Đồ án: Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn để trữ đông cá
LỜI MỞ ĐẦU
   
iệt Nam là một quốc gia có đường bờ biển dài trên 3200 km dọc suốt chiều
dài từ Bắc tới Nam, phía Bắc giáp với vịnh Bắc Bộ, phía Nam giáp với
vịnh Thái Lan, với cả một vùng thềm lục địa rộng lớn khoảng hơn một
triệu km
2
, cộng với hệ thống sông ngòi chằng chịt. Nói chung Việt Nam là một môi
trường rất thuận lợi, cung cấp nguồn thuỷ hải sản rất phong phú.
V
Trong những năm gần đây xây dựng và mở rộng các kho lạnh bảo quản thuỷ hải
sản xuất khẩu thu lại ngoại tệ cho đất nước đang là mối quan tâm hàng đầu của Đảng
và nhà nước ta.
Đồ án của nhóm : "Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn để trữ đông cá"
Trong quá trình thực hiện đồ án, nhóm chúng em sẽ không tránh khỏi những sai
sót. Kính mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 07 năm 2013
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 1
Đồ án: Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn để trữ đông cá
LỜI CẢM ƠN
   
au một thời gian nghiên cứu và tham khảo để hoàn thành đồ án, nhóm chúng em
xin chân thành cảm ơn:
S
- Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm Tp. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện tốt nhất
về cơ sở vật chất kĩ thuật, trang thiết bị để chúng em có thể hoàn thành đồ án trong
thời gian ngắn.
- Thư viện trường đã cung cấp những tư liệu hết sức có giá trị, là tài liệu thanh khảo tốt
và quý báu.


GVHD: Đào Thanh Khê Trang 3
Đồ án: Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn để trữ đông cá
Chữ ký của giáo viên nhận xét
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 4
Đồ án: Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn để trữ đông cá
LỜI NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN
   


thay đổi dưới tác dụng của các quá trình lên men trong thực phẩm cũng như các quá
trình phát triển của vi sinh vật và quá trình oxi hóa của không khí làm cho thực phẩm
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 6
Đồ án: Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn để trữ đông cá
đó có cấu trúc vi sinh vật bị phá hủy. Do đó làm giảm giá trị của thực phẩm. Mặt khác,
ở thực phẩm nóng có thể xuất hiện nhiều chất có hại cho cơ thể người.
Vậy hạn chế những biến đổi không có lợi cho thực phẩm bằng cách hạ nhiệt độ của
thực phẩm vì ở nhiệt độ thấp thì những biến đổi có hại cho thực phẩm sẽ kìm hãm làm
cho quá trình đó lâu hơn. Muốn làm được điều này thì ngày nay bằng các phương pháp
làm lạnh nhân tạo mà ngành kỹ thuật lạnh đã làm được và nó cũng là phương pháp đạt
nhiều hiệu quả cao trong các điều kiện nhiệt độ như ở nước ta.
1.3. TỔNG QUAN VỀ KHO LẠNH BẢO QUẢN
1.3.1. Kho lạnh bảo quản
Kho lạnh bảo quản là kho được sử dụng để bảo quản các loại thực phẩm, nông sản,
rau quả, các sản phẩm của công nghiệp hoá chất, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp
nhẹ,…
Hiện nay kho lạnh được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp chế biến thực phẩm và
chiếm một tỷ lệ lớn nhất. Các dạng mặt hàng bảo quản bao gồm:
- Kho bảo quản thực phẩm chế biến như: thịt, hải sản, đồ hộp,…
- Kho bảo quản nông sản thực phẩm hoa quả.
- Bảo quản các sản phẩm y tế, dược liệu.
- Kho bảo quản sữa.
- Kho bảo quản và lên men bia.
- Bảo quản các sản phẩm khác.
Việc thiết kế kho lạnh phải đảm bảo một số yêu cầu cơ bản sau:
- Cần phải tiêu chuẩn hoá các kho lạnh.
- Cần phải đáp ứng các yêu cầu khắt khe của sản phẩm xuất khẩu.
- Cần có khả năng cơ giới hoá cao trong các khâu bốc dỡ sắp xếp hàng.
- Có giá trị kinh tế: vốn đầu tư nhỏ, có thể sử dụng máy và thiết bị trong nước,…
Với những yêu cầu nhiều khi mâu thuẫn nhau như trên ta phải đưa ra những phương

C. Đối với
một số rau quả nhiệt đới cần bảo quản ở nhiệt độ cao hơn (đối với chuối > 10
o
C, đối
với chanh >4
o
C).
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 quản tối thiểu cũng phải
đạt -18
o
C để 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 -12
o
C, buồng bảo quản đa năng thường được
thiết kế ở -12
0
C nhưng khi cần bảo quản lạnh có thể đưa lên nhiệt độ bảo quản 0
o
C
hoặc khi cần bảo quản đông có thể đưa xuống nhiệt độ bảo quản -18
o
C tuỳ theo yêu
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 8
Đồ án: Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn để trữ đông cá
cầu công nghệ. Khi cần có thể sử dụng buồng đa năng để gia lạnh sản phẩm. Buồng đa
năng thường được trang bị dàn quạt nhưng cũng có thể được trang bị dàn tường hoặc

Thủy sản là nguồn nguyên liệu quan trọng của thực phẩm, công nghiệp, nông
nghiệp và dược phẩm. Động thực vật thủy sản bao gồm: tôm, cá, nhuyễn thể (mực,
trai, sò,…), rong tảo,… đang cung cấp cho con người một nguồn đạm thực phẩm
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 9
Đồ án: Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn để trữ đông cá
khổng lồ và phong phú. Theo thống kê thì thủy sản đang chiếm trên 20% nguồn đạm
thực phẩm của nhân loại nói chung, trên 50% ở các nước phát triển.
Nước ta có bờ biển dài 3260km, một vùng thềm lục địa rộng lớn khoảng hơn
1triệu km
2
, thuộc vùng biển nhiệt đới nên nguồn nguyên liệu rất đa dạng và có cả bốn
mùa. Trữ lượng cá đáy, cá nổi của vùng biển Việt Nam rất phong phú (theo dự tính sơ
bộ có khoảng 2000 loài, trong đó hơn 40 loài cá có giá trị kinh tế lớn).
Bên cạnh đó, nghề nuôi trồng thủy sản đang được phát triển khá mạnh (sản lượng
của các nước Đông Nam Á chiếm trên 50% tổng sản lượng nuôi trồng của thế giới).
Nước ta có nhiều sông, hồ, kênh, rạch, đầm, phá và diện tích mặt nước thoáng rất lớn
cho nên đang tập trung đẩy mạnh nuôi trồng thủy sản để nhanh chóng phát triển thành
ngành một cách chủ động, toàn diện giữa các khâu nuôi trồng, khai thác, chế biến.
Do khả năng nguồn lợi to lớn, ngành thủy sản có nhiệm vụ quan trọng là: chế
biến nguồn lợi to lớn đó thành nhiều sản phẩm có giá trị cao cho sản xuất và đời sống
con người.
Đặc điểm nổi bật của nguyên liệu thủy sản là ươn thối rất nhanh, cho nên nhiệm
vụ đặt lên hàng đầu của khâu chất lượng sản phẩm là phải kịp thời bảo quản, chế biến
mà trước hết là bảo quản lạnh.
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 10
Đồ án: Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn để trữ đông cá
Chương 2: TÍNH TOÁN KHO LẠNH
2.1. TÍNH THỂ TÍCH KHO LẠNH
Thể tích kho lạnh được xác định theo công thức:
V = (m

2
) [T21, TL3]
Trong đó:
h – Chiều cao chất tải.
g
v
– Mức độ chất tải, tấn/m
3
2.4. DIỆN TÍCH KHO LẠNH CẦN XÂY DỰNG
Công thức xác định diện tích xây dựng kho lạnh:
F
xd
= ( m
2
)
[T21, TL3]
Trong đó:
β
F
– Hệ số sử dụng diện tích xây dựng của kho lạnh, β
F
phụ thuộc vào kích
thước của buồng lạnh.
Đối với buồng diện tích nhỏ hơn 100 m
2
, β
F
= 0,70÷0,75
Đối với buồng diện tích 100- 400 m
2

GVHD: Đào Thanh Khê Trang 12
Đồ án: Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn để trữ đông cá
Chương 3: TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM
1 TÍNH TOÁN CHO VÁCH KHO LẠNH
1 Kết cấu tường bao
Xây dựng vách kho lạnh có kết cấu như sau:
Chú thích:
1,3. Vữa 5. Cách ẩm (polyetylen)
2. Gạch 6. Cách nhiệt (Stiropor)
4. Cách ẩm (nhựa đường) 7. Lớp vữa và tấm thép
Bảng 1: Kết cấu vách ngoài kho lạnh
Vật liệu Bề dày
δ(m)
Hệ số truyền nhiệt
λ (W/m.K)
Vữa 0.02 0.88
Gạch 0.20 0.82
Vữa 0.02 0.88
Cách ẩm (nhựa đường) 0.002 0.80
Cách ẩm (polyetylen) 0.001
Cách nhiệt (Stiropor) 0.20 0.035
Lớp vữa và tấm thép 0.02 0.88
Cộng 0.463
2 Xác định bề dày lớp cách nhiệt
Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo công thức:
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 13
Hình 1: Tường bao kho lạnh
Đồ án: Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn để trữ đông cá
[T37, TL3]
Trong đó:

