Tài liệu thiết kế hệ thống lạnh, chương 6 docx

C C H H Ư Ư Ơ Ơ N N G G V V I I T T Í Í N N H H T T O O Á Á N N C C H H U U T T R R Ì Ì N N H H V V À À C C H H Ọ Ọ N N M M Á Á Y Y N N É É N N 6.1.Tính chu trình máy nén cho tủ đông gió, tủ đông tiếp xúc, IQF 6.1.1.Nhiệt độ sôi của môi chất t 0 =t f -  t 0 Trong đó t f =-35C Nhiệt độ tủ đông  t 0 =5CHiệu nhiệt độ Vậy t 0 =-35-5=-40C 6.1.2.Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất t k =t w2 +  t k  t k =35C Nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nước tư ì35C t w2 =t w1 +26C V ới t w2 Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng t w1 Nhiệt độ nước khi vào bình ngưng t w1 =t u +3C Nhiệt độ nước vào bình ngưng phụ thuộc vào điều kiện môi trường. Với khí hậu tại Đà Nẵng t=37,7C, độ ẩm =77% nên ta tính được T ư =32C t w1 =32+3=35C t w2 =35+2=37C V ậy t k =37+3=40C 6.1.3.Nhiệt độ hơi hút về máy nén t h =t 0 +  t h t h =t 0 +515C V ậy t h =-40+10=-30C 6.1.4.Nhiệt độ quá lạnh t ql =t w1 +35C t ql =35+3=38C 6.1.5.Các thông số ban đầu Môi chất lạnh NH 3 Nhiệt độ sôi môi chất t 0 =-40C Aïp suất bay hơi môi chất p 0 =0,72at Nhi ệt độ ngưng tụ t k =40C Aïp su ất ngưng tụ p k =15,56at Aïp su ất trung gian p tg = 35,356,15.72,0. 0  k pp att tg =-6C T ỉ số nén = 6,21 72,0 56,15 0  p p k >12 chọn máy nén 2 cấp dùng NH3, 2 tiết lưu, bình trung gian có ống xoắn 6.1.6.Sơ đồ nguyên lý và đồ thị  Sơ đồ nguyên lý : (Hình 6.3). NCA : Nén cao áp. BTG : Bình trung gian có ống xoắn. NHA : Nén hạ áp. TL1 : Van tiết lưu 1. TL2 : Van tiết lưu 2. NT : Thiết bị ngưng hơi BH : Dàn bay hơi.  Đồ thị : (Hình 6.4). 4 3 2 1 1 0 5 5 ’ 6 9 8 BH NCA NHA NT BTG TL 1 TL 2 Sơ đồ nguyên lý. 4 lgP I S Ư T 1 1 ’ 1 1 ’ 2 2 3=7 3=7 4 T k , p k T k , p k T o ,p T o ,p T tg ,p tg T tg ,p tg 5 5 ’ 9 8 1 0 5 5 ’ 9 6 8 10 b) a) Chu trình biểu diễn trên đồ thị T-S Chu trình biểu diễn trên đồ thị lgp-i.  Nguyên lý hoạt động của chu trình: Hơi môi chất từ thiết bị bay hơi được máy nén hạ áp hút về và nén từ trạng thái 1’ có áp suất p 0 và nhiệt độ t qn lên trạng thái 2 có áp suất p tg và nhiệt độ t 2 . Sau đó đẩy vào bình trung gian có ống xoắn, miệng ống đẩy được sục xuống dưới mức lỏng. Do đó hơi được làm mát xuống đến trạng thái bão hoà 3. Hơi ở trạng thái 3 được máy nén cao áp hút về và nén đoạn nhiệt l ên trạng thái 4 có áp suất p k , rồi được đẩy v ào thiết bị ngưng tụ lại thành lỏng. Lỏng môi chất sau thiết bị ngưng tụ chia làm 2 phần. Một phần nhỏ qua tiết lưu thứ nhất vào bình trung gian để làm mát hơi hút về máy nén cao áp đến trạng thái bão hoà khô. Còn ống chính được đẩy qu a ống xoắn của bình trung gian được làm quá lạnh đến trạng thái 9. Sau đó được qua van tiết lưu 2 xuống áp suất p 0 để cấp cho giàn bay hơi. Trong thiết bị bay hơi lỏng môi chất bay hơi thu nhiệt của môi trường cần l àm lạnh. Hơi hình thành trong giàn bay hơi được máy nén hạ áp hút về, như vậy vòng tuần hoàn môi ch ất được khép kín.  