Thiết kế phân xưởng lạnh của xí nghiệp thực phẩm xuất khẩu Hoàng Mai - Hà Nội

với các công trình xây dựng khác. Ngày nay đã có rất nhiều các kho lạnh lớn nhỏ khác nhau phục vụ cho các mục đích khác nhau đóng góp 1 phần không nhỏ vào việc bảo quản, dự trữ và phân phối lượng thực, thực phẩm một cách có hiệu quả trên phạm vi toàn thế giới, đồng thời hỗ trợ cho nhiều ngành kinh tế khác phát triển. ở Việt Nam với đặc điểm là một nước nông nghiệp nên việc phát triển các kho lạnh phục vụ cho việc bảo quản, xuất khẩu, tiêu dùng lương thực, thực phẩm là rất cần thiết. 1.2. Các loại kho lạnh. 1. Kho lạnh chế biến: Là một bộ phận của cơ sở chế biến lạnh các loại sản phẩm như thịt, cá, rau… các sản phẩm được chế biến và bảo quản tạm thời ở xí nghiệp sau đó được chuyển đến các kho lạnh phân phối, trung chuyển, thương nghiệp hoặc xuất khẩu. Chúng là mắt xích đầu tiên của dây chuyền lạnh, dung tích không lớn. 2. Kho lạnh phân phối: Dùng để bảo quản các sản phẩm trong mùa thu hoạch, phân phối, điều hoà cho cả năm, dùng cho các thành phố và các trung tâm công nghiệp lớn phần lớn các sản phẩm được kết đông hoặc gia lạnh ở xí nghiệp chế biến ở nơi khác rồi đưa đến đây bảo quản. Một phần nhỏ có thể được gia lạnh và kết đông tại chỗ. Thời gian bảo quản tương đối dài 3 đến 6 tháng, dung tích của kho thường rất lớn tới 10,15 ngàn tấn. Nếu kho lạnh có phân xưởng kem, nước đá, phân xưởng chế biến đóng gói thì gọi là xí nghiệp liên hiệplạnh. 3. Kho lạnh trung chuyển: Thường đặt ở các hải cảng, những điểm nút đường sắt, bộ… dùng để bảo quản ngắn hạn tại những nơi trung chuyển. Kho lạnh trung chuyển có thể kết hợp làm một với kho lạnh phân phối hoặc thương nghiệp. 4. Kho lạnh thương nghiệp: Dùng để bảo quản ngắn hạn thực phẩm sắp đưa ra tiêu thụ ở thị trường. Nguồn hàng chủ yếu là từ kho lạnh phân phối. Kho lạnh thương nghiệp được chia ra 2 loại theo dung tích: cỡ lớn 10 đến 150 tấn dùng cho các cửa hàng, quầy hàng, khách sạn… thời gian bảo quản khoảng 20 ngày. 5. Kho lạnh vận tải: Thực tế là các ô tô, tàu thuỷ lạnh dùng để chuyên trở, vận tải các sản phẩm bảo quản lạnh. 6. Kho lạnh sinh hoạt: Thực chất là các tủ lạnh, tủ đdng các loại sử dụng tại gia đình. Chúng được coi là mắt xích cuối cùng của dây chuyền lạnh, dùng để bảo quản thực phẩm trong vòng 1 tuần lễ. 1.3. Các loại phòng lạnh. Kho lạnh thường có nhiều phòng với các chế độ nhiệt độ khác nhau để bảo quản các sản phẩm khác nhau. 1. Phòng bảo quản lạnh. Thường có nhiệt độ từ -1,5 - 00C độ ẩm 90 - 95%. Các sản phẩm bảo quản như thịt, cá, … được xếp trong bao bì và đặt trên giá trong buồng lạnh. Dàn lạnh là loại dàn tĩnh hoặc dàn quạt. 2. Phòng bảo quản đông. Dùng để bảo quản các loại thịt, cá, rau, quả… đã được kết đông, nhiệt độ từ -18 á - 200C nhiều khi đến -230C theo yêu cầu đặc biệt độ ẩm 80 - 90%. Dàn lạnh có thể là dàn tĩnh hoặc dàn quạt. 3. Phòng đa năng. Được thiết kế cho nhiệt độ -120C nhưng khi cần có thể đưa lên 00C để bảo quản lạnh hoặc đưa xuống -180C để bảo quản đông. Có thể dùng phòng đa năng gia lạnh cho sản phẩm. Dàn lạnh có thể là loại dàn tĩnh hoặc dàn quạt. 4. Phòng gia lạnh. Dùng để gia lạnh (làm lạnh) sản phẩm từ nhiệt độ môi trường xuống đến nhiệt độ bảo quản lạnh, kết đông theo phương pháp 2 pha. Tuỳ theo các yêu cầu có thể hạ nhiệt độ phòng gia lạnh xuống -50C hoặc âng nhiệt độ lên 00C theo yêu cầu công nghệ lạnh. Dàn lạnh thường là loại dàn quạt để tăng cường trao đổi nhiệt, tăng tốc độ gia lạnh cho sản phẩm. 5. Phòng kết đông. Dùng để kết đông các sản phẩm như cá, thịt,… kết đông một pha nhiệt độ sản phẩm vào là 370C, hai pha là 40C. Sản phẩm ra có nhiệt độ bề mặt từ -12 á -180C, nhiệt độ tâm phải đạt -80C. Do có nhiều ưu điểm hơn, kết đông một pha ngày nay được sử dụng nhiều hơn. Phòng kết đông thường có dạng tunel, nhiệt độ không khí đạt -350C, tốc độ 1 á 2 m/s, có khi 3 á 5m/s. Thịt được đặt trên giá treo lên trên xe đẩy hoặc dây treo và giá được kết đông theo từng mẻ. Ngoài phòng kết đông, ngày này người ta còn sử dụng rộng rãi các loại máy kết đông thực phẩm, ví dụ: Máy kết đông tiếp xúc, băng chuyền, kiểu tấm… tốc độ kết đông nhanh, cực nhanh, đảm bảo chất lượng cao của thực phẩm. 6. Phòng chất tải và tháo tải. Có nhiệt độ không khí khoảng 00C phục vụ cho các buồng kết đông và gia lạnh. Chương 2 Quy hoạch mặt bằng phân xưởng lạnh 2.1. Dung tích kho lạnh Do lượng thịt tươi nhập vào kho là 30 tấn/ngày, ta tính ra 20% để ướp lạnh rồi bảo quản lạnh, còn 80% để kết đông rồi bảo quản đông. Thời gian bảo quản lạnh không quá 30 ngày. thời gian bảo quản đông không quá 90 ngày. Vậy ta có: - Thể tích kho bảo quản đông: Mnh = 30t/ngày – Lượng hàng thịt lợn nhập vào trạm giết mổ n = 90 – Số ngày bảo quản đông gv = 0,35 t/m3 - Định mức chất tải của thịt lơn bán thân - Thể tích kho bảo quản lạnh. Mnh = 30t/ngày – Lượng hàng thịt lợn nhập vào trạm giết mổ n = 30 – Số ngày bảo quản lạnh gv = 0,35 t/m3 - Định mức chất tải của thịt lơn bán thân - Dung tích kho bảo quản đông. Eđ = Vđ. gv = 6171 . 0,35 = 2160 (tấn) - Dung tích kho bảo quản lạnh El = Vl. gv = 514. 0,35 = 180 (tấn) 2.2. Kích thước kho lạnh A. Kho bảo quản đông 1. Diện tích chất tải Fc: Chọn cách xếp hàng là đổ dống với chiều cao chất tải h Ê 4,5m. Vậy diện tích chất tải Fc là: 2. Diện tích xây dựng: ở đây chọn bF = 0,75 3. Kích thước của 1 buồng bảo quản đông. Buồng tiêu chuẩn có kích thước là bội số của 6 (6, 12, 18) m ở đây ta chọn f = 6 .12 m phù hợp với xí nghiệp giết mổ 4. Số buồng bảo quản đông: buồng B. Kho bảo quản lạnh 1. Diện tích chất tải Fc Cũng như buồng bảo quản đông ta chọn cách xếp hàng là đổ đống với chiều cao chất tải là 4,5 m Diện tích chất tải là: 2. Diện tích xây dựng: Chọn bF = 0,75 3. Kích thước của 1 buồng bảo quản lạnh là f = 6. 12m = 72m2 4. Số buồng xử bảo quản lạnh: buồng C. Các buồng xử lý lạnh (kết đông, làm lạnh) Đây là xí nghiệp chế biến, vì vậy toàn bộ lượng thịt nhập vào phải qua xử lý lạnh. 1. Buồng kết đông - Dung tích buồng: Fkđ = Mnhập.t Số hàng nhập vào kết đông Mnh = 0,8. 30t/ngày = 24 t/ngày được chia ra thành 4 mẻ. Thời gian kết đông t lấy bằng 5 giờ. Vậy tấn - Diện tích xây dựng của buồng kết đông: gFxd = 0,25T/m3 - Định mức chất tải của hàng treo trên dây. Trong buồng ta cho thịt treo lên dây có ròng rọc. 2. Buồng ướp lạnh - Dung tích Lượng hàng nhập vào được chia ra 20% để ướp lạnh rồi đi bảo quản lạnh, nghĩa là chỉ có 0,2. 30T/ngày = 6T/ngày. Cả 6 tấn này cho gia lạnh trong 1 buồng có nhiệt độ như phòng bảo quản đông là -200C thời gian gia lạnh tl = 12 giờ. Vậy dung tích buồng ướp lạnh là: El = Mnh. t = 6. 12 = 72 tấn - Diện tích xây dựng của buồng ướp lạnh: trong buồng này thịt để trên dây treo - Số buồng: D. Các buồng phụ trợ Phụ trợ gồm các buồng sau đây Hành lang Tháo tải và chất tải Phân loại Đóng gói Làm lạnh sơ bộ Buồng đa năng Buồng máy Các buồng này đều nằm trong vòng cách nhiệt của kho lạnh. Diện tích khu vực phụ trợ lấy 20 – 40% tổng diện tích bảo quản và xử lý lạnh. Với Fbq = FBQĐ + FBQL = 1828 + 152 = 1980 Và Fxl = Fkdông + Fướp lạnh = 120 + 288 = 408 Vậy Fft = 0,4 (1980 + 408) = 955 (m2) Số buồng cần có: nft = = 13 buồng. * Tổng dung tích kho lạnh là: Eđ + El + Ekđ + Eưl = 2160 + 180 + 30 + 72 = 2442 (tấn) Để kho lạnh hoạt động hiệu quả và thuận tiện thì ta trích 20% diện tích phần phụ trợ để làm buồng tháo, chất tải và buồng đa năng. Vậy ta có 204m2 làm 2 buồng tháo chất tải và buồng đa năng: * Tổng diện tích kho lạnh là: SFKL = Fbq + FXL + (Ftt+ct + Fđn) = 1980 + 408 + 204 = 2592m2. ở đây tổng diện tích kho lạnh là không tính đến phần phụ trợ bao quanh kho lạnh. 2.3. Sơ đồ mặt bằng phân xưởng lạnh (Được bố trí ở phần phụ lục) chương 3 cấu trúc vách cách nhiệt của kho lạnh Cấu trúc vách cách nhiệt buồng lạnh chiếm một phần vốn đầu tư lớn của một xí nghiệp lạnh. Các buồng khi đã đi vào sử dụng thì khó sửa chữa và thay thế, cho nên kết cấu vách cách nhiệt phải vững chắc và có độ bền cơ học cao. Chất lượng buồng lạnh phụ thuộc chủ yếu vào cách ẩm và cách nhiệt, nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu ẩm sử dụng hệ thống lạnh. Với cách ẩm cách nhiệt tốt chi phí cho việc vận hành sử dụng hệ thống lạnh giảm đi đáng kể, ngược lại tuổi thọ kho lạnh tăng lên kéo theo là sản phẩm được bảo quản tốt hơn. Lớp cách nhiệt ngăn không cho dòng nhiệt bên ngoài xâm nhập vào buồng lạnh có nhiệt độ thấp. Vách cách nhiệt phụ thuộc vào tính chất của vật liệu nó cần đáp ứng yêu cầu. Hệ số truyền nhiệt nhỏ Khối lượng riêng nhỏ Độ bền dẻo cơ học cao Độ thấm hơi nhỏ Không ăn mòn, không phản ứng với các vật liệu tiếp xúc chịu nhiệt độ thấp Không có mùi lạ, không cháy, không độc hại với con người và với sản phẩm bảo quản. 3.1. Xác định chiều dầy cách nhiệt kho lạnh. ở đây đối với kho lạnh ta chỉ cần tính cho 3 chế độ nhiệt độ điển hình đó là tính chiều dày cách nhiệt qua vách ngăn, qua trần và qua nền. Tính chiều dầy cách nhiệt cho buồng bảo quản lạnh với hành lang Tính chiều dầy cách nhiệt cho buồng kết đông với không khí bên ngoài Tính chiều dầy cách nhiệt cho buồng kết đông với nền Tính chiều dầy cách nhiệt cho buồng kết đông với trần 3.1.1. Tính chiều dầy cách nhiệt cho buồng bảo quản lạnh với hành lang 3.1.1.1. Xác định chiều dày lớp cách nhiệt 2 3 5 1 Hình 2-2: Cấu trúc tường kho lạnh 4 - ở đây ta chọn hệ số truyền nhiệt của buồng bảo quản lạnh với hành lang, theo bảng 3-4 tài liệu 1 ta có: K = 0,35W/m2K. - Chọn hệ số toả nhiệt của hành lang theo bảng 3-7 tài liệu 1 ta có: a1=23,3 W/m2K; a2= 9 W/m2K - Lớp cách nhiệt hành lang với buồng bảo quản lạnh: Lớp vữa xi măng d1 = 0,02x2(m) l1= 0,88x2 (W/mK) Lớp gạch d2 = 0,38 (m) l2 = 0,82 (W/mK) Lớp cách ẩm bằng bi tum d3 = 0,004 (m) l3 = 0,3 (W/mK) Lớp cách nhiệt (polyurethane)d4 = (m) l4 = 0,05 (W/mK) Lớp vữa trát và lưới thép d5 = 0,02 (m) l5 = 0,88 (W/mK) Vậy chiều dầy lớp cách nhiệt là: ở đây ta chọn lớp cách nhiệt có chiều dày tiêu chuẩn là 150 mm. 3.1.1.2. Hệ số truyền nhiệt thực: kt. 3.1.1.3. Kiểm tra đọng sương trên bề mặt ngoài vách cách nhiệt Chọn nhiệt độ hành lang t1 = 180C, độ ẩm j1 = 70% tra đồ thị I-d ta được ts = 140C. Nhiệt độ buồng bảo quản lạnh t2 = 00C. Theo bảng 3-7 tài liệu 1 ta chọn a1 = 23,3 (W/m2) Ta có Vậy Ks > Kt nên vách ngoài không có đọng sương 3.1.2. Tính cách nhiệt cho buồng kết đông với không khí bên ngoài2 3.1.2.1. Xác định chiều dầy cách nhiệt 2 3 5 1 4 Hình 3.2: Cấu trúc tường bao kho lạnh - ở đây ta chọn hệ số truyền nhiệt cho buồng kết đông với không khí bên ngoài là theo bảng 3-3 tài liệu 1 ta có K = 0,19 W/m2K. - Chọn hệ số toả nhiệt của buồng kết đông với không khí bên ngoài là: a1 = 23,3 W/m2K, a2 = 10,5 W/m2K - Lớp cách nhiệt buồng kết đông với không khí bên ngoài. Lớp vữa xi măng d1 = 0,02x2 (m) l1 =0,88x2 (W/mK) Lớp gạch d2 = 0,38 (m) l2 = 0,82 (W/mK) Lớp cách ẩm (bi tum) d3 = 0,004 (m) l3 = 0,3 (W/mK) Lớp cách nhiệt (polyurethane)d4 = ? (m) l4 = 0,05 (W/mK) Lớp vữa chát và lưới thép d5 = 0,02 (m) l5 = 0,088 (W/mK) Vậy chiều dầy lớp cách nhiệt của buồng kết đông với không khí bên ngoài là: Chọn chiều dày lớp cách nhiệt tiêu chuẩn là 250mm chia thành 2 lớp x 100mm và một lớp x 50mm. 3.1.2.2. Hệ số truyền nhiệt thực Kt. 3.1.2.3. Kiểm tra đọng sương trên bề mặt ngoài vách cách nhiệt Theo [1] bảng 1-1 nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại Hà Nội t1=37,20C, độ ẩm j1= 83%, tra đồ thị I - d ta được ts = 340C. Nhiệt độ trong buồng lạnh t2 = -350C, theo bảng 3-7 tài liệu 1 ta có a1 = 23,3 W/m2K Theo biểu thức (3-7) ta có Vậy Ks = 0,98 [W/m2K] > Kt = 0,17 [W/m2K] nên vách ngoài không có đọng sương. 