Tính toán thiết kế hệ thống điều chỉnh nhiệt độ tháp giải nhiệt của hệ thống chiller

MỤC LỤC Mở đầu Chương 1: Tổng quan đối tượng công nghệ Sơ lược công nghệ hệ thống 1.1 Khái quát hệ thống chiller 1.2 Phân loại lựa chọn hệ thống chiller .7 1.3 Lựa chọn loại tháp giải nhiệt 15 1.4 Tính tốn thông số nhiệt độ nước ra, vào tháp giải nhiệt 18 Các vịng điều chỉnh hệ thống điều khiển giám sát 19 2.1 Điều khiển máy nén lạnh .19 2.2 Điều khiển bơm nước lạnh 19 2.3 Điều khiển nhiệt độ dàn ngưng .20 2.4 Điều chinh nhiệt độ tháp giải nhiệt .20 Chương 2: Thiết kế vòng điều khiển đối tượng cho 22 Luận chứng chọn giải pháp điều khiển .22 1.1 Sơ đồ P&ID 22 2.2 Sơ dồ cấu trúc 23 Luận chứng lựa chọn thiết bị .23 2.1 Lựa chọn thiết bị đo .23 Chương 3: Cơ sở mơ hình hóa tổng hợp điều chỉnh 31 Cơ sở mơ hình hóa đối tượng .31 1.1 Đối tượng mơ hình hóa 31 1.2 Đặc tính mơ hình đối tượng cơng nghiệp 33 Phương pháp tổng hợp điều khiển bền vững tối ưu 38 2.1 Khái quát điều khiển 39 2.2 Cấu trúc tựa bền vững điều chỉnh hệ thống 42 2.3 Hệ bền vững định chuẩn số giao động mềm 44 2.4 Tổng hợp điều chỉnh bền vững 46 Các tiêu đánh giá chất lượng 46 3.1 Khái niệm chất lượng trình điều chỉnh 47 3.2 Chất lượng chuyển trạng thái .48 Chương 4: Tổng hợp đánh giá chất lượng điều chỉnh .52 1.Mơ hình hóa đối tượng 52 2.Tổng hợp điều chỉnh tối ưu 54 2.2 Tổng hợp điều chỉnh bền vững tối ưu .54 3.Đánh giá chất lượng điều chỉnh 56 3.1 Đặc tính đầu theo kênh đặt 56 Kết luận 57 Mở đầu Ngày nay, xã hội ngày phát triển kéo theo chất lượng sống người ngày tăng lên, phần để thích nghi với điều kiện khắc nghiệt thời tiết Các tòa nhà cao tầng, văn phòng, khách sạn, mọc lên nhiều Một hệ thông thiếu, kèm với việc xây dựng tòa nhà hệ thống điều hịa khơng khí Xét thấy hệ thống quan cần thiết nên cần tinh toán thiêt kế mội cách cẩn thận tỷ mỉ để đáp ứng nhu cầu tòa nhà cao điểm Một hệ thống lạnh gồm nhiều phần cấu thành Trong khuôn khổ đồ án em xin đề cập tới phần thiết kế “hệ thống điều khiển nhiệt độ cho tháp giải nhiệt hệ thống chiller” Để thiết kế hệ thống điều khiển tháp giải nhiệt hệ thống chiller cần áp dụng số kiến thức sở ngành liên quan đến điền chỉnh hệ thống, số mơn “Lý thuyết điều chỉnh q trình nhiệt” Cùng với ta cần hiểu rõ cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống chiller Cộng thêm lấy thông số nhiệt độ nước giải nhiệt dàn nóng hệ thống chiller để tính tốn thêm phần sát với thực tiễn Giúp xây dựng tính tốn chi tiết hệ thống ta cần sử dụng triệt để kiến thức học môn Lý thuyết điều chỉnh trình nhiệt phầm mềm phụ trợ Dưới em xin trình bày chi tiết nội dung đồ án: “Tinh toán thiết kế hệ thống điều chỉnh nhiệt độ tháp giải nhiệt hệ thống chiller” Chương 1: Tổng quan đối tượng công nghệ 1.Sơ lược công nghệ hệ thống 1.1 Khái quát hệ thống chiller 1.1.1 Khái quát chiller Chiller loại máy phát sinh nguồn lạnh để làm lạnh đồ vật, thực phẩm Ở máy lạnh người ta ln thấy nguồn lạnh nguồn nóng môi trường xung quanh dù chạy với nguyên lý Thực máy lạnh máy bơm nhiệt Tùy theo mục đích sử dụng mà người ta gọi cho thích hợp Ở máy lạnh nguồn lạnh sử dụng mục đích chính, máy bơm nhiệt, nguồn nóng chủ yếu phục vụ cho nhu cầu Nhiều trường hợp thuận lợi ta thiết kế sử dụng hai nguồn nóng lạnh, tiết kiệm nhiều lượng máy sản xuất nước lạnh dùng hệ thống điều hịa khơng khí trung tâm, sử dụng nước chất tải lạnh Nước làm lạnh qua bình bốc (thường vào 12 độ độ) Thực chất máy chiller gồm thiết bị chu trình nhiệt máy nén, van tiết lưu, thiết bị ngưng tụ thiết bị bay Ngồi có thêm số thiết bị khác Thường chiller sản xuất nguyện cụm không tách rời Chiller phải đạt tiêu chuẩn theo ARI 1.1.2 Khái quát hệ thống làm lạnh nước chiller Các thiết bị gồm có: - Cụm máy lạnh Chiller - Tháp giải nhiệt ( sử dụng TBNT nước ) - Bơm nước giải nhiệt, bơm nước lạnh - Dàn lạnh FCU hay AHU - Bình giãn nở *)Cụm máy chiller: - Máy nén lạnh(N) - Dàn bay hơi(HH) - Dàn ngưng tụ(NT) - Van tiết lưu( TL) thống Hình 1: Chu trình lạnh Hình 2: sơ đồ khối hệ -1-2 : máy nén nén mơi chất có nhiệt độ thấp (t o), áp suất thấp(po) lên nhiệt độ cao (tk), áp suất cao (pk) - 2-3: môi chất có nhiệt độ cao(tk), áp suất cao(pk) ngưng tụ dàn ngưng thành trạng thái lỏng sôi - 3-4: Môi chất tiết lưu đẳng entanpi xuống áp suất thấp po - 4-1: Môi chất qua dàn bay hơi, nhận nhiệt từ nước hóa vào máy nén *) Tháp giải nhiệt: Tháp giải nhiệt thiết bị sử dụng để giảm nhiệt độ dòng nước cách trích nhiệt từ nước thải khí Tháp giải nhiệt tận dụng bay nhờ nước bay vào khơng khí thải khí Kết là, phần nước cịn lại làm mát đáng kể Tháp giải nhiệt làm giảm nhiệt độ nước thấp so với thiết bị sử dụng khơng khí để loại bỏ nhiệt, tản nhiệt ô tô, sử dụng tháp giải nhiệt mang lại hiệu cao mặt lượng chi phí *) Dàn lạnh FCU AHU FCU(Fan-Coil Unit) Đúng tên gọi cấu tạo FCU gồm có Quạt - Fan Dàn ống - Coil, số trường hợp có thêm sấy điện (heater) hạn chế với điều kiện VN Đây thiết bị xử lý khơng khí bản, công suất thường nhỏ, tớ nhớ khơng nhầm có từ 2kW đến 20kW (có thể khác biệt theo hãng) FCU có đầy đủ kiểu Cassette thổi tròn / hướng / hướng, Áp tường / trần, Giấu tường / trần , Treo tường, Âm trần nối ống gió AHU(Air-Handling Unit): Thiết bị xử lý khơng khí Cấu tạo AHU phức tạp FCU nhiều, thường chia làm nhiều module: hộp hịa trộn, lọc khơng khí, gia nhiệt sơ cấp, dàn ống, gia nhiệt thứ cấp, quạt ly tâm tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng mà lắp đặt thiết bị Công suất AHU lớn, tối thiểu 30kW (ấy theo tớ biết) nối ống gió dẫn tới miệng phân phối gió mà Trong số tài liệu, người ta coi FCU AHU loại nhỏ dùng để cấp lạnh cho khu vực nhỏ Kiểu phân loại mặt cấu tạo phạm vi sử dụng Để phân biệt FCU AHU cần phải vào cấu tạo công suất lạnh Ranh giới cấu tạo mong manh, cơng suất lạnh nhận biết đặc biệt rõ ràng Nguyên lý hoạt động hệ thống làm lạnh nước chiller: -Máy nén hút môi chất để trì áp suất bay khơng đổi TBBH nén môi chất lên áp suất cao nhiệt độ cao Sau đưa vào TBNT để ngưng tụ thành lỏng, qua van tiết lưu hạ áp suất nhiệt độ môi chất lạnh xuống nhiệt độ to để làm lạnh nước - Nước lạnh bơm đưa đến FCU để làm lạnh khơng khí phòng Nước lạnh sau trao đổi nhiệt nóng lên quay TBBH để làm lạnh - Môi chất sau qua máy nén qua thiết bị ngưng tụ trao đổi nhiệt nóng với nước Nước giải nhiệt sau nhận nhiệt vào tháp giải nhiệt để hạ nhiệt độ sau tuần hoàn trở lại dàn ngưng tụ 1.2 Phân loại lựa chọn hệ thống chiller Việc phân loại chiller có nhiều cách: + Như theo máy nén (Piston, trục vít, xoắn ốc, ) - Máy nén piston: Máy nén kiểu kín: Máy nén kiểu hở: Khi máy hoạt động piston điều khiển trục khuỷu thông qua truyền , phía xilanh van hút van xả Trong máy nén khí thường có từ đến sáu xilanh gọi cụm xilanh Khi van hút mở thời điểm piston chuyển phía trung tâm chêt thể tích xilanh tăng chảy vào xilanh Do có khác biệt áp suất bên xilanh áp suất dòng hút nên van mở mở bứt đầu trình hút Tại điểm áp suất xilanh lớn so với áp suất dòng chảy khiến cho van xả mở cho phép khí ngồi xilanh đồng thời kết thúc q trình nạp khí Thể tích tiếp tục giảm điểm , trì đủ khác biệt áp suất van xả mở Cũng thời điểm piston lên đến điểm chết đảo ngược hướng Ở điểm chết piston đến điểm dừng hoàn chỉnh trước đổi chiều áp suất qua van tương đương van xả đóng lại Khi piston chuyển điểm tăng thể tích giảm áp suất xilanh , áp suất xilanh giảm thấp so với áp suất dịng hút van nạp khí lại mở tiếp tục q trình nạp khí Chu kỳ lặp lại tuần hoàn Về máy nén khí piston cấp hoạt động dựa trình : hút, nén xả khí - Máy nen trục vít: Máy nén khí trục vít roto có dầu bơi trơn Các phận làm việc loại máy nén khí trục vít không tiếp xúc với không tiếp xúc với thân máy , trục vít cho phép tiếp xúc với trường hợp có cung cấp dầu bơi trơn cho máy nén khí Hai trục vít có mối vít ăn khớp quay ngược chiều nhau.Trục dẫn nhận truyền động từ động truyền cho trục bị dẫn Khi trục vít quay xảy q trình hút khí đàu hút, tiếp q trình nén khí, q trình kết thúc khơng gian chứa khí nối tiếp với đầu đẩy lúc xảy q trình đẩy khí vào ống đẩy Khí hút từ đầu sang