Đề cương Kỹ thuật lạnh và ứng dụng lạnh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

9
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu "Đề cương Kỹ thuật lạnh và Ứng dụng lạnh" trình bày hệ thống kiến thức cơ bản về nguyên lý và thiết bị trong lĩnh vực kỹ thuật lạnh. Nội dung bao gồm chu trình lạnh cơ bản, môi chất lạnh, máy nén, thiết bị bay hơi – ngưng tụ, cũng như các ứng dụng trong bảo quản, điều hòa không khí và công nghiệp chế biến. Tài liệu được biên soạn theo dạng đề cương ôn tập, phù hợp cho sinh viên chuẩn bị thi hoặc ôn tập môn học.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề cương Kỹ thuật lạnh và ứng dụng lạnh

ĐỀ CƢƠNG KỸ THUẬT LẠNH VÀ ỨNG DỤNG LẠNH 1. Hãy cho biết nguyên tắc của phƣơng pháp làm lạnh bằng biến đổi pha vật chất? - Các chất khi thay đổi pha sẽ hấp thụ một lượng nhiệt khá lớn gọi là ẩn nhiệt Khi vật chất chuyển từ lỏng sang hơi: nhiệt ẩn hóa hơi Khi vật chất chuyển từ rắn sang lỏng: nhiệt ẩn hòa tan Khi vật chất chuyển từ rắn sang hơi: nhiệt ẩn thăng hoa - Một số chất sử dụng thông dụng để làm lạnh: Nước đá: tan chảy ở 0oC, hấp thụ 333 kj/kg Đá khô: thăng hoa ở nhiệt độ -78.5oC, hấp thụ 572,2 kj/kg Freon R12: bay hơi ở nhiệt độ -29.8oC, hấp thụ 165.37 kj/kg. R12 làm môi chất làm lạnh, đông lạnh nhanh bằng cách tưới hay nhúng 2. Hãy cho biết nguyên tắc của phƣơng pháp làm lạnh dùng máy giãn nở có sinh ngoại công? - Làm lạnh dựa theo nguyên lý khi chất khí giãn nở sẽ giảm áp suất và nhiệt độ do nội năng chất khi dãn nở được dùng để sinh công. Hệ thống này có 4 thiết bị chính là máy nén, bình làm mát, máy giãn nở và buồng lạnh. Khác biệt so với hệ thống lạnh thông thường là môi chất lạnh không biến đổi pha trong chu trình, vì vậy không có bình ngưng tụ, bay hơi và van tiết lưu thay bằng máy giãn nở. - Phạm vi ứng dụng của phương pháp này tương đối rộng, thường gặp trong điều tiết không khí và các máy sản xuất nitơ, ôxy lỏng, các loại khí hóa lỏng… - Phương pháp này có thể đạt đến độ lạnh rất sâu nhưng ít được ứng dụng trong thực tế do thiết bị giãn nở rất cồng kềnh 3. Tác nhân lạnh là gì? - Môi chất lạnh là chất tuần hoàn trong hệ thống máy lạnh, nhận nhiệt lượng từ đối tượng cần làm lạnh và thải nhiệt lượng ra môi trường bên ngoài - Trong hệ thống máy lạnh nén hơi, môi chất lạnh tuần hoàn và thay đổi trạng thái từ lỏng sang hơi khi nhận nhiệt lượng và từ hơi sang lỏng khi thải nhiệt - Trong hệ thống máy lạnh nén khí, môi chất lạnh luôn ở trạng thái khí 4. Cho biết những yêu cầu về nhiệt động đối với môi chất lạnh? - Áp suất cuối tầm nén không được quá cao sẽ làm cho thiết bị thêm nặng nề, phức tạp và không an toàn - Hệ số nén không được quá cao để tăng hệ số cấp và hiệu suất máy nén - Nhiệt độ đông đặc phải quá rất nhỏ và nhiệt độ tới hạn phải cao để tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của máy - Năng suất lạnh riêng thể tích phải lớn vì sẽ làm giảm đáng kể kích thước và trọng lượng của máy nén - Nhiệt ẩn hóa hơi phải lớn để giảm lượng tác nhân lạnh lưu thông trong máy - Trọng lượng riêng và độ nhớt phải nhỏ để giảm tổn thất thủy lực trong đường ống và tăng hệ số tỏa nhiệt, từ đó tăng cường quá trình trao đổi nhiệt và giảm diện tích bề mặt trao đổi nhiệt
- Môi chất phải có nhiệt độ sôi thấp hoặc rất thấp ở điều kiện áp suất môi trường để ngăn ngừa sự rò rỉ, thâm nhập của không khí 5. Hãy cho biết những yêu cầu về hóa lý và sinh lý đối với môi chất lạnh? + Hóa lý - Bền với áp suất và nhiệt độ cao, không bị phân hủy và polymer hóa - Có tính trơ, không ăn mòn kim loại và các vật liệu khác của hệ thống - Có thể hoà tan trong nước để tránh hiện tượng đóng băng, gây tắc nghẽn tại các van tiết lưu, thiết bị tự động hay đường ống của hệ thống máy lạnh - Hòa tan được trong dầu để giảm lượng dầu bám trên bề mặt tỏa nhiệt, làm cho sự truyền nhiệt ở các thiết bị trao đổi nhiệt tốt hơn - Không dẫn điện và không cháy nổ - Phải có màu hoặc mùi + Sinh lý - Không gây độc hại, khó thở và mờ mắt - Không tạo khí độc khi tiếp xúc với lửa hàn - Có mùi dễ chịu - Không tác dụng và ảnh hưởng lên sản phẩm thực phẩm bảo quản trong trường hợp bị rò rĩ 6. Chất tải lạnh là gì? - Môi chất trung gian nhận nhiệt lượng từ các đối tượng làm lạnh chuyển tới các thiết bị bay hơi của máy lạnh hoặc chuyển lạnh từ các thiết bị bay hơi đến nơi cần làm lạnh - Chất tải lạnh được dùng trong hệ thống máy làm lạnh gián tiếp. Chất tải lạnh thường được sử dụng trong các trường hợp sau đây: + Phòng lạnh có yêu cầu cao về an toàn lao động nên không thể sử dụng dàn bay hơi trực tiếp + Khó sử dụng trực tiếp dàn bay hơi để làm lạnh sản phẩm + Môi chất lạnh có tính độc hại và ảnh hưởng xấu đến môi trường và chất lượng sản phẩm cần làm lạnh + Tổ hợp máy lạnh phải cung cấp lạnh đến nhiều mục tiêu và các mục tiêu này nằm cách xa tổ hợp máy nén 7. Hãy cho biết những yêu cầu cho chất tải lạnh? - Nhiệt đông đặc thấp để tránh hiện tượng đóng rắn chất tải lạnh trong đường ống của thiết bị bay hơi. Trong thực tế, nhiệt độ sôi của môi chất lạnh cần duy trì cao hơn nhiệt độ đông đặc của chất tải lạnh từ 5 – 8 K - Nhiệt độ sôi của chất tải lạnh phải cao hơn nhiệt độ môi trường để tránh hiện tượng chất tải lạnh sôi và bay hơi do cân bằng nhiệt với môi trường khi hệ thống máy lạnh dừng làm việc - Chất tải lạnh phải có hệ số dẫn nhiệt λ lớn, nhiệt dung riêng C lớn, khối lượng riêng ρ nhỏ và độ nhớt ν nhỏ. Như vậy sẽ tăng cường khả năng trao đổi nhiệt, khả năng tích trữ lạnh và giảm công suất động cơ của bơm dung dịch chất tải lạnh - Chất tải lạnh phải không ăn mòn kim loại và các vật liệu khác của thiết bị máy lạnh - Không độc hại, không nguy hiểm và không gây cháy nổ - Gía thành thấp, dễ tìm và dễ bảo quản
8. Hãy chú thích hình dƣới đây? 9. Hãy cho biết nguyên lý của quá trình nén lý thuyết của máy nén piston dựa trên sơ đồ sau? - Bỏ qua các yếu tố thực ảnh hưởng đến quá trình nén. Qúa trình nén lý thuyết có thể xem như - Piston chuyển động trong xylanh từ điểm chết trên (4) đến điểm chết dưới (1) làm cho phần thể tích giới hạn giữa piston và xylanh thay đổi từ 0 đến Vmax, clape hút mở ra để hơi đi vào xylanh và kết thúc giai đoạn hút - Piston chuyển động ngược lại, thể tích giảm dần và áp suất tăng dần từ P1 lên P2 khi piston tiến đến điểm 2. Quá trình piston đi từ 1 đến 2 là quá trình nén và trong cả 2 quá trình này cả 2 clape đều đóng
- Sau khi piston đi qua điểm 2, clape đẩy mở ra và hơi môi chất được đẩy vào khoang nén áp suất P2 cho đến khi piston đạt đến điểm 3 (điểm chết trên (3 = 4). Qúa trình đẩy kết thúc và chu trình mới bắt đầu - Xem như quá trình nén môi chất xảy ra rất nhanh nên có thể xem là không có sự trao đổi nhiệt giữa môi chất và thành xylanh. Do đó, quá trình nén này có thể xem như quá trình nén đoạn nhiệt tức là n=k (n: số mũ đa biến, k: số mũ đoạn nhiệt) - Thể tích lý thuyết của quá trình nén được xác định qua công thức: ( ) d: đường kính xylanh (m) s: hành trình piston (m) n: số vòng quay trục khuỷu (s-1) z: số piston của máy nén 10. Hãy cho biết ƣu điểm của dàn ngƣng kiểu tƣới? + Ưu điểm - Hiệu quả trao đổi nhiệt cao, hệ số truyền nhiệt đạt 700 - 900 W/m2.K. Mặt khác do cấu tạo, ngoài dàn ống trao đổi nhiệt ra, các thiết bị phụ khác như khung đỡ, bao che hầu như không có nên suất tiêu hao kim loại nhỏ, giá thành rẻ - Cấu tạo đơn giản, chắc chắn, dễ chế tạo và có khả năng sử dụng cả nguồn nước bẩn vì dàn ống để trần rất dễ vệ sinh. Vì vậy dàn ngưng kiểu tưới rất thích hợp khu vực nông thôn, nơi có nguồn nước phong phú, nhưng chất lượng không cao. - So với bình ngưng ống vỏ, lượng nước tiêu thụ không lớn. Nước rơi tự do trên dàn ống để trần hoàn toàn nên nhả nhiệt cho không khí phần lớn, nhiệt độ nước ở bể tăng không đáng kể, vì vậy lượng nước bổ sung chỉ chiếm khoảng 30% lượng nước tuần hoàn 11. Hãy cho biết nhƣợc điểm của dàn ngƣng kiểu tƣới? - Cồng kềnh, tốn diện tích. Trong quá trình làm việc, nước bắn tung toé xung quanh, nên dàn chỉ có thể lắp đặt bên ngoài trời, xa hẳn khu nhà xưởng. - Cùng với bình ngưng ống vỏ, dàn ngưng kiểu tưới tiêu thụ nước khá nhiều do phải thường xuyên xả bỏ nước. - Do tiếp xúc thường xuyên với nước và không khí, trong môi trưởng ẩm như vậy nên quá trình ăn mòn diễn ra rất nhanh, nếu dàn ống không được nhúng kẽm nóng sẽ rất nhanh chóng bị bục, hư hỏng. - Hiệu quả giải nhiệt chịu ảnh hưởng của môi trường khí hậu. 12. Bình ngƣng tụ bằng không khí kiểu làm mát tự nhiên và cƣỡng bức thƣờng đƣợc sử dụng trong thiết bị nào? Cho biết cấu tạo và hoạt động của bình ngƣng tụ bằng không khí cƣỡng bức? - Bình ngưng tụ bằng không khí kiểu làm mát tự nhiên thường được sử dụng cho hệ thống lạnh nhỏ và rất nhỏ như Tủ lạnh gia đình. Thiết bị ngưng tụ loại này phải đặt ở nơi thoáng mát để dễ đối lưu không khí
- Bình ngưng tụ bằng không khí kiểu làm mát cưỡng bức thường được sử dụng trong các máy điều hòa không khí ở hộ gia đình Cấu tạo và hoạt động của bình ngƣng tụ bằng không khí cƣỡng bức - Trong các loại Thiết bị ngưng tụ này, người ta dùng các ống trao đổi nhiệt thẳng bằng đồng (hay thép) và co chữ U để liên kết chúng thông nhau - Mỗi thiết bị có 2 hoặc nhiều ống nối song song với nhau. Cánh tản nhiệt thường được làm bằng nhôm, có chiều dày 0,3 mm và bước cánh là 3,5 mm. Khoảng cách giữa 2 ống là 26 mm. Không khí sẽ được quạt cưỡng bức đi xuyên qua bình ngưng tụ. Hơi tác nhân được đưa vào phía trên thiết bị ngưng tụ, còn lỏng tác nhân được lấy ở phía dưới 13. Chu trình dƣới đây là chu trình gì? Cho biết nguyên lý hoạt động của máy lạnh theo chu trình này? Chu trình carnot ngược chiều: đây là chu trình đơn giản nhất. Bao gồm 2 quá trình đoạn nhiệt (nén và giãn nở) và 2 quá trình đẳng nhiệt (ngưng tụ và bay hơi) Nguyên lý hoạt động của máy lạnh như sau: + Máy nén hút hơi ở trạng thái 1 trong vùng hơi ẩm có áp suất P0 và nén lên áp suất Pk làm cho hơi ẩm chuyển thành hơi khô bão hòa 2. Qúa trình nén này được coi là đoạn nhiệt ds = 0 + Hơi khô bão hòa 2 có áp suất Pk đi vào thiết bị ngưng tụ và ngưng tụ đẳng nhiệt ở đó (t2 = t3 = tk) và chuyển thành trạng thái lỏng bão hòa 3 + Lỏng bão hòa 3 sau đó được dãn nở đoạn nhiệt (s3 = s4) có sinh công trong máy dãn nở và chuyển thành trạng thái 4 trong vùng ẩm có nhiệt độ t2 và áp suất P0 14. Chu trình dƣới đây là chu trình gì? Cho biết vì sao lại sử dụng chu trình này? nguyên lý hoạt động của máy lạnh theo chu trình này? 1) Chu trình khô - Chu trình ngược Carnot, về nguyên lý là chu trình có hiệu suất exergy và hệ số lạnh lớn nhất, tuy nhiên thực hiện hóa chu trình này có một số khó khăn + Môi chất trạng thái 1 là hơi ẩm có lẫn môi chất lỏng, nên khi về máy nén pitton sẽ gây ra hiện tượng va đập thủy lực
+ Cần điều tiết trạng thái 1 của môi chất để hơi sau khi nén 2 ở trạng thái hơi khô bão hòa để từ đó có thể lưu chuyển dễ dàng đến thiết bị ngưng tụ. Việc điều chỉnh này trên thực tế rất khó khăn + Máy dãn nở trên thực tế rất cồng kềnh và chi phí cao - Chu trình khô khắc phục được những nhược điểm trên bằng cách cho máy nén hút hơi bão hòa khô và máy giãn nỡ được thay thế bằng van tiết lưu (van tiết lưu, ống mao…) 2) Các quá trình chủ yếu trong chu trình khô: + 1-2: quá trình nén đoạn nhiệt từ P0 -> Pk. Qúa trình nén này thực hiện trên đường đẳng entropy, tức s1 = s2 + 2’ – 3: quá trình ngưng tụ đẳng nhiệt t2’ = t3= tk và thải nhiệt ra môi trường làm mát thiết bị ngưng tụ + 3 – 4: quá trình tiết lưu môi chất lỏng từ áp suất Pk đến P0. Đây là quá trình đẳng entanpi, h3=h4=const + 4 – 1: quá trình bay hơi đẳng nhiệt (sôi) của môi chất lỏng trong thiết bị bay hơi t4 = t1= t0. Tại đây môi chất thu nhiệt lượng của môi trường xung quanh, sinh lạnh và làm lạnh 15. Sơ đồ dƣới đây mô tả điều gì, nêu chi tiết? Sơ đồ ảnh hưởng của nhiệt độ sôi t0 - Phân tích trên giản đồ ta thấy rằng khi nhiệt độ sôi giảm thì + Năng suất lạnh riêng phần q0 giảm đi một lượng ∆q0 + Công nén đoạn nhiệt ls tăng một lượng là ∆l + ∆q0 + Tỷ số nén π tăng, dẫn đến hệ số cấp λ giảm và cùng với sự tăng lên của thể tích riêng phần của hơi môi chất v1 làm cho lưu lượng m giảm, và làm giảm công suất lạnh chung của máy lạnh + Hệ số lạnh của chu trình giảm - Như vậy, khi tăng nhiệt độ ngưng tụ tk hoặc giảm nhiệt độ sôi t0 sẽ gây ra những ảnh hưởng xấu đến hoạt động và hiệu quả của hệ thống lạnh. Do vậy, trong thiết kế hệ thống lạnh, tùy theo nhu cầu làm lạnh và điều kiện của môi trường làm mát mà người thiết kế phải chọn 1 chế độ nhiệt hợp lý cho chu trình nhằm tăng tối đa tính hiệu quả của chu trình và hệ thống lạnh thiết kế 16. Sơ đồ bên dƣới mô tả chu trình gì? Mô tả chi tiết quy trình?
Chu trình 2 cấp, 1 tiết lưu, làm mát trung gian không hoàn toàn - Ở đây thiết bị làm mát trung gian (MTG) được lắp vào giữa máy nén hạ áp (NHA) với máy nén cao áp (NCA) với mục đích giảm nhiệt độ của môi chất sau tầm nén hạ áp t2 xuống t3 = tk (là nhiệt độ ngưng tụ của máy lạnh). Bằng cách này có thể giảm được nhiệt độ của môi chất cuối tầm nén cao áp t4, đảm bảo không vượt quá giới hạn an toàn của nó. - Các quá trình khác như ngưng tụ, tiết lưu, bay hơi đều xảy ra tương tự như ở chu trình máy lạnh một cấp - Trong chu trình máy lạnh nén hơi 2 cấp, áp suất trung gian (cuối tầm nén hạ áp và đầu tầm nén cao áp) Ptg được thiết kế sao cho tỷ số nén ở NHA πha = Ptg/P0 và tỷ số nén ở nén cao áp πca = Pk/Ptg bằng nhau. Điều đó có nghĩa là áp suất trung gian có thể tính bằng công thức: √ - So sánh với chu trình một cấp, ở chu trình này công nén đoạn nhiệt của máy nén giảm một lượng ∆l (bằng diện tích hình gạch chéo) và nhiệt độ môi chất giảm từ t2’ xuống đến t4 17. Sơ đồ bên dƣới mô tả chu trình gì? Mô tả chi tiết quy trình? Chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu, làm mát trung gian không hoàn toàn - Trong sơ đồ này có thêm một van tiết lưu và một bình trung gian BTG. Với việc bố trí thiết bị như hình vẽ, hơi quá nhiệt sau máy nén hạ áp được làm mát đến nhiệt độ ngưng tụ t3 = tk(= t6) trong bình làm mát trung gian MTG, sau đó hòa trộn với hơi bão hòa 8 đến từ BTG để tạo nên hổn hợp hơi ở trạng thái 4 có nhiệt độ thấp hơn. Hơi ở trạng thái 4 đươc máy nén cao áp nén đến trạng thái 5 với áp suất Pk rồi ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ thành lỏng bão hòa 6. Lỏng bão hòa 6 được tiết lưu vào BTG ở áp suất Ptg. Môi chất trong BTG gồm 2 thành phần: hơi bão hòa 8 (hòa trộn với 3) và lỏng bão hòa 9. Sau đó, lỏng bão hòa 9 sẽ được tiết lưu xuống áp suất P0, nhiệt độ t0, rồi vào dàn bay hơi, sôi và làm lạnh ở đó - So với chu trình 1 tiết lưu ở trên thì chu trình này, công nén đoạn nhiệt riêng phần giảm một lượng là ∆l’ (diện tích 3-3’-5-4) và năng suất lạnh riêng phần tăng thêm 1 lượng ∆q0 (diện tích 10-7’-12-1) -> hệ số lạnh tăng 18. Cho biết định nghĩa của quá trình đông lạnh? - Qúa trình đông lạnh là quá trình trao đổi nhiệt mà kết quả là lượng nước tự do chứa trong sản phẩm thực phẩm một phần hay toàn phần được chuyển thành nước đá - Sự chuyển đổi pha của nước trong sản phẩm bắt đầu khi nhiệt độ của sản phẩm hạ xuống đến nhiệt độ kết đông (cryoscopic temperature). Trong giai đoạn đầu tiên, nước tinh kiết sẽ hóa đá và làm cho nồng độ chất dịch lỏng trong sản phẩm thực phẩm tăng lên. Điều đó có nghĩa là trong giai đoạn tiếp theo, sự chuyển đổi pha của nước trong thực phẩm sẽ xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn và nồng độ chất dịch còn lại sẽ tiếp tục tăng
- Hiện tượng này sẽ tiếp tục cho đến khi nhiệt độ sản phẩm đạt đến giá trị nhiệt độ cùng tinh (eutetic temperature) - Tại nhiệt độ này, toàn bộ lượng dịch lỏng còn lại (nước tự do và chất tan) trong sản phẩm sẽ hóa rắn. Mặc dù vậy trong sản phẩm thực phẩm lúc này vẫn còn lại một lượng rất nhỏ khoảng 2% nước liên kết tồn tại ở dạng lỏng - Nhiệt độ kết đông của các sp thực phẩm dao động từ - 0.4 đến – 3.6 ℃. Còn nhiệt độ cùng tinh thường dao động từ – 55 ℃ đến – 65 ℃ - Như vậy, quá trình đông lạnh các sản phẩm thực phẩm xảy ra trong khoảng nhiệt độ từ nhiệt độ kết đông tcr đến nhiệt độ cùng tinh teu, và đi kèm theo quá trình đông lạnh là các hiện tượng: + Sự chuyển đổi pha của nước tự do thành nước đá + Sự tăng nồng độ dịch lỏng của các chất tan trong sp thực phẩm + Sự giảm nhiệt độ của sản phẩm xuống thấp hơn nhiệt độ kết đông Qúa trình đông lạnh thường được đánh giá bằng vận tốc đông lạnh 19. Cho biết sự thay đổi của nhiệt độ sản phẩm trong quá trình đông lạnh? - Biến thiên nhiệt độ của sản phẩm thực phẩm trong quá trình đông lạnh được chia làm 3 giai đoạn: ■ a – b: giai đoạn làm mát sản phẩm, hạ nhiệt độ từ nhiệt độ ban đầu tđ xuống đến nhiệt độ kết đông tcr ■ b – c: giai đoạn kết đông. Đây là giai đoạn hình thành nước đá. Ở nước tinh khiết đây là quá trình đẳng nhiệt, nhưng ở thực phẩm thì nhiệt độ sản phẩm giảm dần và có thể coi giai đoạn này kết thúc ở - 4℃. Tại đây hơn 73% nước tự do trong thực phẩm đã hóa đá ■ c – d: giai đoạn quá đông. Đây là giai đoạn hạ nhiệt độ sản phẩm từ - 4℃ đến nhiệt độ cuối cùng tc. Nhiệt độ cuối của sản phẩm phụ thuộc vào từng loại thực phẩm, thiết bị đông lạnh hay yêu cầu công nghệ 20. Sơ đồ dƣới đây mô tả cấu trúc gì? Nêu cấu tạo và nguyên lý hoạt động? Hầm đông lạnh tuần hoàn không khí cƣỡng bức - Đây là thiết bị đông lạnh sử dụng rất rộng rãi. Chúng có cấu tạo đơn giản nhưng rất đa năng. Loại thiết bị này có thể dùng để đông lạnh các sản phẩm từ thịt nguyên con, thịt phá lốc, đến các sản phẩm khác như rau, quả…Các hầm đông lạnh này có thể được xây dựng kèm theo các kho lạnh và vì thế chúng càng được sử dụng rộng rãi hơn - Các máy lạnh cung cấp lạnh cho các hầm đông kiểu này thường hoạt động ở nhiệt độ sôi to= - 40 ℃ ÷ - 45 ℃ để duy trì nhiệt độ môi trường không khí trong hầm đông tm= - 35 ℃
- Sản phẩm cần đông lạnh được chất trên các vỉ có giá đỡ hoặc các xe đẩy. Các hầm đông này hoạt động theo chu kỳ, nên gây tải nhiệt không ổn định cho hệ thống máy lạnh. Ngoài ra các quạt gió phải có năng suất lớn để đảm bảo vận tốc đối lưu không khí trong hầm đông w = 2 ÷ 3 m/s 21. Sơ đồ dƣới đây mô tả cấu trúc gì? Nêu cấu tạo và nguyên lý hoạt động? Tunnel đông lạnh - Các tunnel đông lạnh gồm 2 loại chính là: ■ Tunnel đông lạnh tuần hòan không khí theo chiều dọc (a) ■ Tunnel đông lạnh tuần hòan không khí theo chiều ngang (b) - Ở tunnel đông lạnh, nhờ có diện tích tiết diện nhỏ hơn, nên các quạt gió có thể đảm bảo vận tốc đối lưu không khí w = 4 ÷ 6 m/s và nhờ vậy tăng cường quá trình trao đổi nhiệt và giảm thời gian đông lạnh. Các tunnel đông lạnh tuần hoàn không khí theo chiều ngang có độ đồng đều cao hơn. Khi làm lạnh thực phẩm, không khí tăng nhiệt độ từ 1 ÷ 2 K. Trong khi đó các tunnel đông lạnh tuần hoàn không khí theo chiều dọc, không khí tăng nhiệt độ từ 4 ÷ 6 K. - Các tunnel lạnh này có thể hoạt động liên tục, do đó tải nhiệt tương đối ổn định, tạo điều kiện cho hệ thống lạnh hoạt động ổn định và an toàn 22. Cho biết cấu trúc và hoạt động của thiết bị đông lạnh băng tải? - Đây là thiết bị đông lạnh liên tục. Tùy theo kết cấu của băng tải mà các thiết bị loại này được chia ra làm 2 nhóm chính: ■ Thiết bị đông lạnh băng tải thẳng ■ Thiết bị đông lạnh băng tải xoắn - Các loại thiết bị này có thể sử dụng để đông lạnh nhiều loại sản phẩm khác nhau với bề dày, hình dạng và bao bì khác nhau - Các hộp chứa các sản phẩm cần đông lạnh được treo trên băng tải dây xích. Băng tải được bố trí nhiều tầng trong thiết bị đông lạnh nên đã giảm đáng kể chiều dài, cũng như là kích thước tổng thể của thiết bị đông lạnh kiểu này - Các sản phẩm cá khi đông lạnh trong các thiết bị đông lạnh kiểu này sẽ được đặt trong các hộp (block) đúc bằng khuôn có cánh tản nhiệt bên ngoài. Những cánh tản nhiệt này nhằm mục đích tăng cường quá trình trao đổi nhiệt giữa hộp nhôm và không khí làm lạnh - Không khí lạnh được tuần hoàn theo hướng vuông góc với mặt phẳng chuyển động của sản phẩm và được duy trì ở nhiệt độ tm= - 40℃. Thùng quay có kích thước đường kính từ 2 ÷ 4 m. Tốc độ quay của thùng từ 0.15 ÷ 0.2/s tùy theo thời gian đông lạnh của từng loại sản phẩm - Băng tải được ép chặt vào thùng quay nhờ một cơ cấu kéo căng ở hai đầu. Nhờ đó băng tải quay theo thùng quay và chuyển tải các sản phẩm cần đông lạnh từ dưới lên trên 23. Hãy cho biết nguyên lý hoạt động của thiết bị đông lạnh trong môi trƣờng chất lỏng?
- Đông lạnh trong môi trường chất lỏng là phương pháp đông lạnh nhanh hơn và hiệu quả cao hơn phương pháp đông lạnh trong môi trường không khí bởi hệ số truyền nhiệt λ lớn hơn rất nhiều. Chất lỏng làm lạnh là chất tải lạnh lỏng các môi chất lạnh - Chất tải lạnh lỏng thường được sử dụng nhất là các dung dịch muối NaCl, CaCl2…những sản phẩm cần đông lạnh sẽ được nhúng vào trong những dung dịch này sau khi chúng đã được hạ đến một nhiệt độ nhất định - Phương pháp đông lạnh trong chất tải lạnh lỏng được sử dụng nhiều nhất trong đông lạnh cá. Nhưng đông lạnh thịtt bằng phương pháp này không được thực tế chấp nhận vì nếu thịt không có bao bì kín và đông lạnh trong dung dịch nước muối NaCl thì thịt sẽ bị sẫm màu. Các sản phẩm thịt có thể đông lạnh bằng phương pháp này nếu được bao bọc kín - Tuy nhiên điều đó có thể làm tăng trở nhiệt, giảm hệ số truyền nhiệt rất mạnh và làm phức tạp thêm quá trình công nghệ. Vì những lý do trên, đông lạnh trong môi trường chất lỏng được ứng dụng rất ít trong ngành công nghiệp chế biến và bảo quản thịt 24. Hãy cho biết nguyên lý hoạt động của thiết bị đông lạnh tiếp xúc? - Trong các thiết bị này, quá trình đông lạnh được thực hiện dựa trên nguyên tắc tiếp xúc giữa sản phẩm cần đông lạnh và bề mặt làm lạnh bằng kim loại. Các bề mặt kim loại này được làm lạnh bằng chất tải lạnh hoặc bằng môi chất lạnh bay hơi trực tiếp - Hệ số tỏa nhiệt ở phương pháp làm lạnh này rất lớn, α = 500 ÷ 1000 w/m2.K, do đó rút ngắn được thời gian đông lạnh và giảm độ hao hụt sản phẩm do bốc hơi nước - Thiết bị đông lạnh theo nguyên tắc tiếp xúc có kết cấu rất đa dạng như dạng trống, loại băng tải, loại tấm, loại rotor…Trong các thiết bị loại này, loại tấm là được ứng dụng rộng rãi nhất trong thực tế sản xuất hiện nay ở nước ta, đặc biệt là các nhà máy chế biến thủy hải sản - Các tấm lạn được làm bằng nhôm dày 25 đến 30 mm, có rãnh bên trong. Môi chất được đưa vào trong các rãnh này qua các ống mềm chịu áp lực. Các sản phẩm cần đông lạnh được đặt vào các khay và được xếp vào giữa các tấm làm lạnh. Sau khi đã xếp đầy sản phẩm, hệ thống thủy lực sẽ nâng dàn đỡ các tấm làm lạnh lên. Dàn đỡ có kết cấu đặc biệt sẽ thu nhỏ khoảng cách giữa các tấm, đến lúc vừa khít các cỡ 5 thì dừng lại. Hệ thống thủy lực có thể nâng từ dưới lên hoặc trên xuống. - Để cho quá trình đông lạnh được xảy ra nhanh, thì cần phải lưu ý tạo tiếp xúc tốt giữa sản phẩm và bề mặt làm lạnh