đồ án công nghệ thiết kế quy trình công nghệ sản xuất nước đá

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 4 I. TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA NƯỚC VÀ NƯỚC ĐÁ: 4 1. Tính chất vật lý của nước: 4 2. Tính chất vật lý của nước đá: 4 II. CHỌN PHƯƠNG PHÁP VÀ CÁC TÁC NHÂN LÀM LẠNH 5 1. Cơ sở vật lý của quá trình đông đá: 5 2. Chọn phương án sản xuất: 5 3. Muối NaCl: 6 4. Tác nhân lạnh: 7 CHƯƠNG 2:LỰA CHỌN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 9 I. QUI TRINH LAM NƯỚC DA: 9 II. THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ: 14 CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 15 I. TÍNH NHIỆT BỂ ĐÁ Q0: 15 II. TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CHO BỂ ĐÁ : 21 1. Vách bể đá: 21 2. Nền bể đá. 25 3. Kết cấu nắp bể đá: 26 4. Xác định kích thước của bể đá: 26 CHƯƠNG 4:TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 29 I. TÍNH CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG HỆ THỐNG LÀM LẠNH 29 1. Tính toán thiết kế thiết bị ngưng tụ: 29 2. Tính toán thiết bị bay hơi : 32 II. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ: 33 1. Chu trình lạnh của máy nén: 33 2. Bình tách dầu: 35 3. Bình hồi dầu: 37 4. Bình chứa cao áp: 38 5. Bình tách lỏng : 39 7. Mắt gas 41 8. Tháp giải nhiệt 42 9. Quạt khuấy bể đá: 43 10. Các Loại Van 44 11. Hệ thống đường ống: 45

Mục Lục

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 4

I T ÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦ A NƯỚC VÀ NƯỚC ĐÁ : 4

1 Tính chất vật lý của nước: 4

2 Tính chất vật lý của nước đá: 4

II C HỌN PHƯƠNG PHÁP VÀ CÁC TÁC NHÂN LÀM LẠNH 5

1 Cơ sở vật lý của quá trình đông đá: 5

2 Chọn phương án sản xuất: 5

3 Muối NaCl: 6

4 Tác nhân lạnh: 7

CHƯƠNG 2:LỰA CHỌN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 9

I Q UI TRÌNH LÀM NƯỚC ĐÁ : 9

II T HUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ : 14

CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 15

I T ÍNH NHIỆT BỂ ĐÁ Q 0: 15

II T ÍNH CÁCH NHIỆT - CÁCH ẨM CHO BỂ ĐÁ : 21

1 Vách bể đá: 21

2 Nền bể đá 25

3 Kết cấu nắp bể đá: 26

4 Xác định kích thước của bể đá: 26

CHƯƠNG 4:TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 29

I T ÍNH CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG HỆ THỐNG LÀM LẠNH 29

1 Tính toán thiết kế thiết bị ngưng tụ: 29

2 Tính toán thiết bị bay hơi : 32

II T ÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ : 33

1 Chu trình lạnh của máy nén: 33

2 Bình tách dầu: 35

3 Bình hồi dầu: 37

4 Bình chứa cao áp: 38

5 Bình tách lỏng : 39

7 Mắt gas 41

8 Tháp giải nhiệt 42

9 Quạt khuấy bể đá: 43

10 Các Loại Van 44

11 Hệ thống đường ống: 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI CẢM ƠN

Một niềm tri ân sâu sắc xin gửi đến quý thầy cô khoa Hóa học và Côngnghệ thực phẩm, những người đã truyền đạt kiến thức vô giá làm nền tảng chocông việc sau này Cũng như câu danh ngôn “Không thầy đố mày làm nên” tuyrằng câu danh ngôn ấy hơi thô về mặt từ ngữ nhưng hàm ý bên trong thật to lớnbiết bao về công ơn của thầy cô đã gửi gấm nơi chúng em

Và đặc biệt xin gởi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Quốc Hải người

đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình để nhóm hoàn thành tốt đồ án này

Cuối cùng xin gởi lời chúc sức khỏe đến các thầy cô trong Khoa Hóa học

và Công nghệ thực phẩm Đặc biệt là Thầy luôn dồi dào sức khỏe để dạy dỗchúng em và các thế hệ mai sau trở thành người có ích cho gia đình và xã hội

Nhóm SV thực hiện

Nước có nhiệt dung riêng cao bất thường, Cnước =4.18kJ/kgK.Từ đó có thểthấy nước là một chất toả nhiệt rất tốt.

Nhiệt nóng chảy của nước : c = 334 kJ/kg

Nhiệt hoá hơi của nước : h = 2253 kJ/kg

Đứng về phương diện khoa học mà nhận xét thì nước rõ là một chất lỏng cónhững điểm bất thường :

Khối lượng riêng ở 4C là khối lượng riêng cực đại, đáng lẽ ra khối lượngriêng của thể rắn phải lớn hơn khối lượng riêng ở thể lỏng

Có nhiệt dung riêng rất lớn và lớn hơn so với nhiệt dung riêng của nhiều chấtlỏng khác

2 Tính chất vật lý của nước đá:

 Nhiệt độ nóng chảy t = 0C

 Khối lượng riêng nước đá : đ = 916.8 kg/m3

 Khối lượng riêng của nước đá có quan hệ nhiệt độ như sau: đ 0.00015t)

=917(1- Khi nước đóng băng thành nước đá thì thể tích nó tăng 9%

 Ẩn nhiệt đóng băng: r = 334 kJ/kg Khi nhiệt độ hạ 1C thì r tăng 2.12kJ/kg

 Nhiệt dung riêng của nước đá : Cđ =2.12kJ/kg

 Hệ số dẫn nhiệt : đ = 2.22 W/mK

II Chọn phương pháp và các tác nhân làm lạnh

1 Cơ sở vật lý của quá trình đông đá:

Khi hạ nhiệt độ thì thể tích khối nước giảm, đến 3.98C thì bắt đầu hìnhthành cấu trúc mới đặc trưng của tinh thể nước đá.Có những nhóm 5 phân tửnước (H2O)5, Mỗi nhóm được tạo thành bằng cách một phân tử nước làm trungtâm liên kết với 4 phân tử khác bằng liên kết hydro, rồi một nguyên tử oxi củamỗi phân tử nước này lại tiếp tục làm tâm và liên kết với 4 nguên tử hydro củacủa các phân tử nước khác Kết quả là tinh thể nước đá có cấu tạo là tứ diệnđều Giữa chúng có nhiều lỗ hổng nên nước đá nhẹ hơn nước lỏng

Trong làm lạnh đông khi nhiệt độ đến dưới OC mà vẫn chưa có sự đóngbăng, đó là hiện tượng chậm đóng băng( sự quá lạnh) Sự chậm đóng băng do

sự chậm tạo thành tâm kết tinh và do hiện tượng chuyển động nhiệt Bơ-rau-nơ

và chuyển động tương hổ( kết hợp) Khi làm lạnh đến một nhiệt độ thấp nào đấy

mà hệ thống chuyển động được cân bằng lực theo phương trình: Pkết hợp = Pđẩy +

xảy ra phản ứng tổng hợp: các phần tử lỏng liên kết với mạng tinh thể hiện cóthành một khối nước đá và toả ẩn nhiệt đóng băng ra An nhiệt đóng băng toả raqua lớp nước đóng băng tới môi trường tỏ lạnh hoặc trực tiếp hoặc qua nhiệt trởcủa thành

2 Muối NaCl:

 ưu điểm:

 Có hệ số truyền nhiệt lớn:  = 200-400(kcal/m2hK)

trường hợp chất lỏng chuyển động với vận tốc 5m/s thì  = 400000

(kcal/m2hK) Vì thế nên có lợi về mặt kinh tế là rút ngắn thời gian sản xuất, thờigian phục vụ

 Dùng muối NaCl (muối ăn) rẻ tiền, dễ kiếm, dễ bảo quản và sử dụng

 Không độc hại, không gây nổ, không bắt lửa

 Nhiệt độ đóng băng thấp: NaCl 23.1% khối lượng có nhiệt độ Ơtectic 21.2C

- Độ nhớt nhỏ nên giảm được công suất của bơm và trở lực thuỷ lực.: NaCl 20% có  = 4.08 PaS ở -10

 Dùng môi trường nước muối để tải lạnh có thể gặp phải nguy hiểm vìhiện tượng chất tải lạnh đóng băng Vì thế phải thường xuyên kiểm tra nồng độnước muối và thường chọn nồng độ nước muối có khoảng nhiệt độ dự trữ để khi

có hạ nhiệt độ dưới yêu cầu vẫn chưa làm đóng băng dung dịch được

 Tính chất của dung dịch NaCl, ta có thể chọn NaCl 23% có Tđb = -20C,nhiệt dung riêng ở 0C: c= 0.794 kcal/kgK, hệ số dẫn nhiệt ở -10C:  = 0.434kcal/kgK

 Khi đó chọn nhiệt độ của nước muối trong bể đá là -10C

3 Tác nhân lạnh:

Trong phương pháp sản xuất nước đá bằng bể đá khối thì hệ thống lạnh

 Ưu diểm của NH 3:

 Năng suất lạnh riêng khối lượng q0 (kJ/kg) lớn nên lưu lượng môi chấttuần hoàn trong hệ thống nhỏ, rất phù hợp cho các máy lạnh co năng suất lớn

 Năng suất lạnh riêng thể tích qv (kJ/m3) tương đối nhỏ nên máy nén gọnnhẹ

 Các tính chất trao đổi nhiệt tốt, hệ số tỏa nhiệt khi sôi và ngưng tụ tươngđương với nước nên không cần tạo cánh trong các thiết bị trao đổi nhiệt vớinước.

 Tính lưu động cao, tổn thất áp suất trên đường ống, các cửa van nhỏ, nêncác thiết bị này khá gọn nhẹ

 Amoniac không ăn mòn thép, các kim loại đen chế tạo máy, nhưng ănmòn đồng và các hợp kim của đồng (trừ hợp kim đồng có photpho) nên không

sử dụng đồng và các hợp kim của đồng trong hệ thống lạnh amoniac

 Có mùi khó chịu, dễ phát hiện rò rỉ ra ngoài môi trường

 Ít tan trong dầu bôi trơn, đỡ ảnh hưởng đến quá trình bôi trơn và đỡ ảnhhưởng đến chất lượng của tác nhân

 Nhược điểm của NH3:

 Trong không khí chứa một lượng NH3 nhất định có thể bắt lửa, gây nổ,hoả hoạn, không an toàn cho thiết bị và người

 Amoniac độc hại đối với cơ thể con người gây kích thích niêm mạc củamắt, dạ dày, gây co thắt cơ quan hô hấp, làm bỏng da.Tuy độc hại, nhưngamoniac là môi chất lạnh rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyển, bảo quản tương đối dễdàng, nước ta sản xuất được nên nó vẫn được sử dụng

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1 Nguồn nước sử dụng:

Sử dụng nguồn nước cấp từ thành phố

 Ưu điểm:

 Nguồn nước này đã qua xử lý, do đó sẽ tiết kiệm được chi phí xử lý nước

 Ở qui mô nhà máy này có năng suất nhỏ nên dùng nguồn nước này tiệnhơn nếu phải xây dựng thêm một công trình cấp nước

Cho vào bể đá Rót nước

 Đôi khi cung cấp không ổn định

2 Xử lý nước:

Mặc dù nước cấp từ thành phố đã qua xử lý sơ bộ tuy nhiên do nước đá dùng

để uống, bảo quản thực phẩm phải đảm bảo yêu cầu vệ sinh như đối với cácthực phẩm tiêu dùng trực tiếp vì vậy cần phải được xử lý trước khi đưa vào sảnxuất

Trong công nghệ sản xuất nước đá từ nước ngọt, người ta đòi hỏi những yêucầu đặc biệt đối với nguyên liệu (nước) và sản phẩm (nước đá), thiết bị và quátrình sản xuất

Thông thường nguồn nước phải đảm bảo các yêu cầu sau:

 Số lượng vi khuẩn trong nước phải nhỏ hơn: 100 con/ml

 Vi khuẩn đường ruột phải nhỏ hơn: 3con/l

 Chất khô cho phép: 1g/l

 Độ cứng chung của nước: < 7mg/l

 Độ đục theo hàm lượng các hạt lơ lửng không quá 1.5mg/l

 Hàm lượng sắt: < 0.3mg/l

 pH= 6.5-9.5

 Yêu cầu đối với nước đá :

Bảng 1: Hàm lượng tạp chất đối với nước đá trong sản xuất ở -10 C

Hàm lượng muối chung, mg/l 250

Sulfat+0.75clorua+1.25 natri cacbonat, mg/l 170

Muối cứng tạm thời, mg/l 70

Tính oxi hoá O2 , mg/l 3

Bảng 2: Ảnh hưởng của tạp chất tới chất lượng nước đá

Tạp chất Anh hưởng đến chất lượng nước đá Kết quả chế

biến nướcCaCO3 Tạo chất lắng bẩn ở phần dưới và

giữa cây đá làm nứt ở nhiệt độ thấp

Tách ra được

MgCO3 Tạo chất lắng bẩn, bọt khí, làm nứt

ở nhiệt độ thấp

Tách ra được

Oxit sắt Cho chất lắng màu vàng (nâu) và

nhuộm màu chất lắng canxi vàmagie

Không thayđổi

Cacbonat

natri

Làm nứt đá, tạo vết màu trắng ởlõi, kéo dài thời gian đóng băng,

Biến đổithành

tạo độ đục cao không có cặn cacbonat

canxi

3 Cấp nước vào bể chứa:

Nước sau khi qua xử lý sẽ được bơm bơm vào bể chứa để cung cấp cho sảnxuất và sinh hoạt

 Tính thể tích bể đá: V

Lượng nước dùng để sản xuất 100 cây đá(cây 50 kg) trong ngày:

V1= G.g/  (2-1)Trong đó: G : 100 cây/ngày

g : khối lượng một cây đá, g= 50 kg

 : khối lượng riêng của nước,  = 999 kg/m3

V1 = 100x50/999 = 5m3/ngày

Lượng nước dự trữ: V2 =1m3

Vậy thể tích bể chứa là: V = V1 + V2 = 5 + 1 = 6m3

Kích thước bể chứa: dài x rộng x cao = 2 x 2 x1.75=7m3

4 Cấp nước vào khuôn:

Vì hệ thống không sử dụng máy rót nước nên cứ sau mỗi mẻ công nhân lấy

đá ra sẽ gắn vòi nước vào các ống cấp nước được thiết kế phía trên bể đáchuyền xuống châm nước vào khuôn

Khi châm nước phải châm mực nước trong khuôn thấp hơn mực nước muối

để làm lạnh đông điều và nhanh Đồng thời, mực nước trong khuôn phải thấphơn miệng khuôn để tránh khi đông thể tích của nước đá tăng 9%, trào ra ngoàilàm giảm nồng độ của nước muối

 Quá trình đông đá:

Sau khi châm nước vào khuôn, thì cho vào bể đá, thực hiện quá trình đôngđá

Nước muối được hoà tan trong bể với nồng độ chọn trước, sẽ được làm lạnhbởi dàn bay hơi ống đứng tới nhiệt độ -10C và chuyển động trong bể nhờ cácmáy khuấy.

Khi đó quá trình truyền nhiệt giữanước muối lạnh và nước lỏng qua váchkhuôn Nước lỏng sẽ giảm nhiệt độ cho tới nhiệt độ đóng băng (nhỏ hơn 0C)thường là -5 và

t1 > t2

Hình 1: Sơ đồ của quá trình đông đá.

Bề mặt truyền nhiệt là vách khuôn đá, với bề dày của thành là M (m), hệ sốdẫn nhiệt của thành kim loại là M( W/mK)

Thành được tiếp xúc với nước có nhiệt độ t1 > 0C, hệ số cấp nhiệt từ phíanước vào đá là 1 ( W/m2K)

Nhiệt độ của môi trường tải lạnh là t2, hệ số cấp nhiệt từ vách phẳng vàomôi trường là 2 ( W/m2K)

Hệ số dẫn nhiệt của nước đá là đ ( W/mK) , của thành kim loại là M(W/mK)

d bề dày thành nước đá tạo thành, 0 nhiệt độ vách nước đá vừa đông (C)

Ta có, dòng nhiệt từ nước vào bề mặt đá q1 phụ thuộc vào t1-0 : q1 = 1(t1-0)(W/m2)

Khi ở bề mặt thành có lớp đá dày d, hệ số truyền nhiệt từ mặt thành vào môitrường tải lạnh:

M d d

- năng suất giới hạn

- chế tạo máy móc thiết bị khó khăn nên vốn đầu tư cao

 Làm Lạnh gián tiếp :

 Ưu điểm :

Đơn giản dễ chế tạo

Sử dụng cho năng suất lớn

- Thao tác vận hành dễ

- Vốn đầu tư thấp

 Nhược điểm :

- Tổn thất chất tải lạnh

- chi phí đầu tư tốn kém

Đối với đồ án này thì năng suất thuộc loại nhỏ và dạng nước đá sản xuất đểtiêu dùng (dạng cây 50 kg) nên em chọn phương án làm lạnh gián tiếp qua nướcmuối

Phương pháp này thuộc loại cổ điển, có nhiều nhược điểm về chỉ tiêu kinh

tế cũng như chỉ tiêu vệ sinh nhưng được có ưu điểm lớn là đơn giản, dễ chế tạo,

sử dung cho năng suất lớn, thao tác trong sản xuất gọn, vốn đầu tư thấp Hiệnnay thì hầu hết các phân xưởng sản xuất nước đá ở nước ta đều chọn phươngpháp này

Theo phương pháp này thì hệ thống thiết bị bao gồm: máy nén, thiết bịngưng tụ, thiết bị bay hơi ngâm trong bể nước muối, bình chứa cao áp, khuôn

đá, các thiết bị phụ khác,…Với năng suất lớn đòi hỏi sản xuất liên tục thì còn có

cơ cấu tự động đẩy khuôn đá, balance cẩu đá, máy rót nước vào khuôn.Tuynhiên với năng suất nhỏ như phân xưởng này thêm vào đó là việc cung cấp sảnphẩm với số lượng lớn đồng thời, nên em chọn sản xuất nước đá theo từng mẻ,phân phối sản phẩm đồng thời nên không cần phải có hệ thống cơ giới hoá

 Đầu tiên hơi môi chất được hút về máy nén là hơi quá nhiệt với

t0= -230C,p0=1,6 at Sau đó được nén đến nhiệt độ tk=460C và pk=18,3 at Mpa vàđược đưa qua van tiết lưu vào bình tách dầu (3) ở đây dầu được tách ra ,giữ lại

và gom vào bình chứa dầu (12) sau đó được đưa về máy nén nhờ nguyên tắcchênh lệch áp suất.Còn hơi môi chất qua van tiết lưu được chuyển vào bìnhngưng tụ.Tại bình ngưng tụ môi chất được trao đổi nhiệt và hóa lỏng,nhiệt độtrong bình lúc này khoảng 41 0C.ở phần trên của bình ngưng dòng lỏng có nhiệt

độ cao nên dòng lỏng sẽ được đưa qua tháp giải nhiệt (10) để giải nhiệt làmmát,hạ nhiệt độ xuống (10) và nhiệt độ được hạ xuống 35 0C rồi được bơm lạibình ngưng sau đó dẫn xuống bình cao áp (5).Môi chất đã được giải phóng bềmặt trao đổi nhiệt của bình ngưng tụ với p=15 at và được tách làm 2 phần.phầntrên thì hơi không ngưng được lấy ra ngoài ,phần lỏng dưới đáy qua van đi tớimắt gas(11) sau đó dòng lỏng tiếp tục đi qua van xuống bình tách lỏng (6).Ởđây chất lỏng được tách hoàn toàn được hiện thị mức qua (LC) và chia thành 2

dòng.Trên đỉnh bình tách hơi khô bão hòa được đưa qua phin lọc ,sấy và đưa vềmáy nén còn phần lỏng ở dưới được di chuyển xuống bể đá.Ở bể đá có hệ thốngquạt khuấy(9) nhằm trộn tuần hoàn nước muối trong bể đá,tăng cường sự traođổi nhiệt giữ bề mặt khuôn đá và nước muối.Nước được rót sẵn vào các khuôn

và qua strinhf làm lạnh được lặp đi lặp lại theo một chu trình khép kín tuần hoàn

và cứ sau 19h ta thu được đá rồi lấy sản phẩm ra ngoài châm nước vào khuônrồi tiếp tục mẻ mới

Q2 - dòng nhiệt thu của nước làm đá từ 300C xuống 00C.

Q3 - dòng nhiệt do thông gió, ở đây lấy bằng 0

Q4 - dòng nhiệt do vận hành như bơm khuấy nước muối, lấy đá ra khỏikhuôn

Q5 - dòng nhiệt do sản phẩm hô hấp, ở đây lấy bằng 0

a Nhiệt truyền qua kết cấu bao che bể đá:

Bể đá được đặt trong nhà xưởng nên khả năng bị bức xạ trực tiếp rất ít vì vậynhiệt truyền qua kết cấu bao che bể đá chỉ do độ chênh lệch nhiệt độ giữa nướcmuối trong bể và không khí bên ngoài Gồm 3 thành phần :

 Nhiệt truyền qua tường bể đá

Q11 = Kt Ft tt

Kt :là hệ số truyền nhiệt của tường đá K = 0.49 W/m2K

Ft : Diện tích tường bể đá, m2 Diện tích tường được xác định từ chiều cao vàchu vi của bể Chiều cao tính từ mặt nền ngoài bể đến thành bể Chu vi đượctính theo kích thước bên ngoài của bể

 Nhiệt truyền qua nắp bể đá :

t1 = 37,3 oC nhiệt độ không khí bên ngoài

t3 : nhiệt độ không khí ở bên dưới nắp bể đá thường chênh lệch 56 oC sovới nước muối trong bể Ta chọn t3 = -5oC

 1= 23.3 W/m2K Hệ số tỏa nhiệt bên ngoài

 2 = 8 W/m2K Hệ số tỏa nhiệt bên trong

 = 50 mm Chiều dày nắp bể

 = 0,23 W/mK Hệ số dẫn nhiệt của gỗ

Kn = 1 10,05 1 23,3 0,23 8  = 2.6W/m2KVậy Q12 = 2.6x24.3x42.3 = 2672.514 W

 Nhiệt truyền qua nền đá

Do nền có sưởi nên dòng nhiệt qua sàn có thể xác định theo biểu thức :

Q13 = Kq F (t1 - t2) m

t1 = 37,3oC là nhiệt độ không khí bên ngoài

t2 = -10oC là nhiệt độ nước muối trong bể

Kq : Hệ số truyền nhiệt qui ước tương ứng với từng vùng

F : Diện tích tương ứng với từng vùng nền

Để tính toán dòng nhiệt vào qua sàn, người ta chia sàn ra các vùng khác nhau

có chiều rộng 2m mỗi vùng tính từ bề mặt tường bao vào giữa buồng

Giá trị của hệ số truyền nhiệt quy ước kq,W/m2K, lấy theo từng vùng là: Vùng rộng 2m dọc theo chu vi tường bao

b Nhiệt để đông đá và làm lạnh khuôn đá :Q 2

 Nhiệt làm lạnh nước và đông đá :

Q21 = E q0

  ; w

E = 5000 (kg/ngày) năng suất bể đá

 = 19.3600 = 68400 (giây) thời gian để đông đá cho một mẻ

q0 : Nhiệt lượng làm lạnh 1 kg nước đá từ nhiệt độ ban đấu đến khi đông đáhoàn toàn

q0 = Cpn t1 + r +Cpđ|t2| (J/kg)

Cpn = 4186 J/kg.K Nhiệt dung riêng của nước

r = 333600 J/kg Nhiệt đông đặc (80 Kcal/kg)

M - Tổng khối lượng khuôn đá, kg

Tổng khối lượng khuôn bằng số lượng khuôn nhân với khối lượng mộtkhuôn đá Khối lượng khuôn đá tham khảo bảng 3-6 Khối lượng khuôn 50 kg

là 27,2 kg

M = 112x27,5 = 3080(kg)

Cpk = 390 J/kg.K Nhiệt dung riêng của khuôn (Khuôn làm bằng tôn kẽm)

tk1 = 30oC Nhiệt độ khuôn ban đầu ta lấy bằng nhiệt độ nước

tk2 = -10oC Nhiệt độ của nước muối

c Dòng nhiệt do vận hành như bơm khuấy nước muối, lấy đá ra khỏi khuôn Q 4

 Nhiệt do bộ cánh khuấy gây raQ41:

Do năng suất bể đá là 5 tấn nên ta chọn bộ cánh khuấy có hãng MYCOM cóMODEL là 180 VGM có tốc độ 1000 V/P, lưu lượng 7,5 m3/p, công suất N =1,5 KW, hiệu suất =0,9 Bộ cánh khuấy được bố trí bên ngoài bể muối vì vậynhiệt năng do bộ cánh khuấy tạo ra được xác định:

a Vật liệu cách nhiệt:

Để hạn chế tổn thất lạnh, do sự chênh lệch nhiệt độ giữa bể đá, kho trữ đá(nhiệt độ thấp) và môi trường bên ngoài (nhiệt độ cao ) nên gây ra tổn thất lạnh.Khi chọn vật liệu cách nhiệt cho một trường hợp ứng dụng nào đó cần phải lợidụng triệt để các ưu điểm và hạn chế đến mức thấp nhất các nhược điểm của nó

Ta phải dùng kết cấu bao che để giảm tổn thất lạnh, bể đá và phòng trữ cần phảiđược cách nhiệt thật tốt, chất lượng vách cách nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào tínhchất của vật liệu kết cấu lớp cách nhiệt cần có các tính chất sau:

 Hệ số dẫn nhiệt nhỏ

 Khối lượng riêng nhỏ

 Ít bị hút ẩm

 Không mùi, không cháy, không bị nấm bốc

 Tuổi thọ kéo dài

 Rẻ tiền

Vật liệu cách nhiệt thường dùng hiện nay là polystyrol xốp và polyuretan.Loại vật liệu này có nhược điểm là dễ co rút do nhiệt độ thấp, sự co rút này cóthể làm hở các mối ghép do đó ta phải dùng hai lớp cách nhiệt với mối ghép so

le

b Vật liệu cách ẩm:

Hơi ẩm bên ngoài luôn có xu hướng thâm nhập vào bên trong lớp cáchnhiệt Lớp cách nhiệt bị ẩm ướt sẽ giảm khả năng cách nhiệt và do đó sẽ làmtăng tổn thất lạnh và lớp cách nhiệt mau hư hỏng Vì thế, việc cách nhiệt luôn đikèm với cách ẩm

Để giữ gìn lớp cách nhiệt không bị ẩm ướt người ta sử dụng các loại vậtliệu cách ẩm phủ lên mặt ngoài của lớp cách nhiệt

Vật liệu cách ẩm thường dùng là: keo, bitum, giấy dầu, giấy nhựa, giấykim loại…

Kết cấu lớp cách nhiệt phải đảm bảo yêu cầu sau :

 Bề dày lớp cách nhiệt phải tính sao cho hệ số truyền nhiệt K của vách baoche có giá trị tối ưu.

 Bề dày lớp cách nhiệt đủ lớn để ngăn chặn hiện tượng ngưng tụ hơi nướctrên bề mặt ngoài vách phòng lạnh

 Lớp cách nhiệt phải liên tục, liên kết chặt chẽ với kết cấu xây dựng

 Đối với bể đá và phòng trữ đá ta dùng vật liệu cách nhiệt là polystyrol vàcách ẩm là giấy dầu

II Tính cách nhiệt - cách ẩm cho bể đá :

1

1 1

cn k 1 1 2

1 1

2 : hệ số toả nhiệt của vách vào trong bể nước muối, chọn 2 = 8 (W/m2K)

 cn : chiều dày lớp cách nhiệt (m)

 cn : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt

 K : hệ số truyền nhiệt của bể đá W/m2.K hệ số truyền nhiệt K đựocxác định trên cơ sở tính toán kỹ thuật Có thể lấy hệ số truyền nhiệt Ktuơng đương với hệ số truyền nhiệt của kho lạnh

234567

Vữa xi măngGạch

Vữa ximăngGiấy dầuPolystyrolLưới thépVữa trát

0.020.0250.020.004

 CN

0.0060.02

0.880.820.880.180.047450.88

Vậy chiều dày của vách bề đá là: =194mm

 Kiểm tra đọng sương của vách cách nhiệt:

 t1 : nhiệt độ ngoài không khí, t1 = 37.3C

1 1

1 t t

t t

1

1t t

t t

1 2

37.3 31 0.95 0.95 23.3 2.95

37.3 10

s s

Để vách ngoài không đọng sương k = 0.46 < ks = 2.94 (thỏa)

 Kiểm tra đọng ẩm của vách cách nhiệt: