HỆ THỐNG LẠNH TRONG NHÀ MÁY NƯỚC ĐÁ pdf

KỸ THUẬT ĐIỆN LẠNH 1/22 HỆ THỐNG LẠNH TRONG NHÀ MÁY NƯỚC ĐÁ I. Giới thiệu chung. Nước đá có vai trò rất quan trọng trong đời sống và trong công nghiệp. Trong công nghiệp người ta sử dụng nước đá để ướp lạnh bảo quản thực phẩm, rau quả chống hư hỏng. Trong đời sống vai trò nước đá càng quan trọng hơn như phục vụ giải khát, giải trí…Nước đá còn có vai trò quan trọng như tạo sân băng trượt băng nghệ thuật. Trong công nghiệp chế biến thực phẩm nước đá thường được sử dụng dưới nhiều dạng: đá cây, đá vảy, đá tấm,…Trong đời sống người ta thường sử dụng nước đá cây hoặc nước đá viên, nước đá viên dần dần được thay thế nước đá cây vì nó đảm bảo an toàn vệ sinh hơn. II. Một số vấn đề cần quan tâm khi sản xuất nước đá 1. Nồng độ tạp chất cho phép. Chất lượng nước đá chịu tác động của rất nhiều yếu tố: Các thành phần trong nước, phương pháp làm lạnh. Thông thường nước đá được lấy từ mạng nước thủy cục, các tạp chất và vi sinh vật trong nước không được vượt quá giá trị qui định ở các bảng dưới đây. 2. Ảnh hưởng của tạp chất đến chất lượng nước đá. Các tạp chất có thể tạo ra màu sắc, màu đục không trong suốt. Một số tạp chất làm cho đá dễ bị nứt nẻ. Một số tạp chất tách ra được khi đông đá tạo thành cặn bẫn GVTH: ĐOÀN PHÚ CƯỜNG SVTH: PHẠM BÁ THIỆN Hình 1- Hàm lượng tạp chất trong công nghiệp KỸ THUẬT ĐIỆN LẠNH 2/22 nằm ở đáy, nhưng một số tạp chất lại không tách ra được trong quá trình đóng băng, có tạp chất khi hòa tan trong nước làm cho đá khó đông hơn, do nhiệt độ đóng băng giảm. Dưới đây là ảnh hưởng của một số tạp chất đến chất lượng nước đá. 3. Phân loại nước đá: a. Phân loại theo màu sắc: Theo màu sắc người ta phân ra 3 loại đá: đá cục, đá trong và đá pha lê. b. Phân loại theo hình dạng Theo hình dạng có thể phân ra nhiều loại đá khác nhau như: máy đá cây, máy đá tấm, máy đá vảy, máy đá viên, máy đá tuyết… c. Phân loại theo nguồn nước sản xuất đá Theo nguồn nước sử dụng làm đá thì có hai loại máy: làm đá từ nước ngọt và nước mặn. III. Hệ thống lạnh máy nước đá. 1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy đá cây. Trên hình 3 là sơ đồ nguyên lý của hệ thống lạnh máy đá cây được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Hệ thống có các thiết bị chính sau: GVTH: ĐOÀN PHÚ CƯỜNG SVTH: PHẠM BÁ THIỆN Hình 3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy đá cây KỸ THUẬT ĐIỆN LẠNH 3/22 1. Máy nén: máy nén 1 cấp, sử dụng môi chất NH 3 hoặc R 22 . 2. Bình chứa cao áp. 3. Dàn ngưng: Có thể sử dụng dàn ngưng tụ bay hơi, bình ngưng, dàn ngưng tụ kiểu tưới và có thể sử dụng dàn ngưng không khí. 4. Bình tách dầu. 5. Bình tách khí không ngưng. 