Định nghĩaThiết bị bay hơi TBBH là một dạng thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn giữamột bên là môi chất lạnh lỏng sôi ở nhiệt độ thấp và một bên là môi trường cần làmlạnh như không khí
THIẾT BỊ BAY HƠI TRONG HỆ THỐNG LẠNH
Định nghĩa
Thiết bị bay hơi (TBBH) là một dạng thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn giữa một bên là môi chất lạnh lỏng sôi ở nhiệt độ thấp và một bên là môi trường cần làm lạnh như không khí , nước , nước muối …
Trong quá trình làm việc khả năng truyền nhiệt của thiết bị bay hơi giảm dần do có dầu, bẩn đọng về phía môi chất và ẩm
Khi làm lạnh không khí độ chênh nhiệt độ thường trong khoảng 10-15k
Phân loại
Theo môi trường cần làm lạnh
- TBBH làm lạnh chất tải lạnh lỏng
- TBBH làm lạnh không khí trực tiếp
- TBBH làm lạnh trực tiếp sản phẩm công nghệ
Theo đặc điểm trên bề mặt bay hơi
- TBBH sôi trên bề mặt ngoài ống trao đổi nhiệt
- TBBH sôi trong ống trao đổi nhiệt
Theo chế độ chảy của môi trường làm lạnh
- TBBH tuần hoàn tự nhiên
- TBBH tuần hoàn cưỡng bức
Theo chế độ cấp lỏng trong TBBH
- TBBH kiểu không ngập lỏng
- TBBH cấp lỏng từ trên xuống
- TBBH cấp lỏng từ dưới lên
Vai trò
Thiết bị bay hơi có nhiệm vụ hóa hơi gas bão hòa ẩm sau tiết lưu đồng thời làm lạnh môi trường cần làm lạnh Thiết bị bay hơi là một trong những thiết bị quan trọng nhất không thể thiếu được trong các hệ thống lạnh Quá trình làm việc của thiết bị bay hơi ảnh hưởng đến thời gian và hiệu quả làm lạnh Đó là mục đích chính của hệ thống lạnh Vì vậy, dù toàn bộ trang thiết bị hệ thông tốt đến đâu nhưng thiết bị bay hơi làm việc kém hiệu quả thì tất cả trở nên vô ích.
Thiết bị bay hơi được lắp sau van tiết lưu và trước cửa hút về máy nén
Tìm hiểu chi tiết về một số thiết bị bay hơi
1.4.1 Bình bay hơi làm lạnh chất lỏng
Có thể phân bình bay hơi làm lạnh chất lỏng thành 02 loại:
- Bình bay hơi hệ thống NH 3 : Đặc điểm cơ bản của bình bay hơi kiểu này là môi chất lạnh bay hơi bên ngoài các ống trao đổi nhiệt, tức khoảng không gian giữa các ống, chất lỏng cần làm lạnh chuyển động bên trong các ống trao đổi nhiệt.
- Bình bay hơi frêôn: Bình bay hơi frêôn ngược lại môi chất lạnh có thể sôi ở bên trong hoặc ngoài ống trao đổi nhiệt, chất lỏng cần làm lạnh chuyển động dích dắc bên ngoài hoặc bên trong các ống trao đổi nhiệt.
1.4.1.1 Bình bay hơi hệ thống NH3
Hình 1.1: Bình bay hơi NH 3
1.Nắp bình; 2 Thân bình; 3 Tách lỏng; 4.Ống NH 3 ; 5 Tấm chắn lỏng;
6 Ống trao đổi nhiệt; 7 Ống lỏng ra; 8.Ống lỏng vào; 9 Chân bình;
10 Rốn bình; 11 Ống nối van phao
Cấu tạo: Bình bay hơi NH3 sử dụng các ống thép nhẵn là các ống thép áp lực
,các chùm ống được bố trí so le nhau cách đều và nằm trên các đỉnh tam giác đều,mật độ tương đối dày để giảm kích thước bình đồng thời giảm dung tích NH3.Thân và nắp bình bằng thép.Các mặt sàng thường được làm bằng thép cacbon hoặc thép hợp kim và có độ dày khá lớn 20-30mm khoảng hở nhỏ nhất giữa chùm ống với thành trong của thân bình là 15-20mm.
Nguyên lí làm việc: Môi chất được tiết lưu vào bình từ phía dưới, sau khi trao đổi nhiệt hơi sẽ được hút về máy từ bình tách lỏng gắn ở phía trên bình bay hơi Ưu điểm: chất tải lạnh tuần hoàn trong hệ thống kín không lọt không khí vào bên trong nên giảm ăn mòn.
Nhược điểm: lượng nạp môi chất vào hệ thống lạnh quá lớn nên chỉ sử dụng cho loại môi chất rẻ tiền dễ kiếm như NH3
Hình 1.2 Bình bay hơi Freon a, Môi chất sôi ngoài ống:1.Ống phân phối lỏng; 2,3 Chất tải lạnh vào,ra; 4.Van an toàn; 5 Hơi ra; 6 Áp kế; 7 Ống thử b,Môi chất sôi trong ống (dạng chữ U) c,Tiết diện ống có cánh trong gồm 2 lớp:lớp ngoài là đồng,niken và trong là nhôm
Bình bay hơi Freon có cấu tạo của bình làm lạnh tương tụ như NH3.Với bình làm lạnh Freon môi chất lạnh có thể chạy trong hoặc ngoài ống mà không lo về vấn đề ăn toàn về bảo quản Tuy nhiên môi chất chạy trong ống thường được sủ dụng để làm lạnh các môi chất có nhiệt độ đóng băng cao như nước trong các hệ thống điều hòa water chiller. Ưu điểm: giảm lượng nạp môi chất từ 2- 3 lần so với bình bay hơi ống vỏ ngập
Nhược điểm: khó vệ sinh bề mặt trao đổi nhiệt về phía chất tải lạnh
1.4.2 Dàn lạn Panen Để làm lạnh các chất lỏng trong chu trình hở người ta sử dụng dàn lạnh Panen
Cấu tạo: gồm hai ống góp lớn nằm ở trên và ở dưới nối giữa hai ống góp là các ống trao đổi nhiệt dạng ống trơ thẳng đứng
Nguyên lí làm việc: Môi chất chuyển động và sôi trong các ống, chất cần làm lạnh chuyển động ngang qua các ống Các dàn lạnh panen được cấp dịch theo kiểu ngập lỏng nhờ bình giữ mức-tách lỏng.Môi chất lạnh đi vào từ ống góp dưới và đi ra từ ống góp trên.
Nhược điểm: quãng đường đi của dòng môi chất trong các ống trao đổi nhiệt khá ngắn và kích thước tương đối cồng kềnh
Dàn lạnh xương cá được sử dụng rất phổ biến trong các hệ thống làm lạnh nước hoặc nước muối, ví dụ như hệ thống máy đá cây
Về cấu tạo, tương tụ dàn lạnh panen nhưng ở đây các ống trao đổi nhiệt được uốn cong, do đó chiều dài mỗi ống tăng lên đáng kể Các ống trao đổi nhiệt gắn vào các ống góp trông giống như một xương cá khổng lồ Đó là các ống thép áp lực dạng trơn, không cánh Dàn lạnh xương cá cũng có cấu tạo gồm nhiều cụm (môđun), mỗi cụm có 01 ống góp trên và 01 ống góp dưới và hệ thống 2-4 dãy ống trao đổi nhiệt nối giữa các ống góp.
Hình 1.4: Dàn lạnh xương cá
1 Ống góp ngang; 2 Ống trao đổi nhiệt; 3 Ống góp dọc; 4 Kẹp ống;
Ngoài các dàn lạnh thường được sử dụng ở trên, trong công nghiệp người ta còn sử dụng dàn bay hơi kiểu tấm bản để làm lạnh nhanh các chất lỏng Ví dụ hạ nhanh dịch đường và glycol trong công nghiệp bia, sản xuất nước lạnh chế biến trong nhà máy chế biến thực phẩm vv
Cấu tạo: gồm các tấm trao đổi nhiệt dạng phẳng có dập sóng được ghép với nhau bằng đệm kín Hai đầu là các tấm khung dày, chắc chắn được giữ nhờ thanh giằng và bu lông
Nguyên lý làm việc: Đường chuyển động của môi chất và chất tải lạnh ngược chiều và xen kẻ nhau Tổng diện tích trao đổi nhiệt rất lớn Quá trình trao đổi nhiệt giữa hai môi chất thực hiện qua vách tương đối mỏng nên hiệu quả trao đổi nhiệt cao Các lớp chất tải lạnh khá mỏng nên quá trình trao đổi nhiệt diễn ra nhanh chóng. Ưu điểm: thời gian làm lạnh rất nhanh, khối lượng môi chất lạnh cần thiết nhỏ.
Nhược điểm: chế tạo phức tạp nên chỉ có các hãng nổi tiếng mới có khả năng chế tạo Do đó khi hư hỏng, không có vật tư thay thế, sửa chữa khó khăn.
Hình 1.5: Dàn lạnh kiểu tấm bản
1.4.5 Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí.
Các thiết bị bay hơi dùng để làm lạnh không khí gồm 3 nhóm:Thiết bị làm lạnh không khí kiểu khô,kiểu ướt và kiểu hỗn hợp.
1.4.5.1 Hệ thống điều hòa không khí kiểu khô.
Là kiểu thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt.Trong thiết bị làm lạnh không khí kiểu khô ,không khí di chuyển ngang qua bề mặt ngoài của thiết bị trao đổi nhiệt và thực hiện quá trình trao dổi nhiệt.
Hình 1.6 Hệ thống điều hòa không khí kiểu khô
Bề mặt ngoài có thể có cách hoặc không có cánh.Quá trình trao đổi nhiệt thực hiện nhờ truyền nhiệt qua vách ngăn cách.
Phân loại hệ thống điều hòa không khí kiểu khô.
Theo đặc điểm của thiết bị xử lí nhiệt ẩn
Hệ thống điều hòa cục bộ
Hệ thống điều hòa kiểu phân tán
Hệ thống điều hòa trung tâm
Theo đặc điểm môi chất giải nhiệt dàn ngưng
Hệ thống điều hòa giải nhiệt bằng nước
Hệ thống điều hòa giải nhiệt bằng không khí
Theo khả năng xử lí không khí
Máy điều hòa một chều lạnh
Máy điều hòa hai chiều nóng lạnh
1.4.5.2 Hệ thống điều hòa kiểu ướt
Trong các thiết bị làm lạnh không khí kiểu tiếp xúc thì không khí được làm lạnh nhờ tiếp xúc trực tiếp với nước hoặc nước muối.Nước hoặc nước muối lạnh được phun qua các vòi phun hoặc tưới vào dàn không khí ,thiết bị này được dùng trong điều hòa không khí do ở đây yêu cầu cả làm lạnh và điều chỉnh độ ẩm của không khí.
Hình 1.7 Hệ thống điều hòa kiểu ướt Ưu điểm: thực hiện trao đổi nhiệt ở độ chênh nhiệt độ nhỏ giữa không khí và chất lỏng tưới do đó mà có khả năng tăng hiệu quả làm lạnh cũng như hạ nhiệt độ của không khí thấp hơn.
1.4.5.3 Hệ thống điều hào không khí kiểu hỗn hợp
Yêu cầu dàn bay hơi
- Dàn bay hơi phải đảm bảo khả năng trao đổi nhiệt độ phù hợp với blốc và dàn ngưng, nghĩa là phải có năng suất lạnh đảm bảo theo thiết kế hay nói cách khác là có đủ diện tích trao đổi nhiệt cần thiết.
- Tuần hoàn không khí tốt.
- Chịu áp suất tốt, không bị ăn mòn bởi thực phẩm bảo quản.
- Công nghệ chế tạo dễ dàng, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng.
Một số hư hỏng và cách khắc phục
- Dàn bay hơi bị thủng, xì: Phát hiện chỗ thủng, xì bằng cách tìm vết dầu loang, bằng xà phòng (khi tủ không chạy) hoặc phải tháo dàn ra bơm khí đến 10 - 12at và nhúng vào bể nước.
- Có hai phương pháp khắc phục: Dùng keo êpoxi hai thành phần phủ lên chỗ bị thủng hoặc hàn lại bằng hàn hơi Dùng keo êpoxi phải đánh sạch bề mặt, hào trộn cẩn thận hai thành phần keo rồ phủ lên vị trí thủng sau đó có thể kiểm tra lại bằng khí nén Phương pháp này đơn giản không làm hỏng lớp phủ bảo vệ của các vị trí xung quanh Phương pháp hàn có độ bền cao nhưng ngọn lửa hàng làm cháy mất lớp bảo vệ bề mặt trên của dàn nhôm, gây nội lực do dãn nở nhiệt không đều, dễ làm dàn thủng lại.
- Dàn bay hơi bị mục: Khi dàn thủng nhiều chỗ (trên 5 lỗ) có thể coi là dàn đã mực,cần phải thay dàn mới Nếu có dàn mới phải dùng ống đồng tự tạo một dàn phù hợp.
THIẾT BỊ NGƯNG TỤ TRONG HỆ THỐNG LẠNH
Định nghĩa
Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn dùng để thải nhiệt ngưng tụ của môi chất lạnh ra môi trường làm mát như nước, không khí, …
Thiết bị ngưng tụ được lắp sau máy nén và trước van tiết lưu của hệ thống lạnh Hơi có áp suất cao, nhiệt độ cao từ máy nén đi ra, sau khi qua thiết bị ngưng tụ sẽ ngưng hoàn toàn thành lỏng.
Phân loại
Theo môi trường làm mát
• TBNT làm mát bằng nước
• TBNT làm mát bằng không khí
• TBNT làm mát bằng nước và không khí kết hợp (tháp giải nhiệt)
• TBNT làm mát bằng sản phẩm công nghệ
Theo đặc điểm bề mặt ngưng tụ
• Ngưng tụ trên bề mặt ngoài ống trao đổi nhiệt (vd: bình ngưng ống vỏ nằm thẳng đứng, ống lồng ống…)
• Ngưng tụ trên bề mặt trong của ống trao đổi nhiệt (vd: dàn ngưng giải nhiệt gió, dàn ngưng kiểu tưới, …)
Theo chế độ chảy của môi trường làm mát
• Tuần hoàn gió tự nhiên (dàn ngưng trong tủ lạnh gia đình, )
• Tuần hoàn gió cưỡng bức nhờ vào quạt (quạt hướng trục, quạt ly tâm)
• Tuần hoàn nước cưỡng bức (bơm nước cho tháp giải nhiệt)
Vai trò
Thiết bị ngưng tụ có vai trò ngưng tụ gas quá nhiệt sau máy nén thành môi chất lạnh trạng thái lỏng Qúa trình làm việc của thiết bị ngưng tụ có ảnh hưởng quyết định tới áp suất và nhiệt độ ngưng tụ, do đó ảnh hưởng đến hiệu quả và độ an toàn làm việc của toàn hệ thống lạnh Khi thiết bị ngưng tụ làm việc kém hiệu quả, các thông số của hệ thống sẽ thay đổi theo chiều hướng không tốt, cụ thể là:
- Năng suất lạnh của hệ thống giảm, tổn thất tiết lưu tăng.
- Nhiệt độ cuối quá trình nén tăng.
- Công nén tăng, mô tơ có thể quá tải.
- Độ an toàn giảm do áp suất phía cao áp tăng, rơ le HP có thể tác động ngừng máy nén, van an toàn có thể hoạt động.
- Nhiệt độ cao ảnh hưởng đến dầu bôi trơn như cháy dầu.
Tìm hiểu chi tiết về một số thiết bị ngưng tụ
2.4.1 Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt nước
2.4.1.1 Bình ngưng ống vỏ nằm ngang
Bình ngưng tụ kiểu ống chùm( hay còn gọi là ống vỏ ) nằm ngang được sử dụng rộng rãi hiện nay trong các hệ thông lạnh năng suất vừa và lớn ( khoảng 1,5 đến 3,500 kW) Môi chất sử dụng có thể là amôniắc hoặc frêôn. a, Bình ngưng ống vỏ ngang NH3
Hình 2.1 Bình ngưng ống vỏ nằm ngang NH3
1 Nối van an toàn; 2 Ống nối đường cân bằng với bình chứa;
3 Ống hơi NH 3 vào;4 Áp kế; 5 Ống nối van xả khí không ngưng;
6 Van xả không khí ở đường ống nước; 7 Ống nước làm mát ra; 8 Ống nước làm mát vào; 9 Van xả nước; 10 Ống hơi NH 3 lỏng ra; 11 Xả dầu;12.
Bầu gom dầu; 13 Nắp phân khoang cho các lối nước làm mát
Các ống trao đổi nhiệt trong bình ngưng amoniac thường là ống trơn, đường kính 25mm, chiều dày 2,5 mm.
Hơi môi chất đi vào theo đường 3 và sau khi thải nhiệt cho nước làm mát sẽ ngưng tụ thàng lỏng, chảy xuống bầu gom lỏng 12 rồi chảy qua van 10 xuongs bình chứa cao áp Toàn bộ lỏng ngưng được đưa xuống bình chứa cao áp để giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt, nâng cao hiệu suất của thiết bị Để thoát lỏng từ bình ngưng xuống bình chứa dễ dàng theo kiểu bình thông nhau cần có đường cân bằng hơi 2 Đường 5 dùng để xả khí không ngưng hình thành do phân hủy amoniac thành hidro và nito Van 6 và 5 phía nước dùng để xả khí và xả nước khi cần. b, Bình ngưng freon
Khác biệt cơ bản của bình ngưng Freon so với bình ngưng amoniac là chum ống trao đổi nhiệt có thể bằng thép hoặc bằng đồng, ống được tạo cánh phía Freon để tăng cường trao đổi nhiệt vì hệ số tỏa nhiệt khi ngưng của Freon nhỏ hơn nhiều so với hệ số tỏa nhiệt của nước.
Hình 2.2: Bình ngưng freon a Bình ngưng; b Profil cánh ống lăn hoa
1 Vỏ; 2 Mặt sàng; 3 Nắp; 4 Ống troa đổi nhiệt bằng đồng có cánh lăn hoa; 5 Bầu gom lỏng ;6 Van xả; 7 Van an toàn c, Ưu nhược điểm Ưu điểm:
- Bình ngưng ống vỏ ống nằm ngang là TBNT gọn và chắc chắn chiếm ít diện tích
- Tiêu hao kim loại nhỏ khoảng 40 -50 kg/m 2 diện tích trao đổi nhiệt
- Hiệu nhiệt độ nước ra, vào trung bình lấy 5K
- Có thể dùng phần dưới của bình kết hợp làm bình chứa cao áp
- Dễ dàng chế tạo lắp đặt bảo dưỡng
- Hệ số truyền nhiệt k đạt 800 đến 1000 W/m 2 K, độ chênh nhiệt độ trung bình logarit bằng 5-6K, mật độ trung bình đạt 3000-6000 W/m 2
- Cần không gian để tháo ống khi thay thế ống trao đổi nhiệt
- Yêu cầu lượng nước làm mát lớn và nhanh bị cáu bẩn, giảm nhanh khả năng truyền nhiệt khi bị cáu bám
- Nếu dùng nước tuần hoàn phải đầu tư tháp giải nhiệt tốn thêm chi phí
Do nhưng ưu và nhược điểm trên nên bình ngưng loại này được dùng khá phổ biến cho cả năng suất lạnh trung bình và lớn.
2.4.1.2 Bình ngưng tụ ống chùm thẳng đứng
Cấu tạo: Vỏ bình hình trụ bên trong là các ống trao đổi nhiệt thép áp lực được hàn hoặc núc vào các mặt sàng Trên cùng là máng phân phối nước, dưới là máng hứng nước Bình ngưng có trang bị van an toàn, đồng hồ áp suất, van xả khí, kính quan sát mức lỏng.
Nguyên lí làm việc: Nước được bơm bơm lên máng phân phối nước ở trên cùng và chảy vào bên trong các ống trao đổi nhiệt Để nước chảy theo thành ống trao đổi nhiệt, ở phía trên các ống trao đổi nhiệt có đặt các ống hình côn Phía dưới bình có máng hứng nước Nước sau khi giải nhiệt xong thường được xả bỏ Hơi quá nhiệt sau máy nén đi vào bình từ phía trên Lỏng ngưng tụ chảy xuống phần dưới của bình giữa các ống trao đổi nhiệt và chảy ra bình chứa cao áp
Hình 2.3: Bình ngưng tụ ống chùm thẳng đứng 1.Ống cân bằng, 2-.Xả khí không ngưng, 3 Bộ phân phối nước, 4 Van an toàn, 5. Ống TĐN, 6 Áp kế, 7 Ống thủy, 8 Bể nước, 9 Bình chứa cao áp Ưu điểm:
Hiệu quả trao đổi nhiệt khá lớn, phụ tải nhiệt của bình đạt 4500 W/m2 ở độ chênh lệch nhiệt độ 4- 7 K, hệ số truyền nhiệt 700- 900 W/m 2 K.
Do các ống trao đổi nhiệt đặt thẳng đứng nên khả năng bám bẩn ít hơn so với bình ngưng ống chùm nằm ngang, do đó không yêu cầu chất lượng nguồn nước cao lắm.
Do kết cấu thẳng đứng nên chat lỏng môi chất và dầu chảy ra ngoài khá thuận lợi, việc thu hồi dầu cũng dễ dàng Vì vậy bề mặt trao đổi nhiệt nhanh chóng được giải phóng để cho môi chất làm mát.
Vận chuyển, lắp đặt, chế tạo, vận hành tương đối phức tạp.
Lượng nước tiêu thụ khá lớn nên chỉ thích hợp những nơi có nguồn nước dồi dào và rẻ tiền. Đối với hệ thống rất lớn sử dụng bình ngưng kiểu này không thích hợp, do kích thước cồng kềnh, đường kính bình quá lớn không đảm bảo an toàn
2.4.1.3 Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử và kiểu ống lồng a, Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử
Thiết bị kiểu phân tử là thiết bị có nhiều phần tử liên kết với nhau thành một cụm lớn Cứ mỗi phần tử được xem như là bình ngưng tụ nhỏ được liên kết với nhau theo đường ống hơi môi chất và ghép song song theo đường ống làm mát. Trong mỗi phần tử,hơi môi chất được đưa vào không gian giữa các ống và được ngưng tụ lại do thải nhiệt cho nước làm mát đi trong các ống trao đổi nhiệt. Nước được đưa vào từ ống góp phía dưới và chảy song song qua các phần tử rồi đi ra ở ống góp trên,còn hơi môi chất được đưa vào từ phần tử phía trên cùng Vì vậy, điều kiện trao đổi nhiệt trong thiết bị nay gần với thiêt bị trao đổi nhiệt ngược chiều. b, Thiết bị kiểu ống lồng.
Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống cũng là dạng thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước, chúng được sử dụng rất rộng rãi trong các máy lạnh nhỏ, đặc biệt trong các máy điều hoà không khí công suất trung bình Thiết bị gồm 02 ống lồng vào nhau và thường được cuộn lại cho gọn
Hình 2.4: Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống
Nước chuyển động ở ống bên trong, môi chất lạnh chuyển động ngược lại ở phần không gian giữa các ống Ống thường sử dụng là ống đồng (hệ thống frêôn) và có thể sử dụng ống thép. c, Ưu, nhược điểm:
- Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử ưu điểm của nó là chắc chắn, nhẹ nhàng, tuy nhiên lại khó làm sạch cáu cặn, tỷ số giữa chiều dài l và đường kính của loại này khá lớn, tiêu hao nhiều kim loại, độ kín khít nhỏ vì nhiều mối nối.
- Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống có hiệu quả trao đổi nhiệt khá lớn,gọn Tuy nhiên, chế tạo tương đối khó khăn, các ống lồng vào nhau sau đó được cuộn lại cho gọn, nếu không có các biện pháp chế tạo đặc biệt, các ống dễ bị móp,nhất là ống lớn ở ngoài, dẫn đến tiết diện bị co thắt, ảnh hưởng đến sự lưu chuyển của môi chất bên trong Do môi chất chỉ chuyển động vào ra một ống duy nhất nên lưu lượng nhỏ, thiết bị ngưng tụ kiểu ống chỉ thích hợp đối với hệ thống nhỏ và trung bình.
2.4.1.4 Thiết bị ngưng tụ kiểu panel
Cấu tạo: Gồm các cụm riêng biệt, mỗi cụm gồm một số panel liên tiếp được siết chặt và ép lại bằng hai tấm nắp Panel gồm hai lá thép có dập các rãnh thẳng và được hàn ở sườn và trong khoảng giữa các rãnh Vách chán giữa các tấm có tác dụng như cánh tản nhiệt Môi chất lạnh và nước giải nhiệt được bố trí đi xen kẻ nhau
Nguyên lí làm việc: Nước và môi chất chuyển động cắt nhau theo các rãnh.
Yêu cầu dàn ngưng tụ
Dàn ngưng phải có khả năng tỏa nhiệt phù hợp với năng suất lạnh của máy nén trong điều kiện làm việc đã cho:
- Bề mặt trao đổi nhiệt phải đủ.
- Sự tiếp xúc giữa cánh tản nhiệt và ống phải tốt.
- Chịu được áp suất, không bị ăn mòn.
- Tuần hoàn không khí phải tốt
- Công nghệ chế tạo dễ dàng, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng, giá thành rẻ…
Một số hư hỏng và cách khắc phục
- Dàn bị rò rỉ: Dàn ngưng thường được chế tạo bằng ống thép hoặc ống đồng dày, nhiệt độ làm việc lớn hơn môi trường nên ít bị han gỉ do động nước, bám bẩn, trừ các loại dàn đặt dưới đáy tủ của các tủ có xả đá tự động Khi dàn ngưng bị rò rỉ thì hệ thống bị mất gaz rất nhanh vì áp suất dàn cao Khi tủ kém lạnh có thể quan sát dàn từ ống đẩy của lốc đến phin lọc sấy Chổ rò rỉ bao giờ cũng có vết dầu loang Có thể dùng bọt xà phòng để thử, thử vào lúc lốc chạy là tốt nhất vì khi đó áp suất dàn cao.
- Đóng cáu cặn là hư hỏng thường gặp nhất Cáu cặn vừa làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt mà con làm tắc nghẽn đường ống nước làm cho nhiệt độ và áp suất ngưng tụ tăng cao, hiệu suất giảm Có thể làm sạch cáu bẩn bằng cách dùng dung dịch soda Na2CO3 5% để sục rửa sau đó thổi sạch bằng khí nén.
