Tính toán kiểm tra hệ thống lạnh nh3 công ty satra

Cũng nhờ có kỹ thuật lạnh, việc ứng dụng công nghệ mà nó mang lại để điều hòa nhiệt độ, độ ẩm mà từ đó cải thiện chất lượng cuộc sống của chúng ta, giúp mang lại một môi trường làm việc

TỔNG QUAN

Lý do và mục đích chọn đề tài

Kỹ thuật lạnh đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành nghề và lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong chế biến và bảo quản thực phẩm Với nguồn lương thực dồi dào hiện nay, việc bảo quản thực phẩm sau khi đánh bắt và thu hoạch là cần thiết để duy trì chất lượng và kéo dài thời gian sử dụng Hệ thống lạnh là giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề này Tuy nhiên, việc tính toán và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống lạnh là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định Nhóm chúng tôi đã chọn đề tài "tính toán kiểm tra hệ thống NH3" để củng cố kiến thức đã học và khám phá tầm quan trọng của kỹ thuật lạnh trong đời sống hiện nay.

Phương pháp nghiên cứu

Để triển khai tính toán kiểm tra hệ thống từ bản vẽ sơ đồ nguyên lý, nhóm em dựa vào kiến thức tích lũy trong 4 năm qua, đặc biệt là môn Kỹ Thuật Lạnh và Chuyên Đề Lạnh do PGS.TS Hoàng An hướng dẫn Sự hỗ trợ tận tình của thầy cùng với tài liệu tâm huyết và các nguồn tài liệu từ internet đã giúp nhóm em hoàn thiện bài đồ án này một cách hiệu quả.

Giới hạn của đề tài

Giới thiệu về công ty thương mại Sài Gòn Satra

Tổng quan về hệ thống lạnh trong bản vẽ

Bản vẽ có nhiều hệ thống riêng biệt, được vận hành bởi từng cụm máy nén khác nhau Để đơn giản hóa và dễ dàng quản lý, chúng tôi sẽ chia hệ thống trên bản vẽ thành 4 cụm riêng biệt, giúp dễ dàng theo dõi và phân tích từng phần của hệ thống.

1.5.1 Hệ thống lạnh cho cụm A

Cụm A gồm máy nén một cấp piston có công suất Q0 = 205 kW chạy cho 7 kho lạnh có tổng công suất Q0 #0 kW và ở nhiệt độ bay hơi t0 = 0°C

1.5.2 Hệ thống lạnh cho cụm B

Cụm B sử dụng 4 máy nén trong đó có 3 máy nén của hãng MYCOM trong đó : + 2 máy nén 2 cấp N42B có công suất Q0 = 103 kW

+ 1 máy nén 2 cấp N62B có công suất Q0 = 136 kW

+ 1 máy nén 2 cấp có công suất Q0 = 220 kW

Các máy nén được sử dụng cho các thiết bị bay hơi trong cụm B, bao gồm 10 dàn lạnh Cụ thể, có 4 cối đá vảy: 2 cối có công suất Q0 = 60 kW, hoạt động với công suất 10 tấn/ngày, và 2 cối có công suất Q0 = 30 kW, hoạt động với công suất 5 tấn/ngày, tại nhiệt độ bay hơi t0 = -28°C.

+ 10 dàn bay hơi có nhiều công suất khác nhau

1.5.3 Hệ thống lạnh cho cụm C

Cụm C sử dụng 2 máy nén piston 2 cấp có công suất Q0 = 143 kW chạy cho 3 tủ đông gió và 1 tủ đông tiếp xúc :

+ Tủ đông gió Q0 = 72 kW cấp đông 360kg/h ở nhiệt độ bay hơi t0 = -40°C

+ Tủ đông tiếp xúc có Q0 = 85 kW cấp đông 1000kg/ mẻ t0 = -45°C

1.5.4 Hệ thống lạnh cho cụm D

Cụm D sử dụng 3 máy nén piston 2 có công suất Q0 = 110 kW chạy cho 3 hệ thống băng chuyền IQF có công suất Q0 = 110 kW làm việc 500kg/h ở nhiệt độ bay hơi t0 = -45°C

THIẾT LẬP VÀ TÍNH TOÁN CHU TRÌNH

Tính toán chu trình cụm A

+ Tổng công suất của dàn lạnh cụm A là:

+ Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 35 0 C

+ Chọn độ quá lạnh: ∆tql = 5 0 C

=> Nhiệt độ quá lạnh là: tql = tk - ∆tql = 35 – 5 = 30 o C

+ Chọn độ quá nhiệt: ∆tqn = 5 0 C

=> Nhiệt độ quá nhiệt là : tqn = t0 + ∆tqn = 0 + 5 = 5 o C

Bảng 2.1: Thông số ban đầu cụm A

STT Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

3 Nhiệt độ bay hơi Tk 0C 35

4 Nhiệt độ quá lạnh Tql 0C 30

5 Nhiệt độ quá nhiệt Tqn 0C 5

- Sơ đồ nguyên lý cụm A:

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý 1 cấp Chú thích: MN: Máy nén; TBBH: thiết bị bay hơi; TBNT: thiết bị ngưng tụ;

Môi chất ở trạng thái hơi bão hòa khô được hút vào máy nén và nén đoạn nhiệt đến trạng thái hơi quá nhiệt Sau đó, môi chất được đẩy đến thiết bị ngưng tụ (TBNT) để ngưng thành lỏng bão hòa Tiếp theo, môi chất được đưa đến van tiết lưu (VTL) để giảm áp suất và trở thành trạng thái hơi bão hòa ẩm Cuối cùng, môi chất được đưa đến thiết bị bay hơi (TBBH) để trở về trạng thái hơi bão hòa khô ban đầu, sau đó được hút về đầu hút máy nén và tiếp tục chu trình làm việc.

- Thiết lập đồ thị LgP-h và T-s:

Hình 2.2: Đồ thị LgP-h và T-s chu trình A Các quá trình chu trình lạnh 1 cấp sử dụng NH 3 :

+ Quá trình 1-1’: Quá trình quá nhiệt hơi hút về máy nén trong thiết bị bay hơi + Quá trình 1’-2: Quá trình nén đoạn nhiệt đẳng Entrolpy bên trong máy nén

+ Quá trình 2-3: Quá trình ngưng tụ đẳng áp ở thiết bị ngưng tụ

+ Quá trình 3-3’: Quá trình quá lạnh trong thiết bị ngưng tụ

+ Quá trình 3’-4: Quá trình tiết lưu đẳng Entanpy

+ Quá trình 4-1’: Quá trình bay hơi đẳng áp ở thiết bị bay hơi

Thông số các điểm nút chu trình được tra trong bảng và đồ thị của môi chất NH3 theo tiêu chuẩn 2017 – ASHRAE Handbook – Fundamentals

+ tk = 35 o C ứng với pk = 13.51 (bar)

Từ t0 và tk ta tính được tỷ số nén chu trình: k 0 p 13.5 π  p  4.29  3.15 13  (2.1)

Bảng 2.2: Thông số tại các điểm nút của cụm A Điểm t o C p (bar) h (kJ/kg) s (kJ/kgK) v (m 3 /kg)

+ Công nén riêng: l = h2 – h1’ = 1670 – 1480 = 190 kJ/kg (2.2)

+ Năng suất lạnh riêng: q0 = h1’ – h4 = 1455-360 = 1095 kJ/kg (2.3)

+ Năng suất nhiệt riêng: qk = h2 – h3’ = 1670 – 330 = 1340 kJ/kg (2.4)

+ Lưu lượng môi chất qua máy nén:

+ Nhiệt lượng tỏa ra ở thiết bị ngưng tụ:

+ Năng suất thể tích thực tế của máy nén:

• Ns là công nén lý thuyết

• l = h2 – h1’ công nén riêng, kJ/kg

• m1 : lưu lượng môi chất qua máy nén

- Thống kê số liệu cụm A:

Bảng 2.3: Bảng số liệu tính toán cụm A

1 Năng suất lạnh riêng q0 kJ/kg 1095

2 Công nén riêng l kJ/kg 190

3 Năng suất nhiệt riêng qk kJ/kg 1340

4 Lưu lượng môi chất qua máy nén ml kJ/s 0.21

5 Nhiệt lượng tỏa ra ở TBNT Qk kW 281.4

6 Năng suất thể tích thực tế Vtt m 3 /s 0.058

7 Công nén đoạn nhiệt Ns kW 39.9

Tính toán chu trình cụm B

+ Tổng công suất cụm B gồm: 10 dàn lạnh + 4 cối đá vảy:

+ Độ quá lạnh (trong thiết bị ngưng tụ): ∆tql = 5 0 C

=> Ta có nhiệt độ quá lạnh tql = tk - ∆ql = 35 – 5 = 30 o C

+ Độ quá nhiệt (trong thiết bị bay hơi): ∆tqn = 5 0 C

=> Ta có nhiệt độ quá nhiệt tqn = t0 + ∆qn = -28 + 5 = -23 o C

Bảng 2.4: Bảng thông số cụm B

2 Nhiệt độ ngưng tụ Tk 0C 35

4 Nhiệt độ quá lạnh Tql 0C 30

5 Nhiệt độ quá nhiệt Tqn 0C -23

- Sơ đồ nguyên lí cụm B:

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý 2 cấp Chú thích: MNCA: Máy nén cao áp; MNHA: máy nén hạ áp; TBBH: thiết bị bay hơi;

TBNT: thiết bị ngưng tụ; VTL: van tiết lưu; BTG: bình trung gian

Môi chất ở trạng thái hơi bão hòa khô được máy nén hút vào và nén đến trạng thái hơi quá nhiệt tại điểm (2) với áp suất Ptg và nhiệt độ t2 Sau đó, môi chất sẽ được chuyển vào bình trung gian để hòa trộn với môi chất được trích ra từ đường lỏng cao áp.

Tiết lưu giúp làm mát môi chất thành hơi bão hòa khô trước khi vào đầu hút máy nén cao áp tại điểm (3) Môi chất tiếp tục được nén ở trạng thái nhiệt tại điểm (4) và được đẩy vào thiết bị ngưng tụ Tại đây, hơi môi chất nhả nhiệt đẳng áp ra môi trường và ngưng tụ thành lỏng ở trạng thái (5), sau đó chia thành hai đường.

Đường thứ nhất đi qua tiết lưu 1, nơi môi chất được giảm áp suất và nhiệt độ xuống mức Ptg ở trạng thái (7) Hơi sau tiết lưu TL1 tại trạng thái (7) kết hợp với lượng lỏng bay hơi làm mát hơi của MNHA, cùng với phần lỏng bay hơi để quá lạnh lỏng cao áp trong ống xoắn bình trung gian, sẽ được đầu hút MNCA hút về ở trạng thái (8).

Đường thứ hai của hệ thống bắt đầu khi lượng lỏng cao áp đi qua ống xoắn trong bộ trao đổi nhiệt (BTG) và được làm quá lạnh ở trạng thái (6) Sau đó, lỏng môi chất đi qua thiết bị làm lạnh thứ hai (TL2), giảm nhiệt độ và áp suất xuống mức áp suất bay hơi ở trạng thái (10) trước khi vào thiết bị bay hơi (TBBH) Tại đây, lỏng môi chất nhận nhiệt từ môi trường cần làm mát, sôi và hóa hơi Cuối cùng, hơi môi chất sau khi ra khỏi TBBH sẽ được máy nén hút về ở trạng thái hơi bão hòa khô (1) và tiếp tục chu trình.

- Thiết lập dồ thị LogP-h và T-s:

Hình 2.4: Đồ thị LogP-h và T-s cụm B Các quá trình chu trình lạnh cấp 2 sử dụng môi chất NH 3 :

+ Quá trình 1-1’: quá trình quá nhiệt hơi hút hạ áp (xảy ra tại TBBH)

+ Quá trình 1’-2: nén đoạn nhiệt đẳng entropy (nén hạ áp)

+ Quá trình 2-3: làm mát hơi quá nhiệt hạ áp

+ Quá trình 3-4: nén đoạn nhiệt đẳng entropy (nén cao áp)

+ Quá trình 4-5: nhả nhiệt đẳng áp tại TBNT

+ Quá trình 5-5’: quá lạnh lỏng (xảy ra trong TBNT)

+ Quá trình 5’-6: quá lạnh lỏng (xảy ra trong ống xoắn BTG)

+ Quá trình 6-10: tiết lưu đẳng entanpy từ áp suất Pk xuống áp suất P0

+ Quá trình 5’-7: tiết lưu đẳng entanpy lần 2 từ áp suất Ptg xuống áp suất Ptg.

+ Quá trình 10-1: bay hơi đẳng áp ở TBBH

• tk = 35 o C ứng với pk = 13.5(bar)

+ Áp suất trung gian: tg pk p0 1.31 13.5 4.2 bar

=> ttg = -1 o C (tra bảng bão hòa của môi chất NH3 dựa trên áp suất trung gian)

+ Từ t0 và tk ta tính được tỷ số nén chu trình: pk 13.5 π   10.3

Với tỉ số nén là π 3 Ta có nhiệt độ quá nhiệt tqn = t0 + ∆qn = -40 + 5 = -35 o C

Bảng 2.7: Bảng thông số cụm C

4 Nhiệt độ quá lạnh Tql 0C -35

- Sơ đồ ngyên lý cụm C:

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý cụm C Chú thích: MNCA: Máy nén cao áp; MNHA: Máy nén hạ áp; TBBH: Thiết bị bay hơi;

TBNT: Thiết bị ngưng tụ; VTL: Van tiết lưu; BTG: Bình trung gian

Môi chất ở trạng thái hơi bão hòa khô được máy nén hút vào và nén đến trạng thái hơi quá nhiệt tại điểm (2) với áp suất Ptg và nhiệt độ t2 Sau đó, môi chất sẽ vào bình trung gian để hòa trộn với môi chất được trích ra từ đường lỏng cao áp.

Tiết lưu được sử dụng để làm mát môi chất thành hơi bão hòa khô trước khi vào đầu hút máy nén cao áp Môi chất tiếp tục được nén lên trạng thái ở điểm và được đẩy vào thiết bị ngưng tụ Tại thiết bị ngưng tụ, hơi môi chất nhả nhiệt đẳng áp ra môi trường và ngưng tụ thành lỏng, sau đó chia thành hai đường.

Đường thứ nhất đi qua tiết lưu 1, nơi môi chất được tiết lưu giảm áp và nhiệt độ xuống áp suất Ptg tại trạng thái (7) Phần hơi sau TL1 ở trạng thái (7) cùng với lượng lỏng bay hơi giúp làm mát hơi của MNHA, đồng thời phần lỏng bay hơi cũng được sử dụng để quá lạnh lỏng cao áp trong ống xoắn bình trung gian, từ đó được đầu hút MNCA hút về ở trạng thái (8).

Đường thứ hai trong hệ thống BTG là nơi mà lượng lỏng cao áp đi qua ống xoắn và được quá lạnh ở trạng thái (6) Sau đó, nó đi qua TL2, nơi nhiệt độ và áp suất giảm xuống mức áp suất bay hơi ở trạng thái (10) trước khi vào TBBH Tại TBBH, lỏng môi chất hấp thụ nhiệt từ môi trường cần làm mát, dẫn đến quá trình sôi hóa hơi Hơi sau khi ra khỏi TBBH sẽ được MNHA hút về ở trạng thái hơi bão hòa khô (1) và tiếp tục chu trình.

Hình 2.6: Đồ thị LgP-h và T-s chu trình cụm C Các quá trình chu trình lạnh cấp 2 sử dụng môi chất NH 3

+ Quá trình 6-10: tiết lưu đẳng entanpy từ áp suất Pk xuống áp suất P0

+ Quá trình 5’-7: tiết lưu đẳng entanpy lần 2 từ áp suất Ptg xuống áp suất Ptg.

• tk = 35 o C ứng với pk = 13.5 (bar)

+ Áp suất trung gian: tg pk p0 3.12 bar

+ Từ t0 và tk ta tính được tỷ số nén chu trình: k 0 π p 18.75 13 p 

Vậy cụm C sử dụng chu trình 2 cấp

+ Tính nhiệt độ quá lạnh ra khỏi ống xoắn (trong BTG): Điểm 6 là trạng thái môi chất sau khi được làm lạnh trong BTG thông qua ống xoắn Nên t6 = t9 + (3 ÷ 5 o C)

Bảng 2.8: Thông số tại các điểm nút của cụm C Điểm t( o C) p(bar) h(kJ/kg) s(kJ/kg.K) v(m 3 /kg)

+ Năng suất lạnh riêng: q0 = h1’ – h10 = 1425 - 170 = 1250 kJ/kg

+ Năng suất lạnh riêng thể tích:

+ Áp dụng phương trình cân bằng năng lượng ở BTG ta có:

+ Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén hạ áp:

+ Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cao áp:

+ Thể tích hút thực tế của máy nén cao áp:

1 q = h – h ’ × m = 1657 - 330 × 1.226 = 1711.83 kJ/kg m + Nhiệt lượng nhả ra ở TBNT:

- Thống kê số liệu cụm C:

Bảng 2.9: Bảng số liệu tính toán cụm C

2 Năng suất lạnh riêng thể tích qv KJ/m 3 786.16

3 Công nén riêng l kJ/kg 454.29

4 Năng suất nhiệt riêng qk kJ/kg 1711.83

5 Lưu lượng hơi qua MNHA ml kJ/s 0.24

6 Lưu lượng hơi qua MNCA m3 Kg/s 0.246

8 Thể tích hút qua MNCA VhCA m 3 /s 0.091

Tính toán chu trình cụm D

Gồm: 3 băng chuyền IQF 110 KW

+ Độ quá lạnh (trong thiết bị ngưng tụ): ∆tql = 5 0 C

=> Ta có nhiệt độ quá lạnh: tql = tk - ∆ql = 35 - 5 = 30 o C

+ Độ quá nhiệt (trong thiết bị bay hơi): ∆tqn = 5 0 C

=> Ta có nhiệt độ quá nhiệt: tqn = t0 + ∆qn = -45 + 5 = -40 o C

Bảng 2.10: Bảng thông số cụm D

4 Nhiệt độ quá lạnh Tql 0C -40

- Sơ đồ nguyên lý cụm D:

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý cụm D Chú thích: MNCA: Máy nén cao áp; MNHA: Máy nén hạ áp; TBBH: Thiết bị bay hơi;

TBNT: Thiết bị ngưng tụ; VTL: Van tiết lưu; BTG: Bình trung gian

Môi chất ở trạng thái hơi bão hòa khô được máy nén hút vào và nén đến trạng thái hơi quá nhiệt tại điểm (2) với áp suất Ptg và nhiệt độ t2 Sau đó, môi chất vào bình trung gian để hòa trộn với môi chất từ đường lỏng cao áp tại điểm (5) và được tiết lưu để làm mát thành hơi bão hòa khô trước khi trở lại đầu hút máy nén cao áp tại điểm (3) Tiếp theo, môi chất tiếp tục được nén lên trạng thái tại điểm (4) và được đẩy vào thiết bị ngưng tụ, nơi hơi môi chất nhả nhiệt đẳng áp ra môi trường và ngưng tụ thành lỏng tại trạng thái (5), sau đó chia làm hai đường.

Đường thứ nhất đi qua tiết lưu 1, nơi môi chất được tiết lưu, giảm áp suất và nhiệt độ xuống mức Ptg ở trạng thái (7) Hơi sau tiết lưu 1 tại trạng thái (7) cùng với lượng lỏng bay hơi sẽ làm mát hơi của máy nén hơi áp suất cao (MNHA), trong khi phần lỏng bay hơi sẽ được làm quá lạnh trong ống xoắn bình trung gian để được đầu hút máy nén hơi áp suất cao (MNCA) hút về ở trạng thái (8).

Đường thứ hai trong hệ thống BTG cho phép lượng lỏng cao áp đi qua ống xoắn và được quá lạnh ở trạng thái (6) Sau đó, lỏng này đi qua TL2, nơi nhiệt độ và áp suất giảm xuống mức áp suất bay hơi ở trạng thái (10) trước khi vào TBBH Tại TBBH, lỏng môi chất sẽ nhận nhiệt từ môi trường cần làm mát và sôi hóa thành hơi Hơi sau khi ra khỏi TBBH sẽ được MNHA hút về ở trạng thái hơi bão hòa khô (1), tiếp tục chu trình làm lạnh.

Hình 2.8: Đồ thị LgP-h và T-s chu trình cụm D Các quá trình chu trình lạnh cấp 2 sử dụng môi chất NH 3 :

+ Quá trình 6-10: tiết lưu đẳng entanpy từ áp suất Pk xuống áp suất Ptg

+ Quá trình 5’-7: tiết lưu đẳng entanpy lần 2 từ áp suất Ptg xuống áp suất P0.

Thông số các điểm nút chu trình được tra trong bảng và đồ thị của môi chất Nh3 theo tiêu chuẩn 2017 – ASHRAE Handbook – Fundamentals

• tk = 35 o C ứng với pk = 13.5 (bar)

+ Từ t0 và tk ta tính được tỷ số nén chu trình: k 0

Vậy cụm D sử dụng chu trình 2 cấp

+ Tính nhiệt độ quá lạnh ra khỏi ống xoắn (trong BTG) Điểm 6 là trạng thái môi chất sau khi được làm lạnh trong BTG thông qua ống xoắn Nên t6 = t9 + (3 ÷ 5 o C)

Bảng 2.11: Thông số tại các điểm nút của cụm D Điểm t( o C) p(bar) h(kJ/kg) s(kJ/kg.K) v(m 3 /kg)

+ Năng suất lạnh riêng: q0 = h1’ – h10 = 1410 – 170 = 1229 (kJ/kg)

+ Năng suất lạnh riêng thể tích:

+ Áp dụng phương trình cân bằng năng lượng ở BTG ta có:

+ Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén hạ áp:

+ Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cao áp:

+ Thể tích hút thực tế của máy nén cao áp:

+ Năng suất nhiệt riêng: qk = (h4 – h5’) × 3

1 m m = (1660 - 330) × 1.32 = 1755.6 (kJ/kg) + Nhiệt lượng nhả ra ở TBNT:

- Thống kê số liệu cụm D:

Bảng 2.12: Bảng số liệu tính toán cụm D

2 Năng suất lạnh riêng thể tích qv KJ/m 3 589.92

3 Công nén riêng l kJ/kg 507.2

4 Năng suất nhiệt riêng qk kJ/kg 1755.6

5 Lưu lượng hơi qua MNHA ml kJ/s 0.27

6 Lưu lượng hơi qua MNCA m3 Kg/s 0.27

8 Thể tích hút qua MNCA VhCA m 3 /s 0.108

TÍNH TOÁN CHỌN CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG

Tính chọn các thiết bị chính

Máy nén là thiết bị quan trọng trong hệ thống lạnh, thường được sử dụng trong các nhà máy với hệ thống lạnh trung tâm như NH3 và R22 Chức năng chính của máy nén là nén môi chất lên nhiệt độ và áp suất ngưng tụ, giúp chuyển đổi môi chất thành dạng lỏng để tiếp tục chu trình làm lạnh Điều này không chỉ hỗ trợ sản xuất mà còn mang lại lợi ích cho người tiêu dùng.

Hình 3.1: Máy nén piston của hãng MYCOM [1] Ưu điểm:

+ Hiệu suất làm việc cao

+ Thiết kế nhỏ gọn không chiếm diện tích

+ Tuổi thọ độ bền của máy nén cao

+ Máy nén hoạt động với độ ồn lớn

+ Lượng môi chất nén lên không cao khi sử dụng máy được một thời gian

+ Máy nén hoạt động với nhiệt độ cao nên lượng nhiệt tỏa ra cao

3.1.1.1 Tính chọn máy nén cụm A

Dựa trên thông số đã cung cấp, chúng ta tham khảo catalogue của hãng MYCOM và chọn máy nén piston model 2MII 1 cấp, sử dụng môi chất NH3, với số lượng 1 máy.

+ Công suất điện: Pe = 40 kW

Hình 3.2: Máy nén Piston dòng MII [1]

Hình 3.3: Catalogue máy nén MYCOM dòng MII [1]

Bảng 3.1: Thông số của máy nén piston 2MII

Thông số 2MII Đơn vị

Môi chất lạnh sử dụng NH3 -

Loại máy nén Piston dạng hở -

Dung tích của xi lanh 207 m 3 /h Đường kính 146 mm

Phương pháp dẫn động Dẫn động trực tiếp Động cơ V -

3.1.1.2 Tính chọn máy nén cụm B

- Cụm B có 4 máy nén với gồm

Dựa trên thông số đã cung cấp, chúng ta tham khảo catalogue của hãng MYCOM dòng WBHE và chọn máy nén piston model 62WBHE 2 cấp, sử dụng môi chất NH3, với số lượng 1 máy.

Theo thông số đã cung cấp, chúng ta tham khảo catalogue của hãng MYCOM dòng WBHE và chọn máy nén piston model 42WBHE 2 cấp sử dụng môi chất NH3 Cần sử dụng 2 máy cho hệ thống này.

Hình 3.4:Máy nén Piston WBHE [1]

Hình 3.5: Catalogue máy nén MYCOM dòng WBHE [1]

Bảng 3.2 Thông số của máy nén piston 62WBHE

Thông số 42WBHE 62WBHE Đơn vị

Môi chất lạnh sử dụng NH3 NH3 -

Loại máy nén Piston dạng hở Piston dạng hở -

Số xi lanh 4 – Hạ áp

Dung tích của xi lanh 309 – Hạ áp

155 – Cao áp m 3 /h Đường kính 130 130 mm

Phương pháp dẫn động Dẫn động trực tiếp Động cơ V

Dẫn động trực tiếp Động cơ V -

Theo thông số đã cung cấp, chúng ta tham khảo catalogue của hãng MYCOM dòng MII và lựa chọn máy nén piston model 62MII 2 cấp, sử dụng môi chất NH3, với số lượng 1 máy.

+ Công suất điện: Pe = 82 KW

Bảng 3.3: Thông số của máy nén piston 62M II

Dung tích của xi lanh 620 – Hạ áp m 3 /h

207 – Cao áp Đường kính 146 mm

3.1.1.3 Tính chọn máy nén cụm C

+ Nhiệt độ quá lạnh: tql = 30 0 C

Dựa trên thông số đã cung cấp, chúng ta tham khảo catalogue của hãng MYCOM dòng MII và chọn máy nén piston model 62M II, sử dụng môi chất NH3, với số lượng 2 máy.

Hình 3.6: Máy nén Piston MYCOM dòng MII [1]

Hình 3.7: Catalogue máy nén MYCOM dòng MII [1]

207 – Cao áp m 3 /h Đường kính 146 mm

3.1.1.4 Tính chọn máy nén cụm D

Dựa trên thông số đã cung cấp, chúng ta tham khảo catalogue của hãng MYCOM dòng MII và lựa chọn máy nén piston model 62M II, sử dụng môi chất NH3, với số lượng 3 máy.

207 – Cao áp m 3 /h Đường kính 146 mm

3.1.2 Tính chọn thiết bị ngưng tụ

Dàn ngưng bay hơi bao gồm các thành phần quan trọng như quạt giải nhiệt, tấm chắn nước, vòi phun nước, đường môi chất vào và ra, dàn ống trao đổi nhiệt, cùng với không khí vào và bể nước Các bộ phận này phối hợp với nhau để tối ưu hóa quá trình trao đổi nhiệt và duy trì hiệu suất hoạt động của hệ thống.

Môi chất sau khi nén tại máy nén sẽ được đẩy tới thiết bị ngưng tụ và vào dàn ống trao đổi nhiệt Nước từ bể nước được bơm tuần hoàn lên và phân phối cho các vòi phun Tại đây, nước được phun xuống để thực hiện quá trình trao đổi nhiệt với dàn ống, sau khi nhận nhiệt, nước nóng lên và tiếp tục trao đổi nhiệt với không khí cưỡng bức từ dưới lên nhờ quạt giải nhiệt.

Không khí sau khi được làm nóng sẽ được quạt thải ra môi trường, trong khi bên trong dàn ngưng bay hơi sẽ có các tấm chắn nước nhằm giảm thiểu lượng nước hao hụt.

Do hệ thống sử dụng chung thiết bị ngưng tụ nên ta tính công suất dàn ngưng bằng cách tính tổng các công suất nhiệt của các cụm

Qk= QkA + QkB + QkC + QkD

• QkA : Nhiệt lượng tỏa ra ở TBNT ở cụm A

• QkB : Nhiệt lượng tỏa ra ở TBNT ở cụm B

• QkC : Nhiệt lượng tỏa ra ở TBNT ở cụm C

• QkD : Nhiệt lượng tỏa ra ở TBNT ở cụm D

+ Tính diện tích trao đổi nhiệt: k 2 tb k F

• F: Diện tích trao đổi nhiệt (m 2 )

• Qk: Phụ tải nhiệt TBNT (kW )

• k: Hệ số truyền nhiệt của thiết bị (W/m 2 K) k700 [1, p.263]

• ∆ttb: Hiệu nhiệt độ trung bình Logarit (K) ttb 3 [1, p.263]

 + Tính lưu lượng gió cấp vào TBNT: kk

Khối lượng riêng của không khí: kk

• x1: độ chứa hơi của không khí đi vào TBNT, x1 = 0.0269 (kg hơi nước/kg kkkh)

• ρ1: áp suất không khí đi vào TBNT bằng áp suất khí quyển, p1= 9.81×10 4 (N/m 2 )

• R : Hằng số của không khí, lấy R = 287 (J/kg.K)

(Với t1 là nhiệt độ của TP.HCM xét ở tháng cao nhất, tham khảo Bảng nhiệt độ và độ ẩm để tính toán hệ thống lạnh ở các địa phương [2, pp 7-8]

Suy ra: mkk = 3,25 × ρ kk Q k × 10 −2 = 3.25 × 1.084 × 1777 × 10 −2 = 62.6 kg/s Với các thông số:

Tra đồ thị i-d xác định được các thông số của không khí vào:

+ Hệ số tỏa nhiệt phía bên ngoài: α1 = 0.85×9750×m1 1/3 [2, p 265] (3.5)

• 0.85: Hệ số tưới không đồng đều

• m1 = 0.05 kg/m.s - lưu lượng nước tính tưới trên 1m chiều dài ống theo kinh nghiệm

Lượng nước phun mwp được xác định dựa trên kinh nghiệm và phụ thuộc vào tải nhiệt Qk Cụ thể, theo kinh nghiệm, lượng nước phun cần thiết cho mỗi 100 kW tải nhiệt là 2.3 kg/s Do đó, ta có công thức tính mwp = 2.3 × 1822.

Lượng nước bay hơi và bị cuốn theo gió:

+ Lượng nước bay hơi mwbh mwbh = mkk × (d2 – d1) (3.6)

Từ h1 và h2 tra đồ thị I-d ta đươc:

+ Lượng nước cuốn theo: theo kinh nghiệm, lượng nước bị cuốn đi theo gió sẽ bằng lượng nước bay hơi mwct = mwbh = 2433.6 (kg/h )

Tổng lượng nước cần phải bổ sung là mwbs = 4897.2 kg/h

Chọn thiết bị ngưng tụ

Với công suất nhiệt của dàn ngưng đạt 1822 kW và lượng nước cần bổ sung là 4867.2 kg/h, chúng tôi quyết định sử dụng 3 dàn ngưng bay hơi model SEC600 của hãng Sarefico, mỗi dàn có công suất nhiệt 600 kW.

Hình 3.10: Catalogue của dàn ngưng model SEC600 của hãng Sarefico [3]

Năng suất nhiệt Qk = 600 (kW) Công suất điện quạt Pquạt = 4 (kW ) Lưu lượng gió cấp G = 6×10 4 (m 3 /h)

Số lượng quạt n = 1 Công suất điện bơm Pbơm = 1.5 (kW ) Lượng nước tuần hoàn m = 75 (m 3 /h ) Lượng nước cần bổ sung 0.52-1.83 (m 3 /h )

3.1.3 Chọn thiết bị bay hơi

3.1.3.1 Chọn thiết bị bay hơi cụm A

• Dàn lạnh phòng làm mát sản phẩm sau chiên

• Dàn lạnh làm mát nước sau hấp

• Dàn lạnh kho nguyên liệu

- Dàn lạnh phòng làm mát sản phẩm sau chiên

• Nhiệt độ không khí vào dàn t1 = 8°C

• Nhiệt độ không khí ra khỏi dàn t2 = 5°C

Diện tích truyền nhiệt của dàn lạnh:

• Q0(kW) - năng suất lạnh của dàn lạnh

• k - hệ số truyền nhiệt của dàn sử dụng môi chất NH3, tham khảo [2, p 298] k35 W/m K 2

• Δttb - hiệu nhiệt độ trung bình logarit giữa chất tải lạnh và môi chất lạnh sôi: max min tb max min Δt Δt Δt Δt lnΔt

Hình 3.11: Sơ đồ truyền nhiệt dàn lạnh phòng làm mát sản phảm sau chiên

Ta có: tb max min max min Δt Δt (8 0) (5 0) Δt Δt 8 6.4°C ln ln Δt 5

Dựa vào các thông số tính toán trên, kết hợp với phần mềm GPC.AP 2021, chọn 1 dàn bay hơi model S-AGHN 080.2E/14-A0U/20P.M của hãng GUNTNER có các thông số sau:

Hình 3.13: Kết quả chọn dàn lạnh phòng làm mát bằng phần mềm Guntner

Bảng 3.6: Thông số kĩ thuật của dàn lạnh cho phòng làm mát sản phẩm sau chiên

Diện tích trao đổi nhiệt (m 2 )

+ Dàn lạnh làm mát nước sau hấp

• Nhiệt độ phòng tf = 5°CC

Hình 3.14: Sơ đồ truyền nhiệt của dàn lạnh làm lạnh nước sau hấp

Ta có: tb max min max min Δt Δt (5 0) (3 0) Δt Δt 5 3.9°C ln lnΔt 3

Dựa trên các thông số tính toán và phần mềm GPC.AP 2021, chúng tôi đã chọn 2 dàn bay hơi model AGHN 090.3J/16A0H/30P.M của hãng GUNTNER với các thông số kỹ thuật phù hợp.

Hình 3.15: Kết quả chọn dàn lạnh làm lạnh nước hấp Bảng 3.7: Thông số kĩ thuật của dàn lạnh làm lạnh nước sau hấp

- Dàn lạnh kho nguyên liệu

+ Dàn lạnh kho nguyên liệu nông sản

Hình 3.16: Sơ đồ truyền nhiệt của dàn lạnh kho nguyên liệu nông sản

Ta có: tb max min max min Δt Δt (7 0) (5 0) Δt 5.9°C Δt 7 ln lnΔt 5

Dựa trên các thông số tính toán và phần mềm GPC.AP 2021, chúng tôi đã chọn dàn bay hơi model AGHN 071.2E/14-A0U/30P.M của hãng GUNTNER với các thông số kỹ thuật phù hợp.

Hình 3.17: Kết quả chọn dàn lạnh kho nguyên liệu nông sản bằng phần mềm Guntner

Bảng 3.8: Thông số kĩ thuật của dàn lạnh kho nguyên liệu nông sản

+ Dàn lạnh kho nguyên liệu thủy sản

Hình 3.18: Sơ đồ truyền nhiệt của dàn lạnh kho nguyên liệu thủy sản

Ta có: tb max min max min Δt Δt (5 0) (3 0) Δt 3.9°C Δt 5 ln lnΔt 3

Dựa vào các thông số tính toán và phần mềm GPC.AP 2021, chúng tôi đã chọn dàn bay hơi model AGHN 090.3J/16A0H/30P.M của hãng GUNTNER với các thông số kỹ thuật phù hợp.

Hình 3.19: Kết quả chọn dàn lạnh kho nguyên liệu thủy sản bằng phần mềm Guntner

Bảng 3.9: Thông số kĩ thuật của dàn lạnh kho nguyên liệu thủy sản

• Nhiệt độ không khí vào dàn t1 = 7.5°C

Hình 3.20: Sơ đồ truyền nhiệt của dàn lạnh hành lang

Ta có: tb max min max min Δt Δt (7.5 0) (5 0) Δt 6.2°C Δt 7.5 ln lnΔt 5

Tính chọn đường ống trong hệ thống

Khi lựa chọn đường ống cho hệ thống lạnh sử dụng dung môi NH3, cần sử dụng ống thép không gỉ theo tiêu chuẩn ASTM A53 với độ dày ống đạt tiêu chuẩn SCH40.

Ta có thể tính toán đường kính trong của ống dẫn theo công thức: i × m d = 4 ρ×ω×π [2, p 344] (3.9)

• di Đường kính trong của ống dẫn, m

• m: là lưu lượng môi chất, m/s

• ρ: khối lượng riêng của môi chất, kg/m 3

Tốc độ dòng chảy ω, m/s có thể tham khảo Bảng 34, [2, p 345]

Lưu lượng môi chất qua máy nén: m = 0.21 (kg/s)

Bảng 3.20: Thông số đường ống cụm A

Kết quả tính toán d i , mm

Chọn kích thước đường ống danh nghĩa

DN,mm Đầu đẩy MN 8.1 20 40.6 40A Đầu hút máy nén 3.57 15 70.6 80A

+ Lưu lượng môi chất qua máy nén hạ áp: m1 = 0.34 (kg/s)

+ Lưu lượng môi chất qua máy nén cao áp: m3 = 0.40 (kg/s)

+ Do cụm B sử dụng 2 máy nén chạy song song nên lưu lượng qua các máy nén hạ áp và cao áp sẽ chia làm hai phần bằng nhau

Bảng 3.21: Thông số đường ống cụm B

Chọn kích thước đường ống danh nghĩa DN,mm Đầu hút MNHA 1.4 20 11607 100A Đầu đẩy MNHA 3 25 70.1 65A Đầu hút MNCA 4.1 20 75.8 65A Đầu đẩy MNCA 8.5 25 38.9 32A

+ Lưu lượng môi chất qua máy nén hạ áp: m1 = 0.22 kg/s

+ Lưu lượng môi chất qua máy nén cao áp: m3 = 0.24 kg/s

Bảng 3.22: Thông số đường ống cụm C

Chọn kích thước đường ống danh nghĩa

DN,mm Đầu hút MNHA 0.63 20 155.7 125A Đầu đẩy MNHA 2.3 25 59.7 50A Đầu hút MNCA 2.9 20 71.5 65A Đầu đẩy MNCA 8.1 25 38.8 32A

+ Lưu lượng môi chất qua máy nén hạ áp: m1 = 0.25 (kg/s)

+ Lưu lượng môi chất qua máy nén cao áp: m3 = 0.27 (kg/s)

+ Do cụm D sử dụng 2 máy nén chạy song song nên lưu lượng qua các máy nén hạ áp và cao áp sẽ chia làm hai phần bằng nhau

Bảng 3.23: Thông số đường ống cụm D

Chọn kích thước đường ống danh nghĩa DN,mm Đầu hút MNHA 0.6 20 122.7 125A Đầu đẩy MNHA 2.5 25 70.3 65A Đầu hút MNCA 3 20 50.8 50A Đầu đẩy MNCA 8.1 25 41.20 40A

- Tính chọn đường ống cho hệ thống:

+ Ta có tổng lưu lượng môi chất cấp cho TBNT là: m3HT = mA + m3B + m3C +m3D = 0.21 + 0.408 + 0.246 + 0.277 = 1.141 kg/s + Tổng lưu lượng hơi quá nhiệt từ MNHA đi vào BTG: m1HT = m1B + m1C + m1D = 0.34 + 0.24 + 0.25 = 0.83 kg/s

+ Tổng lưu lượng lỏng tiết lưu vào BTG: m = 0.068 + 0.006 + 0.027 = 0.101 kg/s

+ Tổng lưu lượng lỏng đi vào ống xoắn trong BTG: m = m1B + m1C + m1D = 0.85 kg/s

Bảng 3.24: Thông số đường ống cho hệ thống

Chọn kích thước đường ống danh nghĩa DN,mm Ống góp đầu đẩy cho cụm A, B, C, D 2.9 25 140.9 125A Ống góp đầu đẩy

MNHA cụm B, C,D 2.3 20 121.6 100A Ống lỏng vào BCCA 685 1 56.05 65A Ống lỏng cao áp TL vào BTG 685 1 13.7 15A Ống lỏng cao áp vào ống xoắn 685 1 36.7 32A Ống góp đường lỏng vào BTG 685 1 38.2 32A

Chọn van tiết lưu

Việc chọn van tiết lưu tất cả đều dựa trên kích thước đừng ống Toàn bộ van tiết lưu đều được chọn bằng catalogue Danfoss

Model Số lượng Vị trí

REG15 5 Dàn lạnh kho trữ đông

REG15 2 Dàn lạnh hành lang

REG20 1 Bình chứa hạ áp

REG10 6 Các dàn lạnh còn lại cụm B

REG20 1 Tủ đông tiếp xúc

REG10 2 Bình tách khí không ngưng

Tính chọn các thiết bị phụ

3.4.1 Chọn bình chứa cao áp

Theo quy định an toàn, bình chứa cao áp cần có dung tích chứa khoảng 30% thể tích của dàn bay hơi trong hệ thống lạnh và 60% thể tích của dàn trong hệ thống cấp lỏng Bình chứa cao áp có vai trò quan trọng trong việc chứa lỏng môi chất ở áp suất cao, vì vậy việc kiểm tra và lựa chọn đúng bình chứa là rất cần thiết.

Cấu tạo của bình chứa cao áp:

Hệ thống BCCA bao gồm các thành phần quan trọng như đường cân bằng áp với dàn ngưng, đường lỏng từ TBNT về, đường nối van an toàn, đường lỏng từ bình TKKN, và đường gắn đồng hồ đo áp suất.

Theo tính chọn đường ống ở trên thì đường kính ống chọn được cho lỏng vào BCCA là dv = 80mm

Khi lựa chọn bình chứa cao áp, nên chọn bình có thể tích lớn hơn số liệu đã tính toán để đảm bảo an toàn Với điều kiện làm việc áp suất pk = 13.5 bar và nhiệt độ ngưng tụ tk = 35 o C, có thể tham khảo catalogue của hãng Refrigeration Valves and Systems để chọn bình chứa cao áp model HHPR54-269, số lượng 1, với các thông số kỹ thuật phù hợp.

Hình 3.41: Catalogue của hãng Refrigeration Valves and Systems

Bảng 3.25: Thông số BCCA hãng Refrigeration Valves and Systems

Môi chất sử dụng NH3 Đường kính mm 1371

Nhiệt độ ngưng tối đa °C 63 Đường kính ống vào mm 127 Đường kính ống ra mm 76

3.4.2 Chọn bình chứa hạ áp Đối với hệ thống lạnh 2 cấp thì phải có bình chứa hạ áp vì BCHA đóng vai trò rất quan trọng dùng để chứa lỏng và khi lỏng mà môi chất ra ở TBBH thì BCHA đóng vai trò giữ lỏng lại không cho lỏng hồi về máy nén gây hư hại, giảm tuổi thọ máy nén Hệ thống lạnh trên bản vẽ có sử dụng 4 bình chứa hạ áp lần lượt ở nhiệt độ 0°C, -28°C, -40°C và -45°C cho các cụm và sử dụng bình chừa nằm ngang

Cấu tạo của bình chứa hạ áp:

Hình 3.42 mô tả bình chứa hạ áp ở nhiệt độ -40°C với các thành phần quan trọng như: 1- Đường lỏng sau khi tiết lưu; 2- Đường lỏng và môi chất từ TBBH về; 3- Đường hơi bão hòa về MNHA; 4- Đường về bình thu hồi dầu; 5- Đường kết nối với bơm dịch.

- Chọn bình chứa hạ áp cho cụm A (0°C)

Bình hạ áp (0 °C) là thiết bị chứa dịch hạ áp, hoạt động theo phương thức cấp dịch từ dưới lên, được sử dụng trong hệ thống cụm A một cấp nén Chức năng chính của bình này là cung cấp dịch cho các dàn bay hơi trong kho lạnh.

Ta có dA = 80mm dA : Đường kính hơi hút về MNHA cụm A

Dựa vào thông số trên kết hợp catalogue của hãng RVS ta chọn được BCHA có model VIC 24-112

- Chọn bình chứa hạ áp cho cụm B (-28°C)

Bình hạ áp (-28 o C) là thiết bị chứa hạ áp được sử dụng để cấp dịch từ dưới lên trong hệ thống cụm B một cấp nén, nhằm cung cấp dịch cho các dàn bay hơi trong kho lạnh và cối đá vảy.

Ta có dB = 150mm dB: Đường kính hơi hút về MNHA cụm B

Dựa vào thông số trên kết hợp catalogue của hãng RVS ta chọn được BCHA có model VIC 36-118

- Chọn bình chứa hạ áp cho cụm C (-40°C)

Bình hạ áp (-40 o C) là thiết bị chứa hạ áp, có chức năng cấp dịch từ dưới lên cho hệ thống cụm B một cấp nén Nó được sử dụng để cung cấp dịch cho các tủ đông gió và tủ đông tiếp xúc trong kho lạnh.

Ta có dC = 150mm dC: Đường kính hơi hút về MNHA cụm C

- Chọn bình chứa hạ áp cho cụm D (-45°C)

Bình hạ áp (-45 o C) là thiết bị chứa hạ áp, hoạt động bằng cách cấp dịch từ dưới lên, được sử dụng trong hệ thống cụm D hai cấp nén Thiết bị này có vai trò quan trọng trong việc cung cấp dịch cho các dàn bay hơi trong hệ thống băng chuyền IQF.

Ta có dD = 150mm dD: Đường kính hơi hút về MNHA cụm D

Hình 3.43: Catalogue BCHA hãng Refrigeration Valves and Systems

Bảng 3.26: Thông số BCHA hãng Refrigeration Valves and Systems

Môi chất sử dụng NH3 NH3 NH3 Đường kính mm 610 914 1067

Thể tích m 3 0.36 0.89 1.62 Đường kính ống vào mm 101 152 203 Đường kính ống ra mm 101 152 152

Bình trung gian là thành phần thiết yếu trong các hệ thống lạnh có từ hai cấp trở lên, với nhiều loại khác nhau Trong bài viết này, chúng ta tập trung vào bình trung gian ống xoắn, sử dụng môi chất NH3 để làm mát hoàn toàn Chức năng chính của bình trung gian là quá lạnh lỏng và làm mát một phần hơi môi chất từ máy nén hạ áp, giúp hạ nhiệt độ và áp suất xuống mức trung gian.

Cấu tạo của bình trung gian trong hệ thống:

Hình 3.44 minh họa bình trung gian trong hệ thống ở nhiệt độ 1 o C, với các đường ống quan trọng như: 1- Đường lỏng từ BCCA; 2- Đường hơi môi chất hút về MNCA; 3- Đường lỏng chuyển thành hơi vào BTG; 4- Đường hơi từ MNHA; 5- Đường lỏng quá lạnh đến BCHA; 6- Đường nối với thiết bị như van an toàn và đồng hồ áp suất; 7- Ống thủy tối; 8- Đường dầu hồi về.

Nguyên lí hoạt động của bình trung gian:

Sau khi máy nén hạ áp nén môi chất, khí sẽ đi qua bình tách dầu và vào bình trung gian, nơi được làm mát hoàn toàn thành hơi bão hòa khô nhờ lỏng từ bình chứa cao áp Sau khi tiết lưu thành hơi, lượng lỏng sẽ bay hơi và di chuyển về máy nén cao áp Lượng lỏng từ bình chứa cao áp sẽ đi vào ống xoắn, được quá lạnh và tiếp tục đến bình chứa hạ áp.

- Chọn bình trung gian cho cụm B (1 °C)

Các thông số đầu vào của bình trung gian:

• Nhiệt độ môi chất vào: tk = 35 o C

• Nhiệt độ môi chất ra: t2 = −1 o C

Công suất trao đổi nhiệt bình trung gian [9, p 306]: tg ql lm 1 5 6 1 2 3

Với Qtg: công suất nhiệt trao đổi ở bình trung gian

Qql: công suất nhiệt quá lạnh của môi chất trước tiết lưu

Qlm: công suất nhiệt làm mát trung gian

- Chọn bình trung gian cho cụm C (-11 °C)

Hình 3.45: Bình trung gian trên hệ thống ở -11 o C

Các thông số đầu vào của bình trung gian :

• Nhiệt độ môi chất vào: tk = 35 o C

Công suất trao đổi nhiệt ở bình trung gian: tg = ql lm 1 5 6 1 2 3

Với Qtg: công suất nhiệt trao đổi ở bình trung gian

Qql: công suất nhiệt quá lạnh của môi chất trước tiết lưu

Qlm: công suất nhiệt làm mát trung gian

- Chọn bình trung gian cho cụm D (-16 °C)

Hình 3.46: Bình trung gian trên hệ thống -16 o C

Các thông số đầu vào của bình trung gian :

• Nhiệt độ môi chất vào vào: tk = 35 o C

• Nhiệt độ môi chất ra: t2 = −11 o C

Công suất trao đổi nhiệt ở bình trung gian: tg ql lm 1 5 6 1 2 3

Dựa vào công suất tính toán ở trên kết hợp tra catalogue của hãng FICK ta chọn được các model có các đặc điểm sau :

Bảng 3.27: Thông số BTG của hãng FICK

Năng suất lạnh 54.8 79.3 105 kW Đường kính bình 407 508 609 mm

Hình 3.47: Catalogue BTG của hãng của hãng FICK

Trong hệ thống NH3, bình tách dầu được đặt sau đầu đẩy của máy nén hạ áp và nén cao áp nhằm ngăn ngừa tình trạng dầu lẫn vào môi chất Việc không có bình tách dầu có thể dẫn đến dầu đi vào các thiết bị như bình trung gian và thiết bị ngưng tụ, gây hư hỏng và giảm hiệu suất làm việc, ảnh hưởng xấu đến toàn bộ hệ thống.

Cấu tạo của bình tách dầu:

Hình 3.48: Cấu tạo bình tách dầu [10]

1- Đường hơi môi chất sau khi ra khỏi máy nén vào bình tách dầu; 2 Nẹp gia cường; 3- Đường hơi môi chất ra; 4- Nón chắn dầu; 5- Đường hơi xả vào bình ; 6- Nón chắn dầu ; 7- Đường dầu hồi về

Khi môi chất được nén với tốc độ từ 8m/s đến 25m/s vào bình tách dầu, vận tốc đột ngột giảm xuống còn 0,5 đến 1m/s Sự va chạm của môi chất với các nón chắn dầu khiến dầu mất động năng và rơi xuống theo đường dầu hồi Trong khi đó, hơi tiếp tục di chuyển ra ngoài để đến các thiết bị khác trong chu trình.

- Tính chọn bình tách dầu:

+ Đường kính kính ống góp của đầu đẩy máy nén được xác định qua công thức: d = 4× m ρ×ω×π [2, p 344] (3.11)

• d : Đường kính ống của đầu đẩy máy nén

• ρ : khối lượng riêng của môi chất, kg/m 3

• ω: Tốc độ dòng chảy trong ống, m/s

Tổng lưu lượng qua môi chất qua đầu đẩy của MNCA của hệ thống: m = mA + m3B + m3C + m3D = 0.21 + 0.408 + 0.246 + 0.277 = 1.141 kg/s

Theo như tính toán đường ống và chọn ở phần trên thì đường kính ống góp qua đầu đẩy MNCA của hệ thống là d = 125 mm

• Khối lượng riêng của môi chất tại điểm 4 (ρ4), chọn cụm D với thông số làm việc khắc nghiệt nhất (t4 = 96 o C), Suy ra ρ4 = 8.3 kg/m 3

+ Tính đường kính bình tách dầu: d d  4 V

• V là thể tích hút qua bình tách dầu, m 3 /s

Suy ra đường kính bình tách dầu là: d

3.2.4.1 Chọn bình tách dầu cho cụm B m = m1B = 0.34 = 0.34 (kg/s)

Theo như tính toán đường ống và chọn ở phần trên thì đường kính ống qua đầu đẩy MNHA của cụm B là d = 65 mm

Khối lượng riêng của môi chất tại điểm 2 của cụm B có ρ2 = 2.7 kg/m 3

+ Tính đường kính bình tách dầu d d  4 V

3.2.4.2 Chọn bình tách dầu cho cụm C m = m1C = 0.24 = 0.24 (kg/s)

Theo như tính toán đường ống và chọn ở phần trên thì đường kính ống qua đầu đẩy MNHA của cụm C là d = 50 mm

Khối lượng riêng của môi chất tại điểm 2 của cụm C, có ρ2 = 1.82 kg/m 3

+ Tính đường kính bình tách dầu d 4 V d

3.2.4.3 Chọn bình tách dầu cho cụm D m = m1D = 0.27 = 0.27 kg/s

Theo như tính toán đường ống và chọn ở phần trên thì đường kính ống góp qua đầu đẩy MNHA của cụm D là d = 65 mm

Khối lượng riêng của môi chất tại điểm 2 của cụm D có ρ2 = 1.7 kg/m 3

+ Tính đường kính bình tách dầu d 4 V d

Từ đường kính tính được của các bình tách dầu ở trên kết hợp với catalogue của Phillip ta chọn được các bình tách dầu có các đặc tính sau:

Hình 3.49: Catalogue bình tách dầu của hãng Phillips

Bảng 3.28: Thông số bình tách dầu của hãng Phillips

Môi chất NH3 NH3 Đường kính 762 610

So sánh kết quả với số liệu trên bản vẽ và nhận xét

Bảng 3.35: So sánh kết quả tính chọn máy nén với bản vẽ

Tên máy nén các cụm Thông số đã chọn Thông số trên bản vẽ Nhận xét

Máy nén piston 2MII 1 cấp MYCOM

Công suất của máy nén đã chọn lớn so với thông số công suất của hệ thống nhưng tổng công suất

Số lượng : 1 máy Số lượng : 1 máy chạy cho dàn lạnh là 230KW nên công suất đã chọn là thích hợp

Máy nén piston 42WBHE 2 cấp MYCOM

Máy nén piston N42B 2 cấp MYCOM

Công suất của máy nén đã được lựa chọn lớn hơn so với máy nén trong hệ thống, nhưng do máy nén hỗ trợ cho IQF và máy nén cụm C, công suất này là phù hợp.

Máy nén piston 62WBHE 2 cấp MYCOM

Máy nén piston N62B 2 cấp MYCOM

Công suất máy nén đã chọn thích hợp với công suất máy nén của hệ thống

Công suất máy nén đã chọn phù hợp với công suất máy nén hệ thống

Bảng 3.36: So sánh kết quả tính chọn TBNT so với bản vẽ

Thông số đã chọn Thông số trên bản vẽ So sánh

Dàn ngưng bay hơi Model SEC600 của hãng Sarefico

Dàn ngưng INOX Không có model

Theo bảng so sánh, công suất nhiệt của thiết bị năng lượng tái tạo (TBNT) được tính toán thường nhỏ hơn so với công suất mà các nhà thiết kế đưa ra trên bản vẽ Nguyên nhân chính là do sai số trong quá trình tính toán và không áp dụng hệ số an toàn do thiếu kinh nghiệm thực tế Trong khi đó, các kỹ sư thiết kế thường dựa vào kinh nghiệm và kết quả tính toán, thường làm tròn lên để đảm bảo công suất TBNT hoạt động hiệu quả trong các điều kiện khắc nghiệt nhất.

Bảng 3.37: So sánh kết quả chọn TBBH so với bản vẽ

Thiết bị bay hơi các cụm Thông số đã chọn Thông số trên bản vẽ So sánh

Thiết bị bay hơi cụm A

+Dàn lạnh phòng làm mát sản phẩm sau chiên

Q0 = 46.9kW, t0 = 0 o C +Dàn lạnh làm lạnh nước sau hấp (2 dàn)

Q0 = 54.5kW, t0 = 0 o C +Dàn lạnh kho nguyên liệu nông sản (1 dàn) Model AGHN

Q0 = 25kW, t0 = 0 o C +Dàn lạnh kho nguyên liệu thủy sản (1 dàn) Model AGHN 071.2E/14-A0U/30P.M

Q0 = 15.9kW, t0 = 0 o C +Dàn lạnh hành lang

+Dàn lạnh phòng làm mát sản phẩm sau chiên

Q0 = 44kW, t0 =0 o C +Dàn lạnh làm lạnh nước sau hấp (2 dàn)

Q0 = 50kW ,t0 =0 o C +Dàn lạnh kho nguyên liệu nông sản (1 dàn) Không có model

Q0 = 22kW, t0 =0 o C +Dàn lạnh kho nguyên liệu thủy sản (1 dàn) Không có model

Q0 = 15kW, t0 =0 o C +Dàn lạnh hành lang

Thiết bị bay hơi cụm B

Q0 = 41.1kW, t0 = -28 o C +Dàn lạnh No2, No4

Q0 = 45.4kW ,t0 = -28 o C +Dàn lạnh kho hàng lẻ, kho chờ đông, kho đậu bắp (4 dàn)

Q0 = 12.6kW, t0 = -28 o C +Dàn lạnh kho bột công suất lạnh 8kW (1 dàn) Model AGHN 090.3J/16- AHH/30P.M

Q0 = 8.5kW, t0 = -28 o C +Dàn lạnh kho bột công suất lạnh 6kW

Q0 = 40kW, t0=-28 o C +Dàn lạnh No2, No4

Q0 = 45kW ,t0 = -28 o C +Dàn lạnh kho hàng lẻ, kho chờ đông, kho đậu bắp

Q0 = 12kW, t0 = -28 o C +Dàn lạnh kho bột công suất lạnh 8kW (1 dàn) Không có model

Q0 = 8kW, t0 = -28 o C +Dàn lạnh kho bột công suất lạnh công suất 6kW

Cối đá vảy hãng Sarefico

Cối đá vảy không có model

Thiết bị bay hơi cụm C

Tủ đông gió của hãng SAREE

Tủ đông gió không có model

Tủ đông tiếp xúc của hãng SAREE

Tủ đông tiếp xúc không có model Model SA-TĐTX1000

Thiết bị bay hơi cụm D

Băng chuyền IQF của hãng SAREE

Băng chuyền IQF không có model

Bảng 3.38: So sánh kết quá tỉnh chọn các thiết bị phụ với bản vẽ

Tên các thiết bị Thông số đã chọn Thông số trên hệ thống bản vẽ

BCCA của hãng RVS BCCA không có model

Kích thước : 1371mmx6832mm Kích thước 1486mmx7000mm

BCHA của hãng RVS BCHA không có model

Kích thước : 610mmx2845mm Kích thước : 700mmx4000mm

BTG của hãng FICK BTG không có model

BTD của hãng Philiips BTD không có model

BTD cụm C Model COS24AH/AL

Kích thước : 610mmx2565mm Kích thước: 750mmx1500mm

BTD cụm D Model COS24AH/AL

Bơm dịch Bơm dịch của hãng Teikoku BTG không có model

Bình tách khí không ngưng

BTKKN của hãng Elbi Model ASW-050

BNTH của hãng SAER Model : IR40-125C

H = 20 mH2O Sau khi tính toán và so sánh các thiết bị với thông số trên bản vẽ, các thiết bị được chọn cơ bản có khả năng hoạt động và đáp ứng nhu cầu Tuy nhiên, vẫn tồn tại sự sai lệch và sai số giữa kết quả tính toán và thông số thiết bị trên bản vẽ, điều này có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau.

+ Sai số trong quá trình tính toán

Các thiết bị chọn lọc từ các nhà sản xuất khác nhau có thể có sự khác biệt về kích thước yêu cầu đối với công suất điện và công suất nhiệt Tuy nhiên, về mặt năng suất sản phẩm, chúng hoạt động tương tự nhau.

Các sản phẩm được chế tạo từ các vật liệu khác nhau, với vận tốc và hệ số trao đổi nhiệt khác nhau, dẫn đến sự đa dạng trong sản phẩm của nhà sản xuất Hệ số an toàn cũng có sự khác biệt, và các kỹ sư thường áp dụng hệ số an toàn và hệ số dự phòng trong thiết kế Việc không sử dụng đúng các hệ số này có thể dẫn đến sai lệch trong lựa chọn Tuy nhiên, chúng tôi sẽ nỗ lực học hỏi và tìm hiểu các hệ số này để tích lũy kinh nghiệm, phục vụ tốt hơn cho công việc tính toán và thiết kế trong tương lai.

3.5.3 So sánh đường ống trong hệ thống

Bảng 3.39: So sánh kết quả tính chọn đường ống cụm A

Vị trí đường ống và đường kính ống danh nghĩa đã được chọn, bao gồm đường kính ống danh nghĩa trên bản vẽ Đánh giá cho đầu đẩy máy nén 40A và 50A cho thấy chúng phù hợp, trong khi đầu hút máy nén 80A cũng được xác nhận là phù hợp.

Bảng 3.40: So sánh kết quả tính chọn đường ống cụm B

Vị trí đường ống và đường kính ống danh nghĩa đã được chọn phù hợp với các thông số kỹ thuật Cụ thể, đầu đẩy máy nén hạ áp 65A và đầu hút máy nén hạ áp 100A đều có đường kính ống danh nghĩa 65A và 125A tương ứng, đảm bảo tính tương thích Đối với máy nén cao áp, đầu đẩy 32A và đầu hút 65A cũng được xác định với đường kính ống danh nghĩa là 40A và 65A, phù hợp với yêu cầu kỹ thuật Cuối cùng, đường hơi ra được thiết kế để đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng.

BCHA 150A 200A Phù hợp Đường lỏng vào

Bảng 3.41: So sánh kết quả tính chọn đường ống cụm C

Vị trí đường ống và đường kính ống danh nghĩa đã được chọn phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật Đối với đầu đẩy máy nén hạ áp, ống danh nghĩa 50A và 65A là phù hợp, trong khi đầu hút máy nén hạ áp sử dụng ống danh nghĩa 125A cũng đạt tiêu chuẩn Đối với máy nén cao áp, đầu đẩy với đường kính 32A và 40A phù hợp, cùng với đầu hút 65A cũng đáp ứng yêu cầu Cuối cùng, đường lỏng vào được xác định rõ ràng trong bản vẽ.

BCHA 20A 25A Phù hợp Đường hơi ra

Bảng 3.42: So sánh kết quả tính chọn đường ống cụm D

Vị trí đường ống và đường kính ống danh nghĩa đã được chọn phù hợp với yêu cầu kỹ thuật Đầu đẩy máy nén hạ áp 65A và đầu hút máy nén hạ áp 125A đều đáp ứng tiêu chuẩn Tương tự, đầu đẩy máy nén cao áp 40A và đầu hút máy nén cao áp 50A cũng phù hợp với kích thước ống danh nghĩa 65A Đường lỏng vào được thiết kế đồng bộ với các thành phần khác để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

BCHA 20A 25A Phù hợp Đường hơi ra

Bảng 3.43: So sánh kết quả tính chọn đường ống hệ thống với bản vẽ ĐƯỜNG ỐNG

Vị trí đường ống Đường kính ống danh nghĩa đã chọn Đường kính ống danh nghĩa trên bản vẽ Đánh giá Ống góp đầu đẩy MNCA cụm A,B,C,D

125A 150A Phù hợp Ống góp đầu đẩy

Cụm MNHA B, C, D 100A và 125A phù hợp với ống lỏng BCCA 65A và 80A Ngoài ra, ống lỏng cao áp tiết lưu vào BTG 15A và 20A cũng được thiết kế phù hợp Đối với ống lỏng cao áp vào ống xoắn 32A, sản phẩm này cũng đạt tiêu chuẩn phù hợp Cuối cùng, ống góp đường lỏng vào BTG 32A cũng tương thích với các yêu cầu kỹ thuật.

TÌM HIỂU CÁC LOẠI VAN CÓ TRONG HỆ THỐNG

Van chặn STC –Stop valve

Van chặn có tên tiếng anh là stop valve

Van chặn Danfoss loại STC là lựa chọn phổ biến cho hệ thống lạnh công nghiệp, với thiết kế đơn giản gồm hai kiểu cấu tạo chính: van thẳng và van góc Van STC được lắp đặt trước và sau các thiết bị quan trọng, giúp dễ dàng khóa cục bộ khi cần bảo trì hoặc cho các mục đích vận hành khác.

STC có thể được sử dụng trong hệ thống với hầu hết các môi chất phổ biến bao gồm cả HCFC, HFC và gas R717 (NH3) Đặc điểm chính:

• Đường kính van: DN15 – DN150

• Áp suất tối đa: 25 bar

• Van được khuyến khích mở hoặc đóng hoàn toàn, không khuyến khích mở một nửa

• Van được khuyến nghị sử dụng trong các mạch kín

Van chặn là thiết bị được sử dụng để kiểm soát dòng chảy của chất lỏng hoặc khí theo ý muốn của người sử dụng Thường được lắp đặt ở đầu hoặc cuối các đường ống, van chặn cũng có thể được đặt trước các thiết bị trong hệ thống, giúp thuận tiện cho việc sửa chữa và bảo trì.

Hình 4.1: Van chặn STC của hãng Danfoss

1 Nón van; 2 Vòng đệm; 3 Tay van; 4 Cổ van; 5.6.7 Đệm làm kín

Khi quay tay van theo chiều ngược kim đồng hồ, trục van sẽ nâng lên, mở hoàn toàn dòng lưu chất qua van Điều này cho phép môi chất đi qua mà không gặp phải sự tụt áp hay giảm lưu lượng trong ống Ngược lại, nếu quay theo chiều kim đồng hồ, van sẽ đóng hoàn toàn.

Van điện từ EVRA

Hình 4.2: Van điện từ EVRA của hãng Danfoss

Van điện từ EVRA của Danfoss là một dòng sản phẩm phổ biến, sử dụng chức năng trợ động (servo operation) và từ trường của cuộn coil Van này được áp dụng cho các đường ống lỏng, đường hồi gas, và đường gas nóng (xả băng) với các môi chất R717 hoặc HCFC EVRA có chức năng đóng mở, cho phép dòng môi chất đi qua một cách hiệu quả.

• Lưu lượng: 0.23 -> 25.0 m3/h (tăng dần theo đường kính van)

Hình 4.3: Cấu tạo van EVRA

4- Cuộn dây; 16- Lõi; 18- Đĩa van; 28- Gioăng làm kín; 29- Cửa van;

48- Gioăng làm kín mặt bích; 49- Thân van; 59- Lọc

Van điện từ EVRA hoạt động dựa trên 2 cơ chế: trực tiếp và gián tiếp

Trong các hệ thống lạnh nhỏ với độ chênh áp 0 bar, van điện từ EVRA3 thường được sử dụng với chức năng van điều khiển là van thường đóng (NC) Khi không có dòng điện, cuộn dây không tạo ra từ trường, khiến lò xo giãn ra và đóng van Khi cấp điện, cuộn dây tạo ra từ trường hút lõi sắt lên, mở van để cho phép lưu thông.

Đối với hệ thống lạnh lớn có đường ống từ DN25 trở lên hoặc áp suất lớn hơn 16 bar, cần sử dụng van điện từ gián tiếp Van hoạt động dựa trên sự chênh lệch áp suất giữa cửa vào và cửa ra, với điều kiện tối thiểu là 0.2 bar để đảm bảo van hoạt động bình thường.

Khi cuộn dây không được cấp điện, lõi sắt rơi xuống và cửa van đóng lại, dẫn đến áp suất bên trái piston lớn hơn áp suất đầu vào Khi đó, piston bị đẩy sang phải và cửa ra đóng lại Khi có dòng điện đi qua, cuộn dây tạo ra từ trường kéo lõi sắt lên, mở cửa van và cho phép dòng môi chất đi qua Điều này làm giảm áp suất phía bên trái piston, dẫn đến piston bị đẩy sang trái và mở cửa ra cho dòng môi chất đi qua.

Van điều chỉnh thường được lắp trước van tiết lưu để kiểm soát lượng môi chất đi qua trước khi vào các thiết bị khác Ngoài ra, van này còn được lắp đặt trên các đường xả băng, giúp điều chỉnh lượng gas nóng nhằm xả băng cho dàn lạnh hiệu quả.

Lọc FA

Lọc đường ống Danfoss FA Strainer là giải pháp phổ biến cho các hệ thống lạnh, có khả năng sử dụng cho gas NH3 (Ammonia), nước, dầu, nước muối và khí nén Thiết bị này giúp loại bỏ cặn bẩn trong môi chất, ngăn ngừa tình trạng bám bẩn và tắc nghẽn đường ống, đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống.

Các tính năng chính của lọc đường ống Danfoss FA Strainer:

• Giữ lại tạp chất trong đường ống như: xỉ hàn, chất cặn,…

• Áp suất giảm không đáng kể khi qua lọc

• Lưới lọc bằng inox không gỉ

Hình 4.4: Lọc FA của hãng Danfoss 1- Vỏ; 2- Bộ lọc; 3- Gioăng làm kín; 4- Đế lọc; 5- Đinh ốc; 11- Mặt bích (lưỡi);

12- Mặt bích (rãnh); 13- Gioăng làm kín mặt bích

Khi môi chất đi qua lọc FA, nó sẽ được lọc qua bộ lọc, giúp loại bỏ các cặn bẩn trong môi chất Các tạp chất này sẽ được giữ lại, cho phép môi chất sạch tiếp tục đi đến các thiết bị khác.

Thường được đặt trước van điện từ và van tiết lưu để tránh gây tắt nghẽn các đường ống.

Van tiết lưu tay

Van tiết lưu tay là thiết bị quan trọng trong hệ thống lạnh, có khả năng điều chỉnh lưu lượng môi chất Chức năng chính của van tiết lưu là điều tiết lưu lượng môi chất qua van sao cho phù hợp với công suất lạnh và nhiệt độ bay hơi theo yêu cầu.

Van tiết lưu tay Danfoss được chia thành hai dòng chính là REG-SA (thẳng) và REG-SB (góc), phù hợp với vị trí và không gian lắp đặt khác nhau, nhằm đáp ứng nhu cầu điều tiết lưu chất hiệu quả trong hệ thống.

Hình 4.5: Van tiết lưu tay REG-SB và REG-SA của Danfoss Thông số kĩ thuật:

• Đường kính của REG-SA: 10 – 40mm

• Đường kính của REG-SB: 10 – 65mm

• Áp suất tối đa : 52 bar

• Môi chất sử dụng: HCFC, HFC, R717 (Ammonia), R744 (CO2),…

Hình 4.6: Cấu tạo van tiết lưu tay REG của hãng Danfoss 1- Nón van; 2- Nắp đậy; 3- Trục chính van; 4- Thân van; 5- Côn van

Van tiết lưu tay REG vận hành bằng tay

Khi xoay trục quay theo chiều kim đồng hồ, bộ phận côn sẽ di chuyển xuống, đóng cửa van và ngăn chặn lưu chất Ngược lại, khi xoay trục ngược chiều kim đồng hồ, bộ phận côn di chuyển lên, tạo ra khe hở nhỏ cho lưu chất đi qua Lúc này, van tiết lưu hoạt động để giảm lưu lượng của lưu chất trước khi nó tiếp tục vào thiết bị bay hơi.

Thường được lắp đặt sau bơm dịch, hoặc sau van điện từ (EVRA) tùy mục đích sử dụng.

Van chặn 1 chiều SCA

Van chặn một chiều SCA của Danfoss tích hợp hai chức năng chính là một chiều và khóa chặn Sản phẩm này được thiết kế để mở với sự chênh lệch áp suất tối thiểu, giúp dòng lưu chất lưu thông dễ dàng Ngoài ra, van còn có tính năng tháo lắp thuận tiện cho việc kiểm tra và bảo trì.

Van chặn một chiều SCA được thiết kế với nắp chụp có lỗ thông và tay vặn, kết nối với hệ thống một chiều dạng đế lò xo bên trong Thiết kế này giúp dễ dàng khóa chặn khi cần bảo trì thiết bị gần kề, ngay cả khi vẫn còn áp suất trong đường ống.

Hình 4.7: Van chặn 1 chiều SCA của hãng Danfoss

• Nhiệt độ hoạt động: -60oC -> +150oC

• Áp suất tối đa: 52 bar (754 psi)

• Chức năng một chiều mở tại một sự chênh áp rất nhỏ (0.04 bar)

• Môi chất: R717, R744(CO2) và nhiều loại môi chất khác

• Sử dụng tốt cho cả ngành hóa chất và dầu khí

Hình 4.8: Cấu tạo van chặn 1 chiều SCA 1- Gioăng làm kín; 2- Vòng lót đệm kín; 5- Vòng đệm; 6- O-ring;

7- Vòng bít quanh trục; 8- Côn ly hợp; 10/11- Lò xo

Van SCA hoạt động tương tự như van chặn STC, với nguyên lý là khi quay tay van theo chiều kim đồng hồ, ti van hạ xuống và chặn dòng lưu chất Ngược lại, khi quay ngược chiều kim đồng hồ, van sẽ mở ra cho môi chất đi qua Đặc biệt, van SCA được thiết kế để cho phép môi chất chỉ lưu thông theo một chiều, ngăn không cho dòng chảy quay ngược lại.

Van một chiều thường được lắp đặt ở đầu đẩy của bơm, nhằm ngăn chặn dòng lưu chất quay trở lại bơm và giúp cô lập bơm khi cần thực hiện bảo trì hoặc sửa chữa.

Van xả an toàn SFV

Van xả an toàn SFV là loại van giảm áp tiêu chuẩn, hoạt động dựa trên áp suất ngược Nó được thiết kế để bảo vệ các thiết bị, bình chứa và các bộ phận khác khỏi áp suất vượt quá mức cho phép.

Hình 4.9: Van xả an toàn SFV của hãng Danfoss Các đặc điểm chính:

• Đường kính van: 18 mm (SFV 20) và 23 mm (SFV 25)

• Nhiệt độ có thể hoạt động: -30˚C -> +100˚C

• Áp suất cài đặt: 10 -> 25 bar

Van xả an toàn bao gồm các thành phần chính như vỏ, đế van, vòng bít đệm kín, đỉnh van, trục chính, côn van, lò xo, gioăng làm kín, bộ nối và nhãn Nguyên lý hoạt động của van xả an toàn dựa trên việc điều chỉnh áp suất, giúp bảo vệ hệ thống khỏi tình trạng quá áp, đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.

Van an toàn được cài đặt với mức độ an toàn nhất định trong quá trình lắp đặt và thường đóng trong điều kiện hoạt động bình thường Khi áp suất đầu vào van an toàn tăng lên do sự cố, van sẽ mở ra để xả bớt lưu chất ra ngoài hoặc về bồn chứa, nhằm đảm bảo an toàn cho hệ thống Quá trình xả diễn ra cho đến khi áp suất giảm xuống dưới giá trị an toàn đã cài đặt, lúc này van an toàn sẽ tự động đóng lại.

Van xả tràn quá áp OFV

Van OFV điều khiển áp suất kiểu góc cho phép điều chỉnh áp suất chênh lệch trong khoảng 2-8 bar (29-116 psi) Đặc biệt, các van này có khả năng được đóng bằng tay, mang lại sự tiện lợi cho người sử dụng.

Hình 4.11: Van xả tràn quá áp OFV của hãng Danfoss

Van OFV (Overflow Valves) của Danfoss là loại van xả tràn, hoạt động khi áp suất vượt quá giá trị cài đặt Van này tích hợp ba chức năng: xả tràn quá áp, một chiều và chặn, đồng thời có thể được coi là van an toàn.

• Đường kính: DN20 và DN25

• Nhiệt độ van hoạt động: -50 o C -> +150 o C

• Áp suất thử nghiệm tối đa: 40 bar

• Môi chất sử dụng: R717 (NH3), R744 (CO2),

Cấu tạo van xả tràn quá áp OFV

5- Côn; 8- Vòng đệm; 13- Gioăng làm kín; 15- Bi thép; 17- Nón van; 18- Miếng đệm; 19- Vòng đệm; 20- Tấm dẫn hướng; 21- Gioăng làm kín dạng tròn; 22- Vòng đệm Nguyên lý hoạt động: Áp suất mở của OFV có thể được điều chỉnh bằng cách quay kim van

Van hoạt động bằng cách cảm nhận sự tăng áp suất đột ngột trên đường ống, với áp suất thiết lập (Pcài đặt) được điều chỉnh khi lắp đặt Áp suất này được duy trì nhờ cơ chế lò xo cuộn, cho phép van mở ra cho môi chất khi áp suất vượt quá mức đã cài đặt (Phệ thống) Điều này giúp bảo vệ hệ thống, đường ống và thiết bị khỏi sự cố trong quá trình vận hành.

Van hoạt động dựa trên sự chênh lệch áp suất được cài đặt trước Trong điều kiện hệ thống hoạt động bình thường, khi áp suất của môi chất thấp hơn áp suất cài đặt, áp lực không đủ để vượt qua lực của lò xo, dẫn đến van đóng và ngăn không cho môi chất đi qua.

Khi hệ thống gặp sự cố quá áp, áp lực của môi chất sẽ vượt qua áp lực của lò xo, dẫn đến việc cửa van mở ra cho phép môi chất đi qua.

Van OFV thường được lắp ở các thiết bị có thể gây biến đổi áp suất như dàn lạnh, dàn ngưng, cụm giải nhiệt, máy nén,…

Cụm van EVM – ICLX

Hình 4.12: Van điện từ EVM của hãng Danfoss

Van điện từ EVM NC – EVM NO của hãng Danfoss là phụ kiện quan trọng được dùng để điều khiển dòng van ICS, ICLX, hoặc PM

Van solenoid pilot Danfoss EVM NC – EVM NO còn có thể được thay thế như phụ tùng trong các thân van điện từ (EVRA/EVRAT)

Van solenoid pilot Danfoss EVM NC – EVM NO được phân thành loại như tên gọi

NC (thường đóng), và NO (thường mở) Sự kết hợp của 2 loại này là cốt lõi của ứng dụng van xả đá gas nóng ICLX

Van solenoid pilot Danfoss EVM NC – EVM NO hoạt động theo nguyên lý piston, nhờ vào hiệu ứng cảm biến điện từ của cuộn coil Danfoss

• Áp suất làm việc tối đa (SI units): 65 bar (NC), 52 bar (NO)

• Cuộn coil có thể ứng dụng: 10W – 20W (A.C/D.C)

Van điện từ EVM bao gồm các thành phần chính như cuộn dây, phần ứng điện, ống phần ứng, và các vòng đệm làm kín Cụ thể, A1 là vòng đệm làm kín, A2 là gioăng làm kín bằng cao su, trong khi các số 6 và 7 chỉ các vòng đệm khác nhau Cuối cùng, thân van là thành phần quan trọng trong cấu trúc của van điện từ này.

Van EVM hoạt động dựa trên nguyên lý tương tự như các van điện từ khác: khi được cấp điện, cuộn dây sinh ra từ trường, kéo lõi sắt lên và mở cửa van cho môi chất lưu thông Khi mất điện, trọng lực khiến lõi sắt rơi xuống, đóng cửa van và ngăn chặn dòng chảy của môi chất.

Hình 4.14: Van ICLX của hãng Danfoss

Van ICLX của Danfoss là loại van điện từ điều khiển ON/OFF, hoạt động dựa trên cơ chế đóng mở bằng trợ động (servo) và thuộc dòng sản phẩm ICV (Industrial Control Valve).

Van Danfoss ICLX được thiết kế với cơ chế mở hai bước, khác biệt so với các loại van khác chỉ mở một bước, mang lại tính linh hoạt và hiệu suất cao hơn trong quá trình cài đặt.

Van được cấu hình với hai bước mở: bước 1, van mở 10% khi van điện từ EVM (pilot valve) được tác động; bước 2, van mở hoàn toàn tự động khi chênh áp qua van ICLX giảm xuống khoảng 1.25 bar (18 psig) Cấu trúc này giúp giảm rủi ro hư hại thiết bị do rung động cao áp, đặc biệt cho các hệ thống sử dụng van điện từ chỉ có một bước mở Khi EVM không được kích thích (không có điện vào cuộn coil), van sẽ duy trì trạng thái đóng.

• Đường kính van: DN32 – DN150, tùy vào lưu lượng đường hút (m 3 /h) mà chọn cỡ van

• Áp suất tối đa: 52 bar (754 psi)

Van điện từ EVM yêu cầu coil AC với công suất và áp lực cụ thể: EVM NC cần coil 10W hoặc cao hơn, có khả năng chịu áp lực lên đến 21 bar; trong khi đó, EVM NO yêu cầu coil 20W với áp lực tối đa 40 bar.

Van ICLX được cấu tạo bởi các thành phần chính như gioăng cao su (1, 2, 4, 5) giúp làm kín, vòng đệm (3) ngăn chặn rò rỉ khí hoặc chất lỏng khi trục quay, thân van (6), van điều khiển EVM (NC) (7), van điều khiển EVM (NO) (8) và đầu vào áp suất bên ngoài (9).

Van ICLX mở theo cơ cấu 2 bước:

• Bước 1: Mở ra khoảng 10% công suất van sau khi các van điện từ được cấp điện

• Bước 2: Tự động mở hoàn toàn khi chênh lệch áp suất giữa gas nóng và môi chất qua van giảm xuống khoảng 1.25 bar (18 psi)

Van ICLX được sử dụng như một van đóng ngắt trong các đường hút để mở sau khi xả băng bằng gas nóng

Van ICLX được điều khiển bằng áp suất bên ngoài, không cần chênh lệch áp suất bên trong Pd, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống nhạy cảm Van chính có hai van điện từ điều khiển và ống nối với áp suất điều khiển bên ngoài Để hoạt động hiệu quả, áp suất bên ngoài phải cao hơn áp suất đầu vào ít nhất 1.5 bar (20 psi), và sự khác biệt giữa hai áp suất này quyết định mức độ mở tối đa của van.

Khi nhận được tín hiệu điện, van điện từ số 2 (thường mở) sẽ đóng lại, trong khi van điện từ số 1 (thường đóng) sẽ mở ra, cho phép gas nóng áp suất cao đi vào đáy piston phụ Áp suất của gas nóng sẽ vượt qua lực của lò xo chính, giúp piston phụ nâng lên và cho phép môi trường đi qua, tương ứng với khoảng 10% công suất của van.

Khi chênh lệch áp suất giữa môi chất qua van và gas nóng giảm xuống khoảng 1,25 bar, van sẽ mở hoàn toàn với 100% công suất Cách này giúp tránh các xung áp suất cao khi van được mở hết công suất đột ngột.

Khi mất tín hiệu điện, các van điện từ 1 và 2 sẽ thay đổi trạng thái, dẫn đến việc gas nóng từ bên ngoài làm giảm áp suất dưới piston phụ và piston chính, gây ra việc van đóng lại hoàn toàn.

Van ICLX không nên được lắp đặt trong các hệ thống đường ống khi áp suất chênh lệch qua van chính ở vị trí mở vượt quá 1 bar (15 psig), vì điều này có thể dẫn đến việc bước hai trên van sẽ đóng lại.

ICLX thường được lắp đặt trên đường hút của máy nén để tự động mở khi có sự chênh áp lớn, hoặc trên các đường ống dẫn gas nóng trong các hệ thống lạnh cỡ lớn sử dụng môi chất R717 (ammonia), gas thơm và CO2.

Van ICLX được lắp đặt trên đường về của môi chất sau khi ra khỏi dàn lạnh, trong khi EVM được lắp trên đường gas nóng xả băng để điều khiển van ICLX theo nguyên lý chênh lệch áp suất Cần chú ý đến thời gian đóng cửa van ICLX trong quá trình xả băng cho dàn bay hơi, đảm bảo van ICLX đóng hoàn toàn trước khi cấp gas nóng vào dàn lạnh Nếu van cấp gas nóng mở trước khi van ICLX trong đường hút đóng, hiệu quả xả băng sẽ giảm do thất thoát nhiệt từ gas nóng, đồng thời có thể gây ra hiện tượng thủy kích do hút lỏng về máy nén.

TÌM HIỂU VỀ QUÁ TRÌNH XẢ BĂNG CỦA HỆ THỐNG

- Làm giảm hệ số truyền nhiệt của thiết bị

- Nhiệt độ kho lạnh không đạt yêu cầu làm giảm chất lượng bảo quản

- Thời gian chạy máy tang lên dẫn đến tiêu hao điện năng

- Tăng nguy cơ ngập dịch máy nén và nhiều hậu quả khác

5.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến độ dày lớp băng dàn lạnh:

- Lượng ẩm trong sản phẩm cao trong khi đó việc cách ẩm diễn ra kém

Nhiệt độ phòng thay đổi sẽ ảnh hưởng đến áp suất riêng phần của không khí, dẫn đến sự khuếch tán hơi nước từ thực phẩm đến dàn lạnh.

- Chất lượng cách nhiệt, cách ẩm của kho lạnh

- Việc mở cửa kho lạnh cũng như thời gian mỗi lần mở cũng gây ra ảnh hưởng

5.3 Các phương pháp xả băng:

Xả băng dàn lạnh dựa trên nguyên tắc làm tăng nhiệt độ bề mặt bị đóng băng để tan chảy lớp băng Các phương pháp xả băng dựa trên nguyên tắc này bao gồm nhiều kỹ thuật khác nhau nhằm cải thiện hiệu suất làm lạnh.

- Xả băng bằng nhiệt của điện trở

- Xả băng bằng gas nóng của máy nén

- Xả bang bằng gió Đối với hệ thống hiện tại đang sử dụng phương pháp xả băng bằng gas nóng

5.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xả băng:

Hiệu suất xả băng được quyết định bởi yếu tố chính:

5.5 Nguyên lý xả băng của hệ thống:

Hơi môi chất dùng để xả băng là hơi quá nhiệt được trích ra từ đầu đẩy máy nén cao áp của hệ thống

Khi nhận tín hiệu xả băng, đầu tiên cần ngưng cấp dịch hoàn toàn cho dàn bay hơi Van ICLX trên đường hút mở ra và quạt dàn lạnh tiếp tục hoạt động trong khoảng 120-600 giây để đảm bảo lượng lỏng còn lại trong dàn lạnh bay hơi hết Sau đó, khi nhận tín hiệu từ van điện từ EVM, van ICLX sẽ đóng lại nhờ sự chênh áp suất, với quá trình đóng diễn ra qua 2 giai đoạn nhằm tránh thay đổi áp đột ngột ảnh hưởng đến hệ thống.

- Đóng 90% để lượng lỏng còn trong dàn có thể bay hơi hoàn toàn

Sau khi môi chất trong dàn lạnh bay hơi, quạt dàn lạnh tạm dừng trong 10-20 giây để ổn định lượng lỏng còn lại Van điện từ trên đường số 3 sau đó mở ra, cho phép gas nóng đi vào và bắt đầu quá trình xả băng tại máng dàn lạnh, nhằm tránh hiện tượng lỏng đóng băng lần hai Trong quá trình này, áp suất và nhiệt độ tăng lên, van OFV trên đường số 4 giữ áp suất ổn định và giữ lại gas nóng lâu hơn để tối ưu hóa hiệu quả xả băng Van OFV chỉ mở khi áp suất phía trước vượt qua giá trị cài đặt, và băng sau khi tan sẽ được dẫn ra ngoài qua đường nước ngưng.

Sau khi hoàn tất quá trình xả băng, van cấp gas nóng trên đường số (3) sẽ được đóng lại để ngừng cung cấp gas nóng Tiếp theo, van ICLX trên đường hút sẽ được mở để cân bằng áp suất Do sự chênh lệch áp suất giữa dàn bay hơi và đường hút về BCHA, cần giảm áp lực từ từ để cho phép áp suất được cân bằng trước khi hệ thống hoạt động trở lại bình thường.

ĐỀ XUẤT VÀ KẾT LUẬN

Đề xuất

6.1.1 Đề xuất ở bình TKKN và BCCA:

Trong hệ thống lạnh, khí NH3 chủ yếu tập trung ở bình TKKN và BCCA, nhưng không có đường khí thông giữa chúng, dẫn đến việc khí không ngưng tích tụ trong BCCA Nếu không có tách khí cho BCCA, áp suất trong bình sẽ tăng đột ngột, làm giảm hiệu suất và có thể gây hư hỏng Do đó, cần thiết phải bổ sung một đường số (1) từ bình BCCA đến BTKKN để tách khí không ngưng cho bình.

Theo hệ thống bản vẽ, đường số (2) cho phép lượng lỏng sau khi trao đổi nhiệt với môi chất hồi về BCCA Nếu lượng lỏng trong bình TKKN nhiều, đường số (2) sẽ mở để lỏng hồi về phía trước, tiếp tục quá trình tiết lưu vào ống xoắn của bình TKKN Tuy nhiên, do đường số (2) nằm sau van tiết lưu trong bản vẽ, nên cần đề xuất điều chỉnh để đường số (2) hồi về trước van tiết lưu.

Hình 6.1: Bình TKKN và BCCA trước khi đề xuất và sau khi đề xuất

6.1.2 Đề xuất ở đường lỏng trước khi cấp vào BCHA:

Đề xuất lắp đặt đường số (1) với một van tiết lưu và một van chặn nhằm đảm bảo cung cấp lỏng cho BCHA trong trường hợp gặp sự cố hoặc thiếu hụt Khi đường lỏng cấp vào BCHA gặp vấn đề cần sửa chữa, đường số (1) sẽ hoạt động để bổ sung lỏng từ nguồn chính, đảm bảo cung cấp đủ lượng lỏng cần thiết cho BCHA.

Hình 6.2: Đường lỏng cấp cho BCHA trước và sau khi đề xuất

5.1.3 Đề xuất gắn thêm cụm van điều áp ICS1 + CVC để điều chỉnh áp xuất khi xả băng

Cụm van ICS1 + CVC của Danfoss là thiết bị điều khiển áp suất, giúp duy trì áp suất sau van ở mức ổn định, thường được áp dụng trong hệ thống gas nóng để xả băng Nhiệt độ xả băng lý tưởng là 10°C; nếu cao hơn mà không điều chỉnh áp suất, có thể gây vỡ đường ống và tăng nhiệt tỏa ra trong phòng lạnh Ngược lại, nếu nhiệt độ xả băng thấp hơn 10°C, thời gian xả băng sẽ kéo dài, gây thất thoát và ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất Do đó, việc sử dụng cụm van ICS1 + CVC là cần thiết để điều chỉnh áp suất xả băng, trong đó van ICS là van tác động và van CVC là van tín hiệu.

Hình 6.3: Cụm van ICS1+CVC của hãng Danfoss

Van CVC hoạt động dựa trên tín hiệu áp suất từ đường ống phía sau van ICS Thường được lắp đặt trên van trợ lực ICS, van CVC giúp duy trì áp suất ổn định tại điểm tín hiệu bên ngoài trong hệ thống.

• Áp suất tối đa 52bar

Hình 6.4: Van điều khiển CVC của hãng Danfoss Cấu tạo:

Hình 6.5: Cấu tạo van CVC 1- Nắp bảo vệ; 2- Ty điều chỉnh; 3- Lò xo; 4- Đĩa lò xo; 5- Thân van; 6- Màng ngăn; 7-

Chân van; 8- Cổng lấy tín hiệu áp suất; 9,10-Vòng đệm

Van CVC của hãng Danfoss là van tín hiệu kết hợp với van chính, hoạt động dựa trên tín hiệu áp suất từ cổng lấy tín hiệu áp suất Trong trạng thái bình thường, áp suất sau van chính cân bằng với lực lò xo, khiến piston không di chuyển và van ở trạng thái đóng Khi xả băng, áp suất dòng môi chất sau van chính giảm, lực lò xo không còn đủ lớn, đẩy piston xuống và mở van Ngược lại, khi áp suất dòng môi chất qua van chính cao hơn giá trị cài đặt, áp lực lò xo nhỏ hơn, piston được đẩy lên và van đóng lại Trạng thái mở hoặc đóng của van CVC cung cấp tín hiệu để điều khiển van chính.

Van ICS là loại van điều khiển tự động, giúp điều chỉnh và duy trì áp suất ổn định bằng cách kiểm soát trạng thái bật hoặc tắt của van điều khiển và van chính Sản phẩm này được thiết kế để hoạt động hiệu quả trong cả môi trường áp suất cao và thấp, phù hợp với các đường ống dẫn chất lỏng và hơi mà không làm biến đổi pha.

Van ICS1 bao gồm các thành phần chính như thanh piston, kênh điều khiển, lỗ cân bằng, và kết nối đồng hồ áp suất Ngoài ra, van còn có ty điều chỉnh, kênh điều khiển, lỗ lắp điều khiển, rãnh tròn và piston Các bộ phận này phối hợp chặt chẽ với nhau để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu của van.

Van ICS1 hoạt động dựa vào tín hiệu áp suất từ van điều khiển, điều chỉnh lưu lượng môi chất bằng cách thay đổi trạng thái bật hoặc tắt của cả van điều khiển và van chính.

Mức độ mở của van chính ICS1 được xác định bởi sự chênh lệch áp suất giữa áp suất p2 tác động lên bề mặt trên của piston (9) và áp suất p3 tác động lên bề mặt dưới của piston (9).

Van ICS1 bắt đầu mở khi áp suất chênh lệch đạt tối thiểu 0.07bar (1 psi) và mở hoàn toàn khi áp suất chênh lệch đạt 0.2bar (2.9 psi) Áp suất p3 bằng với áp suất p4 do khoang dưới piston được thông với đầu ra của van.

+ p 2 = p 4 + 0.2 bar (2.9 psi) van mở hoàn toàn

Mức độ mở của van điều khiển được xác định bởi áp suất p2, với điều kiện p4 + 0,07 bar ≤ p2 ≤ p4 + 0,2 bar Lỗ cân bằng trên piston giúp đảm bảo áp suất p2 cân bằng với mức độ mở của van dẫn, cho phép môi chất rò rỉ qua khoang piston, làm cho piston di chuyển lên Khi áp suất p2 giảm, van điều khiển sẽ mở lớn hơn để duy trì sự cân bằng và ổn định dòng chảy của môi chất qua van chính.

Kết luận

Sau khi thực hiện tính toán và kiểm tra hệ thống lạnh NH3 dựa trên bản vẽ của công ty thương mại Satra, kết quả cho thấy hệ thống hoạt động hiệu quả với nhiều thiết bị hiện đại Tuy nhiên, quá trình tính toán vẫn gặp một số chênh lệch ở các vị trí nút do khác biệt trong kiến thức thực tế của nhóm Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm tra hệ thống lạnh, đồng thời giúp nhóm củng cố kiến thức trong suốt 4 năm học và chuẩn bị cho công việc sau này.

Tiêu đề	Tính Toán Kiểm Tra Hệ Thống Lạnh NH3 Công Ty Satra
Tác giả	Nguyễn Thanh Hải, Võ Khôi Nguyên, Nguyễn Xuân Thạnh
Người hướng dẫn	PGS.TS. Hoàng An Quốc
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Nhiệt
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	152
Dung lượng	13,54 MB