Thiết kế máy sản xuất nước đá dùng khuôn 2 vỏ

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

Khoa Kỹ Thuật Hóa Học

Bộ môn Quá trình và Thiết bị

KỸ THUẬT LẠNH

BÀI TẬP LỚN

Thiết kế máy sản xuất nước đá dùng khuôn 2 vỏ

Cán bộ hướng dẫn: TS TRẦN VĂN NGŨ Sinh viên thực hiện:

Bài tập lớn kỹ thuật lạnh 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 bài tập lớn 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 Tuy nhiên do kiến thức còn hạn hẹp nên 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 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)

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

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 nướcmuối 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

 Phương pháp Grasso:

1 - Ống bayhơi; 2 - Ống hút;

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 khuôn hai vỏ ống ở tâm

Hệ thống sản xuất nước đá cây dùng khuôn hai vỏ ( phương pháp làm lạnh trực tiếp)dựa trên phương pháp Vilbushevich, sử dụng môi chất lạnh sôi trực tiếp Khuôn đá là một bình hai vỏ hình vuông hoặc hình chữ nhật, môi chất sôi trực tiếp Bên dưới khuôn có một nắp cố định bằng đối trọng hoặc lò xo đảm bảo nước không bị rò rỉ ra khỏi khuôn Ở giữa khuôn khuôn bố trí một hoặc nhiều ống hai vỏ ở tâm cho môi chấtlanh sôi trực tiếp bên trong Hơi tạo thành trong bình hai vỏ và ống hai vỏ được dẫn

về máy nén Sau khi làm lạnh vỏ, người ta cho một ít nước vào khuôn để nắp đóng băng chặt vào khuôn làm kín khuôn Sau đó khuôn được đổ đầy nước đã được làm lạnh sơ bộ đến (3-4)0C Do cách bố trí bề mặt bay hơi như vậy nên đá kết đông cả từ ngoài vào tâm và từ tâm ra ngoài nhằm tiết kiệm thời gian đông đá xuống Khi tháo đácần tháo toàn bộ lỏng môi chất lạnh vào bình chứa thấp áp, sau đó cho hơi nóng vào làm tan lớp băng dính khuôn Sử dụng cơ cấu đối trọng, cây đá tự bật nắp và rơi xuống cơ cấu đón và lật đá

2.1.1 Ưu nhược điểm của phương pháp dung khuôn hai vỏ có ống ở tâm :

 Ưu điểm:

- Rút ngắn thời gian đông đá, tiết kiệm thời gian tang hiệu quả kinh tế

- 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

 Nhược điểm:

- Hình dáng bên ngoài cây đá không bằng phẳng, cây đá bị rỗng do dùng ống ở tâm

- Tuy tính cạnh tranh cao nhưng tốn kém chi phí đầu tư

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 và để phục vụ cho thao tác điều chỉnh mực lỏng tác nhân theo yêu cầu,

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 dàn lạnh, đặt sau bình tách lỏng, đồng thời làm quá nhiệt hơi môi chất lạnh 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:

 Quá trình tạo 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 khuôn đá và ống hai vỏ ở tâm với nhiệt độ bốc hơi của tác nhân lạnh là -15 oC, bắt đầu tạo nước đá

- Sau đó, hơi tác nhân R22 đi ra khỏi 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 bình làm lạnh sơ bộ đến khoảng (3-4)0C, sau đó qua cơ cấu rót phân phối vào các khuôn đá để bắt đầu quá trình tạo đá

 Quá trình xả đá:

- 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 máy nén được đưa vào dàn lạnh để làm tan đá phần tiếp xúc với khuôn và ống ở tâm

Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUÔN ĐÁ

2.1 Tính kích thước khuôn đá

Vật liệu chế tạo khuôn: Thép Inox 304 dày δ 6 mm, khuôn 2 vỏ có dạng hình chóp chụt đều hai đáy hình vuông có kích thước:

- Vỏ trong: Đáy lớn dưới a1 360 mm; đáy nhỏ trên a2 280 mm

- Vỏ ngoài: Đáy lớn dưới b1 412 mm; đáy nhỏ trên b2 332 mm

- Chiều cao khuôn h = 1000 mm

- Bên trong bố trí 5 ống 2 vỏ ở tâm, ta bố trí 1 ống ở tâm, 4 ống còn lại cách đều ống ở tâm và nằm trên đường chéo của các đáy

- Chọn kích thước ống theo tiêu chuẩn:

Ống trong: đường kính danh nghĩa 15 mm, đường kính ngoài 18 mm, đường kính trong 14 mm, chiều dày vách ống 2 mm, tiết diện ống 1,54 m2, khối lượng 1 m ống 0,789 kg

Ống ngoài: đường kính danh nghĩa 25 mm, đường kính ngoài 32 mm, đường kính trong 27,5 mm, chiều dày vách ống 2,25 mm, tiết diện ống 5,95 m2, khối lượng 1 m ống 1,65 kg

- Tổng thể tích chiếm chỗ của 5 ống 2 vỏ:

V1 = 5.3,14.d2.h.10-9/4 = 5.3,14.322.1000.10-9/4 = 4,02.10-3 m3

- Thể tích thực của nước đá bên trong khuôn:

V = (1/3).h.(S1+S2+(S1.S2)1/2.10-9 -V1 = (1/3).1000.(3602 + 2802 +(360.280)1/2) 10-9 = 0,06542 m3

- Do khi đông thành đá thì thể tích tang 9% nên thể tích thực của nước cho vào khuôn:

Vn = V.0,9 = 0,06542.0,9 = 0,0588 m3

- Khối lượng cây đá thành phẩm m = ρ.Vn = 900.0,0588 = 52,9902 kg

- Như vậy, qua quá trình thất thoát trong vận chuyển, cây đá đến hộ tiêu thụ có khối lượng khoảng 50 kg

2.2 Tính thời gian tạo đá

2.2.1 Hệ số cấp nhiệt từ nước trong khuôn lên thành khuôn:

λ = 6,18.10-2, hệ số dẫn nhiệt của nước ở 300C

2.2.2 Tính hệ số nhiệt tải riêng khuôn đá:

Dòng nhiệt từ nước vào bề mặt 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.:

24, 43.0,101

268, 20,0092

Nu l

λ

W/(m 2 K)

 α2 = 1950 W/m2.K

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 = πdngh = 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:

510,057900

da d

g V

V a h

= = =

m

• Bề dày lớp đá tạo được bởi ống:

4 0, 25 4.0,0222

0,02

ng d

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:

V1 = G.g/ρ = 20.8.51/900 = 9,07 m3

 Chọn V = 9,1 m3

 Lượng nước dự trữ: V2 = Vbể - Vđá = 3,6 – 20.51/900 = 2,47 m3

 Thể tích bể chứa là: V = V1 + V2 = 9,1 + 2,47 = 11,57 m3Chọn bể chứa với: Thể tích là 12 m3

Kích thước bể: dài x rộng x cao = 3 m x 2 m x 2 m

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:

∑

=

+++

= n

cn i i

k

1

11

1

αλ

δλδα

11

1

αλ

δα

λδ

Trong đó:

α1: hệ số cấp nhiệt của mặt tường bên ngoài bể đá, chọn α 1 = 23,3 W/(m2.K)

α2: hệ số cấp nhiệt ở bề mặt tiếp xúc với chất tải lạnh, chọn α2 = 300 W/(m2.K)

δcn: chiều dày lớp cách nhiệt, m

λcn: 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:

cn cn

i

m k

∑

W/(m2.K) Như vậy kntt < kn

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

17

δi, m

Hệ số dẫnnhiệt λi, W/

(m.K)Lớp tôn tráng kẽm

Lớp bitum

Lớp cách nhiệt styropore

Lớp thép không rỉ

0,0010,002

δcn0,005

63,020,700,03745,35

δi, m

Hệ số dẫnnhiệt λi, W/

(m.K)Lớp tôn tráng kẽm

Lớp bitum

0,0010,002

63,020,70

W/(m2.K)Kiểm tra đọng sương:

1 1

1 2

36 33 0,95 0,95.23,3 2, 656

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 đá5.1 Tính Q 1 - Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che:

3 1 1

i i f p i

=

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

=

kcal/ngày

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

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:

=

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

5488,56 942400 12617,788 960,506.10

i i

1008,531.101

b = 1 – hệ số thời gian làm việc

Chương 6: TÍNH CHU TRÌNH LẠNH VÀ CHỌN MÁY NÉN

6.1 Chọn môi chất lạnh:

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

6.2 Chọn chế độ 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

Trong đó:

- Quá trình 1*-1: quá nhiệt hơi tác nhân lạnh

- Quá trình 1-2: nén đoạn nhiệt hơi hút từ Po lên Pk, s1 = s2

- Quá trình 2-2’: làm mát đẳng áp hơi môi chất từ trạng thái quá nhiệt xuống trạng thái bão hòa

- Quá trình 2’-3’: ngưng tụ môi chất đẳng áp và đẳng nhiệt

- Quá trình 3’-3: quá lạnh môi chất lỏng đẳng áp

- Quá trình 3-4 : quá trình tiết lưu đẳng entanpi môi chất lạnh ở van tiết lưu

- Quá trình 4-1*: quá trình bay hơi trong bình bay hơi đẳng áp và đẳng nhiệt

6.3 Thông số làm việc của chu trình lạnh