Tài liệu Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản 250 tấn tôm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BỘ MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHO LẠNH BẢO QUẢN 250 TẤN TÔM GVHD: ThS. Đào Thanh Khê SVTH: LỚP: MSSV: Tp Hồ Chí Minh, Tháng 12/2017 Khoa công nghệ hóa học GVHD: Đào Thanh Khê LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S Đào Thanh Khê, giảng viên Bộ môn Quá trình và thiết bị trường đại học Công Nghiệp Thực Phẩm người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường đại học Công Nghiệp Thực Phẩm nói chung, các thầy cô trong khoa Công Nghệ Hóa Học nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án. Đồ án còn nhiều sai sót mong thầy cô bỏ qua. i Khoa công nghệ hóa học GVHD: Đào Thanh Khê NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nhóm sinh viên gồm : 1……………………………...MSSV…………… Nhận xét : …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Điểm đánh giá: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Ngày . ……….tháng ………….năm 2014 ( ký tên, ghi rõ họ và tên) ii Khoa công nghệ hóa học GVHD: Đào Thanh Khê MỤC LỤC PHẦN 1. TỔNG QUAN.......................................................................................1 1.1. Tổng quan về kỹ thuật lạnh.................................................................................1 1.1.1. Lịch sử phát triển của kỹ thuật lạnh..................................................................1 1.1.2. Cơ sở lý thuyết của làm lạnh trong thủy sản.....................................................2 1.1.3. Tiến trình lạnh đông.........................................................................................2 1.1.4. Nhiệt độ và thời gian đông lạnh thủy sản.........................................................3 1.1.5. Phân loại kho lạnh............................................................................................5 1.1.6. Môi chất lạnh....................................................................................................6 PHẦN 2. TÍNH TOÁN BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH............................9 2.1. Xác định số lượng và kích thước kho lạnh..........................................................9 2.1.1. Thể tích kho lạnh..............................................................................................9 2.1.2. Diện tích chất tải của buồng lạnh.....................................................................9 2.1.3. Tải trọng của nền và của trần.........................................................................10 2.1.4. Xác định diện tích lạnh cần xây dựng:...........................................................10 2.1.5. Tính sắp xếp vật liệu trong kho......................................................................11 2.2. Quy hoạch mặt bằng kho lạnh...........................................................................11 2.2.1. Yêu cầu chung đối với quy hoạch mặt bằng...................................................11 2.2.2. Chọn mặt bằng xây dựng................................................................................12 PHẦN 3. CẤU TRÚC XÂY DỰNG VÀ CÁCH NHIỆT KHO LẠNH TRUYỀN THỐNG.............................................................................................14 3.1. Kho lạnh truyền thống.......................................................................................14 3.1.1. Yêu cầu chung................................................................................................14 3.1.2. Móng và cột....................................................................................................14 3.1.3. Tường bao và tường ngăn...............................................................................14 3.1.4. Mái................................................................................................................. 15 3.1.5. Nền................................................................................................................. 15 Khoa công nghệ hóa học GVHD: Đào Thanh Khê 3.1.6. Cửa và màn khí..............................................................................................15 3.1.7. Đường