Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 29 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Nội dung
Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHUTRÌNHMÁYLẠNH
CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -1-
CHƯƠNG 11
C
C
H
H
U
U
T
T
R
R
Ì
Ì
N
N
H
H
M
M
Á
Á
Y
Y
L
L
Ạ
Ạ
N
N
H
H
1. KHÁI QT
q
0
q
k
q
k
= q
0
+ w
0
00
qq
q
w
q
k
Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHUTRÌNHMÁYLẠNH
CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -2-
2. CHUTRÌNHMÁYLẠNH NÉN HƠI 1 CẤP
2.1. SƠ ĐỒ NGUN LÝ VÀ ĐỒ THỊ
IV
I
II
III
1
2
2
2
q
k
q
0
w
p
k
p
0
1
2
3
4
S
T
w
q
k
q
0
i
lgp
1
2
3
4
w
q
0
q
k
Các thi b chính:
I_ Thi b ngng t: Thc hin q trình ngng t t trng thái hi q
nhi 2 sau khi nén bin thành lng bão hòa trng thái 3; q trình này là q
trình ng áp áp su p
k
.
Nhi lng th ra mơi trng trong q trình ngng t q
k
c thc hin nh
ch t nhi là khơng khí hoc nc.
Gii nhi bng khơng khí g là dàn ngng hay dàn nóng.
Gii nhi bng nc g là bình ngng.
II_ Van ti lu: Làm gim ng lng b hòa có áp su cao trng
thái 3 thành hi bão hòa m có áp su thp trng thái 4. Q trình này g là q
trình ti lu i
3
= i
4
Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHUTRÌNHMÁYLẠNH
CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -3-
III_ Thit b bc hi: Mơi ch lnh trong thi b bc hi có áp su thp s
sơi và l nhi t phng lnh có ch sn phm, q trình này là q trình sơi
ng áp áp su p
0
.
Làm lnh khơng khí g là dàn bc hi hay dàn lnh.
Làm lnh nc g là bình bc hi.
IV_ Máy nén: Làm nhim v nén hi có áp sut thp trng thái 1 thành
hi q nhi trng thái 2 có áp su cao và tiêu hao 1 lng cơng w, q trình
này là q trình nén o nhi.
Mơi ch lnh (tác nhân lnh, gas lnh): là ch mơi gi s dng trong máy
lnh thu nhi t mơi trng cn làm lnh và th nhi ra mơi trng xung
quanh. Mơi ch lnh tun hồn trong h thng lnh nh máy nén.
freon:
R XYZ
R: vi t c ch Refrigerant
X = s ngun t cácbon 1 (n X = 0 kh ghi)
Y = s ngt hidrơ + 1
Z = s ngt flo
Còn l là s Clo = s liên k C (s F + s H)
Ví dụ 1: R22 hay R022
X = 0 s C = 1
Y = 2 s H = 1
Z = 2 s F = 2
S Clo = 4 (2 +1) = 1
v R22 có cơng thc phân t là CHClF
2
Ví dụ 2: Tìm ký hi c mơi ch có cơng thc phân t C
2
H
2
F
4
X = 2 1 = 1
Y = 2 + 1 = 3
X = 4
Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHUTRÌNHMÁYLẠNH
CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -4-
R134a (các ng phân có thêm ch a, b phân bi)
v các mơi cht lnh vơ c: vì cơng thc hóa hc c các ch vơ c
n gin nên ít khi s dng ký hi. Tuy nhiên có m s nc quy nh kí hi
cho các mơi ch vơ c nh R717 là NH
3
, R718 là H
2
O, R729 là khơng khí
Tác nhân lnh và tng Ozone: D tác ng c các tia bc x m tr,
các khí CFC, HCFC b phân h phóng thích các ngun t Clo t do, các
ngun t Clo t do l có kh nng phá v các m liên k c phân t ozone
to nên khí oxi và Clo.
2.2. NGUN TẮC HOẠT ĐỘNG
Mơi ch lnh sau khi ra kh TBNT trng thái 3 c a vào van ti
lu gim áp su, nhi và ra kh van ti lu trng thái 4, sau nó c
a vào TBBH nhn nhi và bin n trng thái 1, hi trng thái 1 c
hút vào máy nén và c nén lên n trng thái 2, q trình ngng t TBNT s
làm hi bin t trng thái 2 n 4 và chutrình c th lp i lp l.
G G
R
là lu lng tác nhân lnh tun hồn trong máy (kg/s);
Cơng cn cp cho máy nén:
W = G
R
(i
2
i
1
), kW
Nng su lnh c máy lnh:
Q
0
= G
R
(i
1
i
4
), kW
Nng su gi nhi c TBNT
Q
k
= G
R
(i
2
i
3
), kW
H s làm lnh (hay COP: coefficient of perfomance):
12
41
0
00
ii
ii
QQ
Q
W
Q
k
Trên các máy lnh c M thng ghi t s hi qu nng lng EER (Energy
Efficiency Rating). EER là lng nhi l t khơng gian cn làm lh tính bng
Btu (British Thermal Unit) trên 1Wh n nng tiêu th:
]Wh[W
]Btu[Q
EER
0
EER = 3,412COP
Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHUTRÌNHMÁYLẠNH
CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -5-
3. CHUTRÌNHMÁYLẠNH NÉN HƠI 1 CẤP MỞ RỘNG
3.1. CHUTRÌNH Q LẠNH
1
2
3
4
S
T
3'
i
lgp
1
2
3
4
nh ngha: G là chutrình q lnh khi nhi mơi ch lng trc khi vào van
ti lu nh hn nhi ngng t.
Mc ch: Nng su lnh riêng tng.
Bin pháp q lnh:
B trí thêm thi b q lnh lng sau thi b ngng t.
Q lnh ngay trong thi b ngng t
Do lng mơi ch t nhi ra mơi trng trên o ng t thi b ngng t
n thi b ti lu.
V m tính tốn nhi ng thì tính ging nh chutrình n gin, trong các
thơng s ing bão hòa t nhi t
(do im r gn
ng lng bão hòa).
0
0
ql
Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHUTRÌNHMÁYLẠNH
CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -6-
3.2. CHUTRÌNH Q NHIỆT
1
2
3
4
S
T
w
q
k
q
0
1'
i
lgp
1
2
3
4
w
q
0
q
k
1'
nh ngh: G là chutrình q nhi khi nhi hi hút v máy nén ln hn
nhi bay hi.
Mc ch: m b máy nén khơng hút ln lng.
Bin pháp q nhi:
S dng van ti lu nhi
Do t lnh q ln và thi lng cp cho thi b bay hi.
Do tn th lnh trên ng ng t thi b bay hi n máy nén.
3.2. CHUTRÌNH HỒI NHIỆT
Là chutrình v q lnh v q nhi bng cách dùng bình h nhi
Phng trình cân bng nng lng t bình h nhi: i
i
1
= i
3
i
1
2
3
4
S
T
3'
i
lgp
1
2
3
4
1'
1'
qn
Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHUTRÌNHMÁYLẠNH
CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -7-
4. TÍNH TỐN VỀ PHÍA CÁC CHẤT TẢI NHIỆT LẠNH
(NƯỚC, KHƠNG KHÍ)
S dng phng trình cân bng nhi
v bình ngng gi nhi nc hay bình bay hi làm lnh nc thì:
Q
thi b
= Q
n
= G
n
C
pn
t
, kW
Trong
Q
thi b
- nng su bình ngng hay bình bc hi, kW
Q
n
- nhi lng nc nhn vào hay nh ra, kW
G
n
lu lng nc qua thi b, kg/s
C
pn
- nhi dung riêng c nc, kJ/kg.K
t
- chênh nhi c nc qua nhi b.
v bình dàn ngng gi nhi bng khơng khí hay dàn bay hi làm lnh khơng
khí thì:
Q
thi b
= Q
k
= G
k
I
, kW
Hoc Q
thi b
= Q
k
= G
k
C
pk
t
khi khơng khí qua dàn lnh khơng b tách nc.
5. BÀI TẬP
Khảo sát một máylạnh một cấp làm việc ở các điều kiện sau:
- Tác nhân lạnh là HCFC-22.
- Hơi tác nhân lạnh đi vào máy nén có trạng thái bão hòa khô ở nhiệt độ
t
1
.
- Tác nhân lạnh ra khỏi thiết bò ngưng tụ có trạng thái lỏng sôi ở áp suất
16bar.
- Lưu lượng tác nhân lạnh đi qua máy nén là 0,65kg/s.
Xác đònh:
Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHUTRÌNHMÁYLẠNH
CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -8-
a. Năng suất lạnh và công lý thuyết cấp cho máy nén trong hai trường
hợp lần lượt ứng với t
1
= 10
o
C và t
1
= 5
o
C. Trình bày các nhận xét có
liên quan.
b. Vẽ đồ thò logp-i tương ứng.
Khảo sát máylạnh có máy nén hơi loại một cấp. Cho biết:
- Tác nhân lạnh là R-22.
- Trạng thái tác nhân lạnh ở đầu ra của thiết bò ngưng tụ (trạng thái 3) là
lỏng sôi ở áp suất 22 bar.
- Trạng thái tác nhân lạnh ở đầu vào của máy nén (trạng thái 1) là bão
hòa khô ở nhiệt độ 5
0
C.
- Năng suất lạnh của máylạnh là 50000 Btu/h.
Xác đònh năng suất nhả nhiệt của thiết bò ngưng tụ.
Để giảm ẩm cho 1 công trình dân dụng từ nhiệt độ t
1
, độ ẩm tương đối
1
đến trạng thái t
3
, độ ẩm tương đối
3
người ta làm như sau: đầu tiên cho không
khí thổi qua dàn lạnh của 1 máy lạnh, sau đó không khí tiếp tục được cho qua
1 điện trở như hình vẽ:
a) Biểu diển quá trình trên đồ thò t - d và I – d
b) Tính lượng nước tách ra G
n
(kgnước/s)
c) Tính năng suất lạnh của dàn lạnh Q
o
(kW) và công suất điện trở Q
R
(kW)
Q
o
t
1
= 27,5
o
C
%80
1
G = 50kg/s
t
3
= 27,5
o
C
%60
3
G
n
t
2
2
Dàn lạnh
Điện trở
Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHUTRÌNHMÁYLẠNH
CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -9-
d) Cho biết hệ số làm lạnh của máylạnh là 3,5. Tính công suất máy nén W
Cho áp suất khí quyển là 1bar. Giải bằng phương pháp tính toán.
Một máylạnh một cấp có năng suất lạnh 1,5Btu/h hoạt động với các thông
số sau:
Tác nhân lạnh R-22
Nhiệt độ sôi t
o
= 0
o
C
p suất ngưng tụ P
k
= 14 bar
Hơi hút vào máy nén là hơi bảo hoà, tác nhân lạnh trước khi vào van tiết
lưu ở trạng thái lỏng bảo hoà.
1) Biểu diển chutrình trên đồ thò T – S. Xác đònh các thông số tại các điểm
đặc trưng
2) Tính năng suất thiết bò ngưng tụ và công suất máy nén (kW)
3) Thiết bò ngưng tụ được làm mát bằng không khí. Cho biết nhiệt độ và độ
ẩm không khí vào dàn ngưng là 25
o
C, 75%. Nhiệt độ không khí ra khỏi
dàn ngưng và lưu lượng không khí cần thiết.
4) Để tăng năng suất lạnh người ta quá lạnh R-22 một khoảng
C4ql
o
.
Tính năng suất lạnh sau khi quá lạnh.
Khơng 50g/
1
30
o
C,
80%. 3,5;
4kW.
:
1)
2)
3)
(kg) 30 .
.
1 bar.
Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHUTRÌNHMÁYLẠNH
CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -10-
8.5. GIẢI BÀI TẬP
BÀI 8.5
1)
2)
d
(g/kgkkkhô)
I
(KJ/kg)
K2
K1
2
1
I
K2
K1
I
1
2
3
4
S
T
w
q
k
q
0
3) Điểm 1 : là trạng thái hơi bão hòa khô
Tra bảng “TCNĐ của NH
3
ở trạng thái bão hòa” với t
1
= –10
0
C:
i
1
= i” =398,67 kcal/kg
s
1
= s”=2,1362 kcal/kg.K
Điểm 2: là trạng thái hơi quá nhiệt:
p
k
= p
đh
+ p
kt
=13+1 =14 at
12: quá trình nén đoạn nhiệt s
2
= s
1
= 2,1362 kcal/kg.K
Tra bảng “TCNĐ của hơi quá nhiệt NH
3
” ở p
2
=14 at, s
2
=2,1362
kcal/kg.K ta được:
t
2
= 100
0
C i
2
=451,96 kcal/kg
Điểm 3: là trạng thái lỏng bão hòa
Tra với p = 14 at ta được :
[...]...Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật t3 =35,60C CHƯƠNG 11: CHUTRÌNHMÁYLẠNH i3 = i’=140,39 (Kcal/kg) Điểm 4: là trạng thái hơi ẩm : 34: quá trình tiết lưu i4 = i3 = 140,39 (Kcal/kg) t (0C) p (at) i (kcal/kg) 1 -10 2,966 398,67 2 100 14 451,96 3 35,6 14 140,39... Q N G K I 2 I1 VK I 2 I1 12000 1,2 46,45 31,25 60,8kW 3600 Lưu lượng lãnh chất tuần hòan: CBGD: TS NGUYỄN MINH PHÚ -11- Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật G lc CHƯƠNG 11: CHUTRÌNHMÁYLẠNH QN 60,8 0,047 kg / s i 2 i 3 451,96 140 ,39 4,186 Năng suất lạnh Q0 = Glc (i1 – i4) = 0,047(398,67 – 140,39) 4,186 = 50,8 kW Công suất của máy nén: N G lc l G lc... Điểm 4: i4 = i3 =122,38 kcal/kg Hệ số làm lạnh: q0 i1 i 4 397,12 122,38 6,46 l i 2 i1 439,66 397,12 BÀI 8.7 CBGD: TS NGUYỄN MINH PHÚ -12- Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNHMÁYLẠNH Điểm 2: t 2 20 o C p2=8,741at; i2=i”=405,93 kcal/kg; s2=s”=2,0459kcal/kg.K x 1 Điểm 1: Tra NH3 ở trạng thái bão hòa với t1= –100C ta được: i’=89,03 kcal/kg i”=398,67 kcal/kg... i4=i3=122,38 kcal/kg t (0C) p (at) i (kcal/kg) 1 -10 2,966 374,91 2 20 8,741 405,93 3 20 8,741 122,38 4 -10 2,966 122,38 Trạng thái CBGD: TS NGUYỄN MINH PHÚ -13- Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNHMÁYLẠNH Lượng môi chất tuần hoàn: G lc N 50 0,385 kg / s i 2 i1 405 ,93 374 ,91 4,186 a Năng suất lạnh thiết bò: Q 0 G lc q 0 G lc i1 i 4 0,385 374 ,91 122 ,38... bảng R22 ở trang thái bão hòa với t3’=350C ta được: i3’=i’=542,88 kJ/kg Trạng thái t P (bar) i (KJ/kg) 9,966 698,38 (0C) 1 CBGD: TS NGUYỄN MINH PHÚ -15 -14- Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNHMÁYLẠNH 2 70 16 741,84 3 42 16 551,98 3’ 35 13,532 542,88 4 -15 9,966 542,88 a Công suất nén: N G l G i 2 i1 11 741,84 698 ,38 7,97 kW 60 b Năng suất lạnh: Q 0 G ... i2=719,1 kJ/kg s 2 s 2 1,7409 kJ / kg.K Điểm 2’: p 2 20 bar i2’=736,79 kJ/kg s 2 s 2 1,7409 kJ / kg.K Điểm 3: CBGD: TS NGUYỄN MINH PHÚ -15- Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNHMÁYLẠNH p 3 10 bar i3=i’=528,37 kJ/kg x0 Điểm 3’: p 3 10 bar i3’ =i’=564,83 kJ/kg x 0 Điểm 4: i4=i3=528,37 kJ/kg Điểm 4’:i4’=i3’=564,83 kJ/kg Năng suất lạnh Q0 p = 10bar... i1=i”=700,42 kJ/kg; s1=s”=1,7629 kJ/kg.K x 1 Điểm 2: p 2 22 bar s 2 s1 1,7629 kJ / kg.K s2=s1=1,7629 (KJ/kgđộ) CBGD: TS NGUYỄN MINH PHÚ -16- Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNHMÁYLẠNH Điểm 3’: p 3' 22 bar i3’=i’=570,46 kJ/kg x 0 Điểm 3: có thể xem như trạng thái lỏng bão hòa và có nhiệt độ tương ứng t3=400C, tra được i3=i’=549,36 kJ/kg Điểm 4’: i4’ = i3’... 747 ,16 700 ,42 46,74 kW b/ Năng suất lạnh: Q 0 G i1 i 4' 1 700 ,42 570 ,46 130 kW Hệ số làm lạnh: CBGD: TS NGUYỄN MINH PHÚ -17- Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHUTRÌNHMÁYLẠNH q0 i1 i 4' 700,42 570,46 2,78 l i 2 i1 747,16 700,42 c/ Năng suất giải nhiệt của bình ngưng: Q N G i 2 i 3' 1 747 ,16 570 ,46 176 ,7kW Khi lỏng ra khỏi... p3=10,225 at; i3=i’=128,09 kcal/kg x 0 Điểm 2: p 2 p 3 10,335 at i2=446,6 kcal/kg s 2 s1 2,1532 kcal / kg.K CBGD: TS NGUYỄN MINH PHÚ -18- Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHUTRÌNHMÁYLẠNH Điêm3’: có thể xem như trạng thái lỏng bão hòa và có nhiệt độ tương ứng t3’=200C, tra bảng ta được i3’ = i’=122,38 kcal/kg Điểm 4: i4=i3’=122,38 kcal/kg Trạng thái t (0C) P (at) i (kcal/kg)... 12,48 kcal / kg 52,2kW Năng suất giải nhiệt bình ngưng: Q N G i 2 i 3 0,252 446 ,6 128,09 336 kW BÀI 8.18 CBGD: TS NGUYỄN MINH PHÚ -19- Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHUTRÌNHMÁYLẠNH Điểm 1: t 1 20 o C i1=i”=279,25 kJ/kg; s1=s”=2,3561 kJ/kg.K x 1 Điểm 3: t 3 40 o C p3 =9,6549 bar; i3=i’=173,97 kJ/kg x 0 Điểm 2: s 2 s1 2,3561 kJ/kg.K i2=311,62 . CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -5- 3. CHU TRÌNH MÁY LẠNH NÉN HƠI 1 CẤP MỞ RỘNG 3.1. CHU TRÌNH Q LẠNH 1 2 3 4 S T 3' i lgp 1 2 3 4 nh ngha: G là chu trình. thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -6- 3.2. CHU TRÌNH Q NHIỆT 1 2 3 4 S T w q k q 0 1' i lgp 1 2 3 4 w q 0 q k 1' nh ngh: G là chu trình q nhi. 0 00 qq q w q k Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -2- 2. CHU TRÌNH MÁY LẠNH NÉN HƠI 1 CẤP 2.1. SƠ ĐỒ NGUN LÝ VÀ ĐỒ THỊ IV I II III 1 2 2 2 q k q 0 w p k p 0