tiểu luận cuối kì chủ đề sản xuất đá tuyết từ nước biển

Ngoài c t ầ ứ ụ ủ ra, đề tài cũng sẽ khám phá các lợi ích và thách thức của máy làm đá tuyết từ nước biển, cùng với các y u tế ố ảnh hưởng đến khả năng làm đá từ nướ biển... Phân lo máy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN CUỐI KÌ

CHỦ ĐỀ: SẢN XUẤT ĐÁ TUYẾ TỪ NƯỚC BIỂN T

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA VIẾT TIỂU LUẬN

PHẦN M Ở ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 M c tiêu nghiên cụ ứu 1

3 Phương pháp nghiên cứu 1

2.3.2 Thiết bị bay hơi 5

2.3.3 Kích thước hệ thống, thông s ố nước biển u đầ vào 6

2.3.4 Kết quả thiết kế 7

CHƯƠNG 3: CÁC YẾU TỐ Ả NH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG TẠO ĐÁ

TUYẾT

3.1 Ảnh hưởng của độ ặn nước biển đến hi u m ệ suất tạo đá 8

3.2 Ảnh hưởng RPM của máy cào đến khả năng tạo đá 9

CHƯƠNG : ƯU ĐIỂM, NHƯỢC ĐIỂ4M CỦA ĐÁ TUYẾT TỪ NƯỚC BIỂN 4.1 Ưu điểm 10 4.2 Nhược điểm 10 CHƯƠNG 5: TÍNH ĂN MÒN NƯỚC BIỂ VÀ ỨNG D NG CN Ụ ỦA MÁY LÀM ĐÁ TUYẾT TỪ NƯ C BIỂN 10 Ớ

5.1 Tính ăn mòn của nướ biển 10 c 5.2 Biện pháp chống ăn mòn của máy làm đá 11 5.3 Ứng dụng 11 PHẦN K T LU N Ế Ậ 11 TÀI LI U THAM KH O Ệ Ả

PHẦN M Ở ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài

Khai thác xa b là m t trong nhờ ộ ững hướng phát tri n quan tr ng c a ngành th y s n vể ọ ủ ủ ả ới sản lượng khai thác hằng năm khoảng 6,56 triệu tấn, trong đó khai thác 3,03 triệu tấn và nuôi tr ng 3,53 tri u t n Tuy sồ ệ ấ ản lượng cao nhưng tỷ ệ thấ l t thoát sau thu hoạch còn rất lớn, đặc biệt là trong khai thác thủy sản

Để ả gi m t lỷ ệ thất thoát sau khai thác th y s n do thi u trang thi t b b o qu n c a các ủ ả ế ế ị ả ả ủ tàu cá hi n nay, các nhà khoa h c thu c Trung tâm Phát tri n công ngh cao, Vi n Hàn ệ ọ ộ ể ệ ệ lâm khoa h c và công nghọ ệ Việt Nam đã chế ạo thành công máy làm đá tuyế ừ nước t t t biển

Đề tài này nh m tìm hi u vằ ể ề máy làm đá tuyết từ nước biển, cung c p ki n thấ ế ức cơ bản về nguyên lý hoạt động ủa máy ạo đá, các thành ph n chính và ng d ng c a nó Ngoài c t ầ ứ ụ ủ ra, đề tài cũng sẽ khám phá các lợi ích và thách thức của máy làm đá tuyết từ nước biển, cùng với các y u tế ố ảnh hưởng đến khả năng làm đá từ nướ biển c

2 M c tiêu nghiên c u ụ ứ

Mục tiêu nghiên cứu đề tài này nh m tìm hiằ ểu và n m rõ nguyên lý hoắ ạt động, cũng như cấu tạo và hiểu biết về những ứng dụng, lợi ích mà máy làm đá tuyết từ nước biển mang l i ạ trong đờ ối s ng và s n xuả ất.

