Đồ án nước đá

ĐỒ ÁN QTTB GVHD: TRẦN VĂN NGHỆ SVTH :TRẦN ĐÌNH HIỂN CHƯƠNG I: LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ VAI TRÒ CỦA NGÀNH KỸ THUẬT LẠNH ĐỐI VỚI NỀN KINH TẾ VIỆT NAM I.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN NGÀNH LẠNH: Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh cách đây rất lâu. Những nhà khảo cổ học đã phát hiện ra những hang động có mạch nước ngầm nhiệt độ rất thấp dùng để chứa thực phẩm và lương thực từ 5000 năm trước. Cách đây 2500 năm ở Ai Cập, người ta làm mát không khí bằng cách quạt các bình xốp cho nước bay hơi. Cách đây 2000 năm người Ấn Độ và Trung Quốc biết trộn muối vào nước để tạo nhiệt độ thấp hơn. Tuy vậy, kỹ thuật lạnh hiện đại bắt đầu từ khi giáo sư Black tìm ra nhiệt ẩn hoá hơi và nhiệt ẩn nóng chảy vào năm 1761 - 1764. Con người đã biết làm lạnh bằng cách cho bay hơi ở áp suất thấp. Sau đó là một phát hiện quan trọng không kém, Clouet và Monge lần đầu tiên hóa lỏng được SO 2 vào năm 1780. Từ 1781 Cavallo bắt đầu nghiên cứu hiện tượng bay hơi một cách có hệ thống hơn. Kỹ thuật lạnh phát triển mạnh mẽ nhất là vào thế kỉ 19. Năm 1823 Faraday bắt đầu công bố những công trình về hoá lỏng khí SO 2 , H 2 S, CO 2 , N 2 O, C 2 H 2 và HCL. Đến 1845, ông đã hoá lỏng hẩu hết các loại khí kể cả etylen (C 2 H 4 ), nhưng vẫn chưa hoá lỏng được các khí : O 2 , N 2 , CH 4 , CO, NO, H 2 , vì thế người ta cho rằng chúng luôn luôn ở thể khí và được gọi là các khí”vónh cữu – Permanari”. Bởi vì Natlerev (o) đã nén chúng đến một áp lực cực lớn 3600 atm mà vẫn không hoá lỏng được. Mãi tới 1869, Andrew (Anh) giải thích được điểm tối hạn của khí hóa lỏng và nhờ đó mà Cailletet và Pictet (Pháp) hoá lỏng được O 2 , N 2 vào năm 1877, Dewar (Anh) hoá lỏng H 2 năm 1898, Linde (Đức) hoá lỏng O 2 và N 2 và tách bằng chưng cất, K.Onnes (Hà Lan) hoá lỏng được Heli. Năm 1834 J.Perkinh (Anh) đã đăng kí bằng phát minh đầu tiên về máy lạnh nén hơi với các thiết bò đầy đủ như một máy lạnh nén hơi hiện đại, bao gồm : máy nén, giàn ngưng tụ, giàn bay hơi và van tiết lưu. Đến cuối thế kỉ 19 nhờ sự cải tiến của Linde (Đức) với việc sử dụng NH 3 làm môi chất lạnh cho máy nén hơi, viếc chế tạo máy lạnh nén hơi mới phát triển rộng rãi trong hầu hết các ngành kinh tế quốc dân. Năm 1810 Leslie (Pháp) đưa ra máy lạnh hấp thụ đầu tiên, là loại máy lạnh hấp thụ chu kì với cặp môi chất là H 2 O/H 2 SO 4 . Đến giữa thế kỉ 19, nó được phát triển một cách rầm rộ nhờ kỹ sư Carré (Pháp) với hàng loạt bằng phát minh và máy lạnh hấp thụ chu kỳ và liên tục với các cặp môi chất khác nhau. Năm 1899 Geppert (Đức) đăng kí bằng phát minh máy lạnh khuếch tán hoàn toàn không có chi tiết chuyển động, sau đó đựơc Platon và Munters (Thụy Điển) hoàn thiện vào năm 1922 nó vẫn có vò trí quan trọng cho tới ngày nay. Đưa vào kết quả nghiên cứu của các nhà lý thuyết bác só người Mỹ Gorrie đã thiết kế chế tạo thành công máy lạnh nén khí dùng để điều tiết không khí cho trạm xá chữa bệnh sốt cao của ông. - 1 - ĐỒ ÁN QTTB GVHD: TRẦN VĂN NGHỆ SVTH :TRẦN ĐÌNH HIỂN Máy lạnh Ejector hơi nước đầu tiên do Leiblanc chế tạo năm 1910. Đây là một sự kiện có ý nghóa trọng đại, bởi vì nó đơn giản. Năng lượng tiêu tốn cho nó là nhiệt năng, do đó ta có thể tận dụng được các nguồn năng lượng phế thải để làm lạnh. Một sự kiện quan trọng nữa trong lòch sử phát triển kỹ thuật lạnh là việc sản xuất và ứng dụng các Freôn ở Mỹ vào năm 1930. Freôn thực chất là các chất hữu cơ Hydrocacbua no hoặc chưa no như : CH 4 , C 2 H 4 … Được thay thế một phần hoặc toàn bộ các nguyên tử Hydro bằng các nguyên tử Halôgen như Clo(Cl), Flo (F), Brôm (Br). Các chất này được sản xuất ở xưởng Dupont Kintic Chemical Inc với tên thương mại là Freôn. Đây là môi chất lạnh có nhiều ưu điểm như không cháy nổ, không độc hại… đã góp phần vào việc phát triển kỹ thuật lạnh. Từ khi một số