Máy đá vảy, máy làm đá vảy, máy đá Nam Phú Thái

Nguyên lý hoạt động của máy đá vảy

Máy đá vảy là máy tạo ra đá có dạng là các mảnh nhỏ. Quá trình tạo đá được thực hiện bên trong một ống trụ có 2 lớp, ở giữa là môi chất lạnh lỏng bay hơi, đó là cối đá.

Cối đá có dạng hình trụ tròn được chế tạo từ vật liệu inox, có 2 lớp. Ở giữa 2 lớp là môi chất lạnh lỏng bão hòa. Nước được bơm tuần hoàn bơm từ bể chứa nước đặt ở phía dưới bơm lên khay chứa nước phía trên. Nước từ khay chảy qua hệ thống ống và phun lên bề mặt bên trong của trụ và được làm lạnh, một phần đông lại thành đá ở bề mặt bên trong, phần dư chảy về bể và tiếp tục được bơm lên.

Khi đá đông đủ độ dày thì được hệ thống dao cắt cắt rơi đá xuống phía dưới. Phía dưới cối đá là kho chứa đá. Người sử dụng chỉ việc mở cửa xúc đá ra sử dụng. Trong các nhà máy chế biến thuỷ sản, kho và cối đá đặt ngay ở khu chế biến.

Có 2 phương pháp cắt đá: Phương pháp cắt bằng hệ thống dao quay và phương pháp cắt nhờ dao cắt kiểu xoắn cố định.

Dao cắt quay được gắn trên trục quay đồng trục với cối đá và được xoay nhờ mô tơ đặt phía trên. Tốc độ quay có thể điều chỉnh được, do vậy đá cắt ra sẽ có kích thước khác nhau tuỳ thuộc vào tốc độ quay. Khi cắt dao tỳ lên bề mặt đá để cắt nên ma sát lớn. Tốc độ quay của trục tương đối chậm nhờ hộp giảm tốc.

Đối với cối đá có dao cắt cố định, dao cắt có dạng trục vít. Khi trục trung tâm quay dao gạt đá lăn trên bề mặt trống vừa ép vỡ đá tạo trên bề mặt cối đá rơi xuống kho. Do dao lăn trên bề mặt nên ma sát giảm xuống đáng kể, tăng độ bền của cối, giảm mô men quay.

Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh máy đá vảy

Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh máy đá vảy được trình bày trên hình 3-11, bao gồm các thiết bị chính sau đây:

– Máy nén lạnh: Có thể sử dụng máy nén 1 cấp, đặc biệt trong trường hợp sử dụng môi chất Frêôn. Nếu sử dụng môi chất NH₃ thì nhiệt độ cuối tầm nén khá cao nên hiện nay người ta thường sử dụng máy nén 2 cấp, cho cối đá vảy trong hệ thống NH₃.

– Bình giữ mức tách lỏng: Bình giữ mức tách lỏng có vai trò giống bình giữ mức tách lỏng của máy đá cây là vừa được sử dụng để duy trì mức dịch luôn ngập trong cối đá và tách lỏng môi chất hút về máy nén. Mức dịch trong bình giữa mức tách lỏng được khống chế nhờ van phao và được duy trì ở một mức nhất định đảm bảo trong cối đá luôn luôn ngập dịch.

1- Máy nén; 2- Bình chứa CA; dàn ngưng; 4- Bình tách dầu; 5- Cối đá vảy; 6- Bình giữ mức- tách lỏng; 7- Bơm nước tuần hoàn; 8- Kho đá vảy

Dịch lỏng từ bình chứa cao áp được tiết lưu vào bình tách lỏng-giữ mức. Trong bình hơi bão hoà được hút về máy nén, còn lỏng bão hoà chảy vào cối đá và làm lạnh nước, do vậy hiệu quả trao đổi nhiệt bên trong cối đá khá cao. Hệ thống sử dụng van tiết lưu tay.

– Kho chứa đá: Kho chứa đá đặt ngay dưới cối đá, thường được lắp ghép từ các tấm polyurethan dày 100mm. Riêng bề mặt đáy được lót thêm 01 lớp inox bảo vệ panel.

Hiện nay ở nước ta chưa có tiêu chuẩn để tính toán dung tích kho chứa đá vảy. Dung tích kho chứa đá lớn nhỏ còn phụ thuộc vào hình thức vận hành và sử dụng của nhà sản xuất. Nếu không cần dự trữ nhiều đá có thể sử dụng kho có dung tích nhỏ, vì thời gian tạo đá khá nhanh, không nhất thiết dự trữ nhiều đá trong kho. Dưới đây là kích cỡ của một số kho bảo quản đá thường được sử dụng tại Việt Nam.

+ Đối với cối đá 5 – 10 Tấn ngày kích cỡ kho đá là: 2400W x 4000D x 3000H (mm)

+ Đối với cối đá 15-20 Tấn/ngày kích cỡ kho đá là 3600Wx600D x 3000H (mm)

Kho chứa đá có 01 cửa kích cỡ 1980H x 980W x 100T (mm)

– Thiết bị ngưng tụ: Trong trường hợp sử dụng môi chất R₂₂ thì có thể sử dụng dàn ngưng không khí ống đồng cánh nhôm. Khi sử dụng NH₃ nên sử dụng thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước: dàn ngưng bay hơi, kiểu tưới hoặc bình ngưng, để giảm nhiệt độ đầu đẩy máy nén.

– Bình chứa: Nói chung hệ thống máy đá vảy không cần bình chứa kích thước lớn vì thực tế hệ thống sử dụng số lượng môi chất không nhiều.

* Đặc điểm hệ thống máy đá vảy

Ưu điểm:

– Chi phí đầu tư khá nhỏ. Hệ thống máy làm đá vảy không cần trang bị bể muối, hệ thống cẩu chuyển, bể nhúng, bàn lật, kho chứa đá và máy xay đá nên giá thành khá thấp so với máy đá cây.

– Chi phí vận hành nhỏ: Chi phí vận hành bao gồm chi phí nhân công, điện và nước. Do hệ thống máy đá vảy rất đơn giản, ít trang thiết bị hơn máy đá cây rất nhiều nên chi phí vận hành cũng thấp.

– Thời gian làm đá ngắn, thường sau khoảng chưa đầy 1 giờ đã có thể có đá sử dụng.

– Đảm bảo vệ sinh và chủ động trong sản xuất. Các khâu sản xuất và bảo quản đá điều được tiến hành rất đảm bảo yêu cầu vệ sinh, nên chất lượng đá rất tốt.

– Tổn thất năng lượng nhỏ.

Ngày nay sử dụng đá vảy để chế biến thuỷ sản là điều bắt buộc đối với các xí nghiệp chế biến thuỷ sản muốn được cấp code E.U để nhập hàng vào thị trường E.U

Nhược điểm:

– Vì có dạng vảy, kích cỡ nhỏ nên chỉ được sử dụng tại chổ là chủ yếu, khó vận chuyển đi xa và bảo quản lâu ngày.

– Cối tạo đá vảy là thiết bị khó chế tạo, giá tương đối cao.

– Phạm vi sử dụng: chủ yếu dùng bảo quản thực phẩm trong dây chuyền công nghệ tại các xí nghiệp chế biến thực phẩm.

Cấu tạo, kích thước và cách nhiệt cối đá vảy

Cấu tạo cối đá vảy

Trên hình 3-12 giới thiệu máy đá vảy của hãng Geneglace (Pháp). 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 vảy

Kích 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 trao đổi nhiệt của cối đá được xác định:

D_t – Đường kính trong cối đá, m;

h_t– Chiều cao bên trong cối đá, m;

Chọn một trong 2 kích thước D_t, h_t ta xác định được kích thước còn lại

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 5^oC.

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:

Q₁₁^T = k_T.delta t.h (3-26)

delta t = t_KK^N – t_o

t_KK^N – Nhiệt độ không khí bên ngoài, ^oC ;

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

h – Chiều cao thân cối đá, m;

k_T – 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;

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

d_i, d_i+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:

Q₁₁^N = k_N.F_N.(t_KK^N – t_KK^T) (3-28)

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

t_KK^N, t_KK^T – 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 t_KK^T = 3đến -3^oC

k_N – 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;

rô_i, lamda_i – Chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu.

Nhiệt truyền kết cấu bao che bể nước tuần hoàn

Ở bể nước tuần hoàn quá trình truyền nhiệt thực hiện từ môi trường không khí bên ngoài vào nước lạnh bên trong bể.

Q₁₂ = k_B.F_B.(t_KK^N – t_B) (3-30)

F_B – Diện tích thành bể nước, m² ;

t_KK^N, t_B – Nhiệt độ không khí bên ngoài và nước bên trong bể, ^oC;

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

k_B – 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;

rô_i, lamda_i – 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 = k_GM.delta t.l (3-32)

delta t = t_KK^N – t_o

t_KK^N – Nhiệt độ không khí bên ngoài, ^oC ;

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

l – Chiều dài bình, m

k_GM – 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;

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

d_i, d_i+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 .

q_o – 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 q_o được xác định theo công thức:

q_o = C_pn.t₁ + r + C_pđ.t₂

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

r – Nhiệt đông đặc : r = 333600 J/kg

C_pđ – Nhiệt dung riêng của đá : C_pđ = 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 = 30^oC.

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

Thay vào ta có:

q_o = 4186.t₁ + 333600 + 2090.t₂, J/kg (3-35)

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.

n- Hiệu suất bơm.

Máy làm đá được bảo hành bởi Trung tâm thi công và bảo trì NPTCare