ống......................................................................................................15 3.2. Tính toán cách nhiệt kho lạnh...........................................................................16 3.2.1. Vật liệu cách nhiệt..........................................................................................16 3.2.2. Kết cấu tường bao:.........................................................................................17 3.2.3. Kết cấu xây dựng của trần kho lạnh...............................................................21 3.2.4. Kết cấu cách nhiệt nền kho lạnh.....................................................................25 PHẦN 4. TÍNH NHIỆT KHO LẠNH..............................................................29 4.1. Xác định dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che Q1.................................................29 4.2. Xác định dòng nhiệt do sản phẩm toả ra Q 2......................................................30 4.3. Dòng nhiệt do vận hành toả ra Q4......................................................................32 4.4. Xác định năng suất lạnh qua thiết bị..................................................................33 PHẦN 5. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH HỆ THỐNG LẠNH.................34 5.1. Tính chọn máy nén............................................................................................34 5.2. Tính toán thiết bị ngưng tụ................................................................................35 5.2.1. Chọn thiết bị ngưng tụ:...................................................................................36 5.3. Tính toán thiết bị bay hơi..................................................................................37 5.3.1. Vai trò của thiết bị:.........................................................................................37 5.3.2. Tính chọn thiết bị bay hơi:.............................................................................37 5.4. Bình chứa cao áp...............................................................................................38 5.4.1. Nhiệm vụ:.......................................................................................................38 5.4.2. Vị trí và cấu tạo:.............................................................................................38 5.5. Bình tách lỏng:..................................................................................................39 5.5.1. Nhiệm vụ:.......................................................................................................39 5.5.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:....................................................................39 5.6. Xác định tháp giải nhiệt.....................................................................................40 5.6.1. Cấu tạo...........................................................................................................40 5.7. Phin sấy lọc:......................................................................................................40 Khoa công nghệ hóa học GVHD: Đào Thanh Khê 5.7.1. Nhiệm vụ:.......................................................................................................40 5.7.2. Cấu tạo:..........................................................................................................41 5.7.3. Vị trí lắp đặt:..................................................................................................41 5.8. Van tiết lưu:.......................................................................................................41 5.8.1. Nhiệm vụ:.......................................................................................................41 5.8.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:....................................................................41 5.8.3. Vị trí lắp đặt:..................................................................................................42 5.9. Mắt gas:............................................................................................................. 