Chương 1 Tính toán xác định phụ tải lạnh Mục tiêu - Xác định được kết cấu hộ dùng lạnh, kích thước, kết cấu, mặt bằng kho lạnh đơn chiếc, tổ hợp. - Xác định được đối tượng cần làm lạnh, kiểu làm lạnh, phụ tải máy nén và các trang thiết bị. - Tính toán được cách nhiệt, cách ẩm, kiểm tra đọng sương, đọng ẩm của vách. - Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác và khoa học.1 Xác định kết cấu hộ dùng lạnh 1.1 Xác định diện tích xây dựng, kích thước, số lượng các loại phòng/ hoặc kích thước kho bảo quản/ bể nước đá.
Thể tích kho lạnh được xác định theo biểu thức: Ta có: E = V. gv , tấn E Suy ra: V , m3 gv Trong đó: E - Dung tích kho lạnh, tấn. gv - Định mức chất tải, tấn/m3 được tra trong bảng sau Bảng 1.1 - Tiêu chuẩn chất tải và hệ số thể tích của một số sản phẩm bảo quản lạnh Tiêu chuẩn Hệ số tính Sản phẩm bảo quản chất tải gv, thể tích a t/m3 Thịt bò đông lạnh 1/4 con 0,4 0,88 1/2 con 0,3 1,17 1/4 và 1/2 con 0,35 1 Thịt cừu đông lạnh 0,28 1,25 Thịt lợn đông lạnh 0,45 0,78 Gia cầm đông lạnh trong hòm gỗ 0,38 0,92 6 Cá đông lạnh trong hòm gỗ hoặc cactông 0,45 0,78 Thịt thăn trong hòm cactông 0,7 0,5 Mỡ trong hộp cactông 0,8 0,44 Trứng trong hộp cactông 0,27 1,3 Đồ hộp trong các hòm gỗ hoặc cactông 0,6 0,65 0,58 0,54 Cam, quít trong các ngăn gỗ mỏng 0,45 0,78 KHI SẮP XẾP TRÊN GIÁ Mỡ trong các hộp cactông 0,7 0,5 Trứng trong các ngăn cactông 0,26 1,35 Thịt hộp trong các ngăn gỗ 0,38 0,92 Giò trong các ngăn gỗ 0,3 1,17 Thịt đông lạnh trong các ngăn gỗ trong ngăn 0,44 0,79 cactông 0,38 0,92 Nho và cà chua ở khay 0,3 1,17 Táo và lê trong ngăn gỗ 0,31 1,03 Cam, quít trong hộp mỏng trong ngăn gỗ, 0,32 1,09 cactông 0,3 1,17 Hành tây khô 0,3 1,03 Cà rốt 0,32 1,09 Dưa hấu, dưa bở 0,4 0,87 Bắp cải 0,3 1,17 Thịt gia lạnh hoặc kết đông bằng giá treo trong 5,5 côngtenơ 2 Ghi chú: Tiêu chuẩn chất tải là khối lượng không bì nếu sản phẩm không bao bì và là khối lượng cả bao bì nếu sản phẩm có bao bì Để tính toán thể tích buồng cấp đông có thể dùng tiêu chuẩn chất tải theo một mét chiều dài giá treo là 0,25 t/m. Nếu dùng xe đẩy có giá treo có thể dùng chất tải theo diện tích m2.
Mỗi 1 m2có thể sắp xếp được 0,6 đến 0,7 t (tương đương 0,17 t/m3). 7 Tiêu chuẩn chất tải ở các thiết bị lạnh, kho lạnh thương nghiệp và tiêu dùng nhỏ hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn chất tải của các kho lạnh giới thiệu ở trên, thường chỉ đạt từ 100 đến 300 kg/m2 diện tích kho lạnh tùy theo loại hàng, cách bao gói và các xắp xếp hàng trên giá. * Xác định diện tích chất tải: Diện tích chất tải của buồng lạnh F, m2 được xác địnhqua thể tích buồng lạnh và chiều cao chất tải: V F , m2 h 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 bao bì đựng hàng, phương tiện bốc dỡ. Chiều cao h có thể tính bằng chiều cao buồng lạnh trừ đi phần lắp đặt dàn lạnh treo trần và khoảng không gian cần thiết để chất hàng và dỡ hàng. Chiều cao chất tải phụ thuộc vào chiều cao thực tế h1 của kho. Chiều cao h1 được xác định bằng chiều cao phủ bì của kho lạnh trừ đi hai lần chiều dầy cách nhiệt của trần và nền kho lạnh: h1 = H - 2 , m + H - Là chiều cao phủ bì của kho lạnh, m.
