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 nước đá, 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 nước đá.
Với kết quả tính toán ở trên ta có thể thấy tính khả thi về mặt kỹ thuật còn về vấn đề kinh tế thì đề tài vẫn chưa thực hiện được.
41 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 7527 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Tính toán thiết kế hệ thống máy làm nước đá cây 20 tấn/ngày, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT LẠNH
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY LÀM NƯỚC ĐÁ CÂY 20 TẤN / NGÀY
Họ và tên sinh viên: Dương Công Thành
Trần Đình Trọng
Vũ Ngọc Hiển
Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
Niên khóa: 2008 – 2012.
Tháng 07/2011
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY LÀM NƯỚC ĐÁ CÂY 20 TẤN / NGÀY
Nhóm thực hiện:
1. Dương Công Thành 08137023 SĐT: 01688561862
2. Trần Đình Trọng 08137025 SĐT: 01668598922
3. Vũ Ngọc Hiển 08137002 SĐT: 01689949373
Đồ án được thực hiện nhằm tìm hiểu
và đáp ứng yêu cầu môn học.
Giáo viên hướng dẫn:
Thạc sĩ Lê Văn Bạn
Tháng 07/2011
Mục lục
Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
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 độ C, -30 độ 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.
1.2. Mục đích của đồ án :
- Tính toán thiết kế máy làm nước đá cây 20 tấn / ca
- Cụ thể:
+ Tính chọn máy nén
+ Tính toán bể đá
+ Tính chọn dàn ngưng
+ Tính chọn các thiết bị phụ
Chương 2 TỔNG QUAN
2.1. Hệ thống sản xuất nước đá cây /10/
Phương pháp sản xuất đá cây là một trong những phương pháp cổ điển nhất. Đá cây được sản xuất trong các bể dung dịch muối lạnh, có nhiệt độ khoảng –10oC. Nước được đặt trong các khuôn có kích thước nhất định, theo yêu cầu sử dụng. Khối lượng thường gặp nhất của các cây đá là 12,5; 25; 50 kg. ưu điểm của phương pháp sản xuất đá cây là đơn giản, Dụ thực hiện, đá có khối lượng lớn nên vận chuyển bảo quản được lâu ngày, đặc biệt dùng cho việc bảo quản cá, thực phẩm khi vận chuyển đi xa. Ngoài ra đá cây cũng được sử dụng làm đá sinh hoạt và giải khát của nhân dân.
Tuy nhiên, đá cây có một số nhược điểm quan trọng như: chi phí đầu tư, vận hành lớn, các chỉ tiêu về vệ sinh không cao do có nhiều khâu không đảm bảo vệ sinh, tính chủ động trong sản xuất thấp do thời gian đông đá lâu. Đi kèm theo hệ thống máy đá cây phải trang bị thêm nhiều hệ thống thiết bị khác như: hệ thống cẩu chuyển, Hệ thống cấp nước khuôn đá, bể nhúng đá, bàn lật đá, kho chứa đá, máy xay đá. Vì vậy ngày nay trong kỹ thuật chế biến thực phẩm người ta ít sử dụng đá cây. Nếu có trang bị cũng chỉ nhằm bán cho tàu thuyền đánh cá để bảo quản lâu ngày.
2.2. Công dụng và phân loại nước đá /10/
2.2.1.Công dụng nước đá
Nước đá có nhiều ứng dụng trong đời sống hằng ngày cũng như trong sản xuất, sau đây là một số ứng dụng của nước đá:
Bảo quản thực phẩm
Điều tiết không khí
Thể duc thể thao
Công nghiệp hóa chất
2.2.2.Phân loại nước đá
Có nhiều cách để phân loại nước đá:
Dựa vào nguyên liệu sản xuất:
Nước đá từ nước ngọt (nước lã, sôi, nguyên chất).
Nước đá từ nước biển, từ nước muối.
Nước đá từ nước sát trùng và kháng sinh.
Dựa vào độ trong của đá:
Nước đá pha lê
Nước đá trong suốt
Nước đá đục
Dựa vào hình dạng:
Nước đá khối
Nước đá tấm
Nước đá thỏi
Nước đá ống
Nước đá vẩy
2.3. Cấu tạo máy đá cây [khối] /10/
Hệ thống có các thiết bị chính sau:
1- Máy nén: Máy nén 1 cấp, sử dụng môi chất NH3 hoặc R22.
2. Bình chứa cao áp.
3. Dàn ngưng: Có thể sử dụng dàn ngưng tụ bay hơi, bình ngưng, dàn ngưng tụ kiểu tưới và có thể sử dụng dàn ngưng không khí.
4. Bình tách dầu.
5. Bình tách khí không ngưng.
6. Bình thu hồi dầu (sử dụng trong hệ thống NH3).
7. Bình tách lỏng.
8. Bình giữ mức- tách lỏng.
9. Bể nước muối làm đá, cùng bộ cánh khuấy và dàn lạnh kiểu xương cá.
2.4. Nguyên lý làm việc /9/
Các loại đá cây với khối lượng khác nhau được sản xuất bằng phương pháp làm lạnh trong bể nước muối. Đây là phương pháp phổ biến nhất trong nhà máy nước đá hiện nay
Bể nước muối được chia làm hai ngăn, ngăn lớn để bố trí các khuôn đá, còn ngăn nhỏ để bố trí dàn bay hơi làm lạnh nước muối trong bể có bố trí một bơm nước muối tuần hoàn mạnh từ dàn bay hơi ra làm lạnh khuôn rồi lại quay lại dàn bay hơi. Bơm nước muối bố trí thẳng đứng để tránh rò rì nước muối ra ngoài. Dàn bay hơi kiểu xương cá có khả năng tăng khả năng trao đổi nhiệt lên đáng kể. Các khuôn đá được ghép lại với nhau thành linh đá suốt chiều ngang của bể. Các linh đá không phải đứng im trong bể mà chuyển động từ đầu này đến đầu kia của bể nhờ cơ cấu chuyển động xích. Khi một linh đá kết đông xong và được nhắc ra khỏi bể thì cơ cấu xích chuyển động dồn tất cả các linh đá lên chừa ra phía 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 linh đá được cầu trục nâng ra khỏi bể và thả vào bể làm tan giá. Các khuôn đá nóng lên, lớp băng dính khối đá với khuôn tan ra, cầu trục sẽ nâng đá trượt 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 lượng nước đã định trước. Sau khi rót nước xong linh đá được đặt vào đầu bể vị trí mà cơ cấu chuyển động xích vừa đẩy toàn bộ các linh đá dịch ra.
Với phương pháp này nước sau khi qua quá trình xử lý được đổ vào khuôn định hình sẵn, các khuôn này được đặt trong bể nước muối, bể này được làm lạnh bởi thiết bị bốc hơi , sau một thời gian nước trong khuôn được làm lạnh và kết tinh lại. Quá trình kết thúc, đá được lấy ra từ các khuôn và sử dụng .
Chương 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN
3.1 Phương tiện thực hiện
Máy vi tính cá nhân.
Các tài liệu liên quan
3.2 Phương pháp tiến hành
3.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Tra cứu tài liệu sách báo nhằm phục vụ mục đích đề tài.
Tìm kiếm các thông tin liên quan đến đề tài qua mạng internet.
3.2.2 Phương pháp thực hiện
Theo phương pháp tổng hợp và kế thừa ta tiến hành theo trình tự sau:
Tiến hành nghiên cứu và tổng hợp lại các tài liệu đã có
Lựa chọn các vấn đề liên quan đến đề tài
- Tính toán chọn các thiết bị của hệ thống máy đá cây
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. kết quả tính toán
4.1.1. Các lựa chọn ban đầu
a. Chọn phương pháp thiết kế nước đá /9/
- Các giai đoạn sản xuất nước đá
Giai đoạn 1: là hạ nhiệt độ của nước từ nhiệt độ t1 (nhiệt độ ban đầu của nước) xuống nhiệt độ 0oC.
Giai đoạn 2: là giai đoạn kết tinh nước hoàn toàn, chuyển nước từ trạng thái lỏng trạng thái rắn.
Giai đoạn 3: là giai đoạn hạ thấp nhiệt độ băng của nước từ 0oC xuống nhiệt độ t2 (thường chọn -5oC).
Vậy nhiệt lượng riêng cần thiết để chuyển 1Kg nước ở nhiệt độ ban đầu t1 thành nước đá ở nhiệt độ t2 được tính theo công thức:
/2/
- Chọn phương pháp sản xuất nước đá
Các loại đá cây với khối lượng khác nhau được sản xuất bằng phương pháp làm lạnh trong bể nước muối. Đây là phương pháp phổ biến nhất trong nhà máy nước đá hiện nay. Các loại đá cây với khối lượng khác nhau được sản xuất bằng phương pháp làm lạnh trong bể nước muối. Đây là phương pháp phổ biến nhất trong nhà máy nước đá hiện nay. Với phương pháp này nước sau khi qua quy trình xử lý được đổ vào khuôn định hình sẵn, các khuôn này được đặt trong bể nước muối, bể này được làm lạnh bởi thiết bị bốc hơi , sau một thời gian nước trong khuôn được quá lạnh và kết tinh lại. Quy trình kết thúc,đá cây được lấy ra từ các khuôn và sử dụng.
Kết cấu cây đá hiện nay có các cỡ khối lượng thông dụng như sau:Loại 3,5 Kg, loại 12,5 Kg, loại 25 Kg, loại 50 Kg. ở đây ta chọn loại 50 kg.
b. Chọn chất tải lạnh /9/
- Yêu cẩu của chất tải lạnh
Chất tải lạnh phải đảm bảo những yêu cầu sau:
Nhiệt độ đông đặc phải thấp.
Nhiệt dung riêng và khả năng dẫn nhiệt cao.
Độ nhớt và trọng lượng riêng nhỏ.
Không ăn mòn kim loại và các vật liệu khác trong thiết bị.
Không độc hại và không nguy hiểm.
Dễ kiểm, rẻ tiền, dễ bảo quản và dễ vận hành.
- Phân tích tính chất của chất tải lạnh
Chất tải lạnh có ban trạng thái: Rắn, lỏng, khí
- Chọn chất tải lạnh
Bảng: nhiệt độ đông đặc của một số dung dịch muối
Số
Thứ
Tự
Muối hòa tan
Nồng độ
%
Khối lượng
Nhiệt độ
Đông đặc
1
2
3
4
NaCl
CaCl2
MgCl2
MgSO4
23,1
29,9
20
19
-21,2
-55
-35
-9,9
Trong sản xuất, người ta thường chọn nhiệt độ dung dịch chất tải nhiệt thấp hơn nhiệt độ để đông đá là 5oC, và cao hơn nhiệt độ đóng băng của dung dịch khoảng 10oC.
Nhiệt độ để đông đá là -5oC, nên nhiệt độ trung bình của chất tải nhiệt l -10oC, và nhiệt độ đông đặc của dung dịch là -20oC.
Cho nên, dung dịch NaCl 23,1% có nhiệt độ đông đặc là 21,2oC, sẽ tha điều kiện trên.
Ngoài ra do NaCl rẻ tiền và có nhiều trên thị trường nên việc chọn dung dịch NaCl làm chất tải lạnh là hợp lý.
c. Chọn tác nhân lạnh /9/
Ta nhận thấy tác nhân NH3 là thích hợp nhất với hệ thống sản xuất nước đá vì:
Có năng suất lạnh riêng lớn
So với Freon thì NH3 có năng suất lạnh riêng lớn hơn, hệ số truyền nhiệt lớn hơn.
Tổn thất trong quá trình tiết lưu nhỏ
Dễ phát hiện sự rò rỉ của tác nhân ra ngòai do nó có mùi đặc trưng
Nhiệt độ đông đặc và bay hơi của NH3 rất thấp
Tđđ = - 77,7 0C
Tbh = - 33,35 0C
Với khoảng nhiệt độ này thì NH3 không thể đông đặc trên đường ống gây tắt nghẽn và nở đường ống tác nhân khi dùng sản xuất đá .
Vậy ta chọn tác nhân lạnh là NH3.
d. Quy trình sản xuất nước đá
Muối
Cặn bã
Nước lấy từ giếng
Xử lý nước
nước
Cấp nước vào bể chứa
Rót nước vào khuôn
Cho vào bể đá
Đóng băng
Lấy đá thủ công
Hoà tan trong bể
Nước được bơm trực từ giếng lên, qua quá trình xử lý, tách bỏ cặn bã có trong nước. Nước được chứa trong hồ, một phần được hòa với muối với lượng thích hợp để tạo ra nồng độ muối theo ý muốn, một phần cho vào các khuôn đá.
Đặt các khuôn đá vào bể nước. Do kết cấu của bể đá, khuôn được giữ trên các thanh bắt ngang bể. Sau một ngày đêm, nước đã được đông thành đá. Khi có nhu cầu sử dụng, ta lấy đá lên bằng phương pháp thủ công.
Ta dùng nước ở nhiệt độ thường, xối lên trên khuôn đá, nhằm tách đá ra khỏi khuôn.
e. Chọn các thông số kỹ thuật
- Chọn thiết bị ngưng tụ trong hệ thống lạnh là kiểu xối tưới có trích lỏng giữa dòng.
- Nhiệt độ của nước vào giàn xối tưới tw1 = 33oC.
- Theo những điều kiện công nghệ ở phần trên, nhiệt độ đóng băng của nước tđđ = -5oC.
- Nhiệt độ trung bình của nước muối tm = -10oC.
/1/
- Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh
Với hiệu nhiệt độ yêu cầu được chọn là Dt = 5oC.
- Nhiệt độ nước ra khỏi giàn xối tưới
/1/
/1/
- Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh
Trong đó chọn Dtk = 5oC.
- Nhiệt độ quá lạnh môi chất lạnh
Trong đó độ quá lạnh được chọn Dtql = 3oC.
- Nhiệt độ quá nhiệt môi chất lạnh
Trong đó độ quá nhiệt được chọn Dtqn = 5oC.
4.1.2. Tính chu trình lạnh /9/
Bảng các thông số cần cho tính toán chu trình lạnh
toC
pMpa
hKJ/Kg
um3/Kg
1'
-15
0.2425
1739.29
0.5
1
-10
0.2425
1757.14
2
138
1.7143
2057.14
2'
41
1.7143
1775
3'
41
1.7143
678.571
3
38
1.7143
664.286
4
-15
0.2425
664.286
p
h
Năng suất lạnh riêng
Năng suất lạnh riêng thể tích
Công nén riêng
Năng suất nhiệt riêng
- Chọn cấp máy nén
Ta có tỷ số nén
Chọn chu trình lạnh một cấp nén.
4.1.3. Tính chi phí lạnh
Tính cách nhiệt, cách ẩm /9/
- Tính cho tường bể đá
+ Tính bề dày lớp cách nhiệt
Hình 1: Cấu tạo tường bể đá
Lớp
Vật liệu
bề dày dm
hệ số dẫn nhiệt lW/m.K
hệ số khếch tán ẩm mg/mhMpa
1
Lớp ximang và đá vữa
0.02
0.88
90
2
Lớp gạch ống và sắt
0.38
0.82
105
3
Lớp ximang và đá vữa
0.02
0.88
90
4
Lớp cách ẩm - giấy dầu
0.004
0.18
1.35
5
Lớp cách nhiệt - styropore
dcn
0.047
7.5
6
Lớp cách nhiệt, cách ẩm - bitum
0.1
0.18
0.86
7
Lớp thép tấm
0.006
39
0
Hệ số dẫn nhiệt của tường
/2/]
Chọn K1= 0,3 W/m2.độ
Bề dày lớp cách nhiệt
/2/
Với: Hệ số cấp nhiệt phía ngoài bể a1 = 19,18 W/m2.độ.
Hệ số cấp nhiệt phía trong bể a2 = 813,94 W/m2.độ.
Chọn dcn = 0,15 m.
+ Kiểm tra động sương
Với bề dày lớp cách nhiệt ở trên, tính lại hệ số truyền nhiệt K1 = 0,231 W/m2.độ.
Hệ số truyền nhiệt động sương thực tế
Với Nhiệt độ không khí bên ngoài bể t1 = 35oC.
Nhiệt độ trong bể t2 = -10oC.
Nhiệt độ động sương (tra ở 35oC) ts = 34oC.
Theo trên ta thấy K1 < ks Þ bề mặt bể không đọng sương.
Theo kết cấu của bể, bề mặt trong bể là tấm thép, nên kết cấu của tường được cách ẩm hoàn toàn.
- Tính cho nền của bể đá
Hình 2: cấu tạo nền bể đá
Lớp
Vật liệu
bề dày dm
hệ số dẫn nhiệt lW/m.K
hệ số khếch tán ẩm mg/mhMpa
1
Lớp thép
0.006
39
0
2
Lớp cách ẩm cách nhiệt - bitum
0.1
0.18
0.86
3
Lớp chiệu lực - bêtong
0.2
1.1
30
4
Lớp cách nhiệt, cách ẩm bitum
0.1
0.18
0.86
5
Lớp cách nhiệt styropore
dcn
0.047
7.5
6
Lớp cách ẩm - giấy dầu
0.004
0.18
1.35
7
Lớp chiệu lực -betong nền
0.2
1.1
30
8
Đất nện đá dăm
0.1
0.46
30
Hệ số dẫn nhiệt của nền
/2/
Chọn K2 = 0.26 W/m2.độ
Hệ số cấp nhiệt phía trong của bể a2 = 813,94 W/m2.độ.
Bề dày lớp cách nhiệt
/2/
Chọn dcn = 0,2 m
Hệ số truyền nhiệt K2 với bề dày lớp cách nhiệt vừa mới tính toán ở trên
K2 = 0,167 W/m2.độ
So sánh với hệ số truyền nhiệt được chọn ở trên K2tt < K2chọn
Vậy điều kiện được thỏa mãn.
Vì mặt ngoài của của đáy bể đá là nên đất, không tiếp xúc với không khí nên ở đây ta không cần kiểm tra hiện tượng động sương.
Tương tự như vách của bể đá, mặt trong của nền cũng được lót bằng thép, xem như cách ẩm hoàn toàn.
Tính toán chi phí lạnh cho bể đá /10/
- Kết cấu của bể đá
Năng suất thiết kế bể đá 20 tấn/ngày, đêm.
Khối lượng một cây đá 50 Kg.
Thời gian đông đá /1/
Trong đó: Nhiệt độ trung bình của nước đá
Chiều rộng khuôn đá bo = 0,19 m (chọn mặt trên của khuôn).
Đối với bể đá, hệ số A = 4540
Hệ số B = 0,026
Tuy thời gian đông đá chỉ là 18,632 giở, nhưng khi thiết kế ta nên chọn thời gian cho một một mẻ là 24 giờ (1 ngày, đêm), thời gian chọn dư ra không làm tiêu tốn nhiều chi phí lạnh.
Số khuôn đá trong một mẻ
Số khuôn đá trên một linh Nlinh = 8 khuôn.
Khoảng cách giữa 2 khuôn đá dkhuôn = 40 mm.
Khoảng cách khuôn đá ngoài cùng với tường dkhuôn,tường =25 mm.
Số hàng trong bể m2=50 /2 = 25 hàng.
Khoảng cách giữa 2 hàng dhàng = 25 mm.
Bề rộng ngăn đặt giàn lạnh A = 900 mm.
Bề rộng của bể W = 4160 + A
= 5060 mm.
Chiều rộng lắp dặt bộ cánh khuấy B = 600 mm
Chiều rộng doạn hở cuối bể C = 500 mm
Chiều dài của bể L = B + C + m2.b
= 12975 mm.
Chiều cao của bể H = 1250 mm
.
Hình 3: kế cấu bể đá
Hình 4: kết cấu trong bể đá
- Nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che
Chọn Hệ số truyền nhiệt qua vách k1 = 0,231 Kcal/m2.h.độ
Hệ số truyền nhiệt qua nền k2 = 0.167 Kcal/m2.h.độ
Hệ số truyền nhiệt qua nắp k3 = 2 Kcal/m2.h.độ
Nhiệ độ của môi trường quanh bể tf = 35oC
Nhiệt độ trung bình của nước muối tm = -10oC
Diện tích xung quanh bể F1 = 2.(W+L+1412).H = 48,62 m2
Diện tích nền F2 = (W+706). (L+706)= 78,88 m2
Diện tích nắp F3 = W.L =65,64 m2
- Nhiệt làm đông đá
/2/
Trong đó: Năng suất thiết kế G = 20 Tấn/ngày,đêm
Nhiệt dung riêng của nước Cpn = 4,18 KJ/Kg.độ
Nhiệt độ của nước khi đưa vào khuôn tn = 31oC
Nhiệt đông đặc của nước L = 333,564 KJ/Kg
Nhiệt dung riêng của nước đá Cpnđ = 2,09 KJ/Kg.độ
Nhiệt độ cuối quá trình đông đá t2 = -5oC
- Nhiệt làm lạnh khuôn đá
/2/
Trong đó
Số khuôn đá trong một mẻ nkđ = N =400 khuôn
Khối lượng của một khuôn đá gk = 7,2 Kg
Nhiệt dung riêng của thép (vật liệu làm khuôn) Ck = 0,418 KJ/Kg.độ
Nhiệt độ của nước khi đưa vào khuôn tf = 31oC
Nhiệt độ trung bình của nước muối tm = -10oC
- Nhiệt tổn thất do động cơ cánh khuấy /2/
Trong đó
Công suất động cơ của cánh khuấy Ni = 15 KW
Hiệu suất hoạt động hữu ích của cánh khuấy hi = 0,85
Hệ số làm việc của cánh khuấy yi = 0,95
Chỉ số i chỉ số cánh khuấy được dùng i = 1
- Nhiệt tổn thất khi tách đá ra khỏi khuôn
/2/
Trong đó
Diện tích xung quanh của cây đá /2/ f = 1,25 m2
Bề dày lớp đá tan để có thể tách đá ra khỏi khuônd = 0,001 m
Khối lượng riêng của nước đá rnđ = 900Kg/m3
Chi phí lạnh (năng suất lạnh)
4.1.4. Chọn máy nén /6/
Tính năng suất thể tích thực tế của máy nén
Năng suất lạnh của máy nén cần lắp đặt
/2/
Trong đó
Hệ số có kể đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh k = 1,11 /2/
Hệ số thời gian làm việcb = 0,91 /2/
Năng suất lạnh riêng qo = 1092,857 KJ/Kg
Lượng môi chất chạy qua máy nén
Năng suất thể tích thực tế của máy nén
Tính năng suất thể tích lý thuyết của máy nén
Hệ số cấp
/3/
Trong công thức trên có
/3/
Với
DPk = DPo = 0,008 Mpa
m = 1 (đối với máy nén NH3 [2])
tỷ số thể tích chết c = 0,04
Áp suất bốc hơi Po = 0,2425 MPa
Áp suất ngưng tụ Pk = 1,7143 MPa
Và
/3/
Vậy l = 0,593
Năng suất lý thuyết của máy nén
Chọn máy nén
Theo bảng 7 – 6 [3] chọn máy nén ký hiệu p 110
Ký hiệu
Số
xilanh
Đường kính pitong
mm
Vòng quay
Vòng/s
Vlt
10-2 m3/s
Dài
mm
Rộng
mm
Cao
mm
Khối lượng
Kg
p 110
4
115
24
8,35
950
900
800
770
Năng suất lý thuyết của 1 máy nén Vlt = 0,0835 m3/s
Số máy nén cần dùng cho hệ thống lạnh
Chọn ZMN = 2 máy
Chọn động cơ cho máy nén
- Chọn động cơ
Công nén đoạn nhiệt của máy nén
/3/
Với Công nén riêng của máy nén l = 300 KJ/Kg
Công nén chỉ thị
/3/
Trong đó: Hiệu suất chỉ thị (hiệu suất có kể đến tổn thất trong)
/3/
Với b = 0,001
Công tiêu tốn do ma sát
Chọn Pms = 0,059 Mpa
Công nén hiệu dụng
/3/
Công suất tiếp điện
/3/
Trong đó chọn: Hiệu suất truyền động của khớp đai htđ = 0,95
Hiệu suất của động cơ hel = 0,85
Vậy công suất tiếp điện cho mỗi động cơ:
Chọn tổ hợp động cơ AOp2 – 91 – 4 theo bảng 7 – 10 [3]
Ký hiệu động cơ
AOp2 – 91 – 4
Công suất , KW
75
Vòng quay, vòng/s
24,7
Dài , mm
2275
Rộng, mm
1215
Cao, mm
1370
Chiều dài lắp đặt, mm
2910
Đường kính ống hút, mm
100
Đường kính ống đẩy, mm
65
Công suất dự trữ cho tổ hợp máy nén 75 – 46,71 = 28,29 KW
Hệ số dự trữ
- Tính hiệu suất của máy nén
Hiệu suất chỉ thị (hiệu suất có kể đến tổn thất trong) hi = 0,807
Hiệu suất có kể đến tổn thất ma sát của các chi tiết máy
Hiệu suất có kể đến tổn thất do truyền động htđ = 0,95
Hiệu suất động cơ điện hel = 0,85
Hiệu suất của máy nén
/3/
Tính chọn thiết bị ngưng tụ (kiểu xối tưới)
Ưu điểm
- Hiệu quả trao đổi nhiệt cao, hệ số truyền nhiệt đạt 700 ÷ 900 W/m2.K.
- Cấu tạo đơn giản, chắc chắn, dễ chế tạo và có khả năng sử dụng cả nguồn nước bẩn vì dàn ống để trần rất dễ vệ sinh.
- So với bình ngưng ống vỏ, lượng nước tiêu thụ không lớn.
Nhược điểm
- Trong quá trình làm việc, nước bắn tung toé xung quanh, nên dàn chỉ có thể lắp đặt bên ngoài trời, xa hẳn khu nhà xưởng.
- Dàn ngưng kiểu tưới tiêu thụ nước khá nhiều do phải thường xuyên xả bỏ nước.
- Dàn ống không được nhúng kẽm nóng sẽ rất nhanh chóng bị bục, hư hỏng.
- Hiệu quả giải nhiệt chịu ảnh hưởng của môi trường khí hậu.
Mật độ dòng nhiệt phía ngoài
Đồ thị 15: đồ thị biểu diễn sự biến đổi nhiệt độ của các dòng
khi qua thiết bị ngưng tụ
Nhiệt độ nước vào tw1 = 33oC
Nhiệt độ nước ra tw2 = 36oC
Nhiệt độ ngưng tụ tk = 41oC
Hiệu nhiệt độ trung bình
Nhiệt độ trung bình của nước twtb = 34,5oC
Các thông số của nước ở nhiệt độ trung bình
Khối lượng riêng r = 994 Kg/m3
Hệ số dẫn nhiệt l = 0,626 W/m.độ
Độ nhớt động học n = 7,35 x 10-6 m2/s
Nhiệt dung riêng Cpn = 4,19 KJ/Kg.độ
Độ nhớt động lực học m = 7,306 x 10-4 Pa.s
Chuẩn số Pr = 4,865
Lấy tiêu hao nước cho 1 m ống ml = 0,2 Kg/s.m
Chiều dày màng nước chảy trên ống
/6/
Kích thướt hình học /6/
Tốc độ trung bình của màng nước trên ống /6/
Chuẩn số
Chọn tỷ số giữa số bước ống và đường kính ống 1,7 ¸ 2, ta có
Chuẩn số /6/
Hệ số tỏa nhiệt phía nước
Mật độ dòng nhiệt về phía nước
Trong đó
Đường kính trong của ống dt = 50 mm
Đường kính ngoài của ống dn = 57 mm
Hệ số truyền nhiệt nhiệt của vật liệu làm ống (thép) l = 45,3 W/m.K
Nhiệt trở của lớp dầu, vách, bẩn, cặn
Ta có phương trình mật độ dòng nhiệt phía ngoài ống
b. Diện tích bề mặt truyền nhiệt
Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ
Trong đó
Năng suất nhiệt riêng qk = 1392,857 KJ/Kg
Lưu lượng khối lượng thực tế của môi chất lạnh mtt = 0,282 Kg/s
Tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt phía trong ống
Tổng diện tích bể mặt truyền nhiệt phía ngoài ống
Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường không khí
/6/
Trong đó
Entanpi của môi trường không khí xung quanh h1 = 75,24 KJ/Kgkkk
(tra giản đồ không khí ẩm ở 35oC, độ ẩm không khí 50%)
Entanpi của không khí bão hòa htb = 133,76 KJ/Kgkkk(tra giản đồ không khí ẩm ở nhiệt độ trung bình của nước)
Hệ số lưu lượng
Với Hệ số tỏa nhiệt đối lưu về phía không khí akk = 20 W/m2.K
Nhiệt dung riêng trung bình của không khí Cpk = 1020 W/m2.K
Hệ số kể đến sự tăng bề bay hơi do tạo thành các tia và giọt b = 2
Khối lượng nước bay hơi /6/
Trong đó
Độ ẩm của không khí bão hoà xtb = 0,036 Kg/Kg
(Tra ở nhiệt độ trung bình của nước)
Độ ẩm của không khí x1 = 0,014 Kg/Kg
(Tra ở nhiệt độ không khí xung quanh)
Nhiệt tiêu tốn cho quá trình bay hơi lượng nước Mb
Tiêu hoa nước tưới trong thiết bị ngưng tụ
Trong đó
Nhiệt dung riêng của nước Cp = 4,18 KJ/Kg
Nhiệt độ nước ra t2 = 36oC
Nhiệt độ nước vào t1 = 33oC
Lượng nhiệt mà nước nhận được khi chảy qua giàn xối tưới
Tỷ số giữa lượng nước bổ sung và lượng nước tiêu tốn
Lượng nước bổ sung Mbs = 7,49 Kg/s
Lượng nước thải
Các kích thướt cơ bản của thiết bị
Số cụm ống n = 8 cụm
Tổng chiều dài của tất cả các cụm
Tổng chiều dài của ống trong một cụm
Chiều dài của mỗi ống thẳng l = 2,5 m
Tổng số ống trong một cụm
Chọn Nống = 31 ống
Bước ống ở các đơn nguyên s = 1,7 x dn = 0,969 m
4.1.6.Tính chọn thiết bị bốc hơi (kiểu xương cá)
Dòng nhiệt phía ngoài giàn lạnh
Đồ thị 3: Đồ thị biểu diễn sự biến đổi nhiệt độ của các dòng
Khi qua thiết bị bốc hơi
Nhiệt độ nước muối vào tm1 = -9oC
Nhiệt độ nước muối ra tm2 = -11oC
Nhiệt độ bốc hơi to = -15oC
Hiệu nhiệt độ trung bình
Đường kính ngoài của ống dng = 45 mm
Đường kính trong của ống dt = 40,5 mm
Góc nghiêng của ống j = 20o
Bước ống ngang S1 = 0,1 m
Bước ống dọc S2 = 0,2 m
Các thông số của nước muối NaCl 23,1% ở nhiệt độ trung bình -10oC
Khối lượng riêng r = 1175 Kg/m3
Độ nhớt động lực học m = 4,71 x 10-3 Pa.s
Độ nhớt động học n = 4,008 x 10-6 m2/s
Hệ số dẫn nhiệt l = 0,539 W/m.độ
Nhiệt dung riêng Cm = 3,01 KJ/Kg.độ
Chuẩn số
Vận tốc của dòng nước muối chạy qua thiết bị bốc hơi
V = 0,6 m/s /3/ (trong khoảng 0,4 – 0,7 m/s)
Chuẩn số
Þ chế độ chảy quá độ
Chuẩn số
Theo tài liệu [4]
Trong đó ez = 1 là hệ số xét đến ảnh hưởng của thứ tự ống
Hệ số cấp nhiệt phía chất tải lạnh
Mật độ dòng nhiệt phía chất tải lạnh
Công thức 8.3 [5]
Trong đó: tổng nhiệt trở của vách và các lớp dầu, bẩn, cặn
Với: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống (thép) l = 45,3 W/m.K
Phương trình dòng nhiệt phía nước muối
Diện tích bề mặt truyền nhiệt
Năng suất lạnh Qo = 308,05 KW
Diện tích bề mặt truyền nhiệt
Hệ số truyền nhiệt
Tổng chiều dài của ống
Chọn chiều dài của một ống l = 2,05 m
Số ống trong thiết bị
Chọn N = 771 ống
Số ống trong 1 lớp n = 3
Tổng số lớp trong thiết bị
Số lớp trong 1 tép nlớp1 = 32 lớp
Số tép trong thiết bị tép
Chọn Ntép = 8 tép
Khoảng cách giữa 2 tép 0,1 m
Chiều dài của thiết bị L = 2.d + (nlớp1 – 1 ).s2 = 6,6 m
Với khoảng cách giữa 2 đầu d = 0,2 m
Bề rộng của thiết bị L1 = 0,1 x 8 = 0,8 m
4.1.7. Các thiết bị khác
Đường ống
Yêu cầu với việc tính toán và lựa chọn đường ống là đủ độ bền cần thiết và tiết diện của ống phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và kinh tế.
Chọn vật liệu của đường ống trong hệ thống là thép. Việc kiểm tra bền là không cần thiết. Thường ống có thể chịu được áp lực đến 3MPa.
Ta cần chọn đường kính của:
Ống hút của máy nén hơi.
Ống đẩy của máy nén hơi.
Đường dẫn lỏng của máy lạnh.
Ta có thể tính toán đường kính trong của ống dẫn theo biểu thức
Công thức 10 – 1 [3]
Khối lượng riêng của môi chất lạnh. Kg/m3
di Đường kính trong của ống dẫn. mm
m Lưu lượng môi chất trong hệ thống. Kg/s
w Vận tốc của dòng chảy trong ống. m/s
Ống đẩy
Ống hút
Ống dẫn lỏng
m
0,282
r
8,3
1,82
580
w
20
15
0,5
di
46,5
114,7
35,2
Chọn đường kính ống dẫn bằng thép theo tiêu chuẩn của Nga
Đường kính
danh nghĩa
Dy, mm
Đường kính
ngoài
Da, mm
Đường kính trong
Di,mm
Chiều dày vách ống
mm
Tiết diện ống,
mm2
Khối lượng 1m ống
Kg
Ông đẩy
50
57
50
3,5
1960
4,62
Ống hút
125
133
125
4
12300
12,73
Ống dẫn
40
45
40,5
2,25
595
1,65
Màu sơn quy định cho các đường ống
Ống đẩy: mảu đỏ.
Ống hút: màu xanh da trời.
Ống dẫn lỏng: màu vàng.
Ống dẫn nước muối: màu xám.
Ống dẫn nước: màu xanh lá cây.
Bình tách lỏng
Nhiệm vụ: tách lỏng ra khỏi dòng hơi về máy nén, đảm bảo máy nén chỉ hút hơi không hút lỏng gây va đập thủy lực, dẫn đến hư hỏng máy nén.
Cấu tạo và vị trí: bình tách lỏng là một bình hình trụ bằng thép, được bố trí trên đường hút về máy nén, giữa giàn lạnh và máy nén.
Bình tách lỏng được đặt cao hơn giàn bay hơi, được bọc cách nhiệt nhằm giảm tổn hoa nhiệt và tránh hiện tượng đọng sương.
Nguyên lý hoạt động: do sự giảm vận tốc đột ngột ( 15m/s xuống 0,5 m/s), các giọt dầu và lỏng bị tách ra khỏi dòng hơi. Dòng ra khỏi bình tách lỏng hầu như hoàn toàn là hơi khô.
Áp suất tối đa cho phép của bình tách lỏng là 1,5 MPa, nhiệt độ tù -50 đến 40oC.
Chọn: ta chọn bình tách lỏng dựa vào đường kính ống hút của máy nén.
Bình tách lỏng
Kích thướt, mm
Khối lượng Kg
Dbình
Di
B
H
125 – 0 Â
600
125
1080
2100
313
Bình tách dầu
Nhiệm vụ: máy nén hoạt động cần có dầu bôi trơn cho pitong. Do đó, khi máy nén hoạt động, nén môi chất lạnh NH3, luôn có một phần dầu hòa lẫn vào môi chất lạnh. NH3 không hòa tan dầu, chúng phân lớp. Dầu theo môi chất lạnh, nếu không được tách ra, đi vào thiết bị ngưng tụ và bám lên thành ống trao đổi nhiệt, hạn chế quá trình trao đổi nhiệt của thiết bị. Bình tách dầu có nhiệm vụ, tách phần dầu lẫn trong môi chất lạnh trước khi nó đi vào thiết bị ngưng tụ.
Cấu tạo và vị trí: bình tách dầu là một ống thép đặt đứng, có tấm đổi hướng chuyển động của dòng ở phía trong. Bình tách dầu được đặt trên đường đẩy của máy nén, trước thiết bị ngưng tụ và sau máy nén.
Nguyên tắc hoạt động: dòng môi chất lạnh có lẫn dầu đi vào bình, vận tốc của dòng bị giảm đột ngột (20m/s xuống 0,7 m/s), mặt khác dòng còn bị thay đổi hướng đột ngột, các giọt dầu lẫn trong dòng môi chất lạnh bị tách ra khỏi dòng rơi xuống đáy bình, rồi chảy vào bình chứa dầu.
Chọn: ta chọn bình tách dầu dựa vào đường kính đẩy của máy nén.
Đường kính ống hút,mm
Đường kính bình mm
Chiều cao bình mm
Khối lượng Kg
125
600
2100
313
Bình chứa dầu
Nhiệm vụ: gom dầu từ bình tách dầu, giảm nguy hiểm khi xả dầu và giảm tổn thất môi chất khi xả dầu ra khỏi hệ thông lạnh
Cấu tạo và vị trí: bình chứa dầu là bình thép có dạng hinh trụ đặt đứng hoặc đặt nằm, có đường nối với bình tách dầu, đường nối với đường hút của máy nén. Áp suất trong bình được báo bằng áp kế gắn trên bình.
Khi mở van với đường hút, áp suất trong bình có thể giảm xuống gần bằng áp suất khí quyển. Khi xả dầu áp suất trong bình chỉ được phép lớn hơn áp suất khí quyển chút ít, tất cả các van phải đóng. Áp suất cao nhất cho phép của bình là 1,8MPa, nhiệt độ từ -40oC đến 150oC.
Bình chưa dầu
Kích thướt, mm
Thể tích, m3
Khối lượng, Kg
Dbình
B
H
300CM
325
765
1270
0,07
92
Bình chứa cao áp
Nhiệm vụ: Chứa lỏng cao áp sau ngưng tụ, trước tiết lưu, nhằm giải phóng bề mặt truyền nhiệt cho thiết bị ngưng tụ và duy trì sự cấp lỏng thường xuyên cho van tiết lưu.
Cấu tạo và vị trí: Hệ thống lạnh của ta thuộc loại lớn, nên bình chứa cao áp được chọn là một bình hình trụ được đặt nằm ngang. Bình được tính toán để làm việc với áp suất 1,8 MPa. Bình được đặt phía sau và thấp hơn thiết bị ngưng tụ.
Chọn: Theo quy định về an toàn thì bình chứa cao áp phải chứa được 30% thể tích của toàn bộ hệ thống dàn lạnh bay hơi trong hệ thống lạnh có bơm cấp môi chất lỏng từ trên và 60% thể tích dàn trong hệ thống lạnh cấp lỏng từ dưới lên. Khi vận hành mức lỏng trong bình cao áp chỉ được phép choán 50% thể tích bình.
Sức chứa của bình chứa cao áp đối với hệ thống lạnh cấp lỏng từ dưới:
Với dung tích của tổ dàn:
Vtd = L.V = 1575,146 x 1,59 x 10-3 = 2,5 m3
Trong đó: Chiều dài ống trong tổ dàn L = 1575,146 m
Dung tích của 1 m ống
Loại bình
Kích thướt, mm
Dung tích
m3
Khối lượng
Kg
D
L
H
3,5PB
1000
4890
950
3,5
1455
Thiết bị tách khí không ngưng
Cùng tuần hoàn với môi chất lạnh trong hệ thống lạnh có không khí và các loại khí không ngưng. Thành phần chủ yếu của khí không ngưng trong hệ thống vẫn là không khí. Không khí lọt vào hệ thống do nhiều nguyên nhân:
Khi tiến hành sửa chữa.
Khi hút chân không hệ thống, độ chân không chưa đảm bảo yêu cầu.
Khi hệ thống làm việc ở chế độ chân không vì nhiệt độ sôi thấp.
Khi nạp môi chất và nạp dầu.
Do phân hủy môi chất…
Nhiệm vụ: trong thiết bị ngưng tụ, không khí tạo lớp bao quanh bề mặt trao đổi nhiệt làm tăng trở nhiệt, dẫn đến làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt. Mặt khác, khí không ngưng còn làm tăng áp suất ngưng tụ và nhiệt độ cuối tầm nén. Chính vì vậy, ta cần có thiết bị tách khí không ngưng ra khỏi hệ thống theo định kỳ.
Cấu tạo và vị trí: gồm 2 ống lồng vào nhau, đặt trên bình chứa cao áp.
Hoạt động: môi chất NH3 đi qua van tiết lưu vào ống trong của thiết bị, môi chất NH3 bay hơi ở nhiệt độ thấp. Hỗn hợp khí không ngưng và môi chất đi vào ống ngoài của thiết bị, tiếp xúc với ống trong, môi chất ngưng tụ, trở về bình chứa cao áp, khí không ngưng được cho thoát ra ngoài.
Phin lọc và phin sấy
Nhiệm vụ: tách các cặn bẩn và các tạp chất khác như nước, axit…ra khỏi dòng môi chất nhằm tránh:
Tắc ống dẫn nhất là tắc van tiết lưu.
Các chi tiết chuyển động của máy bị bào mòn.
Tắc van tiết lưu do nước đóng băng.
Cấu tạo : thân của phin lọc có dạng hình trụ bằng thép. Bộ phận lọc và sấy của phin chỉ là một khối zeolite được đặt có định trong phin.
Vị trí lắp đặt:
Phin lọc đường hơi, được bố trí trên đường ống hút trước máy nén.
Phim lọc đường lỏng, được bố trí trên đường lỏng phía trước van tiết lưu.
Mắt gas
Nhiệm vụ: mắt gas có một số nhiệm vụ sau:
Quan sát dòng môi chất chuyển động phía trong hệ thống.
Quan sát để biết lượng gas phía trong hệ thống:
Nếu đủ gas, không sủi bọt khí phía trong mắt gas.
Nếu thiếu gas, sủi bọt khí mạnh phía trong mắt gas.
Nếu hết gas ta sẽ thấy các giọt dầu bám trên kính.
Quan sát để biết độ ẩm của dòng môi chất, bằng cách so sánh màu của chấm màu ở tâm mắt gas với các màu ở chu vi mắt gas:
Xanh: khô.
Vàng: thận trọng.
Nâu: ẩm.
Nếu dòng môi chất bị ẩm, ta phải thay phin sấy mới.
Quan sát để biết tình trạng các hạt zeolite trong phin sấy, nếu mắt gas bị vẩy đục điều đó có nghĩa là các hạt zeolite bị phân rã bên trong phin sấy, khi đó ta phải thay phin sấy để tránh hiện tượng bị ngẹt van tiết lưu.
Cấu tạo: mắt gas là một ống hình trụ, phía dưới được bịt kín, phía trên gắn mắt gas để quan sát dòng môi chất phía trong.
Vị trí lắp đặt: mắt gas được lắp trên đường lỏng, phía sau phin sấy, phía trước van tiết lưu.
Các loại van:
- Van khóa, van chặn:
Được lắp trên đường hút, đường đẩy của máy nén, phía trước áp kế và các thiết bị khác, với mục đích để khóa cho hệ thống được kín trong điều kiện sửa chữa hay thay thế các thiết bị.
1 – thân; 2 – đế; 3 – tấm van, kim van; 4 – đệm kín; 5 – chèn đệm; 6 – trục; 7 – tay quay
hình: van thẳng
hình: van góc
- Van một chiều
Van một chiều chỉ cho dòng chảy theo một hướng. Van được lắp trên đường đẩy của máy nén, nằm giữa máy nén và thiết bị ngưng tụ, có nhiệm vụ ngăn không cho môi chất chảy ngược trở lại máy nén, trong trường hợp phải dừng máy nén để sửa chữa.
Ngoài ra van một chiều còn được lắp trên đường dẫn khí không ngưng ra ngoài không khí, ngăn không cho chúng quay ngược trở lại thiết bị tách khí không ngưng.
Van hoạt động dựa trên nguyên tắc chênh lệch áp suất. Khi áp suất đầu vào lớn hơn áp suất đầu ra, van sẽ tự động mở cho dòng hơi đi qua.
Hình : Van một chiều hình cốc Hình : Van một chiều hình nấm
- Van an toàn
Van an toàn được lắp ở những thiết bị có áp suất cao và chứa nhiều môi chấy lỏng như thiết bị ngưng tụ, bình chứa cao áp.
Van cũng hoạt động dựa trên chênh lệch áp suất giống van một chiều, nhưng khác là độ chênh lệch áp suất phải đạt những trị số nhất định. Van được dùng để đề phòng khi áp suất trong các thiết bị vượt quá mức quy định, lúc đó van sẽ tự động mở ra để xả môi chất ra ngoài không khí.
- Van tiết lưu tay
Van tiết lưu tay là một bộ phận của thiết bị tách khí không ngưng. Môi chất lạnh qua van, áp suất giảm từ Pk xuống Po, nhiệt độ bốc hơi của môi chất lạnh lúc này là to. Nhờ vậy khi hỗn hợp hơi (môi chất lạnh và khí không ngưng) tiếp xúc với ống trụ chứa nó, trao đổi nhiệt, môi chất lạnh ngưng tụ trở về bình chứa cao áp.
- Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài
Van tiết lưu nhiệt hay còn gọi là van tiết lưu điều chỉnh tự động nhờ độ quá nhiệt của hơi hút về máy nén. Có 2 loại:
Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong: dùng cho hệ thống lạnh nhỏ.
Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài: dùng cho hệ thống lạnh lớn.
Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài, có một ống được bố trí sát với đầu hút của máy nén. Khi đó áp suất dưới màng đàn hồi là Ph. Nếu tải nhiệt của dàn bay hơi lớn hay môi chất lạnh vào dàn bay hơi ít, độ quá nhiệt của hơi ra khỏi dàn tăng, áp suất phía trên màng đàn hồi tăng, đẩy kim van xuống phía dưới, mở cửa van, môi chất lạnh vào nhiều hơn. Và ngược lại. /7/.
- Van điện từ
Là loại van điều chỉnh ON – OFF. Lấy tin hiệu áp suất, nhiệt độ hay mức lỏng để đóng mở van.
Áp kế
Được dùng để do áp suất của môi chất bên trong đường ống và thiết bị. Áp kế được lắp trên đường hút, đường đẩy của máy nén, trên thiết bị ngưng tụ, bình chứa cao áp…Các áp kế chuyên dùng cho hệ thống lạnh có các thang chia nhiệt độ sôi bão hòa tương ứng của môi chất lạnh.
Cánh khuấy
Quạt khuất nước muối dùng để khuấy trộn và tuần hoàn nước muối trong bể. Mục đích, tăng cường trao đổi nhiệt giữa nước muối và dàn bay hơi, giữa bề mặt khuôn đá và nước muối, làm đồng đều nhiệt độ trong bể nước muối, làm đồng đều sự đông đá trong khuôn. Tính chọn cánh khuấy theo tài liệu /8/
Chọn cánh khuấy có đường kính dk = 760 mm.
Tôc độ vòng quay của cánh khuấy n = 3 vòng/s.
Chọn đường kính ống dẫn hướng dòng D = 1200 mm
Hệ số đồng dạng hình học của thiết bị khuấy
Chuẩn số = 5,7 x 10-3
Từ trên ta có thể tra đồ thị và nhận được hệ số công suất khuấy KN = 0,45.
Công suất khuấy
N = KN. r. n3. dk5 = 0, 45. 1175. 33. 0, 765 = 3619,78 W = 3,62 KW.
Công suất của động cơ:
Nđ = Kđ. N/h = 4,68 KW
Trong đó: Hệ số trữ công suất chọn Kđ = 1,1.
Hiệu suất sử dụng h = 0,85.
Chọn động cơ 3 pha có công suất theo tiêu chuẩn 5 KW.
h. Bố trí lắp đặt /9/
4.2. Thảo luận
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 nước đá, 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 nước đá.
Với kết quả tính toán ở trên ta có thể thấy tính khả thi về mặt kỹ thuật còn về vấn đề kinh tế thì đề tài vẫn chưa thực hiện được.
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
5.1. Kết luận
Đề tài đã được nhóm 4 thực hiện hoàn tất theo yêu cầu đặt ra, theo phương pháp tổng hợp, tính toán và kế thừa nên đề tại vẫn còn nghiên về mặt lý thuyết thiếu phần sáng tạo để cải tiến hệ thống máy đá cây.
5.2. Đề nghị
Trong quá trình thực hiện đề tài, vì nhiều lý do về thời gian và các điều kiện cho phép nên nhóm thực hiện đề tài vẫn chưa hoàn thành hoàn chỉnh, vẫn còn nhiều thiếu xót.
Đề nghị : nhóm 4 cần có điều kiện và thời gian để có thể khảo nghiệm các hệ thống máy đá cây nhằm hiểu sâu hơn và có thể so sánh giữa lý thuyết và thực nghệm để tối ưu hóa hệ thống trong thiết kế và lắp đặt.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
/1/. Nguyễn Đức lợi – Phạm Văn Tùy – Đinh Văn Thuận, kỹ thuật lạnh ứng dụng, NXB Giáo Dục, 363 trang, tháng 6/2007.
/2/. Trần Đức Ba – Nguyễn Tấn Dũng (chủ biên), công nghệ lạnh, tập 1, NXB Đại Học Quốc Gia, 537 trang, 2007.
/3/. Nguyễn Đức Lợi, hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, 402 trang, 2006.
/4/. Nguyễn Công Minh, Luận Văn Tốt Nghiệp: thiết kế xưởng sản xuất nước đá khối, Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, 112 trang, 2001.
/5/.Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy, kỹ thuật lạnh cơ sở, NXB Giáo Dục, 379 trang, 2007.
/6/.Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Bài tập kỹ thuật lạnh, NXB Giáo Dục, 227 trang, 1996.
/7/. Nguyễn Đức Lợi, Tự động hóa hệ thống lạnh, NXB Giáo Dục, 319 trang, 2003.
/8/. Trương Hoàng Minh, Thiết kế nhà máy sản xuất nước đá cây 120 tấn/ 24h và kho bảo quản đá dung tích 120 tấn, Đồ án chuyên ngành, Đại học Nha Trang, 2008.
/9/. NGUYỄN VĂN PHÚC, Bài tập lớn thiết kế bể đá khối (50kg)năng suất 40 tấn/ ngày đêm, ĐH Quốc Gia TP HCM, Trường ĐH Bách Khoa, 2009.
/10/. GS.TSKH. Trần Đức Ba, Ts. Trần Thu Hà, Ts. Nguyễn Văn Tài, Th.s Đỗ Hữu Hoàn, Th.s Lê Quang Liêm, Giáo trình kỹ thuật lạnh đại cương, Trường ĐH Công nghiệp TP HCM khoa công nghệ nhiệt lạnh, nhà xuất bản ĐH Quốc gia TP HCM, 2009
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Tính toán thiết kế hệ thống máy làm nước đá cây 20 tấn - ngày.doc