TK May Da Vay Tau Danh Bat Xa Bo Nang Suat 10 Tan - Khoa

Đồ án chuyên ngành QT&TB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ

Trang 1

Mục lục:

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ................................................................................................ 6

I. Giới thiệu chung: ......................................................................................................... 7

II. Một số phương pháp sản xuất nước đá: ..................................................................... 10

1. Hệ thống máy đá cây: ........................................................................................ 10

2. Phương pháp Vilbushevich: .............................................................................. 11

3. Phương pháp làm đá ống: ................................................................................. 11

4. Máy sản xuất đá cỡ nhỏ: ................................................................................... 12

5. Máy làm đá mảnh Flak – Ice: ........................................................................... 13

III. Hệ thống máy đá vảy: .............................................................................................. 13

1. Giới thiệu về hệ thống máy đá vảy: .................................................................. 13

2. Nhu cầu lắp đặt hệ thống máy đá vảy đối với tàu đánh bắt xa bờ: ............... 14

3. Nguyên lý làm việc hệ thống máy đá vảy: ....................................................... 14

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM ................................................. 17

I. Cách nhiệt, cách ẩm cho buồng bảo quản đá: ...................................................... 18

1. Tính cách nhiệt, cách ẩm cho buồng bảo quản đá: ......................................... 18

2. Tính cách nhiệt, cách ẩm cho cửa buồng bảo quản: ....................................... 20

II. Tính cách nhiệt cho trống làm đá: ......................................................................... 21

1. Tính cách nhiệt, cách ẩm cho vách trống làm đá: .......................................... 21

2. Tính cách nhiệt, cách ẩm cho nắp trống làm đá: ............................................ 23

CHƯƠNG III: TÍNH CHỌN MÁY NÉN ......................................................................... 25

I. Tính toán phụ tải nhiệt cho máy nén: .................................................................... 26

1. Chi phí lạnh sản xuất nước đá: ......................................................................... 26


Trang 2

2. Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh: ..................................................... 26

2.1. Tổn thất nhiệt qua nắp trống làm đá: ....................................................... 26

2.2. Tổn thất nhiệt qua vách trống làm đá:...................................................... 27

II. Chọn chế độ làm việc cho máy lạnh: ..................................................................... 28

1. Chọn môi chất lạnh: ........................................................................................... 28

2. Chọn chế độ làm việc cho máy lạnh: ................................................................ 29

3. Tính chu trình lạnh: ........................................................................................... 30

III. Chọn máy nén lạnh một cấp nén: ........................................................................ 31

CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ ....................................................... 35

I. Khái niệm – Phân loại thiết bị ngưng tụ: .............................................................. 36

II. Tính toán thiết bị ngưng tụ: ................................................................................... 37

1. Xác định nhiệt độ trung bình logarit: .............................................................. 37

2. Xác định hệ số truyền nhiệt K: ......................................................................... 37

2.1. Hệ số cấp nhiệt phía nước làm mát đi trong ống: .................................... 38

2.2. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu bẩn: ................................................... 39

2.3. Hệ số cấp nhiệt của hơi môi chất lạnh ngưng tụ: ..................................... 40

CHƯƠNG V: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BỐC HƠI ........................................................... 44

I. Khái niệm – Phân loại thiết bị bốc hơi: ................................................................. 45

II. Tính toán chọn trống làm đá: ................................................................................. 45

1. Mật độ dòng nhiệt truyền từ nước làm đá đến bề mặt trống: ....................... 46

2. Mật độ dòng nhiệt truyền từ vách trống đến môi chất lạnh: ......................... 47

III. Điều kiện đông đá: ................................................................................................. 49

IV. Tính bề dày lớp đá: ............................................................................................... 50

V. Tính thời gian làm đá: ............................................................................................. 51


Trang 3

VI. Chọn động cơ và thiết bị giảm tốc: ...................................................................... 51

VII. Tính đĩa phân phối nước: .................................................................................. 52

CHƯƠNG VI: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ PHỤ .................................................................. 54

I. Bình tách dầu: .......................................................................................................... 55

II. Bình chứa dầu: ......................................................................................................... 56

III. Bình tách lỏng: ....................................................................................................... 56

IV. Bình chứa cao áp: .................................................................................................. 57

V. Thiết bị tách khí không ngưng: .............................................................................. 59

VI. Phin sấy, phin lọc: ................................................................................................. 59

VII. Mắt ga: ................................................................................................................ 60

VIII. Các loại van: ....................................................................................................... 60

1. Van một chiều: ................................................................................................... 60

2. Van an toàn: ....................................................................................................... 60

3. Van điện từ: ........................................................................................................ 60

4. Van tiết lưu nhiệt: .............................................................................................. 61

IX. Ống dẫn: ................................................................................................................. 62

1. Ống hút môi chất lạnh: ...................................................................................... 62

2. Ống đẩy môi chất lạnh ....................................................................................... 62

3. Đường ống dẫn lỏng từ TBNT đến bình chứa cao áp: ................................... 63

4. Đường ống dẫn lỏng đi từ bình chứa cao áp: .................................................. 63

CHƯƠNG VII: TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG LẠNH .................................................... 64

I. Tự động hóa máy nén lạnh: .................................................................................... 66

II. Tự động hóa thiết bị ngưng tụ:............................................................................... 67

III. Tự động hóa thiết bị bốc hơi: ............................................................................... 68


Trang 4

CHƯƠNG VIII: TÍNH SƠ BỘ GIÁ THÀNH THIẾT BỊ ................................................. 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 71


Trang 5

NHẬN XÉT CỦA GVHD:

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………


Trang 6

CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN


Trang 7

I. Giới thiệu chung:

Kỹ thuật lạnh ra đời hàng trăm năm nay và được sử dụng rỗng rãi trong nhiều

ngành công kỹ thuật khác nhau: trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, công

nghiệp hóa chất, công nghiệp rượu bia, đo lường tự động, kỹ thuật sấy nhiệt độ thấp…

Ngày nay, ngành kỹ thuật lạnh đã phát triển rất mạnh mẽ, được sử dụng với nhiều mục

đích khác nhau, phạm vi ngày càng mở rộng và trở thành ngành kỹ thuật vô cùng quan

trọng trong đời sống và kỹ thuật của tất cả các nước.

Một trong những ứng dụng quan trọng của ngành kỹ thuật lạnh là ngành sản xuất

nước đá. Nước đá có vai trò quan trọng trong đời sống và trong công nghiệp. Trong công

nghiệp, nước đá được sử dụng để ướp lạnh bảo quản thực phẩm, rau quả chống hư hỏng,

kéo dài thời gian bảo quản thuân tiện cho việc chuyển chở, phân phối đảm bảo cân bằng

trong việc cung và cầu trên thị trường. Đặc biệt, trong ngành thủy sản đánh bắt xa bờ,

nước đá lại càng đóng vai trò vô cùng quan trọng. Đá được xay nhỏ và ướp cùng với cá

đánh bắt được nhằm giúp cá tươi lâu hơn, kéo dài thời gian đánh bắt của tàu, nâng cao

năng suất đánh bắt. Trong đời sống sinh hoạt hàng ngày, nước đá được sử dụng như một

loại thực phẩm làm lạnh nước giải khát. Đặc biệt, ở nước ta thời tiết nóng bức nên nhu

cầu nước giải khát rất lớn và cần nhiều nước đá. Tuy nhiên, so với nước đá công nghiệp

thì nước đá sinh hoạt có độ sạch cao hơn, các tiêu chuẩn vệ sinh cũng khắc khe hơn rất

nhiều.

Chất lượng nước đã phụ thuộc vào nhiều yếu tố: các thành phần trong nước,

phương pháp làm lạnh… Thông thường nước đá được lấy từ mạng nước thủy cục, các tạp

chất và vi sinh vật không được vượt quá các giá trị quy định sau đây:

Bảng 1 – 1: Hàm lượng tạp chất trong nước đá công nghiệp

STT Tạp chất Hàm lượng

1 Số lượng vi khuẩn 100 con/ml

2 Vi khuẩn đường ruột 3 con/l

3 Chất khô 1 g/l

4 Độ cứng chung của nước 7 mg/l

5 Độ đục (theo hàm lượng chất lơ lửng) 1,5 mg/l

6 Hàm lượng sắt 0,3 mg/l

7 Độ pH 6,5 – 9,5

Tạp chất hòa tan trong nước làm biến đổi chất lượng và thẩm mỹ nước đá. Các tạp

chất có thể tạo ra màu sắc, màu đục không trong suốt. Một số tạp chất còn làm cho đá bị

nứt nẻ, cũng có một số tạp chất không tách ra được trong quá trình đông đá tạo thành cặn


Trang 8

bẫn nằm ở đáy. Có một số loại tạp chất khi hòa tan trong nước làm đá khó đông hơn do

nhiệt độ đóng băng giảm.

Bảng 1 – 2: Ảnh hưởng của tạp chất đến chất lượng nước đá

STT Tạp chất Ảnh hưởng Kết quả sau

chế biến

1 Canxicacbonat

CaCO3

Tạo thành chất lắng bẩn ở dưới hay

ở giữa cây

Tách ra được

2 Magie cacbonat

MgCO3

Tạo thành chất lắng bẩn và bọt khí,

làm nứt đá ở nhiệt độ thấp

Tách ra được

3 Sắt oxit Tạo chất lắng màu vàng hay nâu

và nhuộm màu chất lắng Canxi và

Magie

Tách ra được

4 Oxit Silic và Oxit

nhôm

Tạo chất lắng bẩn Tách ra được

5 Chất lở lửng Tạo cặn bẩn Tách ra được

6 Sunfat natri clorua

và Sunfat canxi

Tạo các vết trắng ở lõi, làm đục lõi

và tăng thời gian đóng bang, không

tạo chất lắng

Không thay đổi

7 Clorua canxi và

sunfat magie

Tạo chất rắng xanh nhạt hay xám

nhạt ở lõi, kéo dài thời gian đông và

tạo lõi không trong suốt

Biến đổi thành

sunfua canxi

8 Clorua Magie Thường biểu hiện dưới dạng các

vết trắng, không có cặn


Clorua Canxi

9 Natri cacbonat Dễ làm nứt đá ở nhiệt độ dưới -9oC

,tạo ra các vết màu trắng tập trung ở

lõi, kéo dài thời gian đóng bang, tạo

ra độ đục cao, không có cặn


Natri cacbonat

Để đảm bảo chất lượng nước đá làm bằng nước có tạp chất lớn nên tăng độ chuyển

động của nước lên 2 – 3 lần so với bình thường, nâng nhiệt độ đóng băng lên đến -8oC

đến -6oC, tốt nhất là làm sạch nước đá bằng phương pháp kết tinh chậm ở -4

oC đến -2

oC.

Nếu không thể thực hiện được các biện pháp trên thì có thể áp dụng các phương pháp làm

mềm nước: dùng vôi tách CaCO3, MgCO3… ra khỏi nước. Có thể lọc nước bằng cát

thạch anh hay bằng nhôm sunfat nhằm làm mềm nước, tích tụ các chất hữu cơ đồng thời

chuyển hóa bicacbonat thành sunfat.


Trang 9

Có nhiều cách phân loại nước đá khác nha tùy thuộc vào màu sắc, nguồn nước,

hình dáng và mục đích sử dụng của chúng.

Phân loại theo màu sắc: Người ta chia làm 3 loại đá:

Nước đá đục: là loại nước đá có màu đục, không trong suốt d có tạp chất

bên trong. Nước đá đục chỉ sử dụng trong kỹ thuật và công nghiệp nên còn gọi là

nước đá kỹ thuật. Các tạp chất trong nước đá đục có thể tồn tại ở dạng rắn, lỏng

hay khí.

Nước đá trong: là nước đá trong suốt, dưới tác dụng của các tia sáng phản

xạ màu xanh phớt. Để có nước trong suốt cần loại bỏ các chất tan, huyền phù và

khí trong nước.

Nước đá pha lê: là loại nước đá được làm từ nước được khử muối và khí

hoàn toàn. Đá pha lê trong suốt từ ngoài vào trong và khi tan không để lại cặn

bẩn. Nước đá pha lê có thể được sản xuất từ nước cất, nhưng như vậy giá thành

sản phẩm quá cao nên ít được sử dụng trong thực tế.

Phân loại theo nguồn nước sản xuất đá: Người ta chia làm 2 loại là đá làm từ

nước ngọt và đá làm từ nước mặn.

Đá nước ngọt: được sử dụng rộng rãi trong đời sống và công nghiệp với

nhiều mục đích khác nhau: bảo quản thực phẩm, nước giải khát,…

Đá nước mặn: được sử dụng bảo quản thực phẩm, đặc biệt trong bảo quản

thủy sản đánh bắt xa bờ.

Phân loại theo mục đích sử dụng:

Nước đá thực phẩm: nguyên liệu là nước đảm bảo tiêu chuẩn về tạp chất, vi

khuẩn... và các quy định về vệ sinh thực phẩm. Nước đá trong suốt và nước đá pha

lê được sử dụng nhiều trong đời sống sinh hoạt.

Nước đá khử trùng: được sản xuất từ nước đã được khử trùng bằng hóa

chất như NaNO3,… Nước đá khử trùng được dùng chủ yếu trong công nghiệp cá

để chuyên chở và bảo quản cá tươi.

Phân loại theo hình dạng:

Đá tấm: Có dạng hình tấm được sử dụng bằng cách phun nước lên bề mặt

dàn lạnh dạng tấm. Khi đủ độ dày, người ta nâng nhiệt độ tấm bay hơi tách tấm đá

ra.

Đá cây: Có dạng hình khối hộp, người ta thường sản xuất dưới dạng khối

hộp chữ nhật mà dưới đáy có dạng chop để tiện cho việc lấy đá ra khỏi khuôn. Đá

cây được sử dụng trong sinh hoạt phục vụ giải khát, trong công nghiệp và đời sống

để bảo quản thực phẩm.

Đá vảy: Có dạng không tiêu chuẩn, được cắt tách khỏi bề mặt tạo đá của

thiết bị và gãy vỡ dưới dạng các mảnh vỡ nhỏ. Đá vảy được sử dụng phổ biến


Trang 10

trong các ngành chế biến, đặc biệt trong các ngành chế biến thực phẩm và thủy

sản. Đá vảy có nhiều ưu điểm như giá thành rẻ, chi phí vận hành, đầu tư nhỏ.

Đá ống (đá viên): Có dạng các đoạn hình trụ rỗng, được sử dụng phổ biến

trong đời sống. Hiện nay, đá ống được sử dụng nhiều trong các quán giải khát.

Đá tuyết: Đá sản xuất ra có dạng xốp như tuyết.

II. Một số phương pháp sản xuất nước đá:

1. Hệ thống máy đá cây:

Phương pháp sản xuất đá cây là một trong những phương pháp cổ điển nhất mà

hiện nay vẫn còn được sử dụng. Đá cây được sản xuất trong các bồn dung dịch muối

lạnh, khối lượng cây đá thường gặp là 10kg, 25kg, 50kg, … tùy theo mục đích sử

dụng.Bể nước muối được chia làm 2 ngăn, ngắn lớn bố trí các khuôn đá còn ngăn nhỏ bố

trí dàn lạnh bốc hơi làm lạnh nước muối.

Hình 1 – 1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy đá cây

1. Máy nén 2. Bình chứa cao áp 3. Dàn ngưng

4.Bình tách dầu 5. Bình tách khí không ngưng 6. Bình thu hồi dầu

7. Bình tách lỏng 8. Bình giữ mức – tách lỏng 9. Bể chứa muối làm đá

Bể sản xuất đá cây thường được lắp đặt tại nhưng xí nghiệp chế biến hải sản hay

những nhà máy bảo quản chế biến thực phẩm.


Trang 11

Ưu điểm:

Đá có dạng khối lớn nên có thể tích trữ lâu, tiện lợi cho việc vận chuyển đi

xa và bảo quản thực phẩm lâu ngày.

Dễ chế tạo, không đòi hỏi phải có các thiết bị đặc biệt.

Nhược điểm:

Chi phí đầu tư và vận hành lớn.

Thời gian làm đá lâu nên không chủ động sản xuất và chế biến.

Khi sản xuất hàng loạt cần kho bảo quản.

Tổn thất nhiệt lớn, không đảm bảo vệ sinh.

2. Phương pháp Vilbushevich:

Đây là phương pháp sản xuất nước đá khối nhanh, sử dụng môi chất lạnh sôi trực

tiếp, rút ngắn đáng kể thời gian kết đông bằng cách bố trí một hay nhiều ống hai vỏ có

môi chất lạnh sôi bên trong khối đá cần kết đông.

Hình 1 – 2: Sơ đồ nguyên lý sản

xuất đá khối Vilbushevich

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

3. Phương pháp làm đá ống:

Có rất nhiều kiểu máy làm đá ống khác nhau nhưng tất cả đều dựa trên nguyên lý

chung là làm việc theo chu kỳ, kết đông đá trong các ống, môi chất lạnh sôi trực tiếp bên

ngoài ống, khi đã kết đông đến chiều dày cần thiết thì đổi sang chu kỳ tan giá, các ống đá

rơi xuống và được dao cắt ra thành từng thỏi đá rỗng.

Kết cấu máy làm đá ống của Vogt gồm một bình hình trụ đứng, bên trong bố trí

nhiều ống làm đá, bên trên là thùng nước có bộ phận phân phối nước cho chảy đều lên bề

mặt trong ống.Phía dưới có thùng nước thừa không kết đông được thành đá. Khi độ dày

ống đá đạt yêu cầu thì kết thúc quá trình đông đá chuyển sáng quá trình tan giá và cắt đá.


Trang 12

Hình 1 – 3: Sơ đồ nguyên lý máy làm

đá ống của Vogt (Mỹ)

1. Vỏ ngoài

2. Các ống làm đá

3. Thùng nước phía trên và bộ

phận phân phối nước

4. Bơm nước tuần hoàn

5. Thùng nước phía dưới

6. Bình chứa thu hồi NH3

7. Cơ cấu cắt đá ống

8. Lưới thoát nước

9. Van tiết lưu phao

10. Đường hơi nóng làm tan giá

11. Hộp tốc độ của dao cắt

4. Máy sản xuất đá cỡ nhỏ:

Các loại máy đá cỡ nhỏ từ vài chục đến vài tram kilogram thường là các loại máy

đá hoàn toàn tự động sản xuất đá cục trong khay hoặc là đá mảnh. Các loại máy đá này

rất cần thiết phục vụ cho các quán hàng giải khát, quán ăn, nhà hàng, khách sạn, cho các

mục đích tiêu dùng, phục vụ y tế và đời sống,…

Các máy đá cỡ nhỏ thường làm việc theo 2 phương pháp: liên tục và chu kỳ.

Máy làm việc liên tục thường sử dụng sản xuất đá mảnh, nước chảy trên bề

mặt ngoài trong một ống bốc hơi hình trụ, đá hình thành trên đó được một dao nạo

kiểu cánh quay hay trục vít nạo ra khỏi bề mặt bay hơi và đẩy vào thùng chứa.

Máy làm việc theo chu kỳ hầu hết đều theo nguyên tắc phun nước hoặc

chảy trên bề mặt lạnh để tạo đá, sau đó làm tan giá tách rơi ra và cho vào thùng

chứa.

Hình 1 – 4: Máy làm đá cỡ nhỏ


Trang 13

5. Máy làm đá mảnh Flak – Ice:

2

1

3

4

5

6

12

11

109

7

8

Hình 1 – 5: Nguyên lý làm

việc máy sản xuất đá mảnh

1. Cách nhiệt

2. Vỏ tôn

3. Mực nước

4. Đá bị lột khỏi bề mặt

biến dạng

5. Tấm trượt

6. Đến kho đá

7. Lớp đá mỏng

8. Khuôn hình trụ

9. Lớp đá dày

10. Thùng nước muối

11. Chiều quay

12. Trục quay

Máy có thùng quay hình trụ bên trong là nước muối lạnh hay môi chất lỏng sôi.

Bên ngoài là thùng nước hình trụ. Thùng quay chuyển động theo chiều kim đồng hồ nhờ

bộ truyền động bánh răng. Nước sẽ đóng băng trên bề mặt thùng khi quay, khi ra khỏi bề

mặt nước, lớp đá đủ dày và bề mặt thùng quay bị biến dạng nhờ trục quay, lớp đá bị tróc

ra và trượt theo tấm trượt vào kho đá. Bề mặt giải phóng lại tiếp xúc với nước và lớp

băng lại được hình thành. Người ta có thể điều chỉnh được độ dày lớp đá nhờ điều chỉnh

tốc độ thùng quay. Nếu điều chỉnh mức nước thấp xuống ta có thể sản xuất được nước đá

khô và quá lạnh.

III. Hệ thống máy đá vảy:

1. Giới thiệu về hệ thống máy đá vảy:

Máy sản xuất đá vảy còn gọi là máy sản xuất đá mảnh. Hệ thống máy đá vảy

thường được chế tạo ở nguyên cụm hoàn chỉnh. Dàn bốc hơi được chế tạo đặc biệt theo

dạng tang trống, môi chất lạnh sôi trực tiếp bên trong tang trống để làm lạnh nước hoặc

có thể làm lạnh trực tiếp bằng nước muối. Bề mặt tang trống được chế tạo bằng kim loại

có độ bóng chịu được sự mài mòn để tách đá dễ dàng.

Dựa vào nguyên lý tạo đá trên bề mặt trống người ta đã chế tạo ra máy sản xuất

nước đá với nhiều kiểu dáng khác nhau như:


Trang 14

Loại tang trống hình trụ đặt đứng có dao nạo đá trong. Ở loại này, tang

trống đứng yên còn dao nạo quay xung quanh thành trống phía trong. Vòi phun

được chế tạo gắn liền trên trục quay của dao nạo phun nước lên thành ống.

Loại tang trống hình trụ đặt nằm ngang có dao nạo ngoài. Loại này tang

trống quay được nhúng một phần ngập vào trong bể nước còn dao nạo cố định.

Loại tang trống hình trụ đặt đứng có dao nạo đặt ngoài. Loại này tang trống

quay, dao nạo đá và vòi phun nước được gắn cố định.

2. Nhu cầu lắp đặt hệ thống máy đá vảy đối với tàu đánh bắt xa bờ:

Cùng với sự phát triển ngành đánh bắt thủy hải sản cũng như sự tăng nhanh về số

lượng tàu đánh bắt xa bờ, các dịch vụ hậu cần đặc biệt là các nhà máy cung cấp nước đá

đóng vai trò ngày càng quan trọng. Ngày trước, người ta thường sử dụng đá cây để bảo

quản hải sản đánh bắt được. Nhưng việc sử dụng đá cây có nhiều nhược điểm như: không

đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, chiếm không gian trên tàu, thời gian sử dụng không

được dài,…Chính vì những nhược điểm như vậy đã làm giảm năng suất đánh bắt cũng

như chất lượng thủy hải sản đánh bắt được. Để khắc phục tình trạng trên, việc trang bị hệ

thống sản xuất máy đá vảy từ nước biển trên các tàu đánh bắt xa bờ là rất cần thiết. Nó

mang lại hiệu quả kinh tế cao cho ngư dân và cho xã hội.

Những lợi ích khi lắp đặt máy đá vảy trên tàu đánh bắt xa bờ:

Chất lượng đá tốt đảm bảo nhu cầu bảo quản thủy hải sản dài ngày trên tàu.

Chủ động trong việc sản xuất đá nên có thể đánh bắt dài ngày trên biển.

Chi phí vận hành giảm vì trọng tải nhẹ hơn, có nhiều không gian chứa cá

đánh bắt được (do không phải chứa đá cây từ đất liền theo).

Do có nhiều ưu điểm như vậy nên việc phát triển lắp đặt hệ thống sản xuất máy đá

vảy trên tàu đánh bắt xa bờ là điều hoàn toàn đúng đắn.

3. Nguyên lý làm việc hệ thống máy đá vảy:

Máy đá vảy là máy tạo ra đá có dạng các mảnh nhỏ, quá trình tạo đá được thực

hiện bên trong cối đá. Cối đá có dạng hình trụ tròn được làm từ thép không gỉ có 2 lớp, ở

giữa 2 lớp là môi chất lạnh lỏng bão hòa. Nước được bơm tuần hoàn từ bể chứa nước lên

khay chứa phía trên, nước từ khay chảy qua hệ thống ống được phun lên bề mặt bên trong

của trụ và được làm lạnh, một phần đông lại thành đá ở bề mặt bên trong, phần nước dư

chảy về bể và tiếp tục được bơm lên. Khi đá đông đủ độ dày thì được hệ thống dao cắt cắt

đá rơi kho chứa đá phía dưới cối đá.


Trang 15

Có 2 phương pháp cắt đá:

Phương pháp cắt bằng hệ thống dao quay: cao cắt quay được gắn trên trục

quay đồng trục với cối đá và được xoay nhờ mô tơ đặt phía trên, tốc độ quay có

thể điều chỉnh được nhờ hộp giảm tốc. Khi cắt, dao tỳ lên bề mặt đá nên ma sát

lớn.

Phương pháp cắt bằng hệ thống dao xoắn cố định: dao cắt có dạng trục vít,

khi trục trung tâm quay dao gạt đá lăn trên bề mặt trống ép vỡ đá tạo trên bề mặt

trống rơi xuống kho. Do dao lăn trên bề mặt nên giảm ma sát, tăng độ bền của cối

và giảm moment quay.

Hình 1 – 6: Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy đá vảy

1. Máy nén 2. Bình chứa cao áp 3. Dàn ngưng

4. Bình tách dầu 5. Cối đá vảy 6. Bình giữ mức – tách lỏng

7. Bớm nước tuần hoàn 8. Kho đá

Ưu điểm:

Chi phí đầu tư nhỏ: hệ thống đá vảy không cần trang bị bể muối, hệ thống

cẩu chuyển, bàn lật nên giá thành khá thấp so với máy đá cây.

Chi phí vận hành thấp.

Thời gian làm đá ngắn.

Đảm bảo vệ sinh và chủ động trong sản xuất.

Tổn thất năng lượng nhỏ.


Trang 16

Nhược điểm:

Đá có dạng vảy, kích cỡ nhỏ nên chủ yếu được sử dụng tại chỗ, khó vận

chuyển đi xa và bảo quản lâu ngày.

Khó chế tạo cối đá vảy, giá tương đối cao.

Chủ yếu được dùng bảo quản thực phẩm trong dây chuyền công nghiệp tại

các xí nghiệp chế biến thực phẩm.


Trang 17

CHƯƠNG II:

TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT,

CÁCH ẨM


Trang 18

Cách nhiệt lạnh có nhiệm vụ hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ ngoài môi trường có

nhiệt độ cao vào buồng lạnh có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che. Chất lượng của vách

cách nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của vật liệu cách nhiệt theo các yêu cầu sau:

Hệ số dẫn nhiệt nhỏ.

Khối lượng riêng nhỏ.

Độ thấm hơi nước nhỏ.

Độ bền cơ học và độ dẻo cao.

Bền ở nhiệt độ thấp, không ăn mòn các vật liệu xây dựng.

Không cháy hoặc không dễ cháy.

Rẻ tiền, dễ kiếm.

Trên thực tế mỗi loại vật liệu cách nhiệt đều có ưu và nhược điểm cụ thể, chúng

không thể đáp ứng đầy đủ tất cả các yêu cầu trên. Do đó, khi chọn vật liệu cách nhiệt ta

cần xem xét theo từng trường hợp cụ thể, cố gắng sử dụng tối đa các ưu điểm và hạn chế

tối thiểu nhược điểm của vật liệu đó. Vật liệu cách nhiệt phần lớn là vật liệu phi kim vô

cơ và hữu cơ ở dạng bọt xốp ngậm các phân tử khí. Yêu cầu quan trọng nhất của vật liệu

cách nhiệt là hệ số dẫn nhiệt phải nhỏ.

Do có sự chênh lệch nhiệt độ ở môi trường bên ngoài và nhiệt độ buồng lạnh, xuất

hiện sự chênh lệch áp suất hơi nước giữa ngoài và trong buồng lạnh. Áp suất trong buồng

lạnh nhỏ hơn áp suất bên ngoài, do đó luôn có một dòng ẩm đi từ ngoài vào buồng lạnh.

Dòng ẩm này gặp nhiệt độ thấp ngưng tụ lại trong kết cấu cách nhiệt và phá hủy lớp cách

nhiệt. Vì vậy, việc cách ẩm luôn đi chung với việc cách nhiệt lạnh.

I. Cách nhiệt, cách ẩm cho buồng bảo quản đá:

1. Tính cách nhiệt, cách ẩm cho buồng bảo quản đá:

Hình 2 – 1: Cấu trúc vách buồng

bảo quản đá.

1. Thép không gỉ X18H10T

2. Lớp bitum cách ẩm

3. Lớp polystirol cách nhiệt



Trang 19

Bảng 2 – 1: Các số liệu tính toán của các lớp vật liệu:

Lớp vật liệu Bề dày

(m)

Hệ số dẫn nhiệt

(W/m.K)

Thép X18H10T 0,005 16,3

Polystirol cn 0,037

Bitum 0,003 0,3

Chọn:

Hệ số cấp nhiệt bên ngoài buồng bảo quản đá: 1 = 23,3 W/m2.K (bảng 3-7 [3]).

Hệ số cấp nhiệt bên trong buồng bảo quản đá: 2 = 8 W/m2.K (bảng 3-7 [3]).

Hệ số dẫn nhiệt: k = 0,21 W/m2.K (bảng 3-3 [3]).

Hệ số truyền nhiệt k [3]:

∑

→ lcn = 0,17 (m) = 17 (cm)

Chọn lớp cách nhiệt polystirol có bề dày lcn = 20 cm. Vách buồng bảo quản gồm 2

lớp polystirol, mỗi lớp dày 10 cm.

Hệ số truyền nhiệt thực tế của vách buồng bảo quản đá:

Kiểm tra đọng sương bên mặt ngoài buồng bảo quản đá:

Bên ngoài buồng bảo quản: t1 = 35,1oC, 1 = 23,3 W/m

2.K

Bên trong buồng bảo quản: t2 = -5oC, 2 = 8 W/m

2.K

Tra giản đồ không khí ẩm, ta có ts = 31 oC.


Trang 20

Ta có:

Vì ks> k nên không có hiện tượng đọng sương bên ngoài buồng bảo quản đá.

2. Tính cách nhiệt, cách ẩm cho cửa buồng bảo quản:

Hình 2 – 2: Cấu trúc cửa buồng bảo quản

đá.







(m)


(W/m.K)

Thép X18H10T 0,005 16,3

Polystirol lcn 0,037

Bitum 0,003 0,3

Chọn:





∑


Trang 21

→ lcn = 0,125 (m) = 12,5 (cm)

Chọn lớp cách nhiệt polystirol có bề dày lcn = 15 cm. Cửa buồng bảo quản gồm 2

lớp polystirol, một lớp dày 10 cm và một lớp dày 5 cm.

Hệ số truyền nhiệt thực tế của cửa buồng bảo quản đá:

Kiểm tra đọng sương bên mặt ngoài cửa buồng bảo quản đá:

Bên ngoài buồng bảo quản: t1 = 35,1oC, 1 = 23,3 W/m

2.K

Bên trong buồng bảo quản: t2 = -15 oC, 2 = 8 W/m

2.K


Ta có:

Vì ks> k nên không có hiện tượng đọng sương bên ngoài cửa buồng bảo quản đá.

II. Tính cách nhiệt cho trống làm đá:

1. Tính cách nhiệt, cách ẩm cho vách trống làm đá:

Hình 2 – 3: Cấu trúc vách trống làm

đá

1. Lớp thép không gỉ




5. Lớp môi chất lạnh



Trang 22

Bảng 2 – 3: Các số liệu tính toán các lớp vật liệu


(m)


(W/m.K)

Thép X18H10T 0,01 16,3

Bitum cách ẩm 0,003 0,3

Polyurethane 0,02

Thép X18H10T 0,005 16,3

Môi chất lạnh 0,03

Thép không gỉ 0,005 16,3

Chọn:





∑

Trong đó:

i (W/m.K): hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i.

di, di+1 (m): đường kính trong và ngoài các lớp vật liệu.

d1 (m): đường kính ngoài cối đá.

d2 (m): đường kính trong tại mặt tiếp xúc môi chất lạnh.

Từ công thức (2.3) ta tính được bề dày lớp cách nhiệt: cn = 0,23 (m) = 23 (cm)

Chọn lớp cách nhiệt polystirol có bề dày lcn = 25 cm. Vách cối làm đá gồm 2 lớp

PU, một lớp dày 20 cm và một lớp dày 5 cm.

Hệ số truyền nhiệt thực tế của vách trống làm đá:

∑


Trang 23

Kiểm tra đọng sương bên mặt ngoài trống làm đá:

Bên ngoài trống làm đá: t1 = 35,1oC, 1 = 23,3 W/m

2.K

Bên trong trống làm đá: t2 = -15 oC, 2 = 8 W/m

2.K


Ta có:

Vì ks> k nên không có hiện tượng đọng sương bên ngoài vách trống làm đá.

2. Tính cách nhiệt, cách ẩm cho nắp trống làm đá:

Hình 2 – 4: Nắp trống làm đá



3. Lớp Polystirol cách nhiệt




(m)


(W/m.K)

Thép không gỉ 0,005 16,3

Polystirol lcn 0,037

Bitum 0,003 0,3

Chọn:





Trang 24


∑

→ lcn = 0,125 (m) = 12,5 (cm)

Chọn lớp cách nhiệt polystirol có bề dày lcn = 15 cm. Nắp trống làm đá gồm 2 lớp

polystirol, một lớp dày 10 cm và một lớp dày 5 cm.

Hệ số truyền nhiệt thực tế của nắp trống làm đá:

Kiểm tra đọng sương bên mặt ngoài nắp trống làm đá:

Bên ngoài trống làm đá: t1 = 35,1oC, 1 = 23,3 W/m

2.K

Bên trong trống làm đá: t2 = -15 oC, 2 = 8 W/m

2.K


Ta có:

Vì ks> k nên không có hiện tượng đọng sương bên ngoài nắp trống làm đá.


Trang 25

CHƯƠNG III:

TÍNH CHỌN MÁY NÉN


Trang 26

I. Tính toán phụ tải nhiệt cho máy nén:

Để xác định phụ tải nhiệt của máy nén, ta cần tính được tổng tổn thất lạnh. Tổng

tổn thất lạnh được tính theo công thức:

Trong đó:

Q1: Chi phí lạnh sản xuất nước đá, kW.

Q2: Tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh, kW.

1. Chi phí lạnh sản xuất nước đá:

Sản xuất nước đá từ nước biển có nhiệt độ 25 oC xuống -8

oC. Chi phí làm lạnh

đông và quá lạnh đông nước đá được xác định:

[ ]

Trong đó:

t1 = 25 oC: nhiệt độ ban đầu của nước biển.

t2 = -8oC: nhiệt độ của nước đá.

tđb = -2 oC: nhiệt độ đóng băng của nước biển.

CN = 4,19 kJ/kg.độ: nhiệt dung riêng của nước

Cđ = 2,1 kJ/kg.độ: nhiệt dung riêng của nước đá.

G = 0,12 kg/s: năng suất làm đá.

rđ = 334 kJ/kg: nhiệt đóng băng của nước đá.

Chi phí sản xuất nước đá:

[ ( ) ]

2. Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh:

Hệ thống máy sản xuất đá vảy được đặt trong thuyền nên chỉ tổn thất qua kết cấu

bao che, đặc biệt là tổn thất nhiệt qua vách và nắp trống làm đá. Tổn thất nhiệt qua kết

cấu bao che được tính như sau:

2.1. Tổn thất nhiệt qua nắp trống làm đá:

Quá trình truyền nhiệt từ môi trường trong trống làm đá ra ngoài môi trường xem

như là truyền nhiệt qua vách phẳng nên nhiệt tổn thất được tính theo công thức:


Trang 27

Trong đó:

knắp = 0,24 W/m2.K: hệ số truyền nhiệt qua nắp trống.

Fnắp: diện tích nắp trống.

t1 = 32 oC: nhiệt độ bên ngoài trống.

t2 = -10oC: nhiệt độ bên trong trống.

Chọn trống làm đá có chiều cao H = 1,4 m và đường kính D = 0,8 m.

Diện tích nắp trống làm đá:

Tổn thất nhiệt qua nắp trống:

2.2. Tổn thất nhiệt qua vách trống làm đá:

Nhiệt tổn thất từ môi trường trong trống ra bên ngoài qua vách trông được xác

định theo công thức sau:

Trong đó:

kvách = 0,27 W/m2.K: hệ số truyền nhiệt qua vách.

Fvách: diện tích mặt ngoài vách trống.

t1 = 32 oC: nhiệt độ môi trường bên ngoài.

t2 = -5oC: nhiệt độ môi trường bên trong.

Diện tích mặt ngoài trống làm đá:

Tổn thất nhiệt qua vách:

Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che:


Trang 28

Tổng tổn thất nhiệt:

Năng suất lạnh của máy nén:

Trong đó:

k = 1,07: hệ số tổn thất lạnh trên đường ống.

b = 0,9: hệ số thời gian làm việc.

Vậy, công suất lạnh máy nén là 66 kW.

II. Chọn chế độ làm việc cho máy lạnh:

1. Chọn môi chất lạnh:

Môi chất lạnh (còn gọi là tác nhân lạnh) là chất môi giới được sử dụng trong chu

trình nhiệt động ngược chiều để hấp thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh có nhiệt độ

thấp và thải nhiệt ra môi trường có nhiệt độ cao hơn. Ở máy lạnh nén hơi, quá trình hấp

thụ nhiệt ở môi trường lạnh được thực hiện nhờ quá trình bốc hơi của môi chất ở nhiệt độ

thấp, áp suất thấp và thải nhiệt ở môi trường có nhiệt độ cao nhờ quá trình ngưng tụ của

môi chất ở nhiệt độ cao, áp suất cao.

Các hệ thống lạnh hiện nay thường sử dụng môi chất lạnh là R12, R22, NH3.

Nhưng R12 phá hủy tầng ozon nên hiện nay đã cấm sử dụng. Mức độ phá hủy tầng ozon

của R22 tuy thấp nhưng nó lại gây hiệu ứng là kính làm nóng trái đất nên cũng chỉ được

sử dụng đến năm 2040 để tìm môi chất lạnh thay thế. Trong bài này, môi chất lạnh được

sử dụng là NH3.

Ưu điểm:

NH3 có mùi đặc trưng, dễ phát hiện khi rò rỉ.

Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ bảo quản.

Bền vững ở nhiệt độ và áp suất làm việc.

Hệ số dẫn nhiệt và tỏa nhiệt lớn nên thiết bị trao đổi nhiệt nhỏ gọn.

Hòa tan hoàn toàn trong nước nên không gây tắc ẩm.


Trang 29

Nhược điểm:

Ăn mòn đồng và hợp kim đồng.

Có thể gây cháy nổ trong không khí.

Độc hại đối với cơ thể người.

Làm giảm chất lượng bảo quản khi tiếp xúc với nó.

2. Chọn chế độ làm việc cho máy lạnh:

Chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp, môi chất lạnh sôi bốc hơi ở giữa 2 lớp vỏ

tang trống. Ta cần xác định nhiệt độ bốc hơi (to), nhiệt độ ngưng tụ (tk), nhiệt độ quá nhiệt

(tqn) và nhiệt độ quá lạnh (tql)

Chọn nhiệt độ bốc hơi to:

Trong đó:

tp = -15 oC: nhiệt độ môi trường trong trống làm đá.

to = 5 oC (do làm lạnh nước)

to = -15 – 5 = -20 oC

Chọn nhiệt độ quá nhiệt tqn:

Môi chất lạnh được sử dụng trong hệ thống là NH3 nên chọn tqn = 10 oC.

tqn = -20 + 10 = -10 oC

Chọn nhiệt độ bốc hơi tk:

Chọn thiết bị ngưng tụ vỏ ống nằm ngang giải nhiệt bằng nước biển không tuần

hoàn, nhiệt độ bốc hơi của môi chất lạnh được xác định theo công thức:

Trong đó:

tk = 3 oC

tN2: nhiệt độ nước biển sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ.


Trang 30

Chọn:

tN1 = 25 oC: nhiệt độ nước biển vào thiết bị ngưng tụ.

tN = 7 oC

tN2 = 25 + 7 = 32 oC

Nhiệt độ ngưng tụ môi chất lạnh:

Chọn nhiệt độ quá lạnh tql:

Chọn tql = 5 oC, ta có: tql = 35 – 5 =30

oC

3. Tính chu trình lạnh:

Bảng 3 – 1: Các thông số trạng thái tại các điểm nút của chu trình lạnh

Điểm

trạng thái

Nhiệt độ

(oC)

Áp suất

(MPa)

Entanpy

(kJ/kg)

Thể tích riêng

(m3/kg)

1” -20 0,2 1740 0,6

1 -10 0,2 1780 0,62

2 35 1,5 2080 0,15

3’ 35 1,5 670

3 30 1,5 630

4 -20 0,2 630 0,12

Hình 3 – 1: Chu trình lạnh


Trang 31

Năng suất lạnh riêng khối lượng:

Năng suất riêng thể tích:

Công nén riêng:

Hệ số lạnh:

Năng suất nhiệt riêng:

Tỉ số nén:

Ta chọn máy nén lạnh 1 cấp nén.

III. Chọn máy nén lạnh một cấp nén:

Khi chọn máy nén lạnh ta có thể tiến hành theo một trong ba phương pháp sau:

Chọn máy nén theo thể tích hút ký thuyết của máy nén trong hệ thống lạnh.

Chọn theo đồ thị năng suất lạnh nhà chế tạo cung cấp.

Chọn theo bảng giá trị năng suất lạnh của máy do nhà chế tạo cung cấp.

Trong bài này, ta chọn máy nén theo thể tích hút lý thuyết vì phương pháp này

đáng tin nhất.

Năng suất khối lượng thực tế của máy nén:


Trang 32

Năng suất thể tích thực tế của máy nén:

Hệ số cấp của máy nén là tỉ số giữa thể tích thực tế Vtt và thể tích lý thuyết Vlt của

máy nén, đặc trưng cho các tổn thất của quá trình nén thực tế so với quá trình hút lý

thuyết. Hệ số cấp được tính theo công thức:

Trong đó:

((

)

)

po = pk = 0,01 MPa

m = 1,1: sử dụng máy nén ammoniac

c = 0,04: tỉ số thể tích chết

((

)

)

→ = 0,74 x 0,82 = 0,61

Thể tích hút lý thuyết của máy nén:

Theo phụ lục 2 [5] ta chọn máy nén 1 cấp MYCOM (Nhật Bản):

Ký hiệu: 6A

Đường kính xilanh: D = 95 mm

Khoảng chạy của piston: S = 76 mm

Số xilanh: z = 6

Thể tích hút lý thuyết: Vlt = 232,7 m3/h

Tốc độ quay: n = 1200 v/ph

Công suất trên trục: Ne = 29,7 kW


Trang 33

Số máy nén cần lắp đặt:

→ Cần lắp đặt 1 máy nén.

Công nén lý thuyết của máy nén:

Công nén chỉ thị:

Trong đó:

i: hiệu suất chỉ thị được xác định theo công thức:

w = 0,82

b = 0,001

to = -20oC: nhiệt độ sôi môi chất lạnh

Thể tích hút thực tế của máy nén:

Tổn thất do ma sát:

Với pms = 0,06MPa = 60 KPa: tổn thất ma sát riêng.

Công suất hiệu dụng:


Trang 34

Công suất điện:

Trong đó:

td = 0,95: hiệu suất truyền động của khớp, đai.

el = 0,9: hiệu suất của máy nén.

Công suất động cơ lắp đặt:

Hệ số lạnh hiệu dụng:

Phụ tải nhiệt bình ngưng:


Trang 35

CHƯƠNG 4:

TÍNH CHỌN

THIẾT BỊ NGƯNG TỤ


Trang 36

I. Khái niệm – Phân loại thiết bị ngưng tụ:

Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn dùng để thải nhiệt ngưng

tụ của môi chất lạnh ra môi trường làm mát như nước, không khí… Thiết bị ngưng tụ

được lắp sau máy nén và trước van tiết lưu của hệ thống lạnh. Hơi có áp suất cao, nhiệt

độ cao từ máy nén ra, sau khi qua thiết bị ngưng tụ sẽ ngưng tụ hoàn toàn thành dịch

lỏng.

Thiết bị ngưng tụ có thể được phân loại theo các đặc điểm sau:

Theo môi trường làm mát:

Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước (bình ngưng giải nhiệt nước).

Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí (dàn ngưng giải nhiệt gió).

Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí và nước kết hợp (tháp ngưng).

Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng sản phẩm công nghệ hoặc sản phẩm khác.

Theo đặc điểm bề mặt ngưng tụ:

Ngưng tụ trên bề mặt ngoài ống trao đổi nhiệt.

Ngưng tụ trên bề mặt trong của ống trao đổi nhiệt.

Theo chế độ chảy của môi trường làm mát:

Tuần hoàn gió tự nhiên.

Tuần hoàn gió cưỡng bức.

Tuần hoàn nước cưỡng bức.

Theo môi chất lạnh:

Thiết bị ngưng tụ ammoniac.

Thiết bị ngưng tụ Freon.

Đối với hệ thống sản xuất đá vảy cung cấp cho tàu đánh bắt xa bờ thì lượng nước

biển dồi dào, ta sử dụng thiết bị ngưng tụ vỏ ống nằm ngang làm mát bằng nước. Thiết bị

ngưng tụ vỏ ống nằm ngang có ưu nhược điểm như sau:

Ưu điểm:

Thiết bị vỏ ống nằm ngang là thiết bị ngưng tụ gọn và chắc chắn, chiếm ít

diện tích phù hợp với những nơi chật hẹp.

Tiêu hao kim loại nhỏ.

Hệ số truyền nhiệt khá cao..

Dễ dàng chế tạo, lắp đặt, bảo dưỡng và sửa chữa.

Nhược điểm:

Cần không gian để tháo ống khi thay thế ống trao đổi nhiệt.

Lượng nước làm mát lớn, nhanh bị cáu bẩn, giảm khả năng truyền nhiệt khi

bị cáu bẩn.


Trang 37

II. Tính toán thiết bị ngưng tụ:

Các số liệu tính toán ban đầu:

tn1 = 25 oC: nhiệt độ nước vào thiết bị ngưng tụ.

tn2 = 32 oC: nhiệt độ nước ra khỏi thiết bị ngưng tụ.

tk = 35 oC: nhiệt độ ngưng tụ môi chất lạnh.

Qk = 87 kW: công suất nhiệt của thiết bị ngưng tụ.

vn = 1,5 m/s: vận tốc nước giải nhiệt.

Để tính toán thiết bị ngưng tụ ta cần xác định được diện tích bề mặt truyền nhiệt.

Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt:

Trong đó:

K: hệ số truyền nhiệt.

Qk: nhiệt lượng tỏa ra do môi chất lạnh ngưng tụ.

tlog: nhiệt độ trung bình logarit.

1. Xác định nhiệt độ trung bình logarit:

Giả thiết quá trình ngưng tụ hơi môi chất lạnh trong thiết bị ngưng tụ là quá trình

truyền nhiệt ngược chiều, nhiệt độ trung bình logarit được tính theo công thức:

(

)

(

)

2. Xác định hệ số truyền nhiệt K:

Hệ số truyền nhiệt được tính theo công thức:

∑

Trong đó:

N (W/m2.K): hệ số cấp nhiệt phía nước.

M (W/m2.K): hệ số cấp nhiệt phía môi chất lạnh.

rt: tổng nhiệt trở của thành ống và lớp cáu bẩn.


Trang 38

2.1. Hệ số cấp nhiệt phía nước làm mát đi trong ống:

Lượng nước làm mát đi qua thiết bị ngưng tụ:

Trong đó:

CN = 4,18 kJ/kg.độ: nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ trung bình tntb =

28,5 oC.

Thiết bị ngưng tụ vỏ ống nằm ngang có ống truyền nhiệt làm bằng thép X18H10T,

ống truyền nhiệt có các thông số sau:

Đường kính ngoài: Dn = 25 mm.

Đường kính trong: Dt = 19 mm.

Chiều dày vách ống: = 3 mm.

Chiều dài một ống: L = 1,5 m.

Nước làm mát đi trong ống có các thông số vật lý sau:

Khối lượng riêng: rN = 997 kg/m3

Nhiệt dung riêng: CN = 4,18 kJ/kg.độ

Hệ số dẫn nhiệt:N = 0,62 W/m.K

Độ nhớt động lực:N = 0,8.10-3

Pa.s

Số ống trong một đường nước:

→ Chọn số ống trong một đường nước: n = 9 ống.

Vận tốc dòng nước đi trong ống:


Trang 39

Chuẩn số Reynold của nước đi trong ống:

Vì Re = 28415> 104 nên nước trong ống chảy ở chế độ chảy rối.

Chuẩn số Nusselt được xác định theo công thức:

(

)

Trong đó:

1: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào ReN và tỉ lệ giữa chiều dài với đường

kính ống. Với ReN = 28415 và L/Dt = 79 ta chọn 1 = 1.

PrN = 5,9: chuẩn số Prandlt ở nhiệt độ trung bình tntb = 28,5 oC.

Prv: chuẩn số Prandlt ở nhiệt độ trung bình của vách.

Hệ số cấp nhiệt của nươc đi trong ống:

Nhiệt tải phía nước làm mát:

Với tv2: nhiệt độ của thành ống tiếp xúc với nước làm mát.

2.2. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu bẩn:

∑

Trong đó:

tv1: nhiệt độ của thành ống tiếp xúc với hơi môi chất lạnh ngưng tụ.

tv2: nhiệt độ của thành ống tiếp xúc với nước làm mát.

rt: tổng nhiệt trở của thành ống và lớp cáu bẩn.


Trang 40

∑

t = 3.10-3

m: bề dày thành ống truyền nhiệt.

t = 17,5 W/m.K: hệ số dẫn nhiệt của thép X18H10T.

rc = 1/5000 m2.K/W: nhiệt trở trung bình của lớp cáu bẩn.

∑

Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu bẩn:

2.3. Hệ số cấp nhiệt của hơi môi chất lạnh ngưng tụ:

Ta sử dụng thiết bị ngưng tụ vỏ ống nằm ngang, bề mặt truyền nhiệt là các ống

thép trơn. Hệ số cấp nhiệt được tính theo công thức:

√

√

Nhiệt tải ngoài thành ống:

Từ các phương trình (4.5), (4.7) và (4.10) ta dùng phương pháp tính lặp xác định

tv1 và tv2. Chọn tv1 = 34,28oC.

Các thông số vật lý của hơi môi chất lạnh ngưng tụ ứng với nhiệt độ trung bình:

Nhiệt chuyển pha: rM = 1121,4 (kJ/kg)

Khối lượng riêng: M = 586,34 (kg/m3)

Hệ số dẫn nhiệt: M = 0,465 (W/m.K)

Độ nhớt: M = 0,226.10-6

(N/m2)


Trang 41

√

Nhiệt tải ngoài thành ống:

Giả thiết tổn thất nhiệt không đáng kể, ta có: qt = qM = 10358,7 (W/m2)

Nhiệt độ tại thành ống tiếp xúc với nước làm mát:

Nhiệt độ trung bình phía nước giải nhiệt:

→ Prv = 6,69

Nhiệt tải bên trong ống truyền nhiệt:

Kiểm tra sai số:

Vậy chọn tv1 = 34,28oC và tv2 = 30,43

oC.

Hệ số cấp nhiệt phía nước làm mát:

Hệ số cấp nhiệt về phía môi chất lạnh:

Hệ số truyền nhiệt qua thành ống:


Trang 42

Diện tích bề mặt truyền nhiệt:

Chiều dài ống truyền nhiệt:

Số đường ống nước cần dùng:

Chọn số đường ống nước z = 11.

Tổng số ống trong thiết bị ngưng tụ: n = 11 x 9 = 99 (ống).

Chọn thiết bị ngưng tụ có 99 ống (bảng 6.1 [5])

Kiểm tra hệ số cấp nhiệt của hơi môi chất lạnh khi kể đến sự sắp xếp bố trí các

ống.

Các ống truyền nhiệt trong thiết bị ngưng tụ được xếp theo hình lục giác đều, với

99 ống ta xếp thành 11 hàng. Số ống trung bình trong một hàng: n = 99/11 = 9 (ống).

→ Chọn hệ số phụ thuộc vào cách bố trí ống và số ống trong mỗi dãy thẳng

đứng = 0,7.

Hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ:

Hệ số truyền nhiệt qua thành ống:

Diện tích bề mặt truyền nhiệt:


Trang 43

Theo bảng 6.1 [5], ta chọn thiết bị ngưng tụ NH3 thân nằm ngang có các thông số:

Diện tích bề mặt truyền nhiệt: F = 10 m2.

Đường kính: Dtr = 408 mm.

Chiều dài: L = 1880 mm.

Chiều rộng: B = 535 mm.

Chiều cao: H = 760 mm.

Số ống: n = 99 ống.

Trọng lượng: m = 590 kg.


Trang 44

CHƯƠNG V:

TÍNH CHỌN

THIẾT BỊ BỐC HƠI

(TRỐNG LÀM ĐÁ)


Trang 45

I. Khái niệm – Phân loại thiết bị bốc hơi:

Thiết bị bốc hơi là một dạng thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn giữa một bên là

môi chất lạnh lỏng sôi ở nhiệt độ thấp và một bên là môi trường cần làm lạnh như không

khí, nước hoặc nước muối… Thiết bị bốc hơi được lắp sau van tiết lưu và trước cửa hút

về máy nén. Trong thiết bị bốc hơi môi chất lạnh lỏng chuyển pha hoàn toàn thành hơi.

Thiết bị bốc hơi có thể được phân loại theo một số tiêu chí sau:

Theo môi trường làm lạnh:

Thiết bị bốc hơi làm lạnh chất tải lạnh lỏng (nước, nước muối, cồn…)

Thiết bị bốc hơi làm lạnh không khí trực tiếp.

Thiết bị bốc hơi làm lạnh trực tiếp của sản phẩm công nghệ.

Theo đặc điểm trên bề mặt bốc hơi:

Thiết bị bốc hơi sôi trên bề mặt ngoài ống trao đổi nhiệt.

Thiết bị bốc hơi sôi trong ống trao đổi nhiệt.

Theo chế độ chảy của môi trường làm lạnh:

Thiết bị bốc hơi làm lạnh tự nhiên.

Thiết bị bốc hơi tuần hoàn cưỡng bức.

Theo chế độ cấp lỏng trong thiết bị bốc hơi:

Thiết bị bốc hơi kiểu ngập lỏng.

Thiết bị bốc hơi kiểu không ngập lỏng.

Thiết bị bốc hơi cấp lỏng từ trên xuống.

Thiết bị bốc hơi cấp lỏng từ dưới lên.

Theo điều kiện tiếp xúc của chất tải lạnh với không khí:

Hệ thống tuần hoàn chất tải lạnh kín (bình bốc hơi, dàn kín,…)

Hệ thống tuần hoàn chất tải lạnh hở (bể nước muối, dàn phun,…)

II. Tính toán chọn trống làm đá:

Các số liệu tính toán ban đầu:

Nhiệt tạo đá: Q1 = 55,2 kW.

Vận tốc dòng nước chảy trên mặt trống: vN = 1 m/s.

Nhiệt độ nước vào làm đá: tN = 25oC.

Nhiệt độ bốc hơi của môi chất lạnh: to = -20 oC

Hệ số dẫn nhiệt của nước: N = 0,61 W/m.K

Để tính toán thiết kế thiết bị bốc hơi ta cần xác định được diện tích bề mặt truyền

nhiệt. Diện tích bề mặt truyền nhiệt được xác định theo công thức:


Trang 46

1. Mật độ dòng nhiệt truyền từ nước làm đá đến bề mặt trống:

Chu vi thấm ướt bề mặt trống tạo đá:

Trong đó:

Dt = 0,8 m: chọn sợ bộ đường kình trung bình trống làm đá.

Kích thước hình học đặc trưng:

(

)

Chuẩn số Reynolds:

Trong đó:

n = 5 v/ph: số vòng quay dao nạo đá.

N = 10-6

m2/s: độ nhớt của nước làm đá.

n = 1: số dao nạo đá.

Chuẩn số Nusselt:

(

)

Trong đó:

Prn = 6,22: chuẩn số Prandlt của nước ở 25 oC.


Trang 47

Prđ = 12,08: chuẩn số Prandlt của đá.

(

)

Hệ số cấp nhiệt về phía nước làm đá:

Mật độ dòng nhiệt truyền từ nước làm đá truyền vào vách:

∑

Trong đó:

i/i = 0,8.10-3

m2.K/W: tổng nhiệt trở vách ống và lớp cáu bẩn.

2. Mật độ dòng nhiệt truyền từ vách trống đến môi chất lạnh:

Hệ số cấp nhiệt về phía tác nhân lạnh sôi:

(

)

Trong đó:

b: hệ số kích thước.

M = 0,54 W/m.K: hệ số dẫn nhiệt của NH3 lỏng.

M = 0,342.10-6

m2/s: độ nhớt NH3 lỏng.

σ = 16,35.10-3

N/m

To = 253 K: nhiệt độ bốc hơi của môi chất lạnh.

Hệ số kích thước b:

[ (

)

]


Trang 48

Trong đó:

’ = 665 kg/m3: khối lượng riêng của lỏng NH3 ở -20

oC

” = 1,604 kg/m3: khối lượng riêng của hơi NH3 ở -20

oC

[ (

)

]


(

)

Mật độ dòng nhiệt truyền từ vách đến môi chất lạnh:

Mà:

Từ (5.1), (5.2) và (5.3) ta có hệ phương trình:

{

Giải hệ phương trình trên ta được: tv = 4,8oC.


Mật độ dòng nhiệt truyền qua vách trống tạo đá:

Diện tích bề mặt truyền nhiệt trống tạo đá:


Trang 49

Chiều cao cối đá vảy:

Giả sử lượng lỏng môi chất lạnh trong trống làm đá bằng 9/10 chiều cao thực tế.

Chiều cao làm việc thực tế của trông là đá:

Chọn thiết bị bốc hơi có các thông số sau:

Chiều cao trống: H = 2000 mm.




Đường kính dẫn lỏng môi chất lạnh vào: dv = 25x2 mm.

Đường kính dẫn hơi môi chất lạnh ra: dr = 50x2 mm.

III. Điều kiện đông đá:

Giữa dao nạo đá với thành trống tạo đá cần có khoảng hở nhỏ nhằm mục đích:

Tránh ma sát giữa dao nạo đá và trống làm đá, khoảng hở đó tạo khoảng cách an

toàn phòng trường hợp xảy ra sự biến dạng của trống làm đá và co giãn của vật liệu.

Trên bề mặt trống có lớp đá mỏng thì quá trình tạo đá xảy ra nhanh hơn trên bề

mặt thành trơn.

Ta chọn khoảng cách giữa dao nạo đá với thành trống một khoảng đ = 0,2 mm.

Khoảng cách này cũng là bề dày cố định trên mặt trống.

Hệ số trở nhiệt mặt trống vào môi chất lạnh:


Trang 50

Trong đó:

đ = 0,2.10-3

m: bề dày lớp đá cố định.

đ = 2,24 W/m.K: hệ số dẫn nhiệt của đá.

v = 5.10-3

m: bề dày trống tạo đá.

v = 16,3 W/m.K: hệ số dẫn nhiệt của thép.

M =3462,9 W/m2.K: hệ số cấp nhiệt của NH3 lỏng sôi.

Trở nhiệt từ mặt trống đến môi chất lạnh:

→ Hệ số truyền nhiệt từ mặt trống đến môi chất lạnh: K = 1460,3 (W/m2.K)

Nước chảy trên bề mặt trống được đông thành đá cần thỏa mãn điều kiện sau:

Trong đó:

tN = 25 oC: nhiệt độ nước làm đá.

to = -20 oC: nhiệt độ sôi môi chất lạnh.

Ө = 0oC: nhiệt độ bề mặt nước đá.

N = 589 W/m2.K: hệ số cấp nhiệt phía nước.

Thay vào (5.4) ta có: 14725 < 29206

Vì vậy điều kiện nước đông đá được thỏa mãn.

IV. Tính bề dày lớp đá:

Bề dày lớp đá càng tăng thì hệ số trở nhiệt cũng tăng theo làm giảm hiệu quả

truyền nhiệt. Phương trình cân bằng nhiệt:

Từ (5.5) ta rút được phương trình ta tính được hệ số truyền nhiệt K:

Ta lại có:


Trang 51

→ max = 1,7 mm.

V. Tính thời gian làm đá:

Đá bảo quản sơ bộ thủy sản có bề dày = 1,5 mm. Thời gian tạo đá được xác định

theo công thức:

[

(

(

)

)]

Trong đó:

= 1000 kg/m3: khối lượng của nước.

r = 334 kJ/kg: nhiệt đóng băng của nước.

N = 589 W/m2.K: hệ số cấp nhiệt phía nước.

tN = 25 oC: nhiệt độ nước làm đá.

= 1,5 mm: bề dày của đá.

đ = 2,33 W/m2.K: hệ số dẫn nhiệt của đá.

to = -20 oC: nhiệt độ sôi môi chất lạnh.

v = 5 mm: bề dày thành trống.

Thay vào công thức ta tính được thời gian đông đá: = 49,7 giây

Số vòng quay của dao nạo đá:

VI. Chọn động cơ và thiết bị giảm tốc:

Với hệ thống sản xuất đá vảy năng suất 10 tấn/ngày ta chọn động cơ có công xuất

1kW. Theo phụ lúc 1.2 [9] ta chọn độn cơ điện DK41 – 6 do nhà máy cơ điện Hà Nội sản

xuất với các thông số kỹ thuật như sau:

Kiểu động cơ DK41 – 6

Công suất 1 kW

Vận tốc vòng quay 930 vòng/phút

Hệ số công suất 0,72


Trang 52

Khối lượng 39 kg

Chọn hộp giảm tốc hai cấp trục vít với tỉ số truyền:

VII. Tính đĩa phân phối nước:

Ký hiệu:

G1: lưu lượng nước tạo đá.

G2:lưu lượng nước bơm lên máng phân phối.

G3: lưu lượng nước hoàn lưu.

Ta có:

Chọn bội số tuần hoàn của nước là 20 → G2 = 20.G1

Năng suất đá 10 tấn/ngày. Lượng nước tạo đá:

Chọn đường kính máng phân phối nước: D = 750 mm.

Ta có hệ phương trình:

{

Giải hệ phương trình trên ta có:

{

Tính bán kính lỗ phân phối nước:


Trang 53

Trong đó:

v = 1 m/s: vận tốc nước chảy trên bề mặt trống làm đá.

R: bán kính lỗ phân phối nước.

G1 = 1,2.10-4

m3/s: lưu lượng nước tạo đá.

n = 10: số lỗ phân phối nước.

Mối quan hệ giữa số lỗ và bán kính lỗ phân phối nước:

√

√

Chọn lỗ có bán kính R = 2 mm → Dl = 4 mm.


Trang 54

CHƯƠNG VI:

TÍNH CHỌN THIẾT BỊ PHỤ


Trang 55

I. Bình tách dầu:

Máy nén lạnh cần có dầu bôi trơn để bôi trơn các bề mặt ma sát trong đó có bề mặt

xilanh và secmăng. Khi máy nén làm việc luôn có một lượng dầu bị cuốn theo hơi nén và

đường đẩy rồi vào thiết bị ngưng tụ tạo một lớp trở nhiệt trên bề mặt trao đổi nhiệt của

bình ngưng, bình bốc hơi,… làm giảm hiệu suất máy lạnh đối với những loại môi chất

lạnh không hòa tan dầu như MH3. Để tránh hiện tượng này người ta bố trí bình tách dầu

trên đường hơi nén từ máy nén đến bình ngưng tụ.

Bình tách dầu có nhiệm vụ tách dầu cuốn theo hơi nén, không cho dầu đi vào bình

ngưng và đưa đến bình chứa dầu. Bình tách dầu hoạt động dựa trên nguyên tắc:

Giảm tốc độ dòng hơi xuống còn 0,5 – 1 m/s.

Thay đổi hướng chuyển động bằng cách bố trí các tấm chặn vuống góc với dòng

chảy hoặc xoắn kiểu xiclon để các hạt bụi dầu mất động năng tích tụ lại và chảy xuống

đáy bình.

Hình 6.1: Bình tách dầu dùng trong hệ

thống NH3

1. Ống dẫn hơi NH3 vào.

2. Thân bình tách dầu.

3. Tấm lưới hình côn giữ các hạt dầu

còn sót lại.

4. Ống dẫn hơi NH3 ra.

5. Ổng xã dầu.


Trang 56

Đường kính bình tách dầu:

√

Trong đó:

v = 0,6 m/s: vận tốc dòng hơi trong bình tách dầu.

Vtt = 0,04 m3/s: thể tích hơi vào bình tách dầu.

√

Chọn bình tách dầu loại A model YF-65, loại bình II-MS:




Khối lượng: m = 130 kg.

II. Bình chứa dầu:

Bình chứa dầu dung để gom dầu từ các thiết bị như bình tách dầu, bầu dầu của

bình ngưng, bình chứa, bình bốc hơi, bình tách lỏng… để giảm tổn thất và giảm nguy

hiểm khi xả dầu từ áp suất cao.

Bình chứa dầu là bình hình trụ đặt đứng hay nằm ngang, có đường nối với đường

hút máy nén và đường nối với áp kế, nối với các đáy xả dầu và đường xả dầu ra ngoài.

Ta chọn bình chứa dầu 300CM có các thông số kỹ thuật (Bảng 8 – 20 [3]):

Đường kình: D = 325 mm.



Thể tích: V = 0,07 m3.


III. Bình tách lỏng:

Bình tách lỏng được sử dụng trong các máy lạnh NH3 để tách các giọt lỏng ra

khỏi hơi từ các dàn lạnh trở về máy nén đảm bảo hành trình khô cho máy nén. Bình tách


Trang 57

lỏng có cấu tạo đơn giản là một bình hình trụ đặt đứng lắp đặt trên đường hút từ thiết bị

bốc hơi về máy nén.

Vận tốc dòng hơi đi trong bình tách lỏng: vh = 0,4 m/s.

Hình 6.2: bình tách lỏng.

1. Thân thiết bị.

2. Đường dẫn hơi và ẩm từ TBBH về.

3. Đường dẫn lỏng từ van tiết lưu vào.

4. Đường dẫn lỏng đến TBBH.

5. Xả dầu.

6. Đường dẫn hơi khô về máy nén.

Đường kính bình tách lỏng:

√

√

Chọn bình tách lỏng của Nga ký hiệu 70-OЖ có các thông số (Bảng 8 – 18 [3]):

Đường kính: D = 426 mm.




Đường kính ống hơi: d = 70mm.

Ống NH3 lỏng vào: d1 = 20mm.

Ống NH3 lỏng ra: d2 = 40mm.

IV. Bình chứa cao áp:

Bình chứa cao áp thường được bố trí về phía cao áp nằm sau bình ngưng, nó giải

phóng bề mặt truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ đồng thời duy trì sự cấp lỏng liên tục cho

van tiết lưu. Ngoài ra bình chứa cao áp còn là nơi tập trung không khí và dầu, là bình dự

trữ NH3 để đảm bảo quá trình làm việc ổn định cho cả hệ thống.

Bình chứa cao áp là một bình trụ đặt đứng (dùng cho các máy nhỏ) hoặc đặt nằm

ngang (dùng cho các hệ thống lạnh lớn) có các đường nối phù hợp.


Trang 58

Hình 6.3: Bình chứa cao áp

1. Bình chứa cao áp

2. Ống dẫn lỏng từ TBNT

3. Ống xả dầu

4. ống xả cặn

5. Ổng chỉ mức lỏng

6. Ống dẫn hới đến MN

7. Ống dẫn lỏng đến TBBH

8. Van tiết lưu

9. Van 1 chiều

10. Lỏng hồi lưu

11. Hỗn hợp hơi

NH3 và khí không

ngưng

Thể tích bình chứa cao áp được tính theo công thức:

Trong đó:

v = 1,7.10-3

m3/kg : thể tích riêng của NH3 lỏng ở 35

oC.

G = 0,06 kg/s: lượng NH3 đi qua bình chứa cao áp.

Chọn bình chứa cao áp có các thông số (bảng 7.6 [5]):

Thể tích: V = 0,4 m3.

Đường kính: D = 400 mm.

Chiều dài: L = 3620 mm.



Trang 59

V. Thiết bị tách khí không ngưng:

Trong hệ thống lạnh (amoniac) luôn có một lượng khí không ngưng tuần hoàn

cùng với môi chất lạnh làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt, tăng áp suất ngưng tụ và nhiệt

độ cuối tầm nén. Thiết bị tách khi khôn ngưng có nhiệm vụ tách lượng khí này ra khỏi hệ

thống.

Khí không ngưng lọt vào hệ thống do nhiều nguyên nhân:

Hút chân không không triệt để khi nạp ga.

Khi nạp dầu, bảo dưỡng, sửa chữa các chi tiết.

Do môi chất, dầu, ẩm phản ứng phân hủy thành.

Do môi chất lạnh phân hủy, đặc biệt là môi chất lạnh NH3.

Do rò rỉ không khí vào hệ thống do áp suất bốc hơi nhỏ hơn áp suất khí

quyển.

Thiết bị tách khí không ngưng hoạt động dựa trên nguyên tắc làm lạnh hơi nén lẫn

khí không ngưng xuống nhiệt độ bốc hơi, hơi môi chất lạnh sẽ ngưng tụ lại và chảy trở về

bình chứa, khí không ngưng sẽ thải ra ngoài.

VI. Phin sấy, phin lọc:

Phin sấy và phin lọc có nhiệm vụ loại trừ các cặn bẩn cơ học và tạp chất hóa học

đặc biệt nước và các axit ra khỏi vòng tuần hoàn môi chất lạnh. Phin sấy và phin lọc được

lắp đặt trên cả đường lỏng và đường hơi của hệ thống. Các cặn bẩn cơ học có thể là đất

cát, gỉ sắt, mảnh kim loại,… Các loại cặn bẩn này nguy hiểm cho máy nén và có thể gây

tắc bẩn van tiết lưu. Các tạp chất hóa học đặc biệt là ẩm và các axit tạo thành trong vòng

tuần hoàn làm han rỉ, ăn mòn các chi tiết máy.

Phin lọc của các hệ thống lớn thường có thân hình trụ bằng thép hàn hoặc đúc, bố

trí đường vào và ra cho hơi hoặc lỏng. Một đầu hình trụ có bố trí nắp để dễ dàng vệ sinh.

Nếu có thêm chức năng sấy, người ta bố trí thêm các hạt hút ẩm tương ứng (zeolit,

silicagel,…) vào bên trong lưới lọc.

Phin sấy lọc thường bố trí ngay ở đầu hút máy nén, lắp đặt trước các van điện từ

đặc biệt là van tiết lưu.

Hình 6.4: Phin lọc


Trang 60

VII. Mắt ga:

Mắt ga là kính quan sát thường lắp trên đường lỏng (sau phin sấy lọc) để quan sát

dòng chảy và trước van tiết lưu. Ngoài ra, mắt ga còn có nhiệm vụ:

Báo hiệu đủ ga khi dòng ga không bị sủi bọt.

Báo hiệu thiếu ga khi dòng ga bị sủi bọt mạnh.

Báo hiệu hết ga khi xuất hiện các vệt dầu trên kính.

Báo hiệu hạt hút ẩm bị rã khi thấy ga bị vẩn đục.

Báo độ ẩm môi chất qua sự biến màu của chấm đen trên tâm mắt ga khi so

sánh với chất chỉ thị xung quanh mắt ga.

Mắt ga có thân hình trụ phía dưới kín còn phía trên được lắp mắt kính để có thể

quan sát dòng ga chảy bên trong.

VIII. Các loại van:

1. Van một chiều:

Van một chiều được bố trí trên đầu đẩy của máy nén ngăn chặn sự chảy ngược của

tác nhân lạnh từ thiết bị ngưng tụ trở về trong trường hợp máy nén bị sự cố hoặc máy nén

tự động ngừng lại. Van một chiều đảm bảo tác nhân lạnh chỉ có chuyển động theo một

chiều từ máy nén đến thiết bị ngưng tụ.

2. Van an toàn:

Van an toàn được bố trí trên đầu của máy nén và tại các thiết bị chịu áp lực của hệ

thống. Trên máy nén có thể sử dụng các van an toàn loại lò xo hoặc tấm. Ở các thiết bị

chịu áp lực người ta sử dụng van an toàn loại lò xo. Khi áp suất trong bình vượt quá giá

trị cho phép thì van an toàn sẽ mở và xả một phần tác nhân lạnh ra ngoài trời hoặc xả về

phía hạ áp. Với môi chất lạnh NH3, van an toàn bắt đầu tác động khi áp suất phía cao áp

18 at và áp suất phía hạ áp 12 at.

3. Van điện từ:

Van điện từ là loại van đóng mở nhờ lực của cuộn dây điện từ (hay nam châm

điện). Tùy theo cấu tạo, van điện từ có thể là van chặn hoặc van chuyển dòng.

Van điện từ một ngả dùng để đóng mở tự động dòng chất lỏng hoặc chất khí, hơi

môi chất hay chất tải lạnh từ xa.

Van điện từ nhiều ngả dùng để thay đổi tự động dòng chất lỏng hoặc chất khí.


Trang 61

Theo nguyên lý làm việc có thể chia ra van điện từ đóng mở trực tiếp, gián tiếp

hoặc phối hợp:

Van điện từ đóng mở trực tiếp là loại van chỉ sử dụng lực điện từ để đóng

mở clape.

Van điện từ đóng mở gián tiếp là loại van dùng lực điện từ để đóng mở

clape phụ, clape chính được đóng mở nhờ dòng chất lỏng hoặc khí đi qua clape

phụ.

Van điện từ đóng mở phối hợp là loại van có cấu trúc kết hợp đặc điểm của

trực tiếp và gián tiếp, đóng mở van vừa bằng lực điện từ vừa bằng áp suất của chất

lỏng hoặc chất khí của dòng chảy.

Theo vị trí là van khi hoạt động còn có thể chia thành hai loại:

Van thường đóng là loại van đóng khi cuộn dây không có điện và mở khi

cuộn dây điện từ có điện.

Van thường mở là loại van mở khi cuộn dây không có điện và đóng khi

cuộn dây có điện.

4. Van tiết lưu nhiệt:

Van tiết lưu nhiệt còn được gọi là van giãn nở tĩnh nhiệt hay van tiết lưu tĩnh

nhiệt. Có 2 loại là van tiết lưu nhiệt cân bằng trong và van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài.

Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong được ứng dụng rộng rãi cho các dàn bốc hơi nhỏ

và trung bình trong nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau. Nó làm việc dựa trên nguyên tắc

giữ một độ quá nhiệt ổn định hơi hút sau dàn bốc hơi. Độ quá nhiệt này đảm bảo cho dàn

bốc hơi luôn được cung cấp đủ lỏng từ van tiết lưu và giúp máy nén không hút phải lỏng

gây va đập thủy lực.

Ưu điểm: bầu cảm luôn điều chỉnh được lượng lỏng phun vào dàn.

Nhược điểm:

Khi khởi động máy nén , nhiệt độ bầu cảm chưa thay đổi kịp thời dễ gây

quá tải cho máy nén và tràn lỏng về máy nén.

Ở các dàn có tổn thất áp suất lớn làm tăng độ quá nhiệt qua đó làm giảm

hiệu quả trao đổi nhiệt của dàn.

Để khắc phục nhược điểm của van tiết lưu nhiệt cân bằng trong đối với các dàn

bay hơi lớn có tổn thất áp suất lớn người ta sử dụng van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài.


Trang 62

IX. Ống dẫn:

Từng phần riêng biệt trong hệ thống lạnh được liên kết với nhau bằng các ống dẫn.

Trong máy lạnh NH3 người ta thường sử dụng các loại ống thép kéo liền.

Đường kính ống hút được xác định theo công thức:

(

)

Trong đó:

mtt = 0,06 kg/s: lượng NH3 đi trong hệ thống.

V (m3/kg): thể tích riêng môi chất lạnh.

v (m/s): vận tôc môi chất lạnh trong ống.

1. Ống hút môi chất lạnh:

Hơi môi chất lạnh đi trong ống với vận tốc v = 15 m/s.

Thể tích riêng hơi NH3 trong ống hút: V = 0,62 m3/kg.

Đường kính ống hút hơi về máy nén:

(

)

Dựa vào bảng 10 – 2 [3], ta chọn ống hút có các thông số:

Đường kính trong: dtr = 69 mm.

Đường kính ngoài: dng = 76 mm.

Chiều dày vách ống: = 3,5 mm.

2. Ống đẩy môi chất lạnh

Hơi môi chất lạnh đi trong ống với vận tốc v = 20 m/s.

Thể tích riêng hơi NH3 trong ống đẩy: V = 0,62 m3/kg.


(

)




Trang 63


Chiều dày vách ống: = 3,5 mm.

3. Đường ống dẫn lỏng từ TBNT đến bình chứa cao áp:

Lỏng môi chất lạnh đi trong ống với vận tốc v = 0,6 m/s.

Thể tích riêng lỏng NH3 trong ống: V = 1,7.10-3

m3/kg.


(

)





4. Đường ống dẫn lỏng đi từ bình chứa cao áp:

Lỏng môi chất lạnh đi trong ống với vận tốc v =1 m/s.

Thể tích riêng lỏng NH3 trong ống: V = 1,7.10-3

m3/kg.


(

)






Trang 64

CHƯƠNG VII:

TỰ ĐỘNG HÓA

HỆ THỐNG LẠNH


Trang 65

Tự động hóa hệ thống lạnh là trang bị cho hệ thống lạnh những dụng cụ mà nhờ đó

có thể vận hành toàn bộ hệ thống lạnh hoặc từng phần thiết bị một cách tự động, chắc

chắn, an toàn với độ tin cậy cao mà không cần sự tham gia trực tiếp của công nhân vận

hành.

Càng ngày các thiết bị tự động hóa càng được phát triển và hoàn thiện, việc vận

hành hệ thống lạnh bằng tay càng được thay thế bằng các hệ thống tự động một phần hay

toàn phần. Các hệ thống cỡ nhỏ và trung thường được tự động hóa hoàn toàn, hoạt động

hang tháng hay hàng năm không cần công nhân vận hành. Các hệ thống lạnh lớn đều có

trung tâm điều khiển, điều chỉnh, báo hiệu và bảo vệ.

Khi thiết kế hệ thống lạnh phần lớn các thiết bị được lựa chọn từ các sản phẩm đã

được chế tạo sẵn, do đó sự phù hợp giữa các thiết bị trong hệ thống máy nén chỉ ở mức

độ nhất định, các thiết bị tự động cần phải tạo ra sự hoạt động hài hòa giữa các thiết bị và

đáp ứng nhu cầu lạnh tương đương với điều kiện vận hành do bên ngoài tác động vào như

điều kiện thời tiết, xuất nhập hàng,… Hệ thống tự động có chức năng điều khiển toàn bộ

quá trình làm việc của hệ thống lạnh, duy trì chế độ vận hành tối ưu và giảm tổn hao sản

phẩm trong phòng lạnh. Bên cạnh việc duy trì tự động các thông số như nhiệt độ, áp suất,

độ ẩm, lưu lượng, mức lỏng,… trong giới hạn cho phép, hệ thống điều khiển cũng cần

bảo vệ hệ thống thiết bị tránh những chế độ làm việc nguy hiểm.

Tự động hóa sự làm việc của hệ thống lạnh có ưu điểm so với điều khiển bằng tay

là giữ ổn định liên tục chế độ làm việc hợp lý. Do đó có thể tăng thời gian bảo quản, nâng

cao chất lượng sản phẩm, giảm tiêu hao điện năng, tăng tuổi thọ và độ tin cậy của hệ

thống máy và thiết bị, giảm chi phí vận hành, góp phần hạ giá thành sản phẩm,…

Có thể phân loại các thiết bị tự động theo các đặc trưng khác nhau:

Theo chức năng có thể phân các thiết bị tự động ra:

Tự động điều khiển.

Tự động điều chỉnh.

Tự động báo hiệu, báo động.

Tự động bảo vệ.

Theo đối tượng thiết bị có thể phân ra thiết bị đó phục vụ cho:

Máy nén.

Thiết bị ngưng tụ (bình ngưng, dàn ngưng, thiết bị kết hợp làm mát bằng

nước,…).

Thiết bị bốc hơi (làm lạnh chất lỏng, làm lạnh trực tiếp không khí hay sản

phẩm,…).

Buồng lạnh (trực tiếp hay nước muối).


Trang 66

Theo nguyên tắc làm việc có thể phân ra các thiết bị tự động làm việc theo:

Cơ cấu cơ khí (van tiết lưu nhiệt).

Tiếp điểm điện (rơ le nhiệt,…).

Kết hợp cơ điện.

Theo đại lượng điều chỉnh bảo vệ có thể phân ra:

Các thiết bị tự động điều khiển, điều chỉnh, báo hiệu, bảo vệ áp suất.

Các thiết bị tự động điều khiển, điều chỉnh, báo hiệu, bảo vệ mức lỏng: mức

lỏng trong bình bốc hơi, mức dầu trong bình tách dầu.

Các thiết bị tự động điều khiển, điều chỉnh, báo hiệu, bảo vệ lưu lượng.

Các thiết bị tự động điều khiển, điều chỉnh, báo hiệu, bảo vệ nhiệt độ.

I. Tự động hóa máy nén lạnh:

Trong hệ thống lạnh, máy nén giữ vị trí vô cùng quan trọng, nó có vai trò quyết

định đối với:

Năng suất lạnh.

Suất tiêu hao điện năng.

Tuổi thọ.

Độ tin cậy và an toàn của hệ thống lạnh.

Chính vì vậy tự động hóa máy nén lạnh đóng vai trò quan trọng nhất đối với việc

tự động hóa hệ thống lạnh. Tự động hóa hệ thống lạnh bao gồm:

Điều chỉnh tự động năng suất lạnh.

Điều khiển động cơ máy nén và bảo vệ động cơ máy nén.

Bảo vệ máy nén khỏi các chế độ làm việc nguy hiểm như áp suất đầu đẩy

quá cao, áp suất hút quá thấp, hiệu áp suất dầu quá thấp, nhiệt độ đầu đẩy quá

cao,…

Báo hiệu chế độ dừng, làm việc cũng như báo hiệu và báo động các chế độ

làm việc bình thường, nguy hiểm cũng như sự cố.

Trong đề tài này, ta sử dụng các thiết bị tự động bảo vệ máy nén piston. Một số

biện pháp được áp dụng bảo vệ máy nén piston cũng như các loại máy nén khác:

Bảo vệ áp suất đầu đẩy HPC.

Bảo vệ áp suất đầu hút LPC.

Bảo vệ hiệu áp suất dầu.

Bảo vệ nhiệt độ đầu đẩy td.

Bảo vệ nhiệt độ cuộn dây động cơ.

Bảo vệ máy nén không hút phải ẩm.


Trang 67

Hình 7 – 1: Sơ đồ tự động bảo

vệ máy nén piston

1. Máy nén.

2. Động cơ.

3. Rơ le thấp áp.

4. Rơ le cao áp.

5. Áp kế.

6. Van an toàn.

Tất cả máy lạnh công nghiệp đều được trang bị thiết bị bảo vệ áp suất đầu đẩy,

dùng để bảo vệ máy nén khỏi bị hỏng khi nhiệt độ ngưng tụ tăng quá mức cho phép hoặc

khi khởi động mà van chặn phía đầu đẩy chưa mở. Thiết bị bảo vệ loại này thường là rơ

le áp suất cao, tín hiệu áp suất thường lấy trên nắp piston hoặc trước van chặn đầu đẩy.

Người ta bảo vệ áp suất đầu hút nhằm tránh tình trạng máy nén làm việc ở chế độ

không thuận lợi có thể gây cháy máy nén, đặc biệt điều kiện bôi trơn kém khi áp suất đầu

hút quá thấp. Để bảo vệ áp suất đầu hút người ta thường sử dụng rơ le áp suất thấp được

nối với đầu hút, ngay sau van chặn hút.

Khi áp suất đầu đẩy cao quá mức giới hạn hoặc áp suất đầu hút giảm quá thấp thì

rơ le bảo vệ sẽ tác động tắt động cơ điện dừng hoạt động của máy nén.

II. Tự động hóa thiết bị ngưng tụ:

Tự động hóa thiết bị ngưng tụ có nhiệm vụ chính là:

Duy trì nhiệt độ và áp suất ngưng tụ không đổi hoặc dao động trong một

giới hạn cho phép.

Tiết kiệm nước giải nhiệt cho bình ngưng làm mát bằng nước.

Việc duy trì nhiệt độ và áp suất ngưng tụ không đổi rất cần thiết vì nếu áp suất

ngưng tụ cao sẽ làm giảm năng suất lạnh của hệ thống, tăng điện năng tiêu hao. Điều đó

làm cho hệ thống lạnh làm việc không kinh tế, có thể dẫn đến quá tải cho động cơ máy

nén, nhiệt độ đầu đẩy tăng, tiêu hao dầu tăng, độ tin cậy và tuổi thọ các chi tiết giảm. Nếu

nhiệt độ, áp suất ngưng tụ quá thấp lại ảnh hưởng đến quá trình cấp lỏng cho thiết bị bốc

hơi. Vì vậy, vấn đề tự động hóa thiết bị ngưng tụ hết sức cần thiết.


Trang 68

Hình 7 – 2: Sơ đồ tự động hóa TBNT

1. Thiết bị ngưng tụ 2. Rơ le nhiệt độ 3. Bơm

Trong sơ đồ này, ta điều khiển nhiệt độ dòng nước lám mát ra khỏi thiết bị ngưng

tụ để ổn định nhiệt độ và áp suất ngưng tụ của môi chất lạnh.

III. Tự động hóa thiết bị bốc hơi:

Bộ cấp lỏng cho thiết bị bốc hơi là một cùm quan trọng của hệ thống lạnh được tự

động hóa. Việc cấp lỏng được thực hiện nhờ bộ điều chỉnh cấp lỏng vì chỉ cần một đại

lượng nhiễu rất nhỏ tác động có thể làm thiết bị bốc hơi ứa lỏng, dẫn đến nguy cơ máy

nén hút phải lỏng gây va đập thủy lực.

Có 3 chỉ tiêu gián tiếp cho phép đánh giá mức độ cấp lỏng cho thiết bị bốc hơi:

Độ quá nhiệt của hơi ra khỏi thiết bị bốc hơi.

Mức lỏng của môi chất.

Áp suất bốc hơi.

Có 2 loại dụng cụ điều chỉnh cấp lỏng tự động là:

Dụng cụ điều chỉnh cấp lỏng theo độ quá nhiệt của hơi hút về máy nén.

Dụng cụ điều chỉnh mức lỏng.

Điều chỉnh cấp lỏng theo độ quá nhiệt hơi hút hiện nay là phương pháp phổ biến

nhất vì nó phản ánh đúng độ khô của hơi. Độ quá nhiệt hơi hút càng cao càng đảm bảo an

toàn cho máy nén. Nhưng nó có nhược điểm là hiệu quả trao đổi nhiệt kém. Vì vậy cần

lựa chọn độ quá nhiệt thích hợp.


Trang 69

Trong hệ thống sản xuất đá vảy, ta sử dụng van tiết lưu nhiệt cân bằn ngoài điều

chỉnh mức lỏng cấp vào thiết bị bốc hơi (trống làm đá). Đồng thời sử dụng rơ le mức lỏng

điều khiển van điện từ cấp lỏng vào bình tách lỏng để ổn định mức lỏng, từ đó đảm bảo

lượng lỏng môi chất lạnh cấp cho thiết bị bốc hơi.


Trang 70

CHƯƠNG VIII:

TÍNH SƠ BỘ GIÁ THÀNH THIẾT BỊ

STT Thiết bị Đơn giá

(x 1000đ) Số lượng

Thành tiền

(x 1000đ)

1 Máy nén 40.000 1 40.000

2 Thiết bị ngưng tụ 24.000 1 24.000

3 Thiết bị bốc hơi 50.000 1 50.000

4 Bình tách dầu 5.000 1 5.000

5 Bình chứa dầu 4.000 1 4.000

6 Bình chứa cao áp 10.000 1 10.000

7 Phin sấy, phin lọc 3.000 2 3.000

8 Mắt ga 500 1 500

9 Bình tách lỏng, chứa lỏng 10.000 1 10.000

10 Van tiết lưu nhiệt 1.000 1 1.000

11 Van điện từ 320 1 320

12 Bơm 1.300 3 3.900

13 Rơ le nhiệt độ 250 1 250

14 Rơ le áp suất 350 2 350

Tổng: 152.320


Trang 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Võ Chí Chính, “Hệ thống máy và thiết bị lạnh”

[2] Nguyễn Đức Lợi, “Giáo trình kỹ thuật lạnh”, NXB Bách Khoa Hà Nội

[3] Nguyễn Đức Lợi, “Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh”, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà

Nội – 2005

[4] GS. TSKH Trần Đức Ba, KS Trần Văn Thống, TS Nguyễn Văn Tài, TS Trần Thu Hà,

“Giáo trình công nghệ lạnh nhiệt đới”, NXB Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh

[5] Trần Thanh Kỳ, “Máy lạnh”

[6] Sổ tay quá trình thiết bị tập I

[7] Sổ tay quá trình thiết bị tập II

[8] Nguyễn Đức Lợi, “Tự động hóa hệ thống lạnh”, NXB Giáo dục

[9] Bảng tra cứu Quá trình Cơ học – Truyền nhiệt – Truyền khối, NXB Đại học quốc gia

thành phố Hồ Chí Minh – 2008

[10] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, “Máy và thiết bị lạnh”, NXB Giáo dục

[11] Hoàng Minh Sơn, “Cơ sở hệ thống điều khiển quá trình”, NXB Bách Khoa Hà Nội

[12] Nguyễn Đức Lợi, “Bài tập tính toán Kỹ thuật lanh”, NXB Bách Khoa Hà Nội

TK May Da Vay Tau Danh Bat Xa Bo Nang Suat 10 Tan - Khoa

Documents