Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Kỹ thuật lạnh công nghiệp đóng vai trò thiết yếu trong việc bảo quản và chế biến nông sản, thực phẩm nhằm giảm thiểu hao hụt sau thu hoạch và duy trì chất lượng sản phẩm phục vụ tiêu dùng nội địa cũng như xuất khẩu. Đối với các mặt hàng nước ép trái cây cô đặc, việc duy trì nhiệt độ bảo quản ổn định đóng vai trò quyết định trong việc ức chế hoạt lực của enzyme, ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật và hạn chế các biến đổi vật lý, hóa học bất lợi. Tuy nhiên, hệ thống kho lạnh bảo quản tại Việt Nam còn hạn chế về số lượng và mức độ tự động hóa, dẫn đến nhu cầu cấp thiết về việc thiết kế các hệ thống kho lạnh chuyên dụng gắn liền với dây chuyền chế biến công nghiệp.

Đề tài "Trang bị điện và điều khiển để ổn định nhiệt độ kho bảo quản lạnh nước quả ép của nhà máy chế biến thực phẩm" được thực hiện nhằm giải quyết bài toán thiết kế kỹ thuật cho kho bảo quản nước vải ép của Tập đoàn Nafoods Group tại nhà máy ở Nghệ An. Nhiệm vụ nghiên cứu được xác định cụ thể theo các yêu cầu kỹ thuật sau:

  1. Tổng quan về công nghệ của hệ thống nhà máy chế biến thực phẩm.
  2. Thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống kho bảo quản lạnh nước ép quả.
  3. Tính nhiệt kho bảo quản lạnh nước ép quả.
  4. Tính toán chu trình lạnh và công suất động cơ máy nén.
  5. Xây dựng sơ đồ khối hệ thống kho lạnh.
  6. Tính chọn các thiết bị trong chu trình hệ thống.
  7. Tổng hợp sơ đồ nguyên lý hệ thống.
  8. Thiết kế mạch động lực và mạch điều khiển ổn định nhiệt độ của hệ thống (thực hiện trên 03 bản vẽ kỹ thuật khổ A0).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  • Đối tượng nghiên cứu: Chu trình nhiệt động lực học, hệ thống thiết bị nhiệt lạnh và hệ thống trang bị điện - mạch điều khiển tự động ổn định nhiệt độ kho bảo quản.
  • Phạm vi không gian: Nhà máy chế biến thực phẩm của Nafoods Group tại tỉnh Nghệ An. Không gian thiết kế là buồng kho lạnh một tầng có kích thước hình học: chiều dài $a = 15\text{ m}$, chiều rộng $b = 10\text{ m}$, chiều cao $h = 6\text{ m}$ (diện tích sàn $150\text{ m}^2$, thể tích không gian $900\text{ m}^3$).
  • Phạm vi thời gian và môi trường: Đồ án hoàn thành vào tháng 3 năm 2021, tính toán dựa trên điều kiện khí hậu thực tế tại Nghệ An với nhiệt độ trung bình năm $t_{tb} = 23,9^\circ\text{C}$, nhiệt độ tính toán mùa hè cực đại $t_{max} = 38^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối trung bình $82%$.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Nội dung đồ án được xây dựng dựa trên cơ sở nhiệt động lực học kỹ thuật lạnh, lý thuyết truyền nhiệt và kỹ thuật điều khiển truyền động điện công nghiệp:

  • Cơ sở công nghệ và nhiệt động lực học: Lý thuyết bảo quản lạnh thực phẩm nhằm kiểm soát quá trình biến đổi vật lý (ngăn ngừa hiện tượng kết tinh lại của tinh thể đá gây phá vỡ cấu trúc mô tế bào và hạn chế sự thăng hoa của nước đá làm rỗng xốp bề mặt, oxy hóa chất béo) và biến đổi hóa sinh (làm chậm sự phân giải protein hòa tan, lipid, vitamin và sắc tố). Chu trình lạnh được áp dụng là chu trình nén hơi 1 cấp có quá lạnh lỏng ($\Delta t_{ql} = 10^\circ\text{C}$) và quá nhiệt hơi hút ($\Delta t_{qn} = 10^\circ\text{C}$), sử dụng môi chất lạnh R22.
  • Khung quy trình công nghệ chế biến: Dây chuyền sản xuất nước vải ép bao gồm các công đoạn: Tiếp nhận nguyên liệu $\rightarrow$ Lựa chọn, phân loại $\rightarrow$ Ngắt cuống $\rightarrow$ Rửa $\rightarrow$ Bóc vỏ, bỏ hạt $\rightarrow$ Ngâm dung dịch $\text{CaCl}_2$ nồng độ $0,5%$ $\rightarrow$ Cắt nhỏ/nghiền và xử lý bằng enzyme pectinaza ($20 \div 30^\circ\text{C}$, thời gian $30 \div 120\text{ phút}$) $\rightarrow$ Ép thủy lực $\rightarrow$ Làm trong $\rightarrow$ Lọc trong $\rightarrow$ Cô đặc bằng hệ thống màng tích hợp MF/RO, NF/RO đạt nồng độ $60 \div 70^\circ\text{Brix}$ $\rightarrow$ Đóng hộp vô trùng $\rightarrow$ Bảo quản trong kho lạnh ở nhiệt độ $4^\circ\text{C}$.
  • Phương pháp tính toán và thiết kế:
    • Phương pháp cân bằng nhiệt tổn thất: Xác định phụ tải nhiệt buồng lạnh theo 5 thành phần dòng nhiệt ($Q = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4 + Q_5$).
    • Phương pháp phân tích chu trình nhiệt động: Xác định thông số các điểm nút trên đồ thị áp suất - entanpi ($\log p - h$) của môi chất R22, từ đó tính toán lưu lượng tuần hoàn, công nén chỉ thị, công suất hữu ích, công suất điện tiêu thụ và hiệu suất exergy của chu trình.
    • Phương pháp lựa chọn thiết bị bằng phần mềm chuyên ngành: Ứng dụng phần mềm Bitzer để tính chọn cụm máy nén piston và phần mềm Güntner để tính chọn thiết bị bay hơi (dàn lạnh) và thiết bị ngưng tụ (dàn ngưng).
    • Phương pháp thiết kế sơ đồ điện: Thiết kế mạch động lực và mạch điều khiển logic rơ le - contactor, tích hợp các mạch bảo vệ an toàn liên động (bảo vệ áp suất dầu, áp suất cao, quá dòng và giảm tải).
  • Nguồn dữ liệu: Các công thức, hệ số truyền nhiệt và bảng tra cứu chuyên ngành được trích xuất từ tài liệu "Kỹ thuật lạnh cơ sở" của PGS.TS. Nguyễn Đức Lợi và PGS.TS. Phan Văn Tụy, kết hợp cùng các tiêu chuẩn quốc tế (TCI) và thông số kỹ thuật từ nhà sản xuất Bitzer, Güntner.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống kho bảo quản lạnh nước vải ép được thiết kế đồng bộ từ sơ đồ chu trình nhiệt động, tính chọn thiết bị công nghệ đến hệ thống mạch điều khiển điện động lực.

Hạng mục thiết bị / Thông số Quy cách / Mã hiệu lựa chọn Thông số kỹ thuật chi tiết
Máy nén lạnh Bitzer 4N.2 (piston kiểu hở) Năng suất lạnh danh định: $31,0\text{ kW}$; Động cơ kéo: $15\text{ kW}$; Môi chất: R22
Dàn bay hơi (Dàn lạnh) Güntner S-GHN 050 (kiểu giãn nở trực tiếp - DX) Năng suất lạnh thiết kế: $26,3\text{ kW}$; $t_0 = -8^\circ\text{C}$; $\Delta t_{qn} = 10^\circ\text{C}$
Dàn ngưng tụ Güntner MCH 067B/1-N(L) Công suất giải nhiệt: $36,6\text{ kW}$; 01 quạt gió $3,1\text{ kW}$; Dòng định mức: $5,40\text{ A}$; Nguồn điện: $460\text{V}/3\text{P}/60\text{Hz}$; Lưu lượng gió: $15400\text{ m}^3/\text{h}$
Tháp giải nhiệt LBCS-10 (Tiêu chuẩn TCI) Năng suất nhiệt: $9,29\text{ tấn nhiệt}$ ($32,64\text{ kW}$); Lưu lượng nước: $130\text{ l/phút}$; Động cơ quạt: $0,25\text{ kW}$; Đường kính quạt: $500\text{ mm}$; Kích thước: $H=1680\text{ mm}$, $D=860\text{ mm}$
Hệ thống đường ống dẫn R22 Ống đồng chuyên dụng Ống hút: $\varnothing 7 \times 1\text{ mm}$; Ống đẩy: $\varnothing 7 \times 1\text{ mm}$; Ống dẫn lỏng: $\varnothing 21 \times 1,5\text{ mm}$
Thiết bị phụ trợ chu trình Van tiết lưu, bình tách dầu, bình tách lỏng, áp kế Van tiết lưu màng cân bằng ngoài; Bình tách dầu đường đẩy; Bình tách lỏng kiểu nón chắn bọc cách nhiệt đường hút; Áp kế đàn hồi dải đo $0 \div 25\text{ kg/cm}^2$
Động cơ quạt dàn lạnh Motor quạt dàn bay hơi Công suất tiêu thụ: $0,48\text{ kW}$

Hệ thống mạch điện động lực và điều khiển bao gồm các phân hệ chính:

  • Mạch khởi động máy nén: Sử dụng phương pháp khởi động qua cuộn kháng nối tiếp nhằm hạn chế dòng mở máy. Rơ le thời gian $T$ đếm thời gian trễ $10\text{s}$ để chuyển đổi contactor K2 sang contactor K1, cắt cuộn kháng ra khỏi mạch khi động cơ đạt tốc độ định mức. Rơ le nhiệt RN1 thực hiện chức năng ngắt nguồn và kích hoạt đèn báo Đ1 khi xảy ra quá tải.
  • Mạch bảo vệ hiệu áp suất dầu: Sử dụng rơ le hiệu áp suất dầu kết hợp cơ cấu lưỡng kim đốt nóng gián tiếp bằng điện trở nhiệt. Độ trễ giãn nở nhiệt giúp loại trừ hiện tượng ngắt giả do dao động áp suất hoặc bọt khí tức thời. Khi áp suất dầu tụt giảm kéo dài, cuộn rơ le trung gian OPX tác động ngắt contactor K của máy nén, bật đèn báo sự cố Đ2 và duy trì trạng thái khóa cho đến khi nhấn nút RESET.
  • Mạch bảo vệ áp suất cao và giảm tải: Rơ le áp suất cao HP (UP-ON) kích hoạt rơ le trung gian HPX ngắt máy nén và bật đèn báo Đ3 khi áp suất đầu đẩy vượt ngưỡng cho phép. Mạch giảm tải đóng tiếp điểm cấp điện cho cuộn van điện từ SV mở đường dầu tác động lên cơ cấu giảm tải của máy nén trong giai đoạn khởi động hoặc khi áp suất hút quá thấp, đồng thời kích hoạt đèn báo Đ4.
  • Mạch điều khiển cấp dịch và quạt dàn lạnh: Thermostat phòng (TMT/TH) tự động đóng ngắt van điện từ SV để cấp dịch lỏng cho dàn bay hơi theo nhiệt độ cài đặt (báo hiệu qua đèn Đ7). Rơ le trung gian AX đóng contactor K7 cấp nguồn cho động cơ quạt dàn lạnh ($0,48\text{ kW}$), được bảo vệ quá dòng bằng rơ le nhiệt RN6 và đèn báo Đ8.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về công nghệ hệ thống làm lạnh

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về kỹ thuật lạnh và thực trạng ứng dụng trong ngành công nghiệp bảo quản nông sản thực phẩm:

  • Phân tích cơ chế tác động của nhiệt độ thấp lên enzyme và vi sinh vật, làm rõ các biến đổi vật lý đặc trưng (sự kết tinh lại của nước đá khi nhiệt độ dao động vượt quá mức cho phép $\pm 2^\circ\text{C}$; sự thăng hoa của nước đá bề mặt dẫn đến cấu trúc xốp và oxy hóa lipid).
  • Phân loại kho lạnh theo công dụng, dải nhiệt độ bảo quản, dung tích chứa và đặc tính cách nhiệt (ưu điểm của kết cấu panel polyurethan tiền chế liên kết bằng khóa cam-locking so với kho xây truyền thống).
  • Thuyết minh chi tiết quy trình công nghệ 11 công đoạn sản xuất nước vải ép đóng hộp nồng độ $60 \div 70^\circ\text{Brix}$, xác định các thông số kỹ thuật then chốt tại các khâu ngâm dung dịch $\text{CaCl}_2$ $0,5%$, thủy phân bằng enzyme pectinaza ở $20 \div 30^\circ\text{C}$ và cô đặc màng MF/RO, NF/RO.
  • Quy hoạch mặt bằng kho lạnh kích thước $15\text{ m} \times 10\text{ m} \times 6\text{ m}$, bố trí lối đi, sân bốc dỡ và hành lang phía Nam kết nối các buồng chức năng đảm bảo luồng di chuyển một chiều, không đan chéo.

Chương 2: Thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống bảo quản lạnh

Chương 2 trình bày toàn bộ các bước tính toán nhiệt động học và quy trình chọn lựa thiết bị cơ khí - nhiệt lạnh:

  • Tính toán tổn thất nhiệt buồng lạnh ($Q$):
    • Dòng nhiệt qua kết cấu bao che: $Q_1 = Q_{11} + Q_{12} = 7801,636\text{ W}$ (trong đó dòng nhiệt qua tường trần $Q_{11B} = 5038,2\text{ W}$, dòng nhiệt qua nền chia làm 3 vùng $Q_{11N}$, dòng nhiệt do bức xạ mặt trời $Q_{12} = 343,2\text{ W}$ cho vách phía Đông cùng các vách tiếp xúc).
    • Dòng nhiệt từ sản phẩm và bao bì: $Q_2 = Q_{21} + Q_{22} = 29024,67\text{ W}$ (tính toán dựa trên dung tích kho $E = 540\text{ tấn}$ với định mức chất tải $g_v = 0,6\text{ tấn/m}^3$, lượng hàng nhập hàng ngày $M = 41,04\text{ tấn/ngày.đêm}$).
    • Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh: $Q_3 = 0\text{ W}$ (sản phẩm nước quả đóng hộp kín, không phát sinh nhu cầu thông gió).
    • Dòng nhiệt do vận hành: $Q_4 = 7480\text{ W}$ (bao gồm chiếu sáng $Q_{41} = 180\text{ W}$, tỏa nhiệt từ 3 công nhân $Q_{42} = 1050\text{ W}$, mở cửa $Q_{44} = 2250\text{ W}$ và các nguồn phụ trợ).
    • Dòng nhiệt do hô hấp của sản phẩm: $Q_5 = 0\text{ W}$ (sản phẩm đã qua chế biến, không còn quá trình hô hấp sống).
    • Tổng tổn thất nhiệt toàn phần: $Q = 44306,306\text{ W} \approx 44,31\text{ kW}$.
  • Tính toán chu trình nhiệt động và công suất máy nén:
    • Nhiệt độ ngưng tụ thiết kế: $t_k = 48^\circ\text{C}$ ($P_k = 19,3\text{ bar}$); Nhiệt độ bay hơi: $t_0 = -8^\circ\text{C}$ ($P_0 = 3,8\text{ bar}$). Tỉ số nén $\pi = 5,1 \rightarrow$ lựa chọn hệ thống máy nén 1 cấp.
    • Năng suất lạnh yêu cầu của máy nén: $Q_0 = 26,3\text{ kW}$ (với hệ số an toàn đường ống $K = 1,07$, hệ số thời gian làm việc $b = 0,9$).
Thông số điểm nút chu trình Điểm 1 (Hơi bão hòa) Điểm 1' (Hơi quá nhiệt) Điểm 2 (Sau nén) Điểm 3 (Lỏng bão hòa) Điểm 3' (Lỏng quá lạnh) Điểm 4 (Sau tiết lưu)
Nhiệt độ $t$ ($^\circ\text{C}$) -8 2 85 48 38 -8
Áp suất $P$ ($\text{bar}$) 3,8 3,8 19,3 19,3 19,3 3,8
Entanpi $h$ ($\text{kJ/kg}$) 1202 1210 1252 1060 1048 1048
Thể tích riêng $v$ ($\text{m}^3\text{/kg}$) - 0,063 - - - -
  • Các chỉ tiêu năng lượng tính toán: Lưu lượng môi chất tuần hoàn $m = 0,17\text{ kg/s}$; Công nén đoạn nhiệt $N_s = 7,14\text{ kW}$; Hiệu suất chỉ thị $\eta_i = 0,83$; Công nén chỉ thị $N_i = 8,6\text{ kW}$; Công suất hữu ích $N_e = 9,2\text{ kW}$; Công suất điện tiêu thụ $N_{el} = 11,4\text{ kW}$; Công suất động cơ điện lắp đặt $N_{DC} = 15\text{ kW}$ (hệ số an toàn $S = 1,5$); Hệ số làm lạnh lý thuyết $\varepsilon = 3,68$; Hiệu suất exergy $\gamma = 0,77$; Nhiệt lượng thải ra ở dàn ngưng $Q_k = 32,64\text{ kW}$.
  • Tính chọn thiết bị: Ứng dụng phần mềm Bitzer lựa chọn máy nén piston 4N.2 ($31,0\text{ kW}$); phần mềm Güntner chọn dàn lạnh S-GHN 050 và dàn ngưng MCH 067B/1-N(L) ($36,6\text{ kW}$); tính chọn tháp giải nhiệt LBCS-10 ($9,29\text{ tấn nhiệt}$), đường ống đồng và các thiết bị tự động hóa chu trình lạnh.

Chương 3: Thiết kế mạch động lực và mạch điều khiển

Chương 3 xây dựng hoàn chỉnh sơ đồ nguyên lý mạch điện động lực và điều khiển tự động cho kho lạnh:

  • Thiết lập sơ đồ logic khởi động động cơ máy nén $15\text{ kW}$ bằng cuộn kháng kết hợp rơ le thời gian $T$ ($10\text{s}$) và rơ le nhiệt RN1.
  • Thiết kế mạch an toàn áp suất dầu với cơ cấu trễ nhiệt lưỡng kim và nút RESET duy trì an toàn.
  • Thiết kế mạch bảo vệ áp suất cao HP và mạch điều khiển van điện từ giảm tải SV.
  • Thiết kế mạch cấp dịch tự động qua thermostat phòng và mạch cấp nguồn cho động cơ quạt dàn lạnh $0,48\text{ kW}$.
  • Thiết kế các mạch phụ trợ: Bơm nước giải nhiệt dàn ngưng, quạt tháp giải nhiệt, rơ le bảo vệ áp suất nước, mạch điều khiển xả băng dàn lạnh và hệ thống chuông - đèn cảnh báo sự cố tập trung.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán thiết kế kỹ thuật theo các thông số đặt hàng thực tế của nhà máy:

  • Kết quả tính toán định lượng: Xác định chính xác phụ tải nhiệt của kho lạnh ($Q = 44,31\text{ kW}$), năng suất lạnh yêu cầu của máy nén ($Q_0 = 26,3\text{ kW}$) và công suất động cơ dẫn động ($15\text{ kW}$). Thiết lập đầy đủ tọa độ nhiệt động của chu trình môi chất R22 trên đồ thị $\log p - h$ với hiệu suất exergy đạt $0,77$.
  • Giải pháp thiết kế kỹ thuật: Đã lựa chọn cấu hình thiết bị công nghiệp phù hợp thông qua các công cụ mô phỏng chính hãng (Bitzer và Güntner), đảm bảo thiết bị hoạt động trong vùng hiệu suất tối ưu. Xây dựng thành công hệ thống mạch điều khiển điện cơ tích hợp đầy đủ các chức năng bảo vệ áp suất, quá dòng, bôi trơn và tự động điều tiết cấp dịch.
  • Đóng góp của đồ án: Cung cấp bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh gồm thuyết minh tính toán chi tiết và 03 bản vẽ kỹ thuật A0, tích hợp chặt chẽ giữa công nghệ chế biến thực phẩm, kỹ thuật nhiệt lạnh và trang bị điện - điều khiển tự động, có thể ứng dụng trực tiếp cho việc lắp đặt kho bảo quản nông sản tại doanh nghiệp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung và phạm vi nghiên cứu được trình bày trong văn bản, đồ án tồn tại một số hạn chế và hướng mở:

  • Hạn chế: Các tính toán nhiệt được thực hiện cố định tại điều kiện thời tiết mùa hè khắc nghiệt nhất ($t_{max} = 38^\circ\text{C}$), chưa mô phỏng biến thiên phụ tải theo các mùa trong năm; hệ thống sử dụng môi chất R22 (loại gas lạnh nằm trong lộ trình hạn chế sử dụng do tác động môi trường); mạch điều khiển sử dụng hoàn toàn khí cụ rơ le - contactor truyền thống, chưa tích hợp bộ điều khiển lập trình (PLC) hay biến tần (VFD) để điều chỉnh năng suất lạnh vô cấp.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Nghiên cứu chuyển đổi sang sử dụng các môi chất lạnh thế hệ mới thân thiện với môi trường; ứng dụng biến tần điều khiển tốc độ động cơ máy nén và quạt dàn lạnh; nâng cấp hệ thống điều khiển sang nền tảng PLC/SCADA để giám sát và tối ưu hóa năng lượng tiêu thụ từ xa.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho sinh viên, kỹ sư và cán bộ kỹ thuật thuộc các lĩnh vực:

  • Kỹ thuật Điện - Tự động hóa: Tham khảo phương pháp thiết kế mạch động lực khởi động giảm dòng bằng cuộn kháng, sơ đồ liên động bảo vệ an toàn máy nén công nghiệp (bảo vệ áp suất dầu có trễ nhiệt, bảo vệ áp suất cao, mạch giảm tải và xả băng).
  • Kỹ thuật Nhiệt - Điện lạnh: Tham khảo quy trình tính toán nhiệt tổn thất kho lạnh tiêu chuẩn, phương pháp tra cứu và tính toán chu trình lạnh quá nhiệt - quá lạnh, quy trình ứng dụng phần mềm Bitzer và Güntner để lựa chọn thiết bị công nghiệp.
  • Công nghệ Thực phẩm: Tham khảo quy trình công nghệ chế biến nước ép trái cây cô đặc và các yêu cầu kỹ thuật bảo quản lạnh nông sản thực phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh ($Q_3$) và dòng nhiệt do sản phẩm hô hấp ($Q_5$) trong tính toán của đồ án đều bằng 0?
Dòng nhiệt thông gió $Q_3 = 0\text{ W}$ do kho lạnh được thiết kế chuyên biệt để bảo quản sản phẩm nước quả ép đã được đóng hộp kín trong bao bì carton, không phát sinh nhu cầu thông gió như bảo quản rau quả tươi chưa đóng gói. Tương tự, dòng nhiệt hô hấp $Q_5 = 0\text{ W}$ do nước vải ép là sản phẩm đã qua chế biến, thanh trùng và đóng hộp vô trùng, không còn các quá trình trao đổi chất và hô hấp của tế bào sống.

2. Căn cứ nào để tác giả lựa chọn máy nén 1 cấp và xác định công suất động cơ điện lắp đặt là $15\text{ kW}$?
Từ nhiệt độ ngưng tụ $t_k = 48^\circ\text{C}$ ($P_k = 19,3\text{ bar}$) và nhiệt độ bay hơi $t_0 = -8^\circ\text{C}$ ($P_0 = 3,8\text{ bar}$), tỉ số nén được tính ra là $\pi = P_k / P_0 = 5,1 \le 8$, do đó chu trình sử dụng máy nén 1 cấp là hoàn toàn tối ưu. Công suất điện tiêu thụ tính toán của động cơ là $N_{el} = 11,4\text{ kW}$; nhân với hệ số an toàn lắp đặt $S = 1,5$ cho kết quả công suất yêu cầu là $17,1\text{ kW}$. Sau khi đối chứng với phần mềm Bitzer, tác giả lựa chọn máy nén Bitzer 4N.2 đi kèm động cơ kéo tiêu chuẩn $15\text{ kW}$ đáp ứng đủ năng suất lạnh thực tế ($31,0\text{ kW} > 26,3\text{ kW}$).

3. Cơ cấu trễ nhiệt trong mạch bảo vệ áp suất dầu hoạt động theo nguyên lý nào và mang lại lợi ích gì?
Rơ le áp suất dầu tác động thông qua một điện trở đốt nóng gắn liền với cơ cấu thanh lưỡng kim. Khi hiệu áp suất dầu sụt giảm, tiếp điểm đóng mạch cấp điện cho điện trở đốt nóng cơ cấu lưỡng kim; chỉ khi nhiệt độ đủ lớn làm thanh lưỡng kim uốn cong thì mạch rơ le trung gian OPX mới đóng để ngắt máy nén. Cơ cấu này tạo ra một khoảng thời gian trễ nhất định, giúp hệ thống không bị dừng máy đột ngột trước các dao động áp suất tức thời hoặc hiện tượng sủi bọt khí tạm thời trong quá trình máy nén vận hành.

4. Mạch giảm tải của máy nén được kích hoạt trong những trường hợp nào và vận hành ra sao?
Mạch giảm tải được kích hoạt trong hai trường hợp: (1) Khi máy nén mới bắt đầu khởi động (thông qua tiếp điểm của contactor K2) nhằm giảm mô-men cản và dòng khởi động; (2) Khi hệ thống hoạt động ở chế độ tải thấp khiến áp suất hút tụt xuống quá sâu. Khi đó, cuộn dây van điện từ SV được cấp điện để mở đường dầu điều khiển tác động lên cơ cấu giảm tải của máy nén, đồng thời đèn báo Đ4 phát sáng để thông báo trạng thái vận hành.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Phương Nam đã giải quyết toàn diện bài toán thiết kế kỹ thuật cho kho bảo quản lạnh nước vải ép tại nhà máy Nafoods Group Nghệ An. Công trình đã kết hợp chặt chẽ giữa tính toán nhiệt động lực học lý thuyết, mô phỏng lựa chọn thiết bị bằng phần mềm chuyên dụng (Bitzer, Güntner) và thiết kế hệ thống trang bị điện - điều khiển bảo vệ hoàn chỉnh. Kết quả nghiên cứu đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật và là tài liệu tham khảo có giá trị cao cho công tác đào tạo và ứng dụng thực tiễn trong ngành kỹ thuật điện lạnh.