Thiết kế máy sản xuất đá viên công suất 500kg/h

Thiết kế máy sản xuất đá viên

CHƯƠNG I:

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ VAI TRÒ CỦA NGÀNH KỸ THUẬT LẠNH ĐỐI VỚI NỀN KINH TẾ VIỆT NAM

I.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN NGÀNH LẠNH:

Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh cách đây rất lâu Những nhà khảo cổ học

đã phát hiện ra những hang động có mạch nước ngầm nhiệt độ rất thấp dùng để chứa thựcphẩm và lương thực từ 5000 năm trước

Cách đây 2500 năm ở Ai Cập, người ta làm mát không khí bằng cách quạt các bìnhxốp cho nước bay hơi Cách đây 2000 năm người Ấn Độ và Trung Quốc biết trộn muối vàonước để tạo nhiệt độ thấp hơn

Tuy vậy, kỹ thuật lạnh hiện đại bắt đầu từ khi giáo sư Black tìm ra nhiệt ẩn hoá hơi vànhiệt ẩn nóng chảy vào năm 1761 - 1764 Con người đã biết làm lạnh bằng cách cho bayhơi ở áp suất thấp

Sau đó là một phát hiện quan trọng không kém, Clouet và Monge lần đầu tiên hóalỏng được SO2 vào năm 1780 Từ 1781 Cavallo bắt đầu nghiên cứu hiện tượng bay hơi mộtcách có hệ thống hơn

Kỹ thuật lạnh phát triển mạnh mẽ nhất là vào thế kỉ 19 Năm 1823 Faraday bắt đầucông bố những công trình về hoá lỏng khí SO2, H2S, CO2, N2O, C2H2 và HCL Đến 1845,ông đã hoá lỏng hẩu hết các loại khí kể cả etylen (C2H4), nhưng vẫn chưa hoá lỏng được cáckhí : O2, N2, CH4, CO, NO, H2, vì thế người ta cho rằng chúng luôn luôn ở thể khí và đượcgọi là các khí”vĩnh cữu – Permanari” Bởi vì Natlerev (Ao) đã nén chúng đến một áp lựccực lớn 3600 atm mà vẫn không hoá lỏng được Mãi tới 1869, Andrew (Anh) giải thíchđược điểm tối hạn của khí hóa lỏng và nhờ đó mà Cailletet và Pictet (Pháp) hoá lỏng được

O2, N2 vào năm 1877, Dewar (Anh) hoá lỏng H2 năm 1898, Linde (Đức) hoá lỏng O2 và N2

và tách bằng chưng cất, K.Onnes (Hà Lan) hoá lỏng được Heli

Năm 1834 J.Perkinh (Anh) đã đăng kí bằng phát minh đầu tiên về máy lạnh nén hơivới các thiết bị đầy đủ như một máy lạnh nén hơi hiện đại, bao gồm : máy nén, giàn ngưng

tụ, giàn bay hơi và van tiết lưu Đến cuối thế kỉ 19 nhờ sự cải tiến của Linde (Đức) với việc

sử dụng NH3 làm môi chất lạnh cho máy nén hơi, viếc chế tạo máy lạnh nén hơi mới pháttriển rộng rãi trong hầu hết các ngành kinh tế quốc dân

Năm 1810 Leslie (Pháp) đưa ra máy lạnh hấp thụ đầu tiên, là loại máy lạnh hấp thụchu kì với cặp môi chất là H2O/H2SO4 Đến giữa thế kỉ 19, nó được phát triển một cách rầm

rộ nhờ kỹ sư Carré (Pháp) với hàng loạt bằng phát minh và máy lạnh hấp thụ chu kỳ và liêntục với các cặp môi chất khác nhau

Năm 1899 Geppert (Đức) đăng kí bằng phát minh máy lạnh khuếch tán hoàn toànkhông có chi tiết chuyển động, sau đó đựơc Platon và Munters (Thụy Điển) hoàn thiện vàonăm 1922 nó vẫn có vị trí quan trọng cho tới ngày nay

Đưa vào kết quả nghiên cứu của các nhà lý thuyết bác sĩ người Mỹ Gorrie đã thiết kếchế tạo thành công máy lạnh nén khí dùng để điều tiết không khí cho trạm xá chữa bệnh sốtcao của ông

Máy lạnh Ejector hơi nước đầu tiên do Leiblanc chế tạo năm 1910 Đây là một sự kiện

có ý nghĩa trọng đại, bởi vì nó đơn giản Năng lượng tiêu tốn cho nó là nhiệt năng, do đó ta

có thể tận dụng được các nguồn năng lượng phế thải để làm lạnh

Một sự kiện quan trọng nữa trong lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh là việc sản xuất vàứng dụng các Freôn ở Mỹ vào năm 1930 Freôn thực chất là các chất hữu cơ Hydrocacbua

no hoặc chưa no như : CH4 , C2H4 … Được thay thế một phần hoặc toàn bộ các nguyên tử

sản xuất ở xưởng Dupont Kintic Chemical Inc với tên thương mại là Freôn Đây là môi chấtlạnh có nhiều ưu điểm như không cháy nổ, không độc hại… đã góp phần vào việc phát triển

kỹ thuật lạnh

Từ khi một số Freôn bị cấm do phá hủy tầng ozôn, gây hiệu ứng lồng kính, thì NH3 đãlấy lại chỗ đứng, và người ta bắt đầu nghiên cứu lại NH3 mặc dù nó có nhiều nhược điểmnhư cháy nổ, độc hại…

