Tập bài giảng Kỹ thuật nhiệt lạnh

ả mặt bằng kho lạnh ở cảng Cuxhaven CHLB Đức. Ở đây. người ta đưa hàng vào các phòng đông ở tầng 2 bằng cách cẩu thẳng từ tầu vào các lan can Hình 3-45: Kho lạnh bến cảng ở Cuxhaven với trạm bốc dỡ hang nằm tách rời kho lạnh nhận hàng đã bố trí sẵn. ở tầng 1 phía đất liền là dãy nhà sản xuất, được bố trí riêng biệt để xuất và nhận hàng từ tầu hỏa. Do đó thang máy được bố trí riêng thành một trạm bốc xếp hàng hóa nằm ngoài kho lạnh, ở phía bên kia đường tầu. Kho lạnh nối với trạm thang máy bằng một cầu vượt rộng 5m để cho xe vận chuyển đi lại. 211 Hình 3-46: Kho lạnh rau quả ở ga tầu hỏa ở Limoges (Pháp) Hình 3-46 giới thiệu mặt bằng và cách phân chia phòng của một kho lạnh chuyên dùng để làm lạnh sơ bộ rau hoa quả trước khi bốc xếp lên tầu ở ga xe lửa Limoges của Pháp. Các phòng lạnh được bố trí ở tầng hẩm, tầng 1 và tầng 3 của tòa nhà chính ; nhiệt độ 0°C. Ở tầng 2 bố trí một hầm kết đông, các phòng bảo quản đông và kho bảo quản nước đá. Từ kho này người ta có thể cấp nước đá trực tiếp vào các toa xe từ phía nóc toa. Hai thang máy và một cầu thang bố trí ở phía đầu hồi kho lạnh thông với hiên bốc xếp tầu hỏa, đồng thời thông với cả hiên bốc xếp ôtô. Kho lạnh này được cải tạo từ một xưởng bia ngừng hoạt động. Ở tầng hầm, do tường rất dầy và chênh lệch nhiệt độ so với nền đất nhỏ nên không cần cách nhiệt. Ở đây, các loại rau quả được bảo quản từ khi thu hoạch cuối hè đến đầu năm sau. Công suất lạnh yêu cầu tương đối nhỏ vì nhiệt độ bảo quản chỉ cần 0 ÷ 4°C. Có thể chất tải đến tận trần. Mùa hè không có rau quả có thể dùng để bảo quản trứng hoặc mỡ. Các phòng phụ và lối ra vào được đưa vào cùng một khối với kho lạnh, được cách nhiệt và đôi khi được bố trí dàn lạnh. Qua việc hạ nhiệt độ theo từng bậc từ ngoài vào đến phòng lạnh, việc lọt không khí nóng từ ngoài vào bị giảm đi đáng kể. 212 Nhờ việc điều tiết không khí để giữ khô các phòng phụ, công trình nói chung, vữa và các cửa nói riêng được bảo vệ tốt hơn. Đối với các cửa không được cách nhiệt tốt, lối đi, các kênh dẫn ống... Có thể bố trí thêm các cửa bật hoặc màn khí là biện pháp phụ giữ khô các phòng. Kết cấu xây dựng, cách nhiệt và cách ẩm Kết cấu xây dựng Có nhiều phương pháp xây dựng và kết cấu xây dựng khác nhau. Đối với các kho lạnh cỡ đến 1000t diện tích lạnh khoảng 500 - 700 m2 người ta hay sử dụng các cấu kiện nhẹ để lắp ghép. Các kho này là các kho lạnh lắp ghép lớn. Phần chịu lực gồm các khung kết cấu bằng thép hình, mái tôn, cách nhiệt kiểu tấm Sandwich (bánh mì kẹp nhân thịt). Công ti kỹ nghệ lạnh Seaprodex Saigon Searefico đang liên doanh với Úc để sản xuất các loại buồng lạnh lắp ghép kiểu này, dung tích từ 10 đến 10000t. Các tấm tiêu chuẩn có chiều cao 1,8 ; 2,0 ; 2,2 ; 2,4 ; 2,7 ; 3,0 ; 3,5 ; 4,0 .; 4,5 ; 5,0 ; 5,5 và tối đa là 6m. Cách nhiệt là bọt xốp polyurethane, chiều dầy 50 ; 75 ; 100 ; 125 và 150mm được kẹp giữa hai tấm tôn, nhôm hoặc thép không rỉ. Các tấm tiêu chuẩn đó được bố trí các cơ cấu để lắp ghép dễ dàng với nhau. Bảng 2-8 giới thiệu một số đặc tính của tấm cách nhiệt do Searefico sản xuất. Bảng 3-16: Một số thông số chủ yếu của tấm polyurethane do Searefico sản xuất Chiều cao tối đa Chiều rộng tối đa Khối lượng riêng Hệ số thấm ẩm (thấm hơi nước) Độ bền nén Tỉ lệ điền đầy 6000 mm 900 mm 38 ÷ 42 kg/m3 0 2 ÷ 3 kg/cm2 95% Bề dầy cách nhiệt polyurethane, mm Hệ số truyền nhiệt k, W/m2K Nhiệt độ buồng lạnh, C 50 75 100 125 150 0,40 0,26 0,20 0,16 0,13 -10 -15 -25 -30 -40 213 Các loại kho lạnh lắp ghép có ưu điểm rất lớn là xây dựng rất đơn giản và thi công rất nhanh chóng nhưng cũng có nhược điểm là giá thành cao so với điều kiện hiện nay của Việt Nam. Nếu tận dụng được các nguyên vật liệu địa phương xay dựng các kho lạnh truyền, thông, giá thành sẽ rẻ hơn nhiều, hơn nữa kích thước kho lạnh sẽ không hạn chế về chiều dài, chiểu rộng và nhất là chiều cao. Các kho lạnh truyền thống là sự kết hợp hài hòa giữa phẩn kiến trúc, xây dựng với cách nhiệt và cách ẩm nên có những yêu cẩu cơ bản sau. - Đảm bảo được độ bền vững lâu dài theo tuổi thọ dự kiến của kho (25 năm đối với kho lạnh nhỏ ; 50 năm đối với kho lạnh trung bình và 100 năm đối với kho lạnh lớn) ; - Chịu được tải trọng của bản thân và của hàng bảo quản ; - Chống được ẩm đọng lại trong cơ cấu cách nhiệt, tường ngoài không được đọng sương; - Đảm bảo cách nhiệt tốt, giảm đầu tư cho máy lạnh và chi phí vận hành; - Đảm bảo quy tắc phòng cháy và phòng nổ ; an toàn cho người và hàng bảo quản; - Thuận tiện cho việc bốc dỡ bằng cơ giới ; - Đảm bảo tối ưu về kinh tế. Đối với kho lạnh lớn nhiều tầng, phương pháp xây khung bê tông cốt thép có cột hình nấm có nhiều ưu điểm nên được áp dụng khá rộng rãi ở các nước Mĩ, Anh, Pháp, Đức. Khi xây dựng kiểu khung không cần tường chịu lực và có thể cách nhiệt, kiểu quây chung quanh từ tầng hầm hoặc tầng 1 lên đến tầng trên cùng. Các cột hình nấm cho phép thực hiện các trần phang ở cả hai phía trên và dưới không có dầm. Trần phang ở bên dưới tạo điều kiện dễ dàng cho việc bố trí dàn lạnh hoặc đường ống gió, ống dẫn ngay phía dưới trần, tiết kiệm được chiều cao phòng. Nó còn có ưu điểm là ít bị bụi bẩn bám vào và vệ sinh, tẩy rửa dễ dàng. Phương pháp cột hình nấm tuy tốn nhiều cốt sắt hơn nhưng bù lại, giá thành thi công giảm. Kiểu khung với các kết cấu sắt cùng cho phép cách nhiệt theo kiểu quây nhưng các dầm sắt đỡ phía dưới trần cũng gây trở ngại cho việc bố trí thiết bị trên trần. Đôi với tầng trên cùng nếu không cần đi lại và chỉ dùng để đặt thiết 214 bị thông gió thì có thế bố trí các dám treo phía trên. Như vậy tr ần phía dưới phẳng và dầm treo phía trên có thể dùng làm xà đỡ cho thiết bị thông gió. Hình 3-47: Kho lạnh xây dựng kiểu khung với cột đỡ hình tấm Với các phòng lạnh nhỏ, sức chịu tải 1 đến 2 t/m2 và khoảng cách giữa các cột và tường chịu lực không lớn hơn 4 ÷ 5m thì có thể sử dụng cột hình nấm nhưng không có mũ nấm. Như vậy trần phía trên và phía dưới đều nhẵn. 215 Hình 3-48: Kho lạnh xây dựng kiểu tường chịu lực bên ngoài Kiểu xây tường chịu lực chung quanh yêu cầu biện pháp cách nhiệt đặc biệt