Thiết kế nhà máy chế biến vải cùi lạnh đông với năng suất 3 triệu tấn sản phẩm/năm

ệ mở rộng quan hệ với các nước trên Thế giới. Việc chế biến rau quả và xuất khẩu các sản phẩm đặc sản ngày càng được Nhà nước khuyến khích, mở rộng và đóng hết sức quan trọng. Vải có tên khoa học là Nephlium Litchi hay Lit Sencsi. Về chất lượng, vải được liệt vào hàng những loại cây ăn quả sứ nóng, được đánh giá cao và vải quả cũng như các sản phẩm chế biến từ vải ngày càng được Thế giới ưa chuộng. Vải là loại cây ăn quả lâu năm của những vùng á nhiệt đới nóng, ở vào vĩ tuyến 20á30 Bắc và Nam. Hiện nay vải được trồng nhiều nhất trên thế giới là ở nam Trung Quốc (Quảng Đông), Phúc Kiến, Quảng Tây, Tứ Xuyên và ấn Độ. Tại Việt Nam, vải có nhiều ở phía Bắc sát Trung Quốc như Ba Vì, Thanh Oai (Hà Tây); Tam Đảo (Vĩnh Phúc), Hải Dương, Quảng Ninh, Bắc Ninh, Bắc Giang… Vải đã được chế biến thành nhiều mặt hàng khác nhau như: sấy, ngâm đường, đóng hộp… Nhưng vì chất lượng thay đổi nhiều so với quả vải tươi nên việc phát triển cây vải bị đình trệ. Do mức sống của người dân trên thế giới ngày càng cao, đòi hỏi chất lượng thực phẩm cao, nhất là giá trị cảm quan. Do vậy muốn thúc đẩy việc xuất khẩu hoa quả chất lượng cao ra ngoài thị trường quốc tế, bên cạnh việc xuất hàng tươi cần nghiên cứu các phương pháp chế biến các mặt hàng cao cấp: Sấy, thăng hoa, làm lạnh đông, sản xuất Pure… Nhiệm vụ của tôi trong đề án này là Thiết kế nhà máy chế biến vải cùi lạnh đông với năng suất 3 triệu tấn sản phẩm/năm. Phần I Lập luận kinh tế Muốn xây dựng một công trình nào để phục vụ cho sản xuất và kinh doanh thì vấn đề quan tâm đầu tiên là hiệu quả kinh tế. Bản đề án chỉ mang tính chất khả thi nếu nó được các nhà kinh tế phân tích một cách kỹ càng và cho rằng có thể đem lại hiệu quả kinh tế nhất định và tuân theo luật của nền kinh tế thị trường. Nước ta là nước nhiệt đới, gió mùa, có tiềm năng phát triển đa dạng các loại cây ăn quả. Vì vậy, việc xây dựng các nhà máy chế biến rau quả là một vấn đề cần quan tâm vì hiện nay nước ta mới có một vài cơ sở sản xuất rải rác nhiều nơi. Trong khi đó mặt hàng hoa quả lại ngày càng tăng lên (đặc biệt là rau quả tươi dạng lạnh đông). Chúng càng ngày càng được ưa chuộng và chiếm lĩnh thị trường tiêu dùng. Trong các mặt hàng đó, vải là một trong số các loại quả ngon, đặc sản cần quan tâm trong sản xuất và xuất khẩu. Với nhiệm vụ được giao, tôi chọn địa điểm xây dựng nhà máy tại vùng thuộc thị xã Bắc Giang, tỉnh Bắc Giang ở đây có một số thuận lợi và khó khăn như sau: I. Đặc điểm của vùng đất NM: 1. Vị trí địa lý Bắc Giang là một tỉnh có nhiều đồi núi và trung du có địa bàn rất rộng, có tiếp giáp với tỉnh Bắc Ninh, Quảng Ninh, Lạng Sơn, Thái Nguyên, có đường quốc lộ 1 đia qua và có hệ thống sông thương, sông Lục Nam thuận tiện cho việc mở rộng quan hệ trong giao thông. 2. Về điều kiện tự nhiên Thị xã Bắc Giang nằm trên vùng tương đối bằng phẳng, thuận lợi cho việc bố trí các hạng mục công trình của nhà máy và các điều kiện khác. Kết cấu vững chắc có thể đảm bảo tuổi thọ lâu dài cho công trình. Chọn địa điểm là vùng đồng bằng rộng để thuận tiện cho việc giải phóng mặt bằng, rẻ và để mở rộng sau này. Về yếu tố thời tiết và khí hậu, cũng ảnh hưởng tới điều kiện làm việc của công trình xây dựng trong nhà máy, nhất là nhà lạnh, kết cấu cách ẩm, cách nhiệt. 3. Vùng nguyên liệu: Cây vải hiện nay được trồng chủ yếu ở miền Bắc nước ta: Hà Tây, Hưng Yên, Hải Dương, Bắc Giang, Bắc Ninh, Quảng Ninh. Nhưng một vài năm trở lại đây, với việc chiếm ưu thế về số lượng cây trồng và sản lượng sau thu hoạch lớn, vải thiều Bắc Giang đang được lan rộng và được phân bố nhiều nơi trên đất nước ta và đủ khả năng cung cấp nguyên liệu cho ngành chế biến vải. 4. Giao thông vận tải: Qua phân tích, khối lượng hàng nhập vào Niềm Nam là rất lớn, đặc biệt là vào vụ thu hoạch của vải (tháng 5). Vì vậy yêu cầu của nhà máy phải đặt ở nơi có hệ thống giao thông thuận lợi nhất. Với việc thuận lợi về tuyến đường bộ (quốc lộ số 1), đường sông (sông Thương), đường sắt (đường sắt Hà Nội – Lạng Sơn) và việc vận chuyển nguyên liệu từ các vùng nguyên liệu về NM và vận chuyển sản phẩm đi tiêu thụ rất thuận tiện. 5. Nguồn cung cấp nước và thoát nước: Do yêu cầu nước đối với NMTP là rất tốn (nước ngâm sát trùng, rửa, làm mát môi chất cho lạnh, nước vệ sinh …). Đối với nước làm mát môi chất vào máy nén phải trong và có độ cứng thấp. Đối với nước ngâm rửa, vệ sinh thì cần phải trong, sạch, chỉ số Ecdi nhỏ. Còn nước để rửa sản phẩm, bao bì, nước sinh hoạt cần phải sạch như nước uống. Do vậy, nước có thể lấy từ nguồn nước máy, nước giếng khoan, hoặc nguồn nước rieng của nhà máy xử lý. Lượng nước thải ra của nhà máy tương đương với lượng nước đưa vào. Mặt khác, nước thải của NMTP nói chung là bị ô nhiễm nặng. Do đó cần phải xử lý trước khi thải ra môi trường, dùng hệ thống ống nước thải ngầm được đặt dưới lòng đất để đảm bảo giữ sạch môi trường và mỹ quan nhà máy. Cần kiểm tra nước độ ô nhiễm của nước thải trước khi thải ra môi trường về tính nhiễm vi sinh vật, nhiễm độc… 6. Nguồn cung cấp điện: Cũng như các nhà máy khác, nhà máy thực phẩm cần nguồn điện phục vụ cho sản xuất, phải đủ điện áp 220/380V. Nguồn 380V dùng cho các máy động cơ ba pha hoặc thiết bị công nghiệp khác. Nguồn 220V dùng cho thắp sáng và sinh hoạt. Bắc Giang đang sử dụng nguồn điện lưới quốc gia, đủ công suất hoạt động cho các máy yêu cầu. Mạng điện ổn định đảm bảo cho nhà máy hoạt động bình thường. Nhà máy cần nguồn điện ưu tiên dự phòng do máy phát điện dự phòng của NM hay đăng ký với đơn vị trực thuộc để đảm bảo cho hệ tống lạnh hoạt động bình thường. 7. Sự hợp tác hoá Tại Bắc Giang đã cú NM chế biến rau quả trực thuộc tổng công ty rau quả nông sản Việt Nam và nhiều cơ sở sản xuất thực phẩm vừa và nhỏ. Tuy nhiên, với với phát triển nghành công nghiệp lạnh đông có thể dải vào các nhà máy trên hoặc kết hợp với nghành công nghiệp rau quả tươi lạnh, phế liệu của nhà máy có thể làm nguyên liệu cho nghành công nghiệp thực phẩm chăn nuôi. Nhà máy cần có sự hợp tác với các xí nghiệp chế biến thực phẩm trong vùng và cả nước để tạo điều kiện giảm vốn đầu tư, tăng cường sử dụng các công trình điện nước, hệ thống giao thông vận tải, các công trình phúc lợi, tập thể, cộng đồng… Mặt khác việc xây dựng nhà máy sẽ thúc đẩy sự phát triển công nghiệp của huyện, tăng thu nhập cho người lao động, tạo công ăn việc làm,dần dần đô thị hoá khu dân cư, khu NM, đem lại nền văn minh và sự hiểu biết cho người dân, làm cho đời sống được nâng cao. Sự liên kết giữ các NM sẽ tạo nên khu công nghiệp đã phát triển khu công nghiệp tỉnh. 8. Nguồn cung cấp nhân công: Do yêu cầu sản phẩm làm ra đòi hỏi phải có đội ngũ cán bộ có trình độ chuyên môn cao, có khả năng vận hành, kiểm tra thiết bị trong nhà máy. Đội ngũ tuyển dụng và quản lý nhân lực, nghiêm túc, nhiệt tình, đội ngũ công nhân chuyên nghiệp,có trình độ, có ý thức xây dựng nhà máy và yêu công việc. Mặt khác do có nhu cầu còn có các công nhân theo thời vị nhằm nhanh chóng tiêu thụ phần lớn lượng quả tươi mới nhập về và đáp ứng công suất nhà máy. Nguồn công nhân này lấy từ địa phương, cần có thái độ nhiệt tình, ngiêm túc, cẩn thận, khéo tay và yêu nghề. Tuyển chọn công nhân theo từng đợt và có lớp bổ túc hướng dẫn công nhân làm việc nhằm tăng tính an toàn lao động và tránh làm tăng lượng sản phẩm hư hỏng. Tại