Thiết kế hệ thống cấp đông thủy hải sản năng suất 1000Kg/mẻ

an có ống xoắn nên dầu bôi trơn từ máy nén hạ áp không đi vào tuyến lỏng để vào thiết bị bay hơi, do đó không làm bám lên thiết bị bay hơi tạo lớp cản trở trao đổi nhiệt. Do vậy ta chọn chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu bình trung gian có ống xoắn dùng cho tủ đông. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 3.1.1 Sơ đồ nguyên lý.  Trường ĐHCN TP.HCM H ình 2: Chu trình hai cấp, hai tiết lưu, bình trung gian có ống xoắn. Chú thích: BH- Thiết bị bay hơi NHA - Nén hạ áp. BTG - Bình trung gian NCA - Nén cao áp NT - Thiết bị ngưng tụ TL - Van tiết lưu MTG – Mát trung gian GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 3.1.2 Biểu diễn chu trình trên đồ thị log p-h 1-2 : nén đoạn nhiệt cấp hạ áp 2-4 : quá trình làm mát trung gian ở bình trung gian 4-5 : nén đoạn nhiệt cấp cao áp 5-6 : quá trình ngưng tụ ở TBNT 6-7 : TL1 10-11: TL2 3.2 Tính toán nhiệt động của chu trình.  Trường ĐHCN TP.HCM Ở mục 2 ta đã chọn được nhiệt độ và áp suất tương ứng của quá trình làm việc của máy nén như sau: + Nhiệt độ sôi của môi chất to = - 45oC . po= 0,065MPa. + Nhiệt độ ngưng tụ tk = 40 . pk= 1,7MPa. + Áp suất trung gian ptg = pk . po = 1,7.0,065 = 0,33MPa . ttg= -11,5o GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Điểm  Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 1 2 3 4  5  6  Trường ĐHCN TP.HCM 7 8 10  11 Thông số trạng thái Nhiệt độ t (oC)  - 50  20  45 - 11,5  70  45  -11,5 -11, 5 - 6,5 -50 Áp suất p(MPa) Thể tích riêng v (m3/Kg)  0,065 0,33 0,325  0,33 0,33 0,07  1,7  1,7  0,33  0,33 0,07  1,7  1,7 Entanpi h (Kj/Kg) Entropi s (Kj/Kg)  683,98 725 1,85 1,85  740 700 1,77  745 1,77  556,23 556,23 700 1,77  492 492 Bảng 2: Thông số trạng thái tại các điểm nút của chu trình. ( t10 = t9+ 3 ÷ 5K => t10 = -11,5 + 5 = -6,5 0C ) * Tính cấp hạ áp 3.2.1. Năng suất lạnh riêng : qo = h1 – h11 = 683,98 – 492 = 191,98 KJ/Kg 3.2.2. Công nén riêng: lHA = h2 – h1 = 725 – 683,98 = 41,02 KJ/Kg 3.2.3. .Lưu lượng thực tế hơi đi qua máy nén cấp hạ áp, m1(Kg/s). M1= Q0/ q0 = 3.2.4. Hệ số cấp hạ áp. 24,54 = 0,128 Kg/s 191,98 Ta có: ptg/ p0 =5,07 ; tra đồ thị 7.4_ HDTK HTL , ta được: λHA = 0,7 3.2.5. Thể tích hút của pittong cấp HA. VHA = m1 . v1 = 0,1275 . 0,325 = 0,041 m3/s 3.2.6. Công nén đoạn nhiệt. Ns = m1 . lHA = 0,128 . 41,02 = 5,25 kW GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 3.2.7. Công suất tiêu thụ điện. Nel = Ns / η Với η : hiệu suất chung. η = ηi . ηe. ηtd .ηel Máy nén Freon · ηi = λw’ + b.t0 = λw . λr + 0,0025 . (- 50) Mà λw =1,025 – 0,025. π = 1,025 – 0,025 . 5,027 = 0,898 λr= 0,95 ÷ 0,99 ; chọn λr = 0,95 → ηi = 0,73 · ηe = 0,84 ÷ 0,97 ; chọn ηe =0,85 · ηtd = 1 · ηel = 0,8 ÷ 0,9 ; chọn ηel = 0,85 → η = 0,73 .0,85. 1. 0,85 = 0,527  Trường ĐHCN TP.HCM → Nel = 5,25 = 9,962 kW 0,527 3.2.8. Công suất lắp đặt động cơ. Nđc = (1,1 ÷ 2,1) . Nel = 20,92 kW * Tính cho phần cao áp. 3.2.9. Lưu lượng môi chất qua máy nén ở cấp cao áp. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Hình 3: Cân bằng nhiệt ở bình trung gian.  Trường ĐHCN TP.HCM Cân bằng entanpy ở bình trung gian ta được: m1 / m4 = ( h4 – h7 ) / ( h3– h10 ) => m4 = m1 / 0,58 = 0,221 kg/s 3.2.10. Công nén riêng LCA = h5– h4 = 45 kg/s 3.2.11. Thể tích hút thực tế. VCA = m4. v4= 0,0155 3.2.12. Hệ số cấp. Ta có: pk / ptg =5,15; tra đồ thị 7.4_HDTK HTRL, ta có: λCA = 0,7 3.2.13. Thể tích hút lý thuyết. Vlt = 0,0155 = 0,0221 m3/s 0,7 3.2.14. Công nén đoạn nhiệt. Ns = m4 . lCA = 0,221 . 45 = 9,945 kW 3.2.15. Công suất tiêu thụ điện. Nel = Ns/ η = 3.2.16. Công suất lắp đặt động cơ. 9,945 = 18,9 kW 0,527 Nđc = (1,1 ÷ 2,1) . Nel = 39,69 kW Vậy tổng suất lắp đặt máy nén là: N = 20,92 + 39,69 = 60,61 kW 4. Chọn máy nén. Máy nén là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống lạnh sử dụng máy nén hơi. Trong hệ thống này, máy nén có nhiệm vụ hút hơi tác nhân lạnh ra khỏi thiết bị bay hơi có áp suất povà nén hơi đến áp suất ngưng tụ pk trong thiết bị ngưng tụ. Sự chuyển động có tính khép kín của tác nhân lạnh thông qua sự hoạt động của máy nén đã làm cho tác nhân lạnh có khả năng lấy nhiệt từ nơi cần lấy. Đối với hệ thống hai cấp nén thường sử dụng 2 loại máy nén sau: Máy nén pitton. Máy nén trụt vít. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM 4.1. Phân tích ưu nhược điểm của mỗi loại để chọn máy nén phù hợp nhất. 4.1.1. Đối với máy nén pittông. Ưu điểm: + Gọn nhẹ hơn, diện tích lắp đặt nhỏ hơn. + Không có tổn thất truyền động do trục khuỷu máy nén gắn trực tiếp lên trục động cơ, tốc độ động cơ có thể đạt được 3600 vòng/phút nên năng suất lạnh lớn hơn mà máy vẫn gọn nhẹ, vận hành đơn giản. + Giá cả phù hợp. + Dãy công suất rộng. + Sử dụng rộng rãi, dễ sửa chữa. Nhược điểm: + Khó bảo dưỡng, sửa chữa động cơ do động cơ nằm trong vòng tuần hoàn của môi chất lạnh. + Khi động cơ cháy, hệ thống bị nhiễm bẩn hoàn toàn đòi hỏi phải tẩy rửa cẩn thận. + Độ quá nhiệt hơi hút cao vì thường sử dụng hơi hút làm mát động cơ và máy nén. + Nhiều chi tiết chuyển động nên độ rung động cao, độ tin cậy không lớn Phạm vi ứng dụng: + Sử dụng rộng rãi cho các tổ hợp máy nén bình ngưng hoặc tổ hợp máy nén hoàn chỉnh. + Sử dụng cho máy nén có công suất vừa và lớn, có công suất rất lớn cho rất nhiều ứng dụng khác như kho lạnh, hệ thống cấp đông,điều hoà cục bộ và trung tâm. 4.1.2. Đối với máy nén trục vít. Ưu điểm: GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh + Kíchc nhỏ gọn, độ tin cậy và độ bền cao.  Trường ĐHCN TP.HCM + Các chỉ tiêu thể tích và năng lượng ổn định trong thời gian vận hành lâu dài. + Tổn thất áp suất nhỏ và hầu như không có va đập thủy lực. + Có khả năng làm việc với môi chất hai pha. Nhược điểm: + Giá thành cao hơn so với máy nén pitton. + Hoạt động kém hiệu quả khi năng suất lạnh quá nhỏ. + Sử dụng bộ tăng tốc nên khá tốn kém. + Cần hệ thống dầu bôi trơn và tách dầu. + Rất khó chế tạo, sửa chữa và bảo trì. 4.2 Chọn máy nén Qua phân tích trên ta thấy máy nén pittông vừa đảm bảo tính kinh tế, vừa đảm bảo kỹ thuật và mỹ thuật. Do đó chọn máy nén pittông sử dụng cho hệ thống. * Căn cứ theo nhiệt độ bay hơi t0 = -500C, tổng công suất lắp đặt N = 40,5 kW, năng suất lạnh Q0 = 24,428 kW. Tra theo bảng 4.3c_KTL CS , ta chọn máy nén pittong 2 cấp môi chất R22 của hãng MYCOM với thong số sau: Kí  F62B2 Năng suất lạnh, Q0 : 43,3 kW Công suất động cơ, N: 43,7 kW Số vòng quay, n: 1000vòng/phút GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM CHƯƠNG V: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NHIỆT VÀ TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG. 1.Thành lập sơ đồ nhiệt cho hệ thống. 