Đề tài Thiết kế hệ thống kho lạnh Trữ đông thịt heo

Nhiệt độ hơi hút về máy nén. 1. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh. Phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh t0 = tf - Trong đó: - tf: nhiệt độ buồng lạnh. t = -180C - : hiệu nhiệt độ yêu cầu. . [Theo TL1 tr 204] Chọn = 80C. Vậy: t0 = -18 – 10 = -280C. 2. Nhiệt đô ngưng tụ. Phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ. Ta chọn thiết bị ngưng tụ là nước nên ta có công thức tính sơ bộ sau : Ta có: tk = tw2 + Trong đó: - tw1, tw2 : nhiệt độ nước vào và ra khỏi bình ngưng. - = hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu. = (3 5)0C có nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra từ 3 đến 50C. Mà: tw2= tw1 +( 26)0C Mặt khác. nhiệt độ nước vào bình ngưng phụ thuộc vào điều kiện môi trường. Khi sử dụng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt lấy nhiệt độ nước vào bình ngưng cao hơn nhiệt độ kế ướt từ 3 đến 40C, nghĩa là: tw1= tư + (34) 0C Trong đó: tư - nhiệt độ nhiệt kế bầu ướt. Theo đề: - Không khí môi trường xung quanh ở Tiền Giang có nhiệt độ tmt=36,80C, độ ẩm: . Tra đồ thị I-d ta có tư = 32,50C Nên: tw1 = tư + (34) 0C = 32,5 + 3,5 = 360C tw2 = tw1 + (26)0C = 36 + 2 = 380C Vậy: tk = tw2 + = 38 + 4 = 420C 3. Chọn nhiệt độ quá lạnh. Để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng, người ta bố trí bình tách lỏng và phải đảm bảo hơi hút vào máy nén nhất thiết phải là hơi quá nhiệt. Độ quá nhiệt ở từng lọai máy nén và đối với từng lọai môi chất là khác nhau. tql = tw1 + ( 3 – 5 )oC = 36 + 3 = 39oC 4. Chọn nhiệt độ quá nhiệt. Do chu trình R22 có bình hồi nhiệt làm quá nhiệt hơi hút vừa để quá lạnh lỏng cao áp đi, chính vì vậy ở đây độ quá nhiệt và độ quá lạnh phụ thuộc vào nhau. Do vậy chỉ cần chọn độ quá nhiệt ta tính ra độ quá lạnh chứ không nên chọn độ quá lạnh. Thông thường đối với máy nén frêon do nhiệt độ cuối tầm nén thấp nên độ quá nhiệt đối với môi chất freôn rất lớn. Trong các máy freôn, độ quá nhiệt hơi hút đạt được trong thiết bị hồi nhiệt. Với môi chất R22 chọn độ quá nhiệt tqn = 20 0C và đối với R12 thì 25oC [Theo TL1 tr 213] II. Tính toán chu trình máy lạnh nén hơi dùng R22 Ta có: - Nhiệt độ ngưng tụ tk = 420C pk = 16,023(bar). (Tra bảng hơi bão hòa của R22 – tài liệu 7 tr 146 ). - Nhiệt độ bay hơi t0 = -280C p0 =1.7833 (bar). (Tra bảng hơi bão hòa của R22 – tài liệu 7 tr 146 ). - Tỷ số nén: Ta có: nên ta chon máy nén một cấp dùng thiết bị hồi nhiệt. 1. Sơ đồ nguyên lí. a. Chu trình b. Đồ thị. c. Nguyên lý làm việc: Hơi quá nhiệt hạ áp sau khi ra khỏi thiết bị hồi nhiệt đi vào đầu hút máy nén, nén đoạn nhiệt đẳng entrôpi theo quá trình 12 thành hơi quá nhiệt cao áp, tiêu thụ ngoại công l. Sau khi ra khỏi máy nén, môi chất đi đến thiết bị ngưng tụ, ngưng tụ đẳng áp theo quá trình 23 thành lỏng hoàn toàn nhả nhiệt lượng Qk cho môi trường giải nhiệt. Sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ, lỏng cao áp đi tới thiết bị hồi nhiệt, tại đây lỏng cao áp nhả nhiệt cho hơi hạ áp được làm quá lạnh đẳng áp theo quá trình 34 rồi đi đến van tiết lưu, tiết lưu đoạn nhiệt đẳng enthalpi theo quá trình 45, thành hơi bão hòa ẩm hạ áp rồi đi tới thiết bị bay hơi. Tại đây môi chất nhận nhiệt đẳng nhiệt đẳng áp theo quá trình 56 trở thành hơi bão hòa khô hạ áp.sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi, hơi hạ áp đi đến thiết bị hồi nhiệt nhận nhiệt của lỏng cao áp biến đổi theo quá trình 61 đẳng áp rồi quay trở về máy nén. Cứ thế chu trình tiếp diễn. d. Tính các điểm nút của chu trình. Chọn độ quá nhiệt Điểm 6 và 3, 7 tra bảng hơi bão hóa khô của R22 [bảng 7.32 TL 7 tr 146] Điểm 1 và 2 trang bảng hơi quá nhiệt [ bảng 7.49 TL1 tr 222] Điểm 4 và 5 nội suy theo các điểm đã có. Điểm 5 tính như sau: Bằng cách tra bảng hơi bão hoà, bảng hơi quá nhiệt và tra đồ thị lgp-h của R22 ta có bảng thông số sau: TT t[0C] p[bar] h[kJ /kg] s[kJkgK] v[dm3/kg] 1 - 8 1,7833 405,57 1,8447 137,364 2 102,27 16,023 467,84 1,8447 19,97 3 42 16,023 251,75 1,173 0,8912 4 32,296 16,023 239,55 1,1345 0,8587 5 - 15 1,7833 239,55 1,169 40,656 6 - 15 1,7833 393,55 1,7977 125,6 7 - 15 1,7833 167,16 0,8742 0,7272 Công cấp cho máy nén: L = h2 – h1 = 467,84 – 405,57 = 62,27 [kJ/kg] Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ: qk = h2- h3 = 467,84 – 251.75 = 216,09 [kJ/kg] Nhiệt lượng trao đổi ở thiết bị hồi nhiệt: qql = qqn = h3 – h4 = h1 – h6 = 251.75 – 239,55 = 12,02 [kJ/kg] Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị bay hơi: q0 = h6 – h5 = 393.55 – 239,55 = 154 [kJ/kg] Hệ số làm lạnh: Lượng môi chất tuần hoàn: Với Q0 = Q0MN = 24,64 [kW] tính ở chương trước. Thể tích hút của máy nén: Vh = G x v1 = 0,158 x 0,137364 = 0,02176 [m3/s] Năng suất lạnh riêng thể tích: 2. Các loại công nén và tổn thất năng lượng. a. Công nén đoạn nhiệt. , kW Trong đó: Ns công nén lý thuyết kW G lưu lượng khối lượng qua máy nén, kg/s l công nén riêng kJ/kg. b. Công nén chỉ thị. , kW ήi hiệu suất chỉ thị được xác định theo biểu thức sau: Trong đó: ; B = 0,001; to nhiệt độ sôi c. Công nén hiệu dụng Ne. Trong đó: pms áp suất ma sát riêng. pms = 59 kPa đối với máy nén freon dòng thẳng [Theo Tl1 tr 218] d. Công suất điện. Hiệu suất truyền động đai của khớp ήtd = 0,95 Hiệu suất động cơ ήel = 0,95 [Theo TL1 tr 218] e. Công suất của động cơ lắp đặt. [Theo TL1 tr 219] 3. Tính chọn máy nén. a. Xác định hệ số cấp của máy nén. Xác định λ theo các tổn thất thành phần theo biểu thức sau: [Trang 214 – TL1] Trong đó: - hệ số tổn thất tính đến thể tích chết. - hệ số tổn thất kể đến do tổn thất tiết lưu. - hệ số tính đến các tổn thất khác của máy nén. - hệ số tổn thất tính đến trao đổi nhiệt giữa vách rắn và môi chất. - hệ số tổn thất tính đến sự rò rỉ môi chất qua pittông, xilanh, sécmăng và van từ khoang nén về khoang hút. Hay ta có thể viết: Trong đó: - hệ số chỉ thị. Ta có: [tr 215- TL1] Theo đề bài: p0 = 1.7833 [bar] Chọn p0 =pk = 0,005 [Mpa] = 0,05 [bar] pk = 16.023 [bar] Chọn m = 1,05 đối với máy nén freon. c – tỉ số thể tích chết. Chọn c = 0,03. Vaäy: = 0,7576 x 0,778 = 0,589 b. Thể tích hút lý thuyết: 4. Qui đổi năng suất lạnh tiêu chuẩn. Chế độ làm việc tiêu chuẩn của máy nén một cấp dùng Freon là: t0 = -150C tk = 300C Ta có: - Nhiệt độ ngưng tụ tk = 300C pk = 11,879(bar). (Tra bảng hơi bão hòa của R22 –TL 17 tr 146 ). - Nhiệt độ bay hơi t0 = -280C p0 =1.7833 (bar). (Tra bảng hơi bão hòa của R22 – tài liệu 7 tr 146 ). Điểm 6 và 3, 7 tra bảng hơi bão hóa khô của R22 [bảng 7.32 TL 7 tr 146] Điểm 1 và 2 trang bảng hơi quá nhiệt [ bảng 7.49 TL1 tr 222] Điểm 4 và 5 nội suy theo các điểm đã có. Điểm 5 tính như sau: Bằng cách tra bảng hơi bão hoà, bảng hơi quá nhiệt và tra đồ thị lgp-h của R22 ta có bảng thông số sau: TT t[0C] p[bar] h[kJ /kg] s[kJkgK] v[dm3/kg] 1 0 2,9640 408,56 1,8095 83,350 2 70,25 11,879 446,03 1,8095 24,541 3 30 11,879 236,69 1,1254 0,8517 4 22,39 11,879 227,29 1,0946 0,8300 5 - 15 2,9640 227,29 1,1080 16,750 6 - 15 2,9640 399,16 1,7741 77,690 7 - 15 2,6940 182,16 0,9334 0,7490 Công cấp cho máy nén: Ltc = h2 – h1 = 446,03 – 408,56 = 37,47 [kJ/kg] Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ: qktc = h2- h3 = 446.03 – 236.69 = 209,34 [kJ/kg] Nhiệt lượng trao đổi ở thiết bị hồi nhiệt: qqltc = qqntc = h3 – h4 = h1 – h6 = 408,56 – 227,29 = 9,4 [kJ/kg] Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị bay hơi: q0tc = h6 – h5 = 339,16 – 227,29 = 171,87 [kJ/kg] Hệ số làm lạnh: n) Năng suất lạnh riêng thể tích tiêu chuẩn: Hệ số cấp tiêu chuẩn: [ Tr 214 – TL1] Trong đó: - hệ số tổn thất tiêu chuẩn tính đến thể tích chết. - hệ số tổn thất tiêu chuẩn kể đến do tổn thất tiết lưu. - hệ số tính đến các tổn thất tiêu chuẩn khác của máy nén. - hệ số tổn thất tiêu chuẩn tính đến trao đổi nhiệt giữa vách rắn và môi chất. - hệ số tổn thất tiêu chuẩn tính đến sự rò rỉ môi chất qua pittông, xilanh, sécmăng và van từ khoang nén về khoang hút. Hay ta có thể viết: Trong đó: - hệ số chỉ thị. . Ta có: [trang 215 – TL1] Theo đề bài: p0 = 2,964 [bar] Chọn p0 = pk = 0,005 [Mpa] = 0,05 [bar] pk = 11,879 [bar] Chọn m = 1,05 đối với máy nén freon. c – tỉ số thể tích chết. Chọn c = 0,03. Vậy: = 0,8996 x 0,85 = 0,766 Lúc này năng suất lạnh tiêu chuẩn: Lượng môi chất tuần hoàn: 5. Chọn máy nén. Từ các thông số đã tính như trên là: Vhtc = 102 m3/h Tra bảng 7.6 máy nén pittông của Nga theo OCT 26.03-943-77 trang 226 TL1 chọn máy nén có kí hiệu sau: ΠБ60. Các thông số của máy như sau: Kí hiệu Số xilanh ĐK pittông Vòng quay Vlt Dài Rộng Cao Khối lượng R22 Qotc Ne mm vg/s 10- 2m3/s mm mm mm kg kW kW ΠБ60 6 76 24 4,33 1090 700 685 420 63.7 21 Phần ba: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẢN XUẤT ĐÁ CÂY Chương I TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC VÀ PHÂN BỐ MẶT BẰNG CỦA BỂ ĐÁ 1. Số lượng khuôn. Theo bảng kích thước tiêu chuẩn chọn khuôn đá loại 50kg có kích thươc cơ bản sau : Tiết diện trên: 380x190(mm) Tiết diện dưới: 340x160(mm) Chiều cao 1100(mm) Số lượng khuôn xác định dựa vào năng suất bể đá và khối lượng cây đá: Trong đó: M khối lượng đá trong bể ứng với một mẻ. kg; m khối lượng mỗi cây đá, kg. cây [TL3 tr 117] Số linh đá là Một linh có thể là từ 7 – 10 cây đá Chọn linh có 7 cây [TL3 tr 118] [linh] Thể tích linh đá lá: Bảng kích thước khuôn đá chuẩn như sau: Cách lắp đặt một linh đá có 7 khuôn đá dùng phổ biến như sau: Khoảng cách giữa các khuôn đá trong linh đá là 255mm, hai khuôn hai đầu cách nhau 40mm để móc cẩu.Khoảng hở hai đầu còn lại l 75mm. Do đó chiều dài mỗi linh đá được xác định như sau: Chiều rộng của linh đá 425mm và chiều cao linh đá là 1150mm Theo đề bài cho E = 25 tấn có thể tra định hướng theo bảng trên và có kích thước như sau: Tra theo bảng 6.13 TL3 tr 194 Năng suất bể đá Số khuôn đá Số linh đá tổng Số linh đá 1 bên Bề rộng dàn lạnh Dài Rộng Cao Tấn/24h chiếc chiếc chiếc mm mm mm mm 25 500 72 36 900 18.200 4.610 1.250 2. Kích thước bên trong bể. a. Xác định chiều rộng bể. [TL3 tr 119] Trong đó: l : là chiều dài linh đá; l=1805mm : là khe hở giữa linh đá và vách trong bể đá; A là chiều rộng cần thiết để lắp dàn lạnh xương cá; A = 600 - 900 mm. Chọn A = 900 Như vậy: b. Xác định chiều dài bể đá: Chiều dài bể đá: Trong đó: B là chiều rộng các đoạn hở lắp đặt bộ cánh khuấy và tuần hoàn nước:B=600mm C là chiều rộng đoạn hở cuối bể:C=500mm b là khoảng cách giữa các linh đá, được xác định trên cơ sở độ rộng linh đá và khoảng hở giữa chúng. m2 là số linh đá dọc theo chiều dài: m2 = 36. Như vậy: c.Xác định chiều cao 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 100 mm, sau đó là lớp gỗ dày 30mm. như vậy tổng chiều cao của bể là 1250mm. [TL3 tr 120]. Bảng Thông Số Kích Thước Bên Trong Bể Đá Bể đá Số khuôn đá, N Tổng linh đá, m1 Số linh đá trên một dãy,m2 Bề rộng A, mm Dài, mm Rộng, mm Cao, mm Bể 25 tấn 500 72 36 900 18200 4610 1250 Chương II. CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM CỦA BỂ ĐÁ. 1. Tính lớp cách nhiệt. a. Kết cấu cách nhiệt tường. Kết cấu tường như sau: [TL3 tr 114] TT Lớp vật liệu Chiều dày,mm Hệ số dẫn nhiệt,W/mK 1 Lớp vữa ximăng 15 0,78 2 Lớp gạch thẻ 115 0,25 3 Lớp vữa ximăng 15 0,78 4 Lớp hắc ín quét liên tục 0,1 0,70 5 Lớp giấy dầu chống thấm 2 0.175 6 Lớp cách nhiệt polyurethan 0,041 7 Lớp giấy dầu chống thấm 2 0.175 8 Lớp thép tấm 5 45,3 Chiều dày lớp cách nhiệt: Trong đó: là chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt. là hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài đến tường bể đá [Trang 86 – TL1] là hệ số toả nhiệt của tường bể đá đến chất tải lạnh. là chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu còn lại. Chọn chất tải lạnh là NaCl với nhiệt độ trung bình là Hệ số dẫn nhiệt [Trang 123 – TL3] Xác định : Trong đó: được xác định dựa vào sự trao đổi nhiệt đối lưu khi chất lỏng chuyển động cưỡng bức ngang qua tấm phẳng là hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng. l là chiều dài bể đá. Tính chất vật lý của dung dịch muối NaCl ở 23,1%và [Bảng 6.3 –TL4 tr 96] Nồng độ khối lượng ỵ,% Nhiệt độ hoá rắn, t3 oC Khối lượng riêng, Nhiệt độ, tf oC Nhiệt dung riêng C,kJ/kgK Hệ số dẫn nhiệt, , W/mK Độ nhớt động, ì.103 Ns/m2 Độ nhớt động học í.106, m2/s Hệ số dẫn nhiệt độ a.107, m2/s Tiêu chuẩn Pr Vận tốc chất tải lạnh m/s 23,1 -21,2 1175 -10 3,312 0,528 4,71 4,02 1,36 29,5 0,5 >5.105 [Trang 226 – TL5] Trong đó: chọn theo nhiệt độ bề mặt vách, chọn tw = -8oC. Dùng bảng 6.3 Tr 96 TL5 khi đó nội suy ta được: Như vậy: Chiều dày lớp cách nhiệt: Vậy ta chọn chiều dày cách nhiệt là 50 mm. Hệ số truyền nhiệt thực tế qua vách bể đá: 2. Kết cấu cách nhiệt nền bể đá, Kết cấu nền như sau: [TL3 tr 115] Thông số kích thước của nền như sau: TT Lớp vật liệu Chiều dày,mm Hệ số dẫn nhiệt,W/mK 1 Lớp thép tấm 5 45,3 2 Lớp cát lót mỏng 10 0,19 3 Lớp bê tông cốt thép 60 1,28 4 Lớp giấy dầu 1 0,175 5 Polourethan 0.041 6 Lớp giấy dầu 1 0,175 7 Lớp hắc ín 0,1 0.7 8 Lớp bê tông đá chạm M200 150 1,28 Chiều dày lớp cách nhiệt: Trong đó: là chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt. là hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài đến tường bể đá [Trang 86 – TL1] là hệ số toả nhiệt của tường bể đá đến chất tải lạnh. là chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu còn lại. Chọn chất tải lạnh là NaCl với nhiệt độ trung bình là Hệ số dẫn nhiệt [Trang 123 – TL3] Xác định : Trong đó: được xác định dựa vào sự trao đổi nhiệt đối lưu khi chất lỏng chuyển động cưỡng bức ngang qua tấm phẳng là hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng. l là chiều dài bể đá. Tính chất vật lý của dung dịch muối NaCl ở 23,1%và [Bảng 6.3 –TL4 tr 96] Nồng độ khối lượng ỵ,% Nhiệt độ hoá rắn, t3 oC Khối lượng riêng, Nhiệt độ, tf oC Nhiệt dung riêng C,kJ/kgK Hệ số dẫn nhiệt, , W/mK Độ nhớt động, ì.103 Ns/m2 Độ nhớt động học í.106, m2/s Hệ số dẫn nhiệt độ a.107, m2/s Tiêu chuẩn Pr Vận tốc chất tải lạnh m/s 23,1 -21,2 1175 -10 3,312 0,528 4,71 4,02 1,36 29,5 0,5 >5.105 [Trang 226 – TL5] Trong đó: chọn theo nhiệt độ bề mặt vách, chọn tw = -8oC. Dùng bảng 6.3 Tr 96 TL5 khi đó nội suy ta được: Như vậy: Chiều dày lớp cách nhiệt: Vậy ta chọn chiều dày cách nhiệt là 100m Hệ số truyền nhiệt thực tế qua vách bể đá: 3. Kết cấu nắp bể đá. Để tiện lợi cho việc ra vào đá, nắp bể đá được đậy bằng các tấm đanh gỗ dày mm [ Theo TL6 tr 327] , trên cùng phủ thêm lớp vải bạt. Tra bảng 3 – 7 tr 86 TL1 ta có: αng = 23,3 W/m2.K αtr = 6,5 W/m2.K Trên có phủ một lớp vật liệu chống thấm bitum dầu lửa có : δ = 0,001m λ = 0,18 W/mK Vậy 2. Kiểm tra hiện tượng đọng sương và ngưng tụ ẩm. a. Kiểm tra cho tường. Khi nhiệt độ bên ngoài nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương của không khí thì bề mặt ngoài của vách sẽ bị đọng sương. Để tránh hiện tượng đọng sương bên ngoài vách thì nhiệt độ bên ngoài vách phải thoả mãn điều kiện sau: . Trong đó tw1 là nhiệt độ bề mặt ngoài của vách. Hay ta có: Trong đó: nhiệt độ không khí bên ngoài và bên trong buồng lạnh. nhiệt độ điểm sương của không khí bên ngoài ứng với nhiệt độ t1 và độ ẩm ư1. Nhiệt độ và độ ẩm trung bình của Tiền Giang là 36,8oC; 74%. Tra đồ thị I – d không khí ẩm ta xác định được nhiệt độ điểm sương của không khí là: 31,5oC. Như vậy vách ngoài không bị đọng sương. b. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương trên bề mặt nền ngoài: Khi nhiệt độ bên ngoài nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương của không khí thì bề mặt ngoài của vách sẽ bị đọng sương. Để tránh hiện tượng đọng sương bên ngoài vách thì nhiệt độ bên ngoài vách phải thoả mãn điều kiện sau: . Trong đó tw1 là nhiệt độ bề mặt ngoài của vách. Hay ta có: Trong đó: nhiệt độ không khí bên ngoài và bên trong buồng lạnh. nhiệt độ điểm sương của không khí bên ngoài ứng với nhiệt độ t1 và độ ẩm ư1. Nhiệt độ và độ ẩm trung bình của Tiền Giang là 36,8oC; 74%. Tra đồ thị I – d của không khí ẩm ta xác định được nhiệt độ điểm sương của không khí là: 31,5oC. Như vậy vách ngoài không bị đọng sương. 3. Kiểm Tra Hiện Tượng Ngưng Tụ Am Trong Lòng Kết Cấu Ta đã biết dòng ẩm đi từ phía có nhiệt độ cao vào kết cấu cách nhiệt dưới dạng mao dẫn . do đó ở vùng có nhiệt độ cao thì phân áp suất của hơi nước lớn hơn ở những vùng có nhiệt độ thấp . Chính vì sự chênh lệch áp suất này là lực dẫn qua kết cấu cách nhiệt .Nếu tại vùng nào đó trong kết cấu mà áp suất riêng phần của hơi nước nhỏ hơn áp suất bảo hoà của hơi nước , tại đó xảy ra hiện tượng ngưng tụ ẩm Nếu tổng trở dẫn của kết cấu Rn mà nhỏ hơn lực tổng trở lực dẫn ẩm của lớp vật liệu trong lòng kết cấu : Hn = thì không có hiện tượng ngưng tụ ẩm trong lòng kết cấu ,nghĩa là ³ 1,6 (pmt – pf) Trong đó : :độ dẫn ẩm của vật liệu pmt : phân áp suất của hơi nước trong không khí pf : phân áp suất của hơi nước trong phòng lạnh Chương III TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT 1/Nhiệt truyền qua kết cấu bao che bể đá: Bể đá được đặt trong nhà xưởng nên khả năng bị bức xạ trực tiếp rất ít. Vì vậy nhiệt truyền qua kết cấu bao che bể đá chỉ do độ chênh nhiệt độ giữa nước muối bên trong và không khí bên ngoài, gồm ba thành phần: Nhiệt truyền qua tường bể đá Q11. Nhiệt truyền qua nắp bể đá Q12. Nhiệt truyền qua nền bể đá Q13. [Theo TL3 tr 122] a. Nhiệt truyền qua tường bể đá Q11. Trong đó: kt là hệ số dẫn nhiệt thực tế của tường, [TL3 tr 123] Ft là diện tích tường bể đá, là độ chênh nhiệt đô bên trong và bên ngoài bể. [TL3 tr 122] tm nhiệt độ muối trong bể đá -10oC Như vậy: b. Nhiệt truyền qua nắp bể đá. Nhiệt truyền qua nắp bể đá Q12: Trong đó: Fn là diện tích nắp bể đá được xác định theo kích thước chiều rộng và chiều dài bên trong bể đá,m2. là độ chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên ngoài và bên trong bể. kn là hệ số truyền nhiệt ở nắp bể đá, [Trang 123 TL3 ] Như vậy: c. Nhiệt qua nền. Trong đó: là hệ số truyền nhiệt qua nền, tính theo từng khu vực dòng nhiệt vào qua sàn, người ta chia sàn thành các vùng khác nhau có chiều rộng 2 m mỗi mặt tính từ bề mặt tường bao vào phía giữa buồng. - k1 = 0,47 W/m2K khi đó F1 = 4 .