Tổng quan về nước đá

Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh cách đây rất lâu.

CHƯƠNG I:

NGÀNH KỸ THUẬT LẠNH ĐỐI VỚI NỀN KINH TẾ VIỆT NAM

I.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN NGÀNH LẠNH:

Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh cách đây rất lâu Những nhà khảo cổ học đã phát hiện ra những hang động có mạch nước ngầm nhiệt độ rất thấp dùng để chứa thực phẩm và lương thực từ 5000 năm trước

Cách đây 2500 năm ở Ai Cập, người ta làm mát không khí bằng cách quạt các bình xốp cho nước bay hơi Cách đây 2000 năm người Ấn Độ và Trung Quốc biết trộn muối vào nước để tạo nhiệt độ thấp hơn

Tuy vậy, kỹ thuật lạnh hiện đại bắt đầu từ khi giáo sư Black tìm ra nhiệt ẩn hoá hơi và nhiệt ẩn nóng chảy vào năm 1761 - 1764 Con người đã biết làm lạnh bằng cách cho bay hơi ở áp suất thấp

Sau đó là một phát hiện quan trọng không kém, Clouet và Monge lần đầu tiên hóa lỏng được SO2 vào năm 1780 Từ 1781 Cavallo bắt đầu nghiên cứu hiện tượng bay hơi một cách có hệ thống hơn

Kỹ thuật lạnh phát triển mạnh mẽ nhất là vào thế kỉ 19 Năm 1823 Faraday bắt đầu công bố những công trình về hoá lỏng khí SO2, H2S, CO2, N2O, C2H2 và HCL Đến 1845, ông đã hoá lỏng hẩu hết các loại khí kể cả etylen (C2H4), nhưng vẫn chưa hoá lỏng được các khí : O2, N2, CH4, CO, NO, H2, vì thế người ta cho rằng chúng luôn luôn ở thể khí và được gọi là các khí”vĩnh cữu – Permanari” Bởi vì Natlerev (Aùo) đã nén chúng đến một áp lực cực lớn 3600 atm mà vẫn không hoá lỏng được Mãi tới 1869, Andrew (Anh) giải thích được điểm tối hạn của khí hóa lỏng và nhờ đó mà Cailletet và Pictet (Pháp) hoá lỏng được O2, N2 vào năm 1877, Dewar (Anh) hoá lỏng H2 năm 1898, Linde (Đức) hoá lỏng O2

và N2 và tách bằng chưng cất, K.Onnes (Hà Lan) hoá lỏng được Heli

Năm 1834 J.Perkinh (Anh) đã đăng kí bằng phát minh đầu tiên về máy lạnh nén hơi với các thiết bị đầy đủ như một máy lạnh nén hơi hiện đại, bao gồm : máy nén, giàn ngưng tụ, giàn bay hơi và van tiết lưu Đến cuối thế kỉ 19 nhờ sự cải tiến của Linde (Đức) với việc sử dụng NH3 làm môi chất lạnh cho máy nén hơi, viếc chế tạo máy lạnh nén hơi mới phát triển rộng rãi trong hầu hết các ngành kinh tế quốc dân

Năm 1810 Leslie (Pháp) đưa ra máy lạnh hấp thụ đầu tiên, là loại máy lạnh hấp thụ chu kì với cặp môi chất là H2O/H2SO4 Đến giữa thế kỉ 19, nó được phát triển một cách rầm rộ nhờ kỹ sư Carré (Pháp) với hàng loạt bằng phát minh và máy lạnh hấp thụ chu kỳ và liên tục với các cặp môi chất khác nhau

Năm 1899 Geppert (Đức) đăng kí bằng phát minh máy lạnh khuếch tán hoàn toàn không có chi tiết chuyển động, sau đó đựơc Platon và Munters (Thụy Điển) hoàn thiện vào năm 1922 nó vẫn có vị trí quan trọng cho tới ngày nay

Đưa vào kết quả nghiên cứu của các nhà lý thuyết bác sĩ người Mỹ Gorrie đã thiết kế chế tạo thành công máy lạnh nén khí dùng để điều tiết không khí cho trạm xá chữa bệnh sốt cao của ông

Máy lạnh Ejector hơi nước đầu tiên do Leiblanc chế tạo năm 1910 Đây là một sự kiện có ý nghĩa trọng đại, bởi vì nó đơn giản Năng lượng tiêu tốn cho nó là nhiệt năng, do đó ta có thể tận dụng được các nguồn năng lượng phế thải để làm lạnh.

Một sự kiện quan trọng nữa trong lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh là việc sản xuất và ứng dụng các Freôn ở Mỹ vào năm 1930 Freôn thực chất là các chất hữu cơ Hydrocacbua

no hoặc chưa no như : CH4 , C2H4 … Được thay thế một phần hoặc toàn bộ các nguyên tử Hydro bằng các nguyên tử Halôgen như Clo(Cl), Flo (F), Brôm (Br) Các chất này được sản xuất ở xưởng Dupont Kintic Chemical Inc với tên thương mại là Freôn Đây là môi chất lạnh có nhiều ưu điểm như không cháy nổ, không độc hại… đã góp phần vào việc phát triển kỹ thuật lạnh

Từ khi một số Freôn bị cấm do phá hủy tầng ozôn, gây hiệu ứng lồng kính, thì NH3

đã lấy lại chỗ đứng, và người ta bắt đầu nghiên cứu lại NH3 mặc dù nó có nhiều nhược điểm như cháy nổ, độc hại…

Ngày nay kỹ thuật lạnh hiện đại đã tiến những bước rất xa, có trình độ khoa học kỹ thuật ngang với các ngành kỹ thuật tiên tiến khác Người ta đang tiến dần tới nhiệt độ không tuyệt đối Nhiệt độ ở dàn nóng có thể đạt tới 1000C dùng cho mục đích của bơm nhiệt như sưởi ấm, cô đặc, sấy…

Công suất của tổ hợp máy cũng được mở rộng Ở các trung tâm điều tiết không khí công suất có thể lên tới vài triệu Oùat

Hiệu suất máy tăng lên đáng kể, chi phí vật tư và các chi phí năng lượng cho một đơn vị lạnh giảm xuống rõ rệt Tuổi thọ và độ tin cậy tăng lên Mức độ tự động hoá của các hệ thống lạnh và máy lạnh tăng lên rõ rệt, những thiết bị lạnh tự động hoá hoàn toàn bằng điện tử và vi điện tử, dần dần thay thế các thiết bị thao tác bằng tay

II.VAI TRÒ KỸ THUẬT LẠNH ĐỐI VỚI NỀN KINH TẾ VIỆT NAM:

Ở Việt Nam, mặc dù đã trãi qua nhiều năm chiến tranh, nhưng nhà nước đã có những chú ý đúng mức về việc phát triển kỹ thuật lạnh Từ chỗ Miền Bắc chỉ có vài trạm nhỏ, nay đã có hàng trăm cơ sở, có những cơ sở trang bị máy lạnhvới công suất hàng triệu Kcal/h, kể cả mạng lưới trong toàn quốc, thì nước ta đã có tới trên 400 cơ sở lạnh lớn nhỏ Trên mặt đất cũng như dưới nước (các tàu đánh bắt) Tổng cộng tất cả các trạm lạnh ở nước ta thì công suất đạt được tới 40 triệu Kcal/h

Nước ta có điều kiện địa lý thuận lợi với bờ biển trãi dài 3000 cây số, rất thuận lợi cho việc phát triển ngành lạnh đi đôi với ngành đánh bắt, nuôi trồng thuỷ hải sản

Những năm gần đây ở nước ta nhu cầu làm lạnh ngày càng tăng nhanh Đã có hàng triệu phân xưởng đông lạnh thực phẩm xuất khẩu như : tôm, cá, thịt, rau, quả,… đựơc xây dựng trên khắp mọi miền đất nước Kỹ thuật lạnh đã thâm nhập hơn 60 ngành kinh tế khác nhau Với sự mở cửa liên doanh với nước ngoài, các dịch vụ thương mại, du lịch phát triển mạnh với sự hình thành các trung tâm văn hoá, giao dịch quốc tế, đòi hỏi sử dụng rất nhiều kỹ thuật lạnh Hơn nữanước ta có khí hậu nhiệt đới quanh năm nóng bức, độ ẩm lại cao, cho nên việc điều hoà không khí, bảo quản thực phẩm và giải khát bằng nước đá là nhu cầu bức thiết hiện nay

Tuy vậy trình độ khoa học kỹ thuật của nước ta còn non yếu, ngành lạnh ở Việt Nam chúng ta hiện nay là quá nhỏ bé, chúng ta chỉ chế tạo được các loại máy lạnh NH3 nhỏ, chưa chế tạo được các loại máy lạnh cỡ lớn, máy lạnh Freôn hay các thiết bị tự động hoá Phần lớn thiết bị sử dụng hiện nay với công suất lớn đều nhập từ nước ngoài

Do vậy việc nghiên cứu và tổ chức phát triển ngành lạnh ở nước ta là sự cần thiết Và chắc chắn sẽ mang lại hiệu quả kinh tế to lớn cho đất nước.

Chương 2 TỔNG QUAN PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ

I LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ CHỌN VỊ TRÍ XÂY DỰNG PHÂN XƯỞNG :

Ở khu vực phía nam của nước Việt Nam, Thành Phố Hồ Chí Minh là nơi có số dân phân bố đông nhất (trên 5 triệu dân với diện tích 2093,7 km2) Bên cạnh đó Thành Phố Hồ Chí Minh còn là nơi tập trung nhiều ngành khoa học kỹ thuật và dịch vụ trong nước và quốc tế Vì thế nhu cầu của con người và thực phẩm, sinh hoạt, dịch vụ ngày một gia tăng

Với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm quanh năm hầu như không có mùa đông Người dân ở đây có nhu cầu giải khát rất lớn Thị trường nước giải khát tràn ngập Thành Phố Hồ Chí Minh với các sản phẩm : Cocacola, Pepsi,tripeco… và các loại khác như : Bia Sài Gòn (Việt Nam), Heineken, Tiger Tất cả những loại nước giải khát trên được người dân sử dụng với nước đá Do vậy nước đá có vai trò rất quan trọng trong nhu cầu giải khát Cứ tính bình quân lượng nước đá sử dụng cho một người trong một ngày là 100 gram thì với số dân 5 triệu, Thành Phố Hồ Chí Minh sẽ tiêu thụ hơn 500 tấn nước đá trong một ngày Con số này quả thật rất lớn so với phần cung nước đá hiện nay ở thành phố

Chính vì thế việc xây dựng một phân xưởng sản xuất nước đá tinh khiết ở Thành Phố Hồ Chí Minh thích hợp đáp ứng nhu cầu người dân thành phố cả về số lượng lẫn chất lượng, hơn nữa nước đá tinh khiết bảo đảm vệ sinh cho người sử dụng, bảo đảm sức khoẻ người dân Chắc chắn dần sẽ thay thế nước đá cây, và chiếm lĩnh thị trường thành phố

Quận Tân Bình là nơi có địa hình rộng lớn, nhiều khu công nghiệp được xây dựng ở đây Mặt bằng rẻ so với các quận khác ở thành phố Có các đặc điểm sau :

- Vị trí địa lí : nằm hướng Bắc thành phố Hồ Chí Minh Địa hình bằng phẳng, giáp ranh với quận 6, quận 10, quận 11, quận Phú Nhuận, huyện Bình Chánh, huyện Hóc Môn, quận Gò Vấp

- Khí hậu : khí hậu thành phố Hồ Chí Minh nói chung, quận Tân Bình nói riêng, đều mang khí hậu nhiệt đới gió mùa, có 2 mùa rõ rệt, mùa mưa kéo dài từ tháng

4 – 5 đến tháng 10 – 11 Lượng mưa bình quân 2000 ml/năm

+ Nhiệt độ trung bình 270C

+ Nhiệt độ tối đa 400C

+ Nhiệt độ thấp nhất 15,80C

- Giao thông vận tải : Do quận Tân Bình nằm gần cử ngõ thành phố, nên có những nút giao thông quan trọng

+ Bến xe Tây Ninh

+ Sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất

Giao thông thuận tiện với những đại lộ Hoàng Văn Thụ, Cách Mạng Tháng Tám, Lý Thừơng Kiệt, Aâu Cơ, phân bố vào các quận giáp biên và 2 trung tâm thành phố

Qua những lập luận trên cho thấy quận Tân Bình là nơi tốt nhất để xây dựng phân xưởng sản xuất nước đá tinh khiết có hiệu quả kinh tế cao

II MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG :

Do vị trí xây dựng ở thành phố Hồ Chí Minh Phân xưởng sản xuất nước đá, cần biết tận dụng tối đa các mặt bằng cho phép Điều này không nằm ngoài mục đích giảm chi phí ban đầu Mặc dù việc dự trữ đất để mở rộng phát triển mở rộng phân xưởng là điều cần thiết nhưng điều ấy chỉ phù hợp với những nơi có mặt bằng rộng lớn, giá rẻ Ở đây phân xưởng sản xuất nước đá đang thiết kế được xây dựng với tổng diện tích dự toán là : 42*33 = 1386 m2 Bao gồm các bộ phận : Phòng hành chánh, phòng kỹ thuật, phòng máy, khu xử lý nước, phòng làm đá, kho trữ đá và khoảng sân để xe vào và ra trong quá trình xuất hàng từ kho

Toàn bộ khu vực sản xuất và điều hành sản xuất được xây dựng trên mặt bằng chữ L, bộ phận lọc nước chiếm 80 m2 , phòng máy chiếm 140 m2 , phòng trữ đá chiếm 30

m2 và khu hành chánh chiếm 80 m2 Ngoài ra còn có phòng bảo vệ và trạm biến điện, phòng vệ sinh

III SO SÁNH CHẤT LƯỢNG NƯỚC ĐÁ HIỆN NAY :

Hiện nay ở Thành phố Hồ Chí Minh ngành sản xuất nước đá đã được nhà nước và

tư nhân quan tâm

Về phía nhà nước có các xí nghiệp : Đông Lạnh I vừa sản xuất nước đá cây phục vụ sản xuất, sinh hoạt Xí nghiệp Seaprodex (Aâu Cơ), Seapromit Co (Hoà Bình),sản xuất đá vảy, đá cây chủ yếu phục vụ cho sản xuất : ướp lạnh và bảo quản sản phẩm đông lạnh

Về phía tư nhân sản xuất nước đá chủ yếu phục vụ sinh hoạt làm thức uống Đó là các phân xưởng :

+ An Phú Thủ Đức, Bà Chiểu (300 cây/ngày), Điện Biên Phủ (300 cây/ ngày), Nguyễn Trãi (300 cây/ ngày), Hàm Tử (1000 cây/ ngày), Hóc Môn (300 cây/ ngày)

+ Vạn Đạt (Rosa) : sản xuất nước đá tinh khiết với năng suất 15 tấn/ngày.Khi so sánh chất lượng nước đá chúng ta xét đến thành phần của nguồn nước kết tinh Bởi vì những thành phần tính chất của nước sẽ trực tiếp đánh giá phẩm chất của nước đá

Sau đây là một số kết quả phân tích các mẫu nước ngầm, nước máy ở thành phố Hồ Chí Minh

Bảng kết quả phân tích lượng nước trong mùa mưa (tháng 6, 7, 8) của máy nước ngầm Hóc Môn.

5,20,3164155

5,49,03613,9-8,5

Chất rắn hoà tan

Chất rắn tổng cộng

2-vết-1004,9120110120

4-0vết4019,520020090

23,080,05011,9043,04 86

Bảng kết quả phân tích nước trong mùa khô tháng 3 – 1994 phân xưởng nước đá Hóc Môn

Bảng kết quả phân tích mẫu nước máy lấy từ chủ hộ : Võ Quang Sang : 209 Tân Phước, phường 6, quận 10, thành phố Hồ Chí Minh, của viện Pasteur ngày 11

- 10 - 1999 (kèm theo tiêu chuẩn).

.IV Một số loại nước đá ;

Nước đá thực phẩm là nước đá làm từ nước đảm bảo tiêu chuẩn thực phẩm về tạp chất, về vi khuẩn, đặc biệt vi khuẩn đường ruột

Nước đá khử trùng là nước đá được sản xuất từ nước đã được khử trùng bằng hóa chất như hypoclorit, canxi, nitrat natri … Nước đá khử trùng dùng chủ yếu trong công nghiệp hoặc trên các tàu đánh bắt cá xa bờ để chuyên chở và bảo quản cá tươi

Nước đá từ nước biển được sản xuất từ nước biển có nồng độ cao, chủ yếu sử dụng trong công nghiệp cá để chuyên chở và bảo quản cá tươi khi đánh bắt xa bờ Nhờ độ mặn cao nên nhiệt độ nóng chảy thấp hơn 00C nên chất lượng bảo quản cá cao hơn và thời hạn bảo quản kéo dài có khi đến 2 ÷ 3 ngày

2.3 Một số phương pháp sản xuất nước đá:

2.3.1 Bể nước đá khối:

Bể nước muối được chia làm hai ngăn, ngăn lớn được bố trí các khuôn đá còn ngăn nhỏ để bố trí các dàn bay hơi làm lạnh nước muối Trong bể có bố trí một bơm nước muối tuần hoàn mạnh từ dàn bay hơi ra làm lạnh khuôn rồi lại quay lại dàn bay hơi Dàn bay hơi kiểu ống đứng hoặc kiểu xương cá có khả năng tăng khả năng trao đổi nhiệt lên đáng kể Các khuôn đá được ghép lại với nhau thành các linh đá suốt chiều ngang của bể thường từ

10 đến 15 khuôn Các linh đá không phải đứng im trong bể mà chuyển động từ đầu này đến đầu kia của bể nhờ cơ cấu chuyển động xích Khi một linh đá đã kết đông xong và được nhắc ra khỏi bể thì cơ cấu xích chuyển động dồn tất cả các linh đá chừa ra phần cuối bể một khoảng hở vừa đủ để đặt linh đá đã đổ đầy nước mới vào Chuyển động giữa nước muối tuần hoàn và linh đá là ngược chiều

Khi đá đã kết đông trong khuôn , toàn bộ lênh đá được cầu trục nâng ra khỏi bể và thả vào bể làm tan giá Các khuôn đá nóng lên , lớp băng dính khối với khuôn tan ra , cầu trục sẽ nâng linh lên và đặt vào cơ cấu lật Do trọng lực , linh đá lật các khối đá ra và các khối đá trượt lên bàn trượt đá để vào kho chứa đá , còn linh đá được cầu trục đưa đến máng rót nước Máng rót nước tự động nhiều vòi có định lượng rót đồng thời cho tất cả các khuôn

đá lượng nước đã định trước Sau khi rót nước xong linh đá được đặt vào đầu bể vị trí mà cơ cấu xích vừa đẩy toàn bộ các linh đá dịch ra

Máy lạnh phục vụ cho bể nước muối thường là máy lạnh amoniac một cấp , thiết bị ngưng tụ là bình ngưng ống chùm , dàn ngưng tụ bay hơi hay dàn tưới Nước muối được sử dụng thường là NaCl hoặc CaCl2, đôi khi là MgCl2

2.3.2 Sản xuất nước đá trong suốt:

Ngoài tiêu chuẩn về nước, muốn sản xuất nước đá trong suốt cần phải khuấy để cặn bẩn và bọt khí bám trên bề mặt hình thành đá tách ra Có 3 phương pháp khuấy bề mặt kết đông đá để sản xuất đá trong suốt

Phương pháp áp thấp là sử dụng khí nén ở áp suất 0,2 đến 0,25 bar áp suất dư, thổi vào giữa khuôn và khi đá đông gần đến giữa khuôn phải rút ống phun khí ra Khi đầu ống bị đống băng phải dùng nước nóng hoặc hơi phun vào để nhổ ống ra

Phương pháp áp cao là sử dụng khí nén ở áp suất cao từ 1,5 đến 2 bar áp suất dư Sử dụng phương pháp này người ta khắc phục được nhược điểm là phải rút ống phun ra kịp thời của phương pháp áp thấp Tuy nhiên do phải thổi khí vào từ đáy khuôn lên nên ở đây lại xuất hiện nhược điểm là mũi phun nằm trong nước muối rất dể tắc do nước ẩm trong khí nén đóng băng bịt kín Do đó khí nén áp cao phải được khử ẩm triệt để

Phương pháp thứ 3 tương đối đơn giản là dùng một que gổ khuấy Các cơ cấu khuấy được bố trí cho tất cả các khuôn của một linh đá Hai đầu được lắp vào hai que lắc truyền động từ một cơ cấu lắc Khi đá kết đông gần đến tâm thì cơ cấu lắc phải được lấy ra khỏi khuôn đá để không bị đóng băng vào khuôn đá Khoảng nước đá còn lại ở tâm là nước đá đục Có thể cải thiện lượng nước đá này bằng cách tháo lượng nước còn lại đó ra và thay vào lượng nước sạch mới

1 Nước đá tấm:

Nước đá tấm là loại nước đá khối có kích thước dài 3 ÷ 4m, cao 2 ÷ 2,5m, dày 0,25 ÷

0,35m, nặng 3 ÷ 4 tấn Ưu điểm là có thể bảo quản lâu, khó tan

Nước đá tấm được sản xuất trong một khuôn kiểu tấm có chiều dài, rộng và cao tương tự kích thước tấm đá cần sản xuất Chung quanh là áo nước muối bố trí kiểu hai vỏ Khuôn sẽ được đổ đầy nước và được kết đông thành tấm nước đá nhờ nước muối lạnh đi phía vỏ Sau khi tâm tấm kết đông kết đông lại với nhau thành tấm nước đá liền thì người ta cho nước muối nóng vào để làm tan giá và tấm đá được cẩu ra ngoài

Có thể bố trí môi chất lạnh sôi trực tiếp trong không gian giữa hai vỏ Khi làm tan đá phải dùng hơi nóng tương tự khi phá băng cho dàn lạnh

2 Phương pháp Vilbushevich (phương pháp làm đông đá trực tiếp)

Đây là phương pháp sản xuất nước đá khối nhanh, sử dụng môi chất lạnh sôi trực tiếp, rút ngắn đáng kể thời gian kết đông đá bằng cách bố trí một hoặc nhiều ống hai vỏ có môi chất lạnh sôi trực tiếp bên trong khối đá cần đông Khi làm tan giá , người ta phải tháo toàn bộ môi chất lỏng vào một bình chứa đặt thấp hơn , sau đó cho hơi nóng vào làm tan lớp băng dính vào khuôn Với sức nặng của mình , cây đá tự mở nắp và rơi xuống bàn trượt phía dưới để đi vào kho chứa đá Nếu bố trí các cơ cấu thổi không khí , người ta vẫn có thể sản xuất nước đá trong suốt với phương pháp sản xuất nước đá nhanh này

Khi sử dụng phương pháp này thì thời gian đông đá giảm xuống đáng kể Cây đá 25 kg chỉ cần 2- 3h là kết đông xong , trong khi đó đối với bể nước muối phải mất 15h

3 Phương pháp Fechner và Grasso:

Fechner: Các khuôn đá hình trụ được cố định trong bể nước được làm lạnh trực tiếp bằng môi chất lạnh Đá được kết đông trên bề mặt khuôn hình trục Phía dưới khuôn bố trí các vòi phun không khí để sản xuất đá trong suốt Khi khối đá đủ dày người ta ngưng cấp lỏng cho khuôn và chuyển sang chế độ làm tan giá, cây đá tự nổi lên phía trên như “tên lửa”

Grasso: Thay bằng các khuôn hình trụ hai vỏ ở trên, Grasso chỉ làm các ống hai vỏ ở đáy bể nước Các ống này tập trung lại thành từng nhóm, nước đá sẽ đóng băng trên bề mặt ống Khi các khối băng đông kết lại với nhau thành cây đá thì quá trình kết đông kết thúc chuyển qua quá trình làm tan giá bằng hơi nóng Cây đá sẽ nổi lên trên Do không có khuôn bên ngoài nên cây đá không có hình dáng cố định và cũng không bằng

****Tiêu chuẩn nước để sản xuất nước đá tinh khiết:

A Nước đá tinh khiết phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Sunfat + 0,75 Clorua + 1,25

Natriclorua

170 mg/l

Ảnh hưởng của tạp chất đến chất lượng nước đá: (bảng 9 – 2/173, KT lạnh ƯD)

B Các biện pháp xử lý nước:

Để đảm bảo chất lượng nước đá làm bằng nước có tạp chất lớn, nên tăng cường độ chuyển động của nước lên 2 ÷ 3 lần, nâng nhiệt độ đóng băng lên –6 đến -80C, tốt nhất là làm sạch bằng phương pháp kết tinh chậm ở –20C đến –40C.

Nếu không thực hiện được các biện pháp trên thì có thể làm mềm nước: tách Cacbonnat canxi, Magze, sắt, nhôm ra khỏi nước bằng vôi là quá trình hóa học giản đơn Ví dụ như đối với canxi:

Ca(OH)2 + Ca(HCO3) = 2CaCO3 + 2H2O

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 nữa Khi cho nước ngậm khí, sắt thường kết hợp với CO2 tạo thành cặn và dể dàng bị tách ra

Có thể lọc nước dể 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 bicasbonat thành sunfat, kết quả là giảm được tính 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 tính dòn của nước đá

C Các loại thiết bị làm đá :

1 Máy làm đá mảnh của Short và Raver:

Máy gồm hai hình trụ hai võ 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 mãnh 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 bóc ra khỏi tang trống rất dể dàng, chúng rất dòn và có khả năng bảo quản lâu

2 Máy làm đá tuyết Pak-Ice của Taylor:

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/ph 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 nạo được toàn bộ đá hình thành trên bề mặt trong của tang trống, tất nhiên hai lưỡi dao nạo 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 lưới lọc để lọc lấy đá còn nước lại được đưa trở lại máy Nước cấp cho máy phải có nhiệt độ gần

00C nên phải được làm lạnh sơ bộ trước Loại đá tuyết này thường chỉ sử dụng để làm lạnh trực tiếp chất lỏng Để bảo quản, vận chuyển và sử dụng dể dàng hơn, Taylor đã phát minh thêm một loại máy ép viên đá tuyết thành các cục đá dạng quả bàng loại 230 (g) và 450 (g)

3 Máy đá cở nhỏ :

Các loại máy đá cở 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 mãnh Các loại máy này rất cần

thiết phục vụ cho các quán hàng giải khác , 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 nhỏ chuyên dùng Hình dưới mô tả một tủ đá chuyên dùng để sản xuất các khay đá nhỏ Đây là dạng tủ đá đơn giản nhất Các giá đặt khay đều là dàn bay hơi kiểu tấm hoặc tấm có ống bay hơi đặt phía dưới để thu nhiệt của khay qua sự truyền nhiệt trực tiếp từ khay sang tấm đở đến dàn

Ngày nay , các loại máy đá công suất nhỏ rất phong phú và đa dạng đặc biệt ở Mỹ Các máy này làm việc theo hai phương pháp liên tục và chu kì Máy làm việc theo phương pháp liên tục chủ yếu là sản xuất đá mãnh , nguyên lí làm việc là cho nước chảy trên bề mặt ngoài hoặc bề mặt trong một ống bay hơi hình trụ Đá hình thành trên đó được một dao nạo kiểu trục vít hoặc cánh quay nạo ra khỏi bề mặt bay hơi , và đẩy vào thung chứa

4 Máy làm đá viên:

Có rất nhiều kiểu máy làm đá viên (ống) khác nhau như của Vogt (Mỹ), Linde (Đức), Escher-Wyss (Mỹ), Astra (Đức), Trépaud (Pháp), Doelz (Đức) Tất cả chúng đều có chung nguyên lý là làm việc theo chu kỳ, kết đông đá trong các ống, môi chất lạnh sôi trực tiếp bên ngoài ống, khi đã kết đông đến chiều dày cần thiết, đổi sang chu kỳ tan giá, các ống đá rơi xuống và được dao cắt ra từng thỏi đá rộng φ = 30 đến 50 mm dài 50 đến 100 mm

Máy làm đá ống Vogt (Mĩ) có cấu tạo như sau Máy gồm một bình hình trụ đứng, bên trong bố trí nhiều ống làm đá (kết cấu tương tự bình ngưng ống võ đứng), bên trên là thùng nước có bộ phận phân phối nước cho nước chảy đều lên bề mặt của ống Phía dưới có thùng hứng nước thừa không kết đông được thành đá Khi độ dày ống đạt 10 ÷ 15mm thì kết thúc quá trình làm đá để chuyển sang quá trình tan giá

Ở quá trình tan giá, người ta dùng bơm nước, đóng van cấp lỏng và đường hút sau đó mở van hơi nóng 10 cho hơi nóng tràn vào, đẩy lỏng vào bình chứa thu hồi 6 và làm tan lớp băng của các ống đá Các ống đá rơi xuống và được dao cắt ra theo độ dài yêu cầu Sau đó quá trình làm đá lại bắt đầu Lỏng từ bình 6 được đưa về dàn ống, van cấp lỏng và van hút mở, bơm nước hoạt động trở lại

Thời gian làm đá tùy theo độ dày đá, nhiệt độ bay hơi, còn thời gian tan đá khoảng 2 phút và độ dày tổn thất khi tan giá là 0,5mm

Để giảm tổn thất khi tan giá các ống khuôn giá phải có kích thước đồng đều, nhẳn, thẳng ở phía trong ống

Để phân phối nước đều trong các ống phía bên đầu ống ta bố trí các nút đậy có các ren xung quanh

Để đá không bị gãy vụn khi cắt ra từng thỏi, ta dùng dao cắt gồm hai hình bán nguyệt và quay tròn theo hướng vuông góc vói trục của máy làm đá

Vì làm lạnh trực tiếp nên cần lượng môi chất nhiều nên sử dụng NH3 vì nó rẻ, để tìm

2.7 Ưu nhược điểm của máy làm đá dạng viên:

Ưu: Thiết bị nhỏ gọn, thời gian làm đá nhanh Do làm lạnh trực tiếp nên ít bị tổn thất lạnh, thiết bị ít bị hao mòn Sản phẩm làm ra sạch, dể sử dụng trong sinh hoạt nên rất được

ưa chuộng Thiết bị tự động hóa tuần hoàn nên không sử dụng công nhân nhiều

Nhược: Thiết bị đắt tiền, sản phẩm làm ra giá thành cao nên khó tiêu thụ Sản phẩm làm ra phải sử dụng ngay, không bảo quản lâu được vì chúng dể bị kết nối vào bị hao tốn nhiều

Các ống làm đá phải đầy, đảm bảo không bị gò rỉ để môi chất tràn vào gây nguy hiểm

Nếu dao không được thiết kế hoàn hảo dể gây vụn vở đá

Chöông 3:

TÍNH CAÙCH NHIEÔT, CAÙCH AƠM

3.1 Múc ñích cụa vieôc söû dúng caùch aơm caùch nhieôt:

Caùch aơm caùch nhieôt la moôt vieôt heât söùc quan tróng trong vieôc thieât keâ phađn xöôûng lánh noù goùp phaăn giạm bôùt sö ïthaât thoaùt nhieôt ra mođi tröôøng xung quanh Ngaín doøng noùng töø ngoaøi xađm nhaôp vao phoøng lánh,lam giạm naíng xuaât lánh

3 2 Nhöõng yeđu caău cụa vaôt lieôu caùch nhieôt, caùch aơm:

3.2.1 Vaôt lieôu caùch nhieôt:

- Phại coù heô soâ daên nhieôt nhoû

- Coù khoâi löôïng rieđng khođng lôùn laĩm, ñoô huùt aơm beù, khođng deơ chaùy, beăn ñoâi vôùi taùc ñoông cụa mođi tröôøng

- Chòu ñöôïc nhieôt ñoô thaâp, coù ñoô beăn cô hóc cao, chòu ñöôïc khi va chám

- Khođng sinh muøi lá hoaịc huùt muøi cụa mođi tröôøng xung quanh

- Khođng ñoôc hái ñoâi vôùi söùc khoûe con ngöôøi

- Deơ gia cođng, laĩp ñaịt, giaù thaønh rẹ …

3.2.2 Vaôt lieôu caùch aơm:

- Phại coù heô soâ daên aơm nhoû

- Khođng bò bieân ñoơi tính chaât ôû ñieău kieôn nhieôt ñoô thaâp, nhaât laø tính ñaøn hoăi meăm dẹo

- Khođng thaâm öôùt beă maịt

- Khođng ñoôc hái, deơ gia cođng, deê cheâ táo, rẹ …

3.2 Chón vaôt lieôu caùch nhieôt, caùch aơm:

3.2.1 Vaôt lieôu caùch nhieôt:

Chón vaôt lieôu caùch nhieôt laø Polyurethan cho maùy laøm ñaù,styropor laø vaôt lieôu caùch nhieôt cho buoăng chöùa ñaù Cạ 2 vaôt lieôu nayø laø vaôt lieôu caùch nhieôt toât nhaât,thođng dúng nhaât hieôn nay Styropor ñöôïc táo thaønh nhöõng taâp ñuùc raât deê söû dúng, laĩp ñaịt Noù khođng bò thaâm nöôùc, khođng bò moâi mót phaù hoái, nhöng deê chaùy ñöôïc chón laøm vaôt lieôu caùch nhieôt cho vaùch, traăn cụa kho vaø caùch nhieôt cho kho chöùa ñaù.Polyurethan ñöôïc söû dúng baỉng caùch phun tröïc tieâp vaøo khoang cụa maùy laøm ñaù.Öu ñieơm noơi baôt cụa noù laø co theơ phun vao baât kyø theơ tích roơng baẫt kyø naøo, táo bót maø khođng caăn gia nhieôt.,cöùng,chòu löïc toât

3.2.2 Vaôt lieôu caùch aơm:

Hieôn nay thođng dúng nhaât ñoâi vôùi vaôt lieôu caùch aơm laø bitum Bitum coøn gói laø nhöïa ñöôøng (haĩc ín) laø loái vaôt caùch aơm khaù toât, tieôn duøng Bitum ñöôïc duøng döôùi dáng noùng chạy hay pha vôùi caùc dung mođi nhö coăn, xaíng roăi queùt leđn beă maịt caùch aơm Heô soâ thaâm aơm cụa noù raât beù µ = 0,00015 g/m2n.mmHg

Giaây caùch aơm: Giaây naøy ñöôïc sạn xuaât töø cactong saây khođ tôùi 3 ÷ 4% Sau ñoù nhuùng taơm 1 hay 2 laăn trong bitum noùng chạy Öu ñieơm cụa noù laø ñoô beăn cô hóc cao, khođng bò laõo hoùa nhö bitum Heô soâ thaâm hôi µ = 0,00018

3.3 Tính toaùn caùch nhieôt, caùch aơm cho maùy laøm ñaù:

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

Các thông số tra ở tài liệu [4] :

δ+α

−λ

=

=

u 1

i 1

cn

K1

K: Hệ số truyền nhiệt K, W/m2k

δ : Chiều dày lớp vật liệu thứ i cách nhiệt m.

λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp thứ i; W/m.K

λcn: Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt W/m.K

δcn: Chiều dày lớp cách nhiệt (m)

6 0 5 0 06 0 , 3 1 2

µρδ

ρρλα

o

r

q

=

Trong đó các giá trị được tra ở tài liệu [4] :

λ: Hệ số dẫn nhiệt của NH3 , λ= 0 541 (w/mK)

thép Bitum Polyurethan rót ngập Thép không rĩ

ρ Khối lượng riêng của NH3 lỏng ,ρ = 658 5 (Kg/m3 )

ρ,: Khối lượng riêng của NH3 hơi ,ρ , = 1 966 (Kg/m3 )

ρo :Khối lượng riêng của hơi NH3 ở 1 at , ρo = 0 823 (kg/m3 )

δ : Sức căng bề mặt , δ = 38 * 10 3N / m

r : Aån nhiệt hoá hơi của NH3 , r = 1314*10-3 KJ/Kg

c : Nhiệt dung riêng , c = 4.19 KJ/Kg.K

µ : Độ nhớt NH3 lỏng , µ = 0 254 10 − 3pas

q : Nhiệt tải riêng

823 0

= 0.023 w/m2

k m

7172 )

10 254 0 (

* 19 4

* 823 0

* ) 10 1314 (

* ) 10 38 (

023 0

* 966 1 658

* 541 0

*

3 0 3 3

0 66

0 6

0 3 5

0 3

6 0 06

0 5

0 3 1

δ+α

−λ

=

=

u 1

i 1

cn cn

1

1K1

6177

1 39

2

* 002 0 18 0

2

* 001 0 3 23

1 ( 23 0

1 [ 047

.

=

δ

Chọn δcn = 0 2m theo tiêu chuẩn

- Tính lại hệ số truyền nhiệt :

k =

2 1

11

1

αλ

2

* 002 0 047 0

2 0 2

* 18 0

001 0 3

+ +

+

=

)m(198,0

=

Kiểm tra tính động sương trên bề mặt ngoài của đá:

Điều kiện vách ngoài không đông sương:

K<= KS

KS= 0.95*άng ng tr

s ng

t t

t t

−

−

ts :nhiệt đô động sương

nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất ở tp HCM là t=37.5 C

Độ ẩm φ =74%

Tra đồ thị h-x ta được:

ts=33C

Nhiệt độ trong thiết bị làm lạnh: ttr=-15 C

KS= 0.95*23.3*

15 38

33 3 37

+

−

=2.088

Ks=2.088 >K.Vậy khong đọng sương

3.4 Tính toán cách nhiệt, cách ẩm cho kho đá:

0,010,10,020,0030,02

0,90.820,90.015

0.037

0.0110.120.0110.033

δ+α

−λ

=

=

u 1

i 1

cn cn

1

1K1

005 , 0 82 0

1 , 0 9 , 0

01 , 0 3 , 23

1 27 , 0

1 037 , 0

cn

δ

) ( 121 ,

11

1

αλ

005 , 0 82 0

1 , 0 037 , 0

13 , 0 3 , 23 1

1

+ +

+ +

=

K

Kt = 0,258w/m2 k

Kiểm tra tính động sương trên bề mặt ngoài của tường:

Điều kiện vách ngoài không đông sương:

K<= KS

KS= 0.95*άng ng tr

s ng

t t

t t

−

−

ts :nhiệt đô động sương

nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất ở tp HCM là t=37.5 C

3 Lớp cách nhiệt

4 Vữa và lưới mắc cảo

Bảng số liệu

Vữa Gạch Giấy dầu Styropore

0,020,10,003

0,90,820,180,047

Bì dày tấm cách nhiệt được tính:

δ+α

−λ

=

=

u 1

i 1

cn cn

1

1K1

8

182,0

118

,0

2.003,03.9,0

02,03,23

128,0

1047,0

cn

) m ( 15 , 0

=

Chọn bề dày tấm cách nhiệt là 0,15 (m) Tính lại hệ số truyền nhiệt K:

2 n

1

i 1

1

1K

α+λ

δ+α

=

∑=

8

1 047 , 0

15 , 0 82 , 0

1 , 0 18 , 0

2 003 , 0 9 , 0

3 02 , 0 3 , 23

=

= 0,282 (W/m2.K)

0,91,50,18

Styropore 0,047Bề dày lớp cách nhiệt:

δ+α

−λ

=

=

u 1

i 1

cn cn

1

1K1

δ+α

−λ

=

=

u 1

i 1

cn

K1

2.0003,05,1

2.07,09,0

2.02,03,23

129,0

119,0

) m ( 596 , 0

=

Chọn lớp xỉ dày 0,6 (m) Tính lại hệ số K:

288,08

i 1

=+λ

δ+λ

δ+α

=

∑

3.5 Kiểm tra cách nhiệt, cách ẩm:

- Kiểm tra đọng ẩm:

h

m 2

PN: Áp suất riêng phần của hơi nước ngoài (mmHg)

PT: Áp suất riêng phần của hơi nước trong phòng lạnh

* Đối với phòng trữ đá:

Tra phụ lục 5TL[4]/145 có:

mmHg P

C t

P C t

tr tr

t

N ng

N

16 , 3 1

%;

90

73 , 47 3

, 37

%;

73

0 0

PN = 0,73.47,73 = 34,8; PT = 0,9.3,16 = 2,84

RN = 1,6(34,8 – 2,84) = 51 g 

mmHg

h

m 2

- Tường:

Trước lớp vật liệu cách ẩm có:

Lớp xi măng: δ= µ= m h mmHg 

1 012

, 0 );

m ( 02 , 0Lớp gạch: δ = 0 , 2 ( m ); µ = 0 , 014

2,0012,0

02,05110.8,

2,0012,0

02,05110.8,

Tương tự như trần không cần cách ẩm

* Đối với máy làm đá:

CHƯƠNG II

TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG VÀ CHỌN MÁY

NÉN CHO HỆ THỐNG

I.Tính cân bằng năng lượng cho tủ đá:

Việc tính toán nhiên liệu kho trữ nhằm mục đích vào ổn định tổn thất lạnh của nó, để làm cơ sở chọn máy nén thích hợp

Tổn thất kho gồm các loại:

a) Tổn thất ra môi trường xung quanh

Ki : Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che

F1 : Diện tích bề mặt kết cấu

t1 : Nhiệt độ trong kho

F1 : Diện tích nền nhà

350 W/người: nhiệt lượng thải ra cho một người hoạt động bình thường

n = 2 ( Số người hoạt động)

Tổng tổn thất của kho

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

= 1800 + 0.74.*1873600 + 2400 + 4120.187*3600*100

= 5800 kcal/h

I Tính tổn thất năng lượng do máy làm đá:

1 Năng lượng tiêu tốn làm lạnh đông và quá lạnh đá

Q1 = Ct*[( tb – 0 ) + 80+ 0.5*( 0 – t1 )]

Q1:Năng lượng tiêu tốn

G: Năng suất thiết kế

tb: nhiệt độ nước ban đầu

t1 Nhiệt độ của nước ở cuối quá trình

g: Khối lượng cây đá

g= 3.4 Kg (tính ở phần sau)

tb : Nhiệt độ ống

* 14 3

* 8

* 7900 4

) (

*

*

*

2 2

2 2

=

−

=

−D tr ng

54 0

5 63039

=116739Kcal/h Tổng năng suất lạnh :