Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong chuỗi cung ứng và xuất khẩu thủy hải sản tại Việt Nam, đặc biệt là khu vực Đồng bằng sông Cửu Long và TP. Hồ Chí Minh, cá tra và cá basa fillet là những mặt hàng chủ lực có giá trị kinh tế cao, phục vụ thị trường tiêu thụ nội địa lẫn xuất khẩu sang châu Mỹ và châu Âu. Do thịt cá tra và basa chứa hàm lượng nước cao (khoảng 80%), protein chiếm 12,2% với liên kết mô cơ tương đối lỏng lẻo, cùng hàm lượng mỡ lớn (chiếm khoảng 25% khối lượng), sản phẩm rất dễ bị suy giảm chất lượng nếu không được làm lạnh nhanh và duy trì bảo quản ở nhiệt độ âm sâu thích hợp. Đồ án kỹ thuật được tác giả Nguyễn Anh Tuấn thực hiện tại Viện Khoa học & Công nghệ Nhiệt - Lạnh, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội (dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Đình Vịnh) nhằm giải quyết bài toán thiết kế hoàn chỉnh trạm lạnh công nghiệp phục vụ chế biến, cấp đông và phân phối cá fillet.
Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác lập gồm 8 nội dung kỹ thuật:
- Tính toán dung tích kho lạnh và phân bổ, bố trí mặt bằng tổng thể công trình.
- Tính toán kết cấu cách nhiệt, cách ẩm và kiểm tra hiện tượng đọng sương, đọng ẩm cho các phòng lạnh.
- Tính toán phụ tải nhiệt (nhiệt tải) cho hệ thống cấp đông IQF, phòng bảo quản đông và phòng bảo quản lạnh.
- Xác lập chu trình nhiệt động, tính chọn máy nén lạnh và kiểm tra công suất máy nén.
- Tính toán và lựa chọn thiết bị ngưng tụ (tháp ngưng tụ bay hơi).
- Tính chọn dàn bay hơi cho các buồng công nghệ.
- Tính chọn hệ thống thiết bị phụ (bình trung gian, bình chứa cao áp, bình tuần hoàn, bình tách lỏng, bình chứa dầu).
- Thiết kế hệ thống đường ống dẫn môi chất và xây dựng bản vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh.
Đối tượng và phạm vi thiết kế:
- Đối tượng bảo quản: Cá tra và cá basa fillet sơ chế, định hình, đóng gói.
- Địa điểm xây dựng: Thành phố Hồ Chí Minh (tọa độ địa lý 10°22’33" - 11°22’17" vĩ Bắc, 106°01’25" - 107°01’10" kinh Đông; nhiệt độ tính toán mùa hè $t = 37,3^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $\varphi = 74%$, nhiệt độ củ ướt $t_ư = 31^\circ\text{C}$).
- Quy mô công suất:
- Dung tích kho bảo quản đông: 1.050 tấn (nhiệt độ thiết kế $-20^\circ\text{C} \pm 2^\circ\text{C}$).
- Dung tích kho bảo quản lạnh: 1.350 tấn (nhiệt độ thiết kế $5^\circ\text{C}$).
- Năng suất dây chuyền cấp đông nhanh IQF: 4 tấn/giờ (sử dụng cụm thiết bị cấp đông phẳng, mạ băng nhúng và tái đông, nhiệt độ buồng cấp đông $-40^\circ\text{C}$, thời gian cấp đông $\le 0,25$ giờ/mẻ).
- Môi chất lạnh sử dụng: Amoniac ($\text{NH}_3$ / R717), hệ thống cấp dịch bằng bơm cưỡng bức.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án ứng dụng các nguyên lý nhiệt động lực học kỹ thuật lạnh, lý thuyết truyền nhiệt - truyền chất và các công thức kỹ thuật chuyên ngành máy lạnh công nghiệp theo tài liệu chuyên khảo của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Khung lý thuyết và mô hình tính toán
- Mô hình truyền nhiệt qua vách phẳng nhiều lớp để xác định chiều dày cách nhiệt $\delta_{cn}$ và hệ số truyền nhiệt thực tế $k$:
$$\delta_{cn} = \lambda_{cn} \left[ \frac{1}{k} - \left( \frac{1}{\alpha_1} + \sum \frac{\delta_i}{\lambda_i} + \frac{1}{\alpha_2} \right) \right]$$
- Tiêu chuẩn chống đọng sương: Kiểm tra hệ số truyền nhiệt qua vách bao che $k \le k_s = \alpha_1 \frac{t_1 - t_s}{t_1 - t_f}$.
- Phương pháp cân bằng nhiệt xác định 5 thành phần dòng nhiệt tổn thất tổng thể:
$$\sum Q = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4 + Q_5$$
Trong đó: $Q_1$ là tổn thất qua kết cấu bao che; $Q_2$ là nhiệt tỏa ra do làm lạnh/kết đông sản phẩm và bao bì; $Q_3$ là nhiệt do thông gió buồng lạnh (đối với cá bảo quản không có hiện tượng hô hấp nên $Q_3 = 0$); $Q_4$ là nhiệt tổn thất trong quá trình vận hành (chiếu sáng, người thao tác, động cơ quạt, lọt khí qua cửa mở); $Q_5$ là dòng nhiệt do sản phẩm hô hấp ($Q_5 = 0$).
- Lý thuyết chu trình máy lạnh nén hơi 2 cấp có bình trung gian làm mát trung gian một phần/toàn phần và ống xoắn quá lạnh môi chất, áp dụng khi tỷ số nén $\Pi = \frac{P_k}{P_0} > 9$. Áp suất trung gian được xác định theo công thức:
$$P_{tg} = \sqrt{P_k \cdot P_0}$$
Phương pháp nghiên cứu và công cụ hỗ trợ
- Phương pháp tính toán kỹ thuật giải tích kết hợp tra cứu bảng thông số nhiệt vật lý của môi chất R717 và vật liệu xây dựng chuyên dụng.
- Sử dụng phần mềm chuyên ngành nhiệt lạnh CoolPack để mô phỏng, tra cứu entanpi ($h$), entropi ($s$), thể tích riêng ($v$) tại các điểm nút nhiệt động của chu trình.
- Sử dụng phần mềm chọn máy nén chuyên dụng Mycom để tra cứu thông số hình học, năng suất thể tích và công suất động cơ dẫn động máy nén.
Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật
Bố trí mặt bằng và kết cấu vỏ bao che
Hệ thống kho lạnh được thiết kế theo phương án hiện đại sử dụng các tấm panel tiền chế Polyurethane phun bọt áp lực cao (tỷ trọng $38 \div 42\text{ kg/m}^3$, hệ số dẫn nhiệt $\lambda_{cn} = 0,025\text{ W/m}\cdot\text{K}$, chất tạo bọt R141B) ghép nối bằng khóa cam locking, hai mặt bọc tôn phủ sơn chống gỉ dày $0,6\text{ mm}$. Nền kho được đổ bê tông chịu lực 2 lớp kết hợp xốp cách nhiệt EPS, bố trí hệ thống ống sứ chứa dây mayso sưởi ấm nền (duy trì nhiệt độ nền $+4^\circ\text{C}$) nhằm ngăn chặn hiện tượng đóng băng gây phá hủy cơi nền.
| Khu vực công nghệ |
Chiều dày panel (mm) |
Hệ số $k$ thực tế ($\text{W/m}^2\cdot\text{K}$) |
Diện tích chất tải ($\text{m}^2$) |
Diện tích xây dựng thực tế ($\text{m}^2$) |
Quy cách ô lưới cột ($6\times 6\text{ m}$) |
| Buồng cấp đông nhanh IQF |
150 |
0,152 |
81,51 |
81,51 |
Dây chuyền dài $24,7\text{ m}$ |
| Buồng bảo quản đông ($-20^\circ\text{C}$) |
125 |
0,180 |
466,66 |
583,33 |
18 ô ($648\text{ m}^2$) |
| Buồng bảo quản lạnh ($+5^\circ\text{C}$) |
75 |
0,300 |
600,00 |
750,00 |
24 ô ($864\text{ m}^2$) |
Cấu hình thiết bị công nghệ chính
- Thiết bị cấp đông: Sử dụng đồng bộ tổ hợp máy của Công ty TNHH Năm Dũng gồm: tủ cấp đông siêu tốc băng chuyền phẳng IQF (model IQF-500P-1265, kích thước $16.000 \times 3.300 \times 3.200\text{ mm}$, điện năng $24\text{ kWh}$), máy mạ băng nhúng (model MBN-31, công suất $0,55\text{ kWh}$) và buồng tái đông băng tải (model RF-600L-1260B, kích thước $4.900 \times 3.300 \times 3.200\text{ mm}$, điện năng $12\text{ kWh}$).
- Thiết bị ngưng tụ: Tháp ngưng tụ bay hơi giải nhiệt bằng nước tuần hoàn kết hợp quạt gió cưỡng bức, nhiệt độ ngưng tụ thiết kế $t_k = 38^\circ\text{C}$ (áp suất ngưng tụ $P_k = 14,7\text{ bar}$), nhiệt độ nước vào tháp $t_{w1} = 34^\circ\text{C}$, nước ra $t_{w2} = 36^\circ\text{C}$, hiệu nhiệt độ ngưng tụ $\Delta t_k = 2^\circ\text{C}$.
- Thiết bị bay hơi: Sử dụng dàn bay hơi đối lưu cưỡng bức quạt gió, bước cánh lớn chống bám tuyết, kết hợp hệ thống đường ống xả băng bằng nước đối với buồng cấp đông và xả băng gas nóng định kỳ.
- Hệ thống cấp dịch và thiết bị phụ: Bơm dịch tuần hoàn môi chất lỏng từ bình chứa hạ áp lên dàn bay hơi; trang bị bình tách dầu, bình trung gian kiểu ống xoắn, bình chứa cao áp, bình thu hồi môi chất và van tiết lưu màng tự động.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan và quy hoạch mặt bằng
Chương này khảo sát các điều kiện tự nhiên, khí hậu của TP. Hồ Chí Minh (lượng mưa bình quân năm, số ngày mưa trung bình 159 ngày/năm, độ ẩm không khí trung bình $79,5%$), phân tích vai trò kinh tế của sản phẩm cá tra, cá basa nuôi tại An Giang xuất khẩu qua cảng TP. Hồ Chí Minh. Tác giả tổng quan các loại hình kho lạnh, phân tích các giải pháp xây dựng giữa kho xây truyền thống và kho panel lắp ghép; đồng thời chuẩn hóa quy trình công nghệ 18 công đoạn chế biến cá fillet đông lạnh bằng IQF (từ tiếp nhận cá sống $\ge 500\text{ g/con}$, cắt tiết, fillet, rửa, lạng da, chỉnh hình, soi ký sinh trùng, quay thuốc $3 \div 7^\circ\text{C}$, phân cỡ, cấp đông nhiệt độ tâm $\le -18^\circ\text{C}$, mạ băng nước $T_0 \le 4^\circ\text{C}$, tái đông đến đóng gói và trữ kho). Trên cơ sở định mức chất tải $g_v = 0,45\text{ tấn/m}^3$, chương tính toán xác định thể tích kho đông $V_{lđ} = 2.333,33\text{ m}^3$ và kho lạnh $V_{ll} = 3.000\text{ m}^3$, từ đó phân bổ số ô tiêu chuẩn lưới cột $6\times 6\text{ m}$.
Chương 2: Tính cách nhiệt – cách ẩm kho lạnh
Nội dung chương tập trung xác định kết cấu vỏ bao che nhiều lớp nhằm giảm thiểu tối đa tổn thất lạnh. Tác giả tính toán chi tiết chiều dày panel Polyurethane cho từng buồng theo điều kiện hệ số tỏa nhiệt bề mặt ngoài $\alpha_1 = 23,3\text{ W/m}^2\cdot\text{K}$ và bề mặt trong $\alpha_2 = 9 \div 10,5\text{ W/m}^2\cdot\text{K}$. Kết quả chọn lựa độ dày panel là $125\text{ mm}$ cho buồng trữ đông, $75\text{ mm}$ cho buồng trữ lạnh và $150\text{ mm}$ cho buồng IQF. Việc kiểm tra điều kiện đọng sương xác nhận hệ số truyền nhiệt thực tế $k$ nhỏ hơn hệ số đọng sương giới hạn $k_s$ (kho đông: $k = 0,18 < k_s = 3,31\text{ W/m}^2\cdot\text{K}$; buồng IQF: $k = 0,152 < k_s = 2,131\text{ W/m}^2\cdot\text{K}$). Kết cấu nền bê tông chịu lực được tính toán chiều dày lớp cách nhiệt xốp EPS là $200\text{ mm}$ ($k_{thực} = 0,2\text{ W/m}^2\cdot\text{K}$) cho buồng đông và $100\text{ mm}$ ($k_{thực} = 0,4\text{ W/m}^2\cdot\text{K}$) cho buồng lạnh.
Chương 3: Tính toán phụ tải lạnh
Chương thực hiện tính toán chi tiết các dòng nhiệt xâm nhập vào từng không gian lạnh:
- Hệ thống cấp đông IQF: Tổn thất qua vách $Q_1 = 2,47\text{ kW}$; nhiệt làm lạnh và kết tinh nước mạ băng $Q_2 = 39,636\text{ kW}$; nhiệt vận hành $Q_4 = 36,22\text{ kW}$ (động cơ điện chiếm $36\text{ kW}$, nhiệt do lọt khí qua cửa băng chuyền là $0,22\text{ kW}$). Tổng tải nhiệt hệ thống IQF là $\sum Q = 78,326\text{ kW}$, phụ tải máy nén yêu cầu $Q_{MN} = 63,47\text{ kW}$.
- Phòng bảo quản đông (648 $\text{m}^2$): Dòng nhiệt qua vách bao che $Q_1 = 13,76\text{ kW}$; nhiệt từ sản phẩm và bao bì carton $Q_2 = 14,9\text{ kW}$ (với lượng hàng nhập $M = 64\text{ tấn/ngày đêm}$); nhiệt vận hành do chiếu sáng ($1,2\text{ W/m}^2$), người lao động ($350\text{ W/người}$), xe nâng và mở cửa $Q_4 = 11,36\text{ kW}$. Tổng nhiệt tải $\sum Q = 40,02\text{ kW}$, phụ tải máy nén $Q_{MN} = 33,412\text{ kW}$.
- Phòng bảo quản lạnh (864 $\text{m}^2$): Dòng nhiệt qua bao che $Q_1 = 15,668\text{ kW}$, kết hợp với các dòng nhiệt vận hành và sản phẩm nhập $2,5%$ dung tích/ngày ($M = 33,75\text{ tấn/ngày}$).
Chương 4: Tính toán chu trình lạnh và tính chọn máy nén
Với buồng cấp đông IQF nhiệt độ sôi $t_0 = -45^\circ\text{C}$ ($P_0 = 0,54\text{ bar}$) và nhiệt độ ngưng tụ $t_k = 38^\circ\text{C}$ ($P_k = 14,7\text{ bar}$), tỷ số nén đạt $\Pi = 27,22$. Tác giả lựa chọn chu trình nén 2 cấp dùng môi chất $\text{NH}3$, có 2 lần tiết lưu và bình trung gian ống xoắn làm mát hoàn toàn hơi hút cấp cao áp ($P{tg} = 2,81\text{ bar}$, $t_{tg} = -10^\circ\text{C}$).
Bảng thông số trạng thái các điểm nút nhiệt động của chu trình cấp đông IQF:
| Điểm nút |
Vị trí trạng thái |
Nhiệt độ $t$ ($^\circ\text{C}$) |
Áp suất $P$ ($\text{bar}$) |
Entanpi $h$ ($\text{kJ/kg}$) |
Entropi $s$ ($\text{kJ/kg}\cdot\text{K}$) |
Thể tích riêng $v$ ($\text{m}^3\text{/kg}$) |
| 1 |
Hơi hút vào cấp hạ áp |
-45,0 |
0,54 |
1.398 |
6,333 |
2,00 |
| 2 |
Hơi đẩy ra cấp hạ áp |
60,5 |
2,81 |
1.616 |
6,333 |
0,57 |
| 3 |
Hơi vào bình trung gian |
38,0 |
2,81 |
1.564 |
6,170 |
0,53 |
| 4 |
Hơi hút vào cấp cao áp |
-10,0 |
2,81 |
1.448 |
5,750 |
0,42 |
| 5 |
Hơi đẩy ra cấp cao áp |
105,0 |
14,70 |
1.680 |
5,750 |
0,12 |
| 6 |
Lỏng sau ngưng tụ |
38,0 |
14,70 |
378 |
- |
- |
| 7 |
Lỏng tiết lưu cấp 1 |
-10,0 |
2,81 |
378 |
- |
- |
| 9 |
Lỏng bão hòa trung gian |
-10,0 |
2,81 |
155 |
- |
- |
| 10 |
Lỏng sau ống xoắn quá lạnh |
-5,0 |
14,70 |
177 |
- |
- |
| 11 |
Môi chất lỏng sau tiết lưu cấp 2 |
-45,0 |
0,54 |
177 |
- |
- |
Kết quả tính toán cấp nén hạ áp:
- Năng suất lạnh yêu cầu: $Q_0 = \frac{k \cdot Q_{MN}}{b} = \frac{1,1 \cdot 63,47}{0,9} = 77,57\text{ kW}$ (với hệ số thời gian làm việc $b = 0,9$).
- Năng suất lạnh riêng khối lượng: $q_0 = h_1 - h_{11} = 1.398 - 177 = 1.221\text{ kJ/kg}$.
- Năng suất lạnh riêng thể tích: $q_v = \frac{q_0}{v_1} = 610,5\text{ kJ/m}^3$.
- Lưu lượng môi chất cấp hạ áp: $m_1 = 0,064\text{ kg/s}$.
- Thể tích hút thực tế: $V_{ttHA} = 0,128\text{ m}^3\text{/s}$; hệ số cấp $\lambda_{HA} = 0,58$; thể tích hút lý thuyết $V_{ltHA} = 0,22\text{ m}^3\text{/s}$ ($792\text{ m}^3\text{/h}$).
- Công suất nén chỉ thị: $N_{iHA} = 16,97\text{ kW}$; công suất điện yêu cầu $N_{elHA} = 27,17\text{ kW}$.
- Lựa chọn thiết bị: Máy nén Mycom hai cấp model NW12BB có thể tích quét danh định $V_{MN} = 956\text{ m}^3\text{/h} > V_{ltHA} = 792\text{ m}^3\text{/h}$, đáp ứng an toàn công suất làm việc.
Chương 5: Tính chọn bình ngưng, dàn bay hơi và các thiết bị phụ
Chương thuyết minh các phương pháp tính diện tích trao đổi nhiệt bề mặt cho dàn ngưng tụ bay hơi dựa trên tổng nhiệt tải ngưng tụ $Q_k = Q_0 + N_e$. Tính chọn dàn bay hơi cánh nhôm ống thép cho cụm IQF và dàn quạt trần cho các buồng bảo quản; xác định dung tích bình chứa cao áp, bình tuần hoàn cấp dịch bơm, bình tách lỏng chống ngập lỏng máy nén và bình chứa dầu phục vụ xả cặn dầu bôi trơn định kỳ.
Chương 6: Tính toán và chọn đường ống
Chương xác định đường kính trong của các đường ống hút hơi hạ áp, đường đẩy cao áp, đường lỏng cao áp và đường lỏng cấp dịch qua bơm dựa trên vận tốc dòng môi chất cho phép đối với $\text{NH}_3$ (vận tốc hơi hút $15 \div 20\text{ m/s}$, hơi đẩy $18 \div 25\text{ m/s}$, đường lỏng $0,8 \div 1,5\text{ m/s}$).
Kết quả và đóng góp
Kết quả kỹ thuật chính
Đồ án đã thiết lập bộ thông số kỹ thuật chi tiết cho một kho lạnh phân phối và cấp đông thủy sản hoàn chỉnh tại TP. Hồ Chí Minh:
| Thông số thiết kế |
Buồng cấp đông IQF |
Buồng bảo quản đông |
Buồng bảo quản lạnh |
| Nhiệt độ phòng / thiết bị ($^\circ\text{C}$) |
-40 |
-20 |
+5 |
| Nhiệt độ sôi môi chất $t_0$ ($^\circ\text{C}$) |
-45 |
-28 |
-5 |
| Phụ tải nhiệt máy nén $Q_{MN}$ (kW) |
63,47 |
33,412 |
15,668 |
| Năng suất lạnh thiết kế $Q_0$ (kW) |
77,57 |
40,82 |
18,28 |
| Model máy nén lựa chọn |
Mycom NW12BB |
Piston 2 cấp |
Piston 1 cấp |
| Độ dày lớp vỏ cách nhiệt (mm) |
150 (Panel PU) |
125 (Panel PU) |
75 (Panel PU) |
| Giải pháp kết cấu nền |
Khung thép / Panel |
Bê tông + sưởi mayso |
Bê tông + EPS 100mm |
Đóng góp kỹ thuật của đồ án
- Tác giả đưa ra giải pháp toàn diện về chống ngập lỏng và đảm bảo an toàn nhiệt động cho hệ thống máy lạnh công nghiệp $\text{NH}_3$ thông qua việc kết hợp bình tách lỏng, bình chứa tuần hoàn cấp dịch bằng bơm và duy trì độ quá nhiệt hơi hút $\Delta t_h = 5^\circ\text{C}$.
- Ứng dụng giải pháp chống cơi nền triệt để bằng hệ thống sưởi dây mayso luồn ống sứ đặt trong nền sỏi đối với buồng trữ đông sâu, duy trì nhiệt độ đáy nền ở $+4^\circ\text{C}$ để triệt tiêu hiện tượng đóng băng phá hủy móng.
- Tối ưu hóa chu trình cấp đông 2 cấp có bình trung gian ống xoắn, giúp giảm nhiệt độ cuối tầm nén cấp cao áp xuống $105^\circ\text{C}$ và nâng cao hiệu suất lạnh riêng thể tích $q_v$ lên $610,5\text{ kJ/m}^3$.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Đồ án thiết kế dựa trên giả định kho lạnh đặt hoàn toàn bên trong nhà xưởng chế biến nên bỏ qua thành phần nhiệt bức xạ mặt trời trực tiếp ($Q_{12} = 0$). Các hệ số tải nhiệt vận hành và dòng nhiệt lọt khí qua cửa mở được tính toán theo hệ số kinh nghiệm chuẩn của tiêu chuẩn kỹ thuật lạnh, chưa tích hợp các kịch bản dao động tải thực tế theo từng giờ cao điểm xuất nhập hàng.
- Hướng mở rộng: Cần tính toán bổ sung hệ thống điều khiển tự động hóa toàn phần (biến tần cho động cơ máy nén và bơm dịch, cảm biến mức lỏng điện dung cho bình trung gian); nghiên cứu tích hợp giải pháp thu hồi nhiệt thải từ dòng gas nóng đầu đẩy máy nén ($105^\circ\text{C}$) để phục vụ đun nước nóng xả băng dàn lạnh và sưởi ấm nền, nâng cao hiệu quả tiết kiệm năng lượng cho nhà máy.
Giá trị tham khảo
Tài liệu là nguồn tư liệu kỹ thuật chuyên ngành máy và thiết bị nhiệt - lạnh hữu ích cho:
- Sinh viên các ngành Kỹ thuật Nhiệt, Kỹ thuật Lạnh và Điều hòa không khí làm tài liệu tham khảo cho đồ án môn học hệ thống lạnh, đồ án tốt nghiệp thiết kế kho lạnh công nghiệp.
- Kỹ sư thiết kế cơ điện lạnh (MEP) và kỹ sư vận hành nhà máy chế biến thủy sản: Tham khảo phương pháp tính toán phụ tải nhiệt dây chuyền cấp đông IQF, quy trình xả băng bằng gas nóng/nước và bảng tính thông số nhiệt động môi chất R717 bằng CoolPack kết hợp máy nén Mycom.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao hệ thống cấp đông IQF trong đồ án phải sử dụng chu trình nén 2 cấp?
Do nhiệt độ buồng cấp đông yêu cầu đạt $-40^\circ\text{C}$, dẫn đến nhiệt độ sôi của môi chất lạnh hạ xuống $t_0 = -45^\circ\text{C}$ ($P_0 = 0,54\text{ bar}$). Với nhiệt độ ngưng tụ thiết kế mùa hè tại TP. Hồ Chí Minh là $t_k = 38^\circ\text{C}$ ($P_k = 14,7\text{ bar}$), tỷ số nén của hệ thống đạt $\Pi = \frac{14,7}{0,54} = 27,22$. Tỷ số nén này vượt xa giới hạn cho phép của máy nén 1 cấp ($\Pi > 9$), nếu dùng 1 cấp sẽ làm giảm mạnh hệ số cấp $\lambda$, nhiệt độ cuối quá trình nén tăng quá cao làm cháy dầu bôi trơn. Chu trình 2 cấp với áp suất trung gian $P_{tg} = 2,81\text{ bar}$ giúp phân chia tỷ số nén mỗi cấp về mức an toàn ($\approx 5,2$) và nâng cao hiệu suất lạnh.
2. Biện pháp kỹ thuật nào được tác giả sử dụng để chống hiện tượng đóng băng gây cơi phồng nền kho lạnh đông?
Tại buồng bảo quản đông ($-20^\circ\text{C}$), tác giả thiết kế kết cấu nền bê tông 2 lớp có kẹp lớp cách nhiệt xốp EPS dày $200\text{ mm}$, đồng thời bố trí các ống sứ chứa dây mayso phát nhiệt đặt trong lớp đệm sỏi dày $15\text{ mm}$ dưới đáy nền để sưởi ấm cục bộ, duy trì nhiệt độ đáy nền ổn định ở mức $+4^\circ\text{C}$, ngăn không cho nước ngầm đóng băng tạo khối đá cơi nứt nền.
3. Máy nén được chọn cho hệ thống cấp đông IQF có thông số và model cụ thể là gì?
Tác giả đã tính toán thể tích hút lý thuyết cấp hạ áp yêu cầu $V_{ltHA} = 0,22\text{ m}^3\text{/s}$ (tương đương $792\text{ m}^3\text{/h}$) và sử dụng phần mềm Mycom để lựa chọn máy nén 2 cấp model Mycom NW12BB có thể tích quét thực tế $V_{MN} = 956\text{ m}^3\text{/h}$, công suất điện động cơ tiêu thụ tính toán là $27,17\text{ kW}$.
4. Tại sao hệ thống sử dụng môi chất R717 ($\text{NH}_3$) lại bắt buộc bố trí bình trung gian ống xoắn?
Trong chu trình nén 2 cấp $\text{NH}_3$, bình trung gian ống xoắn đảm nhận hai nhiệm vụ: làm mát hơi hút trung gian từ cấp hạ áp đẩy về trạng thái bão hòa khô trước khi vào cấp cao áp (tránh quá nhiệt cấp cao áp lên quá $105^\circ\text{C}$) và làm quá lạnh dòng môi chất lỏng cao áp từ $38^\circ\text{C}$ xuống $-5^\circ\text{C}$ bên trong ống xoắn trước khi qua van tiết lưu vào dàn bay hơi, giúp tăng đáng kể năng suất lạnh riêng khối lượng $q_0$.
5. Chiều dày panel cách nhiệt Polyurethane được chọn cho từng buồng lạnh là bao nhiêu?
Căn cứ vào tính toán truyền nhiệt và kiểm tra đọng sương, tác giả chọn: panel dày $150\text{ mm}$ ($k = 0,152\text{ W/m}^2\cdot\text{K}$) cho buồng cấp đông IQF; panel dày $125\text{ mm}$ ($k = 0,18\text{ W/m}^2\cdot\text{K}$) cho buồng bảo quản đông; và panel dày $75\text{ mm}$ ($k = 0,30\text{ W/m}^2\cdot\text{K}$) cho buồng bảo quản lạnh.
Kết luận
Đồ án "Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản cá tra, basa fillet tại TP. Hồ Chí Minh" của tác giả Nguyễn Anh Tuấn là một công trình thiết kế kỹ thuật nhiệt - lạnh hoàn chỉnh, có phương pháp tính toán chặt chẽ và bám sát các tiêu chuẩn công nghiệp hiện hành. Toàn bộ các thông số từ phân bổ mặt bằng, kết cấu panel PU, hệ thống sưởi nền chống đóng băng cho đến chu trình nén 2 cấp môi chất $\text{NH}_3$ và máy nén Mycom NW12BB đều được chứng minh qua các phương trình nhiệt động và phần mềm chuyên dụng. Công trình đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật về bảo quản và chế biến thủy sản xuất khẩu với quy mô công nghiệp lớn.