(a+b) = 4.(18,2+4,61) = 91,14m2 - k2 = 0,423 W/m2K khi đó F2 = 4 .(a+b) = 4.(18,2+4,61) - 48 = 43,24m2 - k3 = 0,12 W/m2K khi đó F3 = 4 .(a+b) = 4.(18,2+4,61) - 80 = 11,24 m2 - k4 = 0,12 W/m2K khi đó F4 = 4 .(a+b) = (a – 12).(b – 12) = - 45,8 m2 loại không hợp lí Vậy 2. Nhiệt để làm đông đá và làm lạnh khuôn đá: Nhiệt đông đá và làm lạnh khuôn đá được tính như sau: 2.1 Nhiệt làm lạnh nước đá Q21: Trong đó: E là năng suất bể đá, là thời gian đông đá. Với: tm là nhiệt độ nước muối trong bể, bo là chiều rộng khuôn(lấy cạnh ngắn của tiết diện lớn nhất của khuôn), ao là chiều dài của khuôn, Tỉ số: nên ta có: A=4540 và B=0,026 Do đó: giờ qo là nhiệt lượng cần làm lạnh 1kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khi đông đá hoàn toàn, J/kg. Với: nhiệt dung riêng của nước; r nhiệt đông đặc; nhiệt dung riêng nước đá; t1 nhiệt độ nước đầu vào; t2 nhiệt độ cây đá; Do đó: Như vậy: 2.2/Nhiệt làm lạnh khuôn đá Q22: Trong đó: M tổng khối lượng khuôn đá; nhiệt dung riêng của khuôn, khuôn làm bằng tôn tráng kẽm; [Phụ lục 10 – TL1] nhiệt độ khuôn ban đầu và khi đá đã hoàn thiện; Như vậy: Vậy: 3. Nhiệt do bộ cánh khuấy gây ra Q3: [ TL3 tr 126] Trong đó: ç hiệu suất của động cơ điện, 85% N là công suất động cơ cánh khuấy, N= 1.5kW [Bảng 3.8 – TL3 tr 126] Như vậy: 4. Nhiệt do nhúng cây đá Q4: Tổn thất nhiệt do làm tăng đá được coi là tổng công suất cần thiết để làm lạnh khối đá đã bị làm tan nhằm rút ra khỏi khuôn: [TL3 tr 126] Trong đó: n là số khuôn đá, n=500 cây f là diện tích bề mặt cây đá, f=1,25m2 là chiều dày phần đá đã tan khi nhúng, đ khối lượng riêng của đá, Như vậy: 5/Nhiệt tải của thiết bị: 6/Nhiệt tải cho máy nén: 7/Năng suất lạnh của máy nén: Trong đó: b = 0,9 là hệ số thời gian làm việc. [Trang 83 – TL3] k là hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh: k= 0,5 [Bảng 2.15 - TL 3 tr 83] Nội suy Như vậy: Chương VI TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN I. Chọn các thông số làm việc. Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đăng trưng bởi bốn nhiệt độ sau: Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh. Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất. Nhiệt độ quá lạnh lỏng trước van tiếc lưu. Nhiệt độ hơi hút về máy nén. 1. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh. Phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh t0 = tf - Trong đó: - tm: nhiệt độ nước muối. t = -100C - : hiệu nhiệt độ yêu cầu. . [Theo TL1 tr 204] Chọn = 50C. Vậy: t0 = -10 – 5 = -150C. 2. Nhiệt đô ngưng tụ. Phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ. Ta chọn thiết bị ngưng tụ là nước nên ta có công thức tính sơ bộ sau : Ta có: tk = tw2 + Trong đó: - tw1, tw2 : nhiệt độ nước vào và ra khỏi bình ngưng. - = hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu. = (3 5)0C có nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra từ 3 đến 50C. Mà: tw2= tw1 +( 26)0C Mặt khác. nhiệt độ nước vào bình ngưng phụ thuộc vào điều kiện môi trường. Khi sử dụng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt lấy nhiệt độ nước vào bình ngưng cao hơn nhiệt độ kế ướt từ 3 đến 40C, nghĩa là: tw1= tư + (34) 0C Trong đó: tư - nhiệt độ nhiệt kế bầu ướt. Theo đề: - Không khí môi trường xung quanh ở Tiền Giang có nhiệt độ tmt=36,80C, độ ẩm: . Tra đồ thị I-d ta có tư = 32,50C Nên: tw1 = tư + (34) 0C = 32,5 + 3,5 = 360C tw2 = tw1 + (26)0C = 36 + 2 = 380C Vậy: tk = tw2 + = 38 + 4 = 420C 3. Chọn nhiệt độ quá lạnh. Để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng, người ta bố trí bình tách lỏng và phải đảm bảo hơi hút vào máy nén nhất thiết phải là hơi quá nhiệt. Độ quá nhiệt ở từng lọai máy nén và đối với từng lọai môi chất là khác nhau. tql = tw1 + ( 3 – 5 )oC = 36 + 3 = 39oC 4. Chọn nhiệt độ quá nhiệt. Do chu trình R22 có bình hồi nhiệt làm quá nhiệt hơi hút vừa để quá lạnh lỏng cao áp đi, chính vì vậy ở đây độ quá nhiệt và độ quá lạnh phụ thuộc vào nhau. Do vậy chỉ cần chọn độ quá nhiệt ta tính ra độ quá lạnh chứ không nên chọn độ quá lạnh. Thông thường đối với máy nén frêon do nhiệt độ cuối tầm nén thấp nên độ quá nhiệt đối với môi chất freôn rất lớn. Trong các máy freôn, độ quá nhiệt hơi hút đạt được trong thiết bị hồi nhiệt. Với môi chất R22 chọn độ quá nhiệt tqn = 20 0C và đối với R12 thì 25oC [Theo TL1 tr 213] II. Tính toán chu trình. Ta có: - Nhiệt độ ngưng tụ tk = 420C pk = 16,023(bar). (Tra bảng hơi bão hòa của R22 – tài liệu 7 tr 146 ). - Nhiệt độ bay hơi t0 = -150C p0 =2,964 (bar). (Tra bảng hơi bão hòa của R22 – tài liệu 7 tr 146 ). - Tỷ số nén: Ta có: nên ta chon máy nén một cấp dùng thiết bị hồi nhiệt. 1. Sơ đồ nguyên lí. a. Chu trình b. Đồ thị. c. Nguyên lý làm việc: Hơi quá nhiệt hạ áp sau khi ra khỏi thiết bị hồi nhiệt đi vào đầu hút máy nén, nén đoạn nhiệt đẳng entrôpi theo quá trình 12 thành hơi quá nhiệt cao áp, tiêu thụ ngoại công l. Sau khi ra khỏi máy nén, môi chất đi đến thiết bị ngưng tụ, ngưng tụ đẳng áp theo quá trình 23 thành lỏng hoàn toàn nhả nhiệt lượng Qk cho môi trường giải nhiệt. Sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ, lỏng cao áp đi tới thiết bị hồi nhiệt, tại đây lỏng cao áp nhả nhiệt cho hơi hạ áp được làm quá lạnh đẳng áp theo quá trình 34 rồi đi đến van tiết lưu, tiết lưu đoạn nhiệt đẳng enthalpi theo quá trình 45, thành hơi bão hòa ẩm hạ áp rồi đi tới thiết bị bay hơi. Tại đây môi chất nhận nhiệt đẳng nhiệt đẳng áp theo quá trình 56 trở thành hơi bão hòa khô hạ áp.sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi, hơi hạ áp đi đến thiết bị hồi nhiệt nhận nhiệt của lỏng cao áp biến đổi theo quá trình 61 đẳng áp rồi quay trở về máy nén. Cứ thế chu trình tiếp diễn. d. Tính các điểm nút của chu trình. Chọn độ quá nhiệt Điểm 6 và 3, 7 tra bảng hơi bão hóa khô của R22 [bảng 7.32 TL 7 tr 146] Điểm 1 và 2 trang bảng hơi quá nhiệt [ bảng 7.49 TL1 tr 222] Điểm 4 và 5 nội suy theo các điểm đã có. Điểm 5 tính như sau: Bằng cách tra bảng hơi bão hoà, bảng hơi quá nhiệt và tra đồ thị lgp-h của R22 ta có bảng thông số sau: TT t[0C] p[bar] h[kJ /kg] s[kJkgK] v[dm3/kg] 1 5 2,964 411,77 1,8211 85,19 2 92,04 16,023 459,128 1,8211 19,131 3 42 16,023 251,75 1,7300 0,8912 4 31,968 16,023 239,14 1,3320 0,8577 5 - 15 2,964 239,14 1,1540 20,95 6 - 15 2,964 399,16 1,7741 77,69 7 - 15 2,964 182,16 0,9334 0,749 Công cấp cho máy nén: L = h2 – h1 = 459,128 – 411,77 = 47,358 [kJ/kg] Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ: qk = h2- h3 = 459,128 – 251.75 = 207,378 [kJ/kg] Nhiệt lượng trao đổi ở thiết bị hồi nhiệt: qql = qqn = h3 – h4 = h1 – h6 = 251.75 – 239,55 = 12,61 [kJ/kg] Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị bay hơi: q0 = h6 – h5 = 399.16 – 239,14 = 160,02 [kJ/kg] Hệ số làm lạnh: Lượng môi chất tuần hoàn: Với Q0 = Q0MN = 231 [kW] tính ở chương trước. Thể tích hút của máy nén: Vh = G x v1 = 1,443 x 85,19x10-3 = 0,123 [m3/s] Năng suất lạnh riêng thể tích: 2. Các loại công nén và tổn thất năng lượng. a. Công nén đoạn nhiệt. , kW Trong đó: Ns công nén lý thuyết kW G lưu lượng khối lượng qua máy nén, kg/s l công nén riêng kJ/kg. b. Công nén chỉ thị. , kW ήi hiệu suất chỉ thị được xác định theo biểu thức sau: Trong đó: ; B = 0,001; to nhiệt độ sôi c. Công nén hiệu dụng Ne. Trong đó: pms áp suất ma sát riêng. pms = 59 kPa đối với máy nén freon dòng thẳng [Theo Tl1 tr 218] d. Công suất điện. Hiệu suất truyền động đai của khớp ήtd = 0,95 Hiệu suất động cơ ήel = 0,95 [Theo TL1 tr 218] e. Công suất của động cơ lắp đặt. [Theo TL1 tr 219] 3. Tính chọn máy nén. a. Xác định hệ số cấp của máy nén. Xác định λ theo các tổn thất thành phần theo biểu thức sau: [Trang 214 – TL1] Trong đó: - hệ số tổn thất tính đến thể tích chết. - hệ số tổn thất kể đến do tổn thất tiết lưu. - hệ số tính đến các tổn thất khác của máy nén. - hệ số tổn thất tính đến trao đổi nhiệt giữa vách rắn và môi chất. - hệ số tổn thất tính đến sự rò rỉ môi chất qua pittông, xilanh, sécmăng và van từ khoang nén về khoang hút. Hay ta có thể viết: Trong đó: - hệ số chỉ thị. Ta có: [tr 215- TL1] Theo đề bài: p0 = 2,964 [bar] Chọn p0 =pk = 0,005 [Mpa] = 0,05 [bar] pk = 16.023 [bar] Chọn m = 1,05 đối với máy nén freon. c – tỉ số thể tích chết. Chọn c = 0,03. Vaäy: = 0,862 x 0,819 = 0,7 b. Thể tích hút lý thuyết: 4. Qui đổi năng suất lạnh tiêu chuẩn. Chế độ làm việc tiêu chuẩn của máy nén một cấp dùng Freon là: t0 = -150C tk = 350C Ta có: - Nhiệt độ ngưng tụ tk = 350C pk = 13,496(bar). (Tra bảng hơi bão hòa của R22 –TL 17 tr 146 ). - Nhiệt độ bay hơi t0 = -150C p0 =2,964 (bar). (Tra bảng hơi bão hòa của R22 – tài liệu 7 tr 146 ). Điểm 6 và 3, 7 tra bảng hơi bão hóa khô của R22 [bảng 7.32 TL 7 tr 146] Điểm 1 và 2 trang bảng hơi quá nhiệt [ bảng 7.49 TL1 tr 222] Điểm 4 và 5 nội suy theo các điểm đã có. Điểm 5 tính như sau: Bằng cách tra bảng hơi bão hoà, bảng hơi quá nhiệt và tra đồ thị lgp-h của R22 ta có bảng thông số sau: TT t[0C] p[bar] h[kJ /kg] s[kJkgK] v[dm3/kg] 1 5 2,964 411,77 1,8211 85,19 2 82,23 13,496 453,83 1,8211 22,39 3 35 13,496 242,93 1,1454 0,8673 4 24,853 13,496 230,32 1,1047 0,8367 5 - 15 2,964 230,32 1,12 17,82 6 - 15 2,964 399,16 1,7741 77,69 7 - 15 2,964 182,16 0,9334 0,749 a. Công cấp cho máy nén: Ltc = h2 – h1 = 453,83 – 411,77 = 42,06 [kJ/kg] b. Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ: qktc = h2- h3 = 453,83 – 242,93 = 210,9 [kJ/kg] c. Nhiệt lượng trao đổi ở thiết bị hồi nhiệt: qqltc = qqntc = h3 – h4 = h1 – h6 = 411,77 – 399,16 = 12,61 [kJ/kg] d. Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị bay hơi: q0tc = h6 – h5 = 399,16 – 230,32 = 168,84 [kJ/kg] e. Hệ số làm lạnh: g. Năng suất lạnh riêng thể tích tiêu chuẩn: Hệ số cấp tiêu chuẩn: [ Tr 214 – TL1] Trong đó: - hệ số tổn thất tiêu chuẩn tính đến thể tích chết. - hệ số tổn thất tiêu chuẩn kể đến do tổn thất tiết lưu. - hệ số tính đến các tổn thất tiêu chuẩn khác của máy nén. - hệ số tổn thất tiêu chuẩn tính đến trao đổi nhiệt giữa vách rắn và môi chất. - hệ số tổn thất tiêu chuẩn tính đến sự rò rỉ môi chất qua pittông, xilanh, sécmăng và van từ khoang nén về khoang hút. Hay ta có thể viết: Trong đó: - hệ số chỉ thị. . Ta có: [trang 215 – TL1] Theo đề bài: p0 = 2,964 [bar] Chọn p0 = pk = 0,005 [Mpa] = 0,05 [bar] pk = 13,496 [bar] Chọn m = 1,05 đối với máy nén freon. c – tỉ số thể tích chết. Chọn c = 0,03. Vậy: = 0,885 x 0,8377 = 0,74 Lúc này năng suất lạnh tiêu chuẩn: Lượng môi chất tuần hoàn: 5. Chọn máy nén. Từ các thông số đã tính như trên là: Vhtc = 468 m3/h Tra bảng 7.2 máy nén pittông MYCOM một cấp loại W( hãng Nhật) trang 222 TL1 chọn máy nén có kí hiệu sau: F6WB2. Năng suất lạnh và côn suất trên trục ở nhiệt độ ngưng ở 35oC. Các thông số máy nén như sau: Môi chất Kí hiệu Qo, kW Ne, kW - 15oC - 15oC R22 F6WB2 267,8 84,4 Phần IV TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ I. Tính chọn thiết bị ngưng tụ. Có nhiều loại Vì hai hệ thống cùng sử dụng chung một môi chất lạnh R22 và có cùng nhiệt độ ngưng tụ là 42oC nên ta sử dụng chung một bình ngưng và sử dụng bình chứa để phân phối môi chất cho từng hệ thống một. - Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước Bình ngưng ống vỏ nằm ngang NH3 và Freon Bình ngưng phần tử nằm ngang - Thiết bị ngưng tụ kiểu kết hợp Dàn ngưng tưới Tháp ngưng tụ - Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí Dàn ngưng cưỡng bức Dàn ngưng tự nhiên Trong các hệ thống lớn người ta sử dụng bình ngưng giải nhiệt bằng nước. Cấu tạo như sau: Xác định diện tích bề mặt trao nhiệt của TBNT theo phương trình vi phân: Trong đó: Qk phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ, kW F diện tích bề mặt trao đổi nhiệt m2 Δttb là hiệu nhiệt độ trung bình logarit, K Trong đó: phụ tải nhiệt của phòng trữ đông : phụ tải nhiệt của bể đá Qk = KF ÞF = , m2 Trong đó: K =700 