hệ thống cấp đông thịt heo sử dụng chu trình 2 cấp có bình trung gian ống xoắn với môi chất nh3

BÀI TIỂU LUẬN KỸ THUẬT LẠNHDHNL11Ca.Nguyên lý hoạt động của chu trình trên: • Quá trình 1-2 : Hơi bão hòa khô ở áp suất thấp,nhiệt độ thấp po , to được hút về máy nén hạ áp thực hiện quá

BÀI TIỂU LUẬN KỸ THUẬT LẠNH

DHNL11C Nhóm 16

Đề tài: Hệ thống cấp đông thịt heo sử dụng chu trình 2 cấp có bình trung gian ống xoắn với môi chất NH3 có:

- Nhiệt độ bay hơi : to= -35 oC

- Nhiệt độ ngưng tụ: tk= 40 oC

- Năng suất lạnh máy nén : Q0 : 60 kW

1 Tính toán chu trình

2 Tính toán chọn máy lạnh và thiết bị trong hệ thống lạnh

BÀI LÀM a.Nguyên lý hoạt động của chu trình trên:

• Quá trình 1-2 : Hơi bão hòa khô ở áp suất thấp,nhiệt độ thấp (po , to) được hút về máy nén hạ áp thực hiện quá trình nén đoạn nhiệt đẳng entropy (s1 = s2) , đầu ra trở thành hơi quá nhiệt ở áp suất trung gian ptg và nhiệt độ t2 > tk

• Quá trình 2-3: Hơi quá nhiệt ở áp suất trung gian ptg và nhiệt độ t2 đi vào thiết bị làm mát trung gian thực hiện quá trình nhả nhiệt đẳng áp (p2=p3) trở thành hơi quá nhiệt ở áp suất trung gian ptg và nhiệt độ tk

• Quá trình 3-4(4≡8 ) : Hơi quá nhiệt ở áp suất trung gian ptg và nhiệt độ tk đi vào bình trung gian thực hiện quá trình nhả nhiệt đẳng áp (p3=p4) trở thành hơi bão hòa khô ở áp suất trung gian ptg và nhiệt độ trung gian ttg

• Quá trình 4-5: Hơi bão hòa khô ở áp suất trung gian ptg và nhiệt độ trung gian ttg

được hút vào máy nén cao áp thực hiện quá trình nén đoạn nhiệt đẳng entropy (s4=

s5) trở thành hơi quá nhiệt ở nhiệt độ cao ,áp suất cao pk

• Quá trình 5-6 : Hơi quá nhiệt ở áp suất cao,nhiệt độ cao đi vào thiết bị ngưng tụ, thực hiện quá trình nhả nhiệt ngưng tụ đẳng áp ( p5=p6=pk) ,trở thành lỏng bão hòa ở

áp suất cao pk,nhiệt độ cao tk

• Quá trình 6-7 :Một phần lỏng bão hòa ở áp suất cao pk,nhiệt độ cao tk đi vào van tiết lưu 1 thực hiện quá trình tiết lưu giảm áp,giảm nhiệt,đẳng entanpy (i6=i7) ,đầu ra trở thành lỏng và hơi bão hòa ẩm ở áp suất trung gian ptg và nhiệt độ trung gian ttg

qua bình trung gian rỗng tách làm 2 phần,lỏng nặng rớt xuống phía dưới, hơi bay lên ở phía trên bình

• Quá trình 6-10 : Một phần lỏng bão hoà đi vào ống xoắn trong trong bình trung gian, thực hiện quá trình quá lạnh lỏng,nhả nhiệt do lỏng trong bình có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ môi chất đi trong ống xoắn Lỏng trong bình trung gian nhận nhiệt bay hơi một phần, trộn vào hơi được qua tiết lưu tạo thành.là quá trình đẳng

áp

• Điểm 9 : Lỏng bão hòa ở áp suất trung gian ptg và nhiệt độ trung gian ttg ở trong bình trung gian làm mát cho lỏng trong ống xoắn, bay hơi nhờ nhận phần nhiệt lượng đó Hoà trộn vào phần hơi có được ở quá trình 6-7 Hơi đó đi vào máy nén cao áp thực hiện quá trình nén ở quá trình 4-5

• Quá trình 10-11 : Lỏng bão hòa ở áp suất trung gian ptg và nhiệt độ trung gian ttg đi vào van tiết lưu 2 thực hiện quá trình tiết lưu giảm áp,giảm nhiệt,đẳng entanpy (i10=i11) thành lỏng bão hoà ở áp suất thấp nhiệt độ thấp

