Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị làm lạnh nước biển điều hòa nhiệt độ cho bể nuôi tôm hùm thương phẩm trên cạn

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2019
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 81
THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC
¹ Trường Đại học Nha Trang
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ LÀM LẠNH NƯỚC BIỂN 
ĐIỀU HÒA NHIỆT ĐỘ CHO BỂ NUÔI TÔM HÙM THƯƠNG PHẨM TRÊN CẠN
STUDY ON DESIGN AND MANUFACTURE OF SEA WATER REFRIGERATION 
EQUIPMENT THERMAL THERAPY FOR SHRIMP CARTRIDGES
 Trần Đại Tiến¹, Lê Như Chính¹, Huỳnh Văn Thạo¹
Ngày nhận bài: 9/10/2018; Ngày phản biện thông qua: 12/12/2018; Ngày duyệt đăng: 4/3/2019
TÓM TẮT
Tôm Hùm thương phẩm là mặ t hà ng thủ y sả n có giá trị kinh tế cao trong xuất khẩu và tiêu thụ ở Việt Nam. 
Trong những năm gần đây do biến đổi khí hậu, bảo lụt nên tôm hùm nuôi trên biển gặp nhiều khó khăn, cũng 
như tôm dễ lây dịch bệnh và làm ô nhiễm môi trường nước Việt Nam đang tiến hành thử nghiệm nuôi tôm 
hùm thương phẩm trên cạn. Qua thực nghiệm cho thấy nhiệt độ thích hợp để tôm sinh trưởng tốt vào khoảng 
27 đến 28ºC.
 Bài viết sau đây giới thiệu về chọn phương án thiết kế, chế tạo hệ thống lạnh điều hòa nhiệt độ cho bể 
nuôi tôm hùm thương phẩm trên cạn. Kết quả cho thấy dàn lạnh được chọn là loại ống xoắn, diện tích bề mặt 
trao đổi nhiệt 3,6 m² và chế tạo từ thép Inox-316L làm việc tốt trong môi trường nước biển mặn. Với tổng thể 
tích của các bể là 195 m³, máy nén lạnh được lắp đặt công suất 7,5 kW. Thời gian chạy từ nhiệt độ 30ºC xuống 
27ºC hết 22,1h; thời gian chạy máy để duy trì nhiệt độ 27ºC hết 4,4h trong một ngày đêm và tiêu hao năng 
lượng hết 0,24 kWh/m³ nước. Chi phí giảm gần 5 lần so với sử dụng nước đá cây để làm lạnh. 
Từ khóa: Dàn bay hơi, nhiệt độ nước biển, nước đá, thiết bị lạnh, tôm hùm.
ABSTRACT 
Commercial lobster is a commodity that has high economic value in export and consumption in Vietnam. 
In recent years, due to climate change, the lobster farming in the sea has been facing many diffi culties, as 
shrimp is easy to spread disease and pollute the water environment ... Therefore, Vietnam is conducting trial 
commercial lobster farming on land. Experiments showed that the suitable temperature for shrimp to grow well 
is about 27ºC to 28ºC.
The article introduces the design options, seawater conditioning system for lagoon aquaculture on land. 
The results show that the indoor unit is a type of coil, the surface area of heat exchangers 3.6 m² and made 
from stainless steel 316L work well in seawater. With a total volume of 195 m³, the compressor was installed 
with a capacity of 7.5 kW. Running time from 30ºC to 27ºC is 22.1 hours in one day, running time to maintain 
the temperature of 27ºC is 4.4 hours with energy consumption of 0.24 kWh/m³ water. Cost reduction is nearly 
5 times lower than using ice plants for cooling.
Keyword: Evaporator, ice, lobster, refrigeration equipment, sea water temperature.
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Tôm Hùm thương phẩm là mặ t hà ng thủ y 
sả n có giá trị kinh tế cao trong xuất khẩu và 
tiêu thụ ở Việt Nam. Những năm gần đây do 
biến đổi khí hậu, bảo lụt, nên tôm hùm nuôi 
trên biển gặp nhiêu khó khăn, tôm dễ lây dịch 
bệnh, ô nhiễm môi trường nướcDo đó Việt 
Nam đang tiến hành thử nghiệm nuôi tôm hùm 
thương phẩm trên cạn, [4]. 