43 5.9.1. Nhiệm vụ:.......................................................................................................43 5.9.2. Cấu tạo:..........................................................................................................43 5.9.3. Vị trí lắp đặt:..................................................................................................43 5.10. Bơm................................................................................................................. 43 5.11. Van một chiều:................................................................................................43 5.12. Van an toàn:....................................................................................................44 5.13. Áp kế:.............................................................................................................. 44 PHẦN 6. KẾT LUẬN.........................................................................................44 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................45 Khoa công nghệ hóa học GVHD: Đào Thanh Khê PHẦN 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về kỹ thuật lạnh 1.1.1. Lịch sử phát triển của kỹ thuật lạnh Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh từ cách đây rất lâu. Ngành khảo cổ học đã phát hiện ra những hang động có mạch nước ngầm nhiệt độ thấp chảy qua dùng để chứa thực phẩm và lương thực khoảng từ 5000 năm trước. Các tranh vẽ trên tường trong các kim tự tháp Ai Cập cách đây khoảng 2500 năm đã mô tả cảnh nô lệ quạt các bình gốm xốp cho nước bay hơi làm mát không khí. Cách đây 2000 năm, người Ấn Độ và Trung Quốc đã biết trộn muối vào nước hoặc nước đá để tạo nhiệt độ thấp hơn. Nhưng kỹ thuật lạnh hiện đại bắt đầu phải kể từ khi Giáo sư Black tìm ra nhiệt ẩn hóa hơi và nhiệt ẩn nóng chảy vào năm 1761 ‒ 1764. Con người đã biết làm lạnh bằng cách cho bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp. Tiếp theo phát hiện quan trọng đó, Clouet và Monge lần đầu tiên hóa lỏng được khí SO2 vào năm 1780. Từ 1781, Cavallo bắt đầu nghiên cứu hiện tượng bay hơi một cách có hệ thống. Thế kỷ XIX là thời kỳ phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật lạnh. Năm 1823, Faraday bắt đầu công bố những công trình về hóa lỏng khí SO2, H2S, CO2, N2O, C2H2, NH3 và HCl. Đến 1845, ông đã hóa lỏng được hầu hết các loại khí kể cả êtylen, nhưng vẫn phải bó tay trước các khí O2, N2, CH4, CO, NO và H2. Người ta cho rằng chúng là các khí không hóa lỏng được và luôn luôn chỉ ở thể khí nên gọi là các khí “vĩnh cửu ‒ permenant”, lý do là vì Natlerev (Áo) đã nén chúng tới một áp lực cực lớn 3600 atm mà vẫn không hóa lỏng được chúng. Mãi tới 1869, Andrew (Anh) mới giải thích được điểm tới hạn của khí hóa lỏng, nhờ đó Cailletet và Picle (Đức) đã hóa lỏng được O2, N2 và tách bằng chưng cất, K.Onnes (Hà Lan) hóa lỏng được Heli. Năm 1834, J.Perkins (Anh) đã đăng ký bằng phát minh đầu tiên về máy lạnh nén hơi với đầy đủ các thiết bị như một máy lạnh nén hơi hiện đại gồm có máy nén, 1 dàn ngưng tụ, dàn bay hơi và van tiết lưu. Đến cuối thế kỷ XIX, nhờ có một loạt cải tiến của Linde (Đức) với việc sử dụng amôniắc làm môi chất lạnh cho máy lạnh nén hơi, việc chế tạo và sử dụng máy lạnh nén hơi mới thực sự phát triển rộng rãi trong hầu hết các ngành kinh tế quốc dân. Máy lạnh hấp thụ đầu tiên do Leslie (Pháp) đưa ra vào năm 1810 là máy lạnh hấp thụ chu kỳ với cặp môi chất H2O/H2SO4. Đến giữa thế kỷ XIX, nó được phát triển một cách rầm rộ nhờ kỹ sư tài ba Carré (Pháp) với hàng loạt bằng phát minh về máy lạnh hấp thụ chu kỳ và liên tục với các cặp môi chất khác nhau. Máy lạnh hấp thụ khuếch tán hoàn toàn không có chi tiết chuyển động được Geppert (Đức) đăng ký bằng phát minh năm 1899 và được Platen và Munters (Thụy Điển) hoàn thiện vào năm 1922 được nhiều nước trên thế giới sản xuất chế tạo Page 1 Khoa công nghệ hóa học GVHD: Đào Thanh Khê hàng loạt và nó vẫn có vị trí quan trọng cho đến ngày nay. Máy lạnh nén khí đầu tiên do bác sĩ người Mỹ Gorrie chế tạo vào năm 1845. Dựa vào các kết quả nghiên cứu của các nhà lý thuyết, bác sĩ Gorrie đã thiết kế chế tạo thành công máy lạnh nén khí dùng để điều tiết không khí cho trạm xá chữa