Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC MÔN HỌC: ĐỒ ÁN LẠNH BÁO CÁO MƠN HỌC Đề tài TÍNH TỐN CHU TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT FCU CÓ NĂNG SUẤT LẠNH 35 KW GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung SVTH: Ngô Thành Thái MSSV: 19147143 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 LỜI MỞ ĐẦU Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên môn – Thầy Đặng Thành Trung dạy dỗ, truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt thời gian học tập vừa qua Với đề tài nghiên cứu thiết kế hệ thống điều hịa khống khí FCU sau tìm hiểu tiến hành làm đồ án với hướng dẫn tận tình thầy thầy Đặng Thành Trung, giúp đỡ em cách tận tình Đồ án vơ bổ ích có tính thực tế cao Đảm bảo cung cấp đủ kiến thức, gắn liền với nhu cầu thực tiễn sinh viên Tuy nhiên, vốn kiến thức nhiều hạn chế khả tiếp thu thực tế nhiều bỡ ngỡ Mặc dù em cố gắng chắn tiểu luận khó tránh khỏi thiếu sót nhiều chỗ cịn chưa xác, kính mong xem xét góp ý để tiểu luận em hoàn thiện Sau em xin chân thành cảm ơn Thầy Đặng Thành Trung giúp đỡ em nhiều q trình hồn thành đồ án Em xin chúc thầy nhiều sức khỏe tiếp tục thực sứ mệnh thiêng liêng bồi dưỡng cho hệ mai sau Sinh viên thực Ngô Thành Thái MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ VÀ CHI TIẾT FCU 1.1 Hệ thống điều hịa khơng khí 1.1.1 Khái niệm hệ thống điều hịa khơng khí 1.1.2 Nguyên lý hoạt động điều hịa khơng khí 1.2 Chi tiết FCU 1.2.1 FCU gì? 1.2.2 Cấu tạo FCU 1.2.3 Nguyên lý hoạt động FCU 1.2.4 Ứng dụng thiết bị FCU .4 1.2.5 Một vài ưu nhược điểm thiết bị FCU .4 CHƯƠNG 2.1 THÀNH LẬP SƠ ĐỒ, TÍNH TỐN CHU TRÌNH LẠNH Chọn thơng số chế độ làm việc 2.1.1 Nhiệt độ sôi môi chất lạnh 2.1.2 Nhiệt độ ngưng tụ tk 2.1.3 Nhiệt độ lạnh tql 2.1.4 Nhiệt độ nhiệt (hơi hút) tqn 2.1.5 Thành lập sơ đồ tính tốn chu trình lạnh 2.2 Thành lập sơ đồ nguyên lí, đồ thị lgp – h T – s 2.2.1 Thành lập sơ đồ đ trình khơ dùng thiết bị hồi nhiệt 2.2.2 Nguyên lý làm việc 2.2.3 Xác định chu trình 2.3Tính tốn cho máy nén theo chu trình chọn máy nén 2.4Tính tốn chọn thiết bị ngưng tụ kiểu dàn ngưng khơng khí 2.5Tính toán thiết bị bay 2.6Tính tốn chọn van tiết lưu CHƯƠNG THIẾT KẾ CHI TIẾT FCU 3.1Tính tốn diện tích truyền nhiệt 3.1.1 Tính tốn mật độ tru 3.1.2 Tính tốn diện tích t 3.2Chọn FCU 3.3Tính tốn số ống, số cánh 3.4Đánh giá kết thiết kế CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1Kết luận 4.2Kiến Nghị TÀI LIỆU KHAM KHẢO CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ VÀ CHI TIẾT FCU 1.1 Hệ thống điều hịa khơng khí 1.1.1 Khái niệm hệ thống điều hịa khơng khí Điều hịa khơng khí hay điều hịa nhiệt độ (tiếng Anh: Air conditioning, thường viết tắt AC A/C) q trình loại bỏ nhiệt độ ẩm khơng gian nhà để cải thiện thoải mái cho người sử dụng Máy điều hịa sử dụng quy môn gia dụng thương mại Điều hịa khơng khí thiết bị kiểm sốt nhiệt độ độ ẩm khơng gian kín Ngồi điều hịa khơng khí cịn kiểm sốt