Đồ án thiết kể máy đá bi 1x2

Kỹ thuật lạnh ứng dụng

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐÁ ................................................................... 4
1.1.

Vai trò kỹ thuật lạnh đối với nền kinh tế Việt Nam ................................................. 4

1.2.

Tính kinh tế và lắp đặt máy đá: ............................................................................... 4

1.3.

Thiết bị máy làm đá: ............................................................................................... 5

1.4.

Ưu nhược điểm của máy làm đá viên: ..................................................................... 5

1.5.

Phương pháp xử lý nước: ........................................................................................ 5

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BỂ ĐÁ .................................. 7
2.1.

Tính toán thời gian đông đá .................................................................................... 7

2.2.

Tính kích thước khối đá: ......................................................................................... 9

2.3.

Chọn và kiểm nghiệm bề dày cối đá:....................................................................... 9

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN TỔN THẤT, CÔNG SUẤT MÁY NÉN .......................... 11
3.1.

Tính toán tổn thất nhiệt ......................................................................................... 11

3.2.

Tính chu trình và chọn máy nén ............................................................................ 12

3.2.1.

Sơ dồ nguyên lý và giãn đồ lpP-i ....................................................................... 12

3.2.2.

Tính chu trình và chọn máy nén: ........................................................................ 13

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ ............................................. 15
4.1.

Tính chọn dàn ngưng: ........................................................................................... 15

4.2.

Bình chứa cao áp: ................................................................................................. 15

4.3.

Bình tách lỏng:...................................................................................................... 16

4.4.

Bình chứa thu hồi:................................................................................................. 16

4.5.

Van tiết lưu: .......................................................................................................... 17

4.6.

Ống dẫn: ............................................................................................................... 17

CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG MẠCH ĐIỆN VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ............................... 19
5.1.

Hệ thống mạch điện: ............................................................................................. 19

5.2.

Sơ đồ hệ thống: ..................................................................................................... 19

Trang 1

Kỹ thuật lạnh ứng dụng

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

Lời mở đầu
Thành phố Hồ Chí Minh là một thành phố lớn với số lượng dân từ các tỉnh thành
khác về đây làm việc và sinh sống, đây là một thành phố nằm trong khu vực có khí hậu
nhiệt đới gió mùa với phần lớn thời gian trong năm có khí hậu nóng và nhiệt độ ban ngày
trung bình từ 34-38oC. Với tình hình như thế thì yêu cầu về sản lượng đá cung cấp cho việc
bảo quản hoa quả, thủy sản,…ngày càng tăng. Có nhiều loại đá để phục vụ cho đời sống
hằng ngày như: đá vảy, đá cây, đá bi…. Cùng với tình hình trên làm sự ra đời của rất nhiều
loại thức uống và nước giải khát ngày càng tăng thì nhu cầu cần cung cấp đá bi cũng tăng
theo. Chính vì thế mà nhiều cơ sở sản xuất kinh doanh đá viên ra đời, các thế hệ máy làm
đá viên cũng được ra đời nhưng vẫn không còn đáp ứng đủ về số lượng, chất lượng cũng
như đảm bảo được các yêu cầu về vệ sinh an toàn thực phẩm. Nhận thấy nhu cầu và tính
kinh tế cao nên chúng em lựa chọn đề tài về tính toán và thiết kế máy sản xuất đá bi (1x2)
loại đá dùng để phục vụ tại các nhà hàng, quán ăn, dùng cho các loại nước giải khát…
Ở đề tài này thì chúng em tính toán và lựa chọn các thiết bị phù hợp để phục vụ cho
việc sản xuất đá bi như: tính toán và chọn kích thước cho cối đá, tính chọn máy nén, thiết
bị ngưng tụ, chọn môi chất phù hợp cho quá trình làm đá vừa đảm bảo về kinh tế vừa đảm
bảo về vệ sinh an toàn thực phẩm.

Trang 2


Kỹ thuật lạnh ứng dụng

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian kể từ khi chọn đề tài và trong quá trình thực hiện đề tài đến nay,
chúng em đã nhận được sự quan tâm, chỉ dẫn, giúp đỡ của thầy cô và bạn bè xung quanh.
Với tấm lòng biết ơn vô cùng sâu sắc, nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến quí
thầy cô khoa công nghệ Nhiệt-Lạnh đã tận tình giúp đỡ nhóm em khi gặp khó khăn, truyền
đạt cho chúng em vốn kiến thức vô cùng quí báu suốt khoảng thời gian học tập tại trường
đến nay.
Đặt biệt, nhóm em xin chân thành cảm ơn Thầy Trần Đình Anh Tuấn đã tận tình,
tận tâm chỉ bảo, giúp đỡ, giải đáp thắc mắc, cũng như hỗ trợ kĩ thuật cho nhóm cũng như
lớp em qua từng buổi học giúp nhóm em hoàn thành tốt bài báo cáo này. Nhờ có những
hướng dẫn đó, bài báo cáo này đã hoàn thành một cách tốt nhất. Tuy nhiên trong quá trình
thực hiện, nhóm em sẽ không tránh khỏi sai sót do sai số trong tính toán, kiến thức nhóm
em còn hạn chế, mong quí thầy cô và bạn đọc thông cảm và đóng góp giúp bài làm hoàn
thiện hơn.
Nhóm em xin chân thành cảm ơn!

Trang 3


Kỹ thuật lạnh ứng dụng

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐÁ
1.1. Vai trò kỹ thuật lạnh đối với nền kinh tế Việt Nam
Ở Việt Nam, mặc dù đã trải qua nhiều năm chiến tranh, nhưng nhà nước đã có những
chú ý đúng mức về việc phát triển kỹ thuật lạnh. Từ chỗ Miền Bắc chỉ có vài trạm nhỏ, nay
đã có hàng trăm cơ sở, có những cơ sở trang bị máy lạnh với công suất hàng triệu Kcal/h,
kể cả mạng lưới trong toàn quốc, thì nước ta đã có tới trên 400 cơ sở lạnh lớn nhỏ. Trên

mặt đất cũng như dưới nước (các tàu đánh bắt). Tổng cộng tất cả các trạm lạnh ở nước ta
thì công suất đạt được tới 40 triệu kcal/h.
Nước ta có điều kiện địa lý thuận lợi với bờ biển trãi dài 3000 cây số, rất thuận lợi
cho việc phát triển ngành lạnh đi đối với ngành đánh bắt, nuôi trồng thuỷ hải sản.
Những năm gần đây ở nước ta nhu cầu làm lạnh ngày càng tăng nhanh. Đã có hàng triệu
phân xưởng đông lạnh thực phẩm xuất khẩu như : tôm, cá, thịt, rau, quả,... đựơc xây dựng
trên khắp mọi miền đất nước. Kỹ thuật lạnh đã thâm nhập hơn 60 ngành kinh tế khác nhau.
Với sự mở cửa liên doanh với nước ngoài, các dịch vụ thương mại, du lịch phát triển mạnh
với sự hình thành các trung tâm văn hoá, giao dịch quốc tế, đòi hỏi sử dụng rất nhiều kỹ
thuật lạnh. Hơn nữa, nước ta có khí hậu nhiệt đới quanh năm nóng bức, độ ẩm lại cao, cho
nên việc điều hoà không khí, bảo quản thực phẩm và giải khát bằng nước đá là nhu cầu bức
thiết hiện nay.
Tuy vậy trình độ khoa học kỹ thuật của nước ta còn non yếu, ngành lạnh ở Việt Nam
chúng ta hiện nay là quá nhỏ bé, chúng ta chỉ chế tạo được các loại máy lạnh NH3 nhỏ,
chưa chế tạo được các loại máy lạnh cỡ lớn, máy lạnh Freôn hay các thiết bị tự động hoá.
Phần lớn thiết bị sử dụng hiện nay với công suât lớn đều nhập từ nước ngoài.
Do vậy việc nghiên cứu và tổ chức phát triển ngành lạnh ở nước ta là sự cần thiết. Và
chắc chắn sẽ mang lại hiệu quả kinh tế to lớn cho đất nước.
1.2. Tính kinh tế và lắp đặt máy đá:
Ở khu vực phía nam của nước Việt Nam, Thành Phố Hồ Chí Minh là nơi có số dân
phân bố đông nhất. Bên cạnh đó Thành Phố Hồ Chí Minh còn là nơi tập trung nhiều ngành
khoa học kỹ thuật và dịch vụ trong nước và quốc tế. Vì thế nhu cầu của con người và thực
phẩm, sinh hoạt, dịch vụ ngày một gia tăng.
Với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm quanh năm hầu như không có mùa đông. Người dân
ở đây có nhu cầu giải khát rất lớn. Thị trường nước giải khát tràn ngập Thành Phố Hồ Chí
Minh với các sản phẩm : Cocacola, Pepsi,tripeco... và các loại khác như: cafe, nước trái
cây. Tất cả những loại nước giải khát trên được người dân sử dụng với nước đá. Do vậy
nước đá có vai trò rất quan trọng trong nhu cầu giải khát. Cứ tính bình quân lượng nước đá
sử dụng cho một người trong một ngày là 100 gram thì với số dân hơn 8 triệu, Thành Phố
Hồ Chí Minh sẽ tiêu thụ hơn 800 tấn nước đá trong một ngày. Con số này quả thật rất lớn

so với phần cung nước đá hiện nay ỏ thành phố.
Chính vì thế việc xây dựng một phân xưởng sản xuất nước đá tinh khiết ỏ Thành
Phố Hồ Chí Minh thích hợp đáp ứng nhu cầu người dân thành phố cả về số lượng lẫn chất
lượng, hơn nữa nước đá tinh khiết bảo đảm vệ sinh cho người sử dụng, bảo đảm sức khoẻ
người dân. Chắc chắn dần sẽ thay thế nước đá cây, và chiếm lĩnh thị trường thành phố.
Trang 4


Kỹ thuật lạnh ứng dụng

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

1.3. Thiết bị máy làm đá:
Có rất nhiều kiểu máy làm đá viên khác nhau như của Vogt (Mỹ), Linde (Đức),
Escher-Wyss (Mỹ), Astra (Đức), Trépaud (Pháp), Doelz (Đức). Tất cả chúng đều có chung
nguyên lý 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, đổi sang chu kỳ tan giá, các ống đá
rơi xuống và được dao cắt ra từng thỏi đá rộng bằng 30 đến 50 mm dài 50 đến 100 mm.
Máy làm đá ống Vogt (Mĩ) có cấu tạo như sau. Máy gồm một bình hình trụ đứng,
bên trong bố trí nhiều ống làm đá (kết cấu tương tự bình ngưng ống võ đứng), bên trên là
thùng nước có bộ phận phân phôi nước cho nước chảy đều lên bề mặt của ống. Phía dưới
có thùng hứng nước thừa không kết đông được thành đá. Khi độ dày ống đạt 10  15mm
thì kết thúc quá trình làm đá để chuyển sang quá trình xả đá.
Ở quá trình xả đá, người ta dùng bơm nước, đóng van cấp lỏng và đường hút sau đó
mở van hơi nóng cho hơi nóng tràn vào, đẩy lỏng vào bình chứa thu hồi 6 và làm tan lớp
băng của các ống đá. Các ống đá rơi xuống và được dao cắt ra theo độ dài yêu cầu. Sau đó
quá trình làm đá lại bắt đầu. Lỏng từ bình chưa được đưa về dàn ống, van cấp lỏng và van
hút mở, bơm nước hoạt động trở lại.
Để giảm tổn thất khi xả đá thì các ống khuôn giá phải có kích thước đồng đều, nhẳn,
thẳng ở phía trong ống.

Để phân phối nước đều trong ống và làm lạnh tức thời ta bố trí các nút đậy xoắn ốc
để nước khi chảy xuống sẽ theo thành ống và được làm lạnh nhanh hơn và đều hơn.
Để đá không bị gãy vụn khi cắt ra từng thỏi, ta dùng dao cắt gồm hai hình bán nguyệt và
quay tròn theo hướng vuông góc vói trục của máy làm đá .
Vì làm lạnh trực tiếp nên cần lượng môi chất nhiều nên sử dụng môi chất R404A
vì: bền vững ở phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc, không gây cháy nỗ, không ăn mòn
kim loại, không gây độc hại với cơ thế sống, không ảnh hưởng đến sản phẩm, không phá
hủy tâng ozon do không chứa Cl.
1.4. Ưu nhược điểm của máy làm đá viên:
- Ưu điểm: thiết bị nhỏ gọn, thời gian làm đá nhanh. Do làm lạnh trực tiếp nên ít bị
tổn thất lạnh, thiết bị ít bị hao mòn, sản phẩm làm ra sạch, dể sử dụng trong sinh hoạt nên
rất được ưa chuộng. Thiết bị tự động hóa tuần hoàn nên không sử dụng công nhân nhiều.
- Nhược điểm:
+ Thiết bị đắt tiền, sản phẩm làm ra phải sử dụng ngay, không bảo quản được lâu
+ Các ống làm đá phải đầy, đảm bảo không bị rò rỉ để môi chất tràn vào gây
nguy hiểm
+ Nếu dao không được thiết kế hoàn hảo dễ gây vụn vỡ đá
1.5. Phương pháp xử lý nước:
Quy trình sản xuất đá tinh khiết tiêu chuẩn thì nguồn nước lấy từ nước máy, nước
giếng khoan, được xử lý qua hệ thống lọc thẩm thấu ngược, và diệt vi khuẩn bằng tia cực
tím. Các bộ phận khuôn đá, dao cắt đá, bồn cấp nước làm đá, cối lạnh và gàu tải đá của hệ
thống máy sản xuất nước đá viên tinh khiết đều bằng inox, không bị rỉ sét theo thời gian.
Trang 5


Kỹ thuật lạnh ứng dụng

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

Chu trình sản xuất nước đá khép kín hoàn toàn tự động, không có sự tiếp xúc trực

tiếp với bàn tay con người do đó nước đá viên tinh khiết hoàn toàn đảm bảo an toàn vệ sinh
thực phẩm. Nếu không thực hiện được các biện pháp trên thì có thể làm mềm nước: tách
Cacbonnat canxi, Magze, sắt, nhôm ra khỏi nước bằng vôi là quá trình hóa học giản đơn.
Ví dụ như đối với canxi:
Ca(OH)2 + Ca(HC03) = 2CaC03 + 2H20.
Khi đó các chất hữu cơ sẽ đọng lại cùng với hợp chất cacbonat. Sau đó nước đã được
gia công bằng vôi, được lọc qua cát thạch anh. Đến đây nước đã đảm bảo các chỉ số chung,
nhưng còn chứa sắt. Trước khi lọc cần bổ sung thêm một ít vôi nữa. Khi cho nước ngậm
khí, sắt thường kết hợp với C02 tạo thành cặn và dể dàng bị tách ra.
Có thể lọc nước dể dàng bằng cát thạch anh hay bằng nhôm sunfat. Phương pháp
này không những đảm bảo làm mềm nước tích tụ các chất hữu cơ và vôi mà còn chuyển
hóa bicasbonat thành sunfat, kết quả là giảm được tính dòn và do đó có thể hạ được nhiệt
độ đóng băng. Như vậy cần giữ độ pH trong nước ỏ mức 7 để giảm tính dòn của nước đá.

Trang 6


Kỹ thuật lạnh ứng dụng

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BỂ ĐÁ
2.1. Tính toán thời gian đông đá
Với thiết bị bốc hơi của máy đá sản xuất đá viên – môi chất sôi phía ngoài ống, đá
đông phía trong ống, môi chất nhận nhiệt để bốc hơi.
Thời gian đông đá phụ thuộc đường kính viên đá, hệ số cấp nhiệt cũng như chế độ
ống.
Đối với quá trình sản xuất đá viên, ban đầu nước đông trong ống khi đang ở trạng
thái chảy màng.
Sau đó nước đông như đá khối bình thường. Để tính chính xác, thời gian đông đá

cho quá trình này là rất phức tạp. Với mức độ giới hạn của độ ẩm này, ta chọn công
thức gần đúng để tính thời gian đông đá như sau:
r
B1
A1 . (1 + B1 ) δ2d
τ=
[
δ −
. ]
[1]
α1 . t1 B1 − A1 d 2. (B1 − A1 )2 rng
Với:
λ1 . t 2
• A1 =
;
α1 . t1 . rng
λd rng
• B1 =
;
λM t tr
• Hệ số ẩn nhiệt nước đá: r = 306.10-3 kg/m3 = 85 kWh/m3;
• λd: hệ số dẫn nhiệt của nước đá;
• t1: nhiệt độ thành ống;
• t2: nhiệt độ môi chất;
• α1: hệ số cấp nhiệt nước vào thành ống;
• rng : bán kính ngoài của ống;
• 𝛿 d : bề dày của đá;
• α1 : phụ thuộc vào đặc tính của nước cũng như vận tốc chảy của nước
qua ống.
- Các thông số của nước ở 0C

ρ = 997.1 kg/m3;
c = 4.2 kJ/kgC;
λ = 2.22 W/m.K;
α = 1.79.10-6 m2/s;
μ = 1.790.10-3 Pa.S;
Pr = 13.7 Pa.S;
v = 0.5 m/s;

Trang 7


Kỹ thuật lạnh ứng dụng

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

Bề mặt truyền nhiệt là ống trơn làm bằng thép CT3 có đường kính trong dtr =
17mm và đường kính ngoài dng = 21mm
Re =

v. dtr 0,5.0,017
=
= 4748,6
γ
1,79. 10−6

Đây là chế độ chảy rối nên:
Nu = 0.021.Re0,8 Pr0.43.ɛ
ɛ : hệ số hiệu chỉnh. Chọn ɛ = 1
Nu = 0.021.Re0,8.Pr0,43 = 0,021.4748,60.8.13,70.43 = 56,53
Hệ số cấp nhiệt từ sản phẩm vào môi trường:

α1 =

Nu. λ
56,53.2,23
W
=
= 2521,24 2
dtr
0,05
m .K

Theo tài liệu công nghệ lạnh nhiệt đới, ta có:
r = 306.103 kg/m3 = 85 kWh/m3
λd = 2,22 W/m.K
t1 = 5oC
t2 = -15oC
d = 0,008 m
𝜆𝑀 = 39 W/m.K
α1 = 2521,24 W/m2.K
λ1 . t 2
2,22.15
 A1 =
= 0.252
α1 . t1 . rng 2521,24.5.0,0285
λd rng 2,22 0.021
 B1 =
ln
=
ln
= 0,012

λM rtr
39
0.017
Vậy thời gian đông đá là:
r
B1
A1 . (1 + B1 ) δ2d
τ=
[
δ +
]
α1 . t1 B1 – A1 d 2. (B1 – A1 )2 rng
85. 103
0,012.0,008
0,252(1 + 0,012). 0,0082
=
[
+
]
2521,24 . 5 0,012 + 0,252 2. (0,012 + 0,252)2 . 0,0115
= 0.43 h ≈ 26 phút
Thời gian xả đá cộng cắt đá khoảng 9 phút.
⇒ Thời gian 1 mẻ ≈ 35 phút
Trang 8


Kỹ thuật lạnh ứng dụng
-

-

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

2.2. Tính kích thước khối đá:
Thời gian làm đá: 35 phút/mẻ
Đường kính 1 ống đông đá:  = 17mm = 17.10-3 m
Nhiệt lượng đông đặc đá: r = 333,6 kJ/kg
Năng suất thiết kế: G = 250 kg/mẻ
Chiều dài 1 ống: h = 2m
Khối lượng riêng của nước đá:  = 997 kg/m3
Khối lượng đá bám trên ống:
d2
(17. 10−3 )2
m = v. ρ = π. . h. ρ = π.
. 2.997 = 0,453 (kg/ống)
4
4
Số ống cần thiết:
250
250
n=
=
= 551 (ống)
m
0,453

 Thiết bị bố hơi là chùm ống có 367 ống được bố trí theo hình lục giác đều và các đỉnh
của tam giác điều
-

Số ống: n = 0,75.(a2 - 1) +1
 551 = 0,75.(a2 - 1) +1


-

a = 27

Bước ống được xác định:
S
= 1,241,45 → chọn bằng 1,25
dng

 S = dng.1,25 = 1,25.10-3.1,25 = 0,02625 (m)
Vậy đường kính thiết bị là: D = a.S = 27.0,02625 = 0,70875 (m)
2.3. Chọn và kiểm nghiệm bề dày cối đá:
Máy làm đá chỉ cách nhiệt, cách ẩm thành bao quanh. Chọn máy làm đá có hình trụ
tròn và có cấu tạo vỏ 5 lớp như sau:

1

2

3

4

5

Trang 9

Kỹ thuật lạnh ứng dụng

-

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

TT

Vật liệu

i (mm)

i (W/m.K)

1

Thép

2

45,3

2

Bitum

1

0,18

3

Polyorethan rót ngập

19,5

0,047

4

Bitum

1

0,18

5

Thép

2

45,3

Tổng chiều dày của khối đá là:  = 25,5 mm
Chọn 1 = 25 (W/m2.K): là hệ số tỏa nhiệt của vách bên ngoài với môi trường
Chọn 2 = 6000 (W/m2.K): là hệ số tỏa nhiệt của vách bên trong thiết bị bốc hơi
Nhiệt độ vách ngoài:

t n − t w1
t w1 − t 0
q=
=
1
δ
1
∑ i
+
α1
α2
λi
37.5 − t w1
t w1 − (−15)

=
1
1
2. 10−3
1. 10−3 19,5. 10−3
+
2.
+
2.
+
25
6000
45,3
0,18
0,047

 t w1 = 32,998℃ ≈ 33℃
Tại TPHCM: {

t mt = 37,5℃
φ = 70%



t s = 31.05℃

Ta có tw1  ts  thỏa mãn độ dày không bị đọng sương.
Vậy: Tổng chiều dày 25,5 mm là hợp lý.

Trang 10


Kỹ thuật lạnh ứng dụng

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN TỔN THẤT, CÔNG SUẤT MÁY NÉN
3.1. Tính toán tổn thất nhiệt
- Tổng tổn thất bao gồm:
+ Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che
+ Tổn thất nhiệt do lấy nhiệt từ nước
+ Tổn thất nhiệt cho khuôn làm đá
a. Tổn thất qua kết cấu bao che
Q1 = k.F.t
Trong đó:
• F: diện tích bên ngoài cối đá (thiết bị bay hơi)

F = .d.h = .(0,70875 + 25,5.10-3.2).2 = 4,77 (m2)
• k: hệ số trao đổi nhiệt
1
𝑘=
𝛿
1
1
+ +∑ 𝑖
𝛼1 𝛼2
𝜆𝑖
=

1
1
1
2. 10−3
1. 10−3 19,5. 10−3
+
+ 2.
+ 2.
+
25 6000
45,3
0,18
0,047

= 0,8344 (

𝑊
. 𝐾)

𝑚2

 Q1 = 0,8344.4,77.(37,5 – (-15)) = 206,96 (W)

b.

Tổn thất nhiệt do lấy nhiệt từ nước
Q2 = G.[ Cpw.(tnv - 0) + r + Cpd.(0 – tnr)] (kW)
Trong đó:
•
•
•
•
•
•

Năng suất làm đá: G = 428,57kg/h
Nhiệt ẩn đông đặc của đá: r = 334,864 kJ/kg
Nhiệt dung riêng của nước: Cpw = 4,18 kJ/kg.K
Nhiệt dung riêng của đá: Cpd = 2,09 kJ/kg.K
Nhiệt độ nước vào: tnv = 28C
Nhiệt độ đá ra: tnr = -5C
428,57
 Q2 =
. [4,18. (28 − 0) + 334,864 + 2,09. (0 + 5)] = 55,04 (kW)
3600

Trang 11

Kỹ thuật lạnh ứng dụng
c.

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

Tổn thất nhiệt cho khuôn làm đá
G
Q 3 = . g k . 0,1. (t nv − t kh )
g
Trong đó:
• gk: khối lượng của 1 ống đá
D2ng − D2tr
g k = ρ. h. π. (
)
4
(21. 10−3 )2 − (17. 10−3 )2
= 7900.2. π. (
) = 1,89 (kg)
4
•
•
•
•
•

Năng suất làm đá trong 1 giờ: G = 250 kg/mẻ
Khối lượng đá trong 1 ống đá: g = 0,453 kg
nhiệt độ nước vào: tnv = 28C
Nhiệt độ của khuôn: tkh = -10C
0,1: nhiệt dung khuôn đá

250
. 1,89.0,1. (28 + 10)
0,453
𝑘𝑐𝑎𝑙
kJ
= 3963,58 (
) = 16590,74 ( ) = 7,9 (kW)
𝑚ẻ
mẻ

 Q3 =

Tổng tổn thất :
Q0 = Q1 + Q2 + Q3 = 206,96.10-3 + 55,04 + 7,9 = 63,15 (kW)
3.2.

Tính chu trình và chọn máy nén

3.2.1. Sơ dồ nguyên lý và giãn đồ lpP-i
• Sơ đồ nguyên lý

Trang 12


Kỹ thuật lạnh ứng dụng

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

• Giãn đồ lgP-i
log p

2

3

1

4

i

Chọn các thông số làm việc của chế độ làm việc:
-

Nhiệt độ bay hơi môi chất: t0 = -15C
Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 45C

Bảng thông số trang thái nhiệt động của R134a:

-

-

-

Điểm

t (C)

p (bar)

v (m3/kg)

i (kJ/kg)

s (kJ/kg.K)

1

-15

3,624

0,05496

359,55

1,622

2

51,55

20,458

0,00926

394,08

1,622

3

45

20,458

0,00119

273,46

1,243

4

-15

3,624

0,02878

273,46

1,288

3.2.2. Tính chu trình và chọn máy nén:
Năng suất lạnh: Q0 = 63,15 (kW)
Năng suất lạnh riêng: q0 = i1 – i4 = 86,09 kJ/kg
Công tiêu hao: l = i2 – i1 = 34,53 kJ/kg
Lưu lượng môi chất:
Q 0 63,15

G=
=
= 0,73 kg/s
q 0 86,09
Công nén đoạn nhiệt:
NS = G.l12 = 0,73.34,53 = 25,3 kW
Công nén chỉ thị Ni:
To
273 + (−15)
ηi = + 0,001. t 0 =
+ 0,001. (−15) = 0,79632
Tk
273 + 45
Ns
25,3
Ni =
=
= 31,8 KW
ηi 0,79632
Công nén hiệu dụng:
Ne = Ni + Nms = 31,8 + 1,6 = 33,4 KW
Trang 13


Kỹ thuật lạnh ứng dụng

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

Với:
• Nms = Vtt . Pms = 0,04. 103 . 0,04 = 1,6 (kW)

• Do máy sử dụng hơi R410A nên áp suất dầu lấy theo:
Pms = 0,019 ÷ 0,059 MPa = 0,04 MPa = 0,04. 106 Pa
• Vtt: thể tích hút thực tế
m3
Vtt = G. v1 = 0,73.0,05496 = 0,04 ( )
s
- Công suất điện:
Ne
33,4
Nel =
=
= 39,06 (kW)
ηtd . ηel 0,95.0,9
Với:
• tđ = 0,95: hiệu suất truyền động
• el = 0,8  0,95 = 0,9: hiệu suất động cơ
- Công suất lắp đặt:
Nđc = (1,1 ÷ 2,1). Nel = 1,2.39,06 = 46,872 (kW)
Dựa vào phần mềm Bitzer, chọn máy nén piston kiểu nữa kín loại 6FE-44Y-40P với các
thông số như sau:
Sử dụng nguồn điện 3 pha (380-420V)
Công suất lạnh: 65,6 kW
Công suất dàn bay hơi: 65,5 kW
Công suất dàn ngưng: 98,3 kW

Trang 14


Kỹ thuật lạnh ứng dụng

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ
4.1. Tính chọn dàn ngưng:
- Phụ tải bình ngưng:
Qk = qk.G =G.(i2 – i3) = 88 KW
Chọn dàn ngưng của hãng ZHONGLI, KEWELY có model FNF-60.0/210, có các
thông số như sau:
Năng suát lạnh: 60 Kw
Diện tích trao đổi nhiệt: 210 m2
Kích thước: 1390x220x1330 (mm)
Kích thước quạt: 4x500 (mm)
Do R404A có thể hòa tan được dầu bôi trơn nên không cần có bình tách dầu.
4.2. Bình chứa cao áp:
- Theo quy định về an toàn thì sức chứa của bình chứa cao áp phải đạt 30% sức chứa
của toàn hệ thống bay hơi đối với hệ thống cấp môi chất từ trên xuống.
Ta có sức chứa của bình bay hơi (cối đá):
d2ng
d2
. h − n. π.
.h
4
4
(21. 10−3 )2
0,708752
= π.
. 2 − 551. π.
. 2 = 0,41 (m3 )
4
4

V𝐁𝐇 = VCĐ − VOĐ = π

Với:
• VBH: thể tích bình bay hơi thực
• VCĐ: thể tích ngoài cối đá
• VOĐ: thể tích ống đá
Từ đó, ta xác định được bình chứa cao áp:
VBCCA =

0,3VBH
0,3.0,41
. 1,2 =
. 1,2 = 0,3 (m3 )
0,5
0,5
(Chọn hệ số an toán là 1,2)

Trang 15

[2]


Kỹ thuật lạnh ứng dụng

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

Theo bảng 8-17 [2] chọn bình chứa cao áp loại 0,4PB với các thông số sau:
Dung tích: 0,4 m3
Kích thước: (mm)

DxS = 426x10
L = 3620
H = 570
Khối lượng: 410 kg
4.3. Bình tách lỏng:
❖ Nhiệm vụ: tách lỏng ra khỏi hơi từ dàn lạnh đi ra để trở về máy nén, để đảm bảo
hành trình khô cho máy nén.
Thể tích hơi hút về bình tách lỏng:
V = G.v2 = 0,73.0,00926 = 6,76.10-3 (m3)
Diện tích mặt cắt bình tách lỏng:
F=

V 6,76. 10−3
=
= 0,0676 (m2 )
ω
0,1

(chọn vận tốc đi trong bình:  = 0,1 m/s)
Đường kính bình tách lỏng:
D=√

4. F
4.0,0676
=√
= 0,29 (m)
π
π

Theo bảng 8-18 [2] chọn bình tách lỏng loại 300-0 với các thông số như sau:

Kích thước:
DxS = 1200x12 mm
d = 300 mm
B = 1772 mm
H = 2975 mm
Khối lượng: 1370 kg

4.4. Bình chứa thu hồi:
❖ Nhiệm vụ: dùng để chứa môi chất lỏng xả ra từ thiết bị làm đá trước khi đưa hơi
nóng vào để xả đá. Chọn bình chứa dạng hình trụ nằm ngang.

Trang 16


Kỹ thuật lạnh ứng dụng

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

Thể tích bính chứa thu hồi:
VCĐ − VOĐ
[2]
VT =
. 1,2 = 1,5(VCĐ − VOĐ )
0,8
D2 d2ng . n
0,708752 (21. 10−3 )2
 VT = 1,5. π ( −
) . h = 1,5. π. (
−
) . 1,75

4
4
4
4
= 1,035 (m)3
Với:
•
•
•
•
•

Mức cho phép của hình chứa thu hồi: 0,8
Hệ số an toàn: 1,2
D: đường kính máy làm đá
h: chiều cao ngập lỏng
dng: đường kính ngoài của các ống làm đá

Chọn bình chứa thu hồi nằm ngang theo bảng 8-17 [2], có model 1,5P với các
thông số:
Dung tích:

1,5 m3

Kích thước: DxS = 800x8 mm
L = 3600 mm
H = 810 mm
Khối lượng: 700 kg
4.5. Van tiết lưu:
❖ Nhiệm vụ: van tiết lưu dùng để tiết lưu lỏng tác nhân lạnh từ áp suất cao xuống áp

suất thấp và điều chỉnh việc cung cấp lỏng cho hệ thống .
❖ Để dễ dàng cho việc vận hành và tự động hoá ta chọn van tiết lưu tự động điều
chỉnh nhiệt cho kho trữ đá. Nếu nhiệt độ quá cao thì van sẽ mở thêm, ngược lại nếu nhiệt
độ quá thấp van sẽ tự động đóng bớt lại. Đối với thiết bị làm đá ta có thể sử dụng van tiết
lưu phao theo mực lỏng trong thiết bị làm đá .
Với nhiệt độ môi chất là - 15C ta chọn van tiết lưu của hãng DANFOSS với
model 2TES20(01)
4.6. Ống dẫn:
❖ Nhiệm vụ: Từng phần riêng biệt trong hệ thống được liên lạc với đi nhau bằng các
ống có đường kính khác nhau.
Đường kính ống đẩy hơi:
- Chọn vận tốc hơi ra khỏi máy nén:  1 = 10 m/s
- G = 0,73 kg/s: lưu lượng môi chất
Trang 17


Kỹ thuật lạnh ứng dụng
-

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

v2 = 0,00926 m3/kg: thể tích riêng tại điểm 2

 𝑑đ = √

4. 𝐺. 𝑣2
4.0,73.0,00926
=√
= 0,029 (𝑚)
𝜋. 𝜔1

𝜋. 10

 Đường kính ống đẩy hơi: dđ =30 mm
Đường kính ống đầu hút:
-

Chọn vận tốc đầu hút:  2 = 10 m/s
v1 = 0,05496 m3/kg: thể tích riêng tại điểm 1

 𝑑ℎ = √

4. 𝐺. 𝑣1
4.0,73.0,05496
=√
= 0,071 (𝑚)
𝜋. 𝜔2
𝜋. 10

 Đường kính ống hút hơi: dh =76 mm

Trang 18


Kỹ thuật lạnh ứng dụng

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG MẠCH ĐIỆN VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG
5.1.

Hệ thống mạch điện:

OFF

X2

AX

X1

TR1

X2

AX
ON

X2

TR2
Auto

man

TR1

AX

X1

TR2

X2

SV1

Sơ đồ mạch điện hệ thống máy đá khối
5.2.

Sơ đồ hệ thống:

Bình thu hồi nhiệt

Trang 19

Auto

man
cos

cos

L1

SV2

L2


Kỹ thuật lạnh ứng dụng

GVHD: TS. Trần Đình Anh Tuấn

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Trân Đức Ba, Phạm văn Bôn, Nguyễn Văn Tài, Trần Thu Hà, Hồ Đắc Lộc,
CHOUMAK.I.G, CHEPURHENCO V.P, PARKHLADZE E.G – “Công nghệ lạnh
nhiệt đới” – NXB Nông nghiệp Tp.HCM, 1994.
[2]. Nguyễn Đức Lợi – “Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh” – NXB giáo dục, 1996.
[3]. Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Đinh Văn Thuận – “Kỹ thuật lạnh ứng dụng” –
NXB giáo dục, 2000.
[4]. Nguyễn Đức Lợi – “Kỹ thuật lạnh cơ sở” - NXB giáo dục.
[5]. Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy – “Môi chất lạnh” – NXB giáo dục, 1994.

Trang 20