Ngày nay kỹ thuật lạnh hiện đại đã tiến những bước rất xa, có trình độ khoa học kỹthuật ngang với các ngành kỹ thuật tiên tiến khác Người ta đang tiến dần tới nhiệt độ khôngtuyệt đối Nhiệt độ ở dàn nóng có thể đạt tới 1000C dùng cho mục đích của bơm nhiệt nhưsưởi ấm, cô đặc, sấy…

Công suất của tổ hợp máy cũng được mở rộng Ở các trung tâm điều tiết không khícông suất có thể lên tới vài triệu Oat

Hiệu suất máy tăng lên đáng kể, chi phí vật tư và các chi phí năng lượng cho một đơn

vị lạnh giảm xuống rõ rệt Tuổi thọ và độ tin cậy tăng lên Mức độ tự động hoá của các hệthống lạnh và máy lạnh tăng lên rõ rệt, những thiết bị lạnh tự động hoá hoàn toàn bằng điện

tử và vi điện tử, dần dần thay thế các thiết bị thao tác bằng tay

II.VAI TRÒ KỸ THUẬT LẠNH ĐỐI VỚI NỀN KINH TẾ VIỆT NAM:

Ở Việt Nam, mặc dù đã trãi qua nhiều năm chiến tranh, nhưng nhà nước đã có nhữngchú ý đúng mức về việc phát triển kỹ thuật lạnh Từ chỗ Miền Bắc chỉ có vài trạm nhỏ, nay

đã có hàng trăm cơ sở, có những cơ sở trang bị máy lạnhvới công suất hàng triệu Kcal/h, kể

cả mạng lưới trong toàn quốc, thì nước ta đã có tới trên 400 cơ sở lạnh lớn nhỏ Trên mặtđất cũng như dưới nước (các tàu đánh bắt) Tổng cộng tất cả các trạm lạnh ở nước ta thìcông suất đạt được tới 40 triệu Kcal/h

Nước ta có điều kiện địa lý thuận lợi với bờ biển trãi dài 3000 cây số, rất thuận lợi choviệc phát triển ngành lạnh đi đôi với ngành đánh bắt, nuôi trồng thuỷ hải sản

Những năm gần đây ở nước ta nhu cầu làm lạnh ngày càng tăng nhanh Đã có hàngtriệu phân xưởng đông lạnh thực phẩm xuất khẩu như : tôm, cá, thịt, rau, quả,… đựơc xâydựng trên khắp mọi miền đất nước Kỹ thuật lạnh đã thâm nhập hơn 60 ngành kinh tế khácnhau Với sự mở cửa liên doanh với nước ngoài, các dịch vụ thương mại, du lịch phát triểnmạnh với sự hình thành các trung tâm văn hoá, giao dịch quốc tế, đòi hỏi sử dụng rất nhiều

kỹ thuật lạnh Hơn nữanước ta có khí hậu nhiệt đới quanh năm nóng bức, độ ẩm lại cao, chonên việc điều hoà không khí, bảo quản thực phẩm và giải khát bằng nước đá là nhu cầu bứcthiết hiện nay

Tuy vậy trình độ khoa học kỹ thuật của nước ta còn non yếu, ngành lạnh ở Việt Namchúng ta hiện nay là quá nhỏ bé, chúng ta chỉ chế tạo được các loại máy lạnh NH3 nhỏ, chưachế tạo được các loại máy lạnh cỡ lớn, máy lạnh Freôn hay các thiết bị tự động hoá Phầnlớn thiết bị sử dụng hiện nay với công suất lớn đều nhập từ nước ngoài

Do vậy việc nghiên cứu và tổ chức phát triển ngành lạnh ở nước ta là sự cần thiết Vàchắc chắn sẽ mang lại hiệu quả kinh tế to lớn cho đất nước

Chương 2 TỔNG QUAN PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ

I LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ CHỌN VỊ TRÍ XÂY DỰNG PHÂN XƯỞNG :

Ở khu vực phía nam của nước Việt Nam, Thành Phố Hồ Chí Minh là nơi có số dânphân bố đông nhất (trên 5 triệu dân với diện tích 2093,7 km2) Bên cạnh đó Thành Phố HồChí Minh còn là nơi tập trung nhiều ngành khoa học kỹ thuật và dịch vụ trong nước vàquốc tế Vì thế nhu cầu của con người và thực phẩm, sinh hoạt, dịch vụ ngày một gia tăng