CHƯƠNG 3: BÀI TẬP TÍNH TOÁN ĐỀ BÀI
Hệ thống lạnh sử dụng chu trình 1 cấp môi chất lạnh là R22; có quá lạnh 35℃, quá nhiệt - 5℃, năng suất lạnh yêu cầu Qo = 350 kW, nhiệt độ ngưng tụ 45℃, nhiệt độ bay hơi to = -10 ℃. a Tính toán chu trình. b Tính chọn máy nén
Năng suất lạnh Qo = 350 kW
Sau khi nhập số liệu vào phần mềm CoolPack ta được đồ thị log(p) – h và số liệu sau:
Tỉ số nén: π = p k p 0 = 17,3 3.5 = 4,94 Năng suất lạnh riêng: q 0 = h 1 ' −h 4 = 401 - 212 = 189 kJ/kg
Năng suất tỏa riêng: q k = h 2 − h 3 ' = 446 – 256 = 190 kJ/kg
Công nén riêng: l = h 2 −h 1 = 446 - 405 = 41 kJ/kg
Hệ số làm lạnh lí thuyết: ε = q 0 l = 189
189 =1,85 kg/s Năng suất tỏa nhiệt: Q k = m q k =1,85.19051,5 kW
Thể tích hút lí thuyết của máy nén:
Thể tích hút thực tế của máy nén:
Với π =4,94 < 13 ( môi chất thuộc nhóm freôn ) Ta chọn máy nén một cấp nén với làm lạnh trực tiếp sẽ có những ưu điểm sau:
- Thiết bị đơn giản vì không cần thêm vòng tuần hoàn cho môi chất làm lạnh trung gian
- Tuổi thọ cao, kinh tế hơn vì không phải tiếp xúc trực tiếp với các chất tải lạnh, đặc biệt là nước muối gây ăn mòn thiết bị.
- Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ bằng việc đống ngắt máy nén và tránh được tổn thất nhiệt.
Sơ đồ máy nén và chu trình
Hơi sau thiết bị bay hơi ở trạng thái (1’), được quá nhiệt đến trạng thái (1) sau đó được máy nén hút về, nén đoạn nhiệt lên thành hơi nhiệt độ cao, áp suất cao Ở trạng thái (2), rồi tiệp tục đi vào thiết bị ngưng tụ nhả nhiệt đẳng áp cho môi trường làm mát, ngưng tụ thành lỏng cao áp ở trạng thái (3’) Sau đó môi chất lạnh được được quá lạnh ở trạng thái (3), rồi tiếp tục qua van tiết lưu, giảm áp, giảm nhiệt đạt trạng thái (4) Sau đó môi chất tiếp tục đi vào thiết bị bay hơi để nhận nhiệt của đối tượng cần làm lạnh, môi chất sôi hóa hơi được đưa ra khỏi thiết bị ở trạng thái (1’),được quá nhiệt ở trạng thái (1) lại được về máy nén Chu trình tiếp tục tuần hoàn
Các quá trình của chu trình:
1-1’ hơi quá nhiệt được hút về máy nén
1’-2 nén đoạn nhiệt từ áp suất p0 lên áp suất pk
2-3’ ngưng tụ đẳng áp đẳng nhiệt
3’-3 quá lạnh môi chất ra khỏi TBNT
3-4 quá trình tiết lưu dẳng enthapy
4-1 qua trình bay hơi đẳng áp đẳng nhiệt
Có công nén đoạn nhiệt N s p,85 (kW) như đã tính ở trên
Lấy hiệu suất chỉ thị η i =0,68, hiệu suất hiệu dụng ηe= 0,97, hiệu suất truyền động ηtđ= 1, hiệu suất động cơ điện ηel = 0,95 ta tính được:
Công suất tiêu thụ điện :
Công suất lắp đặt của máy nén