BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
ĐỀ TÀI:Tính toán, thiết kế hệ thống bể đá cây
công suất 10 tấn/mẻ
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Kiên
Sinh viên thực hiện : Trần Văn Dũng – 10051511
: Nguyễn Thế Năng – 10291991
Lớp : CDNL12
Khóa : 2010 - 2013
TPHCM, 2012
Đồ án chuyên ngành KTL-DHKK

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
ĐỀ TÀI: Tính toán, thiết kế hệ thống bể đá cây công
suất 10 tấn/mẻ
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Kiên
Sinh viên thực hiện : Trần Văn Dũng – 10051511
: Nguyễn Thế Năng – 10291991
Lớp : CDNL12
Đồ án chuyên ngành KTL-DHKK

TPHCM, 2012NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
Tên đề tài: Tính toán, thiết kế hệ thống bể đá cây công suất 10 tấn/mẻ
1. Số liệu cho trước:
- Công suất 10 tấn/mẻ
- Nhiệt độ bể : -10
o
c
- Sản phẩm : Đá cây
- Môi chất : NH
3
2. Nội dung thực hiện:
- Sơ lược máy đá cây
- Các yêu cầu bố trí mặt bằng và kết cấu bể đá
- Xác định kích thước bể đá
- Tính nhiệt bể đá
- Tính toán chu trình và chọn máy nén
- Tính chọn các thiết bị trao đổi nhiệt
- Sơ đồ hệ thống và nguyên lý làm việc
3. Các bản vẽ:
- Sơ đồ hệ thống, mặt cắt tường bao, mặt cắt nền bể, kích thước linh đá 7 khuôn
50kg, bình chứa cao áp, dàn lạnh xương cá, bình giữ mức tách lỏng, bình tách
lỏng, bình tách khí không ngưng, bình chứa cao áp, bình tách dầu, bình chứa dầu,
tháp giải nhiệt, van chặn, van tiết lưu tay, van điện từ, rờle mức lỏng, van 1 chiều
4. Ngày giao nhiệm vụ:
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 4/11/2012
6. Giáo viên hướng dẫn: Th.s Nguyễn Trung Kiên
Khoa CN Nhiệt - Lạnh Giảng viên hướng dẫn
Th.s Nguyễn Trung Kiên

LỜI CÁM ƠN
Trong khi thực hiện đồ án này có những kiến thức thực tế em không rõ, không

Trong khuôn khổ đồ án môn học này những số liệu mà chúng em tính toán
và đưa ra chắc chắn sẽ có rất nhiều sai sót. Nhưng thông qua đồ án môn học
này chúng em đã củng cố được rất nhiều kiến thức cần thiết để áp dụng vào
thực tế sau này.
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG Trang 7
LỚP CDNL12
GVHD: Nguyễn Trung Kiên SVTH:Trần Văn Dũng
Nguyễn Thế Năng
CHƯƠNG I : SƠ LƯỢC NƯỚC ĐÁ CÂY
Nước đá cây có vai trò quan trọng trong đời sống và trong công
nghiệp.Trong công nghiệp người ta sử dụng nước đá cây để bảo quản ướp
lạnh thực phẩm , dùng cho các tàu đánh bắt thủy hải sản , trong đời sống
nước đá được sử dụng để phục vụ cho nhu cầu giải khát, giải trí
Trong công nghiệp chế biến nước đá, nước đá thường được sản xuất dưới
nhiều dạng tùy theo nhu cầu sử dụng như : đá cây, đá vảy, đá tấm ở đây
chúng ta chỉ nghiên cứu hệ thống sản xuất đá cây.
Phương pháp sản xuất đá cây là một phương pháp đã dược ứng dụng từ lâu
và có những ưu nhược điểm nhất định sau đây :
Ưu điểm:
Vì có dạng khối lớn nên có khả năng tích trữ lâu,tiện lợi cho việc vận
chuyển đi xa và dùng để bảo quản thực phẩm lâu ngày.Phương pháp sản xuất
đơn giản, các thiết bị dùng cho hệ thống có thể chế tạo được ở trong nước và
không đòi hỏi các thiết bị đặc biệt.
Nhược điểm :
chi phí vận hành lớn do phải trải qua nhiều khâu trung gian như: vào nước,ra
đá,vận chuyển chi phí nhân công lao động chi phí đầu tư ban đầu lớn :chi phí
xây dựng bể đá, bể nhúng ,kho bảo quản sản phẩm Tổn thất nhiệt lớn do quá
trình từ sản xuất đến sử dụng phải trải qua nhiều khâu trung gian.
I. Phương án sản xuất:
Ngày nay do kỹ thuật lạnh phát triển mạnh mẽ nên có nhiều loại nước đá

