Thiết kế máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất đá sạch

Thiết kế máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất đá sạch

LỜI NÓI ĐẦU



xưa con người đã biết giử gìn và sử dụng lạnh có sẳntrong thiên nhiên như: sử dụng băng, tuyết và các hầm sâu

ở dưới đất để bảo quản thực phẩm, làm lạnh nước bằngcách cho bốc hơi v.v .Đến thế kỷ 17 người ta biết sửdụng hổn hợp nước đá với nước muối để tạo ra nước có

lạnh công nghiệp mới bắt đầu xuất hiện

Ngày nay, kỹ thuật lạnh hiện đại đã tiến nhữngbước rất xa, có trình độ khoa học kỹ thuật ngang với cácngàng kỹ thuật khác Thế nhưng, nhiều loại freôn lại làthủ phạm phá huỷ, làm suy giảm tầng ôzôn và gây hiệuứng nhà kính, làm nóng trái đất Để bảo vệ môi trườngsống các frêôn đó phải được loại bỏ và loài người phảiđứng trước thử thách mới trên con đường tìm kiếm môichất lạnh thay thế Trong thời gian tìm kiếm môi chất mới

lạnh tự nhiên không phá huỷ môi sinh và là môi chất màViệt Nam tự sản xuất được, rẽ tiền, dễ kiếm rất phùhợp cho những nước nghèo như nước ta

Mặt khác, nước ta là một nước có khí hậu nhiệtđới nóng và ẩm, phía Nam hầu như không có mùa đông, bờbiển dài trên 3 km , đó là những điều kiện thuận lợi choviệc phát triển ngành lạnh Thật vậy, kỹ thuật lạnh đãthực sự thâm nhập vào hầu hết các ngành kinh tế quantrạng và hổ trợ tích cực cho các ngành đó phát triển, đặtbiệt là các ngành chế biến thực phẩm, công nghiệp nhẹvà đánh bắt thuỷ hải sản

Hơn nữa, trong thời đại ngày nay nhu cầu về nănglượng của con người ngày càng tăng Trong khi các nguồnnhiên liệu khoáng sản như than đá dầu mỏ , khí đôt ngàycàng cạn kiệt và khoan hiếm Từ đó, đặt ra vấn đề sửdụng tiết kiệm và sử dụng có hiệu quả nhiên liệu làmột trong những hướng phát triển quan trọng của việcphát triển năng lượng

Cùng lúc đó, ở Việt Nam đang có xu hướng sử dụngmáy lạnh hấp thụ để thay thế máy lạnh nén hơi nhằmtận dụng tối đa các nguồn năng lượng dư thừa

KẾ MÁY LẠNH HẤP THỤ TẬN DỤNG NHIỆT NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ĐỂ SẢN XUẤT ĐÁ”

Sau một thời gian nổ lực làm việc cộng với sử chỉ bảo

của quí Thầy, Cô trong Khoa và đóng góp ý kiến của cácbạn trong lớp đã giúp em hoàn thành đề tài của mình Tuynhiên, do thời gian có hạn chế, tài liệu tham khảo khôngnhiều và em còn hạn chế về mặt thực tiễn nên khôngtránh khỏi những sai sót Kính mong nhận được chỉ bảo củacác quí Thầy Cô trong Khoa

Nhân đây, em xin chân thành cảm ơn thầy cô trong khoa

năm học để em có được ngày hôm nay, cảm ơn thầy

NGUYỄN THÀNH VĂN và sự giúp đỡ của quí Thầy, Cô để emhoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 05 năm2002

Sinh viên thực hiện

LÊ ĐỨC DẬU

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ

NƯỚC ĐÁ

1.1 NHU CẦU VỀ SỬ DỤNG NƯỚC ĐÁ :

Việc sử dụng nước đá đầu tiên ghi nhận là việc khaithác băng, bảo quản và chuyên chở cho mục đích giải khác Đã từ lâu nước đá giữ vai trò quan trọng trong rấtnhiều ngành kinh tế khác nhau

Ví dụ :- Cộng nghệ chế biến sữa

- Công nghệ rượu bia

- Cộng nghệ chế biến và đánh bắt hải sản

- Công nghệ chế biến thịt, gia cầm

- Công nghệ chế biến thực phẩm nói chung

- Công nghệ hoá học để điều khiển phản ứng

- Công nghệ xây dựng (thu nhặt vữa bê tông)

- Y tế và thể dục thể thao

Bởi lẽ, nhiều trường hợp lạnh sử dụng một cách

ồ ạt tức thời với một số lượng lớn ở khoảng nhiệt độ

là chất tải lạnh lí tưởng

Khí hậu nước ta nóng và ẩm, phía nam hầìu nhưkhông có mùa đông, bờ biển dài trên 3000 Km , đó là điềukiện thuận lợi cho việc phát triển ngành lạnh nói chung vàviệc phát triển nước đá nói riêng

Ở Việt Nam, nước đá đã trở thành một loại thựcphẩm đặc biệt, nó được dùng trực tiếp vào các loạinước uống giải khát trong thời tiết nóng bức Nhu cầu nàyngày càng tăng cùng với thói quen và việc phát triển cácnhà hàng, khách sạn, quán ăn và tại nhà

Trong các loại nước đá thì đá sạch (đá tinh khuyết)được ưa chuộng hơn cả bởi lẽ nó thoả mãn được thẩmmỹ cũng như đảm bão vệ sinh cao nhất

1.2 MỘT SỐ LOẠI NƯỚC ĐÁ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ:

Nguyên liệu để sản xuất nước đá là nước Do đó tuỳtheo nguyên liệu với những thành phần và mức độ khácnhau mà phân thành 2 loại nước đá chính:

1.2.1 Nước đá đục:

Nước đá đục còn gọi là nước đá kỹ thuật Nước đáđục không trong suốt do nước có chứa các tạp chất: chấtkhí, chất lỏng và chất rắn

1.2.2 Nước đá trong suốt:

Nước đá trong suốt ít tan, ít để lại các cặn bẩn vàtốc độ tan chậm hơn Nó được sản xuất từ loại nước íttạp chất và quá trình đông đá, bề mặt kết tinh phải đượckhuấy hoặc cho nước chuyển đông với tốc độ lớn để cáchạt khí và các tạp chất tách ra, đồng thời tốc độ kết tinhphải đủ chậm

Nước đá trong suốt, nếu nguyên liệu nước đượckhử muối hoàn toàn bằng phương pháp trao đổi ion hay xử

lí hoá học thì trở thành nước đá pha lê, độ tinh khiết nướcđá cao nhất, khi tan ra không để chất lắng

1.2.3 Một số loại nước đá khác

1.2.3.1 Nước đá thực phẩm:

Nguyên liệu nước đá đã được khử trùng bằng hoáchất hypolorit Canxi, Natri đôi khi người ta cho chất kháng

trong công nghiệp cá để chuyên chở và bảo quản cá tươi Vìnếu dùng nước đá khử trùng có chất kháng sinh có thểtăng thời hạn lên 1,5 lần

1.2.3.2 Nước đá từ nước biển :

Nguyên liệu là nước biển có nồng độ cao chủ yếudùng trong công nghiệp cá để chuyên chở và bảo quản cátươi khi đánh bắt ngoài biển Nhờ độ mặn cao nên nhiệt

cao hơn và thời hạn bảo quản kéo dài có khi đến 2 3 lần,rất phù hợp cho việc đánh bắt cá dài ngày

1.3 HÌNH DẠNG NƯỚC ĐÁ :

Có các loại:

A B CD

A , B :Nước đá khối (khuôn vuông hay khuôn tròn)

C : Nước đá ống

D : Đá mảnh

Nói chung tuỳ thuộc các loại đá khác nhau và hìnhdạng khác nhau, tuỳ thuộc vào công nghệ và thiết bị sảnxuất chúng

1.4 PHƯƠNG PHÁP LÀM ĐÁ.

1.4 PHƯƠNG PHÁP LÀM ĐÁ.

Thiết bị dùng để sản xuất đá khá phong phú vềchủng loại của Đức , Mỹ, Hà Lan

Phương pháp Grasso:

Dùng các ống 2 vỏ ơ íđáy bể nước làm tập trungthành các nhóm Nước sẽ được kết tinh thành một khốibao quanh bên ngoài ống, ngược với phương pháp trên.

Máy làm đá mảnh Flak-ice của Crosby field : Kết cấugồm 2 thùng quay được nối truyền động với nhau qua cơcấu bánh răng Nước đóng băng trên bề mặt thùng quay Máy làm đá mảnh của Short và Rever cũng đơn giản vàgọn nhẹ không kém so với đá mảnh của Crosby field vàTaylor

Máy làm đá ống dùng làm tháp đá: Có rất nhiều máylàm đá ôïng khác nhau như của Vogt (Mỹ) Lende (Đức), Escker-Wyss (Mỹ) , Astra (Đức), Trepaud (Pháp), Poelz (Đức) tất cảđều có chung nguyên lí làm việc theo chu kỳ, kết đông đátrong các ống Khi đá kết đông đến chiều dài cần thiết,đổi sang chu kỳ tan giá, các ống đá rớt xuống và được daocắt ra thành từng thỏi đá rổng Thiết bị có thể được tựđộng hoá hoàn toàn từ việc cấp nước cho đến khi ra đá Nói chung, với phương pháp thay thiết bị nào đi nửa thìchung qui lại nó có 3 phương pháp sau :

1 Phương pháp dùng nước muối :Làm lạnh hệ thống quachất tải lạnh Dùng bể nước muối và khuôn hở Thiết bịđơn giản, rẻ, vận hành dễ dàng nhưng khó tự động hoá

2 Phương pháp dùng môi chất lạnh thổi trực tiếp (bêntrong bề mặt khuôn), thiết bị phức tạp đắt tiền nhưngdễ tự động hoá và đông đá nhanh

3.Máy đá cỡ nhỏ :vài chục kg đá/24h, thường là các máyđá hoàn toàn tự động, sản xuất đá cục hay khuây hoặcđá mảnh Điển hình là các đủ lạnh gia đình, tủ lạnh thươngnghiệp, tủ đá nhỏ chuyên dùng các giá đặt khuây đá đềulà dàn bay hơi kiểu tấm hoặc tấm có gắn ống bay hơi phíadưới để thu nhiệt của khuây đá qua sự truyền nhiệt trựctiếp từ khuây sang tấm đỡ đến dàn Nói chung, loại nàycũng như loại 2 nhưng nước vào môi chất sôi truyền nhiệtcho nhau thêm một bề mặt của dàn (tấm đỡ hay khay đá),thậm chí nếu tiếp xúc không tốt thì quá trình truyềnnhiệt còn có sự tham gia đối lưu của không khí Do đó, thờigian đông đá chậm hơn so với phương pháp 1

1.5 NHẬN XÉT:

Mỗi phương sử dụng để sản xuất nước dá, mỗithiết bị tương ứng đều có nhưmg ưu nhược điểm nhấtđịnh, tuỳ theo điều kiện và mục đích của việc sử dụngnước đá cụ thể mà lựa chọn phương pháp và thiết bịcho phù hợp với điều kiện thực tế

Ví dụ : Các loại máy đá có công suất nhỏ lại rấtphong phú và đa dạng, rất thích hợp và cần thiết chothực hiện tại chỗ Hoặc như bể đá khối mặc dù cónhữmg hạn chế nhưng vẫn được sử dụng rộng rãi vàlâu đời vì tính đơn giản của nó Hoăc như sản xuất đá ốngthay vì dùng tháp làm đá của nước ngoài chuyển qua dùngbể đá với khuôn hình ống đang được ghi nhận Bởi le,î nóđược thừa kế tính đơn giản của bể đá và sự thuận tiêncũng như thị hiếu của việc tiêu dùng đá ống cho nhu câugiải khác

1.6 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐÁ SẠCH :

Công nghệ sản xuất nước đá sạch khác với công nghệ sảnxuất đá đục ở các khâu xử lí để loại bỏ những tạp chấtlỏng và khí

Đầu tiên phải xử lí nguyên liệu là nước Muốn có đásạch, thì phải có nước sạch, nước đá qua xử lí bằng hoáhọc và vô trùng để đảm bảo vệ sinh Các bước xử lí đãtrình bày cụ thể ở phần xử lí nước ( phần 1)

Bước tiếp theo: Trong quá trình đông đá phải tiếp tụcloại bỏ chất khí khỏi tinh thể đá hình thành bằng đũakhuấy, sục khí hoặc cho nước chuyển động với tốc độlớn

Sơ đồ nguyên lý: Xử lý

Nước Nguyên liệu Thiết bị, công nghệ Đá sạch

Tạp chất tách khí

CHƯƠNG II

ĐẠI CƯƠNG VỀ MÁY LẠNH HẤP THỤ

Máy lạnh hấp thụ giử một vai trò rất quan trọng

200 năm, ngày nay các loại máy lạnh khác nhau đã đượchoàn chỉnh và sử dụng có hiệu quả ở nhiều nước trên thếgiới nhất là ở Mỹ, Nhật, Liên Xô (củ)

2.1 CHU TRÌNH LÝ THUYẾT : 2.1 CHU TRÌNH LÝ THUYẾT :

Về cơ bản, máy lạnh hấp thụ cũng giống như máy lạnhnén hơi, chỉ khác là thay máy nén hơi dùng điện bằng cụm

“máy nén nhiệt” dùng nhiệt của nguồn gia nhiệt Cụm

“máy nén nhiệt” bao gồm : thiết bị hấp thụ, bơm dungdịch, bình sinh hơi và tiết lưu dung dịch ( hình 1.1)

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ.

SH: Bình sinh hơi, BDD: Bơm dung dịch, HT: Bình hấp

thụ, TLDD: Tiết lưu dung dịch.

Q H

Q A

BDD

SH 2

HT BH

NT 3

1 4

Nguyên lý làm việc của máy lạnh hấp thụ hay của

máy nén nhiệt như sau :

Bình hấp thụ “hút” hơi sinh ra từ thiết bị bay hơi, chotiếp xúc với dung dịch loãng từ van tiết lưu dung dịch đến

Do nhiệt độ thấp, dung dịch loãng hấp thụ hơi môi chất đểtrở thành dung dịch đậm đặc Nhiệt tỏa ra trong quá trìnhhấp thụ được thải ra cho nước làm mát Dung dịch đậmđặc được bơm dung dịch bơm lên bình sinh hơi ở áp suất cao

nhiệt sẽ sôi hoá hơi, hơi môi chất tách ra ở áp suất caođược đi vào thiết bị ngưng tụ Quá trình diễn ra ở thiết bịngưng tụ, tiết lưu và bay hơi giống như ở các máy lạnhnén hơi Sau khi sinh hơi, dung dịch đậm đặc trở thành dungdịch loãng và qua van tiết lưu dung dịch, giảm áp trở vềbình hấp thụ, khép kín vòng tuần hoàn dung dịch

Phương trình cân bằng nhiệt của máy lạnh hấp thụ :

Q’k + Q’A = Q’o + Q’H + Q’B

Trong đó :

Hệ số làm lạnh của máy lạnh hấp thụ :

B

H Q Q

Q

' '

động được là :

 = r - a > 0Trong đó :

 : Nồng độ khối lượng dung dịch :

 = khối lượng môi chất lạnh + khốikhối lượng môi chất lạnh

lượng chất hấp thụ

thụ

 : còn gọi là vùng khử khí Vậy vùng khử khí phải

dương

2.2 ƯU, NHƯỢC ĐIỂM:

Ưu điểm lớn nhất của máy lạnh hấp thụ là sử dụngchủ yếu nguồn nhiệt năng có nhiệt độ không cao (80 

góp phần vào việc sử dụng hợp lý các nguồn năng lượngkhác nhau: năng lượng nhiệt mặt trời, tận dụng nhiệt năngthừa, phế thải, thứ cấp, rẻ tiền như khói thải, hơi trích

Ưu điểm tiếp theo của máy lạnh hấp thụ là có rất ítchi tiết chuyển động, kết cấu chủ yếu là các thiết bị traođổi nhiệt và trao đổi chất, bộ phận chuyển động duynhất là bơm dung dịch Vì vậy, máy lạnh hấp thụ vậnhành đơn giản, độ tin cậy cao, máy làm việc ít ồn và rung.Trong vòng tuần hoàn hoàn môi chất, không có dầu bôi trơnnên bề mặt các thiết bị trao đổi nhiệt không bị bám dầulàm nhiệt trở tăng như trong máy lạnh nén hơi

Ngoài ra, hiện nay, khi tình trạng phá hủy tầng Ôzôn docác chất frêon gây ra, việc tìm các môi chất lạnh khác thaythế đang còn rất khó khăn thì việc dùng máy lạnh hấpthụ thay thế máy lạnh nén hơi trong lĩnh vực điều hòakhông khí có ý nghĩa rất lớn

Máy lạnh hấp thụ cũng có nhược điểm là giá thànhhiện nay còn rất đắt, cồng kềnh, diện tích lắp đặt lớnhơn so với máy lạnh nén hơi Lượng nước làm mát tiêu thụcũng lớn hơn vì phải làm mát thêm bình hấp thụ Thời giankhởi động chậm, tổn thất khởi động lớn do lượng dungdịch chứa trong thiết bị lớn

2.3.MÔ HÌNH MÁY LẠNH HẤP THỤ NH3/H2O MỘT CẤP :

Cấu trúc của máy T108/6D

Hình 3.4: máy lạnh hấp thụ T108/6D

G Công tắc tổng

H Bộ chọn

I Đồng hồ đo nhiệt độ dạng dạng số

L Relay nhiệt dang số

M Ngăn làm lạnh

Hình 3.5: khái quát chu trình.

F Bộ trao đổi nhiệt (lỏng-lỏng)

N Cáp nuôi cho điện trở nung 120W

H×nh 3.6: sơ đồ hệ thống thiết bị đo nhiệt độ

G Công tắc tổng

H Bộ chọn

G Đồng hồ đo nhiệt độ dạng số

L Ralay đo nhiệt độ dạng số t1 Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ hơi sau bộ sinh hơi (A)

t2 Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ hơi sau bộ tinh luyện

t3 Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ lỏng sau bộ ngưngtụ (B)

t4 Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ bay hơi sau bộ bay hơi

(C)

t5.Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ dung dịch sau bộhoàn nhiệt (F)

t6 Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ dung dịch loảng saubộ hoàn nhiệt (F)

t7 Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ dung dịch sau bộhấp thụ (E)

t8 Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ ngăn làm lạnh (M)

2.4 MÔI CHẤT DÙNG TRONG MÁY LẠNH HẤP THỤ :

Yêu cầu đối với môi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ :Ngoài môi chất lạnh, máy lạnh hấp thụ còn sử dụngthêm một môi chất hấp thụ nữa, gọi chung là cặp môichất lạnh Yêu cầu đối với cặp môi chất lạnh trong máylạnh hấp thụ cũng giống như đối với các môi chất lạnhkhác là có tính chất nhiệt động tốt, không độc hại, khócháy, khó nổ, không ăn mòn đối với vật liệu chế tạo máy,phải rẽ tiền, dễ kiếm Ngoài ra cặp môi chất lạnh cầnphải :

- Hòa tan hoàn toàn vào nhau nhưng nhiệt độ sôi ở cùngđiều kiện áp suất càng xa nhau càng tốt, để hơi môi chấtlạnh sinh ra ở bình sinh hơi không lẫn chất hấp thu û

- Nhiệt dung riêng của dung dịch phải bé, đặc biệt đối vớimáy lạnh hấp thụ chu kỳ để tổn thất nhiệt khởi độngmáy nhỏ

Hiện nay, máy lạnh hấp thụ sử dụng phổ biến hai loại

một số công trình đã công bố dùng các chất hấp thụ rắn

tính .nhưng vẫn chưa được sử dụng phổ biến vì tuychúng có ưu điểm là không cần thiết bị tinh cất, nhưng docó các nhược điểm là : làm giảm hệ số dẫn nhiệt, sựgiãn nỡ thể tích quá mức (gấp 10 lần) và tỏa ra nhiệtlượng rất lớn trong quá trình hấp thụ dẫn đến làm giảmđáng kể hệ số hữu ích của thiết bị

-Tỷ sô úaúp suất ngưng tụ và áp suất bay hơi nhỏ

-Có nhiệt độ bay hơi thấp

Nhược điểm:

-Ăn mòn đống, các hợp kim của đồng

-Trong bình sinh hơi cặp môi chất này có nhược điểm làlượng hơi nước cuốn theo hơi amniac lớn nên cần bộ tinhcất gây nên phức tạp và tốn kém

gây mùi khai, độc hại nếu xì hở

-Nhiệt độ phân huỷ của hổn hợp amoniac và nước thấp nênkhông thể sử dụng nguồn nhiệt có nhiệt độ cao để gianhiệt

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CÁC KÍCH THƯỚC

KHUÔN ĐÁ, BỂ ĐÁ

3.1 LỰA CHỌN KHUÔN ĐÁ:

Chọn loại khuôn hình trụ, có 2 lõi, đá được đóngbăng giữa 2 lõi

Mục đích : Sản xuất đá cho nhu cầu giải khát Do đó,kích thước khuây đá hay kích thước đá cho phù hợp vàthuận tiện khi tiêu dùng nước đá

Chọn khuôn đá có:

Chiều cao của khuôn : h= 500 mm

Thanh đá (sau khi ra khuôn) sẽ đựoc cắt ra từng thỏi đá dàitừ (50  70)mm

3.2 XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG KHUÔN VÀ KHỐI LƯỢNG ĐÁ CHỨA TRONG KHUÔN :

3.2.1 Kiểm tra lại kích thước khuôn đá

Thể tích chứa toàn bộ khuôn đá

Khuôn đá có dạng hình trụ rổng nên thể tích của nó

9 tb2 tb1 h.10

Như vậy kích thức khuôn đá chọn đã thoả mãn

3.2.2.Xác định số lượng khuôn cần dùng cho một mẻ đá : n , khuôn

G =40 kg năng suất làm đá yêu cầu

3.2.3.Xác định kích thước trong của bể đá

Các kích thước trong của bể đá : D *R*C

D : Chiều dài của bể

R : Chiều rộng của bể

C : Chiều cao của bể

Lựa chọn cách bố trí khuôn trong bể:

Bố trí khuôn cần phải đảm bảo nước muối chuyểnđộng trong bể dễ dàng, tránh gây trở lực lớn, tốn điệnnăng cho động cơ cánh khuấy, đảm bảo nước muối đồngđều ở các vị trí đặt khuôn, làm đồng đều nhiệt độ củanước muối, tạo điều kiện thuận tiện cho việc đông đáđược đồng đều Mặt khác, còn phải thuận tiện cho việcbốc dỡ đá bằng thủ công

Trên cơ sở đó chọn cách bố trí:

Dàn lạnh đặt ở giữa bể, phần còn lại là bố trí 100khuôn đá chia thành 2block (mỗi block gồm 50 =5 10 khuôn),các khuôn đá trong mỗi block được gá kẹp cố định lại vớinhau, thuận tiện cho việc bốc dở đá đồng loạt, rút ngắnthời gian, tiết kiệm được nhân công.

Tham khảo các bể đá ở bên ngoài thực tế, chọnđược các khoảng cách:

-Bề ngang vùng đặt dàn lạnh : a = 300 mm

-Khoảng cách từ tâm khuôn đến thành ngang của bểhay đến tấm chắn đặt dàn lạnh: b = 60 mm

-Khoảng cách giữa các khuôn (tính từ tâm khuôn) nganghay dọc: c =80 mm

-Khoảng cách từ tâm khuôn đến thành ngang của bể: d

=260 mm

-Khoảng cách từ đáy khuôn đến đáy bể: f = 60mm -Khoảng cách từ miệng khuôn đến miệng thành bêí: e

=40 mm

-Chiều cao khuôn đá: h =500 mm

-100 khuôn chia thành 2block, mỗi block: 50 khuôn = 5*10 Số lối: m =5 lối, Số dãy : n =10 dãy

b=60 b=60

c=80

c=80 a=300

Vậy các kích thước của bể đá:

Chiều dài của bể đá

4.1 LỰA CHỌN KẾT CẤU :

Kếït cấu xây dựng, kết cấu cách nhiệt và kết cấucách ẩm của một bể nước muối có thể được xây dựngnhư những phòng lạnh khác Điều đó có thể thấy ở các

bể đá có công suất vừa và lớn ở bên ngoài thực tế,tường bao được xây dựng bằng xi măng, gạch, có nắp lànhững thanh gỗ dày ghép lại, không cách nhiệt và phía trêncũng phủ một lớp bạc nhằm mục đích ngăn chặn ẩmkhuếch tán vào bể làm loãng nước muối cũng như cácdòng nhiệt đối lưu.

Đối với bể đá có công suất làm đá nhỏ, trang bị chocác cửa hàng ăn uống, quầy giải khát, khách sạn thì kếtcấu cũng như thiết bị càng gọn nhẹ càng thuận tiện Hệthống có thể xê dịch, di chuyển được thì kết cấu cáchnhiệt, cách ẩm và chịu lực gồm những lớp sau: có 3 lớp

Lớp trong cùng: Tiếp xúc trực tiếïp với dung dịchnước muối nên điều kiện đặt ra là phải chịu được độ ănmòn, thường lớp này làm bằng thép tấm (được phủ haymạ bề mặt bằng một lớp chịu được độ ăn mòn củanước muối) Hệ thống đang thiết kế nhỏ, do đó có thểchọn vật liệu bằng Inox thay cho thép tấm, đảm bảo làmviệc tốt trong điều kiện ăn mòn chi phí cho vật liệu khôngquá lớn

Lớp giữa : Lớp cách nhiệt bằng chất dẻo xốp

Lớp ngoài cùng :Lớp tôn hoa mỏng, bọc kín lớp cáchnhiệt và đóng vai trò cách ẩm, ngoài ra tăng tính thẩm mỹcho bể đá

Muốn kết cấu vững chắc (chịu được lực) thì cóthể dùng thép góc đóng vai trò là khung chịu lực hoặc gântăng cường cứng, chúng được hàn vào chung quanh bể

4.2 XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀY LỚP CÁCH NHIỆT:

Để duy trì nhiệt độ thấp của một không gian nào đóthì phải cách nhiệt không gian đó với môi trường bên ngoài,để hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ ngoài vào đến mứcthấp nhất Điều đó được thực hiện bằng các vật liệucách nhiệt với các kết cấu thích hợp

Chiều dày cách nhiệt được xác định theo 2 yêu cầu

cơ bản sau:

Vách ngoài của kết cấu bao che không được đọngsương

Chọn chiều dày tối ưu để giá thành một đơn vịlạnh là rẻ nhất Bởi vì, giá thành vật liệu cách nhiệt

Tăng chiều dày cách nhiệt thì giá máy, giá vận hành tăngvà ngược lại

Chiềìu dày cách nhiệt được xác định từ biểu thức tínhhệ số truyền nhiệt K:

2 1

1 1

Trong đó :

nhiệt , m

CN K

vào nhiệt độ buồng lạnh Nhiệt độ trung bình của nước

nóng nhất Đà Nẵng)

Theo bảng 3.17[TL4-Tr65], hệ số toả nhiệt bề mặt ngoàicủa vách ngoài:

+Bây giờ ta chỉ việc xác định hệ số toả nhiệt của

Trường hợp này thuộc loại nước muối trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức với bề mặt vách thẳng đứng (tấm

đứng) nhờ cách khuấy

Các thông số cho việc tính toán:

Ta sử dụng dung dịch muối NaCl, vì nó rẻ tiền dễ

kiếm

của nước muối Khi xãy ra hiện tượng này ( đặc biệt là các hệû thống kín có các đường ống) sẽ gây nứt vỏ ống, phá hỏng bơm tuần hoàn, gây nguy hiểm và thiệt hại

Theo phương trình không thứ nguyên: Nu=f(Re, Pr)

Theo [TL1-Tr 10], chọn vận tốc nước muối chuyển động

l=600 mm

Theo [TL1-Tr94], nhiệt độ đông đặc của nước muối trong



Theo [TL13-Tr149] ta có:

Hệ số toả nhiệt bên trong : tr=907,1.0,5280,6 = 907,92 ,[w/

Hình 4.2 :Kết cấu của tường bao quanh

Cách nhiệt

chống thấmvà chịu lực

i

Chiều dày lớp cách nhiệt:

Kthực=

1

1 0,0005 0,003 0,123 1 23,3 45  85 0,035 907,92

hình 4.4: cấu tạo đáy bể đá

Do nền bể có cấu trúc kiểu nền lửng (hở mặt đất).Bên dưới nền được sưởi ấm bởi dòng không khí nóng đốilưu tự nhiên nên nền bể không xảy ra hiện tượng đóngbăng

Cũng do kết cấu là nền lửng nên chiều dày cáchnhiệt của nền cũng được chọn đúng bằng chiều dầycách nhiệt của tường tức là :

4.4 TÍNH KIỂM TRA ĐỌNG SƯƠNG :

Để tránh hiện tượng đọng sương trên bề mặt ở phíanhiệt độ cao, thì nhiệt độ trên bề mặt tường phải cao hơnnhiệt độ đọng sương ở điều kiện môi trường tính toán.Điều kiện tránh hiện tượng đọng sương trên bề mặt: theo[TL2-Tr66]:

Ktt< Ks

Ks = Kmax- hệ số truyền nhiệt lớn nhất để vách

ngoài không bị đọng sương

s n

đồ thị Moiler h- d của không khí ẩm ở áp suất khí quyển

KS= 0,9523,3.37,737,7 33  10 =2,18 W/m2K

không bị đọng sương

CHƯƠNG V:

TÍNH NHIỆT BỂ ĐÁ

Việc tính toán nhiệt bể đá nhằm xác định tổng tổnthất lạnh để sản xuất 1 kg đá Để từ đó làm cơ sở choviệc tính toán năng suất lạnh và thiết kế thiết bị trao đổinhiệt có năng suất lạnh cho phù hợp

hinh5.1: kết cấu tường bể đá

Tổn thất lạnh qua tường bể đá dưới được xác định theocông thức :

Q11 = Kt Ft .tt ; [ W ]

Trong đó :

- Kt :Hệ số truyền nhiệt thực qua tường bể đá

hinh5.2: kết cấu đáy bể đáNhư đã trình bày ở mục (3.5) Kết cấu nền bể theo kiểusân lửng nên dòng nhiệt qua nền bể sẽ được tính như ởvách ngoài

Q12 = Kn.Fn.tn

Trong đó:

và lớp không khí đệm ở bên trong bể đá.

Kết cấu nắp bể được lựa chọn đơn giản : Chỉgồm 2 lớp : một lớp gỗ gồm nhiều thanh gỗ ghép sát lạivới nhau, trên bề mặt được phủ kín bằng tấm bạt

- Hệ số truyền nhiệt của nắp bể đá:

Kn =

2 1

1 1

b

Trong đó :

mặt lớp bạc

3 , 23

tttT- nhiệt độ tính toán của không khí bên ngoài

không khí ngoài trời

5.2 TỔNG TỔN THẤT LẠNH DO ĐÔNG ĐÁ VÀ LÀM

5.2 TỔNG TỔN THẤT LẠNH DO ĐÔNG ĐÁ VÀ LÀM

q22: tổn thất lạnh do rã đá, [KJ/KG]

5.2.1 Tổn thất lạnh do đông đá q 21 :

Mục đích quá lạnh để : Đá tan chậm hơn , tinh thê í đá chắchơn và khi tan cho một lượng lạnh lớn hơn

thuộc nguồn nước sử dụng.Nước sản xuất đá lấy từ mạng nước thành phố đã qua xử lí, lấy lớn hơn nhiệt độ

5.2.2 Tổn thất lạnh do rả đá q 22 : :

Để lấy đá ra khuôn dễ dàng, thường người ta phảilàm tan lớp bề mặt đá tiếp xúc vớimặt khuôn tan thànhnước với độ dày 0,5  2 mm (Trang 463 , TL4)

Để tan lớp bề mặt có nhiều cách : Dùng nướcnóng , nước muối nóng hoặc hơi trích hoặc đơn giản nhất

q2 càng lớn nếu lượng nườc đá Grã càng lớn, hay nói cáchkhác bề mặt khuôn càng phẳng thì tổn thất khuôn càngnhỏ.

vậy:

q2= ra

1

G q G

khi rả đá ứng với một mẻ đá

Grã = n.G1rã

n =100 : Số lượng khuôn đá trong một mẻ

đá

G =40 kg :Năng suất làm đá của bể

Thanh đá hình trụ khối, rỗng ruột nên :

G1rã =F2  F1   dF2 F1 

5.2.3 Tổn thất lạnh do rã đá q 23 :

ban đầu tk xuống đến nhiệt độ t2: q23 =

G

t t

C

q

n. K. k k  2

Tra phụ lục 33, [TL4- Tr617]

gk=k kF1 F2

=7900.0,001.(.0,039.0,5 +.0,01.0,5 ) = 0,6 kg

Bỏ qua khối lượng phần đáy khuôn vì diện tíchphần đáy nhỏ

N :Công suất của động cơ

 NĂNG SUẤT LẠNH CỦA DÀN BAY HƠI : Q0, KW

thất đường ống, thiết bị và phần dự trữ

CHƯƠNG VI :

MÔ HÌNH MÁY LẠNH HẤP THỤ

6.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:

Trong thời đại ngày nay, vấn đề tận dụng nguồn nănglượng tự nhiên và bảo vệ môi trường đang có tính cấpthiết trên toàn thế giới như sử dụng năng lượng gió, thuỷnăng v v và đặc biệt là sử dụng năng lượng mặt trời.Theo tính toán của các nhà khoa học hàng năm mặt trờitruyền cho trái đất một lượng năng lượng gấp 10 lần sovới trữ lượng của tất cả các nguồn năng lượng trên tráiđất Vì vậy, việc sử dụng năng lượng mặt trời có ý nghĩarất lớn, nhất là đối với nước ta, một nước nhiệt đới (theosố liệu khí tượng ở Viêt Nam, số giờ mặt trời trung bình là

2500 giờ)

Theo ý kiến của của các nhà nghiên cứu, việc sử dụngnăng lượng mặt trời thành nhiệt năng thì hiệu quả hơnnhiều so với thành cơ năng hay điện năng Hiện nay ở nước

ta, năng lượng mặt trời mới được sử dụng phổ biến đểđun nước nóng trong sinh hoạt Tuy nhiên, vào mùa đông làthời điểm cần nước nóng nhất thì không có mặt trời nhiều

Vì vậy, ta tập trung nghiên cứu việc sử dụng năng lượngmặt trời để ứng dụng vào điều hoà không khí và sản xuấtnước đá

Trong khuôn khổ của đề tài này, ta nghiên cứu và tínhtoán mô hình máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặttrời để sản xuất nước đá Ngoài ra máy lạnh hấp thụ nàyvẫn sử dụng được các nguồn năng lượng thừa, phế thảikhác (có có nguồn nhiệt üthấp)

6.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÁY LẠNH:

6.2.1 Phương án đốt nóng trực tiếp hay dáng tiếp:

6.2.1 Phương án đốt nóng trực tiếp hay dáng tiếp:

Phương án đốt nóng trực tiếp có hiệu quả cao hơn,bởi vì không có tổn thất nhiệt qua các thiết bị trung gian,thiết bị đơn giản hơn, vốn đầu tư và tính phức tạp ít hơn

so với phương án đốt nóng gián tiếp Tuy nhiên, ở đây tachọn phương án đốt nóng gián tiếp dùng nước làm chấttải nhiệt bởi vì, để có thể sử dụng được các nguồn nănglượng trong những ngày trời không có ánh nắng và nhữnglúc hết mặt trời trong ngày để duy trì độ ổn định hoạtđộng của máy lạnh.

6.2.2 Phương án máy lạnh 1 cấp hay 2 cấp:

Máy lạnh hấp thụ 2 cấp có tính hiêu quả hơn máylạnh hấp thụ 1 cấp, nhưng hệ thống máy lạnh hấp thụ

2 cấp phức tạp và chi phí đầu tư nhiều, nên hiện nay máylạnh hấp thụ 2 cấp sử dụng năng lượng mặt trời ítđược sử dụng Do đó trong đề tài này, ta chọn máy lạnhhấp thụ 1 cấp

6.3 CHỌN MÔ HÌNH MÁY LẠNH HẤP THỤ:

6.3 CHỌN MÔ HÌNH MÁY LẠNH HẤP THỤ:

Một vấn đề đặt ra ở đây là thời gian có mặt trời trongngày không dài (khoảng 10 giờ), trong khi nhu cầu nước đátrong sinh hoạt có thể kéo dài đến đêm và lúc sáng sớm(uống cafe)

Trong đề tài này ta chọn phương án giải quyết như sau:

Chọn khuôn đá loại 0,45 kg có cấu tạo 2 lỏi:

Đây là khuôn trong máy sản xuất nước đá sạch đangphổ biến trên thị trường, có thời gian đông đá khoảng 25phút

Để máy lạnh hấp thụ có thể hoạt khi hết ánh nắngmặt trời, để có thể sản xuất nước đá thêm một vài mẻhoặc duy độ lạnh trong bể đến khi xuất đá vào sáng hômsau, ta dùng thêm một bình tích đặt sau thiết bị ngưng tụ,một bình thu đặt sau thiết bị hồi nhiệt II và tăng thể tíchchứa ở thiết bị hấp thụ Ban ngày, cường độ bức xạnăng lượng mặt trời nhiều, lượng amoniăc bốc hơi nhiều.Sau khi ngưng tụ tại thiết bị ngưng tụ, nó sẽ được tíchgóp lại tại bình tích để có thể duy trì cấp lỏng môi chấtcho thiết bị bay hơi thêm một thời gian khi hết ánh nắngmặt trời Bình thu dùng để chứa dung dịch loãng để khi vào

ban đêm ta dùng dung dịch loãng này hút hơi sinh ra ở thiết bịbay hơi vào ban đêm khi dàn bay hơi hoạt động Thiết bị hấpthụ vừa đóng vai trò là thiết bị hấp thụ vừa là bình chứa

ra tại thiế bị bay hơi về Do đó thiết bị hấp thụ có thểtích lớn hơn thể tích các bình hấp thụ có cùng công suấtkhông có dự trữ

Từ những phân tích trên, ta chọn mô hình máy lạnhhấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời sản xuất nước đánhư sau:

Đốt nóng gián tiếp dùng nước làm chất tải nhiệt

Do có lượng hơi nước rất lớn cuốn theo hơiamoniăc tại thiết bị sinh hơi, nên cần có thêm bộ chưng cấtđể tinh luyện hơi amoniăc Chúng ta đề xuất một phương ánnhằm tránh dùng nước làm mát bộ tinh luyện gây cồngkềnh tốn kém, đó là dùng dung dịch đậm đặc sau khi rakhỏi thiết bị hấp thụ để làm mát bộ tinh luyện Đây thựcchất là dùng như bình hồi nhiệt vừa làm tăng thêm hiệusuất của hệ thống

Để duy trì độ ổn định hoạt động của máy lạnhtrong những ngày trời râm mát, ta dùng thêm một lò nungnước nóng để dự phòng

Tuy hơi NH3 sinh ra sau thiết bị bay hơi không có lỏngcuốn theo nhưng để tăng hệ số làm lạnh của chu trình ta

Mặt dù, ta dùng thêm thiết bị hồi nhiệt I tốn kém thêmthiết bị hồi nhiệt I và lượng nước làm mát tại thiết bịhấp thụ cũng tăng lên, nhưng hiệu quả của việc làm quálạnh lỏng trước khi qua van tiết lưu cao hơn Trao đổi nhiệt

trong ống, hơi đi bên ngoài không gian của bình

Để giảm bớt lượng nước làm tại thiết bị hấpthụ ta cho dung dịch loãng trước khi về thiết bị hấp thụ tacho dung dịch loãng đi qua thiết bị hồi nhiệt II Tại đây dungdịch loãng được làm mát, dung dịch đậm đặc được đốtnóng thêm Dung dịch đậm đặc được đốt nóng thì ta giảmđược lượng nhiệt cấp cho dung dịch đậm đặc tại thiết

bị sinh hơi Do trao đổi nhiệt tại thiết bị hồi nhiệt là củahai dung dịch lỏng nên ta chọn thiết bị hồi nhiệt II có cấutạo ống lồng ống

SH

HT BH

BCLCA

BCDDL TLDD

HN II

HN I

TL NT

HN 1 : Thiết bị hồi nhiệt I

TL : Van tiết lưu

TLDD: Tiết lưư dung dịch

BH : Thiết bị bay hơi

HT : Thiết bị hấp thụ

TL’ : Thiết bị tinh luyện

SH :Thiết bị sinh hơi

HN II:Thiết bị hồi nhiệt II

CHƯƠNG VII:

LẬP PHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN

CÁC THÔNG SỐ VẬT LÝ

Qua chỉnh lý các số liệu thực nghiệm và các số liệu tra

được phương trình tính toán các thông số nhiệt động lực

amôniac trong dung dịch  như sau :

Entanpi pha lỏng của dung dịch: il = (1-).in +.ina- qhh

(4.3) Khối lượng riêng của dung dịch:

1 = 244 , 122 3 , 711149 5 , 70889 10 3 2 2 , 63825 10 6 3

1

X X

(8.1)

lna = [-7,9732 + 2,61441.T-1 - 243288.T-2].10-3

(8.2)

CHƯƠNG VIII : LẬP CHU TRÌNH VÀ TÍNH PHỤ

TẢI NHIỆT

thể sử dụng nguồn nhiệt có nhiệt độ cao để gia nhiệt

nữa, trong bình sinh hơilượng nước cuốn theo nhiều nên

để tránh lượng nước ngưng hồi lưu quá nhiều và thiết bịtinh cất quá cồng kềnh

Trong đề tài này, ta dùng năng lượng mặt trời nungnóng nước và sau đó nước được đưa đến gia nhiệt cho

950C