Tính toán thiết kế kho bảo quản đông 800 tấn, xả tuyết so le bằng gas nóng, môi chất NH3

99 (W) Nhận xét: ≈ 60% Dòng nhiệt do vận hành. Các dòng nhiệt do vận hành gồm : Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng Dòng nhiệt do người làm việc trong kho Dòng nhiệt do động cơ điện Dòng nhiệt do mở cửa Tính dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra: Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra xác định theo công thức: Trong đó: F : là diện tích buồng, F = 450 (m2) A: là nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng trên 1m2 diện tích (W/m2) Chọn A = 1,2 (W/m2). [TL1-86] Vậy Dòng nhiệt do người toả ra. Tính theo biểu thức: (W) Trong đó : Nhiệt lượng do 1 người toả ra khi làm việc nặng nhọc là 350 (W/người) n : Là số người làm việc trong buồng. Chọn n = 4 người. Vậy (W) Dòng nhiệt do các động cơ điện toả ra. Động cơ làm việc trong kho lạnh chỉ có động cơ quạt dàn lạnh. Dòng nhiệt này được xác định theo công thức: N: Là công suất động cơ điện quạt dàn lạnh (W), N chọn theo gía trị định hướng : N = 4 (kW).[TL1-116] Vậy : (W) Dòng nhiệt do mở cửa. Dòng nhiệt này được xác định theo công thức. (W) Trong đó : B - là dòng nhiệt khi mở cửa. Chọn B = 8 (W/m2).[TL1-117] Vậy: (W) Kết luận: Q4 = 9540 W Bảng 3.2: Bảng tổng hợp kết quả tính toán tải nhiệt Q1(W) Q2 (W) Q3 (W) Q4 (W) Q5 (W) QTB (W) QMN(W) 39285,2 17497,7 0 9540 0 66323 56940 Trong đó: QTB = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 = 66323 (W) QMN = 100%Q1+ + 75% Q4 = 56940(W) [TL1,120] ≈ 60% Năng suất lạnh của máy nén đối với kho (W) [TL1,120] Trong đó: K : là hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh. Chọn k = 1,07 b : là hệ số thời gian làm việc. Chọn b = 0,9.[TL1-121] Vậy Chương 4. CHU TRÌNH LẠNH, TÍNH CHỌN MÁY NÉN  VÀ THIẾT BỊ LẠNH CHỌN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LẠNH. Chọn phương pháp làm lạnh. Có nhiều phương pháp làm lạnh kho, tuỳ theo yêu cầu công nghệ, đặc điểm của kho lạnh hay các điều kiện khác mà có phương pháp làm lạnh khác nhau Gián tiếp Nhờ chất tải lạnh Làm lạnh kho Trực tiếp Nhờ môi chất lạnh Đối lưu không khí tự nhiên Đối lưu không khí cưỡng bức Hình 4.1: Sơ đồ các phương pháp làm lạnh Làm lạnh trực tiếp. Là phương pháp làm lạnh kho lạnh bằng dàn bay hơi đặt trong kho lạnh, môi chất lạnh lỏng sôi thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh. Làm lạnh trực tiếp có thể là dàn lạnh đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức. Ưu điểm: Thiết bị đơn giản không cần thêm một vòng tuần hoàn phụ. Tuổi thọ cao, kinh tế vì không phải tiếp xúc với nước muối là một chất ăn mòn kim loại rất mạnh. Đứng về mặt nhiệt động thì ít tổn thất năng lượng vì hiệu nhiệt độ giữa kho lạnh và dàn bay hơi trực tiếp bao giờ cũng nhỏ hơn hiệu nhiệt độ giữa kho lạnh với nhiệt độ bay hơi gián tiếp qua nước muối. Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ nghĩa là khi làm lạnh trực tiếp thời gian từ khi mở máy đến lúc kho lạnh đạt nhiệt độ yêu cầu sẽ nhanh hơn. Nhiệt độ kho lạnh có thể giám sát qua nhiệt độ sôi của môi chất, nhiệt độ sôi có thể xác định dễ dàng qua áp kế của đầu hút máy nén. Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ bằng cách đóng ngắt máy nén (đối với máy lạnh nhỏ và trung bình). Nhược điểm: Đối với hệ thống máy lạnh lớn thì lượng môi chất nạp vào máy lớn, khả năng rò rỉ của môi chất lớn, khó có khả năng rò tìm ra được chỗ rò rỉ để xử lý. Tổn thất áp suất cho việc cấp lỏng cho những dàn bay khi ở xa khó hồi dầu nếu dùng môi chất Frêon, máy nén dễ hút phải ẩm, việc bảo vệ máy nén khó khăn. Trữ lạnh của dàn lạnh trực tiếp kém khi máy lạnh ngừng hoạt động thì dàn lạnh cũng hết lạnh nhanh chóng. Làm lạnh gián tiếp. Là phương pháp làm lạnh kho bằng các dàn chất tải lạnh như nước muối, Glycon...thiết bị bay hơi được đặt ở ngoài kho lạnh, chất tải lạnh chạy tuần hoàn qua dàn bay hơi thải nhiệt ở đó, đến kho lạnh thu nhiệt trong kho lạnh cứ như vậy kho lạnh được làm lạnh liên tục. Dàn lạnh gián tiếp cũng có thể là dàn lạnh đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức. Ưu điểm. Hệ thống lạnh có độ an toàn cao, chất tải lạnh không cháy, không nổ, không độc hại đối với cơ thể sống, không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm bảo quản. Nó là vòng tuần hoàn an toàn và ngăn chặn sự tiếp xúc của môi chất lạnh độc hại đối với sản phẩm. Máy lạnh có cấu tạo đơn giản, đường ống dẫn môi chất ngắn hệ thống lạnh được chế tạo ở dạng tổ hợp hoàn chỉnh nên chất lượng cao, độ tin cậy lớn, dễ dàng kiểm tra lắp đặt và hiệu chỉnh. Dung dịch chất tải lạnh có khả năng trữ lạnh lớn sau khi máy ngừng hoạt động, nhiệt độ kho lạnh có khả năng duy trì được lâu hơn. Nhược điểm. Năng suất lạnh của máy bị giảm do chênh lệch nhiệt độ lớn. Hệ thống thiết bị cồng kềnh vì phải thêm vòng tuần hoàn cho chất tải lạnh. Tốn năng lượng bổ xung cho bơm hoặc cánh khuấy chất tải lạnh. Qua sự phân tích ưu nhược điểm của 2 phương pháp làm lạnh trên. Chọn phương pháp làm lạnh cho kho đang thiết kế là phương pháp làm lạnh trực tiếp. Nó phù hợp với điều kiện của kho lạnh, như hệ thống không cồng kềnh, dễ điều chỉnh nhiệt độ, tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ. Chọn các thông số của chế độ làm việc. Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng 4 nhiệt độ sau: Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0. Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh tk. Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql. Nhiệt độ hơi hút về máy nén (nhiệt độ quá nhiệt) tqn. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ của kho lạnh. Có thể lấy như sau: t0 = tb - Dt0 (0C) Trong đó: tb: là nhiệt độ kho lạnh tb = - 18 0C Dt0 : là hiệu nhiệt độ yêu cầu. Kho lạnh lựa chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp, hiệu nhiệt độ yêu cầu là từ 8 ¸ 130C nên chọn Dt0 = 12 0C.[TL1-171] Vậy: t0 = -18 - 12 = - 30 0C. Nhiệt độ ngưng tụ. Nhiệt độ ngưng tụ của hơi môi chất lạnh phụ thuộc vào môi trường làm mát và nhiệt độ của chất tải nhiệt chạy qua thiết bị ngưng tụ. Thiết bị ngưng tụ của hệ thống lạnh có tác nhân làm mát là nước lấy từ nguồn nước thành phố được tuần hoàn khép kín qua tháp giải nhiệt. Nhiệt độ ngưng tụ được xác định theo biểu thức: tk = tw2 + Dtk (0C) Trong đó: tw2: là nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng, 0C; Dtk: là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, 0C. Chọn nhiệt độ ngưng tụ thực ra là một bài toán tối ưu về kinh tế và kỹ thuật, để đạt giá thành một đơn vị lạnh là nhỏ nhất, nếu hiệu nhiệt độ ngưng tụ nhỏ, nhiệt độ ngưng tụ thấp, năng suất lạnh tăng nhưng phải chi phí cho điện năng chạy bơm nước .... Dtk = 3 ¸ 50C có nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra từ 3 ¸ 5 0C, Chọn Dtk = 50C [TL1-172] Nhiệt độ nước đầu vào, đầu ra chênh lệch nhau ( 2 ¸ 6) 0C phụ thuộc vào kiểu bình ngưng. [TL1-172] tw2 = tw1 + (2 ¸ 6) 0C. Với tw1 là nhiệt độ nước vào bình ngưng, sử dụng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt. Tại Nha Trang t=36,60C, φ = 79%, suy ra tư= 330C, (tra đồ thị t_d của Carrier) tw1 = tư + 30C = 33+3 = 360C [TL1,205] Thiết bị ngưng tụ chọn là ống trùm vỏ bọc nằm ngang nên chọn hiệu nhiệt độ nước vào và ra khỏi bình ngưng là: Dtw = 50C. [TL1,205] Vậy ta có: tw2 = tw1 + 5 = 36 + 5 = 41oC. tk = tw2 + 5 = 41 + 5 = 46oC. Nhiệt độ quá nhiệt (tqn). Nhiệt độ quá nhiệt là nhiệt độ của hơi môi chất trước khi vào máy nén. Nhiệt độ hơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất. Mục đích của việc quá nhiệt hơi hút là để bảo vệ máy nén tránh không hút phải lỏng. Tuỳ từng loại môi chất và máy nén mà có nhiệt độ quá nhiệt khác nhau. Với môi chất NH3 độ quá nhiệt chọn Dtqn = 10oC. Nên: tqn = to + Dtqn = -30 + 10 = -20oC. Nhiệt độ quá lạnh (tql) Nhiệt độ quá lạnh tại bình ngưng: tql1= tw1+50C = 360C + 50C = 410C [TL1,206] Nhiệt độ quá lạnh tại bình trung gian: ttl2 = ttg+50C = 20C + 50C = 70C [TL1,236] CHU TRÌNH LẠNH Sơ đồ chu trình và biểu diễn chu trình trên đồ thị lgp – i. Chế độ làm lạnh của hệ thống: to = -30oC Þ po = 0,12 MPa. tk = 46oC Þ pk = 1,83MPa. Ta có tỷ số nén: > 9. Chọn hệ thống lạnh 2 cấp nén, 2 tiết lưu bình trung gian có ống xoắn MPa. Hình 4.2: sơ đồ nguyên lý Chu trình này có một số đặc điểm sau: Môi chất lạnh lỏng được quá lạnh trong ống xoắn. Nhiệt độ không hạ được đến nhiệt độ trung gian vì hiệu nhiệt độ trao đổi nhiệt không thuận nghịch trong ống xoắn. Nhiệt độ quá lạnh lớn hơn nhiệt độ trung gian 3¸5oC. Lượng lỏng qua van tiết lưu TL1 chỉ vừa đủ để làm mát hơi nóng ở trạng thái 2 từ máy nén hạ áp xuống đến trạng thái hơi bão hoà. Môi chất lỏng có áp suất pk được tiết lưu thẳng qua TL2 xuống po không qua áp suất trung gian. Lỏng vào bình bay hơi không bị lẫn dầu của hơi do máy nén hạ áp đem tới. Đây là ưu điểm rất lớn về vận hành vì tránh được dầu ở cấp hạ áp quánh đặc do nhiệt độ thấp bám trên bề mặt làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt đáng kể của bình bay hơi. Tiết lưu từ pk xuống po nên có thể đưa đi xa vì hiệu áp lớn. Chu trình làm việc: 1’- 1 : Quá nhiệt hơi hút. 1 – 2 : Nén đoạn nhiệt cấp hạ áp từ po đến pk. 2 – 3 : làm mát hơi quá nhiệt hạ áp xuống đường bão hoà x = 1. 3 – 4 : Nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ ptg đến pk. 4 – 5 : Làm mát ngưng tụ và quá lạnh lỏng trong bình ngưng. 5 – 7 : Tiết lưu từ áp suất pk vào bình trung gian. 5 – 6 : Quá lạnh lỏng đẳng áp trong bình trung gian. 6 – 10 : Tiết lưu từ áp suất pk đến po. 10 – 1’ : Bay hơi thu nhiệt từ môi trường lạnh. Bảng 4.1: Bảng tổng hợp các thông số trên các điểm nút của chu trình. Điểm nút t(oC) p(MPa) i(kJ/kg) v(m3/kg) 1’ -30 0,12 1723 0,96 1 -20 0,12 1748 1 2 75 0,47 1945 - 3 º 8 2 0,47 1762 0,27 4 110 1,83 1975 - 5’ 46 1,83 720 0,00147 5 41 1,83 690 - 6 7 1,83 533 - 7 2 0,47 690 - 9 2 0,47 509 - 10 -30 0,12 533 - 4.2.2 Tính toán chu trình lạnh. Năng suất lạnh riêng khối lượng: Năng suất lạnh riêng thể tích: Công nén riêng: Năng suất nhiệt riêng Hệ số lạnh: TÍNH NHIỆT CHO MÁY NÉN VÀ CHỌN MÁY NÉN Tính cho cấp thấp: Năng suất lạnh: qo = 1190 (kJ/kg). Q0 = 67,7 (kW) Lưu lượng hơi thực tế: Thể tích hút thực tế của máy nén hạ áp: Hệ số cấp máy nén hạ áp: Trong đó: Dpo = Dpk = 0,005Mpa Δptg=0,01 Mpa .[TL3-44] c: Tỷ số thể tích chết, c = 0,03.[TL1-183] m = 0,95 ¸ 1,1 đối với máy nén NH3, chọn m = 1. Þ Thể tích hút lý thuyết hạ áp: Công nén đoạn nhiệt: Hiệu suất chỉ thị: [tl1,217] Công suất chỉ thị: Công suất ma sát: Trong đó: pms: áp suất ma sát riêng, chọn pms = 0,06MPa.[TL1-218] Þ Công suất hữu ích trên trục máy nén: Công suất tiếp điện hạ áp: Trong đó: htd: Hiệu suất truyền động, htd = 0,95 hel : Hiệu suất động cơ điện, hel = 0,95 Tính cấp cao áp: Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cao áp: [TL1.240] Thể tích hút thực tế của máy nén: Hệ số cấp máy nén cao áp: Trong đó: Dpo = Dpk = 0,005 MPa c: Tỷ số thể tích chết, c = 0,03 m = 1. Thể tích hút lý thuyết cao áp: Công nén đoạn nhiệt: Hiệu suất chỉ thị: Công suất chỉ thị: Công suất ma sát: Trong đó: pms: áp suất ma sát riêng, chọn pms = 0,06MPa. Công suất hữu ích trên trục máy nén: Công suất tiếp điện cao áp: Trong đó: htd: Hiệu suất truyền động, htd = 0,95. hel : Hiệu suất động cơ điện, hel = 1. Công suất cao áp và hạ áp: Nhiệt thải ra ở bình ngưng: Nếu có cả tổn thất: 4.3.5 Chọn máy nén: Chọn máy nén piston MYCOM hai cấp của hãng Mayekawa, Nhật. Ở điều kiện tk= 460C, Q0 = 67,7 kW. Cứ tk tăng 10C thì năng suất lạnh giảm khoảng 4%, vì vậy chọn máy nén có năng suất lạnh : (kW) = 74631 kcal/h Tra bảng thông số kĩ thuật của máy nén MYCOM [TL1,223], chọn máy nén hai cấp N42B, có các thông số: - Số xilanh ……………………: 4+2. - Đường kính xi lanh …………: 130 mm - Khoảng chạy piston…..……..: 100 mm - Tốc độ tối đa, vg/ph ………...: 1000 v/ph. - Năng suất lạnh đạt được..........: 79,7 kcal/h - Công suất trên trục…………...: 46 kW - Thể tích quét. …………….... : 477,8 m3/h Hình 4.3 Máy nén N42B 4.3.6 Chọn động cơ: Ne= 46 kW Nđấu dây = Nđộng cơ = Nđấu dây × 2 = 51,1×2 = 102,2 (kW) TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT. Vai trò, vị trí và đặc điểm của các thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống lạnh: Trong hệ thống lạnh thì các thiết bị trao đổi nhiệt chiếm một tỷ lệ rất lớn về khối lượng (52 – 68%) và thể tích (45 – 62%) của toàn bộ hệ thống. Trong đó, hầu hết các hệ thông lạnh đều cần có hai thiết bị trao đổi nhiệt quan trọng nhất là thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi. Khối lượng kim loại để chế tạo các thiết bị trao đổi nhiệt cũng chiếm một tỷ lệ rất lớn trong hệ thống. Các thiết bị trao đổi nhiệt có ảnh hưởng rất lớn tới các đặc tính năng lượng của máy lạnh. Do bề mặt trao đổi nhiệt của các thiết bị không thể quá lớn nên nhiệt độ ngưng tụ tk trong máy lạnh phải cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh, và nhiệt độ sôi t0 phải thấp hơn nhiệt độ của môi trường cần làm lạnh. Các trị số chênh lệch nhiệt độ Dtk và Dt0 này gây nên độ không thuận nghịch bên ngoài của chu trình nhiệt động và dẫn tới tổn thất năng lượng. Thiết bị ngưng tụ. Khái niệm: Thiết bị ngưng tụ dùng để truyền nhiệt lượng của tác nhân nhiệt ở nhiệt độ cao cho môi trường của chất giải nhiệt. Hơi môi chất đi vào thiết bị ngưng tụ thường là hơi quá nhiệt, cho nên trước tiên nó phải được làm lạnh đến nhiệt độ bão hoà rồi đến quá trình ngưng tụ, sau cùng là bị quá lạnh vài độ trước khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ. Đối với hệ thống lạnh chỉ có một máy nén, việc tính toán thiết bị ngưng tụ phù hợp với việc tính máy nén của chu trình lạnh. Song với hệ thống lạnh có nhiều máy nén và nhiều nhiệt độ sôi khác nhau thì việc tính thiết bị ngưng tụ được tính chung cho cả hệ thống. Phân loại: Có nhiều cách để phân loại thiết bị ngưng tụ. Dựa vào dạng của môi trường làm mát, có thể chia các thiết bị ngưng tụ thành 4 nhóm: Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước – không khí. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng môi chất sôi hay các sản phẩm công nghệ. Dựa theo đặc điểm của quá trình ngưng tụ môi chất, có thể chia thiết bị ngưng tụ thành 2 nhóm: Thiết bị ngưng tụ có môi chất ngưng ở bề mặt ngoài của bề mặt trao đổi nhiệt. Thiết bị ngưng tụ có môi chất ngưng trên bề mặt trong của của bề mặt trao đổi nhiệt. Dựa theo đặc điểm quá trình chảy của môi trường làm mát qua bề mặt trao đổi nhiệt có thể chia thành các nhóm: Thiết bị ngưng tụ có môi trường làm mát tuần hoàn tự nhiên. Thiết bị ngưng tụ có môi trường làm mát tuần hoàn cưỡng bức. Thiết bị ngưng tụ có tưới chất lỏng làm mát. Yêu cầu đề bài : bình ngưng ống chùm vỏ bọc nằm ngang. Xác định diện tích bề mặt truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ: Tính hiệu số nhiệt độ trung bình logarit: Trong đó: eDt: là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, chọn eDt = 0,98. tW1 F t0C tk = 380C tW2 Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa F và t0 tW1: nhiệt độ nước vào bình ngưng, tW1 = 360C. tW2: nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng, tW2 = 410C. Þ Þ Từ bảng hệ số truyền nhiệt k thực nghiệm của thiết bị ngưng tụ ống chùm vỏ bọc nằm ngang ta có:  k = 700 ¸ 1000 W/m2K [TL3,62] Giả sử chọn k = 800 W/m2K Từ phương trình truyền nhiệt: Trong đó: : phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ tính đến tổn thất, = 98,9 (kW). F: diện tích bề mặt trao đổi nhiệt (m2). Þ Chọn ống truyền nhiệt là ống thép C20, kí hiệu 20A (Ф27×3 mm) [TL2,409] - Đường kính trong là: dT = 21 (mm). - Đường kính ngoài là: dN = 27 (mm). - Bề dầy ống: dthép = 3 (mm) = 0,003(m). - Hệ số dẫn nhiệt của thép: lthép = 50 W/mK Từ biểu thức: (n: là số ống của thiết bị ngưng tụ). Chiều dài ống L = 4 (m) Þ (ống) - Chọn n = 66 ống. - Chọn số lối nước tuần hoàn là: 2 Vậy số ống trong một lối là: ống. Nước vào Nước ra Hơi Hình 4.4: Thiết bị ngưng tụ Lưu lượng khối lượng nước tuần hoàn: Trong đó: G: lưu lượng khối lượng nước tuần hoàn (kg/s). C: nhiệt dung riêng của nước, C = 4,186 kJ/kg độ Þ Lưu lượng thể tích nước tuần hoàn: r: khối lượng riêng của nước, r = 1000 (kg/m3). Vận tốc nước đi trong ống: Trong đó: : tiết diện ngang của ống trao đổi nhiệt. Xác định hệ số tỏa nhiệt của nước và vách trong ống: Từ các thông số: Kích thước xác định: di = dT = 0,021 (m). > 50 Tra bảng phụ lục 7: [TL2,448], nội suy ta được các thông số của nước ở nhiệt độ 38,50C như sau: λ= 0,63245 W/mK ν= 0,6809.10-6 m2/s ρ= 992,7 kg/m3 Pr= 4,476 (W/mK) Xác định hệ số tỏa nhiệt của môi chất và vách ngoài ống: Hệ số tỏa nhiệt của NH3 khi ngưng được tính theo công thức: [TL2,278] Δi- hiệu entanpi NH3 trước và sau khi ngưng, Δi=1076 kJ/kg ρ- khối lượng riêng của NH3, ρ=569,6 kg/m3 λ- hệ số dẫn nhiệt của NH3, λ=0,4273 W/m.K ν- độ nhớt của NH3, ν=0,2076.10-6 m2/s θ – độ chênh lệch nhệt độ ngưng tụ và vách ống θ = tk – tw = 2÷30C, chọn θ = 20C Ψ’h - _ hệ số hiệu chỉnh sự thay đổi tốc độ dòng hơi và màng nước từ trên xuống. Trong đó: g – gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 dng- đường kính ngoài ống, dng = 0,027 m (W/mK) Hệ số truyền nhiệt thực: (m2K/J)(là trở nhiệt do cáu cặn và dầu lấy từ thực nghiệm. (m2K/J) Þ (W/m2K) So sánh: không thỏa mãn, như vậy ta phải tính lại. Chọn lại kc = 900 (W/m2K) Khi đó diện tích bề mặt là: Số ống của thiết bị: (ống) Chọn n = 60 ống, chọn 4 lối Số ống trong một lối: ống. Vận tốc nước đi trong ống: Hệ số tỏa nhiệt của nước và vách trong ống: (W/mK) Xác định lại hệ số tỏa nhiệt của NH3 g – gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 dng- đường kính ngoài ống, dng = 0,027 m (W/mK) Hệ số truyền nhiệt thực: (W/m2K) So sánh: Như vậy việc tính toán và chon ở trên là thỏa mãn. Kết luận: thiết bị ngưng tụ sau khi tính lại có các thông số sau: Hệ số truyền nhiệt: kt= 892 W/m2K Diện tích trao đổi nhiệt: F = 15,5 (m2). Số ống: n = 60 ống, mỗi ống dài 4m, Ф27×3 mm Số lối nước tuần hoàn: 4 Nước ra Hơi NH3 Số ống trong một lối: Z = 15 ống. Lỏng NH3 Nước vào Hình 4.5. Bình ngưng ống chùm vỏ bọc nằm ngang Thiết bị bay hơi Khái niệm Thiết bị bay hơi là một thiết bị trao đổi nhiệt trong đó môi chất lạnh lỏng hấp thụ nhiệt từ môi trường cần làm lạnh, sôi và hoá hơi. Sự truyền nhiệt trong thiết bị bay hơi được thực hiện qua vách ngăn. Cường độ trao đổi nhiệt phụ thuộc vào cường độ tỏa nhiệt về phía môi trường lạnh (không khí hoặc chất tải lạnh lỏng như nước muối …) và từ phía môi chất sôi, cũng phụ thuộc vào nhiệt trở của vách thiết bị, sự tỏa nhiệt từ phía không khí hay chất chất tải lạnh phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ chuyển động của nó. Trong quá trình làm việc, khả năng trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi giảm dần do có dầu đọng lại và ẩm ở dạng nước, tuyết hay băng do không khí lẫn vào. Phân loại Có nhiều cách để phân loại thiết bị bay hơi: Dựa vào tính chất của môi trường làm lạnh ta phân thiết bị bay hơi thành 2 nhóm chính: Thiết bị bay hơi để làm lạnh chất tải lạnh lỏng như nước, nước muối hay các chất lỏng giọt không đông cứng khác như sữa bia rượu vang (thiết bị bay hơi chuyên dùng). Thiết bị bay hơi để làm lạnh không khí. Trong loại này người ta chia thành: Bộ lạnh bay hơi trực tiếp (không khí tuần hoàn tự nhiên) và thiết bị làm lạnh không bay hơi trực tiếp (không khí tuần hoàn cưỡng bức). Dựa theo mức độ choán chỗ của môi chất lạnh lỏng trong thiết bị, các thiết bị bay hơi được chia thành: Thiết bị bay hơi kiểu ngập. Thiết bị bay hơi kiểu không ngập. Tính chọn thiết bị Kho lạnh được làm lạnh theo phương pháp làm lạnh trực tiếp và không khí được đối lưu cưỡng bức bằng quạt gió. Ở phần trước ta đã tính được nhiệt tải cho thiết bị bay hơi, đó chính là lượng nhiệt mà dàn bay hơi phải đủ khả năng mang đi để đảm bảo yêu cầu nhiệt độ trong kho. Diện tích dàn lạnh yêu cầu là: Chọn k = 40 W/m2K.[TL2,295] Dt = 120C: Hiệu nhiệt độ không khí trong phòng và nhiệt độ sôi của môi chất. Þ Năng suất lạnh mỗi dàn lạnh: (kW) Diện tích mỗi dàn: Trên thị trường hiện nay có nhiều loại dàn lạnh khác nhau Chọn dàn lạnh treo tường của hãng ECO Model: CTE 174H3 Năng suất lạnh: 8,81 kW Diện tích bề mặt: 4,6/47,4 (m2). Lưu lượng không khí: 4110 (m3/h). Dung tích ống: 8,06 dm3 Quạt gió: 3 bộ, đường kính 315mm, 285W, 230V/1/ 50Hz, 1,6A Khoảng thổi: 16 m Khối lượng: 57,7 kg Hình 4.6. Dàn lạnh CTE hãng ECO Diện tích trao đổi nhiệt thực tại dàn lạnh: 8×47,4 = 379,2 m2 Dung tích tổng của các dàn lạnh: 8,06 × 8= 64,5 lit TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ Tính chọn bình chứa cao áp Bình chứa cao áp được bố trí sau bình ngưng để chứa lỏng môi chất ở áp suất cao, giải phóng mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ. Duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu. Thiết bị được đặt sau bình ngưng và được cân bằng áp suất với bình ngưng bằng ống cân bằng hơi và lỏng. Theo quy định về an toàn thì bình chứa cao áp có sức chứa 60% môi chất của hệ thống. Khi vận hành chất lỏng của bình chứa cao áp khoảng 50% thể tích của bình. Sức chứa của bình chứa cao áp được tính theo công thức: Trong đó: Vd - Thể tích của thiết bị bay hơi. Vd = 64,5 (dm3) = 0,0645 (m3) 1,2 - hệ số an toàn. Vậy thể tích của bình chứa cao áp: (m3) Vậy ta chọn bình chứa cao áp ký hiệu 0,4PB. [TL1-278] Bảng 4.2: Các thông số của BCCA. Loại bình Kích thước, mm Dung tích, m3 Khối lượng, kg D x S L H 0,4PB 426 x 10 3620 570 0,4 410 Hình 4.7 Bình chứa cao áp 1.Vỏ bình; 2.Đường lỏng ra; 3.Đường lắp áp kế; 4.Đường hồi lỏng từ bộ xả khí 5.Đường tách khí; 6. Đường lắp van an toàn; 7.Đường cân bằng áp; 8.Đường lỏng vào; 9. Kính xem mức; 10.Đường xả dầu; 11.Đường xả cặn; 12.Chân đế. 4.5.2 Tính chọn tháp giải nhiệt Ta có năng suất nhiệt hệ thống là: Qk = 98,9 (kW). Quy năng suất nhiệt ra tấn lạnh ta có: Qk = 98,9 kW = 98,9×860 = 85054 kcal/h = = 21,81 tấn lạnh Vậy ta chọn tháp giải nhiệt RINKI kiểu FRK25. [TL1-318] Bảng 4.3: Các thông số của tháp giải nhiệt. Kiểu FRK Lưu lượng Kích thước (mm) Quạt gió Môtơ quạt Khối lượng (kg) Độ ồn, dBA L/s H D m3/ph kW Khô Ướt 25 5,4 1932 1400 200 760 0,75 97 290 55,0 . Hình 4.8. Tháp giải nhiệt www.rinkivn.vn/ 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. Bể nước; 8. Đường nước lạnh cấp để làm mát bình ngưng; 9. Đường nước nóng từ bình ngưng ra đưa vào dàn phun để làm mát xuống nhờ không khí đi ngược chiều từ dưới lên; 10. Phin lọc nước; 11. Phễu chảy tràn; 12. Van xả đáy; 13. Đường cấp nước với van phao; 14. Bơm nước; PI – áp kế; TI- Nhiệt kế. Chọn bơm cho tháp giải nhiệt. Ta có lưu lượng nước tuần hoàn là: Vn = 5,4 l/s =19,44 (m3/h) Chọn bơm nước nhãn hiệu Pedrollo NGA-1A, có các thông số: Bảng 4.4. Thông số bơm Pedrollo NGA-1A Kí hiệu Công suất (HP) Lưu lượng (m3/h) Cột áp (m) Động cơ Khối lượng (kg) Kích thước (inch) ống hút ống đẩy NGA-1A 1 19,5 8 Số pha Công suất (kW) 11,9 11/2” 11/2” 3 1,5 Hình 4.9. Bơm nước Pedrollo NGA-1A Bình trung gian Bình trung gian chỉ được sử dụng cho hệ thống lạnh 2 cấp, dùng để làm mát hơi môi chất ra sau máy nén thấp áp và để quá lạnh lỏng môi chất trước khi đi vào van tiết lưu bằng cách bay hơi một phần lỏng ở áp suất và nhiệt độ trung gian. Với chu trình hai cấp nén ở trên ta dùng loại bình trung gian ống xoắn. Nó được chọn theo đường kính hút vào của máy nén cấp cao, tốc độ hơi trung bình không quá 0,5 m/s, tốc độ lỏng trong ống xoắn 0,4 ¸0,7 m/s. Hệ số truyền nhiệt k = 580¸700 W/m2độ. [TL1-311] Đường kính ống hút được xác định theo công thức: w - Tốc độ môi chất trung bình, cho w = 0,7 m/s Vh – Thể tích hút của máy nén tầm caoVh = 0,02m3/s (m) = 200 (mm) Vậy ta chọn Bình trung gian 100ÕC3 có đường kính ống xoắn d = 200mm,  [TL1-312] Hơi nén tầm thấp vào Lỏng từ BCCA tới Về hút tầm cao Áp kế Đến bình tuần hoàn Kiểm tra vận tốc: (Thoả mãn) Hình 4.10. Bình trung gian ống xoắn Bình tuần hoàn. Thể tích bình tuần hoàn được xác định theo biểu thức: VTH = VDL.k2.k3.k4.k5.k6.k7 k2: hệ số tính đến sự điền đầy của dàn quạt. k2 = 0,7 k3: hệ số tính đến lượng lỏng tràn khỏi dàn. k3 = 0,3 k4: hệ số tính đến sức chứa ống góp và đường ống. k4 = 1,2 k5: hệ số tính đến sự điền đầy lỏng khi bình chứa làm việc để đảm bảo bơm hoạt động với bình chứa thẳng đứng. k5 = 1,55 k6: hệ số tính đến mức lỏng cho phép trong bình chứa thẳng đứng, k6 = 1,45 k7: hệ số an toàn. k7 = 1,2 VDL = 64,5lít = 0,0645 (m3): thể tích dàn bay hơi Þ VTH = 0,0645.0,7.0,3.1,2.1,55.1,45.1,2 = 0,044 (m3) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Vậy ta chọn bình tuần hoàn có thể tích tối thiểu là 0,044 (m3) 1. Ống lỏng từ van tiết lưu 2. Ống lỏng NH3 qua bơm và từ dàn bay hơi 3. Hơi NH3 từ dàn về 4. Ống lỏng và hơi từ dàn cần phá băng khi làm nóng hoặc thổi từ các thiết bị bay hơi về 5. Hơi về máy nén. 6. Van an toàn 7,8. Ống nối dự phòng. 9. Ống nối dến bơm tuần hoàn 10. Ống thủy 11. Đường dầu ra Hình 4.11. Bình tuần hoàn Tính chọn bơm dịch. Bơm dịch dùng để bơm dịch từ bình tuần hoàn vào dàn lạnh, tăng tốc độ của môi chất trong dàn lạnh, đồng thời tạo cột áp lớn khắc phục trở lực trên đường ống và trong dàn lạnh. Trong hệ thống lạnh có bơm tuần hoàn người ta sử dụng bơm điện kiểu kín để tuần hoàn cưỡng bức môi chất lỏng NH3 qua dàn lạnh. Bơm đặt càng gần bình chứa càng tốt. Lưu lượng môi chất cần bơm cho các dàn lạnh: V = m1.v5' = (lít/h) Tra catalogue bơm ammoniac của hãng MPD-PUMP, nhiệt độ môi chất -45÷500C Hình 4.12 Đặc tính bơm Bảng 4.5 Thông số bơm dịch PA 101 Kiểu Kích thước động cơ Công suất động cơ (kW) Số vòng quay (v/ph) Đường kính ống hút và đẩy (mm) PA 101 80A-6 0,37 900 40 Hình 4.13. Bơm amoniac PA 101 www.mpd-pumpe.hr/CMS/0238/Default.aspx?EID=17... 4.5.7 Bình tách dầu: Đường kính trong của bình tách dầu: [TL2,310] V- lưu lượng thể tích dòng hơi đi qua bình tách dầu V = m3.ν3 = 0,075× 0,27 = 0,02 (m3/s) ω – tốc độ dòng hơi môi chất trong bình ω = 0,5÷1 m/s. Chọn ω = 0,8 m/s Vậy đường kính bình tách dầu là: (m) Áp suất thiết kế đối với bình tách dầu: Pk= 19,5 kG/cm2 Hơi vào Nón chắn trên Nón chắn dưới Cửa hơi xả vào bình Hơi ra Dầu ra Hình 4.14. Cấu tạo bình tách dầu 4.5.8 Bình tập trung dầu: Trong hệ thống NH3 dầu từ các thiết bị khác như bình tách dầu, bình chứa cao áp, bình trung gian được gom về bình tập trung dầu. Dung tích bình sử dụng trong các hệ thống riêng rẽ khoảng 60÷100 lít. Hình 4.15. Bình tập trung dầu 1- Kính xem mức. 2- Áp kế 3- Van an toàn 4- Đường nối về ống hút 5- Đường hồi dầu về 6- Van xả dầu Tra bảng 8.20, chọn bình chứa dầu 300CM, dung tích 80 lít, khối lượng 92 kg. [TL1,313] 4.5.9 Bình tách khí không ngưng Khi hệ thống có khí không ngưng, hiệu quả làm việc và độ an toàn của hệ thống giảm rõ rệt: Áp suất và nhiệt độ ngưng tụ tăng. Nhiệt độ cuối quá trình nén tăng. Năng suất lạnh giảm. Vì vậy nhiệm vụ của bình là tách khí không ngưng trong hệ thống lạnh ra ngoài, đồng thời tránh không xả lẫn môi chất ra ngoài. Áp suất trong bình bằng áp suất ngưng tụ, p = 1,83 MPa Cấu tạo: Khí không ngưng ra Vào ống hút ống xoắn Hỗn hơp khí-gas tại thiết bị ngưng tụ Lỏng từ bơm cao áp đến Hình 4.16. Bình tách khí không ngưng 4.5.10 Tính chọn đường ống dẫn môi chất 4.5.10.1 Đường kính ống hút cấp thấp, dh. m1: lưu lượng gas về máy nén tầm thấp, m1 = 0,057 (kg/s) w1: vận tốc hơi môi chất hút về máy nén. Chọn sơ bộ w1 = 18 (m/s).[tl1345] v1: thể tích riêng của hơi hút, v1 = 0,96 (m3/kg). Khi đó: Chọn theo tiêu chuẩn, ta chọn ống thép có kích thước sau.[TL1-346]: Bảng 4.6: Các thông số của đường ống hút cấp thấp Đường kính danh nghĩa, Dy (mm) Đường kính ngoài Da (mm) Đường kính trong Di (mm) Chiều dầy vách ống (mm) Tiết diện ống, (100mm2) Khối lượng 1m ống (kg) 70 76 69 3,5 37,4 6,26 Vận tốc thực của gas về máy nén tầm thấp: (m/s). 4.5.10.2 Đường kính ống đẩy cấp thấp, dđt. Trong đó: w2: vận tốc gas đi. Chọn sơ bộ w2 = 20 (m/s). v2: thể tích riêng của hơi nén tầm thấp, v2 = 0,35 (m3/kg). Khi đó: Chọn theo tiêu chuẩn, ta chọn ống thép có kích thước sau.[TL1-314]: Bảng 4.7: Các thông số của đường ống đẩy cấp thấp Đường kính danh nghĩa, Dy (mm) Đường kính ngoài Da (mm) Đường kính trong Di (mm) Chiều dầy vách ống (mm) Tiết diện ống, (100mm2) Khối lượng 1m ống (kg) 40 45 40,5 2,25 12,8 2,37 Vận tốc thực của gas đi khỏi máy nén tầm thấp: (m/s). 4.5.10.3 Đường kính ống hút cấp cao, dhc. Trong đó: m3: lưu lượng gas về máy nén cao áp, m3 = 0,075 (kg/s). w3: vận tốc hơi môi chất về máy nén. Chọn sơ bộ w3 = 18 (m/s) v3: thể tích riêng của hơi hút về máy nén tầm cao, v3 = 0,27 (m3/kg). Khi đó: Chọn theo tiêu chuẩn, ta chọn ống thép có kích thước sau.[TL1-314]: Bảng 4.8: Các thông số của đường ống hút cấp cao Đường kính danh nghĩa, Dy (mm) Đường kính ngoài Da (mm) Đường kính trong Di (mm) Chiều dầy vách ống (mm) Tiết diện ống, (100mm2) Khối lượng 1m ống (kg) 40 45 40,5 2,25 12,8 2,37 Vận tốc thực của gas về máy nén tầm cao: (m/s) 4.5.10.4 Đường kính ống đẩy cấp cao, dđc. Trong đó: w4: vận tốc gas đi. Chọn sơ bộ w4 = 20 (m/s). v4: thể tích riêng của hơi nén, v4 = 0,09 (m3/kg). Khi đó: Chọn theo tiêu chuẩn, ta chọn ống thép có kích thước sau.[TL1-314]: Bảng 4.9: Các thông số của đường ống đẩy cấp cao Đường kính danh nghĩa, Dy (mm) Đường kính ngoài Da (mm) Đường kính trong Di (mm) Chiều dầy vách ống (mm) Tiết diện ống, (100mm2) Khối lượng 1m ống (kg) 25 32 27,5 2,25 5,95 1,65 Vận tốc thực của gas ra khỏi máy nén tầm cao: (m/s) 4.5.10.5 Đường kính ống dẫn gas lỏng từ bình ngưng về bình chứa cao áp. Trong đó: w5’: vận tốc gas về bình chứa, m/s. w5’ = 0,5 ¸ 2 (m/s). Chọn sơ bộ w5’ = 1(m/s). v5’: thể tích môi chất sau khi ngưng tụ, v5’ = 0,00176 (m3/kg). Khi đó: Chọn theo tiêu chuẩn, ta chọn ống thép có kích thước sau.[TL1-314]: Bảng 4.10. Đường ống dẫn gas lỏng từ bình ngưng về bình chứa cao áp Đường kính danh nghĩa, Dy (mm) Đường kính ngoài Da (mm) Đường kính trong Di (mm) Chiều dầy vách ống (mm) Tiết diện ống, (100mm2) Khối lượng 1m ống (kg) 15 18 14 2 1,54 0,789 Tính vận tốc thực của gas về bình chứa: (m/s) Đường ống dẫn ga lỏng từ bình chứa cao áp đến van tiết lưu ta có thể chọn giống như từ bình ngưng đến bình chứa cao áp. 4.5.11 Phin lọc Trong quá trình chế tạo, lắp ráp, sửa chữa các thiết bị lạnh dù cẩn thận thì vẫn có cặn bẩn như cát bụi, gỉ sắt, vẩy hàn, xỉ muội . . . lọt vào hệ thống lạnh. Có thể trong hệ thống chưa làm sạch đầy đủ hoặc qua đường nạp môi chất, hoặc do các chi tiết bị mài mòn. Để đảm bảo hệ thống làm việc an toàn cần phải có phin lọc bẩn trong hệ thống. Bởi nó có thể làm tắc van tiết lưu, làm cho các chi tiết chuyển động mau mòn dễ gây sự cố. Để loại trừ cặn bẩn cơ học thì ta lắp phin lọc cặn bẩn trên đường hơi và đường lỏng trong hệ thống. Phin lọc đường hơi (h.4-6) bố trí trên đường ống hút hoặc ngay trên vỏ máy nén ở đường dẫn hơi vào xi lanh. Phin lọc đường hút bảo vệ cho bề mặt xi lanh, clapê khỏi bị hư hỏng và bị xây xước khi hút phải cặn bẩn rắn. Phin lọc đường lỏng (h. 4-7) được bố trí trên đường lỏng trước van tiết lưu và những thiết bị tự động khác như van điện từ để đề phòng tắc bẩn. Hình 4.17. Phin lọc đường hơi Hình 4.18. Phin lọc đường lỏng 1 – Thân; 2 – Lưới lọc; 3 – Nắp Hình 4.19. Lưới lọc 4.5.12 Chọn các loại van 4.5.12.1 Van một chiều Van một chiều chỉ cho dòng chảy đi theo một hướng. Nó thường được lắp trên đường đẩy giữa máy nén và thiết bị ngưng tụ, có tác dụng ngăn không cho dòng môi chất từ thiết bị ngưng tụ quay ngược trở lại máy nén trong trường hợp dừng máy hoặc khi máy bị sự cố. Van một chiều được chọn theo đường kính ống lắp đặt. Hình 4.20: Van một chiều hình cốc Hình 4.21: Van một chiều hình nấm Hình 4.22 Van một chiều bằng gang 4.5.12.2 Van an toàn Van an toàn được lắp đặt ở những thiết bị có áp suất cao như thiết bị ngưng tụ, bình chứa cao áp, các te máy nén … Nó dùng để đề phòng trường hợp áp suất vượt quá mức quy định. Khi áp suất trong thiết bị vượt quá mức quy định thì thì van an toàn sẽ tự mở ra để xả môi chất về thiết bị có áp suất thấp hoặc xả trực tiếp ra ngoài không khí. Hình 4.23. Van an toàn 4.5.12.3 Chọn van tiết lưu Tiết lưu là quá trình lưu động của dòng tác nhân từ vùng có áp suất cao sang vùng có áp suất thấp. Việc lựa chọn van tiết lưu phụ thuộc vào năng suất lạnh, lượng môi chất tuần hoàn. Thông thường người ta chọn theo năng suất lạnh của hệ thống và đường kính ống dẫn môi chất lỏng để chọn van tiết lưu. Ở đây em chọn van tiết lưu điều chỉnh bằng tay để cấp dịch cho dàn bay hơi. Đồng thời sử dụng van điện từ lắp trước van tiết lưu tay để cấp dịch tự động cho dàn lạnh. Hình 4.24. Van tiết lưu tay 4.5.12.4 Van nạp gas Vị trí lắp đặt: Trên đường lỏng từ thiết bị ngưng tụ đến bình chứa. Trên đường lỏng từ bình chứa đi cấp dịch cho các dàn lạnh. Chọn van: hãng sản xuất MBCO. 4.5.12.5 Van xả gas (relief valve) - Vị trí lắp đặt van xả gas: bình chứa Chọn van MBCO. 4.5.12.6 Chọn thiết bị bảo vệ: Rơle áp suất dầu, rơle áp suất đẩy, hút Hình 4.25. Rơle áp suất dầu  Hình 4.26. Rơ le kép HP và LP của Danfoss 4.5.12.7. Van chặn Nhiệm vụ: - Đóng mở đường ống hút và đẩy. Khi dừng máy hoặc có sự cố thì đóng van chặn để cô lập các thiết bị của hệ thống. Hình 4.27. Van chặn 4.5.12.8 Van điện từ Điều khiển đóng mở cấp dịch khi vận hành. Hoạt động dựa trên nguyên tắc lực điện từ. Khi có điện, van mở ra. Khi mất điện van đóng lại. Thường được lắp trước van tiết lưu. Hình 4.28. Van điện từ 4.6. TRANG BỊ ĐIỆN Nguyên tắc chọn aptomat: IđmMCCB = (1,5÷2)Ilv Nguyên tắc chọn contactor: IđmCTT ≥ Ilv Nguyên tắc chọn Rơle nhiệt: IđmRLN = ( 1,2÷1,3)Ilv 4.6.1 Động cơ máy nén Công suất động cơ cần chọn Pđc ≥ 102,2 kW Chọn động cơ 3 pha roto lồng sốc của công ty VIHEM 2 Bảng 4.11 Thông số động cơ 3 pha roto lồng sốc KQ315Sb6 Kiểu Công suất kW Điện áp Υ/Δ (V) Dòng điện Υ/Δ (A) Hiệu suất η (%) Hệ số công suất cosφ Khối lượng (kg) KQ315Sb6 110 220/380 207/120 93% 0,88 1325 Hình 4.30 Động cơ 3 pha roto lồng sốc KQ315Sb6 Chọn thiết bị điện: + Aptomat: Dòng làm việc của động cơ ở chế độ Δ là 207 A Iđm MCCB = 1,5Ilv= 207×1,5 = 310,5 A Chọn MCCB 3 pha model ABE 403b của hãng LS (Hàn Quốc). Dòng định mức: 350A + Dây dẫn: Tiết diện dây dẫn: S= 50mm2 (tra bảng). Chọn dây dẫn TAYA có đường kính 50mm2. + Khởi động từ: Chọn khởi động từ GMC 220, dòng 250A + Rơle nhiệt: GTH 400, dòng làm việc 200÷300A 4.6.2 Bơm nước bình ngưng + Công suất động cơ: 1,5 kW Dòng điện Ibơm= (A) Chọn: + Aptomat: Iđm MCCB = 1,5Ibơm= 2,7× 1,5= 4,1 A Chọn MCCB 3 pha model ABE 33 của hãng LS Dòng định mức: 5A + Dây dẫn: Tra bảng, [TL4,41] Chọn dây dẫn TAYA có tiết diện 1,2mm2 + Rơ le nhiệt GTH 22 của hãng LS có dòng tác động 0,63~22 A 4.6.3 Quạt dàn lạnh Mỗi cụm có 4 dàn lạnh, mỗi dàn lạnh có 3 quạt. Mỗi quạt có: PFan= 285 W, IFan= 1,6 A Công suất mỗi cụm (các quạt mắc song song): P = 3×4×285 =3420 W Dòng điện mỗi cụm: I = 3×4×1,6 =19,2 A + Chọn aptomat cho mỗi cụm: IđmMCCB = 19,2 × 1,5 = 29 A Chọn MCB 1 pha BKN-1P (2 tép) của hãng LS-LG Dòng 32A + Chọn contactor: Chọn contactor GCM-22 hãng LS Dòng làm việc 22A +Rơ le nhiệt bảo vệ: Chọn GTH 40, dòng 18~40 A + Chọn dây dẫn cho một quạt (I = 1,6A): tiết diện dây: 0,5mm2.[TL4,41] Chọn dây dẫn TAYA có tiết diện 1,25 mm2 + Chọn dây dẫn cho một cụm quạt dàn lạnh 12 quạt : chọn tiết diện dây 2,5mm2 [TL4,41] Chọn dây dẫn TAYA có tiết diện 2,5 mm2 4.6.4 Quạt tháp giải nhiệt: PQTGN = 0,75 kW IQTGN= A + Chọn aptomat ABE33 5A + Chọn contactor GMC 6M dòng 6 A + Rơ le nhiệt bảo vệ: Iđm = 1,35×1.2=1,7 A Chọn GTH-22 0,63~22 A + Chọn dây dẫn: tiết diện 0,5 mm2 Chọn dây dẫn TAYA có tiết diện 1,25 mm2 4.6.5 Bơm dịch dàn lạnh Công suất động cơ: 0,37kW, hiệu suất 93%, hệ số công suất cosφ=0,88, dòng I= 0,64A + Chọn aptomat ABE33 5A + Chọn contactor GMC 6M dòng 6 A + Rơ le nhiệt bảo vệ: Iđm = 0,64,×1.3 =1,56= 0,84 A Chọn GTH-22, dòng 0,63 ~ 22 A + chọn dây dẫn: + Chọn dây dẫn: tiết diện 0,5 mm2 Chọn dây dẫn TAYA có tiết diện 1,25 mm2 4.6.6 Chọn MCCB tổng Dòng điện tổng: (A) Vì mạch điện em chọn là mạng 220/380, 3 pha 4 dây, nên em chọn MCCB 3 pha 4 cực Series 3VT của SIEMENS model VT400, I = 400 A, năng lực cắt dòng: 50 kA, 50Hz a. MCCB 3 pha 3 cực b. MCCB 3 pha 4 cực c. MCB 1 pha 2 cực hãng LS -LG hãng SIEMENS hãng LS d. Contactor 3 pha LS e. Rơ le nhiệt LS f. Dây điện TAYA Hình 4.31 Một số thiết bị điện dùng trong hệ thống Chương 5: LẮP ĐẶT - TỰ ĐỘNG HÓA VÀ VẬN HÀNH MÁY LẠNH LẮP ĐẶT HỆ THỐNG LẠNH Yêu cầu lắp đặt Yêu cầu quan trọng đối với quá trình lắp đặt là phải đúng thiết kế. Đối với máy nén Khi lắp đặt máy phải được đặt trên bệ phẳng và phải chú ý đến khoảng cách với các thiết bị khác. Đối với dàn ngưng Đối với bình ngưng ống chùm nằm ngang có thể đặt trên bệ bê tông hay trên các kết cấu kim loại, cũng có khi đặt ngay trên bình chứa lỏng. Khoảng trống giữa hai đầu dàn ngưng phải đảm bảo khoảng cách để khi bảo dưỡng có thể cọ rửa và rút được các ống ra để thay thế. Khoảng cách này không nhỏ quá 2m cho ít ra là một đầu dàn ngưng. Đảm bảo bình ngưng được đặt nằm ngang và được kiểm tra khi tháo lắp bằng ni-vô với độ nghiêng không quá 0,5mm/1m chiều dài. Đường kính ống dẫn lỏng không nhỏ hơn 50mm đối với bình ngưng có bề mặt diện tích truyền nhiệt đến 200m2 và không nhỏ hơn 70mm với bình ngưng có bề mặt truyền nhiệt từ 200 đến 450m2. Đối với dàn lạnh Nên bố trí các dàn lạnh dọc theo bề mặt tường phòng lạnh cách tường khoảng 120mm và cách trần 300¸400mm. Các dàn lạnh được cấp lỏng từ dưới lên Đối với hệ thống đường ống Lắp đặt đường ống phải đảm bảo yêu cầu các mối hàn phải đều, các mối nối bằng ren phải kín. Với các đường ống dài phải được gắn lên trần hoặc tường và phải thẳng. Đối với các loại bình Cần phải chú ý tới đường vào và ra của môi chất và vị trí lắp đặt. Các bình được đặt trên các gối đỡ và được cố định bằng bu lông đai ốc. Công việc sau lắp đặt, đưa máy vào hoạt động Sau khi lắp xong hệ thống phải tiến hành thử áp lực bằng khí nén, kiểm tra độ kín. Nạp dầu bôi trơn: Dầu bôi trơn có nhiệm vụ bôi trơn các bề mặt ma sát, các chi tiết chuyển động và đệm kín của máy nén. Đối với quá trình nạp dầu cho hệ thống mới thì khá đơn giản chỉ việc mở nắp các te và cho dầu vào theo quy định của máy nén. Nạp gas vào hệ thống mới: Khởi động máy nén chạy để đuổi khí trong hệ thống ra ngoài đạt đến độ chân không thì mới tiến hành nạp gas. Kiểm tra hệ thống điện và các thiết bị bảo vệ tự động như: cầu dao điện, công tắc tơ, các khí cụ điện, các loại rơ le . . . Chạy rà máy, đây là quá trình rất quan trọng nó ảnh hưởng lớn tới tuổi thọ của máy và thiết bị. Nhằm làm mòn các bề mặt trên các đỉnh, loại bỏ độ nhám ở các phần sai sót trong công nghệ ban đầu. Sau khi chạy rà máy phải thay dầu để loại bỏ các hạt bụi kim loại. TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA 5.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống kho bảo quản đông (hình A3). 5.2.2 Sơ đồ mạch điện động lực và mạch điện điều khiển (hình A3). Sơ đồ nguyên lý hệ thống kho bảo quản đông Sơ đồ mạch điện động lực và mạch điện điều khiển Các ký hiệu bản vẽ. : Cuộn dây contactor của bơm nước làm mát dàn ngưng. : Cuộn dây contactor của quạt tháp giải nhiệt. : Cuộn dây khởi động sao cho máy nén. : Cuộn dây contactor khởi đông tam giác. : Cuộn dây cotactor làm việc của máy nén. TM1 : Cuộn dây contactor bơm dịch TM2 : Rờ le thời gian xả tuyết của cụm dàn lạnh 1 TR : :Rờ le thời gian xả tuyết của cụm dàn lạnh 2 : Cuộn dây rơ le thời gian. LFS/HFS : Rờ le phao của bình chứa tuần hoàn. SV FS1/FS2 : Rờ le phao cấp dịch và bảo vệ mức dịch cao ở bình trung gian. : Cuộn dây của van điện từ. th : tiếp điểm của rờ le nhiệt độ. L a - b : Tiếp điểm bảo vệ áp suất dầu. RL : Đèn báo làm việc. BZ : Đèn báo sự cố. : Chuông báo động sự cố; HPS/LPS : Tiếp điểm của rơ le bảo vệ áp suất nén cao và áp suất hút thấp. OPS : Tiếp điểm của rơ le bảo vệ hiệu áp suất dầu thấp. WPS : Tiếp điểm của rơ le bảo vệ hiệu áp suất nước. : Tiếp điểm thường mở. : Tiếp điểm thường đóng . : Tiếp điểm thường mở đóng chậm. : Tiếp điểm thường đóng mở chậm. Nguyên lý hoạt động. Khi khởi động máy đóng cầu dao MCB – 1, MCB – 6 nếu không có sự cố gì thì máy chạy và dừng hoàn toàn tự động. Đầu tiên có điện vào , bơm nước và quạt tháp giải nhiệt chạy trước. Mạch thông như sau: N – 51C – HPS – ab – LPS – 51P(52F) - - R. Do có điện vào cuộn dây và nên tiếp điểm thường mở 52P, 52F đóng lại khi đó cuộn dây có điện sau một thời gian tiếp điểm thường đóng mở chậm TR1 đóng lại và nếu như áp suất nước đủ sẽ làm cho có điện vào mạch khởi động máy nén máy nén khởi động ở chế độ sao, sau 2 3 giây chuyển sang chế độ tam giác. Đồng thời lúc này SV-3 có điện, giảm tải cho máy nén khi khởi động. Sau 30÷60 giây tiếp điểm thường đóng mở chậmTR2 mở ra, ngắt chế độ giảm tải, máy nén hoạt động bình thường. Đối với mạch cấp dịch: khi ta đưa công tắc về vị trí auto thì việc cấp dịch cho bình tuần hoàn do các van phao LFS và HFS điều khiển. Khi đóng MCB – 6, nếu như mức dịch trong bình chứa tuần hoàn thấp thì tiếp điểm HFS của rờ le phao đóng, điện vào cuộn dây của van điện từ SV-2 và cấp dịch cho bình chứa tuần hoàn. Đồng thời bơm dịch hoạt động và cuộn dây của van điện từ SV-4, SV-6 có điện cấp dịch cho dàn bay hơi. Khi mức dịch lên cao thì HFS ngắt điện SV-2. Nếu mức dịch xuống quá thấp thì LFS mở ra, ngắt điện bơm dịch. Ở bình trung gian (BTG): nếu như mức dịch còn thấp thì điện vào cuộn dây van điện từ SV-1 cấp dịch cho BTG, nếu mức dịch cao thì tiếp điểm FS2 của rờ le phao đóng lại, cuộn dây AX-5 có điện làm tiếp điểm thường đóng của AX-5 mở ra, cuộn dây SV-1 mất điện ngừng cấp dịch cho BTG. Nếu trong quá trình làm việc mà nhiệt độ của phòng lạnh đạt yêu cầu (nhỏ hơn nhiệt độ điều chỉnh trên rơle nhiệt độ) khi đó tiếp điểm của rơle nhiệt độ th mở ra, bơm dịch mất điện và ngừng cấp dịch vào dàn lạnh, khi đó máy nén vẫn tiếp tục chạy rút gas. Sau một thời gian khi áp suất cácte xuống thấp thì tiếp điểm LPS mở ra làm cho máy nén dừng. Đồng thời bơm nước và tháp giải nhiệt dừng, khi đó quạt dàn lạnh vẫn chạy. Sau một thời gian máy dừng nhiệt độ phòng lạnh tăng lên, nếu tăng lớn hơn nhiệt độ điều chỉnh trên rơle th thì tiếp điểm th đóng lại, bơm dịch có điện cấp dịch cho dàn lạnh. Sau một thời gian áp suất cácte tăng lên, tiếp điểm LPS đóng lại, khởi động lại hệ thống. Đối với mạch xả tuyết: khi đóng MCB – 6 cũng có điện vào cuộn dây TM trên đó đã điều chỉnh chu kỳ xả tuyết cũng như thời gian xả tuyết trong một chu kỳ ví dụ 4 6 giờ xả một lần, mỗi lần xả 40 phút. Cài đặt hai cụm dàn lạnh 1 và 2 xả tuyết so le nhau. + Đối với cụm dàn lạnh 1: dùng rơle thời gian TM1. Khi xả tuyết, tiếp điểm 3 – 4 mở ra và 3 – 5 đóng lại làm cho hệ thống lạnh chuyển sang chế độ xả tuyết. SV-4 mất điện, ngừng cấp dịch cho dàn lạnh, SV-5 có điện, mở cho gas nóng vào dàn lạnh. Bơm dịch vẫn hoạt động cấp dịch cho dàn lạnh còn lại. Sau thời gian xả tuyết 3 – 4 đóng lại, 3 – 5 mở ra, có điện vào mạch cấp dịch, cấp dịch cho dàn bay hơi, (khi đó quạt dàn lạnh chưa chạy vì dàn lạnh còn nóng) thời gian quạt chạy chậm có thể điều chỉnh trên TR-3, 2 5 phút. Khi mạch cấp dịch có điện thì cuộn dây rờ le thời gian TR-3 có điện, sau một thời gian tiếp điểm thường mở đóng chậm sẽ đóng lại, cuộn dây có điện và cụm quạt dàn lạnh 1 chạy. Nếu trong thời gian xả tuyết mà nhiệt độ của dàn lạnh quá lớn thì tiếp điểm Rơle nhiệt độ 23D sẽ đóng lại, cuộn dây P có điện, tiếp điểm 3 – 5 mở ra và tiếp điểm 3 – 4 đóng lại kết thúc quá trình xả tuyết để tránh cho nhiệt độ dàn lạnh quá lớn, tránh thời gian xả tuyết vô ích. + Đối với cụm dàn lạnh 2: dùng Rơ le thời gian TM2. Khi xả tuyết thì SV-6 đóng, SV-7 mở xả gas nóng vào dàn. Dàn lạnh 1 vẫn hoạt động. Quy trình tiến hành xả tuyết giống dàn lạnh 1. Rơ le thời gian TR4 điều khiển thời gian hoạt động trở lại của cụm quạt dàn lạnh 2. Nếu trong quá trình hoạt động có xảy ra một trong các sự cố: Bơm nước, quạt tháp giải nhiệt quá tải, quạt dàn lạnh qua tải, áp suất dầu thấp, áp suất nén cao thì máy nén dừng và mạch báo sự cố hoạt động.. VẬN HÀNH MÁY. Quy trình vận hành. Công tác chuẩn bị. Trong vận hành máy lạnh thì công tác chuẩn bị quyết định đến việc chạy máy sau này (có thể cho hoặc không cho chạy máy). Kiểm tra tình trạng máy thông qua nhật ký vận hành. Kiểm tra nguồn điện: Đủ 3 pha, điện áp quá cao hoặc thấp hơn so với định mức thì không được chạy máy. Kiểm tra tình trạng các van. Kiểm tra chướng ngại vật trong khu vực vận hành, đặc biệt là gần khu vực máy móc chuyển động. Kiểm tra nước làm mát, dầu bôi trơn. Chạy máy và giám sát. Trong quá trình trang bị tự động hóa đã trang bị các thiết bị tự động khởi động và bảo vệ cho hệ thống, nên khi muốn khởi động ta chỉ cần đóng aptomat MCCB-1 và MCCB-2 là hệ thống tự động khởi động từ bơm nước và quạt dàn ngưng, máy nén, bơm dịch và quạt dàn lạnh. Các sự cố như áp suất dầu thấp, áp suất nước không đạt, áp suất nén cao, bơm nước, quạt tháp giải nhiệt, quạt dàn lạnh, cuộn dây máy nén gặp sự cố thì có các thiết bị bảo vệ. Nhưng trong quá trình máy chạy cần phải giám sát các sự cố bất thường cũng như là các thiết bị bảo vệ, tự động hóa bị hỏng. Thường xuyên kiểm tra đồng hồ áp suất hút, áp suất đẩy, áp lực dầu, áp suất bình chứa cao áp, khống chế ở diều kiện làm việc. Kiểm tra nhiệt độ trong kho định kỳ và ghi tất cả các thông số vào nhật ký vận hành. Dừng máy Dừng máy khẩn cấp: Trong trường hợp điện mất pha, các sự cố xẩy ra bất thường thì phải dừng máy khẩn cấp. Cách dừng: Cắt điện máy. Đóng nhanh van chặn hút; Dừng máy chủ động: Là phương pháp dừng máy theo kế hoạch có trước. Đây là hệ thống lạnh trang bị tự động nên khi dừng máy ta đưa cos về vị trí OFF làm mất điện van điện từ và bơm dịch Þ ngừng cấp dịch. Máy nén vẫn chạy rút gas, khi áp suất hút thấp hơn so với cài đặt ở rơle bảo vệ áp suất thấp thì LPS mở tiếp điểm ngắt mạch điều khiển máy nén và máy nén dừng, bơm và quạt tháp giải nhiệt cũng dừng. Đóng van chặn hút. Ghi nhật ký vận hành: Phải xác định đúng thời gian dừng máy và lý do dừng máy. Quy trình kỹ thuật vận hành Nạp gas bổ sung Nguyên tắc nạp gas: Máy nén vẫn hoạt động. Áp suất trong chai gas lớn hơn áp suất nơi nạp của hệ thống. Thử kín cẩn thận trước và sau khi nạp gas. Chai gas đặt nghiêng khoảng 300. Quy trình nạp gas: Nối chặt một đầu dây nạp vào hệ thống hay chai gas, còn đầu kia nối lỏng để dung gas của chai hay của hệ thống đuổi không khí trong dây nạp. Dây nạp phải là dây cao su chịu lực. Mở từ từ van ở dầu dây nối cứng để đuổi không khí trong ống nạp ra ngoài. Sau đó nhanh cóng xiết chặt đầu còn lại, chú ý không để dây bị xoắn. Mở một đầu của van chai gas để tăng áp suất trong dây nạp, đồng thời thử kín hai đầu nối của đây nạp. Nạp gas vào hệ thống: Nạp trước tiết lưu: van cấp dịch từ bình chứa đến dàn lạnh phải đóng trước khi mở van nạp vào hệ thống. Nạp trực tiếp vào dàn lạnh hay bình chứa thấp áp. Rút gas Nguyên tắc: Áp suất trong chai chứa phải nhỏ hơn áp suất nơi rút gas. Phải được sự cho phép của lãnh đạo. Máy ngừng hoạt động. Quy trình rút gas: Lắp ống rút gas giữa van rút và bình chứa. Đuổi khí trong ống. Đóng van cấp dịch đến dàn lạnh, tiến hành chạy rut gas, gas được nhốt vào bình chứa và được tháo ra ngoài. Xác định lượng gas rút bằng cách cân chai gas hoặc trạng thái ống dẫn gas. Phải rút đến chân không, nếu không rút hết phải xả bỏ. Nạp dầu bôi trơn Nguyên tắc: Đúng loại dầu, chất lượng dầu đảm bảo. Áp suất cacte thấp hơn áp suất khí quyển. Số lượng dầu chuẩn bi phải lớn hơn lượng dầu cần nạp. Cách nạp: Chuẩn bị ống nạp và dụng cụ mở van. Đóng bớt một phần van chặn hút, khi áp suất hút dưới 0Kg/cm2mới được mở van nạp. Đuổi khí trong ống dẫn dầu. Khi áp suất cacte đạt yêu cầu, từ từ mở van chặn nạp để hút dầu vào. Tránh để cặn bẩn hoặc không khí vào trong cacte. Nạp khoảng 1/3 kính xem mức. Đóng van chặn nạpvà mở dần van chặn hút cho máy chạy bình thường. Xả dầu Nếu xả trực tiếp từ các thiết bị ra ngoài thì phải xả từ từ. Nếu xả gián tiếp thì áp suất trong bình chứa dầu phải nhỏ hơn áp suất ở các thiết bị. Đối với hệ thống NH3 thì khi xả dầu ra ngoài phải chọn thời điểm thích hợp. Xả dầu gián tiếp có nhiều ưu điểm hơn xả trực tiếp nên được ứng dụng rộng rãi. Xả khí tạp Nguyên tắc của xả khí : dựa trên nguyên tắc hóa lỏng các chất ở cùng điều kiện. Các phương pháp xả: Xả trực tiếp từ máy nén: Đóng van chặn hút, van chặn nén. Mở van by-pass. Khởi động máy nén. Mở van xả khí ở máy nén. Xả trực tiếp từ dàn ngưng. Chạy pum-down rồi ngưng máy. Tiếp tục bơm nước vào dàn ngưng. Đóng van cấp dịch từ dàn ngưng đến bình chứa. Mở van xả khí. Xả gián tiếp Xả bằng bình tách khí. Xả liên tục hoặc xả gián đoạn. Cách nhận biết hết khí trong bình tách khí: không còn hiện tượng sục khí trong thùng chứa nước. và áp suất trở lại bình thường. 5.4 KẾT LUẬN Sau khi hoàn thành đồ án môn học, em đã thực hiện được việc tính toán và thiết kế được hệ thống lạnh cho kho bảo quản đông sức chứa 800 tấn, tính được nhiệt tải trong kho để chọn được máy nén đủ năng suất lạnh và công suất đảm bảo hệ thống hoạt động. Chọn được dàn ngưng và giàn bay hơi phù hợp, các thiết bị phụ như bình chứa cao áp, bình trung gian, bình chứa tuần hoàn, tháp giải nhiệt, bơm nước, bơm dịch, đường ống, các loại van, các thiết bị điện…Từ đó em đã vẽ được sơ đồ nguyên lý của hệ thống, trang bị tự động hóa cho hệ thống làm việc một cách tự động và tự động bảo vệ các sự cố xảy ra khi hệ thống hoạt động. Qua việc thực hiện đồ án môn học đã giúp em hiểu sâu hơn các kiến thức đã học và rút ra được những kinh nghiệm để phục vụ tốt hơn cho việc thiết kế các hệ thống lạnh sau này. Kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy Trần Đại Tiến để đồ án được hoàn thiện hơn, có thể áp dụng vào thực tế. TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đức Lợi Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh. NXB Khoa học & kỹ thuật-2006.[TL1] ĐinhVăn Thuận, Võ Chí Chính, Hệ thống máy và thiết bị lạnh, NXB Khoa học & kỹ thuật-2007 [TL2] Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy Bài tập kỹ thuật lạnh cơ sở. NXB Giáo dục – 2007.[TL3] Hoàng Hữu Thuận Cơ sở kỹ thuật điện, NXB Giao thông vận tải [TL4] Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy – Đinh Văn Thuận Kỹ thuật lạnh ứng dụng. NXB Giáo dục – 2007.[TL4] Nguyễn Đức Lợi Tự động hóa hệ thống lạnh. NXB Giáo dục – 2007.[TL5] Trần Đại Tiến Bài giảng tự động hóa máy lạnh [TL6] Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy Môi chất lạnh. NXB Giáo dục – 2006.[TL7] www.rinkivn.vn/ www.mpd-pumpe.hr/CMS/0238/Default.aspx?EID=17... www.maybomnuoc.net www.techmartdaily.com/web www.google.com.vn