ĐỒ ÁN Công nghệ sản xuất kem

Chương I : Giới thiệu chung 1 Lịch sử giới thiệu hệ thống làm kem: Nguồn gốc sản xuất kem : Người ta kể lần ăn gọi lên đặt trước mặt nhà vua Anh Charles đệ nhất, nhà vua thích ăn ông thưởng cho GerarTisain, đầu bếp người Pháp khoảng hậu hĩnh Vậy ăn làm nhà vua thích gì? Đó kem, sau kem sản xuất hầu hết nước châu Âu tổng thống Hoa Kỳ Wachington kí giấy mua máy làm kem từ Ý Trong hai tháng mùa hè nóng năm 1790 tổng thống dùng vàng để ăn kem Ngày nay, kem trở thành loại giải khát phổ biến, đặc biệt nhiều nơi kem trở thành đặc sản mang bí nhà nghề tráng miệng quan trọng Ở Việt Nam, vào mùa hè kem người ưa thích, thực tế kem mang đến nguồn dinh dưỡng đáng kể phục hồi sức lao động công nhân bữa an nghỉ ngơi Trẻ em đối tượng mà bị thu hút kem nhiều Công nghệ sản xuất kem: Kem sản phẩm chủ yếu sữa với phụ gia Có nhiều lọai kem khác : kem thường, kem sữa, kem hoa quả, kem trứng, kem váng sữa, kem dầu thơm… Thành phần kem thêm chất khác bột cacao, sôcôla, hoa loại tinh dầu thơm… Tên kem nói lên thành phần chủ yếu kem như: kem sữa đậu xanh, kem sữa sôcôla, kem váng sữa cà phê, kem sữa hồ đào, kem táo, kem mơ, kem dừa… Ngồi kem phân loại theo hình dạng phương pháp chế biến : kem que, kem gói, kem cốc, kem bát,… Bảng thành phần chủ yếu giá trị dinh dưỡng số loại kem: Các thành Chất béo từ Đường Thành phần Tổng thành Lượng calo, phần sữa (không (không nhỏ khô (không phần khô kcal/kg kem kem nhỏ hơn) % hơn) % nhỏ hơn) % % Cà phê 3,5 15.5 10 29,5 1400 Sô cô la 3,5 15,5 10 31,5 1470 Hoa 2,8 16 12 33,5 1550 Cà phê 10 14 10 34 1920 Sô cô la 10 16 10 36 2000 Hoa 15 10 38 2080 Kem hoa - 27 - 30 1230 - 30 - 33 1350 - 31 - 35 1430 - 25 - 25 1100 Kem sữa : Kem váng sữa Kem dầu thơm Quy trình sản xuất Kem phải chứa 10% chất béo, kem hoa 8% 20% bột hoa Sau cân đo thành phần đưa vào máy khuấy, trộn đều, lọc, triệt khuẩn, làm đồng làm lạnh dàn lạnh kiểu đến ÷ 4°C, sau đưa vào bình chứa để ủ “ chín tới ” Thời gian chín tới hỗn hợp tùy theo chất phụ gia, kéo dài ÷ 24h Sau chín tới, hỗn hợp đưa vào lạnh đơng, rót, làm cứng đóng gói bảo quản Trong máy lạnh đơng, hỗn hợp nhào trộn để khơng khí lẫn vào hỗn hợp dạng bọt khí li ti Sau nhào trộn kết đơng thể tích hỗn hợp tăng từ 80 đến 100%, đồng thời nhiệt độ giảm đến -5°C 30% nước hóa băng Hỗn hợp gọi kem xốp Kem xốp rót vào bao bì, đóng vào hộp, rót thành suất đều… đưa vào máy kết đông hầm kết đông để đưa nhiệt độ tâm kem xuống -18°C đến -20°C Quá trình gọi làm cứng kem Có thể làm cứng kem đến -25°C bảo quản đông nhiệt độ -15oC Hình 1.1: Quy trình sản xuất kem cơng nghiệp Hình 1.2: Hình ảnh kem que Xác định tác nhân lạnh: Trong kỹ thuật lạnh, muốn thực vận tải lạnh từ nơi phát sinh đến nới tiêu thụ, phải sử dụng chất tải lạnh Chất tải lạnh ba trạng thái:  Trạng thái (khí)  Trạng thái lỏng (thường dạng dung dịch)  Trạng thái rắn 1.2.1 Chất tải lạnh: a Yêu cầu chất tải lạnh:  Chất tải lạnh phải đảm bảo yêu cầu sau:  Nhiệt độ đông đặc phải thấp  Nhiệt dung riêng khả dẫn nhiệt cao  Độ nhớt trọng lượng riêng nhỏ  Khơng ăn mịn kim loại vật liệu khác thiết bị  Không độc hại không nguy hiểm  Dễ kiểm, rẻ tiền, dễ bảo quản dễ vận hành b Phân tích tính chất chất tải lạnh: Sau ta phân tích tính chất ưu nhược điểm loại chất tải lạnh đề phương án lựa chọn chất tải lạnh cho bể đá khối ta  Chất tải lạnh thể khí: Đối với chất tải lạnh thể khí khơng khí chất tải lạnh dùng phổ biến có ưu điểm sau:  Rẻ tiền, đâu có nhiều  Dễ vận chuyển vào nơi cần làm lạnh Trong hệ thống thơng gió phục vụ cho sinh hoạt, nhà …thì khơng khí mơi trường tải lạnh tốt nhất, khơng khí khơng độc dễ điều chỉnh tốc độ, lưu lượng Nhưng khơng khí có nhược điểm sau:  Hệ số cấp nhiệt nhỏ 6-8 kcal/m2.h.oC  Nếu tăng tốc độ vận chuyển khơng khí hệ số tăng khơng đáng kể  Khó làm sạch, khó tách vi sinh vật Các môi trường tải lạnh khác như: N 2, CO2 có nhược điểm giống khơng khí nhược điểm riêng khác Sử dụng chất tải lạnh đắc tiền phải dùng hệ thống kín  Chất tải lạnh thể lỏng Thường dùng nước muối Nước muối có ưu điểm sau:  Có hệ số truyền nhiệt lớn: α = 200 ÷ 400 kcal/m2.h.oC  Trường hợp chất lỏng chuyển động với vận tốc 5m/s = 40.000 kcal/m2.h.oC  Dùng mơi trường lỏng tránh hao hụt khối lượng, tránh tượng oxy hóa sản phẩm  Dùng nước muối đạt nhiệt độ thấp cách trộn loại muối ăn với nhau, dùng dung dịch nước muối làm chất tải lạnh ta không sợ tượng chất tải lạnh bị đông đặc nhiệt độ đóng băng dung dịch muối thấp Các loại muối hòa tan hỗn hợp với nước đá thu nhiệt làm lạnh hỗn hợp đến nhiệt độ tương đối thấp Ví dụ, hỗn hợp nước đá với nước muối NaCl làm lạnh đến nhiệt độ -21,2oC với muối CaCl2 đến -55oC Bên cạnh ưu điểm, dung dịch muối có nhược điểm sau:  Nước muối thấm vào sản phẩm cần làm lạnh, thấm vào dụng cụ thiết bị làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm làm cho thiết bị chóng bỉ, chóng mục  Một số sản phẩm không cho phép thấm ướt nên dùng môi trường lỏng để làm lạnh  Dung dịch NaCl bị bẩn khó làm sạch, mặt khác dung dịch NaCl tạo thành bọt trào gây tiêu tốn muối, bẩn, nguy hiểm, hạn chế tiếp xúc sản phẩm môi trường lạnh Các biện pháp nhằm khắc phục:  Trong loại dung dịch muối dung dịch CaCl ngun chất có tính ăn mịn kim loại Trong thực tế khơng có CaCl2 tinh khiết nên ta hạn chế ăn mịn cách thêm chất chống ăn mòn  Chất tải lạnh rắn Thường dùng đá ướt, khô Đá ướt gồm đá thiên nhiên đá nhân tạo Đá khô tuyết cacbonic Đá khô sản xuất từ nhiều nguyên liệu rẻ tiền khác như: khói lị hơi, khí mỏ than, khí CO2 cơng nghiệp lên men rượu, bia, thủy phân gỗ, công nghệ tổng hợp NH3, công nghệ chế biến dầu mỏ… Đá khô bay thông qua trạng thái lỏng (sự thăng hoa) nên ứng dụng thích hợp cho bảo quản nhiều loại sản phẩm, làm lạnh đơng thực phẩm Nhược điểm đá khơ khó sản xuất đắt tiền đá ướt nhiều 1.2.2 Mơi chất lạnh: a Amoniac ( NH3 ): Khí khơng màu, có mùi khó thở, độc hại thể người Hàm lượng cho phép NH3 khơng khí 0,02 mg/l Ở hàm lượng lớn gây khó chịu cho mắt mũi Ở kéo dài 60 phút vung có nồng độ NH 0,5 – 1% gây tử vong Hỗn hợp 16 – 25% thể tích NH với khơng khí gây nổ Hơi NH nhẹ khơng khí NH3 khơng ăn mịn kim loại đen, nhơm, có nước ăn mịn kim loại màu kẽm, đồng hợp kim đồng Dễ hịa tan nước, cho phép chứa 0,2% nước Ít tan dầu Theo tính chất nhiệt động NH tác nhân lạnh tốt Áp suất bình ngưng điều kiện thường khơng vượt q 15 at Năng suất lạnh thể tích q v tương đối lớn NH3 sử dụng máy lạnh pittong t k ≤ 43oC to ≥ - 60oC NH3 cịn sử dụng máy nén tuabin roto, đồng thời sử dụng máy lạnh hấp thụ với nước tạo thành dung dịch NH thường dùng hệ thống nước đá có cơng suất lớn Hình 1.3: Mơi chất NH3 b Freon 12 (CCl2F2) (R12) : Khí khơng màu, có mùi nhẹ đặc biệt khơng thể thấy nồng độ nhỏ 20%, nặng khơng khí 4,18 lần, tác nhân lạnh an tồn Khơng khí có chứa R12 lớn 30% thể tích thấy khó thở thiếu ơxy Hồn tồn khơng nổ, t > 400oC dễ cháy gặp lửa tạo thành hỗn hợp độc hại, nghiêm cấm hút thuốc làm việc có lửa gần thiết bị freon R12 hịa tan vơ dầu có độ hịa tan tăng áp suất tăng nhiệt độ giảm Khơng hịa tan nước, lượng ẩm chứa R12 công nghiệp không 0,0025% trọng lượng, R12 tủ lạnh gia đình khơng q 0,0006% R12 khong chứa nước khơng ăn mịn kim loại Nó chất tan tốt tất chất hữu Cho nên cao su bình thường khơng thể sử dụng để làm chi tiết có tiếp xúc với R12 mà phải dùng loại cao su đặc biệt chịu xăng dầu R12 thẩm thấu qua khe hở nhỏ, chí lổ mọt gang thơng thường Cho nên máy nén freon sử dụng gang đúc có hạt mịn Năng suất lạnh tính R12 < NH có suất lạnh R 12 sử dụng máy nén pittong với suất lạnh tk ≤ 60 oC, đồng thời sử dụng máy nén tuabin roto c Freon 22 (CHClF2) (R22) : Tác nhân lạnh độc hại R12, khơng nổ, hịa tan vơ tận dầu nhiệt độ cao (trong bình ngưng), cịn nhiệt độ thấp Cho nên sơi phần bình bể bị bám lớp dầu dày R22 dễ dàng thẩm thấu qua khe hở, khơng ăn mịn kim loại, tan nước, cho phép chứa nước không 0,0025% Hệ số tỏa nhiệt sôi ngưng tụ R22 lớn R12 25 ÷ 30%, cịn q v lớn 60% R22 sử dụng tương đối rộng rãi Xác định chu trình lạnh Chu trình lạnh sử dụng máy sản xuất kem, ta giới thiệu chu trình cấp cấp  Ứng dụng dễ dàng vào tất trường hợp có nhu cầu lạnh, tổ máy nén dùng động đơn giản, gọn nhẹ dễ dàng sử dụng  Khoảng nhiệt độ suất lạnh gồm không giới hạn đáp ứng nhu cầu khác  Các chi tiết gia công tương đối dễ dàng kể đơn thiếu sản xuất hàng loạt  Máy nén hoạt động với độ an toàn tin cậy cao, mức độ tự động hóa máy lớn, dễ ứng dụng điện tử điều khiển cho thiết bị hoạt động hoàn toàn tự động  Có khả chế tạo hệ thống hồn tồn đến tổ hợp chi tiết riêng lẽ thuận lợi việc lắp đặt thay Bảo hành sử dụng  Dễ dàng thích ứng với trường hợp cụ thể, mà máy nén chu trình đặc biệt ý, chu trình máy lạnh nén có phạm vi ứng dụng định hay nói khác đi, để đạt hiệu cao phải chọn chu trình lạnh phù hợp nhu cầu cụ thể Ví dụ chu trình lạnh 1cấp ứng dụng tốt cho nhu cầu đến -20o C, tự -20oC đến -50oC dùng chu trình cấp với nhiệt độ -100oC ta sử dụng chu trình lạnh cấp nén ghép tầng  Ở ta chọn chu trình hồi nhiệt, máy nén nửa kín Chương II: Phương án thiết kế Vì suất kem tương đối 400kg/12h nên phải thiết kế cho vận hành đơn giản, dễ dàng tất thiết bị phải gọn nhẹ máy kem làm từ máy điều hòa cửa sổ la thích hợp nhất, nhiên sử dụng máy nén kín, hở bình ngưng làm mát bình nước niếu nơi làm mát co đủ điều kiện 1 Lập liệu làm phương án cho trinh thiết kế : Máy nén: Để đựng máy kem cỡ vừa, máy nén kín thích hợp có ưu điểm: - Rất gọn nhẹ Công suất lạnh lớn so với khối lượng lốc Có thể chạy điện pha ba pha Mơi chất R22 có khả trao đổi nhiệt lớn, lượng nạp không nhiều suất lạnh lớn - Bộ phận tiết lưu van tiết lưu nhiệt Nhược điểm chúng cồng kềnh, thiết bị phụ phức tạp gồm: van hút, van đẩy, van chặn, bình chứa van điện từ,van tiết lưu - Máy kín nửa kín thường sử dụng điện ba pha - Mơi chất thường freon R12, khối lượng môi chất nạp lớn nhiều so với hệ thống dùng ống mao Máy nén nửa kín có ưu điểm vận hành, dễ sữa chữa, bảo dưởng, dễ bổ sung thêm gas, dầu cần động ba pha đảm bảo Các máy nén máy điều hòa Thiên Tân máy hút ẩm c3 sử dụng tốt loại máy nén Mỹ (ví dụ hãng Copeland) ưa chuộng độ tin cậy cao loại hai xilanh đặt đứng làm mát khơng khí tổ máy nén bình ngưng làm mát nước Hiện thị trường thường sử dụng loai máy nén hãng Mycom ( Nhật Bản) gi có tính vượt trội Hình 2.1: Máy nén nửa kín Thiết bị ngưng tụ ( dàn ngưng làm mát khơng khí cưỡng bức) : Vậy ta có: Qxq = 0,23.50.5,8 = 66,7 W Tổn thất qua nắp Qnắp: Diện tích nắp: Fnắp = 0,9.0,8 = 0,72 m2 Hệ số truyền nhiệt qua nắp: k= 1 = = 2,98 δ 1 0,003 + + + + α1 λ α 23,3 0,2 Qnắp = k F ∆t = 2,98.0,72.50 =107 W Qvách = Qnắp+Qvách = 107+66,7 = 173,7 W = 0.2 kW Q Q khuấy tổn thất nhiệt máy khuấy sinh ra: khuấy = η N Chọn động khuấy muối có η = 0,6 , N = 0,9 kW Qkhuấy= 0,6.0,9 = 0,54 kW Qkhuôn tổn thất lạnh: Qkhuôn = c.m.∆t c nhiệt dung riêng khuôn (inox) 0,48 kJ/kg.K m khối lượng khn ta có khối lượng riêng ρ inox =7930 kg/m3 thể tích vật liệu inox làm khn là: Vinox=f δ inox f diện tích trao đổi nhiệt khuôn kem lấy f = 0,019 m2 tính thời gian đơng kem δ inox bề dày kẽm làm khuôn lấy 0,003m Vinox= 0,019.0,003=5,7.10-5 m3 −5 Vậy khối lượng khuôn kem là: m = ρ v = 5,7.10 7930 = 0,452kg ∆t nhiệt độ mơi trường bên ngồi trừ nhiệt độ nước muối 450C Qkhn = 0,48.0,452.45 = 9,76kW  Vậy tồn tổn thất là: Q0 = 5,126 + 0,2 + 0,54 + 9,76 = 15,626 kW Tính chọn máy nén: Tính suất thực tế máy nén: Qua việc tính phụ tải Q0 việc chọn máy nén phải vào việc tính tổn thất nhiệt, Qo suất lạnh mà máy nén phải đạt đảm bảo yêu cầu nhiệt độ lạnh bể kem Việc xác đinh máy nén với môi chất R22 cho việc vận hành , hoạt động hệ thống tối ưu Từ suất lạnh Qo ta phải tính nhiệt để chọn máy nén theo bước đây: Năng suất lạnh riêng: q0 = h1' − h4 = 399,16 − 239,71 = 159,45kJ / kg Năng suất lạnh khối lượng thực tế máy nén (lưu lượng môi chất nén qua máy nén): mn = Q0 15,626 = = 0,1 q0 159,45 kg/s Năng suất thể tích thực tế máy nén: Vn = mn v = 0,1.0,1 = 0,01 m3/s Hệ số cấp máy nén: Hệ số cấp máy nén tỉ số thể tích thực tế v tt thể tích lý thuyết v lt máy nén, λ đặt trưng cho tổn thất trình nén thực so với trình nén lý thuyết - Xác định λ theo tổn thất thành phần: λ = λc λtl λk λw λr λc hệ số tính đến thể tích chết λtl hệ số kể đến tổn thất tiết lưu λw tổn thất hút vào xilanh bị đốt nóng λr tổn thất rị rỉ môi chất qua pittông, xilanh, secmăng van từ khoang nén khoang hút - Xác định λ theo đồ thị hình 7-4 trang 215 ( HDTKL-Nguyễn Đức Lợi) Với π= pk 17,208 = = 5,8 p 2,9640 suy λ = 0,65 - Thể tích lý thuyết pittông nén được: Vlt = Vn 0,01 = = 0,019 λ 0,65 m3/s Chọn máy nén: theo bảng 7-5 trang 225 ( HDTKL-Nguyễn Đức Lợi) Kí Số Đường kính Vlt Vịng quay xilanh pittơng mm 10-2 m3/s ΠΒ40 76 2,22 Công suất Công suất động yêu cầu: - Cơng suất động u cầu: hiệu vịng/s 24 Dài Rộng Cao Khối mm mm 610 565 13,3 kW mm 485 lượng kg 190 N= mn.l = 0,01.61,191= 7,5 kW Cơng suất thị Ni: Ni = đó: N 7,5 = = 9,7 η i 0,78 kW η i = λw + b.t = 255 + 0,001.( − 18) 318 = 0.78 kW - Công suất hữu ích Ne: N e = N i + N ms mà N ms = vtt pms = 0,0075.0,5 = 3,75.10 −3 kW Trong đó: Pms áp suất ma sát 0,19-0,59 mơi chất Freon vtt thể tích thực tế m3/s ⇒ N e = 9,7 + 3,75.10 −3 = 9,7 kW - Công thức tiêu thụ điện Nel: N el = Ne η td η el Trong đó: η td hiệu suất truyền động khối đai khoảng 0,95 η el hiệu suất truyền động động khoảng 0,80 – 0,95 N el = 9,7 = 10,75 0,95.0,95 kW Hiệu suất máy nén: η= N 7,5 = 100% = 70% N el 10,75 Hình 4.2: Máy nén Chương V: Tính Thiết Kế Và Chọn Thiết Bị Ngưng Tụ 1 a Tính thiết kế chọn thiết bị ngưng tụ: giải nhiệt gió Dàn ngưng đối lưu cưỡng bức: Cấu tạo: Dàn ngưng đối lưu cưỡng thường gồm ống xoắn có cánh xếp nhiều dãy dùng quạt hướng trục thổi qua với vận tốc 4-5m/s để tạo chuyển động không khí Dàn ngưng bao gồm ống thẳng ống hình chữ U nối thơng với nhau, dãy có hai hay nhiều dãy nối song song qua ống góp, vật liệu ống thường ống thép ống đồng đường kính từ 10-30mm có cánh thép nhơm cánh sắt bên ngồi Các ống co cánh thường có đường kính 12x1mm bước ống 26mm chiều dày ống 0,2-0,8mm, bước cánh nằm khoảng 3-12mm, cụm có 10-12 ống b Nguyên lý hoạt động: Hơi môi chất ống xoắn nhả nhiệt cho khơng khí bên ngồi ống để ngưng tụ thành lỏng, chuyển động khơng khí nhờ quạt hướng trục thổi qua với vận tốc - m/s c Ưu điểm: - Không dùng nước phí vận hành giảm điều phù hợp với nơi thiếu nước khu vực thành phố khu dân cư đông đúc - Không sử dụng hệ thống bơm, tháp giải nhiệt, vừa tốn lại gây ẩm ướt môi trường xung quanh - Đơn giản dể sử dụng - So với thiết bị ngưng tụ giải nhiệt nước dàn ngưng không khí hư hỏng bị ăn mịn d Nhược điểm: - Chịu ảnh hưởng nhiều vào điều kiện khí hậu - Mật độ dịng nhiệt thấp, nên kết cấu cịng kềnh thích hợp cho hệ thống cơng suất nhỏ trung bình - Đối với thiết bị ngưng tụ giải nhiệt khơng khí cưỡng phải sử dụng quạt gió làm sinh tiếng ồn làm ảnh hưởng đến môi trường sống làm việc Các bước tính chọn thiết bị ngưng tụ: - Phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ: Qk = mn ( h2 − h3 ) = 0,1.( 463,78 − 255,57) = 21 kW ∆t max = t k − t w1 t w1 , nhiệt độ khơng khí vào thiết bị ngưng tụ ∆t w2 = t k − t w , t w2 nhiệt độ không khí khỏi thiết bị ngưng tụ t k = 45 nhiệt độ ngưng tụ - Xác định nhiệt độ chênh nhiệt độ trung bình mơi chất lạnh môi trường ∆t tb = t w − t w1 43 − 35 = = 13,6 t k − t w1 45 − 35 ln ln 45 − 43 t k − t w2 C Theo bảng 8-6 trang 263 sách HDTKHTL-Nguyễn Đức Lợi ta chọn - k = 700 W/m2 K - Diện tích bề mặt truyền nhiệt F: Qk 27.10 Fk = k ∆t tb = 700.13,6 = 2,8 m2 - Lưu lượng khối lượng khơng khí trao đổi: mkk = QK 27 = = 3,4 ckk ( t w1 − t w ) 1,005.( 45 − 37) kg/s Trong ckk = 1,005 nhiệt dung riêng khơng khí Lưu lượng thể tích khơng khí: v kk = mkk 3,4 = = 2,8 ρ 1,2 m3/s ∆t tb Hình 5.1: Thiết bị ngưng tụ Tính thiết kế thiết bị bay : Định nghĩa thiết bị bay hơi: Dàn bay thiết bị trao đổi nhiệt bên môi chất lạnh bên môi trường cần làm lạnh lạnh bằng: khơng khí, nước sản phẩm cần bảo quản lạnh Hình 5.2: Một số hình ảnh thiết bị bay Nhiệm vụ: Dàn bay có nhiệm vụ thu nhiệt mơi trường lạnh cấp cho môi chất sôi nhiệt độ thấp để tạo trì mơi trường lạnh có nhiệt độ thấp Có thể theo cấu tạo môi trường làm lạnh: - Môi trường không khí đối lưu tự nhiên cưỡng gọi dàn lạnh dàn bay - Môi trường làm lạnh nước nước muối chất dàn lạnh nước…hoặc dàn bay làm lạnh nước - Mơi trường làm lạnh sản phẩm dàn lạnh tiếp xúc Yêu cầu: - Dàn bay phải đảm bảo đủ khã thu nhiệt môi trường phù hợp với - suất lạnh máy điều kiện làm việc theo thiết kế Bề mặt trao đổi nhiệt phải đủ Tiếp xúc sản phẩm bảo quản với dàn phải tốt Tuần hồn khơng khí tốt Chịu áp suất khơng bị ăn mịn Cơng nghệ chế tạo dễ dàng, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng Vị trí lắp đặt: Dàn bay lắp sau van tiết lưu trước máy nén a Các bước tính thiết kế thiết bị bay Dịng nhiệt phía ngồi dàn lạnh: Nhiệt độ nước muối vào t m1 = −12 0C Nhiệt độ nước muối t m = −13 0C Nhiệt độ bay t = −15 Hiệu nhiệt độ trung bình: ∆ttb = b t m − t m1 − 13 − ( − 12) = = −4,30 C t − t m1 − 15 − ( − 12) ln ln − 15 − ( − 13) t0 − tm2 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt xác định theo cơng thức: F0 = Trong Q0 k ttb Q0 = mn ( h1' − h4 ) = 0,1.( 399,16 − 239,71) = 15,626 kW Theo bảng 8-7 HDTKHTL-Nguyễn Đức Lợi ta chọn k=400 w/m2.k Vậy F= 15,26.10 = 10,5 400.4,3 m2 c Lưu lượng nước muối: Q0 15,626.103 Vm = = = 1,1 cm ρ m ∆t tb 3,4.1160 4,3 m3/s theo bảng 8-9 HDTKHTL-Nguyễn Hữu Lợi ta chọn thiết bị bay với thơng số sao: Diện tích Đường bề mặt m2 kính mm 10 325 Tính chọn van tiết lưu: Chiều Số lượng dài mm 2000 ống 98 Số lỗi 22 Sức chứa m3 0,011 Van tiết lưu thiết bị hệ thống lạnh làm nhiệm vụ giảm áp suất môi chất lỏng từ áp suất cao nhiệt độ cao xuống áp suất bay mơi chất làm nhiệm vụ điều chỉnh lượng môi chất vào thiết bị bay Chọn van tiết lưu nhiệt, loại van điều chỉnh lượng dịch cấp vào thiết bị bay theo nhiệt độ nhiệt áp suất hút Ta có: - Mơi chất R22 Q0 = 15,626 Kw t0 = -150C, P0 = 2.9640 bar tk = 450C, pk = 17,208 bar - ∆t = 10 C Độ giảm qua van tiết lưu xác định theo biểu thức: ∆p = p k − ( p + ∆p1 + ∆p + ∆p3 + ∆p + ∆p5 ) bar Trong đó: - pk áp suất ngưng tụ, (bar) - p0 áp suất bay hơi, (bar) - ∆ p1 tổn thất áp suất đường lỏng từ bình chứa đến van tiết lưu, (bar) - Tổn thất áp suất phin sấy lốc, mắt gas, van chặn…, (bar) - ∆ p3 tổn thất đường dẫn lỏng từ lên, (bar) - ∆ p4 tổn thất áp suất đầu chia lỏng, (bar) - ∆ p5 tổn thất áp suất ống góp lỏng, (bar) Theo bảng 10.4 ta có: ∆ p4 = 0,7 bar ∆ p5 = ∆ p4 = 0,5 bar, ∆ p1 =0,1bar, ∆ p2 = 0,2 bar Vậy độ giảm áp: ∆p = 17,208 − ( 2,9640 + 0,1 + 0,2 + 0,7 + 0,5 + 0,5) = 12,224 bar Theo bảng 10.6 ta chọn hệ số chỉnh suất lạnh 1,25 nên Q0 = 14,24 kW Từ t0= -150C, ∆p = 12,224 bar, tra bảng 10.5 ta chọn van tiết lưu TEX5-45 hãng Danfoss Vị trí lắp đặt: Van tiết lưu lắp đặt van điện từ trước thiết bị bay Nó mở trạng thái môi chất sau khỏi thiết bị bay bầu cảm biến phải nhiệt Tính tốn đường ống: Với cơng thức: 4.Vn π ω d= Thơng số đươc chọn bảng 11.5 Võ Chí Chính với Môi chất R22 ω - Đường ống đẩy: - Đường ống đẩy: Đường ống Đường ống đẩy ÷ 15 hút ÷ 12 dd = 4.0,019 = 0.042 π 14 m chọn dd = 45 mm dh = 4.0,019 = 0,045 π 12 m chọn dh =45 mm CHƯƠNG VI: LẮP ĐẶT VẬN HÀNH BẢO DƯỠNG Lắp đặt: Lắp đặt máy nén; - Ðưa máy vào vị trí lắp đặt: Khi cẩu chuyển cần ý đuợc móc vào vị trí định sẵn, khơng móc tuỳ tiện vào ống, thân máy gây trầy xuớc hư hỏng - máy nén Khi lắp đặt máy nén cần ý đến vấn dề: thao tác vận hành, kiểm tra, an toàn, - bảo trì, tháo dỡ, thi cơng đường ống, sửa chữa, thơng gió chiếu sáng thuận lợi Máy nén lắp đặt bệ thép có lị xo giảm chấn, chống rung để máy hoạt động tôt Lắp đặt thiết bị ngưng tụ: Khi lắp đặt thiết bị ngưng tụ cần luu ý đến vấn đề giải nhiệt thiết bị, ảnh huởng củ nhiệt ngưng tụ đến xung quanh, khả mơi chất lỏng bình chứa để giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt - Ðể môi chất lạnh sau ngưng tụ tự chảy bình chứa cao áp, thiết bị ngưng tụ thuờng đuợc lắp đặt cao, giá dỡ bình chứa thàn 01 cụm mà nguời ta thường gọi cụm condensing unit - Vị trí lắp đặt thiết bị ngưng tụ cần thoáng mát cho phép dễ dàng thoát đượ nhiệt môi truờng xung quanh, không gây ảnh hưởng tới người trình sản xuất Lắp đặt thiết bị bay hơi: Được lắp đặt kiểu ngập bể muối tiếp xúc với nướ muối sau van tiết lưu bình chống tràng Lắp đặt van tiết lưu: Việc chọn van tiết lưu phải phải phù hợp với công suất chế độ nhiệt hệ thống trường hợp phải chọn van tiết lưu lớn vận hành thường hay bị ngập lỏng, ngược lại công suất van nhỏ lượng mơi chất khơng đủ cung cấp cho thiết bị bay ảnh hưởng nhiều đến suất lạnh hệ thống van tiết lưu đặt sau bình hồi nhiệt trước thiết bị bay Lắp đặt thiết bị khác: Các bình trung gian, bình thu hồi dầu, bình chứa cao, bình chống tràng thuờng lắp đặt gian máy để thuận lợi cho việc lắp dặt đường ống vận hành Tất bình lắp đặt bệ chắn, cao máy 100mm - Lắp đặt đường ống: Vật liệu: ống thép ống đồng tốt nên dùng ơng đồng freon có tính tẩy rửa cao, với ống đồng bề mặt bên thường bóng sắt dể bị hen rỉ bụi bám bẫn nên trình vận bụi bẫn vết hoen rỉ bị - theo dịng mơi chất gây tắc van tiết luu lọc khí Đối với frêơn cần đảm bảo bên ống khô tránh tắc ẩm Việc hàn ống đồng que hàn bạc Cắt ống dao cắt chuyên dụng dao cắt nhỏ Đối với mơi chất lạnh frêơn dầu hịa tan nên dầu theo môi chất, đến thiết bị bay nhiều động lại để hồi dầu dễ dàng người ta thường cấp dịch phía trên, mơi chất thiết bị bay từ phia phía sau thiết bị bay thường có bẩy dầu mặt khác đường ống hút phải nghiêng dần máy nén để dầu tự chảy Nạp gas: Khi xây dựng máy kem từ máy lạnh tương tự máy điều hịa cần cân lại cáp để có chế độ làm việc phù hợp tạo nhiệt độ bay thấp Nạp đủ gas không thừa không thiếu loại gas yêu cầu Việc nạp thường thiếu làm giảm suất lạnh tăng tiêu tốn điện chế độ làm việc lệch khỏi chế độ thiết kế Nạp đủ môi chất hệ thống đạt tới chế độ làm việc tối ưu với điện tiêu tốn nhỏ Nạp dầu: Chỉ sử dụng loại dầu nạp cho máy Không pha trộn dầu Đặc biệt lốc R22 nhiệt độ khoảng -200C dầu khơng hịa tan mơi chất khó hồi dầu máy nén thiếu dầu Vận hành: Chuẩn bị vận hành - Kiểm tra điện áp sai lệch định mức không 5% - Kiểm tra bên máy nén thiết bị chuyển động xem có vật gây trở ngại hoạt động bình thường khơng - Kiểm tra dầu máy nén, mức dầu phải 2/3 kính qua sát Dư dầu thiếu dầu - điều không tốt Kiểm nước muối bể kem Kiểm tra thiết bị đo lường, điều khiển bảo vệ hệ thống Kiểm tra hệ thống điện hệ thống, đảm bảo tình trạng hoạt động tốt Kiểm tra tình trang đóng mở van Tiến hành vận hành: + ta chọn chế độ vận hành tay: người vận hành cho chạy động lặp thiết bị chạy chế độ này, đòi hỏi người vạn hành phải có kinh nghiệm, chế độ chạy tay sử dụng để kiểm tra hiệu chỉnh thiết bị cần chạy thiết bị + - riêng lẻ mà thơi Các bước vận hành tay; Bật aptomat tổng tủ điện động lực, aptomat tất thiết bị thiết bị Bật công tắc quạt giải nhiệt, cánh khuấy… Nhấn nút start cho máy nén hoạt động Mở từ từ van chặn hút quan sát dòng điện máy nén nằm giới hạn cho phép Mở van cấp dịch cho bình hồi nhiệt, thiết bị bay hơi, bình chứa hạ áp Địng thời quan sát theo dỏi thơng số - Sau mở hồn tồn van chặn hút, thơng số dịng điện, áp suất hút phải đảm bảo Tắt máy: + Tắt máy bình thường: - Tắt tất cơng tắc cấp dịch cho thiết bị ngưng tụ, bình trung gian Khi áp suất xuống 50 cmHg nhấn nút stop để dừng máy + Bật công tắt quạt, cánh khuấy sang vị trị OFF để dừng chạy thiết bị Đóng van chặn hút Ngắt aptomat thiết bị Đóng cửa tủ điện Dừng máy cố: có cố cần tiến hành Nhấn stop để dừng máy Tắt aptomat tổng tụ điện Đóng van chặn hút Nhanh chóng tìm hiểu khắc phục cố Bảo dưỡng: Bảo dưỡng máy nén: Bảo dưỡng máy nén quan trọng đảm bảo cho hệ thống hoạt động hệ thống tốt, hiệu suất cao công tác đại tu kiểm tra bao gồm: - Kiểm tra độ kín tình trạng van xả van hút máy nén - Kiểm tra dầu máy nén, chi tiết máy bị hen rỉ, lao chùi chi tiết, tra dầu mỡ cho chi tiết - Thử tác động điều khiển điện Bảo dưỡng thiết bị ngưng tụ: Tình trạng làm việc thiết bị ngưng tụ ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất làm việc hệ thống, độ an toàn, độ bền thiết bị Bảo dưỡng thiết bị ngưng tụ bao gồm việc sau: - Vệ sinh bề mặt trao đổi nhiệt Xã dầu tích tụ bên thiết bị Bảo dưỡng can chỉnh quạt giải nhiệt Vệ sinh bể kem xả cặn Kiểm tra thay vòi phun nước, chắn Kiểm tra sửa chữa thiết bị điện, thiết bị an toàn điều khiển liên quan Bảo dưỡng thiết bị bay hơi: Vệ sinh thiết bị dàn ống thiết bị bay bị bám bẩm Niếu thiết bị bay bị đống băng tiến hành xã băng Xã dầu dàn lạnh bình thu hồi dầu xã trực tiếp Kiểm tra thiết bị điện điều khiển, đo lường thiết bị bay Tài liệu tham khảo Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh (Nguyễn Đức Lợi) Tủ lạnh máy kem máy đá máy điều hòa nhiệt độ (Nguyễn Đức Lợi - Phạm Văn Tùy) Máy thiết bị lạnh (Võ Chí Chính) Kỹ thuật lạnh trường đại học công nghiệp Kỹ thuật lạnh (Nguyễn Đức Lợi) Bài tập kỹ thuật lạnh (Nguyễn Đức Lợi) Tự động hóa hệ thống lạnh (Nguyễn Đức Lợi) Tính tốn thời gian đông thực phẩm (Nguyễn Bốn)