Tuy nhiên do đặc điểm điều kiện nhiệt độ 
môi trường sống của tôm hùm đòi hỏi rất khắc 
khe. Thực nghiệm cho thấy nhiệt độ thích hợp 
để tôm sinh trưởng tốt khoảng 27ºC đến 28ºC.
Những ngày nắng mùa hè nhiệt độ trong bể 
nuôi ban ngày có thể lên tới 32ºC đến 34ºC, dễ 
82 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2019
làm cho tôm bị chết. Để khắc phục sự cố trên 
người nuôi thường thả các cây đá có bọc túi ni 
lon xuống bể để làm lạnh nước biển. Phương 
pháp này dễ làm cho tôm bị lây nhiễm bệnh, 
khó điều chỉnh được nhiệt độ nước biển và chi 
phí giá thành khá cao.
Chính vì thế để nuôi tôm hùm thương phẩm 
trên cạn cần có thiết bị làm lạnh để điều hòa 
nhiệt độ nước cho tôm sinh trưởng tốt là vấn đề 
cấp thiết mà thực tế đặt ra.
II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 
NGHIÊN CỨU
1. Đối tượ ng nghiên cứ u 
Đối tượ ng nghiên cứ u là thiết bị làm lạnh để 
điều hòa nhiệt độ nước biển cho bể nuôi tôm 
hùm thương phẩm trên cạn.
2. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu tính toán trên lý thuyết, thiết 
kế chế tạo dàn lạnh, chạy thử nghiệm cho bể 
nuôi tôm hùm thương phẩm trên cạn tại Viện 
Nghiên Cứu Nuôi Trồng Thủy Sản III.
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO 
LUẬN
1. Chọn phương án thiết kế, chế tạo thiết bị
Thiết bị làm lạnh để điều hòa nhiệt độ cho 
bể nuôi tôm hùm thương phẩm có đặc thù là 
chỉ có dàn lạnh tiếp xúc trực tiếp với nước biển, 
còn các thiết bị khác giống như hệ thống lạnh 
thông thường. Sau khi phân tích sơ đồ hệ thống 
lạnh được chọn như trên Hình 1, môi chất lạnh 
R-22. Nước biển sau khi qua bể (11) được làm 
lạnh và được bơm đi đến các bể nuôi tôm hùm 
lớn (12) và tôm hùm nhỏ (13) rồi về lại bể lọc 
(10), sau đó lại tuần hoàn qua bể làm lạnh nước 
biển (11). 
Hình 1: Sơ đồ hệ thống lạnh cho bể nuôi tôm
Chú thích
1.Máy nén lạnh; 2. Bình tách dầu; 3. Thiết bị ngưng tụ; 4. Tháp giải nhiệt; 5. Phin lọc ẩm; 6. Kính xem ga; 7. Van tiết lưu; 
8. Dàn lạnh; 9. Bình tách lỏng; 10. Bể lọc; 11. Bể chứa dàn lạnh; 12. Bể nuôi tôm lớn; 13. Bể nuôi tôm nhỏ.
Do dàn lạnh làm việc trong môi trường khắc 
nghiệp dễ bị ăn mòn vì tiếp xúc trực tiếp với 
nước biển. Chúng tôi chọn thép chế tạo dàn 
lạnh là ống thép Inox 316L để chịu được sự ăn 
mòn trong môi tường nước biển mặn và đề xuất 
các phương án sau để lựa chọn.
Phương án 1: Dàn lạnh dạng ống chùm vỏ 
bọc nằm ngang như trên Hình 2. [1].
Ưu điểm: gọn nhẹ, hệ số truyền nhiệt lớn.
Nhược điểm: Chế tạo khó, vệ sinh bề mặt 
truyền nhiệt phức tạp, sự chênh lệch nhiệt độ 
nước vào và ra lớn, dễ làm cho tôm bị sốc lạnh.
Phương án 2: Dàn lạnh dạng xương cá như 
trên Hình 3, [1].
Ưu điểm: dễ vệ sinh thiết bị, sự chênh lệch 
nhiệt độ nước vào và ra không lớn. 
Nhược điểm: Chế tạo khó vì phải uốn nhiều 
ống thành phần và nhiều mối hàn vào ống góp, 
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2019
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 83
diện tích lắp đặt chiếm chỗ lớn.
Phương án 3: Đề xuất dàn lạnh dạng ống xoắn như trên Hình 4, [3].
Hì nh 2: Dàn lạnh ống chùm vỏ bọc nằm ngang
Hì nh 3: Dàn lạnh xương cá
Hì nh 4: Dàn lạnh ống xoắn
Ưu điểm: Vệ sinh dễ dàng, dễ chế tạo, sự 
chênh lệch nhiệt độ nước vào và ra không lớn 
nên không làm ảnh hưởng đến sinh trưởng 
của tôm. 
Nhược điểm: diện tích lắp đặt chiếm chỗ lớn.
Từ 3 phương án trên cho thấy phương án 3 
là thích hợp. Do đó chọn dàn lạnh ống xoắn để 
tính toán, thiết kế và chế tạo. 
2. Tính toán nhiệt, thiết kế, chế tạo dàn lạnh
2.1. Tính toán nhiệt 
Các thông số được chọn và kết quả tính 
được thể hiện ở Bảng 1. 
Bảng 1: Các thông số và kết quả tính toán của hệ thống lạnh
84 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2019
Phương án chạy máy: Lúc đầu máy lạnh sẽ 
chạy liên tục trong thời gian làm lạnh nước biển 
từ 30ºC xuống 27ºC. Sau đó máy sẽ vận hành 
ở chế độ chạy dừng, ở nhiệt độ nước biển 27ºC 
máy dừng, nhiệt độ tăng lên 28ºC máy chạy lại. 
Trong thời gian máy dừng nhiệt xâm nhập 
vào các bể chủ yếu là qua kết cấu bao che của 
các bể.
Thời gian chạy máy từ nhiệt độ 30ºC xuống 
27ºC: 
Máy chạy 1h tương ứng với thời gian nhiệt 
xâm nhập vào bể: 
Thời gian máy lạnh chạy trong 1 ngày đêm: 
Chọn chế độ làm việc của máy nén lạnh: 
Nhiệt độ ngưng tụ 40ºC, nhiệt độ bay hơi 5ºC. 
Sau khi tính toán được hệ số làm lạnh: ɛ = 4,03. 
Công suất của máy nén: 
Chọn máy nén lạnh công suất: 7,5 kW.
2.2. Thiết kế và chế tạo dàn lạnh
Môi chất đi trong dàn lạnh được chọn là 
R-22. Dàn lạnh được tính toán thiết kế theo 
phương pháp vòng lặp [2]. Kết quả sau khi tính 
toán và thiết kế được thể hiện ở Bảng 2 và trên 
Hình 5.
Bảng 2: Các thông số của dàn lạnh sau tính toán
Từ diện tích: F = 3,6 m², dàn lạnh được thiết kế như trên Hình 5.
Hình 5: Dàn lạnh làm lạnh nước biển dạng ống xoắn
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2019
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 85
Ghi chú:
- Ống góp 2 đầu D42.
- Ống góp cấp lỏng (sau van tiết lưu) D34 đi 
vòng xuống dưới 
- Ống góp hơi về D42
- Ống thành phần 6 ống D21
- Dàn lạnh được hàn bằng que hàn Inox-316L
3. Chạy thử nghiệm 
Sau khi tính toán, thiết kế, hệ thống lạnh 
được lắp đặt để điều hòa nhiệt độ cho bể nuôi 
tôm hùm thương phẩm trong mùa hè được chạy 
thử nghiệm và so sánh với kết quả tính toán lý 
thuyết được thể hiện ở Bảng 3. 
Từ kết quả ở Bảng 3 cho thấy các số liệu 
Bảng 3: Các thông số tính toán theo lý thuyết và thực nghiệm
tính toán thiết kế và thực nghiệm của hệ thống 
lạnh có sự sai khác không nhiều. Hệ thống lạnh 
đã và đang hoạt động liên tục hơn 1 năm nay 
rất ổn định. Điều đó chứng tỏ các số liệu tính 
toán thiết kế đáng tin cậy.
4. So sánh với sử dụng nước đá
Lúc đầu cần cho đá cây vào bể để hạ nhiệt 
độ nước từ 30ºC xuống 27ºC, từ các số liệu ở 
Bảng 4 tính được lượng nước đá cần thiết là 85 
cây đá loại 50 kg/cây.
Bảng 4: Các thông số để tính lượng nước đá
Khi nhiệt độ nước biển đạt 27ºC, lượng nước đá cần bổ sung để duy trì ổn định nhiệt 
độ nước biển trong 1 giờ: 
Số lượng cây đá tiêu thụ trong 1 ngày đêm: 
20 cây đá.
Từ điện năng tiêu hao khi sử dụng hệ thống 
lạnh và lượng nước đá tiêu thụ cho 1 ngày 
đêm sơ bộ tính được chi phí cho 2 giải pháp 
trên được thể hiện ở Bảng 5 và kết quả cho 
thấy dùng máy lạnh để điều hòa nhiệt độ nước 
biển cho bể nuôi tôm hùm chí phí ít hơn gần 
5 lần so với dùng nước đá cây. Điều đó chứng 
tỏ dùng hệ thống lạnh để làm lạnh nước biển 
điều hòa nhiệt độ cho bể nuôi tôm hùm thương 
phẩm trên cạn không những duy trì nhiệt độ 
nước biển trong bể được ổn định, điều kiện vệ 
sinh tốt cho môi trường thích hợp để tôm sinh 
trưởng mà chi phí giá thành ít hơn hẳn so với 
làm lạnh trực tiếp bằng nước đá.
86 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2019
Bảng 5: So sánh chi phí sử dụng hệ thống lạnh và nước đá cây
IV. KẾ T LUẬ N VÀ KHUYẾN NGHỊ
1. Kết luận
Hệ thống lạnh sau thiết kế và lắp đặt cho 
trại nuôi tôm hùm thương phẩm hoạt động bình 
thường, duy trì nhiệt độ nước biển trong bể nuôi 
ổn định từ 27ºC đến 28ºC, tôm sinh trưởng tốt, 
không dịch bệnh đáp ứng nhu cầu công nghệ 
nuôi tôm hùm thương phẩm trên cạn. Dàn lạnh 
được chế tạo từ thép Inox 316L làm việc tốt 
trong môi trường nước biển. Kết quả nghiên 
cứu cho thấy dùng máy lạnh để điều hòa nhiệt 
độ nước biển cho bể nuôi chi phí ít hơn gần 5 
lần so với dùng nước đá cây như hiện nay một 
số nơi đang áp dụng. Đặc biệt là hạn chế được 
sự lây nhiễm dịch bệnh cho tôm.
2. Khuyến nghị
Cần nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thiết bị 
sưởi ấm bằng bơm nhiệt cho bể nuôi tôm hùm 
thương phẩm trên cạn trong mùa lạnh.
Nghiên cứu thêm về ảnh hưởng của các chế 
độ ở nhiệt độ bay hơi khác nhau đến tính năng 
kỹ thuật và độ tin cậy của thiết bị.
 Nghiên cứu thêm về thay đổi vận tốc lưu 
chuyển của nước biển đến sự hoạt động của hệ 
thống lạnh và sinh trưởng của tôm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Kỹ thuật lạnh cơ sở, NXB Giáo dục, 2005. 
2. Trần Đại Tiến và các tác giả, Truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt. Trường Đại học Nha Trang, 2018.
3. Komondy, Halász, Hűtögépek, Tankönyvkiadó, Budapest, 1981.
4. https://www.youtube.com/watch?v=r6dMddiFcME