Tính toán thiết kế máy sản xuất đá cây công suất 5 tấn mẻ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA: CƠ KHÍ - - ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SẢN XUẤT MÁY ĐÁ CÂY SẢNG LƯỢNG TẤN /MẺ SỬ DỤNG GAS MÔI CHẤT THỜI GIANG 16 TIẾNG/MẺ GVHD : TH.S HỒ TRẦN ANH NGỌC SVTH : NGUYỄN ANH TIẾN LỚP : 17N1 Đà Nẵng, tháng 10- 2020 Đồ án tổng hợp Nhi t L nh G HD : Hồ Tr n nh Ng c LỜI NĨI ĐẦU Từ nghìn xưa người biết sử dụng l nh có sẵn thiên nhiên sử dụng băng tuyết h m sâu đất để bảo quản thực phẩm Quá trình hình thành đá thiên nhiên dựa vào l nh thiên nhiên, nhiều nơi mùa đơng khơng khí l nh đến - 20°, -30° …làm cho nước nóng ao, hồ, song, suối, …bị đóng băng Ngày kỹ thuật l nh giữ vai trò quan tr ng kinh tế quốc dân,nó tham gia vào m i ngành kinh tế.Đặc bi t mục đích tiêu dùng phục vụ đời sống người,m i nhu c u đáp ứng tủ l nh gia đình, tủ l nh thương nghi p nhu c u máy đá lớn Máy nước đá sở sản xuất sử dụng ngày nhiều, c n thiết phục cho quán hàng giải khát, nhà hàng , khách s n… ì nước đá có ý nghĩ quan tr ng đời sống, nên nhận đề tài “Thiết kế máy sản xuất đá công suất tấn/mẻ em cảm thấy thích thú Trong thực hi n đồ án có kiến thức kinh nghi m thực tế em cịn chưa rõ, nhờ dẫn tận tình th y Nguyễn Cơng inh giúp em hồn thành đồ án Do kiến thức nhiều h n chế nên trình thực hi n đề tài khơng tránh khỏi sai sót nên mong góp ý q th y Đà Nẵng, ngày 02 tháng 02 năm 2020 Sinh viên thực hi n NGUYỄN ANH TIẾN Trang Đồ án tổng hợp Nhi t L nh G HD : Hồ Tr n nh Ng c ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY SẢN XUẤT NƢỚC ĐÁ CÂY TẤN/MẺ Thông số ban đầu: Công suất thiếtkế : tấn/mẻ Thời gian làm đá : 16giờ Khối lượng đá : 50 kg/cây Nhi t độ nước muối bể : -120C Môi chất l nh :R134a Mục tiêu đề tài: Tính tốn thiết kế máy sản xuất đá công suất tấn/mẻ Nội dung đề tài:  Các kiến thức sở lý thuyết máy thiết bị l nh  Các số li u khí hậu thành phố Đà Nẵng  Quy trình sản xuất đá  Tính thiết kế bể đá: kích thước, cách nhi t, cách ẩm… cho bể đá cố định  Tính tổn thất nhi t, tính cân nhi t  Tính tốn chu trình máy ch n máy nén  Tính tốn thiết kế dàn bay  Tính thiết kế bình ngưng tụ kiểu ống chùm nằm ngang: tính di n tích trao đổi nhi t, bố trí ống , số đường đi, cơng suất bơm, lưu lượng nước, bơm  Tính ch n thiết bị phụ : tháp giải nhi t  Tìm hiểu quy trình vận hành bể đá  Tìm hiểu quy trình cẩu chuyển vào nước, đá Trang Đồ án tổng hợp Nhi t L nh G HD : Hồ Tr n nh Ng c CHƢƠNG TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ PHÂN LOẠI NƢỚC ĐÁ 1.1 Tính chất vật lý phân loại nƣớc đá 1.1.1 Tính chất vật lý Nước đá 0°C áp suất 0,98 bar có thơng số vật lý : - Nhi t độ nóng chảy :tr = 0oC - Nhi t lượng nóng chảy : qr = 333,6 Kj/Kg (79,8Kcal/Kg) - Nhi t dung riêng : Cpâ = 2,09 Kj/Kg (0,5 Kcal/Kg) - H số dẫn nhi t : â =2,326 W/mK (2Kcal/mhđộ) - Khối lượng riêng trung bình 900kg/m3 - Khi nước đóng băng thành nước đá, thể tích tăng 9% Nước đá sử đụng để làm l nh có khả nhận nhi t môi trường xung quanh tan thành nước nhi t độ 0°C Hình 1-1: Quá trình làm đá Trang Đồ án tổng hợp Nhi t L nh G HD : Hồ Tr n nh Ng c Lượng l nh c n thiết để biến kg nước nhi t độ ban đ u t1 thành nước đá có nhi t độ t2 : q  Cpn t1  0oC  qr  Cpd 0oC  t2 ,kJ / kg Cpn  4,18kJ / kgK , nhi t dung riêng nước Nếu nhi t độ t1 = +30°C; t2 = -12°C : q = 125,4 +333,6 +20,9 q = 479,9 kJ/kg ( =114,8 Kcal/kg) A- Quá trình h nhi t độ từ t1 xuống 0°C B - Q trình hóa rắn 0°C C – Quá trình l nh xuống t2 1.1.2 Phân loại nƣớc đá Theo thành ph n nguyên li u người ta phân nước đá nhân t o lo i nước đá từ nước ng t ( nước lã, nước sôi, nước nguyên chất, ), nước đá từ nước biển nước đá từ nước muối; nước đá từ nước sát trùng kháng sinh Trong công ngh sản xuất nước đá từ nước ng t , người ta đòi hỏi yêu c u đặc bi t nguyên li u (nước), sản xuất (nước đá) thiết bị trình sản xuất Từ nước ăn lấy m ng nước thành phố người ta sản xuất nước đá đục khối lượng riêng 890 đến 900 kg/m3 nước đá khối riêng 910 đến 917 kg/m3 nhi t độ từ -8 đến -25oC Nuớc đá đục có màu trắng có ngậm b t khơng khí t p chất , tan để l i chất lắng Thông thường nguồn nước phải đảm bảo yêu c u sau : số lượng vi khuẩn nước không 100 con/ml, vi khuẩn đường ruột không con/l, chất khô cho phép 1g/l, độ cứng chung nước không 7mg/l, độ đục theo hàm lượng h t lơ lửng không 1,5mg/l, hàm lượng sắt không 0,3mg/l, nồng độ cho phép hydro khoảng 6,5 ÷ 9,5 Trang Đồ án tổng hợp Nhi t L nh G HD : Hồ Tr n nh Ng c Những tiêu áp dụng cho nước để sử dụng cho mục tiêu kỹ thuật Nước đá dùng để uống phải đảm bảo điều ki n v sinh thực phẩm tiêu dùng thực tế Đối với nước đá sản xuất g n -12oC th hàm luợng t p chất cho phép cho bảng sau : Bảng 1-1: Hàm lƣợng tạp chất nƣớc đá sản xuất T p chất Hàm lượng tối đa Hàm lượng muối chung, mg/l 250 Sunfat +0,75 clorua +1,25 natri cacbonat, mg/l 170 Sắt, mg/l 70 Muối cứng t m thời, mg/l 0,04 Tính oxi hóa O2, mg/l Nồng độ ion hydro (pH) Khi độ pH >7 nước có lo i muối Ca, Mg đặc bi t Ca(CO3)2 đá dịn, dễ gẫy nên làm nước đá đóng băng -8oC làm tan giá 20oC Điều ki n bình thường -12oC 35oC Để đảm bảo chất lượng nươc đá làm nước có t p chất lớn, nên tăng cường độ chuyển động nước lên ÷ l n so với bình thường, nâng nhi t độ đóng băng lên -6 ÷ -8oC, tốt làm s ch băng phương pháp kết tinh chậm -2 đến -4oC.Nếu không thực hi n bi n pháp làm mềm nước : tách Ca(CO3)2, Ca, Mg, Fe, l khỏi nước q trình hóa h c đơn giản : Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 = CaCO3 +2H2O Trang Đồ án tổng hợp Nhi t L nh G HD : Hồ Tr n nh Ng c Bảng -2: Ảnh hƣởng tạp chất đế chất lƣợng nƣớc đá Tạp chất Ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc đá Kết chế biến nƣớc Ca(CO3)2 - T o thành chất lắng bẩn thường Tách ph n đá làm nứt nhi t độ thấp Mg(CO3)2 - T o thành chất lắng bẩn b t khí Tách Ơxit Sắt - Cho chất lăng màu vàng hay màu nâu Tách nhuộm màu chất lắng canxi Ôxit silic - Cho chất lắng bẩn Tách nhôm Chất lơ lửng - Cho chất cặn bẩn Tách Sunfat natri - T o vết trắng, tập trung lõi, Không thay đổi clorua sunfat làm cho lõi đục kéo dài thời gian canxi đóng băng Khơng có chất lắng Clorua canxi - Cho chất lắng xanh nh t hay xám Biến đổi thành Sunfat sunfat magiê nh t, tập trung lõi, kéo dài thời Canxi gian đóng băng Clorua magiê - Thuờng biểu hi n d ng vết Biến đổi thành Clorua trắng Khơng có cặn Canxi Cacbonat natri - Một lượng nhỏ làm nứt nhi t Biến đổi thành Cacbonat độ -9oC T o vết màu trắng natri tập trung lõi, kéo dài thời gian đóng băng, t o độ đục cao Trang Đồ án tổng hợp Nhi t L nh G HD : Hồ Tr n nh Ng c Khi chất hữu đ ng l i với t p chất Cacbonat.sau nước gia cơng vôi, l c qua cát th ch anh, đến nước đảm bảo tiêu chung, chứa sắt Trứớc l c c n bổ sung thêm vơi Khi cho nước ngậm khí, sắt thường kết hợp với CO2 t o thành cặn dễ dàng tách Có thể l c nước dễ dàng cát th ch anh hay nhôm sunfat Phương pháp đảm bảo làm mềm nước, tích tụ chất hữu vơi chuyển hóa bicacbonat thành sunfat, kết giảm tính dịn h nhi t độ đóng băng khn đá từ -8/-10oC đến -12/-14oC Như c n giữ độ pH nước mức để giảm tính dòn nước đá 1.1.2.1.Nước đá đục Nước đá đục g i nước đá kỹ thuật Nước đá đục (không suốt) nước có t p chất Nhũng t p chất chất khí, lỏng, rắn, Ở nhi t độ 0oC áp suất 0,98 bar, nuớc hòa tan tổng cộng 29,2 mg/l, nghĩa nước hịa tan tới 0,93% thể tích khơng khí đóng băng, chất khí tách ra, t o thành b t khí bị ngậm tinh thể đá Mặc d u khơng khí suốt bị phản x toàn ph n nên nước đá khơng suốt có màu trắng đục Nước thường chứa lo i muối hoà tan, chủ yếu lo i muối Canxi Magiê Ngồi cịn có t p chất rắn khơng hồ tan nước cát, bùn nằm lơ lửng nước, chúng nằm nước đá đóng băng, tinh thể đá có xu hướng đẩy t p chất, cặn bẩn, khơng khí ra, vào đá t p chất nhiều d n d n chúng bị ngậm tinh thể đá làm cho nước đá có màu trắng đục sữa màu trắng nh t 1.1.2.2.Nước đá suốt Như giới thi u, q trình nước đóng băng có hi n tượng tự làm s ch nước nghĩa nước đóng băng xảy q trình tách cặn bẩn thành ph n khác khỏi tinh thể đá hình thành.Nếu t p chất lấy khỏi bề mặt Trang Đồ án tổng hợp Nhi t L nh G HD : Hồ Tr n nh Ng c tinh thể lo i trừ t p chất khỏi bị ngâm lớp đá hình thành.Khi nước đá suốt.Thường để sản xuất nước đá suốt, nguời ta sử dụng phương pháp thổi khí vào đáy khn đá.Riêng ph n tâm đá đục cặn bẩn động l i 1.1.2.3.Nước đá pha lê Nước đá pha lê (tinh thể) sản xuất từ nước đá khử muối hồn tồn khử khí cẩn thận t o đá Trước người ta sản xuất nước đá pha lê từ nước cất Ngày nước đá pha lê sản xuất từ nước khử muối hồn tồn phương pháp hóa h c nhờ thiết bị trao đổi ion Khối nước đá phalê hoàn toàn suốt tâm Khi tan nước đá khơng để l i cặn bẩn Chính nước đá pha lê sử dụng nước đá tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm bảo quản Nước đá pha lê xay nhỏ dễ lấy bị dính Nước đá pha lê sản xuất máy đá nhỏ với điều ki n tốc độ nước bề mặt đóng băng đủ lớn đ t yêu c u 1.1.2.4.Một số loại nước đá khác Nước đá thực phẩm : Nguyên li u nước đảm bảo yêu c u tiêu chuẩn an toàn thực phẩm, t p chất, vi khuẩn, đặc bi t vi khuẩn đường ruột Nước đá suốt nước đá pha lê sử dụng nhiều so với nước đá đục Nước đá khử trùng : Nước đá khử trùng sản xuất từ nước khử trùng hóa chất hypoclorit canxi, nitrat natri, Đơi người ta cịn thêm hóa chất kháng sinh Cloteracylin 0,0001 đến 0,0005% Nước đá khử trùng dùng chủ yếu công nghi p cá để chuyên chở bảo quản cá tươi Trang Đồ án tổng hợp Nhi t L nh G HD : Hồ Tr n nh Ng c CHƢƠNG TÍNH THỂ TÍCH VÀ TÍNH TỐN CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM CHO BỂ ĐÁ 2.1 Thiết kê bể đá 2.1.1 Thông số ban đầu - Công suất bể đá : tấn/mẻ - Nhi t độ nước vào : t1 = 30oC - Nhi t độ đá : t2 = -10oC - Thời gian làm l nh : = 16h/mẻ - Môi chất l nh : R134a - Khuôn đá : 50Kg - Mi ng đá : 260  130mm - Đáy đá : 280  110mm - Chiều cao đá : 1150mm 2.1.2.Tính tốn kích thước bể đá a) Số lượng khuôn đá khn Trong : - M khối lượng đá bể ứng với mẻ (kg) suất bể M = 15000kg - m khối lượng đá m = 50kg - N số lượng khn đá b) Thể tích đá Trang