Giáo trình kỹ thuật lạnh iuh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH BỘ MƠN KTL - ĐHKK GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT LẠNH (Lưu hành nội bộ) Tp Hồ Chí Minh 2015 MỤC LỤC Chương 1: CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA MÁY LẠNH 1.1 Khái niệm nóng lạnh 1.2 Phương pháp tạo nhiệt độ thấp 1.2.1 Làm lạnh chất biến đổi pha 1.2.2 Sự nóng chảy 1.2.3 Sự sôi 1.2.4 Thăng hoa 1.2.5 Làm lạnh cách giãn nở khí 1.2.6 Làm lạnh tiết lưu (hiệu ứng Joule-Thomson) 1.2.7 Làm lạnh hiệu ứng xoáy 1.2.8 Làm lạnh hiệu ứng nhiệt điện 1.3 Các giản đồ 1.3.1 Giản đồ T-S 1.3.2 Giản đồ i-P 1.4 Q trình nghịch khép kín 1.4.1 Chu trình lạnh 1.4.2 Năng suất lạnh suất lạnh riêng 1.4.3 Sự phụ thuộc suất lạnh vào nhiệt độ sôi t o nhiệt độ ngưng tụ tk 1.4.4 Chu trình bơm nhiệt 1.4.5 Chu trình hỗn hợp Chương 2: VẬT LIỆU LẠNH 2.1 Môi chất lạnh 2.1.1 Yêu cầu môi chất lạnh a Yêu cầu nhiệt động : b Yêu cầu hoá lý : c Yêu cầu sinh lý d Yêu cầu kinh tế 2.1.2 Một số môi chất lạnh thông dụng a Môi chất NH3 ( Amoniac) b Môi chất Freon 12 c Môi chất Freon 22 d Môi chất Freon 134a 2.2 Chất tải lạnh 2.2.1 Định nghĩa 2.2.2 Các yêu cầu chất tải lạnh a Tính chất hố học b Tính chất vật lý c Tính chất sinh lý d Tính kinh tế e Tính an tồn cháy nổ 2.2.3 Các chất tải lạnh thường dùng a Nước b Dung dịch nước muối NaCl c Dung dịch nước muối CaCl2 2.3 Dầu bôi trơn 2.3.1 Đại cương a.Nhiệm vụ dầu bôi trơn b Yêu cầu dầu bôi trơn c Phân loại 2.3.2 Một số tính chất dầu bơi trơn a Độ nhớt b Khối lượng riêng c Nhiệt độ đông đặc nhiệt độ lưu động d Nhiệt độ bốc cháy e Độ acid f Hàm lượng nước tính hút ẩm dầu g Sức căng bề mặt h Điểm anilin i Hàm lượng asfat j Tính ổn định nhiệt k Hình dạng mầu sắc l Sự sủi bọt m Độ dẫn điện n Độ dẫn nhiệt o Tính bơi trơn tính chất mài mịn 2.3.3 Các đặc tính riêng biệt dầu lạnh a Tính ổn định với môi chất lạnh b Nhiệt độ vẩn đục c Sự hồ tan dầu với mơi chất lạnh d Độ nhớt hỗn hợp e Độ lưu động hỗn hợp 2.3.4 Sử dụng dầu lạnh a Đại cương b Sử dụng dầu máy lạnh NH3 c Sử dụng dầu máy lạnh freon 2.3.5 Ảnh hưởng tính hịa tan dầu mơi chất lạnh đến làm việc hệ thống lạnh a Làm giảm suất lạnh b Đặc tính khởi động máy nén c Sự trao đổi nhiệt thiết bị d Sự tuần hoàn dầu hệ thống 2.4 Vật liệu cách nhiệt 2.4.1 Đại cương 2.4.2 Một số phương pháp cách nhiệt lạnh a Cách nhiệt bọt xốp: b Cách nhiệt phương pháp điền đầy c Phương pháp cách nhiệt chân khơng 2.4.3 Các tính chất vật liệu cách nhiệt lạnh a Yêu cầu vật liệu cách nhiệt lạnh b Hệ số dẫn nhiệt c Sự phụ thụôc vào khối lượng riêng d Phụ thuộc vào độ lớn lỗ xốp f Ảnh hưởng cấu trúc phân tử rắn g Ảnh hưởng độ ẩm h Ảnh hưởng áp suất khơng khí i Ảnh hưởng độ ẩm độ khuyếch tán ẩm đến tính chất vật liệu cách nhiệt j Độ ẩm cân vật liệu k Độ hút ẩm mao dẫn l Độ khuyếch tán ẩm qua vật liệu cách nhiệt m Một số tính chất khác Chương 3: CHU TRÌNH LẠNH MỘT CẤP NÉN 3.1 Chu trình Carnot ngược chiều 3.1.1 Định nghĩa 3.1.2 Sơ đồ nguyên lý đồ thị nhiệt động 3.1.3 Nguyên lý làm việc 3.1.4 Tính tốn chu trình 3.2 Chu trình khơ 3.2.1 Định nghĩa 3.2.2 Sơ đồ nguyên lý đồ thị nhiệt động 3.2.3 Ngun lý làm việc 3.2.4 Tính tốn chu trình 3.3 Chu trình lạnh, nhiệt ™ Quá lạnh, nhiệt: ™ Nguyên nhân gây lạnh, nhiệt: 3.3.1 Định nghĩa 3.3.2 Sơ đồ nguyên lý đồ thị nhiệt động 3.3.3 Nguyên lý làm việc 3.3.4 Tính tốn chu trình 3.4 Chu trình hồi nhiệt 3.4.1 Định nghĩa 3.4.2 Sơ đồ nguyên lý đồ thị nhiệt động 3.4.3 Nguyên lý làm việc 3.4.4 Tính tốn chu trình Chương 4: CHU TRÌNH MÁY LẠNH NHIỀU CẤP 4.1 Chu trình cấp, tiết lưu, làm mát trung gian phần 4.1.1 Định nghĩa 4.1.2 Sơ đồ nguyên lý 4.1.3 Đồ thị 4.1.4 Chu trình lý thuyết 4.1.5 Tính tốn chu trình 4.2 Chu trình cấp, tiết lưu, làm mát trung gian phần 4.2.1 Sơ đồ nguyên lý 4.2.2 Đồ thị 4.2.3 Chu trình lý thuyết 4.2.4 Tính tốn chu trình 4.3 Chu trình cấp, tiết lưu, làm mát trung gian tồn phần 4.3.1 Cơ sở hình thành 4.3.2 Sơ đồ nguyên lý 4.3.3 Đồ thị 4.3.4 Chu trình lý thuyết 4.3.5 Tính tốn chu trình 4.4 Chu trình cấp, tiết lưu, bình trung gian có ống xoắn 4.4.1 Cơ sở hình thành 4.4.2 Sơ đồ nguyên lý 4.4.3 Đồ thị 4.4.4 Chu trình lý thuyết 4.4.5 Tính tốn chu trình 4.5 Chu trình hồi nhiệt hai cấp nén 4.5.1 Định nghĩa 4.5.2 Sơ đồ nguyên lý 4.5.3 Đồ thị 4.5.4 Chu trình lý thuyết Chương 5: MÁY NÉN LẠNH 5.1 Công dụng phân loại máy nén 5.2 Máy nén pittơng 5.2.1 Q trình nén lý thuyết 5.2.2 Quá trình nén thực 5.2.3 Máy tầm nén 5.2.4 Máy nén hai tầm (Một máy tầm nén) 5.2.5 Các phận chi tiết máy nén pittơng a Đầu Van an tồn (Safety valve) cấu van b Bộ tải giảm tải (Unloader mechanism) c Van xoay tay d Cơ cấu bôi trơn (Lubrication mechanism) e Kính xem dầu (oil sight glass) f Bộ tản nhiệt dầu (Oil cooler) g Cơ cấu đệm kín (Shaft seal mechanism) h Thân máy ( cịn gọi cacter ) i Pistong sơ mi xylanh j Trục khuỷu l Tay biên m Cụm van hút, van đẩy 5.2.6 Tính tốn máy nén pittơng a Thể tích hút lý thuyết b Thể tích hút thực tế c Năng suất khối lượng máy nén d Hiệu suất nén công suất động yêu cầu e Năng suất lạnh máy nén 5.3 Máy nén roto 5.3.1 Máy nén roto lăn 5.3.2 Máy nén roto trượt 5.4 Máy nén xoắn ốc 5.5 Máy nén trục vít 5.5.1 Mở đầu 5.5.2 Cấu tạo máy nén trục vít 5.5.3 Nhiệt độ cuối tầm nén, tỉ số nén, hệ số cấp 5.5.4 Điều chỉnh suất lạnh máy nén 5.6 Máy nén ly tâm 5.7 Máy nén turbin 5.7.1 Định nghĩa 5.7.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc a Cấp nén b Tốc độ vòng quay c Ưu nhược điểm Chương 6: THIẾT BỊ NGƯNG TỤ 6.1 Đặc điểm thiết bị ngưng tụ hệ thống lạnh 6.1.1 Vai trị, vị trí thiết bị ngưng tụ 6.1.2 Đặc điểm thiết bị ngưng tụ 6.2 Khái niệm Phân loại thiết bị ngưng tụ 6.2.1 Khái niệm thiết bị ngưng tụ 6.2.2 Phân loại thiết bị ngưng tụ a Theo môi trường làm mát, chia thiết bị ngưng tụ thành nhóm b Theo đặc điểm q trình ngưng tụ mơi chất, chia thiết bị ngưng tụ thành nhóm lớn c Theo đặc điểm q trình lưu động mơi trường làm mát qua bề mặt trao đổi nhiệt chia thiết bị ngưng tụ thành nhóm 6.3 Thiết bị ngưng tụ làm mát