Ngành công nghiệp kỹ thuật lạnh đã được ra đời từ rất lâu và được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và trong sản xuất .Đối với sản xuất kỹ thuật lạnh được ứng dụng vào nhiều ngành công nghiệp ,kỹ thuật khác nhau : trong công nghiệp ,kỹ thuật khác nhau : trong công nghiệp thực phẩm ,chế biến thủy sản ,y học…Điều nổi bật nhất trong công nghiệp kĩ thuật lạnh là kho bảo quản đang được sử dụng ở nhiều nơi trong sản xuất. Với sự mở cửa liên doanh với nước ngoài , các dịch vụ thương mại ,du lịch phát triển mạnh hình thành các trung tâm văn hóa ,giao dịch quốc tế đòi hỏi sử dụng nhiều về kĩ thuật lạnh.Hơn nữa nước ta có khí hậu quanh năm nóng bức ,độ ẩm lại cao cho nên việc điều hòa không khí ,bảo quản thực phẩm và đặc biệt giải khát bằng nước đá là nhu cầu thiết yếu hằng ngày . Để sản xuất nước đá hiện nay có rất nhiều phương pháp cho ra nhiều loại như đá khác nhau như đá cây ,đá vẩy, đá viên.. Trong đó phần lớn nước đá được phục vụ nhu cầu giải khát của người tiêu dùng hiện nay là đá viên .Để bắt kịp xu hướng hiện nay có nhiều máy sản xuất đá viên với công nghệ và công suất khác nhau. Với tất cả những lí do trên nhóm chúng em xin trình bày về tính toán thiết kế hệ thống máy sản xuất đá viên với công suất 5 tấn ngày .
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH THIẾT KẾ MÁY SẢN XUẤT ĐÁ VIÊN TẤN/NGÀY Môn học: KĨ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG Nhóm: GVHD: TS Trần Đình Anh Tuấn GVHD: TS Trần Đình Anh Tuấn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN GVHD: TS Trần Đình Anh Tuấn DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM Tên Trần Văn Khá Nguyễn Vĩnh Khoa Phạm Anh Khoa Trần Trung Kiên Trần Thanh Khang Đặng Duy Khang Phan Minh Huy MSSV 16045731 16061081 15011861 16039021 16051581 16039591 16044991 GVHD: TS Trần Đình Anh Tuấn LỜI MỞ ĐẦU Ngành công nghiệp kỹ thuật lạnh đời từ lâu ứng dụng rộng rãi đời sống sản xuất Đối với sản xuất kỹ thuật lạnh ứng dụng vào nhiều ngành công nghiệp ,kỹ thuật khác : công nghiệp ,kỹ thuật khác : công nghiệp thực phẩm ,chế biến thủy sản ,y học… Điều bật công nghiệp kĩ thuật lạnh kho bảo quản sử dụng nhiều nơi sản xuất Với mở cửa liên doanh với nước , dịch vụ thương mại ,du lịch phát triển mạnh hình thành trung tâm văn hóa ,giao dịch quốc tế đòi hỏi sử dụng nhiều kĩ thuật lạnh.Hơn nước ta có khí hậu quanh năm nóng ,độ ẩm lại cao việc điều hòa khơng khí ,bảo quản thực phẩm đặc biệt giải khát nước đá nhu cầu thiết yếu ngày Để sản xuất nước đá có nhiều phương pháp cho nhiều loại đá khác đá ,đá vẩy, đá viên Trong phần lớn nước đá phục vụ nhu cầu giải khát người tiêu dùng đá viên Để bắt kịp xu hướng có nhiều máy sản xuất đá viên với công nghệ công suất khác Với tất lí nhóm chúng em xin trình bày tính tốn thiết kế hệ thống máy sản xuất đá viên với công suất tấn/ ngày GVHD: TS Trần Đình Anh Tuấn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Một số vấn đề liên quan đến sản xuất nước đá 1.1.1Vai trò nồng độ tạp chất cho phép : Nước đá có vai trị quan trọng đời sống công nghiệp Trong công nghiệp sử dụng nước đá để ướp lạnh bảo quản thực phẩm ,rau , chống hư hỏng Trong đời sống nước đá có vai trò quan trọng phục vụ giải khát cho sinh hoạt người dân.Nước đá băng tuyết cịn có vai trị quan trọng thể thao giải trí tạo sân trượt băng nghệ thuật đại hội thể thao mùa đông cần bổ sung tuyết nhân tạo Chất lượng nước đá chịu tác động nhiều yếu tố thành phần có nước sử dụng ,phương pháp kĩ thuật sản xuất , quy trình vận hành Nước dùng để sản xuất phải đảm bảo yêu cầu vệ sinh ,các tạp chất vi sinh vật nước không vượt qui định bảng Bảng 1.Hàm lượng tạp chất nước đá công nghiệp Tạp chất Số lượng vi khuẩn Vi khuẩn đường ruột Chất khô Độ cứng chung nước Độ đục( theo hàm lượng chất lơ lửng ) Hàm lượng sắt Độ pH Hàm lượng 100 con/ ml con/ml 1g/lít 7g/lít 1,5mg/ lít 0,3 mg/lít 6,5-9,5 1.1.2 Ảnh hưởng tạp chất đến chất lượng nước đá Tạp chất hòa tan nước làm cho chất lượng cảm quan thẩm mỹ nước đá không đảm bảo Mặt khác tạp chất làm cho lí tính nước đá thay đổi Các tạp chất tạo màu sắc khác mờ đục làm cho đá không suốt.Một số tạp chất làm cho đá trở nên giòn ,dễ bị nứt nẻ Một số tạp chất tách kết tính ,tạo thành lớp cặn bẩn nằm tâm đáy đá ,một số tạp chất lại tách q trình kết tính Có tạp chất hịa tan nước làm cho đá khó đơng ,do nhiệt độ đóng giảm GVHD: TS Trần Đình Anh Tuấn 1.1.3 Phân loại nước đá Trong công nghiệp đời sống thực tế có nhiều loại đá khác tùy thuộc vào màu sắc ,nguồn nước hình dáng mục đích sử dụng chúng a.Phân loại theo màu sắc Theo màu sắc nước đá chia làm ba loại nước đá đục , nước đá nước đá pha lê +Nước đá đục : Là nước đá có màu đục,khơng suốt màu sắc có lẫn tạp chất bên Về chất lượng ,nước đá đục khơng sử dụng vào mục đích mà sử dụng kĩ thuật ,công nghiệp nên gọi nước đá kĩ thuật.Các tạp chất nước đá đục dạng rắn ,lỏng khí +Nước đá : Là nước đá suốt ,dưới tác dụng tia sáng phản xạ màu xanh phớt Để có màu suốt cần loại bỏ chất tan ,huyền phù khí nước Vì tan không để lại chất lắng +Nước đá pha lê : Khi nước sử dụng để làm đá khử muối khí hồn tồn đá tạo đá pha lê.Đá pha lê suốt từ ngồi vào tâm tan khơng để lại cặn bẫn.Nước đá pha lê sản xuất từ nước cất ,nhưng giá thành sản phẩm cao Nước đá pha lê xay nhỏ bị dính nên ưa chuộng b phân loại theo hình dạng : Theo hình dạng đá tạo thành phân đá , đá , đá vảy ,đá viên ,đá tuyết +Đá cây: có dạng khối hộp ,để thuận lợi cho việc lấy đá khỏi khuôn ,sử dụng loại khuôn dạng chóp , phía đáy nhỏ miệng Đá kết đông khuôn đá với khối lượng 5kg,12,5kg ,24kg , 50kg , 100kg ,150kg , 200kg , 300kg +Đá : có dạng hình sản xuất cách phun nước lên bề mặt dàn lạnh dạng tấm.Kích cỡ đá dài từ 3m đến 6m, cao 2m đến 3m , dày 250mm đến 300 mm Khối lượng từ 1,5 đến 2,5 GVHD: TS Trần Đình Anh Tuấn +Đá vảy : có dạng khơng tiêu chuẩn ,được cắt tách khỏi bề mặt tạo đá thiết bị gãy vỡ dạng mảnh vỡ nhỏ.Đá vảy có chiều dày khác từ 0,5mm đến 5mm tùy thuộc vào thời gian làm đá Độ dày điều chỉnh nhờ thay đổi tốc độ quay cối dao cắt đá +Đá viên (dạng đá ống): có hình dạng hình trụ rỗng sản xuất ống ∅ 57× 3,5 mm ∅ 38× mm ,nên đường kính đá viên ∅ 50 ∅ 32 +Đá tuyết : có hình dạng xốp tuyết Đá tuyết ép lại thành viên kích thước phù hợp theo yêu cầu sử dụng 1.2 Máy làm đá viên Có nhiều máy làm đá viên (ống) khác Vogt (Mỹ), Linde (Đức), Escher-Wyss (Mỹ), Astra (Đức), Trépaud (Pháp), Doelz (Đức) Tất chúng có chung nguyên lý làm việc theo chu kỳ, kết đông đá ống, môi chất lạnh sơi trực tiếp bên ngồi, kết đông đến chiều dày cần thiết, đổi sang chu kỳ tan giá, ống đá rơi xuống dao cắt thỏi đá rộng ∅ = 30 đến 50mm dài đến 100mm Máy làm đá ống Vogt (Mỹ) có cấu tạo sau Máy gồm bình hình trụ đứng, bên bố trí nhiều ống làm đá (kết cấu tương tự bình ngưng ống vỏ đứng), bên thùng nước có phận phân phối nước cho nước chảy đến bề mặt ống Phía có thùng nước hứng nước thừa khơng kết đơng thành đá Khi độ dày ống đạt 10 ÷ 15mm kết thúc trình làm đá để chuyển sang trình tan giá Ở trình tan giá, người ta dùng bơm nước, đóng van cấp lỏng hút, sau mở van nóng 10 cho nóng tràn vào, đẩy lỏng vào bình chứa thu hồi làm tan lớp băng ống đá Các ống đá rơi xuống dao cắt theo độ dài u cầu Sau q trình làm đá lại bắt đầu Lỏng từ bình đưa ống dày, van cấp lỏng van hứt mở, bơm nước hoạt động trở lại Thời gian làm đá tùy theo độ dày đá, nhiệt độ bay hơi, thời gian tan đá khoảng phút độ dày tổn thất tan 0,5mm Để giảm thời gian tổn thất tan giá ống khn giá phải có kích thước đồng đều, nhẵn, thẳng phía ống GVHD: TS Trần Đình Anh Tuấn Để phân phối nước ống phía bên đầu ống ta bố trí nút đậy có ren xung quanh Để đá không bị gãy vụn cắt thỏi, ta dùng dao cắt gồm hình bán nguyệt quay trịn theo hướng vng góc với trục máy làm đá *Ưu nhược điểm máy làm đá viên : +Ưu: Thiết bị nhỏ gọn, thời gian làm đá nhanh Do làm lạnh trực tiếp nên bị tổn thất lạnh, thiết bị bọ hao mịn Sản phẩm làm sạch, dễ sử dụng sinh hoạt nên ưa chuộng Thiết bị tự động hóa tuần hồn nên khơng sử dụng cơng nhân nhiều +Nhược: Sản phẩm làm phải sử dụng ngay, không bảo quản lâu chúng dễ bị kết nối vào thiết bị gây hao tổn nhiều Các ống làm đá phải đầy, đảm bảo khơng bị rị rỉ để mơi chất tràn vào gây nguy hiểm Nếu dao không thiết kế hoàn hảo để gây vụn vỡ đá 1.3 Cấu tạo nguyên lí hoạt động máy sản xuất đá viên : 1.3.1 Cấu tạo: +Các thiết bị gồm có: máy nén-bình ngưng (trao đổi nhiệt thải nhiệt nước lên có thêm hệ thống bơm nước giải nhiệt tháp giải nhiệt)-hệ thống tiết lưu-và hệ thống bay hơi… +Các thiết bị phụ: Bình tách dầu hoạt động theo nguyên lý thay đổi chiều tốc độ dịng mơi chất,dựa vào khối lượng riêng mơi chất bụi dầu.-Bình chứa cao áp:để chưa mơi chất dạng lỏng áp suất cao Nhiệm vụ giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt bình ngưng cung cấp đầy đủ lượng môi chất cho hệ thống tiết lưu.Bình tách lỏng- Bình hồi nhiệt:Trao đổi nhiệt ngược dịng hôi môi chất lạnh từ thiết bị bay vào bình hồi nhiệt với mơi chất lỏng ống xoắn 1.3.2 Nguyên lí hoạt động : Hơi hút máy nén dạng áp thấp máy nén nén môi chất lên nhiệt độ cao áp suất cao Qua bình tách dầu để tách bụi dầu khỏi mơi chất Hơi bình ngưng trao đổi nhiệt thải nhiệt nước để hạ nhiệt độ áp suất ngưng tụ thành dạng lỏng.Môi chất dạng lỏng qua thiết bị hồi nhiệt làm giảm nhiệt môi chất dựa nhiệt môi chất sau qua dàn GVHD: TS Trần Đình Anh Tuấn bay hơi.Mơi chất lỏng đưa vào bình chứa áp cao Dịng mơi chất qua hệ thống tiết lưu giảm áp suất tới áp suất bay Môi chất lên dàn bay nhận nhiệt nước đá bay Sơ đồ máy đá viên Bình ngưng Bình tách lỏng Máy nén Bình tách dầu Bình chứa cao áp Tháp giải nhiệt Cối đá Phao cấp gas Bình thu hồi nhiệt CHƯƠNG TÍNH CÁCH NHIỆT ,CÁCH ẨM 2.1 Mục đích việc sử dụng cách ẩm cách nhiệt: GVHD: TS Trần Đình Anh Tuấn Cách ẩm cách nhiệt la việt quan trọng việc thiết kế máy sản xuất đá,nó góp phần giảm bớt sư thất nhiệt mơi trường xung quanh Ngăn dịng nóng từ ngồi xâm nhập vao phòng lạnh,lam giảm xuất lạnh 2.2 Tính tốn cách nhiệt, cách ẩm cho máy làm đá Máy làm đá cách nhiệt, cách ẩm thành bao quanh Chọn máy làm đá có hình trụ trịn có cấu tạo thành bao quanh sau: TT Vật liệu Thép Bitum polyurethan δi (m) 0,002 0,0001 λi W/m.k 45,3 0,7 0,054 Chiều dày cách nhiệt tính sau : k: Hệ số truyền nhiệt vách phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh -15°C , k= 0,23 W/m2 k , tra bảng 3.3 ( thiết kế hệ thống lạnh)* λcn: Hệ số dẫn nhiệt lớp cách nhiệt , theo bảng 3.1 *với polyurethane rót ngập λcn=0,047 W/m.K α1: Hệ số tổa nhiệt vách bên , α1=23,3 W/m2 k , theo bảng 3.7* α2: Hệ số tỏa nhiệt vách bên thiết bị bốc hơi, α2 = W/m2 k δi: Chiểu dày lớp vật liệu thứ ¡ cách nhiệt m