Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật nhiệt: Đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật của máy nước đá viên cải tiến tích hợp bình tách lỏng, bộ hồi nhiệt và bình bay hơi

-

LÊ CHÍ BẢO

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA MÁY NƯỚC ĐÁ VIÊN CẢI TIẾN TÍCH HỢP BÌNH TÁCH LỎNG,

BỘ HỒI NHIỆT VÀ BÌNH BAY HƠI

Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt Mã số: 8520115

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2024

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Hiếu Nghĩa, TS Võ Kiến Quốc Cán bộ hướng dẫn 1 Cán bộ hướng dẫn 2

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Huỳnh Phước Hiển

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Lê Quang Huy

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM, ngày 27 tháng 01 năm 2024

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 TS Hà Anh Tùng - Chủ tịch Hội đồng 2 TS Trần Văn Hưng - Thư ký Hội đồng 3 TS Huỳnh Phước Hiển - Cán bộ Phản biện 1 4 TS Lê Quang Huy - Cán bộ Phản biện 2 5 PGS.TS Lê Minh Nhựt - Ủy viên Hội đồng

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: LÊ CHÍ BẢO MSHV: 2170769 Ngày, tháng, năm sinh: 22/02/1996 .Nơi sinh: BR-VT Chuyên ngành: Kỹ Thuật Nhiệt Mã số:8520115

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

1 Tiếp cận trực tiếp với các nhà sản xuất máy nước đá, các cơ sở kinh doanh nước đá trong khu vực TP Hồ Chí Minh và các vùng lân cận để tìm kiếm yêu cầu cấp thiết và cần thiết của các xưởng sản xuất máy nước đá, sản xuất nước đá và cơ sở kinh doanh nước đá.s

2 Tổng quan về các nghiên cứu có liên quan đến sơ đồ nguyên lý máy nước đá ống phổ biến, cấu trúc các bộ phận của máy nước đá ống trên thế giới và tại Việt Nam

3 Thiết kế cải tiến bộ bay hơi tích hợp và áp dụng vào sơ đồ thiết kế hệ thống 4 Thiết kế thực nghiệm, tiến hành đo đạc và đásnh giá kết quả thực nghiệm 5 Đối sánh về các thông số công nghệ, hiệu quả và tính ổn định của máy nước

đá ống tích hợp

6 Đánh giá độ tin cậy của phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm kiểm chứng

7 Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của máy nước đá ống tích hợp II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 05/09/2022

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 18/12/2022

IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Nguyễn Hiếu Nghĩa, TS Võ Kiến Quốc

Tp HCM, ngày tháng năm

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

Ban giám hiệu trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM vì đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất với hệ thống thư viện hiện đại, đa dạng các loại sách, tài liệu thuận lợi cho việc tìm kiếm, nghiên cứu thông tin

Xin cảm ơn thầy TS Nguyễn Hiếu Nghĩa và thầy TS.Võ Kiến Quốc hướng dẫn tận tình cho em hoàn thành luận văn

Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm đề tài cũng như những hạn chế về kiến thức, trong luận văn chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự nhận xét, ý kiến đóng góp từ phía Thầy cô để luận văn được hoàn thiện hơn

Xin trân trọng cảm ơn!

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 12 năm 2023 Học viên

Lê Chí Bảo

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Luận văn nghiên cứu ứng dụng để tạo ra máy nước đá ống có kích thước nhỏ gọn hơn, rẻ tiền hơn, hiệu quả hơn, và khả thi về mặt chế tạo, mà vẫn đảm bảo chất lượng, thời gian sản xuất nước đá Sau khi phân tích, thiết kế, tính toán mô phỏng, máy nước đá ống tích hợp mới này sẽ được đánh giá về hiệu quả và tính ổn định, đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của máy Nghiên cứu sẽ tạo ra cơ sở khoa học vững chắc để triển khai được kết cấu hệ thống mới này

Luận văn gồm 6 chương:

- Chương 1: Tổng quan về các nghiên cứu có liên quan trên thế giới và Việt Nam

- Chương 2: Tính toán hệ thống máy đá ống với bộ bay hơi tích hợp - Chương 3: Thiết kế và mô phỏng bộ bay hơi tích hợp

- Chương 4: Thiết kế thực nghiệm và kết quả thực nghiệm - Chương 5: Đánh giá kinh tế - kỹ thuật

- Chương 6: Kết luận

ABSTRACT

The thesis researches the application to create a tube ice machine that is more compact in size, cheaper, more efficient, and feasible in terms of manufacturing, while still ensuring quality and ice production time After analysis, design, calculation and simulation, this new integrated tube ice machine will be evaluated for efficiency and stability, and the economic and technical efficiency of the machine will be evaluated Research will create a solid scientific basis to deploy this new system structure

The thesis includes 6 chapters:

- Chapter 1: Overview of related research in the world and Vietnam - Chapter 2: Calculation of tube ice machine system with integrated

evaporator

- Chapter 3: Design and simulation of integrated evaporator - Chapter 4: Experimental design and experimental results - Chapter 5: Technical and economic assessment

- Chapter 6: Conclusion

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công việc do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy TS Nguyễn Hiếu Nghĩa và thầy TS Võ Kiến Quốc

Các kết quả trong luận văn là đúng sự thật và chưa được công bố ở các nghiên cứu khác

Tôi xin chịu trách nhiệm về nội dung công việc ghi trong luận văn Tác giả luận văn