áp lực đồng thời xử lý mức nhiệt độ độ ẩm khơng khí phịng Và điều tiết khơng khí xung quanh vị trí thiết bị lắp đặt Việc điều tiết khơng khí cịn ngành khoa học nghiên cứu tạo phương pháp cách sử dụng công nghệ, thiết bị nhằm tạo trì mơi trường khơng khí phù hợp với cầu người Hình 1.1: Mơ hệ thống điều hịa khơng khí tịa nhà Ngun nhân hình thành nên điều hịa khơng khí thời tiết khí hậu ngày khắc nghiệt, trái đất dần nóng lên, gây nên nhiều hệ lụy ảnh hưởng tới sức khỏe công việc hàng ngày người Việc mà chế tạo thiết bị điều hịa khơng khí tạo hệ thống lạnh điều khiển nhiệt độ tùy theo ý thích người sử dụng Và hệ thống điều hịa khơng khí bao gồm tính sau: điều hịa nhiệt độ, độ ẩm, lưu thơng tuần hồn khơng khí, lọc bụi thành phần gây hại đến sức khỏe người 1.1.2 Nguyên lý hoạt động điều hịa khơng khí Thơng thường dàn nóng có lúc chạy lúc nghĩ cịn dàn lạnh chạy liên tục nhằm đảm bảo nhiệt độ tối đa cho người dùng sử dụng hiệu Quạt dàn lạnh hút thổi liên tục thổi phân tán khơng khí khắp phịng, cơng việc luân chuyển trình Bên dàn lạnh có cảm biến nhiệt board xử lý tín hiệu Cảm biến có nhiệm vụ cảm nhận nhiệt độ khơng khí sau đưa dàn lạnh Nếu nhiệt độ phòng cao mức nhiệt độ mà người dùng cài đặt o khoảng – C board điều khiển cho dàn nóng hoạt động Dàn nóng hoạt động cung cấp môi chất lỏng cho dàn lạnh, gas lỏng bốc dàn lạnh thu nhiệt khơng khí qua dàn lạnh, lúc khơng khí nhiệt giảm xuống Khơng khí phịng lúc board điều khiển ngưng dàn nóng đạt nhiệt độ cài đặt trước Cứ thế, nhiệt độ phịng đạt u cầu dàn lạnh ngưng, o nhiệt độ lại chênh lệch cao 1,2 C so với cài đặt chế lại tiếp tục diễn Để sử dụng thiết bị tốt nhất, người dùng nên vận hành máy từ nhiệt độ trở lên, khơng nên cho thấp Một phịng điều hịa có nhiệt độ đạt chuẩn vừa tốt cho o thiết bị vừa tốt cho sức khỏe người dùng thường nằm khoảng từ 26 – 28 C 1.2 Chi tiết FCU 1.2.1 FCU gì? FCU ( Fan – Coil Unit) thiết bị xử lý khơng khí, phần hệ thống HVAC (hệ thống sưởi ấm, thống gió điều hào khơng khí) sử dụng ống gió mềm cách nhiệt tòa nhà dân cư, tòa nhà thương mại hay cơng trình cơng nghiệp FCU thiết bị xử lý khơng khí có cấu tạo đơn giản có kích thức nhỏ AHU FCU thiết bị sử dụng để xử lý không khí, cơng suất khiêm tốn, khoảng từ 2kW – 20kW Các loại FCU phổ biến như: kiểu Cassette thổi tròn, hướng, hướng thổi, áp trần, giấu tường, giấu trần, kiểu treo tường, ấm trần nối ống gió,… Hình 1.2: FCU xưởng Nhiệt 1.2.2 Cấu tạo FCU Thiết bị FCU cấu tạo gồm phận sau: Quạt, dàn ống, lọc bụi, động cơ, dàn ống trao đổi nhiệt, hứng nước ngưng Ngồi ra, kể đến số FCU trang bị thêm sấy điện không nhiều 1.2.3 Nguyên lý hoạt động FCU Cuộn cảm làm nhiệm vụ nhận nước nóng nước lạnh từ điều hịa trung tâm Sau tiến hành loại bỏ nhiệt thêm nhiệt vào khơng khí thơng qua việc truyền nhiệt Cuộn dây quạt FCU chứa ổn nhiệt bên Hoặc nối dây để hoạt động với điều khiển nhiệt từ xa Tốc độ động quạt FCU sử dụng phần để điều khiển đầu làm mát sưởi ấm theo nhu cầu Một số modul thiết bị FCU thực việc điều khiển tốc độ Bằng cách điều chỉnh vòi máy biến áp AC để cung cấp nguồn cho động quạt FCU Tuy nhiên, yêu cầu việc điều chỉnh có tốc độ cố định Và thực thời gian lắp đặt thiết bị trình xây dựng Bên cạnh đó, số modul FCU có trang bị động tụ tách vĩnh viễn 1.2.4 Ứng dụng thiết bị FCU Hiện tại, FCU ứng dụng rộng rãi khu chung cư, nhà cao tầng, cơng trình thương mại,… Riêng tịa nhà cao tầng FCU xếp chồng lên theo chiều dọc kết nối FCU với đường ống Trong số cơng trình cao tầng FCU thường gắn âm trần phịng tắm dùng để cung cấp khơng khí lạnh cho khu vực không gian không lớn 1.2.5 Một vài ưu nhược điểm thiết bị FCU ❖ - Ưu điểm: Thiết bị FCU cấu tạo thiết kế nhỏ gọn mà đảm bảo chắn Đáp ứng việc cung cấp lưu lượng gió cao - Những đường ống sử dụng cho thiết bị FCU dùng cách nhiệt xốp cách nhiệt, ống gió mềm có bảo ơn ngăn ngưng tụ hình thành - Ống đồng sử dụng vật liệu chất lượng cao Cánh tản nhiệt nhôm nên đạt hiệu cao trình trao đổi nhiệt Thiết kế đường ống nối với đường nước phủ kim loại Nên giảm thiểu biến dạng vận chuyển lắp đặt - Thiết bị FCU hoạt động gây tiếng ốn Bởi thiết kế thành phần cấu tạo Tuy nhiên, tiếng ồn kiểm sốt mức nhỏ Vì thiết bị kiểm tra cân tĩnh động moto quạt kết hợp với cách nhiệt cách âm đạt chất lượng cao - FCU thiết bị trang bị động điện có chất lượng với ổ trục có độ ồn thấp nên khơng cần bơi trơn, điều làm giảm thiểu thời gian bảo trì - Khơng rị rỉ nhờ khay hứng nước ngưng tụ bên dàn trao đổi nhiệt vừa cách nhiệt với môi trường bên lại hứng nước ngưng tụ - Bộ điều nhiệt để sử dụng van điều khiển tốc độ quay quạt ❖ Nhược điểm: - Hệ thống hoạt động cần khơng gian riêng - Tính tự động khơng cao, địi hỏi phải có giám sát người có chun mơn - Bảo trình khó khơng linh hoạt sửa chữa địi hỏi người có chun mơn phải cao CHƯƠNG THÀNH LẬP SƠ ĐỒ, TÍNH TỐN CHU TRÌNH LẠNH 2.1 Chọn thông số chế độ làm việc Chế độ làm việc hệ thống lạnh xác định nhiệt độ cho trước sau: o - Nhiệt độ khơng khí vào FCU: tkkv = 26 C - Nhiệt độ nước vào FCU: tnv = C - Nhiệt độ nước FCU: tnr = 13 C o o 2.1.1 Nhiệt độ sôi môi chất lạnh Theo yêu cầu nhiệm vụ thiết kế nhiệt độ sơi mơi chất lạnh dùng để tính tốn thiết kế là: t0 = tnv – ∆t0 , oC Do thiết bị bay chọn thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí thiết bị bay kiểu bình bay ∆t0 – hiệu nhiệt độ bay yêu cầu (độ chênh nhiệt độ yêu cầu, môi o trường cần làm lạnh bình bay hơi), C o ➔ ∆t0 = ÷ C Chọn ∆t0 = oC Thay vào ta có được: t0 = tnv - ∆t0 = – = oC 2.1.2 Nhiệt độ ngưng tụ tk Phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường làm mát thiết bị ngưng tụ t k = tmt + ∆tk , oC o Trong đó: tmt – Nhiệt độ mơi trường trung bình cao TP Hồ Chí Minh, C o tmt = 37 C Do thiết bị ngưng tụ chọn để thiết kế hệ thống điều hòa thiết bị ngưng tụ kiểu dàn ngưng khơng khí giải nhiệt khơng khí ∆tk – hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu (độ chênh nhiệt độ yêu cầu, mơi trường giải nhiệt khơng khí), oC o ➔ ∆tk = 10 ÷ 20 C Chọn ∆tk = 11 oC Thay vào ta có được: Thơng thường ống dài l/d >50 ➔ =1 0,8 Nun = 0,021.8001 9,52 0,43 = 73,37 Hệ số toả nhiệt phía nước: = Hệ số truyền nhiệt tính qui đơn vị diện tích bề mặt ngồi là: =[ ❖ Rb: Nhiệt trở lớp bụi chọn khoảng Rb= 0.0003 m K/W ❖ Rcn: Nhiệt trở lớp cáu nước, tuỳ theo điều kiện chất lượng nước, 2 khoảng 0.0002- 0.0005 m K/W, chọn Rcn = 0.0004 m K/W =[ Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình hai dịng chất lỏng (có thể tính theo trung bình số học biến đổi nhiệt độ loại chất lỏng không lớn): ∆t = tkk − tn = 23 − 10 = 13°C Nhiệt lượng truyền qua m chiều dài ống tính qui bề mặt ngồi (bề mặt có cánh) qkk = kF∆t = 27,145 1,042 13 = 367,706 W/m Tổng chiều dài ống: = Lưu lượng khơng khí qua dàn lạnh: I1 I2 tra từ đồ thị t-d từ nhiêt độ khơng khí vào nhiệt độ khơng khí G kk Lưu lượng quạt: = Diện tích tiết diện ngang chỗ hẹp tương ứng: Từ kết tính tốn truyền nhiệt sơ bố trí kích thước dàn lạnh sau: Hình 3.3.5: Sơ đồ bố trí dàn lạnh Số dãy ống theo chiều dòng: n2 = Chiều dài đoạn ống: b = m Chiều dài dãy ống L1 (một đường uốn khúc tiết diện ngang): 37 1= Chọn L1 = m (Tổn thất áp suất nước đoạn ống không vượt 3mm H2O thường dùng thực tế Nếu ống dài cho dãy ống phải phân đoạn để cấp nước lạnh) Chúng ta phải kiểm tra lại tốc độ k: ′ = 0,0108 / Số đoạn ống dãy là: 1= = 1=7 đ Vậy ta chọn n1=7 đoạn ống dãy Diện tích tiết diện hẹp thiết bị mà dịng khí lưu động qua Fmin: Fmin = ′ n1 = 0,0108.7 = 0,0756 m Như kết cấu thiết bị có kích thướt sau: Chiều rộng b = 0,5 m Chiều cao a= S1 x n1 = 0.04 x = 0.28 m Chiều dày w= S2 x n2 =0.04 x = 0,16 m Diện tích bề mặt: S=2a.(b+w)=2.0,28.(0,5+0,16)=0,3696 m 38 Hình 3.3.6: Bố trí kích thướt dàn lạnh FCU 3.4 Đánh giá kết thiết kế Từ tính tốn ta so sánh với máy FCU giấu trần kiểu 42CLA – 006 Hãng Carrier 39 Bảng 3.1 Catalog thiết bị FCU Ta so sánh với thông số thiết kế với catalog ta thấy số không khác nhiều nên thỏa điều kiên 40 Bảng 3.2: Thông số so sánh Đường kính ngồi Cơng suất làm lạnh Lưu lượng gió Số dãy Diện tích bề mặt 3.5 Bản vẽ chi tiết FCU Hình 3.5.1 Mặt mặt đứng FCU 41 Hình 3.4.2 Mặt A mặt B FCU Hình 3.4.3 Bản vẽ 3D FCU 42 Hình 3.4.4 Chi tiết bố trí treo FCU Hình 3.4.5 Bố trí đường gió vào, 43 Hình 3.4.6 Chi tiết lắp đặt FCU 44 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận • Bảng so sánh số liệu ➢ So sánh thiết kế máy nén Thông số Công suất lạnh Công suất motor kéo ➢ So sánh thiết kế dàn ngưng không khí Thơng số Diện tích trao đổi nhiệt Cơng suất nhiệt ➢ So sánh thiết kế van tiết lưu: Thông số Công suất lạnh ➢ Thông số so sánh Đường kính ngồi Cơng suất làm lạnh Lưu lượng gió Số dãy Diện tích bề mặt Thơng qua q trình tính tốn ta có kết luận hệ thống gồm: Chọn tác nhân lạnh R134a Năng suất lạnh Q=35 (kW) Chọn máy nén BITZER 4H-2Y Chọn dàn ngưng quạt kiểu nằm ngang ABM Chọn bình bình bay ống vỏ R134a sôi ống HTBP12,5 Chọn FCU giấu trần kiểu 42CLA – 006 Hãng Carrier Về tổng quan FCU, nêu khái niệm điều hồ khơng khí khái niệm FCU, ngồi tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm FCU Để tính tốn chi tiết FCU ta phải tính tốn chu trình lạnh hệ thống từ ta chọn máy nén, bình ngưng tụ bình bay dựa vào thơng số nhập vào phần mềm Bitzer Trong q trình tính tốn thiết kế FCU để đảm bảo suất yêu cầu, việc tính tốn thơng số, tổn thất nhiệt, chu trình lạnh tính chọn thiết bị địi hỏi xác hợp lí Nó góp phần tiết kiệm chi phí đầu tư, chi phí vận hành, chi phí nhân cơng hạn chế rủi ro phát sinh 46 Qua cho ta thấy, kết thiết kế lựa chọn so sánh với catalog không chênh lệch bao nhiêu, cho thấy chuẩn xác tính tốn, chi tiết số để đưa kết xác mang lại hiệu cho làm 4.2 Kiến Nghị Đối với em, đồ án thực phù hợp với kiến thức em tích luỹ học môn kỹ thuật nhiệt lạnh điều hồ khơng khí Do trình độ khả nhận thức có hạn, chưa có nhiều thời gian để tham quan thực tế chuyên nghành, tìm hiểu đề tài cịn có hạn chế nên dù cố gắng đồ án có nhiều điểm thiếu sót Em mong thầy châm chước hy vọng nhận dạy tận tình thầy để hiểu tiếp cận nhiều chuyên nghành Em xin trân thành cảm ơn thầy Đặng Thành Trung hướng dẫn giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án Đồng thời em xin cảm ơn tất thầy cô dạy dỗ em suốt ba năm học vừa qua, nhờ thầy cơ, em có kiến thức ngày hơm Đó kiến thức giúp em thực tốt nhiệm vụ tốt nghiệp tảng cho công việc sau 47 TÀI LIỆU KHAM KHẢO 1/ Nguyễn Đức Lợi - Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hồ khơng khí Nhà xuất khoa học kỹ thuật – 2007 2/ TCVN 5687-2010 Thơng gió- điều hịa khơng khí- tiêu chuẩn thiết kế 3/ https://vrv.vn/p/fxmq250mve9-dan-lanh-giau-tran-noi-ong-gio-ap-suat-tinh-cao 4/ Nguyễn Đức Lợi - Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh Nhà xuất khoa học kỹ thuật 5/ Đồ án Thiết kế điều hòa khơng khí sử dụng hệ thống water chiller trane.doc 6/ https://datasheet.octopart.com/067N6162-Danfoss-datasheet-67810908.pdf 7/ http://reetech.com.vn/vi/san-pham/fcu-nuoc-loai-am-tran-model-rre_w-p1c-127 8/ Hồng Đình Tín “Truyền Nhiệt & Tính Tốn Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt”, nhà xuất khoa học kỹ thuật, năm 2001 9/https://voer.edu.vn/c/he-thong-dieu-hoa-khong-khi-kieu-kho part2/b67904a1/f5ee39c1 48 ... vào trang 95 sách Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí thầy Nguyễn Đức Lợi 29 3.3 Tính tốn số ống, số cánh Thiết kế dàn làm lạnh không khí FCU hệ thống điều hịa khơng khí có suất lạnh. .. KHƠNG KHÍ VÀ CHI TIẾT FCU 1.1 Hệ thống điều hịa khơng khí 1.1.1 Khái niệm hệ thống điều hịa khơng khí 1.1.2 Nguyên lý hoạt động điều hịa khơng khí 1.2 Chi tiết FCU. .. sánh thiết kế van tiết lưu: Thơng số Cơng suất lạnh • Sơ đồ ngun lí hoạt động 24 • 25 CHƯƠNG THIẾT KẾ CHI TIẾT FCU Chọn kích thước phịng tích phịng cần làm lạnh xác định chi? ??u dài, chi? ??u rộng chi? ??u
Ngày đăng: 02/12/2022, 08:40
Xem thêm:
