Thiết kế máy sản xuất nước đá không dùng khuôn

1.2 Vai trò của việc sản xuất nước đá: Nước đá được sử dụng rộng rãi, phổ biến trong nhiều lĩnh vực như sử dụng trong làm lạnh, trữ lạnh cho vận chuyển, bảo quản nông thủy sản, thực phẩm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

Khoa Kỹ Thuật Hóa Học

Bộ môn Quá trình và Thiết bị

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

MSMH: 605109

Thiết kế máy sản xuất nước đá không dùng khuôn

Lời nói đầu

Đồ án chuyên ngành là cơ hội tốt giúp cho sinh viên nắm vững, tổng hợp kiến thức đã học; tiếp cận với thực tế thông qua việc tính toán, lựa chọn quy trình và các thiết bị với số liệu cụ thể Đây là cơ sở để sinh viên dễ dàng nắm bắt công nghệ và giải quyết những vấn đề

kỹ thuật tổng hợp một cách nhanh chóng, phục vụ cho công việc sau này Đồng thời còn giúp sinh viên chuẩn bị tốt kiến thức để làm luận văn sau này.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Văn Ngũ đã chỉ dẫn tận tình trong quá trình em thực hiện đồ án này Đồng thời em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn đã giúp đỡ, cho em những ý kiến tư vấn bổ ích trong quá trình hoàn thành đồ án này Tuy nhiên do kiến thức còn hạn hẹp nên trong đồ án này còn khá nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp chỉ dẫn của thầy và các bạn.

Mục lục

Chương 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Nước đá và tính chất vật lý của nước đá: 1

1.2 Vai trò của việc sản xuất nước đá: 1

1.3 Một số phương pháp sản xuất nước đá: 2

1.3.1 Bể nước đá khối: 2

1.3.2 Phương pháp Vilbushevich: 2

1.3.3 Phương pháp Fecher và Grasso: 2

1.3.4 Máy làm đá mảnh Flak-Ice của Crosby Field: 3

1.3.5 Máy làm đá tuyết Pak-Ice của Taylor: 3

1.3.6 Máy làm đá mảnh của Short và Raver: 4

1.3.7 Máy làm đá ống: 4

1.3.8 Máy đá cỡ nhỏ: 4

Chương 2: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 5

2.1 Lựa chọn quy trình công nghệ: 5

2.1.1 Ưu nhược điểm của phương pháp Grasso: 5

2.1.2 Sơ đồ nguyên lý: 5

2.1.3 Quy trình sản xuất nước đá: 6

2.2 Tính thời gian tạo đá: 6

2.2.1 Bố trí chùm ống dàn lạnh 6

2.2.2 Tính thời gian tạo đá: 7

Chương 3: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC BỂ ĐÁ 10

3.1 Kích thước bể đá: 10

3.2 Lượng nước cần cung cấp để sản xuất 8 tấn đá/ngày 10

Chương 4: TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM 11

4.1 Mục đích cách nhiệt, cách ẩm: 11

4.2 Lựa chọn vật liệu cách nhiệt, cách ẩm: 11

4.2.1 Vật liệu cách nhiệt: 11

4.2.2 Vật liệu cách ẩm: 11

4.3 Tính toán cách nhiệt, cách ẩm: 11

4.3.1 Tính chiều dày cách nhiệt cho vách 12

4.3.2 Tính chiều dày cách nhiệt cho đáy 12

4.3.3 Tính cách nhiệt cho nắp 13

5.1 Tính Q 1 - Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che: 14

5.2 Tính Q 2 – Dòng nhiệt làm đông đặc nước: 14

5.3 Tính Q 3 – Dòng nhiệt tổn thất sau khi tách đá: 15

5.4 Năng suất lạnh của máy nén cần lắp đặt 15

Chương 6: TÍNH CHU TRÌNH LẠNH VÀ CHỌN MÁY NÉN 16

6.1 Chọn môi chất lạnh: 16

6.2 Chọn chế độ làm việc 16

6.3 Thông số làm việc của chu trình lạnh 17

6.4 Tính chu trình lạnh 18

6.5 Chọn máy nén 20

Chương 7: TÍNH VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 21

7.1 Thiết bị ngưng tụ 21

7.1.1 Nhiệt thải ra ở thiết bị ngưng tụ Q k 21

7.1.2 Chọn thiết bị ngưng tụ 21

7.1.3 Tính toán thiết bị ngưng tụ 21

7.2 Tính thiết bị bốc hơi 22

Chương 8: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 24

8.1 Thiết bị hồi nhiệt 24

8.1.1 Chế độ làm việc: 24

8.1.2 Kích thước chủ yếu của thiết bị hồi nhiệt: 24

8.2 Tháp giải nhiệt 27

8.2.1 Kết cấu, yêu cầu của tháp giải nhiệt 27

8.2.2 Các chi tiết tháp giải nhiệt 27

8.2.3 Tính chọn tháp giải nhiệt 29

8.2.4 Tính lượng nước cần bổ sung cho tháp giải nhiệt 30

8.3 Đường ống 31

8.4 Bình tách lỏng kiêm bình chứa hạ áp 32

8.5 Bình tách dầu 33

8.6 Bơm: 33

Năng suất bơm nước làm mát cho thiết bị ngưng tụ: 33

TÍNH SƠ BỘ GIÁ THÀNH THIẾT BỊ 34

KẾT LUẬN 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1 Nước đá và tính chất vật lý của nước đá:

Ở áp suất thường nước có khối lượng riêng lớn nhất ở 3,98oC Trong quá trình hạ nhiệt độ của nước từ 3,98oC đến 0oC khối lượng riêng giảm từ 1000 kg/m3 xuống còn 999,9 kg/m3 ( khi đóng băng thể tích nước tăng 9%)

Khối lượng riêng nước đá có quan hệ với nhiệt độ: ρ = 917.(1 – 0,00015t)

Ẩn nhiệt đóng băng r = 334kJ/kg

Nhiệt dung riêng nước đá Cđ = 2,12 kJ/(kg.K) và hệ số dẫn nhiệt λđ = 2,22 W/(m.K)

có quan hệ với nhiệt độ như sau :

Cđ = 2,12 + 0,00779t

λđ = 2,22(1 - 0,0015t)Nước đá có cấu tạo tinh thể, có những nhóm năm phân tử nước Một phân tử nước làm trung tâm liên kết với bốn nguyên tử nước khác Nguyên tử O của phân tử nước trung tâm liên kết với bốn nguyên tử O của bốn phân tử kia qua bốn nguyên tử H, rồi nguyên tử

O của mỗi một trong bốn phân tử này lại tiếp tục làm trung tâm và liên kết với bốn nguyên

tử H của các phân tử nước khác

Các tinh thể nước đá cấu tạo từ những tứ diện đều Như vậy trong mỗi nguyên tử O liên kết với bốn nguyên tử H và mỗi nguyên tử H liên kết với hai nguyên tử O tạo nhiều lỗhổng, do đó nước đá nhẹ hơn nước ở thể lỏng

Nước đá được sử dụng để làm lạnh vì có khả năng nhận nhiệt của môi trường xung quanh và tan thành nước ở thể lỏng ở nhiệt độ 0 oC

1.2 Vai trò của việc sản xuất nước đá:

Nước đá được sử dụng rộng rãi, phổ biến trong nhiều lĩnh vực như sử dụng trong làm lạnh, trữ lạnh cho vận chuyển, bảo quản nông thủy sản, thực phẩm, sử dụng cho chế biến lạnh các sản phẩm từ thịt, cho chế biến thủy hải sản, cho sinh hoạt, nhất là ở những vùng nhiệt đới để làm mát và giải khát Trong đó, đá cây chiếm vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống

Hiện nay phương pháp bảo quản lạnh bằng nước đá được sử dụng rất phổ biến trong bảo quản các nguyên liệu thủy hải sản, do phương pháp này rất đơn giản, rẻ tiền và dễ sử dụng Từ khi Bộ Y tế khuyến cáo các công ty, doanh nghiệp chế biến thủy hải sản không nên sử dụng hóa chất để bảo quản thì phương pháp bảo quản lạnh bằng nước đá được xem là tối ưu

Ngoài việc bảo quản nguyên liệu từ trạm thu mua trước khi đưa vào nhà máy sản xuất, nước đá còn có khả năng bảo quản thực phẩm đã chế biến kéo dài thời gian sử

dụng Nếu bảo quản tốt và tùy theo từng loại sản phẩm thì thời gian sử dụng có thể kéo dài tới vài tháng.

Ngoài ra, đá cây còn phục vụ cho ngành khai thác đánh bắt thủy hải sản gần và xa bờ Hiện nay có rất nhiều loại tàu có trọng tải lớn để đánh bắt xa bờ, thời gian của mỗi

chuyến đi kéo dài từ vài tuần đến vài tháng, do đó, lượng nước đá dự trữ trên tàu rất lớn, nhiều tàu còn trang bị hệ thống lạnh trên tàu để bảo quản nước đá và nguyên liệu đánh bắt

Như vậy, nước đá cây đóng vai trò quan trọng trong đời sống kinh tế, sản xuất nước

đá cây không những tiện lợi cho việc sử dụng mà còn phù hợp với trình độ lắp đặt và chế tạo của chúng ta

1.3 Một số phương pháp sản xuất nước đá:

1.3.1 Bể nước đá khối:

Bể nước đá khối được sử dụng từ rất lâu và đến nay vẫn được sử dụng rộng rãi

Bể nước đá khối được chia làm hai ngăn, ngăn lớn để bố trí các khuôn đá và ngăn nhỏ để bố trí 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 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 linh đá suốt chiều ngang của

bể, thường từ 10 đến 15 khuôn

1.3.2 Phương pháp Vilbushevich:

Phương pháp này 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 mối chất lạnh sôi trực tiếp bên trong khối đá cần kết đông

1.3.3 Phương pháp Fecher và Grasso:

 Phương pháp Fecher:

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 trụ Phía dưới khuôn bốtrí các vòi phun không khí để sản xuất đá trong suốt Khi khối đá đủ dày người ta ngừng cấp lỏng cho khuôn và chuyển sang chế độ làm tan giá, lớp băng bám vào khuôn tan ra, cây đá tự nổi lên phía trên Để đề phòng cạnh cây đá mắc lại khuôn, người ta bố trí vòng tuần hoàn glycol nóng đi vòng quanh miệng khuôn khi chuẩn bị làm tan giá

1.3.4 Máy làm đá mảnh Flak-Ice của Crosby Field:

Máy gồm có một thùng quay hình trụ bên trong là nước muối lạnh hoặc môi chất lỏng sôi Bên ngoài là thùng nước cũng là hình trụ Thùng quay chuyển động theo chiều kim đồng hồ nhờ bộ truyền động bánh rang Khí thùng quay nước sẽ đóng băng trên bề mặt thùng quay

Người ta có thể điều chỉnh được lớp bẳng nhờ điều chỉnh nhiệt độ nước muối hoặc điều chỉnh tốc độ thùng quay

1.3.5 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 nạo quay với tốc độ 250 vòng/phút để nạo đá hình thành trên tang trống Để tăng bề mặt trao đổi nhiệt phía nước, người ta tạo các đườngdích dắc

1.3.6 Máy làm đá mảnh của Short và Raver:

Máy gồm một hình trụ hai vỏ 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 khỏi bề mặt hình trụ khi hai lưỡi bào này quay

1.3.7 Máy làm đá ống:

Nguyên lý làm việc là 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 thành từng thỏi đá rỗng Φ = 30 đến

Một phần nhu cầu này đã được đáp ứng bằng các tủ lạnh gia đình, tủ lạnh thương nghiệp nhưng các nhu cầu đối với các máy làm đá vẫn rất lớn, vì vậy có nhiều cơ sở sản xuất các máy đá, tủ đá nhỏ chuyên dùng

Chương 2: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

2.1 Lựa chọn quy trình công nghệ:

Sản xuất nước đá cây bằng phương pháp Grasso (phương pháp sản xuất nước đá câykhông dùng khuôn)

2.1.1 Ưu nhược điểm của phương pháp Grasso:

 Ưu điểm:

- Có thể đưa ra những kiểu máy sản xuất nước đá theo phương pháp làm lạnh trực tiếp với năng suất khác nhau, đáp ứng nhu cầu thực tế về việc cung cấp nước đá nhanh chóng, liên tục (vì thời gian tạo cây đá chỉ mất 3 giờ)

- Có ý nghĩa kinh tế cao vì máy móc nhỏ gọn, vốn đầu tư thấp, chiếm ít chỗ (không cầndiện tích mặt bằng quá lớn như ở phương pháp làm lạnh gián tiếp dùng bể nước muối)

- Có thể bố trí máy sản xuất nước đá thành một cỗ máy độc lập, có thể di chuyển đến nơi khác khi cần thay đổi địa điểm sản xuất mà không cần đập phá bể đá hay tháo rời máy móc thiết bị như ở phương pháp dùng bể nước muối

- Hiệu quả làm lạnh kém vì nước không chuyển động

- Để tránh đóng băng ở đáy bể và dễ dàng trong việc tháo đá thường phải làm ấm đáy

bể (bằng điện trở)

2.1.2 Sơ đồ nguyên lý:

Chọn chu trình lạnh có thiết bị hồi nhiệt và bình tách lỏng:

- Bình tách lỏng được đặt sau van tiết lưu vừa là bảo đảm lỏng hoàn toàn đưa vào thiết

bị bốc hơi (chùm ống dàn lạnh) và để phục vụ cho thao tác điều chỉnh mực lỏng tác nhân theo yêu cầu, đồng thời hơi tác nhân được tách ra khỏi lỏng tác nhân đưa về máynén tránh hiện tượng va đập thủy lực cho máy nén và nâng cao hiệu suất lạnh, đảm bảo làm việc an toàn cho chùm ống dàn lạnh Bên cạnh đó, bình tách lỏng còn kiêm nhiệm vụ của bình chứa thấp áp, nhằm mục đích thu hồi lỏng môi chất lạnh cho quá trình xả đá

- Thiết bị hồi nhiệt được đặt sau thiết bị ngưng tụ để tận dụng nguồn lạnh hơi tác nhân

ra khỏi chùm ống dàn lạnh và bình tách lỏng, đồng thời làm quá nhiệt chúng trước khi

được hút trở về lại máy nén để làm giảm tổn thất tiết lưu, tăng năng suất lạnh, tăng nhiệt độ hơi quá nhiệt.

2.1.3 Quy trình sản xuất nước đá:

- Tác nhân lạnh R22 ở dạng hơi quá nhiệt sau thiết bị hồi nhiệt được máy nén hút về sau đó được nén lên áp suất cao Pk và dẫn đến thiết bị ngưng tụ Tại đây hơi cao áp được hóa lỏng thành lỏng cao áp và tiếp tục được đưa về thiết bị hồi nhiệt và chất lỏng cao áp được làm quá lạnh để tăng năng suất lạnh, ngăn sự bốc hơi

- Lỏng quá lạnh được tiết lưu đến áp suất Po và được dẫn vào thiết bị tách lỏng để cấp lỏng cho chùm ống dàn lạnh đặt trong bể đá với nhiệt độ bốc hơi của tác nhân lạnh là -13 oC và tạo lớp đá xung quanh từng ống

- Sau đó, hơi tác nhân R22 đi ra khỏi chùm ống dàn lạnh được đưa trở về lại bình tách lỏng, bình hồi nhiệt và được làm khô thành hơi quá nhiệt để hút về máy nén

- Trong quá trình sản xuất nước đá thì nước được bơm vào bể và được cố định mức nước trong bể nhờ ống chảy tràn, không cần làm lạnh nước trước vì tạo đá không dùng khuôn nên đá khi xả sẽ tan một lớp làm lạnh sơ bộ nước

- Sau khi quá trình kết đông kết thúc thì bắt đầu xả đá, toàn bộ tác nhân lạnh ở thiết bị bốc hơi được đưa về bình chứa thu hồi (trong trường hợp này bình tách lỏng kiêm vai trò bình chứa thu hồi) Hơi nóng tác nhân được trích sau đầu đẩy được đưa vào chùm ống dàn lạnh và đốt nóng lò xo điện trở ở đáy bể để xả đá Cây đá được kẹp và kéo lên đưa ra bên ngoài bể đá Phương án xả đá được chọn là phương pháp xả đá bằng hơi nóng tác nhân sau đầu đẩy của máy nén

2.2 Tính thời gian tạo đá:

2.2.2 Tính thời gian tạo đá:

2

2 2 1

λđ = 2,22 W/(m.K), hệ số dẫn nhiệt của nước đá

λM = 45,35 W/(m.K), hệ số dẫn nhiệt của inox

α2, hệ số cấp nhiệt phía môi chất lạnh R22

Trong đó: w - vận tốc của Freon lỏng đi trong ống, chọn w = 0,09 m/s

r – nhiệt ẩn hóa hơi của Freon, r = 214815 J/kg

ρ – khối lượng riêng của Freon lỏng, ρ = 1320 kg/m3

x – độ khô của tác nhân lạnh khi đi vào ống, x = 0,6 kg/kg

qtr – mật độ dòng nhiệt, W/m2

αw – hệ số tỏa nhiệt, W/(m2.K)Chọn qtr theo bảng sau, với w.ρ = 0,09.1320 = 120 kg/m2.:

 Chọn qtr = 1800 W/m2

 Hệ số tỏa nhiệt αw có thể xác định từ công thức:

w

.

Nu l

Nu l

Trong đó: g: khối lượng của 1 cây đá, g =50 kg

δđ: chiều dày lớp đá bao quanh ống tan ra, δ’đ = 0,001 m

ρđ: khối lượng riêng trung bình của đá, ρđ = 900 kg/m3.f: diện tích xung quanh của một ống ngoài

f = πddngh = 3,14.0,0222.0,97 = 0,07 m2.G: năng suất đá trong một mẻ, xét một cây đá 50 kg

Do đó sau thời gian tạo đá thì được cây đá:

g = g’ + Gtách = 50 + (50/50).900.0,07.16.0,001 = 50 + 1,008 = 51,008 kg

Vậy để có cây đá 50kg sau khi xả đá phải tạo được cây đá 51 kg

 Thể tích thực của cây đá:

51 0,057 900

da d

g V



m 3

V a h

m = 20 mmVậyr d d r10,02 0,0111 0,0311  m

Từ đó ta tính được thời gian tạo đá: τ = 7930s = 2,2 h

Thời gian bù và thời gian xả đá: 0,8 h

 Tổng thời gian sản xuất một cây đá 50kg là 3h Một ngày có thể sản xuất được 24h/3h = 8 mẻ Mỗi mẻ 20 cây (1000kg) Mỗi ngày tạo được 8 tấn đá

Chương 3: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC BỂ ĐÁ

3.1 Kích thước bể đá:

 Bể đá gồm 4 hàng, mỗi hàng 5 cây  Một mẻ được 20 cây đá

 Chiều dài bể: L = 5a + 6s

Trong đó: a - chiều rộng cây đá, a = 0,25 m

s - khoảng cách giữa hai cây đá và khoảng cách giữa cây đá và thành bể,

3.2 Lượng nước cần cung cấp để sản xuất 8 tấn đá/ngày

 Lượng nước cần để tạo đá:

Chương 4: TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM

4.1 Mục đích cách nhiệt, cách ẩm:

Cách nhiệt, cách ẩm là một yêu cầu rất quan trọng trong việc thiết kế phân xưởng lạnh Vì điều này góp phần giảm bớt sự thất thoát nhiệt ra môi trường xung quanh, ngăn chặn dòng nóng từ ngoài xâm nhập làm giảm hiệu suất làm lạnh

4.2 Lựa chọn vật liệu cách nhiệt, cách ẩm:

4.2.1 Vật liệu cách nhiệt:

- Phải có hệ số dẫn nhiệt nhỏ.

- Có khối lượng riêng không lớn lắm, không dễ cháy, bền với môi trường.

- Chịu được nhiệt độ thấp, có độ bền cơ học cao.

- Không sinh mùi lạ hoặc hút mùi của môi trường xung quanh.

- Không độc hại với sức khỏe con người.

- Dễ gia công, lắp đặt, giá thành rẻ.

Độ dày lớp cách nhiệt được tính toán theo hai điều kiện cơ bản sau:

 Vách ngoài của kết cấu bao che không được đọng sương

 Tổng chi phí của một đơn vị lạnh là thấp nhất

Hệ số truyền nhiệt qua vách:

Trong đó:

1: hệ số cấp nhiệt của mặt tường bên ngoài bể đá, chọn  1 = 23,3 W/(m2.K)

2: hệ số cấp nhiệt ở bề mặt tiếp xúc với chất tải lạnh, chọn 2 = 300 W/(m2.K)

cn: chiều dày lớp cách nhiệt, m

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

4.3.1 Tính chiều dày cách nhiệt cho vách

Kết cấu vách được chọn như sau:

i

m k

Vậy δcn = 0,15 m

 Sử dụng hai lớp cách nhiệt polystirol: một lớp dày 0,1m và một lớp dày 0,05 m

4.3.2 Tính chiều dày cách nhiệt cho đáy

i, m

Hệ số dẫnnhiệt i,W/(m.K)Lớp tôn tráng kẽm

Lớp bitum

Lớp cách nhiệt styropore

Lớp thép không rỉ

0,0010,002

δcn

0,005

63,020,700,03745,35

i, m

Hệ số dẫnnhiệt i,W/(m.K)Lớp tôn tráng kẽm

Lớp bitum

Lớp cách nhiệt styropore

Lớp thép không rỉ

0,0010,002

δcn

0,005

63,020,700,03745,35

1 1

g

  m, chiều rộng 0,5 m, chiều dài 2 m với hệ số dẫn nhiệt g 0,14 W/(m2.K)

Hệ số truyền nhiệt của nắp bể: 1 2

Chương 5: TÍNH TOÁN CHI PHÍ LẠNH

Tổng chi phí lạnh: Q = Q1 + Q2 + Q3, kW

Với: Q1 – Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che

Q2 – Dòng nhiệt làm đông đặc nước

Q3 – Dòng nhiệt tổn thất sau khi tách đá

3 1 1

Trong đó: k1 = kvtt = 0,244 W/(m.K) – hệ số truyền nhiệt của vách

k2 = kntt = 0,246 W/(m.K) – hệ số truyền nhiệt của nền

k3 = knb = 2,12 W/(m.K) – hệ số truyền nhiệt của nắp bể

tf = 36oC – nhiệt độ môi trường không khí xung quanh bể

tp = 11oC – nhiệt độ trung bình của nước trong bể

F1 = 2.(W+L).H = 2.(1,5+2).1,2 = 8,4 m2 – Diện tích xung quanh bể

Dòng nhiệt làm đông đặc nước trong quá trình sản xuất nước đá được xác định theo công thức sau: Q2 = G.103.(cpn.t1 + L - cpnđ.t2) , kcal/ngày

Trong đó: t1 = 34oC, nhiệt độ ban đầu của nước

t2 = - 8oC, nhiệt độ bề mặt đá sau cùng

L = 79,8 kcal/kg – nhiệt đông đặc của nước

G = 8 tấn/ngày – năng suất bể đá

cpn = 1 kcal/(kg.oC) – nhiệt dung riêng của nước

cpnđ = 0,5 kcal/(kg.oC) – nhiệt dung riêng của nước đaThay vào phương trình ta được:

Q2 = 8.103.(1.34 + 79,8 – 0,5.(-8)) = 942400 kcal/ngày

5.3 Tính Q 3 – Dòng nhiệt tổn thất sau khi tách đá:

Dòng nhiệt tổn thất khi tách đá:

3

.10 n .

G

Q f L

g  



Trong đó: δ = 0,001 m – bề dày lớp đá tan ra

ρnđ = 900 kg/m3– khối lượng riêng của nước đá

L = 79,8 kcal/kg – nhiệt đông đặc của nước

G = 4,8 tấn/ngày – năng suất bể đá

g = 51 kg – khối lượng mỗi cây đá

f = 0,07.16 = 1,12 m2 – diện tích xung quanh chùm ống

1008,531.101

b = 1 – hệ số thời gian làm việc

Chương 6: TÍNH CHU TRÌNH LẠNH VÀ CHỌN MÁY NÉN

Chọn môi chất lạnh là R22 có các ưu điểm sau:

- Khí không màu, có mùi thơm nhẹ, sôi ở áp suất khí quyển: 40,8 oC, hòa tan dầu hoàn toàn thuận lợi cho quá trình bôi trơn ở nhiệt độ cao (trên 120oC), ở nhiệt độ thấp thì ít hơn

- R22 dễ thẩm thấu qua khe hở nhỏ, không ăn mòn kim loại và ít tan trong nước

- Hệ số tỏa nhiệt khi sôi và ngưng tụ lớn (nhiệt độ ngưng tụ khoảng 40oC đến 120oC),

an toàn, không độc hại, có tính chất nhiệt động tốt và được sử dụng rộng rãi hiện nay

ở hầu hết các lĩnh vực kỹ thuật lạnh

- Phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và tính kinh tế cho quá trình làm việc

- Nhiệt độ bay hơi của R22, chọn to = tsp - ∆to = -8 – 5 = -13 oC

- Nhiệt độ không khí bên ngoài phòng sản xuất (tại Mỹ Tho): tkk = 36 oC, φ = 74%

- Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh: tk = tw2 + ∆tk

Với tw2 = tw1 + 5 = 34 + 5 = 39oCTrong đó: tw2 – nhiệt độ nước ra khỏi thiết bị ngưng tụ

tw1 – nhiệt độ nước vào bình ngưng, chọn tw1 = tư + 3 = 31 + 3 = 34 oC

∆tk – hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, chọn ∆tk = 4oC

 tk = tw2 + ∆tk = 39 + 4 = 41oCChọn ∆tqn = 23 oC

 tqn = to + ∆tqn = -13 + 23 = 10oC