tìm hiểu thiết bị ngưng tụ thiết bị bay hơi và tính toán chu trình chọn máy nén

Báo cáo bài tập lớn môn Kỹ thuật lạnh Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘIKHOA ĐIỆNBÁO CÁO BÀI TẬP LỚNĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU: TÌM HIỂU THIẾT BỊ NGƯNG TỤ, THIẾT

Trang 1

Báo cáo bài tập lớn môn Kỹ thuật lạnh Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘIKHOA ĐIỆN

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU: TÌM HIỂU THIẾT BỊ NGƯNG TỤ, THIẾT BỊ BAY HƠIVÀ TÍNH TOÁN CHU TRÌNH, CHỌN MÁY NÉN

GVHD: Ths.NGUYỄN ĐỨC NAMSINH VIÊN: VŨ LÊ DUY

LỚP :2020DHDHNHIE02 KHOÁ :K15

Trang 2

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập -Tự do - Hạnh phúc

BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT LẠNH

Số 14Họ và tên sinh viên : Vũ Lê Duy

a Tính toán chu trình.b Tính chọn máy nén

Sản phẩm nộp: 01 bản in bìa mềm, khổ giấy A4 01 slide thuyết trình

Ngày hoàn thành:

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ths.Nguyễn Đức Nam

Trang 3

MỤC LỤC

1.2.1 Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí kiểu khô 13

1.2.4 Dàn làm lạnh bằng không khí bằng nước và nước muối 15

Trang 4

2.1.3 Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử và kiểu ống lồng 22

2.2 THIẾT BỊ NGƯNG TỤ LÀM MÁT BẰNG NƯỚC VÀ KHÔNG KHÍ 25

Trang 5

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với công cuộc đổi mới công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước kỹ thuật lạnhđang phát triển đang phát triển rất mạnh mẽ ở Việt Nam Tủ lạnh, máy kem, máy đá,máy điều hòa nhiệt độ đã trở nên quen thuộc trong đời sống hàng ngày Các máy vàthiết bị lạnh công nghiệp phục vụ trong các ngành chế biến thực phẩm, bia, rượu, sợidệt, in ấn, thuốc lá, điện tử, vi điện tử, thông tin, viễn thông, bưu chính, y tế, du lịch,…cũng đang phát huy tác dụng thúc đẩy mạnh mẽ nền kinh tế đi lên.

Trong các hệ thống lạnh thông thường (có máy nén) các thiết bị trao đổi nhiệtchiếm một tỷ lệ rất lớn : 52 đến 68% về khối lượng và 45 đến 62% về thể tích của toànbộ hệ thống lạnh.

Hai thiết bị trao đổi nhiệt quan trọng nhất là thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơicũng là 2 trong 4 phần tử cơ bản của hệ thống lạnh Ngoài ra còn có những thiết bịkhác cũng thực hiện các quá trình trao đổi nhiệt khác nhau để nâng cao hiệu quả hoạtđộng của hệ thống như thiết bị quá lạnh, thiết bị hồi nhiệt, bình trung gian và một sốbình tách dầu.

Nội dung bài báo cáo gồm 3 nội dung chính:

1 Tìm hiểu về thiết bị bay hơi trong hệ thống lạnh;2 Tìm hiểu thiết bị ngưng tụ trong hệ thống lạnh;3 Tính toán chu trình và tính chọn máy nén.

Bài báo cáo chắc chắn không tránh khỏi sai sót Em mong nhận được ý kiến đónggóp để bài báo cáo được hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn.

Sinh viên thực hiệnVũ Lê Duy

Trang 6

Khái niệm về thiết bị bay hơi

Thiết bị bay hơi là thiết bị trao đổi nhiệt, thực hiện trao đổi nhiệt giữa môi chấtlạnh sôi ở áp suất thấp và đối tượng cần làm lạnh ở áp suất thấp Thiết bị bay hơi làmột trong những thiết bị quan trọng nhất trong các hệ thống lạnh Quá trình làm việccủa thiết bị bay hơi ảnh hưởng đến thời gian và hiệu quả làm lạnh.

Thiết bị bay hơi phải đảm bảo được khả năng trao đổi nhiệt phù hợp, điều này cónghĩa là nó phải có năng suất lạnh đảm bảo theo thiết kế ban đầu hay nói cách khác làcó đủ diện tích trao đổi nhiệt tối thiểu cần thiết.

❖ Tuần hoàn không khí tốt Chịu áp suất tốt.❖ Không bị ăn mòn bởi tác động tự nhiên.

 Công nghệ chế tạo dễ dàng, vệ sinh, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng…Phân loại thiết bị bay hơi :

1.1.1 Thiết bị bay hơi ống vỏ amoniac kiểu ngậpThiết bị bay hơi làm lạnh

chất tải lỏng

TBBH kiểu không ngập : môi chât lỏng bao phủ một phần bề mặt traođổi nhiệt

TBBH kiểu ngập :môi chất lỏng bao phủ toàn bộ bề mặt trao đổi nhiệt

Theo mức độ chiếm chỗ của môi chất lạnh

Thiết bị bay hơi

Theo môi trường làm lạnh Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí

Trang 7

a)Cấu tạo

Hình 1 Bình bay hơi 𝑁𝐻

1 - nắp bình; 2 - thân bình; 3 - tách lỏng; 4 - ống 𝑁𝐻 ra; 5 - tấm chắn lỏng; 6 - ống TĐN;7 - ống lỏng ra; 8 - ống lỏng vào; 9 - chân bình; 10 - rốn bình; 11 - ống nối van phao; 12 – ống xả dầu.

b) Nguyên lý làm việc

Lỏng môi chất tiết lưu vào bình, ngập đầy bên ngoài các ống trao đổi nhiệt, nhận nhiệt của chất lỏng cần làm lạnh chuyển động cưỡng bức bên trong ống sôi, hóa hơi Hơi trước khi ra khỏi bình bay sẽ đi qua bộ phận tách lỏng (3), lỏng được tách ra khỏi dòng hơi sau đó chảy trở lại bình, còn hơi sau khi lỏng được tách lỏng được tách ra thành hơi bão hòa khô theo đường số (4) ra ngoài.

Các ống trong bình bay hơi 𝑁𝐻 là ống thép nhẵn.3

c)Ưu điểm, nhược điểmƯu điểm:

- Có hệ số truyền nhiệt cao, thiết bị gọn nhẹ, chế tạo, vận hành, lắp đặt, bảo dưỡng vệ sinh sửa chữa dễ dàng, năng suất lạnh lớn.

Nhược điểm:

- Lượng môi chất nạp vào hệ thống quá lớn nên chỉ sử dụng được cho loại môichất lạnh rẻ tiền dễ kiếm như 𝑁𝐻3.

Trang 8

Báo cáo bài tập lớn môn Kỹ thuật lạnh Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 1.1.2 Bình bay hơi ống vỏ freon

a) Cấu tạo

Để khắc phục nhược điểm là lượng nạp môi chất quá lớn, đối với bình bay hơi ống về freon người ta bố trí cho môi chất lạnh sôi trong ống, nên ống trao đổi nhiệt

thường có dạng chữ U.

Trang 9

Hình 2 Bình bay hơi freona) Môi chất sôi ngoài ống:

1: ống phân phối lỏng4: van an toàn7: ống thủy 2: chất tải lạnh vào5: hơi ra

3: chất tải lạnh ra6: áp kếb) Môi chất sôi trong ống dạng chữ U

c) Tiết diện ống có cánh trong gồm 2 lớp: lớp ngoài là ống đồng niken, trong là nhôm

Để kéo dài đường đi của môi chất lạnh và tăng cường trao đổi nhiệt người ta tạo đường đi zíc zắc của chất tải lạnh trong bình, tốc độ khoảng ω = 0, 3÷0, 8 𝑚/𝑠

b) Nguyên lý làm việc

Không có sự khác nhau về nguyên lí làm việc giữa bình bay hơi ống vỏ kiểu ngập amoniac và loại dùng môi chất freon Sự khác nhau ở đây chỉ do kết cấu của bề mặt truyền nhiệt, vật liệu sử dụng và kích thước của các bộ phận.

c) Ưu điểm, nhược điểmƯu điểm:

- Giảm lượng môi chất lạnh xuống đáng kể;- Tránh dược sự cố đóng băng gây nứt ống.Nhược điểm:

- Kiểu môi chất sôi trong ống rất khó vệ sinh bề mặt trao đổi nhiệt phía chất tải lạnh;

- Đối với loại này, không thể dùng phương pháp cơ khí để vệ sinh, phương pháp duy nhất còn lại là sục rửa bằng hóa chất.

Trang 10

Báo cáo bài tập lớn môn Kỹ thuật lạnh Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 1.1.1 Thiết bị bay hơi kiểu panen

a)Cấu tạo

Hình 3 Thiết bị bay hơi kiểu panen

1- Bình giữ mức-tách lỏng; 2- Hơi về máy nén; 3- ống góp hơi; 4- Góp lỏng vào; 5- Lỏng vào; 6- Xả tràn nước muối; 7- Xả nước muối ; 8- Xả cạn; 9- Nền cách nhiệt; 10- Xả dầu; 11- Van an toàn

b)Nguyên lý làm việc

Hai ống góp lớn nằm phía trên và phía dưới nối giữa hai ống góp là các ống traođổi nhiệt dạng ống trơn thẳng đứng Môi chất chuyển động và sôi trong các ống, chất lỏng cần làm lạnh chuyển động ngang qua ống Các dàn lạnh panel được cấp dịch theo kiểu ngập lỏng nhờ bình giữ mức-tách lỏng Môi chất lạnh đi vào ống góp dưới và đi ra ống góp trên.

c)Ưu điểm, nhươc điểm:Ưu điểm:

Trang 11

Nhược điểm:

- Quãng đường đi của dòng môi chất trong các ống trao đổi nhiệt khá ngắn và kích thước tương đối cồng kênh.

1.1.2 Dàn bay hơi kiểu “xương cá”

Dàn lạnh xương cá được sử dụng phổ biến trong hệ thống lạnh nước hoặc nước muối, ví dụ như hệ thống máy đá cây.

Các ống trao đổi nhiệt được uốn cong dạng hình xương cá, do đó chiều dài mỗi ống tăng lên đáng kể Dàn lạnh xương cá cũng có cấu tạo gồm nhiều cụm, mỗi cụm có một 1 góp trên và 1 ống góp dưới và hệ thống dãy ống trao đổi nhiệt nối giữa các ống

Trang 12

Báo cáo bài tập lớn môn Kỹ thuật lạnh Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đó là các ống thép chịu lực dạng trơn, không cánh.

b) Nguyên lí làm việc

Lỏng môi chất tiết lưu vào ống góp ngang dưới số (2) sau đó đi vào các ống góp dọc dưới rồi đi vào tiếp ngập khoảng 2/3 ống trao đổi nhiệt, tại đây môi chất sẽ nhận nhiệt đối tượng cần làm lạnh, sôi hóa hơi Sau đó hơi theo ống góp trên số (1) đi ra ngoài.

c) Ưu điểm, nhược điểm:

Ưu điểm:

- Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo;

- Dễ vệ sinh về phía chất môi trường lạnh;- Tránh được sự cố đóng băng gây nứt ống.Nhược điểm:

- Do dùng chủ yếu cho bể nước muối hở nên dễ bị ăn mòn gây rò rỉ môichất;

- Mật độ dòng nhiệt không quá lớn nên tiêu hao nhiều kim loại, thiết bị cồng kềnh.

1.1.3 Dàn lạnh tấm bản

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…

Trang 13

a) Cấu tạo

Hình 5 Phối cảnh dàn bay hơi kiểu tấm để làm lạnh chất lỏng

Cấu tạo dàn lạnh kiểu tấm bản hoàn toàn giống dàn ngưng tấm bản, 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 giũ nhờ thanh giằng và bulong Đường chuyển động của môi chất và chất tải lạnh ngược chiều và xem kẽ nhau Tổng diện tích traođổi nhiệt rất lớn.

Quá trình trao đổi nhiệt giữa hai môi chát thực hiện qua vách tương đối mỏngnên hiệu quả trao đổi nhiệt cao Các lớp chất tải lạnh khá mỏng nên quá trình trao đổi nhiệt diễn ra nhanh chóng.

Trang 14

b) Nguyên lí làm việc

Lỏng môi chất tiết lưu bình theo đường môi chất vào, đi vào các ống trao đổi nhiệt, nhận nhiệt của môi chất lỏng cần làm lạnh chuyển động cướng bức bên ngoài ống sôi, hóa hơi Hơi môi chất sau đó theo đường môi chất ra ngoài.

c) Ưu điểm và nhược điểmƯu điểm:

- Thời gian làm lạnh rất nhanh, khối lượng môi chất lạnh cần thiết nhỏ;- Mật độ dòng nhiệt tương đối lớn nên tiêu hao ít kim loại, thiết bị chắn

chắn gọn nhẹ.Nhược điểm:

- Khó vệ sinh về phía chất tải lạnh;- Khó chế tạo, giá thành cao;

Khi hư hỏng, không có vật tư thay thế, sữa chữa khó khăn

1.2. 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.

1.2.1 Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí kiểu khô

Thiết bị này thuộc loại thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt, không khí lưu động ngoài chùm ống có cánh và truyền nhiệt cho môi chất sôi trong ống Đây là loại thiết bị bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp và được sử dụng phổ biến nhất hiện nay Nếu không khí được làm lạnh do truyền nhiệt cho nước hay chất tải lạnh lỏng đi qua trong ống thì thiết bị đó là dàn lạnh không khí gián tiếp Cả hai loại này thường được chế tạo ở dạngống chùm hay ống thẳng ống xoắn có cánh đặt trong vỏ.

Trang 15

Báo cáo bài tập lớn môn Kỹ thuật lạnh Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Trong các thiết bị này, không khí thường có chuyển động cưỡng bức dưới tác động của quạt trong thiết bị để hút không khí tuần hoàn cùng không khí bổ sung rồi đẩy qua dàn lạnh.

Hình 6 Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí kiểu khô bay hơi trực tiếp bằng nưóc lạnh hoặc chấttải lạnh

Thiết bị làm lạnh bay hỏi không khí kiểu khô trực tiếp được sử dụng rộng rãi trong các kho lạnh, các hệ thống điều hòa không khí cục bộ với các thiết bị xử lý không khí tại chỗ công suất nhỏ.

1.2.2 Thiết bị làm lạnh không khí kiểu ướt

Trong các thiết bị bay hơi làm lạnh không khí kiểu ướt thì không khí được làmlạnh nhờ tiếp xúc trực tiếp với nước hoặc nước muối lạnh phun ra từ các vòi phun hoặccác lỗ “tưới nước”.

Trang 16

Hình 7 Thiết bị làm lạnh không khí kiểu ướt

Thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong điều hòa không khí khi yêu cầu cả dànlạnh và điều chỉnh nhiệt độ không khí Ưu điểm cơ bản của nó là có thể thực hiện quátrình trao đổi nhiệt ở độ chênh lệch nhiệt độ nhỏ giữa không khí và chất tải lạnh do đócó khả năng tăng hiệu quả làm lạnh cũng như hạ nhiệt độ không khí xuống thấp hơn vàthay đổi được độ ẩm của không khí theo yêu cầu.

1.2.3 Thiết bị làm lạnh không khí kiểu hỗn hợp

Nước bay theo bị các tấm chắn nước 3 giữ lại, còn không khí lạnh được thổi vào phòng.

Trang 17

1.2.4 Dàn làm lạnh bằng không khí bằng nước và nước muối

Các chất tải lạnh này lưu động trong ống trao đổi nhiệt dạng ống xoắn hay ốngthẳng có ống góp ở hai đầu Khi dùng các ống thẳng với ống góp thì hơi tạo thànhđược dẫn ra nhanh khỏi ống trao đổi nhiệt nên có khả năng tăng được công suất vàhiệu quả truyền nhiệt, để tăng cường truyền nhiệt thì các ống cũng thường là ống cócánh ngoài.

Hình 9 Bộ lạnh amoniac một hàng ống có cánh treo tường 1 – ống nối ; 3, 5 – giá treo ; 2, 6 - ống góp ; 4 – ống có cánh

Trang 18