Với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm quanh năm hầu như không có mùa đông Ngườidân ở đây có nhu cầu giải khát rất lớn Thị trường nước giải khát tràn ngập Thành Phố HồChí Minh với các sản phẩm : Cocacola, Pepsi,tripeco… và các loại khác như : Bia SàiGòn (Việt Nam), Heineken, Tiger Tất cả những loại nước giải khát trên được người dân

sử dụng với nước đá Do vậy nước đá có vai trò rất quan trọng trong nhu cầu giải khát Cứtính bình quân lượng nước đá sử dụng cho một người trong một ngày là 100 gram thì với

số dân 5 triệu, Thành Phố Hồ Chí Minh sẽ tiêu thụ hơn 500 tấn nước đá trong một ngày.Con số này quả thật rất lớn so với phần cung nước đá hiện nay ở thành phố

Chính vì thế việc xây dựng một phân xưởng sản xuất nước đá tinh khiết ở ThànhPhố Hồ Chí Minh thích hợp đáp ứng nhu cầu người dân thành phố cả về số lượng lẫn chấtlượng, hơn nữa nước đá tinh khiết bảo đảm vệ sinh cho người sử dụng, bảo đảm sức khoẻngười dân Chắc chắn dần sẽ thay thế nước đá cây, và chiếm lĩnh thị trường thành phố

Quận Tân Bình là nơi có địa hình rộng lớn, nhiều khu công nghiệp được xây dựng

ở đây Mặt bằng rẻ so với các quận khác ở thành phố Có các đặc điểm sau :

- Vị trí địa lí : nằm hướng Bắc thành phố Hồ Chí Minh Địa hình bằng phẳng,giáp ranh với quận 6, quận 10, quận 11, quận Phú Nhuận, huyện Bình Chánh, huyện HócMôn, quận Gò Vấp

- Khí hậu : khí hậu thành phố Hồ Chí Minh nói chung, quận Tân Bình nóiriêng, đều mang khí hậu nhiệt đới gió mùa, có 2 mùa rõ rệt, mùa mưa kéo dài từ tháng 4 –

5 đến tháng 10 – 11 Lượng mưa bình quân 2000 ml/năm

+ Sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất

Giao thông thuận tiện với những đại lộ Hoàng Văn Thụ, Cách Mạng Tháng Tám,

Lý Thừơng Kiệt, Au Cơ, phân bố vào các quận giáp biên và 2 trung tâm thành phố

Qua những lập luận trên cho thấy quận Tân Bình là nơi tốt nhất để xây dựng phânxưởng sản xuất nước đá tinh khiết có hiệu quả kinh tế cao

II MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG :

Do vị trí xây dựng ở thành phố Hồ Chí Minh Phân xưởng sản xuất nước đá, cầnbiết tận dụng tối đa các mặt bằng cho phép Điều này không nằm ngoài mục đích giảm chiphí ban đầu Mặc dù việc dự trữ đất để mở rộng phát triển mở rộng phân xưởng là điềucần thiết nhưng điều ấy chỉ phù hợp với những nơi có mặt bằng rộng lớn, giá rẻ Ở đâyphân xưởng sản xuất nước đá đang thiết kế được xây dựng với tổng diện tích dự toán là :42*33 = 1386 m2 Bao gồm các bộ phận : Phòng hành chánh, phòng kỹ thuật, phòng máy,khu xử lý nước, phòng làm đá, kho trữ đá và khoảng sân để xe vào và ra trong quá trìnhxuất hàng từ kho

Toàn bộ khu vực sản xuất và điều hành sản xuất được xây dựng trên mặt bằng chữ

L, bộ phận lọc nước chiếm 80 m2 , phòng máy chiếm 140 m2 , phòng trữ đá chiếm 30 m2

và khu hành chánh chiếm 80 m2 Ngoài ra còn có phòng bảo vệ và trạm biến điện, phòng

vệ sinh

III SO SÁNH CHẤT LƯỢNG NƯỚC ĐÁ HIỆN NAY :

Hiện nay ở Thành phố Hồ Chí Minh ngành sản xuất nước đá đã được nhà nước và

tư nhân quan tâm

Về phía nhà nước có các xí nghiệp : Đông Lạnh I vừa sản xuất nước đá cây phục vụsản xuất, sinh hoạt Xí nghiệp Seaprodex (Au Cơ), Seapromit Co (Hoà Bình),sản xuất đávảy, đá cây chủ yếu phục vụ cho sản xuất : ướp lạnh và bảo quản sản phẩm đông lạnh

Về phía tư nhân sản xuất nước đá chủ yếu phục vụ sinh hoạt làm thức uống Đó là

+ An Phú Thủ Đức, Bà Chiểu (300 cây/ngày), Điện Biên Phủ (300 cây/ ngày),Nguyễn Trãi (300 cây/ ngày), Hàm Tử (1000 cây/ ngày), Hóc Môn (300 cây/ ngày) + Vạn Đạt (Rosa) : sản xuất nước đá tinh khiết với năng suất 15 tấn/ngày.Khi so sánh chất lượng nước đá chúng ta xét đến thành phần của nguồn nước kếttinh Bởi vì những thành phần tính chất của nước sẽ trực tiếp đánh giá phẩm chất của nướcđá.