Bắc Giang có thể thu hút nhân lực quanh các vùng lân cận. I. quy trình Dây chuyền công nghệ sản xuất vải cùi đông lạnh Vải chín Chọn Ngâm, rửa, sát trùng Để ráo Bóc vỏ, bỏ hạt Ngâm CaCl2 Rửa lại Nạp nhân Cấp đông Đóng gói CB Nhân Bảo quản, lạnh đông Xuất kho 1. Nguyên liệu: a. Một vài nét về cây vải: ở nước ta, vải là một trong các loại quả được ưa thích và là loại đặc sản có giá trị kinh tế cao. Đây là loại cây ăn quả lâu năm của vùng á nhiệt đới nóng, ở vào vĩ tuyến 20 á 30 độ Bắc và Nam. ở các tỉnh phía Bắc nước ta đều có thể trồng vải cho năng suất cao, như: Hà Tây, Vĩnh Phúc, Hải Dương, Quảng Ninh, Bắc Giang, Bắc Ninh. Trồng vải trước hết để lấy quả tưới và chế biến đồ hộp, chế biến cùi vải sấy, giá trị năng lượng của vải lớn vì độ khô cao. Sau đó vải còn được lợi trong mấy mặt: lẫy gỗ, làm cảnh, làm bóng mát… Nhược điểm của vải là năng suất không ổn định và thời gian thu hoạch ngắn, khi chín nếu không thu hoạch kịp thời thì thiệt hại do mưa nắng và sâu bọ là rất lớn. * Một số giống vải ở Việt Nam: - Giống Vải tốt thường là cùi vải chiếm 70 á 80%; khối lượng vỏ chiếm 8á15%; hạt từ 4 á 18%. Các giống trồng bằng hạt ít cùi; nhiều hạt; nhiều vỏ hạt. Nếu ép từ cùi có độ Brix 19 á 20%; độ chua 0,2 á 0,3%. Vải chua: Tán cây cao lớn, tới 20 á 30m, phiến lá mỏng, mặt trên lá kém nhẵn hơn vải thiều… Chùm hoa từ cuống tới hoa phủ một lớp long màu đen. Quả nặng 20 á 50 gram. Vỏ quả chín đỏ tươi hay đỏ xẫm có vết xám. Gai trên vỏ, rất dày. Hạt to, tỷ lệ cùi 55 á 65%, tháng 1, 2 nở hoa, độ chua 0,8 á 1% Brix 18 á 20%, ra hoa đều và năng suất ổn định hơn. Vải thiều: Thường được nhân bằng phương pháp vô tính nên đặc tính ổn định, độ đồng đều cao, tán hình tròn, lá dày, nhỏ, mặt trên nhẵn bóng, cây cao không quá 10 á 15m đòi hỏi rất cao hơn vải chua, cây ra quả ổn định hơn. Chùm hoa mảnh dẻ, ít có long nhung màu. Quả nhỏ hơn vải chua: 20 á 30 gram một quả; gai trên quả sắc nhọn, cuống cắm xiên, quả chín màu đỏ trên hơi vàng. Tỷ lệ cùi 70 á 80 %, độ đường cao, Brix 19 á 21%. * Điều kiện khí hậu - đất đai: Cây vải là loại cây á nhiệt, rét quá thì chết, nóng quá không ra hoa, thích hợp với vĩ tuyến 20 á 30 Bắc và Nam. Đây là loại cây chịu độ ẩm, hạn nhưng không chịu được úng lụt. Do đó trồng ở đồng bằng cần đắp ụ cao trước khi trồng. Nắng và ánh sáng tốt tạo điều kiện cho cây sinh trưởng và phát triển. Đất đai: Đất ven sông, đất ruộng đồng bằng phù xa, đất đồi dốc: đều trồng vải tốt, tuy nhiên với mỗi loại đất cho chất lượng và sản lượng vải khác nhau: Đất ven sông: là đất phù sa rất sâu mầu, lý trình thích hợp, độ ẩm tốt nên vải sinh trưởng, phát triển thuận lợi, xuất hiện các vùng vải ở Phú Động, Tiền Châu (Vĩnh Phúc). Đất ruộng dồng bằng phù sa: Cây vải trồng trên đất này phát triển cành lá tốt không bị hạn nhưng rễ ăn nông, chống gió yếu, sản lượng cho thành phẩm hơi thấp, xuất hiện các vườn vải Thanh Hà, Tứ Kỳ (Hải Dương). Đất đồi dốc: Cây vải trồng trên đất này xanh tốt, sản lượng trung bình nhưng chất lượng tốt, xuất hiện các vườn vải Hoành Bồ, Bình Khê (Quảng Ninh), Hạ Hoà, Phú Hộ (Vĩnh Phúc), Lục Ngạn, Lục Nam (Bắc Giang), Sóc Sơn, Đông Anh (Hà Nội)… Như vậy, miền Bắc Việt Nam rất thuận lợi cho việc phát triển trồng vải. * Thành phần hoá học của vải. Quả vải % không ăn được so với quả Nhiệt lượng (Calo) Nươc Pro Li GluCel Cro (g) Tro (mg) Ca (mg) Pro (mg) Fe (mg) Trong 100g ăn được 0 65 82,1 0,8 0,4 0,2 0,2 0,4 10 29 0,3 Trong 100g cả vỏ 35 42 53,4 0,5 0,5 10,6 0,1 0,3 6 19 0,2 b. Tiêu chuẩn NL: Dùng vải chua hay vải thiều được trồng tại Thanh Hà, Lục Ngạn, Đông Triều, … Vải nguyên liệu phải tươi tốt có độ chín thích hợp cho chế biến. Có mùi vị đặc trưng của vải chín. Cùi vải dầy, chắc, bóng, không bị đỏ, không thủng đuôi. Không dùng những quả vỏ xanh, cùi mỏng, những quả dập nát sâu thối hoặc quá chín (ủng, có mùi men rượu) - Độ chín của vải: có màu vàng sẫm hơi phớt hồng ở phần cuống đến đỏ tươi 2/3 quả. - Vải quả NL sau khi thu hái được xếp trong bao bì, thùng gỗ, thùng xốp hay sọt tre, bên trong có sử dụng giấy hoặc lá tươi để lót. Bốc xếp, vận chuyển NL cần nhẹ nhàng tránh làm dập quả. - NL được xếp trực tiếp xuống sàn sạch hoặc rải bạt chiều dầy không quá 40cm. Bảo quản 24h trong kho thoáng mát (đối với NL vể sản xuất ngay). Đối với thời vụ, sản xuất nhiều phải bảo quản trong kho mát t0 Ê 100C. 2. Chọn, phân loại: Vải trước khi đưa vào sản xuất cần phải chọn để loại bỏ những quả không đủ quy cách ( như tiêu chuẩn NL mục 1). Để tránh lây nhiễm trong quá trình sản xuất, tạo điều kiện cho quá trình tiếp theo được thuận lợi. 3. Rửa, sát trùng: Ngâm vải trong bể nước sát trùng có nồng độ clo 15 ppm trong thời gian 5 á 10’. Sau đó chuyển sang máy rửa sục khí và được rửa sạch đất cát, bụi bẩn, clo chính ở vỏ quả. Yêu cầu: - Nước sát trùng clo phải pha đúng nồng độ, sau 2h phải thay nước - Vải quả phải hoàn toàn ngập trong dung dịch ngâm - Sau khi rửa, vải phải sạch đất cát và mùi clo 4. Bóc vỏ, bỏ hạt: Dụng cụ lấy hạt: làm bằng ống thép Inox, màu sắc thường xuyên chièu dài ống: 150mm, đường kính ống ở đầu lấy hạt: 10 á 17mm (tuỳ theo từng loại vải), đường kính đầu ống phái tay cầm lớn hơn đầu lấy hạt: 2 á 5mm để hạt dễ thoát ra. Phương pháp thao tác: dùng mũi ống dao để cắt đứt liên kết phần thịt quả với hạt quanh cuống quả, phần vỏ bóc hết 1/3 từ cuống xuống đủ cho ống l ấy hạt vào, tay cầm chắc quả vải, cuống quả phải thẳng hướng tâm lấy hạt. Vừa ấn vừa xoay ống dao để ống dao cắm chặt vào hạt, xoay đi xoay lại ống dao để hạt long ra, rồi rút hạt ra khỏi quả, bóc nốt phần vỏ còn lại. Cần thao tác nhẹ nhàng tránh gây thương tích cho cùi vải và sót cời. Yêu cầu: Cùi vải sau khi tách không bị rách, không sót cùi, sót tạp chất. + Vải loại 1: Tương đối đồng đều, khối lượng ³ 12g, không rách, không trầy màng, được ngậm trong dung dịch CaCl2 0,5%. + Vải loại 2: Tận dụng được những quả có kích thước nhỏ hơn, hoặc không may bị rách, được ngâm trong nước sạch. Đối với cả 2 loại bán thành phẩm: + Đều phải ngập trong dung dịch ngâm, duy trì không quá thời gian ngâm 10 á 15’ + Mỗi chậu chỉ ngâm 1 lần cùi vải rồi đổ đi. Các công đoạn tiếp theo phân riêng rẽ cho từng loại sản phẩm. A. Vải cùi đông lạnh 1. Rửa lại: Mục đích: loại bỏ hết CaCl2 bám trên bề mặt vải bằng nước sạch pha thuốc sát trùng, Cloramin B với nồng độ cho phép. Tiếp đó vải được để ráo và đem đi cấp đông. 2. Cấp đông: Sản phẩm được cấp đông nhanh trong hầm cấp đông có nhiệt độ 350C á 450C, để đạt được nhiệt độ tâm sản phẩm Ê - 130C Cho nhân : chống oxy hoá 3. Đóng gói: Tại phòng đóng gói các công nhân tiép tục loại bỏ tạp chất trong quả vải sau khi cấp đông nếu còn. Sau đó sản phẩm được đóng gói trong túi Polyetylen vớt trong lượng 10kg (hoặc tuỳ theo yêu cầu khách hàng) được hàn kín, hút chân không (hoặc không hàm không hút cân không tuỳ theo yêu cầu của khách hàng). Tiếp đó vải được đóng trong thùng cattông, miệng thùng được dán kín bằng băng đai kiện nylon. Yêu cầu: + Túi PE được rửa sạch bằng nước sát trùng Clo với nồng độ cho phép. + Thùng cattông: ghi trọng lượng tịnh, nơi sản xuất, hạn sử dụng, nhiệt độ bảo quản, … và phải sạch sẽ trước khi đóng hàng. 4. Bảo quản: Hàng sau khi đã bao gói được chuyển vào kho bảo quản. Kho bảo quản phải có nhiệt độ ổn định và Ê -180C. Hàng xếp trong kho sao cho không khí lạnh dễ lưu thông, phải xếp theo lô để dễ kiểm tra, xuất xưởng, không xếp quá cao để tránh làm bẹp sản phẩm. Kho bảo quản phải không có mùi vị lạ. 5. Xuất kho, vận chuyển. Khi vận chuyển sản phẩm ra khỏi kho bảo quản phải dùng xe lạnh có nhiệt độ -18 á -150C. Tiêu chuẩn sản phẩm: - Tiêu chuẩn cảm quan: + Trạng thái: Nhiệt độ trung tâm thùng sản phẩm Ê - 150C, các quả vải không được dính, không được bẹp, không có hiẹn tượng tái đông. + Kích thước: Các quả vải trong mỗi thùng phải tương đối đồng đều. + Màu sắc: Trắng ngà tự nhien, trong lòng cùi vải có màu nâu nhạt. + Mùi vị: thơm ngọt tự nhiên của vải, không có mùi vị lạ. + Tạp chất: Không lẫnh tạp chất lạ, không sót vỏ, hạt. - Tiêu chuẩn hoá: Hàm lượng chất khô (đo bằng khúc xạ kế ở 200C): 10% min. - Tiêu chuẩn vi sinh vật: tuỳ theo HĐ với khách hàng hoặc áp dụng tiêu chuẩn Việt Nam. Tiêu chuẩn vi sinh vậttheo quyết định số 867/1998/QĐ-BYT của Bộ Y tế ngày 04 tháng 4 năm 1998 về việc ban hành “Danh mục tiêu chuẩn vệ sinh đối với lương thực, thực phẩm”. Vi sinh vật Giới hạn cho phép trong 4g thực phẩm TSVKHK 105 Colizorms 10 E. Coli 0 S. Aureus 0 Cl. Perzringgens 0 Salmonella (*) 0 (*) Sal monella: Không được có trong 25g thực phẩm. II. Tính sản xuất 1. Biểu đồ thời vụ Miền bắc Việt Nam nơi xuất xứ của quả vải. ở nước ta vải được trồng ở Ba Vì , Thanh Oai, Hải Dương, Quảng Ninh, Bắc Giang, Bắc Ninh, Sóc Sơn, Đông Anh … vải chỉ có 1 vụ gồm 2 loại vải Chua và vải Thiều. + Vải Chua: Quả to hình trái tim, trọng lượng 20 30g/quả vỏ đỏ, hạt to, tỷ lệ cùi 50 65%, thu hoạch cuối tháng 4 đầu tháng 5. * Vải thiều: Quả tròn, hình cầu, trọng lượng 20g/quả, hạt nhỏ, tỷ lệ 60% quả chín có mầu đỏ vàng. - Do đó vải cho phép thu hoạch cuối tháng 4 đến giữa tháng 7 với 2 loại vải tiêu. Biểu đồ Thời vụ như sau: Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Thu hoạch vải chua Thu hoạch vải thiều 2. Biểu đồ nhiêu liệu Vải tươi sau khi thu hoạch, 1 phần làm đồ hoa quả tươi bán cho người tiêu dùng, phần lớn đưa đến nhà máy chế biến. Do vậy nhà máy phải có kế hoạch thu mua kịp thời để hạn chế tối thiểu sự hư hỏng của vải khi vận chuyển và bảo quản. Biểu đồ nhập nguyên liệu Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Vải chua Vải thiều 3. Biểu đồ sản xuất Với nhà máy TPLĐ, ta thường xuyên phải vệ sinh nhà xưởng và các kho lạnh. Ngoài ra còn thời gian để thay thế các thiết bị đã hỏng nặng, kết hợp với sản xuất sản phẩm khác. Do tình hình thu hoạch có mùa vụ nên việc tập trung xử lý nguồn nhiên liệu hợp lý sau những tháng thu hoạch 5, 6, 7 do vậy cần tăng cao trong các tháng thu hoạch còn những tháng tiếp theo sản xuất bình thưòng. Chương trình sản xuất Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Số ngày làm việc/ka Tháng 5 : 31 ngày – (4 CN + 1 ngày lễ) = 26 ngày Tháng 6 : 30 ngày – 4 CN = 26 ngày Tháng 7 : 31 ngày – 5 CN = 26 ngày Tháng 8 : 31 ngày – 4 CN = 27 ngày 4. Tính tiêu hao nguyên liệu: Tiêu chuẩn tiêu hao cho 1 tấn sản phẩm: T = Trong đó: T: tiểu chuẩn tiêu hao cho 1T sản phẩm X: tổng lượng hao phí nguyên iệu qua các công đoạn sản xuất so với nguyên liệu đầu. Bản hao phí từng công đoạn so với nguyên liệu đầu của mỗi công đoạn STT Các công đoạn % hao phí 1 Chọn + vận chuyển + rửa 5 2 Bóc vỏ, bỏ hạt 35 3 Rửa lại 0,5 4 Cho nhân Tăng 10% 5 Cấp đông 1,5 6 Đóng gói 0,5 => tổng hao phí là: 32,5% Vậy nguyên liệu cần cho 1 tấn sản phẩm là: T = => T = Vậy nhiên liệu cần cho 3 tấn sản phẩm ka là: 1509,7 x 3 = 4529,1kg/ca Bảng tính hao và bán sản phẩm cho từng công đoạn TT Công đoạn Tiêu hao cho 1 tấn SP Bán SP của từng công đoạn % Lượng tiêu hao Cho 1 tấn TP Cho 1 ca Cho 1h 1 Chọn+V/c + rửa 5 75,5 1431,2 4302,6 537,8 2 Bóc vỏ+bỏ hạt 35 502 932,2 2796,6 349,6 3 Rửa lại 0,5 4,7 927,6 2782,8 347,8 4 Nạp nhân Tăng10% 92,8 1020,4 3061,2 382,7 5 Cấp đông 1,5 15,3 1005,1 3015,3 376,9 6 Đóng gói 0,5 5,1 1000,0 3000,0 375 III. Tính công nhân và chọn thiết bị 1. Công đoạn nhập nguyên liệu vào nhà máy: Tính cho 1 ca sản xuất. - Vải được vận chuyển vào nhà máy và được chứa trong sọt gỗ, mỗi sọt có sức chứa 50kg. Công nhân vận chuyển thẳng các sọt nguyên liệu từ xe vào kho nguyên liệu. - Lượng nguyên liệu nhập kho trong mỗi ngày: Năng suất bôc dỡ của 1 công nhân 300kg/h Số công nhân cần là : 566,1 : 30 = 1,9. Chọn 2 công nhân cho công đoạn này. 2. Lựa chọn – vận chuyển – rửa Lựa chọn được tiến hành tại kho nguyên liệu 1 CN 1h chọn được 160kg vậy số công nhân chọn là = 3,54 chọn 4 công nhân số công nhân vận chuyển vào phân xưởng 1 xuất là 2 người. Vải được ngâm trong bể với thời gian: 5 phút, sau đó được chuyển sang máy rửa sục khí bằng băng tải cổ ngỗng và mỗi mẻ hết thời gian là 15 phút sử dụngbăng tải là 90%. Vậy năng suất băng tải là: 1509,7 x 10% + 1509,7 = 16606,7 kg/ca Lượng nguyên liệu trong 1 mẻ G = 566,1 x 15/60 = 141,5kg/1mẻ Thể tích nguyên liệu chứa trong 1 mẻ V = G/ ( = 600kg/m) => V 141,5 : 600 = 0,24 m3 Khi ngâm tỉ lệ nguyên liệu/nước: 1/3 Vậy lượng nước là: 0,24 x 3 = 0,72 Thể tích bể: V = Hệ số sử dụng đổ dầy bể là 0,7 : V = 0,96/07 = 1,37m3 => Chọn bể : 1,5 x 1,0 x 1 (d x R x C) = 1,5m3 - Chọn máy rửa thổi khí để rửa sạch tập chất (chọn máy ký hiệu KH 234A của Bungary. Các thông số kỹ thuật - Năng suất : 5000 kg/h - Lượng nước tiêu thụ: 1,5 m3h - Công suất động cơ kéo : 1,1 Kw - Công suất quạt thổi khí: 1,5 Kw 3. Bóc vỏ – bỏ hạt Vì kích cỡ quả vải khác nhau nên ở công đoạn này chỉ thực hiện được bằng tay do công nhân đảm nhiệm. Với năng suất trung bình của một công nhân là: 80kg/ca. Vậy lượng công nhân cần là: 4302,6 : 80 = 53,78 = 54 công nhân. -Chọn bàn: KIH: (1,6 x 1,0 x 0,8) cho 4 công nhân => Số bàn cần : = 13,5 bàn lấy 14 bàn cho 4 công nhân/1 bàn 4. Rửa lại: Vải rau khi bóc tách loại bỏ vỏ, hạt hay những phần không dinh dưỡng được ngâm ngay trong dung dịch CaCl2 0,5% rồi đưa ngay đến khu vực rửa. - Vải được rửa lại bằng nước sạch có pha chất sát trùng Clo có nồng độ 0,001 0,002%. Nên đựng trong rổ nhựa và khi rửa cũng bằng chính rổ đó để tránh vỡ quả, trầy màng quả, sau rửa vải được vớt ra khay gỗ để ráo nước. - Chọn bể: K/H: 1 x 1,5 x 1,5 (O x D x R) - Công đoạn này chọn 4 công nhân 5. Cấp đông Vải sau khi ráo nước được đem đi cấp đông ngay chọn 4 công nhân cho công đoạn này. Chọn máy cấp đông bằng truyền xoắn kiểu : IQF (Inđiviual quecerly frozen Năng suất 3 tấn trong 1 ca: 500 kg/1h - Chọn máy có các thông số sau: Thông số S – IQF . 