bệnh sốt cao của ông. Nhờ thành tích đặc biệt này mà ông và trạm xá của ông trở nên nổi tiếng thế giới. Máy lạnh Êjectơ hơi nước đầu tiên do Leiblanc chế tạo năm 1910. Đây là một sự kiện có ý nghĩa rất trọng đại vì máy lạnh Êjectơ hơi nước rất đơn giản. Năng lượng tiêu tốn cho nó lại là nhiệt năng nên có thể tận dụng được các nguồn năng lượng phế thải để làm lạnh. Một sự kiện quan trọng nữa của lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh là việc sản xuất và ứng dụng các freôn ở Mỹ vào năm 1930. Freôn thực chất là các chất hữu cơ hydrocacbua no hoặc chưa no như mêtan (CH4), êtan (C2H6)… được thay thế một phần hoặc toàn bộ các nguyên tử hyđrô bằng các nguyên tử gốc halôgen như clo (Cl), flo (F) hoặc brôm (Br). Các chất này được sản xuất ở xưởng Dupont Kinetic Chemical Inc với cái tên thương mại là freon. Đây là những môi chất lạnh có nhiều tính chất quý báu như không cháy, không nổ, không độc hại, phù hợp với chu trình làm việc của máy 2 lạnh nén hơi, do đó nó đã góp phần tích cực vào việc thúc đẩy kỹ thuật lạnh phát triển, nhất là kỹ thuật điều hòa không khí. Ngày nay, kỹ thuật lạnh hiện đại đã tiến những bước rất xa, có trình độ khoa học kỹ thuật ngang với các ngành kỹ thuật tiên tiến khác. Phạm vi nhiệt độ của kỹ thuật lạnh ngày nay được mở rộng rất nhiều. 1.1.2. Cơ sở lý thuyết của làm lạnh trong thủy sản Mục đích của quá trình lạnh đông trong thủy sản là hạ nhiệt độ xuống thấp. Vì vậy làm chậm lại sự ươn hỏng và sản phẩm được tan ra sau thời gian bảo quản lạnh đông hầu như không bị thay đổi tính chất ban đầu của nguyên liệu tươi. Bảo quản lạnh và lạnh đông thường được áp dụng khi thủy sản xuất khẩu. Thủy sản lạnh đông xuất khẩu thường rất quan trọng với các nước đang phát triển do giá thành sản phẩm cao như tôm lạnh đông, mang lại thu nhập có giá trị cao so với các loại sản phẩm thục phẩm khác tiêu thụ nội địa. 1.1.3. Tiến trình lạnh đông Thủy sản chiếm 75% trọng lượng nước. Lạnh đông là quá trình chuyển đổi hầu hết lượng nước trong cá thành nước đá. Nước trong thủy sản là dạng chất hòa tan và dạng keo. Điểm lạnh đông hạ xuống dưới 00C. Điểm lạnh đông phụ thuộc vào nồng độ chất hòa tan trong dung dịch. Điểm lạnh đông tiêu biểu trong thủy sản là -100C đến -200C. Trong suốt quá trình lạnh đông, nước dần dần chuyển đổi thành nước đá, nồng độ muối hữu cơ và vô cơ hòa tan tăng lên, điểm lạnh đông tiếp tục hạ thấp. Ngay cả ở Page 2 Khoa công nghệ hóa học GVHD: Đào Thanh Khê 0 nhiệt độ -25 C, chỉ có 90 đến 95% nước thực sự đóng băng. Lượng nước này không bao gồm nước liên kết (nghĩa là nước liên kết hóa học với những phần tử đặc biệt như carbonyl, nhóm amino của protein và liên kết hydro). Vì vậy không bao giờ có điểm lạnh đông cố định. Tuy nhiên, phần nước lớn (khoảng 75 – 80%) được đông kết ở nhiệt độ -100C và -500C. Khoảng nhiệt độ này được gọi là điểm tới hạn hay vùng lạnh đông. Trong suốt giai đoạn đầu của quá trình làm lạnh, nhiệt độ giảm nhanh xuống dưới điểm lạnh đông của nước (00C). Khi đó lượng nhiệt yêu cầu tách ra lớn trong giai đoạn 2 để chuyển lượng lớn nước liên kết thành nước đá, sự thay đổi nhiệt độ rất ít và giai đoạn này được gọi là giai đoạn ngưng nhiệt. Có khoảng 3/4 nước được chuyển đổi tạo thành nước đá, nhiệt độ một lần nữa bắt đầu giảm và trong suốt giai đoạn thứ 3 này hầu như lượng nước còn lại đóng băng. Một lượng nhỏ nhiệt đã được tách ra trong suốt giai đoạn 3 này. 1.1.4. Nhiệt độ và thời gian đông lạnh thủy sản Sự ươn hỏng tiếp tục giảm nhanh ở nhiệt độ dưới 0 0C. Đây là điểm quan trọng để chuyển nhanh đến điểm tới hạn lạnh đông. Tuy nhiên, quá trình lạnh đông chậm cho kết quả sản phẩm có chất lượng kém và đây là nguyên nhân chính dẫn đến sự phân giải protein. Khi nhiệt độ của sản phẩm giảm xuống dưới 0 0C, dung dịch đầu tiên được làm lạnh xuống nhanh, sau đó dung dịch bắt đầu kết tinh hoặc hình thành kết tủa và tinh thể nước đá hình thành ở giai đoạn 2. Đầu tiên có một ít phân tử, đó là những phân tử nhỏ của chất lơ lửng không hòa tan trong chất lỏng hoặc sự kết hợp ngẫu nhiên của các phân tử nước để tạo thành tinh thể nước đá theo tiêu chuẩn. Page 3 Khoa công nghệ hóa học GVHD: Đào Thanh Khê Sang giai đoạn 2, các tinh thể lớn dần lên, lượng nhiệt tách ra chậm kết quả làm cho quá trình lạnh đông chậm lại, tinh thể đá hình thành với kích thước lớn hơn và số lượng ít hơn, có thể gây ra sự phá vỡ vách tế bào, kết quả làm mất chất dịch và làm thay đổi cấu trúc của sản phẩm khi tan giá. Ngược lại, lượng nhiệt tách ra nhanh là kết quả của quá trình lạnh đông nhanh, tạo ra số lượng lớn tinh thể nước đá nhỏ. Vì vậy giảm sự hao hụt chất dịch và sự phá vỡ vách tế bào. Tuy nhiên, vách tế bào của cá được xem như là lớp màng elastic để chống lại sự phá vỡ vách tế bào từ sự hình thành tinh thể nước đá lớn để giảm sự mất dịch khi tan giá cá lạnh đông. Thực tế, phần lớn lượng nước được liên kết trong cấu trúc của protein và sẽ không bị mất đi do sự rò rĩ khi tan giá. Lượng nước liên kết này có thể được xác định khi ép mô cơ cá tươi bằng tay và không thấy có chất lỏng thoát ra. Tuy nhiên, sự tan giá của bất kỳ loại sản phẩm cá nào cũng có sự mất chất dịch từ phần thịt cá, được giải thích thông qua sự phân giải protein trong suốt tiến trình lạnh đông gây nên sự biến đổi protein làm mất khả năng liên kết nước. Sự phân giải protein dựa trên nồng độ enzym (và các thành phần khác) và nhiệt độ. Sự gia tăng nồng độ enzym làm gia tăng tốc độ phân giải. Sự phân giải này sẽ giảm khi nhiệt độ hạ thấp. Dĩ nhiên, khi nhiệt độ hạ thấp, một lượng nước lớn sẽ chuyển thành nước đá và nồng độ của enzym trong dung dịch tăng lên. Vì vậy dưới điểm lạnh đông của nước, nồng độ và nhiệt độ có mối quan hệ rất gần nhau. Khoảng nhiệt độ tối ưu cho quá trình phân giải protein từ -10 0C đến -200C. Vì vậy để giảm sự rò rĩ chất dịch khi tan giá đến mức thấp nhất, thời gian để nhiệt độ sản phẩm nằm trong khoảng nhiệt độ này trong suốt quá trình lạnh đông phải càng ngắn càng tốt. Sự phân giải protein dẫn đến sự mất nước trong suốt quá trình bảo quản lạnh đông. Lạnh đông nhanh là dạng phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các tiến trình lạnh đông thực phẩm. Trong lạnh đông nhanh có khái niệm lạnh đông IQF hay còn gọi là lạnh đông rời. Lạnh đông nhanh rất khó để xác định. Mặc dù ở Anh đã có đề nghị rằng tất cả các loài cá nên giảm nhiệt độ từ 0 0C đến -500C trong 2 giờ hoặc ít hơn. Tuy nhiên, 2 giờ vẫn bị xem là thời gian quá dài cho các sản phẩm. Như đã chỉ ra ở trên, sự hạ thấp nhiệt độ làm giảm tốc độ phản ứng. Hơn thế nữa, khi lượng nước trong cá đông đặc nó sẽ trở nên dạng liên kết. Vì vậy giảm độ hoạt động của nước (aw) và cũng giảm được sự phát triển của vi khuẩn. Vì vậy có thể nói Page 4 Khoa công nghệ hóa học GVHD: Đào Thanh Khê rằng tiến trình lạnh đông trong bảo quản cá là sự kết hợp của sự giảm nhiệt độ và hạ thấp độ hoạt động. 1.1.5. Phân loại kho lạnh Có nhiều kiểu kho bảo quản dựa trên những căn cứ phân loại khác nhau:  Theo công dụng người ta có thể phân ra các loại kho lạnh như sau: - Kho lạnh sơ bộ: Dùng làm lạnh sơ bộ hay bảo quản tạm thời thực phẩm tại các nhà máy chế biến trước khi chuyển sang một khâu chế biến khác. - Kho chế biến: Được sử dụng trong các nhà máy chế biến và bảo quản thực phẩm (nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thuỷ sản, nhà máy xuất khẩu thịt vv..) Các kho lạnh loại này thường có dung tích lớn cần phải trang bị hệ thống có công suất lạnh lớn. Phụ tải của kho lạnh luôn thay đổi do phải xuất nhập hàng thường xuyên. - Kho phân phối, kho trung chuyển: Dùng điều hoà cung cấp thực phẩm cho các khu vực dân cư, thành phố và dự trữ lâu dài. Kho lạnh phân phối thường có dung tích lớn trữ nhiều mặt hàng và có ý nghĩa rất lớn đến đời sống sinh hoạt của cả một cộng đồng. - Kho thương nghiệp: Kho lạnh bảo quản các mặt hàng thực phẩm của hệ thống thương nghiệp. Kho dùng bảo quản tạm thời các mặt hàng đang được doanh nghiệp bán trên thị trường. - Kho vận tải (trên tàu thuỷ, tầu hoả, xe ôtô ): đặc điểm của kho là dung tích lớn, hàng bảo quản mang tính tạm thời để vận chuyển từ nơi này sang nơi khác. - Kho sinh hoạt: đây là loại kho rất nhỏ dùng trong các hộ gia đình, khách sạn, nhà hàng dùng bảo quản một lượng hàng nhỏ.  Theo nhiệt độ người ta chia ra: - Kho bảo quản lạnh: Nhiệt độ bảo quản thường nằm trong khoảng -2oC đến 5oC. Đối với một số rau quả nhiệt đới cần bảo quản ở nhiệt độ cao hơn (chuối > 10oC, chanh > 4oC). Nói chung các mặt hàng chủ yếu là rau quả và các mặt hàng nông sản. - Kho bảo quản đông: Kho được sử dụng để bảo quản các mặt hàng đã qua cấp đông. Đó là hàng thực phẩm có nguồn gốc động vật. Nhiệt độ bảo quản tuỳ thuộc vào thời gian, loại thực phẩm bảo quản. Tuy nhiên nhiệt độ bảo Page 5 Khoa công nghệ hóa học GVHD: Đào Thanh Khê o quản tối thiểu cũng phải đạt -18 C để cho các vi sinh vật không thể phát triển làm hư hại thực phẩm trong quá trình bảo quản. - Kho đa năng: Nhiệt độ bảo quản là -12oC - Kho gia lạnh: Nhiệt độ 0oC, dùng gia lạnh các sản phẩm trước khi chuyển sang khâu chế biến khác. - Kho bảo quản nước đá: Nhiệt độ kho tối thiểu -4oC  Theo dung tích chứa. Kích thước kho lạnh phụ thuộc chủ yếu vào dung tích chứa hàng của nó. Do đặc điểm về khả năng chất tải cho mỗi loại thực phẩm có khác nhau nên thường qui dung tích ra tấn thịt (MT-Meet Tons). Ví dụ kho 50MT, Kho 100MT, Kho 150 MT vv.. là những kho có khả năng chứa 50, 100, 150 vv.. tấn thịt.  Theo đặc điểm cách nhiệt người ta chia ra: - Kho xây: Là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người ta tiến hành bọc các lớp cách nhiệt. Kho xây chiếm diện tích lớn, lắp đặt khó, giá thành tương đối cao, không đẹp, khó tháo dỡ và di chuyển. Mặt khác về mặt thẩm mỹ và vệ sinh kho xây không đảm bảo tốt. Vì vậy hiện nay ở nước ta người ta ít sử dụng kho xây để bảo quản thực phẩm. - Kho panel: Được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyurethan và được lắp ghép với nhau bằng các móc khoá camlocking. Kho panel có hình thức đẹp, gọn và giá thành tương đối rẻ, rất tiện lợi khi lắp đặt, tháo dỡ và bảo quản các mặt hàng thực phẩm, nông sản, thuốc men, dược liệu vv... Hiện nay nhiều doanh nghiệp ở nước ta đã sản xuất các tấm panel cách nhiệt đạt tiêu chuẩn cao. Vì thế hầu hết các xí nghiệp công nghiệp thực phẩm đều sử dụng kho panel để bảo quản hàng hoá. 1.1.6. Môi chất lạnh  Khái niệm Môi chất lạnh (còn gọi là tác nhân lạnh, ga lạnh, hay môi chất lạnh) là chất mô giới sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để thu nhiệt của môi trường có nhiệt độ thấp và thải nhiệt ra môi trường có nhiệt độ cao hơn, môi chất lạnh tuần hoàn trong hệ thống nhờ quá trình nén được thực hiện bởi máy nén.  Yêu cầu đối với môi chất lạnh Page 6 Khoa công nghệ hóa học GVHD: Đào Thanh Khê Do những đặc điểm của chu trình ngược, hệ thống thiết bi, điều kiện vận hành,… môi chất cần có những tính chất hóa học, vật lý, nhiệt động, … thích hợp:  Các yêu cầu về nhiệt động. ─ Nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển phải thấp: tránh cho thiết bị bay hơi khỏi phải làm việc với áp suất chân không. ─ Ở nhiệt độ môi trường áp suất ngưng tụ phải thấp, song phải cao hơn áp suất khí quyển: giảm chiều dày các thiết bị, đường ống trong hệ thống lạnh. ─ Nhiệt độ tới hạn phải cao: tăng dải làm việc cho máy lạnh. ─ Nhiệt độ điểm 3 pha phải thấp: tăng dải làm việc cho máy lạnh. ─ Nhiệt ẩn hóa hơi lớn: lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống nhỏ. ─ Nhiệt dung riêng đẳng áp phải lớn: các đường đẳng áp càng nằm ngang thì chu trình càng gần về chu trình ngược Carnot. ─ Độ nhớt vừa phải: độ nhớt lớn làm tăng công tiêu tốn vô ích cho ma sát, độ nhớt nhỏ thì môi chất dễ rò rỉ qua khe hở.  Các yêu cầu về hóa học. ─ Không gây cháy. ─ Không gây nổ. ─ Không phản ứng với dầu bôi trơn. ─ Không phản ứng hóa học, không ăn mòn kim loại của máy móc, đường ống hệ thống lạnh. ─ Hòa tan được nước: để tránh gây tắc van tiết lưu khi môi chất có lẫn nước. ─ Khi rò rỉ dễ phát hiện (bằng mùi, màu, các chỉ thị, độ dẫn điện). ─ Khi rò rỉ không làm hỏng các sản phẩm cần bảo quản lạnh.  Các yêu cầu về sinh lý. Page 7 Khoa công nghệ hóa học ─ Không độc hại. GVHD: Đào Thanh Khê  Các yêu cầu về kinh tế. ─ Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ chế tạo.  Các yêu cầu về môi trường. ─ Không gây ô nhiễm môi trường. Trong thực tế không có môi chất nào đáp ứng được tất cả các yêu cầu kể trên. Vì vậy khi chọn môi chất phải dựa vào các yêu cầu thực tế quan trọng nhất, bỏ qua các yêu cầu còn lại. NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ Sản phẩm bảo quản: tôm Dung tích: 250 tấn Địa điểm: tphcm Nhiệt độ kho lạnh -180C, nhiệt độ sôi chọn -200C Độ ẩm tương đối trong kho 90% Môi chất lạnh R134a Page 8 Khoa công nghệ hóa học GVHD: Đào Thanh Khê PHẦN 2. TÍNH TOÁN BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH 2.1. Xác định số lượng và kích thước kho lạnh Dung tích kho lạnh là đại lượng cơ bản cần thiết để xác định số lượng và kích thước các buồng lạnh. Dung tích kho lạnh là lượng hàng được bảo quản đồng thời lớn nhất trong kho,đơn vị là tấn hàng. Ngoài ra ,số lượng và kích thước các buồng lạnh phụ thuộc vào các loại hàng được bảo quản trong kho, đặc điểm kho lạnh(kho lạnh phân phối,trung chuyển, chế biến hoặc thương nghiệp). 2.1.1. Thể tích kho lạnh Thể tích kho lạnh được xác định theo công thức: V= E gV (m3) (CT 2-1,Tr 29,[1]) Trong đó: V – Thể tích kho lạnh , m3. E – Dung tích của các buồng lạnh, tấn. gv – Mức độ chất tải, tấn/m3. Kho được thiết kế với mặt hàng tôm đông lạnh trong thùng cactong gv = 0,45 tấn/m3 Thông số gv tra từ bảng (2-3,Tr28,[1]). V= E 250 ¿ =555,5 (m3 ¿. g v 0,45 Page 9 Khoa công nghệ hóa học 2.1.2. Diện tích chất tải của buồng lạnh GVHD: Đào Thanh Khê Diện tích chất tải được xác định qua thể tích chất tải và chiều cao chất tải. F= V h (công thức 2-2, tr 29,[1]) Trong đó:  F: diện tích chất tải hoặc diện tích hàng chiếm trực tiếp, m2.  h: chiều cao chất tải, m. Chiều cao chất tải là chiều cao lô hàng chất trong kho. Chiều cao này phụ thuộc vào phương pháp bốc dỡ, bao bì đựng hàng nó có thể được xác định bằng chiều cao buồng lạnh trừ đi phần lắp đặt dàn lạnh và không gian cần thiết để nâng và dỡ hàng. Với kho lạnh một tầng có chiều cao 6 m khi đó chọn chiều cao chất tải là 5(m) và 1(m) còn lại để bố trí dàn lạnh. V 555,5 Vậy F= h = 5 =¿ 111,1 (m2). 2.1.3. Tải trọng của nền và của trần. Được tính toán theo định mức chất tải và chiều cao chất tải của nền và giá treo hoặc móc treo vào trần. gf ≥ gv .h (2-3), tr33 [1] gf : Định mức chất tải theo diện tích, (t/m2). gf ≥ gv ×h=0,45 ×5=2.25 (t/m2). Phù hợp với tải trọng cho phép. 2.1.4. Xác định diện tích lạnh cần xây dựng: F t= F βf (2-4,tr30,[1]). Trong đó:  F t: Diện tích lạnh cần xây dựng (m2)  β f : Hệ số sử dụng diện tích các buồng, được tính cho cả đường đi và diện tích giữa các lô hàng, giữa lô hàng và cột, tường, các diện tích lắp đặt thiết bị như dàn bay hơi, quạt. β f phụ thuộc diện tích buồng và lấy theo bảng 1. Bảng 1: hệ số sử dụng diện tích theo buồng. Page 10 Khoa công nghệ hóa học GVHD: Đào Thanh Khê  Diện tích buồng lạnh m2  Đến 20  Từ 20 đến 100  Từ 100 đến 400  Hơn 400  βf     0,5÷ 0,6 0,7÷ 0,75 0,75÷ 0,8 0,8÷ 0,85 Theo bảng 1 chọn hệ số β f =0,75. ta có : F t= 111,1 = 148,1 (m2). 0,75 Số lượng buồng lạnh cần xây dựng là: Z1 = F t 148,1 = =¿ 2,05 (công thức 2-5),30 [1] f 72 f: diện tích buồng lạnh quy chuẩn đã chọn xác định qua các hàng cột kho. chọn Z1 =3. Với diện tích tổng cộng 18x12x6 2.1.5. Tính sắp xếp vật liệu trong kho Chọn bao bì là thùng cactông có kích thước như sau: Dài x rộng x cao = 0,36m x 0,28m x 0,22m Mỗi thùng cactông chứa được 10kg sản phẩm. Số lượng thùng cactông có trong kho là: 250000/10 = 25000 (thùng) Chọn cách chất hàng trong kho như sau: Chia làm 20 tụ suy ra số thùng của mỗi tụ là: 25000/20 = 1250 thùng Chất thành nhiều lớp trong mỗi tụ. Mỗi lớp gồm: 7 x 9 = 63 (thùng) Suy ra số lớp trong mỗi tụ là: 1250/63 = 19,8 lớp. Chọn 20 lớp. Chiều cao của hàng trong kho là: 20 x 0,22 = 4,4 (m) Chiều rộng của hàng trong mỗi tụ là: 0,28 x 9 = 2,52 (m) Chiều dài của hàng trong mỗi tụ là: 0,36 x 7 = 2,52 (m) 2.2. Quy hoạch mặt bằng kho lạnh 2.2.1. Yêu cầu chung đối với quy hoạch mặt bằng - Qui hoạch mặt bằng kho lạnh là bố trí những nơi sản xuất ,xử lí lạnh,bảo quản và những nơi phụ trợ phù hợp với dây chuyền công nghệ .Để đạt được mục đích đó cần tuân thủ các yêu cầu sau: Page 11 Khoa công nghệ hóa học GVHD: Đào Thanh Khê + Phải bố trí các buồng lạnh phù hợp với dây chuyền công nghệ, sản phẩm đi theo dây chuyền không gặp nhau, không đan chéo nhau, các cửa ra vào cửa buồng phải quay ra hành lang.Cũng có thể không dùng hành lang nhưng sản phẩm theo dây chuyền không được gặp nhau. + Quy hoạch cần phải đạt chi phí đầu tư nhỏ nhất. Cần sử dụng rộng rãi các điều kiện tiêu chuẩn giảm đến mức thấp nhất các diện tích phụ nhưng phải đảm bảo tiện nghi.Giảm công suất thiết bị đến mức thấp nhất. Giảm công suất thiết bị đến mức thấp nhất. + Quy hoach mặt bằng cần phải đảm bảo sự vận hành tiện lợi và rẻ tiền. + Quy hoạch phải đảm bảo lối đi lại và đường vận chuyển thuận tiện cho việc bốc xếp thủ công hay cơ giới đã thiết kế. + Chiều rộng kho lạnh nhiều tầng không quá 40(m) +Chiều rộng kho lạnh một tầng phù hợp với khoảng vượt lớn nhất là 12 (m). +Chiều dài của kho lạnh có đường sắt nên chọn có thể chứa được 5 toa tầu lạnh bốc xếp được cùng một lúc. + Chiều rộng sân bốc dỡ đường sắt 6-7,5m;sân bốc dỡ ôtô cũng vậy. + Trong một vài trường hợp , kho lạnh có sân bốc dỡ nối liền rộng 3,5 m, nhưng thông thường các kho lạnh có hành lang nối cả 2 phía, chiều rộng 6m. + Kho lạnh có dung tích đến 600t không bố trí đường sắt ,chỉ cần một sân bốc dỡ ô tô dọc theo chiều dài kho đảm bảo mọi phương thức bốc dỡ. - Để giảm tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che, các buồng lạnh cùng nhiệt độ nhóm vào một khối. - Mặt bằng của kho lạnh phải phù hợp với hệ thống đã chọn. Điều này rất quan trọng với kho lạnh một tầng vì không phải luôn luôn đảm bảo đưa được môi chất lạnh từ các thiết bị lạnh về ,do đó phải chuyển sang sơ đồ lớn hơn với việc cấp lỏng từ dưới lên. - Mặt bằng kho lạnh phải đảm bảo kỹ thuật an toàn phòng cháy chữa cháy. Khi thiết kế phải tính thêm khả năng mở rộng kho lạnh.Phải để lại một mặt mút tường để có thể mở rộng kho lạnh. 2.2.2. Chọn mặt bằng xây dựng Khi xây dựng nặt bằng cần phải chú ý đến nền móng của kho lạnh phải vững chắc, bởi vậy cần phải tiến hành khảo sát nền móng và mực nước… Việc gia cố nền móng nhiều khi dẫn tới việc tăng đáng kể vốn đầu tư xây dựng. Page 12 Khoa công nghệ hóa học  Nguồn nước GVHD: Đào Thanh Khê Do nguồn thải ở thiết bị ngưng tụ là rất lớn nên ngay từ khi thiết kế phải tính toán đến nguồn nước. Có thể sử dụng nước thành phố, tuy nhiên nếu có khả năng tự khai thác là tốt nhất, như vậy sẽ chủ động hơn nhiều. Ngoai việc cấp nước, việc thoát nước cũng cần được dự tính. Có thể thoát ra kênh mương, sông, ngoài.  Nguồn điện Quan trọng tương tự là việc cấp điện đến công trình, giá điện giá xây lắp công trình điện. Ngoài nước thì điện là hạng mục có ảnh hưởng lớn đến vốn đầu tư xây dựng đặc biệt là vận hành sau này nên cần được quan tâm thích đáng khi chon mặt bằng xây dựng.  Yêu cầu đối với buồng máy và thiết bị: Bố trí máy và thiết bị nhằm mục đích:  Vận hành máy thuận tiện.  Rút ngắn chiều dài đường ống.  Sử dụng thể tích buồng máy hiệu quả nhất, buồng máy gọn nhất.  Đảm bảo phòng cháy chữa cháy,vệ sinh công nghiệp.  Đảm bảo cho việc bảo dưỡng máy. Buồng máy và thiết bị thường được bố trí vào sát tường kho lạnh để đường ống giữa máy thiết bị và dàn lạnh là ngắn nhất, chiếm từ 5 đến 10% tổng diện tích kho lạnh. Page 13 Khoa công nghệ hóa học GVHD: Đào Thanh Khê PHẦN 3. CẤU TRÚC XÂY DỰNG VÀ CÁCH NHIỆT KHO LẠNH TRUYỀN THỐNG 3.1. Kho lạnh truyền thống 3.1.1. Yêu cầu chung Trong kho lạnh luôn duy trì ở nhiệt độ thấp và độ ẩm tương đối cao so với môi trường bên ngoài . Do sự chênh lệch nhiệt độ và độ ẩm đó luôn có một dòng nhiệt và một dòng ẩm xâm nhập từ môi trường ngoài vào buồng lạnh. Dòng nhiệt gây tổn thất đến năng suất lạnh. Dòng ẩm có tác động xấu đến vật liệu xây dựng và cách nhiệt. Điều đó làm giảm tuổi thọ vật liệu và cấu trúc xây dựng, làm hỏng cách nhiệt và làm mất khả năng cách nhiệt. Vì vậy cấu trúc xây dựng và cách nhiệt kho lạnh phải đảm bảo được các yêu cầu sau: - Đảm bảo tuổi thọ dự kiến của kho. - Chịu được tải trọng của bản thân và của hàng bảo quản . - Chống được ẩm thâm nhập từ bên ngoài vào và bề mặt bên ngoài tường không được đọng sương. - Đảm bảo cách nhiệt tốt giảm chi phí đầu tư cho máy lạnh và vận hành. - Chống được cháy nổ và đảm bảo an toàn. - Thuận tiện cho việc bốc dỡ và sắp xếp bằng cơ giới. - Có tính kinh tế. 3.1.2. Móng và cột. Móng phải chịu được tải trọng của toàn bộ kết cấu xây dựng và hàng hoá bảo quản. Do đó móng phải kiên cố, vững chắc và lâu bền . Khi đổ móng người ta phải chừa trước những lỗ để lắp cột chịu lực.Trong kho lạnh 1 tầng sử dụng cột có tiết diện vuông 400 ¿ 400 theo xêri 1420 – 4 . Page 14