Cấu tạo, kích thước và cách nhiệt cối đá vảy
 

Cấu tạo, kích thước và cách nhiệt cối đá vảy

  • 0

Cấu tạo, kích thước và cách nhiệt cối đá vảy

Cấu tạo, kích thước và cách nhiệt cối đá vảy
2.9 (57.14%) 7 votes

Cấu tạo cối đá vảy

Cối đá có 02 dạng loại rời và loại kèm hệ thống lạnh hoàn chỉnh. Cối đá Genglace thường sử dụng dao cắt đá dạng trục vít.

Xác định kích thước cối đá vảyKích thước cối đá vảy được xác định theo diện tích yêu cầu của nó. Diện tích trao đổi nhiệt yêu cầu của cối đá được xác định theo năng suất của cối và có thể tham khảo theo dữ liệu cối đá vãy Fuji (Nhật) như sau:
Diện tích yêu cầu của các cối đá

Kết cấu cách nhiệt

Kết cấu vách của cối đá vảy được trình bày trên hình 3-13. Tổn thất lạnh của môi chất đang sôi diễn ra về cả 2 phía bên trong và bên ngoài cối đá. Tuy nhiên, không khí bên trong cối đá sau một thời gian làm việc nhất định cũng giảm xuống đáng kể nên có thể bỏ qua tổn thất này.

Phía nắp của cối đá không có bề mặt tạo đá nên chỉ có 3 lớp đầu giống như vách trụ của cối. Quá trình trao đổi nhiệt ở phía nắp cối đá là từ không khí bên ngoài vào không khí bên trong cối đá.

Phía đáy cối đá là bể nước tuần hoàn, quá trình trao đổi nhiệt giữa nước và cối đá nói chung là có ích nên không tính.

Bể nước tuần hoàn làm từ vật liệu inox, bên ngoài bọc mút cách nhiệt. Chiều dày lớp mút khoảng 30đến 50mm. Nhiệt độ nước trong bể tuần hoàn tuỳ thuộc vào thời điểm làm việc, giai đoạn đầu khi mới khởi động nhiệt độ còn cao, sau khi hệ thống đi vào ổn định, nhiệt độ nước trong bể khá thấp, vì vậy khi tính toán có thể lấy trung bình trong khoảng 3đến 5oC.
Tính nhiệt hệ thống cối đá vảy

Trong hệ thống lạnh cối đá vảy có các tổn thất nhiệt sau đây

– Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt ở cối đá vảy và bình giữ mức tách lỏng Q1

+ Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che cối đá vảy

+ Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che bể nước tuần hoàn

+ Tổn thất qua kết cấu bao che bình giữ mức tách lỏng

– Tổn thất nhiệt do làm lạnh nước đá Q2

– Tổn thất nhiệt do mô tơ dao cắt đá tạo ra Q3

– Tổn thất ở kho chứa đá Q4

Ngoài ra phía nắp của cối đá của một số hãng là hở nên có sự rò rỉ không khí vào bên trong cối đá, gây ra tổn thất nhiệt.
Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt

Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt được xác định theo công thức sau:

Q1 = Q11 + Q12 + Q13 (3-25)

Q11- Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che cối đá, W;

Q12 – Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che bể nước tuần hoàn, W ;

Q13 – Tổn thất qua kết cấu bao che bình giữ mức tách lỏng, W.
Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che cối đá Q11

Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che cối đá gồm tổn thất qua vách và nắp cối đá. Quá trình truyền nhiệt ở đây rất khác nhau, cụ thể như sau:

Ở vách đứng, nhiệt truyền từ môi trường không khí bên ngoài vào môi chất lạnh sôi bên trong cối đá.

Ở nắp: nhiệt truyền từ không khí bên ngoài vào không khí bên trong cối đá.

* Nhiệt truyền qua vách cối đá:

Q11T = kT.delta t.h (3-26)

delta t = tKKN – to

tKKN – Nhiệt độ không khí bên ngoài, oC ;

to – Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh bên trong, lấy to = -20oC;

h – Chiều cao thân cối đá, m;

kT – Hệ số truyền nhiệt vách đứng của cối đá:

alpha1 – Hệ số toả nhiệt từ không khí bên ngoài lên mặt ngoài cối đá, W/m2.K;

alpha2 – Hệ số toả nhiệt khi sôi môi chất mặt trong cối đá, W/m2.K;

lamdai – Hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu, W/m.K;

di, di+1 – đường kính trong và ngoài của các lớp vật liệu, m;

d1, d2 – đường kính ngoài cối đá và đường kính trong mặt trong tiếp xúc với môi chất lạnh (hình 3-13), m

* Nhiệt truyền qua nắp:

Quá trình truyền nhiệt ở đây có thể coi như qua vách phẳng, nên được tính như sau:

Q11N = kN.FN.(tKKN – tKKT) (3-28)

FN – Diện tích nắp cối đá, FN = π.d12/4, m2

tKKN, tKKT – Nhiệt độ không khí bên ngoài và bên trong cối đá, oC

Nhiệt độ không khí bên ngoài là nhiệt độ trong nhà nên có thể lấy thấp hơn nhiệt độ tính toán vài độ, nhiệt độ không khí bên trong có thể lấy khoảng tKKT = 3đến -3oC

kN – Hệ số truyền nhiệt của nắp, W/m2.K

alpha1, alpha’2 – Hệ số toả nhiệt của không khí bên ngoài và bên trong nắp cối đá, W/m2.K;

rôi, lamdai – Chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu.
Nhiệt truyền kết cấu bao che bể nước tuần hoànỞ bể nước tuần hoàn quá trình truyền nhiệt thực hiện từ môi trường không khí bên ngoài vào nước lạnh bên trong bể.

Q12 = kB.FB.(tKKN – tB) (3-30)

FB – Diện tích thành bể nước, m2 ;

tKKN, tB – Nhiệt độ không khí bên ngoài và nước bên trong bể, oC;

Nhiệt độ nước tuần hoàn lấy khoảng 2 đến 3oC.

kB – Hệ số truyền nhiệt từ không khí vào nước tuần hoàn, W/m2.K

alpha1, alpha”2 – Hệ số toả nhiệt của không khí bên ngoài và nước bên trong bể nước tuần hoàn lên vách bể, W/m2.K;

rôi, lamdai – Chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu.

Bể nước tuần hoàn có dạng khối hộp. Độ cao của bể tuần hoàn khoảng 250đến 350mm, các cạnh lớn hơn đường kính ngoài của cối đá khoảng 50đến 100mm. Như vậy căn cứ vào đường kính cối đá có thể xác định được sơ bộ kích thước bề nước tuần hoàn để xác định tổn thất nhiệt.
Nhiệt truyền kết cấu bao che bình giữ mức- tách lỏng

Bình giữ mức – tách lỏng có cấu tạo khá nhỏ, diện tích bề mặt khoảng 1đến 1,5m2, bên ngoài bọc mút cách nhiệt dày 30đến 50mm. Do kích thước bình nhỏ và được bọc cách nhiệt tốt nên, tổn thất nhiệt qua bình có thể bỏ qua. Trong trường hợp cần chính xác có thể tính theo công sau:

Q13 = kGM.delta t.l (3-32)

delta t = tKKN – to

tKKN – Nhiệt độ không khí bên ngoài, oC ;

to – Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh bên trong bể, lấy to = -20oC

l – Chiều dài bình, m

kGM – Hệ số truyền nhiệt qua vách bình giữ mức:

alpha1 – Hệ số toả nhiệt từ không khí bên ngoài lên vách bình, W/m2.K;

alpha2 – Hệ số toả nhiệt từ vách bình vào môi chất lạnh ở trạng thái lỏng, có thể lấy giống bên trong vách cối đá vảy, W/m2.K;

lamdai – Hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu, W/m.K;

di, di+1 – đường kính trong và ngoài của các lớp vật liệu, m;

d1, d2 – đường kính ngoài cùng và trong cùng của các lớp vật liệu, m

Nhiệt để làm lạnh đá

M – Khối lượng đá được sản xuất trong 1 ngày đêm, về giá trị đúng bằng năng suất cối đá, kg

24×3600 Qui đổi ngày đêm ra giây, đó là thời gian làm việc .

qo – Nhiệt lượng cần làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khi đông đá hoàn toàn, J/kg

Nhiệt làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khi đông đá hoàn toàn qo được xác định theo công thức:

qo = Cpn.t1 + r + Cpđ.t2

Cpn – Nhiệt dung riêng của nước : Cpn = 4186 J/kg.K

r – Nhiệt đông đặc : r = 333600 J/kg

Cpđ – Nhiệt dung riêng của đá : Cpđ = 2090 J/kg.K

t1 – Nhiệt độ nước đầu vào, oC. Nhiệt độ nước lạnh vào có thể lấy từ hệ thống nước lạnh chế biến t1 = 5 oC hoặc từ mạng nước thường t1 = 30oC.

t2 – Nhiệt độ đá hoàn thiện t2 = -5 đến -8oC

Thay vào ta có:

qo = 4186.t1 + 333600 + 2090.t2, J/kg (3-35)
Nhiệt do mô tơ dao cắt đá tạo ra

Mô tơ dao cắt đá được đặt bên ngoài cối đá, vì vậy nhiệt lượng tạo ra bằng công suất trên trục của mô tơ:

Q3 = 1000.n.N, W (3-36)

n- Hiệu suất của động cơ điện.

N – Công suất đầu vào mô tơ dao cắt đá (kW) có thể tham khảo ở bảng 3-13 dưới đây.
Tổn thất nhiệt do bơm nước tuần hoàn

Điện năng cung cấp đầu vào cho mô tơ bơm nước một phần biến thành nhiệt năng toả ra trên cuộn dây, trên các trục mô tơ, phần còn lại biến thành cơ năng làm chuyển động dòng nước. Phần cơ năng đó cuối cùng cũng biến thành nhiệt năng làm tăng nhiệt độ của nước.

Tổn thất nhiệt ở kho chứa đá

Tổn thất ở kho chứa đá chủ yếu do truyền nhiệt qua kết cấu bao che do độ chênh nhiệt độ. Tổn thất đó tính tương tự tổn thất qua kết cấu bao che kho lạnh. Kho chứa đá cũng được bố trí trên các con lươn thông gió nên có thể tính giống như tổn thất qua tường.

Q5 = k.F.delta t (3-37)

k – Hệ số truyền nhiệt kho bảo quản đá, W/m2.K;

F – Diện tích kết cấu tường, trần và nền của kho, m2;

delta t – Độ chênh nhiệt độ tính toán. Có thể tính delta t = 0,6.(tN-tT)

tN, tT – Nhiệt độ tính toán ngoài trời và trong kho đá. Nhiệt độ trong kho đá lấy 0đến -5oC.
Chọn cối đá vảy


Leave a Reply