Chương 2: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

được hút trở về lại máy nén để làm giảm tổn thất tiết lưu, tăng năng suất lạnh, tăng

nhiệt độ hơi quá nhiệt.

2.1.3



Quy trình sản xuất nước đá:



 Quá trình tạo đá:

-



Tác nhân lạnh R22 ở dạng hơi quá nhiệt sau thiết bị hồi nhiệt được máy nén hút về

sau đó được nén lên áp suất cao Pk và dẫn đến thiết bị ngưng tụ. Tại đây hơi cao áp

được hóa lỏng thành lỏng cao áp và tiếp tục được đưa về thiết bị hồi nhiệt và chất

lỏng cao áp được làm quá lạnh để tăng năng suất lạnh, ngăn sự bốc hơi.



-



Lỏng quá lạnh được tiết lưu đến áp suất Po và được dẫn vào thiết bị tách lỏng để cấp

lỏng cho chùm ống dàn lạnh đặt trong bể đá với nhiệt độ bốc hơi của tác nhân lạnh là

-13 oC và tạo lớp đá xung quanh từng ống.



-



Sau đó, hơi tác nhân R22 đi ra khỏi chùm ống dàn lạnh được đưa trở về lại bình tách

lỏng, bình hồi nhiệt và được làm khô thành hơi quá nhiệt để hút về máy nén.



-



Trong quá trình sản xuất nước đá thì nước được bơm vào bể và được cố định mức

nước trong bể nhờ ống chảy tràn, không cần làm lạnh nước trước vì tạo đá không

dùng khuôn nên đá khi xả sẽ tan một lớp làm lạnh sơ bộ nước.

 Quá trình xả đá:



-



Sau khi quá trình kết đông kết thúc thì bắt đầu xả đá, toàn bộ tác nhân lạnh ở thiết bị

bốc hơi được đưa về bình chứa thu hồi (trong trường hợp này bình tách lỏng kiêm vai

trò bình chứa thu hồi). Hơi nóng tác nhân được trích sau đầu đẩy được đưa vào chùm

ống dàn lạnh và đốt nóng lò xo điện trở ở đáy bể để xả đá. Cây đá được kẹp và kéo

lên đưa ra bên ngoài bể đá. Phương án xả đá được chọn là phương pháp xả đá bằng

hơi nóng tác nhân sau đầu đẩy của máy nén.



2.2 Tính thời gian tạo đá:

2.2.1 Bố trí chùm ống dàn lạnh

Chùm ống gồm 16 ống.

Ống ngoài: ống thép không rỉ Φ22,2 x 1, cao 1,2

m.

Ống trong: ống thép không rỉ Φ12 x 1.

a



a



9



2.2.2



τ=



Tính thời gian tạo đá:



r 2

r  1

L

1

r

1  2 2 

.  d .ln d − 

+

ln 1 +

÷. ( rd − r1 ) 

2.(θ o − t2 )  λd

r2  2.λd λM r2 α 2 .r1 





Trong đó: L = 306.103 kJ/m3, ẩn nhiệt đóng bang của nước theo thể tích

θo = -8 oC nhiệt độ bề mặt nước đá

t2 = - 13 oC, nhiệt độ sôi của môi chất lạnh R22

rd, bán kính đá tạo thành

r1 = 0,0111 m, bán kính ngoài của ống

r2 = 0,0101 m, bán kính trong của ống

λđ = 2,22 W/(m.K), hệ số dẫn nhiệt của nước đá

λM = 45,35 W/(m.K), hệ số dẫn nhiệt của inox

α2, hệ số cấp nhiệt phía môi chất lạnh R22

 Xác định α2:



α2 có thể xác định từ công thức:

0,1

1,16

α  wr ρ 

 1+ x 



÷ = 3, 79 

÷

α w  qtr 

 1− x 

Trong đó:



w - vận tốc của Freon lỏng đi trong ống, chọn w = 0,09 m/s

r – nhiệt ẩn hóa hơi của Freon, r = 214815 J/kg

ρ – khối lượng riêng của Freon lỏng, ρ = 1320 kg/m3

x – độ khô của tác nhân lạnh khi đi vào ống, x = 0,6 kg/kg

qtr – mật độ dòng nhiệt, W/m2

αw – hệ số tỏa nhiệt, W/(m2.K)



Chọn qtr theo bảng sau, với w.ρ = 0,09.1320 = 120 kg/m2.:

w.ρ (kg/m2.s)

R22



60



120



250



400



650



1500



1800



2000



2500



3500



 Chọn qtr = 1800 W/m2



10



 Hệ số tỏa nhiệt αw có thể xác định từ công thức:



αw =



Nu.λ

l



Với Nu = 0,023.Re0,8.Pr0,33

λ = 0,101 W/m.K

l = dtd = Dtr – dng = 0,0212 – 0,012 = 0,0092 m

ν = 0,22.10-6 m2/s

0,8



0,8



 0, 09.0, 0092 

 w.l 

0,33

Nu = 0, 023. 

.3,177 0,33 = 24, 43

÷ .Pr = 0, 023. 

ν 

0, 22.10−6 ÷









Pr = 3,177

αw =



Nu.λ 24, 43.0,101

=

= 268, 2

l

0, 0092

W/(m2.K)



 α2 = 1950 W/m2.K



 Xác định rd: với

•



rd = δ d + r1 = 0, 02 + 0, 0111 = 0, 0311



m



Khối lượng đá cần tạo được trước khi xả đá:

g = g’ + Gtách



Gtach =

với:

Trong đó:



G

.ρ d . f .δ 'd

g'



g: khối lượng của 1 cây đá, g =50 kg.

δđ: chiều dày lớp đá bao quanh ống tan ra, δ’đ = 0,001 m.

ρđ: khối lượng riêng trung bình của đá, ρđ = 900 kg/m3.

f: diện tích xung quanh của một ống ngoài

f = πdngh = 3,14.0,0222.0,97 = 0,07 m2.

G: năng suất đá trong một mẻ, xét một cây đá 50 kg.



Do đó sau thời gian tạo đá thì được cây đá:

g = g’ + Gtách = 50 + (50/50).900.0,07.16.0,001 = 50 + 1,008 = 51,008 kg

Vậy để có cây đá 50kg sau khi xả đá phải tạo được cây đá 51 kg.

11



•



Thể tích thực của cây đá:

g

51

=

= 0,057

ρ d 900



Vda =

•



Thể tích rỗng trong cây đá

Vr = π .



•



m3



d2

0, 02222

.h.16 = 3,14.

.0,97.16 = 0, 006

4

4



m3



Thể tích toàn cây đá:

V = Vđá + Vr = 0,057 + 0,006 = 0,063 m3



•



Bề rộng cây đá:

a=



•



m



Bề dày lớp đá tạo được bởi ống:



δd =



Vậy



V

0, 063

=

= 0, 025

h

1



a − 4.d ng

8



=



0, 25 − 4.0, 0222

= 0, 02

8



rd = δ d + r1 = 0, 02 + 0, 0111 = 0, 0311



m = 20 mm



m



Từ đó ta tính được thời gian tạo đá: τ = 7930s = 2,2 h

Thời gian bù và thời gian xả đá: 0,8 h

 Tổng thời gian sản xuất một cây đá 50kg là 3h Một ngày có thể sản xuất



được 24h/3h = 8 mẻ. Mỗi mẻ 20 cây (1000kg). Mỗi ngày tạo được 8 tấn đá.



12



Chương 3: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC BỂ ĐÁ

3.1 Kích thước bể đá:

 Bể đá gồm 4 hàng, mỗi hàng 5 cây  Một mẻ được 20 cây đá.

 Chiều dài bể:



L = 5a + 6s



Trong đó: a - chiều rộng cây đá, a = 0,25 m

s - khoảng cách giữa hai cây đá và khoảng cách giữa cây đá và thành bể,

chọn s = 0,07 m

 L = 5.0,25 + 6.0,07 = 1,67 m

 Chọn L = 2 m

 Chiều rộng bể:



W = 4a + 5s = 4.0,25 + 5.0,07 = 1,35 m

 Chọn W = 1,5 m

 Chiều cao bể:



 Chọn H = 1,2 m

 Diện tích bể:



S = W.L = 1,5.2 = 3 m2

 Thể tích bể:



Vbể = W.L.H = 1,5.2.1,2 = 3,6 m3

3.2 Lượng nước cần cung cấp để sản xuất 8 tấn đá/ngày

 Lượng nước cần để tạo đá:



V1 = G.g/ρ = 20.8.51/900 = 9,07 m3

 Chọn V = 9,1 m3.

 Lượng nước dự trữ: V2 = Vbể - Vđá = 3,6 – 20.51/900 = 2,47 m3

 Thể tích bể chứa là: V = V1 + V2 = 9,1 + 2,47 = 11,57 m3



Chọn bể chứa với: Thể tích là 12 m3

Kích thước bể: dài x rộng x cao = 3 m x 2 m x 2 m.



13



Chương 4: TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM

4.1 Mục đích cách nhiệt, cách ẩm:

Cách nhiệt, cách ẩm là một yêu cầu rất quan trọng trong việc thiết kế phân

xưởng lạnh. Vì điều này góp phần giảm bớt sự thất thoát nhiệt ra môi trường xung

quanh, ngăn chặn dòng nóng từ ngoài xâm nhập làm giảm hiệu suất làm lạnh.



4.2 Lựa chọn vật liệu cách nhiệt, cách ẩm:

4.2.1 Vật liệu cách nhiệt:

-



Phải có hệ số dẫn nhiệt nhỏ.



-



Có khối lượng riêng không lớn lắm, không dễ cháy, bền với môi trường.



-



Chịu được nhiệt độ thấp, có độ bền cơ học cao.



-



Không sinh mùi lạ hoặc hút mùi của môi trường xung quanh.



-



Không độc hại với sức khỏe con người.



-



Dễ gia công, lắp đặt, giá thành rẻ.



4.2.2 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, dễ gia công, giá thành rẻ.



4.3 Tính toán cách nhiệt, cách ẩm:

Độ dày lớp cách nhiệt được tính toán theo hai điều kiện cơ bản sau:

•

•



Vách ngoài của kết cấu bao che không được đọng sương.

Tổng chi phí của một đơn vị lạnh là thấp nhất.



Hệ số truyền nhiệt qua vách:

k=



1



δ δ

1

1

+ ∑ i + cn +

α 1 i =1 λi λcn α 2

n



14