trong nhà, tốc độ không khí vừa phải có thể tính với hệ số truyền nhiệt k = 0,11 W/m 2 .K - Dòng nhiệt bức xạ mặt trời: ở các nớc ôn đới sân băng có thể xây dựng ngoài trời, nhng ở Việt Nam chắc chắn phải có mái che nên có thể bỏ qua thành phần này. 5 2 3 6 4 7 8 1 1- Bình chứa NH 3 ; 2- Máy nén lạnh; 3- Bình tách dầu; 4- Bình làm mát dầu; 5- Bình ngng; 6- Thiết bị tiết lu; 7- Bơm NH3; 8- Sân băng Hình 1-5: Sơ đồ làm lạnh sân băng trực tiếp bằng môi chất lạnh - Kết đông lớp băng mới thay vào lớp băng đã sử dụng. Đối với sân băng có đông khách, kích thớc 30 x 60 m mỗi giờ phải thay chừng 2m 3 Bảng 1-6: Thông số một số sân trợt băng trên Thế giới Nớc, địa điểm, tên sân Loại sân Hệ thống lạnh Diện tích sàn, m2 L x d km/mm Công suất lạnh * Liên xô - Matxcơva - Công viên thiếu nhi Hở Trực tiếp 10x12 =120 0,6 / 29 50.000 - Sân vận động thiếu nhi Kín Trực tiếp 20x30=300 2,3/29 225.000 - Hở 31x60=1860 18/29 900.000 - Cung thể thao Kín Gián tiếp 31x60=1860 18/45 1200.000 * Ba Lan - Catovit Hở 2400 ống elip 350.000 * Mỹ Kín Trực tiếp 18,5x36=666 8,7/16 250.000 * Tiệp khắc cũ Praha - Cung thể thao Kín Gián tiếp 30x61=1830 - Sân v ậ n đ ộ n g mùa Hở 30x72=2160 560.000 27 đông * Thuỵ sĩ - Baden Hở 75x80=6000 84 1.000.000 - Genevơ Kín Trực tiếp 26x60=1560 16/32 360.000 Tính toán nhiệt cho sân băng là khá phức tạp vì tải lạnh phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện không khí bên ngoài. Sau đây là một vài số liệu định hớng cho một số tháng mùa đông và tháng gối đầu ở các nớc ôn đới: - Sân băng mùa đông ngoài trời: 180ữ290 W/m 2 - Sân băng trong nhà mùa hè: 350ữ470 W/m 2 - Sân băng có mái che mùa hè: 470 ữ700 W/m 2 Đối với Việt Nam con số này phải cao hơn, do điều kiện nhiệt độ bên ngoài thờng cao hơn các nớc ôn đới nhiều. Bảng 1-6 là thông số của một số sân băng trên thế giới. 1.2.8 ứng dụng trong sấy thăng hoa Vật sấy đợc làm lạnh xuống dới -20 o C và đợc sấy bằng cách hút chân không. Đây là một phơng pháp hiện đại và không làm ảnh hởng đến chất lợng sản phẩm. Vật phẩm hầu nh đợc rút ẩm hoàn toàn khi sấy nên sản phẩm trở thành bột bảo quản và vận chuyển dễ dàng. Giá thành sản phẩm cao nên ngời ta chỉ ứng dụng để sấy các vật phẩm đặc biệt nh các dợc liệu quý hiếm, máu, các loại thuốc, hócmôn. Quá trình thực hiện theo tuần tự sau: đầu tiên ngời ta kết đông sản phẩm xuống khoảng 20 o C, sau đó rút nớc ra sản phẩm bằng cách thăng hoa các tinh thể nớc hoá đá trong sản phẩm nhờ hút chân không cao. * Đông khô các loại vác xin Do giữ đợc các tính chất tơi sống, các hoạt tính sinh học, đặc hiệu vv . nên kỹ thuật đông khô đợc sử dụng để sản xuất các loại vắc xin đông khô cho ngời và gia súc. Hiện nay ở nớc ta ngời ta đã sử dụng rất phổ biến kỹ thuật này nh ở Viện vệ sinh và dịch tể Hà Nội, Viện Pasteur thành phố Hồ Chí Minh, Viện sản xuất sinh vật phẩm Đà Lạt Nha Trang. * Huyết tơng đông khô 28 Huyết tơng đông khô là sản phẩm đợc sản xuất từ máu tơi, là một trong những vật phẩm rất quý báu, dùng để điều trị cấp cứu. Trong quá trình sản xuất huyết tơng khô ngời ta làm lạnh và sấy thăng hoa để đạt đợc huyết tơng có độ ẩm 1%. 