500S Năng suất kết đông (kg/mẻ) 500 Năng suất lạnh yêu cầu (kw) 107 Sản phẩm Rau quả Nhiệt độ sản phẩm vào/ra (oC) + 10/ - 18 Nhiệt độ buồng (oC) - 32 đến – 36 Kiểu cấp dịch (nuôi chất lỏng) Bơm tuần hoàn Nuôi chất lạnh Amoniac Vật liệu băng truyền Inox Chiều rộng băng truyền 457 Kích thước của bì (mm): rộng W 3600 Cao H 2600 Dài L 6806 Chiều dày panét cách nhiệt (mm) 150 Thời gian kết đông (phút) 7 đến 10 Phương pháp xả băng Băng nước hoặc hơi nóng Nguồn nhiệt Ba pha/380V/50 HR Phần IV Phần tính toán Chương i: xác định dung tích và bố trí mặt bằng phân xưởng sản xuất. Nhà máy sản xuất rau quá lạnh đông gồm có các phòng sau: - Phòng bảo quản nguyên liệu - Phòng bảo quản lạnh đông - Phòng máy và thiết bị hệ thống lạnh Phân xưởng chế biến i. xác định phòng bảo quản nguyên liệu Tính cho thời điểm có khả năng bảo quản với lượng lớn nhất. Khả năng phục vụ cho một ca là: 16.835 kg Phục vụ cho một ngày sản xuất (2 ca): 16.835 x 2 = 33.670 kg Để đảm bảo nguyên liệu bảo quản lạnh có khả năng dự trữ 30 ngày, lượng chứa của kho là: G = 33.670 x 30 = 1.010.100 kg Chọn kho có khả năng chứa G = 1.100.000kg hàng qau quả Dung tích kho lạnh: G = 1.100tấn/ kho Chọn chiều cao xếp hàng là: h = 3,01 m Thể tích buồng lạnh: V = m3 Trong đó: G: dung tích kho lạnh (tấn) V: thể tích kho lạnh (m3) Gv: Định mức chất tải thể tích (tấn/ m3) Gv = 0,31 (tấn/ m3) V = = 3548,4 (m3) Diện tích chất tải lạnh: F = Trong đó: F: diện tích tải lạnh hoặc diện tích hàng chiếm trực tiếp h: chiều cao chất tải Nhà kho 1 tầng, cao 5260m thì chọn h = 4,2m F = = 844,85 (m3) Diện tích cần VD: Ft = Trong đó: : hệ số sử dụng buồng chứa = 0,75- 0,8 Ft = = 1056,06 (m3) Z = = 7,333 Chọn tám phòng theo tiêu chuẩn xây dựng nhà công nghiệp, ta chọn phòng bảo quản nguyên liệu: 24 x 6 ii. phòng bảo quản lạnh đông: Trong phòng bảo quản đông lạnh sản phẩm được chứa trong các thùng cattông số 13, khối lượng các thùng là 10kg, chiều cao xếp là 2m. Yêu cầu của kho lạnh bảo quản sản phẩm là phải có sức chứa hợp lý giữa việc sản xuất và việc xuất sản phẩm. Thông thường kho lạnh phải đảm bảo sức chứa được lượng sản phẩm sản xuất ra trong một tháng. ở đây, ta tính khả năng chứa cho 30 ngày sản xuất, mỗi ngày tối đa là 8 tấn sản phẩm. Vậy dung tích kho bảo quản là: E = 8 x 30 = 240 tấn Với kho bảo quản rau quả có tiêu chuẩn chất tải gv = 0,6 tấn/ m3 Thể tích của buồng bảo quản LĐ: V = V = = 400 (m3) Số phòng Z = = 1,67 Nên ta chọn: 2 phòng Diện tích chất tải: F = = = 200 (m3) Diện tích phòng lạnh cần thiết F = = 250 (m3) Theo tiêu chuẩn nhà công nghiệp, chọn kích thước nhà là 24 x 6m Nên số phòng Z = = 1,7 chọn 2 phòng iii. xác định phân xưởng sản xuất chính: Phân xưởng sản xuất bao gồm dây chuyền chế biến vải ăn LĐ và Pure vải Chọn 1 tầng kích thước: 24 x 96m Trong đó khu sản xuất: 24 x 78m Chương ii: tính cách nhiệt- cách ẩm Nước ta nằm ở vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng- ẩm nên nhiệt độ của môi trường bên ngoài khá cao so với nhiệt độ trong phòng lạnh và phòng bảo quản lạnh đông. Do chênh lệch nhiệt độ nên luôn có dòng nhiệt và ẩm xâm nhập từ bên ngoài vào gây tổn thất đến năng suất của hệ thống lạnh. Do ẩm có tác dụng xấu đến các vật liệu xây dựng và cách nhiệt. Vì vậy, cần xây dựng và cách nhiệt kho lạnh phải đáp ứng được các yêu cầu - Đảm bảo độ bền vững theo tuổi thọ dự kiến của kho - Chịu được tải trọng quy định - Chống ẩm tốt - Cách nhiệt tốt - Chống được cháy nổ và đảm bảo - Thuận tiện cho việc bốc dỡ và sắp xếp hàng Phải kinh tế Do các yêu cầu trên, kho lạnh cần được xây dựng vững chắc, có khung bằng các kết cấu bê tông- cốt thép đặc biệt là nền, dầm, xà, pa nét, mái. Kết cấu bao che thì đối với từng vị trí kết cấu lại khác nhau. i. tính cách nhiệt- cách ẩm Chiều dày cách nhiệt được tính theo công thức: Trong đó: : Độ dày cách nhiệt yêu cầu, m : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, W/ m. K K: Hệ số truyền nhiệt W/ m2. K : Hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài mặt vào tường gạch (phía trong), Wm2. K : Hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh, W/ m2. K : Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/ m.K : Bề dày của lớp vật liệu xây dựng thứ i 1. Tính cách nhiệt cho từng phòng. a. Tường bao quanh của phòng nguyên liệu: Lớp vữa xi măng Tường gạch Lớp vữa xi măng Lớp cách âm Lớp cách nhiệt Lớp vữa trát và lưới thép Chọn trước một số thông số sau: Tên vật liệu (m) (W/ m2. K) (gm.h/ mm Hg) Vữa xi măng 0,01 0,880 0,0130 Gạch 0,22 0,820 0,0440 Cách ẩm 0,005 0,300 0,0001 Cách nhiệt 0,0467 0,0009 Chọn lớp cách ẩm là: lớp bi tun và một giấy dầu Chọn lớp cách nhiệt là: lớp xốp polystirol (stiropo) với tường ngoài, hệ số cấp nhiệt theo: = 23,3 (W/ m2.k) = 9 (W/ m2.k) Hệ số truyền k cho vách bao tường ngoài theo phòng bảo quản ở nhiệt độ 0,3 (W/ m2.k) Chiều dày lớp cách nhiệt là: Chọn chiều dày lớp cách nhiệt là 0,15m Hệ số truyền nhiệt là: (W/ m2.k) b. Tường bao của phòng đóng kiện: Phòng này được dùng để làm lạnh bao bì trước khi đem đóng kiện, đồng thời cũng là khu vực đóng kiện. Như đã chọn, phòng có kích thước: dài x rộng x cao = 9 x 3 x 3,1m Do đặc tính của phòng có nhiệt độ trong phòng là 00C do đó ta chọn kết cấu cách nhiệt của phòng như kết cấu phòng bảo quản nguyên liệu. Các thông số bao tường Tên vật liệu (m) (W/ m2. K) (gm.h/ mm Hg) Vữa xi măng 0,01 0,880 0,0130 Gạch 0,22 0,820 0,0440 Cách ẩm 0,005 0,300 0,0001 Cách nhiệt 0,15 0,047 0,0009 c. Tường bao của tường bảo quản lạnh đông (từ 0 đến 200C) 1. Lớp vữa xi măng 2. Tường gạch 3. Lớp vữa xi măng 4. Lớp cách âm 5. Lớp cách nhiệt 6. Lớp vữa trát và lưới thép Dựa vào bảng vật liệu cách nhiệt, cách ẩm và xây dựng [ 69- 1] Ta chọn một số thông số sau: Tên vật liệu (m) (W/ m2. K) (gm.h/ mm Hg) Vữa xi măng 0,01 0,880 0,0130 Gạch 0,2 0,820 0,0440 Cách ẩm 0,005 0,300 0,0001 Cách nhiệt ? 0,047 0,0009 Chọn lớp cách ẩm gồm 2 lớp bitum và 1 lớp giấy dầu Theo bảng hệ số truyền nhiệt, K vách ngoài phụ thuộc vào buồng lạnh [72- ] buồng lạnh có nhiệt độ: -25 đến - 200C. Ta có: K = 0,21 (W/ m2K) Hệ số toả nhiệt = 23,3 (W/ m2.k) = 8 (W/ m2.k) Chiều cách nhiệt Chọn = 0,225m Hệ số truyền nhiệt thực: (W/ m2.k) Kiểm tra đọng sương Theo bảng nhiệt độ và độ ẩm của các địa phương [7- 1], ta xác định được nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại Bắc Giang: t = 370C Trên đồ thị I- t của không khí ẩm, ta có ts = 29,50C Chọn nhiệt độ buồng lạnh trung bình là: t2 = - 200C Ks = 0,5 x x [75- 1] Với phòng bảo quản lạnh nguyên liệu: = 9 (W/ m2.độ); K1 = 0,3 (W/ m2.độ) Ks = 0,95 x 9 x = 0,688 (W/ m2. độ) KS1 = 0,688 > K1 = 0,3 Nên thoả mãn điều kiện vách ngoài không để đọng sương. Với phòng bảo quản lạnh đông = 8 ( W/ m2.độ) k1đ = 0,21 (W/ m2.độ) Ks = 0,95 x 8 x = 0,365 (W/ m2.độ) Nên thoả mãn điều kiện vách ngoài để đọng sương Tính cách nhiệt của trần kho lạnh: Chọn kết cấu của trần như sau: 1. Lớp vữa xi măng 2. Lớp cách âm 3. Lớp bê tông, cốt thép chịu lực 4. Lớp cách ẩm 5. Lớp cách nhiệt Sty rop 0 6.Lớp vữa trát và lưới thép. Dựa vào bảng vật liệu cách nhiệt, cách ẩm và xây dựng [69- 1] ta chọn được trước một số thông số sau: Tên vật liệu (m) (W/ m2. K) (gm.h/ mm Hg) Xi măng 0,020 0,880 0,0130 Cách ẩm bi tun 0,005 0,300 0,0010 Bê tông- cốt thép 0,100 1,330 0,0125 Cách ẩm bi tun 0,005 0,300 0,0001 Cách nhiệt Soty ropo 0,047 0,0010 Vữa trán và lưới thép 0,020 0,880 0,0130 a. Tính cách nhiệt cho buồng bảo quản lạnh ở 00C Tra bảng hệ số truyền nhiệt, ta được K = 0,29 (W/ m2.độ) Ta bảng hệ số toả nhiệt 1và2 ta được: 1 = 23,3 (W/ m2.độ) Chiều dày cách nhiệt = 0,147 m = 0,287 (W/ m2.k) b. Tính cách nhiệt cho phòng bảo quản ở - 200C Ta có: k = 0,21 (W/ m2.độ) 1 = 23,3 (W/ m2.độ) 2 = 7 (W/ m2.độ) Chiều dày cách nhiệt là: = 0,207 m Chọn chiều dày lớp cách nhiệt là: 0,225 (m) Hệ số truyền nhiệt thực = 0,195 (W/ m2.k) c. Tính cách nhiệt cho phòng đóng kiện: Kết cấu tương tự như phòng bảo quản nguyên liệu 2. Tính cách nhiệt của nền kho lạnh: a. Nén kho bảo quản nguyên liệu: Chọn kết cấu nén như sau khi ở nhiệt độ (t0C 00C) 1. Nền gạch lá lem 2. Bê tông cứng 3. Bê tông giằng 4. Cách nhiệt 5. Cách ẩm Bê tông đệm 7. Làm kín bằng đá dăm Dựa vào bảng vật liệu, ta chọ kích thước theo bảng sau Tên vật liệu (m) (W/ m2. K) (gm.h/ mm Hg) Nền bằng tấm bê tông lót 0,04 1,4 0,03 Bê tông tăng cứng 0,08 1,4 0,03 Bê tông giằng 0,08 1,4 0,03 Cách nhựa sỏi và đất sét xốp ? 0,2 0,001 Cách ẩm bi tum và giấy dầu 0,005 0,3 0,001 Bê tông đệm 0,10 1,4 0,03 Làm khí bằng đa dăm 0,10 0,4 Tra bảng số truyền nhiệt và hệ số toả nhiệt ta được: K = 0,47 x 0,44 + 0,23 x 0,33 + 0,12 x 0,23 = 0,31 (W/ m2. độ) = 23,3 (W/ m2 độ) = 7 (W/ m2 độ) Chiều dày cách nhiệt là = 0,5 m Chọn chiều._. dày lớp cách nhiệt là 0,5 (m) Tính cách nhiệt cho nền phòng đóng gói, đóng kiện: Kết cấu cách nhiệt của nền phòng tương tự như phòng bảo quản nguyên liệu Các thông số của nền kho; Tên vật liệu (m) (W/ m2. K) Nền bằng tấm bê tông lót 0,04 1,4 Bê tông tăng cứng 0,08 1,4 Bê tông giằng 0,08 1,4 Cách nhựa sỏi và đất sét xốp 0,05 0,2 Cách ẩm bi tum và giấy dầu 0,005 0,3 Bê tông đệm 0,10 1,4 Làm khí bằng đa dăm 0,10 0,4 Xác định chiều dày cách nhiệt cho nền phòng bảo quản lạnh đông: Phòng lạnh đông có nhiệt độ t0C = - 20 0C. Chọn kết cấu nền là nền lửng trên khoa lạnh như hình vẽ 1. Nề nhẵn bằng xi măng (các tấm) 2. Lớp cách ẩm bằng bi tum 3. Tấm cách nhiệt 4. Tấm bê tông cốt thép tiêu chuẩn 5. Dầm bê tông cốt thép 6. Cọc bê tông cốt thép Chọn trước các thông số sau Tên vật liệu (m) (W/ m2. K) Nền nhẵn bằng các tấm lót xi măng 0,04 1,4 Lớp vữa xi măng 0,03 0,9 Cách ẩm bi tum và giấy dầu 0,07 0,3 Lớp cách nhiệt sỏi và đất sét ? 0,2 Lớp bê tông cốt thép 0,01 0,4 Tra bảng hệ số truyền nhệt và hệ số toả nhiệt K = 0,21 (W/ m2 độ) = 0,21 (W/ m2 độ) = 7 (W/ m2 độ) Chiều dày cách nhiệt là = 0,88 m Chọn chiều dày lớp cách nhiệt là: 1m khi đó = 0,189 (W/ m2.k) Xác nhận chiều dày cách nhiệt tường ngăn: Chọn tường ngăn dạng này giữa các phòng có cùng nhiệt độ và độ ẩm, ta chọn kết cấu xây dựng bằng bê tông bọt. Với tường ngăn kho bảo quản nguyên liệu ta có. K = 0,58 (W/ m2 độ) = 9 (W/ m2 độ) Hệ số dẫn nhiệt của bê tông bọt: = 0,15 w/ mk. Khi đó, chiều dày cả lớp cách nhiệt là: = 0,23 m Chọn chiều dày lớp cách nhiệt là 0,25 m ii. kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt Mật độ dòng nhiệt qua cơ cấu cách nhiệt. Q = K x t = (w/ m2) Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt của tường kho nguyên liệu: Nhiệt độ ngoài: tn = 32 0C Nhiệt độ trong: tt = 00C Hệ số truyền nhiệt thực: Kinh tế = 0,273 (W/ m2. K) Ta có q = 0,273 x (37,6 - 0) = 10,3 (W/ m2) Xác định nhiệt độ bề mặt qua các lớp cách q = x (tfi - t1) nên t1 = + tfi Với a1: Hệ số toả nhiệt từ môi trường vào vách (W/ m2. k) t1 = 37,6 - = 37,20C t1+ 1 = ti - với ti: nhiệt độ thứ i theo tường bao của phòng bảo quản nguyên liệu ta có: t2 = t1 - = 37,2 - = 37 (0C) t3 = t2 - = 37 - = 34,2 (0C) t4 = t3 - = 34,2 - = 31,1 (0C) t5 = t4 - = 31,1 - = 30,9 (0C) t6 = t5 - = 30,9- = 1,1(0C) t7 = t6 - = 1,1 - = 0,9 (0C) Ta có: q = x (t7 - tf2) Với hệ số cấp nhiệt từ tường vào buồng lạnh Tf2: Nhiệt độ buồng lạnh Suy ra: Tf2 = t7 - = 0,9 - = 0 (0C) Từ nhiệt tính toán được ta tra được áp suất hơi bão hoà P', tính được phần áp suất phân xưởng. Tra bảng tính chất vật lý của không khí ẩm (II) ta được bảng áp suất hơi bão hoà. Vách 1 2 3 4 5 6 7 Nhịêt độ 37,2 37 34,2 31,1 30,9 31,1 0,9 áp suất Px, Pa 6344 6280 5378,9 4517 4466,3 661,6 652,2 Tính áp suất thực của hệ nước. Dòng hơi ẩm thấp qua kết cấu bao che Với Ph1 và Ph2 là phần áp suất hơi của không khí bên ngoài và bên trong dòng. Ph1 = P'x x xác định nhiệt độ 37,60C Ph2 = P'x x xác định nhiệt độ 0C Tại 37,60C ta có = 865; P'x = 6472 (Pa) Nên Ph1 = 6472 x 83% = 5371,67 Tại 00C ta có = 30%; P'x = 610,8 (Pa) …là trở kháng thấm của kết cấu bao che. H - với là độ dày các lớp tường bao và hệ số khuếch tán tương ứng. Lớp Vữa Gạch Cách ẩm Cách nhiệt (m) 0,01 0,22 0,05 0,15 (g/m.h Mpa) 90 205 0,86 7,5 H = = 3 x = 0,282 (m2. hMPa/g) Nên (t) = = 0,152 (g/m2. h) Phần áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt Px2 = Ph1 - = 5371,67 - 0,152. = 5036,30 (Pa) Px3 = Px2 - = 5354,8 - 0,152. = 5036,30 (Pa) Px4 = Px3 - = 5036,3 - 0,152. = 4429,17 (Pa) Px5 = Px4 - = 4489,17 - 0,152. = 3605,45 (Pa) Px6 = Px5 - = 3605,45 - 0,152. = 565,45 (Pa) Px7 = Px6 - = 565,45 - 0,152. = 548,56 (Pa) Khi đó: H3. = 0,317 (m2.hMPa/g) (g/ m2.h) Phân áp lực lúc này là: Px2 = 5371,67 - 0,152. = 5354,80 (Pa) Px3 = 5354,80 - 0,152 = 5036,30 (Pa) Px3= 5036,3 - 0,152. = 4506,6 (Pa) Px4 = 4506,67 - 0,152 = 4489,17 (Pa) Px5 = 4489,17 - 0,152. = 3605,45 (Pa) Px6 = 3605,45 - 0,152. = 565,45 (Pa) Px7 = 565,45 - 0,152. = 548,56 (Pa) Ta thấy các Pxi < Pi thoả mãn điều kiện không đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt của kho. Khi đó, ta thấy có bảng thu hoạch sau: Lớp Vữa Gạch Cách ẩm Cách nhiệt (m) 3 x 0,22 1 x 0,22 0,003- 0,05 0,15 (g/m.h Mpa) 90 105 0,86 7,5 Vậy lớp cách ẩm dày 0,008 m = 8 mm được chi thành 3 lớp: Lớp 1: = 0,003 m nằm sau lớp tầng gạch Lớp 2: = 0,005 m nằm sau lớp vữa trát Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt kho lạnh đông Tương tự như tính toán ở trên, ta có: Kinh tế: 0,19 (W/ m2. độ) = 23,3 (W/ m2.độ) Tn = 37,6 (0C) Tt = - 20 (0C) q = K x t = 0,19. [37,6. (-20)] = 10,944 (w/m2) q = x (tf1 - t1) (w/m2) t1 = tf1 - (0C) t1 = tf2 - (0C) t3 = 37- = 34 (0C) t4 = 34- = 33,9 (0C) t5 = 33,9- = 33,7 (0C) t6 = 33,7- = - 18,7 (0C) t7 = - 18,7 - = - 18,8 (0C) q = x 9 (t7 - tf2) (W/m2) tf1 = t7 - (0C) Vách 1 2 3 4 5 6 7 Nhịêt độ (00C) 37,1 37 34 33,9 33,7 - 18,7 - 18,8 áp suất Px, Pa 6335 6280 531,2 5389,28 5231,44 116,157 115,2 Px = (t = 37,6 0C = 6472 (pa) Nên Ph1 = Px' (t = 37,60C) = 103.90% = 93 (Pa) Ta có trở kháng kết cáu bao chê Lớp Vữa Gạch Cách ẩm Cách nhiệt (m) 0,01 0,22 0,05 0,225 (g/m.h Mpa) 9+0 0,86 0,86 7,5 H = = 3 x = 0,0382 (m2. hMPa/g) Nên t = =0,138 (g/m2.h) Phần áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt là: Px2 = Ph1 - = 5371,67 - 0,138. = 5356,33 (Pa) Px3 = Ph2 - = 5356,33 - 0,138. = 5067,19 (Pa) Px4 = Ph3 - = 5067,19 - 0,138. = 5051,86 (Pa) Px5 = Ph4 - = 5051,86 - 0,138. = 4249,53 (Pa) Px6 = Ph5 - = 4249,53 - 0,138. = 109,33 (Pa) Px7 = Ph6 - = 109,53 - 0,138. = 94,19 (Pa) Ta thấy các Pxi < Px'i Nên chọn cách ẩm là = 5 (mm) là đủ điều kiện để không đọng sương ẩm cơ cấu cách nhiệt của kho lạnh đông. chương iii tính nhiệt kho bảo quản lạnh i. tính nhiệt kho lạnh. Tính nhiệt kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ bên ngoài vào môi trường kho lạnh mà máy lạnh phải đủ công suất đển thải nó trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng lạnh và buồng không khí bên ngoài. Nhiệt tải lạnh được xác định: Trong đó: : Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Tổn thất lạnh để làm lạnh hay đông sản phẩm. : Tổn thất lạnh do thông gió buồng lạnh : Tổn thất lạnh do vận hành : Tổn thất nhiệt do sản phẩm hô hấp 1. Dòng nhiệt qua kết cấu bao che: Với Q1: Dòng nhiệt qua tường bao, trần, sàn kho lạnh do chênh lệch nhiệt độ (W) Qbx: Dòng nhiệt do bức xạ mặt trời. Q1 = KF (tng - tb) Trong đó: F: Diện tích của bề mặt trao đổi nhiệt được xác định theo kích thước kho lạnh (m2). K: Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che tới từng vùng. tng: Nhiệt độ không khí bên ngoài. tb: Nhiệt độ không khí trong buồng: tng = 0,4ttb + 0,6tmax ttb: Nhiệt độ trung bình trong một ngày đêm ở tháng nóng nhất. tmax: Nhiệt độ ngày đêm cao nhất trong tháng nóng nhất. Chọn xây dựng kho ở Bắc Giang, ta có: ttb = 28,8 (0C) tmax = 42,5 (0C) tng = 0,4 x 28,8 + 0,6 x 42,5 = 37,60C Có: Hệ số truyền nhiệt thực được xác định thành phần trích cách nhiệt. Loại kho Trần W/ m2. K Tường W/ m2.K Nền W/ m2. K Kho bảo quản 00C 0,287 0,273 0,47 0,23 0,12 0,07 Kho bảo quản - 20 0C 0,195 0,19 0,159 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt được tổng kết qua bảng sau: Loại kho Trần ( m2) Tường ( m2) Nền (m2) Kho lạnh - 20 0C 24 x 10 = 288 (24 + 12) x 2 x 4,1 24 x 12 = 288 Kho lạnh 00C 24 x 48 = 1.152 (24 + 48) x 2 x 6 = 864 24x 48 = 1.152 338 806 262 246 Kho đóng kiện 9 x 3 = 27 (3 + 3) x 4 + 9 x 4 = 56 9 x 3 = 27 *Đối với phòng bảo quản nguyên liệu: t = 37,6 - 0 = 37,6 (0C) - Dòng nhiệt qua trần: = 0,287. 1152 - 37,6 = 12.431,5 (W) - Dòng nhiệt qua tường: = 0,287 . 864. 37,6 = 8.868,8 (W) - Dòng nhiệt qua nền : (W) Với m: hệ số tính đến sự gia tăng tương đối trở nhiệt của nền khí có áp cách nhiệt: m = Với : Bề dày và hệ số dẫn nhiệt của kết cấu nền. Theo số liệu phân tích ở trên ta tính được: = 0,212 Khi đó: Q13=(0,47. 338 + 0,23. 306 + 0,12. 262 + 0,07. 246). 37,6 . 0,12 Q13 = 2.214,4 (W) Suy ra: Q11 = 23.514,7 (W) * Đối với phòng bảo quản lạnh đông: (W) t = 37,6 - (-20) = 57,6 (0C) - Dòng nhiệt qua trần: = 0,195. 288. 57,6= 3.234,8(W) - Dòng nhiệt qua tường: = 0.19.288.576 = 3.151.9 (W) - Dòng nhiệt qua nền: = 0,189.288.5765=3.135,3 (W) Vậy Q11 = 9.522 (W) * Phòng đóng gói: - Dòng nhiệt qua trần: = 0,287 x 27 x 37,6= 291,3 (W) - Dòng nhiệt qua tường: = 0,273 x 56 x 37,6 = 574,8 (W) - Dòng nhiệt qua nền: = 0,97 x 27 x 37,6 x 0,212 = 208,7 (W) Q1dg = 1.0748,8 (W) * Dòng nhiệt qua bức xạ mặt trời: Qbx = K.F. t (W) K: Hệ số truyền nhiệt thực của vách tường F: Diện tích phần nhận bức xạ trực tiếp của mặt trời t: Hiệu nhiệt độ đủ, đặc trưng cho ảnh hưởng của bức xạ mặt trời mùa hè, theo thiết kế, kho lạnh có mái che chống nóng, khi đó ta chỉ cần xác định cho từng hướng đông và tây. - Mặt trời phía Đông là kho lạnh 00C, ta có: F1= 48 x 6 = 288 (m2) - Mặt tường phía Tây của kho lạnh - 200C: F2 = 24 x 4 = 96 (m2) - Dòng nhiệt cho kho lạnh 00C: Qbx1 = Kt. F1. t (W) Ta có: Kt = 0,273 (W/ m2. K) F = 288 (m2) t1 = 12 (0C) Suy ra: Qbx1d = 0,19 x 96 x 10 = 182,4 (W) Do đó: Tổng dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che với kho bảo quản 00C. = 23.514,7 + 943,5 = 24.458,2 (W) Với kho bảo quản lạnh đông - 20 0C: = 6.522 + 182,4 = 9.704,4 (W) Với kho bảo quản đóng gói: 00C: = 1.074,8 (W) 2. Dòng nhiệt tổn thất do làm lạnh, làm lạnh đông sản phẩm: Dựa vào công thức: Với: Q2: Nhiệt cho làm lạnh sản phẩm xuống nhiệt độ bảo quản (W) Qb: Nhiệt làm lạnh bao bì xuống nhiệt độ bảo quản (W) (KW) Với M: Lượng hàng nhập vào kho bảo quản: (tấ/ ngày đêm) i1, i2: entanpy của sản phẩm trước và sau khi xử lý lạnh (KJ kg) 1000/ 24 x 3600: Hệ số chuyển từ tấn/ ngày đêm sang Kg/ S. Do hoa quả được nhập có thời vụ nên với kho bảo quản nguyên liệu ở 00C Khối lượng hàng: (tấn/ ngày đêm) Với: E: Dung dịch kho lạnh: E = 1.100 (tấn) B: hệ số quay vòng, B = 9 m: hệ số nhập hàng không đều, m = 2,5 105: Số ngày nhập hàng trong 1 năm = 235,7 (tấn/ ngày đêm) Entanpy của sản xuất ở các nhiệt độ tương đương là: i1 (200C) = 346,5 (KJ/ Kg) i2 (00C) = 272,3 (KJ/ Kg) Nên: Dòng nhiệt toả ra từ bao bì với kho bảo quản ở 00C là: (KW) Với Mb: Khối lượng bao bì vào cùng sản phẩm (tấn/ ngày đêm) Cb: Nhiệt dung riêng của bao bì, KJ. Kg.K t1/ t2: Nhiệt độ trước và sau làm lạnh của bao bì chọn loại bao bì gỗ: Mb = 20%M = 0,2.235,7 = 47,1 (tấn/ ngày đêm) Nhiệt dung riêng của gỗ: Cgỗ = 2,5 KJ/ Kg.K Chọn t1 = 200C; t2 = 00C Vậy Qbc = 47,1. 2,5 (20 - 0).= 28,26 (KW) Suy ra: Tổn thất nhiệt do làm lạnh sản phẩm là: = 202,9 + 28,26 = 231,16 (KW) = 231.160 (W) Khối lượng hàng nhập kho vào kho bảo quản lạnh đông trong một ngày đên là: Với Md: Khối lượng hàng nhập vào buồng bảo quản lạnh đông (tấn/24h) Ed: Dung tích buồng bảo quản lạnh đông Ed = 240 tấn : Tỷ lệ nhập hàng có t0 80C, được đưa trực tiếp vào phòng bảo quản lạnh đông = 0,8. m: Hệ số nhập hàng không đều; m = 2,5 B: Hệ số quay vòng hàng; B = 6 (tấn/ năm) (Tấn/ năm) Entanpy của sản phẩm nhập vào buồng bảo quản lạnh: Nhiệt độ nhập vào kho bảo quản lạnh đông là: t1 = - 80C Nhiệt độ hàng trong kho bảo quản lạnh đông là: t2= - 200C. Khi đó: i (-80C) = 51 (KJ/ Kg) i (- 200C) = 0 (KJ/ Kg) Nên: Nhiệt độ tốn để làm lạnh bao bì: Với Cb: Nhiệt dung riêng của bao bì, chọn bao bì cát tông: Cb = 1,46(KJ/ Kg) Mb: Khối lượng bì nhập theo sản phẩm Mb = 0,15 x Md = 0,15 . 7,9 = 1.19 (tấn/ ngày đêm) Chọn nhiệt độ ban đầu của bao bì là: t2 = 00C Nhiệt độ bao bì trong phòng bảo quản: t1= - 200C Suy ra tổn thất nhiệt độ làm lạnh đông sản phẩm trong quá trình bảo quản: 3. Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh: Dòng nhiệt chủ yếu do không khí nóng bên ngoài dựa vào buồng lạnh thay thế cho không khí trong buồng để đảm bảo sự hô hấp của các sản phẩm bảo quản. Như vậy, phòng bảo quản lạnh đông không có dòng nhiệt này: Dòng nhiệt được xác định: Với: MK: Lưu lượng không khí của quạt gió h1, h2: Entanpy của không khí ngoài, trong phòng bảo quản (KJ/ Kg) được xác định dựa vào nhiệt độ và độ ẩm của không khí. Đối với môi trường ngoài kho lạnh: h (t = 37,60C; = 83%) = 126 (KJ/ Kg) h (t = 00C; = 90%) = 8,5 (KJ/ Kg) Lưu lượng quạt thông gió: (Kg/S) Với V: Thể tích buồng bảo quản cần thông gió: V = 24 x 48 x 6 = 6.912 (m2) a: Buộc số tuần hoàn không khí trong một ngày: a = 3 (lần/24h) PK: Khối lượng riêng của không khí trong buồng: PK = 1,22 (Kg/ m3) Khi đó: Suy ra: 0,298 x (126 - 8,5) = 35,01 (KW) = 35.010 (W) 4. Dòng nhiệt vận hàng Dòng nhiệt xuất hiện trong quá trình sử dụng phòng lạnh, do chiếu sáng, do người làm việc, do vận có điện, do cháy nổ: (W) - Dòng nhiệt do chiếu sáng: Q1 = A x F (W) Với F: Diện tích của kho lạnh bảo quản; Ta có: F1 = 24 x 48 = 1.152 (m2) F1d = 24 x 12 = 288 (m2) Fdg = 9 x 3 = 27 (m2) A: Nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng 1m2 diện tích kho bảo quản: A = 1,2 (W/ m2) Khi đó: Q11 = A x F1 = 1,2 .1152 = 1.382,4 (W) Q11d = A x F1d = 1,2 . 288 = 245,6 (W) Q1dg = A x Fdg = 1,2 .27 = 32,4 (W) - Dòng nhiệt do người làm việc trong phòng toả ra: Q2 = 350 x n (W) Với: 350: Nhiệt lượng cho người thải ra, tính khi làm việc nặng nhọc; 350W/ người. n: Số người làm việc Do F1 và F1d > 200 nên chọn n = 4 người. Khi đó Q21 = Q21d = 350 x 4 = 1400 (W) - Dòng nhiệt do các động cơ: Q3 = 1000 x N Với N: Công suất điện cơ (KW) Kho bảo quản lạnh và lạnh đồng đều lấy N = 3 (KW) 1000: Hệ số chuyển đổi từ KW ra W. Khi đó Q31 = Q31d = 3.1000 = 3000 (W) - Dòng nhiệt khi mở cửa: Q4 = B x F (W) Với F: Diện tích của buồng m2 Ta có: F1 = 1.152 (m2) F1d = 288 (m2) B: Dòng điện riêng khi mở cửa (W/ m2) Ta có: B1 = 3,5 (W/ m2) B1d = 2,5 (W/ m2) Vậy: Q41 = 3,5 x 1152 = 4.032 (W) Q41d = 2,5 x 288 = 720 (W) Q4gd = 3,5 x 27 = 94,5 (W) Suy ra: Dòng nhiệt do vận hành ở kho lạnh 00C: = 1382 + 1400 + 3000 + 4032 = 9814 (W) Dòng nhiệt do vận hàng ở kho lạnh -200C =245,6+1400+3000+720=5.465,6(W) Dòng nhiệt do vận hàng ở phòng đóng kiện 00C: (W)=32,4+1400+3000+94,5=4.526,9(W) 5. Dòng nhiệt do hoa quả hô hấp: Chỉ xuất hiện ở kho bảo quản nguyên liệu do rau quả hô hấp trong quá trình bảo quản. Như vậy, khi bảo quản lạnh đông không có tổn thất này: Tổn thất trong kho bảo quản lạnh ở 00C: E: Dung tích kho lạnh: E: = 1.100 (tấn) Q1, Q2: Dòng nhiệt toả ra khi sản phẩm có nhiệt độ nhập vào kho lạnh và sau có nhiệt độ bảo quản (W/ tấn) Ban đầu, sản phẩm có nhiệt độ: t1 = 200C; Q1 = 178 (W/ tấn) Sau đó, sản phẩm có nhiệt độ: t2 = 00C; Q2 = 20 (W/ tấn) Khi đó: = 1100 x (0,1.178 + 0 9.20) = 217.580(W) Bảng tổng kết dòng nhiệt cho kho bảo quản: Kho Kho lạnh 00C 24.458,2 213.160 35.010 9814 217.580 518.022,2 Phòng đóng gói 9.704,4 4.200 0 4.526,9 0 18.430,9 Kho lạnh -200C 1.074,8 6220 0 5465,6 0 12.760,4 * Xác định tải nhiệt cho thiết bị và máy nén: - Với kho lạnh 00C: + Nhiệt tải thiết bị: QOTB = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 24.458,2+ 231.160+ 35.010+ 9.814 + 217.580 = 518.022,2(W) + Nhiệt tải cho máy nén: QOMN = 100%Q1+ 70%Q2+ 100%Q3 + 70%Q4 + 100%Q5 = 24 x 458,2+ 0,7 x 231.160+ 35.010+ 0,7 x 9814+ 317.580 = 445.729,8 (W) - Với kho lạnh - 200C + Nhiệt tải thiết bị: QOTB = Q1 + Q2 + Q4 = 1.074,9+ 6.220+ 5.465,6 = 11.120,7 (W) - Với phòng đóng kiện: + Nhiệt tải thiết bị: QOTB = Q1 + Q2 + Q4 = 9.704,4+ 4200+ 4.526,9= 18.430,9 (W) + Nhiệt tải cho máy nén: QOTB = Q1 +70%Q2 + 70%Q4 = 9704,4+ 0,7x 4.200+ 0,7x 4.526,9 = 15.813,2 (W) Như vậy đối với phòng 00C ta có: QOTB = 18.450,9 + 518.022,2 = 536.453,1 (W) QOMN = 15.813,2 + 445.729,8 = 461.543 (W) II. tính nhiệt cho thiết bị cấp đông *Đối với máy cấp đông: Chủ yếu tổn thất là do làm lạnh đông sản phẩm. Tổn thất do làm lạnh sản phẩm Với h1, h2: Entanpy của sản phẩm trước và sau xử lý lạnh (KJ/ Kg) Trước xử lý lạnh t1 = 100C nên h1 = 398,8 KJ/ Kg Sau xử lý lạnh t2 = - 290C nên h2 = 0 KJ/ Kg M: Công suất kết đông: Khi đó: Q1 = M (h1- h2) = 0,416.(398,8 - 0) = 165,9 (KW) Tổn thất nhiệt qua vỏ máy là như nhau ở các mặt. Khi đó hầm có kích thước: 6800 x 3600 x 28 (mm) Tổng diện tích các mặt: (6,8 + 3,6) x 2 x 0,028 + 3,6 x 0,028 = 0,704 (m2) t = hiệu nhiệt độ giữa trong buồng và ngoài buồng. t = tn - t1 = 10 - (-35) = 450C K: Hệ số truyền nhiệt của vỏ máy, chọn K = 0,19. Khi đó: Q2 = 0,19 . 0,704 x 45 = 6,344 (KW) Tổn thất nhiệt: QT = Q1 + Q2 = 165,9 + 6,344 = 172,244 (KW) Với máy cấp đông băng truyền theo, loại máy đã chọn, yêu cầu năng suất lạnh là: Qm = 107 (KW) * Tổn thất nhiệt cho thiết bị kết đông: Thực phẩm: Q = QT + Qm = 172,2 + 107 = 279,2 (KW) Khi tính đến hệ số an toàn, ta chọn: Q0 = 279,2 x 1,05 = 293,16 (KW) chương IV tính toán chu trình lạnh- tính cho thiết bị lạnh i. chọn máy lạnh: a. chọn máy nén cho phòng nguyên liệu: Chọn máy nén một cấp Amoniac: 1. Chọn thông số của chế độ làm việc: a) Nhiệt độ sôi của mỗi chất lạnh: t0 = tb - t0 Với: tb: Nhiệt độ buồng lạnh (tb = 00C) t: Hiệu nhiệt độ yêu cầu: t0 = 50C Vậy t0 = -50C b) Nhiệt độ ngưng tụ tk = tw2 - tk tw2 = tw1 + (26)0C Với: tw1: Nhiệt độ trước khi vào tháp ngưng tw2: Nhiệt độ nước ra khỏi tháp ngưng Nước dùng cho tháp ngưng là: tw1 = 300C tw2 = 30 + 4 = 340C 2. Nhiệt độ quá lạnh tql: ttl = twl + (3 + 5)0C = 30 + 4 = 340C 3. Nhiệt độ hơi hút th: Với môi chất NH3 nhiệt độ hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi từ (5 15)0C Chọn th = t0 + (5 15) = -5 + 5 = 00C 4. Chu trình máy nén hơi một cấp: Các thông số được tra từ bảng hơi áp suất hơi bão hoà va đồi thị Ib - h: Thông số Điểm mút T (0C) P (quá trình) h (kj/ kg) V (cm3/ kg) 1' -5 3,55 1676 0,29 1 0 3,55 1682 2 95 14,2 1684 3' 39 14,2 604 3 34 14,2 579 4 -5 3,55 579 - Năng suất lạnh đông: q0 = h - h4 (kJ/ kg) q0 = 1676 - 579 = 1097 (kJ/ kg) - Năng suất lạnh riêng thể tích: = 33782,2 (kJ/ m3) Công nén riêng (kJ/ m3) là công lý thuyết mà máy phải sản ra để nén 1 kg hơi môi chất. Theo quá trình đoạn nhiệt từ áp suất P0 lên áp suất Pk I = h2 - h1 (kJ/ kg) Với: h1: Entanpy của hơi vào máy nén h2: Entanpy của hơi qua nhiệt ra thỏi máy nén I = 1864 - 1682 = 192 (kJ/ kg) - Năng suất nhiệt riêng: qk = 1864 - 597 = 1285 (kJ/ kg) - Hệ số lạnh của chu trình là tỷ số giữa năng suất lạnh đạt được trên công tiêu tốn cho chu trình: Hiệu suất Exergi của chu trình: Với: : Hệ số lạnh của chu trình lý tưởng Tk: Nhiệt độ ngưng (0K) T0: Nhiệt độ bay hơi (0K) - Tính nhiệt máy nén của chu trình một cấp, từ năng suất lạnh q0 yêu cầu ta phải tính nhiệt để chọn máy nén theo các bước sau: Năng suất lạnh riêng khối lượng: q0 = h1 - h4 (kJ/ kg) = 1676 - 579 = 1097 (kJ/ kg) Năng suất khối lượng thực tế của máy nén: (lưu lượng mỗi chất nén qua máy nén) (kh/s) Năng suất thể tích thực tế của máy nén: Vtt = mtt x V1 = 0,74 x 0,29 = 0,215 (m3/s) Hệ số cấp của máy nén: Là tỷ số giữa thể tích thực tế (Vn ) và thể tích lý thuyết Vtt của máy nén: Với: P0: tổn thất áp suất khi hút (= 0,05 at) Pk: tổn thất áp suất khi đẩy (= 0,1 at) m= 0,95 1,1 đối với máy nén amôniac (chọn m = 1) C: Tỷ số thể tích chất (C = 0,03 0,05, lấy C = 0,04) - Thể tích lý thuyết (do pit tông quét được) (m3/s) Trong đó thể tích lý thuyết của một máy nén lắp đặt: (m3/s) - Xác định chu trình lạnh tiêu chuẩn Chế độ tiêu chuẩn của hệ thống lạnh amoniac 1 cấp t0 = -150C; tqn = - 100C tk = 300C Các thông số của chu trình lạnh tiêu chuẩn - Năng suất lạnh riêng thể tích tiêu chuẩn: (kJ/m3) Năng suất tiêu chuẩn: (kw) Chọn máy nén theo năng suất tiêu chuẩn: Đối với phòng bảo quản lạnh chọn máy nén kiểu ký hiệu: 2AT125 các thông số kỹ thuật sau: Số lượng xi lanh 2 chiếc Đường kính xi lanh 125 mm Hành trình pít tông 110 mm Năng suất lạnh tiêu chuẩn 30 kw Công suất động cơ máy nén 14 kw Công suất động cơ máy nén 1,7 kw Điện áp 20/380 V Tốc độ tần số 1440 V/ phút. 50Hz Khối lượng nạp Nh3 75 kg Dầu bôi trơn XA Khối lượng dầu bôi trơn 12 kg Khối lượng thực phẩm bảo quản 100 tấn - Số máy nén cần chọn: Công suất đoạn nhiệt: Ns = mtt.I (kw) Ns: Công suất lý thuyết mtt: Lưu lượng khối lượng qua máy nén (kg/s) I: Công nén riêng (kJ/ kg) I = h2 - h1 NS = mtt . (h2- h1) = 0,74. (1864 - 1682) = 134,69 (kw) Hiệu suất chỉ thị: là công nén thực do quá trình nén bị lệch khỏi quá trình nén đoạn nhiệt lý thuyết. Ni = (kw) Với: : Hiệu số chỉ thị (kw) Công suất ma sát: Nms = Vtt + Pms P: áp suất ma sát riêng LT = 0,59 . 0,017 = 0,01 (m3/s) Nms = 0,01 . 0,6 . 104 = 60 (kw) Công suất hữu ích Nc. Nc = Ni - Nms = 251,644 - 60 = 191,644 (kw) Công suất điện Ncc là công suất đo được trên bảng đấu điện có kể đến tổn thất truyền động khớp và hiệu suất của chính động cơ điện. (kw) Hiệu suất truyền động khớp đai = 0,95 (kw) Công suất điện cơ lắp đặt: Để đảm bảo an toàn cho hệ thống lạnh, động cơ lắp đặt phải có công suất lớn hơn Ncc. Tuỳ theo điều kiện cụ thể có thể chọn động cơ lắp đặt lớn hơn công suất tính toán từ 1,1 2,1 lần. Ndc = 2,1 . 224,145 = 470,701 kw Nhiệt tải ngưng tụ Qk Qk = m.qk = m(h2 - h3) = 0,74 . (1864 - 579) = 950,9 (kw) b. chọn máy nén cho phòng bảo quản lạnh đông và thiết bị cấp đông: Sử dụng máy nén hai cấp nhằm: - Cải thiện hệ số cấp nhận của máy. - Giữ nhiệt độ cuối tầm nén không quá cao. - Đạt được nhiệt độ sôi tương đối thấp. * Các thông số làm việc: - Nhiệt độ sôi của môi chất: + Máy nén cho phòng bảo quản lạnh đông: (0C) + Máy nén cho tủ cấp đông: (0C) + Nhiệt độ ngưng tụ: tw1 = 300C tw2 = 340C tk = tw2 + tk = 34 + 4 = 380C - Nhiệt độ quá lạnh: tq1 = tw1 + t11 = 30 + 4 = 340C - Nhiệt độ hơi hút: Cho buồng bảo quản đông lạnh: th = t0 + 5 = -25 + 5 = -200C Chu tủ cấp đông: th = t0 + 5 = -42 + 5 = - 370c * Chu trình máy nén hơi cấp hai bình trung gian có ống xoắn: Thuyết minh quá trình: 1- 1': Quá nhiệt hơi hút. 1- 2: Nén đoạn nhiệt cấp hạ từ P0 lên P, St = S2 2- 3: Làm mát hơi quá nhiệt hạ áp xuống đường hơi bão hoà; X = 1 3- 4: Nén đoạn nhiệt cấp cho áp từ Ptg lên Pk, S3 = S4 4- 5: Làm mát ngưng tụ và quá lạnh lỏng trong bình ngưng 5- 7: Quá trình lạnh lỏng đỏng áp trong bình trung gian, 6- 10: Quá trình tiết lưu từ áp suất Pk xuống P0 10- 1': Bay hơi thu