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 tên sinh viên: Dương Công Thành Trần Đình Trọng Vũ Ngọc Hiển Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH Niên khóa: 2008 – 2012 Tháng 07/2011 ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Nhóm TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY LÀM NƯỚC ĐÁ CÂY 20 TẤN / NGÀY Nhóm thực hiện: Dương Công Thành 08137023 SĐT: 01688561862 Trần Đình Trọng 08137025 SĐT: 01668598922 Vũ Ngọc Hiển 08137002 SĐT: 01689949373 Đồ án thực nhằm tìm hiểu đáp ứng yêu cầu môn học Giáo viên hướng dẫn: Thạc sĩ Lê Văn Bạn Tháng 07/2011 ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Nhóm MỤC LỤC 2.1 Hệ thống sản xuất nước đá /10/ 2.2 Công dụng phân loại nước đá /10/ 2.4 Nguyên lý làm việc /9/ 3.1 Phương tiện thực 3.2 Phương pháp tiến hành 3.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 3.2.2 Phương pháp thực .8 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 kết tính toán CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 39 Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Từ xa xưa người biết lấy loại nước đá thiên nhiên từ sông, suối, ao, hồ để sử dụng làm lạnh, dự trữ nhà để mùa hè lại đem dùng Quá trình hình thành đá thiên nhiên dựa vào lạnh thiên nhiên, nhiều nơi mùa đông không khí lạnh đến -20 độ C, -30 độ C làm cho nước ao, hồ, sông, suối, bị đóng băng Cho đến ngành lạnh đời, bắt đầu phát triễn mạnh giới người sử dụng kỹ thuật lạnh vào nhiều mục đích khác mình, từ đơn giản tinh vi Một ứng dụng người sản xuất nước đá( đá nhân tạo) nhiều dạng khác nhau( dạng khối, dạng viên, dạng vẩy, dạng bột, ), tuỳ theo yêu cầu sử dụng điều kiện sản xuất thực tế 1.2 Mục đích đồ án : - Tính toán thiết kế máy làm nước đá 20 / ca - Cụ thể: + Tính chọn máy nén + Tính toán bể đá + Tính chọn dàn ngưng + Tính chọn thiết bị phụ Chương TỔNG QUAN 2.1 Hệ thống sản xuất nước đá /10/ Phương pháp sản xuất đá phương pháp cổ điển Đá sản xuất bể dung dịch muối lạnh, có nhiệt độ khoảng –10oC Nước đặt khuôn có kích thước định, theo yêu cầu sử dụng Khối lượng thường gặp đá 12,5; 25; 50 kg ưu điểm phương pháp sản xuất đá đơn giản, Dụ thực hiện, đá có khối lượng lớn nên vận chuyển bảo quản lâu ngày, đặc biệt dùng cho việc bảo quản cá, thực phẩm vận chuyển xa Ngoài đá sử dụng làm đá sinh hoạt giải khát nhân dân Tuy nhiên, đá có số nhược điểm quan trọng như: chi phí đầu tư, vận hành lớn, tiêu vệ sinh không cao có nhiều khâu không đảm bảo vệ sinh, tính chủ động sản xuất thấp thời gian đông đá lâu Đi kèm theo hệ thống máy đá 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 ngày kỹ thuật chế biến thực phẩm người ta sử dụng đá Nếu có trang bị nhằm bán cho tàu thuyền đánh cá để bảo quản lâu ngày 2.2 Công dụng phân loại nước đá /10/ 2.2.1.Công dụng nước đá Nước đá có nhiều ứng dụng đời sống ngày sản xuất, sau số ứng dụng 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 (nước lã, sôi, nguyên chất) • Nước đá từ nước biển, từ nước muối • Nước đá từ nước sát trùng kháng sinh  Dựa vào độ đá: ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Nhóm • Nước đá pha lê • Nước đá suốt • Nước đá đục  Dựa vào hình dạng: • Nước đá khối • Nước đá • Nước đá thỏi • Nước đá ống • Nước đá vẩy 2.3 Cấu tạo máy đá [khối] /10/ Hệ thống có thiết bị sau: 1- Máy nén: Máy nén cấp, sử dụng môi chất NH3 R22 Bình chứa cao áp Dàn ngưng: Có thể sử dụng dàn ngưng tụ bay hơi, bình ngưng, dàn ngưng tụ kiểu tưới sử dụng dàn ngưng không khí Bình tách dầu Bình tách khí không ngưng Bình thu hồi dầu (sử dụng hệ thống NH3) Bình tách lỏng Bình giữ mức- tách lỏng Bể nước muối làm đá, cánh khuấy dàn lạnh kiểu xương cá ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Nhóm 2.4 Nguyên lý làm việc /9/ Các loại đá với khối lượng khác sản xuất phương pháp làm lạnh bể nước muối Đây phương pháp phổ biến nhà máy nước đá Bể nước muối chia làm hai ngăn, ngăn lớn để bố trí khuôn đá, ngăn nhỏ để bố trí dàn bay làm lạnh nước muối bể có bố trí bơm nước muối tuần hoàn mạnh từ dàn bay làm lạnh khuôn lại quay lại dàn bay Bơm nước muối bố trí thẳng đứng để tránh rò rì nước muối Dàn bay kiểu xương cá có khả tăng khả trao đổi nhiệt lên đáng kể Các khuôn đá ghép lại với thành linh đá suốt chiều ngang bể Các linh đá đứng im bể mà chuyển động từ đầu đến đầu bể nhờ cấu chuyển động xích Khi linh đá kết đông xong nhắc khỏi bể cấu xích chuyển động dồn tất linh đá lên chừa phía cuối bể khoảng hở vừa đủ để đặt linh đá đổ đầy nước vào Chuyển động nước muối tuần hoàn linh đá ngược chiều Khi đá kết đông khuôn, toàn linh đá cầu trục nâng khỏi bể thả vào bể làm tan giá Các khuôn đá nóng lên, lớp băng dính khối đá với khuôn tan ra, cầu trục nâng đá trượt lên bàn trượt đá để vào kho chứa đá, linh đá cầu trục đưa đến máng rót nước, máng rót nước tự động nhiều vòi có định lượng rót đồng thời cho tất khuôn đá lượng nước định trước Sau rót nước xong linh đá đặt vào đầu bể vị trí mà cấu chuyển động xích vừa đẩy toàn linh đá dịch Với phương pháp nước sau qua trình xử lý đổ vào khuôn định hình sẵn, khuôn đặt bể nước muối, bể làm lạnh thiết bị bốc , sau thời gian nước khuôn làm lạnh kết tinh lại Quá trình kết thúc, đá lấy từ khuôn sử dụng Chương PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN 3.1 Phương tiện thực - 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 thông tin liên quan đến đề tài qua mạng internet 3.2.2 Phương pháp thực Theo phương pháp tổng hợp kế thừa ta tiến hành theo trình tự sau: - Tiến hành nghiên cứu tổng hợp lại tài liệu có - Lựa chọn vấn đề liên quan đến đề tài - Tính toán chọn thiết bị hệ thống máy đá Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 kết 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: hạ nhiệt độ nước từ nhiệt độ t (nhiệt độ ban đầu nước) xuống nhiệt độ 0oC Giai đoạn 2: giai đoạn kết tinh nước hoàn toàn, chuyển nước từ trạng thái lỏng trạng thái rắn Giai đoạn 3: giai đoạn hạ thấp nhiệt độ băng nước từ oC xuống nhiệt độ t2 (thường chọn -5oC) Vậy nhiệt lượng riêng cần thiết để chuyển 1Kg nước nhiệt độ ban đầu t thành nước đá nhiệt độ t2 tính theo công thức: q = C pn ( t1 − 0) + L + C pnd ( − t ) /2/ - Chọn phương pháp sản xuất nước đá Các loại đá với khối lượng khác sản xuất phương pháp làm lạnh bể nước muối Đây phương pháp phổ biến nhà máy nước đá Các loại đá với khối lượng khác sản xuất phương pháp làm lạnh bể nước muối Đây phương pháp phổ biến nhà máy nước đá Với phương pháp nước sau qua quy trình xử lý đổ vào khuôn định hình sẵn, khuôn đặt bể nước muối, bể làm lạnh thiết bị bốc , sau thời gian nước khuôn lạnh kết tinh lại Quy trình kết thúc,đá lấy từ khuôn sử dụng Kết cấu đá có cỡ khối lượng thông dụng sau:Loại 3,5 Kg, loại 12,5 Kg, loại 25 Kg, loại 50 Kg ta chọn loại 50 kg b Chọn chất tải lạnh /9/ - Yêu cẩu chất tải lạnh Chất tải lạnh phải đảm bảo yêu cầu sau:  Nhiệt độ đông đặc phải thấp  Nhiệt dung riêng khả dẫn nhiệt cao  Độ nhớt trọng lượng riêng nhỏ  Không ăn mòn kim loại vật liệu khác thiết bị ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Nhóm  Không độc hại không nguy hiểm Dễ kiểm, rẻ tiền, dễ bảo quản dễ vận hành - Phân tích tính chất chất tải lạnh Chất tải lạnh có ban trạng thái: Rắn, lỏng, khí - Chọn chất tải lạnh Bảng: nhiệt độ đông đặc số dung dịch muối Số Nồng độ Nhiệt độ Thứ Muối hòa tan % Đông đặc Tự Khối lượng NaCl 23,1 -21,2 CaCl2 29,9 -55 MgCl2 20 -35 MgSO4 19 -9,9 Trong sản xuất, người ta thường chọn nhiệt độ dung dịch chất tải nhiệt thấp nhiệt độ để đông đá 5oC, cao nhiệt độ đóng băng dung dịch khoảng 10oC Nhiệt độ để đông đá -5 oC, nên nhiệt độ trung bình chất tải nhiệt l -10 oC, nhiệt độ đông đặc dung dịch -20oC Cho nên, dung dịch NaCl 23,1% có nhiệt độ đông đặc 21,2oC, tha điều kiện Ngoài NaCl rẻ tiền có nhiều thị trường nên việc chọn dung dịch NaCl làm chất tải lạnh hợp lý c Chọn tác nhân lạnh /9/ Ta nhận thấy tác nhân NH3 thích hợp với hệ thống sản xuất nước đá vì:  Có suất lạnh riêng lớn  So với Freon NH3 có suất lạnh riêng lớn hơn, hệ số truyền nhiệt lớn  Tổn thất trình tiết lưu nhỏ  Dễ phát rò rỉ tác nhân ngòai có mùi đặc trưng  Nhiệt độ đông đặc bay NH3 thấp Tđđ = - 77,7 0C Tbh = - 33,35 0C Với khoảng nhiệt độ NH đông đặc đường ống gây tắt nghẽn nở đường ống tác nhân dùng sản xuất đá Vậy ta chọn tác nhân lạnh NH3 10 ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Nhóm Hệ số truyền nhiệt nhiệt vật liệu làm ống (thép) λ = 45,3 W/m.K Nhiệt trở lớp dầu, vách, bẩn, cặn δ i δ d δ v δ b δ c 0.06 ×10 −3 3.,5 ×10 −3 0.1× 10 −3 0.6 ×10 −3 ∑ λ = λ + λ + λ + λ = 0.12 + 45,3 + 0.58 + 1.5 = 0.00115 i d v b c m K / W ∆t = t v − t = t v − ( t k − ∆t tb ) = ∆t tb − t k + t v = t v − 34,67 Ta có phương trình mật độ dòng nhiệt phía ống q = 755,0902.( t − 34,617 ) b Diện tích bề mặtn truyền nhiệtv (1) Phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ Qk = mtt qk = 392,61 KW Trong Năng suất nhiệt riêng qk = 1392,857 KJ/Kg Lưu lượng khối lượng thực tế môi chất lạnh mtt = 0,282 Tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt phía ống Q F1 = k qt Tổng diện tích bể mặt truyền nhiệt phía ống F2 = = 95,197 m F1 d n2 = 123,72 m 2 dt Lượng nhiệt tổn thất môi trường không khí Qkk = F2 σ β (hhb − h1 ) = 283,92 KW /6/ Trong Entanpi môi trường không khí xung quanh h1 = 75,24 KJ/Kgkkk (tra giản đồ không khí ẩm 35oC, độ ẩm không khí 50%) Entanpi không khí bão hòa htb = 133,76 KJ/Kgkkk(tra giản đồ không khí ẩm nhiệt độ trung bình nước) α kk = 0,0196 Kg / m s C pk Với Hệ số tỏa nhiệt đối lưu phía không khí αkk = 20 W/m2.K Hệ số lưu lượng σ= Nhiệt dung riêng trung bình không khí Cpk = 1020 W/m2.K Hệ số kể đến tăng bề bay tạo thành tia giọt β = Khối lượng nước bay M b = F2 σ β ( xtb − x1 ) = 0,107 Trong 26 Kg/s Kg / s /6/ ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Nhóm Độ ẩm không khí bão hoà xtb = 0,036 Kg/Kg (Tra nhiệt độ trung bình nước) Độ ẩm không khí x1 = 0,014 Kg/Kg Nhiệt dung riêng nước Cp = 4,18 KJ/Kg Nhiệt độ nước t2 = 36oC Nhiệt độ nước vào t1 = 33oC (Tra nhiệt độ không khí xung quanh) Nhiệt tiêu tốn cho trình bay lượng nước Mb Qbh = M b C pn t = 16,06 KW Tiêu hoa nước tưới thiết bị ngưng tụ M= Trong Q + M b = 7,49 Kg / s C p ∆t Lượng nhiệt mà nước nhận chảy qua giàn xối tưới Q = Qk − Qkk − Qbh = 92,63 KW Tỷ số lượng nước bổ sung lượng nước tiêu tốn ς= M bs ∆t = =1 M t − tW Lượng nước bổ sung Mbs = 7,49 Kg/s Lượng nước thải M t = M bs − M b = 7,39 Kg / s Các kích thướt thiết bị Số cụm ống n=8 Tổng chiều dài tất cụm L= F2 = 690,89 m π d n Tổng chiều dài ống cụm L1 = L = 76,765 n Chiều dài ống thẳng Tổng số ống cụm cụm N ong = m l = 2,5 m L1 = 30,71 l Chọn Nống = 31 ống Bước ống đơn nguyên s = 1,7 x dn = 0,969 m 27 4.1.6.Tính chọn thiết bị bốc (kiểu xương cá) a Dòng nhiệt phía giàn lạnh Đồ thị 3: Đồ thị biểu diễn biến đổi nhiệt độ dòng Khi qua thiết bị bốc Nhiệt độ nước muối vào tm1 = -9oC Nhiệt độ nước muối tm2 = -11oC Nhiệt độ bốc to = -15oC ∆t tb = Hiệu nhiệt độ trung bình ∆t − ∆t1 = 3,641o C ∆t ln ∆t1 Đường kính ống dng = 45 mm Đường kính ống dt = 40,5 mm Góc nghiêng ống ϕ = 20o Bước ống ngang S1 = 0,1 m Bước ống dọc S2 = 0,2 m Các thông số nước muối NaCl 23,1% nhiệt độ trung bình -10oC Khối lượng riêng ρ = 1175 Kg/m3 Độ nhớt động lực học µ = 4,71 x 10-3 Pa.s Độ nhớt động học ν = 4,008 x 10-6 m2/s Hệ số dẫn nhiệt λ = 0,539 W/m.độ Nhiệt dung riêng Cm = 3,01 KJ/Kg.độ ν µ Cm Chuẩn số Pr = = = 26,3 a λ Vận tốc dòng nước muối chạy qua thiết bị bốc Chuẩn số V = 0,6 m/s /3/ (trong khoảng 0,4 – 0,7 m/s) ω.d ng Re = = 6735,667 ν ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Nhóm ⇒ chế độ chảy độ Nu = 0.3 Re 0.6 Pr 0.36 ε z = 192,91 Chuẩn số Theo tài liệu [4] Trong εz = hệ số xét đến ảnh hưởng thứ tự ống Hệ số cấp nhiệt phía chất tải lạnh α s ng = Mật độ dòng nhiệt phía chất tải lạnh Nuλ = 2310,604 d ng ∆t f qs.ng = α s ng +∑ W / m K δi λi Công thức 8.3 [5] Trong đó: tổng nhiệt trở vách lớp dầu, bẩn, cặn δ i δ d δ v δ b δ c 0.06 ×10 −3 2,25 × 10 −3 0.1× 10 −3 0.6 ×10 −3 ∑ λ = λ + λ + λ + λ = 0.12 + 45,3 + 0.58 + 1.5 = 0,00112 m K / W i d v b c Với: hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm ống (thép) λ = 45,3 W/m.K ∆t f = t f − t v = t o + ∆ttb − t v = −11,359 − t v Phương trình dòng nhiệt phía nước muối q n = 634,1406.( − 11,395 − t v ) (1) b Diện tích bề mặt truyền nhiệt Năng suất lạnh Diện tích bề mặt truyền nhiệt Hệ số truyền nhiệt K= Tổng chiều dài ống Qo = 308,05 Fng = Qo = 222,68 m qn Qo = 397,946 Fng ∆t tb L= Fng π d ng KW W / m K = 1575,14 m Chọn chiều dài ống l = 2,05 Số ống thiết bị N= Số ống lớp Chọn N = 771 ống n= nlop = Tổng số lớp thiết bị 29 m L = 768,36 l N = 257 n ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Nhóm Số lớp tép nlớp1 = 32 N tep = Số tép thiết bị lớp nlop nlop1 = 8,03 tép Chọn Ntép = tép 0,1 m L = 2.δ + (nlớp1 – ).s2 = 6,6 m Khoảng cách tép Chiều dài thiết bị Với khoảng cách đầu δ = 0,2 m Bề rộng thiết bị L1 = 0,1 x = 0,8 m 4.1.7 Các thiết bị khác a Đường ống Yêu cầu với việc tính toán lựa chọn đường ống đủ độ bền cần thiết tiết diện ống phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật kinh tế Chọn vật liệu đường ống hệ thống thép Việc kiểm tra bền không cần thiết Thường ống chịu áp lực đến 3MPa Ta cần chọn đường kính của:  Ống hút máy nén  Ống đẩy máy nén  Đường dẫn lỏng máy lạnh Ta tính toán đường kính ống dẫn theo biểu thức di = 4.m ρ π ω Công thức 10 – [3] ρ Khối lượng riêng môi chất lạnh Kg/m3 di m ω Đường kính ống dẫn Lưu lượng môi chất hệ thống Vận tốc dòng chảy ống mm Kg/s m/s Ống đẩy m ρ ω di Ống hút 0,282 1,82 15 114,7 8,3 20 46,5 Ống dẫn lỏng Chọn đường kính ống dẫn thép theo tiêu chuẩn Nga 30 580 0,5 35,2 ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Ông đẩy Ống hút Ống dẫn Đường kính danh nghĩa Dy, mm 50 125 40 Đường kính Da, mm 57 133 45 Nhóm Đường kính Di,mm Chiều dày vách ống mm Tiết diện ống, mm2 50 125 40,5 3,5 2,25 1960 12300 595 Khối lượng 1m ống Kg 4,62 12,73 1,65 Màu sơn quy định cho 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 b Bình tách lỏng Nhiệm vụ: tách lỏng khỏi dòng máy nén, đảm bảo máy nén hút không hút lỏng gây va đập thủy lực, dẫn đến hư hỏng máy nén Cấu tạo vị trí: bình tách lỏng bình hình trụ thép, bố trí đường hút máy nén, giàn lạnh máy nén Bình tách lỏng đặt cao giàn bay hơi, bọc cách nhiệt nhằm giảm tổn hoa nhiệt tránh tượng đọng sương Nguyên lý hoạt động: giảm vận tốc đột ngột ( 15m/s xuống 0,5 m/s), giọt dầu lỏng bị tách khỏi dòng Dòng khỏi bình tách lỏng hoàn toàn khô Áp suất tối đa cho phép bình tách lỏng 1,5 MPa, nhiệt độ tù -50 đến 40oC Chọn: ta chọn bình tách lỏng dựa vào đường kính ống hút máy nén Bình tách lỏng 125 – ℜ Dbình 600 Kích thướt, mm Di B 125 1080 H 2100 Khối lượng Kg 313 c Bình tách dầu Nhiệm vụ: máy nén hoạt động cần có dầu bôi trơn cho pitong Do đó, máy nén hoạt động, nén môi chất lạnh NH3, có phần dầu hòa lẫn vào môi chất lạnh NH3 không hòa tan dầu, chúng phân lớp Dầu theo môi chất lạnh, 31 ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Nhóm không tách ra, vào thiết bị ngưng tụ bám lên thành ống trao đổi nhiệt, hạn chế trình trao đổi nhiệt thiết bị Bình tách dầu có nhiệm vụ, tách phần dầu lẫn môi chất lạnh trước vào thiết bị ngưng tụ Cấu tạo vị trí: bình tách dầu ống thép đặt đứng, có đổi hướng chuyển động dòng phía Bình tách dầu đặt đường đẩy máy nén, trước thiết bị ngưng tụ sau máy nén Nguyên tắc hoạt động: dòng môi chất lạnh có lẫn dầu vào bình, vận tốc dòng bị giảm đột ngột (20m/s xuống 0,7 m/s), mặt khác dòng bị thay đổi hướng đột ngột, giọt dầu lẫn dòng môi chất lạnh bị tách khỏi dòng rơi xuống đáy bình, chảy vào bình chứa dầu Chọn: ta chọn bình tách dầu dựa vào đường kính đẩy máy nén Đường kính ống Đường kính bình Chiều cao bình Khối lượng hút,mm mm mm Kg 125 600 2100 313 d Bình chứa dầu Nhiệm vụ: gom dầu từ bình tách dầu, giảm nguy hiểm xả dầu giảm tổn thất môi chất xả dầu khỏi hệ thông lạnh Cấu tạo vị trí: bình chứa dầu bình thép có dạng hinh trụ đặt đứng đặt nằm, có đường nối với bình tách dầu, đường nối với đường hút máy nén Áp suất bình báo áp kế gắn bình Khi mở van với đường hút, áp suất bình giảm xuống gần áp suất khí Khi xả dầu áp suất bình phép lớn áp suất khí chút ít, tất van phải đóng Áp suất cao cho phép bình 1,8MPa, nhiệt độ từ -40oC đến 150oC Kích thướt, mm Bình chưa dầu Dbình B H Thể tích, m3 300CM 325 765 1270 0,07 e Bình chứa cao áp 32 Khối lượng, Kg 92 ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Nhóm Nhiệm vụ: Chứa lỏng cao áp sau ngưng tụ, trước tiết lưu, nhằm giải phóng bề mặt truyền nhiệt cho thiết bị ngưng tụ trì cấp lỏng thường xuyên cho van tiết lưu Cấu tạo vị trí: Hệ thống lạnh ta thuộc loại lớn, nên bình chứa cao áp chọn bình hình trụ đặt nằm ngang Bình tính toán để làm việc với áp suất 1,8 MPa Bình đặt phía sau thấp thiết bị ngưng tụ Chọn: Theo quy định an toàn bình chứa cao áp phải chứa 30% thể tích toàn hệ thống dàn lạnh bay hệ thống lạnh có bơm cấp môi chất lỏng từ 60% thể tích dàn hệ thống lạnh cấp lỏng từ lên Khi vận hành mức lỏng bình cao áp phép choán 50% thể tích bình Sức chứa bình chứa cao áp hệ thống lạnh cấp lỏng từ dưới: VCA = 1,45.Vd = 1,45.(Vtd + VKK ) ≥ 1,45.Vtd = 1,45 × 2,5 = 3,63 m Với dung tích tổ dàn: Vtd = L.V = 1575,146 x 1,59 x 10-3 = 2,5 m3 Trong đó: Chiều dài ống tổ dàn L = 1575,146 π d n2 = 1,59 × 10 −3 Dung tích m ống V = Loại bình 3,5PB D 1000 Kích thướt, mm L 4890 H 950 m m3 / m Dung tích m3 3,5 Khối lượng Kg 1455 f Thiết bị tách khí không ngưng Cùng tuần hoàn với môi chất lạnh hệ thống lạnh có không khí loại khí không ngưng Thành phần chủ yếu khí không ngưng hệ thống không khí Không khí lọt vào hệ thống 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 chế độ chân không nhiệt độ sôi thấp  Khi nạp môi chất nạp dầu  Do phân hủy môi chất… Nhiệm vụ: thiết bị ngưng tụ, không khí tạo lớp bao quanh bề mặt trao đổi nhiệt làm tăng trở nhiệt, dẫn đến làm giảm hiệu trao đổi nhiệt Mặt khác, khí 33 ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Nhóm không ngưng làm tăng áp suất ngưng tụ nhiệt độ cuối tầm nén Chính vậy, ta cần có thiết bị tách khí không ngưng khỏi hệ thống theo định kỳ Cấu tạo vị trí: gồm ống lồng vào nhau, đặt bình chứa cao áp Hoạt động: môi chất NH3 qua van tiết lưu vào ống thiết bị, môi chất NH3 bay nhiệt độ thấp Hỗn hợp khí không ngưng môi chất vào ống thiết bị, tiếp xúc với ống trong, môi chất ngưng tụ, trở bình chứa cao áp, khí không ngưng cho thoát g Phin lọc phin sấy Nhiệm vụ: tách cặn bẩn tạp chất khác nước, axit…ra khỏi dòng môi chất nhằm tránh:  Tắc ống dẫn tắc van tiết lưu  Các chi tiết chuyển động máy bị bào mòn  Tắc van tiết lưu nước đóng băng Cấu tạo : thân phin lọc có dạng hình trụ thép Bộ phận lọc sấy phin khối zeolite đặt có định phin Vị trí lắp đặt: Phin lọc đường hơi, bố trí đường ống hút trước máy nén Phim lọc đường lỏng, bố trí đường lỏng phía trước van tiết lưu h Mắt gas Nhiệm vụ: mắt gas có số nhiệm vụ sau:  Quan sát dòng môi chất chuyển động phía hệ thống  Quan sát để biết lượng gas phía hệ thống: • Nếu đủ gas, không sủi bọt khí phía mắt gas • Nếu thiếu gas, sủi bọt khí mạnh phía mắt gas • Nếu hết gas ta thấy giọt dầu bám kính  Quan sát để biết độ ẩm dòng môi chất, cách so sánh màu chấm màu tâm mắt gas với màu chu vi mắt gas: • Xanh: khô • Vàng: thận trọng • Nâu: ẩm Nếu dòng môi chất bị ẩm, ta phải thay phin sấy  Quan sát để biết tình trạng hạt zeolite phin sấy, mắt gas bị vẩy đục điều có nghĩa hạt zeolite bị phân rã bên phin sấy, ta phải thay phin sấy để tránh tượng bị ngẹt van tiết lưu 34 ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Nhóm Cấu tạo: mắt gas ống hình trụ, phía bịt kín, phía gắn mắt gas để quan sát dòng môi chất phía Vị trí lắp đặt: mắt gas lắp đường lỏng, phía sau phin sấy, phía trước van tiết lưu i Các loại van: - Van khóa, van chặn: Được lắp đường hút, đường đẩy máy nén, phía trước áp kế thiết bị khác, với mục đích để khóa cho hệ thống kín điều kiện sửa chữa hay thay thiết bị – thân; – đế; – van, kim van; – đệm kín; – chèn đệm; – trục; – tay quay hình: van thẳng hình: van góc - Van chiều Van chiều cho dòng chảy theo hướng Van lắp đường đẩy máy nén, nằm máy nén thiết bị ngưng tụ, có nhiệm vụ ngăn không cho môi chất chảy ngược trở lại máy nén, trường hợp phải dừng máy nén để sửa chữa Ngoài van chiều lắp đường dẫn khí không ngưng không khí, ngăn không cho chúng quay ngược trở lại thiết bị tách khí không ngưng Van hoạt động dựa nguyên tắc chênh lệch áp suất Khi áp suất đầu vào lớn áp suất đầu ra, van tự động mở cho dòng qua 35 ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Nhóm Hình : Van chiều hình cốc Hình : Van chiều hình nấm - Van an toàn Van an toàn lắp thiết bị có áp suất cao chứa nhiều môi chấy lỏng thiết bị ngưng tụ, bình chứa cao áp Van hoạt động dựa chênh lệch áp suất giống van chiều, khác độ chênh lệch áp suất phải đạt trị số định Van dùng để đề phòng áp suất thiết bị vượt mức quy định, lúc van tự động mở để xả môi chất không khí - Van tiết lưu tay Van tiết lưu tay phận thiết bị tách khí không ngưng Môi chất lạnh qua van, áp suất giảm từ Pk xuống Po, nhiệt độ bốc môi chất lạnh lúc to Nhờ hỗn hợp (môi chất lạnh khí không ngưng) tiếp xúc với ống trụ chứa nó, trao đổi nhiệt, môi chất lạnh ngưng tụ trở bình chứa cao áp - Van tiết lưu nhiệt cân Van tiết lưu nhiệt hay gọi van tiết lưu điều chỉnh tự động nhờ độ nhiệt hút máy nén Có loại:  Van tiết lưu nhiệt cân trong: dùng cho hệ thống lạnh nhỏ  Van tiết lưu nhiệt cân ngoài: dùng cho hệ thống lạnh lớn Van tiết lưu nhiệt cân ngoài, có ống bố trí sát với đầu hút máy nén Khi áp suất màng đàn hồi Ph Nếu tải nhiệt dàn bay lớn hay môi chất lạnh vào dàn bay ít, độ nhiệt khỏi dàn tăng, áp suất phía màng đàn hồi tăng, đẩy kim van xuống phía dưới, mở cửa van, môi chất lạnh vào nhiều Và ngược lại /7/ 36 ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Nhóm - Van điện từ j Là loại van điều chỉnh ON – OFF Lấy tin hiệu áp suất, nhiệt độ hay mức lỏng để đóng mở van Áp kế k Được dùng để áp suất môi chất bên đường ống thiết bị Áp kế lắp đường hút, đường đẩy máy nén, thiết bị ngưng tụ, bình chứa cao áp…Các áp kế chuyên dùng cho hệ thống lạnh có thang chia nhiệt độ sôi bão hòa tương ứng môi chất lạnh Cánh khuấy Quạt khuất nước muối dùng để khuấy trộn tuần hoàn nước muối bể Mục đích, tăng cường trao đổi nhiệt nước muối dàn bay hơi, bề mặt khuôn đá nước muối, làm đồng nhiệt độ bể nước muối, làm đồng đông đá khuôn Tính chọn cánh khuấy theo tài liệu /8/ Chọn cánh khuấy có đường kính dk = 760 mm Tôc độ vòng quay cánh khuấy n=3 vòng/s Chọn đường kính ống dẫn hướng dòng D = 1200 mm Hệ số đồng dạng hình học thiết bị khuấy G D = D 1200 = = 1,58 dk 760 Chuẩn số ρ n.d k n.d k Re k = = = 5,7 x 10-3 µ ν Từ ta tra đồ thị nhận hệ số công suất khuấy KN = 0,45 Công suất khuấy N = KN ρ n3 dk5 = 0, 45 1175 33 0, 765 = 3619,78 W = 3,62 KW Công suất động cơ: Nđ = Kđ N/η = 4,68 KW Trong đó: Hệ số trữ công suất chọn Kđ = 1,1 Hiệu suất sử dụng η = 0,85 37 ĐỒ ÁN KỸ THUẬT LẠNH Nhóm Chọn động pha có công suất theo tiêu chuẩn KW h Bố trí lắp đặt /9/ 4.2 Thảo luận Từ trước đến nay, nói đến nước đá biết,nói đến làm nước đá người ta nghĩ đơn giản hạ nhiệt độ xuống thấp để nước đóng băng, để làm điều đòi hỏi người kỹ sư phải tính toán thiết kế thiết bị làm lạnh, phải đảm bảo tiêu chuẩn nước đá Trên thực tế muốn xây dựng thành công nhà máy nước đá, để vào hoạt động có hiệu người kỹ sư có kiến thức kỹ thuật mà đòi hỏi phải tính đến tính kinh tế xây dựng phân xưởng nước đá Với kết tính toán ta thấy tính khả thi mặt kỹ thuật vấn đề kinh tế đề tài chưa thực 38 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Đề tài nhóm thực hoàn tất theo yêu cầu đặt ra, theo phương pháp tổng hợp, tính toán kế thừa nên đề nghiên mặt lý thuyết thiếu phần sáng tạo để cải tiến hệ thống máy đá 5.2 Đề nghị Trong trình thực đề tài, nhiều lý thời gian điều kiện cho phép nên nhóm thực đề tài chưa hoàn thành hoàn chỉnh, nhiều thiếu xót Đề nghị : nhóm cần có điều kiện thời gian để khảo nghiệm hệ thống máy đá nhằm hiểu sâu so sánh lý thuyết thực nghệm để tối ưu hóa hệ thống thiết kế lắp đặt   δi   δ cn = λcn  −  ∑ + K λ α i = i    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 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 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 120 tấn/ 24h 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 ĐH Quốc gia TP HCM, 2009 ... Nhóm • Nước đá pha lê • Nước đá suốt • Nước đá đục  Dựa vào hình dạng: • Nước đá khối • Nước đá • Nước đá thỏi • Nước đá ống • Nước đá vẩy 2.3 Cấu tạo máy đá [khối] /10/ Hệ thống có thiết bị... đến đề tài - Tính toán chọn thiết bị hệ thống máy đá Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 kết 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. .. làm nước đá 20 / ca - Cụ thể: + Tính chọn máy nén + Tính toán bể đá + Tính chọn dàn ngưng + Tính chọn thiết bị phụ Chương TỔNG QUAN 2.1 Hệ thống sản xuất nước đá /10/ Phương pháp sản xuất đá phương