t
1
: nhiệt độ bên ngoài kho bảo quản lạnh đông (
o
C)
t
s
: nhiệt độ đọng sương của không khí bên ngoài (
o
C)
t
2
: nhiệt độ bên trong kho lạnh (
o
C)
α
1
: hệ số cấp nhiệt của không khí bên ngoài (W/m
2
.K)
0.95 : hệ số an toàn
=> K < k
s
Vậy: vách ngoài không đọng sương.
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 14
Đồ án: Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn để trữ đông cá
2 CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO NỀN
1 Kết cấu cách nhiệt của nền
Kết cấu nền kho lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ phòng lạnh, tải trọng
của hàng bảo quản, dung tích kho lạnh,…Yêu cầu của nền là phải có độ vững chắc cần

α
2
= 9 W/m
2
.K : hệ số cấp nhiệt của không khí trong phòng (đối lưu cưỡng bức).
δ
i
: bề dày của vật liệu làm tường (bảng 2).
λ
i
: hệ số truyền nhiệt của vật liệu làm tường (bảng 2).
K = 0.21 W/m
2
.K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn.
=> chọn δ
2
= 0.2 m
=> Hệ số truyền nhiệt của nền K = 0.1592 W/m
2
.K
Kiểm tra tương tự trên ==> không có đọng sương và đọng ẩm.
3.2. CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO TRẦN
3.3.1. Kết cấu cách nhiệt của trần
Mái kho lạnh không được phép đọng nước và thấm nước.Mái có kết cấu như sau:
Bảng 3: Kết cấu cách nhiệt của trần kho lạnh
Vật liệu Bề dày δ(m) Hệ số truyền nhiệt λ (W/mK)
Bêtông tấm 0.1 1
Cách ẩm (nhựa đường) 0.002 0.80
Cách ẩm (polyetylen) 0.001
Cách nhiệt (Stiropor) 0.2 0.035

K = 0.21 W/m
2
K : hệ số truyền nhiệt quy chuẩn.
=> chọn δ
3
= 0.2 m => Hệ số truyền nhiệt của trần K = 0.1625 W/m
2
.K
Kiểm tra tương tự trên ==> Không có đọng sương đọng ẩm trên bề mặt kết cấu.
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 17
Đồ án: Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn để trữ đông cá
Chương 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT
Việc tính toán nhiệt tải kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường xâm
nhập vào kho lạnh. Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất
để thải trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa buồng
lạnh và không khí bên ngoài.
Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt tải kho lạnh là để xác định năng suất
lạnh của máy lạnh cần lắp đặt.
Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định bằng biểu thức:
Q = Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
(W) [T50, TL3]

Trong đó:
Q
1v
, Q
1n
, Q
1t
: dòng nhiệt tổn thất qua vách, nền và trần do chênh lệch nhiệt độ.
Q
1bx
: dòng nhiệt tổn thất qua tường và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời.
Công thức để tính tổn thất nhiệt qua vách, nền và trần có dạng như sau:
Q = K x F x (t
ng
– t
tr
) [T51, TL3]
Trong đó:
K: hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che (W/m
2
.K)
F: diện tích bề mặt của kết cấu bao che (m
2
)
t
ng
: nhiệt độ môi trường bên ngoài (
o
C)
t

Vách kho được quét vôi trắng nên lấy hiệu nhiệt độ dư như sau:
∆
t
= 7K: vách hướng Đông.
∆
t
= 8K: vách hướng Tây.
∆
t
= 19K: trần làm bằng bêtông.
2 Dòng nhiệt do bức xạ mặt trời:
Q
1bx
= ∑KF∆
t
= 0.162 x 65 x 8 + 0.1625 x 130 x 19
= 485.615 (W)
[T52, TL3]
 Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che là:
Q
1
= Q
1v
+ Q
1n
+ Q
1t
+Q
1bx
= 473.85+ 2 x 364.5+ 931.32+ 950.625+485.615

2a
: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra (kW)
Chọn nhiệt độ hàng nhập thẳng vào kho bảo quản lạnh đông là -8
0
C
=> h
1
= 43.5 kJ/kg [T53, TL3]
Nhiệt độ sau khi bảo quản là -18
o
C => h
2
= 5 kJ/kg
Khối lượng hàng nhập vào kho bảo quản lạnh đông trong một ngày đêm:
[T54, TL3]
Trong đó:
M: khối lượng hàng nhập vào bảo quản lạnh đông (t/24h)
E: dung tích phòng bảo quản lạnh đông (t)
ψ: tỉ lệ nhập có nhiệt độ không cao hơn -80C đưa trực tiếp vào kho bảo quản lạnh
đông. ψ = 0.65 – 0.85
B: hệ số quay vòng hàng. B = 5 ÷ 6 lần/năm
m: hệ số nhập hàng không đồng đều. m = 2.5
 Dòng nhiệt sản phẩm tỏa ra khi bảo quản lạnh đông:
4.1.2.2. Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra
[T55, TL3]
Trong đó:
M
b
: khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm (t/24h)
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 20

Nhiệt độ bao bì sau bảo quản : t
2
= -18
o
C
 Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra:
Q
2
= Q
2a
+ Q
2b
= 1.43+0.1622 = 1.5922 kW = 1592.2W
4.1.3. Dòng nhiệt do thông gió kho lạnh
Do kho lạnh dùng để bảo quản lạnh đông có nhiệt độ -18
0
C nên không có thông gió.
=> Q
3
= 0 W [T56, TL3]
4.1.4. Dòng nhiệt do vận hành kho
Các dòng nhiệt do vận hành kho bao gồm các dòng nhiệt do đèn chiếu sáng Q
41
, do
người làm việc trong buồng Q
42
, do các động cơ điện Q
43
, do mở cửa kho lạnh Q
44

Trong đó:
F: diện tích kho lạnh (m
2
) với F = 13x10 = 130 m
2
A: công suất chiếu sáng riêng (W/m
2
)
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 21
Đồ án: Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn để trữ đông cá
Đối với kho bảo quản: A = 1.2 W/m
2
=> Q
41
= 1.2 x 130 = 156 W
4.1.4.2. Dòng nhiệt do người tỏa ra được xác định theo biểu thức
Q
42
= 350 x n (W) [T57, TL3]
Chọn n =3 (kho nhỏ hơn 200m
2
)
=> Q
42
= 350 x 3 = 1050 W
4.1.4.3. Dòng nhiệt do các động cơ điện tỏa ra
Q
43
= 1000 x N x φ (W) [T57, TL3]
Trong đó:

Do sản phẩm là thủy sản và được bảo quản lạnh đông nên không có hô hấp
è Q
5
= 0 W [T58, TL3]
 Dòng nhiệt tổn thất cho toàn bộ kho:
Q = Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
= 3570.41+ 1592.2 + 0+ 6246 + 0
= 11868.61W
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 22
Đồ án: Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn để trữ đông cá
4.2. XÁC ĐỊNH TẢI NHIỆT CHO THIẾT BỊ VÀ MÁY NÉN
4.2.1. Phụ tải nhiệt
4.2.1.1. Phụ tải nhiệt của thiết bị
Phụ tải nhiệt của thiết bị là tải nhiệt dùng để tính tóan bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết
của thiết bị bay hơi. Công suất giải nhiệt yêu cầu của thiết bị bao giờ cũng lớn hơn
công suất của máy nén, phải có hệ số dự trữ nhằm tránh những biến động có thể xảy ra
trong quá trình vận hành. Vì thế tải nhiệt của thiết bị được lấy bằng tổng của tất cả các
tổn thất nhiệt của kho lạnh, ta có:
Q
0
TB

Do t0 = - 20
o
C nên chọn k = 1.06
chọn b = 0.9 đối với các thiết bị lạnh nhỏ.
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 23
Đồ án: Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn để trữ đông cá
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 24
Đồ án: Tính toán thiết kế kho lạnh 120 tấn để trữ đông cá
Chương 5: TÍNH TOÁN CHỌN MÁY NÉN
5.1. CHỌN CÁC THÔNG SỐ CỦA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC
- Vì nhiệt độ trong phòng lạnh là -18
0
C
=> Chọn nhiệt độ sôi của môi chất lạnh: t
0
= -20
o
C
- Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất: t
k
= 40
o
C
- Năng suất lạnh của máy nén: Q
0
= 11.38 kW
5.2. TÁC NHÂN LẠNH
Tác nhân lạnh là amôniăc, có công thức là NH
3
, kí hiệu R717, là một chất khí

của máy nén, đặc biệt đối với máy nén pistông.
+ Có mùi khó chịu, dễ phát hiện khi rò rỉ ra môi trường.
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 25