GVHD: LÊ QUANG HUY

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
Đề tài :
Tính toán thiết kế hệ thống bể đá cây :
 Công suất : 10 tấn / mẻ.
 Nhiệt độ bể : -10o c
 Sản phẩm : Đá cây
 Môi chất : NH3

Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 1


GVHD: LÊ QUANG HUY

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 2


GVHD: LÊ QUANG HUY

MỞ ĐẦU
Trong những năm qua, ngành kỹ thuật lạnh nước ta đã phát triển rất mạnh mẽ, đặc biệt là
trong ngành chế biến và bảo quản thủy hải sản. Quá trình thay đổi và ứng dụng các công nghệ mới
để đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế và thay đổi môi chất lạnh mới đã tạo ra một sự chuyển biến mạnh
mẽ theo hướng tích cực cho ngành kỹ thuật lạnh nước ta.
Kỹ thuật lạnh ra đời đã hàng trăm năm nay và được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành kỹ
thuật khác nhau như: công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, công nghiệp hóa chất, công
nghiệp rượu, bia, y học....
Ngày nay kỹ thuật lạnh phát triển rất mạnh mẽ, được sử dụng với rất nhiều mục đích khác
nhau, phạm vi ngày càng mở rộng và trở thành một nghành kỹ thuật vô cùng quan trọng.
Một trong những ứng dụng của kỹ thuật lạnh mà con người đã sử dụng từ rất lâu đó
là sản xuất nước đá. Nước đá có thể được sản xuất dưới nhiều dạng khác nhau tùy
theo nhu cầu, mục đích sử dụng và điều kiện thực tế.
Nước đá được sử dụng rộng rãi từ dân dụng đến trong công nghiệp đặc biệt là nước
đá cây.
Trên thực tế nếu muốn xây dựng một nhà máy sản xuất nước đá cây và hoạt động có
hiệu quả thì cần phải trải qua rất nhiều giai đoạn và các yếu tố như điều kiện kinh tế,
nhu cầu sử dụng...
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
LỚP TCDLO7A

Trang 3


GVHD: LÊ QUANG HUY

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 được sản xuất cũng
như có nhiều phương pháp, máy móc thiết bị khác nhau để sản xuất chúng.

Đối với hệ thống sản xuất nước đá cây có hai phương pháp sản xuất chủ yếu đó là làm lạnh
trực tiếp và làm lạnh gián tiếp qua chất tải lạnh là dung dịch nước muối.
Hệ thống làm lạnh trực tiếp có ưu điểm là thời gian sản xuất nhanh nhưng năng suất bị giới
hạn, chỉ thích hợp với những hệ thống có công suất nhỏ.
Do yêu cầu của đồ án với bể đá có công suất 10 tấn/ mẻ nên chúng em chọn phương án: làm
lạnh gián tiếp qua nước muối.
Phương pháp này có ưu điểm lớn là cấu tạo, vận hành đơn giản. Hiện nay hầu hết các cơ sở sản
xuất nước đá cây đều chọn phương pháp này.
II. Chất tải lạnh:
Nước muối Nacl2
Ưu điểm:
Hệ số truyền nhiệt lớn.
Rẻ tiền, dễ kiếm, không gây độc hại cho con người và môi trường.
Khuyết điểm:
Dễ gây ăn mòn thiết bị.
Phải thường xuyên kiểm tra nồng độ nước muối của dung dịch để tránh hiên tượng đóng băng
chất tải lạnh.
III. Môi chất sử dụng trong hệ thống: NH3
Ưu điểm:

Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 4


GVHD: LÊ QUANG HUY
Không gây ăn mòn thiết bị chế tạo từ thép, kim loại đen chế tạo máy 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 NH3 nhất định có thể bắt lửa gây nổ, hỏa hoạn.
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 1 một ngăn đặt các
khuôn làm đá.Nước muối tuần hoàn trong bể nhờ bơm tuần hoàn .Nước muối từ trong ngăn cây đá
được bơm đẩy vào ngăn có dàn bay hơi (dàn lạnh xương cá hoặc dàn lạnh ống đứng ).Ở đây nước
muối được làm lạnh và được đẩy vào ngăn cây đá .Các cây đá thường được bố trí thành các linh đá
,các linh đá có từ 5 đến 7 khuôn đá tùy theo cỡ bể .
Các linh đá chuyển động trong bể nhờ hệ thống vít đẩy và chuyển động ngược chiều với nước
muối .Khi đã thành đá ,cả linh đá sẽ được cầu trục nâng lên khỏi bể đưa sang nhúng vào bể tan giá
trong khoảng từ 2 đến 4 phút sau đó được đưa lên bàn lật để tháo khuôn .Khuôn đá được đưa đến
hệ thống vòi rót tự động.Nước được đổ đầy khoảng 90% khuôn(khi làm lạnh nước giãn nở không
tràn ra bể làm giảm nồng độ nước muối dẫn đến tổn thất nhiệt) rồi linh đá được đưa đến đầu kia
của bể ,khi linh đá chuyển động hết chiều dài của bể là đã sẵn sàng để ra khuôn.

