thiết kế phân xưởng sản xuất đá cây làm lạnh gián tiếp thông qua bể nước muối

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
LỜI CẢM ƠN
Trong thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những
sự hỗ trợ, giúp đở dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gian tiếp của nhiều người,
trong suốt thời gian làm từ lúc bắt đầu làm đồ án đến khi hoàn thành.
Đồ án học phần “Tính toán thiết kế phân xưởng nước đá cây 25 tấn/ngày’’
áp dụng khá nhiều các kiến thức trong lĩnh vực quá trình và thiết bị công
nghiệp hóa chất. Các kiến thức về truyền nhiệt và kỹ thuật lạnh đã giúp em
vận dụng và tính toán .Trong quá trình thiết kế và hoàn thiện đồ án những
kiến thức em chưa hiểu và những thắc mắc của em đã được các thầy trong
bộ môn Máy – Thiết bị tận tình hướng dẫn và giúp đỡ với vốn tri thức quý báo
của các thầy cho em. Em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn Máy
– Thiết Bị , đặc biệt là giảng viên Lê Văn Nhiều, người đã trực tiếp hướng dẫn
và giúp đỡ em rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện đồ án thiết kế nếu
không có thầy em khó có thể hoàn thành đồ án này, một lần nữa em xin chân
thành cảm ơn thầy.
Nhưng không có gì là hoàn thiện cũng như không thể trành khỏi những
thiếu sót trong bài báo cáo đồ án này là điều chắc chắn, em mong nhận được
những ý kiến đóng góp quý báo của các thầy và các bạn trong lớp để kiến
thức của em có thể hoàn thiện hơn trong lĩnh vực này.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 7 năm 2013
Họ tên sinh viên
Phan Nguyễn Trọng Nhân
Trang 1
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Phần đánh giá:
• Ý thức thực hiện:
• Nội dung thực hiện:
• Hình thức trình bày:

• Tổng hợp kết quả:
Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm
Giáo viên hướng dẫn
Trang 2
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Phần đánh giá:
• Ý thức thực hiện:
• Nội dung thực hiện:
• Hình thức trình bày:
• Tổng hợp kết quả:
Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013
Giáo viên phản biện
Trang 3
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
MỤC LỤC
Trang 4
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
DANH MỤC BẢN BIỄU
Trang 5
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Trang 6
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
Nước đá có vai trò rất quan trọng trong đời sống và trong công
nghiệp. Trong công nghiệp người ta sử dụng nước đá để ướp lạnh bảo
quản thực phẩm, rau quả chống hư hỏng và bảo quản các loại hải sản
như tôm cá, mực…Đặc biệt đá cây được các tàu thuyền đánh cá sử

dụng rất nhiều cho những chuyến đi xa bờ. Trong đời sống hàng ngày
vai trò nước đá cũng rất quan trọng như khi dùng chung với các loại
nước uống như bia, nước ngọt sẽ giúp con nguời cảm thấy ngon hơn và
giải được cơn khát.
Nước đá có rất nhiều loại như đá cây, đá ống, đá viên, đá vảy….Mỗi
loại thường được sử dụng cho những mục đích khác nhau nhưng tất cả
đều theo nguyên lý hạ nhiệt độ của nước xuống dưới 0
o
C, khi đó pha
lỏng sẽ chuyển thành pha rắn mà người ta thường gọi là nước đá. Về
phương pháp sản xuất thì có 2 phương pháp phổ biến là làm lạnh trực
tiếp và làm lạnh gián tiếp cây đá thông qua chất tải lạnh như nước muối,
glycol…Nhưng nhìn chung ở nước ta chủ yếu vẫn sử dụng phương pháp
làm lạnh các cây đá gián tiếp thông qua bể nước muối, Vì vậy đồ án thiết
kế phân xưởng nước đá cây này được em sử dụng phương pháp làm
lạnh gián tiếp các cây đá thông qua bể nước muối
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH VÀ ỨNG
DỤNG TRONG THỰC TIỄN
1.1. Tổng Quan Về Kỹ Thuật Lạnh
Trang 7
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
Ngành lạnh bắt đầu phát mạnh trên thế giới từ cuối thế kỷ XIX, nhất là
sau năm 1873 khi ông Charles Telliers, nhà bác học pháp trình bày ở
Viện Hàn Lâm Khoa Học Paris luận văn về dùng lạnh để bảo quản thịt.
Công trình của ông có công lao lớn về giá trị khoa học kỹ thuật và còn ý
nghĩa về kinh tế, ngoài ra đặc biệt có tác động đến sự phát triển ngành
cơ khí lạnh. Chính vì vậy mà chỉ sau một năm (1874) kỷ sư Đức Linđe
đã chế tạo được bộ máy nén lạnh đầu tiên tương đối hoàn chỉnh, và sau
chưa đầy 100 năm kỹ thuật lạnh đã xâm nhập và phục vụ tốt hơn 60
ngành khác nhau.

Ngày nay nhiều nước trên thế giới đã phát triển rất mạnh về máy lạnh
như : Nga, Đức, Pháp, Mỹ, Nhật, Hà Lan v.v đã có vài chục kiểu máy
lạnh khác nhau về nguyên lý làm việc như máy nén lạnh, máy lạnh hấp
phụ, máy lạnh kiểu ejecto, máy lạnh hiệu ứng xoáy, máy lạnh bán dẫn,
v.v , và có rất nhiều kiểu máy nén lạnh như máy nén 1 piston, máy nén
2, 4, 6, …piston máy nén hẳng đứng, máy nén nằm ngang nằm ngang,
máy nén chữ V, chữ W, máy nén hình sao, máy nén hai cấp, máy nén
dạng trục vít, máy nén ly tâm, máy nén kín, v.v
Ở Việt Nam, dù phải trải qua hàng trăm năm chiến tranh, nhưng Nhà
nước đã có những chú ý đúng mức, nên nền công nghiệp lạnh ngày
càng phát triển. Hiện nay cả nước có trên 600 cơ sở máy lạnh công
nghiệp lớn nhỏ và đạt trên 600 triệu Kcal/h. Với điều kiện nhiệt đới của
nước ta , kỷ thuật lạnh được phát triển mạnh, chỉ sau năm 1977-1978,
riêng miền nam đã hoàn thành xây lắp 13 cơ sở đông lạnh thủy sản
xuất khẩu và cơ sở đông lạnh rau quả với qui mô lớn (10.000 tấn sản
phẩm lạnh/năm). Trong tương lai không xa, nhất định ngành công
nghiệp lạnh sẽ được áp dụng rộng rãi vào các lĩnh vực công, nông,
thương nghiệp, y tế và đời sống nước ta, nhằm phục vụ một cách có
hiệu quả sự nghiệp phát triển kinh tế, công nghiệp hóa hiện đại hóa đất
nước.
1.2. Ứng Dụng Kỹ Thuật Lạnh Trong Thực Tiễn
Trang 8
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
1.2.1. Ứng dụng lạnh trong bảo quản thực phẫm.
Lĩnh vực ứng dụng quan trọng nhất của kĩ thuật lạnh là bảo quản
thực phẩm. Theo một số thống kê thì khoảng 80% công suất lạnh
được sử dụng trong công nghiệp bảo quản thực phẩm. Thực phẩm
như các loại rau, quả, thịt, cá, sữa… là những thức ăn dễ bị ôi thiu
do vi khuẩn gây ra. Nước ta là một nước nhiệt đới gió có thời tiết
nóng và ẩm nên quá trình ôi thiu thực phẩm xảy ra nhanh, muốn làm

ngừng trệ hoặc làm chậm quá trình ôi thiu, phương pháp hiệu quả
và kinh tế nhất là bảo quản lạnh.
1.2.2. Sấy thăng hoa.
Vật sấy được làm lạnh đông xuống 20
0
C và được sấy bằng cấy
hút chân không nên sấy thăng hoa là phương pháp sấy hiện đại hầu
như không làm giảm chất lượng của vật liệu sấy. Nước được rút ra
gần như hoàn toàn và sản phẩm trở thành dạng bột, nảo quả và vận
chuyển dể dàng. Và chỉ được ứng dụng cho các dược liệu từ hoa,
cây, quả, những sản phẩm y dược dể biến đổi chất lượng do tác
động của nhiệt độ như máu, các loại thuốc tiêm,v.v
Trang 9
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
1.2.3. Ứng dụng trong công nghiệp hóa.
Những ứng dụng quan trọng nhất trong công nghiệp hóa chất là sự
hóa lỏng khí bao gồm hóa lỏng các chất khí là sản phẩm của công nghiệp
hóa học như clo, amoniac, cacbonic, sunfuro, clohydric, các loại khí đốt,
các loại khí sinh học…
Hóa lỏng và tách khí từ các thành phần của không khí là ngành công
nghiệp có ý nghĩa rất to lớn đối với ngành luyện kim, chế tạo máy và các
ngành kinh tế khác kể cả y học và sinh học. Oxy và nito được sử dụng ở
nhiều lĩnh vực khác nhau như hàn, cắt kim loại, sản xuất phân đạm, làm
chất tải lạnh… Các loại khí trơ như heli và agon…được sử dụng trong
nghiên cứu vật lí, trong công nghiệp hóa chất và sản xuất bóng đèn.
Cao su và các loại chất dẻo khi hạ nhiệt độ xuống đủ thấp chúng sẽ trở
nên giòn và dễ vỡ như thủy tinh. Nhờ đặc tính này người ta có thể chế tạo
bột cao su mịn. Khi hòa trộn với bột sắt để tạo cao su từ tính hoặc hòa trộn
với phụ gia nào dó, có thể đạt được độ đồng đều rất cao.
Các phản ứng hóa học trong công nghiệp hóa học cũng phụ thuộc rất

nhiều vào nhiệt độ. Nhờ có kĩ thuật lạnh người ta có thể chủ động điều
khiển được tốc độ các phản ứng hóa học.
1.2.4. Ứng dụng lạnh trong điều tiết không khí.
Một lĩnh vực ứng dụng quan trọng của kĩ thuật lạnh là điều tiết không
khí.
Ngày nay người ta không thể tách rời kĩ thuật điều tiết không khí với
các ngành như cơ khí chính xác, kĩ thuật điện tử và vi điện tử, kĩ thuật
phim ảnh, máy tính điện tử, kĩ thuật quang học…
Để đảm bảo chất lượng cao của các sản phẩm, để đảm bảo các máy
móc, thiết bị làm việc bình thường cần có những yêu cầu nghiêm ngặt về
các điều kiện và thông số của không khí như: thành phần, độ ẩm, nhiệt độ
độ chứa bụi và các loại hóa chất độc hại… Kĩ thuật lạnh và đặc biệt là
bơm nhiệt có thể giúp ta khống chế các yêu cầu đó.
1.2.5. Siêu dẫn.
Trang 10
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
Một ứng dụng quan trọng của kĩ thuật lạnh là ứng dụng hiện tượng
siêu dẫn để tạo ra các nam châm cực mạnh trong các máy gia tốc ở các
nhà máy điện nguyên tử, nhiệt hạch, trong các phòng thí nghiệm nguyên
tử, các đệm từ cho các tàu hỏa cao tốc.
Những thành tựu vừa qua đã làm cho những ước mơ về các đường
dâytải điện không hao hụt điện năng, các nam châm cực mạnh, các tàu
hỏa cao tốc trên đệm từ sắp trở thành hiện thực.
1.2.6. Sinh học cryô
Kĩ thuật lạnh, ngày càng đóng vai trò quan trọng trong nông, lâm
nghiệp, sinh học, vi sinh…Kĩ thuật lạnh thâm độ, còn gọi là kĩ thuật cryo
C đã hỗ trợ đắc lực cho việc lai tạo giống, bảo quản tinh đông, gây
đột biến hoặc các quá trình xử lí trong công nghệ sinh học.
Nhờ kĩ thuật cryô mà một con bò đực có thể phối giống cho hàng vạn
bò cái, ngày cả sau khi bò đực đã chết hàng chục năm.

Ở Mĩ hiện nay có khoảng hai chục bệnh nhân được ướp “sống’, ở
nhiệt độ rất thấp. Họ bị các loại bệnh y học hiện nay chưa chữa được.
Người ta sẽ làm cho họ sống lại khi tìm được liệu pháp điều trị thích hớp.
Nếu thành công con người có thể ngừng cuộc sống một thời gian nhất
định.
Thực tế, sinh học cryô ngay nay đã trở thành một môn khoa học đầy
hấp dẫn và lí thú.
1.2.7. Ứng dụng trong kĩ thuật đo và tự động.
Áp suất bay hơi của một chất lỏng luôn luôn phụ thuộc vào nhiệt độ.
Khi áp suất tăng, nhiệt độ tăng và khi áp suất giảm nhiệt độ giảm.
Hiệu ứng nhiệt điện nói lên sự liên quan giữa nhiệt độ và cường độ
dòng điện của hai dây dẫn khác tính. Khi cho một dòng điện chạy qua một
dây dẫn hồm hai dây khác tính (cặp nhiệt điện) một đầu nối sẽ lên đầu và
đầu kia lạnh đi.
Trang 11
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
Ứng dụng những quan hệ trên người ta có thể tạo ra các dụng cụ đo
đạc nhiệt độ, áp suất hoặc dụng cụ tự động điều chỉnh, bảo vệ trong kĩ
thuật đo và tự động.
1.2.8. Ứng dụng trong thể dục thể thao.
Trong thể dục, thể thao hiện đại, nhờ có kĩ thuật lạnh người ta có thể
tạo ra các sân trượt băng, các đường đua trượt băng và trượt tuyết nhân
tạo cho các vận động viên luyện tập hoặc cho các thể dục thể thao ngay
cả khi nhiệt độ không khí còn rất ca. Trong một cung thể thao, người ta có
thể sử dụng máy lạnh giải quyết hai nhu cầu đồng thời về nóng và lạnh.
1.2.9. Một số ứng dụng khác.
Trong ngành hàng không và du hành vũ trụ, máy bay hoặc tàu vũ trụ
đã làm việc trong rất nhiều điều kiện khác nhau. Nhiệt độ bên ngoài có lúc
tăng lên hàng ngàn độ nhưng có lúc hạ xuống 100
0

C. Kĩ thuật lạnh khi
đó giúp các nhà khoa học kiểm tra xem máy bay hoặc con tàu vũ trụ có
làm việc được trong các điềukiện tương tự.
Nhờ có kĩ thuật lạnh người ta mới có thể điều tiết được không khí
trong hầm lò bảo đảm điều kiện làm việc của công nhân. Đối với lò xây
dựng ở các vùng đầm lầy, nhờ có kĩ thuật lạnh làm đông cứng đẫm ướt,
mới có thể xây dựng được hầm lò.
Các công trình ngần quân sự hoặc dân sự cũng có sự hỗ trợ của kĩ
thuật lạnh để đảm bao nhiêu độ, độ ẩm và thành phần không khí như các
hầm ngầm, các đường tàu điện ngầm v.v
Trang 12
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
CHƯƠNG II: QUY TRÌNH SẢN XUẤT
2.1. Giới thiệu về chất tải lạnh
Chất tải lạnh là môi chất trung gian truyền tải lạnh từ thiết bị bay hơi
đến đối tượng cần làm lạnh, như vậy trong các hệ thống có chất tải lạnh,
môi chất lạnh không trực tiếp làm lạnh đối tượng mà đầu tiên là làm lạnh
chất tải lạnh , sau đó chất tải lạnh sẽ làm lạnh đối tượng cần làm lạnh.
Chất tải lạnh thông thường là nước, không khí, một số muối.
Chất tải lạnh được sử dụng vì môi chất lạnh rất khó làm lạnh cây đá
một cách trực tiếp và môi chất độc hại, không thể sử dụng làm lạnh trực
tiếp đối tượng. Ví dụ như làm lạnh và bảo quản thực phẩm thì không sử
dụng amoniac để làm lạnh trực tiếp được
2.1.1. Yêu cầu của chất tải lạnh
Chất tải lạnh phải đảm bảo những yêu cầu sau:
• Nhiệt độ đông đặc phải thấp.
• Nhiệt dung riêng và khả năng dẫn nhiệt cao.
• Độ nhớt và trọng lượng riêng nhỏ.
• Không ăn mòn kim loại và các vật liệu khác trong thiết bị.
• Không độc hại và không nguy hiểm.

• Dễ kiểm, rẻ tiền, dễ bảo quản và dễ vận hành.
• Bền vững hóa học trong giải nhiệt độ làm việc.
• Không gây ô nhiễm môi trường.
2.1.2. Một số loại chât tải lạnh.
 Nước
Nước là chất có nhiều trong tự nhiên và dễ kiếm. Nước là chất rất
oan toàn và ít ăn mòn các kim loại chế tạo máy. Vì vậy, nước được sử
dụng khá rộng rãi để làm chất tải lạnh. Một trong những ứng dụng phổ
biến của nước hiện nay là sử dụng trong các hệ thống điều hòa làm lạnh
bằng nước. Trong nhà máy bía, nước vừa làm chất tải lạnh, vừa làm
Trang 13
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
chất trữ lạnh nhằm hạ nhanh nhiệt độ dung dịch sau nhà nấu trước khi
vào các thùng lên men.
 Không khí
Nhiệt độ hóa lỏng rất thấp, ở áp suất khí quyển khoảng – 200
0
C, nhiệt
dung riêng đẳng áp nhỏ (100,7kJ/Kg.K) nên lưu chất tuần hoàn lớn.
Độ nhớt bé, tổn thất thủy lực nhỏ. Không làm hỏng các sản phẩm
cầm làm lạnh.
Trong rất nhiều hệ thống lạnh, không khí được coi là chất tải lạnh mà
không phải đối tượng cần làm lạnh. Không khí thỏa mãn nhiều yêu cầu
cần đặt ra cho một chất tải lạnh. Tuy nhiên so với nước, không khí có
tính chất truyền nhiệt và tích trữ nhiệt kém. Nó có hệ số dẫn nhiệt, tỏa
nhiệt
 Dung dịch muối NaCl
Dung dịch muối ăn NaCl được sử dụng rất nhiều trong hệ thống lạnh
máy đá cây và trong các hệ thống bảo quản lên men bia trước đây. Do
nước muối ít bay hơi nên hệ thống nước muối có thể dùng hở. Đây là

điều rất thuận lợi.
Nước có các thuộc tính tốt nhưng do đông đặc ở 0
o
C nên trong các
hệ thống lạnh đòi hỏi nhiệt độ thấp không thể sử dụng được. Do vậy
người ta không dùng nước mà dùng nước muối.
Nhiệt độ đông đặc của muối ăn phụ thuộc vào nồng độ của nó. Khi
nồng độ khối lượng đạt 23,1% thì nhiệt độ đông đặc của nó đạt thấp
nhât -21,2
o
C.
Nhược điểm quan trọng của dung dịch nước muối là tính ăn mòn cao
gây han gỉ các thiết bị. Để hạn chế ăn mòn người ta thêm các chất phụ
gia chống ăn mòn như cromat và photphat, đưa giá trị PH về trung tính.
 Dung dịch muối CaCl
2
Nhiệt độ đóng băng phụ thuộc vào nồng độ muối trong dung dịch,
Nhiệt độ đóng băng thấp nhất là – 55
0
C, tương ứng nồng độ dung dịch
khoảng 30%. Nhiệt dung riêng lớn, độ nhớt vừa phải, không làm hỏng
các sản phẩm cần làm lạnh có tác dụng hóa học, ăn mòn kim loại hệ
thống vận chuyển nước muối.
Trang 14
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
Muối CaCl
2
có nhược điểm là khó kiếm hơn NaCl và có tính ăn mòn
cao như NaCl.
 Các hợp chất hữu cơ

Các chất hữu cơ cũng được sử dụng khá rộng rãi để làm chất tải
lạnh.Các chất hữu cơ có ưu điểm là nhiệt độ đông đặc rất thấp khi hòa
trộn với nước. Nhưng chúng có nhược điểm là dễ cháy, nổ và dễ bay
hơi. Các chất hữu cơ thường được sử dụng là: glycol, metanol, etanol…
Dựa vào yêu cầu và đặc điểm của một số chất tải lạnh thì hệ thống
sản xuât nước đá cây của đồ án sử dụng chất tải lạnh là NaCl.
2.2. Chọn môi chất lạnh
2.2.1. Các yêu cầu cơ bản đối với môi chất lạnh
− Bền vững trong phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc
− Phải trơ, không ăn mòn các vật liệu chế tạo thiết bị, không tác dụng
với không khí, nước và tạp chất lẫn trong hệ thống lạnh.
− Không có tính dễ cháy, nổ.
− Áp suất ngưng tụ ở nhiệt độ môi trường không quá cao để đảm bảo
độ bền và an toàn của hệ thống.
− Áp suất bay hơi không quá thấp, tránh làm việc với độ chân không
cao nhằm hạn chế lọt khí không ngưng vào hệ thống về phía hạ áp.
− Nhiệt độ cuối quá trình nén không quá cao làm cháy dầu bôi trơn và
ảnh hưởng đến độ bền chi tiết máy.
− Độ nhớt càng nhỏ càng tốt để giảm tổn thất trên đường ống.
− Hòa tan dầu càng nhiều càng tốt vì như vậy hệ thống càng dễ dàng
được bôi trơn.
− Có khả năng hòa tan nước sẽ tránh được tắc ẩm ở van tiết lưu khi
làm việc do đóng băng nước.
− Không độc hại đối với con người và cơ thể sống.
− Không ảnh hưởng đến chất lượng của các sản phẩm làm lạnh
− Có giá thành rẻ, dễ kiếm.
− Sản xuất bảo quản và vận chuyển rõ ràng.
2.2.2. Các môi chất lạnh thông dụng
 R11
− Ở áp suất khí quyển, R11(CCl

3
F) sôi ở -23,7oc.
Trang 15
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
− Tính bền vững hóa học không cao.
− Không tan trong nước nhưng có khả năng tan trong dầu.
− Không ăn mòn kim loại.
− Thích hợp cho các bơm nhiệt và thiết bị điều tiết không khí.
 R717
− Amoniac công thức hóa học là NH3, kí hiệu là R717, là một chất vô
cơ. Ở điều kiện thường amoniac là chất khí không màu, mùi hắc
khó chịu. Ở áp suất khí quyển có nhiệt độ bay hơi là -33,35
o
C.
− Nhiệt độ khá thấp rất thuận lợi cho việc làm lạnh, tranh vận hành ở
áp suất chân không. Amoniac có tính chất nhiệt động tốt như năng
suất lạnh riêng thể tích lớn, nhiệt dung riêng và hệ số dẫn nhiệt lớn
thuận lợi cho hệ thống công suất lớn.
− Amoniac có áp suất bay hơi khá cao, vì vậy ở các chế độ làm lạnh
bình thường ( lớn hơn -33,5
o
C) áp suất bay hơi lớn hơn áp suất khí
quyển bên ngoài, tránh được rò rỉ khí không ngưng vào hệ thống.
− Năng suất lạnh riêng, thể tích lớn nên rất phù hợp với hệ thống công
suất lớn và rất lớn
− Độ nhớt nhỏ, tính lưu động cao nên tổn thất áp suất nhỏ
− Hệ số dẫn nhiệt, tỏa nhiệt đối lưu lớn
− Amoniac không ăn mòn thép, các kim loại đen chế tạo máy, nhưng
ăn mòn đồng và các hợp kim của đồng nên không sử dụng đồng và
các hợp kim của đồng trong hệ thống lạnh amoniac

− Có mùi khó chịu, dễ phát hiện rò rỉ ra ngoài môi trường
− Trong không khí chứa một lượng NH3 nhất định có thể bắt lửa, gây
nổ, hỏa hoạn, không an toàn cho thiết bị và người.
− Amoniac độc hại đối với cơ thể con người gây kích thích niêm mạc
của mắt, dạ dày, gây co thắt cơ quan hô hấp, làm bỏng da.
− Tuy độc hại nhưng Amoniac là môi chất lạnh rẻ tiền, dễ kiếm, vận
chuyển, bảo quản tương đối dễ dàng và được sản xuất trong nước
 R12
− Ở áp suất khí quyển, R12 (CCl
2
F
2
) sôi ở -29,8oc.
− Không gây cháy nổ.
− Không độc hại với cơ thể người.
− Không ăn mòn khim loại và không dẫn điện.
− Nhiệt độ cuối tầm nén thấp.
− Vận hành và bảo quản dễ dàng.
Trang 16
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
− Nhược điểm của R12 là: năng suất lạnh riêng khối lượng tương gđối
bé, do đó khối lượng tác nhân lạnh nạp vào hệ thống nhiều. R12 chỉ
thích hợp đối với các hệ thống lạnh có năng suất lạnh nhỏ.
− Năng suất lạnh riêng thể tích nhỏ, do đó hệ thống làm việc với R12
thường cồng kềnh.
− Tính chất trao đổi nhiệt kém do hệ số topra nhiệt khi sôi và khi
ngưng bé.
− Độ nhớt động học cao nên tổn thất áp suất trên dường ống tương
đối lớn.
− Hoàn toàn không hòa tan trong nước.

− Có khả năng hòa tan dầu rất cao. Chính vì điều này lại dễ phát hiện
khi bị rò rỉ do tại chỗ rò rỉ có vết dầu xuất hiện.
 R22
− Ở điều kiện tiêu chuẩn, nhiệt độ sôi của R22 (CHClF
2
) sôi ở -40,8
o
C.
− Năng suất lạnh riêng thể tích lớn hơn 1,6 lần so với R12. Do đó có
thể nạp R22 vào máy nén sử dung R12 để gia tăng năng suất lạnh
nếu công suất động cơ và độ bền máy cho phép.
− Khả năng trao đổi nhiệt lớn hơn 1,3 lần so với R12.
− Mức độ hòa tan với nước cao hơn khoảng 5 lần so với R12, do đó
giảm bớt nguy cơ bị tắc ẩm.
− Bền về mặt hóa học ở pham vi áp suất và nhiệt độ làm việc.
− Nhược điểm: hòa tan dầu hạn chế nên gây khó khăn cho việc bôi
trơn. Tránh hoạt động ở nhiệt độ từ -20
o
c đến -40
o
c do ở nhiệt độ
này R22 không hòa tan dầu bôi trơn gần như hoàn toàn.
− Có khả năng làm trương phồng cao su nên phải dùng các loại đệm
chuyên dùng để bít kín.
 Môi chất lạnh R134a
Ưu điểm
− R134a (CH
2
F-CF
3

– 1,1,1,2-tetrafloetan) là môi chất có độ hoàn
thiện nhiệt độ tương đối cao, thua R12 và R22, là môi chất lạnh mới,
được sử dụng rộng rãi cho máy lạnh 1 cấp trong điều hòa không khí,
môi chất thân thiện , với môi trường do không có nguyên tử clo trong
thành phần hóa học nên không phá hủy tần Ozone khi bị rò rỉ như là
R12 và R22.
Trang 17
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
− Nhiệt độ sôi ờ áp suất ký quyển thấp nhất là – 26,2
0
C
− Ở nhiệt độ môi trường, áp suất ngưng tụ phải: ở 40
0
C là 10,1761bar
− Nhiệt độ tới hạn tương đối cao 101,15
0
C; áp suất tới hạn là 40,46bar
− Nhiệt độ đông đặc đặc điểm 3 thể thấp
− Ẩn nhiệt hóa hơi tương đối lớn -15
0
C là 269,2 kJ/Kg
− Nhiệt dung riêng đẳng áp vừa phải
− Độ nhớt rất nhỏ, nhỏ hơn cả không khí nên R134a có thể rò rỉ qua
các khe hở mà không kh1 không đi qua được, tuy nhiên lớn hơn độ
nhớt của Nitơ mốt ít vì vậy khi cần thử kín phải dùng khí N
2
khô.
− Không gây cháy, không gây nổ, không ăn mòn kim loại bền vững về
mặt hóa học
− Không hòa tan được nước, do vậy cp1 thể tách nước ra khỏi R134a

bằng cách hút ẩm thông dụng
− Khi bị rò rỉ không làm hỏng các sản phẩm cần bảo quản
− Là môi chất thân thiên với môi trường
Nhược điểm
− Năng suất làm lạnh nhỏ.
− Ở nhiệt độ cao R134a bị phân hủy thành những chất rất độc hại như
axitflohidric-HF, do vậy nghiêm cấm các vật liệu có nhiệt độ bề mặt
cao trong phòng.
− Khối lượng riêng của dầu nhỏ hơn khối lượng riêng R134a, khả
năng hòa tan dầ bôi trơn ph5 thuộc vào từng loại dầu, các loại dầu
bôi trơn có tểh hòa tan là polyglyco (PG); polyalkylen glycol (PAG)
− Không màu, không mùi, không vị nên khi bị rò rỉ khó phát hiện.
− lạnh
− Dể kiếm nhưng giá thành đắt.
Trang 18
Nước Cấp
Nước
Cặn
Muối
Xử Lý Nước
Cấp Nước Vào Bể Chứa Hòa Tan Trong Bể Muối
Đóng băng
Nâng linh đá ra khỏi bểLấy đá ra Bể tan đá
Cho vào bể chứaRót nước vào khuôn
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
2.3. Quy trình sản xuất nước đá
Hình 2.1 : Quy trình công nghệ hệ thống sản xuất đá cây
CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN CHI PHÍ LẠNH
Trang 19
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU

3.1. Kích thước bể đá nước muối
Về kết cấu bể đá được chia thành 2 hoặc 3 ngăn, trong đó có 01 ngăn
để đặt dàn lạnh, các ngăn còn lại đặt các khuôn đá. Bể có 01 bộ cánh
khuấy, bố trí thẳng đứng hay nằm ngang tuỳ ý. Bố trí thẳng đứng tiện lợi
hơn, tránh rò rỉ nước muối ra bên ngoài nên hay được lựa chọn. Các
khuôn đá được ghép lại thành các linh đá. Mỗi linh đá có từ 5 đến 7
khuôn đá hoặc lớn hơn. Có nhiều cách bố trí linh đá, các linh đá bố trí cố
định hoặc có thể di chuyển dồn đến hai đầu nhờ hệ thống xích. Khi bố trí
như vậy rất tiện lợi khi cẩu linh đá ra ngoài.
3.1.1.Số lượng và kích thước khuôn đá
Cấu tạo khuôn đá.
Khuôn đá được cấu là một hình lăng trụ đứng và tiết diện hai mặt
đáy là hai hình vuông có khích thước khác nhau, được thiết kế theo
tiêu chuẩn kỷ thuật nhất định, mục đích nó được cấu tạo như vậy
nhẳm tạo điều kiện cho quá trình lấy đá ra khỏi khuôn đá dể dàng
hơn, mặt khác tạo điều kiện trong quá trình trao đổi nhiệt tốt hơn.
Với các máy đá có công suất lớn hơn 5 tấn/ngày người ta thiết kế
với khuôn đá loại 50kg. Các khuôn đá được ghép thành các linh đá,
mỗi linh đá có từ 5 đến 9 khuôn. Bảng tiêu chuẩn của khuôn đá –
TCVN : 1999 trang 130, [1] : sau sẽ cho ta các kích thước của khuôn
đá:
Trang 20
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
Bảng 3.1: Kích thước khuôn đá
Dựa vào bảng trên ta có các thông số của khuôn đá loại 50 kg và
thời gian đông đá cho 1 mẻ là 16h. Thời gian tách khuôn và chuẩn bị cho
mẻ mới là 3h . Vậy tổng thời gian cho 1 mẻ đá là 19h. Vậy ta chon phương
án sản xuất 1mẻ đá / ngày.
Số lượng khuôn đá :
Ta chọn mỗi linh đá gồm 7 khuôn đá nên số linh đá được xác định là:

Chọn cách bố trí bể đá gồm 2 dãy khuôn đá 2 bên và dàn lạnh ở giữa.
Vậy mỗi dãy gồm 36 linh đá.
Hình 3.1: Cấu tạo một linh đá 7 khuôn
Trang 21
Khối
lượng
cây đá
(kg)
Khối
lượng
khuôn
( kg )
Kích thước khuôn, mm
Thời
gian
đông
đá
( h )
Thời gian
nhúng
( Phút )
Chiều cao
(mm )
Đáy lớn
( mm )
Đáy bé
( mm )
3,5 3 300 340x40 320x40 4
2 ÷ 4
12,5 7,2 1115 190x110 160x80 8

25 8,6 1115 260x130 280x110 12
50 11,5 1115 380x190 340x160 16
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
Khoảng cách giửa các khuôn đá trong linh đá là 225mm, hai khuôn hai
đầu cách nhau 40mm để mốc cẩy. khoảng hở 2 đầu còn lại là 75mm
Vậy kích thước mỗi linh đá là
Chiều dài
Chiều rộng
Chiều cao
3.1.2.Kích thước bể đá:
 Chiều dài bể đá:
B : Chiều rộng đoạn lắp đặt bộ cánh khuấy và tuần hoàn nước; B = 700mm
C : Chiều rộng đoạn hở cuối bể: C = 500 mm
b : khoảng cách giữa các linh đá, được xác định bằng độ rộng của linh đá
và khoảng hở của chúng b = 425 + 50 = 475mm
�
2
: Khoảng rộng của khung đỡ �
2
= 50mm
δ : Bề dày tường xây dựng = 400mm
m
2
: Số linh đá trên một dãy m
2
= 36 linh đá
Vậy L = 2x400+700 + 500 + (36 x 475) + (2 x 50) = 19200mm = 19,2m
Làm tròn kích thước xây dựng D= 20 m
 Chiều rộng bể đá:
l : chiều dài của một linh đá: l = 1805mm

�
1
: khe hở giữa linh đá và khung đỡ bên trong bể đá �
1
= 25mm
�
2
: chiều rộng khung đỡ, �
2
= 50mm.
A : chiều rộng cần thiết để lắp dàn lạnh xương cá, A = 900mm
Trang 22
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
δ : Bề dày tường xây dựng = 400mm
Vậy W = 2 x 400+2 x1805+4 x 25+2 x 50+ 900 = 5510mm=5,51m
Kích thước làm tròn xây dựng R =6m
 Chiều cao bể đá:
h : chiều cao của khuôn : h = 1115mm
h
t
: khoảng trống phía trên của khuôn: h
t
= 50mm
h
d
; khoảng trống phía dưới của khuôn: h
d
= 80mm
δ
G

: lớp gỗ khoảng 30mm.
Tổng chiều cao tối thiểu của bể đá:
H = 1115+ 50+ 80 + 30 = 1275mm=1,275m
Kích thước làm tròn xây dựng H = 1,3m
Trang 23
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
Hình 3.2: Bố trí bể đá 500 cây đá
Trang 24
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN GVHD : LÊ VĂN NHIỀU
3.2. Thể tích bể nước cung cấp cho sản xuất ( ký hiệu V
nước
)
3.2.1. Thể tích nước và nước muối cần dùng:
Thể tích chứa toàn bể đá
V = L x W x H = 20 x 6 x 1,3 = 156 m
3
Thể tích chứa trong bể trừ 4 bức tường và nắp, chiếm chỗ
V
1
= (W – 2 x 0,4) x ( L – 2 x 0,4) x H’
= (6 – 2 x 0,4) x ( 20 – 2 x 0,4) x ( 1,3-0,16) = 113,8 m
3
Nước châm vào khuôn đá
V
2
= [ số khuôn ] x 0,05m
3
= 500 x 0,05 = 25 m
3
Nước dùng trong sinh hoạt vệ sinh xưởng chiếm khoảng 5,5% lượng

nước sản xuất ( nước châm vào khuôn )
V
3
= 25 x 5,5% = 1,4 m
3
Nước sử dụng trong lúc hệ thống lạnh hoạt động chiếm khoảng 19%
lượng nước sản xuất
V
4
= 25 x 19% = 4,75 m
3
Vậy tổng thể tích nước cần sử dụng trong 1 ngày sản xuất là :
V
nước
= V
2
+ V
3
+ V
4
= 25 + 1,4 + 4,75 = 31,15 m
3
Vậy thể tích nước muối trong bể đá là:
V
nước muối
= V
1
– V
2
- V

dàn lạnh + khuôn đá
= 113,8 – 25 – 2 = 86,8 m
3
Trang 25