BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI Độc Lập - Tù Do - Hạnh
Phóc
ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1. Đề tài đồ án:
Thiết kế mỏy đỏ vảy 10t/24h lắp trên tàu đánh cá xa bê.
Số liệu ban đầu:
- Nhiệt độ nước 30
0
C, nhiệt độ nước làm mát 30
0
C, nhiệt độ bay hơi
–20
0
C, môi chất lạnh R22 trực tiếp
2. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
- Mở đầu mục đích và ý nghĩa.
- Tổng quan các phương pháp sản xuất nước đá và ứng dụng nước đá.
- Nhu cầu mỏy đỏ vảy lắp trên tàu đánh cá xa bê.
- Tính cân bằng nhiệt, tính chu trình lạnh, tính chọn máy nén và dàn
ngưng
- Tính toán thiết kế trống làm đá.
- Lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng, tự động hóa.
- Kết luận.
3. Các bản vẽ và đồ thị (Trích từ đồ án, phóng to).
- Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh
- Bản vẽ thiết kế trống làm đá
4. Ngày giao đề tài đồ ỏn:…………….
5. Ngày sinh viên phải hoàn thành đồ án: 08 - 05 - 2004
TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1CÁN BỘ HƯỚNG
em tớnh toỏn: Thiết kế mỏy đỏ vảy có công suất 10tấn/24h trên tàu đánh cá
xa bê.
Nội dung đồ án gồm 4 chương:
Chương I: Giới thiệu chung.
ChươngII: Tính cân bằng nhiệt
Chương III: Tính chọn máy nén và thiết bị
Chương IV: Thiết kế trống tạo đá.
Chương V: Tự động hóa, lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã nhận được sự quan tâm và
hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS TS Nguyễn Đức Lợi và sự giúp đỡ
của bạn bè. Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế nên không tránh khỏi những
sai sót, rất mong được sự góp ý của các thầy, cô và các bạn để bản đồ án
này được hoàn chỉnh hơn.
Hà Nội tháng 5 năm 2004.
Sinh viên
Trần Văn Vân
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3
Chương 1
Giới Thiệu chung
1.1. Mục đích, ý nghĩa của nước đá.
Theo xu hướng phát triển của nền kinh tế thì ngành kỹ thuật lạnh cũng
đã có mặt ở hầu hết các lĩnh vực, đưa ứng dụng của nó vào làm thay đổi hẳn
một số ngành kinh tế quan trọng, như chế biến thuỷ sản, đánh bắt xa bờ,
công nghệ sản xuất bia, thực phẩm, y tế, sinh học, văn hoá, thể thao…Một
trong những ngành quan trọng của kỹ thuật lạnh là kỹ thuật sản xuất nước
đá.
Trong công nghiệp sản xuất, nước đá dùng để bảo quản thực phẩm,
khi đó thực phẩm khi chế biến ra sẽ bảo quản được lâu hơn thuận tiện cho
công việc chuyên chở, phân phối đảm bảo cân bằng giữa cung và cầu trên thị
nên nước đá không trong suốt mà có màu trắng đục.
Nước thường chứa các loại muối hoà tan, chủ yếu là muối Ca và Mg.
Ngoài ra cũn cú cỏc tạp chất rắn không hoà tan trong nước nh cỏt, bùn nằm
lơ lửng trong nước, chúng cũng nằm trong nước đá. Khi đóng băng, các tinh
thể có xu hướng đẩy các cặn bẩn và không khí ra, càng vào giữa cỏc cõy đỏ
tạp chất càng nhiều và dần chúng bị ngậm giữa các tinh thể đá làm cho nước
đá có mầu trắng đục như sữa hoặc màu trắng nhạt.
b. Nước đá trong suốt.
Quá trình nước đóng băng có hiện tượng tự làm sạch nước nghĩa là
nước trước khi đóng băng có sảy ra quá trình tỏch cỏc cặn bẩn và các thành
phần khác ra khỏi các tinh thể đá đang hình thành. Nếu các tạp chất này
được lấy ngay khỏi bề mặt tinh thể thì có thể loại trừ được những tạp chất đú
khỏi bị ngậm giữa cỏc lớp đỏ đang hình thành. Khi đó nước đá sẽ trong suốt,
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
5
người ta sử dụng phương pháp thổi khí vào đỏy khuụn đỏ. Riêng phần tõm
cõy đỏ vẫn bị đục vì bẩn đọng lại.
c. Nước đá pha lê.
Nước đá pha lê (tinh thể) được sản xuất từ nước đã được khử muối
hoàn toàn và khử khí cẩn thận trước khi tạo đá. Trước đây người ta chỉ sản
xuất nước đá pha lê từ nước cất. Ngày nay nước đá pha lê được sản xuất từ
nước khử muối hoàn toàn bằng các phương pháp hoá học nhờ các thiết bỉ
trao đổi ion. Khối nước đá pha lê hoàn toàn trong suốt cho đến tâm. Khi tan
nước đá không để lại cặn bẩn vì toàn bộ khối đá là đồng nhất và không có
cặn bẩn. Chớnh vỡ nước đá pha lê được ưa chuộng sử dụng khi nước đá tiếp
xúc trực tiếp với thực phẩm bảo quản. Nước đá pha lê khi xay nhỏ rất dễ lấy
vì Ýt bị dính. Nước đá pha lê ngày nay có thể sản xuất ngay ở cỏc mỏy đỏ
nhỏ với điều kiện tốc độ nước trên bề mặt đóng băng đủ lớn và được khử
muối đạt yêu cầu. Khối lượng riêng của nước đá pha lê vào khoảng
910kg/m
hành sử lý nước trước khi tiến hành vào làm đá và bố trí các cơ cấu lắc để
đuổi khí ra khỏi nước.
Thông thường bể sản xuất nước đá khối được chia làm hai ngăn. Ngăn
to dùng để xếp các khay đá, ngăn nhỏ dùng để đặt dàn lạnh làm lạnh nước
muối và dùng bơm hoặc càng khuấy để tuần hoàn nước muối từ ngăn to sang
ngăn nhỏ. Nước muối dùng để làm lạnh thường là muối ăn NaCl.
Phương pháp làm đá kiểu này có thể là gián đoạn hoặc liên tục.
Sơ đồ bể sản xuất nước đá:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
7
2
4
7
8
9
8
10
11
1
3
5
6
Hình 1.1 Bể đá khối.
1: Èng cân bằng, 2: Bơm nước muối, 3: Khuụn đỏ, 4: Dàn bay hơi ống đứng,
5: Bể nước muối, 6: Bể tan giá, 7: Cơ cấu lật, 8: Linh đá, 9: Bàn trượt đá,
10: Máng rót nước, 11: Cầu trục chạy điện.
Bể sản xuất đá khối thường được lắp tại những trạm xí nghiệp chế
biến thuỷ sản. Với phương pháp sản xuất này thì công đoạn tiếp theo là đá sẽ
được xay nhỏ để ướp lẫn với sản phẩm cần bảo quản, ngoài ra nú cũn phục
vụ cho tàu đánh cá xa bê trong điều kiện ngắn ngày và vốn đầu tư Ýt.
19h).
Phương pháp sản xuất này rút ngắn được thời gian làm đá mà không
cần bể nước muối.
1.2.3 Phương pháp sản xuất đá ống.
Hình 1- 4 Nguyên lý làm việc của máy làm đá ống củaVogt (Mĩ)
1-Vá ngoài; 2- Các ống làm đá; 3- thùng mước phía trên với bộ phân phối nước;
4- Bơm nước tuần hoàn; 5 - Thùng nước phía dưới; 6 - Bình chứa thu hồi R22;
7 - Cơ cấu cắt đá ống; 8- Lưới thoát nước; 9 - Van tiết lưu;
10 - Đường hơi nóng vào làm tan giá; 11 - Hộp tốc độ của dao cắt
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
10
Cú rt nhiu kiu mỏy lm ỏ ng khỏc nhau. Tt c u cú chung
nguyờn lý lm vic theo chu k, kt ụng lm ỏ trong cỏc ng, mụi cht
lnh sụi trc tip bờn ngoi ng, khi ó kt ụng n chiu dy cn thit, i
sang chu k tan gi, cc ng ỏ ri xung v c dao ct ỏ ra tng thi ỏ
rng.
1.2.4.Mỏy sn xut ỏ c nhỏ .
Cỏc loi mỏy ny cú cụng sut t vi chc n vi trm Kilgam .Ch
yu phc v cho nh hng, khỏch sn. Mt phn nhu cu ny c ỏp ng
bng cỏc t lnh gia ỡnh, t lnh thng nghip .
-My ỏ nh lm vic liờn tc.
Cách nhiệt
Thùng
chứa
đá
Đá Sensor
H
2
O
Môi
khiển năng suất lạnh bằng cách đóng, cắt máy (ON- OFF).
Ứng dụng nước đá :
Trong đời sống hàng ngày nước đá đã trở thành mặt hàng thực phẩm
quan trọng để làm lạnh trực tiếp hay gián tiếp các loại đồ uống giải khát. Ở
nước ta cú thói quen sử dụng nước đá để làm lạnh trực tiếp đồ uống . . . việc
làm lạnh trực tiếp nước giải khát bằng nước đá không đảm bảo được vệ
sinh. Nhưng lại có ưu điểm là làm lạnh nhanh chóng chính vì thế người ta
vẫn quen sử dụng phương pháp này. Vì vậy khi sản xuất nước đá với nhu
cầu thực phẩm thì nước đá phải dùng nước lọc, nước khử trùng đạt yêu cầu
vệ sinh y tế .
Nước được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều nghàng công nghiệp kinh
tế khác nhau, và có mặt hầu hết trong các gia đình.
Nhìn chung về nhu cầu sử dụng nước đá là rất đa dạng.
Trong công nghiệp hoá người ta sử dụng nước đá để ướp lạnh các quá
trình công nghệ và điều khiển tốc độ phản ứng .
Trong công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế biến sữa, công nghiệp
chế biến rượu bia, công nghiệp chế biến và đánh bắt thuỷ hải sản, công
nghiệp sinh học, công nghiệp sợi dệt, may mặc, công nghiệp xõy dựng và
trong y tế thể thao, du lịch . . . Ngoài ra còn sử dụng nước đá trong trường
hợp vừa làm lạnh vừa tăng Èm.
1.2.5. Máy sản xuất đá vẩy.
- Phương phỏp sản xuất đá vẩy.
+ Máy làm đá mảnh Flak- Ice của Crosby Field (Yolk - Coporotion)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
12
2
1
3
4
5
Hệ thống lạnh, bộ làm đá vẩy và kho chứa đá
Mỏy đá vẩy kiểu tỏch dựng để lắp đặt tại chỗ hoặc lắp đặt trên tàu
đánh cá xa bê.
Ưu điểm so bể làm đá là gọn nhẹ tốn Ýt diện tích lắp đặt.
Tang trống được chế tạo bằng một loại thép không rỉ bên trong có bố
trí giàn bay hơi ống xoắn, bên ngoài là khay nước. Khi trống quay trên bề
mặt trống hình thành một lớp đỏ dày 0,5-1,5 mm và được nạo ra bởi một
lưỡi dao cố định đá được nạo ra rơi vào máng xuống buồng chứa đá. Độ dày
đá được quyết định bởi nhiệt độ bay hơi và tốc độ quay của trống. Trống
quay được nhờ mụtor kộo hộp giảm tốc điều chỉnh tốc độ. Cụm máy nén,
bình ngưng làm mát bằng nước hoặc làm mát bằng không khí đặt cách xa bộ
làm đá. Nối giữa hai phần là đường ống gas đi, về và các thiết bị cũng như
tự động điều khiển, điều chỉnh mỏy đỏ.
Ứng dụng của mỏy đỏ vẩy: Dựng cho các trạm thu mua, chế biến thuỷ
hải sản và các tàu đánh cá xa bê.
1.3. Nhu cầu mỏy đỏ vẩy lắp đặt trên tàu đánh cá xa bê.
1.3.1. Giới thiệu về mỏy đỏ vẩy.
Máy sản xuất đá vẩy hay còn gọi là máy sản xuất đá mảnh. Đôi khi
còn được gọi là nước đá hạt, siêu hạt. Mỏy đỏ vẩy thường được chế tạo ở
dạng nguyên cụm hoàn chỉnh khi mua về chỉ việc lắp đặt ráp nối là chạy
được. Các thiết bị được chế tạo đặc biệt, nh dàn bay hơi theo hình tang
trống. Môi chất lạnh sôi trực tiếp bên trong tang trống để làm lạnh nước
hoặc có thể làm lạnh gián tiếp bằng nước muối. Bề mặt tang trống được chế
tạo bằng kim loại có độ bóng chịu được sự mài mòn cao để tỏch đỏ dễ dàng.
Dùa vào nguyên lý tạo đá trên bề mặt trống, ngày nay người ta đã chế
tạo ra máy sản xuất đá vẩy có nhiều kiểu dáng khác nhau nh:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
14
Dạng tang trống hình trụ đặt nằm ngang có dao nạo đặt ngoài. ở loại
này tang trống quay được nhúng một phần ngập vào trong bể nước còn dao
- Chi phí vận hành giảm vì tải trọng nhẹ hơn ( do không phải chịu tải
lượng đỏ cõy lớn mang theo khi đi biển.
- Không phải chờ đợi mất thời gian để mua đá ( ở những nơi thiếu đá
cung cấp trong mùa vụ).
- Tính kinh tế cao lượng đá sản xuất ra phụ thuộc vào lượng hải sản
đánh bắt được nên không bị tiêu hao lãng phí do bị tan chảy đá như các tàu
phải mang đá đi theo.
- Lắp mỏy đá vẩy trên tàu xa bờ cũn có thể làm dịch vụ cung cấp đá
cho tàu bạn trên ngư trường hoặc làm công tác chuyên chở dịch vụ thu mua
trên biển.
Do có những ưu điểm, lợi Ých to lớn, nên việc lắp đặt mỏy đỏ vẩy
trên tàu đánh bắt xa bờ là một hướng đi đúng đắn đồng bộ với sự phát triển
số lượng chất lượng hệ thống tàu đánh bắt xa bờ nó đáp ứng được nhu cầu
cần thiết và tăng doanh thu rút ngắn được thời gian hoàn vốn. Và có hiệu
quả kinh tế lâu dài.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
16
Chương 2
Tính cân bằng nhiệt
2.1 Xác định năng suất lạnh Q
0
yêu cầu
Q
0
= Q
1
+ Q
2
, kW
t
1
= 30
0
C, nhiệt độ nước vào;
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
17
t
2
= -15
0
C, nhiệt độ nước đá;
Vậy:
Q
2
=
( ) ( )
[ ]
15009,26,33303018,4
3600.24
10000
+++−
kW
Q
2
= 56,753 kW
Do dòng nhiệt tổn thất qua kết cầu bao che Q
1
rất khó xác định nên ta
xác định Q
n’
= 30
0
C, nhiệt độ nước vào;
t
n
’’
= 30
0
C + t, nhiệt độ nước ra;
chọn t = 5 K [2]
t
n
’’
= 35
0
C
Nhiệt ngưng tụ:
t
k
= t
n
’’
+ t
Chọn t = 5 K [2]
t
k
= 40
0
2
1
t
3
’
4
3
’
t
3
3
lg P[Mpa]
h[kJ/kg]
2
1
3
4
3'
∆
h
33'
∆
q
0
1'
∆
h
11'
Hình 2-2
Xác định các điểm nót của chu trình:
1: là điểm cắt giữa p
0
và đường t
1
= - 5
0
C;
3 : là điểm cắt giữa p
k
và đường hơi bão hoà lỏng;
Từ 1 kẻ đường cong S
1
= const
2: l à điểm cắt của đường p
k
và S
1
= const.
Ta có h
1’1
= h
3’3
Nh vậy ta có thể xác định được điểm 3.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
20
Điểm 4: là điểm cắt giữa đường h
3
= const và đường p
0
3
= - h
1’1
+ h
3’
, kJ/kg
h
3
= -12 + 544 = 532 kJ/kg
Tính toán chu trình
- Năng suất lạnh riêng khối lượng:
q
0
= h
1’
+ h
4
q
0
= 696 – 533 = 163 kJ/kg
- Năng suất lạnh riêng thể tích:
q
v
=
1
0
V
q
, kJ/m
3
2
– h
1
, kJ/kg
l = 758 – 708 = 50 kJ/kg
- Hệ số lạnh:
l
q
0
=
ε
=
26,3
50
163
=
- Hệ số cấp:
Từ = 6 tra đồ thị h3-4[3]
có = 0,66
- Lưu lượng nén qua máy nén:
m =
0
0
q
Q
, kg/s
m =
skg /368,0
163
60
- Cụng nén hữu Ých:
N
e
=
e
s
N
η
, kW
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
22
N
e
=
75,0
4,18
= 24,533 kW
- Cụng nén chỉ thị:
N
i
=
i
s
N
η
, kW
Chọn
i
η
= 0,85
kW suy ra N
el
=
69,28
95.0.9,0
533,24
=
kW
Chương 3
Tính chọn máy nén và thiết bị
3.1. Tính chọn máy nén
Chọn máy nén pittụng Mycom 1 cấp nén loại kí hiệu W ( hãng
Mayeka Wa nhật)
Thông số tính toán :
Nhiệt độ bay hơi t
0
= - 20
0
C
Nhiệt độ ngưng tụ t
k
= 40
0
C
Năng suất lạnh theo tính toán Q
0
= 60 kW
Dùa vào các thông số trên ta có thể chọn máy nén Mycom cú kớ hiệu
F4WA2. Có năng suất lạnh là 67,1 kW
Ở chế độ nhiệt độ là:
= 35
0
C, nhiệt ngưng tụ.
Ở chu trình tiêu chuẩn
t
0
= -20
0
C; p
0
= 0,25 MPa
t
k
= 35
0
C; p
k
= 1,4 MPa
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
24
3
lg p[Mpa]
2
t
k
t
0
1
4
V
q
i
tc
/40,15
1,0
154
0
==
Hệ số cấp máy nén:
)(
πλ
F
ttc
=
Theo nhà chế tạo, sự phụ thuộc của
λ
vào p
k
/p
0
và kiểu máy nén ta
được với
π
=
6,5
25,0
4,1
0
==
λ
λ
W
Thay các giá trị vào ta được:
Q
0tc
= 60.
66,0.1630
68,0.1540
kW
Q
0tc
= 59 kW
Vậy loại máy Mycom Model F4WA2 là loại có công suất, số liệu điều
kiện, rất phù hợp với tính toán.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
25
Copyright: Tài liệu đại học ©