Lê Chí Bảo

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ i

LỜI CẢM ƠN iii

1.1 Sơ đồ nguyên lý máy nước đá ống phổ biến 2

1.1.1 Sơ đồ nguyên lý máy nước đá ống trên thế giới 2

1.1.2 Sơ đồ nguyên lý máy nước đá ống tại Việt Nam 3

1.2 Các nghiên cứu nâng cao hiệu quả của máy nước đá ống 7

1.2.1 Trên thế giới 7

1.2.2 Tại Việt Nam 9

1.3 Các nghiên cứu về cấu trúc các bộ phận của máy nước đá ống 10

1.4 Các nghiên cứu về môi chất lạnh của máy nước đá ống 13

1.5 Đánh giá kết quả các công trình nghiên cứu có liên quan 13

2.4.1 Chọn các thông số của chế độ làm việc 24

2.4.2 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh to 24

2.4.3 Nhiệt độ ngưng tụ tk 24

2.4.4 Nhiệt độ quá lạnh môi chất lạnh 25

2.5 Tính toán thiết kế các bộ phận sơ đồ hệ thống máy đá 25

2.5.10 Tính chọn bơm nước tuần hoàn cối đá 38

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG BỘ BAY HƠI TÍCH HỢP 40

3.1 Thiết kế bộ bay hơi tích hợp 40

3.1.1 Mô tả sự tích hợp 40

3.1.2 Thiết kế 44

3.2 Mô phỏng bộ bay hơi tích hợp 47

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 52

4.1 Thiết kế thực nghiệm 52

4.2 Kết quả thực nghiệm 56

CHƯƠNG 5 ĐÁNH GIÁ KINH TẾ - KỸ THUẬT 59

5.1 Đánh giá về hiệu quả kỹ thuật-năng lượng 59

5.2 Đánh giá về kinh tế 61

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN 70

6.1 Kết luận 70

6.2 Kiến nghị 71

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 79

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Qhn Nhiệt thu hồi tại thiết bị hồi nhiệt kW

qo Năng suất lạnh riêng kJ/kg

đến vách cách nhiệt

ks Nhiệt độ truyền nhiệt lớn nhất cho phép để W/m2K vách ngoài không bị đọng sương

mlỏng Lưu lượng khối lượng lỏng môi chất kg/s

COPSim Hệ số làm lạnh theo mô phỏng kW

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Thông số trạng thái các điểm nút 28

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật máy nén 31

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật dàn ngưng 32

Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật bơm nước tuần hoàn 39

Bảng 3.1: Chiều cao cối đá ống theo dãy năng suất 41

Bảng 5.1: Bảng thí nghiệm về các năng suất lạnh khác nhau 61

Bảng 5.2: Báo giá đầu tư ban đầu cho máy đá ống truyền thống 63

Bảng 5.3: Chi phí tiền công lao động quá trình thi công cho máy đá ống truyền thống 64

Bảng 5.4: Báo giá đầu tư ban đầu cho máy đá ống tích hợp 64

Bảng 5.5: Chi phí tiền công lao động quá trình thi công cho máy đá ống tích hợp 66

Bảng 5.6: Các thiết bị điện 66

Bảng 5.7: Biểu giá bán lẻ điện 67

Bảng 5.8: Khung thời gian bán lẻ điện 67

Bảng 5.9: Bảng so sánh giá thành giữa máy đá truyền thống và máy đá sử dụng bộ bay hơi tích hợp 69

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý máy làm đá hãng Vogt 2

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý máy làm đá hãng Linsky 3

Hình 1.3: Sơ đồ bộ làm nước đá công ty Việt An 4

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý máy làm đá ống công ty Việt Phát 5

Hình 1.5: Lắp bộ trao đổi nhiệt vỏ bọc chùm ống 8

Hình 2.2: Cấu tạo vỏ ngoài máy đá ống 19

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy đá ống cải tiến 25

Hình 2.4: Chu trình quá lạnh – quá nhiệt hệ thống lạnh 27

Hình 2.5: Catalogue máy nén Tecumseh 30

Hình 2.6: Máy nén Piston 31

Hình 2.7: Dàn ngưng giải nhiệt gió 31

Hình 2.8: Catalogue dàn ngưng Zhongli 32

Hình 2.9: Thông số kỹ thuật van tiết lưu 33

Hình 3.6: Cấu tạo bộ bay hơi tích hợp 45

Hình 3.7: Chi tiết cấu tạo phần tích hợp 46

Hình 3.8: Thuật toán mô phỏng hiệu quả của máy nước đá ống sử dụng bộ bay hơi tích hợp 47

Hình 4.1: Thiết bị bay hơi, bộ tách lỏng và bộ thu hồi nhiệt riêng lẻ được thay thế bằng thiết bị đông lạnh tích hợp 52

Hình 4.2: Thiết bị đo 53

Hình 4.3: Các điểm bố trí cảm biến nhiệt độ và thiết bị đo lưu lượng 54

Hình 4.4: Cảm biến nhệt độ lắp đặt trong ống đá 55

Hình 4.5: Phía trước và phía sau máy đá thực nghiệm 56Hình 4.6: Đường cong nhiệt độ hoạt động của mô hình thí nghiệm 57Hình 4.7: Nhiệt độ, lưu lượng môi chất lạnh về máy nén của quá trình sản xuất đá 58Hình 5.1: Nhiệt độ, COPExp của quá trình sản xuất đá 59Hình 5.2: Mối quan hệ giữa thời gian làm đá, nhiệt độ bay hơi và công suất làm lạnh trong tiến trình làm nước đá 60Hình 5.3: Túi đá ống khối lượng 5 kg 62

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay đất nước phát triển, chủ trương công nghiệp hóa, hiện đại hóa tạo ra môi trường kinh doanh và đầu tư cạnh tranh rất lớn, các công ty kinh doanh và sản xuất máy đá ống các nước vào Việt Nam cũng rất nhiều, điều đó làm cho nghành kỹ thuật lạnh nói chung và sản xuất máy đá nói riêng trong nước ta phát triển mạnh

Đi theo xu hướng năng lượng toàn cầu là giảm chi phí và sản xuất trong nước Cải tiến cấu trúc các linh kiện nhằm tạo ra một hệ thống có cấu hình gọn hơn, rẻ hơn, khả thi hơn về mặt chế tạo nhưng vẫn đảm bảo tính ổn định của hệ thống và chất lượng sản phẩm, thời gian sản xuất, phù hợp với công nghệ sản xuất hiện nay của cơ sở trong nước, nay em xin được thực hiện luận văn với đề tài:

“ Đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật của của máy nước đá viên cải tiến tích hợp bình tách lỏng, bộ hồi nhiệt và bình bay hơi.”