Freôn bò cấm do phá hủy tầng ozôn, gây hiệu ứng lồng kính, thì NH 3 đã lấy lại chỗ đứng, và người ta bắt đầu nghiên cứu lại NH 3 mặc dù nó có nhiều nhược điểm như cháy nổ, độc hại… Ngày nay kỹ thuật lạnh hiện đại đã tiến những bước rất xa, có trình độ khoa học kỹ thuật ngang với các ngành kỹ thuật tiên tiến khác. Người ta đang tiến dần tới nhiệt độ không tuyệt đối. Nhiệt độ ở dàn nóng có thể đạt tới 100 0 C dùng cho mục đích của bơm nhiệt như sưởi ấm, cô đặc, sấy… Công suất của tổ hợp máy cũng được mở rộng. Ở các trung tâm điều tiết không khí công suất có thể lên tới vài triệu at. Hiệu suất máy tăng lên đáng kể, chi phí vật tư và các chi phí năng lượng cho một đơn vò lạnh giảm xuống rõ rệt. Tuổi thọ và độ tin cậy tăng lên. Mức độ tự động hoá của các hệ thống lạnh và máy lạnh tăng lên rõ rệt, những thiết bò lạnh tự động hoá hoàn toàn bằng điện tử và vi điện tử, dần dần thay thế các thiết bò thao tác bằng tay. II.VAI TRÒ KỸ THUẬT LẠNH ĐỐI VỚI NỀN KINH TẾ VIỆT NAM: Ở Việt Nam, mặc dù đã trãi qua nhiều năm chiến tranh, nhưng nhà nước đã có những chú ý đúng mức về việc phát triển kỹ thuật lạnh. Từ chỗ Miền Bắc chỉ có vài trạm nhỏ, nay đã có hàng trăm cơ sở, có những cơ sở trang bò máy lạnhvới công suất hàng triệu Kcal/h, kể cả mạng lưới trong toàn quốc, thì nước ta đã có tới trên 400 cơ sở lạnh lớn nhỏ. Trên mặt đất cũng như dưới nước (các tàu đánh bắt). Tổng cộng tất cả các trạm lạnh ở nước ta thì công suất đạt được tới 40 triệu Kcal/h. Nước ta có điều kiện đòa lý thuận lợi với bờ biển trãi dài 3000 cây số, rất thuận lợi cho việc phát triển ngành lạnh đi đôi với ngành đánh bắt, nuôi trồng thuỷ hải sản. Những năm gần đây ở nước ta nhu cầu làm lạnh ngày càng tăng nhanh. Đã có hàng triệu phân xưởng đông lạnh thực phẩm xuất khẩu như : tôm, cá, thòt, rau, quả,… đựơc xây dựng trên khắp mọi miền đất nước. Kỹ thuật lạnh đã thâm nhập hơn 60 ngành kinh tế khác nhau. Với sự mở cửa liên doanh với nước ngoài, các dòch vụ thương mại, du lòch phát triển mạnh với sự hình thành các trung tâm văn hoá, giao dòch quốc tế, đòi hỏi sử dụng rất nhiều kỹ thuật lạnh. Hơn nữanước ta có khí hậu nhiệt đới quanh năm nóng bức, độ ẩm lại cao, cho nên việc điều hoà không khí, bảo quản thực phẩm và giải khát bằng nước đá là nhu cầu bức thiết hiện nay. Tuy vậy trình độ khoa học kỹ thuật của nước ta còn non yếu, ngành lạnh ở Việt Nam chúng ta hiện nay là quá nhỏ bé, chúng ta chỉ chế tạo được các loại máy lạnh NH 3 nhỏ, chưa chế tạo được các loại máy lạnh cỡ lớn, máy lạnh Freôn hay các thiết bò tự động hoá. Phần lớn thiết bò sử dụng hiện nay với công suất lớn đều nhập từ nước ngoài. - 2 - ĐỒ ÁN QTTB GVHD: TRẦN VĂN NGHỆ SVTH :TRẦN ĐÌNH HIỂN Do vậy việc nghiên cứu và tổ chức phát triển ngành lạnh ở nước ta là sự cần thiết. Và chắc chắn sẽ mang lại hiệu quả kinh tế to lớn cho đất nước. Chương 2 TỔNG QUAN PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ I. LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ CHỌN VỊ TRÍ XÂY DỰNG PHÂN XƯỞNG : Ở khu vực phía nam của nước Việt Nam, Thành Phố Hồ Chí Minh là nơi có số dân phân bố đông nhất (trên 5 triệu dân với diện tích 2093,7 km 2 ). Bên cạnh đó Thành Phố Hồ Chí Minh còn là nơi tập trung nhiều ngành khoa học kỹ thuật và dòch vụ trong nước và quốc tế. Vì thế nhu cầu của con người và thực phẩm, sinh hoạt, dòch vụ ngày một gia tăng. Với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm quanh năm hầu như không có mùa đông. Người dân ở đây có nhu cầu giải khát rất lớn. Thò trường nước giải khát tràn ngập Thành Phố Hồ Chí Minh với các sản phẩm : Cocacola, Pepsi,tripeco… và các loại khác như : Bia Sài Gòn (Việt Nam), Heineken, Tiger. Tất cả những loại nước giải khát trên được người dân sử dụng với nước đá. Do vậy nước đá có vai trò rất quan trọng trong nhu cầu giải khát. Cứ tính bình quân lượng nước đá sử dụng cho một người trong một ngày là 100 gram thì với số dân 5 triệu, Thành Phố Hồ Chí Minh sẽ tiêu thụ hơn 500 tấn nước đá trong một ngày. Con số này quả thật rất lớn so với phần cung nước đá hiện nay ở thành phố. Chính vì thế việc xây dựng một phân xưởng sản xuất nước đá tinh khiết ở Thành Phố Hồ Chí Minh thích hợp đáp ứng nhu cầu người dân thành phố cả về số lượng lẫn chất lượng, hơn nữa nước đá tinh khiết bảo đảm vệ sinh cho người sử dụng, bảo đảm sức khoẻ người dân. Chắc chắn dần sẽ thay thế nước đá cây, và chiếm lónh thò trường thành phố. Quận Tân Bình là nơi có đòa hình rộng lớn, nhiều khu công nghiệp được xây dựng ở đây. Mặt bằng rẻ so với các quận khác ở thành phố. Có các đặc điểm sau : - Vò trí đòa lí : nằm hướng Bắc thành phố Hồ Chí Minh. Đòa hình bằng phẳng, giáp ranh với quận 6, quận 10, quận 11, quận Phú Nhuận, huyện Bình Chánh, huyện Hóc Môn, quận Gò Vấp. - Khí hậu : khí hậu thành phố Hồ Chí Minh nói chung, quận Tân Bình nói riêng, đều mang khí hậu nhiệt đới gió mùa, có 2 mùa rõ rệt, mùa mưa kéo dài từ tháng 4 – 5 đến tháng 10 – 11. Lượng mưa bình quân 2000 ml/năm. + Nhiệt độ trung bình 27 0 C. + Nhiệt độ tối đa 40 0 C. + Nhiệt độ thấp nhất 15,8 0 C. - Giao thông vận tải : Do quận Tân Bình nằm gần cử ngõ thành phố, nên có những nút giao thông quan trọng. + Bến xe Tây Ninh. + Sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất. - 3 - ĐỒ ÁN QTTB GVHD: TRẦN VĂN NGHỆ SVTH :TRẦN ĐÌNH HIỂN Giao thông thuận tiện với những đại lộ Hoàng Văn Thụ, Cách Mạng Tháng Tám, Lý Thừơng Kiệt, u Cơ, phân bố vào các quận giáp biên và 2 trung tâm thành phố. Qua những lập luận trên cho thấy quận Tân Bình là nơi tốt nhất để xây dựng phân xưởng sản xuất nước đá tinh khiết có hiệu quả kinh tế cao. II. MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG : Do vò trí xây dựng ở thành phố Hồ Chí Minh. Phân xưởng sản xuất nước đá, cần biết tận dụng tối đa các mặt bằng cho phép. Điều này không nằm ngoài mục đích giảm chi phí ban đầu. Mặc dù việc dự trữ đất để mở rộng phát triển mở rộng phân xưởng là điều cần thiết nhưng điều ấy chỉ phù hợp với những nơi có mặt bằng rộng lớn, giá rẻ. Ở đây phân xưởng sản xuất nước đá đang thiết kế được xây dựng với tổng diện tích dự toán là : 42*33 = 1386 m 2 . Bao gồm các bộ phận : Phòng hành chánh, phòng kỹ thuật, phòng máy, khu xử lý nước, phòng làm đá, kho trữ đá và khoảng sân để xe vào và ra trong quá trình xuất hàng từ kho. Toàn bộ khu vực sản xuất và điều hành sản xuất được xây dựng trên mặt bằng chữ L, bộ phận lọc nước chiếm 80 m 2 , phòng máy chiếm 140 m 2 , phòng trữ đá chiếm 30 m 2 và khu hành chánh chiếm 80 m 2 . Ngoài ra còn có phòng bảo vệ và trạm biến điện, phòng vệ sinh. III. SO SÁNH CHẤT LƯNG NƯỚC ĐÁ HIỆN NAY : Hiện nay ở Thành phố Hồ Chí Minh ngành sản xuất nước đá đã được nhà nước và tư nhân quan tâm. Về phía nhà nước có các xí nghiệp : Đông Lạnh I vừa sản xuất nước đá cây phục vụ sản xuất, sinh hoạt. Xí nghiệp Seaprodex (u Cơ), Seapromit Co (Hoà Bình),sản xuất đá vảy, đá cây chủ yếu phục vụ cho sản xuất : ướp lạnh và bảo quản sản phẩm đông lạnh. Về phía tư nhân sản xuất nước đá chủ yếu phục vụ sinh hoạt làm thức uống. Đó là các phân xưởng : + An Phú Thủ Đức, Bà Chiểu (300 cây/ngày), Điện Biên Phủ (300 cây/ ngày), Nguyễn Trãi (300 cây/ ngày), Hàm Tử (1000 cây/ ngày), Hóc Môn (300 cây/ ngày). + Vạn Đạt (Rosa) : sản xuất nước đá tinh khiết với năng suất 15 tấn/ngày. Khi so sánh chất lượng nước đá chúng ta xét đến thành phần của nguồn nước kết tinh. Bởi vì những thành phần tính chất của nước sẽ trực tiếp đánh giá phẩm chất của nước đá. Sau đây là một số kết quả phân tích các mẫu nước ngầm, nước máy ở thành phố Hồ Chí Minh. Bảng kết quả phân tích lượng nước trong mùa mưa (tháng 6, 7, 8) của máy nước ngầm Hóc Môn. Tầng chứa H 2 O Tầng chứa nước tứ II Lớp thấm TB Phần trên lớp thấm Phần dưới lớp thấm Tên giếng Quang trung Trung chánh Đông thạnh Độ sâu 40 m 75 m 150 m Ngày lấu mẫu 17 - 03 -1984 17 - 03 -1984 10 - 1982 - 4 - ĐỒ ÁN QTTB GVHD: TRẦN VĂN NGHỆ SVTH :TRẦN ĐÌNH HIỂN PH Fe (mg/l) Độ kiềm (CaCO 3 ) Độ cứng (CaCO 3 ) Độ đục (SiO 2 ) Cl – (mg/l) Ca (CaCO 3 ) Nitrat Nitrit Sunfat Mg (mg/l) Cacbonat Bicacbonat CO 2 (tự do) Chất rắn hoà tan Chất rắn tổng cộng 5,1 0,5 4 12 9 28 2 - vết - 10 0 4,9 120 110 120 5,2 0,3 16 4 15 5 4 - 0 vết 4 0 19,5 200 200 90 5,4 9,0 36 13,9 - 8,5 2 3,08 0,05 0 11,9 0 43,04 - - 86 Bảng kết quả phân tích nước trong mùa khô tháng 3 – 1994 phân xưởng nước đá Hóc Môn. Bảng kết quả phân tích mẫu nước máy lấy từ chủ hộ : Võ Quang Sang : 209 Tân Phước, phường 6, quận 10, thành phố Hồ Chí Minh, của viện Pasteur ngày 11 - 10 - 1999 (kèm theo tiêu chuẩn). .IV. Một số loại nước đá ; Nước đá thực phẩm là nước đá làm từ nước đảm bảo tiêu chuẩn thực phẩm về tạp chất, về vi khuẩn, đặc biệt vi khuẩn đường ruột. Nước đá khử trùng là nước đá được sản xuất từ nước đã được khử trùng bằng hóa chất như hypoclorit, canxi, nitrat natri … Nước đá khử trùng dùng chủ yếu trong công nghiệp hoặc trên các tàu đánh bắt cá xa bờ để chuyên chở và bảo quản cá tươi. Nước đá từ nước biển được sản xuất từ nước biển có nồng độ cao, chủ yếu sử dụng trong công nghiệp cá để chuyên chở và bảo quản cá tươi khi đánh bắt xa bờ. Nhờ độ mặn cao nên nhiệt độ nóng chảy thấp hơn 0 0 C nên chất lượng bảo quản cá cao hơn và thời hạn bảo quản kéo dài có khi đến 2 ÷ 3 ngày. 2.3. Một số phương pháp sản xuất nước đá: 2.3.1. Bể nước đá khối: Bể nước muối được chia làm hai ngăn, ngăn lớn được bố trí các khuôn đá còn ngăn nhỏ để bố trí các dàn bay hơi làm lạnh nước muối. Trong bể có bố trí một bơm nước muối tuần hoàn mạnh từ dàn bay hơi ra làm lạnh khuôn rồi lại quay lại dàn bay hơi. Dàn bay hơi kiểu ống đứng hoặc kiểu xương cá có khả năng tăng khả năng trao đổi nhiệt lên đáng kể. Các khuôn đá được ghép lại với nhau thành các linh đá suốt chiều ngang của bể thường từ 10 đến 15 khuôn. Các linh đá không phải đứng im trong bể mà chuyển động từ đầu này đến đầu kia của bể nhờ cơ cấu chuyển động xích .Khi một linh đá đã kết đông xong và được nhắc ra khỏi bể thì cơ cấu xích chuyển động dồn tất cả các linh đá chừa ra - 5 - ĐỒ ÁN QTTB GVHD: TRẦN VĂN NGHỆ SVTH :TRẦN ĐÌNH HIỂN phần cuối bể một khoảng hở vừa đủ để đặt linh đá đã đổ đầy nước mới vào. Chuyển động giữa nước muối tuần hoàn và linh đá là ngược chiều . Khi đá đã kết đông trong khuôn , toàn bộ lênh đá được cầu trục nâng ra khỏi bể và thả vào bể làm tan giá. Các khuôn đá nóng lên , lớp băng dính khối với khuôn tan ra , cầu trục sẽ nâng linh lên và đặt vào cơ cấu lật . Do trọng lực , linh đá lật các khối đá ra và các khối đá trượt lên bàn trượt đá để vào kho chứa đá , còn linh đá được cầu trục đưa đến máng rót nước . Máng rót nước tự động nhiều vòi có đònh lượng rót đồng thời cho tất cả các khuôn đá lượng nước đã đònh trước . Sau khi rót nước xong linh đá được đặt vào đầu bể vò trí mà cơ cấu xích vừa đẩy toàn bộ các linh đá dòch ra . Máy lạnh phục vụ cho bể nước muối thường là máy lạnh amoniac một cấp , thiết bò ngưng tụ là bình ngưng ống chùm , dàn ngưng tụ bay hơi hay dàn tưới .Nước muối được sử dụng thường là NaCl hoặc CaCl 2 , đôi khi là MgCl 2 . 2.3.2. Sản xuất nước đá trong suốt: Ngoài tiêu chuẩn về nước, muốn sản xuất nước đá trong suốt cần phải khuấy để cặn bẩn và bọt khí bám trên bề mặt hình thành đá tách ra. Có 3 phương pháp khuấy bề mặt kết đông đá để sản xuất đá trong suốt. Phương pháp áp thấp là sử dụng khí nén ở áp suất 0,2 đến 0,25 bar áp suất dư, thổi vào giữa khuôn và khi đá đông gần đến giữa khuôn phải rút ống phun khí ra. Khi đầu ống bò đống băng phải dùng nước nóng hoặc hơi phun vào để nhổ ống ra. Phương pháp áp cao là sử dụng khí nén ở áp suất cao từ 1,5 đến 2 bar áp suất dư. Sử dụng phương pháp này người ta khắc phục được nhược điểm là phải rút ống phun ra kòp thời của phương pháp áp thấp. Tuy nhiên do phải thổi khí vào từ đáy khuôn lên nên ở đây lại xuất hiện nhược điểm là mũi phun nằm trong nước muối rất dể tắc do nước ẩm trong khí nén đóng băng bòt kín. Do đó khí nén áp cao phải được khử ẩm triệt để. Phương pháp thứ 3 tương đối đơn giản là dùng một que gổ khuấy. Các cơ cấu khuấy được bố trí cho tất cả các khuôn của một linh đá . Hai đầu được lắp vào hai que lắc truyền động từ một cơ cấu lắc . Khi đá kết đông gần đến tâm thì cơ cấu lắc phải được lấy ra khỏi khuôn đá để không bò đóng băng vào khuôn đá . Khoảng nước đá còn lại ở tâm là nước đá đục . Có thể cải thiện lượng nước đá này bằng cách tháo lượng nước còn lại đó ra và thay vào lượng nước sạch mới . 1. Nước đá tấm: Nước đá tấm là loại nước đá khối có kích thước dài 3 ÷ 4m, cao 2 ÷ 2,5m, dày 0,25 ÷ 0,35m, nặng 3 ÷ 4 tấn. Ưu điểm là có thể bảo quản lâu, khó tan. Nước đá tấm được sản xuất trong một khuôn kiểu tấm có chiều dài, rộng và cao tương tự kích thước tấm đá cần sản xuất. Chung quanh là áo nước muối bố trí kiểu hai vỏ. Khuôn sẽ được đổ đầy nước và được kết đông thành tấm nước đá nhờ nước muối lạnh đi phía vỏ . Sau khi tâm tấm kết đông kết đông lại với nhau thành tấm nước đá liền thì người ta cho nước muối nóng vào để làm tan giá và tấm đá được cẩu ra ngoài. Có thể bố trí môi chất lạnh sôi trực tiếp trong không gian giữa hai vỏ. Khi làm tan đá phải dùng hơi nóng tương tự khi phá băng cho dàn lạnh. 2. Phương pháp Vilbushevich (phương pháp làm đông đá trực tiếp) - 6 - ĐỒ ÁN QTTB GVHD: TRẦN VĂN NGHỆ SVTH :TRẦN ĐÌNH HIỂN Đây là phương pháp sản xuất nước đá khối nhanh, sử dụng môi chất lạnh sôi trực tiếp, rút ngắn đáng kể thời gian kết đông đá bằng cách bố trí một hoặc nhiều ống hai vỏ có môi chất lạnh sôi trực tiếp bên trong khối đá cần đông. Khi làm tan giá , người ta phải tháo toàn bộ môi chất lỏng vào một bình chứa đặt thấp hơn , sau đó cho hơi nóng vào làm tan lớp băng dính vào khuôn . Với sức nặng của mình , cây đá tự mở nắp và rơi xuống bàn trượt phía dưới để đi vào kho chứa đá . Nếu bố trí các cơ cấu thổi không khí , người ta vẫn có thể sản xuất nước đá trong suốt với phương pháp sản xuất nước đá nhanh này . Khi sử dụng phương pháp này thì thời gian đông đá giảm xuống đáng kể . Cây đá 25 kg chỉ cần 2- 3h là kết đông xong , trong khi đó đối với bể nước muối phải mất 15h . .3 Phương pháp Fechner và Grasso: Fechner: Các khuôn đá hình trụ được cố đònh trong bể nước được làm lạnh trực tiếp bằng môi chất lạnh. Đá được kết đông trên bề mặt khuôn hình trục. Phía dưới khuôn bố trí các vòi phun không khí để sản xuất đá trong suốt. Khi khối đá đủ dày người ta ngưng cấp lỏng cho khuôn và chuyển sang chế độ làm tan giá, cây đá tự nổi lên phía trên như “tên lửa”. Grasso: Thay bằng các khuôn hình trụ hai vỏ ở trên, Grasso chỉ làm các ống hai vỏ ở đáy bể nước. Các ống này tập trung lại thành từng nhóm, nước đá sẽ đóng băng trên bề mặt ống. Khi các khối băng đông kết lại với nhau thành cây đá thì quá trình kết đông kết thúc chuyển qua quá trình làm tan giá bằng hơi nóng. Cây đá sẽ nổi lên trên. Do không có khuôn bên ngoài nên cây đá không có hình dáng cố đònh và cũng không bằng. ****Tiêu chuẩn nước để sản xuất nước đá tinh khiết: A. Nước đá tinh khiết phải đảm bảo các yêu cầu sau: Tạp chất Hàm lượng tối đa Số lượng vi khuẩn trong nước 100 con/ml Vi khuẩn đường ruột 3 com/l Chất khô cho phép 1 g/l Độ cứng chung của nước 7 mg/l Độ đục theo các hạt lơ lửng 1,5 mg/l Sắt 0,3 mg/l pH 7 Muối cứng tạm thời 70 mg/l Hàm lượng muối chung 250 mg/l Sunfat + 0,75 Clorua + 1,25 Natriclorua 170 mg/l - 7 - ĐỒ ÁN QTTB GVHD: TRẦN VĂN NGHỆ SVTH :TRẦN ĐÌNH HIỂN Tính oxi hóa O 2 3 mg/l Ảnh hưởng của tạp chất đến chất lượng nước đá: (bảng 9 – 2/173, KT lạnh ƯD) B. Các biện pháp xử lý nước: Để đảm bảo chất lượng nước đá làm bằng nước có tạp chất lớn, nên tăng cường độ chuyển động của nước lên 2 ÷ 3 lần, nâng nhiệt độ đóng băng lên –6 đến -8 0 C, tốt nhất là làm sạch bằng phương pháp kết tinh chậm ở –2 0 C đến –4 0 C. Nếu không thực hiện được các biện pháp trên thì có thể làm mềm nước: tách Cacbonnat canxi, Magze, sắt, nhôm ra khỏi nước bằng vôi là quá trình hóa học giản đơn. Ví dụ như đối với canxi: Ca(OH) 2 + Ca(HCO 3 ) = 2CaCO 3 + 2H 2 O. Khi đó các chất hữu cơ sẽ đọng lại cùng với hợp chất cacbonat. Sau đó nước đã được gia công bằng vôi, được lọc qua cát thạch anh. Đến đây nước đã đảm bảo các chỉ số chung, nhưng còn chứa sắt. Trước khi lọc cần bổ sung thêm một ít vôi nữa. Khi cho nước ngậm khí, sắt thường kết hợp với CO 2 tạo thành cặn và dể dàng bò tách ra. Có thể lọc nước dể dàng bằng cát thạch anh hay bằng nhôm sunfat. Phương pháp này không những đảm bảo làm mềm nước tích tụ các chất hữu cơ và vôi mà còn chuyển hóa bicasbonat thành sunfat, kết quả là giảm được tính dòn và do đó có thể hạ được nhiệt độ đóng băng. Như vậy cần giữ độ pH trong nước ở mức 7 để giảm tính dòn của nước đá. C. Các loại thiết bò làm đá : .1. Máy làm đá mảnh của Short và Raver: Máy gồm hai hình trụ hai võ đứng, môi chất lạnh sôi ở trong, bên ngoài cách nhiệt, bên trên có bố trí bể nước và có vòi cho nước chảy đều lên bề mặt trong của hình trụ. Gặp lạnh nước đóng băng lại và được hai lưỡi bào có răng cưa nạo ra khỏi bề mặt hình trụ khi hai lưỡi bào này quay. Đá mãnh được thu ở phía dưới còn nước thừa được bơm trở lại bể trên cao. Hiện nay phương pháp này được sử dụng rộng rãi vì chúng rất kinh tế. Máy hiện đại được cải tiến chút ít ví dụ trục quay ở giữa chỉ mang một dao cắt còn phía đối diện là vòi phun nước. Nước phun đóng băng quay khi gặp bề mặt lạnh và được dao nạo ra. Do nước đá có nhiệt độ rất thấp nên nó bóc ra khỏi tang trống rất dể dàng, chúng rất dòn và có khả năng bảo quản lâu. .2. Máy làm đá tuyết Pak-Ice của Taylor: Máy bao gồm một tang trống, hai đầu có hai nắp và phía ngoài có môi chất lạnh sôi, bên trong có hai lưỡi dao nạo quay với tốc độ 250 v/ph để nạo đá hình thành trên tang trống. Để tăng bề mặt trao đổi nhiệt phía nước người ta tạo các đường dích dắc. Nước sẽ được cấp vào một nắp và hỗn hợp nước và đá vụn ra phía nắp kia. Để nạo được toàn bộ đá hình thành trên bề mặt trong của tang trống, tất nhiên hai lưỡi dao nạo cũng phải có hình dích dắc tương ứng với bề mặt trong của tang trống. Hỗn hợp nước và đá vụn được đưa qua một lưới lọc để lọc lấy đá còn nước lại được đưa trở lại máy. Nước cấp cho máy phải có nhiệt độ gần 0 0 C nên phải được làm lạnh sơ bộ trước. Loại đá tuyết này thường chỉ sử dụng để làm lạnh trực tiếp chất lỏng. Để bảo quản, vận chuyển và sử dụng dể dàng hơn, Taylor đã phát minh thêm một loại máy ép viên đá tuyết thành các cục đá dạng quả bàng loại 230 (g) và 450 (g). - 8 - ĐỒ ÁN QTTB GVHD: TRẦN VĂN NGHỆ SVTH :TRẦN ĐÌNH HIỂN .3. Máy đá cở nhỏ : Các loại máy đá cở nhỏ vài chục kg đến vài trăm kg đá/24h thường là các loại máy đá hoàn toàn tự động , sản xuất đá cục trong khay hoặc đá mãnh . Các loại máy này rất cần thiết phục vụ cho các quán hàng giải khác , quán ăn nhà hàng , khách sạn , cho mục đích tiêu dùng ,phục vụ đời sống , y tế , các bệnh viện và trong cả các xí nghiệp … Một phần nhu cầu này đã được đáp ứng bằng các tủ lạnh gia đình , tủ lạnh thương nghiệp nhưng nhu cầu đối với các máy đá vẫn rất lớn , chính vì vậy đã có nhiều cơ sở sản xuất máy đá , tủ đá nhỏ chuyên dùng . Hình dưới mô tả một tủ đá chuyên dùng để sản xuất các khay đá nhỏ . Đây là dạng tủ đá đơn giản nhất . Các giá đặt khay đều là dàn bay hơi kiểu tấm hoặc tấm có ống bay hơi đặt phía dưới để thu nhiệt của khay qua sự truyền nhiệt trực tiếp từ khay sang tấm đở đến dàn . Ngày nay , các loại máy đá công suất nhỏ rất phong phú và đa dạng đặc biệt ở Mỹ . Các máy này làm việc theo hai phương pháp liên tục và chu kì . Máy làm việc theo phương pháp liên tục chủ yếu là sản xuất đá mãnh , nguyên lí làm việc là cho nước chảy trên bề mặt ngoài hoặc bề mặt trong một ống bay hơi hình trụ . Đá hình thành trên đó được một dao nạo kiểu trục vít hoặc cánh quay nạo ra khỏi bề mặt bay hơi , và đẩy vào thung chứa . .4. Máy làm đá viên: Có rất nhiều kiểu máy làm đá viên (ống) khác nhau như của Vogt (Mỹ), Linde (Đức), Escher-Wyss (Mỹ), Astra (Đức), Trépaud (Pháp), Doelz (Đức). Tất cả chúng đều có chung nguyên lý là làm việc theo chu kỳ, kết đông đá trong các ống, môi chất lạnh sôi trực tiếp bên ngoài ống, khi đã kết đông đến chiều dày cần thiết, đổi sang chu kỳ tan giá, các ống đá rơi xuống và được dao cắt ra từng thỏi đá rộng φ = 30 đến 50 mm dài 50 đến 100 mm. Máy làm đá ống Vogt (Mó) có cấu tạo như sau. Máy gồm một bình hình trụ đứng, bên trong bố trí nhiều ống làm đá (kết cấu tương tự bình ngưng ống võ đứng), bên trên là thùng nước có bộ phận phân phối nước cho nước chảy đều lên bề mặt của ống. Phía dưới có thùng hứng nước thừa không kết đông được thành đá. Khi độ dày ống đạt 10 ÷ 15mm thì kết thúc quá trình làm đá để chuyển sang quá trình tan giá. Ở quá trình tan giá, người ta dùng bơm nước, đóng van cấp lỏng và đường hút sau đó mở van hơi nóng 10 cho hơi nóng tràn vào, đẩy lỏng vào bình chứa thu hồi 6 và làm tan lớp băng của các ống đá. Các ống đá rơi xuống và được dao cắt ra theo độ dài yêu cầu. Sau đó quá trình làm đá lại bắt đầu. Lỏng từ bình 6 được đưa về dàn ống, van cấp lỏng và van hút mở, bơm nước hoạt động trở lại. Thời gian làm đá tùy theo độ dày đá, nhiệt độ bay hơi, còn thời gian tan đá khoảng 2 phút và độ dày tổn thất khi tan giá là 0,5mm. Để giảm tổn thất khi tan giá các ống khuôn giá phải có kích thước đồng đều, nhẳn, thẳng ở phía trong ống. Để phân phối nước đều trong các ống phía bên đầu ống ta bố trí các nút đậy có các ren xung quanh . Để đá không bò gãy vụn khi cắt ra từng thỏi, ta dùng dao cắt gồm hai hình bán nguyệt và quay tròn theo hướng vuông góc vói trục của máy làm đá . - 9 - ĐỒ ÁN QTTB GVHD: TRẦN VĂN NGHỆ SVTH :TRẦN ĐÌNH HIỂN Vì làm lạnh trực tiếp nên cần lượng môi chất nhiều nên sử dụng NH 3 vì nó rẻ, để tìm. 2.7. Ưu nhược điểm của máy làm đá dạng viên: Ưu: Thiết bò nhỏ gọn, thời gian làm đá nhanh. Do làm lạnh trực tiếp nên ít bò tổn thất lạnh, thiết bò ít bò hao mòn. Sản phẩm làm ra sạch, dể sử dụng trong sinh hoạt nên rất được ưa chuộng. Thiết bò tự động hóa tuần hoàn nên không sử dụng công nhân nhiều. Nhược: Thiết bò đắt tiền, sản phẩm làm ra giá thành cao nên khó tiêu thụ. Sản phẩm làm ra phải sử dụng ngay, không bảo quản lâu được vì chúng dể bò kết nối vào bò hao tốn nhiều. Các ống làm đá phải đầy, đảm bảo không bò gò rỉ để môi chất tràn vào gây nguy hiểm. Nếu dao không được thiết kế hoàn hảo dể gây vụn vở đá. - 10 - [...]... Kw - 26 - ĐỒ ÁN QTTB Chương 3 GVHD: TRẦN VĂN NGHỆ SVTH :TRẦN ĐÌNH HIỂN TÍNH TOÁN THIẾT BỊ BỐC HƠI I TÍNH THỜI GIAN ĐÔNG ĐÁ; Với thiết bò bốc hơi của máy đá sản xuất đá viên – môi chất sôi phía ngoài ống, đá đông phía trong ống, môi chất nhận nhiệt từ nước để bốc hơi Thời gian đông đá phụ thuộc đường kính viên đá, hệ số cấp nhiệt cũng như chế độ ống Đối với quá trình sản xuất đá viên, ban đầu nước đông... Thùng chứa nước ở phía trên: - Thùng chứa nước trên có nhiệm vụ phân phối nước cho các thùng làm đá - Kích thước: • Chiều cao : 1 m • Chiều rộng : 1 m ⇒ Thể tích nước chứa 1 m3 = 1000 kg Đáp ứng tốt chonhu cầu làm đá với năng suất 500 kg/mẻ b) Thùng chứa nước ở phía dưới: Chứa nước từ máy lọc bơm sang và nước không đóng băng từ bồn chảy xuống Nhiệm vụ là cung cấp nước cho thùng phía trên, đảmbảo nước cho... Thời gian xả đá cộng cắt đá khoảng 8 phút ⇒ Thời gian 1 mẻ ≈ 35 phút τ= r α 1 * t1 II KÍCH THƯỚC MÁY LÀM ĐÁ: Thời gian làm đá t = 35 phút Đường kính ống đông đá: Φ = 50 * 57 mm Nhiệt lượng đông đặc đá: r = 80 kcal/kg Năng suất thiết kế: G = 500 kg/mẻ ≈ 926 kg/h Bề dày lớp đá bám trên ống: δ = 0.022 m Chiều cao ống đá: H = 1.75 m Khối lượng đá bám trên ống: π 2 m = *D *H *ρ 4 - 28 - ĐỒ ÁN QTTB GVHD:... kỳ làm đá Kích thước 1.5*1 c) Lưới thoát nước: - Ngăn không cho đá rơi xuống - Giữ cố đònh cho dao cắt đến cắt đá - Duy chuyển đá ra bao đựng - Thoát nước khi nước không đóng băng - Lưới làm bằng cọng inox chiều dày γ = 5 mm Đặt nghiêng một góc 25o so với phương ngang, đường kính khoảng 1.5 m d) Dao cắt: Nhiệm vụ dao cắt là cắt những viên đá rơi xuống, đồng thời giữ khoảng cách cố đỉnh của viên đá, Do... số ẩn nhiệt nước đá; λ d : hệ số dẫn nhiệt của nước đá; t1 : nhiệt độ thành ống; t2 : nhiệt độ môi chất; α 1 : hệ số cấp nhiệt nước vào thành ống; rng : bán kính ngoài của ống; λ M : hệ số dẫn nhiệt của thép; rtn : bán kính trong của ống; δ d : bề dày của đá; α 1 phụ thuộc vào đặc tính của nước cũng như vận tốc chảy của nước qua ống - Các thông số của nước ở 0oC: ρ = 997.1 kg/m3; C = 4.2 kj/kgoC; λ... = 122539 Kcal/h = 143 Kw III Sơ đồ nguyên lývà giãn đồ lgP-h • Sơ đồ nguyên lý : Giản đồ lgp – h: - 22 - ĐỒ ÁN QTTB : GVHD: TRẦN VĂN NGHỆ SVTH :TRẦN ĐÌNH HIỂN Chọn các thông số làm việc của chế độ làm việc: + Nhiệt độ sôi môi chất :t0= -150C + Nhiệt độ ngưng tụ: tc = tw2 + ∆ t k tw2:nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng + Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng tính theo nhiệt độ nước vào tw2 = tw1 + 2.5 tw1 =... (quá lạnh) thì nhiệt độ của môi chất sẽ gần bằng nhiệt độ của nước làm mát II Tính toán và chọn thiết bò: Thông số khí hậu ở Tp.HCM: Do dự đònh đặt máy đá tại Tp.HCM nên các điều kiện chọn để làm máy đá được lấy tại đây t1 = 37.5oC Độ ẩm ϕ = 74% Tra đồ thò ta được nhiệt độ ướt kế: 32.5 oC Nhiệt độ nước ra tính theo nhiệt độ nước vào: - 31 - ĐỒ ÁN QTTB GVHD: TRẦN VĂN NGHỆ SVTH :TRẦN ĐÌNH HIỂN tw2 = tw1... Sau đó nước đông như đá khối bình thường Để tính chính xác, thời gian đông đá cho quá trình này là rất phức tạp Với mức độ giới hạn của độ ẩm này, ta chọn công thức gần đúng để tính thời gian đông đá như sau: 2 A * (1 + B1 ) δ d  r  B1 τ= δd − 1 *   2 α 1 * t1  B1 − A1 rng  2 * ( B1 − A1 )   Với: λd * t 2 A1 = α 1 * t1 * rng rng λd * ln λM rtr 3 r = 306*10 kg/m3 r : hệ số ẩn nhiệt nước đá; λ... máy làm đá: PN = 34,8 PT = 0 ⇒ RN = 1,6(34,8 - 0) = 55,68 Trước lớp vật liệu cách ẩm chỉ có thép có bề dày và hệ số µ là không đáng kể nên: δ CA ≥ 1,8.10-4.Rn ⇔ δ CA ≥ 1,8.10-4.55,68 = 0,01 chọn δ CA = 0,012 (chọn 4 tấm giấy dầu δ = 0,003) - 19 - ĐỒ ÁN QTTB GVHD: TRẦN VĂN NGHỆ SVTH :TRẦN ĐÌNH HIỂN CHƯƠNG II TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯNG VÀ CHỌN MÁY NÉN CHO HỆ THỐNG I Tính cân bằng năng lượng cho tủ đá: Việc... Tổn thất do thắp sáng: Q4 = F*A A : nhiệt lượng toả ra do thắp sáng F : diện tích phòng Q4 = 30*4 = 120 Kw/h A = 4 W/m2 - 20 - ĐỒ ÁN QTTB GVHD: TRẦN VĂN NGHỆ SVTH :TRẦN ĐÌNH HIỂN Tổng tổn thất của kho Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 0.7 * 3600 120 * 3600 = 1800 + + 2400 + 4.187 4.187 * 100 = 5800 kcal/h I Tính tổn thất năng lượng do máy làm đá: 1 Năng lượng tiêu tốn làm lạnh đông và quá lạnh đá Q1 = Ct*[( tb . sang quá trình tan giá. Ở quá trình tan giá, người ta dùng bơm nước, đóng van cấp lỏng và đường hút sau đó mở van hơi nóng 10 cho hơi nóng tràn vào, đẩy lỏng vào bình chứa thu hồi 6 và làm tan. giữa chỉ mang một dao cắt còn phía đối diện là vòi phun nước. Nước phun đóng băng quay khi gặp bề mặt lạnh và được dao nạo ra. Do nước đá có nhiệt độ rất thấp nên nó bóc ra khỏi tang trống. xuống và được dao cắt ra theo độ dài yêu cầu. Sau đó quá trình làm đá lại bắt đầu. Lỏng từ bình 6 được đưa về dàn ống, van cấp lỏng và van hút mở, bơm nước hoạt động trở lại. Thời gian làm đá tùy