Đồ án Tổng hợp Nhiệt Lạnh ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ VIÊN CÓ CÔNG XUẤT 1 TẤN/MẺ

Đồ án Tổng hợp Nhiệt Lạnh GVHD:TS.Hồ Trần Anh Ngọc LỜI MỞ ĐẦU Nước ta bước vào thời kì cơng nghiệp hóa, đại hóa nhằm đưa Việt Nam trở thành nước công nghiệp văn minh đại Trong năm qua, với phát triển kinh tế đất nước, ngành kĩ thuật lạnh có bước phát triển mạnh mẽ vượt bật, phạm vi ứng dụng ngày mở rộng Ngày nay, ứng dụng ngành lạnh trở nên quen thuộc, gần gũi đời sống Từ nhà máy, xí nghiệp, cao ốc, văn phịng đến hộ gia đình, phương tiện lại, phương tiện vận chuyển,…đâu đâu có diện ngành lạnh Trong số nhà máy, xí nghiệp ứng dụng ngành lạnh trở nên thiếu Việc sử dụng lạnh để bảo quản thực phẩm, sản xuất nước đá để phục vụ cho nhu cầu người Khi sống người ngày cải thiện, mức sống người ngày nâng cao nhu cầu nước đá khơng cịn đơn mà phải sạch, đẹp, tiện sử dụng an toàn Đáp ứng cho nhu cầu này, đá viên tinh khiết đời nhanh chóng chiếm thị phần thị trường, từ quán bar, nhà hàng, cà phê đến quán cóc vĩa hè,…nơi đâu có mặt đá viên Để đáp ứng nhu cầu lớn đá viên, thị trường có nhiều loại máy sản xuất đá viên với nhiều chủng loại công suất khác nhau, từ vài chục kg/ngày đến vài chục tấn/ngày Em chọn loại máy có cơng suất 1T/mẻ để tính tốn, thiết kế đồ án Trong thực đồ án có kiến thức kinh nghiệm thực tế em chưa rõ, nhờ dẫn tận tình thầy Hồ Trần Anh Ngọc giúp em hồn thành đồ án Do kiến thức cịn nhiều hạn chế nên trình thực đề tài khơng tránh khỏi sai sót nên mong góp ý q thầy SVTH: BÙI VĂN HIỂN Trang Đồ án Tổng hợp Nhiệt Lạnh GVHD:TS.Hồ Trần Anh Ngọc Sinh viên thực Bùi Văn Hiển SVTH: BÙI VĂN HIỂN Trang Đồ án Tổng hợp Nhiệt Lạnh GVHD:TS.Hồ Trần Anh Ngọc ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ VIÊN CĨ CƠNG XUẤT TẤN/MẺ Thông số ban đầu: Công suất thiết kế: tấn/mẻ Thời gian làm đá: 60 phút Đường kính ống đá: ɸ = 50 mm*3m Nhiệt lượng đơng đặc đá: r = 80 kcal/kg Môi chất lạnh: R22 Mục tiêu đề tài: Tính tốn thiết kế máy sản xuất đá viên có cơng suất tấn/mẻ Nội dung đề tài: Các kiến thức sở lý thuyết máy thiết bị lạnh Các số liệu khí hậu thành phố Đà Nẵng Quy trình sản xuất đá Tính thiết kế bể đá: kích thước, cách nhiệt, cách ẩm… cho bể đá cố định Tính tổn thất nhiệt, tính cân nhiệt Tính tốn chu trình máy chọn máy nén Tính tốn thiết kế dàn bay Tính thiết kế bình ngưng tụ kiểu ống chùm nằm ngang: tính diện tích trao đổi nhiệt, bố trí ống, số đường đi, cơng suất bơm, lưu lượng nước Tính chọn thiết bị phụ: tháp giải nhiệt Tìm hiểu quy trình vận hành cối đá Tìm hiểu quy trình nước vào, đá SVTH: BÙI VĂN HIỂN Trang Đồ án Tổng hợp Nhiệt Lạnh GVHD:TS.Hồ Trần Anh Ngọc CHƯƠNG I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ Ý NGHĨA KINH TẾ CỦA NGÀNH KỸ THUẬT LẠNH I Lịch sử phát triển Con người biết sử dụng lạnh cách lâu Khoảng từ 5000 năm trước, người ta biết sử dụng hang động có dịng nước ngầm nhiệt độ thấp chảy qua dùng để chứa lương thực thực phẩm Kể từ giáo sư Black tìm nhiệt ẩn hố nhiệt ẩn nóng chảy vào năm 1761-1764, người biết làm lạnh cách cho bay chất lỏng áp suất thấp Tiếp theo phát quan trọng đó, Clouet Monge lần hóa lỏng SO2 vào năm 1780 Từ 1781 Cavallo bắt đầu nghiên cứu tượng bay cách có hệ thống Thế kỉ 19 thời kỳ phát triển rực rỡ ngành kỹ thuật lạnh + Năm 1823 Faraday bắt đầu công bố cơng trình hóa lỏng khí SO2, H2S, CO2, N2O, C2H2, NH3, HCl Năm 1845 ơng hóa lỏng hầu hết khí etylen + Năm 1834 J.Perkins (Anh) đăng kí phát minh máy lạnh nén bao gồm máy nén, dàn bay hơi, dàn ngưng tụ van tiết lưu SVTH: BÙI VĂN HIỂN Trang Đồ án Tổng hợp Nhiệt Lạnh GVHD:TS.Hồ Trần Anh Ngọc + Năm 1810 Leslie (Pháp) cho đời máy lạnh hấp thụ chu kỳ với cặp môi chất H2O/H2SO4 + Năm 1899 Geppert (Đức) đăng ký phát minh máy lạnh hấp thụ khuyếch tán + Máy lạnh nén khí bác sĩ người mỹ Gorrie chế tạo dựa kết nghiên cứu nhà lý thuyết + Năm 1930 Mỹ, nhà khoa học sản xuất ứng dụng freon_mơi chất lạnh dùng máy lạnh nén khí II Ý nghĩa kinh tế ngành kỹ thuật lạnh Trong bảo quản thực phẩm Lĩnh vực ứng dụng quan trọng kỹ thuật lạnh bảo quản thực phẩm Theo thống kê khoảng 80% cơng suất lạnh công nghiệp dùng để bảo quản thực phẩm Khả chịu lạnh loài vi sinh vật có khác Một số lồi chết nhiệt độ -20÷0oC Tuy nhiên số khác chịu nhiệt độ thấp Khi nhiệt độ hạ xuống thấp nước tế bào vi sinh vật đông đặc làm vỡ màng tế bào sinh vật Mặt khác nhiệt độ thấp, nước đóng băng làm mơi trường khuyếch tán chất tan, gây biến tính nước làm cho vi sinh vật chết Cho nên hầu hết thực phẩm bảo quản lạnh Rau quả, thịt, cá, trứng, sữa, thức ăn dễ ôi thiu vi khuẩn gây Phương pháp bảo quản kinh tế hiệu bảo quản lạnh Trong xí nghiệp chế biến thực phẩm khơng xí nghiệp chế biến mà khơng có mặt nghành lạnh Ngày cơng nghiệp thực phẩm chế biến thịt cá, rau quả, công nghiệp đánh bắt dày ngày biển phát triển khơng có hổ trợ ngành lạnh Các kho lạnh bảo quản, kho lạnh phân phối, máy lạnh thương nghiệp đến tủ lạnh gia đình, nhà máy nước đá, sở sản xuất bia ,bánh kẹo, sữa,…đều sử dụng thành ngành lạnh SVTH: BÙI VĂN HIỂN Trang Đồ án Tổng hợp Nhiệt Lạnh GVHD:TS.Hồ Trần Anh Ngọc Phần lớn phương tiện vận chuyển thực phẩm bảo quản lạnh trình vận chuyển Có thể nói ngành cơng nghiệp thực phẩm không phát triển ngày hôm khơng có hỗ trợ ngành lạnh Bảng: Ảnh hưởng nhiệt độ đến vi sinh vật Trong điều hịa khơng khí Được ứng rộng rãi điều hịa khơng khí tiện nghi cơng nghiệp: + Khi khí hậu trái đất ngày nóng lên mức sống người ngày cao điều hịa khơng khí tiện nghi ngày trở nên khơng thể thiếu Từ khu biệt thự, cao ốc, văn phòng,nhà hàng, đến hộ dân cư ta thấy ngành lạnh ứng dụng để điều tiết không khí + Trong cơng nghiệp, điều hịa khơng khí không phần quan trọng Ta tách rời ngành điều hịa khơng khí khỏi ngành khí xác,điện tử vi điện tử, kĩ thuật quang học Ngành dược phẩm không đạt thành ngày hơm khơng có hỗ trợ ngành lạnh Các phòng máy sever cần điều tiết khơng khí Ngành cơng nghiệp nhẹ cần hỗ trợ điều hịa khơng khí để đạt chất lượng sản phẩm tốt SVTH: BÙI VĂN HIỂN Trang Đồ án Tổng hợp Nhiệt Lạnh GVHD:TS.Hồ Trần Anh Ngọc + Ở nước tiên tiến, chuồng trại chăn nuôi công nghiệp sản xuất thịt sữa điều hịa khơng khí để vật nuôi đạt tăng trọng cao nhanh gia súc, gia cầm cần nhiệt độ độ ẩm thích hợp để phát triển Trong cơng nghiệp hóa chất Trong cơng nghiệp hố chất hố lỏng chất khí sản phẩm cơng nghiệp hố học clo, amôniắc, cacbonnic, sunfuarơ, loại chất đốt, khí sinh học vv Hố lỏng tách chất khí từ khơng khí ngành cơng nghiệp quan trọng, có ý nghĩa vơ to lớn với ngành luyện kim, chế tạo máy, y học, ngành sản xuất chế tạo khí, phân đạm, chất tải lạnh vv Các loạt khí trơ nêôn, agôn vv sử dụng công nghiệp hố chất sản xuất bóng đèn Việc sản xuất vải sợi, tơ, cao su nhân tạo, phim ảnh hỗ trợ tích cực kỹ thuật lạnh Thí dụ quy trình sản xuất tơ nhân tạo người ta phải làm lạnh bể quay tơ xuống nhiệt độ thấp u cầu cơng nghệ chất lượng đảm bảo Cao su chất dẻo hạ nhiệt độ xuống thấp trở nên dòn dễ vỡ thuỷ tinh Nhờ đặc tính người ta chế tạo cao su bột Khi hồ trộn với bột sắt để tạo nên cao su từ tính hồ trộn với phụ gia đạt độ đồng cao Trong công nghiệp hoá chất sử dụng lạnh nhiều quy trình sản xuất khác để tạo nhiệt độ lạnh thích hợp cho hố chất Sấy thăng hoa Vật sấy làm lạnh xuống -20oC sấy cách hút chân không Đây phương pháp đại không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Vật phẩm rút ẩm hoàn toàn sấy nên sản phẩm trở thành bột bảo quản vận chuyển dễ dàng Giá thành sản phẩm cao nên người ta ứng dụng để sấy vật phẩm đặc biệt dược liệu q hiếm, máu, loại thuốc, hócmơn SVTH: BÙI VĂN HIỂN Trang Đồ án Tổng hợp Nhiệt Lạnh GVHD:TS.Hồ Trần Anh Ngọc Quá trình thực theo sau: người ta kết đông sản phẩm xuống khoảng –20oC, sau rút nước sản phẩm cách thăng hoa tinh thể nước hố đá sản phẩm nhờ hút chân khơng cao + Đông khô loại vác xin Do giữ tính chất tươi sống, hoạt tính sinh học, đặc hiệu vv nên kỹ thuật đông khô sử dụng để sản xuất loại vắc xin đông khô cho người gia súc Hiện nước ta người ta sử dụng phổ biến kỹ thuật Viện vệ sinh dịch tể Hà Nội, Viện Pasteur thành phố Hồ Chí Minh, Viện sản xuất sinh vật phẩm Đà Lạt – Nha Trang + Huyết tương đông khô Huyết tương đông khô sản phẩm sản xuất từ máu tươi, vật phẩm quý báu, dùng để điều trị cấp cứu Trong trình sản xuất huyết tương khô người ta làm lạnh sấy thăng hoa để đạt huyết tương có độ ẩm 1% Trong văn hóa, nghệ thuật, thể dục thể thao Nhờ có kỹ thuật lạnh mà người ta cò thể tạo sân trượt băng, đường đua trượt băng, trượt tuyết cho vận động viên luyện tập thi đấu nhiệt độ khơng khí cịn cao Kỹ thuật lạnh ứng dụng lễ hội băng đăng, điêu khắc, tạc tượng băng, Ứng dụng y tế Các ứng dụng kỹ thuật lạnh y tế phong phú, từ việc điều hoà bệnh viện, bảo quản thuốc buồng lạnh, đến bảo quản phận thể + Bảo quản máu phận cấy ghép Ngày nay, bệnh viện nhu cầu máu cao Máu bảo quản tủ lạnh có nhiệt độ +4oC Các phận xương dùng cấy ghép cần trì tủ lạnh nhiệt độ thấp, nhiệt độ bảo quản thấp thời gian bảo quản lâu nhiệt độ +2 đến SVTH: BÙI VĂN HIỂN Trang Đồ án Tổng hợp Nhiệt Lạnh GVHD:TS.Hồ Trần Anh Ngọc +40C thời gian bảo quản từ đến hai tuần, nhiệt độ -18oC giữ tuần Hiện người ta bảo quản xương, phận cấy ghép -70oC Ngày nay, giới phát triển mạnh ngành vi phẩu thuật, để giải tốt hàng loạt ca phức tạp ghép dây thần kinh, ghép nối mạch máu, can thiệp trực tiếp vào túi phồng mạch máu não, nối mạch máu da đầu mạng lưới huyết quản nuôi dưỡng não, tái lập lưu thông hệ thống động mạch vành tim vv… việc bảo quản sẵn sàng phẩm vật sinh học để kịp thời thay nhu cầu cấp thiết Một số thuốc q địi hỏi bảo quản nhiệt độ từ –15 oC đến –25oC, ví dụ cao gan, sữa ong chúa, loại thuốc kháng sinh, vv Hầu hết thuốc lại cần phải bảo quản điều kiện nhiệt độ thấp Kỹ thuật cryô Kỹ thuật lạnh ngày đóng vai trị quan trọng nông, lâm nghiệp, sinh học, vi sinh vv Kỹ thuật lạnh thâm độ cịn gọi kỹ thuật cr (-80÷-96 oC) hổ trợ đắc lực cho việc lai tạo giống, bảo quản tinh đông, gây đột biến kỹ thuật khác lai tạo giống Nhờ kỹ thuật cr mà từ bị đực người ta thụ tinh cho hàng vạn khác nhau, sau chết hàng chục năm Ứng dụng kỹ thuật đo tự động Áp suất bay chất lỏng phụ thuộc vào nhiệt độ người ta ứng dụng tượng dụng cụ đo lường đồng hồ áp suất, nhiệt kế, rơ le áp suất vv Hiệu ứng nhiệt điện phản ánh mối quan hệ độ chênh nhiệt độ đầu cặp nhiệt với dòng điện chạy qua mạch cặp nhiệt điện Ứng dụng tượng người ta tạo dụng cụ đo nhiệt độ, áp suất thiết bị điều khiển tự động Ứng dụng xây dựng + Làm lạnh bê tông đập chắn nước SVTH: BÙI VĂN HIỂN Trang Đồ án Tổng hợp Nhiệt Lạnh GVHD:TS.Hồ Trần Anh Ngọc Quá trình kết rắn bê tơng gắn liền với q trình toả nhiệt, nhiệt hydrat hố tuỳ theo thành phần xi măng đạt từ 250 đến 500 kJ/kg xi măng Nhiệt toả mơi trường Các thử nghiệm cho thấy nửa lượng nhiệt toả ngày đầu tồn nhiệt lượng toả suốt năm kết thúc Do bê tông toả nhiệt nên nhiệt độ tăng khoảng 20 đến 30 oC so với nhiệt độ môi trường Đối với tường mỏng nhiệt khơng q quan trọng nhiệt nhanh chóng toả mơi trường nhiệt độ tường trì coi đồng Nhưng cơng trình đổ khối bê tơng lớn, ví dụ đập chắn sóng Do hệ số dẫn nhiệt bê tông λ=2 W/m.K hệ số dẫn nhiệt độ a = 0,004 m2/h, nên nhiệt toả từ khối bê tơng bên ngồi chậm, ảnh hưởng định đến chất lượng bê tông Khi tường dày 2m thời gian làm lạnh ngày, tường dày 60m thời gian làm nguội lên đến 10 năm mà hiệu nhiệt độ so với mơi trường bên ngồi khơng giảm xuống nửa so với lúc ban đầu Như vậy, bề mặt đập lạnh đông cứng từ lâu mà tường đập nhiệt độ cịn cao Sự chênh lệch nhiệt độ tạo ứng lực kéo bề mặt đập gây vết rạn nứt bê tông Do thải nhiệt tự môi trường để tránh hiệu nhiệt độ cao tâm tường bề mặt tường cần phải có biện pháp làm lạnh nhân tạo tường đập đổ bê tông + Kết đông móng Kỹ thuật lạnh cịn sử dụng để làm lạnh lòng đất xây dựng cửa vào hầm mỏ, cơng trình ngầm, cơng trình xây dựng metro, cơng trình đê đập, sử dụng để xử lý móng cơng trình vùng đất yếu, vùng đất phức hợp địa chất thuỷ văn Đặc biệt cơng trình xây dựng đất sình lầy có nhiều nước ngầm Nền móng xây dựng không đủ chắn, nên đào móng đất trượt cát chảy Để ngăn ngừa tượng người ta đưa phương pháp sử dụng lạnh để tạo ổn định móng, phương pháp sử dụng cọc kết đông Nhờ cọc người ta tạo nên vành đai bao bọc hố cần đào SVTH: BÙI VĂN HIỂN 10 Trang