• Quá trình 11-1 : Hơi bão hòa ẩm ở áp suất thấp ,nhiệt độ thấp đi vào thiết bị bay hơi thực hiện quá trình bay hơi đẳng áp,đẳng nhiệt ( t11=t1=to,p11=p1=po) trở thành hơi bão hòa khô ở áp suất thấp po,nhiệt độ thấp to ,hơi bão hòa khô này tiếp tục được hút về máy nén hạ áp thực hiện quá trình nén khép kín chu trình, chu trình cứ thế tiếp diễn thành vòng tuần hoàn kín

b.Các điểm nút của chu trình được xác định dựa vào đồ thị lgp-i như sau:

Điểm 1 : Hơi bão hoà khô

Tra bảng HBH của NH3 với các thông số ( ig,vg,sg ) ta có:

- t1 = t0 = - 35 oC

- p1 = p0 = 0,9312 bar

- v1 = 1215 dm3/kg

- i1 = 1415,1 kJ/kg

- s1 = 6,1488 kJ/(kg.K)

Điểm 2 : Hơi quá nhiệt

- tk = 40 oC => pk = 15,548 bar

- ptg = √p0p k = √0,9312 15,548 = 3,805 bar

- s2 = s1 = 6,1488 kJ/(kg.K)

Tra bảng HQN của NH3 nội suy theo s ở áp suất p = 3,688 bar và áp suất p= 3,982 bar, với các thông số ( i,v,t ) ta có:

Ở áp suất : p2 = 3,688 bar

6,1488−6,1147

6,1505−6,1147 = 55−50t−50

t2 = 54,76 oC

tương tự tính được “ v2 “ và “ i2 “

- v2 = 422,43 dm3/kg

- i2 = 1598,85 kJ/kg

Ở áp suất : p2 = 3,982 bar

6,1488−6,1198

6,1560−6,1198 = 50−45t−45

t2 = 49 oC

tương tự tính được “ v2 “ và “ i2 “

- v2 = 448,74 dm3/kg

- i2 = 1586,89 kJ/kg

Nội suy theo áp suất p= 3,805 bar ta có:

3,805−3,688

3,982−3,688 = 54,76−49 t−49

t2 = 51,29 oC

tương tự tính được “ v2 “ và “ i2 “

- v2 = 438,27 m3/kg

- i2 = 1591,65 kJ/kg

Điểm 3 : Hơi quá nhiệt

- t3 = tk = 40 oC

- p3 = ptg = 3,805 bar

Tra bảng HQN của NH3 tra theo “ t “ ở áp suất p = 3,688 bar và áp suất p= 3,982 bar, với các thông số ( i,v,s ) ta có:

Ở áp suất : p3 = 3,688 bar

- v3 = 401,07 dm3/kg

- i3 = 1564,4 kJ/kg

- s3 = 6,0410 kJ/(kgK)

Ở áp suất : p3 = 3,982 bar

- v3 = 434,71 dm3/kg

- i3 = 1565,9 kJ/kg

- s3 = 6,0829 kJ/(kgK)

Nội suy theo áp suất p= 3,805 bar ta có:

3,805−3,688

3,982−3,688 = 434,71−401,07v−401,07

v3 = 414,46 dm3/kg

tương tự tính được “ s3 “ và “ i3 “

- s3 = 6,0577 kJ/kgK

- i3 = 1565 kJ/kg

Điểm 4: Hơi bão hoà khô

- p4 = ptg = 3,805 bar

Nội suy theo ptg với các thông số ( ig,vg,sg ) ta có:

3,805−3,6883

3,8331−3,6883 = 321,8−333,7v−333,7

tương tự tính được “ s4 ,t4 “ và “ i4 “

- v4 = 324,11 dm3/kg

- i4 = 1457,29 kJ/kg

- s4 = 5,658 kJ/(kgK)

- ttg = t4 = -3,194 oC

Điểm 5: Hơi quá nhiệt

- s4 = s5 = 5,658 kJ/(kgK)

- p5 = pk = 15,548 bar

Nội suy theo “ s “

Ở áp suất : p2 = 13,895 bar

5,658−5,6267

5,6637−5,6267 = 90−85t−85

t5 = 89,23 oC

tương tự tính được “ v5 “ và “ i5 “

- v5 = 118,34 dm3/kg

- i5 = 1642,65 kJ/kg

Ở áp suất : p2 = 16,429 bar

5,658−5,6363

5,6719−5,6363 = 105−100t−100

t5 = 103,05 oC

tương tự tính được “ v5 “ và “ i5 “

- v5 = 103,71 dm3/kg

- i5 = 1670,77 kJ/kg

Nội suy theo áp suất p= 15,548 bar ta có:

15,548−13,895

16,429−13,895 = 103,05−89,23t−89,23

t5 = 98,245 oC

tương tự tính được “ v5 “ và “ i5 “

- v5 = 108,8 m3/kg

- i5 = 1660,99 kJ/kg

Điểm 6: Lỏng bão hoà

t6 = tk = 40 oC

p6 = pk = 15,548 bar

Tra bảng HBH

- v6 = 1,7257 m3/kg

- i6 = 386,32 kJ/kg

- s6 = 1,63 kJ/(kg.K)

Điểm 7: Hơi bão hoà ẩm

Ta có:

- i6 = i7 = 386,32 kJ/kg

- p7 = ptg = 3,805 bar

- t7 = ttg = -3,194 oC

=>Tra bảng HBH của NH3 ta có :

- i’ = 185,42 kJ/kg

- i”= 1457,29 kJ/kg

- v’ =1,5553 dm3/kg

- v” = 324,11 dm3/kg

- s’ = 0,9465 kJ/(kg.K)

- s” = 5,658 kJ/(kg.K)

x = i 7−i '

i} - {i} ^ {'}¿¿ = 1457,29−185,42386,32−185,42 = 0,158

s7 = x(s”- s’)+s’ = 0,158 x (5,658 - 0,9465) +0,9465 = 1,6909 kJ/(kg.K)

v7 = x(v” – v’)+v’ = 0,158 x (324,11 - 1,5553) + 1,5553= 52,52 dm3/kg Điểm 9: Lỏng bão hoà

- t9 = ttg = -3,194 oC

- p9= ptg = 3,805 bar

Tra bảng HBH nội suy với các thông số ( i’,v’,s’ ) ta có:

- v9 = 1,5553 m3/kg

- i9 = 185,42 kJ/kg

- s9 = 0,9465 kJ/(kg.K)

Điểm 10: Lỏng quá lạnh

Do đường đẳng áp nằm trong vùng lỏng chưa sôi nằm sát với đường bão hoà nên ta xem như trùng với đường bão hoà:

Xét quá trình:6-10: quá lạnh đẳng áp

- p10 = p6 = pk = 15,548 bar

- t10 = t9 + ∆t ; ∆t ∈ ( 3 ÷ 5 oC )

- t10 = -3,194 + 3,194 = 0 oC

Tra bảng HBH với các thông số ( i’,v’,s’ ) ta có:

- v10 = 1,5659 m3/kg

- i10 = 200 kJ/kg

- s10 = 1 kJ/(kg.K)

Điểm 11: Hơi bão hoà ẩm

Ta có:

- i11 = i10 = 200 kJ/kg

- p11 = p0 = 0,9312 bar

- t11 = t0 = -35 oC

=>Tra bảng HBH của NH3 ta có :

- i’ = 42,33 kJ/kg

- i”= 1415,1 kJ/kg

- v’ =1,462 dm3/kg

- v” = 1215 dm3/kg

- s’ = 0,3844 kJ/(kg.K)

- s” = 6,1488 kJ/(kg.K)

x = i 11−i '

i} - {i} ^ {'} ¿ ¿ = 1415,1−42,33200−42,33 = 0,1149

s11 = x(s”- s’) +s’ = 0,1149 x (6,1488 – 0,3844) +0,3844= 1,047 kJ/(kg.K)

v11 = x(v” – v’) + v’ = 0,1149 (1215 - 1,462) + 1,462 = 140,897 dm3/kg

c.Tính toán chu trình:

q0 = i1 – i11 = 1415,1 – 200= 1215,1 kJ/kg

qk = i5 – i6 = 1660,99 - 386,32 = 1274,67 kJ/kg

G1 = Q0

q0 = 1215,160 = 0,0494 kg/s

ε = Q0

L = G1q0

G1l TA +G l CA

Ta có:

Phương trình cân bằng khối lượng:

G = G1 + G’ + G” (1)

Phương trình cân bằng năng lượng:

G’ =G1i6−i10

i8−i7 (2)

G” =G1

i3−¿i8

i8−i7¿ (3)

(1) (2) (3)

=> G = G1 + G1i6−i10

i8−i7 + G1i3−¿i8

i8−i7¿

= 0,0494 + 0,04941457,29−386,32386,32−200 + 0,0494 1457,29−386,321565−1457,29

= 0,063 kg/s

LTA = i2 – i1 = 1586,89 – 1415,1 = 171,79 kJ/kg

LCA = i5 – i4 = 1660,99 – 1457,29 = 203,7 kJ/kg

=>ε = Q0

L = G1q0

G1l TA +G l CA = 0,0494 171,79+0,063.203,7 0,0494 1215,1 = 2,8155

ε = Q0

L =>L = Q0

ε = 2,815560 =21,31 Kw