nhiệt của tác nhân lạnh. * Xác định chu trình máy nén hơi hai cấp bình trung gian ống xoắn: a) Máy nén cho buồng quản lạnh đông: T0 = -250C thì P0 = 0,152 (MPa) Tk = 38 0C thì = 1,47 (MPa) áp suất trung gian: = 0,473 (MPa) tg = 280C Khi đó: Chọn T6 = ttg + 4 = 2 + 4 = 60C b) Máy nén cho tủ cấp đông: t0 = -420C thì P0 = 0,065 (MPa) tk = 380C thì Pk = 1,47 (MPa) áp suất trung gian: (MPa) ttg = -80C Khi đó, chọn t6 = ttg + 4 = -8 + 4 = -40C Dựa vào đồ thị 1gP - I và bảng hơi bão hoà của NH3 ta xác định được thông số tại các điểm nút. Bảng thông số tại các điểm nút Điểm nút Nhiệt độ áp suất (MPa) I (kJ/ kg) V (m3/ kg) Bảo quản đông Tủ cấp đông Bảo quản đông tủ cấp đông Bảo quản đông Tủ cấp đông Bảo quản đông Tủ cấp đông 1' -25 -42 0,152 0,065 1720 1712 0,770 1 -20 -37 0,152 0,065 1735 1725 0,620 1,345 2 50 60 0,473 0,310 1883 1883 0,350 38 2 -8 0,473 0,310 1762 1762 0,270 0,388 4 90 100 0,470 1,470 1938 1938 0,048 5' 38 38 0,470 1,470 675 675 5 34 34 0,470 1,470 658 658 6 6 -4 0,470 1,470 530 530 7 2 -8 0,473 0,310 658 658 9 2 -8 0,473 0,310 509 509 10 2 -42 1,152 0,065 530 530 1. Tính cho buồng bảo quản lạnh đông: - Năng suất lạnh riêng, q0 q = h1 - h10 = 1720 - 530 = 1190 (kJ/ kg) - Năng suất lạnh riêng thể tích, qv: (kJ/ kg) V1: Thể tích riêng hơi hút về máy nén: (Kg/ m3) - Công nén riêng. 1 1 = (kJ/ kg) 1 = (kJ/ kg) Với: m1: lưu lượng môi chất qua máy nén hạ áp m3: lưu lượng môi chất qua máy nén cao áp Mà Suy ra: qk = (1938 - 658) x 1,225 = 1568 (kJ/ kg) - Hệ số lạnh của chu trình: Chọn máy nén: a) Tính chọn máy nén cho cấp áp thấp: - Năng suất lạnh riêng, q0 q0 = h1' - h10 = 1720 - 530 = 1190 (kJ/ kg) - Lưu lượng thực tế (kg/ s) Trong đó: k0: hệ số tính đến tổn thất trên đường ống, k0 = 1,05 b: hệ số thời gian làm việc, b = 0,85 Q0: Nhiệt tải yêu cầu của máy nén, Q0=19781,6 (w)=19,781 (kw) Nên: (kw) Do đó: (kg/ s) - Thể tích hút thực tế cảu máy nén - Thể tích hút cấp hạ áp: (m3/ s) = 59,04 (m3/ h) * Tính theo điều kiện tiêu chuẩn: Chế độ tiêu chuẩn của NH3 với máy nén NH3 hai cấp như sau: - Nhiệt độ sôi: t0 = -400C - Nhiệt độ ngưng tụ tk = 350C - Nhiệt độ quá lạnh lỏng: rq = 300C - Nhiệt độ quá lạnh hơi hút: qqn = -300C Thông số tại các điểm nút Điểm Nhiệt độ (t0C) áp suất (PMPa) I (kJ/ kg) 1' -40 0,072 1710 1 -30 0,072 1730 2 65 0,32 1920 38 -8 0,32 1750 4 95 1,40 1950 5' 35 1,40 675 5 30 1,40 645 6 -4 1,40 645 7 -8 0,32 465 9 -8 0,32 460 10 -40 0,072 480 Tính toán tương tự ta có: Năng suất lạnh riêng khối lượng: qOTC = 1230 (kJ/ kg) Năng suất lạnh riêng thể tích qOTC = 745,45 (kJ/ m3) Hệ số hao Năng suất lạnh riêng tiêu chuẩn (kw) * Chọn máy nén Piston hở một cấp của hãng bock; chọn máy AM4/ 370- 4 các thông số sau: Ký hiệu Số xi lanh Piston (mm) Tốc độ (vòng/ phút) Thể tích quét (m3/ h) S AM4/ 370- 4 4 55 49 1450 66,03 - Số lượng máy: z = - Công suất nén đoạn nhiệt hạ áp: Năng suất = M1 x l1(kw) Với l1 Công nén hạ áp, (kJ/ kg) l1 = h2 - h1 = 1883 - 1735 = 148 (kJ/ kg) (kg/ s) Nên công suất nén đoạn nhiệt là: Năng suất = 0,0206 x 148 = 3,05 (kw) - Hiệu suất nén chỉ thị: - Công suất nén chỉ thị: (kw) - Công suất ma sát: Nms = Vtt x Pms Với: Pms: áp suất ma sát riêng, với máy nén amoniac thẳng dòng, có Pms = 0,06 (MPa) Nên: Nms = 0,0128 x 0,06 x 103 = 0,767 (kw) - Công suất hữu ích (trên trục máy nén) Nc = Ni + Nms = 3,476 + 0,768 = 4,244 (kw) - Công suất tiếp diện cấp hạ áp: (kw) b) Tính toán cấp cao áp: - Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén: (kg/ s) - Thể tích hút thực tế của máy nén: VttCA = m3 x V3 = 0,0252 x 0,27 = 0,00681 (m3/ s) - Hệ số cấp của máy nén: - Thể tích hút lý thuyết cấp cho áp: (m3/ s) = 28,26 (m3/ h) Chọn máy nén Piston hở 1 cấp của hãng Bock, có ký hiệu F4.170 Các thông số máy Ký hiệu Số xi lanh Piston (mm) Tốc độ (vòng/ phút) Thể tích quét (m3/ h) S AM4/ 370- 4 4 55 49 1125 31,4366,03 Chọn 1 máy nén F4.170 và 1 máy dự phòng F4.170 - Công suất nén đoạn nhiệt cao áp: Ns = m3 x l2 (kw) Với: l2: Công nén cao áp, kJ/ kg l2 = h4hh3 = 1938 - 1762 = 176 (Kj/ kg) Nên: Công suất nén đoạn nhiệt là: Ns = 0,0252 x 176 = 4,435 (kw) - Hiệu suất nén chỉ thị: - Công suất nén chỉ thị: (kw) - Công suất ma sát Nms = Vtt x Pms - Công suất hữu ích (trên trục máy nén) Nc = Ni + Nms Nc = 5,029 + 4,1 = 5,439 (kw) - Công suất tiếp điện cấp cao áp: (kw) - Công suất tổng cao áp và hạ áp là: - Nhiệt thải ra ở bình ngưng: Qk = m3 x l3 Với: l3 = h4 - h5 = 1950 - 645 = 1305 (kJ/ kg) = 0,0252 (kg/ s) Nên: Qk = 0,0252 x 1305 = 32,886 (kw) Tính thêm tổn thất trong, ta có: Q'k = Qk + (Ni + Ns)CA = 32,886 + (5,029 - 4,435) = 33,48 2. Tính cho thiết bị cấp đông: - Năng suất lạnh riêng, Q0: q0 = h1 - h10 = 1712 - 590 = 1182 (kJ/ kg) - Năng suất lạnh riêng thể tích, qv: (kJ/ m3) - Công nén riêng, l (kJ/ kg) (kJ/ kg) - Năng suất nhiệt riêng, qk: (kJ/ kg) Với: m1: Lưu lượng mỗi chất qua máy nén hạ áp m3; Lưu lượng mỗi chất qua máy nén cao áp mà: Suy ra: qk = (1975 - 658) x 1,288 = 1696,296 (kJ/ kg) - Hệ số lạnh của chu trình: Chọn máy nén: a) Tính chọn máy nén cho cấp áp thấp: - Năng suất lạnh riêng, q0. q0 = h1 - h10 = 1712 - 590 = 1182 (kJ/ kg) - Lưu lượng thực tế: (kg/ s) - Thể tích hút thực tế của máy nén VttMNA = mttHA x VA = 0,124 x 1,345 = 0,167 - Hệ số cấp của máy nén: - Thể tích hút lý thuyết cấp hạ áp. (m3/ s) = 828(m3/ h) - Năng suất lạnh riêng tiêu chuẩn: (kw) - Chọn loại máy nén Máy nén Piston MYCOM hai cấp nén (t0 = -400C; tk = -350C) Loại có thông số sau Kí hiệu Piston và S (mm) Số xi lanh (chiếc) Tốc độ (vòng/ phút) Thể tích quét (m3/ h) Q0 103 (Kcal/ h) Nc KW N124B 130 x 100 12 + 4 870 1108,6 110,7 79 N62B 130 x 100 6 + 2 1000 637,1 63,6 45,4 - Nếu chọn máy N124B, ta chỉ cần chọn một máy, do Z = - Nếu chọn máy N62B, ta chỉ phải chọn hai máy do: Z = Chọn hay máy nén kiểu N62B để phục vụ cho tổng cấp đông - Công suất nén đoạn nhiệt hạ áp: Ns = m1 x I1 (kw) Với: I1: Công nén hạ áp, kJ/ kg I1 - h2 - h1 = 1937 - 1725 = 212 (kJ/ kg) (kg/ s) Nên công suất nén đoạn nhiệt là: Ns = 0,124 x 212 = 26,288 (kw) - Hiệu suất chỉ thị: - Công suất nén chỉ thị: (kw) - Công suất ma sát: Nms = Vtt x Pms Với Pms: áp suất ma sát riêng, với máy nén amoniac thẳng dòng có: Pma = 0,06 (MPa) Nên Nms = 0,167 x 0,06 x 103 = 10,02 (kw) - Công suất hữu ích (trên trục máy nén) Nc = Ni + Nms = 30,46 + 10,02 = 40,46 (kw) - Công suất tiếp diện hạ áp: (kw) b) Tính chọn máy nén cho cấp cao áp: Lưu lượng thực tế qua máy nén: (kg/ s) (kg/ s) - Thể tích hút thực tế của máy nén: VttCA = m3 x V3 = 0,164 x 0,388 = 0,0636 (m3/ s) - Hệ số cấp của máy nén: - Thể tích hút lí thuyết cấp cao áp: (m3/ s) Theo cách chọn trên, với máy nén N62B ta có: VltMN = 637,6 (m3/ h) = 0,177 (m3/ h) - Số lượng máy nén: Chọn hai máy nén trên - Công suất nén đoạn nhiệt cao áp: Ns = m3 + I2 (kw) Với: I2: Công nén cao áp. (kJ/ kg) I2 = h4 - h3 = 1975 - 1750 = 225 (kJ/ kg) Nên công suất nén đoạn nhiệt là Ns = 0,164 x 225 = 36,9 (kw) - Hiệu suất chỉ thị: - Công suất nén chỉ thị: (kw) - Công suất ma sát: Nms = Vtt x Pms = 0,0636 x 0,06 x 106 = 3,816 (kw) - Công suất hữu ích (trên trục máy nén) Nc = Ni + Nms = 42,72 + 3,816 = 47,536 (kw) - Công suất tiếp diện cao áp; (kw) - Công suất tổng cao áp và hạ áp là: (kw) - Công suất tiếp điện khi chọn máy N62B là: (kw) - Nhiệt thải ra ở bình ngưng: Qk = m3 x 13 Với I3 = h4 - h5 = 1975 - 658 = 1317 (kJ/ kg) Nên Qk = 0,164 x (1975 - 658) = 215.998 (._.