Thiết kế hệ thống sản xuất nước đá cây

Chương 1
VÀI NÉT VỀ NƯỚC VÀ NƯỚC ĐÁ
1/ Tính chất vật lý của nước
Nước là chất lỏng ở nhiệt độ thường, là một lưu chất quan trọng và đặc biệt.
Nước được sử dụng rộng rãi trong đời sống hằng ngày và cũng được sử dụng nhiều
trong công nghiệp như làm chất tải nhiệt, dung môi cho các phản ứng hoá học,
dung môi để hấp thụ , giải hấp….. Ngoài ra hơi nước đặc biệt quan trọng trong vấn
đề truyền nhiệt.
Tính chất vật lý:
 Khối lượng riêng lớn và biến đổi khá rộng theo nhiệt độ :
ρ (Kg/cm3)
T (0C)
0
1000
30
996
100
958
0
3
Khối lượng riêng lớn nhất là ở 4 C :1000 kg/cm
 Nhiệt dung riêng trung bình 4,18 kJ/kgK
 Hệ số dẫn nhiệt λ.102(W/mK) :
T(0C)
λ.102(W/mK)
0
55.1
30
61.8
100
68.3

 Độ nhớt động lực học
T(0C)
µ.106(Pa.s)
0
1790
30
804
100
282
0
 Ẩn nhiệt hoá hơi ở 100 C (1atm) 2260kJ/kg
 Ẩn nhiệt đóng băng 334kJ/kg
2/ Tính chất vật lý của nước đá
Nước đá được sử dụng rộng rãi trong làm lạnh, trữ lạnh cho vận chuyển,
bảo quản nông sản, thuỷ sản , thực phẩm, cho chế biến lạnh các sản phẩm từ thòt,
cho chế biến thuỷ sản ( ướp đá bột ) và cho sinh hoạt của nhân dân, nhất là các
vùng nhiệt đới để làm mát và giải khát
Tính chất vật lý của nước đá ở 00C và áp suất 0.98 bar
 Nhiệt độ nóng chảy tr = 00C
 Nhiệt lượng nóng chảy qr = 333.6kJ/kg
 Nhiệt dung riêng Cpd = 2.09 kJ/kgK
 Hệ số dẫn nhiệt λ = 2.326 W/mK
 Khối lượng riêng trung bình 900kg/m3


 Khi đóng băng thành nước đá thể tích nó tăng 9%
Nước đá được sử dụng để làm lạnh vì có khả năng nhận nhiệt của môi trường
xung quanh và tan ra thành nước ở 00C
Lượng lạnh cần thiết để biến 1kg nước ở nhiệt độ ban đầu t1 thành nước đá có
nhiệt độ t2 là

@ q = 4.18(t1 - 0) + qr + 2.09(0 - t2 )
3/ Phân loại nước đá
Theo thành phần nguyên liệu ban đầu người ta phân nước đá nhân tạo ra
các loại nước đá từ nước ngọt (nước lã, nước sôi, nước nguyên chất), Nước đá từ
nước biển và nước đá từ nước muối; nước đá từ nước sát trùng và kháng sinh
Từ nước ăn lấy từ mạng nước thành phố người ta sản xuất
o Nước đá đục khối lượng riêng ( khối lượng riêng 890 – 900kg/m3 )
o Nước đá trong ( khối lượng riêng 910 – 917kg/m3 ) ở nhiệt độ từ -8 đến 250C.
o Nước đá pha lê ( khối lượng riêng 910 – 920kg/m3 )
Phân loại theo cách khác
o Nước đá thực phẩm
o Nước đá khử trùng
o Nước đá từ nước biển
Theo hình dạng nước đá
o Nước đá khối
o Nước đá tấm
o Nước đá ống
o Nước đá mảnh
o Nước đá thỏi
o Nước đá tuyết
Nước đá đục có màu trắng vì trong đó có ngậm các bọt khí và tạp chất, khi tan
để lại chất lắng. Nứơc đá trong là trong suốt và có màu phớt xanh, khi tan không
để lại chất lắng.
Trong công nghệ sản xuất nứơc đá từ nước ngọt, ngừơi ta đòi hỏi những yêu
cầu đặc biệt đối với nguyên liệu nước
Thông thường nguồn nứơc phải đảm bảo các yêu cầu sau :
 Số lượng vi khuẩn trong nước không quá 100 con/ml
 Vi khuẩn đường ruột không quá 3 con/l
 Chất khô cho phép là 1 g/l
 Độ cứng chung của nước không quá 7 mg/l

 Độ đục theo hàm lượng các hạt lư lửng không quá 1,5 mg/l
 Hàm lựơng sắt không quá 0,3 mg/l
 Nồng độ cho phép của các ion hydro trong khoảng 6,5 đến 9,5
 Hàm lượng các tạp chất đối với nước đá trong sản xuất ở gần -100C


Tạp chất
Hàm lượng tối đa
Hàm lượïng muối chung mg/l
250
Sunfat + 0,75 clorua + 1,25 natri cacbonat mg/l
170
Muối cứng tạm thời mg/l
70
Sắt mg/l
0.04
Tính oxy hóa mg/l
3
Nồng độ iôn hydro (pH)
7
4/ Ảnh hưởng của tạp chất đến chất lượng nứơc đá
Tạp chất
Ảnh hưởng đến chất lượng nước đá
Kết quả chế biến nước
CaCO3
Tạo thành chất lắng bẩn thường ở phần
Tách ra được
dưới và giữa cây đá làm nứt ở nhiệt độ
thấp
MgCO3

Tạo thành chất lắng bẩn và bọt khí. Làm Tách ra được
nứt ở nhiệt độ thấp
Ôxit sắt
Cho chất lắng màu vàng hay màu nâu và Tách ra được
nhuộm màu chất lắng canxi và magie
Ôxit silic và
Cho chất lắng bẩn
Tách ra được
ôxits nhôm
Chất lơ lửng
Cho cặn bẩn
Tách ra được
Sunfat natri
Tạo các vết trắng, tập trung ở lõi, làm
Không thay đổi
clorua và
cho lõi đục và kéo dài thời gian đóng
sunfat canxi
băng. Không có chất lắng
Clorua canxi
Cho chất lắng xanh nhạt hay xám nhạt,
Biến đổi thành sunfat
& Sunfat
tập trung trong lõi, kéo dài thời gian
canxi
magie
đóng băng và tạo lõi không trong suốt
cao
Clorua magie Thường biểu hiện dưới dạng các vết
Biến đổi thành clorua

trắng, không có cặn
canxi
NaCO3
Một lượng nhỏ cũng có thể làm nứt ở
Biến đổi thành
0
nhiệt độ dưới -9 C. Tạo ra các vết màu
cacbonat natri
trắng, tập trung ở lõi ,kéo dài thời gian
đóng băng. Tạo độ đục cao, không có
cặn
Khi độ pH > 7 và trong nước có các loại muối canxi , magiê và đặc biệt là natri
cacbonatthì cây đá sẽ giòn , dễ gãy vì vậy nên làm nứơc đá đóng băng ở -80C và
làm tan giá ở 200C. Điều kiện bình thường là -100C và 350C
5/ Một số phương pháp sản xuất nước đá


 Bể đá khối sx các loại
 Nước đá đục
 Nước đá trong suốt ( nước đá phalê)
 Nước đá tấm
 Phương pháp Vibushevich
 Phương pháp Fechner và Grasso
 Máy làm đá mảnh Flak- Ice của Croby Field( York – Coporation)
 Máy đá tuyết Pak- Ice của Taylor
 Máy đá mảnh của Short và Raver
 Máy làm đá ống
 Máy đá cỡ nhỏ
6/ Bảo quản và vận chuyển nước đá
Có nhiều phương pháp bảo quản nước đá : bảo quản trong kho, thùng chứa,

silô, dự trữ lạnh trong bể nước hoặc bể nước muối lạnh dưới dạng cháo lạnh
 Đá khối thường được bảo quản trong kho đá và được vận chuyển trên các
toa tàu lạnh
 Đá mảnh thường được bảo quản trong các thùng chứa hoặc các silô
Chương 2
QUI TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ
1/ Cơ sở vật lý của quá trình đông đá
Trong làm lạnh đông khi nhiệt độ xuống dưới 00C mà vẫn chưa có sự đóng
băng đá, đó là hiện tượng chậm đóng băng ( sự quá lạnh ). Sự chậm đóng băng do
sự chậm tạo thành tâm kêt tinh và do hiện tượng chuyển động nhiệt Bơ- rua-nơ và
chuyển động tương hỗ (kêt hợp). Khi làm lạnh đến một nhiệt độ thấp nào đó mà
hệ thống chuyển động được cân bằng lực theo phương trình Pkết hợp = Pđẩy +
Pcg.đ.nhiệt thì xuất hiện tâm kêt tinh của mạng lưới tinh thể, lúc này tương tự như
xảy ra phản ứng tổng hợp : Các phần tử lỏng liên kết với mạng tinh thể hiện có
thành một khối nước đá và toả ẩn nhiệt đóng băng ra. Ẩn nhiệt đóng băng toả ra
qua lớp nước đóng băng tới môi trường toả lạnh hoặc trực tiếp hoặc qua nhiệt trở
của thành
2/ Chọn phương án sản xuất nước đá
Ngày nay khoa học kỹ thuật tiến bộ nên có nhiều loại máy sản xuất nước đá
như : máy đá khối, máy đá vảy, máy đá viên,….Các loại máy trên có thể hoạt động
liên tục hoặc gián đoạn, có loại làm nước đá trực tiếp, có loại gián tiếp qua nước
muối.
Ưu và nhược điểm của phương pháp làm lạnh gián tiếp
Về mặt nhiệt động làm lạnh gián tiếp qua chất tải lạnh có tổn thất năng
lượng lớn hơn do phải truyền qua chất trung gian
Về kinh tế cũng tốn kếm hơn do phải chi phí thêm thiết bò : bơm, dàn lạnh,
đường ống cho vòng tuần hoàn chất tải lạnh


Hệ thống lạnh gián tiếp chỉ có ưu điểm về mặt vận hành khi

 Khó sử dụng trực tiếp dàn bay hơi để làm lạnh sản phẩm
 Môi chất lạnh có tính độc hại, vòng tuần hoàn chất tải lạnh được coi là vòng
tuần hoàn an toàn
 Khi có nhiều hộ tiêu thụ lạnh, khó kiểm soát được sự rò rỉ môi chất ở quá
nhiều đường ống, dàn lạnh và tránh hệ thống phải nạp quá nhiều môi chất
lạnh
Đối với đồ án này thì năng suất thuộc loại trung bình và dạng nước đá sản
xuất để tiêu dùng (dạng cây 50 kg) nên em chọn phương án làm lạnh gián tiếp qua
nước muối. Phương pháp này thuộc loại cổ điển, có nhiều nhược điểm về chỉ tiêu
kinh tế cũng như chỉ tiêu vệ sinh nhưng được có ưu điểm lớn là đơn giản, dễ chế
tạo, sử dụng cho năng suất lớn, thao tác trong sản xuất gọn, vốn đầu tư thấp. Hiện
nay thì hầu hết các phân xưởng sản xuất nước đá ở nước ta đều chọn phương pháp
này.
Chọn bể nước đá khối để sản xuất nước đá cây ( loại 50kg/ cây)
Thông số cơ bản của loại đá khối tiêu chuẩn [1]
Khối lượng 50kg
Kích thước khuôn đá
o Tiết diện trên (mm x mm) 380 x 190
o Tiết diện dưới (mm xmm) 340 x 160
o Chiều cao chuẩn 1101mm
o Chiều cao tổng 1115 mmm
Chọn nhiệt độ trung bình của nước muối -100C (nước muối vào -110C, nước muối
ra -90C)
o Tra đồ thò ta được thời gian đông đá 19h
o Thời gian đông đá được tính toán theo công thức kinh nghiệm
Với năng suất của bể đá 30tấn/ ngày
Tiêu chuẩn bể nứơc đá ( kiểu nước muối)[2]
 Năng suất chứa của bể đá 30 tấn
 Số khuôn trong một dây 10
 Số ngăn trong bể 2

 Số dãy trong một ngăn bể 30
Dài (mm)
Rộng(mm)
Chiều cao bể (mm)
Để xếp khuôn đá
Để đặt dàn bay hơi
14950
4800
775
1350
Bể nước muối được bố trí chia làm ba ngăn . Hai ngăn 2 bên để xếp khuôn đá ,
ngăn giữa để đặt giàn bay hơi. Trong bể được bố trí một cánh khuấy ( có cánh


hướng dòng để tuần hoàn nước muối từ giàn bay hơi ra làm lạnh khuôn rồi quay
trở lại giàn bay hơi.
o Dàn bay hơi được chọn là giàn bay hơi ống đứng
o Máy lạnh phục vụ cho bể nước muối là máy lạnh ammoniac một cấp
o Thiết bò ngưng tụ được chọn là bình ngưng ống chùm
3/ Chọn nồng độ nước muối
Đònh nghóa chất tải lạnh
Là chất trung gian nhận nhiệt của đối tượng cần làm lạnh chuyển tới thiết
bò bay hơi cấp cho môi chất lạnh sôi. Chất tải lạnh đôi khi còn được gọi là môi chất
lạnh thứ cấp.
Yêu cầu đối với chất tải lạnh
 Tính chất vật lý
Nhiệt độ đông đặc phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh ít nhất
0
là 5 C, tránh làm nổ ống do nguy cơ đông đặc.(thí dụ nếu nhiệt độ bay hơi của môi
chất lạnh -150Cphải chọn chất tải lạnh có nhiệt độ đông đặc -200C hoặc thấp hơn)

Ít bay hơi hay nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển phải cao để đỡ tổn that chất tải lạnh
đặc biệt là khi không chạy máy lạnh.
Hệ số dẫn nhiệt và trao đổi nhiệt phải lớn.
Nhiệt dung càng lớn càng tốt , khả năng trữ nhiệt càng lớn càng tốt
Độ nhớt và khối lượng riêng càng nhỏ càng tốt vì giảm được tổn thất áp
suất trên đường ống
 Tính chất hoá học
Không ăn mòn kim loại chế tạo máy , không ăn mòn thiết bò
Bền vững, không phân huỷ trong phạm vi nhiệt độ làm việc
 Tính an toàn
Không gây cháy nổ
Không làm ô nhiễm môi trường
 Tính chất sinh lý
Không độc hại với người và cơ thể sống
Không tác động xấu đến thực phẩm
 Tính kinh tế
Rẻ tiền, dễ kiếm , dễ vận chuyển và bảo quản
Từ những yêu cầu trên chất tải lạnh đựơc chọn là dung dòch nước muối NaCl
 Dùng nước muối để tải lạnh có những ưu điểm:
 Có hệ số truyền nhiệt lớn:  = 200-400(kcal/m2hK)
trường hợp chất lỏng chuyển động với vận tốc 5m/s thì  = 400000
(kcal/m2hK). Vì thế nên có lợi về mặt kinh tế là rút ngắn thời gian sản
xuất, thời gian phục vụ.
 Dùng muối NaCl (muối ăn) rẻ tiền, dễ kiếm, dễ bảo quản và dễ vận
hành.


 Không độc hại, không gây nổ, không bắt lửa.
 Nhiệt độ đóng băng thấp: NaCl 23.1% khối lượng có nhiệt độ Ơtectic 21.2C (Bảng 2-9 [5])
 Độ nhớt nhỏ nên giảm được công suất của bơm và trở lực thuỷ lực.:

NaCl 20% có  = 4.08 PaS ở -10C (Bảng 9/403- [16])
 Nhược điểm:
 Tính ăn mòn kim loại cao, làm cho thiết bò chống rỉ, chống mục. Để
khắc phục ta có thể sử dụng chất chống ăn mòn như : 1m3 dung dòch
pha 3.2 kg Na2Cr2O7 (có thêm 0.27 kg NaOH cho 1kg Na2Cr2O7) và
trước đó phải đưa dung dòch về
pH = 7. Mỗi năm cũng có một lần
phải thêm ½ lượng Na2Cr2O7 và kiềm ban đầu. Cũng có thể dùng 1.6 kg
Na2HPO4.12H20 cho 1 m3 dung dòch NaCl (thêm vào hàng tháng).
 Dùng môi trường nước muối để tải lạnh có thể gặp phải nguy hiểm vì
hiện tượng chất tải lạnh đóng băng. Vì thế phải thường xuyên kiểm tra
nồng độ nước muối và thường chọn nồng độ nước muối có khoảng nhiệt
độ dự trữ để khi có hạ nhiệt độ dưới yêu cầu vẫn chưa làm đóng băng
dung dòch được.
Bảng 2-10 [4]: Tính chất của dung dòch NaCl, ta có thể chọn NaCl 23% có
Tđb = -20C, nhiệt dung riêng ở 0C: c= 0.794 kcal/kgK, hệ số dẫn nhiệt ở -10C: 
= 0.434 kcal/kgK.
Khi đó chọn nhiệt độ của nước muối trong bể đá là -10C.
4/ Qui trình sản xuất nước đá


Nước cấp từ
thành phố

Xử lý nước

nước

Cấp nước vào
bể chứa

Cặën bã

Muối

Hoà tan trong
bể

Rót nước vào
khuôn

Cho vào bể đá

Đóng băng

Nâng linh đá ra
khỏi bể

Bể tan đá

Lấy ra
Giải thích qui trình
Nguồn nước sử dụng:[12]
Nguồn nước cấp có thể đi từ nhiều nguồn khác nhau chẳng hạn:


 Nước mặt: là các nguồn nước ở ao, hồ, sông, suối,…
 Nước ngầm
 Nước cấp từ thành phố
Ở đây sẽ sử dụng nguồn nước cấp từ mạng nước thành phố.

 Ưu điểm:
 Nguồn nước này đã qua xử lý, do đó sẽ tiết kiệm được chi phí xử lý
nước.
 Ở qui mô nhà máy này có năng suất nhỏ nên dùng nguồn nước này tiện
hơn nếu phải xây dựng thêm một công trình cấp nước.
 Nhược điểm:
 Chi phí cho việc sử dụng nước nhiều.
 Đôi khi cung cấp không ổn đònh.
Xử lý nước: [1]
Mặc dù nước cấp từ thành phố đã qua xử lý sơ bộ tuy nhiên do nước đá dùng
để uống, bảo quản thực phẩm phải đảm bảo yêu cầu vệ sinh như đối với các thực
phẩm tiêu dùng trực tiếp vì vậy cần phải được xử lý trước khi đưa vào sản xuất.
Nước xử lý phải đạt được các yêu cầu sau
 Số lượng vi khuẩn trong nước phải nhỏ hơn: 100 con/ml
 Vi khuẩn đường ruột phải nhỏ hơn: 3con/l
 Chất khô cho phép: 1g/l
 Độ cứng chung của nước: < 7mg/l
 Độ đục theo hàm lượng các hạt lơ lửng không quá 1.5mg/l
 Hàm lượng sắt: < 0.3mg/l
 pH= 6.5-9.5
Cấp nước vào bể chứa:
Nước sau khi qua xử lý sẽ được bơm bơm vào bể chứa để cung cấp cho sản
xuất và sinh hoạt.
 Tính thể tích bể đá:
Lượng nước dùng để sản xuất 600 cây đá (cây 50 kg) trong ngày: V1= G.g/ 
Trong đó: G : 600 cây/ngày
g : khối lượng một cây đá, g= 50 kg
 : khối lượng riêng của nước ở 330C,  = 999 kg/m3
V1 = 600x50/999 = 30 m3/ngày
Lượng nước dự trữ: V2 = 5m3

Vậy thể tích bể chứa là: V = V1 + V2 = 30 + 5 = 35 m3
Kích thước bể chứa: dài x rộng x cao = 5x3.5x2 (m)
Cấp nước vào khuôn:
Vì hệ thống không sử dụng máy rót nước nên cứ sau mỗi mẻ công nhân lấy
đá ra sẽ gắn vòi nước vào các ống cấp nước được thiết kế phía trên bể đá chuyền
xuống châm nước vào khuôn.


Khi châm nước phải châm mực nước trong khuôn thấp hơn mực nước muối
để làm lạnh đông điều và nhanh. Đồng thời, mực nước trong khuôn phải thấp hơn
miệng khuôn để tránh khi đông thể tích của nước đá tăng 9%, trào ra ngoài làm
giảm nồng độ của nước muối.
Quá trình đông đá: [2]
Sau khi châm nước vào khuôn, thì cho vào bể nước muối, thực hiện quá trình
đông đá.
Nước muối được hoà tan trong bể với nồng độ chọn trước, sẽ được làm lạnh
bởi dàn bay hơi ống đứng tới nhiệt độ -11C và chuyển động trong bể nhờ các máy
khuấy.(nhiệt độ nước muối vào dàn bay hơi là -90C, nhiệt độ nước muối ra khỏi
dàn bay hơi -110C )
Khi đó quá trình truyền nhiệt giữa nước muối lạnh và nước lỏng qua vách
khuôn. Nước lỏng sẽ giảm nhiệt độ cho tới nhiệt độ đóng băng (ở đây nhỏ hơn 0C)
thường là -5.
t1 > t2
M

d

t2, 2

t1, 1

d
o

M

d

Hình 1: Sơ đồ của quá trình đông đá
Bề mặt truyền nhiệt là vách khuôn đá, với bề dày của thành là M (m), hệ số
dẫn nhiệt của thành kim loại là M( W/mK).
Thành được tiếp xúc với nước có nhiệt độ t1 > 0C, hệ số cấp nhiệt từ phía
nước vào đá là 1 ( W/m2K).
Nhiệt độ của môi trường tải lạnh là t2, hệ số cấp nhiệt từ vách phẳng vào môi
trường là 2 ( W/m2K).
Hệ số dẫn nhiệt của nước đá là đ ( W/mK) , của thành kim loại là M(
W/mK).
d bề dày thành nước đá tạo thành, 0 nhiệt độ vách nước đá vừa đông (C).
Ta có, dòng nhiệt từ nước vào bề mặt đá q1 phụ thuộc vào t1-0 : q1 = 1(t1-0)
(W/m2)
Khi ở bề mặt thành có lớp đá dày d, hệ số truyền nhiệt từ mặt thành vào môi
trường tải lạnh:


K

o  t2
d M
1 

t1  t 2 



 d M  2 

(2-2)

Khâu tách khuôn :
Sau khi đá đông , đá được tách ra khỏi khuôn bằng phương pháp cơ học.
Công nhân sẽ nhấc khuôn đá ra dùng vòi nước sòt vào khuôn trong thời gian từ 2-4
phút. Đá được lấy ra và vận chuyển đến phòng bảo quản đá .
Sau khi tách đá ra khỏi khuôn thì tiến hành châm nước vào khuôn rồi cho
vào bể nước muối tiếp tục thực hiện mẻ mới.
Chương 3
TÍNH CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM XUNG QUANH BỂ NƯỚC ĐÁ
1/ Giới thiệu về vật liệu cách nhiệt và vật liệu cách ẩm [3]
 Vật liệu cách nhiệt
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 đôï thấp qua kêt cấu bao che. Chất
lượng vách cách nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của vật liệu cách nhiệt
Các yêu cầu đối với vật liệu cách nhiệt
 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 và không ăn mòn các vật liệu xây dựng tiếp xuc với nó
 Không cháy hoặc không dễ cháy
 Không bắt mùi và không có mùi lạ
 Không gây nấm mốc và phát sinh vi khuẩn, không bò chuột, sâu bọ đục phá
 Không độc hại đối với cơ thể con người
 Không độc hại đối với sản phẩm bảo quản, làm biến chất và làm giảm chất

lượng sản phẩm
 Vận chuyển, lắp ráp, sửa chữa, gia công dễ dàng
 Rẻ tiền, dễ kiếm
 Không đòi hỏi sự bảo dưỡng đặc biệt
Tuy nhiên mỗi loại vật liệu đều có ưu, nhược điểm, khi chon vật liệu cách nhiệt
cho một trường hợp cụ thể nào đó cần phải lợi dụng triệt để các ưu điểm và hạn
chế tới mức thấp nhất các nhược điểm của nó.
Trong tất cả các yêu cầu trên thì yêu cầu về độ dẫn nhiệt nhỏ là quan trọng nhất.
Các loại vật liệu cách nhiệt thường dùng:
Vật liệu có nguồn gốc từ vô cơ : sợi khoáng ( bông thuỷ tinh, bông xỉ gia
công và sản xuất từ việc nung chảy silicat), thuỷ tinh bọt, sợi amiăng hoặc sợi gốm
Vật liệu từ các chất hữu cơ: bấc lie, trấu, xơ dừa, polystirol, polyurethane,
polyetylen, nhựa phênol, nhựa ureformadehit


Hiện nay polystỉol và polyurethane được sử dụng rộng rãi nhất
 Vật liệu cách ẩm
Do sự chênh lệch nhiệt độ ở môi trường bên ngoài và nhiệt độ buồng lạnh,
xuất hiện độ chênh lệch áp suất hơi nước giữa ngoài và trong buồng lạnh. Áp suất
ngoài môi trường lớn . Áp suất trong buồng lạnh nhỏ, do đó luôn luôn có một dòng
ẩm đi từ ngoài vào buồng lạnh. Gặp nhiệt độ thấp, ẩm ngưng đọng trong kết cấu
cách nhiệt, phá huỷ khả năng cách nhiệt gây nấm mốc và thối rữa vật liệu cách
nhiệt. Chính vì vậy cách nhiệt lạnh bao giờ cũng đi cùng với cách ẩm
Yêu cầu đối với lớp cách ẩm
 Nếu tính từ phái nóng vào phía lạnh thì vò trí lớp cách nhiệt ở trong và lớp
cách ẩm ở ngoài
 Lớp cách ẩm không cần dày (2.5 – 3 mm) nhưng phải liên tục, không nên
đứt quãng hoặc tạo ra vết nứtđể làm cầu cho ẩm thấm vào buồng
 Nhất thiết không được bố trí một lớp cách ẩm nào phía trong lớp cách nhiệt
 Vật liệu cách ẩm chủ yếu hiện nay là bitume

2/ Tính cách nhiệt cho vách
Kết cấu vách được chọn như sau
Vật liệu

Bề dày
I (m)
0.02
0.25
0.02
0.003

Lớp vữa ximăng
Lớp gạch
Lớp vữa ximăng
Lớp cách ẩm bitumen
Lớp cách nhiệt styropore
Lưới thép
Lớp vữa ximăng

 cn

Hệ số dẫn nhiệt
i (W/mK)
0.88
0.82
0.88
0.18
0.47

Hệ số khuếch tàn

(g/m.h.mmHg)
0.012
0.014
0.012
0.000115
0.001

0.88

0.012

0.02

Hệ số truyền nhiệt qua vách: [3]
k

1

 
1
  i  cn 
1 i 1 i cn  2
1

n

(3-1)

n
1  1


1 

Từ đó:   cn  cn      i 
(3-2)
 k  1 i 1 i  2 
Trong đó:
 1 : hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài (phía nóng) tới tường
(W/m2K)
Bảng 3-7/65 [3] : chọn 1 = 25.63 (W/m2K) (tăng 10% vì khí hậu Việt Nam
nóng hơn)


 2 : hệ số toả nhiệt của vách vào trong bể nước muối, chọn 2 = 300
(W/m2K)
 cn : chiều dày lớp cách nhiệt (m)
 cn : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt.
Theo [2] : ta có k = 0.23 (W/m2K)
 Chiều dày lớp cách nhiệt
 1
3x0.02 0.25 0.003
1 
 1
 cn  0.047 





  0.184(m)

0.88
0.82 0.18 300 
 0.23  25.63
Chiều dày cách nhiệt thực phải chọn lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã xác
đònh ở trên. Ở nay chọn cn = 0.2 m với 2 lớp x 100mm
Khi đó:
1
k
 0.21 (W/m2K)
1
3x0.02 0.25 0.003
0.2
1





25.63
0.88
0.82 0.18 0.047 300
 Kiểm tra đọng sương trên bề mặt ngoài củavách cách nhiệt:[3]
Mật độ dòng nhiệt có thể tính theo: q = k(t1-t2) hay q = 1(t1-tw1)
 t1 : nhiệt độ ngoài không khí, t1 = 37.3C
 t2 : nhiệt độ trung bình trong bể đá, t2 = -10C
 ts : nhiệt độ đọng sương, tra giản đồ trạng thái không khí ẩm( với không
khí có nhiệt độ 37.3C và độ ẩm 75%) ta có; ts = 31C

t1

tw1
tw2

t2
Hình 2: Sự truyền nhiệt qua vách
t t
 k   1 1 w1
t1  t 2

(3-3)

Điều kiện không đọng sương là: tw1 > ts hay ks ≥ k
t t
(3-4)
 k  1 1 s = ks
t1  t 2


Thực tế người ta lấy:

k s  0.95. 1

t1  t s
37.3  31
 0.95 x 25.63
 3.24
t1  t 2
37.3   10

Trong đó 0.95 là hệ số an toàn

Để vách ngoài không đọng sương k = 0.21 < ks = 3.24 (thỏa)
 Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt:[2] Cơng nghệ lạnh nhiệt đới
Điều kiện cách ẩm cho tường là tổng trở lực dẫn ẩm của tường ( 1 hay nhiều
lớp )phải lớn hơn trở lực dẫn ẩm tối thiểu khi có sự chênh lệch áp suất riêng phần
của hơi nước ở hai bên bề mặt tường
Theo Dusin, tổng trở lực dẫn ẩm cần thiết ( tối thiểu )của các lớp vật liệu của
tường phải đạt
Rn = 1.6 P (m2.h.mmHg/g)
Trong đó:
P = Pe – Pi : chênh lệch áp suất riêng phần của hơi nước ở hai bên bề mặt
tường.
 Không khí có t = 37.3C ,  = 75%  Pe = 37 mmHg
 Muối có nồng độ khối lượng 23%  phần mol của muối trong dung dòch :
0.23
58.5
x
 0.084
0.23 1  0.23

58.5
18
Áp suất của hơi nước bão hoà ở -10C : p0 = 1.946 mmHg
 áp suất riêng phần của hơi nước trong bể nước muối : Pi = P0(1 – 0.084) =
1.78 mmHg
 Rn = 1.6(3.7 – 1.78) = 56.35
Để tránh đọng ẩm trong vật liệu cách nhiệt:

i



i



 vs
 Rn
 vs

(3-5)

 I, I :bề dày và hệ số khuyếch tán ẩm của vật liệu cách nhiệt và vật liệu
xây dựng
 vs, vs : bề dày và hệ số khuyếch tán ẩm của vật liệu cách ẩm
Ta có :
3x0.02 0.25
0.2
0.003



 248.9 Rn (thỏa)
0.012 0.014 0.001 0.000115
3/ Tính cách nhiệt cho đáy
Vật liệu
Lớp vữa ximăng
Lớp bêtông
Lớp vật liệu cách nhiệt (xỉ lò cao)

Bề dày

I (m)
0.02
0.2
 cn

Hệ số dẫn nhiệt
i (W/mK)
0.88
1.4
0.18

Hệ số khuếch tàn
(g/m.h.mmHg)
0.012
0.004
0.012


Lớp cách ẩm bitumen & giấy dầu
Lớp bêtông cốt thép có dây điện
trở đốt nóng
Cát
Đất nện, đá dăm dần kỹ
Đất tự nhiên

0.005
0.2

0.00018
1.4

0.004

n
1  1

1 

Kết cấu đáy Từ công thức (3-1):   cn  cn      i 
k



i

1
i
2 
 1

2
Hệ số k của nền có sưởi k = 0.29(W/m K)
1 = 25.63 (W/m2K)
2 = 300 (W/m2K)
 1
0.02 0.2 0.005 0.2
1 
 1
cn  0.19







  0.0.58 (m)
 0.29  25.63 0.88 1.4 0.18 1.4 300 

Chọn cn = 60 cm
4/ Tính cách nhiệt cho nắp
Nắp dùng gỗ có  = 0.15 (W/m2K)
Hệ số truyền nhiệt qua nắp : k = 2.32
 1
1 
 1
Từ công thức (3-2):   cn  0.15

   0.037 (m)
 2.32  25.63 7 
Chọn cn = 5cm
Chương 4
CÂN BẰNG NĂNG LƯNG CHO QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ
1/ Tính toán năng suất lạnh
@ Tiêu tốn lạnh cho khuôn đá
G.1000
Q1 =
g k .0,1(t b  t p )kcal / ngay
g
G năng suất bể đá G = 30 tấn/ ngày
gk khối lượng một khuôn đá không gk = 7.2kg

g khối lượng của cây đá ( 25kg , 50kg) g = 50kg
tp nhiệt độ của nước muối lạnh -100C
0.1 nhiệt dung khuôn đá Kcal/kgđộ
tb nhiệt độ của nước ban đầu 330C
30.1000
Q1 =
7,2.0,1(33  (10))  18576kcal / ngay
50
@Tiêu tốn lạnh để làm lạnh đông và quá lạnh đông nước đá
Q2 = G. 1000[( tb – 0 ) + 80 + 0,5 (0 – t1 )]Kcal/ngày
tb nhiệt độ của nước ban đầu 330C


t1 nhiệt độ của đá ở cuối quá trình sản xuất, thường lấy cao hơn nhiệt độ của nước
muối chừng 50C (tức -50C )
Q2 = 30.1000 [(33-0) + 80 + 0,5 (0- (-5))] = 3465.103 kcal/ngày
@ Nhiệt lượng tương đương công cho máy khuấy
Q3 = 20640.Ne (kcal/ngày)
Trong đó
Ne công suất yêu cầu của máy khuấy kW
Ne = 7,5 kW
Q3 = 20640 x 7,5 = 154800 kcal/ ngày
@ Tổn thất khi tách đá khỏi khuôn
1000.G
Q4 =
f . .900.80 kcal/ngày
g
Trong đó
 da = 900kg/m3
f : là bề mặt cây đá, tuỳ thuộc loại cây đá

g = 50kg , f= 1,25m2
 : Là bề dày lớp đá tan (  = 0,001m )
1000.30
Q4 =
.1,25.0,001.900.80 = 54000Kcal/ngày
50
@ Tổn thất lạnh do truyền nhiệt ra ngoài bể đá
Q5 =  i ki Fi (t H  t p ).24 kcal/ngày
Trong đó
Fi : bề mặt nền, vách, nắp của bể
Ki hệ số truyền nhiệt của bể cách nhiệt
Lấy : đáy & vách :k = 0,5 kcal/m2.h.độ
Nắp
:k = 2
kcal/m2.h.độ
tH : nhiệt độ không khí trong xưởng sản xuất nước đá tH = 370C (vào mùa hè)
Kích thước bể nước đá
Kích thước (m)
Dài
14,95
Rộng
5,565
Cao
1,35

Đáy
Nắp
Xung quanh

Diện tích (m2)

14,95 x 5,565 = 83,2
14,95 x 5,565 = 83,2
(14,95 + 5,565) x 2 x 1,35 = 53,39

Q5 = [(83,2 + 53,39).0,5 + 83,2 . 2](37-(-10)).24 = 264736 kcal/ ngày


Tổng năng suất lạnh :
Q0 = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 kcal/ngày
Năng suất lạnh (kcal/ngày)
Q1
18576
Q2
3465.103
Q3
154800
Q4
54000
Q5
264736
3957112 kcal/ngày

3957112 x 4,28
= 196 kW
24 x3600
Q0 = 131,9 kcal/ngày.kg
Q0MN = (1,1 - 1,2) Q0
Q0MN = 1,2 x 196 = 235,2 kW
Chương 5
TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH

1/ Chọn các thông số của chế độ làm việc [3]
@Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ của buồng lạnh
Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh lấy thấp hơn nhiệt đo nước muối 5 – 60C
Ta chọn t0 = -150C ( nhiệt độ trung bình của nước muối là -100C)
@Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của
thiết bò ngưng tụ
Nếu thiết bò ngưng tụ làm mát bằng nước thì nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ
của nước ra từ 3 – 50C
Chọn tK = 400C
Nhiệt độ của nước vào và nước ra chênh nhau từ 2 – 60C và phụ thuộc vào kiểu
bình ngưng
Nếu sử dụng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt thì lấy nhiệt độ nước vào bình
ngưng cao hơn nhiệt độ của nhiệt kế ướt 3 – 40C
@Nhiệt độ quá lạnh
Nhiệt độ quá lạnh càng thấp năng suất lạnh càng lớn, vì vậy người ta cố gắng hạ
nhiệt độ quá lạnh xuống càng thấp càng tốt.
Tuy nhiên đối với máy lạnh amoniác một cấp và không có hồi nhiệt, thì nhiệt độ
quá lạnh khi qua thiết bò trao đổi nhiệt ngược chiều cao hơn nhiệt độ nước vào 3 50C
Chọn tql = 350C
@ nhiệt đôï hơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất
Để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng, người ta bố trí bình tách lỏng và đảm
bảo hơi hút về máy nén nhất thiết phải là hơi quá nhiệt.Độ quá nhiệt ở từng loại
máy nén và đối với từng loại môi chất có khác nhau.

Q0 =


Đối với môi chất ammoniac độ quá nhiệt từ 5 – 150C
Sự quá nhiệt hơi hút của máy lạnh ammoniac đạt được bằng 3 cách :
 Quá nhiệt ngay trong dàn lạnh bằng cách sử dụng van tiết lưu nhiệt

 Quá nhiệt nhờ hoà trộn thêm với hơi nóng trên trên đường về máy nén
 Quá nhiệt do tổn thất lạnh trên đường ống từ thiết bò bay hơi về máy nén
Do nhiệt độ cuối tầm nén của ammoniac rất cao nên độ quá nhiệt càng nhỏ càng
tốt
Chọn nhiệt độ quá nhiệt -100C
2/ Từ các thông số làm việc đã chọn ta xây dựng được chu trình lạnh với môi chất
amoniắc
1/ t0 = -150C
P0 = 2,41 at
0
2/ tK = 40 C
PK = 15,85at
0
3/ tql = 35 C
4/ tqn = -100C
Từ đồ thò ta xác đònh được
1 h1 = 1750 kJ/kg
2 h2 = 2025 kJ/kg
3 h3 = h4 = 660 kJ/kg
4 v1 = 0,55 m3/kg
Chương 6
TÍNH CHỌN MÁY NÉN
1/ Năng suất lạnh riêng khối lượng
q0 = h1 – h4 = 1750 – 660 = 1090 kJ/kg
2/ Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén
Q
196
m1 = 0 =
= 0,1798 kg/s
q0

1090
3/ Thể tích hút thực tế của máy nén hạ áp
VttHA = m1.v1 = 0,1798 x 0,55 = 0.099 m3/s
4/ Hệ số cấp của máy nén 
Hệ số cấp của máy nén là tỷ số giữa thể tích hút thực tế Vtt và thể tích hút lý
thuyết Vlt .  đặc trưng cho các tổn thất của quá trình nén thực so với quá trình
nén lý thuyết
 = c . tl .  K .  w . r

c : hệ số tính đếùn thể tích cheat
tl : hệ số kể đến tổn thất do tiết lưu

K :
 w : tổn thất do hơi hút vào xylanh bò đốt nóng


r : tổn thất do rò rỉ môi chất qua pittông, xilanh, secmăng và van từ khoang nén
về khoang hút
 = i w

 p  pk
p0  p0
 c  k
i = c . tl .  K =

p0
p0

lấy p0 = p k = 0,005 – 0,01 MPa

1

 m p0  p0 
 
p0 



chọn p0 = p k = 0,05 MPa
chọn m = 1 đối với máy nén ammoniac
c : tỉ số thể tích chết , c = 0,03 – 0,05 tuỳ theo từng loại máy nén
chọn c = 0,03
p0 = 2,41 x 0,098 = 0,2362 MPa
pk = 15,85 x 0,098 = 1,5533 MPa
 1,5533  0,05  0,2362  0,06 
0,2362  0,05
 0,03
i =

  0,61
0,2362
0,2362 
 0,2362 
Đối với máy nén thuận dòng
T
 15  273
w  0 
 0,824
TK
40  273

Vậy
 = i w = 0,61 x 0,824 = 0,502
5/ Thể tích hút lý thuyết
V
0,099
Vlt = tt 
 0,197 m3/s
 0,502
Vlt = 709,2 m3/h
6/ Hiệu suất nén
  i . e .td . el

 i : hệ số kể đến tổn thất trong, còn được gọi là hiệu suất chỉ thò của quá trình nén

 e : Hệ số kể đến tổn thất ma sát của các chi tiết máy nén

 td : Hệ số kể đến tổn thất do truyền động : khớp nối , đai truyền…
 el : hiệu suất động cơ (tuỳ theo từng loại động cơ)
7/ Công nén đoạn nhiệt
Ns = m.l
Ns : được gọi là công nén lý thuyết
m : là lưu lượng khối lượng qua máy nén kg/s
l : Công nén riêng (kJ/kg)
l = h2 – h1
Ns = m( h2 – h1) = 0,1798.( 2025 – 1750 ) = 49,445 kW


8/ Công nén chỉ thò :
Công nén chỉ thò là công nén thực do quá trình nén leach khỏi quá trình nén đoạn
nhiệt lý thuyết:

N
Ni = s ,kW

i

Trong đó  i là hiệu suất chỉ thò

i  w  b.t 0
Trong đó
T
 15  273
w  0 
 0,824
TK
40  273
b = 0,001
t0 = -150C
i  0,824  0,001.(15 )  0,809
N
49,445
Ni = s =
= 61,119 kW
i
0,809
9/ Công nén hiệu dụng Ne
Công nén hiệu dụng là công nén có tính đến tổn thất ma sát các chi tiết máy nén
như pittông, xylanh, tay biên trục khuỷ- ăc pittông… Đây chính là công đo được
trên trục khuỷ máy nén.
Ne = Ni + Nms
Trong đó Nms được tính như sau

Nms = Vtt.pms
Vtt ; là thể tích hts thực tế của máy nén
pms : là áp suất ma sát riêng
pms = 0,049 – 0,069 MPa đối với máy nén ammoniac thẳng dòng
chọn pms = 0,06 MPa = 0,06.103 kPa
Nms = 0,099 x 0,06.103 = 5,94 kW
Ne = Ni + Nms = 61,119 + 5,94 = 67,059 kW
10/ Công suất điện Nel
Công suất điện là công suất đo được trên bảng đấu điện có kể đến tổn thất truyền
động khớp, đai.. . và hiệu suất của chính động cơ điện
Ne
Nel =
 td . el
Trong đó
Hiệu suất truyền động khớp đai… td  0,95
Hiệu suất động cơ  el = 0,8 đến 0,95 . Chọn  el = 0,9
Ne
67,059
Nel =
=
=78,43 kW
 td . el
0,95.0,9


11/ Công suất động cơ lắp đặt
Để đảm bảo an toàn cho hệ thống lạnh, động cơ lắp đặt phải có công suất lớn hơn
Nel
Ndc = ( 1,1 đến 2,1)Nel kW
Ndc = 1,5Nel = 1,5 x 78,43 = 117,645 kW

 Chọn máy nén
Các thông số tính toán
Vlt = 0,197 m3/s = 709,2 m3/h
Q0MN = 235,2 kW
Ne = 67,059 kW
Chọn máy nén pittông Mycom một cấp nén : gồm 2 máy mắc nối tiếp
Các thông số
Máy nén N8WA
Máy nén N4WB
3
Thể tích quét m /h
374,2
381,0
Q0 ,kW
161,7
164,9
Ne , kW
52,6
53,6
Chương 7
TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ
1/ Nhiệt thải ra ở thiết bò ngưng tụ Qk
Nhiệt thải ra ở thiết bò ngưng tụ Qk là lượng nhiệt mà nước làm mát hoặc
không khí làm mát phải lấy đi. Đại lượng này cần xác đònh để tính diện tích bề mặt
trao đổi nhiệt
Qk  m.qk  m.(h2  h3 ) kW
Qk = 0,1798 x (2025 – 660) = 245,5 kW
Hay
Qk = Q0 + Ni = 196 + 61,119 = 257,12 kW
2/ Chọn thiết bò ngưng tụ

Chọn thiệt bò ngưng tụ làm mát bằng nước : bình ngưng ống vỏ nằm ngang
Cấu tạo thiết bò
Bình ngưng gồm một bình trụ nằm ngang chứa bên trong nhiều ống trao đổi nhiệt
đường kính nhỏ. Vì thế gọi là bình ngưng ống vỏ nằm ngang. Thiết bò bao gồm :
Van an toàn
Ống nối đường cân bằng với bình chứa
Ống hơi NH3 vào
Áp kế
Ống nối van xả khí không ngưng
Van xả không khí ở khoang nước
Ống nước làm mát ra
Ống nước làm mát vào
Van xả nước


Ống NH3 lỏng ra.
Nguyên lý làm việc
Hơi NH3 vào thiết bò ngưng tu,ï bao phủ không gian giữa các ống nước lạnh
và truyền nhiệt cho nước lạnh và ngưng tụ thành lỏng.
Lỏng ngưng tụ ở phần dưới bình được dẫn vào bình chứa
Để thoát lỏng liên tục vào bình chứa phải có ống nối cân bằng giữa bình
ngưng và bình chứa
Để không làm tăng suất ngưng tụ và công suất lạnh, các khí không ngưng
có lẫn trong hơi sẽ được xả ra ngoài
Ưu và nhược điểm của thiết bò
 Ưu điểm
Đây là thiết bò ngưng tụ gọn và chắc chắn nhất, có thể bố trí trong nhà vì
chiếm diện tích ít
Bình ngưng tụ có tiêu hoa kim loại nhỏ nhất ( khoảng 40 – 45kg/m2 bề mặt
trao đổi nhiệt )

Nhiệt độ nước làm mát qua bình ngưng có thể tăng từ 4 – 100C (tức 1kg
nước nhận 6 – 33 kJ nhiệt từ môi chất)
Phần đưới bình ngưng có thể kim luôn chức năng bình chứa ( đối với môi
chất frêon)
Hệ số truyền nhiệt tương đối lớn k = 800 – 1000 W/m2K
Bình ngưng dễ chế tạo, lắp đặt, có thể sửa chữa và làm sạch ống bằng cơ
học hay hoá chất
 Nhược điểm
Diện tích bình ngưng không lớn nhưng phải có phương án thích hợp để có
thể rút ống ra sửa chữa
Yêu cầu khối lượng nước làm mát lớn và nhanh đóng cáu bẩn làm giảm khả
năng truyền nhiệt
Để tiết kiệm nước thường phải có tháp giải nhiệt ( tốn chi phí đầu tư )
Thiết bò này thích hợp cho các máy lạnh cỡ công suất trung bình và lớn, dùng thích
hợp cho nhưng nơi có nguồn nước sạch và sẵn nước , giá thành nước không cao.
Khi có thêm tháp giải nhiệt thì nhiệt độ ngưng tụ và do đó cả công suất lạnh rất
ổn đònh, ít phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường và mùa khí hậu trong name.
3/ Tính toán thiết bò ngưng tụ
Chọn
Nhiệt độ nước vào tw1 = 330C
Nhiệt độ nước ra tw2 = 370C
Theo tập 11
Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất tk = tw2 + ( 2 đến 30C ) = 37 + 3 = 400C
Nhiệt độ quá nhiệt tII = tw1 + ( 2 đến 30C) = 33 + 2 = 350C
Hiệu nhiệt độ trung bình logarit


tTB 

t max  t min

t
ln max
t min

Trong đó
t max  t k  t w1 = 40 – 33 = 70C
t min  t k  t w2 = 40 – 37 = 30C
73
tTB 
 4,7 0 C
7
ln
3
Hiệu nhiệt độ nước làm mát
t w  t w2  t w1  37  33  40 C

Nhiệt độ nước trung bình
t t
33  37
t wtb  w1 w2 
 350 C
2
2
Lưu lượng nước làm mát qua bình ngưng
Qk
257,12
mk 

 15,38kg / s
C p .t w 4,18.4

Chọn ống trao đổi nhiệt cho bình ngưng
d a  25mm
d i  20mm
s  2,5mm
Diện tích tính cho 1m chiều dài ống
f a  0,0785m 2 / m
f i  0,0628m 2 / m

Chọn tốc độ nước qua bình ngưng
w  1,5m / s
Số ống trong một lối của bình ngưng
4m w
ni 
 .d i2 . w . w
Các thông số vật lý của nước ở 350C
 w  993,5kg / m3
  0,632W / mK
  0,68.10 6 m 2 / s
Pr  4,5
  0,7225Cp
4m w
4.14,52
ni 
=
 31 ống
2
 .d i . w . w  .0,02 2.993,5.1,5
Xác đònh hệ số cấp nhiệt  i từ vách trong của ống tới nước làm mát

Trò số Reynolds
 .d i
1,5.0,02
Re =

 44117,6

0,68.10 6
Đây là chế độ chảy rối nên Nu có dạng
Nu = 0,021 Re 0,8 Pr 0, 43
Nu = 0,021. 44117,60,8 4,50, 43 = 208,3
Nu. 208,3.0,632
i 

 6583,8W / m 2 K
di
0,02
Xác đònh hệ số từ môi chất lạnh ngưng đến thành ống (tính theo bề mặt trong của
ống bằng phương pháp đồ thò)

Nước làm mát
qi

twtb

Lớp cặn bẩn
Lớp vách ống

tv

tk

Môi chất lạnh
ngưng tụ

qa
tv

ttb
Từ hình vẽ ta có
t v  t wtb  ttb  t v
Trong đó
t v : là nhiệt độ của vách ngoài
t v : là độ chênh lệch giữa nhiệt độ ngưng tụ và nhiệt độ của vách ngoài

Ta có : q1 = q2

q1 

Trong đó
Chọn

i



i



i

t v  tWtb
t  tV
 TB


1
1
 i
 i

1

i

1

i

là tổng nhiệt trở của vách ống và cặn bẩn

i

 0,00026 m2K/W


tTB  tV
 2427,8tTB  tV 
1

 0,00026
6583,8
qi được tính bằng phương pháp tính lặp
Chọn tV = 0.3 tTB
 q1’ = 2427,8 x 0,7 x tTB = 2427,8 x 0,7 x 4,7 = 7987,5 W/m2
Các ống được bố trí trên mặt sàng theo đỉnh tam giác đều, chùm ống có dạng
hình lục giác với số ống đặt theo đường chéo lục giác lớn m xác đònh theo công
thức :
Qk
m  0,75.3
qic .s.d i .(l / D)
 q1 

Trong đó
s : bước ống ngang s = 1,3.da = 1,3 x 0,025 = 0,0325 m
l/D : tỉ số giữa chiều dài ống và đường kính trong của thân, lấy l/D = 8
m = 0,75.3

257,12.103
 13,8 ống
7987,5.0,0325.0,02.8

Chọn m= 14 ống
Đây chính là số ống theo chiều ngang nz = m =14
Hệ số cấp nhiệt từ phía môi chất ngưng tụ tính theo bề mặt trong của ống  a đối
với hơi NH3 ngưng trên ống trơn nằm ngang:

h. 2 .3 .g
 a  0,724
h

.d a .t v
Trong đó
h là hiệu entanpi vào và ra của ammoniac ở bình ngưng ( h  r )
Các thông số của môi chất NH3 khi ngưng tụ ở 400C (theo tập 11)
 = 0,45W/mK
 =1,252.10-4 Pas
r = 262,85 Kcal/kg = 1098,7 kJ/kg
  579,5kg / m3
  0,216.10 6 m 2 / s
Cp = 4.85 kJ/kgđộ
Pr = 1,33
 a hệ số hiệu chỉnh do sự thay đổi vận tốc dòng hơi và màng lỏng từ trên xuống
dưới. a  (nz / Z ) 0,167 vì ống bố trí so le

 a  0,72.4

1098,7.103.579,5 2.0,4539,81 0,167
7
1,252.10 4 0,025.t v

 a = 9373,2.t v0, 25