để loại trừ cầu nhiệt ở chỗ tiếp giáp giữa các trần và tường chịu lực. Các dầm đỡ giữa các cột và tường chịu lực gây trở ngại cho việc bố trí thiết bị lạnh, đường ống và ống gió. Để tạo ra trần phảng người ta có thể đóng trần giả. Hoặc nếu làm dầm treo (dầm nổi) phía trên thì đổ xỉ đầy ngang mặt dầm nhưng vì nguy cơ đọng nước ngưng, đổ mồ hôi hoặc tạo băng tuyết rất lớn ở các vị trí này nên người ta không được phép xử lí trần hoặc nến như vậy. Hình 3-47 và 3-48 giới thiệu phương pháp cách nhiệt của kiểu xây dựng khung bê tông cốt sắt cột hình nấm với kiểu xây dựng tường bao chịu lực và các dầm đỡ. Khi xây dựng kiểu khung, có thể bỏ cách nhiệt giữa các tầng nếu nhiệt độ giữa các tầng là giống nhau. Khi các tầng có nhiệt độ khác nhau, cần tiến hành cách nhiệt giữa các tầng. Thường bố trí các phòng lạnh hơn ở phía dưới nên để để phòng đổ mổ hôi ở phía nóng, người ta tiến hành cách nhiệt ở phía trên sàn. Trần từ phía dưới lên không cần 216 cách nhiệt. Trường hợp tường ngoài chịu lực thì trần phía trên phải cách nhiệt một dải dọc theo tường để tránh cầu nhiệt từ tường vào buồng lạnh. Để tránh cầu nhiệt, tất. cả các cột đều phải cách nhiệt khoảng một nửa chiều cao thân cột. Các cột cách nhiệt và không cách nhiệt, giữa các tầng đều được bọc lớp bảo vệ mép cột đề phòng trường hợp hư hại do va quệt với các phương tiện bốc dỡ và hàng hóa. Cách nhiệt lạnh Yêu cầu: Để duy trì nhiệt độ lạnh trong một không gian nào đó ta phải tiến hành cách nhiệt toàn bộ không gian đó với môi trường bên ngoài để hạn chế dòng nhiệt tốn thất từ ngoài vào đến mức thấp nhất. Chất. lượng của vách cách nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của vật liệu cách nhiệt. Vật liệu cách nhiệt lí tường có các tính chất sau : - Hệ số dẫn nhiệt  nhỏ ; - Khối lượng riêng nhỏ ; - Độ thẩm hơi nhỏ (  0) ; - Độ bền cơ học và độ dẻo cao ; - Bền ở nhiệt độ thấp (nhiệt độ vận hành) ; - Không ăn mòn hoặc phản ứng với vật liệu xây dựng ; - Không cháy hoặc không dễ cháy ; - Không bắt mùi và không có mùi lạ ; - Không gây nấm mốc, phát sinh vi khuẩn, không bị chuột bọ đục khoét ; - Không độc hại với người và sản phẩm bảo quản, không làm biến chất hoặc giảm chất lượng sản phẩm bảo quản ; - Vận chuyển, lắp ráp, gia công, sửa chữa dễ dàng ; - Rẻ tiền và dễ kiếm ; - Không đòi hỏi sự bảo dưỡng đặc biệt. Trong đó tính chất đầu tiên là quan trọng nhất nghĩa là hệ số dẫn nhiệt phải nhỏ. Vật liệu cách nhiệt gồm các chất vô cơ tự nhiên, hữu cơ tự nhiên và hữu cơ nhân tạo. 217 Các chất vô cơ tự nhiên thường được gia công trước khi sử dụng như các loại sợi khoáng (bông thủy tinh, bông xỉ gia công và sản xuất từ việc nung chảy silicat), thủy tinh bọt, sợi amiăng, sợi gốm..., các vật liệu cách nhiệt làm từ các chất hữu cơ tự nhiên như bấc lie, trấu, xơ dừa... ngày càng mất ý nghĩa ứng dụng thực tế. Ngược lại, các vật liệu cách nhiệt từ các chất hữu cơ nhân tạo ngày càng được sử dụng nhiều hơn. Chúng có tính chất cách nhiệt tốt, sản xuất với quy mô công nghệ ổn định về chất lượng, kích thước, gia công dễ dàng, lắp ghép và sử dụng kinh tế hơn. Các vật liệu có ý nghĩa nhất hiện nay là : polystirol (stiropo), polyurethane, polyêtylen, polyvinylclorit, nhựa phênol và nhựa urê phormadehit, trong đó hai vật liệu polystirol và polyuret'hane được sử dụng rộng rãi nhất. Polystirol đươc sản xuất bằng cách nổ hạt với chất sinh hơi được gia nhiệt ở nhiệt độ 100°C. Độ bền nén tương đối lớn từ 0,1 đến 0,2 N/mm2. Nhiệt độ sử dụng không vượt quá 80°c. Thường polystirol dễ cháy nhưng cũng có loại không cháy do được trộn các phụ gia chống cháy. Polyurethane có ưu điểm lớn là tạo bọt mà không cần gia nhiệt nên dễ dàng tạo bọt trong các thể tích rỗng bất kì. Chính vì vậy polyurethane được sử dụng để phun cách nhiệt cho các loại tủ lạnh gia đình, tủ lạnh thương nghiệp, cách nhiệt đường ống, chế tạo các ống lắp ghép cho buồng lạnh lắp ghép với hiệu quả cách nhiệt và hiệu quả kinh tế cao. Chất tạo bọt cho polyurethane thường là freôn R11 . Ngày nay do R11 tác động phá hủy tầng ôzon và gây hiệu ứng lồng kính nên R11 đang được nghiên cứu để thay thế. Tuy nhiên ở hai loại vật liệu trên người ta quan sát thấy sự co rút kích thước ở nhiệt độ lạnh. Sự co rút này có thể làm hở các mối ghép. Để tránh cầu nhiệt do hở mối ghép, các vách cách nhiệt thường được bố trí hai hoặc nhiều lớp với các mối ghép so le. Các vật liệu cách nhiệt cơ bản giới thiệu trong bảng 3-17. 218 Bảng 3-17: Vật liệu cách nhiệt, cách ẩm và xây dựng VẬT LIỆU Khối lượng riêng,, kg/m3 Hệ số dẫn nhiệt , W/mK Ứng dụng VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT Tấm polystirol Tấm polyurethane cứng Polyurethane rót ngập Chất dẻo xốp polyvinylclorit Bọt xốp phênol phormađêhít Các tấm khoáng tẩm bitum Các tấm cách nhiệt than bùn Tấm lợp fibrô ximăng Tấm cách nhiệt bê tông xốp Tấm lợp từ hạt perlit Đất sét sỏi Hạt perlit xốp Vật liệu chịu lửa xốp Xỉ lò cao Xỉ nói chung VẬT LIỆU CÁCH ẨM Nhựa đường Bitum dầu lửa Bôrulin Bìa amiăng Perganin và giấy dầu VẬT LIỆU XÂY DỰNG Các tấm cách nhiệt bêtông – amiăng Các tấm bêtông – amiăng Bêtông Bêtông cốt thép Tường xây bằng gạch 25 ÷ 40 100 50 70 ÷ 100 100 ÷ 130 70 ÷ 100 250 ÷ 350 170 ÷ 220 300 ÷ 400 400 ÷ 500 200 ÷ 250 300 ÷ 500 100 ÷ 250 100 ÷ 200 500 700 1800 ÷ 2000 1050 700 ÷ 900 700 ÷ 900 600 ÷ 800 350 ÷ 500 1900 2000 ÷ 2200 2300 ÷ 2400 0,047 0,041 0,047 0,035 0,047 0,058 0,08 ÷ 0,093 0,08 ÷ 0,093 0,15 ÷ 0,19 0,15 0,076 ÷ 0,087 0,17 ÷ 0,23 0,058 ÷ 0,08 0,08 ÷ 0,098 0,19 0,29 0,75 ÷ 0,87 0,18 0,29 ÷ 0,35 0,29 ÷ 0,35 0,14 ÷ 0,18 0,093 ÷ 0,13 0,35 1,0 ÷ 1,4 1,4 ÷ 1,6 0,82 Cách nhiệt tường bao, tường ngăn cột, trần, các tấm bêtông cốt sắt định hình, đường Ống, thiết bị và dụng cụ, các tấm ngăn, khung, giá. Ống thiết bị, tường ngăn Tường bao, ngăn Mái, tấm ngăn, vành chống cháy Trần, nền và vành chống cháy Trần, nền 219 Tường xây đá hộc Đá vôi vỏ sò Đá túp Bêtông xỉ Vữa trát xi măng 1800 1800 ÷ 2200 1000 ÷ 1500 1100 ÷ 1300 1200 ÷ 1500 1700 ÷ 1800 0,93 ÷ 1,3 0,46 ÷ 0,7 0,46 ÷ 0,58 0,46 ÷ 0,7 0,88 ÷ 0,93 Xác định chiều dầy cách nhiệt. Chiều dầy cách nhiệt được xác định theo hai yêu cầu cơ bản : - Vách ngoài của kết cấu bao che không được đọng sương ; - Chọn chiều dày tối ưu để giá thành một đơn vị lạnh là rẻ nhất. Trong một thiết bị lạnh, giá thành vật liệu cách nhiệt thường chiếm từ 25÷,40% giá tổng thể. Tăng chiều dầy cách nhiệt thì giảm được giá máy và giá vận hành nhưng giảm chiều dầy cách nhiệt thì giá máy và giá vận hành tăng. Chiều dầy cách nhiệt được tính từ biêu thức tính hệ số truyền nhiệt k. k =    n i cn cn i i 1 21 11 1      (3-6) k - hệ số truyền nhiệt k, w/m2 K ; a l - hệ số tỏa nhiệt của vách phía bên ngoài, W/m2K ; a2 - hệ số tỏa nhiệt của vách phía trong phòng lạnh, w/m2 K ;  i - chiều dầy lớp vật liệu thứ i của vách cách nhiệt, m ;  i - hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i của vách cách nhiệt, W/mK ; cn - chiều dầy cách nhiệt, m ; cn - hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt, W/mK.                n i i i cncn k 1 21 111     (3-7) Hệ số k lấy theo các bảng 2-10 đến 2-13. Hệ số 1 và 2 lấy theo bảng 2- 14 (lấy theo tiêu chuẩn kho lạnh Liên Xô cũ) 220 Bảng 3-18: Hệ số truyền nhiệt k của vách ngoài phụ thuộc vào nhiệt độ phòng lạnh, W/m2K Nhiệt độ C Vách -40 -30 -25 -20 -15 -10 -4 0 4 12 Vách bao ngoài mái bằng 0,19 0,17 0,21 0,20 0,23 0,23 0,28 0,26 0,30 0,29 0,35 0,33 0,52 0,47 Bảng 3-19: Hệ số k của vách ngăn với hành lang và phòng đệm Nhiệt độ -30 -20 -10 -4 4 12 k, W/m2K 0,27 0,28 0,33 0,35 0,52 0,64 Bảng 3-20: Hệ số k của vách ngăn giữa các phòng lạnh Vách ngăn giữa các phòng k, W/m2K Kết đông/gia lạnh Kết đông/bảo quản lạnh Kết đông/bảo quản đông Bảo quản lạnh/bảo quản đông Gia lạnh/bảo quản đông Gia lạnh/bảo quản lạnh Các buồng có cùng nhiệt độ 0,23 0,26 0,47 0,28 0,33 0,52 0,58 Bảng 3-21 : Hệ số k của nền có sưởi Nhiệt độ phòng lạnh, C từ -4 đến 4 -10 từ -20 đến -30 k, W/m2K 0,41 0,29 0,21 Bảng 3-22 : Hệ số tỏa nhiệt 1 và 2 Bề mặt vách Hệ số tỏa nhiệt , W/m2K Bề mặt ngoài của vách ngoài tường bao và mái 23,3 Bề mặt trong của phòng đối lưu tự nhiên tường nền và trần 8 6 ÷ 7 Bề mặt trong của phòng đối lưu cưỡng bức vừa phải (các phòng bảo quản) 9 Bề mặt trong của phòng đối lưu cưỡng bức mạnh (gia lạnh và kết đông) 10,5 221 Sau khi tính toán, thường người ta chọn chiều dầy cách nhiệt theo các tấm chế tạo sẵn. Ở Việt Nam các tấm polystirol được sản xuất với kích thước dài 1m rộng 0,5m dầy 0,lm nên chiểu dẩy cách nhiệt thường chọn 0,05 ; 0,10 ; 0,15 ; 0,20 ; 0,25 và 0,30m. Hệ số truyền nhiệt thực của vách tính theo biểu thức (3-6). Tính kiểm tra đọng sương. Điều kiện để bể mặt vách ngoài (hoặc bề mặt vách phía nóng) không bị đọng sương (đổ mồ hôi) là nhiệt độ bể mặt vách ts phải cao hơn nhiệt độ đọng sương ts hoặc hệ số truyền nhiệt thực của vách k phải nhỏ hơn hê số truyền nhiệt đọng sương ks. k  0,95ks (3-8) k = 21 11 1 tt tt w    (3-9) ks = 21 1 1 tt tt s    (3-10) 0,95 – hệ số an toàn; 1 – hệ số tỏa nhiệt bề mặt ngoài phòng lạnh, W/m2K; t1 - nhiệt độ bên ngoài phòng lạnh, °C ; t2 - nhiệt độ bên trong phòng lạnh, °C; twl - nhiệt độ bề mặt vách ngoài ; °C ts - nhiệt độ đọng sương, °C. Hình 3-49: Biến thiên nhiệt độ trên vách cách nhiệt phòng lạnh Hình 3-49 giới thiệu biến thiên nhiệt độ trên vách cách nhiệt phòng lạnh. Nhiệt độ đọng sương ts có thể xác định được dễ dàng nhờ đồ thị entanpi - độ chứa hơi h-x của không khí ẩm và trạng thái không khí ngoài phòng lạnh t 1 và 1 Từ đó ta dễ dàng xác định được ks. Giá trị k có thể xác định qua biểu thức(3-6) mà không cần phải tính tw1 222 Cách nhiệt tường bao và tường ngăn. Có nhiều phương pháp xây dựng tường bao và tường ngăn kho lạnh. Loại tường bao cổ điển nhất cho đến nay vẫn phù hợp với điều kiện Việt Nam được biểu diễn trên hình 3-49 với các lớp vật liệu cơ bản như 1 – Lớp vữa trát xi măng; 2 – Lớp tường chịu lực; 3 – Lớp vữa trát xi măng; 4 – Lớp bitum cách ẩm; 5 – Hai lớp cách nhiệt; 6 – Lưới thép; 7 – Lớp vữa trát. Các lớp vữa trát dầy khoảng 10mm, lớp cách ẩm từ 2,5 đến 3mm có khi tới 5mm. Bể dầy của tường chịu lực tùy theo tải trọng của kho và hàng hóa dự định bảo quản. Hai lớp cách nhiệt phải đạt chiểu dầy cách nhiệt cần thiết, và phải bố trí so le để tránh cầu nhiệt khi các mối ghép bị co rút. Có thể dùng nẹp gỗ, râu móc hoặc đinh móc để cố định các tấm cách nhiệt và lớp lưới thép vào tường. Các tấm cách nhiệt có thể dán vào tường bằng bitum. Lưới thép vừa có tác dụng chống các loại gậm nhấm như chuột vừa làm nền để trát lớp vữa phía trong cùng của phòng lạnh. Lớp vữa trong cùng cần có độ xốp cao để ẩm đọng trong cách nhiệt có thể thoát vào phòng. Theo yêu cẩu bảo quản có thể ốp thêm một lớp gạch men kính nếu cần. Tường ngăn có thể xây bằng bêtông bọt cách nhiệt. Nếu đảm bảo yêu cầu cách nhiệt thì không cần cách nhiệt bổ sung. Nếu cần cách nhiệt bổ sung phải bố trí cách nhiệt phía phòng có nhiệt độ lạnh hơn. Cách nhiệt mải. Mái kho lạnh không được phép đọng nước và thấm nước. Thường mái làm dốc về hai phía để thoát nước, nhưng nếu kho lạnh có chiều rộng không lớn có thể làm mái dốc về một phía. Độ nghiêng mái khoảng 2%. Chống thấm nước bằng "bitum và giấy dầu, chống bức xạ mặt trời bằng cách phủ lên trên một lớp sỏi trắng 5 ÷ 15mm. Đối với các kho lạnh lớn, cách nhiệt thường được bố trí phía trên. Đối với các kho lạnh nhỏ, cách nhiệt được bố trí phía dưới. Thứ tự cách, nhiệt và cách ẩm giống như đối với tường bao. Cách nhiệt nền. Kết cấu nền kho lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ trong phòng lạnh, tải trọng của hàng bảo quản, dung tích của kho... 223 Yêu cầu của nền là phải có độ vững chắc cần thiết, tuổi thọ cao, vệ sinh, sạch sẽ, không thấm ẩm. Ở những kho lạnh nhỏ kiểu lắp ghép, khung tấm cách nhiệt đồng thời là khung chịu tải vì tải trọng yêu cẩu nhỏ. Ở các kho lạnh lớn bốc xếp bằng cơ giới, nền không những phải chịu đựng được tải trọng của hàng hóa mà còn phải đảm bảo cho người, xe cơ giới bốc xếp hàng hóa đi lại, làm việc... Để chịu được tải trọng lớn thường người ta sử dụng các loại xỉ lò để cách nhiệt nền. Đối với các kho lạnh nhỏ có thể cách nhiệt bằng các tấm polystirol, nhưng phải có dầm đỡ chịu lực bằng gỗ để chuyển tải từ trên mặt sàn xuống mặt nền, không làm cho các tấm cách nhiệt bị bẹp. Các kho lạnh nhiệt độ trên 15°c không cần cách nhiệt nền. Các kho lạnh từ -4°C trở xuống phải có biện pháp chống đóng băng nền kho. Có nhiều phương pháp chống đóng băng nền kho như : -Nền lửng trên dàn cọc hay trên các cống tò vò xây bằng gạch. Nghĩa là sàn không nằm trực tiếp lên nền đất mà ở giữa có một lớp đệm không khí. -Có dây điện trở đốt nóng hoặc ống dầu nóng để sưởi nền và luôn giữ nền ở nhiệt độ 4°C. Hình 3-50 giới thiệu một kiểu sàn lửng cách mặt đất l,2m. Các phương pháp xử lí nền khác nhau xin tham khảo tài liệu [3]. Hình 3-50: Kho lạnh kiểu sàn lửng chống đóng băng nền Cách ẩm Do sự chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài phòng lạnh và phòng đông nên luôn luôn có nguy cơ ẩm (hơi nước) đi từ bên ngoài không khí khuếch tán vào 224 phòng lạnh, phòng đông. Chính vì vậy việc xây dựng và cách nhiệt cho kho lạnh phải có các biện pháp cách ẩm phù hợp. Áp suất riêng phần hơi nước trong không khí phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối. Ở điều kiện mùa hè ở Hà Nội khi nhiệt độ bên ngoài là 30°C và độ ẩm 85% áp suất riêng phần hơi nước là 3,7 kPa. Trong phòng đông nhiệt độ -20°C độ ẩm 90% áp suất riêng phần hơi nước chỉ còn khoảng 0, 1 kPa. Do sự chênh lệch áp suất đó nên hơi nước từ không khí bên ngoài có xu hướng khuếch tán qua kết cấu xây dựng và cách nhiệt vào phòng lạnh. Khi vào đến lớp cách nhiệt chúng đạt tới điểm đọng sương, ngưng tụ lại, thậm chí đóng bàng trong lớp cách nhiệt làm mất khả năng cách nhiệt, gây nấm mốc, thối rữa, phá hủy vật liệu cách nhiệt. Cách nhiệt bị hỏng, tổn thất nhiệt tăng, máy lạnh phải làm việc quá tải, tiêu tốn năng lượng điện tăng, giá vận hành cũng tăng. Qua nghiên cứu, thử nghiệm và thực tế vận hành người ta rút ra một số yêu cầu cẩn thiết sau đây cho việc cách ẩm kho lạnh. Nếu tính từ phía nóng vào thì lớp cách ẩm ở ngoài sau đó mới đến lớp cách nhiệt. Nếu có nhiều lớp cách nhiệt dán chồng lên nhau thì cũng chỉ bố trí một lớp cách ẩm đủ dầy ở phía ngoài cùng. Lớp cách ẩm không cần dầy (2,5 ÷ 3mm) nhưng phải liên tục, không nên đứt quãng hoặc tạo ra các vết nứt để làm cầu cho ẩm thấm vào phòng. Nhất thiết không được bố trí bất kì một lớp cách ẩm nào phía trong lớp cách nhiệt. Lớp vữa trát xi măng trong cùng cũng phải tạo độ xốp, có khả năng dẫn ẩm lớn để ẩm còn đọng trong vách cách nhiệt thoát vào buồng lạnh dễ dàng hơn. Trong hệ thống lạnh, nhiều thiết bị và đường ống cần được cách nhiệt, vỏ thép thiết bị và đường ống bằng kim loại là vật liệu cách ẩm hoàn toàn. vỏ nằm ở phía lạnh, nếu hơi nước khuếch tán được vào lớp cách nhiệt là sẽ phải ngưng tụ hoặc đóng băng lại trong lớp cách nhiệt vì chúng hoàn toàn không có đường vào không gian lạnh phía trong. Chính vì vậy việc cách ẩm phía ngoài lớp cách nhiệt đòi hỏi rất nghiêm ngặt. ở đây, khác vối buồng lạnh, cố thể tiến hành cách ẩm nhiều lớp theo nhiều lớp cách nhiệt. 225 Vật liệu cách ẩm chủ yếu hiện nay là bitum. Trong kỹ thuật lạnh hiện nay người ta dùng 3 ÷ 4 loại bitum mác 3, 4, 5 và 5k. Người ta quét bitum nóng chẩy lên bề mặt vài lớp để có độ dầy từ 1 đến 5mm. Bitum kỹ thuật nóng chảy ở nhiệt độ 90°C vì vậy phải đốt nóng lên 160 ÷ 170°C và giữ ở nhiệt độ đó trong khi thao tác phun, phủ hoặc quét lên tường. Có thể dùng dung môi như xăng công nghiệp hoặc benzol để hòa nhưng như vậy sẽ tốn dung môi và rất dễ cháy. Ngày nay, phương pháp rẻ tiền và an toàn là tạo nhũ tương gồm bitum, nước lã trong thùng quay (50% bitum, 48% nước lã, 2% phụ gia như xà phòng, đất sét). Sau đó nhũ tương được phun lên tường. Nước bay hơi để lại một lớp bitum đều đặn. Lớp trước khô có thể phun tiếp lớp sau. Để tránh rạn nứt người ta dùng phụ gia để tạo nhũ tương bitum latex. Sau bitum là giấy dầu. Giấy dầu thường được sử dụng cùng với bitum. Sau khi quét bitum lên tường người ta dán lên một lớp giấy dầu. Để tránh khe nứt, hở, giấy dầu phải chơm mép lên nhau ít nhất 5cm. Ngoài bitum và giấy dầu người ta còn có thể sử dụng các vật liệu chống ẩm khác như giấy nhôm, nhựa, chất dẻo để dán lên tường hoặc dán trực tiếp ngay lên các tấm cách nhiệt. Trong bảng 3-17 có giới thiệu một số vật liệu chống ẩm. . Cửa phòng lạnh Cửa phòng lạnh là chi tiết chịu tác động của không khí cũng như của việc đi lại, đóng mở nhiều nhất nên yêu cầu phải chắc chắn bền vững không cong vênh, kín khít nhưng vẫn phải được cách nhiệt tốt. Để giảm bớt sự chênh lệch nhiệt độ quá lớn có thể làm thêm phòng đệm có nhiệt độ trung bình. Nhưng vì lí do đi lại và vận chuyển hàng hóa không nên làm phòng đệm mà chỉ cần làm cửa lắc hoặc màn khí hoặc kết hợp cả hai. Hình 3-51 mô tả một kiểu cửa phòng đông. Cửa bên ngoài là cửa kéo còn bên trong có bố trí 2 cánh cửa lắc. Hai cánh này có thể mở hết cỡ ra cả hai phía. Cửa lắc có thể mở ra phía ngoài hết cỡ ngay cả khi cửa phòng lạnh đóng. Các đệm cửa bằng cao su rất dễ bị đóng băng dính chặt vào thành cửa. Nếu phòng ngoài được điều tiết 226 không khí như là một phòng đệm hoặc lối đi lại cho xe vận chuyển hàng hóa thì nguy cơ đóng băng ít hơn. Hình 3-51: Cửa đẩy phòng lạnh với cửa lắc bằng cao su Gỗ làm khung cửa có thể dùng gỗ thông khô loại nhiều nhựa, các xà dọc có thể dùng gỗ sồi. Cánh cửa được đóng 1, 2 hoặc 3 dải cao su định hình có nhiêu nếp gấp để đảm bảo kín khít với thành tường. Khóa cửa cần bố trí sao cho khi đóng cửa, cửa ép đều lên đệm cửa. Các cửa nên được bọc bằng tôn kẽm hoặc thép không rỉ để cửa chác hơn, đề phòng bị xe kéo hoặc xe rùa vận chuyển hàng hóa xô phải. Cửa bản lề nên chọn loại bản lề nghiêng. Khi mở ra khó khăn hơn vì phải nâng cửa lên, nhưng khi đóng lại, sức nặng của cửa sẽ đè lên đệm kín cao su đế giữ kín đệm, cả ở cạnh phía dưới sàn cũng vậy. Hình 3-52: Cửa phòng lạnh loại một cánh có bản lề Các cửa quá nhỏ dễ bị các xe kéo, xe rùa va vào cạnh cửa. Đối với xe vận chuyển rộng l,2m thì cửa ít nhất cũng phải rộng l,6m. Cửa một cánh chỉ nên sử dụng 227 cho cửa rộng đến l,3m (hình 3-52) và đệm kín dùng loại phang là phù hợp đối với các phòng đông có nhiệt độ thấp. Hình 3-53: Cửa phòng lạnh loại hai cánh Cửa loại hai cánh (hình 3-53) có nhiều cạnh phải bố trí đệm kín và ở các điều kiện không thuận lợi có thể dẫn tới đóng băng, dính chặt cửa. Chính vì vậy khi chiều rộng cửa quá l,3m thường người ta làm cửa đẩy chứ không làm kiểu hai cánh. Cửa đẩy có ưu điểm là chiếm ít diện tích và do được treo trên ray nên việc đóng mở đỡ nặng nề. Khi phòng đệm lạnh và ấm, rất dễ có nguy cơ đóng bàng đệm cửa. Để tránh đóng bàng đệm cửa, có thể bố trí dây điện trở hoặc ống dẫn dầu nóng để sưởi đệm cửa. 3. Nguyên lý hoaṭ đô ̣ng Có nhiều phương pháp làm lạnh phòng : Theo môi chất trong dàn lạnh có làm lạnh trực tiếp và gián tiếp. Theo cách đối lưu không khí qua dàn có loại dàn tĩnh và dàn quạt. - Làm lạnh trực tiếp là làm lạnh bằng dàn bay hơi môi chất lạnh đặt trong phòng. - Làm lạnh gián tiếp là có sử dụng chất tải lạnh như nước muối, nước, glycol, cồn, rượu... Máy lạnh làm lạnh chất tải lạnh sau đó chất tải lạnh được bơm đến các dàn lạnh để cấp lạnh cho từng phòng. 228 - Các loại dàn tĩnh là các loại dàn lạnh đối lưu không khí tự nhiên như các loại dàn ống trơn, dàn ống có cánh, dàn ống dạng tấm gắn trên trần, trên tường mà không cẩn cố quạt gió để đối lưu không khí. - Các dàn quạt là các loại dàn ống xoắn có cánh bố trí trong các hộp gió và có quạt li tâm hoặc hướng trục để đối lưu không khí cưỡng bức. Mỗi phương pháp làm lạnh đều có ưu và nhược điểm. Khi chọn một phương pháp làm lạnh cho một ứng dụng cụ thể cần phát huy được các ưu điểm và hạn chế đến mức thấp nhất các nhược điểm. Ví dụ : để giảm khô hao sản phẩm bảo quản trong phòng lạnh, người ta chọn dàn lạnh đồi lưu không khí tự nhiên. Để gia lạnh hoặc kết đông nhanh phải chọn dàn lạnh cưỡng bức mạnh. Với một hoặc vài hộ tiêu thụ lạnh có thể chọn kiểu làm lạnh trực tiếp. Với nhiều hộ tiêu thụ lạnh có thể chọn kiểu làm lạnh gián tiếp. Làm lạnh trực tiếp Hình 3-54 biểu diễn sơ đồ đơn giản của phương pháp làm lạnh trực tiếp. Môi chất lạnh sôi trong dàn lạnh 4 trực tiếp làm lạnh phòng. Máy nén Ì hút hơi môi chất về, đẩy vào thiết bị ngưng tụ 2. Ớ đây, nhờ thải nhiệt cho nước làm môi chất hóa lỏng, sau đó đi qua van tiết lưu 3 để trở lại dàn bay hơi 4. Để đảm bảo nhiệt độ trong phòng là 0°c thì nhiệt độ sôi phải đạt -8 đến -10°C. Hình3-54: Sơ đồ đơn giản phòng lạnh trực tiếp; 1 – Máy nén; 2 – Bình ngưng; 3- Van tiết lưu; 4 – Dàn bay hơi Hệ thống lạnh trực tiếp có những ưu điểm sau : - Thiết bị đơn giản ; - Tuổi thọ cao, kinh tế hơn vì không cần chất tải lạnh ; - Đứng về mặt nhiệt động, ít tổn hao năng lượng hơn vì hiệu nhiệt độ giữa phòng lạnh và nhiệt độ sôi môi chất nhỏ hơn. 229 - Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ nghĩa là làm lạnh trực tiếp phòng lạnh đạt đến nhiệt độ yêu cầu nhanh hơn. - Nhiệt độ phòng lạnh có thể giám sát qua nhiệt độ sôi của môi chất hoặc qua áp suất hút. - Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ bằng cách đóng và ngắt máy nén đặc biệt đối với các loại máy nhỏ và trung bỉnh. Tuy nhiên, hệ thống lạnh trực tiếp cũng có những nhược điểm : Đối với hệ thống lạnh trung tâm có nhiều hộ sử dụng lạnh thì lượng môi chất nạp vào máy sẽ rất lớn, nguy cơ rò rỉ môi chất lớn, khó dò tìm các chỗ rò rỉ. Việc cấp lỏng cho các dàn bay hơi ở xa khó khăn do tổn thất áp suất. Đôi với máy lạnh frêôn, việc hồi dầu cũng khó khăn vì dàn lạnh đặt xa và có thể còn đặt thấp so với máy nén. Do nhiều dàn nên việc bố trí phân phối' đều môi chất lạnh cho các dàn cũng khó khăn và đối với hệ thống amoniăc rất dễ có nguy cơ bị va đập thủy lực. - Trữ lạnh của dàn lạnh trực tiếp kém hơn do đó khi máy lạnh ngừng hoạt động thì dàn lạnh cũng hết lạnh nhanh chóng. Chính vì vậy, máy lạnh trực tiếp được sử dụng cho các nơi có ít hộ tiêu thụ lạnh, đặc biệt để làm lạnh cục bộ cho từng phòng riêng lẻ. Hệ thống lạnh trực tiếp thường được tự động hóa cao bao gồm tự động điều khiển, điều chỉnh, báo hiệu và bảo vệ. Làm lạnh gián tiếp Hình 3-55 giới thiệu sơ đổ đơn giản hệ thống lạnh làm lạnh gián tiếp Sơ đổ gồm hai vòng tuần hoàn riêng biệt : - Vòng tuần hoàn môi chất lạnh (máy nén, bình ngưng, van tiết lưu, bình bay hơi - máy nén) để làm lạnh chất tải lạnh (nước muối). - Vòng tuần hoàn chất tải lạnh (Bơm nước muối, bình bay hơi, dàn lạnh nước muối - bơm) để cấp lạnh từ bình bay hơi đến phòng lạnh. Hình 3-55: Sơ đồ đơn giản làm lạnh phòng gián tiếp 1 – Máy nén; 2 – Bình ngưng; 3 – Bình bay hơi; 4 – Van tiết lưu 5 – Bơm nước muối; 6 – Dàn lạnh nước muối; 7 – Bình dãn nở 230 Chất tải lạnh thường dùng trong kỹ thuật lạnh là nước cho nhiệt độ bay hơi đến 5°c, nước muối NaCl đen -18°c, nước muối CaCl2 đến -45°c. Do nước muối NaCl và CaCl2 ăn mòn thiết bị mạnh nên nhiều trường hợp người ta thay thế bằng glycol, cồn hoặc rượu êtanol, mêtanol pha với nước theo nồng độ thích hợp. Ngày nay trong công nghệ sản xuất bia người ta hay sử dụng glycol để làm lạnh các bồn lên men tự hành. Glycol có công thức hóa học CH2OH-CH2OH là một chất không màu, không mùi, sánh như dấu, vị hơi ngọt, nhiệt độ đông đặc - 12,6°c sử dụng cho nhiệt độ bay hơi thấp nhất là -8°c. Trong ví dụ hình 3-55 dung dịch nước muối được bơm 5 đưa vào bình bay hơi làm lạnh xuống -ll°C rồi được đẩy vào dàn lạnh. Trong phòng lạnh, nước muối thu nhiệt của mồi trường cần làm lạnh, tăng nhiệt độ lên -9°c và lại được bơm hút về đẩy vào bình bay hơi. Bình dãn nở 7 dùng để bù nước muối vào hệ thống khi nước muối bị giảm thể tích ở nhiệt độ thấp và để chứa khi nước muối tăng thể tích ở nhiệt độ cao (máy lạnh không vận hành). Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t thấp hơn nhiệt độ nước muối 4 đến 6K, thấp hơn nhiệt độ không khí trong phòng từ 12 đến 16K. Nhiệt độ nước muối thấp hơn nhiệt độ trong phòng đối với dàn lạnh đối lưu tự nhiên từ 8 đến 10K. Làm lạnh gián tiếp có các ưu điểm sau : - Có độ an toàn cao. Các chất tải lạnh như nước, nước muối... không cháy nổ, không độc hại đối với cơ thể sống, không làm ảnh hưởng đến chất lượng bảo quản sản phẩm nên vòng tuần hoàn nước muối được coi là vòng tuần hoàn an toàn ngàn chặn sự tiếp xúc trực , tiếp của môi chất lạnh độc hại như amoniăc với sản phẩm bảo quản. - Đối với trạm cấp lạnh trung tâm thì khi có vòng tuần hoàn nước muối, máy lạnh có cấu tạo đơn giản hơn, đường ống dẫn môi chất ngắn. Hệ thống lạnh được lắp ráp thành tổ hợp hoàn chỉnh ngay tại nhà máy chế tạo do đó đảm bảo độ tin cậy cao hơn, các công việc lắp đặt, hiệu chỉnh, thử bền, thử kín, nạp dầu, nạp ga, vận hành, chạy thử, bảo dưỡng đểu dễ dàng và đơn giản hơn. - Việc cấp lạnh cho từng hộ do nước muối đảm nhiệm, áp suất nước muối không cao nên an toàn và độ kín của dàn không trở thành vấn đề quan trọng. Việc sửa chữa, thay thế các dàn đơn giản, dễ dàng. 231 - Hệ thống dung dịch nước muôi có khả năng trữ lạnh lớn nên sau khi máv lạnh ngừng làm việc, nhiệt độ buồng lạnh có khả năng duy trì được lâu hơn. Nhược điểm của hệ thống lạnh gián tiếp là : - Năng suất lạnh của máy lạnh bị giảm do nhiệt độ sôi của môi chất lạnh thấp hơn so với làm lạnh trực tiếp từ 4 đến 6K. - Hệ thống thiết bị cổng kềnh vì phải thêm một vòng tuần hoàn chất. tải lạnh (nước muối). - Các chất tài lạnh hữu cơ như êtanol, mêtanol, glycol đêu khá đất tiền. Các chất tải lạnh như nước muối rẻ hơn nhưng lại ăn mòn thiết bị mạnh. - Tốn năng lượng bổ sung cho bơm hoặc cánh khuấy. Cân nhắc từ những ưu nhược điểm trên, hệ thống lạnh gián tiếp ngày nay được ứng dụng trong các trường hợp như hệ thống điều hòa nhiệt độ trung tâm, các kho lạnh có nhiều hộ tiêu thụ lạnh, các vòng tuần hoàn an toàn làm lạnh thực phẩm và nước uống, tránh tiếp xúc trực tiếp với môi chất lạnh độc hại, quá trình sản xuất bia rượu, kem, đá... Các thiết bi làm lạnh không khí và cách bố trí Để làm lạnh không khí trong phòng, người ta có thể sử dụng các thiết bị làm lạnh không khí sau : - Các dàn lạnh tĩnh không khí đối lưu tự nhiên, ống trơn. Ống có cánh hoặc ống tấm. - Các dàn lạnh không khí đối lưu cưỡng bức (dàn quạt) ống xoắn có cánh. Mỗi loại dàn đều có ưu và nhược điểm. Khi chọn dàn cần phải phát huy được ưu điểm và hạn chế được nhược điểm. Tổng quát, người ta định hướng chọn dàn lạnh cho các phòng lạnh khác nhau của kho lạnh như sau : - Đối với phòng gia lạnh và kết đông : cắn chọn dàn quạt với sự lưu thông không khí mạnh. - Đối với phòng bảo quản lạnh và đông các sản phẩm không bao gói nên chọn các dàn lạnh đôi lưu không khí tự nhiên để giảm hao ngót sản phẩm. Các dàn được gắn trên tường hoặc trên trán. 232 - Đối với phòng bảo quản đông có bao gói nên chọn dàn quạt nhưng đảm bảo sự lưu thông không khí ôn hòa. - Đối với các phòng đa năng nên chọn dàn đối lưu tự nhiên kết hợp với dàn quạt đối lưu ôn hòa. - Trong các kho lạnh hoặc phòng lạnh thương nghiệp có thể chọn dàn đối lưu tự nhiên hoặc dàn quạt đồng bộ với thiết bị lạnh đi kèm. Dàn lạnh tĩnh. Các dàn lạnh tĩnh là các dàn lạnh đối lưu không khí tự nhiên, bằng ống trơn, có cánh hoặc kiểu tấm gắn cách bề mặt tường hoặc trấn 150 đến 200 mm. Dàn lạnh tĩnh có hai ưu điểm cơ bản : - Không dùng quạt nên không ổn, không tiêu tốn điện năng cho quạt, không tổn thất lạnh do nhiệt ở động cơ quạt tỏa ra. - Độ ẩm không khí cao, tốc độ không khí nhỏ, độ khô hao sản phẩm do bảo quản nhỏ hơn. Nhược điểm cơ bản là : - Nhiệt độ trong phòng lạnh không đồng đều vì tốc độ lưu thông không khí nhỏ. - Khó bố trí hệ thống thoát nước khi phá băng. Khó phá băng và thời gian phá băng lâu. - Hệ số tỏa nhiệt nhỏ, diện tích trao đổi nhiệt lớn nên tiêu tốn vật liệu hơn. Do khó phá băng, đặc biệt với ống cánh nên người ta hay sử dụng ống trơn lắp đặt trên toàn bộ diện tích trân vừa để dễ phá băng vừa để giữ đều nhiệt độ. Tuy nhiên việc hứng và dận nước thải khi phá băng gặp nhiều khó khăn, hơn nữa chiều cao chất tải cũng bị giảm đi đáng kể. Bởi vậy, dàn treo trần thường được bố trí ngay tại hành lang dùng để chuyên chở hàng hóa đi lại. Khi đó phá băng không cần có tấm phủ hàng và chiều cao chất tải trong phòng cũng không bị giảm. Dưới các dàn lạnh thường phải bố trí các máng phá hứng nước phá băng để dẫn và thải ra ngoài. Trong những phòng có nhiệt độ thấp, tài nhiệt lớn phải bố trí dàn trần và dàn tường gần như kín hết diện tích trần và tường phòng lạnh. Trong các phòng nhiệt độ không thấp (đến 0°C) không cần lắp các dàn trần. 233 Khi lắp đặt cần lưu ý : chiều rộng dàn trần bố trí ở các hành lang đi lại không vượt.quá 1,2 ÷ l,4m ; Khoảng cách từ trần đến trục dãy ống cùng là 250mm, không vượt quá 400mm. Các dàn lạnh gắn tường, được gắn vào phía trên gần sát trần (h.2-18), từ trần xuống đến trục dãy ống trên cùng là 150 ÷ 200mm. Không khí lạnh khi tỏa từ dàn xuống dưới sẽ tạo ra một màn khí lạnh dập tắt ngay dòng nhiệt tổn thất từ ngoài môi trường vào. Khi làm lạnh không khí trong phòng xẩy ra một sự đối lưu không khí tự nhiên do chênh lệch mật độ không khí. Không khí sau khi được làm lạnh có mật độ lớn hơn, chuyển động xuống phía dưới. Khi nóng lên do thu nhiệt của vách hoặc của sản phẩm nó lại chuyển động lên trên, quay lại phía dàn lạnh. Khi thải nhiệt do dàn không khí lạnh đi, nhiệt độ hạ xuống dưới điểm đọng sương, hơi nước ngưng tụ lại bám vào dàn lạnh tạo ra một lớp băng tuyết bám trên bề mặt dàn. Đó là quá trình vận chuyển hơi ẩm từ sản phẩm đến dàn bay hơi rất đặc trưng trong buồng lạnh lạm cho sản phẩm bảo quản bị khô hao do mất nước. Hình 3-56: Dàn lạnh gắn tường Để giảm độ khô hao sản phẩm đối với các mặt hàng không có bao gói người ta có thể sử dụng các kết cấu bao che đặc biệt và thiết bị làm lạnh không khí dập tắt được ngay dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che từ ngoài vào như vách ngăn có áo bảo vệ nhiệt, bố trí dọc theo chu vi tòa nhà kho lạnh hoặc sử dụng màng chắn bằng nước đá. Áo bảo vệ nhiệt nằm giữa hai lớp bảo vệ ngoài, bố trí ở khoảng cách 500 ÷ 600mm, phía trong lớp cách nhiệt. Trong khoảng không của áo bảo vệ có bố trí dàn 234 lạnh và không khí lưu thông tự nhiên hay cưỡng bức. Áo bảo vệ dập tắt toàn bộ dòng nhiệt từ ngoài vào do đó dàn lạnh đặt trong phòng lạnh còn rất nhỏ. Độ khô hao sản phẩm giảm từ 1,5 đến 2,5 lần so với độ khô hao khi sử dụng các dàn lạnh thông thường. Ngoài áo bảo vệ nhiệt, người ta còn sử dụng màn chắn bằng một lớp băng dầy một vài mm bố trí trên các lớp vải hoặc bao tải bọc trực tiếp lên sản phẩm để làm giảm sự khô hao của các hàng thực phẩm đông lạnh không bao gói như thịt lợn nửa con, thịt bò nửa con hoặc một phần tư con. Hình 3-57: Áo nhiệt nhờ bố trí màn chắn ở dàn trần và dàn tường 1 – Màn chắn bằng tôn; 2 – Dàn trần; 3 – Lớp không khí Với màn chắn băng, có thể đạt độ ẩm tương đối trong buồng bảo quản đến 98 ÷ 99%. Sự khô hao sản phẩm giảm 1,5-5- 2 lần so với phương pháp bảo quản thông thường. Áo giữ nhiệt cũng có thể gắn lên dàn trần và dàn tường như hình 3-57. Màn chắn là tôn tấm mỏng, hàn gắn trực tiếp lên bề mặt ống hoặc cánh. Nếu dàn kiểu tấm (panen) thì phải đặt cách bề mặt tấm 200mm. Màn chắn phải bố trí sao cho không khí và ẩm không thể lọt qua. Nhược điểm của áo nhiệt là tiêu tốn kim loại lớn, thể tích phòng bị giảm nhiễu, bảo dưỡng, sửa chữa dàn khó khăn và việc phá băng cũng gặp khó khăn. Dàn quạt. Dàn quạt là dàn lạnh không khí cưỡng bức bằng ống xoắn có cánh tản nhiệt, bên trong là môi chất lạnh sôi hoặc nước muối (chất tải lạnh) tuần hoàn. Khi làm lạnh trực tiếp, sự trao đổi nhiệt giữa môi chất lạnh sôi và không khí thực hiện qua vách ống. Nhưng khi làm lạnh gián tiếp, có thể thực hiện theo hai phương pháp : 235 - Phương pháp khô : nước muối và không khí trao đổi nhiệt trực tiếp qua vách ống dàn lạnh. - Phương pháp ướt : nước muối được phun thành các hạt nhỏ li tỉ để trao đổi nhiệt và chất trực tiếp với không khí trong buồng phun hoặc nước muối chảy trên bề mặt khối đệm từ trên xuống, không khí đi từ dưới lên để thực hiện quá trình trao đổi nhiệt. Sự tuần hoàn không khí trong buồng phun có thể có hoặc không có dẫn hướng. Hệ thống làm lạnh không khí kiểu cưỡng bức thường có hai kênh phân phối và thu hồi không khí tuần hoàn, biểu diễn trên hình 3-58. Không khí trong phòng được quạt gió 4 hút vào ống dẫn khí, đi qua dàn lạnh 1, giảm nhiệt độ, rồi đi vào ống phân phối không khí, phân đều ra trên diện tích phòng lạnh, khép kín vòng tuần hoàn. Cẩn phải bố trí miệng thổi gió lạnh và miệng hút gió nóng sao cho không khí lạnh được phân phối đều, đảm bảo sự đồng đều nhiệt độ trong phòng. Miệng thổi của kênh phân phối có thể hướng xuống dưới hoặc quay ngang. Miệng hút có thể hướng xuống dưới, quay ngang hoặc hướng lên trên sao cho sự phân phối không khí là hợp lí nhất. Lưu thông cưỡng bức nhưng phải kết hợp hợp lí với các dòng không khí đối lưu tự nhiên để nâng cao hiệu quả phân phối không khí. Trên kênh gió có bố trí cơ cấu điều chỉnh gió dạng clapê. Hệ thống một kênh gió biểu diễn trên hình 3-58b. Cửa lấy gió bố trí phía dưới dàn quạt, các hành lang vận chuyển hàng và các khe hờ giữa các đống hàng làm thêm nhiệm vụ phân phối phía trên để phân phối cho toàn bộ diện tích buồng qua các cửa gió ở dưới hoặc ở hai bên sườn của kênh gió. Hình 3-58c giới thiệu hệ thống ống phun làm lạnh không có kênh gió. Không khí được hút vào phía dưới dàn lạnh và đẩy qua ống phun trở lại buồng sau khi đã được làm lạnh. Tốc độ gió ở ống phun khá lớn 15 - 20 m/s. Dùng phương pháp này tiết kiệm được ống phân phối gió nhưng đôi với các buồng lớn, do phân phối không khí lạnh không đều nên cũng ít được sử dụng. 236 Hình 3-58: Sơ đồ các hệ thống tuần hoàn không khí a) Hệ thống hai kênh gió b) Hệ thống một kênh gió c) Hệ thống ống phun Hình 3-58d biểu diễn hê thống làm lạnh không khí kiểu dàn quạt treo trần. Không khí được hút vào phía dưới sau đó được thổi ra hai bên. Ưu điểm của dàn lạnh lưu thông không khí cưỡng bức là sự phân bố nhiệt, độ tương đối đểu khắp thể tích cùa phòng. Sự trao đổi nhiệt giữa không kh í và dàn lạnh. giữa không khí và sản phẩm tăng lên, giảm diện tích bề mặt. trao đổi nhiệt, giảm tiêu tốn nguyên vật liệu, dàn gọn nhẹ, chiếm chỗ không nhiều. Khả năng điều chỉnh nhiệt, độ phòng lạnh tốt hơn. Nhược điểm của hệ thống là ổn, tiêu tốn thêm năng lượng cho quạt gió, tiêu tốn thêm lạnh để thải nhiệt do quạt. gió tỏa ra, làm tăng độ khô hao sản phẩm do độ ẩm trong phòng lạnh nhỏ. 3.2.2 Hệ thống lạnh nhà máy bia 1. Đặc điểm công nghệ Trong các nhà máy bia người ta sử dụng hệ thống lạnh trung tâm để làm lạnh các đối tượng sau : - Làm lạnh các tank lên men và tank thành phẩm - Làm lạnh tank men giống 237 - Làm lạnh nhanh nước 2oC - Làm lạnh nhanh dịch đường sau hệ thống nấu. - Làm lạnh trung gian hệ thống CO2 - Các hộ tiêu thụ khác: bảo quản hoan, điều hoà không khí 2. Cấu tạo. Sau đây là sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh trung tâm sử dụng môi chất NH3 ở nhà máy bia hiện đại. Hệ thống lạnh sử dụng glycol và nước làm chất tải lạnh. Trước kia trong nhiều nhà máy bia người ta sử dụng chất tải lạnh là nước muối. Do tính chất ăn mòn của nước muối ảnh hưởng quá lớn đến hệ thống các thiết bị nên hiện nay hầu hết đã được thay thế bằng chất tải lạnh glycol . Hình 3-59 hệ thống lạnh nhà máy bia 3. Nguyên lý hoạt động Các thiết bị chính bao gồm: Máy nén 1 cấp hiệu MYCOM, bình bay hơi làm lạnh glycol, dàn ngưng tụ bay hơi, các thùng chứa glycol và các thiết bị phụ khác của hệ thống lạnh. Thùng chứa glycol được chế tạo bằng inox, bên ngoài bọc cách nhiệt gồm 02 cái có nhiệt độ khác nhau, đảm bảo bơm glycol đã được làm lạnh đến các hộ tiêu thụ và bơm 238 glycol sau khi sử dụng đến bình bay hơi để gia lạnh. Giữa 02 thùng glycol được thông với nhau tạo ra sự ổn định và cân bằng Hệ thống lạnh nhà máy bia có các tổn thất nhiệt chính sau đây: -Tổn thất do truyền nhiệt qua tất cả các thiết bị sử dụng và bảo quản lạnh. -Tổn thất nhiệt do làm lạnh nhanh dịch đường húp lông hoá sau hệ thống nấu. -Tổn thất nhiệt để làm lạnh các đối tượng khác. Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt ở các thiết bị sử dụng và bảo quản lạnh Tổn thất nhiệt ở tất cả các thiết bị làm lạnh, bao gồm: - Các tank lên men và tank thành phẩm; - Bình bay hơi làm lạnh glycol; - Thùng glycol; - Thùng nước 2 oC; - Các thùng men giống; Việc tính tổn thất nhiệt ở các thiết bị này có đặc điểm tương tự nhau, đó là tổn thất nhiệt chủ yếu qua vách có dạng hình trụ, bên ngoài tiếp xúc không khí, bên trong là môi trường lạnh (Môi chất lạnh, glycol, dịch bia hoặc nước lạnh) Khi tính tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của tank lên men, tank thành phẩm và thùng men giống chúng ta gặp khó khăn về 2 vấn đề : - Dọc theo bề mặt bên trong của tank có vị trí tiếp xúc với dịch bia, có vị trí tiếp xúc với glycol và có nơi tiếp xúc với không khí nên khó xác định hệ số toả nhiệt bên trong. Vì vậy, một cách gần đúng có thểcoi như tổn thất từ dịch bia ra môi trường xung quanh. - Phần thân hình trụ, phần đáy và đỉnh có thể hình côn hoặc hình elip khá khó xác định. Để đơn giản bài toán tạm qui đổi diện tích toàn bộ ra dạng hình trụ và bên trong coi như tiếp xúc với một môi trường lạnh nhất định nào đó. Tổn thất do truyền nhiệt qua thân trụ được tính theo công thức sau: Q = k.h.∆t 3.2.3 Hệ thống lạnh trung tâm sử dụng máy làm lạnh nước Water chiller 1. Đặc điểm công nghệ Ngoài ứng dụng cho ngành điều hòa không khí, hệ water chiller còn ứng dụng phổ biến cho ngành công nghiệp, nhất là ngành công nghiệp nhựa và thực phẩm. Hệ thống máy làm lạnh nước water chiller: dùng để làm mát khuôn nhựa và nâng cao 239 năng suất sản phẩm tạo ra đối với hệ thống máy ép nhựa. vì nếu khuôn không được giải nhiệt liên tục, khuôn sẻ bị nóng lên do quá trình truyền nhiệt từ nhựa và bộ phận tạo nhiệt làm chín keo nhựa trong quá trình thổi khuôn. Đối với một số máy ép nhựa chỉ cần giải nhiệt bằng tháp giải nhiệt, loại này thì nằng suất sản phẩm sẻ tạo ra ít hơn vì còn đợi một khoảng thời gian delay để làm mát khuôn, khuôn giải nhiệt tốt keo nhựa sẻ không bị dính và được thổi điều vào khuôn, chất lượng sản phẩm làm ra sẻ tốt hơn. Vì vậy máy làm lạnh nước water chiller cho năng suất máy ép nhựa cao hơn khi dùng trong công nghiệp. thường thì trong công nghiệp ép nhựa năng suất lớn đòi hỏi nhiệt độ nước vào giải nhiệt khoảng 17o C đến 18o C trong toàn bộ quá trình . 2. Hệ thống cấp nước hai đường ống Hình 3- 59 Sơ đồ cơ cấu hoạt động của Chiller giải nhiệt bằng nước Quy Trình Vận Hành Hệ Thống Điều Hòa Không khí Water Chiller. Bước 1: cho AHU hoạt động,cho bơm nước tầng kỹ thuật hoạt động. Bước 2:bật công tắc các van điện ( nếu có hệ thống van tay ta tiến hành mở van tay trước khi mở van điện), kiểm tra van điện đã mở chưa. 240 Bước 3: cho bơm nước giải nhiệt hoạt động ,bơm nào hoạt động thì mở van tay và van điện bơm đó ,còn lại các van khóa ( độ chênh áp đầu vào và đầu ra khỏi bình ngưng tụ khoảng 0,6 KG (3.4/ 4) nhiệt độ nước vào và ra khỏi bình ngưng là: 35 /30 độ C ) -nếu dưới 32 / 28 độ C thì không cần phải chạy hệ thống quạt tháp giải nhiệt trên tháp giải nhiệt. Bước 4: cho bơm nước lạnh hoạt động ,bơm nào hoạt động thì mở van bơm đó ,còn lại các van khác khóa,( độ chênh áp đầu ra và vào khỏi bình bay hơi là:0.6 KG. Bước 5: ấn số 159 ,ấn enter để mở khóa màn hình điều khiển chiller. Bước 6: kiểm tra các thông số trên màn hình tinh thể lỏng . Nếu tình trạng công tắc dòng bơm nước giải nhiệt hiện chữ Flow hoặc No Flow. ** nếu hiện chữ Cond Water Flow switch status No Flow :đề nghị kiểm tra tình trạng đường nước giải nhiệt .tình trạng công tắc dòng bơm nước lạnh hiện chữ Flow hoặc No Flow. ** nếu hiện chữ “Evap Water Flow switch status”: No Flow đề nghị kiểm tra tình trạng đường nước lạnh. -áp suất dầu báo trên 250 kpa . -đầu tín hiệu dầu hiện chữ Wet hoặc Dry : ** nếu hiện chữ “Oil los level sensor” : Dry tuyệt đối không được cho máy chạy. -sau khi kiểm tra đầy đủ các điều kiện trên . Bước 7: trên màn hình tinh thể lỏng ta ấn AUTOR – 1 lúc sau máy sẽ tự hoạt động (sau khoảng 1 phút ) và khi nào đạt nhiệt độ cài đặt ,máy sẽ tự động giảm tải và tự dừng hoạt động. -trong lúc máy đang hoạt động muốn kiểm tra các thông số ta ấn vào Main hoặc Report. Chú ý : nếu trường hợp máy có lỗi thì nút Arlam nhấp nháy liên tục, thao tác xóa lỗi ; ấn Arlam –hiện lỗi -ấn tiếp Reset -ấn Autor . -kiểm tra thường xuyên độ chênh áp suất trước và sau bình ngưng tụ ,bình bay hơi qua đồng hồ áp suất (áp kế). -nhiệt độ và tiếng kêu của các thiết bị ( gồm cả AHU).nếu có hiện tượng lạ phải cho 241 dừng máy ngay để kiểm tra hệ thống và xử lý ,ghi vào sổ theo dõi sau mỗi giờ máy hoạt động . 3. Hê ̣thống cấp nước 2 đường ống có hồi ngươc̣ Quy Trình Dừng máy : Bước 1: ấn nút Stop trên màn hình , 5 đến 10 phút sau máy sẽ dừng . Bước 2: tắt quạt tháp giải nhiệt bình ngưng tụ . Bước 3: tắt bơm nước giải nhiệt bình ngưng + van điện , van tay của bơm nước giải nhiệt, sau 20 phút sau : Bước 4:tắt bơm nước lạnh + van điện,van tay. - tắt AHU trên màn hình máy tính điều khiển .nếu khu vực nào không cần cấp lạnh . Bước 5: kiểm tra ,vệ sinh phòng máy . Bước 6: ghi sổ giao ca vận hành máy (nhật ký vận hành ) - Chú ý : sau khi dừng máy phải ngắt tất cả các Aptomat cấp nguồn cho thiết bị .trừ Aptomat tổng và 2 Aptomat cấp nguồn cho 2 Chiller luôn luôn được dung 24/24 để sấy dầu bôi trơn hệ thống. - khóa tất cả các van trước khi dời khỏi phòng máy. Nguồn : Internet 242 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Bảng nước và hơi nước bão hòa 1: 243 1: 244 1: 245 1: 246 Phụ lục 2: Bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt 2: 247 2: 248 2: 249 2: 250 2: 251 2: 252 Phụ lục 3: Đồ thị i-s của nước 253 Phụ lục 4: Đồ thị lgp-h của môi chất lạnh R717 254 Phụ lục 5: Đồ thị lgp-h của môi chất lạnh R12 255 Phụ lục 6: Đồ thị lgp-h của môi chất lạnh R22 256 Phụ lục 7: Đồ thị lgp-h của môi chất lạnh R134a 257 Phụ lục 8: Đồ thị lgp-h của môi chất lạnh R410A 258 Phụ lục 9: Đồ thị lgp-h của môi chất lạnh R407C 259 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Bùi Hải - Trần Thế Sơn; Kỹ thuật nhiệt; NXB KHKT năm 2005. [2]. Bùi Hải - Bài tập kỹ thuật nhiệt; NXB KHKT năm 2006. [3]. Nguyễn Đức Lợi - Phạm Văn Tùy; Kỹ thuật lạnh cơ sở; NXB Giáo dục năm 2007. [4]. Nguyễn Đức Lợi - Phạm Văn Tùy-Đinh Văn Thuận; Kỹ thuật lạnh ứng dụng; NXB Giáo dục năm 2003 [5]. Nguyễn Đức Lợi; Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh; NXB KHKT năm 2005. [6]. Đinh Văn Thuận - Võ chí Chính; Hệ thống máy và thiết bị lạnh; NXB KHKT năm 2007 [7]. Hà Đăng Trung - Nguyễn Quân; Cơ sở kỹ thuật điều hòa không khí; NXB KHKT năm 2005. [8]. Nguyễn Đức Lợi; Ga, dầu và chất tải lạnh bảng và đồ thị; NXB Giáo dục 2007