Chiều cao phủ bì H của kho lạnh hiện nay được sử dụng thường được thiết kế theo các kích thước tiêu chuẩn sau: 3000, 3600, 4800, 6000 mm. Tuy nhiên, khi cần thay đổi vẫn có thể điều chỉnh theo yêu cầu thực tế. + - Là chiều dày cách nhiệt, Chiều cao chất tải h, m được tính bằng chiều cao thực tế của kho h1 trừ đi khoảng hở cần thiết phía trên trần để lưu thông không khí và khoảng không gian cần thiết để chất hàng và dỡ hàng. Xác định 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 và trần : Tải trọng nền, trần được xác định theo công thức: gf ≥ gv.h Trong đó: gf - Là tải trọng của nền, trần, tấn/m2 8 gv - Định mức chất tải, tấn/m3 h - Chiều cao chất tải, m.
* Xác định diện tích lạnh cần xây dựng: Diện tích lạnh cần xây dựng được xác định theo công thức sau: F Fl = (m2). βF Trong đó: Fl - diện tích lạnh cần xây dựng, m2. F - hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa, tính cả đường đi và các diện tích giữa các lô hàng, giữa lô hàng và cột, tường các diện tích lắp đặt thiết bị như dàn bay hơi, quạt. F phụ thuộc vào diện tích buồng và lấy theo bảng 1.2 - Hệ số sử dụng diện tích theo thể tích buồng lạnh Diện tích buồng lạnh, m2 F Đến 20 0,5 0,6 Từ 20 đến 100 0,7 0,75 Từ 100 đến 400 0,75 0,8 Hơn 400 0,8 0,85 Qua bảng 1.2 có thể thấy rằng buồng lạnh càng rộng thì hệ số sử dụng diện tích càng lớn vì có thể bố trí hợp lý hơn các lối đi, các lô hàng và các thiết bị.
Xác định số phòng lạnh cần xây dựng: Số lượng phòng lạnh cần xây dựng được xác định qua công thức sau: Fl Z f Trong đó: Fl - diện tích lạnh cần xây dựng, m2 Z - số phòng lạnh tính toán xây dựng. f - là diện tích buồng lạnh quy chuẩn, m2 Diện tích buồng lạnh quy chuẩn tính theo hàng cột quy chuẩn cách nhau 6m nên f cơ cở là 36 m2. Các quy chuẩn khác nhau là bội số của 36 m2. Trong khi tính toán, diện tích lạnh có thể lớn hơn diện tích ban đầu 10 15%, khi chọn Z là số nguyên.
9 Xác định dung tích thực tế của kho lạnh: Nếu số buồng lạnh nhận được khi thiết kế mặt bằng, khác với tính toán thì xác định dung tích quy ước thực của kho lạnh theo biểu thức. Z Trong đó: E t - Dung tích thực của kho lạnh, tấn Z t - Số phòng lạnh thực tế xây dựng E - Dung tích kho lý thuyết, tấn Z - Số phòng lạnh lý thuyết cần xây dựng Khi thiết kế mặt bằng kho lạnh cần phải tính toán thêm các diện tích lạnh phụ trợ chưa nằm trong các tính toán ở trên. Ví dụ như hành lang, buồng chất tải, tháo tải, kiểm nghiệm sản phẩm, buồng chứa phế phẩm và kể cả buồng kết đông của kho lạnh phân phối.2 Nhiệt độ lạnh xác định theo nhiệm vụ hoặc theo sản phẩm cần làm lạnh Kho lạnh chuyên dùng chỉ có một buồng với một chế độ nhiệt độ duy nhất. Nhưng trong kho lạnh thường có nhiều phòng với các chế độ nhiệt độ khác nhau để bảo quản các sản phẩm khác nhau.
Ngay trong tủ lạnh gia đình cũng có ba ngăn riêng với ba chế độ nhiệt độ: ngăn đông nhiệt độ là -60C, -120C hoặc - 180C để bảo quản đông; ngăn lạnh nhiệt độ (0 ÷ 5)0C để bảo quản lạnh và ngăn rau quả nhiệt độ (7 ÷ 10)0C để bảo quản rau tươi. Sau đây là đặc trưng các phòng lạnh khác nhau có thể có trong kho lạnh. Phòng bảo quản lạnh (00C) Thường có nhiệt độ -1,50C đến 00C và độ ẩm (90 ÷ 95) %RH. Các sản phẩm bảo quản như thịt, cá… được xếp trong bao bì và đặt lên giá trong phòng lạnh.
Dàn lạnh là loại dàn tĩnh hoặc dàn quạt. Phòng bảo quản đông (-18 ÷ -20)0C Dùng để bảo quản các loại thịt, cá, rau, quả… đã được kết đông, nhiệt độ từ (-18 ÷ -20)0C, nhiều khi đến -230C theo yêu cầu đặc biệt, độ ẩm (80 ÷ 90) % RH. Dàn lạnh có thể là dàn tĩnh hoạc dàn quạt. Phòng đa năng (-120C) Được thiết kế có nhiệt độ là -120C nhưng khi cần có thể đưa lên 00C để bảo quản lạnh hoặc đưa xuống -18 °C để bảo quản đông.
10 Có thể dùng phòng đa năng để gia lạnh cho sản phẩm. Dàn lạnh có thể là dàn tĩnh hoặc dàn quạt. Phòng gia lạnh (00C) Dùng để gia lạnh (làm lạnh) sản phẩm từ nhiệt độ môi trường xuống đến nhiệt độ bảo quản lạnh cần thiết để gia lanh sơ bộ cho các sản phẩm đông lạnh trong phương pháp kết đông hai pha. Tùy theo yêu cầu có thể hạ nhiệt độ phòng lạnh xuống -50C hoặc nâng nhiệt độ lên trên 00C theo yêu cầu công nghệ lạnh.
Dàn lạnh thường là loại dàn quạt để tăng cường trao đổi nhiệt, tăng tốc độ gia lạnh cho sản phẩm. Phòng kết đông (-350C) Dùng để kết đông các sản phẩm như cá, thịt… kết đông một pha nhiệt độ sản phẩm vào là 370C còn kết đông hai pha là 40C. Sản phẩm ra có nhiệt độ bề mặt từ (-12 ÷ -18) °C, nhiệt độ tâm phải đạt -80C. Do có nhiều ưu điểm hơn nên kết đông một pha ngày nay được sử dụng nhiều hơn.
Ngoài phòng kết đông, ngày nay người ta còn sử dụng rộng rãi các loại máy kết đông thực phẩm như: máy kết đông tiếp xúc, băng chuyền kiểu tấm, kiểu tầng sôi, kiểu nhúng chìm… có tốc độ kết đông nhanh và cực nhanh, đảm bảo chất lượng cao của thực phẩm. Phòng chất tải và tháo tải (00C) Có nhiệt độ không khí khoảng 0 °C phục vụ cho các buồng kết đông và gia lạnh. Phòng bảo quản nước đá (- 40C) Có nhiệt độ - 40C đi kèm bể sản xuất nước đá khối. Dung tích phòng tùy theo yêu cầu có thể trữ được từ 2 đến 5 lần (đặc biệt đến 30 lần) năng suất ngày đêm của bể đá.
Dàn lạnh thường là loại treo trần tĩnh. Phòng chế biến lạnh (+150C) Dùng trong các xí nghiệp chế biến lạnh thực phẩm có công nhân làm việc liên tục bên trong. Nhiệt độ tùy theo công nghệ chế biến có thể từ (10 ÷ 18)0C. Ngoài ra kho lạnh còn có thể có các phòng như: phòng tiếp nhận và phân phối sản phẩm bảo quản, phòng phụ bảo quản các sản phẩm kém chất lượng, phòng phụ cho phương tiện bốc xếp cơ khí đi vào thang máy… Các phòng này có thể có nhiệt độ từ 00C đến nhiệt độ môi trường tùy theo vị trí của phòng.