Thiết kế hệ thống cối đá vảy công suất 5 tấn ngày

ĐẠII HỌCC ĐÀ NẴNGNG TRƯỜNGNG ĐẠII HỌCC SƯ PHẠIM KỸ THUẬTT KHOA CƠ KHÍ -   - THUYẾTT MINH ĐỒ ÁN TỔNGNG HỢPP CẤPP CAO ĐẲNGNG Chuyên ngành:CƠ KHÍ Tên đề tài: THIẾTT KẾT HỆ THỐNGNG CỐNGI ĐÁ VẢY CÔNG Y CÔNG SUẤT 5 TẤNT 5 TẤT 5 TẤNN /NGÀY GVHD : ThS NGUYỄNN THỊ HỒNGNG NHUNG SVTH : NGUYỄNN VĂN MINH MSV : 171250433116 Ngày bảoo vệ:: 21/09/2020 Đà Nẵng,ng, tháng 10năm 2020 LỜI NÓI ĐẦU Từ nghìn xưa con người đã biết sử dụng lạnh có sẵn trong thiên nhiên như sử dụng băng tuyết và các hầm sâu dưới đất để bảo quản thực phẩm Quá trình hình thành đá thiên nhiên dựa vào lạnh của thiên nhiên, nhiều nơi mùa đông không khí lạnh đến -20°, -30°… làm cho nước nóng trong ao, hồ, sông, suối… bị đóng băng Ngày nay kỹ thuật lạnh giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, nó tham gia vào mọi ngành kinh tế Đặc biệt trong mục đích tiêu dùng phục vụ đời sống con người, mọi nhu cầu này đã được đáp ứng bằng các tủ lạnh gia đình, tủ lạnh thương nghiệp nhưng các nhu cầu đối với máy đá vẫn còn rất lớn Máy nước đá đã được các cơ sở sản xuất sử dụng ngày càng nhiều, nó rất cần thiết phục cho các quán hàng giải khát, nhà hàng, khách sạn… Vì nước đá có ý nghĩa quan trọng trong đời sống, nên khi nhận được đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống máy đá vảy công suất 5 tấn / ngày , sử dụng môi chất R502 em cảm thấy rất thích thú ’’ Trong khi thực hiện đồ án này có những kiến thức và kinh nghiệm thực tế em còn chưa rõ, nhờ sự chỉ dẫn tận tình của cô Nguyễn Thị Hồng Nhung đã giúp em hoàn thành đồ án này Do kiến thức còn nhiều hạn chế nên trong quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi sai sót nên rất mong được sự góp ý của quý thầy cô ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY ĐÁ VẢY 5 TẤN/NGÀY Thông số ban đầu: Công suất thiết kế: 5 tấn / ngày Thời gian làm đá: 1 giờ Nhiệt độ nước trong cối đá: 3 - 50C Môi chất lạnh: R502 Mục tiêu đề tài: Tính toán thiết kế hệ thống máy đá vảy Nội dung đề tài: + Các kiến thức cơ sở về lý thuyết máy và thiết bị lạnh + Các số liệu về khí hậu thành phố Đà Nẵng + Quy trình sản xuất đá + Tính thiết kế cối đá: kích thước, cách nhiệt, cách ẩm… cho cối đá + Tính tổn thất nhiệt, tính cân bằng nhiệt + Tính toán chu trình máy và chọn máy nén + Tính toán thiết kế dàn bay hơi + Tính thiết kế bình ngưng tụ kiểu ống chùm nằm ngang: tính diện tích trao đổi nhiệt, bố trí ống, số đường đi, công suất bơm, lưu lượng nước + Tính chọn các thiết bị phụ: tháp giải nhiệt + Tìm hiểu quy trình vận hành cối đá + Tìm hiểu quy trình nước vào, ra đá 2 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NƢỚC ĐÁ VÀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT NƢỚC ĐÁ 1 Hệ thống sản xuất nƣớc đá Quy trình sản xuất đá tinh khiết tiêu chuẩn thì nguồn nước lấy từ độ sâu 90m, nước giếng , nước ngầm, được xử lý qua hệ thống lọc thẩm thấu ngược, và diệt vi khuẩn bằng tia cực tím Các bộ phận khuôn đá, dao cắt đá, bồn cấp nước làm đá, cối lạnh và gàu tải đá của hệ thống máy sản xuất nước đá viên tinh khiết đều bằng inox, không bị rỉ sét theo thời gian Chu trình sản xuất nước đá khép kín hoàn toàn tự động, không có sự tiếp xúc trực tiếp với bàn tay con người do đó nước đá viên tinh khiết hoàn toàn đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm 1.1 Một số loại nƣớc đá Nước đá được chia thành nhiều loại khác nhau, thế nhưng đa số những người tiêu dùng đều chưa thể phân biệt được các sản phẩm này, dẫn đến nhận nhầm và mua nhầm Theo thống kê hiện nay trên thị trường nước đá của Việt Nam có tổng cộng 5 loại nước đá, bao gồm: Đá cây, đá viên ống , đá vảy , đá viên elip, đá bào Mỗi một loại đá đều có cách sản xuất, hình thức và công dụng khác nhau Cho nên để sử dụng đúng mục đích và mang lại kết quả tốt nhất người tiêu dùng nên hiểu hơn về các loại đá viên này 1.1.1 Đá cây Đá cây là loại nước đá được sản xuất theo phương pháp điện phương lạnh, đặt trong các bể dung dịch muối lạnh có nhiệt độ khoảng -10 độ C, tạo thành các khối đá với nhiều kích thước và khối lượng khác nhau Khi sản xuất đá cây sẽ cho nước vào trong các khuôn có kích thước nhất định, tùy theo từng yêu cầu sẽ sản xuất độ lớn nhỏ theo đó (trong đó đa phần các loại đá cây thường được làm lạnh với các cân nặng 12,5; 25; 50 kg) Phương pháp sản xuất nước đá cây khá đơn giản và dễ thực hiện, nhờ vào khối lượng lớn nên việc di chuyển và bảo quản đá cây trong thời gian dài dễ dàng hơn so với các loại đá viên hay nước đá tinh khiết khác, đây được xem là ưu điểm lớn nhất của đá cây Cho nên việc sử dụng đá cây cho việc bảo quản thực phẩm khi cần giữ lạnh trong thời gian dài cũng được nhiều người dùng lựa chọn, ở một số nơi người tiêu dùng còn sử dụng đá cây trong việc giải khát Tuy nhiên, để sản xuất đá cây các doanh nghiệp cần rất chi phí đầu tư và quá trình vận hành lớn nên phải mất thời gian khá dài để có thể sản xuất một lượt sản phẩm Đặc biệt, quá trình sản xuất và phương pháp khá cũ nên việc đảm bảo vệ sinh, an toàn thực phẩm không hề đạt chỉ tiêu, các sản phẩm đá cây sau khi hoàn thành sẽ không đi kèm với chất lượng Hiện nay, đa phần đá cây chỉ dùng để bảo quản thực phẩm và cung cấp cho các thuyền đánh cá sử dụng 1.1.2 Đá viên ống Đá viên ống được sản xuất bằng phương pháp làm lạnh với máy nén khí gas R22 công suất lớn, phối hợp với hệ thống lọc nước RO tạo ra các sản phẩm nước đá tinh khiết đảm bảo an toàn cho sức khỏe Hệ thống lọc nước RO giúp làm sạch nước bẩn, loại bỏ tạp chất, vi khuẩn và chất cặn lắng trong nước đá sau khi ra thành phẩm Đá viên ống có kích thước từ 18 – 48mm, được sử dụng nhiều cho các nhu cầu cần thiết trong cuộc sống, nhất là vấn đề giải khát như pha kèm với: Cà phê, bia, trà, sinh tố, hay các loại nước giải khát… Sạch sẽ, tinh khiết và an toàn cho sức khỏe chính là ưu điểm lớn nhất mà hệ thống sản xuất đá viên tinh khiết và hệ thống lọc nước RO mang lại 1.1.3 Đá viên elip Đá viên elip không được sử dụng rộng rãi như đá viên ống mà thường được dùng trong các quán bar cao cấp Người dùng có thể dễ dàng sản xuất