2. kết cấu tường bao :
Bể thường được xây bằng gạch đỏ sau đó được bọc cách ẩm và cách nhiệt,lớp trong cùng là
lớp thép tấm dày từ 5 đến 6mm.Có thể bố trí các lớp kết cấu theo sơ đồ sau:
TT
Lớp vật liệu
Độ dầy
Hệ số dẫn nhiệt λ
Hệ số dẫn ẩm μ
δ(mm)
(w/m.k)
(g/mhMpa)
1
Lớp vữa xi măng
10
0,93
90
2
Tường gạch
110
0,82
105
3
Lớp vữa xi măng
10
0,93
90
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
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 5


GVHD: LÊ QUANG HUY
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:
∑ δ = δ i + δ cn = [ ( 2.0,01) + 0,11 + 0,001 + ( 2.0,02) + 0,005] + 0,2 = 0,34 m =340 mm

3. kết cấu cách nhiệt nền :
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 ÷ 200 mm,lớp cách ẩm bằng hắc ín dày 1mm,lớp giấy dầu dày 1 ÷ 2 mm
,lớp cách nhiệt polystirol ,lớp giấy dầu dày 1 2 mm,lớp bê tông cốt thép dày 66 100 mm,lớp cát lót
mỏng dày từ 10 ÷ 15 mm và cuối cùng là lớp vỏ bể bằng thép tấm dày 5 ÷ 6 mm.
TT
Lớp vật liệu
Chiều dày
Hệ số dẫn nhiệt
Hệ số dẫn
(mm)
λ (w/m.k)
ẩm(g/mhMPa)
1
Lớp thép tấm
5
2
Lớp cát lót mỏng
10

3
Lớp bê tông cốt thép
100
1,6
30
4
Lớp giấy dầu chống thấm
2
0,18
1,35
5
Lớp cách nhiệt
0,047
7,5
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 6


GVHD: LÊ QUANG HUY
6
7
8
9

Lớp giấy dầu chống thấm
Lớp hắc ín quét liên tục
Lớp bê tông đá dăm
Đá làm nền và đất đầm

kỹ

2
1
150

0,18
0,18

1,35
0,86
30

Mặt cắt nền bể:

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 :
∑ δ = δ i + δ cn = ( 5 + 10 + 100 + 2 + 2 + 1 + 150) + 200 = 470 mm = 0,47 m
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.


Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 7


GVHD: LÊ QUANG HUY

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 :
1
n
k= 1 + δ i + δ cn + 1
∑
α 1 i =1 λi λcn α 2
n
1  1
δ
1  (m)

⇒ δ cn = λcn  −  + ∑ i +
k
α
λ
α
i
=
1
i

2 
 1

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/m2.k)
λcn :hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu cách nhiệt ,đối với vật liệu là polystirol tra bảng 3-1 ta tìm
được λcn =0,047 w/m2.k
α 1 : hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài (phía nóng)tới tường cách nhiệt .Tra bảng 3-7
sách “HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” chọn α 1 = 23,3 (W/m.k)
α 2 :hệ số tỏa nhiệt bên trong bể đá ,tỏa nhiệt khi nước muối chuển động ngang qua vách
đứng .Tra bảng 3-7 chọn α 2 = 8 W/m2.k
δ i :bề dày của lớp vật liệu xây dựng thứ i (m).
λi : hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu xây dựng thứ i.

 1
2.0,01 0,11 0,001 2.0,002 0,005 1 
 1
⇒ δ cn = 0,047 
−
+
+
+
+
+
+  = 0,18 (m)
0,18
45,3 8 
 0,23  23,3 0,93 0,82 0,18
Chiều dày lớp cách nhiệt phải lấy lớn hơn hoặc bằng chiều dày đã tính được theo kích thước

tiêu chuẩn .Ta chọn tổng chiều dày lớp cách nhiệt là 200 mm với 2 lớp x 100 .
⇒ Tổng chiều dày của tường bao:
∑δ = δ i + δ cn =( 2.0,01 + 0,11 + 0,001 + 2.0,002 + 0,005) + 0,2 = 0,34 m
Hệ số truyền nhiệt thực kt qua các lớp :
kt =

1

=

1
≈ 0,2 W / m 2 .k
1
0,04 0,22 0,001 0,004 0,05
0,2
1
+
+
+
+
+
+
+
23,3 0,93 0,82 0,18
0,18 45,3 0,047 8

δ δ
1
1
+ ∑ i + cn +

α 1 i =1 λi λcn α 2
2. Tính kiểm tra đọng sương :
Tra bảng 1-1 sách “HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” –Nguyễn Đức Lợi ,ta tìm
được nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất ở TP.HCM là 37,2oC, độ ẩm trung bình φ =74% .Tra đồ
thị h-x ta sẽ tìm được : ts =31,5oC và tư =33oC.
Để không đọng sương bề mặt bên ngoài bể đá hệ số truyền nhiệt thực phải thỏa mãn điều kiện
sau:
n

Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 8


GVHD: LÊ QUANG HUY
k t ≤ 0,95.α 1

t1 − t s
t1 − t 2

t1 nhiệt độ không khí bên ngoài ,t1= 37,2oC
t 2 nhiệt độ bể ,t2 =-10oC
t s nhiệt độ đọng sương ứng với t1 = 37,2oC

Trong đó :

37,2 − 31,5
⇔ k t ≤ 2,67
37,2 − ( − 10)

Với kt =0,2 đã tính được ở trên ,vậy vách ngoài của bể đá không bị đọng sương.
⇒ k t ≤ 0,95.23,3.

CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BỂ ĐÁ:
Để xác định được kích thước của bể đá phải căn cứ vào số lượng ,kích thước của cây đá ,linh
đá,dàn lạnh và cách bố trí dàn lạnh ,loại khuôn đá ,hệ thống tuần hoàn nước muối trong bể ...
I.Xác định số lượng và kích thước khuôn đá:
Số lượng khuôn đá dược xác định dựa vào năng suất bể đá và khối lượng cây đá :
M
N=
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

Kg
3,5
12,5

25

Kg
3
8,6
11,5

cao
mm
300
1115
1115

Đáy lớn
mm
340x60
190x110
260x130

Đáy bé
mm
320x40
160x80
280x110

50

27,5

1115


380x19
0

340x16
0

h
4
8
12

16

Đối với các hệ thống máy đá cây có công suất lớn (trên 5 tấn / mẻ )đều sử dụng khuôn đá loại
50 kg/cây đá .
M 10000
=
= 200 khuôn
N=
m
50
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 9


GVHD: LÊ QUANG HUY
II. xác định số lượng –kích thước linh đá:

Các khuôn đá được bố trí thành các linh đá , mỗi linhđá gồm có nhiều khuôn . ở đấy chúng ta
sử dụng loại linh đá có 7 khuôn đá x50kg/cây đá .
số lượng linh đá được xác định:
N
m1 =
với m1 :số lượng linh đá
n1
n1 :số khuôn trên 1 linh đá
N :số khuôn đá
200
= 28,57 chọn m1 = 29
7
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 :
L = n1 .225 + 2.75 + 2.40 = 7.225 + 150 + 80 = 1805 mm
Chiều rộng của linh đá :425 mm
Chiều cao của linh đá:1150 mm
m1 =

25

75

40

225

225


225

25

225

425

3

40

225

75

2
1

1805

Kích thước linh đá có 7 khuôn 50 kg
1. khung linh đá
2. vị trí móc cẩu
3. khuôn đá 50 kg
III. Xác định các kích thước bên trong bể đá :
Kích thước bể đá phải đủ để bố trí các linh đá,dàn lạnh, bộ cánh khuấy và các khe hở cần thiết
để nước muối chuyển động tuần hoàn .Có hai cách để bố trí dàn lạnh :bố trí dàn lạnh một bên,
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A


Trang 10


GVHD: LÊ QUANG HUY
khuôn đá một bên và cách thứ hai hay được sử dụng hơn đó là bố trí dàn lạnh ở giữa bể (có độ
rộng từ 600-900mm)hai bên bố trí hai dãy linh đá đối xứng,cách này có ưu điểm là có hiệu quả
truyền nhiệt cao và tốc độ nước muối chuyển động cũng đồng đều hơn .
1. Xác định chiều rộng bể đá:
W = 2.L + 4δ + A
W :Chiều rộng của bể.
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.
⇒ W = 2.1805 + 4.25 + 700 = 4410 (mm)
2.Xác định chiều dài bể đá :
l = B + C + m2 .b
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 = 425 + 50 = 475 mm
m2 :Số linh đá dọc theo chiều dài trên một dãy , với m1 = 29 linh đá, bố trí dàn lạnh ở
giữa,các linh đá được bố trí thành hai dãy đối xứng vậy số linh đá trên một dãy m2 = 15
⇒ l = 600 + 500 + 15.475 = 8225 mm
3. Xác định chiều cao của bể đá :
chiều cao của bể đá phải đủ lớn để có khoảng hở cần thiết giữa đáy khuôn đá và bể. Mặt khác
phía trên linh đá là một khoảng hở cỡ 100mm, sau đó là lớp gỗ dày 30mm dùng làm nắp bể.Đối
với các bể có công suất từ 5 tấn/mẻ trở lên thường có tổng chiều cao là 1250 mm.

Bảng thông số kích thước bên trong của bể:
Số khuôn đá
200
Tổng số linh đá
29
Số dãy linh đá
2
Số linh đá trên một dãy
15
Độ hở giữa các linh đá (mm)
50
Bề rộng A (mm)
700
Chiều dài (mm)
8225
Chiều rộng (mm)
4410
Chiều cao (mm)
1250
Kích thước linh đá :
Số khuôn/linh đá
Bề dài (mm)
Bề rộng (mm)
Chiều cao (mm)
Kích thước khuôn đá :
Khối lượng cây đá (kg)
Khối lượng khuôn đá (kg)
Chiều cao (mm)
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A


7
1805
425
1150
50
27,2
1115
Trang 11


GVHD: LÊ QUANG HUY
380 x 190
340 x 160

1925

A

1925

Đáy lớn (mm)
Đáy bé (mm)

600

m2 x 425

500


Bố trí bể đá với linh đá 7 khuôn đá
IV. Xác định thời gian làm đá :
Thời gian làm đá cây được xác định theo công thức :
A
τ=
.b0 .( b0 + B )
tm
Trong đó :
τ : thời gian làm đá (giờ)
t m : nhiệt độ trung bình trong bể (oC) ,chọn t m = -10oC
b0 : chiều rộng khuôn đá (m),lấy cạnh ngắn nhất của tiết diện lớn nhất của khuôn.
b0 = 0,19 m
a0
A,B là các hằng số phụ thuộc vào tỉ số n =
, là tỉ số giữa cạnh dài và cạnh ngắn của đáy lớn
b0
380
= 2 .Với n = 2 chọn A = 4540 và B = 0,026
khuôn đá ⇒ n =
190
4540
⇒τ =
.0,19.( 0,19 + 0,26 ) = 18,6 giờ
− 10
CHƯƠNG IV: TÍNH NHIỆT BỂ ĐÁ:
Dòng nhiệt tổn thất qua bể đá được tính bằng công thức :
Q = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 (w)
Q1: dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của bể .
Q2: dòng nhiệt để làm lạnh khuôn và đông đá
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG

LỚP TCDLO7A

Trang 12


GVHD: LÊ QUANG HUY
Q3: dòng nhiệt do thông gió (ở đây bằng 0)
Q4: dòng nhiệt do vận hành
Q5: dòng nhiệt do sản phẩm hô hấp (ở đây bằng 0)
I. Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che:
Vì bể đá được đặt trong nhà xưởng nên khả năng bị tổn thất nhiệt do bức 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 :Q11
Nhiệt truyền qua nắp bể đá :Q12
Nhiệt truyền qua nền bể đá :Q13
⇒ Q1 = Q11 + Q12 + Q13
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 :
Q = k t F ( t1 − t 2 )
Trong đó :
k t : hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che.
F : diện tích bề mặt của kết cấu bao che.
t1 : nhiệt độ môi trường bên ngoài.
t 2 : nhiệt độ trong bể.
1. Xác định độ chênh lệch nhiệt độ :
Đối với tường ngăn : ∆ t = t1 − t 2 là độ chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên ngoài bể và bên
trong bể. Theo bảng 1-1 77 sách “HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” –Nguyễn Đức
Lợi, t1 được chọn là trung bình cộng nhiệt độ tối cao ghi nhận được của tháng nóng nhất: t1 37,3oC,
nhưng do bể đá được đặt trong nhà xưởng nên ta lấy thấp hơn 4-5oC (chọn = 5) ⇒ t1 = 32,5oC.
Nhiệt độ bên trong bể là :-10oC ⇒ ∆ t = 32,3 − (−10) = 42,3 oC

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 5oC ) ⇒ ∆ t = 32,3 − ( − 5) = 37,2 oC
Đối với nền bể, ∆ t = 32,3 − (−10) = 42,3 oC
2. Các kích thước của bể đá :
các kích thước đã tính được đều là kích thước bên trong, muốn tính kích thước bên ngoài ta phải
cộng thêm chiều dày của các lớp kết cấu tường .Chiều dài và chiều rộng của kết cấu tường được tính
từ tâm của các tường bao:
chiều dài =8225 + 340 = 8565 mm =8,565 m
chiều rộng =4410 + 340 = 4750 mm = 4,75 m
chiều cao của bể đá được tính từ mặt nền ngoài đến thành bể :
chiều cao = 1250 + δ n = 1250 + 470 = 1720 mm = 1,72 m
Tổng diện tích của các mặt tường bao ;
Ft = [ 2.( 8,565 + 4,75) ].1,72 = 45,8 m2
Diện tích của nắp và của nền bể được xác định theo kích thước bên trong bể đá :
F = 8,225.4,41 = 36,27 m2
3. Hệ số truyền nhiệt thực tế qua các bề mặt bao che:
Đối với kết cấu tường :kt = 0,2 W/m2.k
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 13


GVHD: LÊ QUANG HUY
1
1 δ
1
Đối với nắp bể :
+ +

α1 λ α '2
α 1 : hệ số tỏa nhiệt bên ngoài từ không khí trong nhà xưởng lên nắp bể,W/m2k
α ' 2 : hệ số tỏa nhiệt bên trong, từ nắp bể đá ra lớp không khí dưới nắp bể, W/m2k
Tra bảng 3-7 sách “HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” –Nguyễn Đức Lợi, ta
chọn
α 1 = 23,3 W/m2k và α ' 2 = 7 W/m2k.
δ : chiều dày lớp nắp bằng gỗ : δ = 30 mm
λ : hệ số dẫn nhiệt của gỗ : λ = 0,2 W/m.k
1
⇒ Kn
= 2,978
1
0,03 1
+
+
23,3 0,2 7
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 : kt = 0,47 W/m2k
Vùng rộng 2m tiếp theo : kt = 0,23 W/m2k
Vùng còn lại : kt = 0,12 W/m2k
⇒ k n = 0,47 + 0,23 + 0,12 = 0,82 W/m2k
Tổn thất lạnh :
STT Tên kết cấu Kích thước(m) Fi (m2)
Ki (W/m2k) ∆ t ( oC)
Q (w)
Kn =

1
Tường

8,565 x 4,75
45,8
0,2
2
Nắp
4,41 x 8,225
36,27
2,978
3
Nền
4,41 x 8,225
36,27
0,82
Tổng : Q1 = 387,468 + 4018 + 1258,06 = 5663,5

42,3
37,2
42,3

387,468
4018
1258,06

II. Nhiệt để đông đá và làm lạnh khuôn đá : Q2
Q2 = Q21 + Q21
1. Dòng nhiệt làm lạnh nước đá: Q21
q
Q21 = E. 0 (w)
τ
E : Năng suất bể đá ( kg/mẻ)

τ : thời gian đông đá ( giây), τ = 18,6.3600 = 66960 giây
q 0 : nhiệt lượng cần để làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khi đông đá
hoàn toàn, q 0 được xác định theo công thức :
q 0 = C pn t1 + r + C pd t 2
C pn : nhiệt dung riêng nước, C pn = 4186 J/kg
r : nhiệt đông đặc của nước đá, r = 333600 J/kg
C pd :nhiệt dung riêng của nước đá, C pd = 2090 J/kg
t1 : nhiệt độ đầu vào của nước, chọn t1 = 30oC
t 2 : nhiệt độ của cây đá, chọn t 2 = -7oC
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 14


GVHD: LÊ QUANG HUY
⇒ q 0 = 4186.30 + 333600 + 2090 − 7 = 473810 , J/kg
473810
⇒ Q21 = 10000
= 70760 (w) = 70,76,kw
66960
2. Nhiệt độ làm lạnh khuôn đá : Q22
C pk ( t k 1 − t k 2 )
Q22 = m
τ
m : tổng khối lượng khuôn đá (kg), m = 200.27,2 = 5440 kg
C pk : nhiệt dung riêng của khuôn, C pk = 460 J/kg (khuôn làm bằng thép)
t k1 : nhiệt độ ban đầu của khuôn bằng nhiệt độ ban đầu của nước = 30oC
t k 2 : nhiệt độ khuôn sau khi nước đá đã hoàn thiện, lấy nhỏ hơn nhiệt độ trung
bình của cây đá từ 2 ÷ 3oC, chọn t k 2 = -10oC

5440.460.[ 30 − ( − 10 ) ]
⇒ Q22 =
= 1494,86 ,w
66960
⇒ Q2 = 70760 + 1494,9 = 72254,86 ,w
III. Dòng nhiệt do vận hành: Q4
1. Nhiệt do bộ cánh khuấy gây ra: Q41
Bộ cánh khuấy được bố trí bên ngoài bể muối, nhiệt năng do bộ cánh khuấy tạo ra được xác
định theo công thức sau:
Q41 = 1000ηN
η : hiệu suất động cơ điện, η = 0,8 – 0,95. Chọn η = 0,8
N : công suất của bộ cánh khuấy.
Chọn máy cánh khuấy dùng cho bể có công suất 10 tấn :
Model
Tốc độ
Lưu lượng
Công
Năng
3
(vòng/phút)
(m /phút)
suất
suất bể
(kw)
đá (tấn)
230VGM
1000
12,8
1,5
10-14

⇒ Q41 = 1000.0,8.1,5 = 1200 w
2. Nhiệt do nhúng cây đá: Q42
Tổn thất nhiệt do làm tan đá được tính theo công thức:
q
q
Q42 = n.g . 0 = n. f .δ .ρ 0 , w
τ
τ
n : số khuôn đá, n = 200 khuôn.
g : khối lượng phần đá đã tan.
q0 : nhiệt lượng cần thiết để làm 1 kg nước đá từ nhiệt độ ban đầu đến đông đá
hoàn toàn, q0 = 473810 , J/kg
f : diện tích bề mặt cây đá: đối với cây đá loại 50kg/cây có f = 1,25 m2
δ : bề dày phần đá đã tan khi nhúng (m) để có thể tháo ra khỏi khuôn,
δ = 0,001 (m)
ρ : khối lượng riêng của nước đá: ρ = 900 kg/cm3
τ : thời gian đông đá, τ = 66960 giây.
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 15


GVHD: LÊ QUANG HUY
473810
= 1592 , w
66960
⇒ Q4 = 1200 + 1592 = 2792 , w
⇒ Q42 200.1,25.0,001.900.


IV. Xác định tải nhiệt cho thiết bị, máy nén và năng suất lạnh của máy nén:
1. Xác định tải nhiệt cho thiết bị: Qtb
Tải nhiệt cho thiết bị dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết cho thiết bị bay
hơi. Để đảm bảo được nhiệt độ trong buồng ở những điều kiện bất lợi nhất ta phải tính toán tải
nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần có giá trị cao nhất như đã tính được ở trên:
Qtb = Q1 + Q2 + Q3 = 5663,5 + 72254,86 + 2792 = 75613,16 ,w
2. Xác định tải nhiệt cho máy nén: Qmn
Qmn = 100 % Q1 + 60% Q2 + 75% Q4
⇒ Qmn = 1.5663,5 + 0,6.72254,86 + 0,75.2792 = 51110,416 , w
3. Năng suất lạnh của máy nén: Q0
k .Qmn
Q0 =
b
Trong đó:
k : Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên dường ống và thiết bị của hệ thống phụ thuộc
vào nhiệt độ bay hơi của môi chất. Đối với hệ thông làm lạnh gián tiếp qua nước muối
chọn k = 1,12.
b : Hệ số thời gian làm việc ngày đêm của các hệ thống lớn. Chọn b = 0,9
1,12.51110,416
⇒ Q0 =
= 63604,07 , w
0,9
CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN:
I. Tính chọn các thông số của chế độ làm việc:
1. Các thông số cho trước:
Công suất bể đá cây: 10 tấn/mẻ
Nhiệt độ bể: -10oC
Môi chất lạnh: NH3
2. Tính nhiệt độ ngưng tụ: t k
Chọn môi trường làm mát của hệ thống là nước tuần hoàn qua ống trao đổi nhiệt. So với không

khí thì nước làm mát có những ưu điểm sau:
Hệ số tỏa nhiệt cao hơn nên làm mát tốt hơn.
Ít chịu ảnh hưởng của thời tiết.
Tính nhiệt độ nước vào và nước ra thiết bị ngưng tụ:
Khi sử dụng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt lấy nhiệt độ nước vào thiết bị ngưng tụ ( t w1 )
cao hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt từ 3 ÷ 4oC (chọn = 3oC)
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 16


GVHD: LÊ QUANG HUY
t w1 = t u + 3 = 33 + 3 = 36 ,oC
Nhiệt độ nước ra khỏi thiết bị ngưng tụ t w 2 cao hơn t w1 2-6 oC, chọn = 4oC
⇒ t w 2 = 36 + 4 = 40 oC
Nhiệt độ ngưng tụ t k cao hơn nhiệot độ nước ra khỏi thiết bị ngưng tụ khoảng từ
3 ÷ 5 oC (chọn bằng 3oC).
⇒ t k = t w 2 + 3 = 40 + 3 = 43 oC.
Với t k = 43 oC, tra bảng 2-2: hơi bão hòa NH3 sách “MÁY VÀ THIẾT BỊ LẠNH”-Nguyễn
Đức Lợi-Phạm Văn Tùy chọn p k = 16,895 bar = 1,6895 Mpa.
3. Chọn nhiệt độ bay hơi: t 0
Nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ của bể( t b = −10 oC), vì máy đá cây
là hệ thống lạnh gián tiếp dùng chất tải lạnh là nước muối. Nhiệt độ nước muối lấy thấp hơn nhiệt
độ bể từ 8 ÷ 10oC (chọn bằng 8 oC) và nhiệt độ sôi của môi chất lấy thấp hơn nhiệt độ nước muối từ
5 ÷ 6 oC (chọn bằng 5 oC).
t 0 = t b − ∆ t 0 , oC
∆ t 0 : hiệu nhiệt độ yêu cầu, ∆ t 0 = 8 + 5 = 13 oC
t b : nhiệt độ bể đá.
⇒ t 0 = −10 − 13 = −23 oC, tra bảng 2-2 tìm được p 0 = 1,6655 bar = 0,16 Mpa