W/m2.k : Hệ số truyền nhiệt được tra theo bảng 6-1 với môi chất R22 ống võ nằm ngang, trang 179- TL6 : Hiệu nhiệt độ trung bình logarít Mà = Trong đó: : hiệu nhiệt độ lớn nhất ( ở phía nước vào) : Hiệu nhiệt độ bé nhất (ở phía nước ra) Mặt khác; = tk - tw =tk - tw Trong đó: tw: Nhiệt độ nước vào bình ngưng tw: Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng Mà tw1 = tư + 2,50C Hệ thống đặt tại Tiền Giang có nhiệt độ môi trường t = 38,60C, = 74%. Tra đồ thị I – d của không khí ẩm ( môi chất lạnh), ta có tư = 32,50C tw1 = tư + 2,50C = 32,5 +2,5 =350C tw2 = tw1 + 3 = 35 + 3 = 380C vậy: = tk - tw = 42 – 35 = 70C =tk - tw = 42 – 38 = 40C Þ = = = 5,360C Ta tính: F = = Từ diện tích như trên ta mà bình ngưng dùng Freon nằm ngang. Tra bảng 8.3 tr 250 TL1 Chọn bình ngưng ống vỏ Freon như sau: Kiểu bình ngung Diện tích bề mặt ngoài, m2 Đường kính ống vỏ, mm Chiều dài ống, m Số ống Số lối Tải nhiệt max, kW KTP-85 92,5 500 3 210 4;2 322 Tính kiểm tra hệ số k: Lưu lượng nước qua bình ngưng: [Trang 275 – TL1] Trong đó: nhiệt dung riêng của nước. độ chênh lệch nhiệt độ nước vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ. Như vậy: Chọn ống trao đổi nhiệt cho bình ngưng như sau: da đường kính ngoài 25mm di đường kính trong 20mm s = 2,5 mm chọn ω = 1,5 m/s Diện tích cho 1 m chiều dài ống fa = 0,0785m2/m fi = 0,0628 m2/m Số ống trong một lối chảy của một bình ngưng: chọn 55 ống Tốc độ nước trong bình ngưng: Các thông số làm mát của nước làm mát bình ngưng [Tra bảng 6.1 TL 6 tr 95] Nhiệt độ trung bình nội suy ta có các thông số là Xác định hệ số tỏa nhiệt từ vách trong tới nước làm mát. đây là chảy rối Vậy Có thể gọi hiệu nhiệt độ trung bình logarit Δttb là hiệu nhiệt độ và gọi Δtv là độ chênh nhiệt độ trung bình giữa nhiệt độ ngưng tụ và vách ngoài , ta có là nhiệt tổng trở của vách ống vá cặn bẩn Chọn Các ống được bố trí trên mặt sàng theo đỉnh của lục giác đều, chùm ống có dạng lục giác với ống đặt theo đường chéo lục giác s là bước ống ngang s = 1,3da = 1,3.0,025=0,0325 l/D tỉ số giữa chiều dài đường ống và đường kính trong của thân, lấy l/D=8 ống Đây chính là số ống theo chiều ngang nz = m = 23 Hệ số ngưng tụ phía môi chất ngưng tụ tính theo bề mặt trong αa Các thông số vật lí của Freon khi ngưng tụ ở 42oC [Tra bảng 7.15 trang 123 TL6] hệ số hiệu chỉnh do sự thay đổi vận tốc dòng hơi và màng mỏng lỏng từ trên xuống dưới Giải hệ phương trình sau: Bằng phương pháp đoán nghiệm ta có kết quả như sau: Tổng số ống sẽ là:ống Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt: Tổng chiều dài ống trao đổi nhiệt: Chiều dài ống trong bình ngưng: m Chọn l = 3m. Vậy ta chọn thiết bị ngưng tụ sau: Kiểu bình ngung Diện tích bề mặt ngoài, m2 Đường kính ống vỏ, mm Chiều dài ống, m Số ống Số lối Tải nhiệt max, kW KTP-85 92,5 500 3 210 4;2 322 II. Tính chọn tháp giải nhiệt. Nhiệm vụ của tháp giải nhiệt là thải toàn bộ lượng nhiệt do môi chất lạnh ngưng tụ tỏa ra. Lượng nhiệt này được thải ra môi trường nhờ chất tải lạnh nhiệt trung gian là nước. Có nhiều loại tháp tròn và tháp dạng khối hợp. - Dạng tháp tròn. - Dạng tháp khối hộp. Loại dùng phổ biến nhất là loại tháp tròn. Tính toán dựa vào phương trình cân bằng nhiệt viết dưới dạng sau: [Theo TL1 tr 314] Qk nhiệt thải ra ở thiết bị ngưng tụ, kW; tw2, tw1 nhiệt độ nước vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ hay nhiệt độ nước vào và ra tháp giải nhiệt oC; C nhiệt dung riêng của nước kJ/kg; C = 4,18 kJ/kg ρ khối lượng riêng của nước kg/m3; ρ = 1000 kg/m3 Vk lưu lượng không khí qua tháp giải nhiệt, m3/s; ρk khối lượng riêng của không khí, kg/m3; hk1, hk2 entanpy của không khí vào và ra khỏi tháp giải nhiệt kJ/kg; Lưu lượng nước tuần hoàn tính theo biểu thức sau: [TL1 tr 314] tw: Nhiệt độ nước vào bình ngưng tw: Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng Mà tw1 = tư + 2,50C Hệ thống đặt tại Tiền Giang có nhiệt độ môi trường t = 38,60C, = 74%. Tra đồ thị I – d của không khí ẩm ( môi chất lạnh), ta có tư = 32,50C tw1 = tư + 2,50C = 32,5 +2,5 =350C tw2 = tw1 + 3 = 35 + 3 = 380C tk = tw2 + 4 = 38 + 4 = 42oC Diện tích của tháp giải nhiệt: qf tải nhiệt riêng qf = 40 kW/m2 [TL1 tr 316] Hiệu suất tháp giải nhiệt: Ta có Từ Qk = 73,5 tấn tra bảng 8 – 22 trang 318 TL1 ta chọn tháp giải nhiệt có kí hiệu và các thông số sau: Kiểu FRK Lưu Lượng Kích thước mm Khối lượng ống khối l/s H D in out of dr fv qs FRK 17,4 2487 2230 100 100 25 25 20 Quạt gió Mô tơ quạt Khối lượng kg Độ ồn m3/ph Фmm kW khô ướt dBA 450 1200 1,50 420 1260 58,5 Chú thích: H chiều cao tháp có mô tơ in đường nước vào D đường kính ngoài của tháp out đường nước ra of đường chảy tràn dr đường xả fv van phao qs cấp nước nhanh III. Thiết bị bay hơi. Có nhiều loại thiết bị bay hơi khác nhau: - Dựa vào trạng thái của môi trường làm lạnh người ta phân ra làm nhiều loại: + Bình bay hơi làm lạnh chất tải lạnh lỏng + Dàn bay hơi làm lạnh không khí. - Theo mức độ choán chộ của môi chất lạnh lỏng trong thiết bị đó lá kiểu ngập hay không ngập. 1. Thiết bị bay hơi dùng trong hệ thống trữ đông. a. Môi chất sôi ngoài ống: 1) Ống phân phối lỏng, 2,3 chất tải lạnh vào; 4 – van an toàn; 5- hơi ra; 6 – áp kề; 7 – Ống thủy b. Môi chất sôi ngoài ống c. Tiết diện ống có cánh trong gồm 2 lớp: lớp ngoài là đồng Niken, lớp trong là nhôm. Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt xác định theo biểu thức sau: [TL1 tr 279] Qo là năng suất lạnh hay tải nhiệt ở TBBH, W; k hệ số truyền nhiệt, W/m2.K Δt hiệu nhiệt độ trung bình logarit oC của môi chất tải lạnh. Ta có qo = 154 kJ/kg Gtđ = 0,158 kg/s Þ = Đối với máy nén bình bay hơi Freon ta chọn Δttb = 10oC Từ Ft = 203 m2 tra bảng 6.17 TL 9 tr 205 ta chọn thiết bị bay hơi với thông số như sau: Diện tích truyền nhiệt Fng m2 Năng suất lạng Qo khi θ = 7oC kW Kích thước m Lưu lượng không khí m3/h Số quạt gió Công suất quạt gió kW Trọng lượng kg Chiều cao Chiều rộng Chiều dài 253,3 24,5 2,24 2,17 1,64 25000 2 4,4 862 Lưu lượng chất lỏng hoặc không khí làm lạnh ở thiết bị bay hơi: kg/s [TL3 tr 299] C nhiệt dung riêng của chất lỏng J/kg ρ khối lượng riêng của chất lỏng kg/m3 Δt độ chênh nhiệt độ của không khí của nước vào và nước ra oC 2. Thiết bị bay hơi của bể đá. qf mật độ dòng nhiệt dàn lạnh qf = 2900 – 3500 W/m2 Từ F = 77 m2 ta bảng 8 - 10 trang 287 TL1 ta chọn thiết bị bay hơi nhưng hệ thống đá chia làm làm ba bể nên ta có diện tích của một bể dàn bay hơi như sau: , chọn Z = 3 Do đó ta chọn kích thước mỗi dàn bay hơi như sau: Thiết bị bay hơi Diện tích bề mặt, m2 Số lượng tổ dàn Kích thước phủ bì, mm 30ИΠ 30 6x5 3470 575 1050 Lưu lượng chất lỏng hoặc không khí làm lạnh ở thiết bị bay hơi: kg/s [TL3 tr 299] C nhiệt dung riêng của chất lỏng J/kg ρ khối lượng riêng của chất lỏng kg/m3 Δt độ chênh nhiệt độ của không khí của nước vào và nước ra oC IV Tính chọn bình chứa cao áp. 1. Nhiệm vụ. Bình chứa cao áp thường đặt dưới bình ngưng dùng để chứa lỏng đã ngưng tụ và giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ, duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu. 1 thân bình, 2 ống lỏng ra, 3 ống xả khí không ngưng, 4 ống hồi lỏng từ bộ xả khí, 5 cân bằng hơi, 6 áp kế, 7 nối van an toàn, 8 lỏng vào, 9 ống thủy, 10 xả dầu, 11 xả cặn, 12 thân bình. 2. Tính toán bình chứa cao áp. Theo quy định về an toàn thì bình chứa cao áp phải chứa 30% thể tích của toàn bộ hệ thống dàn bay hơi ( tất cả các dàn tĩnh và dàn quạt ) trong hệ thống lạnh có bơm cấp môi chất lỏng từ trên. Thể tích bình chứa là: Trong đó: hệ số dữ trữ chọn kdt = 1500 G tổng khối lượng môi chất của hệ thống, kg; kg v thể tích riêng của môi chất lỏng ở nhiệt độ làm việc bình thường của bình chứa, tk = 42oC. Với V = 4,14 m3 ta tra bảng 8.17 TL1 tr 310 ta chọn bình chứa cao áp nằm ngang với các thông số sau: Loại bình Kích thước, mm Dung tích, m3 Khối lượng,kg DxS L H 5PB 1200x12 5480 950 5 2225 V. Tính toán đường ống. 1. Đường ống hệ thống trữ đông. a. Đường ống hút. Đường kính của ống nối với đường hút của máy nén: di = [TL1 tr 345] Trong đó: v – thể tích hơi hút. Với v = v1 = 137,364.10-3 m3/kg m – lưu lượng môi chất . Với m = 0,158kg/s - tốc độ môi chất trung bình. Với = 7 12 m/s [TL 1 tr 345] Vậy di = = Chọn ống tiêu chuẩn là theo [TL1 tr 346 bảng 10 – 2] Đường kính danh nghĩa Dy’ Đường kính ngoài Da’ mm Đường kính trong Di’ mm Chiều dày vách ống, mm Tiết diện ống, 100 mm2 Khối lượng 1 m ống, kg 70 76 69 3,5 37,4 6,25 b. Ống đẩy. Đường kính của ống đẩy của máy nén: di = [TL1 tr 345] Trong đó: v – thể tích hơi hút. Với v = v2 = 19,97.10-3 m3/kg m – lưu lượng môi chất. Với m = 0,158kg/s - tốc độ môi chất trung bình. Với = 7 12 m/s. Chọn w = 10 m/s [TL 1 tr 345] Vậy di = = Chọn ống tiêu chuẩn là theo [TL1 tr 346 bảng 10 – 2] Đường kính danh nghĩa Dy’ Đường kính ngoài Da’ mm Đường kính trong Di’ mm Chiều dày vách ống, mm Tiết diện ống,100 mm2 Khối lượng 1 m ống, kg 25 32 27,5 2,25 5,95 1,65 c. Đường kính ống từ bình ngưng tụ đến bình chứa cao áp. Đường kính tính như sau: di = [TL1 tr 345] Trong đó: v – thể tích hơi hút. Với v = v3 = 0,8912.10-3 m3/kg m – lưu lượng môi chất. Với m = 0,158/s - tốc độ môi chất trung bình. Với = 0,4 1 m/s. Chọn w = 1 m/s [TL 1 tr 345] Vậy di = = Chọn ống tiêu chuẩn là theo [TL1 tr 346 bảng 10 – 2] Đường kính danh nghĩa Dy’ Đường kính ngoài Da’ mm Đường kính trong Di’ mm Chiều dày vách ống, mm Tiết diện ống, 100 mm2 Khối lượng 1 m ống, kg 15 18 14 2 1,54 0,789 d. Đường kính ống từ bình chứa cao áp tới van tiết lưu. Đường kính tính như sau: di = [TL1 tr 345] Trong đó: v – thể tích hơi hút. Với v = v4 = 0,8587.10-3 m3/kg m – lưu lượng môi chất. Với m = 0,158/s - tốc độ môi chất trung bình. Với = 0,4 1 m/s. Chọn w = 1 m/s [TL 1 tr 345] Vậy di = = Chọn ống tiêu chuẩn là theo [TL1 tr 346 bảng 10 – 2] Đường kính danh nghĩa Dy’ Đường kính ngoài Da’ mm Đường kính trong Di’ mm Chiều dày vách ống, mm Tiết diện ống, 100 mm2 Khối lượng 1 m ống, kg 15 18 14 2 1,54 0,789 . 2. Đường ống hệ thống đá cây. a. Đường ống hút. Đường kính của ống nối với đường hút của máy nén: di = [TL1 tr 345] Trong đó: v – thể tích hơi hút. Với v = v1 = 85,19.10-3 m3/kg m – lưu lượng môi chất. Với m = 1,443/s - tốc độ môi chất trung bình. Với = 7 12 m/s chọn ω = 10 m/s [TL 1 tr 345] Vậy di = = Chọn ống tiêu chuẩn là theo [TL1 tr 346 bảng 10 – 2] Đường kính danh nghĩa Dy’ Đường kính ngoài Da’ mm Đường kính trong Di’ mm Chiều dày vách ống, mm Tiết diện ống, 100 mm2 Khối lượng 1 m ống, kg 125 133 125 4,0 78,5 10,26 b. Ống đẩy. Đường kính của ống đẩy của máy nén: di = [TL1 tr 345] Trong đó: v – thể tích hơi hút. Với v = v2 = 19,97.10-3 m3/kg m – lưu lượng môi chất. Với m = 1,443/s - tốc độ môi chất trung bình. Với = 7 12 m/s. Chọn w = 10 m/s [TL 1 tr 345] Vậy di = = Chọn ống tiêu chuẩn là theo [TL1 tr 346 bảng 10 – 2] Đường kính danh nghĩa Dy’ Đường kính ngoài Da’ mm Đường kính trong Di’ mm Chiều dày vách ống, mm Tiết diện ống, mm2 Khối lượng 1 m ống, kg 70 76 69 3,5 37,4 6,26 c. Đường kính ống từ bình ngưng tụ đến bình chứa cao áp. Đường kính tính như sau: di = [TL1 tr 345] Trong đó: v – thể tích hơi hút. Với v = v3 = 0,8912.10-3 m3/kg m – lưu lượng môi chất . Với m = 1,443/s - tốc độ môi chất trung bình. Với = 0,4 1 m/s. Chọn w = 1 m/s [TL 1 tr 345] Vậy di = = Chọn ống tiêu chuẩn là theo [TL1 tr 346 bảng 10 – 2] Đường kính danh nghĩa Dy’ Đường kính ngoài Da’ mm Đường kính trong Di’ mm Chiều dày vách ống, mm Tiết diện ống, mm2 Khối lượng 1 m ống, kg 80 89 82 3,5 52,8 7,38 d. Đường kính ống từ bình chứa cao áp tới van tiết lưu Đường kính tính như sau: di = [TL1 tr 345] Trong đó: v – thể tích hơi hút. Với v = v4 = 0,8577.10-3 m3/kg m – lưu lượng môi chất qua BTG. Với m = 1,443/s - tốc độ môi chất trung bình. Với = 0,4 1 m/s. Chọn w = 1 m/s [TL 1 tr 345] Vậy di = = Chọn ống tiêu chuẩn là theo [TL1 tr 346 bảng 10 – 2] Đường kính danh nghĩa Dy’ Đường kính ngoài Da’ mm Đường kính trong Di’ mm Chiều dày vách ống, mm Tiết diện ống, mm2 Khối lượng 1 m ống, kg 40 45 40,5 2,25 12,8 2,37 VI. Bình tách lỏng. 1. Nhiệm vụ của bình tách lỏng. Bình taùch loûng boá trí treân ñöôøng huùt maùy neùn ñeå baûo veä maùy neùn khoâng huùt phaûi loûng. Trong caùc heä thoáng laïnh hieän ñaïi, bình taùch loûng ñöôïc trang bò caùc thieát bò töï ñoäng ngaét maïch, ngöøng maùy neùn khi möùc loûng trong bình leân ñeán möùc nguy hieåm. Trong heä thoáng laïnh coù bôm tuaàn hoaøn vaø khoâng bôm tuaàn hoaøn khi caáp loûng cho caùc daøn laïnh baèng tín hieäu hôi quaù nhieät thì trong bình taùch loûng khoâng coù loûng vì toaøn boä loûng rôi vaøo bình seõ chaûy veà bình chöùa. Bình taùch loûng coù nhieäm vuï taùch caùc gioït chaát loûng khoûi luoàng hôi huùt veà maùy neùn, traùnh cho maùy neùn khoâng huùt phaûi loûng gaây va ñaäp thuyû löïc laøm hö hoûng maùy neùn. 2. Cấu tạo. BTL không nón chắn BTL có nón chắn 1. thân hình trụ, 2. đường hơi +ẩm vào từ đầu bay hơi, 3. đường hơi khô về máy nén, 4. từ van tiết lưu vào, 5 đường ống quay về dàn bay hơi, 6. xả dầu. 3. Cách tính và chọn bình tách lỏng. a. Kho trữ đông. Xác định đường kính trong của bình tách lỏng theo phương trình sau: [TL3 tr 314] Trong đó: Vh lưu lượng thể tích dòng hơi đi qua bình tách lỏng, m3/s; ω tốc độ dòng hơi trong bình, m/s tốc độ hơi trung bình đủ nhỏ để tách được các hạt lỏng, ω = 0,5 – 1,0 m/s; Vh = 0,02833 m3/s Từ Di = 235 tra bảng 8.18 TL1 tr 311 ta chọn bình tách lỏng cho kho trữ đông là: Bình tách lỏng Kích thước, mm Khối lượng, kg DxS d B H 70 - 0Ж 426x10 70 890 1750 210 b. Hệ thống sản xuất đá cây. Từ Di = 560 tra bảng 8.18 TL1 tr 311 ta chọn bình tách lỏng cho hệ thống đá cây là: Bình tách lỏng Kích thước, mm Khối lượng, kg DxS d B H 125 - 0Ж 600x8 125 1080 2100 313 VII. Bình tách dầu. 1. Nhiệm vụ. Máy nén lạnh cần có dầu bôi trơn để bôi trơn các bề mặt ma sát trong đó có bề mặt xilanh và secmăng. Khi máy nén làm việc, luôn có một lượng dầu bị cuốn theo hơi nên vào đường đẩy rồi vào bình ngưng tụ tạo một lớp trở nhiệt trên bề mặt trao đổi nhiệt của bình ngưng, bình bay hơi….làm giảm hiệu suất máy lạnh đặc biệt đối với môi chất không hoà tan dầu như amôniăc. Để tránh hiện tượng trên người ta bố trí bình tách dầu lắp đặt trên đường hơi nén từ máy nén đến bình ngưng. Bình tách dầu có nhiệm vụ tách dầu cuốn theo hơi nén, không cho dầu đi vào dàn ngưng mà dẫn dầu quay trở lại máy nén(hoặc bình gom dầu). Bình tách dầu sử dụng chủ yếu cho các hệ thống lạnh có môi chất không hoà tan dầu như NH3 và cá môi chất hoà tan dầu hạn chế như R22, đôi khi cả R12. Bình tách dầu thường sử dụng trong các hệ thống lạnh lớn, rất lớn hoặc cho các hệ thống lạnh có đường ống dẫn từ máy nén đến dàn ngưng xa. Ơ đây bình tách dầu vừa đóng vai trò giảm xung, tiêu âm cho đường ống và tránh ngưng tụ lỏng trên đường đẩy trường hợp máy lạnh dừng. 2. Cấu tạo. 1. cửa hơi vào, 2. của hơi ra, 3. lối đầu ra, 4. nón chặn 3. Cách tính. Xác định đường kính trong của bình tách dầu: [TL3 tr 310] Trong đó: V lưu lượng thể tích dòng hơi đi qua bình tách dầu, m3/s; ù tốc độ dòng hơi trong bình, m/s tốc độ hơi trung bình đủ nhỏ để tách được các hạt lỏng, ù = 0,5 – 1,0 m/s; V = 0,02833 +0,123=0,1513 m3/s Thông thường ta chọn bình tách dầu dựa vào kinh nghiệm đó là dữa vào đường kính của ống đẩy. VIII. Bình chứa dầu. 1. Nhiệm vụ. Bình chứa dầu dùng để gom dầu từ các bình tách dầu, từ các bầu dầu của các thiết bị như bình ngưng, bình chứa, bình bay hơi… để giảm tổn thất và giảm nguy hiểm khi xả dầu từ áp suất cao. 2. Cấu tạo: Bình chứa dầu có dạng hình trụ đứng hay nằm ngang, có đường nối với đường xả dầu của các thiết bị, đường nối với ống hút về máy nén và đường xả dầu được trang bị áp kế. Dầu được xả về bình nhờ chênh lệch áp suất. Ap suất trong bình hút giảm xuống khi mở van trên đường nối với ống hút. Khi xả dầu ra ngoài áp suất trong bình chỉ được phép cao hơn áp suất khí quyển chút ít. 1.thân bình, 2.ống lấy dầu, 3.bộ lọc dầu, 4.đường nối về ống hút, 5.đường nối về máy nén, 6.đường nối dầu vào, 7.áp kế, 8.ống thủy, 9.xả cặn, 10.chân bình 3. Tính chọn bình chứa dầu: Theo bảng 8 – 20 trang 313 TL1 ta chọn bình bình chứa dầu loại loại 150CM. Các thông số kỹ thuật của bình chứa dầu loại 150CM: Bình chứa dầu Kích thước [mm] Thể tích [m3] Khối lượng [kg] D x S B H 150CM 159 x 4,5 600 770 0,008 18,5 IX. Bình tách khí không ngưng. 1. Nhiệm vụ. Trong hệ thống lạnh luôn có một lượng khí không ngưng tuần hoàn cùng với môi chất lạnh làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt, tăng áp suất ngưng tụ và nhiệt độ cuối tầm nén. Bình tách khí không ngưng có nhiệm vụ tách lượng khí không ngưng này ra khỏi hệ thống. Khí không ngưng lọt vào hệ thống lạnh do nhiều nguyên nhân: Hút chân không không triệt để khi nạp ga. Khi nạp dầu, bảo dưỡng, sửa chữa các chi tiết. Do môi chất, dầu, ẩm phản ứng phân hủy thành. Do môi chất lạnh phân hủy, đặc biệt với môi chất NH3 vì NH3 phân hủy ngay ở nhiệt độ 110 – 1200C ở cuối quá trình nén, do đó các hệ thống lạnh NH3 đều được bố trí bình tách khí không ngưng. Còn đối với hệ thống lạnh Frêon thì trong các hệ thống lớn thường bố trí thiết bị tách khí không ngưng. 2. Cấu tạo: 1 – vỏ; 2 – ống lồng có áp suất po và nhiệt độ to 3 – đường hơi và khí không ngưng vào; 4 – đường lỏng hồi; 5 đường xả khí 6 – van tiết lưu; 7 – đường hơi về máy nén Tính chọn thiết bị tách khí không ngưng thì dữa vào kinh nghiệm. X. Thiết bị hồi nhiệt. 1. Nhiệm vụ: Thiết bị hồi nhiệt dùng để quá lạnh lỏng môi chất sau ngưng tụ trước khi vào van tiết lưubằng hơi lạnh ra từ dàn bay hơi trước khi về máy nén trong các máy lạnh frêon nhằm tăng hiệu suất lạnh chu trình. 2.Cấu tạo: Hồi nhiệt có nhiều dạng khác nhau nhưng đều chung nguyên tắc là một thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng, trong đó hơi đi phía ngoài ống xoắn, lỏng đi trong ống xoắn. Để tăng hiệu quả trao đổi nhiệt, có thể tăng diện tích trao đổi nhiệt bằng cách bố trí nhiều tấng ống xoắn phía trong.