Thiết kế máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất đá sạch

Thiết kế
kẽmáy
máy tạnh
lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trờiđếsản
trời để sảnxuất
xuắ đá
đá sạch.
sạch. Khoa
Khoa CN
Nhiãut
CN Nhiãut
- Âiãún
- Âiãùn
Laúnh
LỜI NÓI ĐẦU
•«>03®"
Nhân đây, em xin chân thành cảm ơn thầy cô trong khoa KHOA CÔNG
NGHỆ
NHIỆT ĐIỆN LẠNH đã dạy bảo trong suốt 5 năm học đế em có được ngày hôm
Lịch sử phát triển ngành lạnh cho thấy rằng từ ngàn xưa con người đã biết giử
gìn và sử dụng lạnh có san trong Đà
thiênNằng,
nhiên ngày
như: sử
băng,
20dụng
tháng
05 tuyết
năm và các hầm sâu
ở dưới đất đế bảo quản thực phấm, làm lạnh nước bằng cách cho bốc hơi v.v. . .Đen
2002

thế kỷ 17 người ta biết sử dụng hon hợp nước đá với nước muối đế tạo ra nước có
nhiệt độ thấp hơn 0°c. Và chỉ vào thế kỷ 19 thì các máy lạnh công nghiệp mới bắt
đầu xuất hiện
Ngày nay, kỹ thuật lạnh hiện đại đã tiến những bước rất xa, có trình độ khoa
học kỹ thuật ngang với các ngàng kỹ thuật khác. Thế nhưng, nhiều loại íreôn lại là
thủ phạm phá huỷ, làm suy giảm tầng ôzôn và gây hiệu ứng nhà kính, làm nóng trái
đất. Đe bảo vệ môi trường sống các frêôn đó phải được loại bỏ và loài người phải
đứng trước thử thách mới trên con đường tìm kiếm môi chất lạnh thay thế. Trong thời
gian tìm kiếm môi chất mới thì việc sử dụng NH3 trong kỹ thuật lạnh là rất thích hợp,
đặc biệt là trong hoàn cảnh Việt Nam ta, NH3 là môi chất lạnh tự’ nhiên không phá
huỷ môi sinh và là môi chất mà Việt Nam tự’ sản xuất được, rẽ tiền, dễ kiếm rất phù
hợp cho những nước nghèo như nước ta.
Mặt khác, nước ta là một nước có khí hậu nhiệt đới nóng và ấm, phía Nam
hầu như không có mùa đông, bờ biến dài trên 3 km , đó là những điều kiện thuận lợi
cho việc phát triển ngành lạnh. Thật vậy, kỹ thuật lạnh đã thực sự thâm nhập vào hầu
hết các ngành kinh tế quan trạng và hổ trợ tích cực cho các ngành đó phát triển, đặt
biệt là các ngành chế biến thực phẩm, công nghiệp nhẹ và đánh bắt thuỷ hải sản...
Hơn nữa, trong thời đại ngày nay nhu cầu về năng lượng của con người
ngày càng tăng. Trong khi các nguồn nhiên liệu khoáng sản như than đá dầu mỏ , khí
đôt ... ngày càng cạn kiệt và khoan hiếm .Từ đó, đặt ra vấn đề sử dụng tiết kiệm và
sử dụng có hiệu quả nhiên liệu là một trong những hướng phát triển quan trọng của
việc phát triển năng lượng
Cùng lúc đó, ở Việt Nam đang có xu hướng sử dụng máy lạnh hấp thụ đế
thay thế máy lạnh nén hơi nhằm tận dụng tối đa các nguồn năng lượng dư thừa
Trong đề tài này, em được giao nhận đề tài “THIẾT KÉ MẢY LẠNH HẤP
Lê Đức Dậu 99N2

■&.G3.Ễ5'

Trang

Trang21


Thiết kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa CN
Nhiãut - Âiãún
Laúnh
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU TÔNG QUÁT VÈ NƯỚC ĐÁ

1.1. NHU CÀU VÈ SỬ DỤNG Nước ĐÁ:
Việc sử dụng nước đá đầu tiên ghi nhận là việc khai thác băng, bảo quản và
chuyên chở cho mục đích giải khác.
Đã tù’ lâu nước đá giữ vai trò quan trọng trong rất nhiều ngành kinh tế khác

Ví dụ Cộng nghệ chế biến sữa.

- Công nghệ rượu bia

- Cộng nghệ chế biến và đánh bắt hải sản

- Công nghệ chế biến thịt, gia cầm.

- Công nghệ chế biến thực phẩm nói chung

- Công nghệ hoá học đế điều khiển phản ứng..

- Công nghệ xây dựng (thu nhặt vữa bê tông)

- Y tế và thể dục thể thao..

Lê Đức Dậu 99N2

'2S.QÌ.Ễ5'

Trang3


Thiết kẽmáy tạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trờiđếsản xuất đá sạch. Khoa
CN Nhiãut - Âiãùn
Laúnh
1.2.1. Nước đả đục:
Nước đá đục còn gọi là nước đá kỹ thuật. Nước đá đục không trong suốt do
nước có chứa các tạp chất: chất khí, chất lỏng và chất rắn.
1.2.2. Nước đả trong suốt:
Nước đá trong suốt ít tan, ít đế lại các cặn bấn và tốc độ tan chậm hơn. Nó
được sản xuất từ loại nước ít tạp chất và quá trình đông đá, bề mặt kết tinh phải được
khuấy hoặc cho nước chuyến đông với tốc độ lớn đế các hạt khí và các tạp chất tách
ra, đồng thời tốc độ kết tinh phải đủ chậm.
Nước đá trong suốt, nếu nguyên liệu nước được khử muối hoàn toàn bằng
phưong pháp trao đổi ion hay xử lí hoá học thì trở thành nước đá pha lê, độ tinh khiết
nước đá cao nhất, khi tan ra không đế chất lắng.
1.2.3 Một so loại nước đá khác
1.2.3.1. Nước đá thực phẩm:
Nguyên liệu nước đá đã được khử trùng bằng hoá chất hypolorit Canxi,
Natri..đôi khi người ta cho chất kháng sinh nhưiclotracylin với nồng độ 0,0001 -T0,0005°/o , dùng trong công nghiệp cá để chuyên chở và bảo quản cá tươi. Vì nếu
dùng nước đá khử trùng có chất kháng sinh có thế tăng thời hạn lên 1,5 lần

1.3. HÌNH DẠNG NƯỚC ĐÁ:

11

Thiết kẽmáy tạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trờiđếsản xuất đá sạch. Khoa
CN Nhiãut - Âiãùn
Laúnh

A

B

c

D

A , B :Nước đá khối (khuôn vuông hay khuôn tròn)
c

: Nuớc đá ống

D

: Đá mảnh

Nói chung tuỳ thuộc các loại đá khác nhau và hình dạng khác nhau, tuỳ thuộc
vào công nghệ và thiết bị sản xuất chúng.

1.4. PHƯƠNG PHÁP LÀM ĐÁ.
Thiết bị dùng đế sản xuất đá khá phong phú về chủng loại của Đức , Mỹ, Hà

Phương pháp Vibushevich :

Phương pháp sản xuất đá khối nhanh, dùng khuôn 2 lõi.

Phương pháp Fechner
Các khuôn đá hình trụ được cố định trong bế nước, đá được kết đông trên bề
mặt khuôn trong hình trụ. Khi tan đá thì đá nối lên như tên “lửa” máy làm đá tên lửa

Lê Đức Dậu 99N2

■&.G3.Ễ5'

Trang5


Thiết kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa CN
Nhiãut - Âiãùn
Laúnh
1. Phương pháp dùng nước muối :Làm lạnh hệ thống qua chất tải lạnh. Dùng bế

nước muối và khuôn hở. Thiết bị đơn giản, rẻ, vận hành dễ dàng nhưng khó tự động
hoá
2. Phương pháp dùng môi chất lạnh thổi trực tiếp (bên trong bề mặt khuôn), thiết bị

phức tạp đắt tiền nhưng dễ tự động hoá và đông đá nhanh.
3. Máy đá cỡ nhỏ :vài chục kg đá/24h, thường là các máy đá hoàn toàn tự động,
sản
xuất đá cục hay khuây hoặc đá mảnh. Điển hình là các đủ lạnh gia đình, tủ lạnh
thương nghiệp, tủ đá nhỏ chuyên dùng các giá đặt khuây đá đều là dàn bay hơi kiểu

1.5. NHẬN XÉT:

Mỗi phương sử dụng để sản xuất nước dá, mỗi thiết bị tương ứng đều có
nhưmg ưu nhược điếm nhất định, tuỳ theo điều kiện và mục đích của việc sử dụng
nước đá cụ thể mà lựa chọn phương pháp và thiết bị cho phù hợp với điều kiện thực

Ví dụ : Các loại máy đá có công suất nhỏ lại rất phong phú và đa dạng, rất
thích hợp và cần thiết cho thực hiện tại chồ. Hoặc như bế đá khối mặc dù có nhữmg
hạn chế nhưng vẫn được sử dụng rộng rãi và lâu đời vì tính đơn giản của nó. Hoăc
như sản xuất đá ống thay vì dùng tháp làm đá của nước ngoài chuyến qua dùng bể đá
với khuôn hình ống đang được ghi nhận. Bởi le, nó được thừa kế tính đơn giản của bế
đá và sự thuận tiên cũng như thị hiếu của việc tiêu dùng đá ống cho nhu câu giải
khác.
1.6 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐÁ SẠCH:
Công nghệ sản xuất nước đá sạch khác với công nghệ sản xuất đá đục ở các khâu xử
lí đế loại bở những tạp chất lỏng và khí.
Lê Đức Dậu 99N2

■&.G3.Ễ5'

Trangô


Thiết kẽmáy tạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trờiđếsản xuất đá sạch. Khoa
CN Nhiãut - Âiãùn
Laúnh
Tạp chất

tách khí

CHƯƠNG II
ĐẠI CƯƠNG VÊ MÁY LẠNH HẤP THỤ

Máy lạnh hấp thụ giử một vai trò rất quan trọng trong kĩ thuật lạnh. Máy
lạnh hấp thụ Chu kì H20/H2S04 Do Lesdi phát minh năm 1810, và máy lạnh hấp thụ
liên tục NH3/H20 do Carre’ phát minh năm 1850. với chặn đường phát triến 200 năm,
ngày nay các loại máy lạnh khác nhau đã được hoàn chỉnh và sử dụng có hiệu quả ở
nhiều nước trên thế giới nhất là ở Mỹ, Nhật, Liên Xô (củ).

2.1. CHƯ TRÌNH LÝ THUYẾT ĩ

QK

Qo
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ.
Lê Đức Dậu 99N2

■&.G3.Ễ5'

Trang7


Thiết kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa CN
Nhiãut - Âiãún
Laúnh
SH: Bình sinh hơi, BDD: Bơm dung dịch, HT: Bình hấp thụ,
TLDD: Tiết lưu dung dịch.
Nguyên lý làm việc của máy lạnh hấp thụ hay của máy nén nhiệt như sau :
Bình hấp thụ “hút” hơi sinh ra từ thiết bị bay hơi, cho tiếp xúc với dung dịch
loãng từ van tiết lưu dung dịch đến. Do nhiệt độ thấp, dung dịch loãng hấp thụ hơi
môi chất đế trở thành dung dịch đậm đặc. Nhiệt tỏa ra trong quá trình hấp thụ được
thải ra cho nước làm mát. Dung dịch đậm đặc được bơm dung dịch bơm lên bình sinh
hơi ở áp suất cao Pk. Tại đây, dung dịch đậm đặc nhận nhiệt của nguồn gia nhiệt sẽ

sôi hoá hơi, hơi môi chất tách ra ở áp suất cao được đi vào thiết bị ngưng tụ. Quá
trình diễn ra ở thiết bị ngưng tụ, tiết lưu và bay hơi giống như ở các máy lạnh nén
hơi. Sau khi sinh hơi, dung dịch đậm đặc trở thành dung dịch loãng và qua van tiết
lưu dung dịch, giảm áp trở về bình hấp thụ, khép kín vòng tuần hoàn dung dịch.
Phương trình cân bằng nhiệt của máy lạnh hấp thụ :
Q’k + Q’A= Q;O + QH +
Q;B
Trong đó :
Q’k

: Nhiệt thải ra của thiết bị ngưng tụ

Ọ’A

: Nhiệt thải ra của thiết bị hấp thụ

Q’o : Nhiệt trao đối của thiết bị bay hơi
Q’H
: Nhiệt tiêu tốn cho quá trình sinh hơi
Q’B

: Nhiệt quy đổi tiêu tốn cho bom dung dịch

2.2. ƯU, NHƯỢC ĐIẺM:
Ưu điểm lớn nhất của máy lạnh hấp thụ là sử dụng chủ yếu nguồn nhiệt năng
có nhiệt độ không cao (80 -T- 150°C) để hoạt động . Chính vì thế, máy lạnh hấp thụ
góp phần vào việc sử dụng hợp lý các nguồn năng lượng khác nhau: năng lượng nhiệt
mặt trời, tận dụng nhiệt năng thừa, phế thải, thứ cấp, rẻ tiền như khói thải, hơi trích ...
Lê Đức Dậu 99N2

■&.G3.Ễ5'

Trangề


Thiết kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa CN
Nhiãut - Âiãún
Laúnh
nhất là bơm dung dịch. Vì vậy, máy lạnh hấp thụ vận hành đơn giản, độ tin cậy cao,
máy làm việc ít ồn và rung. Trong vòng tuần hoàn hoàn môi chất, không có dầu bôi
trơn nên bề mặt các thiết bị trao đôi nhiệt không bị bám dầu làm nhiệt trở tăng như
trong máy lạnh nén hơi.
Ngoài ra, hiện nay, khi tình trạng phá hủy tầng Ôzôn do các chất frêon gây ra,
việc tìm các môi chất lạnh khác thay thế đang còn rất khó khăn thì việc dùng máy
lạnh hấp thụ thay thế máy lạnh nén hơi trong lĩnh vục điều hòa không khí có ý nghĩa
rất lớn .

2.3.

MỒ HÌNH MÁY LẠNH HẤP THỤ NH3/H2O MỘT CẤP:

Hình 3.4: mảy lạnh hấp thụ TI08/6D

G

.

Công

tắc

tổng

H . Bộ chọn

I. Đồng hồ đo nhiệt độ dạng dạng số
Lê Đức Dậu 99N2

■&.G3.Ễ5'

Trang9


Thiết kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa
CN Nhiãut - Âiãùn
Laúnh

Hình 3.5: khải quát chu trình.

A. Bộ sinh hơi.

B. Bộ ngưng

tụ.
c. Bộ bay hơi.

Lê Đức Dậu 99N2

■&.G3.Ễ5'

Trang10


Thiết kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa
CN Nhiãut - Âiãùn
Laúnh

0

H*nh
3.6: sư đò
hệ thống thiết bị đo nhiệt độ
G. Công tắc tống.

tl. Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ hơi sau bộ sinh hơi (A)
t2. Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ hơi sau bộ tinh luyện
t3. Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ lỏng sau bộ ngưng tụ (B)

Lê Đức Dậu 99N2

■&.G3.Ễ5'

Trang11


Thiết kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa CN
Nhiãut - Âiãún
Laúnh

2.4. MÔI CHẤT DÙNG TRONG MÁY LẠNH HẤP THỤ:

Yêu cầu đối với môi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ :
Ngoài môi chất lạnh, máy lạnh hấp thụ còn sử dụng thêm một môi chất hấp thụ nữa,
gọi chung là cặp môi chất lạnh. Yêu cầu đối với cặp môi chất lạnh trong máy lạnh
hấp thụ cũng giống như đối với các môi chất lạnh khác là có tính chất nhiệt động tốt,
không độc hại, khó cháy, khó nổ, không ăn mòn đối với vật liệu chế tạo máy, phải rẽ
tiền, dễ kiếm... Ngoài ra cặp môi chất lạnh cần phải :
- Hòa tan hoàn toàn vào nhau nhưng nhiệt độ sôi ở cùng điều kiện áp suất càng xa
nhau càng tốt, đế hoi môi chất lạnh sinh ra ở bình sinh hơi không lẫn chất hấp thu .
- Nhiệt dung riêng của dung dịch phải bé, đặc biệt đối với máy lạnh hấp thụ chu kỳ
để tổn thất nhiệt khởi động máy nhỏ .

Hiện nay, máy lạnh hấp thụ sử dụng phố biến hai loại cặp môi chất lạnh là NH3/
H20 và H20/ LiBr. Hiện nay, có một số công trình đã công bố dùng các chất hấp thụ
rắn trong máy lạnh hấp thụ chu kỳ như CaCl2, zeôlit, cacbon hoạt tính ...nhưng vẫn
chưa được sử dụng phổ biến vì tuy chúng có ưu điểm là không cần thiết bị tinh cất,
nhưng do có các nhược điểm là : làm giảm hệ số dẫn nhiệt, sự giãn nỡ thế tích quá
mức (gấp 10 lần) và tỏa ra nhiệt lượng rất lớn trong quá trình hấp thụ dẫn đến làm
giảm đáng kế hệ số hữu ích của thiết bị.

Máy lạnh hấp thụ NH3/ H20 có các ưu điếm sau:

-Tỷ sô ap suất ngưng tụ và áp suất bay hơi nhỏ.

-Có nhiệt độ bay hơi thấp.

-Sử dụng nguồn nhiệt thấp (90-120)°C

Lê Đức Dậu 99N2

Trang1 2

Thiết77
kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa CN
Nhiãut - Âiãún
Laúnh

Chọn khuôn đá có:

Trên cơ sở đó chọn cách bố trí:

Dàn lạnh đặt ở giữa bể, phần còn lại là bố trí 100 khuôn đá chia thành 2block
Đường kính trong của
khuôn
: +Ớ
tiết50diện
trênkhuôn),
: = 10, mm.
(mỗi
block
gồm
=5 .10
các khuôn đá trong mỗi block được gá kẹp cố định
lại với nhau, thuận tiện cho việc bốc dở đá đồng loạt, rút ngắn thời gian, tiết kiệm
được nhân công.
+ơ tiết diện dưới: = 12, mm
Đường
kínhkhảo
ngoàicác
củabếlỏi

+Ớ tiết
diện
40, mm.
Tham
đákhuôn
ở bên :ngoài
thực
tế,trên
chọn: =được
các khoảng cách:
-Be ngang vùng đặt dàn lạnh :+ơ
a =tiết
300diện
mmdưới: = 34, mm

Chiều

-Khoảng cách từ tâm khuôn đến thành ngang của bế hay đến tấm chắn đặt dàn
caolạnh: b = 60của
khuôn
:
h=
500
mm
mm.
Be dày của khuôn : =0,5 mm

<1 2611
Thanh đá (sau khi ra khuôn) sẽ đựoc cắt ra từng thỏi đá dài từ (50 -ỉ- 70)mm.

3.2 XÁC ĐỊNH số LƯỢNG KHUÔN VÀ KHỐI LƯỢNG ĐÁ CHỨA TRONG
KHUÔN:
3.2.1

Kiếm

tra

lại

kích

thước

khuôn

đả

Thế tích chứa toàn bộ khuôn đá

Khuôn đá có dạng hình trụ rống nên thế tích của nó được xác định : V , m3.
V =71.

Thể

tích

đá

tương

ứng

sẽ

là

:

V

=

80°/0

Khối lượng đá tương ứng sẽ là : Giđ , kg.
Giđ=V = 80%.Ji.
Gid =0,8.71
Lê Đức Dậu 99N2

■&.G3.Ễ5'

Trang13

V


Thiết kẽmáy tạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trờiđếsản xuất đá sạch. Khoa
CN Nhiãut - Âiãùn
Laúnh

D =2.d +(n - 1) c =2240 + (10-1)80=1240 mm
Chiều rộng của bế đá:

R = a + 4.b +2 (m-l).c = 300+ 460 +2 (5-l).80 = 1180 mm
Chiều cao của bế
CHƯƠNG IV :
KÉT CẤU XÂY DỰNG VÀ CÁCH NHIỆT BẺ
ĐÁ
4.1 LựA CHỌN KÉT CẤU:

Ket Cấu xây dựng, kết cấu cách nhiệt và kết cấu cách ấm của một bế nước
muối có thể được xây dựng như những phòng lạnh khác. Điều đó có thể thấy ở các bế
đá có công suất vừa và lớn ở bên ngoài thực tế, tường bao được xây dựng bằng xi
măng, gạch, có nắp là những thanh gỗ dày ghép lại, không cách nhiệt và phía trên
cũng phủ một lớp bạc nhằm mục đích ngăn chặn âm khuếch tán vào bế làm loãng
nước muối cũng như các dòng nhiệt đổi lưu.
Đối với bế đá có công suất làm đá nhỏ, trang bị cho các cửa hàng ăn uống,
quầy giải khát, khách sạn thì kết cấu cũng như thiết bị càng gọn nhẹ càng thuận tiện.
Hệ thống có thể xê dịch, di chuyển được thì kết cấu cách nhiệt, cách ẩm và chịu lực
gồm những lớp sau: có 3 lớp
Lớp trong cùng: Tiếp xúc trục tiếp với dung dịch nước muối nên điều kiện đặt
ra là phải chịu được độ ăn mòn, thường lớp này làm bằng thép tấm (được phủ hay mạ
bề mặt bằng một lớp chịu được độ ăn mòn của nước muối). Hệ thống đang thiết kế
nhỏ, do đó có thế chọn vật liệu bằng Inox thay cho thép tấm, đảm bảo làm việc tốt
trong điều kiện ăn mòn chi phí cho vật liệu không quá lớn.

Muốn kết cấu vững chắc
đượcthước
lực) của
thì có

Vậy(chịu
các kích
bếthể
đá:dùng thép góc đóng vai trò
Chiều dài của bế đá
Lê Đức Dậu 99N2

■&.G3.Ễ5'

Trang14
Trang15


Thiết kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa
KhoaCN
CN
Nhiãut - Âiãùn
Âiãùn
Laúnh

4.2.
XÁCđộ
ĐỊNH
LỚP
CÁCH
NHIỆT:
t3 rnhiệt
hoá CHIỀU
rắn củaDÀY
dung

dịch
muối.
to:
độnhiệt
bay hơi
=-12.
ĐeNhiệt
duy trì
độ của
thấpmôi
của chất
một lạnh,
khôngtogian
nào đó thì phải cách nhiệt không
gian đó với môi trường bên ngoài, đế hạn chế dòng nhiệt tốn thất tù' ngoài vào đến
mức thấp nhất. Điều đó được thực hiện bằng các vật liệu cách nhiệt với các kết cấu
thích hợp.
Neu t3 càng nhở sẽ hạn chế thấp nhất việc đóng băng của nước muối. Khi xãy
ra hiện tượng này ( đặc biệt là các hệ thống kín có các đường ống) sẽ gây nứt vỏ ống,
Chiều dày cách nhiệt được xác định theo 2 yêu cầu co bản sau:
phá hỏng bơm tuần hoàn, gây nguy hiểm và thiệt hại.
Vách ngoài của kết cấu bao che không được đọng sương .
Hệ số toả nhiệt được xác định theo tiêu chuẩn Nussel: = .
Chọn chiều dày tối un đế giá thành một đơn vị lạnh là rẻ nhất. Bởi vì, giá
thành vật liệu cách nhiệt thường chiếm 24 đến 40 °/o giá thành toàn bộ hệ thống.
Tăng Theo phương trình không thứ nguyên: Nu=f(Re, Pr)
chiều dày cách nhiệt thì giá máy, giá vận hành tăng và ngược lại.
Tiêu chuẩn Reynol được xác định: Re=
Chiều dày cách nhiệt được xác định tù' biếu thức tính hệ số truyền nhiệt K:
Theo [TLl-Tr 10], chọn vận tốc nước muối chuyển động trong bể là:=0,4m/s

1=600 mm
K=

Hình 4.2 :Ket cấu của tường bao quanh bê
Ktư :Hệ số truyền nhiệt tối ưu qua vách phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh.
Nhiệt độ trung bình của nước muối ti=tm , Chọn theo loại đá sản xuất. Với đá
trong
suốt thì: Chọn ti= -8. Theo [[ TL2-Tr63],]
1
LỚ45,0,0Bả
7 p ti
35này
00 tra
o bảng 2 TL2 được Ktư= 0,28 W/m2K
Với

Chọn nhiệt độ môi trường là: tmt=37,7 (nhiệt độ tháng nóng nhất Đà Nằng)
58 0,0ch
Lê Đức Dậu 99N2

Trang1
Trang176


ấ\

ch

dẻ

nhi

In
0X

ôn
,
1

Thiết kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa CN
Nhiãut - Âiãún
Laúnh
f°
XÔ

thấ
Cá
ệt

Lóp tôn hoa
hình 4.4: cấu tạo đáy bế đá

m
Do nền bể có cấu trúc kiểu nền lửng (hở mặt đất). Bên dưới nền được sưởi ấm
p không
Bãkhí nóng đối lun tự nhiên nên nền bế không xảy ra hiện tượng đóng
bởi dòng
—"T
băng.
1

và
o
Cũng dochị
kết cấu là nền lửng nên chiều dày cách nhiệt của nền cũng được chọn
đúngLớ
bằng chiều dầy cách nhiệt của tường tóc là :
Errorĩ Bookmark not defỉned.=0,123 m
u
vệ
p

lực
ch

:Các hệ số tra ở bảng 3.2 [TL2-Tr63]

Chiều dày lớp cách nhiệt:
=0,035=0,123 m

Như vậy hệ số truyền nhiệt thực Kthực (Ktư) do tăng :
Kthực= =0,29 W/m2K
4.2.2 Chiều dày lóp cách nhiệt đáy hể:

Lơp inox

Lóp cách nhiệt

Lê Đức Dậu 99N2

Trang18

Thiết kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa CN
Nhiãut - Âiãún
Laúnh

4.3. KÉT CẤU CÁCH ẲM:
Lớp cách nhiệt được bao bọc bởi lớp Inox và lớp tôn kín nên kết cấu được
xem là cách ẩm hoàn toàn, vấn đề ở chồ là các mối ghép (tiếp xúc) phải hoàn toàn
kín khít, đảm bảo chặn đứng các dòng ẩm khuếch tán vào lớp cách nhiệt, gây nấm
móc, thối rữa, phá huỷ lóp vật liệu cách nhiệt.

4.4. TÍNH KIÈM TRA ĐỌNG SƯƠNG:
Đế tránh hiện tượng đọng sưong trên bề mặt ở phía nhiệt độ cao, thì nhiệt độ trên bề
mặt tường phải cao hơn nhiệt độ đọng sương ở điều kiện môi trường tính toán.

Điều kiện tránh hiện tượng đọng sương trên bề mặt: theo [TL2-Tr66]:

Ktt< Ks

Trong đó: Ktt :Hệ số truyền nhiệt thực: 0,23 W/m2K.

Lê Đức Dậu 99N2

■&.G3.Ễ5'

Trang19


Thiết kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa CN

Nhiãut - Âiãún
Laúnh
CHƯƠNG V:
TÍNH NHIỆT BẺ ĐÁ
Việc tính toán nhiệt bể đá nhằm xác định tổng tổn thất lạnh để sản xuất 1 kg đá
Đế từ đó làm cơ sở cho việc tính toán năng suất lạnh và thiết kế thiết bị trao đối nhiệt
có năng suất lạnh cho phù họp.

Tổn thất lạnh của bế đá bao gồm các tổn thất sau: Qo= Q1+Q2
Trong đó: -Qi: tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh
-Ọ2: tổn thất lạnh do đông đá và làm lạnh khuôn
-Q3: tổn thất lạnh do vận hành
5.1: TỔN THẤT LẠNH RA MÔI TRƯỜNG XƯNG QUANH, Qi:
Ql=Qll + Ql2+Ọl3

hinh5.1ĩ kết cấu tường bế đá
Tốn thất lạnh qua tường bế đá dưới được xác định theo công thức :
Qii = Kt.Ft.tt ; [ w ]

Lê Đức Dậu 99N2

TranglO


Thiết kẽmáy tạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trờiđếsản xuất đá sạch. Khoa
CN Nhiãut - Âiãùn
Laúnh
Ft = 2 .(C.D + R.C) =2.C.(D + R)

=2( 1,24+1,18)0,6 = 2,904[ m2 ]

Lop inox Lỏp cách nhiệt

hinh5.2: kết cấu đáy bế đá

Ọ12 — Kn.Fn.Atn

- Kt Hệ số truyền nhiệt thực qua đáy bế.

Kn=Kt =0,29 [W/m2k] theo tính toán trên mục 4.2

Vậy: Q12 =0,29 1,463245,7=19,39 [W].

Lê Đức Dậu 99N2

ÌS.EQỊ^S'

Trangl 1


Thiết kẽmáy tạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trờiđếsản xuất đá sạch. Khoa
CN Nhiãut - Âiãùn
Laúnh
5.1.3 Tổn thất nhiệt qua nắp bể Qis : w
12

hình 5.3: Kết cẩu nắp bế đá

1 - Tấm bạt đậy kín: - Độ dày: b = 0,00lm

- Hệ số dẩn nhiệt: =0,18 w/m.k

2 - Lớp gỗ:

- Độ dày: g =0,03 m

- Hệ số dẩn nhiệt: =0,15 w/m.k

3 - Lớp đệm không khí

4 - Môi trường nước

muối
Dòng nhiệt qua nắp bế được tính :

Qi3 = Kn. Fn .A tn

Kn :Hệ sổ truyền nhiệt qua nắp bể,
W/m2K
Lê Đức Dậu 99N2

■&.G3.Ễ5'

Trang22


Thiết kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa CN
Nhiãut - Âiãùn
Laúnh
Tra như đối với trường hợp bề mặt trong của trần của buồng đối lưu tự nhiên.
Hệ số truyền nhiệt qua nắp bế đá :

Kn w/m.k
Error! Bookmark not defincd._ nhiệt độ tính toán của nước muối
Error! Bookmark not defìned._ nhiệt độ tính toán của không khí bên ngoài
Error! Bookmark not detìned.- hệ số kể đến vị trí của kết cấu bao che đối
với không khí ngoài trời.

Vì phòng đệm không thông với khí trời nên, =0,6 theo [TL14-Tr439]
Nên 27,42 °c

V ậy tổn thất nhiệt qua nắp bể : Q 13=2,481,463227,42 =99,5 w

Tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che : Qi = 38,48+19,39+99,5=157,4W

5.2. TỎNG TỎN THẤT LẠNH DO ĐÔNG ĐÁ VÀ LÀM LẠNH KHUÔN: Qĩ,
KJ/KG
, Q2[KW], =1500[S]
q2=q2i+q22+q23
Trong

đó : q2ỉ: tổn thất lạnh do đông đa,
q22:
tổn
thất
lạnh
do
rã
đá,
q23: tổn thất lạnh do làm lạnh khuôn, [KJ/KG]

[KJ/KG]

[KJ/KG]

5.2.1. Ton thất lạnh do đông đá q2h

qi =cpw.( tH20- 0) + r + Cpi (0- tđ ) ( Công thức 11 -50 trang 462 , TL4)
qi bao gồm 3 quá trình :
Lê Đức Dậu 99N2

Trang23


Thiết kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa CN
Nhiãut - Âiãún
Laúnh
td : Chọn bằng-4°c tức quá lạnh xuống- 4°c.
ÍH20: Nhiệt độ nước ban đầu khi vào khuôn, tuỳ thuộc nguồn nước sử
dụng.Nước sản xuất đá lấy từ mạng nước thành phố đã qua xử lí, lấy lớn hơn nhiệt độ
trung bình năm từ 3 -ỉ- 4°c

ÍH20 = ttbnăm + (3 + 4)°c ttbnăm= 25,5°c (tra bảng 1-1 , cột 3 [TL2- Tr
8])
độ chênh lệch nhiệt độ lấy 3,4 °c
ÍH20 =25,6 +3,4 = 29°c

Vậy q2i= 4,18( 29-0) +335 + 2,1(0 - (-4)) = 464,62 KJ/kg
5.2.2. Ton thất lạnh do rả đả q22:
Đe lấy đá ra khuôn dễ dàng, thường người ta phải làm tan lóp bề mặt đá tiếp
xúc vớimặt khuôn tan thành nước với độ dày 0,5 -ỉ- 2 mm (Trang 463 , TL4)
Đe tan lóp bề mặt có nhiều cách : Dùng nước nóng , nước muối nóng hoặc
hơi trích hoặc đơn giản nhất dùng nước lạnh t = 20 - 30 °c dội vào khuôn.

càng lớn nếu lượng nườc đá Grã càng lớn, hay nói cách khác bề mặt khuôn càng
phẳng thì tổn thất khuôn càng nhỏ.
Chọn chiều dày lớp đá bị tan ra do rã đá . Như vậy:
92=
Xác định Grã: Tống khối lượng nước đá bị mất đi khi rả đá ứng với một mẻ
đá.

Lê Đức Dậu 99N2

Trang24


Thiết kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa CN
Nhiãut - Âiãún
Laúnh
q 2= KJ/kg
5.2.3. Ton thất lạnh do rũ đả q2ĩ:
Tốn thất lạnh q3 dùng đế làm lạnh khuôn tù’ nhiệt độ ban đầu tk xuống đến nhiệt
độ t2:
q23 =
q23 :Phụ thuộc vào vật liệu làm khuôn ( CK,), trọng lượng của khuôn gk và nhiệt
đô
(tk t2) số lượng khuôn

n =100 khuôn

G =40 kg

tk= t, =37,7°c
t2 = - 4°c

Vật liệu làm khuôn : Do đặc điểm làm việc trong môi trường nước muối dễ bị ăn
mòn. Mặt khác, đế không làm bẩn nước đá, biến màu nước đá cho nên vật liệu làm
khuôn đá được chọn là Inox

Độ dày thành khuôn = 0,5 mm

Tra phụ lục 33, [TL4- Trói7]

Khối lượng riêng của vật liệu : =7900 kg/m3

Nhiệt dung riêng của vật liệu : CK = 0,46 kj/kgK
Lê Đức Dậu 99N2

Trang25


Thiết kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa CN
Nhiãut - Âiãún
Laúnh
N :Công suất của động cơ

N và lấy theo các giá trị định hướng,, [TL2- Tr 87]

N

=

1

KW

= 0,95

Vậy

Q31=1000.1.0,95=950 w = 0,95 KW

5.4.2 Ton thất lạnh do mở cửa Q42,, W:
Đế tính toán dòng nhiệt khi mở cửa, ta sử dụng công thức: ọ42= B.F theo [TL14Trl46]

Trong đó: B- dòng nhiệt khi mở nắp, w/m2.

F- diện tích lớp không khí đệm. F= Fđh=l ,46320,045=0,066 m2
(h- khoảng cách từ mặt nước muối đến bề mặt tấm gỗ h=45mm)

Lê Đức Dậu 99N2

■&.G3.Ễ5'

Tranglô


Thiết kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa CN
Nhiãut - Âiãún
Laúnh
CHƯƠNG VI :
MÔ HÌNH MÁY LẠNH HẤP THỤ NH3/H2Ơ
6.1. TÍNH CÁP THIÉT CỦA ĐÈ TÀI:

Trong thời đại ngày nay, vấn đề tận dụng nguồn năng lượng tự nhiên và bảo vệ

môi trường đang có tính cấp thiết trên toàn thế giới như sử dụng năng lượng gió, thuỷ
năng .V..V. và đặc biệt là sử dụng năng lượng mặt trời. Theo tính toán của các nhà
khoa học hàng năm mặt trời truyền cho trái đất một lượng năng lượng gấp 10 lần so
với trữ lượng của tất cả các nguồn năng lượng trên trái đất. Vì vậy, việc sử dụng năng
lượng mặt trời có ý nghĩa rất lớn, nhất là đối với nước ta, một nước nhiệt đói (theo sổ
liệu khí tượng ở Viêt Nam, số giờ mặt trời trung bình là 2500 giờ).
Theo ý kiến của của các nhà nghiên cứu, việc sử dụng năng lượng mặt trời
thành nhiệt năng thì hiệu quả hơn nhiều so với thành co năng hay điện năng. Hiện
nay ở nước ta, năng lượng mặt trời mới được sử dụng phổ biến đế đun nước nóng
trong sinh hoạt. Tuy nhiên, vào mùa đông là thời điếm cần nước nóng nhất thì không
có mặt trời nhiều. Vì vậy, ta tập trung nghiên cún việc sử dụng năng lượng mặt trời
đế ứng dụng vào điều hoà không khí và sản xuất nước đá.
Trong khuôn khố của đề tài này, ta nghiên cứu và tính toán mô hình máy lạnh
hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời đế sản xuất nước đá. Ngoài ra máy lạnh hấp thụ
6.2. LựA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÁY LẠNH:
6.2.1. Phương ản đốt nóng trực tiếp hay dáng tiếp:

Phương án đốt nóng trực tiếp có hiệu quả cao hơn, bởi vì không có tổn thất
nhiệt qua các thiết bị trung gian, thiết bị đơn giản hơn, vốn đầu tư và tính phức tạp ít
hơn so với phương án đốt nóng gián tiếp. Tuy nhiên, ở đây ta chọn phương án đốt
nóng gián tiếp dùng nước làm chất tải nhiệt bởi vì, đế có thế sử dụng được các nguồn
năng lượng trong những ngày trời không có ánh nắng và những lúc hết mặt trời trong
ngày để duy trì độ ổn định hoạt động của máy lạnh.
6.2.2. Phương án máy lạnh 1 cấp hay 2 cấp:

Máy lạnh hấp thụ 2 cấp có tính hiêu quả hơn máy lạnh hấp thụ 1 cấp, nhưng
hệ thống máy lạnh hấp thụ 2 cấp phức tạp và chi phí đầu tư nhiều, nên hiện nay máy
lạnh hấp thụ 2 cấp sử dụng năng lượng mặt trời ít được sử dụng. Do đó trong đề tài
Lê Đức Dậu 99N2

Trang21


Thiết kế máy lạnh hấp thụ sửdụng nâng lượng mặt trời để sản xuắ đá sạch. Khoa CN
Nhiãut - Âiãún
Laúnh

6.3. CHỌN MỒ HÌNH MÁY LẠNH HẤP THỤ:
Một vấn đề đặt ra ở đây là thời gian có mặt trời trong ngày không dài (khoảng
10 giò), trong khi nhu cầu nuớc đá trong sinh hoạt có thể kéo dài đến đêm và lúc sáng
sớm (uống cafe).
Trong đề tài này ta chọn phuơng án giải quyết như sau:

Chọn khuôn đá loại 0,45 kg có cấu tạo 2 lỏi:

Lỏi trong có đường kính (Ị>1 = 10 mm, (Ị)p = 12 mm

Lỏi ngoài có đường kính ộ2 = 40 mm, ộ2’ = 36 mm,

Chiều cao của lỏi : 1 = 0,8500 = 400 mm
Đây là khuôn trong máy sản xuất nước đá sạch đang phô biến trên thị trường,
có thời gian đông đá khoảng 25 phút.
Để máy lạnh hấp thụ có thể hoạt khi hết ánh nắng mặt trời, để có thể sản xuất
nước đá thêm một vài mẻ hoặc duy độ lạnh trong bể đến khi xuất đá vào sáng hôm
sau, ta dùng thêm một bình tích đặt sau thiết bị ngưng tụ, một bình thu đặt sau thiết bị
hồi nhiệt II và tăng thể tích chứa ở thiết bị hấp thụ. Ban ngày, cường độ bức xạ năng
lượng mặt trời nhiều, lượng amoniăc bốc hơi nhiều. Sau khi ngưng tụ tại thiết bị
ngưng tụ, nó sẽ được tích góp lại tại bình tích đế có thế duy trì cấp lỏng môi chất cho
thiết bị bay hơi thêm một thời gian khi hết ánh nắng mặt trời. Bình thu dùng đế chứa
dung dịch loãng đế khi vào ban đêm ta dùng dung dịch loãng này hút hơi sinh ra ở

thiết bị bay hơi vào ban đêm khi dàn bay hơi hoạt động. Thiết bị hấp thụ vừa đóng
vai trò là thiết bị hấp thụ vừa là bình chứa dung dịch đậm đặc khi dung dịch loãng
hấp thụ hơi NH3 sinh ra tại thiế bị bay hơi về. Do đó thiết bị hấp thụ có thế tích lớn
hơn thể tích các bình hấp thụ có cùng công suất không có dự trữ.

Lê Đức Dậu 99N2

Trang2<ề