Đề tài Nhu cầu tiêu dùng và một số cách sản xuất nước đá

Chương I NHU CẦU TIấU THỤ VÀ MỘT SỐ CÁCH SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ nhu cầu tiêu thụ. Ngày nay ,nhu cầu tiêu thụ ngay càng nhiều , chất lượng thành phẩm không chỉ đòi hỏi ở số lượng ,chất lượng ,mà còn đòi hỏi cả hình thức mẫu mă ,kích thước gọn nhẹ đồng thời tiện sử dụng điều này đã khiến cho các ngành từ nhỏ đến lớn đều phải có sự tương hổ nhau để cùng phát triển . Hiện nay ngành máy lạnh và thiết bị lạnh đă thâm nhâp vào tất cả các ngành nghề trong cuộc sống .Để bảo quản có nhiều cách sấy: (sấy nóng , sấy lạnh ) ,chế biến… Những thực phẩm tươi ,sống như: thịt cá ,rau, quả…. đòi hỏi phải gữu nguyên dạng trước khi chế biến hay bảo quản thì ướp đá có nhiều ưu điểm và rất tiện dụng.Đặc biệt đối với việc đánh bắt hải sản xa bờ mới đảm bảo được .Vì vậy ,vai trò của nước đá rất quan trọng và nhu cầu ngày càng tăng . Rất nhiều khi lạnh được sử dụng một cách ồ ạt ,tức thời với một số lượng lớn ở khoảng nhiệt độ 0oC, Ví dụ cấp đá cho cả đoàn tàu đánh cá ,một đoàn tàu lạnh … Với nhiệt ẩm hoá hơi 334 kJ/kg ,nước đá được coi là một chất tải lạnh lý tưởng cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau với hiệu quả kinh tế kịp thời và nhanh chóng . Nước đá dược sử dụng trong rất nhiều trong các ngành kinh tế khác nhau : Công nghiệp rượu bia , chế biến sữa và nước giải khát . Ngành chế biến và đánh bắt hải sản ,và chế biến gia cầm , thịt . Ngành chế biến thành phẩm nói chung Công nghiêp hoá học để điều khiển tồc độ phản ứng. Công nghiêp xây dựng( thu nhiệt của của vữa bê tông.) Y tế ,thể dục ,thể thao. Đặc biệt ,với các loại đá cây ,nhu cầu tiêu thụ càng cao , bình quân mỗi năm tiêu thu khoảng 50 % tổng số đá tiêu thụ , sử dụng chủ yếu vào các ngành giải khát,bảo quản thực phẩm và đặc biệt để ướp cá biểm . 1.2 .một số cách sản xuất nước đá: Có rất nhiều cách sản xuất nước đá, ở đây ta chỉ giới thiệu một số máy với đặc tính kỹ thuật cơ bản sau : 1.2.1. Bể đá khối (25kg hoặc 50kg) dùng nước muối tuy có nhiều nhược điểm là công suất công kềnh, chiềm nhiều diện tích ,nước muối gây han rỉ nhưng do công nghệ chế tạo dễ dàng, cây đá phù hợp với việcmang theo ra tầu biển đánh bắt hải sản ,lâu tan nên vẫn được sử dụng nhiều ở nước ta . Nhà máy chế tạo chế tạo thiết bị lạnh Long Biên- Hà Nội chế tạo một lạot bể đátiêu chuẩn với máy nén amôniăc từ 3,5,10,15,20.tấn /ngày đêm. Khi ghép nối hoặc tổ hợp lại có thể đạt năng suất cao hơn nếu cần .Hình 1.1 giới thiệu nguyên tắc cấu tạo và làm việc của một bể đákhối . Chưa có hình: Hình 1.1 _ Bể đá khối : 1. ống cân bằng : 2 . Bơm nước muối ; 3 .Khuôn đá ; 4 . Dàn bay hơi ống đứng ; 5 . Bể nước muối ; 6 . Bể tan giá ; 7 . Cơ cấu lật ; 8. Linh đá ; 9 . Bàn trượt đá ; 10 . Máng rót nước ; 11 . Cầu trục chạy điện . 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 nước muối tuần hoàn mạnh từ dàn bay hơi ra làm lạnh khuôn ,rồi quay trở lại dàn bay hơi.Bơm nước muối bố trí thẳng đứng để tránh rò rỉ nước muối ra ngoài .Dàn bay hơi kiểu ống đứng hoặc kiểu xương cá có khả năng trao đổi nhiệt lên đáng kể . Các khuôn đá được ghép lại với nhau thành linh đá suốt chiều ngang của bể ,thường từ 10á 15 khuôn . 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 của đích . Khi một linh đá kết đông song và được nhắc ra khỏi bể thì cơ cấu xích chuyển động dồn tất cả các linh đá lên chứa ra phía cuối bể một khoảng hở vừa đủ để đặt 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 nên,lớp băng dính khối đá khuôn tan ra,cầu trục sẽ nâng linh đá lên đặt vào cơ cấu lật.Do tự động,linh đá lật và các khối đá trượt lên bàn trượt đá để vào kho chứa đá được cầu trục đưa đến máng rót nước .Máng rót nước tự động nhiều và cố 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 động xích,vừa đẩy toàn bộ các linh đá dịch ra.Hìn 1.2 giới thiệu cơ cấu rót.Đoạn ống cong có tác dụng giữ nước đẩy máng khi bình nằm ngang và rót toàn bộ nước trong bình ra khi máng lệch nghiêng một góc nhỏ. Hình 1.2 : Cơ cấu rót 1 – Máng nước ; 2 – Vòi rót . 1-2-2- Phương pháp vilbusheuch . Phương pháp Vilbushevich là phương pháp sản xuất nước đá khối nhanh sử dụng mối chất lạnh sôi chất lạnh,rút ngắn đáng kể thời gian kết đông bằng cách bố trí một hoặc nhiều ống hai vỏ có môi chất lạnh sôi trực tiếp trong khối đá cần kết đông. Hình 1.3 giới thiệu nguyên tắc sản xuất đá khối theo phương pháp Vilbushevich. Hình 1.3 : Nguyên lý sản xuất nhanh đá khối của Vilbushivich . 1 – Khuôn đá ; 2 – Nắp đáy ; 3 - Đối trọng ; 4 – Vỏ ngoài ; 5 – ống hai vỏ ; 6 – ống cấp lỏng ; 7 – Tách lỏng ; 8 – ống hút về máy nén . Hình vẽ 1 ở tờ giấ:y Nguyên tắc sản suất đá khối sẽ giớ thiệu kỹ hơn ở chương II. 1.2.3-Máy sản suất đá mảng Flak-Ice : Hình 1.3 giới thiệu nguyên lý làm việc của máy làm đá mảnh Flak-Ice Hình 1.3 : Nguyên lý làm việc của máy đá mảnh Flak-Ice . 1 – Cách nhiệt ; 2- Vỏ tôn ; 3 – Mực nước ; 4 - Đá bị lột khỏi bề mặt biếm dạng ; 5 – Tấm trượt ; 6 - Đến kho đá ; 7 – Lớp đá mỏng ; 8 – Khuôn hình trụ ; Lớp đá dầy ; 10 – Thùng nước muối ; 11- Chiều quay ; 12- Trục quay . Cấu tạo : máy gồm có một thùng quay hình trụ bên trong là nước muối lạnh ( hoăc môi chất lỏng sôi ).bên ngoài là thùng nước cũng là hình trụ .Thùng quây chuyển động theo kim đồng hồ nhờ bộ truyền động bánh răng ,Khi thùng quay ,nước sẽ đóng băng lên bề mặt thùng quay . ởvị trí 7 đã xuất hiện một lớp đá mỏng sang vị trí 9,lớp băng đã dày lên ,khi ra khỏi bề mặt nước ,lớp băng đã đủ đầy lên, vì bề mặt thùng bị biến dạng nhờ trục quay 12 , lớp băng bị bóc ra và trượt lên tấm trượt 5 để vào kho đá . Bề mặt đã giải phóng băng lại tiếp xúc với nước và lớp băng mới lại hình thành .Người ta có thể điều chỉnh được lớp băng nhờ điều chỉnh nhiệt độ nước muối hoặc điều chỉnh thùng quay .Nếu điều chỉnh mực nước thấp xuống ,ta có thể sản xuất nước đá khô (không có nước ) và quá lạnh (nhiệt độ xuống dưới 0oc). 1.2.4- Máy làm đá ống: Hình 4.1 Giới thiệu kết cấu máy làm đá ống của Vog HINHVE186/KTLUD Hình vẽ 3 ở tờ giấy Hình 4.2 : Nguyên lý làm việc của máy đá ống của Vogt (Mỹ) . 1 – Vỏ ngoài ; 2 – Các ống làm đá ; 3 – Thùng nước phía trên với bộ phân phối nước ; 4 – Bơm nước tuần hoàn ; 5 – Thùng nước phía dưới ; 6 – Bình chứa thu hồi amoniăc ; 7 – Cơ cấu cắt đá ống ; 8 – Lưới thoát nước ; 9 – Van tiết lưu phao ; 10 - Đường hơi nóng vào làm tan giá ; 11 – Hộp tốc độ của dao cắt . Cấu tạo : Máy gồm một bình hình trụ đứng ,bên trong bố trí nhiều ống làm đá (kết cấu tương tự bình ngưng ống vỏ đứng )bên trên là thùng nước có bộ phận phân phối nước cho nước chảy đều được thành đá .Khi độ dày ống đã đạt 10á 15 phần mềm ,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 lo cho hơi nóng tràn vào ,đẩy lỏng vào bình voa bình chứa thu hồi 6 va làm tan lớp bă ng của các ống đá .Các ống đá rơi xuống và được dao cắt ra theo độ dài yêu cầu . Sau đó quá trình làm tan giá lại bắt đầu .Lỏng tưf bình chứa 6 được đưa về dàn ống van cấp lỏng và van hút mở ,bơm nước hoạt động trở lại Kết luận : Trên đây là những phương pháp làm đá nổi bật và được sử dụng phổ biến nhất hiện nay . Vì chúng có những ưu điểm nổi bật là gọn nhẹ , tốn ít diện tích lắp đặt và có công suất lớn . Chương II sản xuất nước đá bằng cách cho môi chất lạnh bay hơi trực tiếp giới thiệu kết cấu và cách làm việc Máy làm nớc đá khối theo phơng pháp bay hơi trực tiếp. Sản xuất nớc đá khối trong các bể muối có rất nhiều nhợc điểm và bất tiện. Phơng pháp bay hơi trực tiếp sau đây có một số u điểm nổi trội, cụ thể là tốc độ làm đá nhanh hơn. Nét chung của các kết cấu máy sản xuất đá là làm nhanh qúa trình đông đá bằng cách giảm chiều dày khối đá.Ngoài ra cũng có thể tăng nhanh quá trình này bằng cách cho môi chất lạnh bay hơi trực tiếp thu nhiệt của khối nớc.Phơng pháp này sẽ giảm đợc tiêu hao điện năng và tăng thời gian phục vụ của các khay đá .Ngoài ra , cách làm này đòi hỏi và cho phép dễ dàng tự động hoá hoàn toàn quá trình sản xuất, nhờ vậy năng suất lao động tăng cao và giảm đợc chi phí sản xuất. Dới đây thể hiện một trong những cách sản xuất trên:Giữa thế kỷ XX nhà kỹ thuật lạnh Thuỵ Điển Vilbushevich đã đề xuất một kết cấu máy sản xuất nớc đá tốc độ nhanh (nh trên hình vẽ), nớc đông cứng nhờ tiếp xúc trực tiếp với ammoniac lỏng sôi trong áo 2 (gọi là sơ mi lỏng) bao bọc xung quanh khay 1 có tiết diện hình chữ nhật .Điều độc đáo ở đây là trong lòng khối đá còn có một hoặc vài bộ trao đổi nhiệt 3 dạng ống lồng ống, môi chất lỏng vừa sôi vừa chảy trong khoảng không giữa các ống, lỏng cấp vào ống trong rồi thoát ra miệng ống ngoài. Khi chỉ có một bộ TĐN thì chiều dầy khối nớc đá giảm khoảng 2 lần, nếu có 5 bộ thì giảm 5 lần. Ví dụ: cây đá 25kg làm trong bể nớc muối mất 16 giờ, nhng nếu làm theo cách này khi có một bộ thì chỉ mất khoảng 4 á 4,5 giờ, có 5 bộ thì mất 2á2,5 giờ. Bộ TĐN chỉ chiếm 3% thể tích cây đá, không đáng kể. ống ngoài thờng là Φ16´2 hoặc Φ14´2, ống trong F7´1 hoặc F 6´1. Khay 1 có nắp mở lên trên, còn phía dới có nắp 4 đợc khối nặng 6 đè ép vào vỏ khay. Lỏng NH3 từ cụm ngng tụ chảy vào bình chứa tuần hoàn 10 (đó cũng là bình tách lỏng). Qua van phao điều chỉnh cao áp 9 rồi từ đó nhờ bơm 8 cấp vào khay đá. Máy làm việc theo 2chu kỳ: Cấp và Xả - Chu kỳ cấp : Chu kỳ này sẽ làm cho khối nớc trong khay1 đông cứng. Các van điện từ SV1 & SV2 mở, môi chất từ khay đá đi qua ống góp về bình tách lỏng. Khi nớc đã hoàn toàn đông cứng thì nắp 4 sẽ khẽ mở vì băng trơng phồng. Rơle thời gian đã ấn định trớc thời gian đông cứng nớc nên ra lệnh đóng các van điện từ SV1&SV2, mở van điện từ SV3 và SV4 . - Chu kỳxả băng: Khi van điện từ SV3 đợc lệnh mở thì hơi cao áp cấp vào khay đá để xả băng. Van SV4 thông với khay đá với bình chứa thu hồi 7. Hơi ép môi chất ra khỏi sơ mi và ống thăm, đẩy vào bình chứa thu hồi 7 để tách khối nớc đá ra khỏi vách khay và bộ TĐN ống kép. Trọng tải 6 chỉ tính để cân bằng trọng lợng của nắp 4. Vì vậy, khối nớc đá sẽ tự rơi xuống băng chuyền 5 hoặc xe đẩy đá vào kho tích trữ. Sau đó nắp 4 lại tự đóng nhờ trọng tải 6 . Thời gian xả băng khoảng 15á20 phút, sau đó rơle thời gian lệnh cho các van điện từ xử lý đóng mở theo chu kỳ. Lỏng môi chất bị ép từ bình chúa vào bình tách lỏng để từ đó cấp lại cho các khay. Sau khi các van xử lý đóng mở, chu kỳ làm lạnh lặp lại. Những giọt nớc đọng trên vách sau khối đá tách ra sẽ chảy xuống dới rồi đóng băng làm kết dính nắp với vỏ khuôn. Từng ấy cũng đủ để giữ cho cửa nằm yên dới sức đè của khối nớc lã. Nớc từ bể góp lại đợc bơm cấp cho khay qua van điện từ SV5 đóng mở nhờ rơle thời gian. Rơle này cho van SV5 đóng muộn hơn một chút để có thời gian kết dính nắp 4 vào vỏ khay. Các khay gộp lại thành từng nhóm (hay gọi là linh) mỗi linh có 5á 10 khay cùng chu kỳ hoạt động . Mỗi máy có một số linh làm việc theo chu kỳ lệch nhau để tạo sự đồng đều cho máy lạnh. Ưu điểm nổi bật của máy làm nớc đá kiểu này là nhanh và gọn. Cùng một năng suất, máy này chiếm diện tích ít hơn 4-5 lần so với bể nớc đá. Nhợc điểm của máy này là chi phí kim loại lớn, vách khuôn phải dầy hơn nhiều để chịu áp lực tơng đối lớn bên trong sơ mi, nơi môi chất lỏng sôi. Khay có thể làm lạnh bằng nớc muối, nh vậy trọng lợng khay sẽ giảm. Tuy nhiên ở đây cũng sẽ gặp lại những nhợc điểm của cách làm lạnh bằng nớc muối, chủ yếu là kim loại bị ăn mòn rất nhanh. 2-2. Tính toán máy làm nớc đá bay hơi trực tiếp 1- Dữ kiện: Theo đề bài, mỗi cây nớc đá trọng lợng 25kg, tiết diện trên 190x 190mm, tiết diện dới 160x160mm, chiều cao cây đá 1000mm (xem hình 1a). Mặt cắt của một bộ phận khuôn đá đợc thể hiện trên (hình 1b) . - Năng suất đá: G’đ = 6 tấn/ 24h . - Nhiệt độ nớc cấp tw = 12oC ; - Nhiệt độ của nớc đá tđ = -4 oC. 2- Tính toán: 1- Khối lợng cây đá trong khuôn: gk = Vk = = = ( 0,0306 – 0,00073). 917=0,0299 . 917 = 27,5 (kg) trong đó: = 917 kg/m3 - khối lợng riêng nớc đá; 2- Cho rằng khi giải đông sẽ làm tan một lớp đá dày 1mm ở mặt bên toàn phần khay đá ( mặt bên, đáy và đỉnh). Vậy: Dgk = Dvk. =(0,7 + 0,0361 + 0,224)0,917 = 0,9 kg Khối lợng thực của cây nớc đá gđ = 27,5 – 0,9 = 26,6 kg. Vì có thể có sự chênh lệch khối lợng giữa tính toán và thực tế, và vì sẽ có những tổn thất không tránh khỏi khi vận chuyển cây đá đến kho tích trữ, từ đây ta sẽ cho rằng cây đá có khối lợng chuẩn là 25 kg. Lợng nớc đá bị tổn hao do tan băng: y = = 0,036 = 36% Tỉ trọng thể tích bị các ống kép choán chỗ: ΔVô = 3. Năng suất yêu cầu của máy đá: Gđ’’ = Gđ’ (1+y) = 6(1+0,036) = 6,2 (T/ngày). 4.Thời gian đông đá xác định gần đúng theo công thức Plank (tuy rằng áp dụng vào trờng hợp này cha phải là đúng đắn ). , h ở đây qđ - lợng nhiệt cần lấy ra khỏi 1 kg nớc để biến nó từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ tđ của đá. qđ = cw tw + rđ - cđ tđ = 4,19. 12 +335+ 2,095 . 4 = 393,7 kJ / kg. ta - nhiệt độ của môi trờng làm lạnh ; trong trờng hợp này dùng môi chất lỏng sôi rực tiếp làm lạnh, vì vậy nhiệt độ đó chính là nhiệt độ sôi: ta = to = -10oC. Biết rằng nớc đóng băng ở tkđ = 0oC nên hiệu nhiệt độ tkđ - ta =10oC. d- chiều dày lớp băng; trong trờng hợp này quãng thời gian kết đông nớc xác định theo khoảng cách giữa vách bên đến trục ống kép ở ngoài cùng, bởi chiều dày của lớp này là lớn nhất có thể cho nên lớp ấy sẽ đông cứng sau cùng: theo hình 1 thì d = 65mm = 0,065m. P & R-các hệ số, giá trị của chúng tuỳ thuộc vào hình dạng vật đông cứng vào kiểu tải nhiệt; khi tải nhiệt qua các mặt bên tấm phẳng dày d = 65mm và rộng b = 190mm, nghĩa là tỉ số b = = 3 thì P = 0,3750 và R = 0,1009 [] lđ - hệ số dẫn nhiệt của nớc đá; lđ = 2,21 (W/m2K) - hệ số toả nhiệt từ mặt khuôn đến môi trờng làm lạnh; khi mật độ dòng nhiệt không lớn lắm thì hệ số toả nhiệt của amoniac sôi có thể lấy a = 581 W/m2K. = 560(0,00345 + 0,00074) = 2,45 h 5- Nếu kể cả thời gian để giải đông đá cây, để nạp nớc vào khay và cho những thao tác phụ khác trong quãng thời gian tb (có thể kéo dài đến 20-30 (phút) thì thời gian chu trình làm việc của máy đá là: tc = t +tb = 2,45 +0,5 = 3 giờ 6- Số khuôn cần có trong máy nớc đá: nkhay = , trong đó z - số giờ làm việc của máy trong một ngày một đêm; cho rằng máy làm việc 2 ca, nghĩa là z = 14 h, Vậy nk = = 53 khuôn. Cho rằng máy đá có 6 linh, mỗi linh có 9 khuôn, vậy tổng số khuôn là 6x9= 54 khay. 7- Trọng lợng mỗi linh gồm: - Trọng lợng của khay với nắp đáy: [ ( 41,0+ 0,1902). 0,006. 7800].9 =34,5.9=310 kg - Trọng lợng của các vách dọc mặt bên áo lỏng: 2[9.0,19+ 10 (0,03+ 2. 0,006)]. 1,0. 0,006. 7800 = 200 (kg) - Trọng lợng của tấm trênvà dới áo: 2(0,19 +2 . 0,036) 1,0. 0,006 . 7800 = 24,5 (kg). Trọng lợng của các tấm trên và dới sơ mi: 2[(9.0,19 +10.0,042)(0,19 + 2.0,042) - 9.0,175.0,175]x0,006x7800 = 28,8 kg - Tổng trọng lợng của linh: 310+ 200+ 24,5+ 28,8= 563,3(kg) Thêm 10% bởi cha tính đến những phần tử cấu trúc (nh mép uốn, đồ gá đỡ, đờng ống và những thứ khác.v.v...). Vậy trọng lợng của linh là: 1,1. 563,3 = 620 (kg). Tổng trọng lợng của máy sản xuất nớc đá cây : Gm = 6. 620= 3720 (kg). 8- Năng suất lạnh Q0 cần thiết bao gồm những dòng hữu ích và các dòng nhiệt tổn thất: Qo = Qđ +Qm+Qxq ở đây : Qđ - dòng nhiệt từ nớc đóng băng (là dòng hữu ích) Qm - dòng nhiệt từ các chi tiết kim loaị bị làm lạnh Qxq - dòng nhiệt từ môi trờng xung quanh vào máy. - Dòng nhiệt hũ ích Qđ = 103qđ = = 48500 W; - Dòng của kim loại: Qm = cm(t2-ta) ở đây cm - nhiệt dung của các chi tiết máy đá bị đốt nóng khi giải đông; đối với thép : cm = 0,41 (kJ/kg K) t2 - nhiệt độ của các chi tiết ở cuối giải đông, cho rằng t2 = 20oC Qm = 0,461(20+10) = 4750 W; Cho rằng dòng nhệt từ môi trờng xung quanh Qxq = (5 ữ10% ) Qđ nghĩa là : Qxq= 0,05Qđ = 0,05. 48500 = 2425W; 55675 W ≈55,7 kW Vậy năng suất lạnh cần thiết: Qo = 48500 + 4750 + 2425= Năng suất này chỉ áp dụng cho trờng hợp tải đồng đều đối với thiết bị lanh khi các linh khay làm việc lệch pha. Nếu máy đa các linh ra cùng một lúc thì năng suất lạnh Qo’ phải lớn hơn Qo. Qo’ = (Qđ + Qm) + Qxq = ( 48500 + 4750) + 2425 67625 W ≈ 67,6 kW = = 9 - Năng suất lạnh thực tế ứng với 1 kg nớc đá: 470 kJ/kg qđ.th’ = = 570(kJ/kg) hoặc qđ’.th = = Chương III tính toán máy làm nước đá bay hơi thông trực tiếp 3.1 - Những thông số ban đầu. 3.1.1-Nơi thiết kế và lắp đặt: Sản xuất đá tại Hà Nội nên các thông số được lấy tại đây tra bảng 1.1_ [1] được :ttb0 =23,40C ; t0h = 37,20C; độ ẩm cao nhất jhè =83%. 3.1.2-Nước làm mát: Để làm mát bình ngưng và máy nén ,ta có thể dùng nhiều nguồn nước khác nhau ,các phương án như: Dùng nước thành phố không tuần hoàn: Nếu : Nước thành phố là nước giếng khoan :tw1 = ttb0 Nước thành phố là nước mặt: tw1 = tư Dùng nước giếng khoan không tuần hoàn:tw1 = ttbmăn Dùng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt :tw1 =tư + (3á 5)0C. Ơ đây ta áp dụng phương án 3,từ jhè = 83% tra đồ thị hình 1_2b_[1] được : tw1 =34,6 + (3 á 5)0C = (37,6 + 39,6 )0C Chọn tw1 =37,60C , tw2 = tw1 + ( 2á 6)0C = (39,6 á 43,6)0C Chọn tw2 = 400C Suy ra : Dtw = tw2 – tw1 = 40 – 37,6 =2,40C Chọn hiệu nhiệt độ tối thiểu :Dtmim= tk – tw2 = 2k nên tk=+420C tk = tw2 + 2k = 40 + 2 =420C Vậy nhiệt độ ngưng tụ là: 3.1.3 .Tính toán nhiệt độ bay hơi : Theo dữ liệu bài ra ta có nhiệt độ nước đá là : tđ = - 40C Với môi chất lạnh Amôniac (NH3) máy sản xuất nước đá cây theo phương pháp bay hơiâytrực tiếp t0 = tđ - (8á 13)0C = - 4 – (8á 13)0C = ( - 10 á - 17)0C t0 =-100C ddVậy chọn nhiệt độ sôi là: 3.2 . Tính nhiệt : 3.2.1 . Kích thước: Khuôn đá hình vuông _ từ dữ liệu bài ra ta có bảng sau :Bảng 3.1: Khối lượng Tiết diện trên Tiết diện dưới Chiều cao chuẩn Chiều cao tổng kg mmmm mmmm mm mm 25 190 190 160160 1000 1115 Hình 3.2 - Máy đá cây Vilbushevich. (a) Kích thước của khay đá ; (b) Mặt cắt của một bộ phận khay đá Kho bảo quản đá : Thường kho quản đá có dung tích gấp (2á 5) lần năng suất ngày đêm của bể đá , ở đây ta lấy 5 lần , kho này thường được trang bị dàn lạnh treo trần , đối lưu không khí tự nhiên . Kho bảo quản có các kích thước sau : ; ; . Hình 3.3 Mặt bằng kho sản xuất đá 1-Máy đá , 2- kho bảo quản , 3- phòng máy , 4- dàn ngưng ,5- bể trữ nước làm đá ,6- phòng vận hành , 7- phòng dụng cụ sửa chữa và thay thế , 8- phòng xuất đá. 3.2.2 - Tính cấu trúc kho bảo quản đá: Để cách nhiệt giữa kho bảo quản đá với môi trường bên ngoài , ta phải tính chiều dày cách nhiệt bên ngoài của tường bao và đáy Cấu trúc có thể xây như sau: Tường bao xung quanh : Hình 3-4 – Cấu trúc cánh nhiệt tường bao kho bảo quản đá Tôn đen dày 5mm hàn kín. Polỷuethan + Giấy dầu. Tường gạch vữa ximang. tinh hệ số truyền nhiệt k : Vách phẳng nhiều lớp : k: được xác dịnh theo công thức sau : k = k ( *) Suy ra : (1) Trong đó : a1 – Hệ số toả nhiệt từ môi trường bên ngoài tới mặt tường , tra bảng 3.7_[1] ta được : a1 = 23,3 W/m2k . a2 – Hệ số toả nhiệt từ mặt phía trong , đối lưu tự nhiên : a2 = 8 w/m2k dcn - Độ dầy yêu cầu của lớp cách nhiệt Polỷuethan rót ngập được tra bảng 3.1 _[1] được dcn = 0,22 lcn - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt , lcn = 0,0047 w/mk di - Độ dầy yêu cầu của lớp vật liệu thứ i , di = 0,015 m lcn - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu thứ i 0,9 w/mk . Hệ số truyền nhiệt của tường với bên ngoài phụ thuộc vào nhiệt độ đá , theo 1.1.3 ta có tđ = - 40C tra Bảng 3.3_[1] được : kt = 0,28(w/m2k) Tên lớp d , m l , w/mk Vữa ximăng 0.015 O,9 Gach đỏ 0.22 0,82 Vữa ximang 0.015 0,9 Cách ẩm 0.003 0,18 Cách nhiệt 0,047 Tôn đen 0,005 - Thay vào (3) được : chọn : Hệ số truyền nhiệt thực kt sẽ là : kt = ) Kiểm tra động sương tường ngoài : Hình 3.3 mô tả quá trình truyền nhiệt qua vác Mật độ dòng q1 phải bằng q2 ; q1 = q2 Trong đó : q1 = a1(t1 – tw1). q2 = k (t1 – t2). t1 – Nhiệt độ không khí bên ngoài . t2 – Nhiệt độ không khí bên trong . Từ đó rút ra công thức : Đều kiện để vách ngoài không động sương là : k < ks ( *) ks : Xác định theo công thức : ks = 0,95. Nhiệt độ đọng sương ts tra theo nhiệt độ môi trường tại Hà Nội ,từ đồ thị Molier Bảng 1.1_[1] và t1 = 37,2 0C , jhè = 83% được ts = 34,6 0C thay vào ( 2) ta có : ks = 0,95.23,3. Thấy lớn hơn kt = 0 ,272 w/m2k nên không bị động sương Với cấu trúc tường như trên ta không cần kiểm tra đọng sương chi tiết cho lớp cách nhiệt . 3.2.2.2 Nền và trần : Trần kho bảo quản đá có cấu trúc như tường bao quanh . Nền : Kết cấu nền của kho bảo quản đá (xem hình vẽ ) chịu tác động của nhiều yếu tố : k2 cũng được tính theo (1) ,nhưng các thành phần và số liệu như sau : Hệ số toả nhiệt từ bể đá (đối lưu cưỡng bức mạnh ) tới nền : Lớp cách nhiệt Polyurethan : lcn=0.047 W/mk , dcn phải tính Bitum +Giấy dầu nhằm cách ẩm cho Polyurethan. Vữa ximăng ,dcn=0,05 m ,l3=0,9 W/mk . Bê tông đá nền bảo quản 1´2 ,M200, cốt thép F12. l4=1,5 w/mk ; d4=0,3 m Lớp xây đá của nền kho : l5=1,3w/mk ; d5=0,3 m Hệ số truyền nhiệt nền k2 xác định từ Bảng 3.6 _[1] kn=0,25 W/m2K. Tên lớp di,m li, W/mK Cách nhiệt ? 0,047 Cách ẩm 0,003 0.18 Vữa ximăng 0,015 0,9 Bê tông nền bảo quản 0,2 1,5 Thay các số liệu vào (1) : . lấy tròn : Hệ số truyền nhiệt thực của nền : . 3-2-3- Tính nhiệt Dữ kiện: Theo đề bài, mỗi cây nớc đá trọng lợng 25kg, tiết diện trên 190x 190mm, tiết diện dới 160x160mm, chiều cao cây đá 1000mm (xem hình 1a). Mặt cắt của một bộ phận khuôn đá đợc thể hiện trên (hình 1b) . - Năng suất đá: G’đ = 6 tấn/ 24h . - Nhiệt độ nớc cấp tw = 12oC ; - Nhiệt độ của nớc đá tđ = -4 oC. 2- Tính toán: 1- Khối lợng cây đá trong khuôn: gk = Vk = = = ( 0,0306 – 0,00073). 917=0,0299 . 917 = 27,5 (kg) trong đó: = 917 kg/m3 - khối lợng riêng nớc đá; 2- Cho rằng khi giải đông sẽ làm tan một lớp đá dày 1mm ở mặt bên toàn phần khay đá ( mặt bên, đáy và đỉnh). Vậy: Dgk = Dvk. =(0,7 + 0,0361 + 0,224)0,917 = 0,9 kg Khối lợng thực của cây nớc đá gđ = 27,5 – 0,9 = 26,6 kg. Vì có thể có sự chênh lệch khối lợng giữa tính toán và thực tế, và vì sẽ có những tổn thất không tránh khỏi khi vận chuyển cây đá đến kho tích trữ, từ đây ta sẽ cho rằng cây đá có khối lợng chuẩn là 25 kg. Lợng nớc đá bị tổn hao do tan băng: y = = 0,036 = 36% Tỉ trọng thể tích bị các ống kép choán chỗ: ΔVô = 3. Năng suất yêu cầu của máy đá: Gđ’’ = Gđ’ (1+y) = 6(1+0,036) = 6,2 (T/ngày). 4.Thời gian đông đá xác định gần đúng theo công thức Plank (tuy rằng áp dụng vào trờng hợp này cha phải là đúng đắn ). , h ở đây qđ - lợng nhiệt cần lấy ra khỏi 1 kg nớc để biến nó từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ tđ của đá. qđ = cw tw + rđ - cđ tđ = 4,19. 12 +335+ 2,095 . 4 = 393,7 kJ / kg. ta - nhiệt độ của môi trờng làm lạnh ; trong trờng hợp này dùng môi chất lỏng sôi rực tiếp làm lạnh, vì vậy nhiệt độ đó chính là nhiệt độ sôi: ta = to = -10oC. Biết rằng nớc đóng băng ở tkđ = 0oC nên hiệu nhiệt độ tkđ - ta =10oC. d- chiều dày lớp băng; trong trờng hợp này quãng thời gian kết đông nớc xác định theo khoảng cách giữa vách bên đến trục ống kép ở ngoài cùng, bởi chiều dày của lớp này là lớn nhất có thể cho nên lớp ấy sẽ đông cứng sau cùng: theo hình 1 thì d = 65mm = 0,065m. P & R-các hệ số, giá trị của chúng tuỳ thuộc vào hình dạng vật đông cứng vào kiểu tải nhiệt; khi tải nhiệt qua các mặt bên tấm phẳng dày d = 65mm và rộng b = 190mm, nghĩa là tỉ số b = = 3 thì P = 0,3750 và R = 0,1009 [] lđ - hệ số dẫn nhiệt của nớc đá; lđ = 2,21 (W/m2K) - hệ số toả nhiệt từ mặt khuôn đến môi trờng làm lạnh; khi mật độ dòng nhiệt không lớn lắm thì hệ số toả nhiệt của amoniac sôi có thể lấy a = 581 W/m2K. = 560(0,00345 + 0,00074) = 2,45 h 5- Nếu kể cả thời gian để giải đông đá cây, để nạp nớc vào khay và cho những thao tác phụ khác trong quãng thời gian tb (có thể kéo dài đến 20-30 (phút) thì thời gian chu trình làm việc của máy đá là: tc = t +tb = 2,45 +0,5 = 3 giờ 6- Số khuôn cần có trong máy nớc đá: nkhay = , trong đó z - số giờ làm việc của máy trong một ngày một đêm; cho rằng máy làm việc 2 ca, nghĩa là z = 14 h, Vậy nk = = 53 khuôn. Cho rằng máy đá có 6 linh, mỗi linh có 9 khuôn, vậy tổng số khuôn là 6x9= 54 khay. 7- Trọng lợng mỗi linh gồm: - Trọng lợng của khay với nắp đáy: [ ( 41,0+ 0,1902). 0,006. 7800].9 =34,5.9=310 kg - Trọng lợng của các vách dọc mặt bên áo lỏng: 2[9.0,19+ 10 (0,03+ 2. 0,006)]. 1,0. 0,006. 7800 = 200 (kg) - Trọng lợng của tấm trênvà dới áo: 2(0,19 +2 . 0,036) 1,0. 0,006 . 7800 = 24,5 (kg). Trọng lợng của các tấm trên và dới sơ mi: 2[(9.0,19 +10.0,042)(0,19 + 2.0,042) - 9.0,175.0,175]x0,006x7800 = 28,8 kg - Tổng trọng lợng của linh: 310+ 200+ 24,5+ 28,8= 563,3(kg) Thêm 1