Sau đây là một số kết quả phân tích các mẫu nước ngầm, nước máy ở thành phố

thấm

Phần dưới lớp thấm

5,20,31641554-0vết4019,520020090

5,49,03613,9-8,523,080,05011,9043,04 86

Bảng kết quả phân tích nước trong mùa khô tháng 3 – 1994 phân xưởng nước đáHóc Môn

Bảng kết quả phân tích mẫu nước máy lấy từ chủ hộ : Võ Quang Sang : 209 Tân Phước, phường 6, quận 10, thành phố Hồ Chí Minh, của viện Pasteur ngày 11 -

10 - 1999 (kèm theo tiêu chuẩn).

.IV Một số loại nước đá ;

Nước đá thực phẩm là nước đá làm từ nước đảm bảo tiêu chuẩn thực phẩm về tạp chất,

về vi khuẩn, đặc biệt vi khuẩn đường ruột

Nước đá khử trùng là nước đá được sản xuất từ nước đã được khử trùng bằng hóa chấtnhư hypoclorit, canxi, nitrat natri … Nước đá khử trùng dùng chủ yếu trong công nghiệp hoặctrên các tàu đánh bắt cá xa bờ để chuyên chở và bảo quản cá tươi

Nước đá từ nước biển được sản xuất từ nước biển có nồng độ cao, chủ yếu sử dụngtrong công nghiệp cá để chuyên chở và bảo quản cá tươi khi đánh bắt xa bờ Nhờ độ mặn caonên nhiệt độ nóng chảy thấp hơn 00C nên chất lượng bảo quản cá cao hơn và thời hạn bảoquản kéo dài có khi đến 2  3 ngày

2.3 Một số phương pháp sản xuất nước đá:

2.3.1 Bể nước đá khối:

Bể nước muối được chia làm hai ngăn, ngăn lớn được bố trí các khuôn đá còn ngănnhỏ để bố trí các dàn bay hơi làm lạnh nước muối Trong bể có bố trí một bơm nước muốituần hoàn mạnh từ dàn bay hơi ra làm lạnh khuôn rồi lại quay lại dàn bay hơi Dàn bay hơikiểu ống đứng hoặc kiểu xương cá có khả năng tăng khả năng trao đổi nhiệt lên đáng kể Cáckhuôn đá được ghép lại với nhau thành các linh đá suốt chiều ngang của bể thường từ 10 đến

15 khuôn Các linh đá không phải đứng im trong bể mà chuyển động từ đầu này đến đầu kiacủa bể nhờ cơ cấu chuyển động xích Khi một linh đá đã kết đông xong và được nhắc ra khỏi

bể thì cơ cấu xích chuyển động dồn tất cả các linh đá chừa ra phần cuối bể một khoảng hở vừa

đủ để đặt linh đá đã đổ đầy nước mới vào Chuyển động giữa nước muối tuần hoàn và linh đá

là ngược chiều

Khi đá đã kết đông trong khuôn , toàn bộ lênh đá được cầu trục nâng ra khỏi bể và thảvào bể làm tan giá Các khuôn đá nóng lên , lớp băng dính khối với khuôn tan ra , cầu trục sẽnâng linh lên và đặt vào cơ cấu lật Do trọng lực , linh đá lật các khối đá ra và các khối đátrượt lên bàn trượt đá để vào kho chứa đá , còn linh đá được cầu trục đưa đến máng rót nước Máng rót nước tự động nhiều vòi có định lượng rót đồng thời cho tất cả các khuôn đá lượngnước đã định trước Sau khi rót nước xong linh đá được đặt vào đầu bể vị trí mà cơ cấu xíchvừa đẩy toàn bộ các linh đá dịch ra

Máy lạnh phục vụ cho bể nước muối thường là máy lạnh amoniac một cấp , thiết bịngưng tụ là bình ngưng ống chùm , dàn ngưng tụ bay hơi hay dàn tưới Nước muối được sửdụng thường là NaCl hoặc CaCl2, đôi khi là MgCl2

2.3.2 Sản xuất nước đá trong suốt:

Ngoài tiêu chuẩn về nước, muốn sản xuất nước đá trong suốt cần phải khuấy để cặnbẩn và bọt khí bám trên bề mặt hình thành đá tách ra Có 3 phương pháp khuấy bề mặt kếtđông đá để sản xuất đá trong suốt

Phương pháp áp thấp là sử dụng khí nén ở áp suất 0,2 đến 0,25 bar áp suất dư, thổi vàogiữa khuôn và khi đá đông gần đến giữa khuôn phải rút ống phun khí ra Khi đầu ống bị đốngbăng phải dùng nước nóng hoặc hơi phun vào để nhổ ống ra

Phương pháp áp cao là sử dụng khí nén ở áp suất cao từ 1,5 đến 2 bar áp suất dư Sửdụng phương pháp này người ta khắc phục được nhược điểm là phải rút ống phun ra kịp thờicủa phương pháp áp thấp Tuy nhiên do phải thổi khí vào từ đáy khuôn lên nên ở đây lại xuấthiện nhược điểm là mũi phun nằm trong nước muối rất dể tắc do nước ẩm trong khí nén đóngbăng bịt kín Do đó khí nén áp cao phải được khử ẩm triệt để

Phương pháp thứ 3 tương đối đơn giản là dùng một que gổ khuấy Các cơ cấu khuấyđược bố trí cho tất cả các khuôn của một linh đá Hai đầu được lắp vào hai que lắc truyềnđộng từ một cơ cấu lắc Khi đá kết đông gần đến tâm thì cơ cấu lắc phải được lấy ra khỏikhuôn đá để không bị đóng băng vào khuôn đá Khoảng nước đá còn lại ở tâm là nước đá đục Có thể cải thiện lượng nước đá này bằng cách tháo lượng nước còn lại đó ra và thay vàolượng nước sạch mới

1 Nước đá tấm:

Nước đá tấm là loại nước đá khối có kích thước dài 3  4m, cao 2  2,5m, dày 0,25

 0,35m, nặng 3  4 tấn Ưu điểm là có thể bảo quản lâu, khó tan

Nước đá tấm được sản xuất trong một khuôn kiểu tấm có chiều dài, rộng và cao tương

tự kích thước tấm đá cần sản xuất Chung quanh là áo nước muối bố trí kiểu hai vỏ Khuôn sẽđược đổ đầy nước và được kết đông thành tấm nước đá nhờ nước muối lạnh đi phía vỏ Saukhi tâm tấm kết đông kết đông lại với nhau thành tấm nước đá liền thì người ta cho nước muốinóng vào để làm tan giá và tấm đá được cẩu ra ngoài

Có thể bố trí môi chất lạnh sôi trực tiếp trong không gian giữa hai vỏ Khi làm tan đá

2 Phương pháp Vilbushevich (phương pháp làm đông đá trực tiếp)

Đây là phương pháp sản xuất nước đá khối nhanh, sử dụng môi chất lạnh sôi trực tiếp,rút ngắn đáng kể thời gian kết đông đá bằng cách bố trí một hoặc nhiều ống hai vỏ có môichất lạnh sôi trực tiếp bên trong khối đá cần đông Khi làm tan giá , người ta phải tháo toàn bộmôi chất lỏng vào một bình chứa đặt thấp hơn , sau đó cho hơi nóng vào làm tan lớp băngdính vào khuôn Với sức nặng của mình , cây đá tự mở nắp và rơi xuống bàn trượt phía dưới

để đi vào kho chứa đá Nếu bố trí các cơ cấu thổi không khí , người ta vẫn có thể sản xuấtnước đá trong suốt với phương pháp sản xuất nước đá nhanh này

Khi sử dụng phương pháp này thì thời gian đông đá giảm xuống đáng kể Cây đá 25 kgchỉ cần 2- 3h là kết đông xong , trong khi đó đối với bể nước muối phải mất 15h

3 Phương pháp Fechner và Grasso:

Fechner: Các khuôn đá hình trụ được cố định trong bể nước được làm lạnh trực tiếpbằng môi chất lạnh Đá được kết đông trên bề mặt khuôn hình trục Phía dưới khuôn bố trí cácvòi phun không khí để sản xuất đá trong suốt Khi khối đá đủ dày người ta ngưng cấp lỏngcho khuôn và chuyển sang chế độ làm tan giá, cây đá tự nổi lên phía trên như “tên lửa”

Grasso: Thay bằng các khuôn hình trụ hai vỏ ở trên, Grasso chỉ làm các ống hai vỏ ởđáy bể nước Các ống này tập trung lại thành từng nhóm, nước đá sẽ đóng băng trên bề mặtống Khi các khối băng đông kết lại với nhau thành cây đá thì quá trình kết đông kết thúcchuyển qua quá trình làm tan giá bằng hơi nóng Cây đá sẽ nổi lên trên Do không có khuônbên ngoài nên cây đá không có hình dáng cố định và cũng không bằng

****Tiêu chuẩn nước để sản xuất nước đá tinh khiết:

A N c đá tinh khi t ph i đ m b o các yêu c u sau:ước đá tinh khiết phải đảm bảo các yêu cầu sau: ết phải đảm bảo các yêu cầu sau: ải đảm bảo các yêu cầu sau: ải đảm bảo các yêu cầu sau: ải đảm bảo các yêu cầu sau: ầu sau:

Số lượng vi khuẩn trong nước 100 con/ml

Để đảm bảo chất lượng nước đá làm bằng nước có tạp chất lớn, nên tăng cường độchuyển động của nước lên 2  3 lần, nâng nhiệt độ đóng băng lên –6 đến -80C, tốt nhất làlàm sạch bằng phương pháp kết tinh chậm ở –20C đến –40C.