Các quá trình nhiệt trong chu trình : 1-1’ : quá nhiệt hơi hút hạ áp. 1’-2 : nén đoạn nhiệt cấp hạ áp. 2-3 : làm mát hoàn toàn trong bình trung gian. 3- 4 : nén đoạn nhiệt cấp cao áp. 4-5 : ngưng tụ đẳng áp đẳng nhiệt trong bình trung gian. 5-5’ : quá l ạnh lỏng trước van tiết lưu TL. 5’-6 : quá trình môi chất lỏng tiết lưu đẳng entanpi qua van TL Vào bình trung gian; ph ần hơi có entanpi là i 7 được hút về máy nén cao áp. 5’-9 : quá l ạnh lỏng đẳng áp trong bình trung gian. 9-10 : quá trình tiết lưu đẳng entanpi từ p k về p 0 qua VTL2.  Trạng thái nhiệt các điểm trong chu trình : 1’ : hơi bão hoà : t 1’ = t 0 ; p 1’ =p 0 . 1 : hơi quá nhiệt : p 1 = p 0 . 2 : hơi quá nhiệt : p 2 = p tg . 3 : hơi bão hoà : p 3 = p tg : t 3 = t tg . 4: hơi quá nhiệt : p 4 = p k . 5 : lỏng bão hoà . 5’ : l ỏng sau quá lạnh tại thiết bị ngưng tụ . 6 : hơi bão hoà ẩm . 7: hơi b ão hoà . 8 : lỏng bão hoà trong bình trung gian . 9 : l ỏng sau quá lạnh tại bình trung gian. 10 : hơi ẩm sau khi qua van tiết lưu 2.  Tính toán tham số nhiệt của các điểm trong chu trình : Điểm t, C P, at I, kJ/kg v, m 3 /kg s, kJ/kg.độ 1’ -40 0,72 1706,7 1,55 6,24 1 -30 0,72 1722 0,96 6,36 2 80 3,35 1960 0,436 6,36 3=7 -6 3,35 1753,8 0,3679 5,69 4 102 15,56 2010 0,11 5,69 5 40 15,56 687,6 8,3.10 -2 5,14 5’ 36 15,56 668,4 9,3.10 -2 _ 6 -6 3,35 668,4 0,36 _ 8 -6 3,35 472,4 _ _ 9 -2 15,56 317,6 _ _ 10 -40 0,72 317,6 _ _ 6.2. Tính toán chu trình 6.2.1. Tính toán tủ đông tiếp xúc 6.2.1.1 Tính toán chu trình 1) Năng suất lạnh riêng : q 0 = i 1’ -i 10 = 1706,7-317,6 =1389,1 kJ/kg. 2) Lưu lượng khối lượng hơi môi chất thực tế qua cấp nén hạ áp (m 1 ) : skg q Q m /0895,0 1,1389 1,62.2 0 0 1  3) Lưu lượng khối lượng hơi môi chất qua cấp nén cao áp (m 2 ) : Lượng hơi qua cấp nén cao áp gồm lượng hơi tạo thành sau van tiết lưu 1() và lượng hơi tạo thành do quá lạnh lỏng từ điểm 5 xuống điểm 5 ’ () và lượng hơi để l àm mát hoàn toàn giữa 2 cấp nén + Lượng hơi tạo th ành do làm quá lạnh lỏng từ điểm 5 xuống 5 ’   015,0 4,4728,1753 4,6686,687 83 5 5 '       ii ii + Lượng hơi tạo thành để làm mát hoàn toàn giữa 2 cấp nén 16,0 4,4728,1753 8,17531960 83 32        ii ii  + Lượng hơi tạo thành sau van tiết lưu 035,0 6,6878,1753 4,4726,687 )16,0015,0()( 53 85        ii ii  Vậy lượng hơi qua cấp nén cao áp là m 2 =m 1 (1+++)=0,0895(1+0,035+0,015+0,16)=0,108 4) Công nén riêng : Cấp hạ áp : kgkJiil /23817221960 121  Cấp cao áp : l 2 =i 4 -i 3 =2010-1753,8=256,2kJ/kg 5) Công nén đoạn nhiệt : Cấp hạ áp : N s1 = m 1 .l 1 = 0,0895.238=21,3 kW Cấp cao áp : N s2 = m 2 .l 2 = 0,108.256,2 = 27,66 KW 6) Hệ số làm lạnh chu trình 54,2 66,273,21 1,62.2 21 0      ss NN Q  7) Hiệu suất exrgri 87,0 233 233313 .54,2 0 0      T TT k c     8) Nhiệt lượng toả ra ở thiết bị ngưng tụ Q k : Q k = m 2 .q k = m 2 (i 4 -i 5 ) = 0,108.(2010-687,6) = 142,8 kW. 9) Th ể tích hút thực tế : Cấp hạ áp : V tt1 = m 1 .v 1 = 0,0895.0,96 = 0,085 m 3 /s. Cấp cao áp : V tt3 = m 2 .v 3 = 0,108.0,3679 = 0,039 m 3 /s. Vậy thể tích quét của máy nén V mn =0,085+0,039=0,124 m 3 /s V mn =446,4m 3 /h 10) Hệ số cấp của máy nén được xác định theo biểu thức : Cấp hạ áp : tg tgtg T T p pp p pp C p pp 0 0 00 0 1 0 00 1 .                        C 1 =0,05 thể tích chết tương đối của xi lanh hạ áp p 0 =0,05 at :hiệu áp suất Clape hút p k =p tg =0,1 at : hiệu áp suất Clape đẩy 657,0 266 233 . 72,0 05,072,0 72,0 1,035,3 05,0 72,0 05,072,0 1                     Vậy 657,0 1   Cấp cao áp : k tg tg tgtg tg kk tg tgtg T T p pp p pp C p pp . 22                        Trong đó : C 1 = 0,05 : thể tích chết tương đối của xi lanh cao áp. p 0 = 0,05 at : hiệu áp suất Clape hút. p k = p tg = 0,1 at : hiệu áp suất Clape đẩy. 67,0 313 266 . 35,3 1,035,3 35,3 1,056,15 05,0 35,3 1,035,3 2                     11) Thể tích hút lý thuyết : Cấp hạ áp : 13,0 657,0 085,0 1 1 1   tt lt V V m 3 /s. Cấp cao áp : 058,0 67,0 039,0 2 2 2   tt lt V V m 3 /s. 12) Hi ệu suất chỉ thị Cấp hạ áp :   836,004,0 266 233 40001,0 0  tg HA T T  Cấp cao áp :   844,0006,0 313 266 6001,0  k tg CA T T  13) Công suất chỉ thị : Cấp cao áp : kW N N HA s HA 5,25 836,0 3,21 1   Cấp cao áp : kW N N CA s CA 66,32 844,0 66,27 2   14) Công suất ma sát : N ms = (V tt1 + V tt2 ).P ms P ms =0,0490,069Mpa đối với máy nén NH3 chọn P ms =0,05Mpa N ms = (0,085 + 0,039).0,05.10 6 =6,2 kW 15) Công suất hữu ích : N e = N HA + N CA + N ms = 25,5 + 32,66 + 6,2 = 64,36 kW. 16) Công su ất tiếp điện 27,75 9,0.95,0 36,64 . â  elt e el N N  KW V ới td  =0,95 hiệu suất truyền động đai el  =0,9 hiệu suất động cơ 17) Công suất động cơ : N đc = (1,12,1).N el = 1,4.75,27 =105,4 kW. Với 1,4 hệ số an toàn của động cơ 6.2.1.2 Chọn máy nén Chọn máy nén NH 3 2 cấp của hãng MYCOM (Nhật Bản). Ký hiệu máy : N62B, có các thông số : Q 0MN = 56100Kcal/h = 65,24 kW. Thể tích quét V ltMN =573,4 m 3 /h Công su ất hữu ích N e = 64,36 kw. Số vòng quay n = 900 vòng/phút S ố pittông 6+2 Số máy nén cần chọn : 906,1 24,65 4,124 0 0  MN MN Q Q Z máy. Ch ọn Z MN = 2 6.2.2. Tính toán tủ đông gió 6.2.2.1 Tính toán chu trình 1) Năng suất lạnh riêng : q 0 = i 1’ -i 10 = 1706,7-317,6 =1389,1 kJ/kg. 2) Lưu lượng khối lượng hơi môi chất thực tế qua cấp nén hạ áp (m 1 ) : skg q Q m /0156,0 1,1389 58,21 0 0 1  3) Lưu lượng khối lượng hơi môi chất qua cấp nén cao áp (m 2 ) : Lượng hơi qua cấp nén cao áp gồm lượng hơi tạo thành sau van tiết lưu 1() và lượng hơi tạo thành do quá lạnh lỏng từ điểm 5 xuống điểm 5 ’ () và lượng hơi để l àm mát hoàn toàn giữa 2 cấp nén +Lượng hơi tạo th ành do làm quá lạnh lỏng từ điểm 5 xuống 5 ’   015,0 4,4728,1753 4,6686,687 83 5 5 '       ii ii +Lượng hơi tạo thành để làm mát hoàn toàn giữa 2 cấp nén 16,0 4,4728,1753 8,17531960 83 32        ii ii  +Lượng hơi tạo thành sau van tiết lưu 035,0 6,6878,1753 4,4726,687 )16,0015,0()( 53 85        ii ii  Vậy lượng hơi qua cấp nén cao áp là m 2 =m 1 (1+++)=0,0156(1+0,035+0,015+0,16)=0,02 [...]... 1753,3 0, 36 5 ,69 4 92 15, 56 1994 0,094 5 ,69 5 40 15, 56 687 ,6 8,3.10-2 5,14 -2 5’ 36 15, 56 668 ,4 9,3.10 _ 6 -6 3,35 513,8 0, 26 _ 8 3 3,35 472 _ _ 9 -2 15, 56 385,5 _ _ 10 -25 1,52 385,5 _ _ 6. 2.4.7 Tính toán chu trình 1) Năng suất lạnh riêng : q0 = i1’-i10 = 1729,4-385,5 =1343,9 kJ/kg 2) Lưu lượng khối lượng hơi môi chất thực tế qua cấp nén hạ áp (m1) : m1  3) Q0 61 ,6   0,045kg / s q 0 1343,9 Lưu lượng... i 5  i 5' i 3  i8  68 7 ,6  66 8,4  0,015 1753,8  472,4 + Lượng hơi tạo thành để làm mát hoàn toàn giữa 2 cấp nén  i 2  i3 1 960  1753,8   0, 16 i3  i8 1753,8  472,4 + Lượng hơi tạo thành sau van tiết lưu   (   ) i5  i8 68 7 ,6  472,4  (0,015  0, 16)  0,035 i3  i5 1753,8  68 7 ,6 Vậy lượng hơi qua cấp nén cao áp là m2=m1(1+++)=0,055(1+0,035+0,015+0, 16) =0, 066 4) Công nén riêng : Cấp... : Vlt1  Vtt1 0,053   0,08 m3/s 1 0 ,65 7 Cấp cao áp : Vlt 2  Vtt 2 0,024   0,0358 m3/s 2 0 ,67 12) Hiệu suất chỉ thị Cấp hạ áp : Cấp cao áp :  CA  T0 233  0,001 40   0,04  0,8 36 Ttg 266  HA  13) Ttg Tk  0,001 6   266  0,0 06  0,844 313 Công suất chỉ thị : Cấp cao áp : N HA  N s1 13,09   15 ,66 kW  HA 0,8 36 Cấp cao áp : N CA  N s 2 16, 91   20kW  CA 0,844 14) Công suất... Vlt1  Vtt1 0,015   0,023 m3/s 1 0 ,65 7 Cấp cao áp : Vlt 2  Vtt 2 0,007   0,01 m3/s 2 0 ,67 Cấp hạ áp :  HA  T0 233  0,001 40   0,04  0,8 36 Ttg 266 Cấp cao áp :  CA  12)Hiệu suất chỉ thị Ttg Tk  0,001 6   266  0,0 06  0,844 313 13)Công suất chỉ thị : Cấp hạ áp : N HA  N s1 3,72   4,45kW  HA 0,8 36 Cấp cao áp : N CA  N s2 5,12   6, 06kW  CA 0,844 14) Công suất ma sát :... m2.l2= 0, 062 .230,7 = 14,3 KW 6) Hệ số làm lạnh chu trình  7) Hiệu suất exrgri   8) Q0 61 ,6   4,15 N s1  N s2 0,54  14,3 T  T0  313  233  k  4,15  1,4 T0 c 233 Nhiệt lượng toả ra ở thiết bị ngưng tụ Qk: Qk = m2.qk = m2(i4-i5) = 0, 062 .(1994 -68 7 ,6) = 80,9 kW 9) Thể tích hút thực tế : Cấp hạ áp : Vtt1= m1.v1 = 0,045.0,5 = 0,0225 m3/s Cấp cao áp : Vtt3 = m2.v3 = 0, 062 .0, 26 = 0,0 16 m3/s Vậy... áp : l1  i 2  i1  1 960  1722  238kJ / kg Cấp cao áp : l2=i4-i3=2010-1753,8=2 56, 2kJ/kg 5) Công nén đoạn nhiệt : Cấp hạ áp : Ns1= m1.l1= 0,055.238=13,09 kW Cấp cao áp : Ns2 = m2.l2= 0, 066 .2 56, 2 = 16, 91 KW 6) Hệ số làm lạnh chu trình  7) Hiệu suất exrgri   8) Q0 77,1   2,57 N s1  N s2 13,09  16, 91 T  T0  313  233  k  2,57  0,88 T0 c 233 Nhiệt lượng toả ra ở thiết bị ngưng tụ Qk:... Pms=0,0490, 069 Mpa đối với máy nén NH3 chọn Pms=0,05Mpa Nms= (0,053 + 0,024).0,05.1 06 =3,85 kW 15) Công suất hữu ích : Ne = NHA + NCA + Nms = 15 ,66 + 20 + 3,85 = 39,5 kW 16) Công suất tiếp điện N el  Với Ne 39,5   46, 2 KW  tâ  el 0,95.0,9 td =0,95 hiệu suất truyền động đai  el =0,9 hiệu suất động cơ 17) Công suất động cơ : Nđc = (1,12,1).Nel = 1,4. 46, 2 =64 ,7 kW Với 1,4 hệ số an toàn của động cơ 6. 2.3.2.Chọn...  3,35  0,1  15, 56  0,1 3,35  0,1  266 2    0,31  0,05   3,35  313  3,35  3,35 11) Thể tích hút lý thuyết : Cấp hạ áp : Vlt1  Vtt1 0,0225   0,028 m3/s 1 0,79 Cấp cao áp : Vlt 2  Vtt 2 0,0 16   0,05 m3/s 2 0,3 12) Hiệu suất chỉ thị Cấp hạ áp : Cấp cao áp :  CA  T0 233  0,001 25   0,025  0,85 Ttg 266  HA  13) Ttg Tk  0,001 6   266  0,0 06  0,84 313 Công suất... 0,88 T0 c 233 Nhiệt lượng toả ra ở thiết bị ngưng tụ Qk: Qk = m2.qk = m2(i4-i5) = 0, 066 .(2010 -68 7 ,6) = 87,3 kW 9) Thể tích hút thực tế : Cấp hạ áp : Vtt1= m1.v1 = 0,055.0, 96 = 0,053 m3/s Cấp cao áp : Vtt3 = m2.v3 = 0, 066 .0, 367 9 = 0,024 m3/s Vậy thể quét của máy nén Vmn=0,053+0,024=0,077 m3/s Vmn=277,2m3/h 10) Hệ số cấp của máy nén được xác định theo biểu thức : Cấp hạ áp :  p  p 0  ptg  p... xuống 5’  i 5  i 5' i 3  i8  68 7 ,6  66 8,4  0,014 1753  472 +Lượng hơi tạo thành để làm mát hoàn toàn giữa 2 cấp nén  i 2  i3 1955  1753   0,14 i3  i8 1753  472 +Lượng hơi tạo thành sau van tiết lưu   (   ) i5  i8 68 7 ,6  472  (0,014  0,14)  0,24 i 3  i5 1753  68 7 ,6 Vậy lượng hơi qua cấp nén cao áp là m2=m1(1+++)=0,045(1+0,014+0,14+0,24)=0, 062 4) Công nén riêng : Cấp hạ áp . 0,72 17 06, 7 1,55 6, 24 1 -30 0,72 1722 0, 96 6, 36 2 80 3,35 1 960 0,4 36 6, 36 3=7 -6 3,35 1753,8 0, 367 9 5 ,69 4 102 15, 56 2010 0,11 5 ,69 5 40 15, 56 687 ,6 8,3.10 -2 5,14 5’. 8,3.10 -2 5,14 5’ 36 15, 56 668 ,4 9,3.10 -2 _ 6 -6 3,35 66 8,4 0, 36 _ 8 -6 3,35 472,4 _ _ 9 -2 15, 56 317 ,6 _ _ 10 -40 0,72 317 ,6 _ _ 6. 2. Tính toán chu trình 6. 2.1.