1.2.9 ứng dụng trong xây dựng 1.2.9.1 Làm lạnh bê tông ở các đập chắn nớc Quá trình kết rắn của bê tông gắn liền với quá trình toả nhiệt, trong đó nhiệt hydrat hoá tuỳ theo thành phần xi măng có thể đạt từ 250 đến 500 kJ/kg xi măng. Nhiệt đó sẽ toả ra môi trờng. Các thử nghiệm cho thấy một nửa lợng nhiệt đó toả ra trong 3 ngày đầu và toàn bộ nhiệt lợng toả ra suốt trong một năm mới kết thúc. Do bê tông toả nhiệt nên nhiệt độ tăng khoảng 20 đến 30 o C so với nhiệt độ môi trờng. Đối với tờng mỏng thì nhiệt đó không quá quan trọng vì nhiệt nhanh chóng toả ra môi trờng và nhiệt độ tờng đợc duy trì có thể coi đồng đều. Nhng đối với những công trình đợc đổ bằng các khối bê tông lớn, ví dụ nh các đập chắn sóng. Do hệ số dẫn nhiệt của bê tông =2 W/m.K và hệ số dẫn nhiệt độ a = 0,004 m 2 /h, nên nhiệt toả từ các khối bê tông ra bên ngoài chậm, ảnh hởng nhất định đến chất lợng của bê tông. Khi tờng dày 2m thời gian làm lạnh 4 ngày, trong khi tờng dày 60m thời gian làm nguội lên đến trên 10 năm mà hiệu nhiệt độ so với môi trờng bên ngoài không giảm xuống còn một nửa so với lúc ban đầu. Nh vậy, trong khi bề mặt đập đã lạnh và đông cứng từ lâu mà trong tờng đập nhiệt độ vẫn còn rất cao. Sự chênh lệch nhiệt độ đó tạo ra ứng lực kéo trên bề mặt đập gây ra các vết rạn nứt bê tông. Do không thể thải nhiệt tự do ra môi trờng và để tránh hiệu nhiệt độ quá cao giữa tâm tờng và bề mặt tờng cần phải có biện pháp làm lạnh nhân tạo tờng đập khi đổ bê tông. Có các phơng pháp khả thi sau đây: 1. Đặt ngầm các đờng ống làm lạnh bên trong đập. Ngời ta bố trí các ống nớc lạnh đờng kính 25mm trong đập cách nhau theo chiều ngang khoảng 2,4 m; chiều cao khoảng 3m và liên tục bơm nớc lạnh qua để thải nhiệt cho bê tông. Tốc độ nớc trong ống khoảng 0,6 m/s. Công suất lạnh tính toán để có thể hạ nhiệt độ bê tông xuống 20 đến 30 K là tuỳ thuộc vào loại xi măng sử dụng, khả năng làm mát của môi chất, ảnh hởng bức xạ mặt trời. Theo kinh nghiệm, công suất 29 lạnh có thể tính theo lợng nhiệt tỏa của bê tông khoảng 74000 kJ/m 3 bê tông với một số thông số khác của bê tông: Nhiệt dung riêng 0,8 kJ/kg.K, khối lợng riêng 2600 kg/m 3 và hiệu nhiệt độ cần làm lạnh khoảng 35K. Biến thiên nhiệt độ của nớc lạnh trong ống phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệ nhiệt giải phóng trong bê tông. Khi biết nhiệt lợng hydrat hoá giải phóng và các thông số kỹ thuật của bê tông, có thể tính toán đợc biến thiên nhiệt độ của khối bê tông và kể cả trờng nhiệt độ của bê tông trong khi đang làm lạnh. 2. Làm lạnh bằng cách trộn thêm nớc đá. Làm lạnh vữa bê tông xuống khoảng 4 o C sau đó cho thêm vào vữa một ít nớc đá dới dạng đá mãnh, đá vụn và tính toán sao cho dung nhiệt đủ để cân bằng toàn bộ nhiệt hydrat hoá. Có thể làm lạnh xi măng ngay từ nhà máy sản xuất. Thờng nhiệt độ xi măng ở đây lên tới 60 o C. Tuy nhiên hệ số dẫn nhiệt của xi măng kém do đó cần diện tích trao đổi nhiệt lớn, gây nhiều khó khăn nên ít đợc ứng dụng. Các