Nếu không thực hiện được các biện pháp trên thì có thể làm mềm nước: táchCacbonnat canxi, Magze, sắt, nhôm ra khỏi nước bằng vôi là quá trình hóa học giản đơn Ví

dụ như đối với canxi:

Ca(OH)2 + Ca(HCO3) = 2CaCO3 + 2H2O

Khi đó các chất hữu cơ sẽ đọng lại cùng với hợp chất cacbonat Sau đó nước đã đượcgia công bằng vôi, được lọc qua cát thạch anh Đến đây nước đã đảm bảo các chỉ số chung,nhưng còn chứa sắt Trước khi lọc cần bổ sung thêm một ít vôi nữa Khi cho nước ngậm khí,sắt thường kết hợp với CO2 tạo thành cặn và dể dàng bị tách ra

Có thể lọc nước dể dàng bằng cát thạch anh hay bằng nhôm sunfat Phương pháp nàykhông những đảm bảo làm mềm nước tích tụ các chất hữu cơ và vôi mà còn chuyển hóabicasbonat thành sunfat, kết quả là giảm được tính dòn và do đó có thể hạ được nhiệt độ đóngbăng Như vậy cần giữ độ pH trong nước ở mức 7 để giảm tính dòn của nước đá

C Các loại thiết bị làm đá :

1 Máy làm đá mảnh của Short và Raver:

Máy gồm hai hình trụ hai võ đứng, môi chất lạnh sôi ở trong, bên ngoài cách nhiệt,bên trên có bố trí bể nước và có vòi cho nước chảy đều lên bề mặt trong của hình trụ Gặplạnh nước đóng băng lại và được hai lưỡi bào có răng cưa nạo ra khỏi bề mặt hình trụ khi hailưỡi bào này quay Đá mãnh được thu ở phía dưới còn nước thừa được bơm trở lại bể trêncao Hiện nay phương pháp này được sử dụng rộng rãi vì chúng rất kinh tế Máy hiện đạiđược cải tiến chút ít ví dụ trục quay ở giữa chỉ mang một dao cắt còn phía đối diện là vòi phunnước Nước phun đóng băng quay khi gặp bề mặt lạnh và được dao nạo ra Do nước đá cónhiệt độ rất thấp nên nó bóc ra khỏi tang trống rất dể dàng, chúng rất dòn và có khả năng bảoquản lâu

2 Máy làm đá tuyết Pak-Ice của Taylor:

Máy bao gồm một tang trống, hai đầu có hai nắp và phía ngoài có môi chất lạnh sôi,bên trong có hai lưỡi dao nạo quay với tốc độ 250 v/ph để nạo đá hình thành trên tang trống

Để tăng bề mặt trao đổi nhiệt phía nước người ta tạo các đường dích dắc Nước sẽ được cấpvào một nắp và hỗn hợp nước và đá vụn ra phía nắp kia Để nạo được toàn bộ đá hình thànhtrên bề mặt trong của tang trống, tất nhiên hai lưỡi dao nạo cũng phải có hình dích dắc tươngứng với bề mặt trong của tang trống Hỗn hợp nước và đá vụn được đưa qua một lưới lọc đểlọc lấy đá còn nước lại được đưa trở lại máy Nước cấp cho máy phải có nhiệt độ gần 00C nênphải được làm lạnh sơ bộ trước Loại đá tuyết này thường chỉ sử dụng để làm lạnh trực tiếpchất lỏng Để bảo quản, vận chuyển và sử dụng dể dàng hơn, Taylor đã phát minh thêm mộtloại máy ép viên đá tuyết thành các cục đá dạng quả bàng loại 230 (g) và 450 (g)

3 Máy đá cở nhỏ :

Các loại máy đá cở nhỏ vài chục kg đến vài trăm kg đá/24h thường là các loại máy đáhoàn toàn tự động , sản xuất đá cục trong khay hoặc đá mãnh Các loại máy này rất cần thiếtphục vụ cho các quán hàng giải khác , quán ăn nhà hàng , khách sạn , cho mục đích tiêudùng ,phục vụ đời sống , y tế , các bệnh viện và trong cả các xí nghiệp …

Một phần nhu cầu này đã được đáp ứng bằng các tủ lạnh gia đình , tủ lạnh thươngnghiệp nhưng nhu cầu đối với các máy đá vẫn rất lớn , chính vì vậy đã có nhiều cơ sở sản xuấtmáy đá , tủ đá nhỏ chuyên dùng Hình dưới mô tả một tủ đá chuyên dùng để sản xuất cáckhay đá nhỏ Đây là dạng tủ đá đơn giản nhất Các giá đặt khay đều là dàn bay hơi kiểu tấm

hoặc tấm có ống bay hơi đặt phía dưới để thu nhiệt của khay qua sự truyền nhiệt trực tiếp từkhay sang tấm đở đến dàn

Ngày nay , các loại máy đá công suất nhỏ rất phong phú và đa dạng đặc biệt ở Mỹ Các máy này làm việc theo hai phương pháp liên tục và chu kì Máy làm việc theo phươngpháp liên tục chủ yếu là sản xuất đá mãnh , nguyên lí làm việc là cho nước chảy trên bề mặtngoài hoặc bề mặt trong một ống bay hơi hình trụ Đá hình thành trên đó được một dao nạokiểu trục vít hoặc cánh quay nạo ra khỏi bề mặt bay hơi , và đẩy vào thung chứa

4 Máy làm đá viên:

Có rất nhiều kiểu máy làm đá viên (ống) khác nhau như của Vogt (Mỹ), Linde (Đức),Escher-Wyss (Mỹ), Astra (Đức), Trépaud (Pháp), Doelz (Đức) Tất cả chúng đều có chungnguyên lý là làm việc theo chu kỳ, kết đông đá trong các ống, môi chất lạnh sôi trực tiếp bênngoài ống, khi đã kết đông đến chiều dày cần thiết, đổi sang chu kỳ tan giá, các ống đá rơixuống và được dao cắt ra từng thỏi đá rộng  = 30 đến 50 mm dài 50 đến 100 mm

Máy làm đá ống Vogt (Mĩ) có cấu tạo như sau Máy gồm một bình hình trụ đứng, bêntrong bố trí nhiều ống làm đá (kết cấu tương tự bình ngưng ống võ đứng), bên trên là thùngnước có bộ phận phân phối nước cho nước chảy đều lên bề mặt của ống Phía dưới có thùnghứng nước thừa không kết đông được thành đá Khi độ dày ống đạt 10  15mm thì kết thúcquá trình làm đá để chuyển sang quá trình tan giá

Ở quá trình tan giá, người ta dùng bơm nước, đóng van cấp lỏng và đường hút sau đó

mở van hơi nóng 10 cho hơi nóng tràn vào, đẩy lỏng vào bình chứa thu hồi 6 và làm tan lớpbăng của các ống đá Các ống đá rơi xuống và được dao cắt ra theo độ dài yêu cầu Sau đóquá trình làm đá lại bắt đầu Lỏng từ bình 6 được đưa về dàn ống, van cấp lỏng và van hút

mở, bơm nước hoạt động trở lại

Thời gian làm đá tùy theo độ dày đá, nhiệt độ bay hơi, còn thời gian tan đá khoảng 2phút và độ dày tổn thất khi tan giá là 0,5mm

Để giảm tổn thất khi tan giá các ống khuôn giá phải có kích thước đồng đều, nhẳn,thẳng ở phía trong ống

Để phân phối nước đều trong các ống phía bên đầu ống ta bố trí các nút đậy có các renxung quanh

Để đá không bị gãy vụn khi cắt ra từng thỏi, ta dùng dao cắt gồm hai hình bán nguyệt

và quay tròn theo hướng vuông góc vói trục của máy làm đá

Vì làm lạnh trực tiếp nên cần lượng môi chất nhiều nên sử dụng NH3 vì nó rẻ, để tìm

2.7 Ưu nhược điểm của máy làm đá dạng viên:

Ưu: Thiết bị nhỏ gọn, thời gian làm đá nhanh Do làm lạnh trực tiếp nên ít bị tổn thấtlạnh, thiết bị ít bị hao mòn Sản phẩm làm ra sạch, dể sử dụng trong sinh hoạt nên rất được ưachuộng Thiết bị tự động hóa tuần hoàn nên không sử dụng công nhân nhiều

Nhược: Thiết bị đắt tiền, sản phẩm làm ra giá thành cao nên khó tiêu thụ Sản phẩmlàm ra phải sử dụng ngay, không bảo quản lâu được vì chúng dể bị kết nối vào bị hao tốnnhiều

Các ống làm đá phải đầy, đảm bảo không bị gò rỉ để môi chất tràn vào gây nguy hiểm.Nếu dao không được thiết kế hoàn hảo dể gây vụn vở đá

Chương 3:

TÍNH CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM

3.1 Mục đích của việc sử dụng cách ẩm cách nhiệt:

Cách ẩm cách nhiệt la một việt hết sức quan trọng trong việc thiết kế phân xưởnglạnh nó góp phần giảm bớt sư thất thoát nhiệt ra môi trường xung quanh Ngăn dòng nóng từngoài xâm nhập vao phòng lạnh,lam giảm năng xuất lạnh

3 2 Những yêu cầu của vật liệu cách nhiệt, cách ẩm:

3.2.1 Vật liệu cách nhiệt:

- Phải có hệ số dẫn nhiệt nhỏ

- Có khối lượng riêng không lớn lắm, độ hút ẩm bé, không dể cháy, bền đối với tácđộng của môi trường

- Chịu được nhiệt độ thấp, có độ bền cơ học cao, chịu được khi va chạm

- Không sinh mùi lạ hoặc hút mùi của môi trường xung quanh

- Không độc hại đối với sức khỏe con người

- Dể gia công, lắp đặt, giá thành rẻ …

3.2.2 Vật liệu cách ẩm:

Hiện nay thông dụng nhất đối với vật liệu cách ẩm là bitum Bitum còn gọi là nhựađường (hắc ín) là loại vật cách ẩm khá tốt, tiện dùng Bitum được dùng dưới dạng nóng chảyhay pha với các dung môi như cồn, xăng rồi quét lên bề mặt cách ẩm Hệ số thấm ẩm của nórất bé  = 0,00015 g/m2n.mmHg

Giấy cách ẩm: Giấy này được sản xuất từ cactong sấy khô tới 3  4% Sau đó nhúngtẩm 1 hay 2 lần trong bitum nóng chảy Ưu điểm của nó là độ bền cơ học cao, không bị lãohóa như bitum Hệ số thấm hơi  = 0,00018

3.3 Tính toán cách nhiệt, cách ẩm cho máy làm đá:

Máy làm đá chỉ cách nhiệt, cách ẩm thành bao quanh Chọn máy làm đá có hình trụtròn và có cấu tạo thành bao quanh như sau:

thép Bitum

Các thông số tra ở tài liệu [4] :

( m )

i

 Kcal/h.m.k

i

g/m.h.mmHg

i 1

cn cn

1

1K1

cn: Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt W/m.K

cn: Chiều dày lớp cách nhiệt (m)

6 0 5 0 06 0 , 3 1 2

 : Hệ số dẫn nhiệt của NH3 ,  0.541(w/mK)

:

 Khối lượng riêng của NH3 lỏng ,658.5(Kg/m3)

,: Khối lượng riêng của NH3 hơi ,, 1.966(Kg/m3)

o :Khối lượng riêng của hơi NH3 ở 1 at , o 0.823(kg/m3)

 : Sức căng bề mặt , 38*103N / m





r : An nhiệt hoá hơi của NH3 , r = 1314*10-3 KJ/Kg

c : Nhiệt dung riêng , c = 4.19 KJ/Kg.K

= 0.023 w/m2

k m

w/ 7172)

10.254.0(

*19.4

*823.0

*)10.1314(

*)10.38(

023.0

*966.1

*658

*541.0

*

3 0 3 3

0 66

0 6

0 3 5

0 3

6 0 06

0 5

0 3 1

i 1

cn cn

11

K1

6177

139

2

*002.018.0

2

*001.0.3.23

1(23.0

1[047





Chọn cn 0.2m theo tiêu chuẩn

- Tính lại hệ số truyền nhiệt :

k =

2 1

11

2

*002.0047.0

2.02

*18.0

001.03

 Kiểm tra tính động sương trên bề mặt ngoài của đá:

Điều kiện vách ngoài không đông sương:

K<= KS

KS= 0.95*ng ng tr

s ng

t t

t t

333.37





=2.088

Ks=2.088 >K.Vậy khong đọng sương

3.4 Tính toán cách nhiệt, cách ẩm cho kho đá:

* Trần:

0,90.820,90.0150.037

0.0110.120.0110.033

i 1

cn cn

11

K1

.005,082.0

1,09,0

01,03,23

127,0

1037,0

cn



)(121,

Chọn cn  0,13 (m)

Kt =

2 1

11

005,082.0

1,0037,0

13,03,231

Kiểm tra tính động sương trên bề mặt ngoài của tường:

Điều kiện vách ngoài không đông sương:

K<= KS

KS= 0.95*ng ng tr

s ng

t t

t t

333.37

0,90,820,180,047

Bì dày tấm cách nhiệt được tính:

i 1

cn cn

1

1K1

118

,0

2.003,03.9,0

02,

03,23

128,0

1047,0

cn

)m(15,0

Chọn bề dày tấm cách nhiệt là 0,15 (m) Tính lại hệ số truyền nhiệt K:

2 n

1

i 1

1

1K

15,

082,0

1,

018,0

2.003,

09,0

3.02,

03,23

0,020,10,003

0,91,50,180,047

i 1

cn cn

1

1K1

Chọn:

K = 0,29 W/m2.K (Tra ở 40C lấy K = Kmái 415/M lạnh)

i 1

cn

K1

2.0003,

05,1

2.07,

09,0

2.02,

03,23

129,0

119,0

)m(596,0

Chọn lớp xỉ dày 0,6 (m) Tính lại hệ số K:

288,08

i 1

i n

mmHg.h

m2

PN: Áp suất riêng phần của hơi nước ngoài (mmHg)

PT: Áp suất riêng phần của hơi nước trong phòng lạnh

* Đối với phòng trữ đá:

Tra phụ lục 5TL[4]/145 có:

mmHg P

C t

P C t

tr tr

t

N ng

N

16,31

%;

90

73,473

,37

%;

73

0 0

mmHg.h

1012

,0);

m(02,0Lớp gạch: 0,2(m); 0,014

2,

0012,0

02,05110.8,

0012,0

02,05110

Tương tự như trần không cần cách ẩm

* Đối với máy làm đá:

CHƯƠNG II

TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG VÀ CHỌN MÁY

NÉN CHO HỆ THỐNG

I.Tính cân bằng năng lượng cho tủ đá:

Việc tính toán nhiên liệu kho trữ nhằm mục đích vào ổn định tổn thất lạnh của nó, đểlàm cơ sở chọn máy nén thích hợp

3600

*7.0

+ 2400 +

100

*187.4

3600

*120 = 5800 kcal/h

I Tính tổn thất năng lượng do máy làm đá:

1 Năng lượng tiêu tốn làm lạnh đông và quá lạnh đá

Q1 = Ct*[( tb – 0 ) + 80+ 0.5*( 0 – t1 )]

Q1:Năng lượng tiêu tốn

G: Năng suất thiết kế

tb: nhiệt độ nước ban đầu

t1 Nhiệt độ của nước ở cuối quá trình

*14.3

*8

*79004

)(

G



Trong đó : d=900Kg/m3

54.0

5.63039

=116739Kcal/h

Q0 = Q0’+ Q = 116739+5800 = 122539 Kcal/h = 143 Kw

III Sơ đồ nguyên lývà giãn đồ lgP-h

 Sơ đồ nguyên lý :

Giản đồ lgp – h: