đồ án thiết kế hệ thống sản xuất nước đá cây năng suất 100 tấnngày + 3 bản cad(pdf)

đồ án hệ thống sản xuất nước đá cây năng suất 100 tấnngày . sử dụng môi chất lạnh NH3. bao gồm đầy đủ bản vẽ: sơ đồ quy trình công nghệ. sơ đồ mặt bằng phân xưởng sản xuất nước đá. bản vẽ thiết bị ngưng tụ kiểu xối tưới. tất cả đinh dạnh dưới dạng ở khổ giấy A1. các file định dạng dưới danh word và cad vui lòng liên hệ mình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TpHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ - MSMH: 605040

Họ và tên sinh viên: MSSV:

Ngành: Quá trình và thiết bị Lớp:

Họ và tên người hướng dẫn: TS

1 Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sản xuất nước đá cây

2 Số liệu ban đầu:

Năng suất: 100 tấn/ngày

Môi chất lạnh: NH3

Các thông số khác tự chọn

3 Nội dung thực hiện:

3.1.Mở đầu

3.2.Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ

3.3.Tính cân bằng vật chất và năng lượng

3.4.Tính toán công nghệ thiết bị chính

3) Bản vẽ lắp thiết bị chính: Thiết bị ngưng tụ kiểu xối tưới – A1

5 Ngày giao nhiệm vụ: / / 2015

6 Ngày nộp đồ án: 12 / 2015

Tp HCM, ngày tháng 12 năm 2015

TS

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Trần Văn Ngũ đã tận tình hướng dẫn,

chỉ bảo, giảng dạy và truyền đạt kiến thức, luôn giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện thuận lợi để em có thể hoàn thành tốt Đồ án môn học Quá trình và thiết bị này

Bên cạnh đó, em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô giáo bộ trong bộ môn Quá trình và thiết bị nói riêng và các thầy cô trong khoa Kỹ thuật hóa học nói chung đã truyền đạt kiến thức vững chắc, tạo nền tảng cơ sở trong suối ba năm học qua để em có thể vận dụng chúng vào việc thực hiện và hoàn thành đồ án môn học

Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn ủng hộ, chia sẻ và giúp đỡ em

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1 QUY ĐỊNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ CÂY DÙNG BỂ NƯỚC MUỐI 4

1.1 Sơ đồ quy trình công nghệ hệ thống sản xuất nước đá cây dùng bể nước muối 4

1.2 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống sản xuất nước đá dùng bể nước muối 5

1.3 Đặc điểm của hệ thống sản xuất nước đá cây dùng bể nước muối 5

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ ĐÁ 6

2.1 Xác định kích thước bể đá 6

2.2 Thiết kế kế t cấu cách nhiệt bể đá 7

2.3 Thời gian đông đá 12

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CHI PHÍ LẠNH 13

3.1 Tính nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che 13

3.2 Chi phí lạnh thuần túy cho việc tạo đá và làm lạnh khuôn đá 14

3.3 Nhiệt do máy khuấy tỏa ra 15

3.4 Nhiệt khi tách ra khỏi khuôn 15

CHƯƠNG 4 DỰNG VÀ TÍNH CHU TRÌNH LẠNH 16

4.1 Chọn chế độ làm việc 16

4.2 Dựng và tính chu trình lạnh 16

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 17

5.1 Tính chọn máy nén 17

5.2 Tính chọn thiết bị ngưng tụ 18

5.3 Tính chọn thiết bị bốc hơi 22

CHƯƠNG 6 TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 25

6.1 Đường ống 25

6.2 Bình tách lỏng 26

6.3 Bình tách dầu 27

6.4 Bình chứa cao áp 27

6.5 Bình chứa dầu 28

6.6 Bình tách khí không ngưng 28

6.7 Bơm nước giải nhiệt 29

6.8 Các phin lọc 30

6.9 Các loại van 30

6.10 Máy khuấy 31

KẾT LUẬN 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO………… ……….32

MỞ ĐẦU

 Đặt vấn đề

Nước đá được sử dụng rộng rãi, phổ biến trong nhiều lĩnh vực của đời sống như sử dụng trong làm lạnh, trữ lạnh cho vận chuyển, bảo quản nông thủy sản, thực phẩm, chế biến lạnh các sản phẩm từ thịt, cá, cho sinh hoạt, đặc biệt là các vùng nhiệt đới để giải khát và làm mát

Có nhiều loại nước đá với các hình dạng và khối lượng khác nhau (đá khối, đá tắm, đá thỏi, đá vảy, …) cho nhiều ứng dụng khác nhau Trong đó, đá cây chiếm vai trò quan trọng trong việc bảo quản lạnh cũng như phục vụ cho nghành khai thác đánh bắt thủy sản gần và xa bờ Vì vậy, việc sản xuất đá cây là cấp thiết và được quan tâm trong đời sống hiện nay

 Các phương pháp sản xuất nước đá cây

 Bể nước muối

Sản xuất nước đá cây từ bể nước muối là phương pháp truyền thống, được sử dụng từ rất lâu và đến nay vẫn được sử dụng rộng rãi

 Phương pháp Vilbushevich

Phương pháp sản xuất nước đá khối nhanh, sử dụng môi chất lạnh sôi trực tiếp trong ống hai vỏ

để tạo đá, rút ngắn đáng kể thời gian kết đông lại

Đông đá

Xả đá

Xả đá

1.2 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống sản xuất nước đá dùng bể nước muối

Amoniac là một chất lạnh được máy nén hút về và nến từ áp suất thấp đến áp suất cao (áp suất ngưng tụ), qua bình tách dầu rồi vào dàn ngưng tụ kiểu xối tưới Ở đây, mỗi chất lạnh tỏa nhiệt ra bên ngoài môi trường là nước Nước giải nhiệt khi xối tưới qua dàn ngưng được chứa và nguội dần ở bể nước và được tuần hoàn trở lại nhờ bơm

Môi chất lạnh qua dàn ngưng tụ chuyển pha thành lỏng Lỏng sau ngưng tụ được chứa ở bình chứa cao áp, sau đó được dẫn qua phìn lọc và qua van tiết lưu để giảm áp suất xuống áp suất bóc hơi, một phần được dùng cho thiết bị tách khí không ngưng tụ động, phần còn lại đi vào bình chứa thấp áp

Dòng lỏng môi chất lạnh được đưa qua bình chứa thấp áp tiếp tục được đưa vào dàn lạnh xương cá Ở đây, lỏng môi chất lạnh thu nhiệt từ chất tải lạnh là nước muối để bốc hơi ở áp xuất thấp, nhiệt độ thấp Nước muối trong bể được làm lạnh xuống nhiệt độ thấp và làm đông đá trong các khuô Hơi amoniac từ dàn lạnh được đưa qua bình tách lòng phụ để tách lỏng hoàn toàn rồi được hút về máy nén, tiếp tục thực hiện chu trình lạnh

Các khuôn đá sau khi đã hình thành đá cây được đem qua bbeer nhúng đá để tự nổi lên và được đưa ra ngoài, sau đó đưa đi phân phối để sử dụng

1.3 Đặc điểm của hệ thống sản xuất nước đá cây dùng bể nước muối

có năng xuất lạnh riêng lơn Tuy nhiên, môi chất lạnh này không hòa tan dầu dẫn đến khó bôi trơn máy nén piston; là chất có khả năng cháy nổ trong không khí và gây độc

 Chọn chất tải lạnh

Chất tải lạnh được chọn là muối NaCl nồng độ 23,1% Dung dịch muối ăn rẻ tiền, dễ kiếm, hội tụ nhiều ưu điểm cần có của một chất tải lạnh là không cháy nổ, không độc hại với cơ thể sống, hệ số dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng lớn, độ nhớt nhỏ làm tổn thấp áp xuất trên đường ống giảm, khối lượng riêng nhỏ làm giảm công bơm và làm tăng hệ số trao đổi nhiệt

Tuy nhiên, nước muối dễ gây ăn mòn thiết bị Đặc biệt, hiệt độ đông đặc thấp nhất có thể đạt được là -21,2℃ nên độ chênh lệch với nhiệt độ sôi môi chất lạnh thấp

 Chọn nguồn nước để sản xuất đá

Để bảo đảm an toàn vệ sinh thực phẩm, chọn nguồn nước để sản xuất đá cây là nguồn nước thủy cục có qua xử lý

Nước ở bể nhúng đá và nước giải nhiệt lấy nguồn từ nước giếng khoan

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ ĐÁ 2.1 Xác định kích thước bể đá

2.1.1 Chọn khuôn đá

Vì năng suất lớn (100 tấm/ngày), chọn khuôn đá cây loại 50 kg với các thông số sau đây:

Khối lượng khuôn (thép mạ kẽm): 27,2 kg

Kích thước đáy lớn: 380 mm x 190 mm

2.1.2 Số lượng khuôn theo yêu cầu

Só lượng khuôn đá xác định dựa vào năng suất bể đá và khối lượng cấy đá: N = M/mTrong đó:

M – khối lượng đá trong bể ứng với 1 mẻ, kg

M – khối lượng cây đá, kg

N = M/m = 100000/50 = 2000 khuôn đá

Số khuôn đá trong bể được tính dư 20% để dự phòng Vậy nên số lượng khuôn đá thực tế là

2400 khuôn

2.1.3 Số lượng và kích thước khuôn đá

Chọn linh đá là tập hợp của 20 khuôn đá Số lượng linh đá được xác định bởi:

M1 = N/n1 với N – Số khuôn đá, n1 – Số khuôn đá trên 1 linh đá

Chiều rộng của linh đá là 425 mm, chiều cao linh đá là 1150 mm

2.1.4 Xác định kích thước bên trong bể đá

Bể đá được bố trí dàn lạnh ở giữa cùng máy khuấy, hai bên có hai dãy khuôn đá để tăng hiệu quả truyền nhiệt và nước muối chuyển động đồng đều trong toàn bể

 Xác định chiều rộng bên trong bể đá

W = 2×l + 4×d + A mm Trong đó: l- chiều dài l linh đá,mm

𝛿- Khe hở giữa đá và vách bế đá, = 25 mm

A- chiều rộng cần thiết dể lắp dàn lạnh xuống đá, chọn A= 1000mm vì năng suất

bể đá lớn

Vậy W= 2×l+ 4× 𝛿 +A= 2 × 4730 + 4×20 + 1000= 10560mm = 10,56m

 Xác định chiều dài bên trong bể đá

L = B + C + m2×b ,mm Trong đó: B- chiều rộng các đoạn hở lắp máy khuất và tuần hoàn nước, B= 600mm

C- chiều rộng đoạn hở cuối bể, C = 500mm

b- khoảng cách giữa các linh đá , được xác định trên cơ sở độ rộng của linh đá và

khoảng hở giữa chúng, b=425+50= 475mm

m2- số linh đá dọc theo chiều dài bể đá, m2=m1/2=120/2=60 linh đá

Vậy, L = B+C+ m2 ×b= 110 + m2× 475 = 1100 + 60×475 = 29600 mm= 29,6 m

 Xác định chiều dài bên trong bể đá

Chiều dài bể đá được xác định dựa vào chiều cao khuôn đá, kết hợp với khoảng cách cần thiết giữa đáy khuôn đá và bể Mặt khác, phía trên linh đá có một khoảng hở 100 mm, sau đó là lớp nắp bằng gỗ dày 30 mm

H = H1 + H2 + H3 + H4,mm

Trong đó: H1- chiều cao từ đáy trong của bể đến đáy của khuôn đá, H1 = 10 mm

H2- chiều cao khuôn đá 50kg, H2= 1115 mm

Bảng 3.1: Thông số các thành phần trong kết cấu tường cách nhiệt bể đá

Lớp Vật liệu Bề dày,

mm

Hệ số dẫn nhiệt 𝜆 W/(m.K)

Hệ số khếch tán ẩm μ g/mhMpa

Hệ số khếch tán ẩm μ (g/mhMpa)

So sánh với hệ số truyền nhiệt được chọn ở trên K2tt < K2chọn

Vậy điều kiện được thỏa mãn

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

Tương tự như vách của bể đá, mặt trong của nền cũng được lót bằng thép, xem như cách ẩm hoàn toàn

2.2.3 Nắp bể đá

Để thuận tiện cho việc ra vào của đá, nắp bể đá được đẩy bằng các tấm đanh gỗ dày 30 mm, hệ

số dẫn nhiệt µ= 0,2 W/(m,k), trên cùng phù thêm lớp vải bạt

2.2.4 Xác định chiều dày lớp cách nhiệt

Chiều dày lớp cách nhiệt được xác định theo phương trình sau [2]:

Trong đó, k- hệ số truyền nhiệt của bể đá [1] Hệ số này được chọn ban đầu tương đương với

hệ số truyền nhiệt k của kho lạnh, k= 0,28k/(m2.K)

i cn

cn

i i

i i

i cn

94,813

146,0

1,01,1

2,018,0

004,01,1

2,018,0

1,0239

006,01.047,0

𝑎1- hệ số tỏa nhiệt bên ngoài bể đá, từ không khí trên tường bể muối Dựa vào hệ

số tỏa nhiệt của không khí theo kho lạnh, chọn 𝑎1= 25,63 𝑊/(m2.K)

𝑎2 - hệ số tỏa nhiệt bên trong bể đá, nước muối tỏa nhiệt khi chuyển động cưỡng bức ngang qua vách đứng, W/(m2.k), chonj 𝑎2= 813 W/m2.K

𝛿𝑖- chiều dày của các lớp còn lại ở tường bể đá, mm ( bảng)

𝜆𝑖- hệ số dẫn nhiệt của các lớp còn lại ở tường ber đá, W/(m.k) ( bảng 3.1 )

12,56−

1

813− 0,304) = 0,1509𝑚 Lớp cách nhiệt có bề dày theo tiêu chuẩn 150 mm

2.2.5 Kiểm tra hiện tượng đọng sương trong kết cấu cách nhiệt

Hệ số truyền nhiệt thực của bề mặt đá với lớp cách nhiệt 150 mm là:

0,1500,047+

11695

hơn nhiệ độ ngoài trời của TP.HCM là 37,3℃, chọn 𝑡𝑘𝑘𝑁 = 35℃

𝑡𝑠− Nhiệt độ đọng sương ứng với trạng thái không khí bên ngoài tường Dựa vào

độ ẩm của TP.HCM là 74%, nhiệt độ đọng sương là 𝑡𝑠= 29℃

𝑡𝑛𝑚 − Nhiệt độ nước muối trong bể, 𝑡𝑛𝑚 =-10℃

Theo (3.2) 𝑘𝑑𝑠= 0,95𝛼1 𝑡𝑘𝑘𝑁−𝑡𝑁

𝑡𝑘𝑘𝑁−𝑡𝑛𝑚=0,95× 18 × 35−29

35−(−10)= 2,28 W/(𝑚2 𝐾) Như vậy, vì 𝑘𝑡𝑡< 𝑘𝑑𝑠 nên bề mặ bên ngoài bể đá không có hiện tượng đọng sương

2.2.6 Kiểm tra hiện tượng đọng ẩm trong kết cấu cách nhiệt

Điều kiện để ẩm không đọng lại trong vách cách nhiệt là phân áp xuất hơi nước thực luôn phải nhỏ hơn phân áp xuất bão hòa hơi nước:

𝑡4 = 𝑡3 − 𝑞𝛿3

𝜀3 = 31 − 12,69 ×

0,00010,7 = 30,84℃

𝑡5 = 𝑡4 − 𝑞𝛿4

𝜀4 = 30,84 − 12,69 ×

0,0020,16 = 30,84℃

𝑡6 = 𝑡5 − 𝑞𝛿5

𝜀5 = 30,84 − 12,69 ×

0,0020,16 = 30,68℃

𝑡7 = 𝑡6 − 𝑞𝛿6

𝜀6 = 30,68 − 12,69 ×

0,1500,047= 9,81℃

𝑡8 = 𝑡7 − 𝑞𝛿7

𝜀7 = 9,81 − 12,69 ×

0,00545,3 = −9,81℃

Áp xuất bão hòa 𝑃𝑥", Pa 5477 5440,7 4496 4455,1 4455,1 4414,6 264,3 264,3

 Dòng hơi nghiêng qua kết cấu bao che

𝑤 =𝑃ℎ1− 𝑃ℎ2

ℎ (3.3) Trong đó: 𝑃ℎ1, 𝑃ℎ2 là phân áp xuất hơi nước của không khí bên ngoài trời và bên trong bể đá

𝑃ℎ1= 𝑃𝑥′(𝑡=35℃)𝜑1= 5622 × 0,74 = 4164,28 𝑃𝑎 Nước muối có nồng độ khối lượng 23% => phần mol của muối trong dung dịch:

18

23.015.58

23.0

5.58

23.0

23915,22 = 0,163

 Áp xuất thực của hơi nước trên các bề mặt vật liệu

𝑃𝑥2= 𝑃ℎ1− 𝑤𝛿1

𝜇1 = 4160,28 − 0,163 ×

0,0109.10−5 = 4142,155 𝑃𝑎

𝑃𝑥3= 𝑃𝑥2− 𝑤𝛿2

𝜇2 = 4142,155 − 0,163 ×

0,2021,05.10−4= 3800,378 𝑃𝑎

𝑃𝑥4= 𝑃𝑥3− 𝑤𝛿3

𝜇3 = 3800,378 − 0,163 ×

0,0109.10−5 = 3782,253 𝑃𝑎

𝑃𝑥5= 𝑃𝑥4− 𝑤𝛿4

𝜇4 = 3782,253 − 0,163 ×

0,00018,6.10−7= 3763,285 𝑃𝑎

Bảng 3.4: Kết quả tính toán áp xuất riêng phần hơi nước thực 𝑷𝒙

Áp xuất bão hòa 𝑃𝑥",Pa 5477 5440,7 4496 4455,1 4455,1 4414,6 264,3 264,3

Áp xuất riêng phần hơi

2.3 Thời gian đông đá

Thời gian đông đá được tính theo thời gian đông đặc của Planck (1913) với những giả định về nhiệt độ nước tái lạnh không đỗi, sự trao đỗi nhiệt theo để đông đạc theo hình thức dẫn

𝜏 = 𝐴

|𝑡𝑚|𝑏𝑜(𝑏𝑜+ 𝐵)ℎ Trong đó: A và B là hệ số phụ thuộc vào tỉ lệ kích thước khuôn đá

Vì tỉ số 𝑛 =𝑎𝑜

𝑏𝑜= 380

190 = 2 nên A = 4540 và B = 0,026 (tra bảng 12.1 [7])

𝑎𝑜− kích thước cạnh dài của đáy lớn, mm

𝑏𝑜 − kích thước cạnh ngắn của đáy lớn, mm

𝑡𝑛𝑚 − nhiệt độ nước muối trong bể, 𝑡𝑛𝑚 = −10℃

Vậy theo 3.4, 𝜏 = 𝐴

|𝑡𝑚|𝑏𝑜(𝑏𝑜 + 𝐵) = 4540

|−10|× 0,190 × (0,190 + 0,026) = 18,63 ℎ Ngoài ra còn có thể chia hình 9-7( Giá trị thực nghiệm của thời gian làm đá phụ thuộc vào nhiệt

độ nước muối và loại khuôn [5] để xác định thời gian đông đá Để an toàn và phù hợp với thực

tế, chọn thời gian cho nước vào khuôn, đông đá, nhúng đá để lấy đá tròn một ngày một đêm

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CHI PHÍ LẠNH

Năng xuất nhiệt của bể đá được tính từ các tản nhiệt thành phần

∑ 𝑄1 = 𝑄1 + 𝑄2+ 𝑄3 + 𝑄4 + 𝑄5, 𝑊 Trong đó: 𝑄1− Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ

𝑄2− Dòng nhiệt làm đông từ đá 30℃ xuống -7℃, kể cả làm lạnh khuôn

𝑄3− Dòng nhiệt do thông gió, 𝑄3 = 0

𝑄4− Dòng nhiệt do động cơ máy khuấy tỏa ra do tách đá khỏi nguồn

𝑄5− Dòng nhiệt do sản phẩm hô hấp, 𝑄5 = 0

3.1 Tính nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che

Dòng nhiệt 𝑄1bao gồm 3 thành phần: tường, nền và tháp gỗ

3.3.1 Dòng nhiệt qua tường

𝑄11 = 𝑘𝐹∆𝑡, 𝑊 (4.2) Trong đó: 𝑘 −Hệ số truyền nhiệt qua tường, 𝑘 = 0,28 𝑊(𝑚2𝑘)

𝐹 −Diện tích bề mặt bên ngoài tường của bể

Bề dày của tường( tổng bề dày các lớp vật liệu và lớp cách nhiệt) là 400 mm

Chiều dài bên ngoài bể: 𝐿′ = 29600 + 2 × 400 = 30400𝑚𝑚 = 30,4𝑚

Chu vi tường ngoài 𝑈 = 2 × (30,4 + 11,36) = 83,52𝑚

𝐹 = 𝑈𝐻 = 83,52 × 1,25 = 104,4𝑚2

∆𝑡 = 𝑡𝑘𝑘𝑁 − 𝑡𝑛𝑚 = (35— 10 = 45𝐾 Vậy theo (4.2), 𝑄11 = 𝑘𝐹∆𝑡, 𝑊 = 0,282 × 104,4 × 45 = 1322,77𝑊

3.1.2 Dòng nhiệt qua nền

𝑄12 = 𝐾𝐹(𝑡𝑘𝑘𝑁 − 𝑡𝑚)

Trong đó: 𝐾 −Hệ số truyền nhiệt của nền K = 0,26 𝑊/(𝑚2 𝑘)

𝐹 −Diện tích bề mặt truyền nhiệt, m2

tTkk = -5oC – Nhiệt độ không khí bên trong bể (dưới nắp gỗ), chênh lệch với nhiệt

độ nước muối vài độ

kn – Hệ số truyền nhiệt ở nắp bể đá, W/(m2.K)

∝1= 18 W/(m2.K) – Hệ số tỏa nhiệt bên ngoài từ không khí lên nắp bể đá

∝3= 10 W/(m2.K) – Hệ số tỏa nhiệt bên trong từ nắp bể đá xuống lớp không khí bên dưới nắp bể

theo (4.4), Q13 = kn.Fn (tN

kk - tT

kk) = 3,27 × 312,576 × (35 – (-5)) = 40 919,04 W vậy, Q1 = Q11 + Q12 + Q13 = 1322,77 + 4382 + 40 919,04 = 46 624,2 W

3.2 Chi phí lạnh thuần túy cho việc tạo đá và làm lạnh khuôn đá

3.2.1 Chi phí lạnh thuần túy cho việc tạo đá

Q21 = 𝑞𝑜

𝜏 , W Trong đó: E – Năng suất bể đá, E = 100 000kg/ngày

𝜏 = 24h = 86400 s – Thời gian đông đá cho một mẻ

Qo – nhiệt lượng cần để làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến 0o C, đông đá và tôi lạnh, J/kg

Qo = Cpnt1 + r + Cpd |t2|

Cpn – nhiệt dung riêng đằng áp của nước, C = 4186 J/(kg.K)

R – nhiệt đông đặc của đá, r = 333600 J/(kg.K)

Cpd – nhiệt dung riêng của nước đá, Cpd = 2090 J/(kg.K)

t1 – nhiệt độ nước đầu vào, lấy t1 = 30oC

t2 – nhiệt độ cây đá (-5 /-10) oC, lấy t2 = -7 oC

Cpk – nhiệt dung riêng của khuôn là bằng tôn tráng kẽm, C = 450 J/(kg.K)

Tk1 – nhiệt độ khuôn ban đầu, lấy tương đương với nhiệt độ nước đầu vào

Tk2 – nhiệt độ khuôn khi đá đã hoàn thiện, nhỏ hơn nhiệt độ trung bình của đá (2/3) Lấy tk2 = -10 oC

Q22 = Mk(Cpk(tk1 – tk2 ))/t = 27,2 ×2000 × (450× (30- (-10)))/86400 = 11333,3 W

Vậy, Q2 = Q21 + Q22 = 548391,2 + 11333,3 = 559724,5

3.3 Nhiệt do máy khuấy tỏa ra

Q41 = 1000𝜂N , W Trong đó, 𝜂 – hiệu suất động cơ điện

N – công suất của mô tơ cánh khuấy, kWW Dựa vào bảng 3 -8 [2], vì năng suất

bể đá lớn, chọn 2 cánh khuấy MYCOM (nhật ) Model 400 VGM có công suất 7,5 kWW; tốc độ 1000 phút; lưu lượng 40 m/phút

g – khối lượng phần đá đã tan, kg

qo – nhiệt lượng cần thiết để làm lạnh 1 kg đá từ nhiệt độ đầu đến nhiệt độ cây đá, J/kg

f – diện tích bề mặt cây đá Đối với loại 50 kg thì f= 1,19 m2

𝛿 – chiều dày phần đá đã tan khi nhúng Dể có thể rút đá ra khỏi khuôn, cần làm tan đá ,ột lớp dày = 0,001 m

𝜌 = khối lượng riêng của đá, 𝜌 = 900 kg/m3

𝜏 – thời gian đông đá, s

Q42 = 𝑁𝑓𝛿𝜌𝑞𝑜

𝜏 = 2000 × 1,19 × 0,001 × 900 × 473810 / 86400 = 11746,5 W Vậy, Q4 = Q41 + Q42 = 10800 + 11746,54 = 22546,5 W

Theo (4.1), năng suất lạnh của bể đá là :

CHƯƠNG 4 DỰNG VÀ TÍNH CHU TRÌNH LẠNH 4.1 Chọn chế độ làm việc

Bể đá được xây dựng tại TP.HCM có tkk = 37,3 oC, độ ẩm … = 74% (phụ lục E1 – [3]) xác định

từ giản đò h – x của không khí ẩm, ta được tư = 32 oC

Bảng 5.2 : Thông số của môi chất lạnh tại các điểm nút chu trình lạnh (phụ lục A1b [3])

thống làm lạnh gián tiếp, 𝛽 = 1,12 b– hệ số thời gian làm việc của máy nén Với máy nén ứng với hệ hống với thống

−𝑝𝑜+ ∆𝑝𝑜

𝑝𝑜 ] Trong đó : ∆𝑝𝑜 = ∆𝑝𝑘 = (0,005 – 0,01) Mpa, chọn ∆𝑝𝑜 = ∆𝑝𝑘 = 0,01Mpa = 0,1 bar

m= ( 0,95 – 1,1) đối với máy nén ammoniac, chọn m = 1,1 c- tỉ lệ thể tích chết, c = (0,03 – 0,05), chọn c = 0,03 Vậy theo (6,1) 𝜆 = 𝜆𝑖𝜆𝑤 = 0,82 × 0,824 = 0,68

 Thể tích quét của máy nén 𝑉𝑙𝑡 = 𝑉𝑡𝑡

𝜆 = 1242,80,68 = 1827,6 m3/h

 Công nén đoạn nhiệt: Ns = ml = 0,66 × 285 = 187,4 kW

 Công nén chỉ thị: 𝑁𝑖 =𝑁𝑠

𝜂𝑖Trong đó 𝜂𝑖 – hiệu suất chỉ thị, 𝜂𝑖 = 𝜆𝑤 + 𝑏𝑡𝑜, với b = 0,001, to là nhiệt độ sôi, oC

𝜂𝑖 = 𝜆𝑤+ 𝑏𝑡𝑜 = 258

313 + 0,001 × (-15) = 0,81

Vậy, 𝑁𝑖 =𝑁𝑠

𝜂𝑖 =187,40,81 = 231,4 kW

 Công suất hữu ích 𝑁𝑒= 𝑁𝑚𝑠+ 𝑁𝑖 𝑣ớ𝑖 𝑁𝑚𝑠 = 𝑉𝑡𝑡 × 𝑝𝑚𝑠

Trong đó: pms = ( 0,049 – 0,069), Mpa – Áp suất ma sát riêng đối với máy nén ammoniac thẳng dòng, chọn pms = 0,059 Mpa = 59 000 Pa

Thể tích quét 917,4 m3/h

Công suất trên trục: 134,8 kW

Như vậy, số máy nén cần chọn là:

Bảng 6.1: So sánh số liệu máy nén cần dùng và máy nén được chọn

Số liệu Thể tích quét Năng suất lạnh Công suất trên trục

Dàn ngưng kiểu xối tước có ưu điểm là: tiêu hao nước giải nhiệt và kim loại ít, dễ chế tạo và tin cậy trong vận hành Tuy nhiên, khuyết điểm là cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích, phải thường xuyên làm vệ sinh thiết bị phân phối nước và bề mặt truyền nhiệt

Nhiệt tải của thiết bị ngưng tụ: 𝑄𝑘 = 𝑄𝑂 + 𝑁𝑖 = 726,15 + 231,4 = 957,55 𝑘𝑊

 Xác định hiệu nhiệt độ trung bình logarit

∆𝑡𝑡ℎ = ∆𝑡𝑚𝑎𝑥

𝑙𝑛∆𝑡𝑚𝑎𝑥

∆𝑡𝑚𝑖𝑛Trong đó: ∆𝑡𝑚𝑎𝑥 − 𝐻𝑖ệ𝑢 𝑛ℎ𝑖ệ𝑡 độ 𝑙ớ𝑛 𝑛ℎấ𝑡 ( ở 𝑝ℎí𝑎 𝑛ướ𝑐 𝑣à𝑜)

∆𝑡𝑚𝑖𝑛− 𝐻𝑖ệ𝑢 𝑛ℎ𝑖ệ𝑡 độ 𝑛ℎỏ 𝑛ℎấ𝑡 ( ở 𝑝ℎí𝑎 𝑛ướ𝑐 𝑟𝑎 )