Đề tài thực hiện với các nội dung chính sau:

Chương 1: Tổng quan về các nghiên cứu có liên quan ở trên thế giới và Việt Nam

Chương 2: Tính toán hệ thống máy đá ống với bộ bay hơi tích hợp Chương 3: Thiết kế và mô phỏng bộ bay hơi tích hợp

Chương 4: Thiết kế thực nghiệm và kết quả thực nghiệm Chương 5: Đánh giá kinh tế - kỹ thuật

Chương 6: Kết luận

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN Ở TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1 Sơ đồ nguyên lý máy nước đá ống phổ biến1.1.1 Sơ đồ nguyên lý máy nước đá ống trên thế giới

Hãng Vogt đã làm máy nước đá ống tiết kiệm năng lương lượng hàng đầu trên thế giới bằng cách ứng dụng công nghệ điều khiển, sơ đồ nguyên lý sản xuất máy đá của hãng Vogt thể hiện ở hình bên dưới: [1]

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý máy làm đá hãng VogtHãng Linsky đã chế tạo máy đá ông với sơ đồ như sau: [2]

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý máy làm đá hãng Linsky

- Thông qua điều khiển bộ biến tần áp suất cao, chạy mà không ảnh hưởng đến nhiệt độ môi trường xung quanh;

- Sử dụng khí Freon nóng để làm đá rơi nhanh với toàn bộ quá trình chỉ mất 150 giây;

- Máy làm đá cấp thực phẩm được chứng nhận bởi CE;

- Công nghệ định tuyến nước được cấp bằng sáng chế của Linsky làm cho đá sạch và tinh thể một cách hiệu quả;

- Thiết bị bay hơi sử dụng vật liệu SUS304 hoàn toàn phù hợp với yêu cầu vệ sinh;

- Công nghệ xử lý nhiệt chuyên dụng tận dụng tốt nhất khả năng dẫn nhiệt; - Hiệu quả cao, an toàn, tiết kiệm năng lượng, bền và thân thiện với môi trường 1.1.2 Sơ đồ nguyên lý máy nước đá ống tại Việt Nam

Hiện nay máy sản xuất đá viên được sử dụng trong kinh doanh giải khát rất phổ biến ở nước ta Đá viên vừa có tính thẩm mỹ vừa đảm bảo vệ sinh nên rất được ưa chuộng Mặt khác máy làm đá viên có cấu tạo đơn giản, kích cỡ khá nhỏ, dễ sử

dụng rất phù hợp với thương mại và đời sống, có thời gian làm đá ngắn, đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng

Ở công ty Việt An [3] qui trình tạo đá của máy làm đá như hình:

1.Bình bay hơi; 2.Ống nước đá; 3.Bể chứa nước phía trên; 4.Bơm tuần hoàn; 5.Bể nước bên dưới;6.Kính xem gas; 7 Cơ cấu cắt đá ống; 8.Đá thành phẩm; 9.Van tiết lưu phao; 10.Van cấp dịch xả đá; 11 Động cơ dao cắt đá

Hình 1.3: Sơ đồ bộ làm nước đá công ty Việt An

Đá được sản xuất trong các ống có kích thước thường sử dụng là 57 mm Môi chất lạnh sôi bên ngoài ống, trong quá trình làm việc môi chất lạnh ngập bên ngoài ống

Quá trình làm việc của máy sản xuất đá viên theo chu kỳ và có thể chia thành 2 giai đoạn chính là: giai đoạn kết đông đá và giai đoạn tan giá

- Cấu tạo giống như bình ngưng ống chùm đặt đứng gồm một bình, bên trong có nhiều ống, bên trên bố trí khay chứa nước, nước từ khay chảy bên trong ống và được làm lạnh, đóng băng lên bề mặt bên trong của ống

- Theo thời gian, chiều dày của lớp đá tăng lên Lượng nước thừa được 01 thùng đặt phía dưới hứng và tiếp tục được bơm bơm lên khay cấp nước phía

trên để tiếp tục đông đá Khi độ dày đá đạt 10-15 mm thì kết thúc quá trình đông đá và chuyển sang quá trình tan đá

- Để quá trình tan đá thuận lợi và dễ dàng lấy đá ra khỏi ống tạo đá (cối đá) của máy làm đa viên, các ống phải có bề mặt bên trong nhẵn, phẵng Để làm tan đá người ta sử dụng gas nóng đi vào trong bình bay hơi và làm tan 01 lớp mỏng của thanh đá và nó rời khỏi ống rơi xuống

- Khi rơi xuống dưới nó được dao cắt thành các đoạn ngắn theo yêu cầu Sau đó tiếp tục thực hiện quá trình đông đá Trong quá trình tan đá bơm nước ngừng hoạt động

- Thời gian làm đá của máy nước đá phụ thuộc vào độ dày của đá, nhiệt độ bay hơi Thời gian tan đá khoảng 2 phút và độ dày đá tan là 0,5 mm

Công ty Việt Phát [4] cũng nghiên cứu và chế tạo máy nước đá ống theo nguyên lý như hình 1.4 như sau:

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý máy làm đá ống công ty Việt Phát

Các thiết bị chính gồm có: - Máy nén

- Bình ngưng (trao đổi nhiệt và thải nhiệt ra nước nên có thêm hệ thống bơm nước giải nhiệt và tháp giải nhiệt)

- Hệ thống tiết lưu - Hệ thống bay hơi

- Sau đó, nước sẽ tự động cấp vào thùng chứa làm nước đá, sau đó chảy vào các ống đá Cối đá có cấu tạo bên trong gồm nhiều ống inox với kích cỡ theo yêu cầu Lúc này một phần nước được làm lạnh và đóng băng bám trên bề mặt của thành ống Phần nước thừa được một thùng nước hứng ở bên dưới và tiếp tục được bơm lên phía trên Cơ chế làm lạnh của máy sản xuất nước đá viên là cơ chế làm lạnh trực tiếp bằng môi chất lạnh Môi chất lạnh được đưa vào ngập trong cối đá, sôi bên ngoài các ống đá và bay hơi làm lạnh máy làm đá

