quá trình sản xuất nước đá

Các kiến thức về truyền nhiệt và kỹ thuật lạnh đã giúp emvận dụng và tính toán .Trong quá trình thiết kế và hoàn thiện đồ án nhữngkiến thức em chưa hiểu và những thắc mắc của em đã được

LỜI CẢM ƠN

Trong thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những

sự hỗ trợ, giúp đở dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gian tiếp của nhiều người,trong suốt thời gian làm từ lúc bắt đầu làm đồ án đến khi hoàn thành

Đồ án học phần “Tính toán thiết kế phân xưởng nước đá cây 25 tấn/ngày’’

áp dụng khá nhiều các kiến thức trong lĩnh vực quá trình và thiết bị côngnghiệp hóa chất Các kiến thức về truyền nhiệt và kỹ thuật lạnh đã giúp emvận dụng và tính toán Trong quá trình thiết kế và hoàn thiện đồ án nhữngkiến thức em chưa hiểu và những thắc mắc của em đã được các thầy trong

bộ môn Máy – Thiết bị tận tình hướng dẫn và giúp đỡ với vốn tri thức quý báocủa các thầy cho em.Em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn Máy– Thiết Bị , đặc biệt là giảng viên Lê Văn Nhiều, người đã trực tiếp hướng dẫn

và giúp đỡ em rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện đồ án thiết kế nếukhông có thầy em khó có thể hoàn thành đồ án này, một lần nữa em xin chânthành cảm ơn thầy

Nhưng không có gì là hoàn thiện cũng như không thể trành khỏi nhữngthiếu sót trong bài báo cáo đồ án này là điều chắc chắn, em mong nhận đượcnhững ý kiến đóng góp quý báo của các thầy và các bạn trong lớp để kiếnthức của em có thể hoàn thiện hơn trong lĩnh vực này

TP Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 7 năm 2013

Họ tên sinh viên

Phan Nguyễn Trọng Nhân

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Phần đánh giá: • Ý thức thực hiện:

• Nội dung thực hiện:

• Hình thức trình bày:

• Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm

Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Phần đánh giá:

• Ý thức thực hiện:

• Nội dung thực hiện:

• Hình thức trình bày:

• Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013

Giáo viên phản biện

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢN BIỄU

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Nước đá có vai trò rất quan trọng trong đời sống và trong côngnghiệp Trong công nghiệp người ta sử dụng nước đá để ướp lạnh bảoquản thực phẩm, rau quả chống hư hỏng và bảo quản các loại hải sảnnhư tôm cá, mực…Đặc biệt đá cây được các tàu thuyền đánh cá sửdụng rất nhiều cho những chuyến đi xa bờ Trong đời sống hàng ngàyvai trò nước đá cũng rất quan trọng như khi dùng chung với các loạinước uống như bia, nước ngọt sẽ giúp con nguời cảm thấy ngon hơn vàgiải được cơn khát

Nước đá có rất nhiều loại như đá cây, đá ống, đá viên, đá vảy….Mỗiloại thường được sử dụng cho những mục đích khác nhau nhưng tất cảđều theo nguyên lý hạ nhiệt độ của nước xuống dưới 0oC, khi đó phalỏng sẽ chuyển thành pha rắn mà người ta thường gọi là nước đá Vềphương pháp sản xuất thì có 2 phương pháp phổ biến là làm lạnh trựctiếp và làm lạnh gián tiếp cây đá thông qua chất tải lạnh như nước muối,glycol…Nhưng nhìn chung ở nước ta chủ yếu vẫn sử dụng phương pháplàm lạnh các cây đá gián tiếp thông qua bể nước muối, Vì vậy đồ án thiết

kế phân xưởng nước đá cây này được em sử dụng phương pháp làmlạnh gián tiếp các cây đá thông qua bể nước muối

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH VÀ ỨNG

DỤNG TRONG THỰC TIỄN

Ngành lạnh bắt đầu phát mạnh trên thế giới từ cuối thế kỷ XIX, nhất làsau năm 1873 khi ông Charles Telliers, nhà bác học pháp trình bày ởViện Hàn Lâm Khoa Học Paris luận văn về dùng lạnh để bảo quản thịt.Công trình của ông có công lao lớn về giá trị khoa học kỹ thuật và còn ýnghĩa về kinh tế, ngoài ra đặc biệt có tác động đến sự phát triển ngành

cơ khí lạnh Chính vì vậy mà chỉ sau một năm (1874) kỷ sư Đức Linđe

đã chế tạo được bộ máy nén lạnh đầu tiên tương đối hoàn chỉnh, và sauchưa đầy 100 năm kỹ thuật lạnh đã xâm nhập và phục vụ tốt hơn 60ngành khác nhau

Ngày nay nhiều nước trên thế giới đã phát triển rất mạnh về máy lạnhnhư : Nga, Đức, Pháp, Mỹ, Nhật, Hà Lan v.v đã có vài chục kiểu máylạnh khác nhau về nguyên lý làm việc như máy nén lạnh, máy lạnh hấpphụ, máy lạnh kiểu ejecto, máy lạnh hiệu ứng xoáy, máy lạnh bán dẫn,v.v , và có rất nhiều kiểu máy nén lạnh như máy nén 1 piston, máy nén

2, 4, 6, …piston máy nén hẳng đứng, máy nén nằm ngang nằm ngang,máy nén chữ V, chữ W, máy nén hình sao, máy nén hai cấp, máy néndạng trục vít, máy nén ly tâm, máy nén kín, v.v

Ở Việt Nam, dù phải trải qua hàng trăm năm chiến tranh, nhưng Nhànước đã có những chú ý đúng mức, nên nền công nghiệp lạnh ngàycàng phát triển Hiện nay cả nước có trên 600 cơ sở máy lạnh côngnghiệp lớn nhỏ và đạt trên 600 triệu Kcal/h Với điều kiện nhiệt đới củanước ta , kỷ thuật lạnh được phát triển mạnh, chỉ sau năm 1977-1978,riêng miền nam đã hoàn thành xây lắp 13 cơ sở đông lạnh thủy sảnxuất khẩu và cơ sở đông lạnh rau quả với qui mô lớn (10.000 tấn sảnphẩm lạnh/năm) Trong tương lai không xa, nhất định ngành côngnghiệp lạnh sẽ được áp dụng rộng rãi vào các lĩnh vực công, nông,thương nghiệp, y tế và đời sống nước ta, nhằm phục vụ một cách cóhiệu quả sự nghiệp phát triển kinh tế, công nghiệp hóa hiện đại hóa đấtnước

1.2 Ứng Dụng Kỹ Thuật Lạnh Trong Thực Tiễn

1.2.1 Ứng dụng lạnh trong bảo quản thực phẫm.

Lĩnh vực ứng dụng quan trọng nhất của kĩ thuật lạnh là bảo quảnthực phẩm Theo một số thống kê thì khoảng 80% công suất lạnhđược sử dụng trong công nghiệp bảo quản thực phẩm Thực phẩmnhư các loại rau, quả, thịt, cá, sữa… là những thức ăn dễ bị ôi thiu

do vi khuẩn gây ra Nước ta là một nước nhiệt đới gió có thời tiếtnóng và ẩm nên quá trình ôi thiu thực phẩm xảy ra nhanh, muốn làmngừng trệ hoặc làm chậm quá trình ôi thiu, phương pháp hiệu quả

và kinh tế nhất là bảo quản lạnh

1.2.2 Sấy thăng hoa.

Vật sấy được làm lạnh đông xuống 200C và được sấy bằng cấyhút chân không nên sấy thăng hoa là phương pháp sấy hiện đại hầunhư không làm giảm chất lượng của vật liệu sấy Nước được rút ragần như hoàn toàn và sản phẩm trở thành dạng bột, nảo quả và vậnchuyển dể dàng Và chỉ được ứng dụng cho các dược liệu từ hoa,cây, quả, những sản phẩm y dược dể biến đổi chất lượng do tácđộng của nhiệt độ như máu, các loại thuốc tiêm,v.v

1.2.3 Ứng dụng trong công nghiệp hóa.

Những ứng dụng quan trọng nhất trong công nghiệp hóa chất là sựhóa lỏng khí bao gồm hóa lỏng các chất khí là sản phẩm của công nghiệphóa học như clo, amoniac, cacbonic, sunfuro, clohydric, các loại khí đốt,các loại khí sinh học…

Hóa lỏng và tách khí từ các thành phần của không khí là ngành côngnghiệp có ý nghĩa rất to lớn đối với ngành luyện kim, chế tạo máy và cácngành kinh tế khác kể cả y học và sinh học Oxy và nito được sử dụng ởnhiều lĩnh vực khác nhau như hàn, cắt kim loại, sản xuất phân đạm, làmchất tải lạnh… Các loại khí trơ như heli và agon…được sử dụng trongnghiên cứu vật lí, trong công nghiệp hóa chất và sản xuất bóng đèn

Cao su và các loại chất dẻo khi hạ nhiệt độ xuống đủ thấp chúng sẽ trởnên giòn và dễ vỡ như thủy tinh Nhờ đặc tính này người ta có thể chế tạobột cao su mịn Khi hòa trộn với bột sắt để tạo cao su từ tính hoặc hòa trộnvới phụ gia nào dó, có thể đạt được độ đồng đều rất cao

Các phản ứng hóa học trong công nghiệp hóa học cũng phụ thuộc rấtnhiều vào nhiệt độ Nhờ có kĩ thuật lạnh người ta có thể chủ động điềukhiển được tốc độ các phản ứng hóa học

1.2.4 Ứng dụng lạnh trong điều tiết không khí.

Một lĩnh vực ứng dụng quan trọng của kĩ thuật lạnh là điều tiết khôngkhí

Ngày nay người ta không thể tách rời kĩ thuật điều tiết không khí vớicác ngành như cơ khí chính xác, kĩ thuật điện tử và vi điện tử, kĩ thuậtphim ảnh, máy tính điện tử, kĩ thuật quang học…

Để đảm bảo chất lượng cao của các sản phẩm, để đảm bảo các máymóc, thiết bị làm việc bình thường cần có những yêu cầu nghiêm ngặt vềcác điều kiện và thông số của không khí như: thành phần, độ ẩm, nhiệt độ

độ chứa bụi và các loại hóa chất độc hại… Kĩ thuật lạnh và đặc biệt làbơm nhiệt có thể giúp ta khống chế các yêu cầu đó

1.2.5 Siêu dẫn.

Một ứng dụng quan trọng của kĩ thuật lạnh là ứng dụng hiện tượngsiêu dẫn để tạo ra các nam châm cực mạnh trong các máy gia tốc ở cácnhà máy điện nguyên tử, nhiệt hạch, trong các phòng thí nghiệm nguyên

tử, các đệm từ cho các tàu hỏa cao tốc

Những thành tựu vừa qua đã làm cho những ước mơ về các đườngdâytải điện không hao hụt điện năng, các nam châm cực mạnh, các tàuhỏa cao tốc trên đệm từ sắp trở thành hiện thực

Nhờ kĩ thuật cryô mà một con bò đực có thể phối giống cho hàng vạn

bò cái, ngày cả sau khi bò đực đã chết hàng chục năm

Ở Mĩ hiện nay có khoảng hai chục bệnh nhân được ướp “sống’, ởnhiệt độ rất thấp Họ bị các loại bệnh y học hiện nay chưa chữa được.Người ta sẽ làm cho họ sống lại khi tìm được liệu pháp điều trị thích hớp.Nếu thành công con người có thể ngừng cuộc sống một thời gian nhấtđịnh

Thực tế, sinh học cryô ngay nay đã trở thành một môn khoa học đầyhấp dẫn và lí thú

1.2.7 Ứng dụng trong kĩ thuật đo và tự động.

Áp suất bay hơi của một chất lỏng luôn luôn phụ thuộc vào nhiệt độ.Khi áp suất tăng, nhiệt độ tăng và khi áp suất giảm nhiệt độ giảm

Hiệu ứng nhiệt điện nói lên sự liên quan giữa nhiệt độ và cường độdòng điện của hai dây dẫn khác tính Khi cho một dòng điện chạy qua mộtdây dẫn hồm hai dây khác tính (cặp nhiệt điện) một đầu nối sẽ lên đầu vàđầu kia lạnh đi

Ứng dụng những quan hệ trên người ta có thể tạo ra các dụng cụ đođạc nhiệt độ, áp suất hoặc dụng cụ tự động điều chỉnh, bảo vệ trong kĩthuật đo và tự động.

1.2.8 Ứng dụng trong thể dục thể thao.

Trong thể dục, thể thao hiện đại, nhờ có kĩ thuật lạnh người ta có thểtạo ra các sân trượt băng, các đường đua trượt băng và trượt tuyết nhântạo cho các vận động viên luyện tập hoặc cho các thể dục thể thao ngay

cả khi nhiệt độ không khí còn rất ca Trong một cung thể thao, người ta cóthể sử dụng máy lạnh giải quyết hai nhu cầu đồng thời về nóng và lạnh

1.2.9 Một số ứng dụng khác.

Trong ngành hàng không và du hành vũ trụ, máy bay hoặc tàu vũ trụ

đã làm việc trong rất nhiều điều kiện khác nhau Nhiệt độ bên ngoài có lúctăng lên hàng ngàn độ nhưng có lúc hạ xuống 1000C Kĩ thuật lạnh khi

đó giúp các nhà khoa học kiểm tra xem máy bay hoặc con tàu vũ trụ cólàm việc được trong các điềukiện tương tự

Nhờ có kĩ thuật lạnh người ta mới có thể điều tiết được không khítrong hầm lò bảo đảm điều kiện làm việc của công nhân Đối với lò xâydựng ở các vùng đầm lầy, nhờ có kĩ thuật lạnh làm đông cứng đẫm ướt,mới có thể xây dựng được hầm lò

Các công trình ngần quân sự hoặc dân sự cũng có sự hỗ trợ của kĩthuật lạnh để đảm bao nhiêu độ, độ ẩm và thành phần không khí như cáchầm ngầm, các đường tàu điện ngầm v.v

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH SẢN XUẤT

2.1 Giới thiệu về chất tải lạnh

Chất tải lạnh là môi chất trung gian truyền tải lạnh từ thiết bị bay hơiđến đối tượng cần làm lạnh, như vậy trong các hệ thống có chất tải lạnh,môi chất lạnh không trực tiếp làm lạnh đối tượng mà đầu tiên là làm lạnhchất tải lạnh , sau đó chất tải lạnh sẽ làm lạnh đối tượng cần làm lạnh.Chất tải lạnh thông thường là nước, không khí, một số muối

Chất tải lạnh được sử dụng vì môi chất lạnh rất khó làm lạnh cây đámột cách trực tiếp và môi chất độc hại, không thể sử dụng làm lạnh trựctiếp đối tượng Ví dụ như làm lạnh và bảo quản thực phẩm thì không sửdụng amoniac để làm lạnh trực tiếp được

2.1.1 Yêu cầu của chất tải lạnh

Chất tải lạnh phải đảm bảo những yêu cầu sau:

• Nhiệt độ đông đặc phải thấp

• Nhiệt dung riêng và khả năng dẫn nhiệt cao

• Độ nhớt và trọng lượng riêng nhỏ

• Không ăn mòn kim loại và các vật liệu khác trong thiết bị

• Không độc hại và không nguy hiểm

• Dễ kiểm, rẻ tiền, dễ bảo quản và dễ vận hành

• Bền vững hóa học trong giải nhiệt độ làm việc

• Không gây ô nhiễm môi trường

2.1.2 Một số loại chât tải lạnh.

Nước là chất có nhiều trong tự nhiên và dễ kiếm Nước là chất rấtoan toàn và ít ăn mòn các kim loại chế tạo máy Vì vậy, nước được sửdụng khá rộng rãi để làm chất tải lạnh Một trong những ứng dụng phổ

chất trữ lạnh nhằm hạ nhanh nhiệt độ dung dịch sau nhà nấu trước khivào các thùng lên men.

 Không khí

Nhiệt độ hóa lỏng rất thấp, ở áp suất khí quyển khoảng – 2000C, nhiệtdung riêng đẳng áp nhỏ (100,7kJ/Kg.K) nên lưu chất tuần hoàn lớn

Độ nhớt bé, tổn thất thủy lực nhỏ Không làm hỏng các sản phẩmcầm làm lạnh

Trong rất nhiều hệ thống lạnh, không khí được coi là chất tải lạnh màkhông phải đối tượng cần làm lạnh Không khí thỏa mãn nhiều yêu cầucần đặt ra cho một chất tải lạnh Tuy nhiên so với nước, không khí cótính chất truyền nhiệt và tích trữ nhiệt kém Nó có hệ số dẫn nhiệt, tỏanhiệt

 Dung dịch muối NaCl

Dung dịch muối ăn NaCl được sử dụng rất nhiều trong hệ thống lạnhmáy đá cây và trong các hệ thống bảo quản lên men bia trước đây Donước muối ít bay hơi nên hệ thống nước muối có thể dùng hở Đây làđiều rất thuận lợi

Nước có các thuộc tính tốt nhưng do đông đặc ở 0oC nên trong các

hệ thống lạnh đòi hỏi nhiệt độ thấp không thể sử dụng được Do vậyngười ta không dùng nước mà dùng nước muối

Nhiệt độ đông đặc của muối ăn phụ thuộc vào nồng độ của nó Khinồng độ khối lượng đạt 23,1% thì nhiệt độ đông đặc của nó đạt thấpnhât -21,2oC

Nhược điểm quan trọng của dung dịch nước muối là tính ăn mòn caogây han gỉ các thiết bị Để hạn chế ăn mòn người ta thêm các chất phụgia chống ăn mòn như cromat và photphat, đưa giá trị PH về trung tính

 Dung dịch muối CaCl2

Nhiệt độ đóng băng phụ thuộc vào nồng độ muối trong dung dịch,Nhiệt độ đóng băng thấp nhất là – 550C, tương ứng nồng độ dung dịchkhoảng 30% Nhiệt dung riêng lớn, độ nhớt vừa phải, không làm hỏngcác sản phẩm cần làm lạnh có tác dụng hóa học, ăn mòn kim loại hệthống vận chuyển nước muối

Muối CaCl2 có nhược điểm là khó kiếm hơn NaCl và có tính ăn mòncao như NaCl.

 Các hợp chất hữu cơ

Các chất hữu cơ cũng được sử dụng khá rộng rãi để làm chất tảilạnh.Các chất hữu cơ có ưu điểm là nhiệt độ đông đặc rất thấp khi hòatrộn với nước Nhưng chúng có nhược điểm là dễ cháy, nổ và dễ bayhơi Các chất hữu cơ thường được sử dụng là: glycol, metanol, etanol…Dựa vào yêu cầu và đặc điểm của một số chất tải lạnh thì hệ thốngsản xuât nước đá cây của đồ án sử dụng chất tải lạnh là NaCl

2.2 Chọn môi chất lạnh

2.2.1 Các yêu cầu cơ bản đối với môi chất lạnh

− Bền vững trong phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc

− Phải trơ, không ăn mòn các vật liệu chế tạo thiết bị, không tác dụngvới không khí, nước và tạp chất lẫn trong hệ thống lạnh

− Độ nhớt càng nhỏ càng tốt để giảm tổn thất trên đường ống

− Hòa tan dầu càng nhiều càng tốt vì như vậy hệ thống càng dễ dàngđược bôi trơn

− Có khả năng hòa tan nước sẽ tránh được tắc ẩm ở van tiết lưu khilàm việc do đóng băng nước

− Không độc hại đối với con người và cơ thể sống

− Không ảnh hưởng đến chất lượng của các sản phẩm làm lạnh

− Có giá thành rẻ, dễ kiếm

− Sản xuất bảo quản và vận chuyển rõ ràng

2.2.2 Các môi chất lạnh thông dụng

− Tính bền vững hóa học không cao.

− Không tan trong nước nhưng có khả năng tan trong dầu

− Không ăn mòn kim loại

− Thích hợp cho các bơm nhiệt và thiết bị điều tiết không khí

 R717

− Amoniac công thức hóa học là NH3, kí hiệu là R717, là một chất vô

cơ Ở điều kiện thường amoniac là chất khí không màu, mùi hắckhó chịu Ở áp suất khí quyển có nhiệt độ bay hơi là -33,35oC

− Nhiệt độ khá thấp rất thuận lợi cho việc làm lạnh, tranh vận hành ở

áp suất chân không Amoniac có tính chất nhiệt động tốt như năngsuất lạnh riêng thể tích lớn, nhiệt dung riêng và hệ số dẫn nhiệt lớnthuận lợi cho hệ thống công suất lớn

− Amoniac có áp suất bay hơi khá cao, vì vậy ở các chế độ làm lạnhbình thường ( lớn hơn -33,5oC) áp suất bay hơi lớn hơn áp suất khíquyển bên ngoài, tránh được rò rỉ khí không ngưng vào hệ thống

− Năng suất lạnh riêng, thể tích lớn nên rất phù hợp với hệ thống côngsuất lớn và rất lớn

− Độ nhớt nhỏ, tính lưu động cao nên tổn thất áp suất nhỏ

− Hệ số dẫn nhiệt, tỏa nhiệt đối lưu lớn

− Amoniac không ăn mòn thép, các kim loại đen chế tạo máy, nhưng

ăn mòn đồng và các hợp kim của đồng nên không sử dụng đồng vàcác hợp kim của đồng trong hệ thống lạnh amoniac

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

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

nổ, hỏa hoạn, không an toàn cho thiết bị và người

− Amoniac độc hại đối với cơ thể con người gây kích thích niêm mạccủa mắt, dạ dày, gây co thắt cơ quan hô hấp, làm bỏng da

− Tuy độc hại nhưng Amoniac là môi chất lạnh rẻ tiền, dễ kiếm, vậnchuyển, bảo quản tương đối dễ dàng và được sản xuất trong nước

 R12

− Ở áp suất khí quyển, R12 (CCl2F2) sôi ở -29,8oc

− Không gây cháy nổ

− Không độc hại với cơ thể người

− Không ăn mòn khim loại và không dẫn điện

− Nhiệt độ cuối tầm nén thấp

− Vận hành và bảo quản dễ dàng

− Nhược điểm của R12 là: năng suất lạnh riêng khối lượng tương gđối

bé, do đó khối lượng tác nhân lạnh nạp vào hệ thống nhiều R12 chỉthích hợp đối với các hệ thống lạnh có năng suất lạnh nhỏ

− Năng suất lạnh riêng thể tích nhỏ, do đó hệ thống làm việc với R12thường cồng kềnh

− Tính chất trao đổi nhiệt kém do hệ số topra nhiệt khi sôi và khingưng bé

− Độ nhớt động học cao nên tổn thất áp suất trên dường ống tươngđối lớn

− Hoàn toàn không hòa tan trong nước

− Có khả năng hòa tan dầu rất cao Chính vì điều này lại dễ phát hiệnkhi bị rò rỉ do tại chỗ rò rỉ có vết dầu xuất hiện

 R22

− Ở điều kiện tiêu chuẩn, nhiệt độ sôi của R22 (CHClF2) sôi ở -40,8oC

− Năng suất lạnh riêng thể tích lớn hơn 1,6 lần so với R12 Do đó cóthể nạp R22 vào máy nén sử dung R12 để gia tăng năng suất lạnhnếu công suất động cơ và độ bền máy cho phép

− Khả năng trao đổi nhiệt lớn hơn 1,3 lần so với R12

− Mức độ hòa tan với nước cao hơn khoảng 5 lần so với R12, do đógiảm bớt nguy cơ bị tắc ẩm

− Bền về mặt hóa học ở pham vi áp suất và nhiệt độ làm việc

− Nhược điểm: hòa tan dầu hạn chế nên gây khó khăn cho việc bôitrơn Tránh hoạt động ở nhiệt độ từ -20oc đến -40oc do ở nhiệt độnày R22 không hòa tan dầu bôi trơn gần như hoàn toàn

− Có khả năng làm trương phồng cao su nên phải dùng các loại đệmchuyên dùng để bít kín

 Môi chất lạnh R134a

Ưu điểm

− R134a (CH2F-CF3 – 1,1,1,2-tetrafloetan) là môi chất có độ hoànthiện nhiệt độ tương đối cao, thua R12 và R22, là môi chất lạnh mới,được sử dụng rộng rãi cho máy lạnh 1 cấp trong điều hòa không khí,môi chất thân thiện , với môi trường do không có nguyên tử clo trong

− Nhiệt độ sôi ờ áp suất ký quyển thấp nhất là – 26,20C

− Ở nhiệt độ môi trường, áp suất ngưng tụ phải: ở 400C là 10,1761bar

− Nhiệt độ tới hạn tương đối cao 101,150C; áp suất tới hạn là 40,46bar

− Nhiệt độ đông đặc đặc điểm 3 thể thấp

− Ẩn nhiệt hóa hơi tương đối lớn -150C là 269,2 kJ/Kg

− Nhiệt dung riêng đẳng áp vừa phải

− Độ nhớt rất nhỏ, nhỏ hơn cả không khí nên R134a có thể rò rỉ quacác khe hở mà không kh1 không đi qua được, tuy nhiên lớn hơn độnhớt của Nitơ mốt ít vì vậy khi cần thử kín phải dùng khí N2 khô

− Không gây cháy, không gây nổ, không ăn mòn kim loại bền vững vềmặt hóa học

− Không hòa tan được nước, do vậy cp1 thể tách nước ra khỏi R134abằng cách hút ẩm thông dụng

− Khi bị rò rỉ không làm hỏng các sản phẩm cần bảo quản

− Là môi chất thân thiên với môi trường

Nhược điểm

− Năng suất làm lạnh nhỏ

− Ở nhiệt độ cao R134a bị phân hủy thành những chất rất độc hại nhưaxitflohidric-HF, do vậy nghiêm cấm các vật liệu có nhiệt độ bề mặtcao trong phòng

− Khối lượng riêng của dầu nhỏ hơn khối lượng riêng R134a, khảnăng hòa tan dầ bôi trơn ph5 thuộc vào từng loại dầu, các loại dầubôi trơn có tểh hòa tan là polyglyco (PG); polyalkylen glycol (PAG)

− Không màu, không mùi, không vị nên khi bị rò rỉ khó phát hiện

− lạnh

− Dể kiếm nhưng giá thành đắt

2.3 Quy trình sản xuất nước đá

Hình 2.1 : Quy trình công nghệ hệ thống sản xuất đá cây

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN CHI PHÍ LẠNH

3.1 Kích thước bể đá nước muối

Về kết cấu bể đá được chia thành 2 hoặc 3 ngăn, trong đó có 01 ngăn

để đặt dàn lạnh, các ngăn còn lại đặt các khuôn đá Bể có 01 bộ cánhkhuấy, bố trí thẳng đứng hay nằm ngang tuỳ ý Bố trí thẳng đứng tiện lợihơn, tránh rò rỉ nước muối ra bên ngoài nên hay được lựa chọn Cáckhuôn đá được ghép lại thành các linh đá Mỗi linh đá có từ 5 đến 7khuôn đá hoặc lớn hơn Có nhiều cách bố trí linh đá, các linh đá bố trí cốđịnh hoặc có thể di chuyển dồn đến hai đầu nhờ hệ thống xích Khi bố trínhư vậy rất tiện lợi khi cẩu linh đá ra ngoài

3.1.1.Số lượng và kích thước khuôn đá

Cấu tạo khuôn đá.

Khuôn đá được cấu là một hình lăng trụ đứng và tiết diện hai mặtđáy là hai hình vuông có khích thước khác nhau, được thiết kế theotiêu chuẩn kỷ thuật nhất định, mục đích nó được cấu tạo như vậynhẳm tạo điều kiện cho quá trình lấy đá ra khỏi khuôn đá dể dànghơn, mặt khác tạo điều kiện trong quá trình trao đổi nhiệt tốt hơn

Với các máy đá có công suất lớn hơn 5 tấn/ngày người ta thiết kếvới khuôn đá loại 50kg Các khuôn đá được ghép thành các linh đá,

mỗi linh đá có từ 5 đến 9 khuôn Bảng tiêu chuẩn của khuôn đá –

TCVN : 1999 trang 130, [1] : sau sẽ cho ta các kích thước của khuôn

đá:

Ta chọn mỗi linh đá gồm 7 khuôn đá nên số linh đá được xác định là:

Chọn cách bố trí bể đá gồm 2 dãy khuôn đá 2 bên và dàn lạnh ở giữa Vậy mỗi dãy gồm 36 linh đá.

Hình 3.1: Cấu tạo một linh đá 7 khuôn

Kích thước khuôn, mm Thời

gian đông đá ( h )

Thời gian nhúng ( Phút ) Chiều cao

(mm )

Đáy lớn ( mm )

Đáy bé ( mm )

Khoảng cách giửa các khuôn đá trong linh đá là 225mm, hai khuôn haiđầu cách nhau 40mm để mốc cẩy khoảng hở 2 đầu còn lại là 75mm

Vậy kích thước mỗi linh đá là

B : Chiều rộng đoạn lắp đặt bộ cánh khuấy và tuần hoàn nước; B = 700mm

C : Chiều rộng đoạn hở cuối bể: C = 500 mm

b : khoảng cách giữa các linh đá, được xác định bằng độ rộng của linh đá

và khoảng hở của chúng b = 425 + 50 = 475mm

� 2 : Khoảng rộng của khung đỡ � 2 = 50mm

δ : Bề dày tường xây dựng = 400mm

m 2 : Số linh đá trên một dãy m 2 = 36 linh đá

Vậy L = 2x400+700 + 500 + (36 x 475) + (2 x 50) = 19200mm = 19,2m

Làm tròn kích thước xây dựng D= 20 m

 Chiều rộng bể đá:

l : chiều dài của một linh đá: l = 1805mm

� 1 : khe hở giữa linh đá và khung đỡ bên trong bể đá � 1 = 25mm

� 2 : chiều rộng khung đỡ, � 2 = 50mm.

A : chiều rộng cần thiết để lắp dàn lạnh xương cá, A = 900mm

δ : Bề dày tường xây dựng = 400mm

Vậy W = 2 x 400+2 x1805+4 x 25+2 x 50+ 900 = 5510mm=5,51m

Kích thước làm tròn xây dựng R =6m

 Chiều cao bể đá:

h : chiều cao của khuôn : h = 1115mm

h t : khoảng trống phía trên của khuôn: h t = 50mm

h d ; khoảng trống phía dưới của khuôn: h d = 80mm

δ G : lớp gỗ khoảng 30mm.

Tổng chiều cao tối thiểu của bể đá:

H = 1115+ 50+ 80 + 30 = 1275mm=1,275m

Kích thước làm tròn xây dựng H = 1,3m

Hình 3.2: Bố trí bể đá 500 cây đá

3.2 Thể tích bể nước cung cấp cho sản xuất ( ký hiệu Vnước)

3.2.1 Thể tích nước và nước muối cần dùng:

Vậy thể tích nước muối trong bể đá là:

Vnước muối = V1 – V2 - Vdàn lạnh + khuôn đá = 113,8 – 25 – 2 = 86,8 m3

3.2.2 Khối lượng NaCl cần dùng

− Chọn chất tải lạnh trung gian là nước muối NaCl nồng độ 23,1% vớinhiệt độ đóng băng của nó là -21,2oC, vì vậy khi làm lạnh nước muối

từ -15 đến -8oC thì nước muối trong bể đá không bị đóng băng và đảmbảo oan toàn cho hệ thống

− Như vậy lượng muối cần thiết để pha chế 86,8 m3 nước muối nồng độ23,1% mỗi chu kì là:

mmuối = mdung dịch C% = Vnước muối x ρnước muối x C%

= 86,6 x 1170 x 0,231 = 2341 kg = 23,41 tấn muốiVậy cần dùng 23,41 tấn muối NaCl để pha dung dịch nước muối

3.3 Tính cách nhiệt - cách ẩm cho tường bể đá

3.3.1 Tính cách nhiệt cách ẩm cho tường xung quanh bể đá

Hình 3.3: Cấu tạo vách

bể đá

Bảng 3.2: Các thông số của vật liệu cấu tạo vách bể đá

Kv = 0,26 Kcal/(m2.h.độ) – Hệ số truyền nhiệt của vách

Để xác định δcn và δbitum thì giải hệ phương trình sau: Công thức 5.81 và 5.82

[1]

δ1 + δ2 + δ3 + δ4 + δcn + δbitum + δ6 = 0,4

Tương đương :

0,035 + 0,2

Giải hệ phương trình trên ta có

δbitum = 0,005m = 5mm

δcn= 0,125m Ta chọn δcn = 0,15m theo tiêu chuẩn

Tính lại hệ số truyền nhiệt thực

tế theo bề dày cách nhiệt đã chọn

Kcal/(m2.h.độ)Như vậy Kvtt = 0,214 Kcal/(m2.h.độ) < Kv = 0,26 Kcal/(m2.h.độ) thỏamãn Tuy nhiên cần kiểm tra điều kiện đọng sương, nếu điều kiện độngsương thỏa mãn thì bề dày cách nhiêt chọn là đúng

3.3.2 Kiểm tra điều kiện đọng sương của tường bể đá

Hệ số truyền nhiệt đọng sương thực tế: Công thức 5.85 [1]

Kcal/(m2.h.độ) Trong đó

Nhiệt độ không khí bên ngoài bể t1 = 32oC

Nhiệt độ trong bể t2 = -10oC

Nhiệt độ động sương (tra ở 32oC, 81%) ta có ts = 28oC

Theo trên ta thấy Kvtt < ks⇒ bề mặt bể không đọng sương

Kết luận

Lớp bitum cách ẩm cách nhiệt dày δbitum = 0,005m = 5mm

Lớp cách nhiệt của vách δcn= 0, 15m

Hệ số truyền nhiệt của vách Kvtt = 0,214 Kcal/(m2.h.độ)

3.4 Tính cách nhiệt cách ẩm cho nền bể đá

Hình 3.4 :Cấu tạo nền bể nước đá

Bảng 3.3: Các thông số vật lý của vật liệu cấu tạo nền bể đá

STT Tên vật liệu δi (m)

λi

(Kcal/m.h.độ)

3.4.1 Tính cách nhiệt cách ẩm cho nền bể đá

Bề dày lớp cách nhiệt của nền bể đá xác định theo:Công thức (5.86) [1]

Trong đó: K n - hệ số truyền nhiệt của nền được chọn sơ bộ K n = 0,22 Kcal/(m 2 h.độ)

Chọn bề dày cách nhiệt theo tiêu chuẩn δcn = 0,15 m

Hệ sốtruyền nhiệt thực tế của nền Kntt với bề dày lớp cách nhiệt vừa mới tínhtoán ở trên

Hệ số truyền nhiệt của nền Kntt = 0,216 Kcal/(m2.h.độ)

Vì mặt ngoài của của đáy bể đá là nên đất, không tiếp xúc với không khí nên ở đây ta không cần kiểm tra hiện tượng động sương.

3.4.2 Hệ số truyền nhiệt nắp của bể đá

Bế đá được xây dựng trong phòng có mái che vì thế tránh được dòngnhiệt bức xạ do ánh sáng mặt trời xâm nhập vào, thông thường nắp bểđược làm bằng ván gỗ có bề dày khoảng δg =0,03m(30mm) , gỗ có hệ sốdẫn nhiệt λg = 0,12 Kcal/(m2.h.độ).

Hệ số truyền nhiệt của nắp bể được xác định theo phương trình sau:

Kcal/

(m2.h.độ)

3.5 Tính chi phí lạnh (phụ tải) của bể đá nước muối

Tính chi phí lạnh cho bể đá được xác theo phương trình: Công thức

5.87 [1]

Kcal/ngày

 Nhiệt làm đông đặc nước

Dòng nhiệt làm đông đặc nước

trong quá trình sản xuất nước đá được xác định theo công thức:

Kcal/ngàyTrong đó :

Tấn/ngày,đêm

Nhiệt dung riêng của nước C pn = 1 Kcal/Kg.độ Nhiệt độ của nước khi đưa vào khuôn t = 28 o C

Nhiệt dung riêng của nước đá C pnđ = 0,5 Kcal/Kg.độ

Nhiệt độ cuối quá trình đông đá t 2 = -10 + 5 = -5 o C Vậy Q 1 = 25.10 3 [1.28 + 79,8 – 0,5.(-5)] = 2757,5.10 3 Kcal/ngày = 133,6W

 Nhiệt làm lạnh khuôn đá

Dòng nhiệt lấy ra làm giảm nhiệt độ của khuôn đá kim loại từ nhiệt độ ban đầu t 1 xuống nhiệt độ cuối cùng của quá trình cấp đông của nước muối t m , được xác định theo: công thức 5.89 [1]

Trong đó :

Số khuôn đá trong một mẻ n kđ = 500 khuôn

Khối lượng của một khuôn đá g k = 11,5 Kg

Nhiệt dung riêng của thép (vật liệu làm khuôn) C k = 0,1Kcal/Kg.độ Nhiệt độ của nước khi đưa vào khuôn t f = 28 o C

Nhiệt độ trung bình của nước muối t m = -10 o C

Vậy nhiệt lượng cần thiết để làm lạnh khuôn đá:

Q2 = 500x11,5x0,1x[28 - (-10)] = 21850 Kcal/ngày = 21,85.103 Kcal/ngày

 Nhiệt tổn thất do động cơ cánh khuấy

Dòng nhiệt này dược xác định theo: công thưc 5.90 [1]

Trong đó :

Công suất động cơ của cánh khuấy N i = 5,5 KW Bảng 6.4

Hiệu suất hoạt động hữu ích của cánh khuấy ηi = 0,90

Hệ số làm việc của cánh khuấy ψi = 0,95

Chỉ số i chỉ số cánh khuấy được dùng i = 1

Vậy dòng nhiệt do cánh khuấy tạo ra là:

 Nhiệt tổn thất khi tách khuôn đá

Dòng nhiệt tiêu tốn khi tách đá khỏi khuôn được xác định theo côngthức 5.91 [1]

Kcal/ngàyTrong đó

Số khuôn đá trong một mẻ n kđ = 500 khuôn

Diện tích xung quanh của cây đá f = 1,25m 2

Bề dày lớp đá tan để có thể tách đá ra khỏi khuôn δ = 0,001m

Khối lượng riêng của nước đá ρnđ = 900Kg/m 3

Nhiệt nóng chảy của nước đá L = 78,9 Kcal/kg.

Vậy nhiệtlượng tiêu tốn khi tách đá khỏi khuôn là:

 Nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che

Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che chính là tổng dòng nhiệt tổn thất qua vách, nền và nắp của bể, dòng nhiệt này được xác định theo công thức 5.92 [1]

Trong đó

Hệ số truyền nhiệt qua vách k1=kvtt= 0,214 cal/m2.h.độ

Hệ số truyền nhiệt qua nền k2=kntt= 0,216Kcal/m2.h.độ

Hệ số truyền nhiệt qua nắp k3=knb= 2,6 Kcal/m2.h.độ

Nhiệ độ của môi trường quanh bể tf = 32oC

Nhiệt độ trung bình của nước muối tm = -10oC

Diện tích xung quanh bể

Vậy tổn thất nhiệt toàn bể đá là: Qo = 3277,2.103Kcal/ngày = 158,78 KW

CHƯƠNG IV: CHU TRÌNH LẠNH VÀ TÍNH TOÁN CHỌN

THIẾT BỊ CHÍNH.

4.1 Chọn các thông số kỹ thuật

Theo bảng thống kê nhiệt độ và độ ẩm dùng tính toán hệ theo các địa

phương trong sách Hướng Dẫn Thiết Kế Hệ Thống Lạnh – Nguyễn Đức

Lợi Hệ thống lạnh làm việc tại TP Hồ Chí Minh với nhiệt độ trung bình

năm 27oC, mùa hè là 37,30C và mùa đông là 17,40C Để đảm bảo choquá trình sản xuất ta chọn nhiệt độ cao nhất ( vào mùa hè) để làm số liệutrong sản xuất và độ ẩm 74%

− Tra đồ thị ta được nhiệt độ tư = 33oC

− Theo những điều kiện công nghệ thì nhiệt độ đóng băng của nước

tđđ= -5oC

− Nhiệt độ trung bình của nước muối tm = -10oC

− Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh

− Với hiệu nhiệt độ tối ưu được chọn là ∆t = 5oC

− Nhiệt độ nước vào giàn ngưng tw1 = tư = 33oC

− Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng tw2 = tw1+∆tw =33+4=37oC

− Trong đó chọn ∆tw = 4oC

− Nhiệt độ ngưng tụ tk = tw2+∆tmin = 37+5 = 42oC

− Nhiệt độ quá lạnh môi chất lạnh

− Trong đó độ quá lạnh được chọn

∆tql = 5oC

− Nhiệt độ quá nhiệt môi chất lạnh

− Trong đó độ quá nhiệt được chọn ∆tqn = 5oC

4.2 Tính chu trình lạnh

4.2.1 Đồ thị các chu trình

Sơ đồ : MN máy nén, BH bay hơi, NT ngưng tụ, HN hồi nhiệt, TL tiết lưu

Hình 4.1: Sơ đồ máy nén 1 cấp môi chất R134a

Hình 4.2: Chu trình biểu diễn trên đồ thị lgP – H và T – S

4.2.2 Các điểm cần thiết tính toán

hKJ/Kg

vm3/Kg