bay hơi rất thấp khoảng chừng - 1960C. Vì thế thời hạn làm đông cực nhanh từ 5 ÷ 10 phút. Hiện nay ở những nướcphát triển ứng dụng thoáng đãng chiêu thức này. CHÝÕNG 13 : Làm đông bằng hỗn hợp đá và muốiPhương pháp này được thực thi ở những nơi không có điện để chạy máylạnh. Khi cho muối vào nước đá thì tạo nên hỗn hợp có năng lực làm lạnh. Tùythuộc vào tỷ suất muối pha mà đạt được những hỗn hợp có nhiệt độ khác nhau. Phương pháp này có ưu điểm dễ thực thi. Nhưng có điểm yếu kém là nhiệtđộ hỗn hợp tạo ra không cao cỡ - 120C, vì thế chỉ có năng lực dữ gìn và bảo vệ trongthời gian ngắn và thực phẩm tươi sạch. Nhược điểm khác của giải pháp nàylà thực phẩm mất khối lượng và giảm phẩm chất mặt phẳng. CHÝÕNG 14 : Làm đông bằng nước muối lạnhCó 2 cách : Ngâm trong nước muối : Cá được xếp vào giỏ lưới rồi nhúng vào bể nướcmuối được làm lạnh bởi dàn bốc hơi amôniăc. Nước muối được lưu động bằngbơm, nhiệt độ - 180C, thời hạn làm đông khoảng chừng 3 giờ. Phun nước muối lạnh : Phương pháp này nược ứng dụng trong chế biếnthủy sản. Cá luân chuyển trên băng chuyền và được phun nước muối lạnh - 25 0C. Khi đã ngừng hoạt động cá được phun nước sạch 20 0C để rửa muối bám lên cá, cuốicùng cá được phun nước 00C để mạ băng trước khi chuyển vào kho dữ gìn và bảo vệ. Theo giải pháp này thời hạn làm đông ngắn mà hao hụt khối lượng ít, lượng muối ngấm vào ít. GVHD : Nguyễn Văn PhaKhoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhCHÝÕNG 15 : Đồ án học phần kỹ thuật lạnhTÍNH TOÁN CẤU TRÚC TỦ ĐÔNGGIÓ VÀ TÍNH PHỤ TẢI NHIỆTCHÝÕNG 16 : Chọn thông số kỹ thuật phong cách thiết kế ban đầuCHÝÕNG 17 : Thông số địa lý, khí tượng ở TP.HCMCác thông số kỹ thuật này đã được thống kê trong nhiều năm, khi đo lường và thống kê thiết kếđể bảo vệ độ bảo đảm an toàn cao ta thường lấy giá trị cao nhất ứng với chính sách khí hậukhắc nghiệt nhất. Từ đó sẽ bảo vệ cho mạng lưới hệ thống quản lý và vận hành bảo đảm an toàn trong mọiđiều kiện khí hậu. Theo bảng 1.1 trang 8 tài liệu [ 1 ]. Ta có : Bảng 2.1 : Thông số khí hậu ở TP.HCMNhiệt độ, 0C Độ ẩm tương đối, % TB cả nămMùa hèMùa đôngMùa hèMùa đông2737, 317,47474 Từ những thông số kỹ thuật khí hậu và phối hợp với đồ thị I - d của không khí ẩm ta có cácthông trạng thái không khí như sau : tN = 37,30 C là nhiệt độ của không khí ngoài trời ; φN = 74 % là nhiệt độ của không khí ngoài trời ; dN = 30,58 g / kg kkk là độ chứa hơi ; tư = 330C là nhiệt độ nhiệt kế ướt ; ts = 31,70 C là nhiệt độ đọng sương. CHÝÕNG 18 : Yêu cầu về nhiệt độ trung bình của sản phẩmNhiệt độ trữ đông thủy hải sản ở những nước châu Âu lúc bấy giờ là - 30 0C. Theoviện điều tra và nghiên cứu lạnh đông quốc tế đề xuất nhiệt độ trữ đông là - 200C cho cá gầy ( cá song, cá nục ) và - 300C cho cá béo ( cá hồi, cá thu, cá trích ). Nếu cá gầymuốn dữ gìn và bảo vệ trên 1 năm dùng nhiệt độ trữ đông là - 30 0C. Còn ở Việt Namnhiệt độ dữ gìn và bảo vệ thủy hải sản đông pháp luật chung là - 18 ÷ - 25 0C và bằng vớinhiệt độ trung bình cuối quy trình cấp đông. Theo yều cầu của đề tài thì nhiệt độ không khí bên trong tủ cấp đông giólà tb = - 400C. Nhiệt độ trung bình của loại sản phẩm sau cấp đông được xác địnhtheo công thức 5.8 trang 196 tài liệu [ 2 ] : GVHD : Nguyễn Văn Pha10Khoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhttb = Đồ án học phần kỹ thuật lạnht f − tt ( 2.1 ) Trong đó : Nhiệt độ mặt phẳng loại sản phẩm : tf = tb × 0,7 = - 40 × 0,7 = - 280CN hiệt độ tâm mẫu sản phẩm tối thiểu là tt = - 120CV ậy nhiệt độ trung bình của loại sản phẩm sau cấp đông là ttb = - 200CCH ÝÕNG 19 : Cấu trúc kiến thiết xây dựng của tủ cấp đông gió 2 tấn / mẻTủ cấp đông gió phải được phong cách thiết kế có size và hiệu suất đủ sức cấpđông 2 tấn cá trong 6 giờ, nhiệt độ không khí trong tủ là - 400C. Tường và trần của tủ cấp đông được lắp ráp bằng những tấm panel cách nhiệtPolyurethan, độ dày δCN. Tỷ trọng của toàn bộ những tấm panel đạt tiêu chuẩn 40 ÷ 42 kg / m3, thông số dẫn nhiệt λ = 0,018 ÷ 0,02 W / m. K, độ đồng đều và độ bám cao. Mặt trong và mặt ngoài là lớp tôn mạ màu colorbond chống trầy xước dày 0,5 mm. Theo bảng 5.5 trang 209 tài liệu [ 2 ]. Ta có : Bảng 2.2 : Các lớp cách nhiệt của panel tường, trầnSTTLớp vật liệuĐộ dàymmHệ số dẫn nhiệtW / m. KLớp tôn0, 545,3 Lớp PolyurethaneδCN0, 018 ÷ 0,02 Lớp tôn0, 545,3 Các tấm panel có gờ âm – dương và được link với nhau bằng những móckhoá camblock ở cả 4 mặt của panel. Ở những góc tường được lắp tấm panel góc liền khối 90 0 để vô hiệu khe hởlắp ghép ở những góc, chống hình thành những ổ vi sinh, đồng thời tăng thêm độ cứngvững của kho trong suốt thời hạn sử dụng. Tủ cấp đông gió được trang bị 1 bộ cửa trượt tay với size 1500R × 2000H, cửa tủ đông có trang bị điện trở sưởi, cách nhiệt bằng Polyurethane dày150mm, khung cửa làm bằng nhựa hỗn hợp chịu lạnh sâu, định hình nhập ngoạiđể tránh cầu nhiệt và nhẹ nhàng khi mở, có độ thẩm mỹ và nghệ thuật cao. Hai mặt trong, ngoài của cửa tủ đông được bọc bằng tôn colorbond dày 0,5 mm. GVHD : Nguyễn Văn Pha11Khoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhĐồ án học phần kỹ thuật lạnhNgoài ra, để tránh cơi nền do hiện tượng kỳ lạ đông đá phía dưới nền ta bố trícác ống thông gió. Ống thông gió là những ống PVC Ø100 đặt cách nhau khoảng chừng 1 m đi dích dắc, hai đầu ống đưa lên khỏi nền để gió bên ngoài hoàn toàn có thể vào ra ống, nhằm mục đích tránh ống gió ngừng hoạt động. Để đỡ lớp bê tông, tải trọng dàn lạnh và xe hàng phía trên tránh đề bẹp lớpcách nhiệt, người ta sắp xếp xen kẽ trong lớp cách nhiệt, người ta sắp xếp xen kẽtrong lớp cách nhiệt những gối gỗ. Gối gỗ được làm từ loại gỗ tốt chống mối mọtvà mục do ẩm. Phía trên và dưới lớp cách nhiệt là những lớp giấy dầu chống thấmbố trí 2 lớp. Để tránh nước bên trong và ngoài kho hoàn toàn có thể chảy xuống những lớpcách nhiệt nền theo những tấm panel tường và sát chân tường, phía trong và phíangoài người ta xây cao một khoảng chừng 100 mm. Trước khi lót cách nhiệt trên bềmặt lớp bê tông nền người ta quét một lớp hắc ín liên tục để chống thấm nước từdưới nền lên lớp cách nhiệt. Bảng 2.3 : Các lớp cách nhiệt của nềnSTTLớp vật liệuĐộ dàymmHệ số dẫn nhiệtW / m. KLớp vữa tráng nền10 ÷ 200,78 Lớp bê tông cốt thép75 ÷ 1001,28 Lớp giấy dầu chống thấm0, 175L ớp cách nhiệtδCN0, 018 ÷ 0,020 Lớp giấy dầu chống thấm0, 175L ớp hắc ín quét liên tục0, 10,70 Lớp bê tông150 ÷ 2001.28 CHÝÕNG 20 : Xác định kích cỡ tủ cấp đông gióCHÝÕNG 21 : Thể tích tủ cấp đông V ( m3 ) Được xác lập theo công thức 5.10 trang 208 tài liệu [ 2 ]. V = gv, m3 ( 2.2 ) Trong đó : GVHD : Nguyễn Văn Pha12Khoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhĐồ án học phần kỹ thuật lạnh - E : Dung tích tủ cấp đông, t ; - V : Thể tích tủ cấp đông, m3 ; - gv : Định mức chất tải thể tích, t / m3. Theo bảng 5.4 trang 208 tài liệu [ 2 ] về kích cỡ một số ít kho cấp đôngtrong thực tiễn. Với dung tích tủ cấp đông E = 2 tấn / mẻ ta chọn thông số chất tải g v = 0,1 t / m3. Từ đó ta có : V = = 20 ( m3 ) gV 0,1 Vì thể tích tủ cấp đông chứa loại sản phẩm chỉ chiếm khoảng chừng 50 %, phần cònlại để làm trần giả và lắp ráp dàn lạnh. Do đó, thể tích trong thực tiễn của tủ cấp đông làVtt = V × 2 = 40 ( m3 ) Diện tích tủ cấp đông F ( mét vuông ) CHÝÕNG 22 : Ta chọn chiều cao của tủ cấp đông h = 2,85 mTheo công thức 5.11 trang 208 tài liệu [ 2 ]. F = VậyF = Vtth, m ( 2.3 ) 40 = 14,03 ( m 2 ) 2,85 → Chiều dài của tủ cấp đông là D = 4,5 m. Chiều rộng của tủ cấp đông là R = 3,3 m. Khi chọn chiều dài và chiều rộng của tủ cấp đông phải lựa chọn sao choviệc lắp ráp được thuận tiện vì chiều rộng mỗi tấm panel là 1,2 m. → Chiều dài trong thực tiễn của tủ cấp đông là Dtt = 4,5 + 2. δCNChiều rộng thực tiễn của tủ cấp đông là Rtt = 3,3 + 2. δCNCHÝÕNG 23 : Tính chiều dày cách nhiệt của tường, trần và nềna ) Tính chiều dày cách nhiệt tường và trầnTheo công thức 3.1 trang 85 của tài liệu [ 1 ] ta có : GVHD : Nguyễn Văn Pha13Khoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhkt = Đồ án học phần kỹ thuật lạnhδ δ + ∑ i + CN + α 1 i = 1 λi λCN α 2 ( 2.4 )  1  1 δ 1   δ CN = λCN  −  + 2 1 + ÷  λ1 α 2   →  k  α1Trong đó : λCN : Hệ số dẫn nhiệt lớp vật tư cách nhiệt. Ta lấy λCN = 0,02 W / m. K ; - k : Hệ số truyền nhiệt. Tra theo bảng 3.3 trang 84 tài liệu [ 1 ]. Ta chọn k = 0,19 W / mét vuông. K ; - α1 : Hệ số toả nhiệt bên ngoài tường. Tra bảng 3.7 trang 86 tài liệu [ 1 ]. Chọn α1 = 23,3 W / mét vuông. K ; - α2 : Hệ số toả nhiệt bên trong tủ cấp đông. Tra bảng 3.7 trang 86 tài liệu [ 1 ]. Chọn α2 = 10,5 W / mét vuông. K ; δ1 = 0,5 mm = 0,0005 m là bề dày của lớp tôn ; λ1 = 45,3 W / m. K là thông số dẫn nhiệt của lớp tôn. Thay tổng thể vào ta có : δ CN  1  10,0005 1   −  + 2.   45,3 10,5   = 0,02  0,19  23,3 δCN = 0,102 m Vậy ta chọn δCN = 0,15 m = 150 mmkt = δ δ + 2 1 + CN + α1λ1 λCN α 2 = 0,13 → Hệ số truyền nhiệt thực của tường vàtrần làW / mét vuông. Kb ) Tính chiều dày cách nhiệt nềnTheo công thức 3.1 trang 85 của tài liệu [ 1 ] ta có : GVHD : Nguyễn Văn Pha14Khoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhĐồ án học phần kỹ thuật lạnh  1  1 δδ δ1   δ CN = λ CN  −   + 1 + 2 2 + 2 3 + 4 +    λ2λ 3 λ 4 α 2      k  α 1 λ1Trong đó : λCN : Hệ số dẫn nhiệt lớp vật tư cách nhiệt. Ta lấy λCN = 0,02 W / m. K ; - k : Hệ số truyền nhiệt của nền. Theo bảng 3.6 trang 84 tài liệu [ 1 ]. Chọn k = 0,18 W / mét vuông. K ; - α1 : Hệ số toả nhiệt bên ngoài nền. Tra bảng 3.7 trang 86 tài liệu [ 1 ]. Chọn α1 = 23,3 W / mét vuông. K ; - α2 : Hệ số toả nhiệt bên trong tủ cấp đông. Tra bảng 3.7 trang 86 tài liệu [ 1 ]. Chọn α2 = 10,5 W / mét vuông. K ; δ 1 : Chiều dày lớp vữa tráng nền. δ 1 = 20 mm = 0,02 m ; λ 1 : Hệ số dẫn nhiệt lớp vữa tráng nền. λ 1 = 0,78 W / m. K ; δ 2 : Chiều dày lớp bê tông cốt thép. δ 2 = 100 mm = 0,1 m ; λ 2 : Hệ số dẫn nhiệt lớp bê tông cốt thép. λ 2 = 1,28 W / m. K ; δ 3 : Chiều dày lớp giấy dầu chống thấm. δ 3 = 2 mm = 0,002 m ; λ 3 : Hệ số dẫn nhiệt lớp giấy dầu chống thấm. λ 3 = 0,175 W / m. K ; δ 4 : Chiều dày lớp hắc ín quét liên tục. δ 4 = 0,1 mm = 0,0001 m ; λ 4 : Hệ số dẫn nhiệt lớp hắc ín. λ 4 = 0,7 W / m. K.Thay tổng thể vào ta có :  1  1 0,020,10,0020,0001 1   δ CN = 0,02  −  + 2. + 2. + 2.   1,280,1750,7 10,5    0,18  23,3 0,78 = 0,104 mChọn chiều dày lớp cách nhiệt nền là δCN = 0,15 m = 150 mm → Hệ số truyền nhiệt thực của nền sẽ là : GVHD : Nguyễn Văn Pha15Khoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhĐồ án học phần kỹ thuật lạnhδ δ δ1 δ1 + + 2. 2 + 2. 3 + 4 + CN + α 1 λ1λ2λ3 λ 4 λCN α 20,020,10,0020,0001 0,15 1 + 2. + 2. + 2.23,3 0,781, 280,1750,70, 2 10,5 ktn = = 0,127 W / mét vuông. KSau khi xác lập được chiều dày cách nhiệt δCN = 150 mm = 0,15 m ta cókích thước thực tiễn của tủ cấp đông như sau : Chiều dài thực tiễn của tủ cấp đông là Dtt = 4,5 + 2. δCN = 4,8 m. Chiều rộng thực tiễn của tủ cấp đông là Rtt = 3,3 + 2. δCN = 3,6 m. Chiều cao thực tiễn của tủ cấp đông là Ctt = 2,85 + δCN = 3 m. CHÝÕNG 24 : Tính kiểm tra hiện tượng kỳ lạ đọng sươngĐiều kiện để vách ngoài không bị đọng sương là kt ≤ ks. Với ks là thông số truyền nhiệt lớn nhất để vẻ bên ngoài không bị đọng sươngđược xác lập theo công thức 3.7 trang 86 tài liệu [ 1 ]. k s = 0,95. α 1. t1 − t st1 − t 2 ( 2.5 ) Trong đó : t1 = tN = 37,30 C : Nhiệt độ không khí bên ngoài ; t2 = tb = - 400C : Nhiệt độ không khí bên trong tủ đông ; ts = 31,70 C : Nhiệt độ đọng sương ; - α1 : Hệ số toả nhiệt bên ngoài tường. Theo bảng 3.7 trang 86 tài liệu [ 1 ] ta có α 1 = 23,3 W / mét vuông. K.Thay số vào ta có : ks = 0,95. α 1. t1 − ts37, 3 − 31, 7 = 0,95. 23,3. t1 − t237, 3 − ( − 40 ) = 1,6 ( W / mét vuông. K ) Như vậy ks > kt. Vậy vách ngoài sẽ không bị đọng sương. CHÝÕNG 25 : Tính phụ tải nhiệt tủ cấp đôngTổn thất nhiệt ở tủ cấp đông gồm có : GVHD : Nguyễn Văn Pha16Khoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhĐồ án học phần kỹ thuật lạnh • Tổn thất nhiệt qua cấu trúc bao che ; • Tổn thất nhiệt do sản phầm, khay cấp đông và xe đựng hàng mang vào ; • Tổn thất nhiệt do quản lý và vận hành gồm có : – Tổn thất nhiệt do Open ; – Tổn thất nhiệt do chiếu sáng buồng ; – Tổn thất nhiệt do người toả ra ; – Tổn thất nhiệt do những động cơ quạt ; – Tổn thất nhiệt do xả băng. CHÝÕNG 26 : Tổn thất nhiệt qua cấu trúc bao che Q1Tổn thất qua cấu trúc bao che gồm 2 thành phần : Tổn thất qua tường, trần Q11 ; Tổn thất qua nền Q12. a ) Tổn thất nhiệt qua vách và trần Q11Ở đây nhiệt truyền qua cửa ta tính chung với vách và trần. Theo công thức 5.14 trang 211 tài liệu [ 2 ]. Ta có : Q11 = kt. Ft. ∆ t, W ( 2.6 ) Trong đó : – Ft : Diện tích vách, trần, mét vuông ; – ∆ t = tN – tb : Độ chệnh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài tủ đông, 0C ; – kt : Hệ số truyền nhiệt của tường, trần, W / mét vuông. K.Theo như đo lường và thống kê ở trên thì ta có kích cỡ thực tiễn của tủ cấp đông là4800D × 3600R × 3000C. • Diện tích của vách, trầnFt = 2. ( 4,8 x 3 ) + 2. ( 3,6 x 3 ) + ( 4,8 x 3,6 ) = 67,68 ( mét vuông ) • Độ chệnh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài tủ đông ∆ t = tN – tb = 37,3 – ( – 40 ) = 77,30 C • Hệ số truyền nhiệt của vách và trầnNhư thống kê giám sát ở phần 2.3.3 ta có kt = 0,13 W / mét vuông. KVậy Q11 = 0,13. 67,68. 77,3 = 680,12 ( W ) GVHD : Nguyễn Văn Pha17Khoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhĐồ án học phần kỹ thuật lạnhb ) Tổn thất nhiệt qua nền Q12Theo công thức 5.16 trang 213 tài liệu [ 2 ]. Nền tủ cấp đông hoàn toàn có thể tính tổnthất nhiệt như sau : Q12 = k. Fn. ( ttbn – tb ), W ( 2.7 ) Trong đó : – Fn : Diện tích vách, trần, mét vuông ; – ttbn : Nhiệt độ trung bình của nền, 0C ; – tb = – 400C : Nhiệt độ bên trong tủ đông, 0C ; – k = 0,13 W / mét vuông. K : Hệ số truyền nhiệt tính giống như vách và trần. • Diện tích nềnFn = D × R = 4,8 x 3,6 = 17,28 ( mét vuông ) • Nhiệt độ trung bình của nềnDo dưới nền có độ chênh nhiệt độ thấp hơn nên ta chọn t n = 30,30 C ( tức làthấp hơn nhiệt độ tại địa phương 70C ). Vậy Q12 = 0,13. 17,28. ( 30,3 – ( – 40 ) ) = 157,9 ( W ) Từ đó ta có tổng nhiệt tổn thất qua cấu trúc bao che : Q1 = Q11 + Q12 = 680,12 + 157,9 = 838,02 ( W ) CHÝÕNG 27 : Nhiệt do làm lạnh loại sản phẩm Q2Gồm : Nhiệt do làm lạnh thực phẩm Q21 ; Nhiệt do làm lạnh khay cấp đông Q22 ; Nhiệt do làm lạnh xe cấp đông Q23. Ngoài ra, một số ít sản phầm khi cấp đông người ta thực thi châm thêmnước để mạ một lớp băng trên mặt phẳng làm cho bề mặt phẳng, đẹp, chống oxihoá thực phẩm, nên cũng cần tính thêm tổn thất do làm lạnh nước Q24. a ) Nhiệt do làm lạnh thực phẩm Q21Theo công thức 5.17 trang 213 tài liệu [ 2 ]. Ta có : Q21 = M ( i1 − i2 ), W ( 2.8 ) Trong đó : GVHD : Nguyễn Văn Pha18Khoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhĐồ án học phần kỹ thuật lạnh – M = 2 tấn = 2000 kg : Khối lượng thực phẩm cấp đông cho 1 mẻ ; – i1, i2 : Entanpi của mẫu sản phẩm ở nhiệt độ nguồn vào và đầu ra, kJ / kg ; – τ = 6 giờ = 21600 giây : Thời gian cấp đông của 1 mẻ. Nhiệt độ mẫu sản phẩm nguồn vào do đã được làm lạnh ở kho chờ đông, nên cóthể lấy nhiệt độ nguồn vào t1 = 100C. Nhiệt độ trung bình đầu ra của loại sản phẩm sau cấp đông đã tính ở phần 2.1.2 phải đạt – 200C. Tra bảng 3.11 trang 113 tài liệu [ 2 ] ta được : t1 = 100C → i1 = 283 kJ / kgt2 = – 200C → i2 = 0 kJ / kgVậyQ21 = 2000. ( 283 − 0 ) 3.10 = 26203,7 ( W ) 21600 b ) Nhiệt do làm lạnh xe cấp đông Q22Theo công thức 5.19 trang 214 tài liệu [ 2 ]. Ta có : Q22 = M x. C px. ( t1 − t2 ) Trong đó :, W ( 2.9 ) – Cpx = 460 J / kg. K : Nhiệt dung riêng của xe cấp đông bằng inox ; – t1 = 37,30 C : Nhiệt độ xe trước khi cấp đông xem như bằng với nhiệt độ khôngkhí ngoài trời ; – t2 = – 400C : Nhiệt độ xe sau khi cấp đông xem như bằng với nhiệt độ không khítrong tủ đông ; – Mx : Tổng khối lượng những xe cấp đông. 2000 = 5,71 Ta chọn loại xe cấp đông làm bằng inox dày 2 mm có kích350thước chuẩn 1200D x 800R x 1590C, chứa khoảng chừng 350 kg hàng gồm 2 ngăn, mỗi ngăn có 12 giá đỡ, khối lượng xe khoảng chừng 50 kg. Bánh xe được chế tạobằng vật tư chịu được nhiệt độ âm sâu và tải trọng chất hàng, khoảng chừng cáchgiữa những khay được sắp xếp một cách hài hòa và hợp lý nhằm mục đích tăng năng lực lưu thông giótrong tủ. Vậy số xe cần dùng làGVHD : Nguyễn Văn Pha. Ta chọn 6 xe. 19K hoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhĐồ án học phần kỹ thuật lạnh → Mx = 50 × 6 = 300 kgQ22 = 300.460. ( 37,3 − ( ( − 40 ) ) = 493,9 ( W ) 21600V ậyc ) Nhiệt do làm lạnh khay cấp đông Q23Xe cấp đông có toàn bộ 24 giá đỡ khay. Vậy số khay cần sử dụng 24 × 6 = 144 khay. Khay được làm bằng nhôm tấm dày 2 mm với khối lượng khaykhoảng 3 kg. Kích thước khay theo chuẩn là 795D x 555R x 54C. Theo công thức 5.18 trang 214 tài liệu [ 2 ]. Ta có : Q23 = M kh. C p. ( t1 − t2 ), W ( 2.10 ) Trong đó : – Mkh : Tổng khối lượng khay cấp đông, Mkh = 144 × 3 = 432 kg ; – Cp = 921 J / kg. K : Nhiệt dung riêng của khay cấp đông bằng nhôm ; – τ = 6 giờ = 21600 giây : Thời gian cấp đông của 1 mẻ ; – t1 = 37,30 C và t2 = – 400C : Nhiệt độ khay trước khi và sau khi cấp đông tính nhưtrên xe cấp đông. VậyQ23 = 432.921. ( 37,3 − ( − 40 ) ) = 1423,87 ( W ) 21600 d ) Nhiệt do làm lạnh nước châm Q24Do sản phẩm cấp đông ở đây là cá nguyên con dạng block nên phải châmthêm nước để mạ 1 lớp băng trên mặt phẳng làm cho bề mặt phẳng, đẹp, chống oxihóa thực phẩm. Theo công thức 5.20 trang 215 tài liệu [ 2 ]. Ta có : Q24 = M n. Trong đó : qoτ, WGVHD : Nguyễn Văn Pha ( 2.11 ) 20K hoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhĐồ án học phần kỹ thuật lạnh – Mn : Khối lượng nước châm chiếm khoảng chừng 5 % khối lượng hàng cấp đông, thường người ta châm dày khoảng chừng 0,5 ÷ 1,0 mm. Mn = 2000 × 5 % = 100 kg ; – τ = 6 giờ = 21600 giây : Thời gian cấp đông của 1 mẻ ; – qo : Nhiệt lượng cần làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ bắt đầu đến khí đông đáhoàn toàn. Được tính theo công thức 5.21 trang 216 tài liệu [ 2 ]. qo = Cpn. t1 + r + Cpđ. | t2 |, J / kgVới : ( 2.12 ) – Cpn = 4186 J / kg. K : Nhiệt dung riêng của nước ; – r = 333600 J / kg : Nhiệt đông đặc ; – Cpđ = 2090 J / kg. K : Nhiệt dung riêng của đá ; – t1 = 50C : Nhiệt độ nước nguồn vào, lấy nước lạnh chế biến từ 5 ÷ 70C ; – t2 = – 200C : Nhiệt độ đá sau cấp đông bằng nhiệt độ trung bình của mẫu sản phẩm saucấp đông. Vậy qo = 4186.5 + 333600 + 2090.20 = 396330 ( J / kg ) Q24 = 100.396330 = 1834,86 ( W ) 21600T ừ đó ta tính đượcTổng hợp những nguồn nhiệt làm lạnh mẫu sản phẩm ta có : Q2 = Q21 + Q22 + Q23 + Q24 = 26203,7 + 493,9 + 1423,87 + 1834,86 = 29956,33 ( W ) CHÝÕNG 28 : Tổn thất nhiệt do quản lý và vận hành Q3Gồm : Tổn thất nhiệt do Open Q31 ; Tổn thất nhiệt do chiếu sáng buồng Q32 ; Tổn thất nhiệt do người toả ra Q33 ; Tổn thất nhiệt do những động cơ quạt Q34 ; Tổn thất nhiệt do xả băng Q35. a ) Tổn thất nhiệt do Open Q31Trong quy trình quản lý và vận hành tủ cấp đông, người quản lý và vận hành trong nhiều trườnghợp cần phải Open vào kiểm tra hàng và những thiết bị nên một lượng nhiệt vàẩm xâm nhập vào phòng gây ra tổn thất lạnh. Lượng nhiệt do Open rất khóxác định. Có thể xác định lượng nhiệt Open giống như kho lạnh. GVHD : Nguyễn Văn Pha21Khoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhĐồ án học phần kỹ thuật lạnhTheo công thức 5.24 trang 216 tài liệu [ 2 ]. Ta có : Q31 = B.F, W ( 2.13 ) Trong đó : – F : Diện tích tủ đông. Với F = 4,8 × 3,6 = 17,28 mét vuông ; – B : Dòng nhiệt khi mở cửa ra. Tra theo bảng 5.10 trang 217 tài liệu [ 2 ] ta chọnB = 32 W / mét vuông. Vậy Q31 = 32. 17,28 = 552,96 ( W ) b ) Tổn thất nhiệt do chiếu sáng buồng Q32Theo công thức 5.27 trang 217 tài liệu [ 2 ]. Ta có : Q32 = A.F, W ( 2.14 ) Trong đó : – F = 17,28 mét vuông : Diện tích tủ cấp đông ; – A : Nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng 1 m 2 diện tích quy hoạnh tủ cấp đông. Chọn A = 1,2 W / mét vuông. Thay vào ta có : Q32 = 17,28. 1,2 = 20,736 ( W ) c ) Tổn thất nhiệt do người tỏa ra Q33Theo công thức 5.28 trang 218 tài liệu [ 2 ]. Ta có : Q33 = 350. n, W ( 2.15 ) Trong đó : – n : Số người thao tác trong tủ. Thường thì số người thao tác khoảng chừng 1 ÷ 2 người. Ta chọn n = 2 ; – q = 350 W / người : Nhiệt lượng do người thải ra khi thao tác năng nhọc. Vậy Q33 = 350. 2 = 700 ( W ) d ) Tổn thất nhiệt do những động cơ quạt Q34Trong tủ cấp đông thường có 2 ÷ 4 quạt. Công suất từ 0,75 ÷ 1,5 kW. Tachọn 4 quạt, hiệu suất là 1,5 kW. Theo công thức 5.29 trang 218 tài liệu [ 2 ]. Ta có : Q34 = 1000. N, W ( 2.16 ) Vậy Q34 = 1000. 4. 1,5 = 6000 ( W ) e ) Tổn thất nhiệt do xả băng Q35GVHD : Nguyễn Văn Pha22Khoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhĐồ án học phần kỹ thuật lạnhTheo công thức 5.25 tài liệu [ 2 ]. Ta có : Q35 = Trong đó : τ, W ( 2.17 ) – τ = 6 giờ = 21600 giây : Thời gian cấp đông của 1 mẻ ; – Q. : Tổng nhiệt lượng do xả băng truyền cho không khí. Theo công thức 5.26 tài liệu [ 2 ]. Ta có : Q = ρkk. V.Cp. ∆ t, W ( 2.18 ) Với : – ρkk = 1,2 kg / m3 : Khối lượng riêng không khí ; – V = 40 m3 : Dung tích kho cấp đông ; – Cp = 1005 J / kg. K : Nhiệt dung riêng của không khí ; – ∆ t : Độ tăng nhiệt độ không khí trong tủ cấp đông sau xả băng. Ta chọn ∆ t = 100C. → Q = 1,2. 40. 1005. 10 = 482400 ( J ) Từ đó ta tính được nhiệt tổn thất do xả băng là : Q35 = 482400 / 21600 = 22,3 ( W ) Tổng hợp những nguồn nhiệt trong quy trình vận hành ta có : Q3 = Q31 + Q32 + Q33 + Q34 + Q35 = 552,96 + 20,736 + 700 + 6000 + 22,3 = 7296 ( W ) CHÝÕNG 29 : a ) Xác định tải nhiệt cho thiết bị và cho máy nénTải nhiệt của thiết bịTải nhiệt cho thiết bị dùng để giám sát diện tích quy hoạnh mặt phẳng trao đổi nhiệt cầnthiết cho thiết bị bay hơi. Để bảo vệ được nhiệt độ trong buồng ở những điềukiện bất lợi nhất, người ta phải đo lường và thống kê tải nhiệt cho thiết bị là tổng những tảinhiệt thành phần có giá trị cao nhất. Qtb = Q1 + Q2 + Q3 = 838,02 + 29956,33 + 7296 = 38090,35 ( W ) b ) Tải nhiệt cho máy nénGVHD : Nguyễn Văn Pha23Khoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhĐồ án học phần kỹ thuật lạnhTheo tài liệu [ 1 ] trang 120 ta có công thức sau : QMN = 80 %. Q1 + 100 %. Q2 + 75 %. Q3 = 80 %. 838,02 + 100 %. 29956,33 + 75 %. 7296 = 36098,746 ( W ) c ) Năng suất lạnh của máy nénTheo công thức 4.24 trang 120 tài liệu [ 1 ] ta có : Qo = Trong đó : k. QMNb, W ( 2.19 ) – k : Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của mạng lưới hệ thống lạnh. Theo tài liệu [ 1 ] trang 121. Ta chọn k = 1,1 ; – b : thông số thời hạn thao tác. Đối với những tủ cấp đông gió thao tác theo từng mẻta dự trù mạng lưới hệ thống sẽ thao tác khoảng chừng 18 giờ trong ngày đêm nên ta chọn b = 0,75. VậyQo = 1,1. 36098,746 = 52944,83 ( W ) ≈ 52,945 kW0, 75CH ÝÕNG 30 : TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH – CHỌN MÁY NÉN VÀ CÁC THIẾT BỊ CHÍNHCHO HỆ THỐNGCHÝÕNG 31 : Chọn giải pháp làm lạnhCó nhiều giải pháp làm lạnh buồng và giải quyết và xử lý loại sản phẩm. Theo môi chấttrong dàn bay hơi có làm lạnh trực tiếp và làm lạnh gián tiếp. Ta chọn phươngpháp làm lạnh trực tiếp và theo cách đối lưu cưỡng bức. • Hệ thống làm lạnh trực tiếp có những ưu điểm sau : Thiết bị đơn thuần vì không cần thêm một vòng tuần hoàn phụ. Tuổi thọ cao, tính kinh tế tài chính cao hơn vì không phải tiếp xúc với nước muối làmột chất gây han gỉ, ăn mòn rất mạnh. GVHD : Nguyễn Văn Pha24Khoa công nghệ tiên tiến nhiệt lạnhĐồ án học phần kỹ thuật lạnhÍt tổn thất nguồn năng lượng về mặt nhiệt động. Vì hiệu nhiệt độ giữa buồng lạnhvà dàn bay hơi trực tiếp khi nào cũng nhỏ hơn hiệu nhiệt độ giữa buồng vớinhiệt độ bay hơi gián tiếp qua nước muối. Tổn hao lạnh khi khởi động máy nhỏ, tức là thời hạn từ khi mở máy đếnkhi buồng đạt nhiệt độ nhu yếu là ngắn hơn. • Hệ thống lạnh trực tiếp cũng có một số ít điểm yếu kém trong từng trường hợpcụ thể sau : Khi là mạng lưới hệ thống lạnh TT, có nhiều hộ sử dụng lạnh thì lượng môichất nạp vào máy sẽ rất lớn, năng lực rò rỉ môi chất lớn nhưng lại khó có khảnăng dò tìm những chỗ rò rỉ để giải quyết và xử lý, khó hồi dầu so với máy freôn khi dànlạnh đặt quá xa và đặt thấp hơn vị trí máy nén. Với quá nhiều dàn lạnh việc bốtrí phân phối đều môi chất cho những dàn lạnh cũng gặp khó khăn vất vả và năng lực nénrơi vào thực trạng ẩm. Việc trữ lạnh của dàn lạnh trực tiếp kém hơn do đó khi máy nén ngừnghoạt động thì dàn lạnh cũng hết lạnh nhanh gọn. CHÝÕNG 32 : Chọn môi chất làm lạnhMôi chất thường được sử dụng trong mạng lưới hệ thống lạnh là NH3 và R22. Do yêucầu về mặt thiên nhiên và môi trường : Phá hủy tầng ozôn, gây hiệu ứng nhà kính. Môi chấtfreon 22 chỉ là môi chất quá độ và dần sẽ được thay thế sửa chữa bằng môi chất khác. Vìvậy nhóm quyết định hành động chọn môi chất ammoniac cho mạng lưới hệ thống lạnh đang phong cách thiết kế. Môi chất NH3 ký hiệu R717 là một chất vô cơ. Ở điều kiện kèm theo bình thườngkhông màu và có mùi không dễ chịu. Sau đây là 1 số ít đặc thù của NH3 : • Tính chất vật lý – Amoniac có áp suất ngưng tụ khá cao trong điều kiện kèm theo thông thường, có áp suấtbay hơi khá lớn thế cho nên những chính sách làm lạnh thường lớn hơn – 35,5 0C. Chỉ đối vớichu trình 2 cấp thì nhiệt độ bay hơi rất thấp. – Nhiệt độ cuối tầm nén khá cao, vì vậy cần làm mát đầu xi lanh bằng nước, hạnchế độ quá nhiệt hơi hút. Tốt nhất là duy trì hơi hút về máy nén là hơi bão hòakhô. Nên trong mạng lưới hệ thống lạnh amonic ít sử dụng thiết bị hồi nhiệt là vì nguyên do này. – Hòa tan nước không hạn chế nên không xảy ra yếu tố tắc ẩm nhưng tỉ lệ khôngđược vượt quá 0,1 %. – Năng suất lạnh riêng thể tích lớn. – Độ nhớt, tính lưu động cao nên tổn thất áp nhỏ, đường ống và thiết bị phụ nhỏ. – Không hoà tan với dầu bôi trơn nên khó bôi trơn mạng lưới hệ thống. GVHD : Nguyễn Văn Pha25

Source: https://thomaygiat.com
Category : Tủ Lạnh