1.1. Thiết kế sơ đồ. Hình 4: Sơ đồ nguyên lý tủ đông gió 1. Máy nén, 2. Tháp giải nhiệt, 3. Bình chứa cao áp, 4. Bình ngưng, 5. Bình tách dầu, 6. Bình tách lỏng, 7. Bình chứa hạ áp, 8. Tủ đông gió, 9. Bình thu hồi dầu, 10. Bình trung gian ống xoắn, 11. Bệ nước xả băng, 12. Bơm nước xả băng, 13. Bơm nước giải nhiệt. 1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống. Hơi môi chất được máy nén 1 ở cấp nén hạ áp, nén lên vào bình làm mát trung gian 10,hơi được làm mát và được cấp nén cao áp hút về rồi nén lên qua bình tách dầu 5, ở đây dầu được tách ra, hơi môi chất tiếp tục đi vào bình ngưng 4.Bình ngưng 4 được bơm nước 13, bơm nước từ tháp giải nhiệt 2 lên giải nhiệt cho môi chất nên hơi môi chất ngưng tụ thành lỏng, lỏng này được chứa vào bình chưa 3, từ đây môi chất tiếp tục được dẫn vào GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM ống xoắn bình trung gian 10,trước khi vào bình trung gian lỏng được trích ra nhánh phụ qua van tiết lưu tiết lưu 1 vào làm mát bình trung gian. Nhánh chính đi vào bình trung gian, lỏng sau khi được quá lạnh trong ống xoắn sẽ đi vào cụm tiết lưu 2 để tiết lưu xuống áp suất p0đưa vào bình chứa hạ áp 7.Từ đây lỏng hạ áp sẽ được cấp cho tủ đông gió 8. Lỏng sau khi trao đổi nhiệt với không khí trong tủ sẽ trở thamh2 lỏng ẩm ở áp suất p0 được trở về bình chứa hạ áp, tại bình chứa, hơi hạ áp sẽ được tách lỏng 1 phần trước khi vào bình tách lỏng 6, tại bình tách lỏng 6, môi chất được tách lỏng hoàn toàn trở thành hơi bão hòa khô và được cấp nén hạ áp hút về. Khép kín chu trình 2.Tính toán và chọn thiết bị chính của hệ thống. 2.1. Thiết bị ngưng tụ. 2.1.1 Vai trò thiết bi ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ có nhiệm vụ ngưng tụ hơi quá nhiệt sau máy nén thành môi chất lạnh trạng thái lỏng. Quá trình làm việc của thiết bị ngưng tụ có ảnh hưởng quyết định đến áp suất và nhiệt độ ngưng tụ và do đó ảnh hưởng đến hiệu quả và độ an toàn làm việc của toàn hệ thống lạnh. Khi thiết bị ngưng tụ làm việc kém hiệu quả, các thông số của hệ thống sẽ thay đổi theo chiều hướng không tốt, cụ thể là: - Năng suất lạnh của hệ thống giảm, tổn thất tiết lưu tăng. - Nhiệt độ cuối quá trình nén tăng. - Công nén tăng, máy nén có thể quá tải - Độ an toàn giảm do áp suất phía cao áp tăng, rơ le áp suất cao có thể tác động ngừng máy nén, van an toàn có thể hoạt động. - Nhiệt độ cao ảnh hưởng đến dầu bôi trơn như cháy dầu. 2.1.2 Phân loại thiết bị ngưng tụ. Có nhiều cách phânloại thiết bị ngưng tụ khắc nhau sau đây là cách phân loại theo đặc điểm cấu tạo gồm: + Bình ngưng tụ giải nhiệt bằng nước. + Dàn ngưng tụ bay hơi. + Dàn ngưng kiểu tưới. + Dàn ngưng tụ làm mát bằng không khí. + Dàn ngưng kiểu ống lồng ống. + Thiết bị ngưng tụ kiểu tấm bản. 2.1.3 Chọn thiết bị ngưng tụ cho hệ thống cấp đông. Đối với tủ đông được đặt trong phòng chờ đông do đó ta chọn bình ngưng tụ giải nhiệt bằng nước, loại bình ngưng ống nước nằm ngang bởi vì loại này có nhiều ưu điểm phù hợp với tủ đông như: - Đây là loại thiết bị ngưng tụ gọn và chắc chắn nhất, có thể bố trí trong nhà mà vẫn chiếm diện tích ít. - Bình ngưng có tiêu hao kim loại nhỏ nhất khoảng 40 ÷ 45 kg/m2 diện tích bề mặt trao đổi nhiệt (của các ống). Ống nước có đường kính 20 ÷ 50 mm, tốc độ nước khoảng 1,5 ÷ 2,5 m/s ( giá trị lớn cho nước bẩn). GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM - Nhiệt độ nước làm mát qua bình ngưng có thể tăng từ 4 ÷ 10K, tức 1kg nước nhận 6 ÷ 33 kJ nhiệt từ môi chất. - Phần dưới của bình ngưng có thể thay luôn chức năng bình chứa. - Hệ số truyền nhiệt k tương đối lớn k = 800 ÷ 1000 W/m2.K; Độ chênh nhiệt độ trung bình giữa hơi ngưng và nước làm mát ∆ttb = 5 ÷ 6 K với mật độ dòng nhiệt q = 6000 ÷ 10000 W/m2. - Bình ngưng cũng dễ chế tạo và lắp đặt, có thể sửa chữa và làm sạch ống bằng cơ học hoặc hóa chất. 2.1.3.1 Cấu tạo của bình ngưng như sau: Bình ngưng có thân hình trụ nằm ngang làm từ vật liệu thép CT3. Bên trong thường sử dụng loại ống bằng đồng đường được hàn hoặc núc vào các mặt sàn, hai đầu thân bình là các nắp bình các nắp bình tạo thành vách phân dòng nước để nước tuần hoàn nhiều lần tăng thời gian tiếp xúc của nước và môi chất. Bên ngoài ống đồng có cánh. Sở dĩ phải làm cánh về phía tác nhân lạnh vì hệ số tỏa nhiệt của freon khi ngưng tụ nhỏ hơn nhiều so với nước giải nhiệt. Sử dụng ống đồng tuy đắt hơn ống thép nhưng có lợi là hệ số dẫn nhiệt lớn hơn làm giảm trở nhiệt của vách ống, dễ làm cánh và không bị gỉ sét. Hình 5:Cấu tạo của bình ngưng ống nước nằm ngang. 1- Nắp bình; 2- ống xả khí không ngưng; 3- ống Cân bằng; 4- ống trao đổi nhiệt; 5- ống gas vào; 6- ống lắp van an toàn; 7- ống xả khí của nước ; 8- ống lắp áp kế; 9- ống nước ra; 10- ống nước vào; 11- ống xả cặn; 12- ống lỏng về bình chứa 2.1.4 Tính toán và chọn bình ngưng. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM Nhiệm vụ tính toán chọn bình ngưng là xác định phụ tải nhiệt và bề mặt truyền nhiệt của bình ngưng, từ đó chọn bình ngưng thích hợp cho hệ thống. 2.1.4.1 Tính diện tích trao đổi nhiệt của bình ngưng. Ở chương IV phần tính chọn nhiệt độ ngưng tụ ta đã tính chọn được các thông số: + Nhiệt độ nước vào bình ngưng: tw1 = 35oC. + Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng :tw2 = 40 oC. + Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 45 oC. + Phụ tải nhiệt của bình ngưng,Qk Qk = m4 . (h5 – h6 ) = 0,22 . (745 – 556,23) = 41,5 kW Diện tích trao đổi nhiệt của bình ngưng được tính như sau: F = Q k  = Q k  , m2 .∆tbqkf - Qk – phụ tải nhiệt bình ngưng, Qk = 41,5 kW; - k – hệ số truyền nhiệt, W/m2.K - ∆ttb – độ chênh nhiệt độ trung bình logarit,oK; - qkf – mật độ dòng nhiệt, W/m2. 