Tính toán thiết kế hệ thống bể đá cây

ηel Hiệu suất động cơ điện/h Δt w Độ tăng nhiệt độ của nước trong thiết bị ngưng tụ 0C D t Đường kính trong của bình tách lỏng và tách dầu mm CHƯƠNG I : SƠ LƯỢC VỀ NƯỚC ĐÁ CÂY CHƯƠNG II:

Nhận xét đánh giá của giáo viên hướng dẫn

 BẢNG CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

α1 Hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài tới vách W/m2.K

α2 Hệ số tỏa nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng

Q12

Q43 Do các động cơ điện W

ηel Hiệu suất động cơ điện

/h

Δt w Độ tăng nhiệt độ của nước trong thiết bị ngưng tụ 0C

D t Đường kính trong của bình tách lỏng và tách dầu mm

CHƯƠNG I : SƠ LƯỢC VỀ NƯỚC ĐÁ CÂY

CHƯƠNG II: CẤU YÊU CẦU BỐ TRÍ MẶT BẰNG VÀ KẾT CẤU BỂ ĐÁ

Bảng 2-1 : Thông số các lớp kết cấu tường

Bảng 2-2 : Thông số các lớp kết cấu nền bể

đá

Hình 2.2: Mặt cắt nền bể

CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BỂ ĐÁ

Bảng 3-1 : Khối lượng và kích thước cây

đá

Hình 3.1: Kích thước linh đá có 7 khuôn50kg

Bảng 3-2 : Thông số kích thước bên trong

Bảng 3-3: Kích thước linh đá

Bảng 3-4: Kích thước khuôn đá

CHƯƠNG IV: TÍNH NHIỆT BỂ ĐÁ

Bảng 4-1: Tổn thất nhiệt của bể đá qua

tường, nắp, nền

Bảng 4-2: Chọn máy cánh khuấy dùng cho

bể có công suất 10 tấn

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN

Bảng 5-1: Các thông số trạng thái của các

Hình 5.2: Máy nén lạnh MYCOM

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

Bảng 6-1: Chọn bình ngưng ống vỏ nằm

Bảng 6-2: Chọn nước muối NaCl2 với các

MỞ ĐẦU

Trong những năm qua, ngành kỹ thuật lạnh nước ta đã phát triển rất mạnh mẽ, đặcbiệt là trong ngành chế biến và bảo quản thủy hải sản Quá trình thay đổi và ứng dụng cáccông nghệ mới để đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế và thay đổi môi chất lạnh mới đã tạo ra một

sự chuyển biến mạnh mẽ theo hướng tích cực cho ngành kỹ thuật lạnh nước ta

Kỹ thuật lạnh đã ra đời hàng trăm năm nay và được sử dụng rất rộng rãi trong nhiềungành kỹ thuật khác nhau: công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, công nghiệphóa chất, công nghiệp rựu bia, y học,…

Ngày nay kỹ thuật lạnh phát triển rất mạnh mẽ, được sử dụng với nhiều mục đích khácnhau, phạm vi ngày càng mở rộng và trở thành một ngành kỹ thuật vô cùng quan trọng.Một trong những ứng dụng của kỹ thuật lạnh mà con người đã sử dụng từ rất lâu đó làsản xuất nước đá Nước đá có thể sản xuất dưới nhiều dạng khác nhau tùy theo nhu cầu,mục đích sử dụng và điều kiện thực tế

Nước đá được sử dụng rộng rãi từ dân dụng đến trong công nghiệp đặc biệt là nước đácây

Trên thực tế, nếu muốn xât dựng một nhà máy sản xuất đá cây và hoạt động có hiệuquả thì cần phải trải qua rất nhiều giai đoạn và các yếu tố như điều kiện kinh tế, nhu cầu

sử dụng…

Trong khuôn khổ đồ án môn học này những số liệu mà em tính toán và đưa ra chắcchắn sẽ có rất nhiều sai sót Nhưng thông qua đồ án môn học này em đã cũng cố rấtnhiều kiến thức cần thiết để áp dụng vào thực tế sau này

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

CHƯƠNG I SƠ LƯỢC VỀ NƯỚC ĐÁ CÂY 10

I Phương án sản xuất: 10

II Chất tải lạnh: 10

III Môi chất sử dụng trong hệ thống: NH3 10

CHƯƠNG II CÁC YÊU CẦU BỐ TRÍ MẶT BẰNG VÀ KẾT CẤU BỂ ĐÁ 12

I Bố trí mặt bằng xưởng làm nước đá: 12

II Kết cấu tường ,nền và nắp bể đá : 12

1 Kết cấu sơ bộ và quy trình sản xuất: 12

2 Kết cấu tường bao : 12

3 Kết cấu nền bể đá: 13

4 Kết cấu nắp bể đá : 14

III Xác định chiều dày lớp cách nhiệt và kiểm tra đọng sương: 14

1 Tính chiều dày lớp cách nhiệt: 14

2 Tính kiểm tra đọng sương : 15

CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BỂ ĐÁ 16

I Xác định số lượng và kích thước khuôn đá: 16

II xác định số lượng –kích thước linh đá: 16

III Xác định các kích thước bên trong bể đá : 17

1 Xác định chiều rộng bể đá: 17

2 Xác định chiều dài bể đá : 17

3 Xác định chiều cao của bể đá : 18

IV Xác định thời gian làm đá : 19

CHƯƠNG IV TÍNH NHIỆT BỂ ĐÁ 20

I Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che: 20

1 Xác định độ chênh lệch nhiệt độ : 20

2 Xác định diện tích bề mặt kết cấu bao che: 20

3 Hệ số truyền nhiệt thực tế qua các bề mặt bao che: 20

II Nhiệt để đông đá và làm lạnh khuôn đá : Q2 21

1 Dòng nhiệt làm lạnh nước đá: Q21 21

2 Nhiệt độ làm lạnh khuôn đá : Q22 22

III Dòng nhiệt do vận hành: Q4 22

1 Nhiệt do bộ cánh khuấy gây ra: Q41 22

IV Xác định tải nhiệt cho thiết bị, máy nén và năng suất lạnh của máy nén: 23

1 Xác định tải nhiệt cho thiết bị: Q tb 23

2 Xác định tải nhiệt cho máy nén: Q mn 23

3 Năng suất lạnh của máy nén: Q0 23

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN 24

I Tính chọn các thông số của chế độ làm việc: 24

1 Các thông số cho trước: 24

2 Tính chọn nhiệt độ ngưng tụ: t k 24

3 Tính chọn nhiệt độ bay hơi: t0 24

4 Chọn cấp của chu trình: 24

5 Chọn độ quá nhiệt hơi hút: 24

6 Chọn độ quá lạnh: 24

II Tính toán chu trình : 25

1 sơ đồ nguyên lý và đồ thị: 25

2 Năng suất lạnh riêng: q0 27

3 Năng suất lạnh riêng thể tích: q v 27

4 Công nén riêng: l 27

5 Lượng nhiệt nhận được ở thiết bị ngưng tụ: 27

6 hiệu suất exergi của chu trình: v 27

III Chọn máy nén: 27

1 Lưu lượng môi chất qua máy nén: m tt 27

2 Thể tích hút thực tế : V tt 27

3 Hệ số cấp λ : 28

4 Thể tích hút lý thuyết: 28

5 Số lượng máy nén: Zmn 28

6 Công nén đoạn nhiệt: N s 28

7 Hiệu suất chỉ thị : i 29

8 Công nén chỉ thị: ¿ 29

9 Công suất ma sát: Nms 29

10 Công nén hiệu dụng: 29

11 Công suất điện tiêu thụ : N el 29

12 Công suất động cơ lắp đặt: 29

13 Nhiệt thải ra ở bình ngưng: 29

CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 30

I Thiết bị ngưng tụ: 30

1 Mục đích: 30

2 Lựa chọn thiết bị: 30

3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc: 30

4 Tính chọn thiết bị ngưng tụ: 31

II Thiết bị bay hơi: 31

1 Mục đích: 31

2 Lựa chọn thiết bị bay hơi: 31

3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: 32

4 Tính toán thiết bị bay hơi: 32

III Các thiết bị phụ : 33

1 Bình giữ mức – tách lỏng: 33

2 Bình tách lỏng: 34

3 Bình tách khí không ngưng: 35

4 Bình chứa cao áp: 35

5 Bình tách dầu: 37

6 Bình chứa dầu: 38

7 Tính chọn tháp giải nhiệt: 39

IV Các thiết bị đường ống: 40

1 Van chặn: 40

2 Van tiết lưu tay: 40

3 Van điện từ 41

4 Van một chiều: 42

5 Tính chọn đường ống: 42

CHƯƠNG VII SƠ ĐỒ HỆ THỐNG VÀ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN 44

I Sơ đồ hệ thống: 44

II SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN 45

1 Sơ đồ mạch điện điều khiển 45

2 Sơ đồ mạch động lực 46

CHƯƠNG VIII LỜI CẢM ƠN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

I Lời cảm ơn 47

II Tài liệu tham khảo 47

CHƯƠNG I SƠ LƯỢC VỀ NƯỚC ĐÁ CÂY

Nước đá cây có vai trò quan trọng trong đời sống và trong công nghiệp.Trongcông nghiệp người ta sử dụng nước đá cây để bảo quản ướp lạnh thực phẩm , dùng chocác tàu đánh bắt thủy hải sản , trong đời sống nước đá được sử dụng để phục vụ chonhu cầu giải khát, giải trí

Trong công nghiệp chế biến nước đá, nước đá thường được sản xuất dưới nhiềudạng tùy theo nhu cầu sử dụng như : đá cây, đá vảy, đá tấm ở đây chúng ta chỉ nghiêncứu hệ thống sản xuất đá cây

Phương pháp sản xuất đá cây là một phương pháp đã dược ứng dụng từ lâu và có những

ưu nhược điểm nhất định sau đây :

Ưu điểm:

Vì có dạng khối lớn nên có khả năng tích trữ lâu,tiện lợi cho việc vận chuyển đi xa

và dùng để bảo quản thực phẩm lâu ngày.Phương pháp sản xuất đơn giản, các thiết bịdùng cho hệ thống có thể chế tạo được ở trong nước và không đòi hỏi các thiết bị đặcbiệt

Nhược điểm :

Chi phí vận hành lớn do phải trải qua nhiều khâu trung gian như: vào nước,rađá,vận chuyển chi phí nhân công lao động chi phí đầu tư ban đầu lớn :chi phí xâydựng bể đá, bể nhúng ,kho bảo quản sản phẩm Tổn thất nhiệt lớn do quá trình từ sảnxuất đến sử dụng phải trải qua nhiều khâu trung gian

Ngày nay do kỹ thuật lạnh phát triển mạnh mẽ nên có nhiều loại nước đá được sảnxuất cũng như có nhiều phương pháp, máy móc thiết bị khác nhau để sản xuất chúng.Đối với hệ thống sản xuất nước đá cây có hai phương pháp sản xuất chủ yếu đó là làmlạnh trực tiếp và làm lạnh gián tiếp qua chất tải lạnh là dung dịch nước muối

Hệ thống làm lạnh trực tiếp có ưu điểm là thời gian sản xuất nhanh nhưng năngsuất bị giới hạn, chỉ thích hợp với những hệ thống có công suất nhỏ

Do yêu cầu của đồ án với bể đá có công suất 10 tấn/ mẻ nên em chọn phương án:làm lạnh gián tiếp qua nước muối

Phương pháp này có ưu điểm lớn là cấu tạo, vận hành đơn giản Hiện nay hầu hếtcác cơ sở sản xuất nước đá cây đều chọn phương pháp này

Dễ gây ăn mòn thiết bị

Phải thường xuyên kiểm tra nồng độ nước muối của dung dịch để tránh hiên tượngđóng băng chất tải lạnh

Ưu điểm:

Không gây ăn mòn thiết bị chế tạo từ thép, kim loại đen chế tạo máy nhưng ănmòn đồng và các hợp kim của đồng Vì vậy không sử dụng đồng và các hợp kim củađồng trong hệ thống amoniac

Có mùi đặc trưng nên dễ phát hiện khi rò rỉ

Không hòa tan dầu bôi trơn máy nén.

Rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyển và bảo quản

Nhược điểm:

Độc hại đối với con người và môi trường

Trong không khí nếu có chứa một lượng NH3 nhất định có thể bắt lửa gây nổ, hỏahoạn

CHƯƠNG II CÁC YÊU CẦU BỐ TRÍ MẶT BẰNG VÀ KẾT CẤU BỂ

Khoảng cách lắp đặt các thiết bị, máy móc phải thuận tiện cho việc vận hành, bảodưỡng, sửa chữa

Mặt bằng bố trí thiết bị phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: công suất của bể đá, kíchthước của bể đá và các phòng chức năng như: phòng máy, hiên ô tô xuất đá

1 Kết cấu sơ bộ và quy trình sản xuất:

Bể đá gồm 1 bể nước muối dược chia làm 2 ngăn : 1 ngăn đặt dàn lạnh còn 1 mộtngăn đặt các khuôn làm đá.Nước muối tuần hoàn trong bể nhờ bơm tuần hoàn Nướcmuối từ trong ngăn cây đá được bơm đẩy vào ngăn có dàn bay hơi (dàn lạnh xương cáhoặc dàn lạnh ống đứng ).Ở đây nước muối được làm lạnh và được đẩy vào ngăn câyđá.Các cây đá thường được bố trí thành các linh đá ,các linh đá có từ 5 đến 7 khuôn đátùy theo cỡ bể

Các linh đá chuyển động trong bể nhờ hệ thống vít đẩy và chuyển động ngược chiềuvới nước muối Khi đã thành đá ,cả linh đá sẽ được cầu trục nâng lên khỏi bể đưa sangnhúng vào bể tan giá trong khoảng từ 2 đến 4 phút sau đó được đưa lên bàn lật để tháokhuôn Khuôn đá được đưa đến hệ thống vòi rót tự động.Nước được đổ đầy khoảng 90%khuôn (khi làm lạnh nước giãn nở không tràn ra bể làm giảm nồng độ nước muối dẫn đếntổn thất nhiệt) rồi linh đá được đưa đến đầu kia của bể, khi linh đá chuyển động hết chiềudài của bể là đã sẵn sàng để ra khuôn

2 Kết cấu tường bao :

Bể thường được xây dựng bằng gạch đỏ, sau đó được bọc cách ẩm và cách nhiệt, lớptrong cũng là lớp thép tấm dày từ 5mm đến 6mm Có thể bố trí các lớp kết cấu theo sơ đồsau :

Bảng 2-1 : Thông số các lớp kết cấu tường bao

TT Lớp vật liệu Độ dàyδ(mm) Hệ số dẫn nhiệt λ(W/m.K) Hệ số dẫn ẩm μ(g/mhMpa)

Chú thích

1 Lớp vữa xi măng 5 Lớp giấy dầu

2 Tường gạch 6 Lớp cách nhiệt (polystirol)

3 Lớp vữa xi măng 7 Lớp giấy dầu

4 Lớp hắc ín quét liên tục 8 Lớp thép tấm

3 Kết cấu nền bể đá:

Nền bể được kết cấu như sau :dưới cùng là lớp đá làm nền và đất đầm kỹ sau đó là lớp

bê tông đá dăm M200 dày 150 ¿ 200 mm,lớp cách ẩm bằng hắc ín dày 1mm, lớp giấydầu dày 1 ¿ 2 mm ,lớp cách nhiệt polystirol ,lớp giấy dầu chống thấm dày 1 ÷ 2 mm,lớp bê tông cốt thép dày 66 ÷100 mm, lớp cát lót mỏng dày từ 10 ¿ 15 mm và cuốicùng là lớp vỏ bể bằng thép tấm dày 5 ¿ 6 mm

1 Tính chiều dày lớp cách nhiệt:

Từ công thức (3-1) trang 85 TL1 tính hệ số truyền nhiệt k cho vách phẳng nhiều lớp :

k=

11

α2:hệ số tỏa nhiệt bên trong bể đá ,tỏa nhiệt khi nước muối chuển động ngang

qua vách đứng Tra bảng 3-7 TL1 trang 86,chọn α2 = 8 (W/m2.K)

δi:bề dày của lớp vật liệu xây dựng thứ i (m)

λi: hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu xây dựng thứ i

⇒ Tổng chiều dày của tường bao:

∑δ=δ i+δ cn=[ (2.0,01)+0 ,11+0,001+(2.0 ,02)+0 ,005]+0,2=0 ,34 (m) =340

(mm) Tồng chiều dày của các lớp kết cấu nền:

≈0,2(ƯW /m2K )

5 Tính kiểm tra đọng sương :

Tra bảng 1-1 TL1, ta tìm được nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất ở An Giang là

35,4oC, độ ẩm trung bình φ =79% Tra đồ thị I-d ta sẽ tìm được : ts =31oC và tư =32oC

Điều kiện để vách ngoài không đọng sương được tính theo công thức (3-7) và (3-8)

TL1 trang 87:

k t≤0, 95 α1t1−t s

t1−t2Trong đó : t1 nhiệt độ không khí bên ngoài ,t1= 35,4 oC

t2 nhiệt độ bể ,t2 =-10oC

t s nhiệt độ đọng sương ứng với t1 = 35,4oC

⇒k t≤0 ,95.23 ,3 35 , 4−31

35 , 4−(−10)⇔k t≤2 ,14Với kt =0,2 đã tính được ở trên ,vậy vách ngoài của bể đá không bị đọng sương

CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BỂ ĐÁ

Để xác định được kích thước của bể đá phải căn cứ vào số lượng ,kích thước của cây

đá ,linh đá,dàn lạnh và cách bố trí dàn lạnh ,loại khuôn đá ,hệ thống tuần hoàn nước muốitrong bể

Số lượng khuôn đá dược xác định dựa vào năng suất bể đá và khối lượng cây đá :

Kích thước khuôn

Thờigianđôngđá

Các khuôn đá được bố trí thành các linh đá , mỗi linhđá gồm có nhiều khuôn ở đấychúng ta sử dụng loại linh đá có 7 khuôn đá x50kg/cây đá

Số lượng linh đá được xác định:

m1=N

n1 với m1 :số lượng linh đá

n1 : số khuôn trên 1 linh đá

N : số khuôn đá

m1=200

7 =28 , 57 chọn m1=29Khoảng cách giữa các khuôn đá tronh linh đá lá 225 mm,hai khuôn hai đầu cách nhau

40 mm để móc cẩu,25 mm hai đầu là khoảng cách từ linh đá đến thành trong của bể,khoảng hở 2 đầu còn lại là 75mm

Chiều dài mỗi linh đá :

L=n1 225+2 75+2 40=7 225+150+80=1805 (mm)Chiều rộng của linh đá :425 (mm)

Chiều cao của linh đá:1150 ( mm)

VII Xác định các kích thước bên trong bể đá :

Kích thước bể đá phải đủ để bố trí các linh đá,dàn lạnh, bộ cánh khuấy và các khe hởcần thiết để nước muối chuyển động tuần hoàn Có hai cách để bố trí dàn lạnh :bố trí dànlạnh một bên, khuôn đá một bên và cách thứ hai hay được sử dụng hơn đó là bố trí dànlạnh ở giữa bể (có độ rộng từ 600-900mm)hai bên bố trí hai dãy linh đá đối xứng,cáchnày có ưu điểm là có hiệu quả truyền nhiệt cao và tốc độ nước muối chuyển động cũngđồng đều hơn

1 Xác định chiều rộng bể đá:

Chiều rộng bể đá được tính theo công thức (3-6) TL2 trang 116:

ƯW=2 L+4 δ+ A

ƯW :Chiều rộng của bể.

L :Tổng chiều dài của hai linh đá bố trí hai bên dàn lạnh (mm)

δ :Khe hở giữa linh đá và vách trong của bể đá (mm)

A :Chiều rộng cần thiết để lắp đặt dàn lạnh,từ 600-900 mm, dựa vàobảng 3-7 TL2 trang 118 đối với bể đá có công suất 10 tấn/mẻ chon A = 700 (mm)

Hình 3.1: kích thước linh đá có 7 khuôn 50kg

C: Chiều rộng đoạn hở cuối bể, C = 500 (mm.)

b :Khoảng cách giữa các linh đá được xác định dựa trên độ rộng của linh

7 Xác định chiều cao của bể đá :

Chiều cao của bể đá phải đủ lớn để có khoảng hở cần thiết giữa đáy khuôn đá và bể.Mặt khác phía trên linh đá là một khoảng hở cỡ 100mm, sau đó là lớp gỗ dày 30mm dùnglàm nắp bể Đối với các bể có công suất từ 5 tấn/mẻ trở lên thường có tổng chiều cao là

Khối lượng khuôn đá (kg) 27,2

VIII Xác định thời gian làm đá :

Thời gian làm đá cây được xác định theo công thức 3-8 TL2 trang 119:

τ = A

|t m|.b0 b0+B)

Trong đó :

τ : thời gian làm đá (giờ)

t m : nhiệt độ trung bình trong bể (oC) ,chọn t m = -10oC

b0 : chiều rộng khuôn đá (m),lấy cạnh ngắn nhất của tiết diện lớn

nhất của khuôn b0 = 0,19 (m)

A,B là các hằng số phụ thuộc vào tỉ số n =

a0

b0 , là tỉ số giữa cạnh dài và cạnh ngắncủa đáy lớn khuôn đá ⇒n=

CHƯƠNG IV TÍNH NHIỆT BỂ ĐÁ

Dòng nhiệt tổn thất qua bể đá được tính bằng công thức :

Q = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 (W)

Q1: dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của bể

Q2: dòng nhiệt để làm lạnh khuôn và đông đá

Q3: dòng nhiệt do thông gió (ở đây bằng 0)

Q4: dòng nhiệt do vận hành

Q5: dòng nhiệt do sản phẩm hô hấp (ở đây bằng 0)

Vì bể đá được đặt trong nhà xưởng nên khả năng bị tổn thất nhiệt do bức xạ mặt tròirất ít, vì vậy tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che chủ yếu gồm 3 thành phần :

Nhiệt truyền qua tường bể đá :Q11

Nhiệt truyền qua nắp bể đá :Q12

Nhiệt truyền qua nền bể đá :Q13

⇒ Q1 = Q11 + Q12 + Q13

Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che được xác định theo công thức (4-2) TL1 trang 106:

Q=k t F(t1−t2) Trong đó : k t : hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che.

F : diện tích bề mặt của kết cấu bao che

t1 : nhiệt độ môi trường bên ngoài.

t2 : nhiệt độ trong bể.

1 Xác định độ chênh lệch nhiệt độ :

Đối với tường ngăn : Δ t= t1−t2 là độ chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên

ngoài bể và bên trong bể Theo bảng 1-1 TL1 trang 7, t1 được chọn là trung bình cộngnhiệt độ tối cao ghi nhận được của tháng nóng nhất: t1 =35,4oC, nhưng do bể đá được đặttrong nhà xưởng nên ta lấy thấp hơn 4-5oC (chọn = 5) ⇒ t1 = 30,4oC

Nhiệt độ bên trong bể là :-10oC ⇒ Δ t=30,4−(−10 )=40,4 oC

Đối với nắp bể Δ t là độ chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên ngoài bể với lớp

không khí bên trong bể (dưới nắp bể ),nhiệt độ lớp không khí này lấy chênh lệch vớinhiệt độ của bể vài độ (chọn bằng 5oC ) ⇒ Δ t=30 , 4−(−5 )=35 , 4 oC

Đối với nền bể, Δ t=30,4−(−10)=40, 4 oC

8 Xác định diện tích bề mặt kết cấu bao che:

Các kích thước đã tính được đều là kích thước bên trong, muốn tính kích thước bênngoài ta phải cộng thêm chiều dày của các lớp kết cấu :

F t=[2.(8, 565+4 ,75)] 1, 72=45 , 8 (m2)Diện tích của nắp và của nền bể được xác định theo kích thước bên trong bể đá :

9 Hệ số truyền nhiệt thực tế qua các bề mặt bao che:

Đối với kết cấu tường :kt = 0,2 (W/m2.K)

Đối với nắp bể :

k n= 11

Kíchthước(m)

E : Năng suất bể đá ( kg/mẻ), E=10000 kg/mẻ

τ : thời gian đông đá ( giây), τ = 18,6.3600 = 66960 giây

q0 : nhiệt lượng cần để làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến

khi đông đá hoàn toàn, q0 được xác định theo công thức (3-18) TL2 trang 123:

Cpn : nhiệt dung riêng nước, Cpn = 4186 (J/kg.K)

r : nhiệt đông đặc của nước đá, r = 333600 (J/kg)

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

t1 : nhiệt độ đầu vào của nước, chọn t1 = 30oC

t2 : nhiệt độ của cây đá, chọn t2 = -7oC

M: tổng khối lượng khuôn đá (kg), M= 200.27,2 = 5440 (kg)

Cpk : nhiệt dung riêng của khuôn, Cpk = 460 J/kg (khuôn làm bằng

thép)

t k1 : nhiệt độ ban đầu của khuôn bằng nhiệt độ ban đầu của nước bằng

30oC

t k2 : nhiệt độ khuôn sau khi nước đá đã hoàn thiện, lấy nhỏ hơn nhiệt

độ trung bình của cây đá từ 2 ¿ 3oC, chọn t k2 = -10oC

1 Nhiệt do bộ cánh khuấy gây ra: Q41

Bộ cánh khuấy được bố trí bên ngoài bể muối, nhiệt năng do bộ cánh khuấy tạo rađược xác định theo công thức (3-21) TL2 trang 124:

Q41=1000 ηNN

ηN : hiệu suất động cơ điện, ηN = 0,8 – 0,95 Chọn ηN = 0,8

N : công suất của bộ cánh khuấy.

Tra bảng 3-8 TL2 trang 125 với công suất bể 5 tấn chọn:

Bảng 4-2: Chọn máy cánh khuấy dùng cho bể có công suất 10 tấn

Model

Tốc độ (vòng/phút)

Lưulượng(m3/phút)

Côngsuất(kW)

Năngsuất bể

đá (tấn)

g : khối lượng phần đá đã tan.

q0 : nhiệt lượng cần thiết để làm 1 kg nước đá từ nhiệt độ ban đầu

đến đông đá hoàn toàn, q0 = 473810 (J/kg)

f : diện tích bề mặt cây đá: đối với cây đá loại 50kg/cây có f =

1,25 (m2)

δ : bề dày phần đá đã tan khi nhúng (m) để có thể tháo ra khỏi

khuôn,

δ = 0,001 (m)

ρ : khối lượng riêng của nước đá: ρ = 900 (kg/cm3)

τ : thời gian đông đá, τ = 66960 giây

1 Xác định tải nhiệt cho thiết bị: Q tb

Tải nhiệt cho thiết bị dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết chothiết bị bay hơi Để đảm bảo được nhiệt độ trong buồng ở những điều kiện bất lợi nhất taphải tính toán tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần có giá trị cao nhất như

13 Năng suất lạnh của máy nén: Q0

Năng suất lạnh của máy nén được tính theo công thức (4-24) TL1 trang 120:

Q0=k Q mn

Trong đó:

k : Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên dường ống và thiết bị của hệ

thống phụ thuộc vào nhiệt độ bay hơi của môi chất Đối với hệ thông làm

b : Hệ số thời gian làm việc ngày đêm của các hệ thống lớn Chọn b= 0,9

⇒ Q0= 1,12.79239,253

1 Các thông số cho trước:

Công suất bể đá cây: 10 tấn/mẻ

Hệ số tỏa nhiệt cao hơn nên làm mát tốt hơn

Ít chịu ảnh hưởng của thời tiết

Tính nhiệt độ nước vào và nước ra thiết bị ngưng tụ:

Khi sử dụng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt lấy nhiệt độ nước vào thiết bị ngưng tụ( t w1 ) cao hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt từ 3 ¿ 5oC (chọn = 4oC)