đá viên elip với máy làm đá viên tinh khiết công suất nhỏ dùng cho cho hộ gia đình Với hệ thống làm đá đơn giản và đảm bảo an toàn thực phẩm, người dùng có thể có được sản phẩm đá viên elip và sử dụng ngay khi cần 1.1.4 Đá bào Đá bào là sản phẩm nước đá tinh khiết được sản xuất với mục đích sử dụng cho ngành công nghiệp nước giải khát và có thể dễ dàng nhận thấy chúng trên thị trường Để đạt được kết quả và mục đích như mong muốn, cũng như đảm bảo an toàn cho sức khỏe của gia đình khi lựa chọn sản phẩm nước đá người tiêu dùng cần thận trọng Ngoài ra, việc chọn lựa một địa chỉ sản xuất nước đá tinh khiết cũng quan trọng không kém, bởi vì một sản phẩm tốt điều quan trọng nhất chính là chất lượng 1.3 Nƣớc đá tinh khiết phải đảm bảo các yêu cầu sau Tạp chất Hàm lượng tối đa Số lượng môi chất trong nước 100 con/l Vi khuẩn đường ruột 3 con/l Chất khô cho phép 1g/l Độ cứng chung của nước 7 mg/l PH 7 Muối cứng tạm thời 70 mg/l Độ đục theo các hạt lơ lửng 1,5 mg/l Sắt 0,3 mg/l Sulfat+0,25 Clorua+1,25 Natri Clorua 170mg/l Tính oxi hóa 3mg/g Hàm lượng muối chung 250 mg/l 1.2 Các biện pháp xử lý nƣớc Để đảm bảo chất lượng nước đá làm bằng nước có tạp chất lớn, nên tăng cường độ chuyển động của nước lên 2 đến 3 lần, nâng nhiệt độ đóng băng lên -6 đến -8 , tốt nhất là làm sạch bằng phương pháp kết tinh chậm ở -2 đến -4 Nếu không thực hiện được các biên pháp trên thì có thể làm mềm nước, tách cacbonat canxi, magie, sắt, nhôm ra khỏi nước bằng vôi là quy trình hóa học đơn giản Ví dụ như đối với canxi: Ca( +Ca( =2 Ca +2 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 nửa Khi cho nước ngậm khí, sắt thường kết hợp với tạo thành cặn và dễ dàng bị tách ra Có thể lọc nước dễ 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 bicarbonat thành sunfat, kết quả là giảm được tích 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 tích dòn của nước đá 1.3 Các loại thiết bị làm đá 1.3.1 Máy làm đá mảnh Máy gồm hai hình trụ hai vỏ 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 mảnh 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 mở bọc ra khỏi tang trống rất dễ dàng Chúng rất dòn và có khả năng bảo quản lâu 1.3.2 Máy làm đá tuyết 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/phút 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 tạo được toàn bộ đá hình thành trên bề mặt trong của tang trống, tất nhiên hai lưỡi dao cạo 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 lưỡi lọc để lọc lấy đá còn nước lại đưa trở lại máy Nước cấp cho máy phải có nhiệt độ 0 nên phải làm lạnh sơ bộ trước Loại đá tuyết này thường được sử dụng để làm lạnh trực tiếp chất lỏng Đẻ bảo quản, vận chuyển và sử dụng dễ dàng hơn Taylor đã phát minh thêm một loại máy ép viên đá tuyết thành các cục đá dạng quả bàng loại 230g và 450g 1.3.3 Máy đá cỡ nhỏ Các loại máy đá cỡ 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 mảnh Các loại máy này rất cần thiết phục vụ cho các nhà hàng giải khát, 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 chuyên dùng