Tài liệu Xây dựng trạm lạnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ BÀI GIẢNG XÂY DỰNG TRẠM LẠNH NGUYỄN VĂN PHÚC Bộ môn Kỹ thuật Nhiệt lạnh Khoa Cơ khí NỘI DUNG CHÍNH 1. Phân loại trạm lạnh, buồng lạnh và đặc điểm cấu trúc của kho lạnh 2. Xác định kích thước cơ bản của kho lạnh 3. Tính nhiệt tải kho lạnh. 4. Dàn lạnh và và các phương pháp làm lạnh 5. Vật liệu kỹ thuật lạnh 6. Cách nhiệt và cách ẩm trạm lạnh 7. Một số sơ đồ hệ thống lạnh CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH 1.1. Phân loại trạm lạnh, buồng lạnh và phạm vi sử dụng 1.2. Đặc điểm cấu trúc của các loại kho lạnh CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH 1.1. Phân loại trạm lạnh, buồng lạnh và phạm vi sử dụng 1.1.1. Tổng quan *. Khái niệm về trạm lạnh: Là một Nhà máy, Xí nghiệp, Khu vực, Cơ sở sản xuất kinh doanh...có nhiệm vụ, khả năng làm lạnh, làm đông hay bảo quản các sản phẩm theo yêu cầu. *. Đặc điểm: • Tạo ra điều kiện phù hợp yêu cầu công nghệ: nhiệt độ thấp (thấp hơn tmt ), vận tốc, độ ẩm k2 phù hợp. • Có kết cấu, cấu trúc phù hợp, đảm bảo: đủ sức chứa, kết cấu vững chắc, hạn chế dòng nhiệt xâm nhập, không bị đọng sương, đọng ẩm... • Đảm bảo điều kiện vệ sinh, an toàn thực phẩm • Phải có thiết bị khay, giá chứa sản phẩm và các thiết bị vận chuyển bốc xếp sản phẩm. CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH 1.1. Phân loại trạm lạnh, buồng lạnh và phạm vi sử dụng 1.1.1. Tổng quan *. Các loại công trình lạnh: • Loại kho bảo quản lạnh • Loại kho bảo quản đông hệ thống tủ cấp đông • Các loại hệ thống lạnh và hầm đá • Hệ thống lạnh trong đhkk • Hệ thống lạnh công suất nhỏ CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH 1.1.2. Phân loại *. Theo chức năng: • Kho lạnh chế biến (sản xuất) • Kho lạnh dự trữ • Kho lạnh phân phối • Kho lạnh trung chuyển • Kho lạnh thương nghiệp • Kho lạnh vận tải • Kho lạnh sinh hoạt *. Theo dung tích: • Loại nhỏ: < 500 tấn; Loại vừa: 500 - 5000 tấn; Loại lớn: > 5000 tấn; CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH 1.1.2. Phân loại *. Theo phương pháp xây dựng: • Kho xây, kho lắp ghép Kho xây: Kho được xây dựng bằng các VL xây dựng và lớp cách nhiệt, ẩm gắn vào phía trong của kho. Quá trình xây dựng phức tạp, qua nhiều công đoạn. Ưu điểm: • Tận dụng được nguyên vật liệu sẵn có ở địa phương, • Có thể sử dụng những công trình kiến trúc sẵn có để chuyển thành kho giá thành xây dựng rẻ. Nhược điểm: • Khi cần di chuyển kho lạnh khó khăn, hầu như bị phá hỏng, • Cần nhiều thời gian và nhân lực thi công, • Chất lượng công trình không cao. • Khó đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH 1.1.2. Phân loại Kho lắp ghép: Đây là phương án xây lăp kho bằng các tấm panel tiêu chuẩn trên nền và khung của kho. Ưu điểm: • Các chi tiết cấu trúc cách nhiệt, cách ẩm là các tấm panel tiêu chuẩn chế tạo sẵn nên dễ dàng vận chuyển đến nơi lắp đặt. • Lắp ráp nhanh chóng, thời gian thi công nhanh. • Khi cần di chuyển kho lạnh dễ dàng, không bị hư hỏng, • Kho chỉ cần khung và mái che nên không cần đến các vật liệu xây dựng Xây dựng rất đơn giản. • Hình thức dẹp, dễ vệ sinh. Nhược điểm: • Giá thành đắt hơn kho xây CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH 1.1.2. Phân loại *. Theo nhiệt độ sử dụng: • Kho bảo quản lạnh ở 0 0C • Kho bảo quản đông ở -20 đến - 25 0C • Kho lạnh đa năng - 12 0C • Kho chờ đông – ra hàng (chất tải và tháo tải) 0 0C • Kho làm lạnh -5/ 0 0C • Kho làm đông -35 0C • Kho bảo quản nước đá -4 0C • Kho chế biến lạnh 15 0C CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH a, Kho bảo quản lạnh - Thường được tk ở 0 0C tuy nhiên có thể tăng giảm tùy mục đích. - Dùng để bảo quản lạnh các sản phẩm thực phẩm thịt cá - Được trang bị HTL 1 cấp, dàn lạnh kiểu treo tường, áp trần đối lưu không khí tự nhiên hoặc cưỡng bức - Thực tế hoạt động không khí có t: -1,5 ÷ 0 0C; φ: 90 ÷ 95% b, Kho bảo quản đông - Thường được tk ở -18 ÷ -25 0C - Dùng để bảo quản đông các sản phẩm thực phẩm trong thời gian dài sau khi đã được cấp đông - Được trang bị HTL 1 cấp, dàn lạnh kiểu treo tường, áp trần đối lưu không khí tự nhiên hoặc cưỡng bức - Khi xếp hàng vào kho cần chú ý đảm bảo TĐN đối lưu đồng đều và thuận tiện cho xếp và dỡ hàng CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH c, Kho bảo quản đa năng - Thường được tk ở -12 0C tuy nhiên có thể tăng giảm tùy mục đích. Khi cần bảo quản lạnh có thể nâng lên 0 0C; khi cần bảo quản đông có thể giảm xuống -18 0C thậm trí có thể làm kho tiền đông. - Được trang bị HTL 1 cấp, dàn lạnh kiểu treo tường, áp trần đối lưu không khí tự nhiên hoặc cưỡng bức - Thực tế hoạt động không khí có t: -1,5 ÷ 0 0C; φ: 90 ÷ 95% d, Kho chờ đông & ra hàng - Thường được tk ở 0 0C. Phục vụ cho kho cấp đông và kho làm lạnh giúp quá trình cấp đông và làm lạnh diễn ra nhanh hơn. - Có thể hạ xuống -5 0C để ra lạnh sơ bộ sản phẩm - Các sản phẩm có thể được treo trên các giá treo, móc tại các xe goòng trong kho CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH e, Kho làm lạnh - Thường được dùng để làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ bảo quản lạnh rồi được đưa đi bảo quản lạnh hoặc làm lạnh sơ bộ sản phẩm trước khi đưa đi cấp đông. - Nhiệt độ thường ở -5 0C hoặc hạ xuống đến chênh lệch vài độ so với nhiệt độ đóng bang của sản phẩm. - Được trang bị HTL 1 cấp, dàn lạnh kiểu treo tường, áp trần đối lưu không khí tự nhiên hoặc cưỡng bức. f, Kho cấp đông - Thường được tk ở -30 ÷ - 40 0C. Phục vụ cho làm đông sản phẩm trước khi đưa vào bảo quản đông. - Nhiệt độ tâm sản phẩm phải < -12 0C - Vận tốc không khí trong kho từ 5÷10 m/s - Có nhiều kiểu làm đông: tủ đông tiếp xúc, băng truyền, gió, nitơ lỏng, tầng sôi... CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH g, Kho bảo quản nước đá - Nhiệt độ kk thường ở -4 0C để bảo quản nước đá không bị tan chảy. - Được trang bị HTL 1 cấp, dàn lạnh kiểu áp trần đối lưu không khí tự nhiên hoặc cưỡng bức. h, Kho chế biến lạnh - Nhiệt độ kk thường được tk ở 10 ÷ 18 0C thậm chí 22 ÷ 24 0C . Phục vụ cho quá trình gia công, chế biến, làm việc của con người trong phân xưởng, nhà máy chế biến. Nhiệt độ này có thể thay đổi tùy theo nhu cầu của con người và công nghệ. - Trong kho bắt buộc phải có thông gió. CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH 1.2. Đặc điểm cấu trúc của các loại kho lạnh 1.2.1. Điều kiện làm việc, nhiệt độ và độ ẩm trong kho lạnh Để đáp ứng nhu cầu công nghệ, cần phải làm lạnh đến t yêu cầu và duy trì nó. Mặt khác t sản phẩm giảm dần từ t ban đầu đến t cuối làm cho kho lạnh có t không ổn định. Do đó cần xác lập nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc gió phù hợp. a, Nhiệt độ không khí trong phòng lạnh Để ổn định ttr thì Q0 = Q1 + Q2 + Q3 khi đó 𝑑𝑡𝑡𝑟 𝑑𝜏 = 𝑄𝑇 −𝑄0 = 𝐶 0, với C –hs nhiệt dung Trong kho bq Q2, Q3 không đáng kể nên Q0 = Q1 k0.F0.(ttr–t0) = kbc.Fbc.(tng– ttr) khi kbc.Fbc >> k0.F0 ↔ ttr → tng khi kbc.Fbc << k0.F0 ↔ ttr → t0 Vậy t0 < ttr < tng CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH b, Độ ẩm cân bằng của không khí trong phòng lạnh Độ ẩm không khí trong kho được tự cân bằng dưới tác động của môi trường trong kho. Do sự cân bằng giữa dòng ẩm Wt vào và ra W0. Tốc độ cân bằng được xác định: 𝑑φ𝑡𝑟 𝑊𝑡 − 𝑊0 = 𝑑𝜏 𝐷 với D – hs dung tích ẩm (lượng ẩm cần thêm vào hoặc lấy ra để độ ẩm kk trong phòng thay đổi 1%) 𝑑φ𝑡𝑟 𝑑𝜏 = 0 ↔ Wt = W 0 mà Wt = ΔG + W ↔ Wt = W0 = ΔG + W (*) Với ΔG – lượng ẩm thoát từ sản phẩm (hao hụt trọng lượng) W – Nguồn ẩm khác (phun ẩm) Khi có sự ảnh hưởng đến cân bằng ẩm thì pt * luôn có xu thế tự cân bằng lại. CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH 1.2.2. Đặc điểm cấu trúc của các loại kho lạnh Cấu trúc kho lạnh phải đảm bảo: đủ sức chứa, kết cấu vững chắc, hạn chế dòng nhiệt xâm nhập, không bị đọng sương, đọng ẩm, dễ thao tác vận hành, chi phí đầu tư và vận hành hợp lý... a, Đặc điểm cấu trúc của kho xây *. Yêu cầu chung: • Đảm bảo độ bền vững lâu dài theo tuổi thọ dự kiến; chịu được tải trọng của bản thân và của hàng bảo quản; phải chống được nhiệt, ẩm xâm nhập từ ngoài vào; không bị đọng sương; giảm chi phí đầu tư cho máy lạnh và vận hành; phái chống được cháy nổ và đảm bảo an toàn; thuận tiện cho việc bốc dỡ và sắp xếp hàng bằng cơ giới; phải kinh tế. • Do đó các kho lạnh trung bình và lớn thường được xây dựng bằng các cấu kiện bêtông cốt thép, đặc biệt là nền, cột, dầm, xà, tường. Để tận dụng các vật liệu rẻ tiền, tường bao và tường ngăn thường được xây bằng gạch đỏ, gạch silicat. CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH a, Đặc điểm cấu trúc của kho xây *. Móng và cột: • Móng phải chịu được toàn bộ tải trọng cùa kết cấu xây dựng và hàng hoá bảo quản, bởi vậy móng phải kiên cố, vững chắc và lâu bền. Móng có the theo kiểu dầm móng, theo kiểu từng ỏ không liên tục, móng cọc hoặc móng bè. *. Tường bao và tường ngăn: a. Tường bao: 1. vữa trát dày 10 mm; 2. gạch chịu lực 220 mm/360 mm; 3. bitum 3 mm; 4. 2 lớp CN bố trí so le; 5. vữa trát có lưới thép 10 mm. b. Tường ngăn: 2. tường gạch 100 mm; 4. 2 lớp CN bố trí mạch so le có độ dày bằng 0,75 CN tường bao, còn lại giống tường bao; lưu ý tường gạch nằmphía có nhiệt độ cao. CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH a, Đặc điểm cấu trúc của kho xây *. Mái: • Kho lạnh lớn thường có các tấm mái tiêu chuẩn đi kèm với cột, rầm, xà tiêu chuẩn. Mái không được đọng nước, không thấm nước. Thường làm mái dốc về hai phía, độ nghiêng 2%. Chống thấm nước bằng bitum và giấy dầu. Chống bức xạ mặt trời bằng phủ lên trên một lớp sỏi trắng dày 5 -15 mm. a) Mái cách nhiệt phía trên: 1. lớp phủ chống thấm, đỏi khi xây thêm lớp gạch lá nem; 2. lớp bêtông giằng: 3. lớp CN điền đẩy (xỉ); 4. lớp CN (xốp); 5. lớp bêtông mái: 6. lớp vữa trát. b) Mái cách nhiệt phía dưới: 1. lớp phủ chống thấm: 2. lớp chống nóng; 3. lớp bêtỏng chịu lực; 4. 2 lớp xốp CN bố trí mạch so le; 5. lớp vữa trát. CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH a, Đặc điểm cấu trúc của kho xây *. Nền: Kết cấu nền kho lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu: • Nhiệt độ trong phòng lạnh; • Tải trọng của kho hàng bảo quản; • Dung tích kho lạnh. Yêu cầu của nền là phải có độ vững chắc cần thiết, tuổi thọ cao, sạch sẽ, vệ sinh dễ dàng, không thấm ẩm, thoát nước dễ dàng, dễ bố trí cơ giới hóa bốc xếp. VLCN nền kho lắp ghép là các tấm polystirol hoặc polyurethane, còn các kho lớn và trung bình thường là xỉ lò để chịu được tải trọng. Kho có nhiệt độ dương từ 0 - 10°C lớp CN bố trí giữa hai lớp bê tông chịu lực. Để đề phòng lớp CN bị nén bẹp, phải bố trí các dầm gỗ quét hắc ín giữa 2 lớp bê tông. CHỦ ĐỀ 1: PHÂN LOẠI TRẠM LẠNH, BUỒNG LẠNH VÀ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA KHO LẠNH a, Đặc điểm cấu trúc của kho xây *. Nền: • Kho có nhiệt độ âm, để tránh hiện tượng đóng băng là phồng nền phá vỡ cấu trúc xây dựng kho lạnh, cần có một số biện pháp sau: • Bố trí dây điện trở phía dưới nền gia nhiệt đảm bảo nhiệt độ nền luôn ở khoảng 4°C (điện trở Ø12 - 16 mm, đật cách nhau 0.5 ÷ 1 m, điện thế nhỏ hơn 36 V). • Bố trí ống dẫn dầu nóng, nước nóng hoặc gió nóng tuần hoàn dưới nền để đảm bảo nhiệt độ nền khoảng 4°C. • Bố trí sàn kho cao hơn nền đất tự nhiên nhờ hệ thống cột chịu lực, các tunnel thông gió hoặc bê tông 2 lớp có ống thông gió. • Ở kho lạnh nhiều tầng, không bố trí phòng có nhiệt độ âm ở tầng 1