1. Xác định hệ số truyền nhiệt k. Hệ số truyền nhiệt k,xác định theo kinh nghiệm , theo bảng 6.1 trang 276, tài liệu 1, đối với bình ngưng nằm ngang freon, k = 700 W/m2.K, mật độ dòng nhiệt qf = 3600 W/m2. 2. Xác định độ chênh nhiệt độ trung bình logarit. − ∆t ∆ttb = ∆tmax ∆t min Trong đó: ln max ∆tmin ∆tmax– hiệu nhiệt độ lớn nhất ở phía nước vàooK. ∆tmin– hiệu nhiệt độ bé nhất ở phía nước raoK. Trong thực tế, nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ tk, giữ nguyên trong quá trình ngưng tụ nhưng lại giảm khi quá lạnh ở đáy bình ngưng trứơc khi về bình chứa. Nhưng khi tính toán, coi nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ là không đổi và bằng tk. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cho nên: ∆tmax = tk – tw1 = 45 – 35 = 10 oK ∆tmin = tk – tw2 = 45 – 40 = 5 oK Vậy:  Trường ĐHCN TP.HCM ∆ttb = ∆t  max − ∆t  min  =  − = 10 5 7, 2  0  K ln ∆tmax ∆tmin 10 ln5 3.Vậy diện tích trao đổi nhiệt của bình ngưng là: F = Q k  = Q k = 41500 = 8,23 m2 .∆tbqkf 700.7,2 4. Xác định lưu lượng nước tuần hoàn trong bình ngưng. Lưu lượng nước cần thiết để giải nhiệt bình ngưng được xác định theo công thức: Trong đó:  Gw = Q k C. .ρ ∆t  n  , m3/s Vậy: Qk = 41,5 kW; C – nhiệt dung riêng của nước; C = 4,19 Kj/Kg. oC. ρ – khối lượng riêng của nước; ρ = 1000 Kg/m3. ∆tn– độ chênh nhiệt độ của nước vào và ra thiết bị ngưng tụ, ∆tw = 5 oC. 5. Chọn bình ngưng.  Gw = Q k C. .ρ ∆t n  = 41,5 =1,98.10-3 m3/s. 4,19.1000.5 Với phụ tải nhiệt bình ngưng Qk = 41,5 Kw và diện tích trao đổi nhiệt của bình ngưng F = 8,23 m2, chọn bình ngưng freon ống nước nằm do Nga chế tao, với các thông số,kết cấu bình như sau: ( bảng 7.9_KTL CS) Kiểu KTP-12 Bề mặt ngoài thực tế Fng,m2 12,8 Chiều dài ống l, m 2 Đường kính vỏ D, mm 325 Số ống, n 86 Số đường nước z 4 Tải nhiêt max Qk,kW 43,3 GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 2.2 Tính chọn dàn bay hơi.  Trường ĐHCN TP.HCM Tủ đông gió làm lạnh không khí nên ta chọn thiết bị bay hơi là laoi5 dàn bay hơi có quạt cưỡng bức mạnh. Diên tích trao đổi nhiệt cần thiết ở dàn bay hơi: F = Qo/ k. Δt · Chọn: Nhiệt độ không khí trước khi vào dàn là: - 400C Nhiệt độ không khí ra khỏi dàn là : - 450C Nhiệt độ môi chất trước và sau khi tra đổi nhiệt là: - 500C ∆t  max − ∆t  min  − = 10 5 7, 20 => Δt = ln ∆t max  = 10 K ∆tmin ln5 Dàn bay hơi Freon, chọn k = 12w/m2K ( KTL CS) Vậy diện trao đổi nhiệt cần thiết là: F = 24,482.1000 = 282,7 m2 12.7,2 Tủ cấp đông đã chọn có 2 ngăn , mỗi ngăn có 2 dàn lạnh. Do đó, dựa vào bảng 8.5_HDTKHTL, ta chọn 4 dàn lạnh kiểu B0_80 2. 3 Chọn van tiết lưu cho hệ thống Van tiết lưu là 1 trong 4 thiết bị chính quan trọng không thể thiếu được trong các hệ thống lạnh. Nhiệm vụ chính của van tiết lưu là hạ áp suất của dòng môi chất lỏng từ áp suất ngưng tụ pk xuống áp suất bay hơi poở thiết bị bay hơi tương ứng với nhiệt độ sôi cần thiết. Có các loại thiết bị tiết lưu chính sau: + Van tiết lưu tay + Van tiết lưu tự động + Ống mao dẫn . 2.3.1 Chọn van tiết lưu. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM Theo sơ đồ nhiệt ở hệ thống này ta sử dụng 2 van tiết lưu, 1 van sử dụng tiết lưu làm mát bình trung gian và 1 van khác dùng để cấp dịch lỏng cho bình giữ mức – tách lỏng.Cả hai van, đều sử dụng van tiết lưu tay để dễ dàng điều chỉnh mực lỏng trong bình chứa, hơn nửa van tiết lưu tay giá thành rẻ hơn van tiết lưu tự động. Van tiết lưu chỉnh bằng tay cũng có kết cấu giống như van chặn thường gặp. Điểm khác biệt của van tiết lưu tay so với van chặn ở kết cấu tấm van. Tấm van , dạng hình trụ kéo dài có xẻ rãnh, để khi trục van kéo tấm van lên xuống, tiết diện tiết lưu môi chất có thể thay đổi dễ dàng và chính xác. Tấm van được gắn vào trục van sao cho khi trục van quay, tấm van chỉ chuyển động lên xuống mà không cần xoay theo. Trục van có thể chuyển động lên xuống trong thân van nhờ khớp ren giữa hai chi tiết. Ren ở đây mịn hơn so với ren ở van chặn nhằm điều chỉnh chính xác hơn khoảng lên xuống và qua đó là chế độ tiết lưu. 3. Tính toán và chọn thiết bị phụ cho hệ thống lạnh. Trong hệ thống lạnh ngoài các thiết bị chính như: máy nén, thiết bị ngưng tụ thiết bị bay hơi, thiết bị tiết lưu. Còn lại là thiết bị phụ, các thiết bị phụ giúp cho hệ thống hoạt động hiệu quả, an toàn và kinh tế hơn. Dưới đây là các thiết bị phụ có trong sơ đồ nhiệt. 3.1.Tính toán và chọn bình tách dầu. Bình tách dầu lắp vào đường đẩy của máy nén để tách dầu ra khỏi dòng hơi nén trước khi vào bình ngưng . Có nhiều loại bình tách dầu khác nhau ở đây ta sử dụng bình tách dầu kiểu nón chắn. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 3.1.1 Cấu tạo và nguyên lý tách dầu của bình.  Trường ĐHCN TP.HCM Cấu tạo của bình như sau: Bình được chế tạo từ vật liệu thép CT3, cấu tạo bình như hình 9 bên dưới: 1 – Hơi vào; 2 – Hơi ra; 3 – Nón chắn trên có khoang lỗ để hơi thoát lên đi ra ống 2; 4 – Cửa hơi xả vào bình; 5 – Nón chắn dưới; 6 – Dầu ra. Hình 6: Bình tách dầu kiểu nón chắn. Nguyên lý tách dầu của bình như sau:Dòng hơi từ máy nén vào bình bị rẽ ngoặt 90o thay đổi hướng đột ngột làm các giọt dầu rơi xuống. Trong bình tốc độ dòng khí giảm xuống từ 18÷25 m/s còn 0,5÷ 1 m/s làm các giọt dầu mất động năng và rơi xuống đáy bình, các giọt dầu chưa tách hết khi đi lên bị các nón chắn trên cản lại tiếp tục rơi xuống đảm bảo tách hết dầu trước khi môi chất thoát ra đường 2. 3.1.2 Tính chọn bình tách dầu. 3.1.2.1 Xác định đường kính trong Dt của bình: Trong đó:  Dt= πω  4V , m GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM ω - tốc độ hơi môi chất đi qua bình tách dầu, ω = 0,5÷ 1 m/s, chọn ω = 0,5 m/s V – lưu lượng thể tích của dòng hơi đi qua bình tách dầu, m3/s, được xác định theo công thức: V = G . v Với: G – lưu lượng khối lượng môi chất qua bình, G = m4 = 0,221 Kg/s. v - thể tích riêng trạng thái hơi qua bình, v = v4 = 0,07 m3/Kg. À V = G . v = 0,221 . 0,07 = 0,0155 m3/s. Vậy đường kính trong của bình là : Dt= πω 3.1.2.2 Xác định chiều dày thân bình. .  4V =  4.0,0155 = 0,2 m 3,14.0,5 δt= Trong đó: tk t ϕ δ 200. .cp− Ptk + C ( Trang 315 tài liệu 1) Ptk - áp suất thiết kế, Kg/cm2, chọn Ptk = 19,5 Kg/cm2 = 1,95 MPa Dt - đường kính trong của bình Dt = 200 mm ϕ - hệ số bền mối hàn dọc thân bình, hàn hồ quang ϕ = 0,7 σcp- ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo bình, nhiệt độ thiết kế của bình là 100oC, ứng suất của thép CT3ở 100oC là : σcp = 120 MPa ( Bảng 7.1 tài liệu 11) C: hệ số dự trữ , C = 2 ÷ 3 mm, chọn 3 mm. Vậy chiều dày thân bình là : δt = 3.1.2.3 Xác định chiều dày đáy bình.  1,95.200 200.0,7.120 −1,95  + 3 = 3,023 mm Chiều dày của đáy bình dạng elip hoặc bán cầu xác định theo công thức sau : . δ tk C d=2δ ϕcp.+ ( Trang 137 tài liệu 11) GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Với :Ptk = 1,95 MPa  Trường ĐHCN TP.HCM R = 0,9 . Dt = 0,9 . 200 = 180 mm ;- bán kính cong của đáy hay nắp bình. Vậy chiều dày của đáy bình : 1,95.180 δd = 200.0,7.120 −1,95  + 3 = 3,02 mm Chọn bình tách dầu do Nga sản xuất có thông số kỹ thuật sau : Đường kính ngoài :D = 200 mm ;chiều dày σ = 4,5 mm ; chiều cao : H = 700 mm ;Thể tích :V = 0,008 m3. 3.2 Tính chọn bình chứa cao áp. Bình chứa cao áp có chức năng chứa lỏng nhằm cấp dịch ổn định cho hệ thống, đồng thời giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt cho thiết bị ngưn tụ. Khi hệ thống đang vận hành lượng lỏng còn lại trong bình ít nhất là 20% dung tích bình.Khi sửa chữa và bảo dưỡng, bình có khả năng chứa hết toàn bộ môi chất sử dụng trong hệ thống và chỉ chứa khoảng 80% dung tích bình. 3.2.1 Cấu tạo của bình. Hình 7 : Cấu tạo bình chứa cao áp. 1 – Kính xem lỏng; 2 – Ống lắp van an toàn; 3 – Ống lắp áp kế; 4 – Ống lỏng về; 5 – Ống cân bằng; 6 – Ống cấp dịch ; 7 – Ống xả đáy. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 3.2.2 Xác định thể tích và chọn bình chứa thích hợp. 3.2.2.1 Thể tích bình được xác định như sau: Đối với máy lạnh freon:  Trường ĐHCN TP.HCM V = (1500 ÷2250) . G . v, m3 (Trang 299 tài liệu 5) Với: G – Lưu lượng khối lượng môi chất qua bình chứa, G = m2 = 0,22 Kg/s v – Thể tích riêng của môi chất lỏng ở nhiệt độ làm việc bình thường của bình chứa, v = v5 = 0,9.10-3m3/Kg . Vậy thể tích bình: V = 1500 . 0,22 . 0,9.10-3 = 0,297 m3. 3.2.2.2 Chọn bình chứa: Với thể tích bình 0,297 m3 Chọn loại bình do Nga chế tạo, với thông số của bình như sau :( Bảng 8-17, tài liệu 2) Loại bình 0,4 PB  D ×S 426 × 10  Kích thước, mm L 3620  H 570  Dung tích m3 0,4  Khối lượng, Kg 410 GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 3.3 Tính chọn tháp giải nhiệt.  Trường ĐHCN TP.HCM Nhiệm vụ của tháp giải nhiệt là thải toàn bộ lượng nhiệt do môi chất lạnh ngưng tụ toả ra. Lượng nhiệt này được thải ra môi trường nhờ chất tải nhiệt trung gian là nước. 3.3.1 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động. Cấu tạo của tháp giải nhiệt như hình 11 : Hình 8 : Cấu tạo tháp giải nhiệt. 1 – Động cơ quạt gió ; 2 – Vỏ tháp ; 3 – Chắn bụi nước ; 4 – Dàn phun nước ; 5 – Khối đệm ; 6 – Cửa không khí vào ; 7 – Đường nước nóng từ bình ngưng về ; 8 – Van xả đáy ;9 – Đường cấp nước với van phao ; 10 – Phiễu chảy tràn ; 11 – Bơm nước ; 12 – Đường nước lạnh cấp để làm mát bình ngưng ; 13 – Bể nước. Nguyên lý làm việc : Nước lạnh ở bể nước 13, được bơm nước 11 bơm lên bình ngưng để giải nhiệt cho môi chất, nước nhận nhiệt và nóng lên khoảng 4 ÷5oC. Nước nóng ra khỏi bình ngưng được đẩy vào cột tháp giải nhiệt và phun thành những giọt nhỏ. Nước nóng chảy theo khối đệm xuống trao đổi nhiệt và chất với không khí đi ngược dòng từ dưới lên trên nhờ quạt gió cưỡng bức. Qúa trình trao đổi nhiệt và chất chủ yếu là quá trình bay hơi một phần nước vào không khí. Nhiệt độ giảm đi 4 ÷ 50C và nguội xuống nhiệt độ ban đầu. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 3.3.2 Các thông số ban đầu để tính chọn tháp. Ở phần tính chọn bình ngưng ta đã tính được: ě Phụ tải nhiệt bình ngưng, Qk = 41,5 Kw;  Trường ĐHCN TP.HCM ě Lưu lượng nước cần thiết giải nhiệt bình ngưng, Gw = 1,98.10-3 m3/s; ě Nhiệt độ nước vào bình ngưng, tw1 = 35oC; ě Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng, tw2 = 40oC 3.3.3 Xác định lưu lượng nước tuần hoàn trong tháp giải nhiệt. Lưu lượng nước tuần hoàn có thể xác định theo biểu thức : Q Vn= t k Với : Qk = 41,5 Kw ; C. .(w2− tw1) C = 4,17 Kj/KgoC, – nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ 37,5oC ; ρ = 1000 Kg/m3, – khối lượng riêng của nước ở 37,5oC ; tw1 = 35 oC; – nhiệt độ nước ra khỏi tháp; tw2 = 40 oC; – nhiệt độ nước vào tháp giải nhiệt. Vậy lưu lượng nước qua tháp: Vn=  4,17.  41,5 = 2 ,l/s. 1000.5 Lưu lượng nước bổ sung cho tháp giải nhiệt :V’n = Vn . 10% = 2. 10% = 0,2 ,l/s. 3.3.4 Chọn tháp giải nhiệt. Với năng suất nhiệt Qk = 41,5 Kw Lưu lượng nước qua tháp :Vn = 2 l/s. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM Theo bảng 8 – 22 tài liệu 2, ta chọn được tháp RINKI do Hồng Kông sản xuất, với các đặc tính kỹ thuật cơ bản như sau : Kiểu FRK  Lưu lượng  Kích thước, mm  Kích thước ống nối, mm  Quạt gió  Môtơ quạt l/s H D in out of dr fv m3/ph Φ mm Kw 10  2,17 1735 930 40 40 25 25 15  85  630  0,2 Khối lượng, Kg  Độ ồn Khô 44  Ướt 140  dB 50,0 Chú thích : H – chiều cao của tháp ( cả mô tơ) ; D – đường kính ngoài của tháp ; in – đường nước vào ; out – đường nước ra ; of – đường xả tràn ; dr – đường xả đáy ; fv – van phao. 3.4 Tính toán và lựa chọn bình trung gian. Bình trung gian được lắp đặt giữa cấp nén hạ áp và cấp nén cao áp, nhiệm vụ chính là để làm mát trung gian giữa các cấp nén.Ngoài ra còn làm quá lạnh lỏng trước tiết lưu nhằm giảm tổn thất tiết lưu. Thiết bị làm mát trung gian có 3 loại chủ yếu sau : − Bình trung gian đặt đứng có ống xoắn ruột gà ; − Bình trung gian nằm ngang ; − Bình trung gian kiểu tấm bản. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM Chọn bình trung gian đặt đứng có ống xoắn ruột gà sử dụng cho tủ đông, bởi vì loại thiết bị này có nhiều ưu điểm nổi trội như :Ngoài việc sử dụng để làm mát trung gian, bình còn sử dụng để : + Tách dầu cho dòng môi chất đầu đẩy máy nén cấp 1 ; + Tách lỏng cho môi chất hút về máy nén cấp 2 ; + Quá lạnh lỏng trước khi tiết lưu vào bình giữ mức – tách lỏng nhằm giảm tổn thất tiết lưu. 3.4.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bình. Cấu tạo của bình trung gian như hình 12 bên dưới : Bình trung gian có cấu tạo hình trụ, có chân cao, bên trong bình bố trí ống xoắn làm lạnh dịch lỏng trước tiết lưu. Bình có trang bị 02 van phao khống chế mức dịch, các van phao được nối vào ống góp 14 để lấy tín hiệu. Van phao phía trên V1 bảo vệ mức dịch cực đại của bình, nhằm ngăn ngừa hút lỏng về máy nén cao áp. Khi mức dịch trong bình dâng cao đạt mức cho phép van phao tác động đóng van điện từ ngừng cấp dịch vào bình. Van phao dưới V2 khống chế mức dịch cực tiểu nhằm đảm bảo các ống xoắn luôn luôn ngập trong dịch lỏng. Khi mức dịch dưới hạ xuống thấp quá mức cho phép van phao V2 tác động mở van điện từ cấp dịch cho bình. Ngoài van phao bình còn được trang bị van an toàn và đồng hồ áp suất lắp ở phía trên thân bình. Ga từ máy nén cấp 1 đến bình được dẫn sục vào trong khối lỏng có nhiệt độ thấp và trao đổi nhiệt một cách nhanh chóng. Phần cuối ống đẩy 2 người ta khoan nhiều lổ nhỏ để hơi sục ra xung quanh bình đều hơn. Phía trên thân bình có các nón chắn có tác dụng tách dầu và tách lỏng. Dòng lỏng tiết lưu hoà trộn với hơi quá nhiệt cuối quá trình nén cấp 1 trước khi đưa vào bình. Ống hút hơi về máy nén cấp 2 được bố trí nằm phía trên các nón chắn đảm bảo hơi hút về cấp nén cao áp là hơi bảo hòa khô đã được tách dầu, tách lỏng. Hình 9 : Cấu tạo bình trung gian đặt đứng có ống xoắn ruột gà. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM 1 – Hơi hút về cấp nén cao áp ; 2 – Hơi từ đầu đẩy cấp nén hạ áp vào bình ; 3 – Tiết lưu vào bình ; 4 – Lớp cách nhiệt ; 5 – Nón chắn ; 6 – Lỏng ra ; 7 - Ống xoắn ruột gà ; 8 – Lỏng vào ; 9 – Hồi lỏng ; 10 – Xả đáy ; 11 – Chân bình ; 12 – Tấm bạ ; 13 – Thanh đỡ ; 14 - Ống góp lắp va phao ; 15 - Ống lắp van an toàn và áp kế. 3.4.2 Tính toán và chọn bình trung gian phù hợp cho hệ thống. Các thông số ban đầu để tính toán bình trung gian : - Nhiệt độ tại bình trung gian t6 = - 11,5oC ; - Nhiệt độ của R22 lỏng khi vào bình trung gian t5 = 20oC ; - Nhiệt độ quá lạnh môi chất khi qua bình trung gian t8 = - 6,5oC ; - Công suất trao đổi nhiệt ở bình trung gian : Qtg = Qql + Qlm, Kw Trong đó : Qql – Công suất nhiệt quá lạnh môi chất trước tiết lưu : Qql = m1 . ( h6 – h10 ) = 0,178 . (556,23 – 492) = 11,43 Kw ; Qlm – Công suất nhiệt làm mát trung gian : Qlm = m2 . (h2 – h4) = 0,221 . (725 – 700) = 5,525 Kw. Do đó công suất trao đổi nhiệt ở bình trung gian là : Qtg = Qql + Qlm = 11,43 + 5,525 =16,96 Kw 3.4.2.1 Xác định diện tích truyền nhiệt. Diện tích truyền nhiệt của bình trung gian được xác định như sau : Qtg Ftg=q ( trang 306 tài liệu 1) Với : Qtg = 16,96 Kw F qF = 188,77 Kw/m2 – Mật độ dòng nhiệt của thiết bị ngưng tụ. Qtg Vậy : Ftg=q =  16,96 = 0,089 m2 188,77 F 3.4.2.2 Xác định đường kính trong Dt của bình: Dt= πω  4V , m Trong đó : V – Lưu lượng thể tích trong bình, bằng lưu lượng hút cấp 2, V = V2 = 0,07 m3/s ; GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM ω - Tốc độ môi chất trong bình, chọn ω = 0,6 m/s ( trang 308 tài liệu 1) 4V =  4.0,07 = 0,385 m Đường kính trong của bình: Dt= πω 3.4.2.3 Xác định chiều dày thân bình. . 3,14.0,6 δt= Trong đó: tk t ϕ δ 200. .cp− Ptk + C MPa Ptk - áp suất thiết kế, Kg/cm2. Đối với bình trung gian Ptk = 16,5 Kg/cm2 = 1,65 Dt - đường kính trong của bình Dt = 385 mm ϕ - hệ số bền mối hàn dọc thân bình, hàn hồ quang ϕ = 0,7 σcp - ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo bình, nhiệt độ thiết kế của bình là 40oC, ứng suất của thép CT3ở 40oC là : σcp = 135 MPa ( Bảng 7.1 tài liệu 11) C: hệ số dự trữ , C = 2 ÷ 3 mm, chọn 2 mm. Vậy chiều dày thân bình là : δt=  1,65.385 200.0,7.135 − 1,65  + 2 = 2,034 mm 3.1.2.3 Xác định chiều dày đáy bình. Chiều dày của đáy bình dạng elip hoặc bán cầu xác định theo công thức sau : . Với :Ptk = 1,65 MPa δd= tk 2δ ϕcp. + C R = 0,9 . Dt = 0,9 . 385 = 346,5 mm ;- bán kính cong của đáy hay nắp bình. Vậy chiều dày của đáy bình : GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh δd =  1,65.346,5  Trường ĐHCN TP.HCM + 2 = 2,03 mm Chọn bình trung gian : 200.0,7.135 −1,65 . Với : Qtg = 16,67 Kw ; Dt = 385 ; σt = 2,22 mm. Ta chọn bình trung gian Π C3 của Nga sản xuất với các thông số kỹ thuật như sau : ( Bảng 8 – 19, tài liệu 2 ). Bình trung gian  Kích thước, mm D × S d H  Diện tích bề mặt ống xoắn, m2  Thể tích bình, m3  Khối lượng, Kg 40 Π C3 426×10 70 2390 1,75 0,22 330 3.5 Tính toán lựa chọn bình tách lỏng : Ở sơ đồ nhiệt, trên đường hơi hút về máy nén có bố trí bình tách lỏng 9. Bình tách lỏng sẽ tách các giọt hơi ẩm còn lại trong dòng hơi trước khi về may nén, để ngăn ngừa hiện tượng ngập lỏng gây hư hỏng máy nén. Ở hệ thống này sử dụng bình tách lỏng hồi nhiệt, để ngoài việc tách lỏng còn dùng mục đích quá lạnh lỏng trước tiết lưu để giảm tổn thất tiết lưu, tăng năng suất lạnh đồng thời nâng cao tác dụng tách lỏng. 3.5.1 Cấu tạo và ngyên lý tách lỏng của bình : Cấu tạo : Hình 10 :Cấu tạo của bình tách lỏng hồi nhiệt. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM 1 – Ống hút về máy nén ; 2 – Ống hơi vào ; 3 – Nón chắn ; 4 – Lỏng vào ; 5 – Xả lỏng ; 6 – Lỗ tiết lưu dầu và lỏng ; 7 – Lỏng ra ; 8 – Ống hồi nhiệt. Nguyên lý làm việc : Dòng hơi môi chất từ thiết bị bay hơi được hút vào ống hút 2 và đi về phía dưới các nón chắn 3. Ở phía dưới hơi trao đổi nhiệt với lỏng chuyển động trong ống xoắn, các giọt hơi ẩm còn lại sẽ hóa hơi và đảm bảo hơi ra khỏi bình tách lỏng sẽ có độ quá nhiệt nhất định. Các nón chắn 3 được bố trí phía trên sẽ tiếp tục tách các giọt lỏng còn lại khi dòng hơi chuyển động lên phía trên trong trường hợp các giọt ẩm chưa được hóa hơi hết ở bên dưới. Ống hơi 1 hút về máy nén được uống cong xuống phía dưới đáy bình, ở đó có khoang một lỗ nhỏ để hút dầu và lỏng đọng lại bên trong bình tách lỏng về. Việc hút này không gây ngập lỏng vì số lượng ít và lỏng đã bị hóa hơi do tiết lưu khi đi qua lỗ nhỏ. Phần lỏng còn lại ở đáy bình được đưa về tấm lắc cấp đông qua ống xả lỏng 5. 3.5.2 Tính toán chọn bình tách lỏng phù hợp cho hệ thống. 3.5.2.1 Xác định đường kính trong Dt của bình : Dt=4Vh πω Trong đó : Vh – Lưu lượng thể tích dòng hơi đi qua bình, bằng lưu lượng hơi hút cấp 1, Vh = V1= 0,325 m3/s ; ω - Tốc độ của hơi môi chất trong bình, tốc độ hơi đủ nhở để tách được các hạt lỏng, ω = 0,5 ÷ 1 m/s, chọn ω = 0,5 m/s ( trang 315 tài liệu 1) Đường kính trong của bình: Dt= 4Vh πω= 3.5.2.2 Xác định chiều dày thân bình. .  4.0,325 = 0,909 m 3,14.0,5 δt= Trong đó: tk t ϕ δ 200. .cp− Ptk + C MPa Ptk - áp suất thiết kế, Kg/cm2. Đối với bình trung gian Ptk = 16,5 Kg/cm2 = 1,65 Dt - đường kính trong của bình Dt = 909 mm ϕ - hệ số bền mối hàn dọc thân bình, hàn hồ quang ϕ = 0,7 σcp- ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo bình, nhiệt độ thiết kế của bình là 50oC, ứng suất của thép CT3ở 50oC là : σcp = 132 MPa . GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh C: hệ số dự trữ , C = 2 ÷ 3 mm, chọn 2 mm. Vậy chiều dày thân bình là : 1,65.909  Trường ĐHCN TP.HCM δt = 200.0,7.132 −1,65  + 2 = 2,08 mm 3.5.2.3 Xác định chiều dày đáy bình. Chiều dày của đáy bình dạng elip hoặc bán cầu xác định theo công thức sau : . Với :Ptk = 1,65 MPa δd= tk 2δ ϕcp. + C R = 0,9 . Dt = 0,9 . 909 = 818,1 mm ;- bán kính cong của đáy hay nắp bình. C = 3 mm ,- trị số bổ sung chiều dày với đáy có khoét lỗ Vậy chiều dày của đáy bình : δt =  1,  .  65.818,1 200.0,7.132 −1,65  + 2 = 2,07 mm Chọn bình tách lỏng phù hợp cho hệ thống : Với đường kính trong : Dt = 909 mm ; chiều dày thân bình : σt = 2,04 mm ; chiều dày đáy bình : σd = 6,825 mm. Ta chọn bình 100-0 Ξ của Nga sản xuất với các thông số kỹ thuật như sau : ( Bảng 7.4 tài liệu 5 ) Bình tách  Kích thước, mm  Khối lỏng D × S Ống hơi Lỏng vào Lỏng ra d2Chiều cao lượng, Kg 200-0 Ξ 1000 × 10 d 200 d1 32 40 H 2815 946 3.6 Tính chọn bình giữ mức - tách lỏng. Để cung cấp và duy trì mức dịch luôn ngập ở các tấm lắc cấp đông ta sử dụng bình chứa lỏng 13 ở sơ đồ nhiệt. Ngoài nhiệm vụ giữ mức dịch cho các tấm lắc cấp đông, bình còn có chức năng tách lỏng hơi hút về máy nén. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 3.6.1 Cấu tạo và nguyên lý cấp dịch của bình.  Trường ĐHCN TP.HCM Hình 11 : Cấu tạo và nguyên lý cấp dịch của bình giữ mức tách lỏng. 1 - Tủ cấp đông ; 2- bình giữ mức tách lỏng 3.6.2 Xác định thể tích bình và chọn bình chứa phù hợp cho hệ thống. Thể tích của bình được xác định như sau : Đối với chất lỏng đưa vào dàn lạnh từ trên xuống thì: V = 0,375 . Vl Trong đó: Vl là thể tích chứa của dàn lạnh, m3 Theo thiết kế thì dàn lạnh của tủ gồm 4 dàn lạnh quạt đối lưu cương bức mạnh. Với tổng thể tích chứa của dàn lạnh Vl là: Vl = 0,67 m3 Do đó thể tích của bình:V = 0,375 . Vl = 0,375 . 0,67 = 0,25 m3 Chọn bình chứa:V = 0,75 m3. Với các thông số kỹ thuật như sau: Loại bình 0,75 P C  D ×S 600 × 8  Kích thước, mm L 3000  H 500  Dung tích m3 0,75  Khối lượng, Kg 430 GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 3.7. Chọn bình lọc – hút ẩm 5. 3.7.1 Sự cần thiết của bình lọc – hút ẩm.  Trường ĐHCN TP.HCM Bình lọc – hút ẩm 5 có nhiệm vụ loại trừ các cặn bẩn cơ học và các tạp chất hoá học đặt biệt nước và các axít ra khỏi vòng tuần hoàn môi chất lạnh, mục đích bảo vệ sự an toàn cho hệ thông. Cặn bẩn cơ học có thể là đất cát, gỉ sét, vẩy hàn, mạt kim loại. Các loại cặn bẩn này đặt biệt nguy hiểm cho máy nén khi chúng lọt vào xy lanh và các chi tiết chuyển động. Các cặn bẩn này cũng nguy hiểm đối với các van đặt biệt là van tiết lưu, chúng gây tắt bẩn. t Cácất hoá học đặt biệt là ẩm và các axít tạo thành trong vòng tuần hoàn có thể làm han rỉ, ăn mào các chi tiết máy hơn nữa, nước có thể đông đá bịt kín van tiết lưu gây tắt ẩm. Do đó sử dụng phin lọc – hút ẩm là cần thiết. 3.7.2 Chọn bình lọc – hút ẩm. Cấu tạo của bình lọc – hút ẩm Hình 12: Cấu tạo của bình lọc – hút ẩm. 1 – Môi chất vào; 2 – Môi chất ra; 3 – Nắp; 4 – Các hạt xilicagen; 5 – Lò xo; 6 – Lưới lọc Phin lọc có thân hình trụ bằng thép hàn bố trí đường vào và ra cho môi chất. Một đầu hình trụ có bối trí nắp để dễ dàng tháo phin ra vệ sinh , bên trong có các hạt silicagel có chức năng hút ẩm và lưới lọc được lò 5 ép chặt để lọc sạch bụi bẩn tạp chất. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Chọn kích thước bình lọc:  Trường ĐHCN TP.HCM Kích thước của bình lọc – hút ẩm được chọn như sau:( Trang 303 tài liệu 5). Hình: 12.1 Kích thước của bình lọc – hút ẩm. 3.8.Các thiết bị đường ống của hệ thông. Ngoài các thiết bị phụ đã tính chọn ở trên, theo thiết kế sơ đồ nhiệt ban đầu, còn các thiết bị đường ống như: Kính xem ga 6, các van chặn, van 1 chiều, van điện từ ... 3.8.1 Kính xem ga. Sau bình lọc 5, ta bố tri kính xem ga 6 mục đích để quan sát dòng chảy của môi chất, xem lưu lượng lỏng môi chất và chất lượng của nó. + Báo hiệu đủ gas khi lỏng điền đầy ống, hầu như không nhận thấy chuyển động của lỏng. + Báo hiệu thiếu ga khi dòng ga bị sủi bọt mạnh. + Báo hiệu hết ga khi thấy xuất hiện các vệt dầu trên kính. Báo độ ẩm môi chất qua sự biến màu trên tâm kính ga so sánh với màu trên chu vi kính, cụ thể: màu xanh: khô; vàng: thận trọng có lẫn ẩm; nâu:lọt ẩm nhiều cần xử lý.Báo hiệu hạt hút ẩm đã bị rã ra khi thấy ga ngã màu và bị vẫn đục. 3.8.1.2. Cấu tạo kính xem ga. Hình 13: Cấu tạo của kính xem ga. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM Cấu tạo ngoài của kính xem ga, loại lắp đặt bằng ren 4. Phần thân 1 có dạng hình trụ tròn, phía trên có lắp kính tròn 2 có khả năng chịu áp lực và trong suốt để quan sát lỏng. Kính được áp lên phía trên nhờ lò xo 3 đặt bên trong. 3.8.2 Van một chiều: Ở sơ đồ nhiệt của hệ thống ta đã sử dụng 3 van một chiều, 2 van được lắp trên đường đẩy của máy nén cấp hạ áp và cao áp, một van sử dụng cho bơm nước giải nhiệt. Đối với van dùng cho đầu đẩy của máy nén, mục đích là tránh áp lực cao thường xuyên lên clape máy nén, tránh ngập lỏng ở trường hợp hệ thống ngừng hoạt động hơi môi chất còn lại trên đường ống đẩy có thể ngưng tụ lại và chảy về đầu đẩy máy nén và khi máy nén hoạt động có thể gây ngập lỏng. 3.8.3 Các van chặn. Theo sơ đồ nhiệt thì hệ thống đã sử dụng tất cả 48 van chặn bao gồm : Van chặn hút, chặn đẩy, van lắp trên bình chứa, van lắp trên máy nén, van chặn để tháo lắp thiết bị ...Hình 17 giới thiệu một số van chặn được sử dụng. Hình 14 : Các van chặn. 3.8. 4 Van điện từ. Ở sơ đồ nhiệt của hệ thống ta sử dụng 2 van điện từ:Van 10 đóng mở tự động cấp dich để tiết lưu vào làm mát bình trung gian và van 12 đóng mở tự động điều khiển cấp dịch vào bình giữ mức – tách lỏng. Van điện từ đóng mở tự động là nhờ tín hiệu điện.Nguyên lý hoạt động như sau: GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM Van có cấu tạo gồm cuộn dây và lõi sắt ( ti van )chuyển động được. Khi cấp điện cho cuộn dây tạo ra lực từ hút lõi sắt cho lỏng đi qua, còn khi mất điện do tác dụng của trọng lực lõi sắt rơi xuống và đóng lại. Hình 15: Van điện từ 3.9 Các thiết bị bảo vệ trong hệ thống. Ngoài rơle nhiệt bảo vệ quá tải được ở mạch điện, ở sơ đồ nhiệt còn các thiết bị bảo vệ khác như rơle áp suất thấp( LP), rơ le áp suất dầu (OP), rơle áp suất cao ( HP), rơle áp suất trung gian ( MP)… 3.9.1 Rơle áp suất kép,( LP và HP) Rơle áp suất kép bao gồm rơle áp suất thấp và rơle áp suất cao được tổ hợp chung lại trong một vỏ thực hiện chức năng của cả hai rơle, ngắt điện cho máy nén khi áp suất cao vượt quá mức cho phép và khi áp suất thấp hạ xuống dươí mức cho phép. Khi máy nén hoạt động tín hiệu áp suất được dẫn vào các hộp xếp, được biến đổi thành độ co giản cơ khí và độ co giản cơ khí này tác động ngắt tiếp điểm điện. Đối với phía áp suất thấp, khi áp suất hút thấp dưới mức cài đặt rơle sẽ tác động ngừng động cơ máy nén. Đối với phía áp suất cao, khi áp suất cao vượt quá mức cài đặt rơle tác động ngừng động cơ máy nén, khắc phục sự cố nhấn reset để khởi động lại máy nén. Hình 16: Giới thiệu cấu tạo của rơle áp suất kép kiểu KP15 của Danfoss. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM 1 – Vít đặt áp suất thấp ; 2 – Vít đặt vi sai ; 3 – Tay đòn chính; 5 – Vít đặt áp suất cao; 7 – Lò xo chính; 8 – Lò xo vi sai; 9 – Hộp xếp dãn nở; 10 – Đầu nối áp suất thấp; 11 – Đầu nối áp suất cao; 12 – Tiếp điểm; 13 – Vít dấu dây điện; 15 – Lối luồn dây điện; 16 – Cơ cấu lật đóng mở tiếp điểm nhanh và dứt khoát; 18 – tay đòn. 3.9.2 Rơle áp suất thấp cấp nén cao áp hay rơle áp suất trung gian(MP). Rơle áp suất trung gian loại rơle hoạt động ở áp trung gian và ngắt mạch điện của máy nén khi áp suất giảm xuống quá mức cài đặt cho phép để bảo vệ máy nén. Hình 17: nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của role áp suất trung gian 1 – Vít cài đặt áp suất thấp; 2 – Vít đặt vi sai LP; 3 – Vấu đỡ; 4 – Tay đòn chính; 7 – Lò xo chính;8 – Lò xo vi sai; 9 – Hộp xếp dãn nỡ; 10 – Đầu nối áp suất thấp; 11 – Lối luồng dây điện; 12 – Tiếp điểm;13 – Tay đòn; 14 – Cơ cấu lật để đóng mở tiếp điểm. 3.9.3 Rơle hiệu áp dầu, (OP). Rơle áp suất dầu hoạt động dựa vào hiệu áp giữa áp suất đầu đẩy của bơm dầu và áp suất cacte của máy nén. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM Hình 18 Giới thiệu cấu tạo rơle hiệu áp dầu ký hiệu RT55 của Danfoss 1 – Đầu nối với áp suất dầu bôi trơn; 2 – Đầu nối áp suất hút với cácte máy nén ; 3 – Đĩa đặt hiệu áp; 4 - Nút reset; 5 – Bộ phận thử nghiệm. Khi máy nén hoạt động thì rơle nhận tín hiệu áp suất cácte chuyển thành độ co giản hộp xếp LP, tín hiệu áp suất đầu đẩy bơm dầu được chuyển thành độ co giản hộp xếp OP, độ co giản tổng hợp của hai hộp xếp được chuyển thành cơ cấu ngắt tiếp điểm. Khi hiệu áp dầu giảm dứơi mất cho phép thì rơle tác động ngắt tiếp điểm điện ngừng động cơ máy nén, muốn hoạt động lại ta kiểm tra dầu bôi trơn rồi nhấn reset GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Nguyên lý hoạt động  Trường ĐHCN TP.HCM · Khi nhấn khởi động ON: dàn lạnh chạy trước, 3 phút sau TIMER tác động,máy nén, bơm nước giải nhiệt và quạt tháp giải nhiệt hoạt động. · Khi Thermostat tác động: van điện từ ngưng cấp dịch cho dàn lạnh, đồng thời quạt dàn lạnh vẫn hoạt động, máy nén tiến hành hút kiệt. · Khi nhấn OFF: van điện từ đóng, ngưng cấp dịch cho dàn lạnh, đồng thời quạt dàn lạnh ngưng hoạt động, máy nén tiến hành hút kiệt,đến khi áp suất hạ áp xuống dưới mức cài đặt thì hệ thống sẽ ngừng hoạt động hoàn toàn. · Khi xảy ra sự cố (quá nhiệt hay áp cao ) thì toàn bộ hệ thộng sẽ ngừng hoạt ngay, đồng thời đèn báo sự cố Đ1, Đ2, Đ3, Đ4, hay Đ5 (tùy vào sự cố) sẽ sáng và còi báo sẽ hú. · Khi dế quá trình xả băng: đồng hồ xả băng KKT sẽ tác động làm cho dàn lạnh và TIMER bị mất điện => ngưng hoạt động. Khi TIMER bị mất điện thì K1T sẽ mở ra, làm cho máy nén và bơm, quạt tháp giải nhiệt ngừng hoạt động. Đồng thời bơm nước xả băng hoạt động, quá trình xả băng diễn ra. Khi xả băng xong, nhiệt độ tăng cao vượt mức cài đặt của Rơle nhiệt độ cao F6 thì Rơle này sẽ tác động làm bơm nước xả băng dừng, hệ thống làm lại. —•—•― CHƯƠNGVI: VẬN HÀNH TỦ ĐÔNG GIÓ Nhiệm vụ vận hành máy là duy trì sự làm việc bình thường của hệ thống để đạt được các chế độ nhiệt độ và độ ẩm theo yêu cầu sử dụng, đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, đồng thời phát hiện những hư hỏng, sự cố để khắc phục. 1.1 Chuẩn bị vận hành – Kiểm tra điện áp nguồn không được sai lệch định mức 5% : 360V < U < 400V – Kiểm tra bên ngoài máy nén và các thiết bị chuyển động xem có vật gì gây trở GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh ngại sự làm việc bình thường của thiết bị không.  Trường ĐHCN TP.HCM – Kiểm tra số lượng và chất lượng dầu trong máy nén. Mức dầu thường phải chiếm 2/3 mắt kính quan sát. Mức dầu quá lớn và quá bé đều không tốt. – Kiểm tra mức nước trong các bể chứa nước, trong tháp giải nhiệt, trong bể dàn ngưng đồng thời kiểm tra chất lượng nước xem có đảm bảo yêu cầu kỹ thuật không. Nếu không đảm bảo thì phải bỏ để bố sung nước mới, sạch hơn. – Kiểm tra các thiết bị đo lường, điều khiển và bảo vệ hệ thống – Kiểm tra hệ thống điện trong tủ điện, đảm bảo trong tình trạng hoạt động tốt. – Kiểm tra tình trạng đóng mở của các van : + Các van thường đóng : van xả đáy các bình, van nạp môi chất, van by-pass, van xả khí không ngưng, van thu hồi dầu hoặc xả bỏ dầu, van đấu hoà các hệ thống. Riêng van chặn đường hút khi dừng máy thường phải đóng và khi khởi động thì mở từ từ. + Tất cả các van còn lại đều ở trạng thái mở. Đặc biệt lưu ý van đầu đẩy máy nén, van chặn của các thiết bị đo lường và bảo vệ phải luôn luôn mở. 1.2 Vận hành. 1.2.1 Mở máy. Mạch điện thiết kế cho hệ thống vận hành ở hai chế độ : Chế độ vận hành tự động (A) và chế độ vận hành bằng tay (M). Các bước vận hành tự động – Bật CB tổng của tủ điện động lực, CB của tất cả các thiết bị của hệ thống cần chạy. – Bật CB mạch điều khiển,bật các công tắc chạy các thiết bị sang vị trí A. Khi đó các thiết bị sẽ hoạt động theo một trình tự như mạch tức các van điện từ cấp dịch sẽ được mở ra sẵn sang cấp dịch.Quạt tháp và bơm nước sẽ hoạt động để cấp nước vào bình ngưg sau 3÷5 phút máy nén khởi động. – Từ từ mở van chặn hút của máy nén. Nếu mở nhanh có thể gây ra ngập lỏng, mặt khác khi mở quá lớn dòng điện mô tơ cao sẽ quá dòng, không tốt. – Lắng nghe tiếng nổ của máy, nếu có tiếng gỏ bất thường, kèm sương bám nhiều ở đầu hút thì dừng máy ngay, coi chừng ngập lỏng. – Theo dỏi dòng điện máy nén. Dòng điện không được lớn quá so với qui định. Nếu dòng điện lớn quá thì đóng van chặn hút lại hoặc thực hiện giảm tải bằng tay. Trong hệ thống 3 – 5 giây đầu mạch chạy sao, hệ thống luôn luôn được giảm tải. – Quan sát tình trạng bám tuyết trên carte máy nén. Tuyết không được bám lên phần thân máy quá nhiều. Nếu lớn quá thì đóng van chặn hút lại và tiếp tục theo dỏi. – Tiếp tục mở van chặn hút cho đến khi mở hoàn toàn nhưng dòng điện máy nén không lớn quá quy định, tuyết bám trên thân máy không nhiều thì quá trình khởi động đã xong. – Kiểm tra áp suất hệ thống: + áp suất ngưng tụ: R22 pk< 18,5 kG/cm2 + áp suất dầu pd = ph + (2÷3) kG/cm2 GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM – Ghi lại toàn bộ các thông số hoạt động của hệ thống. Cứ 30 phút ghi 01 lần. Các số liệu bao gồm : Điện áp nguồn, dòng điện các thiết bị, nhiệt độ đầu đẩy, đầu hút và nhiệt độ ở tất cả các thiết bị, buồng lạnh, áp suất đầu đẩy, đầu hút, áp suất trung gian, áp suất dầu, áp suất nước. So sánh và đánh giá các số liệu với các thông số vận hành thường ngày Các bước vận hành bằng tay (MANUAL) – Bật CB tổng của tủ điện động lực, CB của tất cả các thiết bị của hệ thống cần chạy. – Bật các công tắc để chạy các thiết bị như bơm, quạt tháp giải nhiệt sang vị trí M.Các thiết bị này sẽ được chạy trước. – Chuyển tất cả các công tắc sang M. – Nhấn nút ON cho máy nén hoạt động. – Mở từ từ van chặn hút và quan sát dòng điện máy nén nằm trong giới hạn cho phép. .– Sau khi đã mở hoàn toàn van chặn hút, nhưng các thông số như dòng điện, áp suất hút, độ bám tuyết bình thường thì tiến hành ghi lại các thông số vận hành, cứ 30 phút ghi 01 lần. 1.2.2. Dừng máy: Dừng máy bình thường Hệ thống đang ở hoạt động ở chế độ tự động – Tắt tất cả các công tắc cấp dịch cho dàn lạnh, bình chứa hạ áp, bình trung gian. Khi áp suất ph < 50cmHg thì nhấn nút STOP để dừ Sau khi máy đã ngừng hoạt động có thể cho bơm giải nhiệt hoặc quạt dàn ngưng chạy thêm 5 phút để giải hết nhiệt cho dàn ngưng bằng cách bật công tắc chạy bơm, quạt sang vị trí M. – Ngắt aptomat của các thiết bị – Đóng cửa tủ điện Hệ thống đang ở hoạt động ở chế độ bằng tay – Tắt tất cả các công tắc cấp dịch cho bình gữ mức tách lỏng, bình trung gian. – Khi áp suất ph < 50cmHg thì nhất nút STOP để dừng máy. – Bật các công tắc chạy bơm, quạt sang vị trí A để dừng chạy các thiết bị này. – Đóng van chặn hút – Ngắt các aptomat của các thiết bị – Đóng cửa tủ điện Dừng máy sự cố Khi có sự cố khẩn cấp cần tiến hành ngay lập tức: – Nhất nút STOP của mạch dừng khẩn để dừng máy 2. Quy trình sử dụng tủ đông gió. 2.1 Trước khi hoạt động. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh - Mở cửa kiểm tra sự sắp xếp bên trong tủ. - Kiểm tra mức nhớt của hệ thống bơm thủy lực. 2.2 Cho sản phẩm vào tủ.  Trường ĐHCN TP.HCM - Bật công tắc bơm thủy lực để nâng ben kéo các tấm lắc lên. - Để sản phẩm từ tấm lắc dưới trước và phải để đều lên hết bề mặt tấm lắc. - Sau khi sắp xếp sản phẩm vào tủ xong, hạ các tấm lắc xuống để sản phẩm tiếp xúc với hai mặt tấm lắc. - Khi sản phẩm đạt nhiệt độ yêu cầu thì nâng tấm lắc lên lấy sản phẩm ra, không được dùng vật cứng, nhọn để cậy sản phẩm khi bị đông cứng, vào và ra hàng phải nhanh gọn. 2.3 Vệ sinh tủ. Sau 3 đến 4 mẻ cấp đông, phải rửa tủ 1lần để đảm bảo lớp tuyết không bám dày lên bề mặt tấm lắc làm giảm khả năng trao đổi nhiệt. Rửa tủ bằng cách dùng vòi nước xịt nhanh vào bề mặt các tấm lắc để tuyết tan ra. —•—•— KẾT LUẬN Sau thời gian thực hiện đề tài, nhóm đã hoàn thành nhờ đã vận dụng được những kiến thức thức đã học,và qua đề tài này cũng đã giúp nhóm được nhiều kiến thức bổ ích, giúp củng cố thêm kiến thức đã học làm hành trang cho công vệc sau này. Sau đề tài này nhóm rút ra một số nhận xét: - Ưu điểm của đề tài: Đã vận dụng được kiến thức về các môn học như kỹ thật lạnh, kỹ thuật nhiệt, xây dựng trạm lạnh …để tính toán xây dựng hệ thống, chọn thiết bị, hoàn thành đề tài, nắm bắt được một số kiến thức về kĩ thuật chế biến bảo quản thủy hải sản xuất khẩu. - Nhược điểm của đề tài: Việc tính toán còn mang tính lý thuyết, chọn thiết bị còn phụ thuộc vào sách, chưa xác với thực tế. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh PHỤ LỤC Đồ thị lopP-h của R22  Trường ĐHCN TP.HCM GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh TÀI LIỆU THAM KHẢO  Trường ĐHCN TP.HCM 1. Hệ thống máy và thiết bị lạnh – PGS.TS Đinh Văn Thuận, Võ Chí Chính 2. Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – PGS.TS Nguyễn Đức Lợi 3. Kỹ thuật lạnh cơ sở – PGS.TS Nguyễn Đức Lợi , PGS.TSPhạm Văn Tuỳ 4. Kỹ thuật lạnh ứng dụng – PGS.TS Nguyễn Đức Lợi , PGS.TSPhạm Văn Tuỳ 5. Máy lạnh – Trần Thanh Kỳ 6. Kỹ thuật nhiệt – PGS.TS Bùi Hải, PGS.TS Trần Thế Sơn 7. Truyền nhiệt và tính toán thiết bị trao đổi nhệt – Hoàng Đình Tín 8. Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa học và thực phẩm – Công nghệ lạnh. Trần Đức Ba, Nguyễn Tấn Dũng, Lê Văn Tám,Trần Ngọc Hào,Lê Phước Hùng,Trịnh Văn Chơn, Lê Thanh Minh 9. Công nghệ lạnh thủy sản – Trần Đức Ba, Nguyễn Văn Tài 10. Môi chất lạnh - Nguyễn Đức Lợi , Phạm Văn Tuỳ 11. Bài tập kỹ thuật lạnh – Nguyễn Đức Lợi , Phạm Văn Tuỳ 12. Tự động hóa hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO