Cối đá cấu tạo hình trụ tròn được chế tạo bằng vật liệu inox, có hai lớp ở giữa hai lớp có môi chất lỏng bão hòa chảy qua, nước được bơm tuần hoàn từ bể chứa nước đặt ở dưới bơm lên khay
Trang 1Chương 8 TÍNH NHIỆT CỐI ĐÁ
VẨY
3.1.5.1.Chọn cối đá vẩy.
Trong phân xưởng chế biến đá vẩy chủ yếu dùng để bảo quản nguyên liệu trong thời gian xử lý, chế biến, phân cỡ và xếp khuôn
Do tỉ lệ nước đá và cá là 1:1 do đó chọn cối đá vẩy 10T/ngày
Hình 3.5 Cấu tạo máy đá vẩy
3.1.5.2.Nguyên lý hoạt động của cối đá vẩy.
Trang 2Hiện nay hầu hết các nhà máy chế biến thủy sản đều sử dụng máy đá vẩy Máy đá vẩy là máy sản xuất ra đá ở dạng mảnh nhỏ Quá trình tạo đá được thực hiện ở bên trong ống trụ có hai lớp ở giữa là môi chất bay hơi đó là cối đá
Cối đá cấu tạo hình trụ tròn được chế tạo bằng vật liệu inox,
có hai lớp ở giữa hai lớp có môi chất lỏng bão hòa chảy qua, nước được bơm tuần hoàn từ bể chứa nước đặt ở dưới bơm lên khay chứa nước bên trên, nước ở trên khay chảy theo hệ thống ống và phun vào bề mặt bên trong của trụ và được làm lạnh, một phần đông lại thành đá, phần còn lại chảy xuống bế chứa tuần hoàn
Khi đá đông đủ độ dầy thì được hệ thống dao cắt rơi xuống phía dưới, phía dưới cối đá là kho chứa đá Muốn sử dụng chỉ việc
mở cửa xúc đá ra
Dao cắt quay được là được gắn đồng trục với trục quay của cối đá và được xoay nhờ động cơ phía trên Tốc độ quay có thể điều chỉnh được do đó đá cắt ra sẽ có kích thước khác nhau tuy thuộc vào tốc độ dao Vân tốc dao chậm nhờ hộp giảm tốc Khi cắt dao tì vào đá do đó ma sát cao
Theo bảng 3 – 13[1] chọn được cối đá vậy do CÔNG TY CƠ ĐIỆN LẠNH ĐÀ NẴNG SEAREE CHẾ TẠO Các đặt tính kỹ thuật của máy
Bảng 3 – 16 Thông số của máy đá vẩy
Trang 3Kiểu cấp dịch Cấp dịch từ bình giữ mức
Nhiệt độ nước vào làm
Kích thước ngoài
3.1.5.3.Tính nhiệt tổn thất của cối đá vẩy.
Trong hệ thống lạnh cối đá vẩy có các tổn thất nhiệt sau:
- Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt ở cối đá vẩy và bình giữ mức
+ Tổn thất nhiệt do kết cấu bao che cối đá vẩy + Tổn thất nhiệt do kết cấu bao che bể tuần hoàn + Tổn thất nhiệt do kết cấu bao che bình giữ mức
- Tổn thất nhiệt do làm lạnh nước đá
- Tổn thất nhiệt do động cơ dao cắt đá tạo ra
- Tổn thất ở kho chứa đá
Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt.
Trang 4Tổn thất nhiệt do chuyền nhiệt được xác định theo công thức sau:
Q1 = Q11 + Q12 + Q13
- Q11: Tổn thật nhiệt qua kết cấu bao che của cối đá
- Q12: Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của bể nước tuần hoàn
- Q13: Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao chê của bình giữ mức
a, Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của cối đá.
Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che cối đá gồm tổn thất qua vách và lắp cối đá Ở vách đứng, nhiệt truyền từ môi trường không khí bên ngoài vào môi chất lạnh sôi trong cối đá Ở nắp, nhiệt truyền từ không khí bên ngoài vào bên trong cối đá
Nhiệt truyền qua vách cối đá
Q11T = kTt.h
- t: tkk– t0
- tkk: Nhiệt độ không khí bên ngoài, tkk = 250C
- t0: Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh bên trong, t0 =
-250C
- h: Chiều cao thân cối đá, h = 2,5m
- kT: Hệ số truyền nhiệt vách đứng của cối
2 2
1 1
1
1 ln
2
1 1
1
d d
k
i
i i T
Trang 5- 1: Hệ số tỏa nhiệt từ không khí bên ngoàilên mặt ngoài cối đá, 1 = 23,3W/m.K
- 2: Hệ số tỏa nhiệt khi sôi môi chất mặt trong đá
- i: Hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu
- di, di+1: Đường kính trong và ngoài của các lớp vật liệu
- d1, d2: Đường kính ngoài cối đá và đường kính trong mặt trong tiếp xúc với môi chất lạnh
Hình 3.6.Kết cấu cách nhiệt cối đá vẩy
1 Lớp vỏ vật liệu inox dầy 0,5 mm; 2 Lớp giấy dầu chống thấm 1,5 mm; 3 Lớp cách nhiệt dầy 70 mm; 4 Lớp inox dầy 4 mm; 5
Môi chất lạnh, bề dầy 20 mm
Để xác định được di, di+1, d1, d2, phải xác định được đường lớp trong cùng của máy đá, như vậy phải xác định được diện tích
5
d1=660 d2 = 508
Dt=460
Trang 6yêu cầu của máy đá theo bảng 3 – 11 lấy sơ bộ F = 2,88 m2, chiều cao bên trong của cối đá là ht = 2m
F = .dT.hT dT = F/.hT = 2,88/3,14.2 = 0,46m
d2 = 460 + 8 + 40 = 508 mm = 0,508m Đường kính lớp tiếp theo d3 = 508 +8 = 516 mm
Đường kính lớp tiếp theo d4 = 516 + 140 = 656 mm Đường kính lớp tiếp theo d5 = 656 + 3 = 659 mm
Đường kính lớp tiếp theo d1 = 659 + 1 = 660 mm
Tính 2
4 3 2
.
.
667 , 0
t h
g r
h
h f h
- h: Hệ số dẫn nhiệt của hơi NH3
- r: Nhiệt ẩn hóa hơi
- f, h: Khối lượng riêng của môi chất ở trạng thái lỏng và hơi
Các thông số được tính theo nhiệt độ trung bình ttb = 0,5 (tv –
ts)
- tv: Nhiệt độ cách của inox
- ts: Nhiệt độ sôi của môi chất
ttb = 0,5 ( 25 + 25) = 250C Tra bảng phụ lục 9[7] theo thông số nhiệt độ trung bình ta được
Trang 7h = 2,275.10-2 kcal/m.hK = 0,026 W/m.K , h = 7,864 kg/m3,
h = 1,42.10-6m2/s, r = 278,6 kcal/kg = 1166,6 kJ/kg
1 , 19 50
5 , 2 10 42 , 1
81 , 9 864 , 7 75 , 602 6 , 1166 026 , 0 667 ,
6
3
753 , 0 1 , 19 508 , 0 14 , 3
1 516
, 0
656 , 0 ln 03 , 0 14 , 3 2
1 659
, 0
66 , 0 ln 16 , 0 14 , 3 2
1 3
, 23 66
,
0
.
14
,
3
1
T
k
kt = 0,753 W /m2.K
Q11T = 0,826 (25 + 25) 2,5 = 103,25W = 0,103kW
Tổn thất nhiệt qua nắp
Quá trình truyền nhiệt được tính coi như vách phẳng
Q11N = kN FN(tKKN - tKKT)
- kN: Hệ số truyền nhiệt của nắp
2 1
1 1
1
N
k
- 1, 2: Hệ số tỏa nhiệt bên ngoài và bên trong cối đá, 1= 23,3W/m2.K, 2 = 7 W/m2.K
- Cấu trúc nắp như sau:
Hai lớp vỏ bằng inox dầy 0,5 mm, = 22W/m.K Lớp giấy dầu chống thấm dầy 1,5 mm, = 0,6 W/m.K
Lớp cách nhiệt dầy 70 mm, = 0,03 W/m.K
Trang 8397 , 0 7
1 03 , 0
07 , 0 6 , 0
003 , 0 22
001 , 0 3 , 23 1
N
- FN: Diện tích lắp cối đá, FN = d12/4 =
2
2
42 , 0 4
732 , 0 14 , 3
m
- tkkN: Nhiệt độ không khí bên ngoài, tkkN = 250C
- tkkT: Nhiệt độ bên trong cối đá, tkkT = -30C
Q11N = 0,397 x 0,42 x ( 25 + 3) = 4,67 W Vậy tổng lượng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che của cối đá là:
Q11 = 0,103 + 0,0467 = 0,107 kW
b, Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của bể nước tuần hoàn
Q12 = kb.Fb.(tKKN – tb )
- tKKN: Nhiệt độ không khí ngoài, tKKN = 250C
- tb: Nhiệt độ nước bên trong bể lấy, tb = 30C
- Fb: Diện tích thành bể nước
Bể nước tuần hoàn có dạng khối hộp độ cao của bể lấy 300mm, các cạnh lớn hơn đường kính ngoài của cối đá 70 mm Như vậy kích thước bể là 802mm
Fb = 4 x 0,802 x 0,3 = 0,96 m2
- kb: Hệ số truyền nhiệt từ không khí vào bể nước tuần hoàn
Trang 9
2 1
1 1
1
b
k
- 1,2: Hệ số tỏa nhiệt bên ngoài và bên trong bể nước lên vách bể 1 = 23,3W/m2.K
Tính 2 Nhiệt độ của nước ở bể là 30C, giả sử nhiệt độ của inox tiếp xúc với nước là tw = 50C
Nhiệt độ xác định:
C t
t
m
0
4 2
5 3
Ở nhiệt độ này thông số của nước tra bảng 20 [3] ta được
m
= 56,48.10-2W/m.độ ;m 1 , 59 10 6m/s
= 0,035.10-4 1/độ ; Prm = 12,01
Ở nhiệt độ tb = 3oC thì Prb = 12,425
Tính tiêu chuẩn đồng dạng
1 , 59 10 733392,6
2 3 , 0 10 035 , 0 81 , 9
2 6
3 4 2
3
m m
t l g Gr
(Grm.Pr) = 733392,6 x 12,01 = 8808045 < 109
42 , 12
01 , 12 8808045
76 , 0 Pr
Pr Pr 76 , 0
25 , 0 25
, 0 25
, 0 25
,
m
b m
Gr
Hệ số tỏa nhiệt :
2 , 77 3
, 0
10 48 , 56 41
2
l
Nu mm
Trang 10Cấu trúc bể :
Lớp thành bể bằng inox dầy 10 mm, = 22W/mK
Lớp cách nhiệt dầy 50mm, = 0,03W/mK
Lớp bọc ngoài lớp cách nhiệt bằng inox dầy 0,5mm
58 , 0 2 , 77
1 22
10 5 , 0 03 , 0
10 50 22
10 10 3 , 23 1
1
3 3
b
k
Q12 = 0,58 x 0,96 x (25 – 3 ) = 12,25 W = 0,012 kW
c,Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của bình giữ mức
Bình giữ mức tách lỏng có cấu tạo khá nhỏ, diện tích bề mặt khoảng 1÷1,5m2, bề ngoài bọc mút cách nhiệt dầy 30 ÷ 50 mm Do kích thước bình nhỏ lại được bọc cách nhiệt tốt nên tổn thất nhiệt qua bình có thể bỏ qua
Q1 = Q11+Q12 = 0,107 + 0,012 = 0,12 kW
Tổn thất nhiệt do làm lạnh nước đá
3600 24
0 2
q M
Q
- M: Khối lượng đá sản xuất trong một ngày đêm, M
= 10T/ngày
- q0: Nhiệt lượng làm lạnh 1kg nước đá từ nhiệt độ ban đầu đến khi thành đá
q0 = Cpn.t1 + r + Cpđ t2
- Cpn: Nhiệt dung riêng của nước, Cpn = 4,186 kJ/kg.K
- r: Nhiệt ẩn đông đặc, r = 333600J/kg
Trang 11- Cpđ: Nhiệt dung riêng của nước đá Cpđ = 2090 J/kg.K
- t1: nhiệt độ của nước vào, lấy 50C
- t2: Nhiệt độ của nước đá, t2 = -50C
q0 = 4,186.5 + 333,6 + 2,09.(-5) = 327,34 kJ/kg
3600 24
34 , 327
Tổn thất nhiệt do động cơ dao cắt đá tạo ra và bơm nước tuần hoàn.
Q3 = N
- : Hiệu suất động cơ, = 0,8
- N: Công suất động cơ, N = 0,37 +0,1 = 0,47 kW
Q3 = 0,8.0,47 = 0,376 kW
Tổn thất nhiệt ở kho chứa đá.
Tổn thất nhiệt ở kho chứa đá chủ yếu do chuyền nhiệt qua kết cấu bao che do độ chênh lệch nhiệt độ
Q4 = k.F.t
- k: Hệ số truyền nhiệt của kho bảo quản đá
2 1
1 1
1
k
- 1, 2: Hệ số toả nhiệt của không khí bên ngoài và bên trong kho, 1 = 23,3 W/m2.K, 2 = 8W/m2.K
- 1 = 100mm, chiều dầy cách nhiệt kho chứa đá, 1 = 0,03W/m.K
Trang 12- 2 = 1mm ( 2 lớp) inox, 2 = 22 W/m.K
28 , 0 8
1 22
001 , 0 03 , 0
1 , 0 3 , 23 1
1
- F: Diện tích kết cấu trần, tường, nền kho
3600Lx3600x2700
F = 3,6x2,7x4 + 3,6x3,6x2 – 3,14x0,732/4 = 64,23 m2
- t1, t2: Nhiệt độ bên ngoài và bên trong kho, t1 = 250C,
t2 = 00C
Q4 = 028.64,23.25 = 450 W = 0,45 kW Vậy tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho cối đá là:
Q05 = 0,12 + 37,9 + 0,376 + 0,45 = 38,846 kW Năng suất lạnh của máy nén là:
Q0 = 1,1.38,846 = 42,7 kW
