Lê Cao Nhiên
Lớp HCO6MB
MSSV 60601700
Bài tập lớn môn Kỹ thuật lạnh
THIẾT KẾ MÁY SẢN XUẤT ĐÁ MIẾNG NĂNG SUẤT 30 KG/H
Mục lục
Từ lâu con người đã biết tận dụng lạnh của thiên nhiên như băng, tuyết để bảo quản nguồn
lương thực thực phẩm của mình. Ngày nay kỹ thuật lạnh ngày càng đi sâu vào đời sống con người
như các ngành khoa học: công nghệ thực phẩm, y học… Các thực phẩm như rau quả, cá, thịt…
cần được bảo quản để dùng được lâu, di chuyển đi xa hơn.
Đề tài thiết kế máy sản xuất nước đá miếng năng suất 30kg/h của em là một loại máy làm đá với
công suất trung bình dùng để bảo quản thực phẩm cho các doanh nghiệp chế biến thực phẩm đông
lạnh.
I. Tính cách nhiệt, cách ẩm
1. Mục đích: cách nhiệt, cách ẩm nhằm giảm bớt sự thất thoát nhiệt ra môi trường đồng
thời ngăn dòng lạnh xâm nhập vào hệ thống làm giảm năng suất lạnh.
2. Yêu cầu của vật liệu:
a. Vật liệu cách nhiệt:
b. Vật liệu cách ẩm:
3. Chọn vật liệu:
- Chọn vật liệu cách nhiệt là Styropore cho dàn lạnh. Styropore được sử dụng bằng cách
phun trực tiếp vào khoang của máy làm đá.Ưu điểm là có thể phun vào bất cứ thể tích
rỗng nào, tạo bọt mà không cần gia nhiệt, cứng và chịu tốt.
- Chọn vật liệu cách ẩm là Bitum. Bitum còn gọi là nhựa đường( hắc ín) được dùng dưới
dạng nóng chảy hoặc pha với các dung môi như cồn, xăng rồi quét lên bề mặt cách ẩm. Hệ
số thẩm thấu của nó rất bé μ = 0,000115 g/m.h.mmHg.
4. Tính toán cách nhiệt và cách ẩm cho máy làm đá
Máy làm đá chỉ cách nhiệt và cách ẩm thành bao quanh. Chọn tấm cách nhiệt hình trụ tròn như
sau:

Các thông số tra được:

 
 ÷
 
 
∑
K: hệ số truyền nhiệt K, W/m
2
.K, chọn trước K = 0,25W/m
2
.K
α
1
= 23,3 W/m
2
.K. Hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài tường cách nhiệt.
α
2
= 8 W/m
2
.K. Hệ số tỏa nhiệt của vách bên trong thiết bị bốc hơi.
δ
i
: chiều dài lớp vật liệu thứ i cách nhiệt, m
λ
i
: hệ số dẫn nhiệt lớp thứ i, W/m.K
λ
cn
: hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt,W/m.K
δ

i
i
i
K
δ
α λ α
=
= = =
+ + + +
+ +
∑
5. Kiểm tra đọng sương trên bề mặt ngoài vách cách nhiệt:
- Điều kiện để vách ngoài không đọng sương
s
K K≤
Với các thông số của không khí nơi đặt nhà máy là thành phố Đà Nẵng t
1
= 37,7
o
C và φ
1
=77%, nhiệt độ đọng sương t
s
= 33
o
C
Nhiệt độ đá miếng cuối quá trình đông đá t
2
= -7
o

i
i
R
δ
δ µ
µ
=
 
≥ −
 ÷
 
∑
μ
CA
: hệ số dẫn ẩm của vật liệu. Chọn bitum làm vật liệu cách ẩm.
μ
CA
= 0,000115 (g/m. h.mmHg)
R
n
= 1,6( P
n
– P
t
): tổng trở lực dẫn ẩm tối thiểu
2
. .m h mmHg
g
 
 ÷

. .
1,6.(29,1 3,2) 41, 44
n
m h mmHg
R
g
 
⇒ = − =
 ÷
 
3
1
2.0,002 0,003 0,2
. 0,000115. 41,44 4,3.10
45,3 0,18 0,047
n
i
CA CA n
i
i
R m
δ
δ µ
µ
−
=
 
 
≥ − = − − − =
 ÷

Trạng thái không khí lấy làm chuẩn để tính toán
t
1
= 37,7°C.
Suy ra : t
s
= 33 °C ;t
ư
=34°C
Chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp
Chế độ làm việc
Chọn môi chất lạnh Freon 22 ( CHF
2
Cl) ( R22)
Nhiệt độ sôi môi chất :t
0
= t
p
- ∆t
0
t
p
: nhiệt độ cuối của nước đá
∆t
0
= ( 8 : 13) 0C Chọn ∆t
0
= 13 0C
t
0

ư
+ (3 : 4 ) 0 C Chọn ∆t
u
= 3
0
C

→
t
w1
= t
ư
+ 3 =34 + 3 = 37
0
C

→
t
w2
= 37 + 3 = 40
0
C

→
t
k
= 40 + 5 = 45
0
C
Nhiệt độ hơi hút hay nhiệt độ quá nhiệt tqn

3
= h
3’
– h
1
+ h
1*

Với h
1
= 718 kJ/kg
h
1*
= 705 kJ/kg
h
3’
= 556 kJ/kg
→ h
3
= 556 – 718 + 705 = 543 (kJ/kg)
→ t
ql
= 33
o
C
2. Sơ đồ nguyên lý và chu trình lạnh
Giản đồ lgP - h
Điểm t
0
C P(bar) h ( kJ/kg)

, kW
Trong đó: Q
1
: chi phí lạnh cho dàn lạnh,kW
Q
2
: chi phí lạnh để làm đông nước thành đá, kW
Q
3
: tổn thất khi rã đá,kW
Q
4
: tổn thất do nhiệt truyền ra ngoài
- Chi phí lạnh cho dàn lạnh: chỉ xét lần đầu tiên làm lạnh ống làm đá đến -7
o
C, xem như sau
khi xả đá nhiệt độ ống làm đá không tăng lên tức là không cần làm lạnh thêm , phần nhiệt
đó tính vào nhiệt tổn thất khi rã đá.
( )
1 1 2
. . . , /
k inox
Q n g C t t kJ h
= −
Do ta xét trong khoảng thời gian 1h nên đơn vị của Q
1
la kg/h
Với: n = 10 số ống làm đá ( tính sau)
g
k

. ( 0) (0 ) , /
n r d
Q G C t q C t kJ h= − + + −
Trong đó: G = 30kg/h năng suất của máy làm đá.
C
n
=4,18 kJ/kg.K nhiệt dung riêng của nước.
C
d
= 2,09 kJ/kg.K nhiệt dung riêng của nước đá
Q
r
= 333,6 lJ/kg ẩn nhiệt đóng băng của nước.
[ ]
2
30. 4,18.(15 0) 333,6 2,09.(0 7) 12327,9( / )Q kJ h⇒ = − + + + =
- Tổn thất khi rã đá:
3
. . . .
G
Q f L
g
δ ρ
=
, kJ/h
Với δ = 0,001m bề dày lớp đá tan.
L = 330,3 kJ/kg nhiệt nóng chảy của nước đá.
ρ = 917 kg/m
3
khối lượng riêng của nước ở 0

3,9
1,07. 4,173( )
1
o
Q kW
= =
4. Tính và chọn máy nén
- Năng suất lạnh riêng khối lượng