phụ gia nh sợi, đá thô có kích thớc lớn đến 150mm đợc rửa sạch và làm lạnh sơ bộ bằng nớc lạnh sau đó đợc chứa vào các silô và đợc làm lạnh tiếp bằng không khí lạnh nhiệt độ -1 o C thổi qua silô. Cát đợc làm lạnh trực tiếp ngay trên các phơng tiện băng tải bằng chất tải lạnh. Nớc trộn bê tông đợc làm lạnh trong các máy sản xuất nớc lạnh đến 1 o C. Nớc đá đa vào máy trộn cần đợc nghiền nhỏ để nớc đá tan nhanh. Tốc độ tan đá phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh nhiệt độ máy trộn, kích thớc cục đá và lợng đá trộn trong máy trộn. Đá phải đảm bảo tan hết khi vữa bê tông ra khỏi máy trộn. 1.2.9.2 Kết đông nền móng Kỹ thuật lạnh còn đợc sử dụng để làm lạnh lòng đất khi xây dựng các cửa vào hầm mỏ, các công trình ngầm, công trình xây dựng metro, các công trình đê đập, cũng nh sử dụng để xử lý nền móng các công trình ở vùng đất yếu, vùng đất phức hợp về địa chất thuỷ văn. Đặc biệt các công trình xây dựng trên nền đất sình lầy và có nhiều nớc ngầm. Nền móng xây dựng đôi khi không đủ chắc chắn, nên khi đào móng đất trợt nh cát chảy. Để ngăn ngừa hiện tợng đó ngời ta đa ra một phơng pháp sử dụng lạnh để tạo ổn định móng, đó là phơng 30 pháp sử dụng cọc kết đông. Nhờ các cọc này ngời ta tạo nên một vành đai bao bọc hố cần đào (xem hình 1-6) Cấu tạo cọc kết đông rất đơn giản theo kiểu ống lồng ống. Đờng kính ống ngoài khoảng 100mm, ống trong 40mm. Chất lỏng lạnh có nhiệt độ khoảng -20 đến -40 o C đợc dẫn đi vào từ ống trong và đi ra ống ngoài ra ngoài, đầu cọc vót nhọn để dễ nén vào lòng đất. Tuy nhiên để dễ dàng đa cọc vào nền đất có thể tiến hành khoan mồi trớc. Các cọc đợc nối song song với bộ phận phân phối và thu hồi môi chất lạnh. d D 1 2 3 4 1- Cọc kết đông; 2,3- Môi chất lạnh vào và ra; 4- Khối kết đông Hình 1-6: Sơ đồ kết đông nền móng bằng cọc kết đông Trong quá trình môi chất lạnh tuần hoàn, nền móng xung quanh cọc đợc làm lạnh và kết đông lại thành 01 khối vững chắc. Kích thớc trụ kết đông ngày càng lớn dần ra xung quanh, sau một thời gian nhất định (khoảng vài tuần, có khi vài tháng) các trụ kết đông mới nối lại với nhau thành thành vòng kín vững chắc, đảm bảo không cho đất sụt lở khi đào sâu phía bên trong. Độ chắc chắn của vòng kết đông phụ thuộc vào nhiệt độ làm lạnh và chiều dày của nó. Ví dụ độ bền nén của nền cát kết đông ở -10 o C là 100 bar, ở -15 o C là 160 bar, ở -25 o C là 200 bar. Khi nền cát kết đông thì nớc đóng vai trò nh xi măng trong kết cấu bê tông. 31 . thành phần này. 5 2 3 6 4 7 8 1 1- Bình chứa NH 3 ; 2- Máy nén lạnh; 3- Bình tách dầu; 4- Bình làm mát dầu; 5- Bình ngng; 6- Thiết bị tiết lu; 7- Bơm NH3; 8- Sân băng Hình 1-5: Sơ đồ làm. học, đặc hiệu vv . nên kỹ thuật đông khô đợc sử dụng để sản xuất các loại vắc xin đông khô cho ngời và gia súc. Hiện nay ở nớc ta ngời ta đã sử dụng rất phổ biến kỹ thuật này nh ở Viện vệ sinh. độ máy trộn, kích thớc cục đá và lợng đá trộn trong máy trộn. Đá phải đảm bảo tan hết khi vữa bê tông ra khỏi máy trộn. 1.2.9.2 Kết đông nền móng Kỹ thuật lạnh còn đợc sử dụng để làm