nước 6.3.1 Bình ngưng tụ kiểu ống vỏ nằm ngang a Cấu tạo chung bình ngưng NH3 Freon b Nguyên lý họat động c Sự khác biệt bình ngưng ống vỏ nằm ngang NH3 bình ngưng ống vỏ nằm ngang Freon 6.3.2 Bình ngưng tụ ống vỏ thẳng đứng a Cấu tạo b Nguyên lý hoạt động c Năng suất làm việc d Ưu, nhược điểm bình ngưng tụ ống vỏ NH3 Freon 6.3.3 Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử kiểu ống lồng a Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử ƒ Cấu tạo ƒ Nguyên lý hoạt động b Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ƒ Cấu tạo ƒ Năng suất làm việc ƒ Nguyên lý hoạt động ƒ Ưu nhược điểm thiết bị kiểu phần tử kiểu ống lồng 6.3.4 Thiết bị ngưng tụ kiểu panen a Cấu tạo b Nguyên lý hoạt động c Ưu nhược điểm thiết bị 6.4 Thiết bị ngưng tụ làm mát khơng khí 6.4.1 Dàn ngưng đối lưu tự nhiên 6.4.2 Dàn ngưng đối lưu cưỡng a Cấu tạo b Nguyên lý hoạt động c Năng suất làm việc d Ưu nhược điểm thiết bị 6.5 Thiết bị ngưng tụ làm mát nước không khí 6.5.1 Thiết bị ngưng tụ kiểu tưới a Cấu tạo b Nguyên lý hoạt động c Năng suất làm việc d Ưu nhược điểm thiết bị 6.5.2 Thiết bị ngưng tụ kiểu bay a Cấu tạo b Nguyên lý hoạt động c Năng suất làm việc d Ưu nhược điểm thiết bị e Sự khác biệt thiết bị ngưng tụ kiểu bay kiểu tưới 6.6 Tính chọn thiết bị ngưng tụ * Tính chọn thiết bị ngưng tụ thường phải qua bước sau: 6.6.1 Chọn kiểu thiết bị thiết kế dự kiến chế độ làm việc dựa vào 6.6.2 Xác định phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ Qk q trình tính tốn nhiệt chu trình máy lạnh 6.6.3 Xác định độ chênh nhiệt độ trung bình mơi chất lạnh mơi trường ttb 6.6.4 Xác định hệ số truyền nhiệt k 6.6.5 Xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt F, m2 6.6.6 Xác định chiều dài tổng cộng ống thiết bị ngưng tụ 6.6.7 Bố trí kết cấu thiết bị ngưng tụ a Xác định số ống đường nước theo vận tốc nước chọn b Xác định tổng số ống c Xác định thông số m d Xác định đường kính mặt sàng D (đường kính vỏ) e Xác định số đường nước z f Xác định tiết diện ống để môi chất lưu động Chương 7: THIẾT BỊ BAY HƠI 7.1 Khái niệm phân loại thiết bị bay 7.1.1 Khái niệm thiết bị bay 7.1.2 Phân loại thiết bị bay a Theo môi trường làm lạnh b Theo mức độ chốn chỗ mơi chất lạnh lỏng thiết bị c Theo điều kiện tuần hoàn chất tải lạnh 7.2 Thiết bị bay làm lạnh chất lỏng 7.2.1 Thiết bị bay ống vỏ kiểu ngập a Cấu tạo Sự khác cấu tạo bình bay ống vỏ kiểu ngập amơniăc bình bay ống vỏ frêơn b Ngun lý làm việc c Ưu nhược điểm 7.2.2 Thiết bị bay ống vỏ môi chất sôi ống kênh a Bình bay ống vỏ chùm ống thẳng, chum ống chữ U ƒ Cấu tạo ƒ Ưu nhược điểm ƒ Nguyên lí làm việc b Thiết bị bay kiểu panen ƒ Cấu tạo ƒ Nguyên lí làm việc c Dàn lạnh xương cá d Dàn lạnh 7.3 Thiết bị bay làm lạnh không khí 7.4 Thiết bị bay làm lạnh khơng khí nước nước muối 7.4.1 Thiết bị bay làm lạnh khơng khí nước nước muối a Cấu tạo b Nguyên lý làm việc 7.4.2 Thiết bị làm lạnh khơng khí kiểu hỗn hợp a Cấu tạo b Nguyên lý làm việc c Ưu nhược điểm 7.5 Tính chọn thiết bị bay Các bước tính toán dàn lạnh 7.5.1 Chọn loại thiết bị bay 7.5.2 Tính diện tích trao đổi nhiệt 7.5.3 Xác định độ chênh nhiệt độ trung bình ttb 7.5.4 Xác định hệ số truyền nhiệt k 7.5.5 Xác định lưu lượng chất tải lạnh lỏng khơng khí làm lạnh 7.5.6 Xác định tổng chiều dài truyền nhiệt L 7.5.7 Xác định số ống hàng thiết bị tổn số ống thiết bị a Số ống hàng thiết bị, n1 b Tổng số ống thiết bị, n 7.5.8 Cách bố trí ống thiết bị bay a Xác định bước ống b Xác định số ống bố trí đường chéo lớn lục giác mặt sàng m 7.5.9 Xác định đường kính mặt sàng đường kính bình bay a Đường kính mặt sàng b Đường kính bình bay Chương 8: THIẾT BỊ TIẾT LƯU Lý thuyết chung tiết lưu 8.1 Van tiết lưu tay Van tiết lưu nhiệt 8.2.1 Nhiệm vụ 8.2.2 Cấu tạo 8.2.3 Nguyên lý làm việc 8.3 Van tiết lưu điện tử Chương 9: CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRONG HỆ THỐNG LẠNH 9.1 Thiết bị tách lọc 9.1.1 Thiết bị tách dầu a Lý cần phải tách dầu b Vị trí lắp đặt bình tách dầu c Cấu tạo nguyên lý hoạt động, phạm vi sử dụng bình tách dầu d Các lưu ý lắp đặt sử dụng bình tách dầu e Tính tốn chọn bình tách dầu 9.1.2 Thiết bị tách lỏng a Lý cần phải tách lỏng b Vị trí lắp đặt bình tách lỏng c Cấu tạo nguyên lý hoạt động, phạm vi sử dụng bình tách lỏng d Tính tốn chọn bình tách lỏng 9.1.3 Thiết bị tách khí khơng ngưng a Lý cần phải tách khí khơng ngưng b Ngun nhân khí khơng ngưng lọt vào bên hệ thống lạnh c Cấu tạo nguyên lý hoạt động bình tách khí khơng ngưng 9.1.4 Thiết bị lọc a Lý cần phải lắp đặt thiết bị tách lọc b Các loại thiết bị lọc ™ Thiết bị khử ẩm (hút ẩm): Thiết bị khử ẩm sử dụng hệ thống lạnh môi chất frêon Do trình lắp đặt, sửa chữa, nạp gas, nạp dầu ta đuổi gió hút chân khơng khơng triệt để hay vận hành áp suất chân không ẩm lọt vào tồn bên hệ thống Vì cần phải lắp đặt thiết bị lọc ẩm để giữ lại khơng cho chúng tuần hồn lẫn mơi chất lạnh Thiết bị lọc ẩm lắp đặt đường dẫn lỏng trước van tiết lưu, (đôi kết hợp thiết bị vừa có lọc ẩm lọc bẩn) Cấu tạo hiết bị hút ẩm có thân hình trụ, bên có chứa hạt hút ẩm xilicagen (SiO2) có đường kính ÷ 5mm Các hạt xilicagen có khẳ hút 40% lượng nước theo trọng lượng thân Khả hấp thụ xilicagen tái sinh cách đốt nóng lên nhiệt độ lớn 200 0C Ngồi ta sử dụng loại đá hoạt tính để khử ẩm Hình 9.5: Cấu tạo thiết bị lọc ẩm 1- hạt xilicagen; 4- lò xo; 2- vải lọc; 5- ống nối; 3- khung đở lưới; 6- thân bình; 166 7- nắp 9.2 Thiết bị chứa đựng 9.2.1 Bình chứa cao áp a Nhiệm vụ bình chứa cao áp: Bình chứa cao áp dùng để chứa môi chất lỏng áp suất cao nhiệt độ cao sau ngưng tụ đồng thời giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt cho thiết bị ngưng tụ, trì ổn định cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu Khi bảo trì, sửa chữa bình chứa cao áp có khẳ chứa hết tồn lượng môi chất lỏng hệ thống b Cấu tạo, vị trí lắp đặt bình chứa cao áp: Bình chứa cao áp có cấu tạo bình hình trụ nằm ngang bình lắp đặt đường ống thiết bị hình 9.6 Hình 9.5: Cấu tạo bình chứa cao áp Trong đó: đường gắn đồng hồ cao áp; thân bình; ống lỏng ra; đường nối van an toàn; ống nối xả khí khơng ngưng; đường lỏng vào; kính thủy xem mức lỏng; ống hồi lỏng từ xả khí về; 10 đường xả dầu; ống nối đường cân với bình ngưng; 11 đường xả cặn; 12 chân đế * Vị trí lắp đặt bình chứa cao áp: Bình chứa cao áp thường lắp sau thấp bình ngưng (dàn ngưng) 167 c Xác định thể tích bình chứa cao áp: Theo chức bình chứa, dung tích bình chứa cao áp phải đáp ứng yêu cầu: - Khi hệ thống vận hành, lượng lỏng cịn lại bìnhít 20% dung tích bình - Khi sửa chữa bảo dưỡng, bình có khả chứa hết tồn mơi chất sử dụng hệ thống chiếm khoảng 80% dung tích bình Ta kết hợp hai điều kiện chọn dung tích bình chứa cao áp khoảng 1,25 ÷ 1,5 thể tích mơi chất lạnh tồn hệ thống đạt yêu cầu Để xác định lượng môi chất hệ thống, người ta vào lượng môi chất có thiết bị hệ thống vận hành Ta xác định thể tích bình chứa: V = Kdt.G.v Trong đó: (9.7) + Kdt- hệ số dự trữ, Kdt = 1,25 ÷ 1,5; + G - tổng khối lượng mơi chất tồn hệ thống, kg; + v - thể tích riêng mơi chất lỏng nhiệt độ làm việc bình thuờng bình chứa, ta lấy t = tk = 35 ÷ 400C Khi dung tích bình qua lớn, nên sử dụng vài bình an toàn thuận lợi Tuy nhiên bình phải thơng với để cân luợng dịch bình 9.2.2 Bình chứa hạ áp a Nhiệm vụ bình chứa hạ áp: Trong nhiều hệ thống lạnh cần phải lắp đến bình chứa hạ áp, đặc biệt hệ thống lạnh hai cấp nén có sử dụng bơm khơng sử dụng bơm cấp dịch Bình chứa hạ áp có nhiệm vụ: - Chứa môi chất lỏng nhiệt độ thấp sau tiết lưu để bơm dịch lỏng ổn định cho hệ thống lạnh đổ tràn lỏng cho thiết bị bay không sử dụng bơm - Dùng tách lỏng dịng mơi chất hút máy nén Trong hệ thống lạnh có sử dụng bơm cấp dịch lượng lỏng sau dàn bay lớn sử dụng bình tách lỏngthì khơng có khà tách hết làm dễ gây ngập dịch cho máy nén.Vì ta đưa bình chứa hạ áp, lỏng tách rơi xuống phía đáy bình cịn hút máy nén 168 b Cấu tạo vị trí lắp đặt bình chứa hạ áp: * Cấu tạo: Bình chưa hạ áp có cấu tạo vỏ thép hình trụ tên thân bình lắp đường ống thiết bị: Hình 9.6: Cấu tạo bình chứa hạ ápkiểu thẳng đứng * Vị trí lắp đặt bình chứa hạ áp: Bình chứa hạ áp lắp sau van tiết lưu trước thiết bị bay hơi, lắp đặt nằm ngang chiếm nhiều diện tích bề mặt thống chất lỏng lớn nên khó tự động hóa Do người ta thường sử dụng bình chứa hạ áp lắp đặt thẳng đứng c Xác định thể tích bình chứa hạ áp: Thể tích bình chứa hạ áp chọnnhư sau: + V =0,375Vl - chất lỏng đưa vào dàn lạnh từ xuống (9.8) + V =0,75Vl - chất lỏng đưa vào dàn lạnh từ lên (9.9) Trong Vl thể tích chứa dàn lạnh trực tiếp 169 Ta chọn bình chứa hạ áp theo bảng sau: Các kích thước (mm) Thể tích Trọng lượng (m3) D H B d (kg) 1,68 800 3880 1116 150 785 2,70 1000 3990 1320 150 1285 3,41 1200 3565 1524 200 1645 4,55 1200 4560 1524 200 2000 9.2.3 Bình chứa tuần hồn a Nhiệm vụ bình chứa tuần hồn: Bình chứa tuần hoàn sử dụng hệ thống lạnh NH3 có sử dụng bơm cấp dịch để cung cấp NH3 lỏng cho dàn lạnh Trong bình chứa ln ln có lượng NH3 lỏng định để đảm bảo làm việc an toàn cho bơm dịch NH3 b Cấu tạo vị trí lắp đặt bình chứa tuần hồn: * Cấu tạo: bình chứa tuần hồn gần giống bình chứa hạ áp, có thân bình hình trụ thép lắp đặt nằm ngang lắp thẳng đứng lắp đặt phía hạ áp, sau van tiết lưu trước thiết bị bay Hình 9.6: Cấu tạo bình chứa tuần hồn kiểu nằm ngang 170 c Xác định thể tích bình chứa tuần hồn: Thể tích bình chứa tuần hồn chọn sau: - V = Vl , môi chất NH3 dẫn vào dàn lạnh từ trênxuống.(9.10) - V = 0,7Vl, môi chất NH3 dẫn vào dàn lạnh từ lên(9.11) Ta chọn bình chứa tuần hồn theo bảng sau: Các kích thước (mm) Thể tích Trọng lượng (m3) D L l d (kg) 0,75 600 3000 900 32 430 1,5 800 3600 1050 50 700 2,5 800 5730 2070 50 1030 3,5 1000 4825 1500 70 1450 5,0 1200 5340 1900 70 2220 9.2.4 Bình chứa bảo vệ Bình chứa bảo vệ bố trí phía hạ áp dùng để xả chất lỏng chưa bay hết dàn lạnh cưỡng trog bình tách lỏng lắp hệ thống lạnh khơng có bơm cấp dịch 9.2.5 Bình chứa dầu (Bình tập trung dầu) a Nhiệm vụ bình chứa dầu: Trong hệ thống lạnh sử dụng mơi chất NH3 bình tập trung dầu dùng để gom dầu từ thiết bị khác như: bình tách dầu, bầu dầu bình ngưng, bình bay hơi, bình chứa cao áp, bình chứa hạ áp, bình chứa tuần hồn, bình tách lỏng, … để giảm tổn thất giảm nguy hiểm xả dầu từ áp suất cao b Cấu tạo bình chứa dầu nguyên lý hoạt động: * Cấu tạo bình chứa dầu: Bình chứa dầu có cấu tạo gần giống bình chứa cao áp gồm phận sau: Thân bình hình trụ thép dày, đáy elip, bình có lắp kính thủy để xem mức dầu, van an toàn, đồng hồ báo áp suất, đường ống nối thu hồi dầu về, đường ống nối ống hút máy nén ống xả đáy bình máy xả ngồi 171 Hình 9.7: Cấu tạo bình chứa dầu đặt nằm ngang Trong đó: đường nối dầu vào; thân bình; đồng hồ áp kế ; ống lấy dầu; ống thủy ; lọc dầu đường xả cặn ; đường nối ống hút; 10 chân bình đường nối máy nén; * Nguyên lý hoạt động: Để thu hồi dầu từ thiếtbị bình chứa dầu, trước hết cần phải tạo chênh lệch áp suất bình phải thấp áp suất vị trí cần thu hồi dầu Để có áp suất thấp bình nhờ có đường nối thơng với ống hút máy nén, sau ta mở van xả dầu thiết bị để dầu tự động chảy bình Dầu từ bình chứa dầu hồi trở máy nén xả đem sử lý loại bỏ Trước xả dầu nên hạ áp suất bình xuống xấp xỉ áp suất khí quyển, khơng nên để áp suất chân khơng bình xả dầu, lúc không xả dầu mà dễ làm không khí bên ngồi lọt vào bên hệ thống c Chọn dung tích bình chứa dầu: Dung tích bình chứa dầu thường sử dụng cho hệ thống lạnh riêng rẽ chứa khoảng 60 ÷ 100 lít Đối với hệ thống lạnh trung tâm sử dụng dung tích bình lớn 172 9.2.6 Bình giữ mức lỏng – tách lỏng a Nhiệm vụ bình chứa dầu: Trong số hệ thống lạnh có tiết lưu kiểu ngập, người ta sử dụng bình giữ mức lỏng-tách lỏng nhằm cung cấp trì mức lỏng ln ngập thiết bị bay đồng thời cịn có chức tách lỏng lẫn dòng hút máy nén Bình giữ mức- tách lỏng sử dụng nhiều hệ thống lạnh khác như: Tủ cấp đơng, máy đá cây, đá vảy, tủ đơng gió,… b Cấu tạo bình bình giữ mức-tách lỏng: Hình 9.8: Cấu tạo bình giữ mức-tách lỏng Trong đó: ống dịch môi chất ra; chắn lỏng; ống tiết lưu lỏng vào; & ống lắp van phao; ống dẫn môi chất từ thiết bị bay vào; ống xả đáy; 10 chân bình ống lắp áp kế; ống dẫn hút máy nén; 173 Hình 9.9: Sơ đồ lắp đặt bình giữ mức - tách lỏng hệ thống máy đá 9.2.7 Bình trung gian a Nhiệm vụ bình trung gian: Bình trung gian có cơng dụng làm mát trung gian cấp nén hệ thống lạnh máy nén nhiều cấp.Tức là: - Làm mát môi chất máy nén hạ áp tới, để làm giảm nhiệt độ cuối trình nén tầm cao - Làm lạnh môi chất lỏng trước tiết lưu - Bình trung gian tham gia tách lỏng đảm bảo môi chất máy nén cấp cao áp bão hịa khơ - Bình trung gian cịn tham gia tách dầu b Cấu tạo bình trung gian: Bình trung gian thường hay sử dụng hệ thống lạnh hai cấp nén hay nhiều cấp nén.Thông thường có hai loại hay sử dụng bình trung gian khơng có ống xoắn bình trung gian có ống xoắn - Bình trung gian kiểu đặt đứng có ống xoắn ruột gà sử dụng cho mơi chất NH3 frêon - Bình trung gian nằm ngang sử dụng cho mơi chất frêon - Bình trung gian kiểu bảng 174 Hình 9.10: Cấu tạo bình trung gian kiểu đứng Trong đó: đường máy nén cao áp nón chặn xả NH3 lỏng đường nối van an toàn 10 lỏng vào lạnh ống xoắn môi chất đến từ máy nén hạ áp 11 lỏng từ ống xoắn đến van tiết lưu lỏng cho dàn lạnh đường dẩn lỏng từ van tiết lưu vào 12 đường xả dầu gắn đồng hồ áp kế 13 ống thủy xem mức lỏng 6,8 đường cân & lỏng với van phao 14 lỗ cân c Tính tốn bình trung gian: Tính chọn bình trung gian ta thường xác định thơng số sau: * Diện tích truyền nhiệt thiết bị trung gian: Ftg = Qtg qF , m2 (9.12) Qtg – công suất nhiệ trao đổi bình trung gian, W: Qtg = Qql + Qlm (9.13) 175 Qql - công suất nhiệt lạnhmôi chất lạnh trước tiết lưu, W; Qlm - công suất nhiệt làm mát trung gian, W; qF - mật độ dòng nhiệt thiết bị ngưng tụ, W/m2 + Với bình trung gian đặt thẳng đứng, có đường kính đủ lớn để tốc độ mơi chất bình khơng lớn để có khả tách lỏng tách dầu: 4V Dt =  ,m Với (9.13) V – lưu lượng thể tích bình, lưu lượng hút cấp hai, m3/s;  - tốc độ gas bình, ta chọn  = 0,6 m/s; * Độ dày thân bình:  PTK Dt C 200  CP  p tk (9.14) + PTK áp suất thiết kế, kG/cm2.Đối với bình trung gian PTK= 16,5kG/cm2; Trong đó: + Dt đường kính bình, mm; + hệ số bền mối hàn dạc thân bình Nếu hàn hồ quang = 0,7, ống ngun, khơng hàn = 1,0; +  CP ứng suất cho phaép vật liệu ứng với nhiệt độ thiết kế Với vật liệu chế tạo thân bình thường thép CT3, nhiệt độ thiết kế bình lấy 400C; + C hệ số dự trữ: C = ÷ 3mm 9.3 Thiết bị đường ống 9.3.1 Đường ống Đường ống dùng kỹ thuật lạnh loại ống đồng Freon ống thép khơng hàn Việc tính tốn kiểm tra sức bền khơng cần thiết đường ống thường chịu đựng áp lực Mpa Đường kính ống xác định theo biểu thức : 4m  , m (9.15) Trong đó: - m lưu lượng khối lượng, kg/s; 176 - khối lượng riêng môi chất, kg/m3; -  tốc độ chuyển động môi chất, m/s Trong hệ thống lạnh có đường ống hút, đường ống đẩy, đường ống dẫn lỏng Ngồi ra cịn có đường ống nước ống dẫn dầu,… * Đối với hệ thống lạnh môi chất NH3: +Ống đẩy: Sơn màu đỏ + Ống hút: Sơn màu xanh da trời hay bộc cách nhiệt + Ống dẩn lỏng: Sơn màu vàng + Ống dẩn nước muối: Sơn màu xám + Ống dẩn nước: Sơn màu * Đối với hệ thống lạnh môi chất freon: +Ống đẩy: Sơn màu đỏ + Ống hút: Sơn màu xanh hay bộc cách nhiệt + Ống dẩn lỏng: Sơn màu nhôm Bảng tốc độ chuyển động ống số loại môi chất: Loại ống Sử dụng môi chất Tốc độ chuyển động môi chất (m/s) Đường ống hút Amoniac NH3 (hơi) Frêon R22, R12 10 ÷ 20 Đường ống đẩy Amoniac NH3 Frêon R22, R12 12 ÷ 25 Đường ống dẫn Amoniac NH3 lỏng Frêon R22,R12 0.5 ÷ Ống nước muối 0,3 ÷ 1,0 Ống dẫn nước 0,5÷ 1,0 ÷ 15 10 ÷ 18 0,4 ÷ 1,0 177 9.3.2 Ống tiêu âm Các loại máy nén` pistông làm việc theo chu kỳ, dòng vào máy nén không liên tục mà cách quảng, tạo nên xung động đường ống nên thường có độ ồn lớn Để làm giảm độ ồn gây xung động đường ống hút ống đẩy máy nén người ta bố trí ống tiêu âm 9.3.3 Các loại van a Van chặn: Van chặn có nhiều loại tùy thuộc vào vị trí lắp đặt, chức năng, cơng dụng, kích cở, mơi chất, phương pháp làm kín, vật liệu chế tạo Dựa theo chức van chặn chia làm: Van chặn hút, van chặn đẩy, va lắp bình chứa, van lắp máy nén, van góc, Dựa theo vạt liệu chế tạo: Có van đồng, van thép hợp kim gang a) b) Hình 9.11: Cấu tạo loại van chặn đóng mở a) Van sử dụng cho mơi chất NH3 b)Van sử dụng cho frêon 178 * Loại van ba ngã b Van chiều: Van chiều bố trí đường đẩy máy nén để ngăn chặn chảy ngượccủa tác nhân lạnh từ bình ngưng trở trường hợp máy nén` bị cố máy nén tự động ngừng lại Cấu tạo van chiều đảm bảo tác nhân lạnh chuyển động theo chiều từ máy đến bình ngưng c Van an tồn: Van an tồn bố trí đầu đẩy máy nén thiết bị chứa chiệu áp lực cao Trên máy nén sử dụng van an tồn loại lo xo loại tyấm Ở tiết bị chiệu áp lực thường sử dụng loại van an toàn lo xo * Nguyên lý hoạt động: Khi áp suất thiết bị vượt giá trị cho phép van an toàn mở xả bỏ phần tác nhân lạnh trời xả phía hạ áp * Cấu tạo loại van an tồn: Trong đó: 1- cánh dẫn hướng; 2- ti van có chèn cao su; 3- chốp; 4- thân; 5- lò xo; 6- đai ốc; 7- nắp; 8-cái chụp; 9- trục van Hình 9.12: Cấu tạo van an tồn 179 Bảng áp suất tác nhân lạnh để van an toàn bắt đầu tác động: Tác nhân lạnh Về phía cao áp (at) Về phía hạ áp (at) Amoniac NH3 18,0 12,0 Frêon R12 18,5 11,5 Frêon R22 24,0 18,5 9.4 Một số thiết bị phụ khác 9.4.1 Thiết bị hồi nhiệt a Nhiệm vụ thiết bị hồi nhiệt: Thiết bị hồi nhiệt dùng để làm lạnh lỏng môi chất sau ngưng tụ trước vào van tiết lưu lạnh từ dàn bay trước máy nén, với hệ thống lạnh Freon nhằm tăng hiệu suất chu trình làm lạnh b Cấu tạo nguyên lý làm việc thiết bị hồi nhiệt: Thiết bị hồi nhiệt có nhiều dạng khác chung nguyên tắc thiết bị trao đổi nhiệt ngược dịng, mơi chất từ thiết bị bay phía ngồi ống xoắn, cịn lỏng mơi chất từ bình chứa đến ống xoắn Để thể tăng hiệu trao đổi nhiệt, ta tăng diện tích trao đổi nhiệt cách bố trí nhiều tầng ống xoắn phía Hình 9.13: Cấu tạo thiết bị hồi nhiệt a) nguyên lý cấu tạo b) thiết bị hồi nhiệt hãn Danfoss 180