Đồ án Tính toán thiết kế, chế tạo và vận hành thử nghiệm hệ thống cấp đông I-Q-F thẳng

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KĨ THUẬT CAO THẮNG

BỘ MÔN ĐIỆN LẠNH

----------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ,CHẾ TẠO VÀ VẬN HÀNH THỬ

NGHIỆM HỆ THỐNG CẤP ĐÔNG I-Q-F THẲNG

GVHD: Ths. NGUYỄN HỮU QUYỀN

Ths. NGUYỄN VĂN BẮC

LỚP: CĐN-KTML 16B

SVTH: HỒ TIẾN HIỆP

TRẦN VĂN HÙNG

PHAN CHÍ DŨNG

ĐỖ NGUYỄN QUANG ĐIỀN

Tp.Hồ Chí Minh - Tháng 8/2019

1

LỜI MỞ ĐẦU

Trong quá trình Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa hiện nay, muốn phát triển đất nước

bắt buộc chúng ta phải hội nhập với nền kinh tế của thế giới . Trong lĩnh vực Công

nghệ thực phẩm cũng vậy, muốn phát triển, muốn hội nhập, chúng ta phải đưa được

sản phẩm của mình ra thị trường thế giới. Để được như vậy nền công nghiệp bảo quản

thực phẩm của chúng ta phải tốt phải đảm bảo chất lượng do thị trường quốc tế đưa ra.

Chính vì thế, Ngành công nghệ kĩ thuật nhiệt –lạnh ngày càng phải được quan tâm,

chú trọng phát triển .

Trong đồ án tốt nghiệp lần này, em được các thầy cô giao cho đề tài “ Tính toán

thiết kế, chế tạo và vận hành thử hệ thống cấp đông IQF thẳng” , với sản phẩm cấp

đông là cá basa phi lê – một sản phẩm đặc hữu của đồng bằng sông Cửu Long .Đồ án

tốt nghiệp lần này đã giúp em hiểu biết thêm và củng cố thêm kiến thức về các phương

pháp cấp đông cũng như các hệ thống cấp đông khác nhau .

TP. Hồ Chí Minh ,tháng 8 năm 2019

2

LỜI CẢM ƠN

Học tập là một quá trình lâu dài, mỗi giai đoạn đóng một vai trò quan trọng trong

việc hình thành nhân cách, đạo đức của mỗi con người. Từ những ngày bước chân vào

trường cho đến lúc hoàn thành luận văn này, em đã nhận được sự quan tâm chỉ dẫn và

giúp đỡ tận tình của các thầy cô. Qua quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp em xin bày

tỏ lòng biết ơn chân thành đến:

• Ban giám hiệu trường CĐKT Cao Thắng.

• Tập thể giảng viên Khoa Điện-Điện Lạnh trường CĐKT Cao Thắng.

• Quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy chúng em trong thời gian học tập tại trường.

• Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyên Hữu Quyền, thầy Nguyễn

Văn Bắc, đã tận tình hướng dẫn em trong thời gian thực hiện đồ án.

Tuy nhiên, do hạn chế về thời gian thực hiện, đề tài không tránh khỏi những thiếu

sót. Mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý của quý thầy cô.

Chúng em xin chân thành cảm ơn.

3

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

.........................................................................................................................................

Chữ ký của giáo viên nhận xét

4

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN

.........................................................................................................................................

Chữ ký của giáo viên nhận xét

5

MỤC LỤC

`........................................................................................................................................2

CHƯƠNG 1 . TỔ NG QUAN ..........................................................................................7

1.1 Gi ớ i thiêu h ệ th ố ng kho c ấp đông IQF thẳ ng .......................................................7

1.2 H ệ th ố ng c ấp đông băng chuyề n th ẳ ng..................................................................7

1.3 gi ớ i thiêu v ề cá basa file :.....................................................................................10

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THI Ế T KẾ KHO L Ạ NH I-Q-F BĂNG CHUYỀN

THẲNG .........................................................................................................................13

2.1. Tính chiều dài băng chuy ề n................................................................................13

2.2 Tính cách nhi ệ t cách ẩ m ......................................................................................14

2.2.1 Cấu tạo tủ đông .............................................................................................14

2.2.2 Tính chi ề u dày cách nhi ệ t:............................................................................14

2.2.3 Ki ểm tra đọng sương ....................................................................................16

2.2.4 Ch ọn kích thướ c kho ....................................................................................17

2.3 Tính t ả i nhi ệ t kho l ạ nh ........................................................................................18

2.3.1 Nhi ệt lượ ng làm l ạ nh s ả n ph ẩ m ..................................................................18

2.3.2 Nhi ệ t truy ề n qua k ế t c ấ u bao che : ...............................................................18

2.3.3 Tổn thất nhiệt do vận hành :.........................................................................19

2.4 Tính toán chu trình lạnh , chọn máy nén .............................................................22

2.4.1 Các thông số cơ bản ......................................................................................22

2.4.2 Tính toán chu trình , chọn máy nén .................................................................23

2.4.4 Thi ế t b ị ngưng tụ ..............................................................................................26

2.4.5 Tính ch ọ n thi ế t b ị bay hơi .............................................................................28

2.5 Tính ch ọ n các thi ế t b ị ph ụ : ..................................................................................29

1

2.5.1 Bình trung gian ố ng xo ắ n .............................................................................29

2.5.2 Tính ch ọn đườ ng ố ng . .................................................................................31

2.5.3 Bình ch ứ a cao áp ..........................................................................................33

2.5.4 Bình tách l ỏ ng h ồ i nhi ệ t: ..............................................................................35

2.5.10 Phin l ọ c .......................................................................................................44

CHƯƠNG 3 : CHẾ T Ạ O MÔ HÌNH – V Ậ N HÀNH TH Ự C NGHI Ệ M .....................47

3.1 B ả n v ẽ sơ đồ nguyên lý h ệ th ố ng c ấp đông IQF thẳ ng. ......................................47

3.4 Quy trình v ậ n hành :............................................................................................56

TÀI LI Ệ U THAM KH Ả O .............................................................................................62

`

2

Phụ lục bảng

B ả ng 1: thành ph ần dinh dưỡ ng ....................................................................................10

B ả ng 2: Kích thước băng chuyề n kho l ạ nh ...................................................................13

B ả ng 3: V ậ t li ệ u làm panel ............................................................................................14

B ả ng 4: M ộ t s ố m ẫ u panel tiêu chu ẩ n ...........................................................................16

B ả ng 5Thông s ố cơ bả n c ủ a t ấ m panel..........................................................................16

B ả ng 6: Kích thướ c k ế t c ấ u bao che..............................................................................17

B ả ng 7: T ổ n th ấ t nhi ệ t k ế t c ấ u bao che .........................................................................19

B ả ng 8: thông s ố chu trình l ạ nh.....................................................................................24

B ả ng 9: Máy nén piston c ủ a hãng Mitsubishi hai c ấ p nén , môi ch ấ t l ạ nh gas R2 2 .....26

B ả ng 10: Thông s ố máy né n ..........................................................................................26

B ả ng 11: Thông s ố bình ngưng tiêu chuẩ n....................................................................27

B ả ng 12: Thông s ố bình ngưng .....................................................................................28

B ả ng 13: Thông s ố dàn bay hơi tiêu chuẩ n ...................................................................28

B ả ng 14: Thông s ố dan bay hơi .....................................................................................29

B ả ng 15: Thông s ố m ộ t s ố bình trung gian m ẫ u ...........................................................30

B ả ng 16: Thông s ố bình trung gian ...............................................................................31

B ả ng 17: Ống đồ ng........................................................................................................32

B ả ng 18: Thông s ố ố ng d ẫ n môi ch ấ t đường đẩ y phía nén cao áp................................32

B ả ng 19: Thông s ố ố ng d ẫ n môi ch ất đườ ng hút phía nén cao áp ................................32

B ả ng 20: Thông s ố đườ ng ống đẩ y môi ch ấ t phía c ấ p nén h ạ áp..................................33

B ả ng 21: Thông s ố đườ ng ố ng hút môi ch ấ t phía c ấ p nén h ạ áp ..................................33

B ả ng 22: Thông s ố m ộ t s ố lo ạ i bình ch ứ a cao áp..........................................................35

B ả ng 23: Thông s ố m ộ t s ố lo ạ i bình ch ứ a cao áp..........................................................35

B ả ng 24: Thông s ố m ộ t s ố bình tách l ỏ ng m ẫ u ............................................................36

B ả ng 25: Thông s ố c ủ a bình tách l ỏ n g ..........................................................................36

B ả ng 26: Thông s ố m ộ t s ố kích c ỡ c ủ a bình tách d ầ u...................................................39

B ả ng 27: Thông s ố bình tách d ầ u ..................................................................................39

B ả ng 28: Thông s ố kĩ thuậ t tháp gi ả i nhi ệ t....................................................................40

B ả ng 29: M ộ t s ố lo ạ i tim van c ủ a hãng Danfoss...........................................................42

Bảng 30: Một số loại tim van của hãng Danfoss...........Error! Bookmark not defined.

3

Phụ lục hình ảnh

Hình 1: H ệ th ống băng chuyề n IQF ................................................................................8

Hình 2: Lát cá basa File.................................................................................................10

Hình 3: T ấ m panel .........................................................................................................14

Hình 4: C ấ u t ạ o t ấ m pane l .............................................................................................15

Hình 5: Hình chi ế u c ạ nh k ế t c ấ u bao ch e ......................................................................17

Hình 6: Kích thước tườ ng ba o .......................................................................................19

Hình 7: Sơ đồ chuy ển độ ng c ủa băng tả i trong kho l ạ nh ..............................................20

Hình 8: Sơ đồ nguyên lí.................................................................................................23

Hình 9: Đồ th ị logp-h ....................................................................................................23

Hình 10:C ấ u t ạ o thi ế t b ị ngưng tụ .................................................................................26

Hình 11: C ấ u t ạ o bình trung gian ố ng xo ắ n ..................................................................29

Hình 12: Bình ch ứ a cao áp ............................................................................................34

Hình 13: Bình tách l ỏ ng ................................................................................................36

Hình 14: Bình tách dầu..................................................Error! Bookmark not defined.

Hình 15: Van ti ết lưu nhiệ t cân b ằ ng trong ...................................................................41

Hình 16: Van ti ết lưu nhiệ t c ủ a Danfoss .......................................................................41

Hình 17: Van điệ n t ừ .....................................................................................................43

Hình 18: Van ch ặ n .........................................................................................................44

Hình 19: Phin l ọ c ...........................................................................................................45

Hình 20: M ắ t xem gas ...................................................................................................46

Hình 21: Th ử kín - th ử b ề n h ệ th ố n g .............................................................................54

Hình 22: Hút chân không h ệ th ố ng................................................................................54

Hình 23: N ạ p gas l ỏ ng cho h ệ th ố ng .............................................................................55

Hình 24: N ạp gas độ ng cho h ệ th ố ng ............................................................................56

5

BẢNG KÍ HIỆU ĐƠN VỊ

Tên gọi

STT

1

Ký hiệu

Đơn vị

^oC

t

Nhiệt độ



2

Độ ẩm

%



k

3

Hệ số tỏa nhiệt

Hệ số truyền nhiệt

Dòng nhiệt

W/m²K

W

4

5

Q

F

h

6

Diện tích

m²

7

Entanpi

kJ/kg

Tấn

8

E

C

q

Năng suất

9

Nhiệt dung riêng

Dòng nhiệt riêng

kJ/kgK

kJ/kg

10

11

12

Năng suất lạnh

W

Q ₀

Q_k

Nhiệt tỏa ra ở thiết bị ngưng tụ

13

14

15

16

18

19

20

l





p

Công nén riêng

Hệ số cấp máy nén

Hệ số làm lạnh

Áp suất

kJ/kg

-

Mpa

m³/kg

kW

Kg/s

v

Thể tích riêng

N

Công suất động cơ điện

Lưu lượng

G

6

CHƯƠNG 1 . TỔNG QUAN

1.1 Giới thiêu hệ thống kho cấp đông IQF thẳng.

Khái niệm:

Hệ thống cấp đông IQF được viết tắt từ tiếng Anh Individual Quickly Freezer, có

nghĩa là hệ thống cấp đông nhanh các sản phẩm dạng rời .

Hệ thống cấp đông IQF thăng là sản phẩm được đặt trên các băng chuyền thẳng,

chuyển động với tốc độ chậm , trong quá trình đó nó tiếp xúc với không khí lạnh nhiệt

độ thấp và hạ nhiệt độ xuống rất nhanh .

Khi di chuyển trên băng chuyền sản phẩm tiếp xúc với không khí đối lưu cưỡng

bức với tốc độ lớn (6-12m/s) ,nhiệt độ thấp (-35÷-45^oC) .

Phân loại:

Buồng cấp đông IQF có 3 kiểu chính sau đây :

Buồng cấp đông có băng chuyền kiểu xoắn : Spiral IQF

Buồng cấp đông có băng chuyền kiểu thẳng : Straight IQF

Buồng cấp đông có băng chuyền siêu tốc : Impingement IQF

Đi kèm với buồng cấp đông hệ thống còn được trang bị thêm các băng chuyền

khác như băng chuyền hấp chín sản phẩm trước cấp đông , băng chuyền làm nguội sau

khi hấp , băng chuyền làm khô , băng chuyền mạ băng và buồng tái đông

1.2 Hệ thống cấp đông băng chuyền thẳng

Trong kho cấp đông IQF băng chuyền thẳng , dàn lạnh được bố trí trên các băng

chuyền , thổi gió lạnh lên bề mặt băng chuyền có sản phẩm đi qua . Vỏ bao che là

polyurethan dày 150mm, bọc thiếc hoặc inox hai mặt . Toàn bộ băng chuyền trải dài

theo một đường thẳng .

Băng chuyền thẳng đơn giản , dễ chế tạo , sản phẩm cấp đông được đưa vào một

đầu và ra đầu kia đi theo đường thẳng. Để thời gian cấp đông đạt yêu cầu , chiều dài

của băng chuyền khá lớn nên chiếm nhiều diện tích .

Để hạn chế tổn thất nhiệt ở cửa vào và cửa ra của các băng tải , khe hở vào và khe

hở ra rất hẹp . Một số buồng cấp đông có khe hở có thể điều chỉnh được tùy thuộc từng

loại sản phẩm .

7

Hình 1:Hệ thống băng chuyền IQF

8

Ồ QUY TRÌNH

Ế BIẾN

CH

ẠNH

CÁ PHILE ĐÔNG L

SƠ Đ

ỆU

NGUYÊN LI

FILLET

ỬA

R

ẠNG RA

L

ẠO HÌNH

T

ỂM TRA KÝ SINH

KI

PHÂN CỠ, LOẠI

CÂN 1

ỬA 2

R

ối

Cấp Đông kh

Cấp đông IQF

ẾP KHUÔN

CẤP ĐÔNG IQF

Ạ BĂNG

X

M

ẤP ĐÔNG TIẾP

C

TÁCH KHUÔN

Ạ BĂNG

M

BAO GÓI

ẢO QUẢN

B

9

1.3 giới thiêu về cá basa file:

a)Giá trị dinh dưỡng:

Cá basa (Pangasius bocourti) là một trong những đối tượng nuôi trồng thủy sản

đang được phát triển với tốc độ nhanh tại các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long ,( An

Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Cần Thơ, Tiền Giang…). Là một trong những loài cá

giá trị xuất khẩu cao.Cá Basa của Việt Nam được nhiều thị trường ưa chuộng vì màu

sắc cơ thịt trắng, thịt cá thơm ngon hơn so với các loài cá da trơn khác.

Cá basa

Tên tiếng anh: Yellowtail catfish

Tên khoa học: Pangasius bocourti( Sauvaga, 1880)

Tên thương mại : Basa catfish

Thành phần dinh dưỡng của cá Basa thành phẩm:

Thành phần dinh dưỡng trên 100g thành phần ăn được

Tổng năng

lượng cung cấp

(calori)

Chất

đạm

Tổng lượng

Chất béo chưa bão Cholesterol Natri

chất béo (g) hòa( DHA,EPA)(g)

(%)

(mg)

170

28,03

7,02

5

0,022

70,6

Bảng 1: thành phần dinh dưỡng

Hình 2: lát cá basa File

10

b)Lợi ích sức khỏe:

Cá basa là loại cá trắng, cung cấp nguồn protein chất lượng cao và chất béo

lành mạnh như axit béo omega-3. Ăn cá mang đến một số lợi ích sức khỏe, bao gồm

tăng tuổi thọ và giảm nguy cơ mắc bệnh tim.

Cung cấp protein chất lượng cao.

Là nguồn protein chất lượng cao. Protein đóng vai trò quan trọng trong cơ thể người,

bao gồm sự phát triển của các mô của cơ thể và sản xuất các enzyme chủ chốt.

Chứa it calo

Hàm lượng calo thấp của cá basa khiến đây trở thành loại thực phẩm tuyệt vời

cho người đang hạn chế lượng calo nạp vào cơ thể giúp bạn cảm thấy no lâu hơn các

nguồn protein động vật khác như so với gà và thịt bò.

11

Giảm nguy cơ mắc bệnh tim.

Những người ăn nhiều cá được cho là có nguy cơ mắc bệnh tim thấp hơn người

không ăn. Lợi ích này thường được liên kết với cá có dầu, do hàm lượng axit béo

omega-3 cao. Tuy nhiên, việc ăn cá nạc cũng có thể liên quan đến việc giảm

cholesterol- nguy co gây bệnh tim.

Điều này cho thấy , việc ăn cá nguyên chất có thể làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim,

bao gồm cả cá trắng.

12

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH I-Q-F BĂNG

CHUYỀN THẲNG

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN:

-Cấp đông cá basa phi lê,công suất 45 kg/mẻ

-Môi chất lạnh R22

-Nhiệt độ buồng lạnh : t_p= -35^oC

-Thời gian cấp đông : 15 phút

-Địa điểm lắp đặt : TP. Hồ Chí Minh

2.1. Tính chiều dài băng chuyền

Chọn bề mặt băng chuyền rộng 300 mm

Mỗi lác cá basa phi lê có kích thước 120x60 mm , khối lượng riêng 110 gam

- Số lượng lát cá trong một mẻ :

3

n=^45×10= 409 (lát)

110

Tất cả các lát cá xếp cách nhau 10mm theo chiều dài và chiều ngang của băng tải ,

cách đều hai bên băng tải mỗi bên là 10 mm

- Số lát cá phải xếp trên một hàng ngang của băng tải :

300 − 20

n₁=

= 4 (lát)

70

- Số hàng xếp được trên chiều dài băng tải :

409

n₂=

= 102( hàng)

4

- Chiều dài băng tải :

L= 102x(120+20)=14280(mm) ≈ 14,3(m)

A(m)

15,2

B(m)

14,6

C(m)

0,3

D(m)

0,3

Bảng 2: Kích thước băng chuyền kho lạnh

Chú thích:

A : Chiều dài tổng thể của băng tải.

B : Chiều dài băng tải ở trong kho cấp đông.

13

C : Chiều cao băng chuyền.

D:Bề rộng băng tải.

Vận tốc băng chuyền đi trong 1 mẻ

L_bc

v=

(m/phút )

t

Với : L_bc: Chiều dài phần băng chuyền

t : Thời gian 1 mẻ

15,2

 v=

= 1,01 (m/phút )

15

2.2 Tính cách nhiệt cách ẩm

2.2.1 Cấu tạo tủ đông

Cấu trúc tủ cấp đông : Ta chọn kho lạnh được cấu tạo từ các tấm panel lắp ráp .

Hình 3: Tấm panel

2.2.2 Tính chiều dày cách nhiệt:

Chúng ta dùng panel do công ty Searefico thuộc Seaprodex

Chọn panel có các thông số sau :

STT

Vật liệu

휆 (W/m.K)

45,53

훿 (mm)

1

2

3

Tôn mạ màu

Polyurethan

Tôn mạ màu

0,5

-

0,02

45,53

0,5

Bảng 3: Vật liệu làm panel

14

lo´p polyurethan

lo´p tôn ma`u

t_mt=37^oC

a₁=23,3

t_p=-35^oC

a₂=10,5

Hình 4: cấu tạo tấm panel

- Tính cách nhiệt cách ẩm:

1

훿

휆

1

훿_퐶푁= 휆_퐶푁. (¹−

+

^푖+ ) (trang 85 , [TL1])

훼

2

푛

ꢀ=1

∑

푘

훼

1

푖

Trong đó :

훿_cn: Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt

휆_푐푛:hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt 휆_cn=0,041

K: hệ số truyền nhiệt ( bảng 3-3 ÷3-6 ,[TL1]) = 0,19

훼₁: hệ số tỏa nhiệt ra môi trường bên ngoài= 23,3

훼₂: hệ số tỏa nhiệt của vách buồng lạnh 10,5

훿_i: bề dày của lớp vật liệu thứ i

휆_i: hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i

1

훿

휆

1

훿_퐶푁= 휆_퐶푁. (¹−

+

^푖+ )

푛

ꢀ=1

∑

푘

훼

1

푖

2

1

훿_cn= 0,02. (

− (

+ 2. ^0,0005

+

)) =0,1024 (m) =102,4(mm)

0,19

23,3

43,5

10,5

15