Đồ án Thiết kế phân xưởng sản xuất nước đá viên năng suất 500 kg/mẻ

g pháp Fechner và Grasso: Fechner: Các khuôn đá hình trụ được cố định trong bể nước được làm lạnh trực tiếp bằng môi chất lạnh. Đá được kết đông trên bề mặt khuôn hình trục. Phía dưới khuôn bố trí các vòi phun không khí để sản xuất đá trong suốt. Khi khối đá đủ dày người ta ngưng cấp lỏng cho 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 ở đáy bể nước. Các ống này tập trung lại thành từng nhóm, nước đá sẽ đóng băng trên bề mặt ống. Khi các khối băng đông kết lại với nhau thành cây đá thì quá trình kết đông kết thúc chuyển qua quá trình làm tan giá bằng hơi nóng. Cây đá sẽ nổi lên trên. Do không có khuôn bên 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. Nước đá tinh khiết phải đảm bảo các yêu cầu sau: Tạp chất Hàm lượng tối đa Số lượng vi khuẩn trong nước 100 con/ml Vi khuẩn đường ruột 3 com/l Chất khô cho phép 1 g/l Độ cứng chung của nước 7 mg/l Độ đục theo các hạt lơ lửng 1,5 mg/l Sắt 0,3 mg/l pH 7 Muối cứng tạm thời 70 mg/l Hàm lượng muối chung 250 mg/l Sunfat + 0,75 Clorua + 1,25 Natriclorua 170 mg/l Tính oxi hóa O2 3 mg/l Ảnh hưởng của tạp chất đến chất lượng nước đá: (bảng 9 – 2/173, KT lạnh ƯD) B. Các biện pháp xử lý nước: Để đảm bảo chất lượng nước đá làm bằng nước có tạp chất lớn, nên tăng cường độ chuyển động của nước lên 2 ¸ 3 lần, nâng nhiệt độ đóng băng lên –6 đến -80C, tốt nhất là làm 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: tách Cacbonnat 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 được gia 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 này không những đảm bảo làm mềm nước tích tụ các chất hữu cơ và vôi mà còn chuyển hóa bicasbonat thành sunfat, kết quả là giảm được tính dòn và do đó có thể hạ được nhiệt độ đóng băng. 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. Gặp lạnh nước đóng băng lại và được hai lưỡi bào có răng cưa nạo ra khỏi bề mặt hình trụ khi hai lưỡi bào này quay. Đá mãnh được thu ở phía dưới còn nước thừa được bơm trở lại bể trên cao. Hiện nay phương pháp này được sử dụng rộng rãi vì chúng rất kinh tế. Máy hiện đại được cải tiến chút ít ví dụ trục quay ở giữa chỉ mang một dao cắt còn phía đối diện là vòi phun nước. Nước phun đóng băng quay khi gặp bề mặt lạnh và được dao nạo ra. Do nước đá có nhiệt độ rất thấp nên nó bóc ra khỏi tang trống rất dể dàng, chúng rất dòn và có khả năng bảo quản 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 cấp vào một nắp và hỗn hợp nước và đá vụn ra phía nắp kia. Để nạo được toàn bộ đá hình thành trên bề mặt trong của tang trống, tất nhiên hai lưỡi dao nạo cũng phải có hình dích dắc tương ứng với bề mặt trong của tang trống. Hỗn hợp nước và đá vụn được đưa qua một lưới lọc để lọc lấy đá còn nước lại được đưa trở lại máy. Nước cấp cho máy phải có nhiệt độ gần 00C nên phải được làm lạnh sơ bộ trước. Loại đá tuyết này thường chỉ sử dụng để làm lạnh trực tiếp chất lỏng. Để bảo quản, vận chuyển và sử dụng dể dàng hơn, Taylor đã phát minh thêm một loại 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 đá hoàn toàn tự động , sản xuất đá cục trong khay hoặc đá mãnh . Các loại máy này rất cần thiết phục vụ cho các quán hàng giải khác , quán ăn nhà hàng , khách sạn , cho mục đích tiêu dùng ,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 thương nghiệp nhưng nhu cầu đối với các máy đá vẫn rất lớn , chính vì vậy đã có nhiều cơ sở sản xuất máy đá , tủ đá nhỏ chuyên dùng . Hình dưới mô tả một tủ đá chuyên dùng để sản xuất các khay 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 từ khay 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 phương pháp liên tục chủ yếu là sản xuất đá mãnh , nguyên lí làm việc là cho nước chảy trên bề mặt ngoài hoặc bề mặt trong một ống bay hơi hình trụ . Đá hình thành trên đó được một dao nạo kiểu 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 chung nguyên lý là làm việc theo chu kỳ, kết đông đá trong các ống, môi chất lạnh sôi trực tiếp bên ngoài ống, khi đã kết đông đến chiều dày cần thiết, đổi sang chu kỳ tan giá, các ống đá rơi xuống và được dao cắt ra từng thỏi đá rộng f = 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, bên trong bố trí nhiều ống làm đá (kết cấu tương tự bình ngưng ống võ đứng), bên trên là thùng nước có bộ phận phân phối nước cho nước chảy đều lên bề mặt của ống. Phía dưới có thùng hứng nước thừa không kết đông được thành đá. Khi độ dày ống đạt 10 ¸ 15mm thì kết thúc quá 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 lớp băng của các ống đá. Các ống đá rơi xuống và được dao cắt ra theo độ dài yêu cầu. Sau đó quá 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 2 phút 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 ren xung 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 thất lạnh, thiết bị ít bị hao mòn. Sản phẩm làm ra sạch, dể sử dụng trong sinh hoạt nên rất được ưa chuộng. 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 phẩm làm ra phải sử dụng ngay, không bảo quản lâu được vì chúng dể bị kết nối vào bị hao tốn nhiều. 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 xưởng lạnh .nó góp phần giảm bớt sư ïthất thoát nhiệt ra môi trường xung quanh. Ngăn dòng nóng từ ngoài 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 tác động 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: Phải có hệ số dẫn ẩm nhỏ. Không bị biến đổi tính chất ở điều kiện nhiệt độ thấp, nhất là tính đàn hồi mềm dẻo. Không thấm ướt bề mặt. Không độc hại, dể gia công, dễ chế tạo, rẻ … 3.2. Chọn vật liệu cách nhiệt, cách ẩm: 3.2.1. Vật liệu cách nhiệt: Chọn vật liệu cách nhiệt là Polyurethan cho máy làm đá,styropor là vật liệu cách nhiệt cho buồng chứa đá. Cả 2 vật liệu naỳ là vật liệu cách nhiệt tốt nhất,thông dụng nhất hiện nay. Styropor được tạo thành những tấp đúc rất dễ sử dụng, lắp đặt. Nó không bị thấm nước, không bị mối mọt phá hoại, nhưng dễ cháy được chọn làm vật liệu cách nhiệt cho vách, trần của kho và cách nhiệt cho kho chứa đá.Polyurethan được sử dụng bằng cách phun trực tiếp vào khoang của máy làm đá.Ưu điểm nổi bật của nó là co thể phun vao bất kỳ thể tích rổng bấùt kỳ nào, tạo bọt mà không cần gia nhiệt.,cứng,chịu lực tốt. 3.2.2. Vật liệu cách ẩm: Hiện nay thông dụng nhất đối với vật liệu cách ẩm là bitum. Bitum còn gọi là nhựa đường (hắc ín) là loại vật cách ẩm khá tốt, tiện dùng. Bitum được dùng dưới dạng nóng chảy hay pha với các dung môi như cồn, xăng rồi quét lên bề mặt cách ẩm. Hệ số thấm ẩm của nó rất bé m = 0,00015 g/m2n.mmHg. Giấy cách ẩm: Giấy này được sản xuất từ cactong sấy khô tới 3 ¸ 4%. Sau đó nhúng tẩm 1 hay 2 lần trong bitum nóng chảy. Ưu điểm của nó là độ bền cơ học cao, không bị lão hóa như bitum. Hệ số thấm hơi m = 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 trụ tròn và có cấu tạo thành bao quanh như sau: thép Bitum Polyurethan rót ngập Thép không rĩ Các thông số tra ở tài liệu [4] : TT Vật liệu ( m ) Kcal/h.m.k g/m.h.mmHg 1 Thép 0.,002 39 2 Bitum 0.001 0.18 0.000115 3 Styropore 0.047 0.006 4 Bitum 0.001 0.18 0.000115 5 Thép 0.002 39 Chiều dày của tấm cách nhiệt được tính như sau: K: Hệ số truyền nhiệt K, W/m2k. : Hệ số tỏa nhiệt của vách bên ngoài : Hệ số tỏa nhiệt của vách bên trong thiết bị bốc hơi . : Chiều dày lớp vật liệu thứ i cách nhiệt m. li: Hệ số dẫn nhiệt của lớp thứ i; W/m.K lcn: Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt W/m.K. dcn: Chiều dày lớp cách nhiệt (m) K = 0,23 (chọn ở –150C) x = 23,3x được tính cho trường hợp NH3 sôi trong ống đứng có thể tích lớn . Theo TL[3] ta có : Trong đó các giá trị được tra ở tài liệu [4] : : Hệ số dẫn nhiệt của NH3 , Khối lượng riêng của NH3 lỏng , : Khối lượng riêng của NH3 hơi , :Khối lượng riêng của hơi NH3 ở 1 at , : Sức căng bề mặt , r : Aån nhiệt hoá hơi của NH3 , r = 1314*10-3 KJ/Kg c : Nhiệt dung riêng , c = 4.19 KJ/Kg.K. : Độ nhớt NH3 lỏng , pas q : Nhiệt tải riêng . q = k*0.078*r**( q = 0.3*0.078*1314*103*1.966*( = 0.023 w/m2 = 6177 Kcal/hm2k Chiều dày lớp cách nhiệt : Chọn m theo tiêu chuẩn . Tính lại hệ số truyền nhiệt : k = Kiểm tra tính động sương trên bề mặt ngoài của đá: Điều kiện vách ngoài không đông sương: K<= KS KS= 0.95*άng ts :nhiệt đô động sương nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất ở tp HCM là t=37.5 C Độ ẩm φ=74% Tra đồ thị h-x ta được: ts=33C Nhiệt độ trong thiết bị làm lạnh: ttr=-15 C KS= 0.95*23.3*=2.088 Ks=2.088 >K.Vậy khong đọng sương. 3.4. Tính toán cách nhiệt, cách ẩm cho kho đá: * Trần: HÌNH 4. Giấy dầu Bêtông cốt thép Lớp vữa. 5. Lớp cách nhiệt. 6. Thanh móc. 7. Nhựa nẹp. Bảng số liệu Vật liệu di li Ri Vữa gạch Vữa Giấy dầu Nhựa nẹp Styropore 0,01 0,1 0,02 0,003 0,02 0,9 0.82 0,9 0.015 0.037 0.011 0.12 0.011 0.033 Chiều dày tấm cách nhiệt: Chọn: K = 0,26 (vì nhiệt độ ghi ở 50C) = 23,3 = 8w/m2k (dàn lạnh của kho đối lưu tự nhiên) Þ Chọn 0,13 (m). Kt = Kt = 0,258w/m2 k Kiểm tra tính động sương trên bề mặt ngoài của tường: Điều kiện vách ngoài không đông sương: K<= KS KS= 0.95*άng ts :nhiệt đô động sương nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất ở tp HCM là t=37.5 C Độ ẩm φ=74% Tra đồ thị h-x ta được: ts=33C Nhiệt độ trong thiết bị làm lạnh: ttr=-1 C KS= 0.95*23.3*=2.25 Ks=2.25 >K.Vậy không đọng sương * Tường: HÌNH ` 1. Vữa 2. Gạch 3. Vữa Giấy dầu. Lớp cách nhiệt Vữa và lưới mắc cảo. Bảng số liệu Vật liệu di li Ri Vữa Gạch Giấy dầu Styropore 0,02 0,1 0,003 0,9 0,82 0,18 0,047 Bì dày tấm cách nhiệt được tính: Chọn: K = 0,8 W/m2.K (Chọn ở nhiệt độ 50C) = 23,3 W/m2.K = 8 W/m2.K (đối lưu tự nhiên) Þ Chọn bề dày tấm cách nhiệt là 0,15 (m). Tính lại hệ số truyền nhiệt K: = 0,282 (W/m2.K) * Nền: 1. Lớp vữa 2. Bêtông Lớp cát. Lớp xì Giấy dầu. Bêtông. Bảng số liệu Vật liệu di li Ri Vữa Bêtông cốt thép Giấy dầu Styropore 0,02 0,1 0,003 0,9 1,5 0,18 0,047 Bề dày lớp cách nhiệt: Chọn: K = 0,29 W/m2.K (Tra ở 40C lấy K = Kmái 415/M lạnh) = 23,3 = 8 Þ = Chọn lớp xỉ dày 0,6 (m). Tính lại hệ số K: 3.5. Kiểm tra cách nhiệt, cách ẩm: - Kiểm tra đọng ẩm: Theo TL[3]/175 có: : Hệ số dẫn ẩm của vật liệu. Chọn giấy dầu làm vật liệu cách ẩm. = 1,8.10-4 (g/m.h.mmHg). Rn = 1,6 (PN - PT): Tổng trở lực dẫn ẩm tối thiểu 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: PN = 0,73.47,73 = 34,8; PT = 0,9.3,16 = 2,84 RN = 1,6(34,8 – 2,84) = 51 - Tường: Trước lớp vật liệu cách ẩm có: Lớp xi măng: Lớp gạch: Þ Û 0,0086 Chọn chiều dày 0,009 (3 lớp giấy dầu) - Trần: Trước lớp vật liệu cách ẩm có: Lớp xi măng: Lớp bêtông cốt thép: Þ Û 0 Vậy không cần cách ẩm cho trần. - Nền: Tương tự như trần không cần cách ẩm. * Đối với máy làm đá: PN = 34,8 PT = 0 Þ RN = 1,6(34,8 - 0) = 55,68 Trước lớp vật liệu cách ẩm chỉ có thép có bề dày và hệ số m là không đáng kể nên: 1,8.10-4.Rn Û 1,8.10-4.55,68 = 0,01 chọn 0,012 (chọn 4 tấm giấy dầu = 0,003). CHƯƠNG II. TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG VÀ CHỌN MÁY NÉN CHO HỆ THỐNG 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, để làm cơ sở chọn máy nén thích hợp. Tổn thất kho gồm các loại: Tổn thất ra môi trường xung quanh a1 = ) Ki : Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che. F1 : Diện tích bề mặt kết cấu t1 : Nhiệt độ trong kho F1 : Diện tích nền nhà F1 = 6*5 = 30 m2 F2 : diện tích trần F2 = 6*5 = 30 m2 F3 = ( 4*6 + 5*6 )*2 = 88 m2 K1 = 0.3 kcal/m2.h.K K2 = 0.257 kcal/m2.h.K K3 = 0.258 kcal/m2.h.K Q1 = ( 30*0.3 + 30*0.257 + 88*0.258 )*( 36 + 1 ) = 1800 kcal/h Tổn thất do công nhân vận hành Q2 = 350*n 350 W/người: nhiệt lượng thải ra cho một người hoạt động bình thường n = 2 ( Số người hoạt động) Q2 = 0.7 Kw Tổn thất riêng do mở cửa: Q3 = B*F B = 80 kcal/m2.h.K F : Diện tích kho F = 30 m2 Q3 = 30*80 = 2400 kcal/h Tổn thất do thắp sáng: Q4 = F*A A : nhiệt lượng toả ra do thắp sáng F : diện tích phòng Q4 = 30*4 = 120 Kw/h A = 4 W/m2 Tổng tổn thất của kho Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 1800 + + 2400 + = 5800 kcal/h Tính tổn thất năng lượng do máy làm đá: 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. tb = 280C t1 = -50C Q1 = 500*[( 28 – 0 ) + 80 +0.5*( 0+5 )] Q1 = 55250 Kcal/ mẻ Năng lượng tiêu tốn bộ phận lạnh khuôn: Q2 = g: Khối lượng cây đá. g= 3.4 Kg (tính ở phần sau). tb : Nhiệt độ ống. tb = 100C tp= 280C gk:Khối lượng kuôn đá. gk=kg Q2=Kcal/mẽ Tổn thất khi đã tách khuôn : Q3= Trong đó :d=900Kg/m3 f:bề mặt cây đá f=*rng*h = 3.14*0.0285*1.75=0.157m2 :bề dày lớp đá tan ’ = 0.001 m Q3= Q3=1662 Kcal/mẽ Tổn thất do truyền nhiệt ra ngoài Q4=*Q1=*55250=1657.5 Kcal/mẽ Tổng tổn thất khi làm đá Q0’= Q1+Q2+Q3+Q4= 55250+4470+1662+1657.5=63039.5Kcal/mẽ Thời gian đông đá một mẽ là: T=0.45h=27 phút Thời gian làm xong một mẽ: T=35 phút Q’0= =116739Kcal/h Tổng năng suất lạnh : 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: Chọn các thông số làm việc của chế độ làm việc: + Nhiệt độ sôi môi chất :t0= -150C + Nhiệt độ ngưng tụ: tc = tw2 + t k tw2:nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng + Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng tính theo nhiệt độ nước vào tw2 = tw1 + 2.5 tw1 = tư + 2 Lấy nhiệt độ ở thành phố vào tháng nóng nhất t = 37.30C , =74% tư = 32.50C tw1 = tư + 2 =32.5 + 2 = 34.50C tw2 = 34.5 + 2.5 = 370C Chọn tk = 30C tc = t’ + 3 = 37 + 3 = 40 Nhiệt độ quá lạnh : đối với máy lạnh một cấp không có hồi nhiệt, nhiệt độ quá lạnh khi qua thiết bị trao đổi nhiệt ngược chiều cao hơn nhiệt độ nước vào 3-50C chọn 40C tql = tw1 + 4 = 34.5 + 4 = 38.50C -Nhiệt độ hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi 5-150C , chọn th = 50C -th = t0 + 5 = -15 + 5 = -100C : 4.3.3. Bảng số liệu trạng thái nhiệt động của NH3: Điểm t0C P at H KJ/Kg V m3/Kg r Kg/l 1 1 2 2’ 3’ 3 4 -15 -10 120 40 40 38,5 -15 2,41 2,41 15 15 15 15 2,41 1655 1670 1960 1710 610 595 595 0,51 0,52 0,0891 0,14 1,726.10-3 1,961.10-3 11,22.10-3 9,091.10-3 0,5794 Tỉ số nén p = PK/P0 = 15/2,41 = 6,22 < 9 Chọn máy nén cấp 1. 4.3.4. Hành trình làm việc: * 1’ – 1: Quá trình quá nhiệt. * 1 – 2: Quá trình nén đoạn nhiệt. * 2 – 2’: Quá trình hạ nhiệt độ sau khi nén đến nhiệt độ ngưng tụ. * 2’ – 3’: Quá trình ngưng tụ đẳng nhiệt, đẳng áp. * 3’ – 3: Quá trình quá lạnh. * 3 – 4: Quá trình tiết lưu. * 4 – 1’: Quá trình bốc hơi sinh lạnh. Lỏng sau van tiết lưu ở điểm 4 bốc hơi thu nhiệt môi trường, sau đó được đưa qua bình tách lỏng, mục đích bảo đảm hành trình khô của máy nén, tránh va đập thủy lực. Sau đó hơi quá nhiệt được máy nén hút về và nén thành hơi cao áp. Hơi cao áp qua bình tách dầu với mục đích tách dầu bơi trơn. Hơi tác nhân lạnh sau khi qua thiết bị tách dầu sẽ được đưa vào thiết bị ngưng tụ. Lỏng từ thiết bị ngưng tụ sẽ được đưa vào bình chứa cao áp. Sau đó được đưa qua van tiết lưu và chu trình được lặp lại. 3/Tính chu trình và chọn máy nén: *Năng suất lạnh tổng cộng Q0=122539kcal/h. Năng suất lạnh riêng : q0=h”1-h4=1670-595 q0= 1075kj/kg Lượng hơi hút của máynén: G=Q0/q0 = G=477kg/h Lưu lượng thể tích máy nén: V=G*v1 v1 :thể tích riêng hơi hút. V =477*0.53=252m3/h Năng suất thể tích riêng: qv = kg/m3= Công nén riêng: l = h2 – h1 = 1960 – 1670 = 290 kj/kg Năng suất nhiệt riêng: qv = h2 – h3 = 1960 - 595 = 1365 kj/kg Hệ số lạnh của chu trình: 3.7 Công suất máy nén: Na = G*(h2 – h1) = G*l = 38 Kw Hệ số chị thị hữu ích: 0.82 b = 0.001 to : nhiệt độ sôi của môi chất. = 0.82 + 0.001*(-15) = 0.805 Công suất chỉ thị Ni: Ni = 47 Kw Công suất nén hữu dụng Ni Ne = Ni + Nms Nms = Vtt*pms Vtt : thể tích hút thực tế. pms : công suất ma sát riêng. Do máy sử dụng hơi NH3 có pms biến thiên từ 0.049 0.069 Mpa Chọn pms = 59 KPa Vtt = 252 m3/h = 0.07 m3/s Nms = Vtt*pms = 0.07*59 = 4.13 Kw Ne = Ni + Nms = 47 + 4.13 51.13 Kw Công suất động cơ điện: Ncl = Với : hiệu suất truyền động của khớp đai, = 0.95 Hiệu suất động cơ = 0.8 – 0.95 Chọn = 0.8 Ncl = = 67 Kw Phụ tải bình ngưng: Qk = G*(h2 – h3) = 0.1325*(1960 – 595) = 180 Kw Công suất lắp đặt động cơ phải có công suất lớn hơn Ncl để đảm bảo tính an toàn cho hệ thống lạnh. Năng suất lạnh cần thiết: Qo = 143 Kw Hệ số lưu lượng của máy nén: Chọn m = 1 C = 0.04 0.746 = 0.823 = 0.823*0.746 = 0.614 Thể tích chuyển đổi Pittông: = 0.12 m3/s Qo = 122539 Kcal/h = 37 tấn lạnh Dựa vào phụ lục 2 tài liệu [4] trang 514 chọn máy nén 1 cấp loại 6B với các thông số như sau: D = 130 mm S = 100 mm Z = 6 Tốc độ quay: 1000v/ph Thể tích hút 477 m3/h Năng suất lạnh ở To = -15oC là 49 tấn lạnh Nhật Bản Công suất trục 70.2 Kw Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ BỐC HƠI I TÍNH THỜI GIAN ĐÔNG ĐÁ; Với thiết bị bốc hơi của máy đá sản xuất đá viên – môi chất sôi phía ngoài ống, đá đông phía trong ống, môi chất nhận nhiệt từ nước để bốc hơi. Thời gian đông đá phụ thuộc đường kính viên đá, hệ số cấp nhiệt cũng như chế độ ống. Đối với quá trình sản xuất đá viên, ban đầu nước đông trong ống khi đang ở trạng thái chảy màng. Sau đó nước đông như đá khối bình thường. Để tính chính xác, thời gian đông đá cho quá trình này là rất phức tạp. Với mức độ giới hạn của độ ẩm này, ta chọn công thức gần đúng để tính thời gian đông đá như sau: Với: r = 306*103 kg/m3 r : hệ số ẩn nhiệt nước đá; : hệ số dẫn nhiệt của nước đá; t1 : nhiệt độ thành ống; t2 : nhiệt độ môi chất; : hệ số cấp nhiệt nước vào thành ống; rng : bán kính ngoài của ống; : hệ số dẫn nhiệt của thép; rtn : bán kính trong của ống; : bề dày của đá; phụ thuộc vào đặc tính của nước cũng như vận tốc chảy của nước qua ống Các thông số của nước ở 0oC: = 997.1 kg/m3; C = 4.2 kj/kgoC; = 2.22 W/m.K; = 1.79*10-6 m2/s; = 1.790*10-3 Pa.S; pr = 13.7 Pa.S; V = 0.5 m/s; Bề mặt truyền nhiệt là ống trơn làm bằng thép CT3 có đường kính trong và ngoài dtr = 50mm và dng = 70mm. Đây là chế độ chảy rối. Nu = 0.021*Re0.8*Pr0.43* : hệ số hiệu chỉnh. Chọn = 1 Nu = 0.221* Re0.8*Pr0.43 = 0.021*(13996)0.8*(13.7)0.43 = 133.9 Hệ số cấp nhiệt từ sản phẩm vào môi trường: W/m2