nhưng ăn mòn đồng và các hợp kim của đồng. Vì vậy không sử dụng đồng và
các hợp kim của đồng trong hệ thống amoniac.
Có mùi đặc trưng nên dễ phát hiên khi rò rỉ.
Không hòa tan dầu bôi trơn máy nén.
Rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyển và bảo quản.
Nhược điểm:
Độc hại đối với con người và môi trường.
Trong không khí nêu có chứa một lượng NH
3
nhất định có thể bắt lửa gây
nổ, hỏa hoạn.
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG Trang 9
LỚP CDNL12
GVHD: Nguyễn Trung Kiên SVTH:Trần Văn Dũng
Nguyễn Thế Năng
CHƯƠNG II: CÁC YÊU CẦU BỐ TRÍ MẶT BẰNG VÀ KẾT CẤU BỂ ĐÁ
I. Bố trí mặt bằng xưởng làm nước đá:
Cần tính toán sao cho tiết kiệm được diện tích mặt bằng, vốn đầu tư là thấp
nhất nhưng hiệu quả sử dụng là cao nhất.
Bố trí hợp lý mặt bằng phân xưởng, máy và thiết bị, bể đá, kho bảo quản
( nến có), hiên ô tô xuất đá đáp ứng được các yêu cầu về an toàn lao động,
phòng chống cháy nổ, khả năng xử lý khi xảy ra sự cố
Khoảng cách lắp đặt các thiết bị, máy móc phải thuân tiện cho việc vận
hành, bảo dưỡng, sửa chữa.
Mặt bằng bố trí thiết bị phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: công suất của
bể đá, kích thước của bể đá và các phòng chức năng như: phòng máy, hiên ô
tô xuất đá
II. Kết cấu tường ,nền và nắp bể đá :
1. Kết cấu sơ bộ và quy trình sản xuất:
bể đá gồm 1 bể nước muối dược chia làm 2 ngăn : 1 ngăn đặt dàn lạnh còn

4 Lớp hắc ín quét liên tục 1 0,18 0,86
5 Lớp giấy dầu chống thấm 2 0,18 1,35
6 Lớp cách nhiệt (polystirol) 0,047 7,5
7 Lớp giấy dầu chống thấm 2 0,18 1,35
8 Lớp thép tấm 5 45,3
Mặt cắt tường bao :
Chú thích :
1.lớp vữa xi măng
2.lớp tường gạch
3.lớp hắc ín dán giấy dầu
4.lớp cách nhiệt polystirol
5.lớp thép tấm
Tổng chiều dày các lớp của kết cấu tường:
( ) ( )
[ ]
34,02,0005,002,0.2001,011,001,0.2
=+++++=+=
∑
cni
δδδ
m =340
mm
3. Kết cấu cách nhiệt nền :
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG Trang 11
LỚP CDNL12
GVHD: Nguyễn Trung Kiên SVTH:Trần Văn Dũng
Nguyễn Thế Năng
Nền bể được kết cấu như sau :dưới cùng là lớp đá làm nền và đất đầm kỹ
sau đó là lớp bê tông đá dăm M200 dày 150
÷

Chú thích :
1. lớp thép tấm
2. lớp cát lót mỏng
3. lớp bê tông cốt thép
4. lớp giấy dầu
5. lớp cách nhiệt polystirol
6.lớp hắc ín dán giấy dầu
7.lớp bê tông đá dăm M200
8.lớp đá làm nền và đất đầm kỹ
Tổng chiều dày của các lớp kết cấu nền :
( )
∑
=+++++++=+=
470200150122100105
cni
δδδ
mm = 0,47 m
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG Trang 13
LỚP CDNL12
GVHD: Nguyễn Trung Kiên SVTH:Trần Văn Dũng
Nguyễn Thế Năng
4.Kết cấu nắp bể đá :
Để tiện lợi cho việc ra đá ,nắp bể đá được đậy bằng các tấm gỗ dày 30
mm .trên cùng được phủ lớp vải bạt do đó tổn thất nhiệt qua nắp bể đá khá
lớn.
III. Xác định chiều dày lớp cách nhiệt và kiểm tra đọng sương:
1. Tính chiều dày lớp cách nhiệt:
Từ công thức tính hệ số truyền nhiệt k cho vách phẳng nhiều lớp :
k=
2




++−=
∑
=
n
i
i
i
cncn
k
1
21
111
αλ
δ
α
λδ
(m)
Trong đó :
K: hệ số truyền nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh ,tra bảng 3-3 sách
“HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” –Nguyễn Đức Lợi, chọn k
= 0,23 (w/m
2
.k)
cn
λ
:hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu cách nhiệt ,đối với vật liệu là polystirol
tra bảng 3-1 ta tìm được

i
λ
: hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu xây dựng thứ i.
⇒

18,0
8
1
3,45
005,0
18,0
002,0.2
18,0
001,0
82,0
11,0
93,0
01,0.2
3,23
1
23,0
1
047,0 =








i
t
./2,0
8
1
047,0
2,0
3,45
05,0
18,0
004,0
18,0
001,0
82,0
22,0
93,0
04,0
3,23
1
1
11
1
2
2
1
1
≈
+++++++
=
+++

tt
k
s
t
−
−
≤
α
Trong đó :
1
t

nhiệt độ không khí bên ngoài ,t
1
= 37,2
o
C

2
t
nhiệt độ bể ,t
2
=-10
o
C
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG Trang 15
LỚP CDNL12
GVHD: Nguyễn Trung Kiên SVTH:Trần Văn Dũng
Nguyễn Thế Năng


Số lượng khuôn đá dược xác định dựa vào năng suất bể đá và khối lượng
cây đá :
N=
m
M

Trong đó :
M :khối lượng đá trong bể ứng với một mẻ (kg) chính là năng suất của
bể :M =10000 kg
m: khối lượng của mỗi cây đá (kg).
N: số lượng khuôn đá .
Kích thước và khối lượng khuôn đá có thể lấy theo kích thước tiêu chuẩn
theo bảng 6-12 sách “HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” –
Nguyễn Đức Lợi:
Khối
lượng
cây đá
Khối
lượng
khuôn
Kích thước khuôn Thời
gian
đông đá
cao Đáy lớn Đáy bé
Kg Kg mm Mm mm
h
3,5 3 300 340x60 320x40 4
12,5 8,6 1115 190x110 160x80 8
25 11,5 1115 260x130 280x110 12
50 27,5 1115 380x190 340x160 16

N
:số khuôn đá
57,28
7
200
1
==m
chọn
29
1
=m
Khoảng cách giữa các khuôn đá tronh linh đá lá 225 mm,hai khuôn hai đầu
cách nhau 40 mm để móc cẩu,25 mm hai đầu là khoảng cách từ linh đá đến
thành trong của bể .
Chiều dài mỗi linh đá :
180580150225.740.275.2225.
1
=++=++=
nL
mm
Chiều rộng của linh đá :425 mm
Chiều cao của linh đá:1150 mm
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG Trang 18
LỚP CDNL12
GVHD: Nguyễn Trung Kiên SVTH:Trần Văn Dũng
Nguyễn Thế Năng
1805
425
25
75

L
:Tổng chiều dài của hai linh đá bố trí hai bên dàn lạnh (mm)

δ
:Khe hở giữa linh đá và vách trong của bể đá (mm)

A
:Chiều rộng cần thiết để lắp đặt dàn lạnh,từ 600-900mm,đối với bể
đá có công suất 10 tấn/mẻ chon A = 700 mm.
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG Trang 19
LỚP CDNL12
GVHD: Nguyễn Trung Kiên SVTH:Trần Văn Dũng
Nguyễn Thế Năng
441070025.41805.2 =++=⇒ W
(mm)
2.Xác định chiều dài bể đá :
bmCBl .
2
++=
B :Chiều rộng các đoạn hở lắp đặt bộ cánh khuấy và và tuần hoàn
nước, chọn B =600 mm
C: Chiều rộng đoạn hở cuối bể,C = 500 mm.

b
:Khoảng cách giữa các linh đá được xác định dựa trên độ rộng của
linh đá và khoảng hở giữa chúng :b =
47550425 =+
mm
2
m

Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG Trang 20
LỚP CDNL12
GVHD: Nguyễn Trung Kiên SVTH:Trần Văn Dũng
Nguyễn Thế Năng
Chiều cao (mm) 1250 Kích thước linh đá :
Số khuôn/linh đá 7
Bề dài (mm) 1805
Bề rộng (mm) 425
Chiều cao (mm) 1150

Kích thước khuôn đá :
Khối lượng cây đá (kg) 50
Khối lượng khuôn đá (kg) 27,2
Chiều cao (mm) 1115
Đáy lớn (mm) 380 x 190
Đáy bé (mm) 340 x 160

600
m
2
x 425
1925
A
1925
500
Bố trí bể đá với linh đá 7 khuôn đá
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG Trang 21

nhất của khuôn.
0
b
= 0,19 m
A,B là các hằng số phụ thuộc vào tỉ số n =
0
0
b
a
, là tỉ số giữa cạnh dài và
cạnh ngắn của đáy lớn khuôn đá
2
190
380
==⇒ n
.Với n = 2 chọn A = 4540 và B
= 0,026
( )
6,1826,019,0.19,0.
10
4540
=+
−
=⇒
τ
giờ
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG Trang 22
LỚP CDNL12
GVHD: Nguyễn Trung Kiên SVTH:Trần Văn Dũng
Nguyễn Thế Năng

xạ mặt tròi rất ít, vì vậy tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che chủ yếu gồm 3
thành phần :
Nhiệt truyền qua tường bể đá :Q
11
Nhiệt truyền qua nắp bể đá :Q
12
Nhiệt truyền qua nền bể đá :Q
13
⇒
Q
1
= Q
11
+ Q
12
+ Q
13
Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che được xác định theo công thức 4-2 trang
77 sách “HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” –Nguyễn Đức
Lợi :
( )
21
ttFkQ
t
−=

Trong đó :
t
k
: hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che.

o
C (chọn = 5)
⇒
t
1
= 32,5
o
C.
Nhiệt độ bên trong bể là :-10
o
C
3,42)10(3,32 =−−=∆⇒
t
o
C
Đối với nắp bể
t
∆
là độ chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên ngoài bể
với lớp không khí bên trong bể (dưới nắp bể ),nhiệt độ lớp không khí này lấy
chênh lệch với nhiệt độ của bể vài độ (chọn bằng 5
o
C )
( )
2,3753,32 =−−=∆⇒
t
o
C
Đối với nền bể,
3,42)10(3,32 =−−=∆

t
= 0,2 W/m
2
.k
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG Trang 24
LỚP CDNL12
GVHD: Nguyễn Trung Kiên SVTH:Trần Văn Dũng
Nguyễn Thế Năng
Đối với nắp bể :
21
'
11
1
αλ
δ
α
++
=
n
K
1
α
: hệ số tỏa nhiệt bên ngoài từ không khí trong nhà xưởng lên nắp
bể,W/m
2
k
2
'
α
: hệ số tỏa nhiệt bên trong, từ nắp bể đá ra lớp không khí dưới nắp

1
1
=
++
⇒
n
K
Đối với nền bể : hệ số truyền nhiệt thực tế qua nền lấy theo giá trị của hệ
số truyền nhiệt quy ước:
Vùng rộng 2m dọc theo chu vi tương bao : k
t
= 0,47 W/m
2
k
Vùng rộng 2m tiếp theo : k
t
= 0,23 W/m
2
k
Vùng còn lại : k
t
= 0,12 W/m
2
k
82,012,023,047,0 =++=⇒
n
k
W/m
2
k