6. Bình thu hồi dầu (sử dụng trong hệ thống NH 3 ). 7. Bình tách lỏng. 8. Bình giữ nước-tách lỏng. 9. Bể nước muối làm đá, cùng bộ cánh khuấy và dàn lạnh kiểu xương cá. Trong hệ thống lạnh máy đá có 2 thiết bị có thể coi là đặc thù của hệ thống. đó là dàn lạnh xương cá và bình giữ nước-tách lỏng. 2. Nguyên lý hoạt động: Hơi môi chất hút về máy nén là hơi quá nhiệt được máy nén, nén lên đến nhiệt độ tk, áp suất pk đi vào bình tách dầu, ở đây dầu được lọc lại và đưa trở về máy nén nhờ vào nguyên tắc chênh lệch áp suất. Còn hơi môi chất đưa đến thiết bị ngưng tụ, tại bình ngưng tụ hơi môi chất thực hiện quá trình trao đổi nhiệt trở thành lỏng. GVTH: ĐOÀN PHÚ CƯỜNG SVTH: PHẠM BÁ THIỆN KỸ THUẬT ĐIỆN LẠNH 4/22 Sau khi môi chất trở thành lỏng được đưa vào bình chứa cao áp, rồi đi qua phin lọc, phin lọc có nhiệm vụ lọc các cáu bẩn và hàm lượng ẩm trong môi chất, sau đó môi chất đi qua bình quá lạnh góp phần tăng năng suất lạnh. Môi chất lỏng tiếp tục đi qua kính xem lỏng, qua van điện từ và chia thành hai đường vào qua van tiết lưu và đi vào bình chứa thấp áp, nhờ vào van tiết lưu mà gas lòng được hạ nhiệt độ và suất trong xuống p 0 , t o , van tiết lưu nhiệt điều chỉnh lượng lỏng nhờ vào bầu cảm biến ở đầu ra của dàn lạnh. Từ bình chứa thấp áp môi chất lỏng chảy vào dàn lạnh xương cá môi chất được bay hơi và trao đổi nhiệt với dung dịch nước muối. Sau đó hơi lạnh trở về bình chứa thấp áp. Hơi môi chất tiếp tục đi về bình tách lỏng, ở đây môi chất được tách lỏng, còn hơi thì được máy nén hút về, kết thúc một quá trình và chu trình được lặp lại. 3.Đặc điểm hệ thống máy đá cây: Ưu điểm: Vì có dạng khối lớn nên có khả năng tích trữ lâu, rất tiện lợi cho việc vận chuyển đi xa và dùng bảo quản thực phẩm lâu ngày. Dễ dàng chế tạo, các thiết bị của hệ thống có thể chế tạo trong nước, không đòi hỏi phải có thiết bị đặc biệt. Nhược điểm: Chi phí vận hành lớn: Chi phí nhân công vận hành, vào nước, ra đá, vận chuyển đá, xay đá, chi phí điện năng (motor khuấy, cẩu đá, máy xay đá). Chi phí đầu tư lớn: Bể đá, cẩu đá, bể nhúng nước, bàn lật, hệ thống cấp vào nước khuôn đá, kho bảo quản đá, máy xay đá… Thời gian làm đá lâu nên không chủ động sản xuất và chế biến. Khi xuất đá thì đá ra hàng loạt nên cần kho bảo quản. Không bảo đảm vệ sinh: Bể muối và khâu xay đá. Tổn thất nhiệt lớn: Quá trình từ sản xuất đến sử dụng qua rất nhiều khâu nên tổn thất nhiệt lớn, ngoài ra khi xay đá và nhúng khuôn đá còn gây ra mất mát cơ học. Do có nhiều nhược điểm như vậy nên hiện nay người ta ít sử dụng máy đá cây trong để chế biến thực phẩm, mà chủ yếu sản xuất để bán cho ngư dân đánh cá và cho sinh hoạt. Đối với các xí nghiệp chế biến thủy sản một trong những điều kiện để được cấp code EU nhập hàng vào các nước E.U thì phải sử dụng đá vảy để chế biến. IV. Kết cấu tường, nền và nắp bể đá. 1. Kết cấu tường bao: GVTH: ĐOÀN PHÚ CƯỜNG SVTH: PHẠM BÁ THIỆN KỸ THUẬT ĐIỆN LẠNH 5/22 Mặt cắt tường bao : Chú thích : 1. Lớp vữa xi măng 2. Lớp tường gạch 3. Lớp hắc ín dán giấy dầu 4. Lớp cách nhiệt polystirol 5. Lớp thép tấm Tổng chiều dày các lớp của kết cấu tường: ( ) ( ) [ ] 34,02,0005,002,0.2001,011,001,0.2 =+++++=+= ∑ cni δδδ m =340 mm 2. Kết cấu cách nhiệt nền: Mặt cắt nền bể: GVTH: ĐOÀN PHÚ CƯỜNG SVTH: PHẠM BÁ THIỆN KỸ THUẬT ĐIỆN LẠNH 6/22 Chú thích : 1. Lớp thép tấm 2. Lớp cát lót mỏng 3. Lớp bê tông cốt thép 4. Lớp giấy dầu 5. Lớp cách nhiệt polystirol 6. Lớp hắc ín dán giấy dầu 7. Lớp bê tông đá dăm M200 8. Lớp đá làm nền và đất đầm kỹ Tổng chiều dày của các lớp kết cấu nền : ( ) ∑ =+++++++=+= 470200150122100105 cni δδδ mm = 0,47 m 3.Kết cấu nắp bể đá : Để tiện lợi cho việc ra đá, nắp bể đá được đậy bằng các tấm gỗ dày 30 mm. Trên cùng được phủ lớp vải bạc do đó tổn thất nhiệt qua nắp bể đá khá lớn. V. Xác định số lượng và kích thước linh đá: Các khuôn đá được bố trí thành các linh đá, mỗi linh đá gồm có nhiều khuôn. Ở đấy chúng ta sử dụng loại linh đá có 7 khuôn đá x50kg/cây đá. Số lượng linh đá được xác định: 1 1 n N m = với 1 m :số lượng linh đá 1 n :số khuôn trên 1 linh đá N :số khuôn đá 57,28 7 200 1 ==m chọn 29 1 =m Khoảng cách giữa các khuôn đá tronh linh đá lá 225 mm, hai khuôn hai đầu cách nhau 40 mm để móc cẩu, 25 mm hai đầu là khoảng cách từ linh đá đến thành trong của bể . Chiều dài mỗi linh đá : 180580150225.740.275.2225. 1 =++=++= nL mm Chiều rộng của linh đá :425 mm Chiều cao của linh đá:1150 mm GVTH: ĐOÀN PHÚ CƯỜNG SVTH: PHẠM BÁ THIỆN 1805 425 25 75 40 225 225 225 25 225 40 225 75 1 2 3 KỸ THUẬT ĐIỆN LẠNH 7/22 1. Khung linh đá 2. Vị trí móc cẩu 3. Khuôn đá 50 kg 1. Xác định chiều rộng bể đá: ALW ++= δ 4.2 W : Chiều rộng của bể. L : Tổng chiều dài của hai linh đá bố trí hai bên dàn lạnh (mm) δ : Khe hở giữa linh đá và vách trong của bể đá (mm) A : Chiều rộng cần thiết để lắp đặt dàn lạnh, từ 600-900mm, đối với bể đá có công suất 10 tấn/mẻ chọn A = 700 mm. 441070025.41805.2 =++=⇒ W (mm) 2.Xác định chiều dài bể đá : bmCBl . 2 ++= B: Chiều rộng các đoạn hở lắp đặt bộ cánh khuấy và tuần hoàn nước, chọn B =600 mm C: Chiều rộng đoạn hở cuối bể, C = 500 mm. b : Khoảng cách giữa các linh đá được xác định dựa trên độ rộng của linh đá và khoảng hở giữa chúng: b = 47550425 =+ mm 2 m : Số linh đá dọc theo chiều dài trên một dãy, với 29 1 =m linh đá, bố trí dàn lạnh ở giữa, các linh đá được bố trí thành hai dãy đối xứng vậy số linh đá trên một dãy 15 2 =m 8225475.15500600 =++=⇒ l mm 3. Xác định chiều cao của bể đá : Chiều cao của bể đá phải đủ lớn để có khoảng hở cần thiết giữa đáy khuôn đá và bể. Mặt khác phía trên linh đá là một khoảng hở cỡ 100mm, sau đó là lớp gỗ dày 30mm dùng làm nắp bể. Đối với các bể có công suất từ 5 tấn/mẻ trở lên thường có tổng chiều cao là 1250 mm. Bảng thông số kích thước bên trong của bể: Số khuôn đá 200 Tổng số linh đá 29 Số dãy linh đá 2 Số linh đá trên một dãy 15 Độ hở giữa các linh đá (mm) 50 Bề rộng A (mm) 700 Chiều dài (mm) 8225 Chiều rộng (mm) 4410 Chiều cao (mm) 1250 Kích thước linh đá : GVTH: ĐOÀN PHÚ CƯỜNG SVTH: PHẠM BÁ THIỆN KỸ THUẬT ĐIỆN LẠNH 8/22 Số khuôn/linh đá 7 Bề dài (mm) 1805 Bề rộng (mm) 425 Chiều cao (mm) 1150 Kích thước khuôn đá : Khối lượng cây đá (kg) 50 Khối lượng khuôn đá (kg) 27,2 Chiều cao (mm) 1115 Đáy lớn (mm) 380 x 190 Đáy bé (mm) 340 x 160 Bố trí bể đá với linh đá 7 khuôn đá 4. Xác định thời gian làm đá : Thời gian làm đá cây được xác định theo công thức: ( ) Bbb t A m += 00 τ Trong đó: τ : Thời gian làm đá (giờ) m t : Nhiệt độ trung bình trong bể (oC) ,chọn m t = -10oC 0 b : Chiều rộng khuôn đá (m),lấy cạnh ngắn nhất của tiết diện lớn nhất của khuôn. 0 b = 0,19 m A, B là các hằng số phụ thuộc vào tỉ số n = 0 0 b a , là tỉ số giữa cạnh dài và cạnh ngắn của đáy lớn khuôn đá 2 190 380 ==⇒ n .Với n = 2 chọn A = 4540 và B = 0,026 ( ) 6,1826,019,0.19,0. 10 4540 =+ − =⇒ τ giờ GVTH: ĐOÀN PHÚ CƯỜNG SVTH: PHẠM BÁ THIỆN 600 m 2 x 425 1925 A 1925 500 KỸ THUẬT ĐIỆN LẠNH 9/22 VI. Chu trình trao đổi nhiệt 1. Sơ đồ ngun lý : TL NT BH MN 4 3 2 1 1' 3' BH: thiết bị bay hơi NT: thiết bị ngưng tụ MN: máy nén TL: thiết bị tiết lưu. Nguyên lý hoạt động của hệ thống lạnh như sau: hơi mơi chất sinh ra ở thiết bò bay hơi được máy nén hút về và nén lên ở áp suất đẩy cao vào bình ngưng tụ. Ở bình ngưng hơi môi chất thải nhiệt cho nước làm mát và ngưng tụ lại thành lỏng. Lỏng có áp suất cao đi qua van tiết lưu vào bình bay hơi. Ở bình bay hơi, lỏng môi chất sôi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh. Hơi lại được hút về máy nén, như vậy vòng tuần hoàn của môi chất được khép kín . 2. Đồ thị: - Đồ thị lgp-h: GVTH: ĐỒN PHÚ CƯỜNG SVTH: PHẠM BÁ THIỆN KỸ THUẬT ĐIỆN LẠNH 10/22 1' 1 2 3' 3 4 tql t q n h lgp P k, t k k P 0, t 0 - Đồ thị T-s: T S 2 1 1' 3' 3 4 P k, t k P 0, t 0 t q l t q n Quá trình 1’-1: quá nhiệt hơi hút về máy nén. Quá trình 1-2 : nén đoạn nhiệt Quá trình 2-3’ : quá trình ngưng tụ nhả nhiệt đẳng áp cho môi trường làm mát trong thiết bị ngưng tụ. Quá trình 3’-3: quá lạnh môi chất lỏng đẳng áp. Quá trình 3-4: tiết lưu ở van tiết lưu giảm áp suất từ p k xuống p 0. Quá trình 4-1’: bay hơi thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh. Các thông số trạng thái của các điểm nút cơ bản : VII. Chọn máy nén: Nhiệt tải 0 Q của máy nén: 07,63604 0 =Q (w) =63,6 (kw) Năng suất lạnh riêng: 6,1035 0 =q (kJ/kg) 1. Lưu lượng môi chất qua máy nén: tt m 0614,0 6,1035 6,63 0 0 === q Q m tt (kg/s) GVTH: ĐOÀN PHÚ CƯỜNG SVTH: PHẠM BÁ THIỆN [...]... nguồn nước sản xuất đá 2 III Hệ thống lạnh máy nước đá 2 1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy đá cây 2 2 Nguyên lý hoạt động: 3 GVTH: ĐOÀN PHÚ CƯỜNG SVTH: PHẠM BÁ THIỆN KỸ THUẬT ĐIỆN LẠNH 21/22 3.Đặc điểm hệ thống máy đá cây: .4 IV Kết cấu tường, nền và nắp bể đá 4 1 Kết cấu tường bao: 4 2 Kết cấu cách nhiệt nền: 5 3.Kết cấu nắp bể đá. .. chất lạnh ngưng tụ tỏa ra nhờ chất tải nhiệt trung gian là nước 1 b Cấu tạo: 1 2 3 4 5 6 7 8 2 ⇑ ⇑ 3 4 5 6 9 13 7 12 11 10 8 14 15 9 10 11 12 13 14 15 Động cơ quạt gió Vỏ tháp Chắn bụi nước Dàn phun nước Khối đệm Cửa không khí vào Bể nước Đường nước lạnh để làm mát bình ngưng Đường nước ra từ bình ngưng Lọc nước Phễu chảy tràn Van xả đáy Đường cấp nước Bơm nước Bình ngưng c Nguyên lý hoạt động: Nước. .. = Vtt 0,042 = = 0,084 (m3/s) λ 0,511 Tra bảng 7-2 sách “HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” – Nguyễn Đức Lợi chọn máy nén MYCOM ký hiệu N8WA có thể tích quét 374,2 m3/h = 0,1039 m3/s Máy nén lạnh MYCOM 5 Số lượng máy nén: Z mn Z mn = vlt 0,084 = = 0,8 v mn 0,1039 Chọn 1 máy GVTH: ĐOÀN PHÚ CƯỜNG SVTH: PHẠM BÁ THIỆN KỸ THUẬT ĐIỆN LẠNH 12/22 VIII Các thiết bị trao đổi nhiệt 1 Thiết bị ngưng tụ a Mục đích:... ĐIỆN LẠNH 14/22 phao 9 xả đáy 10 Ống hồi dầu, Chân bình Bình giữ mức tách lỏng c Nguyên lý hoạt động: Mức dịch trong dàn lạnh được khống chế bằng van phao Các tấm chắn được làm từ tôn dày 3 mm, trên các tấm chắn được khoan lỗ φ 6 ÷ 8mm, cách đều 20 mm có tác dụng chắn lỏng làm cho các hạt lỏng không thể theo hơi hút về máy nén 2 Bình tách lỏng: a Mục đích: Bình tách lỏng được sử dụng cho hệ thống may đá. .. KỸ THUẬT ĐIỆN LẠNH 20/22 4 Van một chiều: Tác dụng: Giữ cho môi chất chỉ đi theo một chiều định sẵn và không có chiều ngược lại Cấu tạo: Chiều ngược bị chặn Chiều thuận \ Mục Lục I Giới thiệu chung 1 II Một số vấn đề cần quan tâm khi sản xuất nước đá 1 1 Nồng độ tạp chất cho phép .1 2 Ảnh hưởng của tạp chất đến chất lượng nước đá 1 3 Phân loại nước