tính toán, thiết kế hệ thống bể đá cây công suất 10 tấn/mẻ

tính toán, thiết kế hệ thống bể đá cây công suất 10 tấn/mẻ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

ĐỀ TÀI: Tính toán, thiết kế hệ thống bể đá cây

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

ĐỀ TÀI: Tính toán, thiết kế hệ thống bể đá cây công

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

TRƯỜNG ĐHCN TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Khoa : Công Nghệ Nhiệt - Lạnh Niên khoá : 2010 – 2013

Tên đề tài: Tính toán, thiết kế hệ thống bể đá cây công suất 10 tấn/mẻ

1 Số liệu cho trước:

- Công suất 10 tấn/mẻ

- Nhiệt độ bể : -10o c

- Sản phẩm : Đá cây

- Môi chất : NH3

2 Nội dung thực hiện:

- Sơ lược máy đá cây

- Các yêu cầu bố trí mặt bằng và kết cấu bể đá

- Xác định kích thước bể đá

- Tính nhiệt bể đá

- Tính toán chu trình và chọn máy nén

- Tính chọn các thiết bị trao đổi nhiệt

- Sơ đồ hệ thống và nguyên lý làm việc

3 Các bản vẽ:

- Sơ đồ hệ thống, mặt cắt tường bao, mặt cắt nền bể, kích thước linh đá 7 khuôn50kg, bình chứa cao áp, dàn lạnh xương cá, bình giữ mức tách lỏng, bình táchlỏng, bình tách khí không ngưng, bình chứa cao áp, bình tách dầu, bình chứa dầu,tháp giải nhiệt, van chặn, van tiết lưu tay, van điện từ, rờle mức lỏng, van 1 chiều

4 Ngày giao nhiệm vụ:

5 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 4/11/2012

6 Giáo viên hướng dẫn: Th.s Nguyễn Trung Kiên

Khoa CN Nhiệt - Lạnh Giảng viên hướng dẫn

LỜI CÁM ƠN

Trong khi thực hiện đồ án này có những kiến thức thực tế em không rõ, không

có kinh nghiệm cũng nhờ có sự chỉ dẫn tận tình của thầy NGUYỄN TRUNG KIÊN

đã giúp em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn thầy và các thầy trong bộ môn ĐIỆN LẠNH đã giúp đỡ

em Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi nhiều sai sót Vì vậy, kính mong các thầy, cô góp những ý kiến quý báu để em có thể hiểu biết thêmnhiều điều bổ ích

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I : SƠ LƯỢC NƯỚC ĐÁ CÂY 2

I Phương án sản xuất 2

II Chất tải lạnh 3

III Môi chất sử dụng trong hệ thống: 3

CHƯƠNG II: CÁC YÊU CẦU BỐ TRÍ MẶT BẰNG VÀ KẾT CẤU BỂ ĐÁ 4

I Bố trí mặt bằng xưởng làm nước đá 4

II Kết cấu tường ,nền và nắp bể đá 4

III Xác định chiều dày lớp cách nhiệt và kiểm tra đọng sương: 8

CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BỂ ĐÁ 10

I.Xác định số lượng và kích thước khuôn đá 10

II Xác định số lượng –kích thước linh đá 11

III Xác định các kích thước bên trong bể đá 12

IV Xác định thời gian làm đá 14

CHƯƠNG IV: TÍNH NHIỆT BỂ ĐÁ 15

I Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che 15

II Nhiệt để đông đá và làm lạnh khuôn đá : Q2 17

III Dòng nhiệt do vận hành: Q4 18

IV Xác định tải nhiệt cho thiết bị, máy nén và năng suất lạnh của máy nén 19

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN 21

I Tính chọn các thông số của chế độ làm việc 21

II Tính toán chu trình 23

III Chọn máy nén 26

CHƯƠNG VI: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 29

I Thiết bị ngưng tụ 29

II Thiết bị bay hơi 31

III Các thiết bị phụ khác 33

IV Các thiết bị đường ống 43

CHƯƠNG VII: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 48

I Sơ đồ hệ thống 48

II Nguyên lý hoạt động 48

KẾT LUẬN 50

BẢNG KÝ HIỆU VÀ CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT 52

MỞ ĐẦU

Trong những năm qua, ngành kỹ thuật lạnh nước ta đã phát triển rất mạnh

mẽ, đặc biệt là trong ngành chế biến và bảo quản thủy hải sản Quá trình thay đổi và ứng dụng các công nghệ mới để đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế và thay đổi môi chất lạnh mới đã tạo ra một sự chuyển biến mạnh mẽ theo hướng tích cực cho ngành kỹ thuật lạnh nước ta

Kỹ thuật lạnh ra đời đã hàng trăm năm nay và được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành kỹ thuật khác nhau như: công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, công nghiệp hóa chất, công nghiệp rượu, bia, y học

Ngày nay kỹ thuật lạnh phát triển rất mạnh mẽ, được sử dụng với rất nhiều mục đích khác nhau, phạm vi ngày càng mở rộng và trở thành một nghành kỹ thuật vô cùng quan trọng

Một trong những ứng dụng của kỹ thuật lạnh mà con người đã sử dụng từ rất lâu đó là sản xuất nước đá Nước đá có thể được sản xuất dưới nhiều dạng khác nhau tùy theo nhu cầu, mục đích sử dụng và điều kiện thực tế

Nước đá được sử dụng rộng rãi từ dân dụng đến trong công nghiệp đặc biệt

là nước đá cây

Trên thực tế nếu muốn xây dựng một nhà máy sản xuất nước đá cây và hoạt động có hiệu quả thì cần phải trải qua rất nhiều giai đoạn và các yếu tố như điều kiện kinh tế, nhu cầu sử dụng

Trong khuôn khổ đồ án môn học này những số liệu mà chúng em tính toán

và đưa ra chắc chắn sẽ có rất nhiều sai sót Nhưng thông qua đồ án môn học này chúng em đã củng cố được rất nhiều kiến thức cần thiết để áp dụng vào thực tế sau này

CHƯƠNG I : SƠ LƯỢC NƯỚC ĐÁ CÂY

Nước đá cây có vai trò quan trọng trong đời sống và trong công

nghiệp.Trong công nghiệp người ta sử dụng nước đá cây để bảo quản ướp lạnh thực phẩm , dùng cho các tàu đánh bắt thủy hải sản , trong đời sống nước đá được sử dụng để phục vụ cho nhu cầu giải khát, giải trí

Trong công nghiệp chế biến nước đá, nước đá thường được sản xuất dưới nhiều dạng tùy theo nhu cầu sử dụng như : đá cây, đá vảy, đá tấm ở đây chúng ta chỉ nghiên cứu hệ thống sản xuất đá cây

Phương pháp sản xuất đá cây là một phương pháp đã dược ứng dụng từ lâu

và có những ưu nhược điểm nhất định sau đây :

Ưu điểm:

Vì có dạng khối lớn nên có khả năng tích trữ lâu,tiện lợi cho việc vận chuyển đi xa và dùng để bảo quản thực phẩm lâu ngày.Phương pháp sản xuất đơn giản, các thiết bị dùng cho hệ thống có thể chế tạo được ở trong nước và không đòi hỏi các thiết bị đặc biệt

Nhược điểm :

chi phí vận hành lớn do phải trải qua nhiều khâu trung gian như: vào nước,rađá,vận chuyển chi phí nhân công lao động chi phí đầu tư ban đầu lớn :chi phíxây dựng bể đá, bể nhúng ,kho bảo quản sản phẩm Tổn thất nhiệt lớn do quá trình từ sản xuất đến sử dụng phải trải qua nhiều khâu trung gian

Hệ thống làm lạnh trực tiếp có ưu điểm là thời gian sản xuất nhanh nhưng năng suất bị giới hạn, chỉ thích hợp với những hệ thống có công suất nhỏ

Do yêu cầu của đồ án với bể đá có công suất 10 tấn/ mẻ nên chúng em chọn phương án: làm lạnh gián tiếp qua nước muối

Phương pháp này có ưu điểm lớn là cấu tạo, vận hành đơn giản Hiện nay hầu hết các cơ sở sản xuất nước đá cây đều chọn phương pháp này

Dễ gây ăn mòn thiết bị.

Phải thường xuyên kiểm tra nồng độ nước muối của dung dịch để tránh hiên tượng đóng băng chất tải lạnh

III Môi chất sử dụng trong hệ thống:

NH 3

Ưu điểm:

Không gây ăn mòn thiết bị chế tạo từ thép, kim loại đen chế tạo máy nhưng ăn mòn đồng và các hợp kim của đồng Vì vậy không sử dụng đồng và các hợp kim của đồng trong hệ thống amoniac

Có mùi đặc trưng nên dễ phát hiên khi rò rỉ

Không hòa tan dầu bôi trơn máy nén

Rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyển và bảo quản

Nhược điểm:

Độc hại đối với con người và môi trường

Trong không khí nêu có chứa một lượng NH3 nhất định có thể bắt lửa gây

nổ, hỏa hoạn

CHƯƠNG II: CÁC YÊU CẦU BỐ TRÍ MẶT BẰNG VÀ KẾT CẤU BỂ ĐÁ

Khoảng cách lắp đặt các thiết bị, máy móc phải thuân tiện cho việc vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa

Mặt bằng bố trí thiết bị phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: công suất của

bể đá, kích thước của bể đá và các phòng chức năng như: phòng máy, hiên ô

tô xuất đá

II Kết cấu tường ,nền và nắp bể đá :

1 Kết cấu sơ bộ và quy trình sản xuất:

bể đá gồm 1 bể nước muối dược chia làm 2 ngăn : 1 ngăn đặt dàn lạnh còn

1 một ngăn đặt các khuôn làm đá.Nước muối tuần hoàn trong bể nhờ bơm tuần hoàn Nước muối từ trong ngăn cây đá được bơm đẩy vào ngăn có dàn bay hơi (dàn lạnh xương cá hoặc dàn lạnh ống đứng ).Ở đây nước muối được làm lạnh và được đẩy vào ngăn cây đá Các cây đá thường được bố trí thành các linh đá ,các linh đá có từ 5 đến 7 khuôn đá tùy theo cỡ bể

Các linh đá chuyển động trong bể nhờ hệ thống vít đẩy và chuyển động ngược chiều với nước muối Khi đã thành đá ,cả linh đá sẽ được cầu trục nânglên khỏi bể đưa sang nhúng vào bể tan giá trong khoảng từ 2 đến 4 phút sau

đó được đưa lên bàn lật để tháo khuôn Khuôn đá được đưa đến hệ thống vòi rót tự động.Nước được đổ đầy khoảng 90% khuôn(khi làm lạnh nước giãn nở không tràn ra bể làm giảm nồng độ nước muối dẫn đến tổn thất nhiệt) rồi linh

đá được đưa đến đầu kia của bể ,khi linh đá chuyển động hết chiều dài của bể

là đã sẵn sàng để ra khuôn

2 Kết cấu tường bao :

Bể thường được xây bằng gạch đỏ sau đó được bọc cách ẩm và cách

nhiệt,lớp trong cùng là lớp thép tấm dày từ 5 đến 6mm.Có thể bố trí các lớp kết cấu theo sơ đồ sau:

Tổng chiều dày các lớp của kết cấu tường:

Hệ số dẫnẩm(g/mhMPa

∑δ=δ i+δ cn=(5+10+100+2+2+1+150)+200=470 mm = 0,47 m

4.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 bạt do đó tổn thất nhiệt qua nắp bể đá khá lớn

III Xác định chiều dày lớp cách nhiệt và kiểm tra đọng sương:

1 Tính chiều dày lớp cách nhiệt:

Từ công thức tính hệ số truyền nhiệt k cho vách phẳng nhiều lớp :

k=

1 1

K: hệ số truyền nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh ,tra bảng 3-3 sách

“HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” –Nguyễn Đức Lợi, chọn k

= 0,23 (w/m2.k)

λ cn :hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu cách nhiệt ,đối với vật liệu là

polystirol tra bảng 3-1 ta tìm được λ cn =0,047 w/m2.k

α1 : hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài (phía nóng)tới tường cách nhiệt Tra bảng 3-7 sách “HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” chọn α1 = 23,3 (W/m.k)

α2 :hệ số tỏa nhiệt bên trong bể đá ,tỏa nhiệt khi nước muối chuển động ngang qua vách đứng Tra bảng 3-7 chọn α2 = 8 W/m2.k

δ i :bề dày của lớp vật liệu xây dựng thứ i (m).

λ i : hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu xây dựng thứ i

0,001 0,18 +

Chiều dày lớp cách nhiệt phải lấy lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã tính được theo kích thước tiêu chuẩn Ta chọn tổng chiều dày lớp cách nhiệt là 200

≈0,2 ƯW /m2 k

2 Tính kiểm tra đọng sương :

Tra bảng 1-1 sách “HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” –Nguyễn Đức Lợi ,ta tìm được nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất ở TP.HCM

là 37,2oC, độ ẩm trung bình φ =74% Tra đồ thị h-x ta sẽ tìm được : ts =31,5oC

CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BỂ ĐÁ

Để xác định được kích thước của bể đá phải căn cứ vào số lượng ,kích thước của cây đá ,linh đá,dàn lạnh và cách bố trí dàn lạnh ,loại khuôn đá ,hệ thống tuần hoàn nước muối trong bể

I.Xác định số lượng và kích thước khuôn đá:

Số lượng khuôn đá dược xác định dựa vào năng suất bể đá và khối lượng cây đá :

N=

M m

gianđôngđá

II Xác định số lượng –kích thước linh đá:

Các khuôn đá được bố trí thành các linh đá , mỗi linhđá 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:

m1=N

n1 với m1 :số lượng linh đá

n1 :số khuôn trên 1 linh đá

Chiều dài mỗi linh đá :

Chiều rộng của linh đá :425 mm

Chiều cao của linh đá:1150 mm

Kích thước linh đá có 7 khuôn 50 kg

1 khung linh đá

2 vị trí móc cẩu

3 khuôn đá 50 kg

III Xác định các kích thước bên trong bể đá :

Kích thước bể đá phải đủ để bố trí các linh đá,dàn lạnh, bộ cánh khuấy và các khe hở cần thiết để nước muối chuyển động tuần hoàn Có hai cách để bố trí dàn lạnh :bố trí dàn lạnh một bên, khuôn đá một bên và cách thứ hai hay được sử dụng hơn đó là bố trí dàn lạnh ở giữa bể (có độ rộng từ 600-

900mm)hai bên bố trí hai dãy linh đá đối xứng,cách này có ưu điểm là có hiệuquả truyền nhiệt cao và tốc độ nước muối chuyển động cũng đồng đều hơn

1 Xác định chiều rộng bể đá:

ƯW=2 L+4 δ+ A

ƯW :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 chon A = 700 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 = 425+50=475 mm

m2 :Số linh đá dọc theo chiều dài trên một dãy , với m1 =29

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 m2 =15

⇒l=600+500+15 475=8225 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:

Bố trí bể đá với linh đá 7 khuôn đá

IV Xác định thời gian làm đá :

Thời gian làm đá cây được xác định theo công thức :

τ = A

|t m|.b0 b0+B)

Trong đó :

τ : thời gian làm đá (giờ)

t m : nhiệt độ trung bình trong bể (oC) ,chọn t m = -10oC

b0 : chiều rộng khuôn đá (m),lấy cạnh ngắn nhất của tiết diện

lớn nhất của khuôn b0 = 0,19 m

A,B là các hằng số phụ thuộc vào tỉ số n =

a0

b0 , là tỉ số giữa cạnh dài và cạnh ngắn của đáy lớn khuôn đá ⇒n=

CHƯƠNG IV: TÍNH NHIỆT BỂ ĐÁ

Dòng nhiệt tổn thất qua bể đá được tính bằng công thức :

Q = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 (w)

Q1: dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của bể

Q2: dòng nhiệt để làm lạnh khuôn và đông đá

Q3: dòng nhiệt do thông gió (ở đây bằng 0)

Q4: dòng nhiệt do vận hành

Q5: dòng nhiệt do sản phẩm hô hấp (ở đây bằng 0)

I Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che

Vì bể đá được đặt trong nhà xưởng nên khả năng bị tổn thất nhiệt do bức

xạ mặt tròi rất ít, vì vậy tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che chủ yếu gồm 3 thành phần :

Nhiệt truyền qua tường bể đá :Q11

Nhiệt truyền qua nắp bể đá :Q12

Nhiệt truyền qua nền bể đá :Q13

⇒ Q1 = Q11 + Q12 + Q13

Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che được xác định theo công thức 4-2 trang

77 sách “HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” –Nguyễn Đức Lợi :

Q=k t F(t1 −t2) Trong đó :

k t : hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che.

F : diện tích bề mặt của kết cấu bao che

t1 : nhiệt độ môi trường bên ngoài

t2 : nhiệt độ trong bể

1 Xác định độ chênh lệch nhiệt độ :

Đối với tường ngăn : Δ t= t1−t2 là độ chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên ngoài bể và bên trong bể Theo bảng 1-1 77 sách “HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” –Nguyễn Đức Lợi, t1 được chọn là trung

bình cộng nhiệt độ tối cao ghi nhận được của tháng nóng nhất: t1 37,3oC, nhưng do bể đá được đặt trong nhà xưởng nên ta lấy thấp hơn 4-5oC (chọn = 5) ⇒ t1 = 32,5oC.

Nhiệt độ bên trong bể là :-10oC ⇒Δ t=32, 3−(−10)=42 ,3 oC

Đối với nắp bể Δ t là độ chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên ngoài bểvới lớp không khí bên trong bể (dưới nắp bể ),nhiệt độ lớp không khí này lấy chênh lệch với nhiệt độ của bể vài độ (chọn bằng 5oC )

3 Hệ số truyền nhiệt thực tế qua các bề mặt bao che:

Đối với kết cấu tường :kt = 0,2 W/m2.k

Đối với nắp bể :

K n= 1 1

Tra bảng 3-7 sách “HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” –Nguyễn Đức Lợi, ta chọn

=2 ,978

Đối với nền bể : hệ số truyền nhiệt thực tế qua nền lấy theo giá trị của hệ

số truyền nhiệt quy ước:

Vùng rộng 2m dọc theo chu vi tương bao : kt = 0,47 W/m2k

Vùng rộng 2m tiếp theo : kt = 0,23 W/m2k

Vùng còn lại : kt = 0,12 W/m2k

⇒k n=0,47+0 ,23+0,12=0,82 W/m2kTổn thất lạnh :

ST

T

Tên kết cấu

Kích thước(m)

Fi (m2) Ki (W/

m2k)

Δ t ( oC)

q0 : nhiệt lượng cần để làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban

đầu đến khi đông đá hoàn toàn, q0 được xác định theo công thức :

C pn : nhiệt dung riêng nước, C pn = 4186 J/kg

r : nhiệt đông đặc của nước đá, r = 333600 J/kg

C pd :nhiệt dung riêng của nước đá, C pd = 2090 J/kg

t1 : nhiệt độ đầu vào của nước, chọn t1 = 30oC

t2 : nhiệt độ của cây đá, chọn t2 = -7oC

m : tổng khối lượng khuôn đá (kg), m = 200.27,2 = 5440 kg

C pk : nhiệt dung riêng của khuôn, C pk = 460 J/kg (khuôn

làm bằng thép)

t k1 : nhiệt độ ban đầu của khuôn bằng nhiệt độ ban đầu của

nước = 30oC

t k2 : nhiệt độ khuôn sau khi nước đá đã hoàn thiện, lấy nhỏ

hơn nhiệt độ trung bình của cây đá từ 2 ¿ 3oC, chọn t k2 = -10oC

⇒Q22= 5440 460 [30− ( −10 )]

66960 =1494 , 86 ,w

⇒Q2=70760+1494 , 9=72254 , 86 ,w

III Dòng nhiệt do vận hành: Q4

1 Nhiệt do bộ cánh khuấy gây ra: Q41

Bộ cánh khuấy được bố trí bên ngoài bể muối, nhiệt năng do bộ cánh khuấy tạo ra được xác định theo công thức sau:

Q41=1000 ηNN

ηN : hiệu suất động cơ điện, ηN = 0,8 – 0,95 Chọn ηN = 0,8

N : công suất của bộ cánh khuấy

Chọn máy cánh khuấy dùng cho bể có công suất 10 tấn :

(vòng/phút)

Lưu lượng (m3/phút)

Côngsuất (kw)

Năng suất

bể đá (tấn)230VG

g : khối lượng phần đá đã tan

q0 : nhiệt lượng cần thiết để làm 1 kg nước đá từ nhiệt độ ban

đầu đến đông đá hoàn toàn, q0 = 473810 , J/kg

f : diện tích bề mặt cây đá: đối với cây đá loại 50kg/cây có

f = 1,25 m2

δ : bề dày phần đá đã tan khi nhúng (m) để có thể tháo ra khỏikhuôn,

δ = 0,001 (m)

ρ : khối lượng riêng của nước đá: ρ = 900 kg/cm3

τ : thời gian đông đá, τ = 66960 giây

⇒Q42200 1,25.0,001 900 473810

IV Xác định tải nhiệt cho thiết bị, máy nén và năng suất lạnh của máy nén:

1 Xác định tải nhiệt cho thiết bị: Q

Tải nhiệt cho thiết bị dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết cho thiết bị bay hơi Để đảm bảo được nhiệt độ trong buồng ở những điều kiện bất lợi nhất ta phải tính toán tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần có giá trị cao nhất như đã tính được ở trên:

k : Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên dường ống và thiết bị của

hệ thống phụ thuộc vào nhiệt độ bay hơi của môi chất Đối với hệ thông làm lạnh gián tiếp qua nước muối chọn k= 1,12

b : Hệ số thời gian làm việc ngày đêm của các hệ thống lớn Chọn b= 0,9

⇒Q0=1,12.51110 ,416

0,9 =63604,07 , w

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN

I Tính chọn các thông số của chế độ làm việc:

1 Các thông số cho trước:

Công suất bể đá cây: 10 tấn/mẻ

Hệ số tỏa nhiệt cao hơn nên làm mát tốt hơn

Ít chịu ảnh hưởng của thời tiết

Tính nhiệt độ nước vào và nước ra thiết bị ngưng tụ:

Khi sử dụng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt lấy nhiệt độ nước vào thiết

bị ngưng tụ ( t w1 ) cao hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt từ 3 ¿ 4oC (chọn = 3oC)

t w1 = t uư+3=33+3=36 ,oCNhiệt độ nước ra khỏi thiết bị ngưng tụ t w2 cao hơn t w1 2-6 oC, chọn =

4oC

⇒t w 2=36+4=40 oCNhiệt độ ngưng tụ t k cao hơn nhiệot độ nước ra khỏi thiết bị ngưng tụ khoảng từ

3 ¿ 5 oC (chọn bằng 3oC)

⇒t k=t w 2+3=40+3=43 oC

Với t k=43 oC, tra bảng 2-2: hơi bão hòa NH3 sách “MÁY VÀ THIẾT BỊLẠNH”-Nguyễn Đức Lợi-Phạm Văn Tùy chọn p k= 16,895 bar = 1,6895 Mpa

3 Chọn nhiệt độ bay hơi: t0

Nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ của bể(

t =−10 oC), vì máy đá cây là hệ thống lạnh gián tiếp dùng chất tải lạnh là

nước muối Nhiệt độ nước muối lấy thấp hơn nhiệt độ bể từ 8 ¿ 10oC (chọn bằng 8 oC) và nhiệt độ sôi của môi chất lấy thấp hơn nhiệt độ nước muối từ 5

5 Chọn độ quá nhiệt hơi hút:

t h=t0+(5÷10) oC, chọn bằng 5 C

⇒t h=−23+5=−18 oC

Sự quá nhiệt có thể đạt được bằng ba cách:

- Quá nhiệt ngay trong dàn lạnh khi sử dụng các loại van tiết lưu nhiệt

- Quá nhiệt nhờ hòa trộn thêm với hơi nóng trên đường về máy nén

- Quá nhiệt do tổn thất lạnh trên đường ống từ thiết bị bay hơi về máy nén

6 Chọn độ quá lạnh:

t ql=t w1+(3÷5) oC Chọn bằng 5 oC

⇒t ql=36+5=41 oC = t k

⇒Δ tql=2 oC

Do thiết bị quá lạnh làm cho hệ thống thêm cồng kềnh, tiêu tốn vật tư tăng

mà hiệu quả lạnh đem lại không cao nên việc quá lạnh sẽ được thực hiện ngaytrong thiết bị ngưng tụ bằng cách để mức lỏng ngập vài ống dưới cùng của dàn ống trong bình ngưng Nước giải nhiệt cấp vào bình sẽ đi qua các ống nàytrước để quá lạnh lỏng sau đó mới đi lên các ống trên để ngưng tụ môi chất