Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tập trung vào bài toán thiết kế kỹ thuật hệ thống lạnh cho kho phân phối và bảo quản thực phẩm (cá fillet) với quy mô công nghiệp lớn, đặt tại tỉnh Hải Dương. Trong chuỗi cung ứng thủy hải sản, việc bảo quản lạnh và cấp đông đóng vai trò cốt lõi nhằm ngăn chặn các biến đổi sinh học, hóa lý, giữ nguyên phẩm chất và kéo dài thời gian lưu trữ hàng hóa phục vụ tiêu dùng nội địa và xuất khẩu.

Mục tiêu và các nhiệm vụ kỹ thuật cần thực hiện trong đồ án bao gồm:

  1. Tính toán dung tích kho lạnh và quy hoạch, bố trí mặt bằng công trình.
  2. Tính toán kết cấu cách nhiệt, cách ẩm và kiểm tra hiện tượng đọng sương cho các buồng bảo quản.
  3. Tính toán các thành phần phụ tải nhiệt của kho lạnh.
  4. Lựa chọn môi chất, thiết lập chu trình nhiệt động, tính toán và chọn máy nén lạnh.
  5. Tính chọn các thiết bị trao đổi nhiệt chính (thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi) và hệ thống thiết bị phụ (bình trung gian, bình chứa cao áp, bình tuần hoàn, tháp giải nhiệt).
  6. Tính chọn thiết bị tiết lưu và thiết bị bảo vệ.
  7. Thiết kế bản vẽ kỹ thuật: sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh (khổ A1), mặt bằng bố trí thiết bị và mạng đường ống công nghệ (khổ A1), cùng các bản vẽ chi tiết thiết bị (khổ A3).

Đối tượng nghiên cứu là kho lạnh hỗn hợp bảo quản lạnh và bảo quản đông sản phẩm cá fillet. Phạm vi thiết kế xác định tại địa bàn tỉnh Hải Dương với các thông số ban đầu:

  • Khối lượng sản phẩm bảo quản lạnh đông: 1.350 tấn (nhiệt độ buồng: -18 °C).
  • Khối lượng sản phẩm bảo quản lạnh: 1.350 tấn (nhiệt độ buồng: 2 °C).
  • Tổng dung tích bảo quản thiết kế: 2.700 tấn cá fillet.
  • Môi chất lạnh sử dụng: Amoniac ($NH_3$ / R717), hệ thống không sử dụng bơm môi chất lỏng.
  • Kết cấu kho: Lắp ghép bằng tấm panel cách nhiệt, nền bê tông chịu lực có kết cấu chống cơi nền bằng con lươn thông gió.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của đồ án dựa trên các nguyên lý nhiệt động lực học kỹ thuật, truyền nhiệt và kỹ thuật lạnh ứng dụng:

  • Phương pháp tính toán truyền nhiệt qua kết cấu bao che nhiều lớp phẳng, xác định hệ số truyền nhiệt thực $k$ và kiểm tra điều kiện chống đọng sương bề mặt $k \le k_s$.
  • Phương pháp cân bằng nhiệt xác định phụ tải lạnh theo tiêu chuẩn ngành: dòng nhiệt qua bao che ($Q_1$), dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra khi làm nguội/kết đông ($Q_2$), dòng nhiệt phát sinh do vận hành ($Q_4$) gồm chiếu sáng, người làm việc, động cơ quạt và mở cửa.
  • Lý thuyết chu trình máy lạnh nén hơi một cấp và hai cấp làm mát trung gian hoàn toàn bằng bình trung gian có ống xoắn đặt chìm.
  • Tiêu chuẩn áp dụng và nguồn dữ liệu: TCVN 5687:2010 (Thông số tính toán ngoài nhà cho thiết kế thông gió - điều hòa không khí, lấy theo số liệu trạm khí tượng Đồng bằng Bắc Bộ - Hà Nội); giáo trình và tài liệu tra cứu "Thiết kế hệ thống lạnh" của PGS.TS. Nguyễn Đức Lợi.
  • Công cụ tính toán và tra cứu thông số nhiệt động: Phần mềm chuyên dụng CoolPack, Engineering Equation Solver (EES) và phần mềm lựa chọn máy nén MYCOM.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan đề tài và quy hoạch mặt bằng

Chương này trình bày điều kiện tự nhiên, công nghệ bảo quản và tính toán không gian kho:

  • Điều kiện khí hậu: Hải Dương thuộc vùng cận nhiệt đới ẩm; số liệu tính toán ngoài nhà vào mùa hè: nhiệt độ $t = 37,8\ ^\circ\text{C}$, độ ẩm $\varphi = 53,4%$, nhiệt độ nhiệt kế ướt $t_{\text{ư}} = 29,1\ ^\circ\text{C}$; mùa đông: $t = 8,6\ ^\circ\text{C}$, $\varphi = 83,4%$, $t_{\text{ư}} = 7,2\ ^\circ\text{C}$.
  • Công nghệ bảo quản: Cá fillet được làm lạnh trực tiếp bằng dàn bay hơi đối lưu không khí cưỡng bức. Phương thức bốc xếp sử dụng cơ giới hóa với xe nĩa nâng điện 4000A, xe rùa điện OKH 0.75, xe rùa đẩy tay (800–1.000 kg) và pallet nhựa kích thước $1.000 \times 1.000\ \text{mm}$.
  • Tính toán buồng bảo quản lạnh (BQL, $2\ ^\circ\text{C}$): Định mức chất tải thể tích $g_v = 0,45\ \text{tấn/m}^3$, thể tích yêu cầu $V = 3.000\ \text{m}^3$. Chọn chiều cao phủ bì $H = 4.800\ \text{mm}$, chiều dày panel trần/tường $\delta = 75\ \text{mm}$, khoảng hở lưu thông gió $500\ \text{mm}$, kệ 2 tầng pallet ($2 \times 0,12\ \text{m}$), chiều cao chất tải thực tế đạt $h = 3,91\ \text{m}$. Tải trọng tác dụng lên nền đạt $0,176\ \text{MPa}$ (nằm trong giới hạn chịu nén của panel $0,2 - 0,29\ \text{MPa}$). Bố trí 6 phòng bảo quản lạnh tiêu chuẩn kích thước $16 \times 24\ \text{m}$, diện tích chất tải mỗi phòng $F_{1p} = 129\ \text{m}^2$, tổng dung tích thực tế đạt $1.361,35\ \text{tấn}$.
  • Tính toán buồng bảo quản đông (BQĐ, $-18\ ^\circ\text{C}$): Định mức $g_v = 0,45\ \text{tấn/m}^3$, thể tích $V = 3.000\ \text{m}^3$, chiều dày panel $\delta = 100\ \text{mm}$, chiều cao chất tải thực tế $h = 3,86\ \text{m}$, tải trọng tác dụng lên nền đạt $0,174\ \text{MPa}$. Bố trí 6 phòng bảo quản đông, diện tích chất tải mỗi phòng $129\ \text{m}^2$, tổng dung tích thực tế đạt $1.350\ \text{tấn}$.
  • Quy hoạch mặt bằng tổng thể: Gồm 6 buồng BQL, 6 buồng BQĐ, phân khu buồng tháo chất tải, phòng máy trung tâm và khu vực văn phòng điều hành.

Chương 2. Tính cách nhiệt, cách ẩm cho kho lạnh

Chương 2 tính toán cấu tạo vách ngăn và nền để giảm thiểu tổn thất nhiệt và ngăn ngừa đọng sương:

  • Vật liệu cách nhiệt: Sử dụng tấm panel bọc tôn dày $0,6\ \text{mm}$ phủ sơn bảo vệ hai mặt, lõi cách nhiệt bọt cứng Polyurethane (PU) tỷ trọng $38 - 40\ \text{kg/m}^3$, hệ số dẫn nhiệt $\lambda = 0,022\ \text{W/mK}$, chất tạo bọt R141b không phá hủy tầng ozon.
  • Kết cấu cách nhiệt buồng bảo quản lạnh ($2\ ^\circ\text{C}$):
    • Vách sườn và trần: Chọn panel dày $75\ \text{mm}$, hệ số truyền nhiệt thực của vách $k = 0,28\ \text{W/m}^2\text{K}$, của trần $k = 0,272\ \text{W/m}^2\text{K}$.
    • Nền kho: Lớp PU rót ngập dày $100\ \text{mm}$, hệ số truyền nhiệt $k = 0,385\ \text{W/m}^2\text{K}$.
    • Kiểm tra đọng sương: Hệ số truyền nhiệt lớn nhất để không đọng sương vào mùa hè $k_s = 3,164\ \text{W/m}^2\text{K}$; do $k < k_s$ nên kết cấu đảm bảo không bị đọng sương.
  • Kết cấu cách nhiệt buồng bảo quản đông ($-18\ ^\circ\text{C}$):
    • Vách sườn và trần: Chọn panel dày $100\ \text{mm}$, hệ số truyền nhiệt thực của vách $k = 0,213\ \text{W/m}^2\text{K}$, của trần $k = 0,209\ \text{W/m}^2\text{K}$.
    • Nền kho: Lớp PU rót ngập dày $200\ \text{mm}$, hệ số truyền nhiệt $k = 0,204\ \text{W/m}^2\text{K}$.
    • Kiểm tra đọng sương: Hệ số $k_s = 0,829\ \text{W/m}^2\text{K}$ (mùa đông); hệ số thực $k = 0,213\ \text{W/m}^2\text{K} < k_s$, thỏa mãn điều kiện chống đọng ẩm.
  • Giải pháp kết cấu nền: Để chống hiện tượng cơi nền do đóng băng đất dưới nền buồng đông, thiết kế sử dụng hệ thống con lươn thông gió xây bằng bê tông theo block 120 cao $100 - 200\ \text{mm}$, vận tốc gió trong kênh thông gió đạt $v_{\text{air}} = 3\ \text{m/s}$, nhiệt độ trung bình kênh $24\ ^\circ\text{C}$.

Chương 3. Tính toán phụ tải lạnh

Chương 3 xác định công suất nhiệt cần thải của từng phòng và toàn bộ tổ hợp kho:

  • Dòng nhiệt qua kết cấu bao che ($Q_1$): Tổng dòng nhiệt $Q_1$ của toàn kho đạt $108,24\ \text{kW}$.
  • Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra ($Q_2$): Tính theo năng suất nhập hàng ngày đêm với hệ số quay vòng $B = 6$, hệ số không đồng đều $m = 1,5$ (BQL) và $m = 2,5$ (BQĐ).
    • Buồng BQL: Lượng nhập $M = 28,29\ \text{tấn/ngày}$, nhiệt độ cá vào $4\ ^\circ\text{C}$ ($h_1 = 280\ \text{kJ/kg}$), nhiệt độ bảo quản $2\ ^\circ\text{C}$ ($h_2 = 272,9\ \text{kJ/kg}$), tỏa nhiệt $Q_{2\text{BQL}} = 2,325\ \text{kW}$ (trung bình $0,39\ \text{kW/buồng}$).
    • Buồng BQĐ: Lượng nhập $M = 47,16\ \text{tấn/ngày}$, nhiệt độ cá vào $-15\ ^\circ\text{C}$ ($h_1 = 14,3\ \text{kJ/kg}$), nhiệt độ bảo quản $-18\ ^\circ\text{C}$ ($h_2 = 5,0\ \text{kJ/kg}$), tỏa nhiệt $Q_{2\text{BQĐ}} = 5,076\ \text{kW}$ (trung bình $0,846\ \text{kW/buồng}$).
    • Tổng dòng nhiệt sản phẩm: $Q_2 = 7,401\ \text{kW}$.
  • Dòng nhiệt vận hành ($Q_4$):
    • Chiếu sáng: Suất tỏa nhiệt $A = 1,2\ \text{W/m}^2$.
    • Người làm việc: Tỏa nhiệt $350\ \text{W/người}$ (BQL: 4 người/phòng, BQĐ: 3 người/phòng).
    • Động cơ quạt dàn lạnh: BQL là $2\ \text{kW/phòng}$, BQĐ là $5\ \text{kW/phòng}$.
    • Mở cửa kho: Dòng nhiệt riêng buồng lạnh $B = 12\ \text{W/m}^2$, buồng đông $B = 8\ \text{W/m}^2$.
    • Tổng dòng nhiệt vận hành cho 12 phòng: $Q_4 = 94,32\ \text{kW}$.
  • Tổng hợp phụ tải dàn bay hơi: Nhóm buồng bảo quản lạnh đạt $80,67\ \text{kW}$; nhóm buồng bảo quản đông đạt $96,84\ \text{kW}$.

Chương 4. Tính toán chu trình và lựa chọn máy nén

Chương 4 thiết lập chu trình nhiệt động và chọn máy nén phù hợp cho môi chất $NH_3$:

  • Đặc tính môi chất: $NH_3$ (R717) có nhiệt độ sôi tại áp suất khí quyển $t_s = -33,55\ ^\circ\text{C}$, nhiệt ẩn hóa hơi lớn, không hòa tan dầu bôi trơn, nhiệt độ cuối tầm nén cao.
  • Thông số chu trình buồng bảo quản lạnh ($t_b = 2\ ^\circ\text{C}$):
    • Nhiệt độ sôi $t_0 = -8\ ^\circ\text{C}$ ($P_0 = 3,15\ \text{bar}$); nhiệt độ ngưng tụ $t_k = 42,5\ ^\circ\text{C}$ ($P_k = 16,66\ \text{bar}$); nhiệt độ quá lạnh $t_{\text{ql}} = 36\ ^\circ\text{C}$; nhiệt độ hơi hút $t_h = -3\ ^\circ\text{C}$.
    • Tỷ số nén $\pi = 5,23$. Khi khảo sát chu trình 1 cấp, nhiệt độ cuối nén lên tới $121,6\ ^\circ\text{C}$ vượt ngưỡng an toàn ($> 110\ ^\circ\text{C}$, nguy cơ phân rã môi chất $NH_3$), do đó đồ án chuyển sang ứng dụng chu trình nén hai cấp có làm mát trung gian hoàn toàn bằng bình trung gian ống xoắn với áp suất trung gian $P_{\text{tg}} = 7,13\ \text{bar}$ ($T_{\text{tg}} = 14,36\ ^\circ\text{C}$).
    • Thông số tính toán máy nén BQL: Năng suất lạnh $Q_0 = 80,67\ \text{kW}$, năng suất lạnh riêng khối lượng $q_0 = 1.161,9\ \text{kJ/kg}$, lưu lượng hơi $m_{\text{tt}} = 0,069\ \text{kg/s}$. Máy nén hạ áp có thể tích hút thực tế $V_{\text{ttHA}} = 0,0274\ \text{m}^3/\text{s}$, hiệu suất thể tích $\lambda_{\text{HA}} = 0,849$, công suất chỉ thị $N_i = 8,49\ \text{kW}$, công suất hữu ích $N_e = 10,107\ \text{kW}$. Máy nén cao áp có lưu lượng $m_3 = 0,08\ \text{kg/s}$, thể tích hút thực tế $V_{\text{ttCA}} = 0,014\ \text{m}^3/\text{s}$, hiệu suất thể tích $\lambda_{\text{CA}} = 0,85$, công suất chỉ thị $N_i = 10,15\ \text{kW}$.
    • Lựa chọn thiết bị qua phần mềm MYCOM: Chọn 02 máy nén piston model N62C (trong đó 01 máy làm việc chính, 01 máy dự phòng).
  • Thông số chu trình buồng bảo quản đông ($t_b = -18\ ^\circ\text{C}$):
    • Nhiệt độ sôi $t_0 = -28\ ^\circ\text{C}$ ($P_0 = 1,315\ \text{bar}$); nhiệt độ ngưng tụ $t_k = 42,5\ ^\circ\text{C}$ ($P_k = 16,66\ \text{bar}$).
    • Tỷ số nén $\pi = 16,66 / 1,315 = 12,67 > 9$, bắt buộc áp dụng chu trình nén 2 cấp để đảm bảo hệ số cấp và giảm nhiệt độ cuối tầm nén.

Chương 5. Tính chọn thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi và thiết bị phụ

Chương 5 hoàn thiện việc lựa chọn các cụm thiết bị trao đổi nhiệt và phụ trợ:

  • Thiết bị ngưng tụ: Thiết kế bình ngưng ống vỏ nằm ngang giải nhiệt bằng nước tuần hoàn. Nước làm mát được làm nguội qua tháp giải nhiệt, nhiệt độ nước vào bình ngưng $t_{w1} = 32,5\ ^\circ\text{C}$, nước ra $t_{w2} = 37,5\ ^\circ\text{C}$.
  • Thiết bị bay hơi: Dàn lạnh đối lưu không khí cưỡng bức dạng quạt, bố trí lắp trần trực tiếp trong các buồng bảo quản nhằm tăng hiệu quả trao đổi nhiệt và phân bố đều trường nhiệt độ.
  • Thiết bị tiết lưu và thiết bị phụ: Chọn van tiết lưu cân bằng nhiệt, bình trung gian ống xoắn làm mát hoàn toàn môi chất hạ áp và quá lạnh lỏng cao áp, bình chứa cao áp chứa lỏng sau ngưng tụ, bình chứa tuần hoàn, bình thu hồi dầu và tháp giải nhiệt nước chuyên dụng.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống kho lạnh và dây chuyền công nghệ được quy hoạch đồng bộ theo các giải pháp thiết kế kỹ thuật sau:

  • Bố trí công nghệ và mặt bằng: Tổng thể công trình gồm 12 buồng kho độc lập ($6 \times \text{BQL} + 6 \times \text{BQĐ}$) kết nối chung qua hành lang và khu tháo dỡ chất tải tập trung. Khoảng cách giữa các dãy kệ chứa hàng đạt $2,1\ \text{m}$, cho phép xe rùa điện và xe nâng hoạt động thuận tiện.
  • Hạ tầng cơ điện và giải pháp chống cơi nền:
    • Toàn bộ vỏ kho dựng từ panel tiêu chuẩn lắp ghép mộng âm dương kết hợp khóa cam lock, các mối ghép xử lý kín bằng keo silicone/sealant.
    • Trên tường các buồng lạnh bố trí van thông áp nhằm triệt tiêu chênh lệch áp suất không khí bên trong và bên ngoài khi vận hành cửa.
    • Cửa kho trang bị rèm nhựa PVC mềm chịu lạnh (bản rộng $200\ \text{mm}$, độ đè mí $50\ \text{mm}$) và quạt chắn gió nhằm hạn chế lọt không khí nóng ẩm.
    • Nền kho buồng đông được nâng cao trên hệ thống con lươn thông gió bê tông block 120 dốc thoát nước $2%$.
  • Hệ thống máy lạnh và chu trình công nghệ:
    • Áp dụng chu trình 2 cấp nén sử dụng môi chất $NH_3$ cho cả nhánh đông và lạnh để loại trừ rủi ro quá nhiệt cuối tầm nén.
    • Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt nước bằng bình ngưng ống vỏ kết hợp tháp giải nhiệt ngoài trời.
    • Dàn lạnh đối lưu cưỡng bức trong phòng sử dụng giải pháp xả băng định kỳ để duy trì hiệu suất trao đổi nhiệt.
    • Kiểm chứng nhiệt động và tính chọn máy nén thông qua các phần mềm kỹ thuật: CoolPack, EES và phần mềm hãng MYCOM.

Kết quả và đóng góp

Thông số thiết kế Buồng bảo quản lạnh (BQL) Buồng bảo quản đông (BQĐ)
Sản phẩm bảo quản Cá fillet Cá fillet
Khối lượng bảo quản thực tế $1.361,35\ \text{tấn}$ $1.350,00\ \text{tấn}$
Nhiệt độ buồng bảo quản ($t_b$) $2\ ^\circ\text{C}$ $-18\ ^\circ\text{C}$
Số lượng buồng kho 6 buồng 6 buồng
Kích thước tiêu chuẩn ô kho $16 \times 24\ \text{m}$ ($384\ \text{m}^2$) $16 \times 24\ \text{m}$ ($384\ \text{m}^2$)
Chiều cao phủ bì kho ($H$) $4.800\ \text{mm}$ $4.800\ \text{mm}$
Chiều cao chất tải thực tế ($h$) $3,91\ \text{m}$ $3,86\ \text{m}$
Chiều dày cách nhiệt panel tường/trần ($\delta$) $75\ \text{mm}$ $100\ \text{mm}$
Chiều dày cách nhiệt nền kho ($\delta$) $100\ \text{mm}$ (PU rót) $200\ \text{mm}$ (PU rót)
Hệ số truyền nhiệt thực của tường ($k$) $0,28\ \text{W/m}^2\text{K}$ $0,213\ \text{W/m}^2\text{K}$
Hệ số kiểm tra chống đọng sương ($k_s$) $3,164\ \text{W/m}^2\text{K}$ $0,829\ \text{W/m}^2\text{K}$
Tải nhiệt dàn bay hơi nhóm buồng $80,67\ \text{kW}$ $96,84\ \text{kW}$
Môi chất / Chu trình nén $NH_3$ / Chu trình 2 cấp $NH_3$ / Chu trình 2 cấp
Model máy nén lựa chọn (MYCOM) N62C ($01\ \text{chạy} + 01\ \text{dự phòng}$) Máy nén 2 cấp piston

Các giải pháp và đóng góp kỹ thuật chính của đồ án:

  • Xử lý hiện tượng nhiệt độ cuối tầm nén: Phân tích định lượng chỉ ra rằng chu trình 1 cấp với môi chất $NH_3$ tại nhiệt độ bay hơi $-8\ ^\circ\text{C}$ sẽ đẩy nhiệt độ cuối tầm nén lên $121,6\ ^\circ\text{C}$, gây nguy cơ phân hủy nhiệt môi chất. Việc chuyển đổi kịp thời sang chu trình nén 2 cấp có bình trung gian làm mát hoàn toàn giúp hạ nhiệt độ nén xả về vùng an toàn ($75,5\ ^\circ\text{C}$).
  • Quy hoạch không gian và tải trọng nền tối ưu: Tính toán chính xác khả năng chịu nén thực tế của panel đáy ($0,174 - 0,176\ \text{MPa}$) so với giới hạn bền nén ($0,2 - 0,29\ \text{MPa}$), kết hợp bố trí kệ 2 tầng pallet nhằm khai thác tối đa chiều cao nhà xưởng mà vẫn đảm bảo an toàn kết cấu.
  • Thiết kế tổng thể hoàn chỉnh: Đưa ra quy trình tính toán hệ thống lạnh công nghiệp từ số liệu khí tượng thực tế đến lựa chọn thiết bị chi tiết cho dự án quy mô 2.700 tấn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Đồ án dựa trên các giả định tiêu chuẩn về hệ số nhập hàng không đồng đều và hệ số quay vòng hàng năm theo lý thuyết; việc tính toán thủy lực tổn thất áp suất chi tiết trên toàn mạng đường ống môi chất và tính toán kinh tế - năng lượng điện tiêu thụ theo từng mùa chưa được triển khai sâu trong phạm vi thuyết minh.
  • Hướng phát triển: Tính toán chi tiết hệ thống tự động hóa điều khiển van tiết lưu điện tử, bổ sung hệ thống giám sát năng lượng tập trung (SCADA) và tính chọn chi tiết bơm nước giải nhiệt cùng quạt tháp giải nhiệt.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng sử dụng: Sinh viên, học viên ngành Kỹ thuật nhiệt, Công nghệ Lạnh và Điều hòa không khí, kỹ sư thiết kế hệ thống nhiệt - lạnh công nghiệp.
  • Nội dung có giá trị tham khảo cao:
    • Phương pháp kiểm tra điều kiện chống đọng sương $k \le k_s$ và tính toán chiều dày cách nhiệt panel/nền kho lạnh nhiều lớp.
    • Các bước phân chia và tính toán chi tiết 4 thành phần phụ tải nhiệt ($Q_1, Q_2, Q_4$).
    • Quy trình phân tích nhiệt động chu trình 2 cấp dùng môi chất $NH_3$ bằng phần mềm CoolPack, EES và phương pháp chọn máy nén qua phần mềm MYCOM.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao kho bảo quản lạnh ($2\ ^\circ\text{C}$) trong đồ án lại chuyển sang dùng chu trình nén hai cấp thay vì chu trình một cấp?
Mặc dù tỷ số nén của buồng bảo quản lạnh là $\pi = 5,23 < 9$ (về lý thuyết có thể dùng 1 cấp), nhưng khi tính toán nhiệt động với môi chất $NH_3$ có độ quá nhiệt hơi hút, nhiệt độ cuối tầm nén thực tế vọt lên $121,6\ ^\circ\text{C}$. Ở mức nhiệt độ trên $110\ ^\circ\text{C}$, Amoniac có nguy cơ bị phân hủy nhiệt và làm biến chất dầu bôi trơn máy nén, do đó việc chuyển sang chu trình 2 cấp có bình trung gian làm mát hoàn toàn giúp đưa nhiệt độ xả về mức an toàn ($75,5\ ^\circ\text{C}$).

2. Giải pháp kỹ thuật nào được áp dụng để chống hiện tượng cơi nền do đóng băng dưới đáy kho lạnh bảo quản đông?
Đồ án lựa chọn phương án lắp đặt nền kho trên hệ thống các con lươn thông gió bằng bê tông block 120 cao từ $100 - 200\ \text{mm}$, bề mặt dốc $2%$ để thoát nước, bố trí khoảng cách tối đa $400\ \text{mm}$. Gió tự nhiên/cưỡng bức lưu chuyển trong kênh với vận tốc $3\ \text{m/s}$ và nhiệt độ trung bình $24\ ^\circ\text{C}$ sẽ sưởi ấm nền đất, ngăn chặn triệt để hiện tượng nước ngầm đóng băng gây nứt phá kết cấu nền.

3. Tại sao hai thành phần phụ tải $Q_3$ (thông gió) và $Q_5$ (hô hấp) được bỏ qua khi tính phụ tải nhiệt của kho?
Đối tượng bảo quản của kho lạnh là cá fillet (sản phẩm động vật đã qua sơ chế), không có quá trình hô hấp sinh hóa giải phóng nhiệt như rau quả, hoa tươi nên dòng nhiệt $Q_5 = 0$. Đồng thời, kho bảo quản thủy hải sản đông lạnh không yêu cầu chế độ cấp gió tươi định kỳ trong quá trình vận hành, do đó dòng nhiệt do thông gió $Q_3$ cũng bằng $0$.

4. Máy nén được chọn cho hệ thống buồng bảo quản lạnh là loại nào và có thông số ra sao?
Qua tính toán phụ tải ($Q_0 = 80,67\ \text{kW}$) và sử dụng phần mềm chuyên dụng MYCOM, tác giả đã lựa chọn 02 máy nén piston model N62C (trong đó 01 máy vận hành chính và 01 máy dự phòng) hoạt động với nhiệt độ sôi $t_0 = -8\ ^\circ\text{C}$, nhiệt độ ngưng tụ $t_k = 42,5\ ^\circ\text{C}$, độ quá nhiệt $6,5\ \text{K}$ và độ quá lạnh $5\ \text{K}$.

Kết luận

Đồ án đã hoàn thành trọn vẹn nhiệm vụ thiết kế hệ thống lạnh cho kho phân phối và cấp đông cá fillet quy mô 2.700 tấn tại Hải Dương, đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành. Thông qua việc tính toán giải tích kết hợp công cụ mô phỏng nhiệt động (CoolPack, EES, MYCOM), công trình đã xác lập giải pháp kết cấu panel PU chống đọng sương, hệ thống con lươn thông gió chống cơi nền và chu trình nén 2 cấp sử dụng môi chất $NH_3$ tối ưu về mặt vận hành và an toàn thiết bị. Toàn bộ thông số tính toán, quy hoạch mặt bằng và cấu hình thiết bị cung cấp cơ sở kỹ thuật hoàn chỉnh cho việc thi công, lắp đặt trạm lạnh công nghiệp.