4. Chọn cấp của chu trình:
Tỷ số nén :
p
16,895
Π= k =
= 10,1 <12 ⇒ chọn chu trình một cấp.
p 0 1,6655
5. Chọn độ quá nhiệt hơi hút:
t h = t 0 + (5 ÷ 10) oC, chọn bằng 5 C.
⇒ t h = −23 + 5 = −18 oC.
Sự quá nhiệt có thể đạt được bằng ba cách:
- Quá nhiệt ngay trong dàn lạnh khi sử dụng các loại van tiết lưu nhiệt.
- Quá nhiệt nhờ hòa trộn thêm với hơi nóng trên đường về máy nén.
- Quá nhiệt do tổn thất lạnh trên đường ống từ thiết bị bay hơi về máy nén.
6. Chọn độ quá lạnh:
t ql = t w1 + ( 3 ÷ 5) oC. Chọn bằng 5 oC.
⇒ t ql = 36 + 5 = 41 oC = t k
⇒ ∆ tql = 2 oC
Do thiết bị quá lạnh làm cho hệ thống thêm cồng kềnh, tiêu tốn vật tư tăng mà hiệu quả lạnh
đem lại không cao nên việc quá lạnh sẽ được thực hiện ngay trong thiết bị ngưng tụ bằng cách để
mức lỏng ngập vài ống dưới cùng của dàn ống trong bình ngưng. Nước giải nhiệt cấp vào bình sẽ
đi qua các ống này trước để quá lạnh lỏng sau đó mới đi lên các ống trên để ngưng tụ môi chất.
II. Tính toán chu trình :
1. sơ đồ nguyên lý và đồ thị:
a. Sơ đồ nguyên lý :

Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 17



GVHD: LÊ QUANG HUY

NT

3'

3

2

TL

MN

4
BH

1

1'

BH: thiết bị bay hơi
NT: thiết bị ngưng tụ
MN: máy nén
TL: thiết bị tiết lưu.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống lạnh như sau: hơi mội chất sinh ra ở thiết bò bay hơi
được máy nén hút về và nén lên ở áp suất đẩy cao vào bình ngưng tụ. bình ngưng hơi môi
chất thải nhiệt cho nước làm mát và ngưng tụ lại thành lỏng. Lỏng có áp suất cao đi qua van

tiết lưu vào bình bay hơi. bình bay hơi, lỏng môi chất sôi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp thu
nhiệt của môi trường cần làm lạnh. Hơi lại được hút về máy nén, như vậy vòng tuần hoàn của
môi chất được khép kín .
b. Đồ thị:
- đồ thị lgp-h:
lgp
k
tql

3

3'

4

2

Pk,tk

P0,t0
1'

1
n
tq

h

Đồ án mơn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A


Trang 18


GVHD: LÊ QUANG HUY

- đồ thị T-s:
T

tql

2

3'

Pk,tk

tqn

3

1
P0,t0
4

1'

S

Quá trình 1’-1: quá nhiệt hơi hút về máy nén.

Quá trình 1-2 : nén đoạn nhiệt
Quá trình 2-3’ : quá trình ngưng tụ nhả nhiệt đẳng áp cho môi trường làm mát trong thiết bị
ngưng tụ.
Quá trình 3’-3: quá lạnh môi chất lỏng đẳng áp.
Quá trình 3-4: tiết lưu ở van tiết lưu giảm áp suất từ pk xuống p0.
Quá trình 4-1’: bay hơi thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh.
Các thông số trạng thái của các điểm nút cơ bản :
Điểm nút

Trạng thái

1’

Hơi bão hòa
khô
hơi quá nhiệt
hơi quá nhiệt
Lỏng bão hòa
Lỏng quá
lạnh
Hơi bão hòa
ẩm

1
2
3’
3
4

Nhiệt độ

(oC)
-23

Áp suất
(bar)
1,6655

Entanpi,h
(kJ/kg)
1728

Thể tích, v
(m3)
-

-18
140
43
41

1,6655
16,895
16,895

1739
2050
702,1
692,4

0,7

-

-23

1,6655

692,4

-

2. Năng suất lạnh riêng: q 0
q 0 = h1' − h4 = 1728 − 692,4 = 1035,6 (kJ/kg)

Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 19


GVHD: LÊ QUANG HUY

3. Năng suất lạnh riêng thể tích: q v
q
1035,6
qv = 0 =
= 1479,4 (kJ/m3).
v1
0,7
4. Công nén riêng: l
l = h2 − h1 = 2050 − 1739 = 331 (kJ/kg)

5. Lượng nhiệt nhận được ở thiết bị ngưng tụ:
q k = h2 − h3 = 2050 − 692,4 = 1357,6 (kJ/kg)
6. hiệu suất exergi của chu trình: v
T − T0
v=ε k
T0
q
ε : hệ số làm lạnh lý thuyết, ε = 0 = 1035,6 = 3,12
l
331
316 − 250
⇒ v = 3,12.
= 0,82
250
III. Chọn máy nén:
Nhiệt tải Q0 của máy nén: Q0 = 63604,07 (w) =63,6 (kw)
Năng suất lạnh riêng: q 0 = 1035,6 (kJ/kg)
1. Lưu lượng môi chất qua máy nén: mtt
Q
63,6
mtt = 0 =
= 0,0614 (kg/s)
q 0 1035,6
2. Thể tích hút thực tế : Vtt
Vtt = mtt .v1 = 0,0614.0,7 = 0,042 (m3/s)
3. Hệ số cấp λ :
λ = λi .λ w
1



m
p
+
∆
p0 − ∆ p 0 


k
pk

 −
λi =
− c 
( công thức 7-13 sách “HƯỚNG DẪN

p0
p0
p0 




THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” –Nguyễn Đức Lợi chọn:
∆ p 0 = ∆ pk = 0,05 ÷ 0,01 Mpa chọn bằng 0,01
m = 0,95 ÷ 1,1 , đối với máy nén amoniac chọn m = 1 .
c : tỉ số thể tích chết, c = 0,03 ÷ 0,05 chọn c = 0,03
T
250
λw = 0 =
= 0,79

Tk 316

p0 − ∆ p 0

0,16 − 0,01
1,6895 + 0,01 0,16 − 0,01
− 0,03
−
= 0,64
0,16
0,16
0,16 

⇒ λi = 0,64.0,79 = 0,511
⇒ λi =

Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 20


GVHD: LÊ QUANG HUY

4. Thể tích quét lý thuyết:
V
0,042
vlt = tt =
= 0,084 (m3/s).
λ 0,511

Tra bảng 7-2 sách “HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” –Nguyễn Đức Lợi chọn
máy nén MYCOM ký hiệu N8WA có thể tích quét 374,2 m3/h = 0,1039 m3/s.

Máy nén lạnh MYCOM
5. Số lượng máy nén: Z mn
v
0,084
Z mn = lt =
= 0,8
v mn 0,1039
Chọn 1 máy.
6. Công nén đoạn nhiệt: N s
N s = mtt .l = 0,0614.331 = 20,3234 (kw)
7. Hiệu suất chỉ thị: η i
T
η i = 0 + b.t 0 , ( b = 0,001 )
Tk
250
⇒ ηi =
+ 0,001.( − 23) = 0,768
316
8. Công nén chỉ thị: N i
N
20,3234
Ni = s =
= 26,46 kw
ηi
0,768
9. Công suất ma sát: N ms
N ms = Vtt . pms

Vtt = 0,084 ,m3/s
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 21


GVHD: LÊ QUANG HUY

p ms

p ms : áp suất ma sát riêng, đối với máy nén amoniac thắng dòng
= 0,049 ÷ 0,069 Mpa, chọn p ms = 0,069 Mpa.

⇒ N ms 0,084.0,069.10 6 = 5769 Nm/s = 5,769 kw.
10. Công nén hiệu dụng:
N e = N i + N ms = 26,46 + 5,796 = 32,256 (kw)

11. Công suất tiếp điện: N el
N el =

Ne
η td .η el

η td : hiệu suất truyền động, η td =0,95.
η el : hiệu suất động cơ điện, η el = 0,8 ÷ 0,95 chọn η el = 0,85
32,256
= 28,86 (kw)
⇒ N el =
0,95.0,85

12. Nhiệt thải ra ở bình ngưng:
Qk = Q0 + N i = 63,6 + 26,46 = 90,06 (kw)
CHƯƠNG VI: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT:
I. Thiết bị ngưng tụ:
1. Mục đích:
Ngưng tụ hơi môi chất thành lỏng.
2. Lựa chọn thiết bị:
Chọn thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước : Bình ngưng ống vỏ nằm ngang.
Ưu điểm:
Thiết bị gọn nhẹ, chắc chắn, phụ tải nhiệt lớn.
Dễ dàng vệ sinh bề mặt trao đổi nhiệt.
Do làm mát bằng nước nên ít chịu ảnh hưởng của thời tiết.
Nhược điểm:
Tốn thêm hệ thống tháp giải nhiệt, làm tăng thêm chi phí lắp đặt.
Công nghệ chế tạo phức tạp.

Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 22


GVHD: LÊ QUANG HUY
3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc:
a. Cấu tạo:
1

2

3


4

5

1. Đường nối vào áp kế.
2. Nối van an toàn.
3. Hơi NH3 vào.
4. Đường cân bằng với bình chứa
cao áp.
5. Đường dự trữ.
6. Van xả khí phía nước.
7. Van xả nước.
8. Xả dầu.
9. Lỏng NH3 ra.
10. Đường vào của tháo giải nhiệt.
11. Đường ra của tháp giải nhiệt.
12. Chân bình.

6

11

10

9

8

12


7

Bình chứa cao áp

b. Nguyên lý làm việc:
Đây là thiết bị trao đổi nhiệt bằng nước chuyển động cưỡng bức trong ống trao đổi nhiệt. Hơi
cao áp đi vào từ phía trên bao phủ toàn bộ bề mặt trao đổi nhiệt cho nước làm mát chuyển động
cưỡng bức trong ống trao đổi nhiệt ngưng tụ thành lỏng cao áp rồi dược đưa ra ngoài.
4. Tính chọn thiết bị ngưng tụ:
Chọn phụ tải nhiệt q F : Tra bảng 8-6 sách “HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” –
Nguyễn Đức Lợi đối với bình ngưng ống vỏ nằm ngang amoniac có q F = 3500 ÷ 5200 W/m2,
chọn q F = 4500 W/m2.
Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:
Q
F = k , Qk là nhiệt thải ra ở bình ngưng.
qF
90,06.1000
⇒F=
= 20,01 (m2)
4500
Tra bảng 8-1 chọn bình ngưng ống vỏ nằm ngang ký hiệu KTT-32 có các thông số sau:
Ký hiệu
bình
ngưng

Diện
tích bề
mặt
(m2)


Kích thước phủ bì (mm)
Đường
kính

Chiều
dài

Chiều
rộng

Chiều
cao

KTT-32

32

500

4430

810

910

Số
ống
hơi


144

Kích thước nối ống
(mm)
Hơi Lỏn Nướ
g
c

50

20

70

Thể tích
giữa các
ống
(mm)

Khối
lượng
(kg)

0,52

1440

Lượng nước cung cấp cho thiết bị ngưng tụ:
Qk
V=

, với : c - nhiệt dung riêng của nước, c = 4,19 kJ/kg.k
c.ρ .∆ tw
ρ - khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 kg/m3
∆ tw - độ tăng nhiệt độ của nước trong thiết bị ngưng tụ
∆ tw = t w 2 − t w1 = 40 − 36 = 4 oC
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 23


GVHD: LÊ QUANG HUY
⇒V =

90,06
= 0,053 m3/s = 19,53 m3/h
4,19.1000.4

II. Thiết bị bay hơi:
1. Mục đích:
Thiết bị bay hơi là nơi trao đổi nhiệt giữa môi chất lạnh và đối tượng cần làm lạnh.
2. Lựa chọn thiết bị bay hơi:
Chọn thiết bị bay hơi kiểu dàn lạnh xuong cá.
Ưu điểm:
Các ống góp trên và dưới được nối với các ống trao đổi nhiệt có dạng uốn cong nên hạn chế
được chiều cao của dàn mà vẫn bảo đảm đường đi của môi chất đủ lớn để tăng thời gian tiếp xúc
và diện tích trao đổi nhiệt.
Cấu tạo gọn, được chế tạo theo từng modun nên dễ dàng tăng công suất của dàn.
Nhược điểm:
Chế tạo khó khăn.

3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
a. Cấu tạo:
2
3

4

1

Dàn lạnh xương cá
1.
2.
3.
4.

lỏng tiết lưu vào
đường ra của hơi hạ áp
ống góp trên dưới
ống trao đổi nhiệt

b. Nguyên lý hoạt động:
Đây là thiết bị bay hơi theo kiểu ngập dịch, được đặt chìm trong bên trong bể muối. Lỏng môi
chất được cấp vào dàn trao đổi nhiệt với nước muối qua các ống trao đổi nhiệt, sau đó môi chất sôi
và hóa hơi được hút trở về máy nén.
4. Tính toán thiết bị bay hơi:
Tải lạnh của thiết bị bay hơi: Q0 = 63,3 kw
0
Nhiệt độ bay hơi của môi chất: t 0 = −23 C
Để đảm bảo nước muối không bị đóng băng trong ống trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi ta phải
chọn nhiệt độ đóng băng của nước muối thấp hơn nhiệt độ sôi của môi chất từ 8 ÷ 10 oC. Như vậy

nhiệt độ đóng băng của nước muối bảo đảm thấp hơn hoặc bằng -31oC. Tra bảng 5-1 sách
“HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” –Nguyễn Đức Lợi chọn nước muối Nacl2 với
nhiệt độ đóng băng -31,2oC có các thông số sau :
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 24


GVHD: LÊ QUANG HUY

Khối lượng
riêng ở 15o C
kg/l

Hàm lượng
nước muối
trong dung

Nhiệt độ
đóng băng
o
C

1,24

25,7

-31,2


Nhiệt dung riêng kJ/kg.k
0
2,87

-10
2,84

-20
2,82

-30
2,79

Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi dược xác định theo biểu thức 8-9 sách
“HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH” –Nguyễn Đức Lợi:
Q
F= 0
Q0 : Tải lạnh của thiết bị bay hơi, kw
k .∆ t
k : Hệ số truyền nhiệt, tra bảng 8-7 chọn k = 460 W/m2.k với
∆t = 5 k
63,6.1000
⇒F=
= 27,65 m2
460.5
Chọn thông số dàn lạnh xương cá:
Ký hiệu

Diện tích bề
mặt, m2

40

40ИΠ

Số lượng tổ
dàn
8x5

Kích thước phủ bì
Rộng
700

dài
3470

Cao
1050

Đường kính
ống trao đổi
Φ38 x 3,5

III. Các thiết bị phụ khác:
1. Bình giữ mức – tách lỏng:
a. Mục đích:
Vì hệ thống sử dụng dàn bay hơi theo kiểu ngập dịch nên ta phải sử dụng bình giữ mức
để cung cấp và duy trì mức dịch luôn ngập ở thiết bị bay hơi. Ngoài ra bình còn có chức
năng tách lỏng khỏi dòng hơi hút về máy nén.
b. cấu tạo:
5


1.
2.
3.
4.

4

6
7

3
2
1

8
9

ống lỏng cấp vào dàn lạnh
ống tiết lưu vào
ống môi chất vào
ống lắp van an toàn, đồng hồ áp
suất
5. ống hút về máy nén
6. tấm chắn lỏng
7,8. ống lắp van phao
9. ống hồi dầu, xả đáy.
10. chân bình.

10


Bình giữ mức tách lỏng
Đồ án môn học KỸ THUẬT LẠNH ỨNG DỤNG
LỚP TCDLO7A

Trang 25