- Khi nước đá đã đông đặc đầy kín ống đá, máy sẽ chuyển chế độ xả đá Cơ chế xả đá bằng cách cho ga nóng đi vào cối đá, nhiệt độ trong cối sẽ tăng lên làm tan một lớp mỏng và nước đá tách khỏi thành ống

Ngoài ra, Công Ty Âu Việt [5] cũng làm máy làm đá viên với nguyên lý như sau: Phần lớn đá tinh khiết được sản xuất trong các ống có chiều dài khoảng 56cm, trong khi làm đá có một loại môi chất lạnh sẽ làm lạnh phía bên ngoài ống Có 2 quá trình làm việc chính của máy làm đá chính là quá trình đông thành đá và quá trình tan giá Cấu tạo máy làm đá viên có dạng đứng với dạng bình ngưng Bao gồm một trụ tròn và bên trong có nhiều liên kết ống Khay chứa nước làm đá được đặt trên cùng, sao cho nước chảy vào đường ống trong quá trình hoạt động Sau đó, nước sẽ được làm lạnh và đóng băng từ từ trên bề mặt bên trong của ống

1.2 Các nghiên cứu nâng cao hiệu quả của máy nước đá ống 1.2.1 Trên thế giới

Anusorn Chinsuwan và cộng sự (2023) [6] phát triển mô hình toán sử dụng máy làm lạnh nước và bộ trao đổi nhiệt dạng tấm để giảm mức tiêu thụ năng lượng cho máy đá Khi nhiệt độ nước cấp thấp hơn 11◦C, mức tiêu thụ năng lượng giảm khoảng 6,7–11,6% Phương pháp làm lạnh sơ bộ nước cấp này cũng được thực hiện bởi Pongthorn Yartprom và Anusorn Chinsuwan (2022) [7] để tăng hệ số hiệu quả (COP) của máy làm nước đá ống từ 1,89 lên 2,48; Acharaporn Thongdee và cộng sự (2018) [8] đã phát triển các mô hình toán học để tối ưu hóa các thành phần và điều kiện vận hành của hệ thống làm mát trước

Sukkapop Nakornsri và cộng sự (2014) [9] nghiên cứu cải tiến hiệu suất của máy làm đá dạng ống bằng cách giảm nhiệt độ nước cấp bằng thiết bị trao đổi nhiệt vỏ và ống Nghiên cứu này sử dụng máy làm đá có công suất 20 tấn/ngày Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống được thiết kế để giảm nhiệt độ nước cấp Nó có chiều dài 1,5 mét và diện tích truyền nhiệt 3,5 m2 Bộ trao đổi nhiệt được lắp đặt ở đầu vào của thiết bị bay hơi Sau đó, hiệu suất và mức tiêu thụ năng lượng của máy làm đá được kiểm tra với điều kiện thí nghiệm là nhiệt độ làm lạnh ở 20°C và 30°C Việc so sánh hiệu suất và mức tiêu thụ năng lượng trước và sau khi lắp đặt bộ trao đổi nhiệt cũng

được nghiên cứu Từ thí nghiệm, kết quả cho thấy bộ trao đổi nhiệt có thể giảm nhiệt độ nước cấp trung bình 7,5°C và mức tiêu thụ năng lượng giảm 17,1% Thời gian chu kỳ sản xuất đá giảm xuống còn 7 phút/chu kỳ và công suất của máy làm đá tăng 17,5%

Hình 1.5: Lắp bộ trao đổi nhiệt vỏ bọc chùm ống

Nattadon Pannucharoenwong và cộng sự (2017) [10] đã nghiên cứu nâng cao hiệu quả của máy nước đá ống bằng cách gắn các cánh thép dạng hình sóng lên mặt ngoài của ống làm nước đá Thí nghiệm này được thực hiện với ống có gắn cánh thép trên ống làm đá và lượng năng lượng tiêu tốn cho mỗi mẻ nước đá được so sánh với ống nước đá trơn truyền thống Nghiên cứu cho thấy cánh thép giúp tăng diện tích treo đổi nhiệt, giảm thời gian làm nước đá Việc sử dụng thêm các cánh tản nhiệt bên ngoài trên ống đá để tăng cường khả năng truyền nhiệt cũng đạt được kết quả khả quan bằng cách sử dụng cánh tản nhiệt thẳng [11] gắn bên ngoài ống đá

Hình 1.6: Ống làm nước đá có gắn cánh

C Tangthieng (2010) [12] thiết lập mô hình số để tìm ảnh hưởng của đường kính ống làm nước đá đến độ dày nước đá, tải lạnh và năng lượng Kết quả mô phỏng này được kiểm tra bằng cách so sánh phương pháp thực tế Đường ống kính tối ưu có mục tiêu làm cho máy đá đạt hiệu quả về năng lượng, tác giả đã thiết lập tiêu chuẩn về sự liên quan giữa độ dày ống đá và đường kính của đá

Hình 1.7: Kết cấu của bộ làm nước đá 1.2.2 Tại Việt Nam

Doanh nghiệp tư nhân Vĩnh Thới đã áp dụng giải pháp tiết kiệm năng lượng trong sản xuất như: tắt máy biến áp 250 kVA nhằm tiết kiệm được điện năng do tổn thất qua máy biến áp, khi đó sẽ tiết kiệm được 27,605 kWh/năm, thay thế hệ thống máy nén cũ hiệu suất làm lạnh thấp bằng hệ thống máy nén lạnh mới có hiệu suất

cao, khi đó sẽ nâng cao năng suất lạnh, giảm thời gian đông đá và tiết kiệm được điện năng tiêu thụ Sau khi thực hiện giải pháp, đơn vị tiết kiệm được 269,136 kWh/năm [13]

Cải tiến thiết kế ống tạo đá: Nghiên cứu đã tập trung vào tối ưu hóa kích thước, hình dạng và cấu trúc của ống tạo đá để tăng cường hiệu suất và tốc độ tạo đá viên Các cải tiến này bao gồm việc nghiên cứu về đặc tính tản nhiệt của ống, tăng cường luồng chảy nước và tối ưu hóa quy trình tạo đá

Tích hợp công nghệ thông minh: Nghiên cứu đã xem xét tích hợp các công nghệ thông minh vào máy nước đá ống, bao gồm kết nối internet và điều khiển từ xa thông qua điện thoại di động Điều này giúp người dùng dễ dàng kiểm soát và giám sát hoạt động của máy, cũng như tối ưu hóa sử dụng năng lượng và thực hiện bảo trì dễ dàng

1.3 Các nghiên cứu về cấu trúc các bộ phận của máy nước đá ống

Cải tiến máy nước đá ống về mặc kết cấu hệ thống cũng đã được đánh giá qua tình trạng các kỹ thuật sáng chế về thiết kế hệ thống điển hình [14-16] bao gồm:

Sáng chế CN 107120884 A ngày 01.09.2017 của Trung Quốc [14] liên quan đến máy làm đá dạng ống tiết kiệm năng lượng và hiệu suất cao Sáng chế trình bày giải pháp lắp thêm bình tích trữ năng lượng kết nối với van thông minh

1.Van điện từ; 2.Bình tích trữ năng lượng; 3.Bình ngưng; 4.Bình chứa lỏng; 5.Bình tách dầu; 6.Máy nén; 7.Van điện; 8.Bình tách lỏng; 9.Bơm tuần hoàn; 10.Bộ lọc; 11.Van điện; 12.Bình bay hơi; 13.Van điện từ; 14 Van tiết lưu

Hình 1.8: Sáng chế CN 107120884 A

Sáng chế CN 212006330 U ngày 24.11.2020 của Trung Quốc [15] cung cấp một máy làm đá ống thông minh để giải quyết vấn đề về trọng lượng nặng và rất bất tiện khi cần di chuyển của máy làm nước đá ống

1.Cửa xã đá; 2.Ống dẫn môi chất; 3.Tủ điện điều khiển; 4.Bình chứa lỏng; 5.Ống làm đá; 6.Khung thép; 7.Bình ngưng; 8.Bánh xe di chuyển.

Hình 1.9: Sáng chế CN 212006330 U

Sáng chế CN 212457543 U ngày 02.02.2021 của Trung Quốc [16] liên quan đến máy làm nước đá ống kiểu mới, bằng cách sử dụng van thông minh có thể cho môi chất lạnh lỏng chảy hai chiều và hơi môi chất lạnh chảy một chiều để làm lạnh, đơn giản hóa rất nhiều đường ống làm lạnh máy, bảo đảm áp suất bay hơi của môi chất lạnh không dao động lớn trong quá trình vận hành, hệ thống lạnh có độ tin cậy vận hành tốt, không dễ bị hỏng hóc

1.Bình bay hơi; 2.Van điện từ; 3.Bình chứa thấp áp; 4.Bình chứa lỏng; 5.Dàn ngưng giải nhiệt gió; 6.Máy nén; 7.Bình ngưng; 11.Bể nước; 12.Bơm tuần hoàn; 13.Bể nước phía trên; 14.Ống đá; 15.Vỏ thép; 16.Khoang làm đá; 17.Ống dẫn môi chất xã đá; 18.Dao cắt; 19.Máng trượt; 31,41,42,43.Van điện từ; 51.Ống trao đổi nhiệt; 52.Quạt dàn ngưng; 71,72.Van 1 chiều; 73a.Van tiết lưu tự động; 76.Ống dẫn môi chất.

Hình 1.10: Sáng chế CN 212457543 U

Hệ thống làm lạnh: Nghiên cứu đã tập trung vào tối ưu hóa hệ thống làm lạnh trong máy nước đá ống, bao gồm máy nén, bộ trao đổi nhiệt, bộ làm lạnh và bộ điều khiển Mục tiêu là cải thiện hiệu suất làm lạnh, giảm tiêu thụ năng lượng và đảm bảo sự ổn định và tin cậy của hệ thống

Ống làm đá: Các nghiên cứu đã nghiên cứu về kích thước, hình dạng và vật liệu của ống tạo đá Mục tiêu là tối ưu hóa luồng chảy nước và tản nhiệt, cải thiện quá trình tạo đá và tăng cường hiệu suất của ống

Bộ điều khiển: Các nghiên cứu đã tìm cách cải thiện bộ điều khiển của máy nước đá ống để đảm bảo hoạt động ổn định và tiết kiệm năng lượng Bộ điều khiển thông minh và các thuật toán điều khiển tiên tiến đã được nghiên cứu và áp dụng để tối ưu hóa quá trình tạo đá và quản lý nhiệt độ trong máy

Bộ chế tạo và vật liệu: Các nghiên cứu đã tìm hiểu và đánh giá các vật liệu mới và công nghệ chế tạo để cải thiện độ bền, tuổi thọ và hiệu suất của các bộ phận trong máy nước đá ống Các vật liệu cách nhiệt, vật liệu chống ăn mòn và vật liệu có khả năng tản nhiệt tốt hơn đã được nghiên cứu và ứng dụng

1.4 Các nghiên cứu về môi chất lạnh của máy nước đá ống

Chất làm lạnh HFC đang trải qua giai đoạn ngừng hoạt động ở nhiều thị trường khác nhau trên toàn cầu do tiềm năng nóng lên toàn cầu (GWP) cao Điều này buộc phải xây dựng các chiến lược phát triển khi lựa chọn chất làm lạnh thay thế để sử dụng trong thiết bị máy đá ống

Giải pháp làm lạnh của Vogt (sử dụng các hỗn hợp HFO R513A (R-1234yf / 134a (56%/44%) có đặc tính tương tự R134a) Các chất làm lạnh dựa trên hydroflouroolefin này có GWP rất thấp (GWPR513A = 573 trong 100 năm) so với các môi chất lạnh cùng loại (GWPR22 = 1760 trong 100 năm và GWPR404A = 3922 trong 100 năm) [17]

Ngoài các lợi ích về môi trường, HFO R513A hoạt động ở áp suất đầu đẩy thấp hơn (khoảng 130 PSI), giảm áp lực tổng thể lên hệ thống Hiệu quả năng lượng vẫn rất tốt với máy tiêu thụ ít nhất 2,68 kWh trên 100 lbs đá.Triển lãm Điện lạnh & HVAC Indonesia 2018, GIZ (Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit) và Tổng cục Bảo tồn Năng lượng và Năng lượng tái tạo mới (EBTKE) tại Bộ Năng lượng và Khoáng sản Indonesia (MEMR) thiết kế và phát triển máy làm đá sử dụng năng lượng mặt trời với chất làm lạnh R290 có thể sản xuất 1,2 tấn /24h Chất làm lạnh R290 được cung cấp bởi công ty hóa dầu nhà nước Indonesia, việc sử dụng chất làm lạnh R290 được xác định là lựa chọn tốt nhất để tránh xa việc sử dụng chất làm lạnh tổng hợp và đạt được hiệu quả năng lượng tối ưu trong quá trình làm đá Việc thay thế môi chất lạnh đòi hỏi một số thay đổi trong hệ thống ví dụ như máy nén biến tần sử dụng môi chất R290 phải được thiết kế, phát triển kỹ thuật bởi công ty ILK Dresden có trụ sở ở Đức

1.5 Đánh giá kết quả các công trình nghiên cứu có liên quan 1.5.1 Ưu điểm

Đa dạng model với nhiều công suất khác nhau dành cho những cơ sở nhỏ và vừa cho sản lượng từ 300 – 1800 kg/ngày hoặc dành cho công nghiệp cho sản lượng lớn từ 5 – 10 tấn/ngày [10]

Các hệ thống sử dụng đa dạng môi chất như R22, R404A, NH3 (R717)

Dần tự chủ trong công nghệ chế tạo, thay thế dần các thiết bị chính, thiết bị phụ nên thiết kế nhỏ gọn, chất lượng (đạt chuẩn ISO 9001-2000, ISO9001-2015) 1.5.2 Tồn tại

Hạn chế về mặt công nghệ và kỹ thuật, chúng ta chỉ chế tạo được các loại máy đá NH3 nhỏ, chưa chế tạo được các loại máy đá cỡ lớn, máy đá Freon hay các thiết bị tự động hóa, phần lớn thiết bị sử dụng hiện nay với công suất lớn đều nhập khẩu từ nước ngoài nên chi phí, giá thành máy đá rất cao Mặt khác, công tác bảo trì bảo dưỡng khó khăn vì các chi tiết được chế tạo độc quyền theo hãng, công ty

Chưa tự chủ được quá trình sản xuất một số thiết bị như máy nén, tháp giải nhiệt, bình tách lỏng, bình hồi nhiệt nên nên chỉ có thể nhập khẩu linh kiện và lắp ráp

Model đa dạng nhưng dãy công suất thường nhỏ do liên quan đến hàng loạt các vấn đề như (thuế môi trường, chi phí thuê mặt bằng, điều kiện tiêu chuẩn về hệ thống cấp điện, nước, )

Các hệ thống máy đá công suất lớn từ 5 đến trên 70 tấn đá trên một ngày sử dụng chủ yếu là môi chất R717 (NH3) giá thành tương đối rẻ so với các môi chất Freon nhưng có tính cháy nổ cao, độc hại và có tính ăn mòn kim loại

Chưa quan tâm quản lý năng lượng Hiện nay, nhiều doanh nghiệp sản xuất nước đá vẫn còn lãng phí năng lượng khá lớn Khá phổ biến là nhà máy chỉ có một đồng hồ tổng (để tính tiền) và một đồng hồ lắp tại một cụm máy nén (để kiểm tra điện năng tiêu thụ có bị thất thoát) Chưa có lắp đồng hồ cho từng thiết bị cụ thể Mặt khác, nhà máy chỉ kiểm soát lượng điện tiêu thụ theo từng tháng (theo hóa đơn tiền điện), chưa kiểm soát được lượng điện tiêu thụ từng ngày, từng ca,

1.6 Lý do chọn đề tài 1.6.1 Tính cấp thiết

Hệ thống máy đá là một thiết bị quan trọng đối với nước ta và trên thế giới, chúng là một phần trong việc sản xuất và cung cấp đá ra thị trường từ nhà hàng, quán ăn, trường học, quán bar,… nâng cao chất lượng đời sống con người

Việc sản xuất máy đá ống tại Việt Nam hiện nay là từ kinh nghiệm, học hỏi qua lại, chủ yếu chế tạo theo phương pháp truyền thống Qua quá trình nghiên cứu và tiếp cận lâu dài với các nhà chế tạo máy nước đá ống, chúng tôi nhận thấy các hệ thống này hiện có 2 tồn tại: i còn tổn thất năng lượng, ii cần cải tiến kết cấu của hệ thống để đáp ứng yêu cầu cấp thiết là cạnh tranh về giá máy và hiệu quả sử dụng năng lượng

1.6.2 Tính mới

Máy nước đá ống tích hợp đã khắc phục tồn tại về kết cấu bằng cách kế thừa, phân tích, đánh giá, cải tiến thiết bị sản xuất nhỏ gọn hơn, rẻ tiền hơn từ việc tích hợp bộ hồi nhiệt và bình tách lỏng vào bộ bay hơi một cách khả thi, phù hợp và dễ chế tạo trong máy nước đá ống Đây là nghiên cứu ứng dụng mang tính sáng tạo về kết cấu hệ thống

1.6.3 Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu ứng dụng để tạo ra máy nước đá ống có kích thước nhỏ gọn hơn, rẻ tiền hơn, hiệu quả hơn, và khả thi về mặt chế tạo, mà vẫn đảm bảo chất lượng, thời gian sản xuất nước đá Sau khi phân tích, thiết kế, tính toán mô phỏng, máy nước đá ống tích hợp mới này sẽ được đánh giá về hiệu quả và tính ổn định, đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của máy Nghiên cứu sẽ tạo ra cơ sở khoa học vững chắc để triển khai được kết cấu hệ thống mới này

1.6.4 Ý nghĩa thực tiễn

Nhằm tiết kiệm nguyên vật liệu, công chế tạo và tiết kiệm năng lượng hơn máy nước đá ống đang được chế tạo theo kiểu truyền thống Trong khuôn khổ đề tài này, chúng tôi tích hợp hợp bộ hồi nhiệt và bình tách lỏng vào bộ bay hơi làm cho máy nước đá ống nhỏ gọn, rẽ tiền hơn về cả mặt chế tạo và mặt nguyên vật liệu là điểm hấp dẫn nhất đối với nhà sản xuất Việc tích hợp thiết bị đáp ứng mạnh mẽ, rõ ràng hai yếu tố kỹ thuật và kinh tế này hứa hẹn một thế hệ máy nước đá ống nhỏ gọn sẽ thống trị thị trường sản xuất lắp đặt trong tương lai gần

1.6.5 Phạm vi nghiên cứu Về mặt lý thuyết:

- Đề tài tập trung nghiên cứu cơ sở lý thuyết về các máy làm nước đá nói chung và máy nước đá ống nói riêng ứng dụng để thiết kế, chế tạo máy nước đá ống có tích hợp bộ hồi nhiệt và bình tách lỏng vào bộ bay hơi

- Kế thừa những nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước đã công bố về các thiết bị làm nước đá và máy nước đá ống

- Tìm hiểu các độc quyền sáng chế, các sơ đồ hệ thống của máy nước đá ống đã và đang được ứng dụng để làm nước đá trong và ngoài nước để rút ra các ưu nhược điểm, phân chia theo dãy công suất ứng dụng để đưa ra những cải tiến phù hợp

- Tính toán, thiết kế máy nước đá ống với quy mô mô hình thực nghiệm dựa trên cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu

- Đánh giá về hiệu quả và tính ổn định, đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của máy nước đá ống tích hợp

Về mặt thực nghiệm:

- Chế tạo và lắp đặt mô hình máy nước đá ống tích hợp đã thiết kế

- Nghiên cứu thực nghiệm xác định hai yếu tố kỹ thuật và kinh tế thông qua sự hoạt động ổn định và hiệu quả của máy tiết kiệm được nguyên vật liệu chế tạo, công chế tạo từ sự đáp ứng với công nghệ chế tạo trong nước và các kỹ thuật kết nối đơn giản

1.7 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 1.7.1 Mục tiêu

- Thu gọn kích thước máy, giảm chi phí đầu tư từ việc thiết kế, chế tạo được máy nước đá ống có tích hợp bộ hồi nhiệt và bình tách lỏng vào bộ bay hơi - Tạo ra cơ sở khoa học vững chắc từ nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực

nghiệm để đáp ứng mạnh mẽ, rõ ràng hai yếu tố kỹ thuật và kinh tế cho một thế hệ máy nước đá ống nhỏ gọn mới sẽ thống trị thị trường chế tạo, lắp đặt trong tương lai gần

1.7.2 Nhiệm vụ

- Tiếp cận trực tiếp với các nhà sản xuất máy nước đá, các cơ sở kinh doanh nước đá trong khu vực TP Hồ Chí Minh và các vùng lân cận để tìm kiếm yêu cầu cấp thiết và cần thiết của các xưởng sản xuất máy nước đá, sản xuất nước đá và cơ sở kinh doanh nước đá

- Tổng quan về các nghiên cứu có liên quan đến sơ đồ nguyên lý máy nước đá ống phổ biến, cấu trúc các bộ phận của máy nước đá ống trên thế giới và tại Việt Nam

- Thiết kế cải tiến bộ làm nước đá tích hợp và áp dụng vào sơ đồ thiết kế hệ thống

- Thiết kế thực nghiệm, tiến hành đo đạc và đánh giá kết quả thực nghiệm - Đối sánh về các thông số công nghệ, hiệu quả và tính ổn định của máy nước

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG MÁY ĐÁ ỐNG VỚI BỘ BAY HƠI TÍCH HỢP

2.1 Xác định kích thước cối đá ốngChọn cối đá có dạng hình trụ tròn Năng suất máy đá:

E = 12 kg/mẻ (1 mẻ 30 phút)

Các ống làm đá thường dùng cỡ DN20 (dng=25,4mm), độ dày δ=1,5 mm Vậy:

- Đường kính ngoài viên đá là Dng = dng – 2.δ = 25,4– 2.1,5 = 22,4 mm

- Đường kính trong của viên đá Dtr = 0 mm (vì đá ống có dạng nguyên khối, không lõi)

- Ta chọn chiều dài mỗi ống là l = 1 m Vậy khối lượng đá trong một ống [18]: m1ống = .l.π = 1000.1.3,14 , = 0,394 kg

Số lượng ống cần thiết [18]: n =

, = 30,5 ống => Chọn n = 36 ống

Xác định bước ống:

Bước ống được xác định theo kinh nghiệm [18], ta có: S = db = 0,04 m Số ống bố trí trên đường kính mặt sàn [18], ta có:

m =

, +1 =

, +1 = 8 ống Đường kính mặt sàn [18], ta có:

Ds = m.S = 8.0,04 = 0,32 m

Hình 2.1: Bản vẽ mặt sàn

Ta chọn chiều cao cối đá là 1 m, bề dày cối đá δ = 4mm vì phía trên cối đá cần phải có thêm phần chứa nước phía trên 0,4m và phía dưới 0,5m Vậy kích thước cối đá là Dng  H = 0,323m  1,9m

2.2 Tính toán cách nhiệt cho máy làm đá

Hình 2.2: Cấu tạo vỏ ngoài máy đá ống

Máy làm đá ống chỉ cách nhiệt cách ẩm cho thành bao quanh Máy làm đá có hình trụ tròn và có cấu tạo như sau:

- Chiều dày lớp cách nhiệt được tính như sau: k =

Trong đó :

d1 : đường kính trong cối đá, m

d2 : đường kính ngoài cối đá, m

d3 : đường kính ngoài lớp cách nhiệt, m δCN : bề dày cách nhiệt, m

λCN : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt [19], với lớp cách nhiệt cao su lưu hóa, ta được λCN = 0,0343 W/mK

k : hệ số truyền nhiệt vách ngoài phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh từ 15 ÷ -10 oC [19], ta được k = 0,72 W/m2K

-α1 : hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài đến vách cách nhiệt [19], ta được α1= 23,3 W/m2K

α2 : hệ số tỏa nhiệt của vách trong cối đá [19], ta được α2 = 813,94 W/m2K

δi , λi : bề dày và hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu xây dựng thứ i k =

 0,72 =

, , .,. ,, , . ( ,, ) , .( , ) X = 0,108 => δCN = 0,108/2 = 0,054 m

Chọn chiều dày cách nhiệt: δCN =50 mm

=> Vậy đường kính phủ bì cối đá là: Dpb = 2.0,05 + 0,323 = 0,423 m Kiểm tra tính đọng sương trên bề mặt ngoài:

Theo [19], điều kiện để bề mặt vách ngoài không bị đọng sương là: k ≤ ks ks: hệ số truyền nhiệt lớn nhất cho phép để tường ngoài không bị đọng sương

ks = 0,95.α1 +Trong đó: t1: nhiệt độ không khí bên ngoài t2: nhiệt độ môi chất bên trong cối đá ts: nhiệt độ đọng sương

Nhiệt độ trung bình cao nhất (tháng 4) tại Tp Hồ Chí Minh: t1 = 34,6 oC

Độ ẩm trung bình (tháng 4) tại Tp Hồ Chí Minh: φ = 72% Tra đồ thị hình I –d ta được ts = 28,8 oC

Nhiệt độ môi chất bên trong cối đá khoảng t2 = -15 oC

 ks = 0,95×23,3× , .

,() = 2,58 W/m2K

Vì k = 0,72 < ks = 2,58 nên vách ngoài không bị đọng sương 2.3 Tính nhiệt cối đá

a Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che Q1

- Dòng nhiệt qua kết cấu bao che cối đá: Q11v

Q11v= k.Fv.( t1 - t2 ) Trong đó:

kv: hệ số truyền nhiệt qua vách cối đá, kv = 0,226 W/m2K Fv: tổng diện tích các bề mặt vách

Kích thước cối đá: Dphủ bì × H = 0,423 × 1,9 m => Fv = π Dphủ bì × H = 3,14 0,423 1,9 = 2,52 m2

t1: nhiệt độ không khí bên ngoài t1 = 34,6oC

t2: nhiệt độ sôi môi chất lạnh bên trong Chọn t2 = -15oC Q11v = 0,226 × 2,52 × [ 34,6 – (-15)] = 28,2 W

- Dòng nhiệt truyền qua nắp cối đá: Q11n

Q11n= kn.Fn.( t1 - t2 ) Trong đó:

kn: hệ số truyền nhiệt qua nắp [19], ta được kn = 0,23 W/m2K t1: nhiệt độ không khí bên ngoài, t1 = 34,6 oC

t2: nhiệt độ nước tuần hoàn, chọn t2 = 5 oC Fn: diện tích nắp

Fn = . = , = 0,078 m2

Q11n = 0,23 × 0,078 × (34,6 + 5) = 0,71 W Q11 = 28,2 + 0,71 = 28,91 W

- Dòng nhiệt qua kết cấu bao che bể nước tuần hoàn Q12

Q12 = kb.Fb.( t1 - t2 ) Trong đó :

kb: hệ số truyền nhiệt qua vách bể [19], ta được: kb = 0,35 W/m2K

t1: nhiệt độ không khí bên ngoài t1 = 34,6 oC t2: nhiệt độ nước tuần hoàn Chọn t2 = 3 oC

Fb: diện tích thành bể Bể nước tuần hoàn dạng khối hộp

Vì cối đá có Dpb = 0,423 m nên ta chọn bể có kích thước là D × R × C = 0,5 m × 0,5 m × 0,5 m

Fb = 2.(D.C) + 2.(R.C) + (D.R) = 2.(0,5.0,5) + 2(0,5.0,5) + (0,5.0,5) = 1,25 m2

 Q12 = 0,35.1,25.(34,6 – 3) = 12,6 W  Q1 = Q11 + Q12 = 28,91 + 12,6 = 41,51 W

b Dòng nhiệt do nước làm đá và khuôn làm đá toả ra Q2

- Dòng nhiệt do nước làm đá tỏa ra Q21: Theo [19], ta có:

Q21 = .Trong đó:

M : năng suất máy đá trong 30 phút M = 12 kg 𝜏 : là thời gian làm đá Đơn vị là giây

q0 : là nhiệt lượng của 1kg nước tỏa ra khi làm lạnh từ nhiệt độ ban đầu đến khi đông đá hoàn toàn

qo = Cpn.Δt1 + r + Cpđ.|Δt | Cpn : nhiệt dung riêng nước Cpn = 4,186 kJ/kgK Cpđ : nhiệt dung riêng nước đá Cpđ = 2,09 kJ/kgK r : nhiệt ẩn đông đặc r = 333,6 kJ/kg

Δt1 : nhiệt độ nước vào cối đá cho đến khi làm lạnh => Δt1 = tw1 – 0 = 31 – 0 = 31oC

Δt2 : nhiệt độ nước từ khi làm lạnh cho đến khi nước đá tạo thành => Δt2 = 0 – (-5) = 5 oC

Thay vào ta có:

qo = 4186.31 + 333600 + 2090.5 = 473826 J/kg => Q21 = .

. =3158 W

- Dòng nhiệt tổn thất do rã đá Q22: