Thiết kế xưởng nước đá cây 50 kg năng suất 600 cây trên ngày

Từ trước đến nay, nói đến nước đá ai cũng biết,nói đến làm nước đá thì người ta chỉ nghĩ đơn giản là hạ nhiệt độ xuống thấp để nước đóng băng, nhưng để làm được điều đó thì đòi hỏi người

MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: VÀI NÉT VỀ NƯỚC VÀ NƯỚC ĐÁ

Chương 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT

Chương 5: TÍNH CHỌN MÁY NÉN

Chương 6: TÍNH CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LẠNH

Chương 7: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ PHỤ

Chương 8: DỰ TOÁN GIÁ THÀNH

MỞ ĐẦU

Từ xa xưa con người đã biết lấy các loại nước đá thiên nhiên từ sông, suối, ao, hồ… để sử dụng làm lạnh, dự trữ trong nhà để mùa hè lại đem ra dùng Quá trình hình thành đá thiên nhiên dựa vào lạnh của thiên nhiên, nhiều nơi mùa đông không khí lạnh đến -20C, -30C … làm cho nước trong ao, hồ, sông, suối,… bị đóng băng

Cho đến khi ngành lạnh ra đời, và bắt đầu phát triễn mạnh ở trên thế giới thì con người sử dụng kỹ thuật lạnh vào trong nhiều mục đích khác nhau của mình, từ đơn giản cho đến tinh

vi

Một trong những ứng dụng đầu tiên của con người chính là sản xuất ra nước đá( đá nhân tạo) ở nhiều dạng khác nhau( dạng khối, dạng viên, dạng vẩy, dạng bột,….), tuỳ theo yêu cầu sử dụng và điều kiện sản xuất thực tế

Nước đá được sử dụng rộng rãi trong làm lạnh, trữ cho vận chuyển, bảo quản nông thuỷ sản, thực phẩm, cho chế biến lạnh các sản phẩm từ thịt, thuỷ sản và cho sinh hoạt của người dân

Vì nước đá có ý nghĩa quan trọng trong đời sống, nên khi nhận được đề tài “Thiết kế xưởng nước đá cây 50 kg năng suất 600 cây/ngày” em cảm thấy rất thích thú

Từ trước đến nay, nói đến nước đá ai cũng biết,nói đến làm nước đá thì người ta chỉ nghĩ đơn giản là hạ nhiệt độ xuống thấp để nước đóng băng, nhưng để làm được điều đó thì đòi hỏi người kỹ sư phải tính toán và thiết kế ra được những thiết bị làm lạnh, và phải đảm bảo những tiêu chuẩn của nước đá

Trên thực tế nếu muốn xây dựng thành công một nhà máy, để nó đi vào hoạt động có hiệu quả thì người kỹ sư không phải chỉ có kiến thức về kỹ thuật mà đòi hỏi phải tính đến tính kinh tế khi xây dựng một phân xưởng Trong khuôn khổ đồ án môn học này chắc chắn những

gì em làm vẫn còn nhiều thiếu sót, nhưng thông qua đồ án này em cũng đã học được rất nhiều kiến thức, đặt biệt là phải biết cách áp dụng những gì mình đã học trên sách vỡ vào thực tế Trong khi thực hiện đồ án này có những kiến thức thực tế em không rõ, không có kinh nghiệm cũng nhờ có sự chỉ dẫn tận tình của thầy PHẠM VĂN BÔN đã giúp em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn thầy Bôn và các thầy trong bộ môn MÁY & THIẾT BI đã giúp đỡ Vì đây là đồ án đầu tiên em thực hiện nên không thể tránh khỏi sai sót, vì vậy, kính mong kính mong các thầy cô góp những ý kiến quý báu để em có thể hiểu biết thêm nhiều điều bổ ích

CHƯƠNG 1 : VÀI NÉT VỀ NƯỚC VÀ NƯỚC ĐÁ

1 Tính chất vật lý của nước : [2]

Ơû áp suất thường nước có khối lượng riêng lớn nhất ở 4C Trong quá trình hạ nhiệt độ từ

4C - 0C khối lượng riêng giảm từ 1000-999.9 kg/m3 và khi biến thành nước đá khối lượng riêng tiếp tục giảm tới 916.8 kg/m3

Nước có nhiệt dung riêng cao bất thường, Cnước =4.18kJ/kgK.Từ đó có thể thấy nước là một chất toả nhiệt rất tốt

Nhiệt nóng chảy của nước : c = 334 kJ/kg

Nhiệt hoá hơi của nước : h = 2253 kJ/kg

Đứng về phương diện khoa học mà nhận xét thì nước rõ là một chất lỏng có những điểm bất thường :

 Khối lượng riêng ở 4C là khối lượng riêng cực đại, đáng lẽ ra khối lượng riêng của thể rắn phải lớn hơn khối lượng riêng ở thể lỏng

 Có nhiệt dung riêng rất lớn và lớn hơn so với nhiệt dung riêng của nhiều chất lỏng khác

2 Tính chất vật ký của nước đá: [3]

Nhiệt độ nóng chảy t = 0C

Khối lượng riêng nước đá : đ = 916.8 kg/m3

Khối lượng riêng của nước đá có quan hệ nhiệt độ như sau: đ =917(1-0.00015t)

Khi nước đóng băng thành nước đá thì thể tích nó tăng 9%

Ẩn nhiệt đóng băng: r = 334 kJ/kg Khi nhiệt độ hạ 1C thì r tăng 2.12 kJ/kg

Nhiệt dung riêng của nước đá : Cđ =2.12kJ/kg

Hệ số dẫn nhiệt : đ = 2.22 W/mK

3 Cơ sở vật lý của quá trình đông đá: [2]

Khi hạ nhiệt độ thì thể tích khối nước giảm, đến 3.98C thì bắt đầu hình thành cấu trúc mới đặc trưng của tinh thể nước đá.Có những nhóm 5 phân tử nước (H2O)5, Mỗi nhóm được tạo thành bằng cách một phân tử nước làm trung tâm liên kết với 4 phân tử khác bằng liên kết hydro, rồi một nguyên tử oxi của mỗi phân tử nước này lại tiếp tục làm tâm và liên kết với 4 nguên tử hydro của của các phân tử nước khác Kết quả là tinh thể nước đá có cấu tạo là tứ diện đều Giữa chúng có nhiều lỗ hổng nên nước đá nhẹ hơn nước lỏng

Trong làm lạnh đông khi nhiệt độ đến dưới OC mà vẫn chưa có sự đóng băng, đó là hiện tượng chậm đóng băng( sự quá lạnh) Sự chậm đóng băng do sự chậm tạo thành tâm kết tinh và do hiện tượng chuyển động nhiệt Bơ-rau-nơ và chuyển động tương hổ( kết hợp) Khi làm lạnh đến một nhiệt độ thấp nào đấy mà hệ thống chuyển động được cân bằng lực theo phương trình: Pkết hợp = Pđẩy + Pch.d.nhiệt thì xuất hiện tâm kết tinh của mạng lưới tinh thể, lúc này tương tự như xảy ra phản ứng tổng hợp: các phần tử lỏng liên kết với mạng tinh thể hiện có thành một khối nước đá và toả ẩn nhiệt đóng băng ra Aån nhiệt đóng băng toả ra qua lớp nước đóng băng tới môi trường tỏ lạnh hoặc trực tiếp hoặc qua nhiệt trở của thành

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT

1 Chọn phương án sản xuất

Ngày nay khoa học kỹ thuật tiến bộ nên có nhiều loại máy sản xuất nước đá như : máy đá khối, máy đá vảy, máy đá viên,….Các loại máy trên có thể hoạt động liên tục hoặc gián đoạn, có loại làm nước đá trực tiếp, có loại gián tiếp qua nước muối.Làm lạnh trực tiếp có ưu điểm là chỉ tiêu kinh tế cao( do không mất thời gian giữa nước muối và môi chất lạnh) nhưng năng suất giới hạn, chế tạo máy móc thiết bị khó khăn nên vốn đầu tư cao

Đối với đồ án này thì năng suất thuộc loại trung bình và dạng nước đá sản xuất để tiêu dùng (dạng cây 50 kg) nên em chọn phương án làm lạnh gián tiếp qua nước muối Phương pháp này thuộc loại cổ điển, có nhiều nhược điểm về chỉ tiêu kinh tế cũng như chỉ tiêu vệ sinh nhưng được có ưu điểm lớn là đơn giản, dễ chế tạo, sử dung cho năng suất lớn, thao tác trong sản xuất gọn, vốn đầu tư thấp Hiện nay thì hầu hết các phân xưởng sản xuất nước đá ở nước ta đều chọn phương pháp này

Theo phương pháp này thì hệ thống thiết bị bao gồm: máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi ngâm trong bể nước muối, bình chứa cao áp, khuôn đá, các thiết bị phụ khác,…Với năng suất lớn đòi hỏi sản xuất liên tục thì còn có cơ cấu tự động đẩy khuôn đá, balance cẩu đá, máy rót nước vào khuôn.Tuy nhiên với năng suất trung bình như phân xưởng này thêm vào đó là việc cung cấp sản phẩm với số lượng lớn đồng thời, nên em chọn sản xuất nước đá theo từng mẻ, phân phối sản phẩm đồng thời nên không cần phải có hệ thống cơ giới hoá

Em sẽ chia bể đá làm hai ngăn, mỗi ngày sẽ xuất đá làm hai đợt, như thế thì lúc nào ta cũng có đá để dự trữ, đồng thời sau khi xuất đá lại tiếp tục châm đá nên cứ như thế mẻ này ra lại có mẻ khác thay thế Do đó phân xưởng cũng sẽ không xây thêm kho trữ đá vì như thế vừa tồn chi phí xây dựng kho trữ, vừa tốn chi phí điện năng để giữ nhiệt độ cho kho đá

2 Chọn nồng độ muối NaCl: [5]

 Dùng nước muối để tải lạnh có những ưu điểm:

 Có hệ số truyền nhiệt lớn:  = 200-400(kcal/m2hK)

trường hợp chất lỏng chuyển động với vận tốc 5m/s thì  = 400000 (kcal/m2hK)

Vì thế nên có lợi về mặt kinh tế là rút ngắn thời gian sản xuất, thời gian phục vụ

 Dùng muối NaCl (muối ăn) rẻ tiền, dễ kiếm, dễ bảo quản và dễ vận hành

 Không độc hại, không gây nổ, không bắt lửa

 Nhiệt độ đóng băng thấp: NaCl 23.1% khối lượng có nhiệt độ Ơtectic -21.2C (Bảng 2-9 [5])

 Độ nhớt nhỏ nên giảm được công suất của bơm và trở lực thuỷ lực.: NaCl 20% có

 = 4.08 PaS ở -10C (Bảng 9/403- [16])

 Nhược điểm:

 Tính ăn mòn kim loại cao, làm cho thiết bị chống rỉ, chống mục Để khắc phục ta có thể sử dụng chất chống ăn mòn như : 1m3 dung dịch pha 3.2 kg Na2Cr2O7 (có thêm 0.27 kg NaOH cho 1kg Na2Cr2O7) và trước đó phải đưa dung dịch về pH

= 7 Mỗi năm cũng có một lần phải thêm ½ lượng Na2Cr2O7 và kiềm ban đầu Cũng có thể dùng 1.6 kg Na2HPO4.12H20 cho 1 m3 dung dịch NaCl (thêm vào hàng tháng)

 Dùng môi trường nước muối để tải lạnh có thể gặp phải nguy hiểm vì hiện tượng chất tải lạnh đóng băng Vì thế phải thường xuyên kiểm tra nồng độ nước muối và thường chọn nồng độ nước muối có khoảng nhiệt độ dự trữ để khi có hạ nhiệt độ dưới yêu cầu vẫn chưa làm đóng băng dung dịch được

Bảng 2-10 [4]: Tính chất của dung dịch NaCl, ta có thể chọn NaCl 23% có Tđb = -20C, nhiệt dung riêng ở 0C: c= 0.794 kcal/kgK, hệ số dẫn nhiệt ở -10C:  = 0.434 kcal/kgK Khi đó chọn nhiệt độ của nước muối trong bể đá là -10C

3 Chọn tác nhân lạnh:[3], [1]

Trong phương pháp sản xuất nước đá bằng bể đá khối thì hệ thống lạnh thường sử dụng máy nén một cấp với tác nhân lạnh là NH3

 Ưu diểm của NH 3:

 Năng suất lạnh riêng khối lượng q0 (kJ/kg) lớn nên lưu lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống nhỏ, rất phù hợp cho các máy lạnh co ùnăng suất trung bình và lớn

 Năng suất lạnh riêng thể tích qv (kJ/m3) tương đối nhỏ nên máy nén gọn nhẹ

 Các tính chất trao đổi nhiệt tốt, hệ số tỏa nhiệt khi sôi và ngưng tụ tương đương với nước nên không cần tạo cánh trong các thiết bị trao đổi nhiệt với nước

 Tính lưu động cao, tổn thất áp suất trên đường ống, các cửa van nhỏ, nên các thiết

bị này khá gọn nhẹ

 Amoniac không ăn mòn thép, các kim loại đen chế tạo máy, nhưng ăn mòn đồng và các hợp kim của đồng (trừ hợp kim đồng có photpho) nên không sử dụng đồng và các hợp kim của đồng trong hệ thống lạnh amoniac

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

 Ít tan trong dầu bôi trơn, đỡ ảnh hưởng đến quá trình bôi trơn và đỡ ảnh hưởng đến chất lượng của tác nhân

 Nhược điểm của NH3:

 Trong không khí chứa một lượng NH3 nhất định có thể bắt lửa, gây nổ, hoả hoạn, không an toàn cho thiết bị và người

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

Tuy độc hại, nhưngamoniac là môi chất lạnh rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyển, bảo quản tương đối dễ dàng, nước ta sản xuất được nên nó vẫn được sử dụng

4 Bể nước đá khối: [1]

 Khuôn đá tiêu chuẩn khối lượng 50kg có:

 Tiết diện trên: 380x190(mm)

 Tiết diện dưới: 340x160(mm)

 Chiều cao: chiều cao chuẩn: 1101(mm), chiều cao tổng:1115(mm)

 Bể đá tiêu chuẩn đối với cây 50kg:

 Dài : 14950 mm

 Rộng :

xếp khuôn đá : 4790 mm

đặt dàn bay hơi : 775 m

cao : 1350 mm

 Tổng số khuôn đá : 10 khuôn x 30 dãy x 2 ngăn

 Khoảng cách giữa các khuôn trong một dãy : 30 mm

 Khoảng cách giữa các dãy khuôn : 70 mm

5 Qui trình làm nước đá:

6 Giải thích qui trình

6.1 Nguồn nước sử dụng:[12]

Nguồn nước cấp có thể đi từ nhiều nguồn khác nhau chẳng hạn:

 Nước mặt: là các nguồn nước ở ao, hồ, sông, suối,…

 Nước ngầm

 Nước cấp từ thành phố

Nước ngầm nằm sâu trong lòng đất và được bảo vệ bởi các tầng cản nước nên nước ngầm có chất lượng tốt như: hàm lượng cặn nhỏ, ít vi trùng, nhiệt độ ổn định.Tuy nhiên vì khu vực Cần Giờ ở gần biển nên thường dễ bị nhiễm mặn.Do đó để xử lý nước sẽ khó khăn và tốn kém

Do đó, ở đây sẽ sử dụng nguồn nước cấp từ thành phố

 Ưu điểm:

 Nguồn nước này đã qua xử lý, do đó sẽ tiết kiệm được chi phí xử lý nước

 Ở qui mô nhà máy này có năng suất nhỏ nên dùng nguồn nước này tiện hơn nếu phải xây dựng thêm một công trình cấp nước

 Nhược điểm:

 Chi phí cho việc sử dụng nước nhiều

 Đôi khi cung cấp không ổn định

6.2 Xử lý nước: [1]

Mặc dù nước cấp từ thành phố đã qua xử lý sơ bộ tuy nhiên do nước đá dùng để uống, bảo quản thực phẩm phải đảm bảo yêu cầu vệ sinh như đối với các thực phẩm tiêu dùng trực tiếp vì vậy cần phải được xử lý trước khi đưa vào sản xuất

Trong công nghệ sản xuất nước đá từ nước ngọt, người ta đòi hỏi những yêu cầu đặc biệt đối với nguyên liệu (nước) và sản phẩm (nước đá), thiết bị và quá trình sản xuất

Thông thường nguồn nước phải đảm bảo các yêu cầu sau:

 Số lượng vi khuẩn trong nước phải nhỏ hơn: 100 con/ml

 Vi khuẩn đường ruột phải nhỏ hơn: 3con/l

 Chất khô cho phép: 1g/l

 Độ cứng chung của nước: < 7mg/l

 Độ đục theo hàm lượng các hạt lơ lửng không quá 1.5mg/l

 Hàm lượng sắt: < 0.3mg/l

 pH= 6.5-9.5

 Yêu cầu đối với nước đá :

Bảng 1: Hàm lượng tạp chất đối với nước đá trong sản xuất ở -10C

Sulfat +0.75 clorua +1.25 natri cacbonat, mg/l 170

Bảng 2: Ảnh hưởng của tạp chất tới chất lượng nước đá

Tạp chất Aûnh hưởng đến chất lượng nước đá Kết quả chế biến nước CaCO3 Tạo chất lắng bẩn ở phần dưới và giữa cây

đá làm nứt ở nhiệt độ thấp Tách ra được MgCO3 Tạo chất lắng bẩn, bọt khí, làm nứt ở nhiệt

Oxit sắt Cho chất lắng màu vàng (nâu) và nhuộm

màu chất lắng canxi và magie

Tách ra được

Oxit silic và oxit

nhôm

Sulfat natri clorua,

sulfat canxi

Tạo các vết trắng ở lõi, kéo dài thời gian đóng băng , không có chất lắng

Không thay đổi

Clorua canxi và

Clorua magie Biểu hiện dưới dạng vết trắng không có

Cacbonat natri Làm nứt đá, tạo vết màu trắng ở lõi, kéo

dài thời gian đóng băng, tạo độ đục cao không có cặn

Biến đổi thành cacbonat canxi

6.3 Cấp nước vào bể chứa:

Nước sau khi qua xử lý sẽ được bơm bơm vào bể chứa để cung cấp cho sản xuất và sinh hoạt

 Tính thể tích bể đá:

Lượng nước dùng để sản xuất 600 cây đá(cây 50 kg) trong ngày: V1= G.g/  (2-1) Trong đó: G : 600 cây/ngày

g : khối lượng một cây đá, g= 50 kg

 : khối lượng riêng của nước,  = 999 kg/m3

V1 = 600x50/999 = 30 m3/ngày

Lượng nước dự trữ: V2 = 5m3

Vậy thể tích bể chứa là: V = V1 + V2 = 30 + 5 = 35 m3

Kích thước bể chứa: dài x rộng x cao = 5x3.5x2 (m)

6.4 Cấp nước vào khuôn:

Vì hệ thống không sử dụng máy rót nước nên cứ sau mỗi mẻ công nhân lấy đá ra sẽ gắn vòi nước vào các ống cấp nước được thiết kế phía trên bể đá chuyền xuống châm nước vào khuôn

Khi châm nước phải châm mực nước trong khuôn thấp hơn mực nước muối để làm lạnh đông điều và nhanh Đồng thời, mực nước trong khuôn phải thấp hơn miệng khuôn để tránh khi đông thể tích của nước đá tăng 9%, trào ra ngoài làm giảm nồng độ của nước muối

6.5 Quá trình đông đá: [1]

Sau khi châm nước vào khuôn, thì cho vào bể đá, thực hiện quá trình đông đá

Nước muối được hoà tan trong bể với nồng độ chọn trước, sẽ được làm lạnh bởi dàn bay hơi ống đứng tới nhiệt độ -10C và chuyển động trong bể nhờ các máy khuấy

Khi đó quá trình truyền nhiệt giữanước muối lạnh và nước lỏng qua vách khuôn Nước lỏng sẽ giảm nhiệt độ cho tới nhiệt độ đóng băng (ở đây nhỏ hơn 0C) thường là -5

t1 > t2

Hình 1: Sơ đồ của quá trình đông đá

Bề mặt truyền nhiệt là vách khuôn đá, với bề dày của thành là M (m), hệ số dẫn nhiệt của thành kim loại là M( W/mK)

Thành được tiếp xúc với nước có nhiệt độ t1 > 0C, hệ số cấp nhiệt từ phía nước vào đá là

1 ( W/m2K)

Nhiệt độ của môi trường tải lạnh là t2, hệ số cấp nhiệt từ vách phẳng vào môi trường là

2 ( W/m2K)

Hệ số dẫn nhiệt của nước đá là đ ( W/mK), của thành kim loại là M( W/mK)

d bề dày thành nước đá tạo thành, 0 nhiệt độ vách nước đá vừa đông (C)

Ta có, dòng nhiệt từ nước vào bề mặt đá q1 phụ thuộc vào t1-0 : q1 = 1(t1-0) (W/m2)

Khi ở bề mặt thành có lớp đá dày d, hệ số truyền nhiệt từ mặt thành vào môi trường tải lạnh:

1 22

2

1

t t

t K

M M d d

6.6 Khâu tách khuôn :

Thời gian đông đá là 24 giờ, sau đó lấy khuôn đá ra khỏi bể Để tách khuôn ta cho khuôn đá vào bể tan đá (bể có đường ống thông với cống) , rồi dùng dòng nước chảy có nhiệt độ khoảng 25-30C cho chảy xung quanh khuôn khoảng 3-4 phút thì lượng nước tan ra khoảng 1mm bề dày Khi đó ta có thể tách đá ra khỏi khuôn rồi cho chất lên xe chuyên chở phân phối đến nơi tiêu dùng

Sau khi tách đá ra khỏi khuôn thì tiến hành châm nước vào khuôn rồi cho vào bể đá tiếp tục thực hiện mẻ mới

CHƯƠNG 3: TÍNH CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM

XUNG QUANH BỂ ĐÁ

1 Vách :

Hình 2: Kết cấu vách

Vật liệu Bề dày Hệ số dẫn nhiệt Hệ số khuyếch tán

i (m) i (W/mK) (g/m.h.mmHg)

Lưới thép

 Hệ số truyền nhiệt qua vách: [3]

k

1

11

cn

11

 2 : hệ số toả nhiệt của vách vào trong bể nước muối, chọn 2 = 18 (W/m2K)

 cn : chiều dày lớp cách nhiệt (m)

 cn : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt

Theo [2] : ta có k = 0.58 (W/m2K)

18

118.0

005.082.0

25.088.0

02.0363.25

158

.0

1047

1.018.0

005.082.0

25.088.0

02.0363.251

 Kiểm tra đọng sương trên bề mặt ngoài củavách cách nhiệt:[3]

Mật độ dòng nhiệt có thể tính theo: q= k(t1-t2) hay q= 1(t1-tw1)

 t1 : nhiệt độ ngoài không khí, t1 = 37.3C

 t2 : nhiệt độ trong bể đá, t2 = -10C

 ts : nhiệt độ đọng sương, tra giản đồ trạng thái không khí ẩm( với không khí có nhiệt độ 37.3C và độ ẩm 75%) ta có; ts = 31C

Hình 3: Sự truyền nhiệt qua vách

2 1

1 1 1

t t

t t

1 1

t t

t t

95.0

2 1

t t

Để vách ngoài không đọng sương k = 0.38 < ks = 3.24 (thỏa)

 Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt:[3]

Theo Dusin, tổng trở lực dẫn ẩm cần thiết của các vật liệu cách ẩm phải đạt tới giá trị:

Rn = 1.6 P (m2giờmmHg/g) Cơng nghệ lạnh nhiệt đới

23.0

Aùp suất của hơi nước bão hoà ở -10C : p0 = 1.946 mmHg

 áp suất riêng phần của hơi nước trong bể nước muối : Pi = P0(1 – 0.084) = 1.78 mmHg

 Rn = 1.6(3.7 – 1.78) = 56.35

Để tránh đọng ẩm trong vật liệu cách nhiệt:    n

vs vs i

 I, I :bề dày và hệ số khuyếch tán ẩm của vật liệu cách nhiệt và vật liệu xây dựng

 vs, vs : bề dày và hệ số khuyếch tán ẩm của vật liệu cách ẩm

0

005.0001.0

1.0014.0

25.0012

Hình 4: Kết cấu đáy

Vật liệu Bề dày Hệ số dẫn nhiệt Hệ số khuyếch tán

Lớp cách ẩm

cn

11

14.1

2.018.0

005.04.1

2.088.0

02.063.25

158

.0

119

Nắp dùng gỗ có  = 0.15 (W/m2K)

Hệ số truyền nhiệt qua nắp : k = 2.32

7

163.25

132

.2

115

CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG CHO QUY TRÌNH CÔNG

NGHỆ

1 Cân bằng vật chất:

Gọi G1, V1: khối lượng, thể tích nước (kg, m3)

G2,V2 : khối lượng, thể tích nước đá (kg, m3)

G3, V3: khối lượng, thể tích nước đá tan ra (kg, m3)

Theo [1] ta có:

Khối lượng riêng của nước : 1 = 999 kg/m3

Khối lượng riêng của nước đá : 2 = 917 kg/m3

Nhiệt dung riêng của nước : C1 = 4.18 kJ/kgK

Nhiệt dung riêng của nước đá: C2 = 2.12 kJ/kgK

 Xét một cây nước đá :

Ta có : G1 = G2 + G3 (4-1)

G3 = V3 2 = f. 2 (4-2)

Bề dày lớp đá tan ra :  = 0.001 m

Bề mặt của cây đá 50 kg : f = 1m2

 G3 = 1x0.001x917 = 1.11 kg

 G1 = 50 + 1.11 = 51.11 kg

 V1 = G1/1= 0.0.051 m3 = 51 (l)

Vậy, chọn nước rót vào khuôn là 51 l

Như vậy với năng suất 600 cây/ngày thì lượng nước rót vào khuôn là: 51x600 = 30600 (l/ngày)

2 Cân bằng năng lượng cho qui trình công nghệ: [1]

Q0 = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 (4-3)

 Qo: năng suất lạnh (kW)

 Q1 :làm lạnh đông và quá trình lạnh đông (kW)

 Q2 : làm lạnh khuôn đá (kW)

 Q3 : nhiệt lượng tương đương cho công của máy khuấy (kW)

 Q4 : làm tan đá để tách ra khỏi khuôn (kW)

 Q5 : tổn thất truyền nhiệt ra ngoài bể đá (kW)

Trong đó:

 Q1 =

360024

600

x

xG [C1(t1-t0) + r + C2(0-t2)] (4-4)

t1 = 30C : nhiệt độ ban đầu của nước

t2 = -5C : nhiệt độ cuối của nước đá

r = 344 kJ/kg : ẩn nhiệt đóng băng

 Q1 = 600x50 [4.18(30-0) + 344 + 2.12(0+5)] = 166.7 kW

 Q2 =

360024

600

x Gkhuôn.Ckhuôn(t1-tm) (4-5)

 tm = -10C : nhiệt độ nước muối

 Ckhuôn = 0.418 kJ/kgđộ chọn vật liệu làm khuôn là thép (có tráng kẽm) có bề dày 2mm

 khối lượng 1m2 thép : m= 15.7kg

Diện tích xung quanh của khuôn:

F = 2.[1115(380+340)/2 + 1115(190+160)/2] = 1.2 m2

 Gkhuôn = F.m =19kg

nên: Q2 =

360024

600

x x19x0.418(30+10) = 2.22 kW Bể đá có 2 máy khuấy:

 Q3 = 2xNexk (4-6)

k = 0.8-0.9 : hệ số tải, chọn k = 0.9

Ne = =2.5 kW : công suất yêu cầu của máy khuấy

 Q3 =2x2.5x0.9 = 4.5 kW

 Q4 =

360024

600

x xG3xr =

360024

CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN MÁY NÉN

1.Chọn các thông số của chế độ làm việc:[3]

Chế độ làm việc của hệ thống lạnh đươc đặc trưng bởi 4 nhiệt độ sau:

 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh to

 Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh tk

 Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu: tql

 Nhiệt độ của hơi hút về máy nén (chế độ quá nhiệt):tqn

1.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t o :

to = tm - to (5-1)

Chọn to = 5C và tm = -10C  to = -15C

1.2 Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh : phụ thuộc vào môi trường làm mát của thiết bị

ngưng tụ

Nếu thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước thì: tk = tw2 + tk (5-2)

Trong đó : tk : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, chọn tk = 5 C

tw2 : nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng

tw2 = tw1 + tw (5-3)

Đối với thiết bị ngưng tụ nằm ngang : chọn tw = 5C

tw1 : nhiệt độ nước vào bình ngưng.Nhiệt độ của nước vào bình ngưng phụ thuộc vào điều kiện môi trường, khi sử dụng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt lấy nhiệt độ nước vào bình ngưng cao hơn nhiệt kế ướt 3-4C

Nhiệt độ ở Cần Giờ vào ba tháng nóng nhất trong năm : 37.5C

Độ ẩm vào mùa hè : 75%

 nhiệt độ kế ướt : 33C

Vậy nhiệt độ nước vào bình ngưng: tw1 = 33 + 3 = 36C

1.4

 c : hệ số tính đến thể tích chết

 tl : hệ số kể đến tổn thất do tiết lưu

 r : tổn thất do hơi hút vào xilanh bị đốt nóng