Giáo trình Hệ thống máy và thiết bị lạnh - Chương 3: Hệ thống lạnh máy đá

p vật liệu. 
Bể nước tuần hoàn có dạng khối hộp. Độ cao của bể tuần hoàn 
khoảng 250÷350mm, các cạnh lớn hơn đường kính ngoài của cối 
đá khoảng 50÷100mm. Như vậy căn cứ vào đường kính cối đá có 
 144
thể xác định được sơ bộ kích thước bề nước tuần hoàn để xác 
định tổn thất nhiệt. 
3) 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 1÷1,5m2, bên ngoài bọc mút cách nhiệt dày 
30÷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.∆t.l 
 (3-32) 
 ∆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: 
 KmW
dd
d
d
k
i
i
i
GM ./;
..
1ln.
..2
1
..
1
1
22
1
11 απλπαπ ++
=
∑ +
 (3-33) 
α1 - Hệ số toả nhiệt từ không khí bên ngoài lên vách bình, 
W/m2.K; 
α2 - 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; 
λi - 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 
 145
3.3.3.2 Nhiệt để làm lạnh đá 
3600242 x
q
MQ o=
, W 
 (3-34) 
 M – Khối lượng đá được sản xuất trong 1 ngày đêm, về 
giá trị đúng bằng năng suất cối đá, kg 
 24x3600 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 ÷ -8oC 
Thay vào ta có: 
qo = 4186.t1 + 333600 + 2090.⏐t2⎜, J/kg 
 (3-35) 
 3.3.3.3 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.η.N, W 
 (3-36) 
η- Hiệu suất của động cơ điện. 
 146
 N - Công suất đầu vào mô tơ dao cắt đá (kW) có thể tham 
khảo ở bảng 3-13 dưới đây. 
 3.3.3.4 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. 
Q4 = 1000.η.N, W 
 (3-37) 
η- Hiệu suất bơm. 
 3.3.3.5 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.∆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; 
∆t - Độ chênh nhiệt độ tính toán. Có thể tính ∆t = 0,6.(tN-tT) 
tN, tT – Nhiệt độ tính toán ngoài trời và trong kho đá. Nhiệt độ 
trong kho đá lấy 0÷-5oC. 
3.3.4 Chọn cối đá vảy 
Dưới đây là đặc tính kỹ thuật cối đá vảy của Fuji (Nhật) 
 147
Bảng 3-12: Thông số kỹ thuật cối đá Fuji (Nhật) 
Mục K-
3 
K-
5 
K-
10
K-
20
K-
35 
K-
50
K 
75
K 
10
0 
K 
15
0 
K 
200 
K 
25
0 
K 
330 
Năng suất 
(t/ngày) 
0,
3 
0,
5 
1 2 3,5 5 7,5 10 15 20 25 33 
Qo (1000 
KCal/h, ở -
20oC) 
1,
5 
2,
3 
4,5 9 16 23 34 45 68 90 11
3 
150 
Diện tích cối 
đá (m2) 
0,
1 
0,
15
0,3 0,4
35
0,7
37 
1,5 2,1
3 
2,8
8 
4,2 5,5
5 
7 9,4
2 
Công suất 
ngưng tụ 
(kW) 
1,
5 
2,
2 
3-
3,7
5,5 11 15 22 30 45 60 75 90 
Nguồn điện 3Ph/220V/50/60Hz 
Môi chất 
lạnh 
R22/R502 
Mơ tơ giảm 
tốc (kW) 
0,2 0,4 0,75 1,5 Nhiều tốc độ 
Bơm nước 
(kW) 
0,04 0,18 0,25 0,3
7 
ống dịch vào 
(mm) 
10 15 25 32 
ống môi 
chất ra (mm)
15 20 25 32 
ống nước 
vào (mm) 
15 20 25 
ống tràn 
nước (mm) 
15 20 25 32 
 148
ống xả cặn 
(mm) 
15 20 25 32 
Số lượng 
van tiết lưu 
1 2 3 4 6 
Công suất 
van tiết lưu 
(Tôn lạnh) 
0,9 1,9 3,7 6 9 
Cửa đá Ra 
Φ (mm) 
350 550 750 10
00
1400 17
70 
195
0 
Khối lượng 
(kg) 
75 10
0 
12
5 
190 250 660 84
5 
17
00
25
00
350
0 
40
00 
450
0 
Cao (mm) 62
4 
68
9 
83
0 
980 120
0 
156
0 
19
50
20
87
23
20
260
0 
26
50 
300
0 
Rộng (mm) 665 767 920 10
00
1600 19
50 
235
0 
Dài (mm) 480 574 920 10
00
1600 19
50 
235
0 
Hiện nay có nhiều đơn vị trong nước đã chế tạo được cối đá 
vảy, dưới đây là đặc tính kỹ thuật cối đá vãy của Công ty Cơ 
Điện Lạnh Đà Nẵng SEAREE. 
Bảng 3-13 dưới đây giới thiệu đặc tính kỹ thuật cối đá vảy của 
SEAREE dùng để tham khảo. 
Bảng 3-13: Cối đá vảy của SEAREE 
MODEL Đơn vị SRE 
05A(F
) 
SRE 
10A(F)
SRE 
15A(F
) 
SRE 
20A(F) 
Năng suất Tấn/Ng
ày 
5 10 15 20 
C/s mô tơ dao cắt kW 250 370 550 550 
 149
đá 
C/s mô tơ bơm 
nước 
kW 100 100 250 300 
ống môi chất vào mm 25A 2x25
A 
2x32
A 
2x40A 
ống môi chất ra mm 50A 2x50
A 
2x65
A 
2x80A 
ống nước cấp mm 15A 20A 2x20
A 
2x25A 
Công suất lạnh KCal/h 25.00
0 
50.00
0 
75.00
0 
100.00
0 
Môi chất lạnh NH3/R22/R404a 
Kiểu cấp dịch Tiết lưu trực tiếp/Cấp từ bình 
giữ mức/bơm dịch 
Nhiệt độ bay hơi oC -23 ÷ -25oC 
Nhiệt độ nước vào 
làm đá 
oC 26 
Kích thước ngoài 
Chiều cao mm 1345 1780 2200 2500 
Chiều rộng mm 1000 1130 1330 1600 
Chiều dài mm 1000 1130 1330 1600 
Khối lượng kg 650 1000 1500 2000 
3.4 các loại máy đá kiểu khác 
 Ngoài hai dạng máy đá sử dụng rất phổ biến nêu trên, 
trong đời sống và dây dụng người ta còn sử dụng nhiều loại máy 
đá khác nữa. Tuy nhiên các dạng này thường có công suất nhỏ, 
trong cuốn sách này chúng tôi không đi sâu nghiên cứu các dạng 
 150
máy như vậy. Dưới đây xin giới thiệu sơ lược về hai chủng máy 
đá công suất nhỏ thường được sử dụng là máy đá viên và máy đá 
tuyết. 
 3.4.1 Máy đá viên 
Máy đá viên được sử dụng để sản xuất đá dạng viên trụ tròn rỗng 
dùng trong sinh hoạt. Có rất nhiều hãng khác nhau sản xuất máy 
đá viên, nhưng phổ biến là các hãng Linde, Doelz và Astra 
(Đức), Vogt và Escher (Mỹ), Trépaud (Pháp). Tuy cấu tạo có 
khác nhau một số điểm nhưng nguyên lý chung rất giống nhau. 
Đá được sản xuất trong các ống có kích thước thường sử dụng 
là Φ57. Môi chất lạnh sôi bên ngoài ống, trong quá trình làm 
việc môi chất lạnh ngập bên ngoài ống. Quá trình làm việc của 
máy theo chu kỳ và chia thành 2 giai đoạn: giai đoạn kết đông đá 
và giai đoạn tan giá. 
Hình 3-14 giới thiệu cấu tạo của máy đá viên của Vogt (Mỹ). 
Cấu tạo giống như bình ngưng ống chùm đặt đứng gồm một bình, 
bên trong có nhiều ống, bên trên bố trí khay chứa nước, nước từ 
khay chảy bên trong ống và được làm lạnh và đóng băng lên bề 
mặt bên trong của ống. Theo thời gian, chiều dày của lớp đá tăng 
lên. Lượng nước thừa được 01 thùng đặt phía dưới hứng và tiếp 
tục được bơm bơm lên khay cấp nước phía trên để tiếp tục đông 
đá. Khi độ dày đá đạt 10-15mm thì kết thúc quá trình đông đá và 
chuyển sang quá trình tan giá. 
Để quá trình tan giá thuận lợi và dễ dàng lấy đá ra khỏi ống 
tạo đá, các ống phải có bề mặt bên trong nhẵn, phẵng. Để làm tan 
giá người ta sử dụng ga nóng đi vào bình đẩy lỏng trong bình vào 
bình chứa thu hồi và làm tan 01 lớp mỏng của thanh đá và nó rời 
khỏi ống rơi xuống. Khi rơi xuống dưới nó được dao cắt thành 
các đoạn ngắn theo yêu cầu. Sau đó tiếp tục thực hiện quá trình 
đông đá. Trong quá trình tan giá bơm nước ngừng hoạt động. 
 151
Thời gian làm đá phụ thuộc vào độ dày của đá, nhiệt độ bay 
hơi. Thời gian tan đá khoảng 2 phút và độ dày đá tan là 0,5mm. 
Hiện nay đá viên được sử dụng trong kinh doanh giải khát rất 
phổ biến ở nước ta. Đá viên vừa thẩm mỹ vừa đảm bảo vệ sinh 
nên rất được ưa chuộng. Mặt khác máy làm đá viên có kích cỡ 
khá nhỏ rất phù hợp với thương mại và đời sống, thời gian làm đá 
ngắn, nên chủ động. 
Máy đá viên thường có công suất không lớn, do yêu cầu sử 
dụng thực tế vừa phải. 
Hình 3-14: Máy đá viên 
 3.4.2 Máy đá tuyết 
Máy sản xuất ra đá dưới dạng giống tuyết, sau đó có thể được 
ép thành cục lớn nhờ các máy ép. 
 152
Trên hình 3-15 giới thiệu máy đá tuyết của hãng Taylor (Mỹ). 
Máy gồm một tang trống, hai đầu có 2 nắp và môi chất lạnh sôi 
bên ngoài tang trống. Bên trong tang trống có hai lưỡi dao nạo đá 
quay với tốc độ khá nhanh là 250 vòng/phút. 
Để tăng tiết diện tạo đá, bề mặt bên trong của tang trống có 
dạng dích dắc. Nước được đưa vào tạo đá từ phía một của tang 
trống và ra ở nắp còn lại. Khi nạo, đá sẽ rơi vào nước và sẽ 
được lọc giữ lại nhờ các lưới, còn nước được đưa trở lại để tiếp 
tục tạo đá. 
Hình 3-15: Máy đá tuyết 
Do bề mặt tạo đá bên trong có dạng dích dắc nên lưỡi dao 
cũng phải có biên dạng tương tự. 
Nước cấp cho máy đá phải được làm lạnh sơ bộ đạt nhiệt độ 
khoảng gần 0oC. Do tốc độ lưỡi dao tương đối lớn nên bề mặt 
bên trong tang trống luôn luôn tiếp xúc với nước lạnh để tạo đá, 
do đó hệ số truyền nhiệt khá lớn, khoảng 1600 W/m2.K. Do vậy 
kích thước máy đá khá gọn.Để bảo quản, vận chuyển và sử dụng 
 153
dễ dàng người ta ép các viên đá thành các cục lớn loại 230g và 
450g. Lực ép khá lớn, khoảng 70 bar. 
Để tiện lợi cho việc thay đổi công suất tạo đá người ta chế tạo 
tang trống thành những đơn nguyên. Khi muốn tăng công suất 
người ta nối tiếp thêm một vài đơn nguyên nữa. Mỗi đơn nguyên 
thường có năng suất khoảng 5 tấn/ngày ở nhiệt độ bay hơi của 
môi chất là -15oC. 
* * * 
 154
 155