đá: ... số lượng và kích thước linh đá: 6 1 Xác định chiều rộng bể đá: .7 2.Xác định chiều dài bể đá : 7 3 Xác định chiều cao của bể đá : .7 4 Xác định thời gian làm đá : .8 VI Chu trình trao đổi nhiệt .9 1 Sơ đồ nguyên lý : 9 2 Đồ thị: 9 VII Chọn máy nén: .10 1 Lưu lượng môi chất qua máy nén: 10 2 Thể... được hút trở về máy nén XIX Các thiết bị khác: 1 Bình giữ mức – tách lỏng: a Mục đích: Vì hệ thống sử dụng dàn bay hơi theo kiểu ngập dịch nên ta phải sử dụng bình giữ mức để cung cấp và duy trì mức dịch luôn ngập ở thiết bị bay hơi Ngoài ra bình còn có chức năng tách lỏng khỏi dòng hơi hút về máy nén b cấu tạo: 5 4 6 7 3 2 1 8 9 10 1 cấp vào dàn lạnh 2 vào 3 chất vào 4 an toàn, 5 suất 6 máy nén 7 lỏng...KỸ THUẬT ĐIỆN LẠNH 11/22 2 Thể tích hút thực tế : Vtt Vtt = mtt v1 = 0,0614.0,7 = 0,042 (m3/s) 3 Hệ số cấp λ : λ = λi λ w λi = p0 − ∆ p 0 p0   p k + ∆ pk − c   p0    p0 − ∆ p 0    − ( công thức 7-13 sách “HƯỚNG  p0     1 m DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” –Nguyễn Đức Lợi chọn: ∆ p 0 = ∆ pk = 0,05 ÷ 0,01 Mpa chọn bằng 0,01 m = 0,95 ÷ 1,1 , đối với máy nén amoniac chọn m = 1... 5.Đường dự trữ 6.Van xả khí phía nước 7.Van xả nước 8.Xả dầu 9.Lỏng NH3 ra 10 Đường vào của tháo giải nhiệt 11 Đường ra của tháp giải nhiệt 12 Chân bình Nguyên lý làm việc: Đây là thiết bị trao đổi nhiệt bằng nước chuyển động cưỡng bức trong ống trao đổi nhiệt Hơi cao áp đi vào từ phía trên bao phủ toàn bộ bề mặt trao đổi nhiệt cho nước làm mát chuyển động cưỡng bức trong ống trao đổi nhiệt ngưng tụ... PHẠM BÁ THIỆN KỸ THUẬT ĐIỆN LẠNH 13/22 Nhược điểm: Chế tạo khó khăn c Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Cấu tạo: 2 3 4 1 Dàn lạnh xương cá 1 Lỏng tiết lưu vào 2 Đường ra của hơi hạ áp 3 Ống góp trên dưới 4 Ống trao đổi nhiệt Nguyên lý hoạt động: Đây là thiết bị bay hơi theo kiểu ngập dịch, được đặt chìm trong bên trong bể muối Lỏng môi chất được cấp vào dàn trao đổi nhiệt với nước muối qua các ống trao . loại đá khác nhau như: máy đá cây, máy đá tấm, máy đá vảy, máy đá viên, máy đá tuyết… c. Phân loại theo nguồn nước sản xuất đá Theo nguồn nước sử dụng làm đá thì có hai loại máy: làm đá từ nước. ngọt và nước mặn. III. Hệ thống lạnh máy nước đá. 1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy đá cây. Trên hình 3 là sơ đồ nguyên lý của hệ thống lạnh máy đá cây được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Hệ thống. ĐIỆN LẠNH 1/22 HỆ THỐNG LẠNH TRONG NHÀ MÁY NƯỚC ĐÁ I. Giới thiệu chung. Nước đá có vai trò rất quan trọng trong đời sống và trong công nghiệp. Trong công nghiệp người ta sử dụng nước đá để ướp lạnh