3.1.3. Tính cách nhiệt cho buồng kết đông với trần 3.1.3.1. Xác định chiều dày cách nhiệt Hình 3-3: Kết cấu trần kho lạnh - ở đây ta chọn hệ số truyền nhiệt cho buồng kết đông với trần là: K=0,17 (W/m2K). - Chọn hệ số toả nhiệt của buồng kết đông với trần là: Theo bảng 3-7 tài liệu 1 ta có: a1 = 23,3 W/m2K a2 = 10,5 W/m2K - Lớp cách nhiệt buồng kết đông với trần là: (tính từ trên xuống dưới). Lớp phủ mái bằng vậtliệu xây dựng đồng thời là lớp cách ẩm bằng bitum. d1 = 0,012 (m) l1 = 0,3 (W/mK) Lớp bê tông giằng có cốt d2 = 0,04 (m) l2 = 0,2 (W/mK) Lớp cách nhiệt điền đầy d3 = ? (m) l3 = 0,2 (W/mK) Tấm cách nhiệt bằng xốp Stiropô d4 = 0,15 (m) l4 = 0,047 (W/mK) Lớp bê tông cốt thép chịu lực d5 = 0,22 (m) l5 = 1,5 (W/mK) Vậy chiều dầy lớp cách nhiệt của buồng kết đông trần là: Chọn chiều dày lớp cách nhiệt tiêu chuẩn là 0,5m (500mm). Chia thành 3 lớp với 2 lớp x 200mm và 1 lớp x 100mm. 3.1.3.2. Hệ số truyền nhiệt thực kế toán: 3.1.2.3. Kiểm tra đọng sương trên bề mặt ngoài vách cách nhiệt Theo [1] bảng 1-1 nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại Hà Nội t1=37,20C, độ ẩm j1= 83%, tra đồ thị I-d ta được ts = 340C. Nhiệt độ trong buồng lạnh t2 = -350C, theo bảng 3-7 tài liệu 1 ta có a1 = 23,3 W/m2K Theo biểu thức (3-7) ta có Vậy Ks > Kt nên không có hiện tượng đọng sương ở trần 3.1.4. Tính cách nhiệt cho buồng kết đông với nền 3.1.4.1. Xác định chiều dày của lớp cách nhiệt buồng kết đông với nền Hình 3.4: Cấu trúc nền kho lạnh - Chọn hệ số toả nhiệt của nền theo bảng (3-7) tài liệu 1 ta có: a1 = 23,3 W/m2K; K = 0,19 (W/m2K) a2 = 10,5 W/m2K - Lớp cách nhiệt buồng kết đông với nền (tính xuống dưới). Nền nhẵn bằng các tấm bê tông lát: d1 = 0,04 (m) l1 = 1,4 (W/mK) Lớp bê tông d2 = 0,1 (m) l2 = 1,4 (W/mK) Lớp cách nhiệt sỏi và đất sét xốp. d3 = ? (m) l3 = 0,2 (W/mK) Lớp cách ẩm bằng bitum d4 = 0,004 (m) l4 = 0,3 (W/mK) Lớp bê tông đá dăm làm kín nền đất d5 = 0,22 (m) l5 = 1,5 (W/mK) - Chiều dày lớp cách nhiệt của buồng kết đông với nền là: Chọn chiều dày lớp cách nhiệt tiêu chuẩn là 0,9m (900 mm) chia thành 3 lớp x 300mm. 3.1.4.2. Hệ số truyền nhiệt thực Kt là 3.1.4.3. Kiểm tra đọng sương trên bề mặt nền Nhiệt độ của nền trong buồng là tn ; t1= 100C, độ ẩm j1= 65%, tra đồ thị I - d ta được ts = 60C. Chọn hệ số toả nhệt theo bảng 3-7 tài liệu 1 ta có a1=23,3 W/m2K. Nhiệt độ buồng kết đông là t2 = -350C. Theo biểu thức (3-7) ta có Vậy Ks > Kt nên không có hiện tượng đọng sương trên bề mặt nền Chương 4 Tính nhiệt cho kho lạnh 4.1. Tính nhiệt cho buồng bảo quản lạnh, buồng kết đông và buồng bảo quản đông. Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q được tính bằng biểu thức: ồQ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 [W] Q1: Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che buồng lạnh do độ chênh nhiệt độ trong và ngoài Q2: Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh Q3: Dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh Q4: Dòng nhiệt từ các buồng khác nhau khi vận hành Q5: Dòng nhiệt từ sản phẩm toả ra khi sản phẩm hô hấp 4.1.1. Tính nhiệt cho buồng bảo quản lạnh. 4.1.1.1. Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che: Được xác định là tổng các dòng nhiệt tổn thát qua tường bao, trần, và nền do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong buồng lạnh cộng với các dòng nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần. Q1 = Q11 + Q12 Trong đó: Q11: Là dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền Q12: Là dòng nhiệt qua tường bao và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời Q11 được tính theo công thức sau: Q11 = K=t. F (tng – tb) Trong đó: Kt – Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che được xác định ở phần trên. F – Diện tích bề mặt của tường, nền, trần tng: Nhiệt độ môi trường bên ngoài tng = 0,4 ttb + 0,6 tmax với tb – Nhiệt độ buồng - Buồng bảo quản lạnh có nhiệt độ tb = 00C. Nhiệt độ ngoài trời nơi xây dựng là 37,20C Nhiệt độ hành lang là t = 180C Nhiệt độ của nền: 100C - Kích thước của buồng bảo quản lạnh là: Chiều dài buồng là: l1 = 12 (m) Chiều cao buồng là: H1 = 6 (m) Chiều rộng buồng là: W1 = 12 (m) - Diện tích tường ngoài (tính từ mép tường này đến mép tường kia). F1 = 12,3. 6,3 = 77,49 (m2) - Diện tích nền tính trong buồng F = 12. 12 = 144 (m2) - Diện tích của trần tính trong buồng F = 12. 12 = 144 (m2) - Hệ số truyền nhiệt của tường ngoài: K = 0,2 W/m2K - Hệ số truyền nhiệt giữa buồng bảo quản lạnh và buồng bảo quản đông là K = 0,28 W/m2. - Hệ số truyền nhiệt của nền: K = 0,21 W/m2. - Hệ số truyền nhiệt của trần: K = 0,2 W/m2. - Hệ số truyền nhiệt của hành lang: K = 0,65 W/m2. - Dòng nhiệt do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài và trong phòng Q11 = F. F(tng – tb) Với tng = 0,4. ttb. 0,6 tmax Theo bảng 1-1 tài liệu [1] thì nhiệt độ trung bình cả năm ở Hà Nội là ttb= 23,40C. Nhiệt độ trung bình vào mùa hè ở Hà Nội là tmax = 37,20C. ị tng = 23,4 + 0,4 + 0,6. 37,2 = 31,680C Đối với tường cạnh buồng tháo và chất tải là: Với F = l. H = 12,3. 6,3 = 77,49 m2 Đối với trần: Đối với nền: Đối với hành lang: Vậy dòng nhiệt do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài và trong phòng là: - Dòng nhiệt do bức xạ mặt trời Q12 Q12 = K. F. Dtbx Dtbx: Hiệu nhiệt độ dư của bức xạ mặt trời Đối với trần chọn Dtbx = 190C Diện tích trần F = 144 (m2) với K = 0,2 W/m2K Vậy Q12 = 0,2. (144. 19) = 547,2 [W] Vậy dòng truyền qua kết cấu bao che buồng bảo quản lạnh là: - Nhiệt tải do thiết bị: - Nhiệt tải do máy nén: 4.1.1.2. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra Q2 Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi xử lý lạnh được xác định theo biểu thức sau: ii: Entapi của sản phẩm trước khi nhập vào buồng. Thịt sau khi giết mổ được đưa qua kết đông rồi sau đó đưa vào phòng bảo quản lạnh, với nhiệt độ trước khi vào buồng là t1 = 80C. Theo bản [4-2] tài liệu [1] với t1 = 80C ị i1 = 235,8 (KJ/Kg) i2: Entanpi của sản phẩm xuất ra khỏi buồng t2 = 10C ị i2 214,7 (KJ/Kg) M: Công suất buồng lạnh t/ngày đêm Theo lượng thịt lợn nhập vào kho là 30t/ngày đêm, vậy ta tính 20% thịt lợn ra để bảo quản lạnh thì ta có 0,2. 30 = 6 tấn/24 h, lấy thời gian là 12 giờ 1 mẻ. Ta có: tấn/24 giờ Vậy dòng nhiệt do sản phẩm toả ra là = 2,9 [KW] = 2900 [W] ị 4.1.1..3. Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q3. Đây là buồng bảo quản thịt nên không cần thông gió do đó Q3 = 0. 4.1.1.4. Dòng nhiệt vận hành Q4 a. Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng Q41 = A. F F: Diện tích 1 phòng F = 144 (m2) A = 1,2: Lượng nhiệt toả ra khi chiếu 1m2 diện tích sàn Q41 = 1,2. 144 = 172 [W] b. Dòng nhiệt do người toả ra: Q42 = 350. N [W] n. Số người làm việc trong buồng, ở đây buồng nhỏ hơn 200m2 nên ta lấy n = 2. Vậy dòng nhiệt do người tỏa ra là Q42 = 350. 2 = 700 [W] c. Dòng nhiệt do các động cơ điện Q43 Q43 = 1000. Nđ/c N – Công suất động cơ điện 2KW Vậy dòng nhiệt do động cơ dàn quạt là Q43 = 1000. 2 = 2000 [W] d. Dòng nhiệt khi mở cửa Q44 Q44 = B. F B: Dòng nhiệt riêng khi mở cửa theo [1] B = 12W/m2 F: Diện tích buồng. F = 144 m2 Q44 = 12. 144 = 1728 [W] -Dòng nhiệt vận hành Q4 là: Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 = 172 + 700 + 2000 + 1728 = 4600 (W) ị 4.1.1.5. Dòng nhiệt toả ra do sản phẩm hô hấp Q5. Do kho lạnh bảo quản thịt nên không có sự hô hấp nên Q5 = 0. 41.1.6. Tổng dòng nhiệt tổn thất vào buồng bảo quản lạnh ồQ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 3205 + 2900 + 0 + 4600 + 0 = 10705 (W) 4.1.1.7. Nhiệt tải thiết bị ồQTB = ồQ = 10705 [W] 4.1.1.8. Nhiệt tải của máy nén: ồQMN = 100%Q1 + 60%Q2 + 75% Q4 = 3205 + 0,6.2900 + 0,75. 4600 = 8395 [W] 4.1.1.9. Năng suất lạnh máy nén của buồng bảo quản lạnh. Q0 = K - hệ só lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh. Với nhiệt độ buồng bảo quản lạnh: tb = 00C ta có K = 1,05. b - Hệ số thời gian làm việc lấy b = 0,9 (làm việc 22h trong ngày đêm). ồQMN - Tổng nhiệt tải của máy nén đối với nhiệt độ bay hơi. ồQMN = 8395 (W). Vậy Q0 = = 9794 [W] = 9,794 [kW]. 4.1.2. Tính nhiệt cho buồng bảo quản đông (Nhiệt độ là tb = -200C). 4.1.2.1. Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q1 Q1 = Q11 + Q12 Q11: Dòng nhiệt truyền qua tường bao, trần, và nền Q12: Dòng nhiệt truyền qua tường bao, trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời a. Tính dòng nhiệt truyền qua tường bao, trần và nền Q11 Q11 = K. F(tng – tb) Do ở đây các buồng bảo quản được xây trong các tường bao của kho lạnh nên không phải chịu bức xạ trực tiếp của mặt trời. Vì vậy, đối với tường, nền, trần ở đây ta chỉ cần tính đối với các dòng nhiệt là: - Dòng nhiệt do tường tiếp xúc với hành lang Q111 Có 5 buồng bảo quản đông có tường tiếp xúc với hành lang với chiều dài mỗi tường là 12m, chiều cao mỗi tường là 6m. Vậy diện tích của mỗi tường là F = 12. 6 = 72m2 Hệ số truyền nhiệt của tường đối với hành lang là K = 0,65W/m2K, nhiệt độ hành lang thl = 180C; nhiệt độ buồng tb = -200C. ị Q111 = K. F(thl – tb) = 0,65. 72 (18 – (-20)) . 5 = 8892 [W] - Dòng nhiệt do tường bảo quản đông tiếp xúc với buồng bảo quản lạnh : Có 1 tường của buồng bảo quản đông tiếp xúc với buồng bảo quản lạnh. Tường có diện tích: Chiều dài l = 12m,chiều cao H = 6m ị F = 12. 6 = 72m2 Hệ số truyền nhiệt của tường bảo quản đông tiếp xúc với buồng bảo quản lạnh: K = 0,28 W/m2K Nhiệt độ buồng bảo quản lạnh là: tbql = 00C. Nhiệt độ buồng bảo quản đông là: tbqđ = -200C. ị Q211 = K. F(tbql – tbqđ) = 0,28. 72 (0 –(-20)) = 403 [W] - Dòng nhiệt do tường bảo quản đông tiếp xúc với hiên phía tây: Q311: Có 2 buồng bảo quản đông có tường tiếp xúc với hiên ở phía tây. Chiều dài mỗi tường là: l = 30m. Chiều cao mỗi tường là: H = 6 m ị F = 30. 6 = 180 m2 Hệ số truyền nhiệt của hiên đối với tường bảo quản đông là: K = 0,65W/m2K; Nhiệt độ hiên: th = 180C, nhiệt độ buồng tb = -200C. ị Q311 = K. F (th – tb) = 0,65. 180 (18 – (-20)).2 = 8892 [W] - Dòng nhiệt do tường của buồng bảo quản đông tiếp xúc với hiên ở hướng nam. Q411. Có 4 buồng bảo quản đông có tường tiếp xúc với hiên ở hướng nam. Chiều dài tường của mỗi buồng là: l = 12m Chiều cao tường của mỗi buồng là: H = 6m ị F = 12. 6 = 72m2 Hệ số truyền nhiệt của hiên qua tường là K = 0,65 W/m2K; Nhiệt độ hiên th = 180C. Nhiệt độ buồng tb = -200C. ị Q411 = K. F (th – tb) = 0,65. 72 (18 – (-20)).4 = 7113,6 [W] - Dòng nhiệt do tường của buồng bảo quản đông tiếp xúc với hiên ở hướng đông. Q511. Có 1 buồng bảo quản đông có tường tiếp xúc với hiên ở hướng đông Chiều dài tường của buồng bảo quản đông l = 30m, chiều cao H= 6m. ị Diện tích tường là F = 30 x 6 =180m2. Hệ số truyền nhiệt của hiên là: K = 0,65 W/m2K. Nhiệt độ của hiên: th = 180C. Nhiệt độ buồng tb= -200C. ị Q511 = K. F (th – tb) = 0,65. 180 (18 – (-20)) = 4446 [W] - Dòng nhiệt do nền của buồng bảo quản đông tiếp xúc với dầm Q611. Có 5 buồng bảo quản đông có nền tiếp xúc với dầm, chiều dài mỗi buồng l = 30m, chiều rộng mỗi buồng W = 12m. ị F = 12 x 30 = 360m2. Hệ số truyền nhiệt của nền với buồng: K = 0,21 W/m2K. Nhiệt độ của nền tn = 100C. Nhiệt độ buồng tb = -200C. ị Q611 = K. F (tn - tb) = 0,21. 360. (10 – (-20)).5 = 11340 [W] - Dòng nhiệt do buồng bảo quản đông tiếp xúc với trần Q711. Có 5 buồng bảo quản đông tiếp xúc với trần Mỗi buồng có diện tích F = 30. 12 = 360 m2, Nhiệt độ buồng t = -200C. Hệ số truyền nhiệt của trần K = 0,2 W/m2K. ị Q711 = K. F (ttr – tb) = 0,2. 360 (31,68 - (-20)).5 = 18664 [W] Vậy dòng nhiệt qua kết cấu bao che của buồng bảo quản đông là: Q11 = Q111 + Q211 + Q311 + Q411 + Q511 + Q611 + Q711 = 8892 + 403 + 8892 + 7113,6 + 4446 + 11340 + 18664 = 59750 [W] b. Tính dòng nhiệt truyền qua trần do ảnh hưởng của bức xạ mạt trời Q12. Có 5 buồng bảo quản đông có trần tiếp xúc với bức xạ mặt trời. Diện tích trần mỗi buồng: F = 30 x 12 = 360 m2. Đối với trần Dtbx = 19 0C, K = 0,2 W/m2K. ị Q12 = K. F. Dtbx = 0,2. 360. 19 . 5 = 6840 [W] Vậy dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q1: Q1 = Q11 + Q12 = 59750 + 6840 = 66590 [W] - Nhiệt tải do thiết bị: Q1TB = Q1 = 66590 [W] - Nhiệt tải do máy nén: Q1TB = Q1 = 66590 [W] 4.1.2.2. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra Q2. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra được xác định theo biểu thức sau: i1: Entanpi của sản phẩm trước khi nhập vào buồng. Thịt sau khi kết đông được đưa vào buồng bảo quản đông. Nhiệt độ thân thịt trước khi đưa vào buồng là t = -100C. Theo bảng (4-2) tài liệu [1] ta có i1 = 28,9 (KJ/Kg) i2: Entanpi của sản phẩm xuất ra khỏi buồng t = -200C theo bảng (4-2) tài liệu [1] có i2 = 0 (KJ/Kg) M: Công suất buồng bảo quản đông tấn/ngày đêm ở đây lượng thịt nhập vào kho là 30 tấn/ngày. Trích 80% thịt ra để bảo quản đông và kết đông. 0,8. 30 = 24 tấn/ngày đêm Thời gian kết đông là 5 giờ/mẻ. Vậy số mẻ trong 1 ngày đêm là 4. Vậy ta có: t/ngày đêm ị Q2 = 28 . (28,9 - 0) . = 9300 (W). - Nhiệt tải thiết bị: Q2TB = Q2 = 9300 [W] - Nhiệt tải máy nén: Q2MN = Q2 = 9300 [W] 4.1.2.3. Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q3: Do đây là buồng bảo quản thịt nên không cần thông gió Q3 = 0. 4.1.2.4. Dòng nhiệt vận hành Q4 a. Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng Q41 = A. F F: Diện tích 1 buồng (có 5 buồng bảo quản đông) F = 360. 5 = 1800 m2 A = 1,2 – Lượng nhiệt toả ra kh chiếu 1 m2 diện tích sàn Q41 = 1,2. 1800 = 2160 [W] b. Dòng nhiệt do người tỏa ra Q42 = 350. n [W] n. Số người làm việc trong buồng, ở đây buồng lớn hơn 200 m2 nên n=4 Dòng nhiệt do người toả ra là: Q42 = 350. 4. 5 = 7000 [W] c. Dòng nhiệt do các động cơ điện Q43 Q43 = 1000. N/đc N. Công suất động cơ điện của dàn quạt 2KW Q43 = 1000.2 . 5 = 10000 [W] d. Dòng nhiệt khi mở cửa Q44 Q44 = B. F B. Dòng nhiệt riêng khi mở cửa theo tài liệu 1, B = 12 W/m2 F. Diện tích buồng F = 360. 5 = 1800 m2 Q44 = 12. 1800 = 21600 [W] Vậy dòng nhiệt do vận hành là: - Nhiệt tải thiết bị: Q4TB = Q4 = 40760[W] - Nhiệt tải máy nén: Q4MN = Q4 = 40760 [W] 4.1.2.5. Dòng nhiệt tải ra do sản phẩm hô hấp Q5: Do kho lạnh bảo quản thịt đông nên không có sự hô hấp Q5 = 0 4.1.2.6. Tổng dòng nhiệt tổn thất vào buồng bảo quản đông là ồQ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 66590 + 9300 + 0 + 40760 + 0 = 116650 [W] - Nhiệt tải của thiết bị. ồQTB = ồQ = 116650 [W] - Nhiệt tải của máy nén. ồQMN = 100% Q1 + 60% Q2 + 75% Q4 = 66590 + 0,6. 9300 + 0,75. 40760 = 102740 [W] 4.1.2.7. Năng suất lạnh máy nén của buồng bảo quản đông. Q0 = Với K - Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị ở tb = -200C, thì K = 1,07. b - Hệ số thời gian làm việc b = 0,9. ồQMN - Tổng nhiệt tải của máy nén đối với nhiệt độ. Q0 = = 122146 (W). 4.1.3. Tính nhiệt cho buồng kết đông. 4.1.3.1. Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q1 Q1 = Q11 + Q12 Q11: Dòng nhiệt truyền qua tường bao, trần và nền Q12: Dòng nhiệt truyền qua tường bao và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời a. Tính dòng nhiệt truyền qua tường bao, trần và nền Q11 - Dòng nhiệt truyền qua tường do buồng kết đông tiếp xúc với buồng phụ trợ Q111. Tường buồng kết đông tiếp xúc với buồng phụ trợ có Chiều dài l = 12,3 m, chiều cao H = 6,3m ị F = 12,3. 6,3 = 77,49 m2 Hệ số tường ngoài là K = 0,19 W/m2K. Nhiệt độ tường ngoài tng = 31,68 0C, nhiệt độ buồng kết đông tb = -400C. Q111 = K. F (tng – tb) = 0,19. 77,49. (31,68 – (-35)) = 981,7 [W] - Dòng nhiệt do tường kết đông tiếp xúc với buồng ướp lạnh Q211 Tường buồng kết đông tiếp xúc với buồng ướp lạnh có: Chiều dài l = 10,3m, chiều cao H = 6,3m ị F = 10,3. 6,3 = 64,890 m2 Hệ số truyền nhiệt qua tường là: K = 0,23 W/m2K Nhiệt độ tường tiếp xúc với buồng ướp lạnh là tng = -200C, tb = -350C Q211 = K. F (tng – tb) = 0,23. 64, 89. (-20 + 35) = 223,8 [W] - Dòng nhiệt do tường kết đông tiếp xúc với buồng tháo và chất tải Q311 Tường buồng kết đông tiếp xúc với buồng tháo và chất tải Chiều dài l = 12,3m, chiều cao H = 6,3m ị F = 12,3. 6,3 = 77,49 m2 Hệ số truyền nhiệt qua tường là: K = 0,19 W/m2K Nhiệt độ buồng có tường tiếp xúc với buồng kết đông là tng = 31,680C , nhiệt độ buồng kết đông là: tb = - 350C Q311 = K. F (tng – tb) = 0,19. 77, 49. (31,68 –(- 35)) = 981 [W] - Dòng nhiệt do buồng kết đông tiếp xúc với nền Q411 Nền có chiều dài l = 12m, chiều rộng =10m ị F = 12. 10 = 120 m2 Hệ số truyền nhiệt của nền là: K = 0,21 W/m2K Nhiệt độ của nền là: tn = 100C , tb = - 350C Q411 = K. F (tng – tb) = 0,21. 120. (10 - (- 35)) = 1134 [W] - Dòng nhiệt do buồng kết đông tiếp xúc với trần Q511 Trần phía trong buồng có l = 12m, W =10m ị F = 12. 10 = 120 m2 Hệ số truyền nhiệt của trần là: K = 0,17 W/m2K Nhiệt độ của trần là: tng = 31,680C Nhiệt độ buồng: tb = - 350C Q511 = K. F (tng – tb) = 0,17. 120. (31,67 - (- 35)) = 1360 [W] Vậy dòng nhiệt truyền qua tường, trần và nền của buồng kết đông là: Q11 = Q111 + Q211 + Q311 + Q411 + Q511 = 981,7 + 223,8 + 981 + 1134 + 1360 = 4680,5 [W]. b. Dòng nhiệt do bức xạ Q12. - Dòng nhiệt của trần buồng kết đông tiếp xúc với bức xạ mặt trời Trần có diện tích trong là F = 12. 10 = 120m2 Nhiệt độ bức xạ của trần: Dtbx =190C Hệ số truyền nhiệt của trần: K = 0,17 W/m2K Q12 = K. F. Dtbx = 0,17. 120. 19 = 387,6 [W]. Vậy dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che của buồng kết đông là: Q1 = Q11 + Q12 = 4680,5 + 387,6 = 5068 [W] - Nhiệt tải của thiết bị: Q1TB = Q1 = 5068 [W] - Nhiệt tải của máy nén: Q1MN = Q1 = 5068 [W] 4.1.3.2. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra Q2. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi xử lý lạnh được xác định theo biểu thức sau: i1: Entanpi của sản phẩm trước khi nhập vào buồng. Thịt sau khi giết mổ được đưa vào buồng kết đông. Nhiệt độ thân thịt trước khi đưa vào buồng là t = -10C. (Theo [1] bảng 4-2) ta có i1 = 170 (KJ/Kg) i2: Entanpi của sản phẩm xuất ra khỏi buồng kết đông t = -200C (theo [1] bảng 4-2) ta có i2 = 0 (KJ/Kg) M: Công suất buồng lạnh tấn/ngày đêm Theo lượng thịt nhập vào kho là 30 tấn/ngày. Ta trích 80% thịt ra để kết đông. Vậy ta có: 0,8. 30 = 24 tấn/ngày được chia ra thành 4 mẻ, lấy thời gian 5 giờ 1 mẻ. Ta có: t/ngày đêm Vậy dòng nhiệt do sản phẩm toả ra là: Q2 = 28 (170 – 0). = 55 [KW] = 55000 [W] Q2 = 55000 [W] - Nhiệt tải thiết bị: Q2TB = Q2 = 55000 [W] - Nhiệt tải máy nén: Q2MN = Q2 = 55000 [W] 4.1.3.3. Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh Q3: Do đây là buồng kết đông thịt nên không cần thông gió do đó Q3 = 0. 4.1.3.4. Dòng nhiệt vận hành Q4 a. Dòng nhiệt do chiếu sáng Q41 Do buồng kết đông khi vận hành không có người làm việc bên trong nên không cần chiếu sáng nên Q41 = 0 b. Dòng nhiệt do người tỏa ra Đây là buồng kết đông nên không có người làm việc trong buồng khi buồng hoạt động do đó Q42 = 0. c. Dòng nhiệt do các động cơ điện Q43 Q43 = 1000. N/đc Với N = 12 - Công suất động cơ dàn quạt của buồng kết đông lấy từ 8á16 kW. ị Q43 = 1000. 12 = 12000 [W] d. Dòng nhiệt khi mở cửa Q44 Vì buồng kết đông khi vận hành không mở cửa Q44 = 0, vậy dòng nhiệt vận hành là: Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 = 0 + 0 + 12._.