3 Phương pháp nghiên cứu:

Tìm hi u, phân tích, t ng h p nh ng tài li u nh ng thông tin có trong sách, giáo ể ổ ợ ữ ệ ữ trình, các phương tiện truyền thông đại chúng như: báo, đài, tạp chí, google,…

CHUYÊN ĐỀ NHIÊT GVHD: TRẦN THANH TÌNH

PHẦN N I DUNG Ộ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY LÀM ĐÁ TUYẾT Ừ NƯỚC BIỂN T1.1 Khái ni m v ệ ề đá tuyết ( ice slurry ) và máy t o ạ đá tuyế ừ nước biểt tn

Đá tuyết hay còn gọi là bùn (ice đá slurry ) là 1 loại dung dịch hai pha chứa các hạt băng lơ lửng có đường kính nhỏ hơn 1 mm ( đường kính thường từ 0,1 đến 1 mm, có khả năng trữ l nh cạ ủa đá và tính l ng cỏ ủa nướ So ới các ại đá c v lo khác, đá tuyết có mậ độ lưu ữ t tr băng cao hơn và hiệu suất làm lạnh tốt hơn

Máy tạ đá tuyết từ nước biển là máy t o o ạ đá mà nguồn nước sử d ng ụ là nước biển được bơm vào bể tuần hoàn từ đầu vào, sau đó đượ bơm c và phủ đều trên bề mặt của buồng t o ạ tuy t.ế

Hình 1 Máy làm đá tuyết từ nước biển

1.2 Phân lo máy làm ại đá

Tùy thuộc vào công suất tạo đá mà người ta sẽ phân loại ra các máy làm đá tuyết từ nước biển khác nhau Phạm vi tìm hi u cể ủa nhóm em là v ề máy sản xuất đá tuyết công suất gần 1,3 ấn/ ngày ct ủa ThS Lê Văn Luân thuộc Trung tâm Phát tri n công ngh cao, Viể ệ ện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam

1.3 Chức năng

Dùng để ảo quản b thủ hải sảy n khi đánh bắt xa b , tránh tình ờ trạng thủy hải sản bị hỏng hóc do thiếu hụt nguồn đá làm l nh ạ

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY LÀM ĐÁ TUYẾT TỪ NƯỚC BIỂN

2.1 Cấu tạo

Hệ thống áy làm đá tuyết từ nước biể được cấ ạ ừ m n u t o t hai hệ thống chính: hệ thống bơm tuần hoàn nước biển và hệ thống làm lạnh bằng môi chất

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lí chung của máy làm đá tuyết từ nước biển

2.1.1 H ệ thống bơm tuần hoàn nước biển

Gồm các thành ph n: bầ ể chứa nước biển ( sea water tank ), bơm ( Pump), động cơ hay còn ọi là g dao c o ạ đá ( Motor ), van bi ( Ball valve ), các ng d n ố ẫ

2.1.2 H ệ thống làm lạnh ằng môi bchất

Gồm các thành ph n : ầ máy nén ( compressor ), thiết bị ngưng tụ ( condensor ), van tiết lưu hay van van giãn nỡ ( Expansion Valve ), Thiế bị bay t hơi ( Evaporator ), các ống dẫn môi chất.

2.2 Nguyên lý hoạt động chung của máy làm đá tuyết từ nước biển :

Máy làm đá hoạt động dựa trên hai chu trình chính: chu trình tuần hoàn nước biể và n chu trình làm l nh ạ

CHUYÊN ĐỀ NHIÊT GVHD: TRẦN THANH TÌNH

2.2.1 Chu trình tuần hoàn nước biển :

Để ả s n xuất đá tuyết, nước nguyên li u có th ệ ể là nước muối 3% hoặc nước biển, được bơm vào bể ần hoàn và sau đó phủ tu đều trên bề mặt của buồng tạo đá Lưu lượng nước bơm sẽ phụ thuộc vào yêu cầu độ đậm đặc hoặc nhiệt độ của sản phẩm đá tuyết Nước sẽ được làm lạnh nhanh bởi hệ thống trao đổi nhiệt qua thành trong của bu ng tạo ồ đá.Tinh thể băng liên tục hình thành trên thành trong c a buồng tủ ạo đá và được tách ra khỏi bề mặ của buồng tt ạo đá nhờ dao gạt ột phM ần nước chưa kịp hình thành tinh th ể băng rơi xuống đáy buồsẽ ng tạo đá, trong khi phầ đá n tuyết sẽ được giữ lại và đ y ra ẩ ngoài bể chứa thành phẩm Phần nước chưa hình thành đá sẽ đi qua tấm sàng và quay trở lại bể nước nguyên li u ệ

2.2.2 Chu trình làm lạnh: ( chu trình lạnh 1 cấp )

Môi chất ở trạng thái hơi bão hòa kh (1) được máy nén hút về nén đoạô n nhiệt, đẳng entropy thành hơi hóa nhiệt áp su t cao, nhi t độ cao (2) Môi chất ở tr ng thái (2) đi vào ấ ệ ạ thiết b ị ngưng tụ, ngưng tụ đẳng áp, nh nhi t qả ệ k thành l ng sôi (3).Môi chỏ ất ở trạng thái(3) đi qua van ết lưu, tiết lưu đẳng enthapy thành hơi ti bão hòa ẩm(4)

2.3 Cấu tạo và thông s các b ố ộ ph n:ậ 2.3.1 Môi chất ử d ng s ụ R22

- Nhiệt độ, áp suất tại thi t ế bị bay hơi: T evaporator= - 5℃, p evaporator = 4.27 bar - Nhiệt độ tại thi t ế bị ngưn ụ : T g t condensor 40 = ℃, p condensor = 15.296 bar - Enthalpy tại các điểm 1, 2, 3, 4

+ h1= 404 06 kJ kg / + h2= 435.25 kJ kg/ + h3= 249 kJ kg.5 / + h4= 249 kJ kg.5 /

- Năng suất lạnh riêng : q0= h1- h = 4 404.06 249 - .5 = 154.56 kJ kg/ - Lưu lượng khối lượng chất làm lạnh : 0.07 kg/s

CHUYÊN ĐỀ NHIÊT GVHD: TRẦN THANH TÌNH

+ m = ρ × V = 1.03× 103 kg/m3×56 52 liter = 58.2 kg + Trong 1 ngày s n ả xuất được 58.2 × 24= 1396.8 ≈ 1.3 tấn

- Kích thước tổng : Dài 160 cm – R ng 90 ộ cm – Cao 110 cm - Nhiệt độ môi trường ( Ambient temperature ) : 32℃ - Sản phẩm tạ ra (o Types of product) : đá tuyết ( ice slurry) - Độ m n cặ ủa nước biển đầu vào (Salinity of sea water) : 30 ppt - Nhiệt độ nước biển đầu vào (Initial sea water temperature) : 27.8℃ - Nhiệt độ đạt được (Temperature to be achieved) : -5℃

- Môi chất sử d ng (Refrigerant usedụ ) : R22

Hình 2.4 Mặt trước mô hình máy làm đá từ nước biển

Hình 2.5 M sau mô hình máy làm ặt đá từ nước biển

Hình 2.6 M trái mô hình máy làm ặt đá từ nước biển

2.3.4 K ết quả thiế kế: t

Hình 2.7 Mặt bằng nhìn t trên ừ xuống mô hình máy làm đá từ nước biển

1 Máy nén ( compressor ) 12 SIG 2 B ình tách dầu 13 Ắ quy c 3 Check valve 14 Pressostat 4 Bình ngưng ( ải gi nhiệt ằng gió ) 15 Solenoid Valve b 5 Receiver 16 Bơm

6 B ộ lọc và Drayer 17 Electrical Panel Box 7 Van điện t 18 Manometer HP & LP ừ 8 Side Glass 19 Storage Tank 9 Van 20 Seawater Tank

CHUYÊN ĐỀ NHIÊT GVHD: TRẦN THANH TÌNH

10 Van giãn n 21 Sea Water Reservoir ở 11 Động cơ điện

CHƯƠNG 3: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG TẠO ĐÁ 3.1 Ảnh hưởng ủ độ ặn c a mnước biể đến hi u n ệ suất tạ đá:o

Hình 3.1 Đồ thị tương quan gi a nhiữ ệt độ và thời gian làm l nh ạ

Khi sử dụng cùng một lo i máy ạ bơm, cùng loại máy cào tuyết, độ m n ặ càng cao thì th i ờ gian t o ạ đá càng lâu.

Hàm lượng muối tối ưu trong nước biể là từn 2-3%

3.2 Ảnh hưởng của RPM của máy cào đến khả năng tạo đá :

- Khi sử d ng cùng mụ ột loạ máy bơm, nguồn nước biển có cùng i độ ặ m n thì máy cào có RPM càng cao thời gian t o ạ đá càng lâu

- Điều này có thể được giải thích như sau: RPM cao dẫn đến ma sát cơ học giữa máy cào và bu ng t o ồ ạ đá tăng làm giảm tốc độ sản xuất đá tuy t.ế Bên c nh ạ đó, RPM cao dẫn đến mức tiêu thụ điện năng cao hơn.

CHUYÊN ĐỀ NHIÊT GVHD: TRẦN THANH TÌNH

CHƯƠNG 4: ƯU ĐI M VÀ Ể NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐÁ TUY T TỪ NƯỚC BIỂN Ế

4.1 Ưu điểm:

- Hiệu suất làm l nh cạ ủa đá tuyết cao hơn đá khối

Nhờ vào các tinh thể băng có đường kính t 0.1 ừ đến 1 mm nên diện tích tiếp xúc với ải sản t ng d n h ẵ ẫ đến khả năng làm lạnh của đá tuyết cao hơn đá khối

- Nước biển không bi n ế động như nướ ngọt vào mùa khô c

Vào mùa khô, nh ng ở ữ nơi khan hiếm nước ngọt dẫ đến n giá c a ủ đá khối từ nước ngọt tăng, ảnh hưởng đến kinh tế của ngư dân đánh bắ Nước ển thì không bi n t bi ế động như thê, vào mùa khô hay mưa đều ổ địn nh

- Nước biển có nhiều muối NaCl, MgCl2

Trong nước biển có chứa nguyên tố Clo có khả năng tiêu diệt các vi khuẩn gây hư hỏng, r phù hất ợp cho việc ảo qu n b ả cá tươi.

- Giảm chi phí v nhiên u b o qu n ề liệ để ả ả cá tươi - Kéo dài thời gian b o qu n hả ả ải sả trên biển n - Tiết kiệm chi phí b o ả quản

V giá thành c a s n phề ủ ả ẩm, theo tính toán c a các nhà khoa h c và th nghi m củ ọ ử ệ ủa doanh nghiệp, phương pháp sử ụng đá từ d nước biển có th ể tiết ki m 20% so vệ ới đá

sử dụng nước ngọt

4.2 Nhược điểm:

S n ph m máy s n xuả ẩ ả ất đá tuyế ủa đề tài có năng suất c t 1.250 kg/24 gi , tuy nhiên do ờ nhu c u thầ ực tế trên các tàu cá, mỗi chuyến đi biển c n mầ ột lượng đá bảo qu n lên tả ới 50 - 60 t n, vi c này c n ph i có nhấ ệ ầ ả ững máy có năng suất lớn hơn, tương ứng kho ng 5.000 ả kg/24 gi ờ

CHƯƠNG 5: TÍNH ĂN MÒN CỦA NƯỚ BIỂN VÀ ỨNG DỤNG CỦA MÁY LÀM C ĐÁ TUYẾT TỪ NƯỚC BIỂN

5.1 Tính ăn mòn c a ủ nước biển

Tính ăn mòn của nước bi n là khể ả năng của nước bi n gây t n h i cho các v t liể ổ ạ ậ ệu không chịu được tác động của môi trường nước mặn Nước bi n có ch a nhi u mu i và ể ứ ề ố các ch t hoá hấ ọc khác, điều này có th ể gây ra quá trình ăn mòn và xói mòn các vật liệu như kim lo i, bê tông, gạ ạch và đá granit.

Quá trình ăn mòn trong nước biển di n ra ch yễ ủ ếu thông qua hai cơ chế chính: ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa

- Ăn mòn hóa học: Nước biển có chứa nhiều muối, như clorua, bromua và sulfat, cùng v i các ch t hớ ấ ữu cơ Những ch t này có thấ ể tác động lên các v t li u và gây ậ ệ ra quá trình ăn mòn hóa học

- Ăn mòn điện hóa: Nước biển cũng chứa các ion như natri (Na+), kali (K+), canxi (Ca2+) và magiê (Mg2+) Khi các kim loại đ t trong môi trường nước biển, x y ra ặ ả các quá trình oxi hóa và kh , tử ạo ra điện thế và dòng điện Quá trình này cũng gây ra ăn mòn điện hóa trên các vật liệu

Độ ăn mòn của nước bi n phể ụ thuộc vào nhi u y u t , bao g m thành ph n hóa hề ế ố ồ ầ ọc của nước biển, nồng độ muối, nhiệt độ, lưu lượng nước và thời gian tác động Điều kiện môi trường khác nhau có thể gây ra tốc độ ăn mòn khác nhau trên các vật liệu khác nhau

5.2 Biệp pháp chống ăn mòn cho máy t o tuy t ạ đá ế

C n ầ chế ạ các bộ t o ph nthieets b d a trên các nguyên v t li u có khậ ị ự ậ ệ ả năng chịu ăn mòn của nước biển như inox 316, nhựa PVC; máy nén, b ph n tách dộ ậ ầu, dàn ngưng… đều sử dụng loại chuyên dụng cho tàu biển, đảm bảo độ ền và có giá thành cạnh tranh so b với các sản ph m nh p ngoẩ ậ ại

- Máy làm đá tuyết từ nước bi n ể được ứng d ng chính trong ụ đánh bắt cá xa b , s ờ ẽ đóng góp không nhỏ trong vi c kh c ph c tình tr ng t n th t sau thu ho ch th y hệ ắ ụ ạ ổ ấ ạ ủ ải sản Với thi t ế kế nh gỏ ọn, vi c s dệ ử ụng máy làm đá tuyế ừ nước bi n s giúp tit t ể ẽ ết kiệm không gian s d ng trên tàu do không c n có khoang chử ụ ầ ứa đá

- Sản xuất đá tuyế ừ nước bi n là quá trình quan tr ng trong ngành công nghit t ể ọ ệp lạnh á tĐ uyết này có th ể đượ ử ục s d ng trong nhiều ứng d ng khác nhau, bao gụ ồm làm mát trong các hệ thống làm l nh công nghi p, t o tuy t nhân t o trong khu ạ ệ ạ ế ạ vui chơi giải trí.

PHẦN KẾT LUẬN

Sản xuất đá tuyết từ nước bi n cho phép sể ản xuất với chất lượng ổn định Đá tuyết được thu th p và s d ng trong các ậ ử ụ ứng dụng khác nhau tùy theo nhu cầu Việc sử ụng nước d biển làm nguồn nguyên liệu cho quá trình này cũng giúp tiết kiệm nguồn nước ng t quý ọ báu S n xuả ất đá tuyế ừ nướt t c biển đóng vai trò quan trọng trong vi c cung c p mệ ấ ột nguồn tài nguyên lành m nh và ti t ki m cho ngành công nghi p l nh và các ng dạ ế ệ ệ ạ ứ ụng liên quan

CHUYÊN ĐỀ NHIÊT GVHD: TRẦN THANH TÌNH

1 Characteristics of seawater ice slurry generation with salinity variation

Link (PDF) Characteristics of seawater ice slurry generation with salinity variation

3 Việt Nam ch tế ạo thành công máy làm đá tuyết từ nước biển

Link Việt Nam ch tế ạo thành công máy làm đá tuyết từ nước biển (vietnamnet.vn) 4 Slurry Ice Machine Design Production Capacity of 1.3 Tons

Link ijaerv15n3_3.pdf (ripublication.com)