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 NỘI

KHOA ĐIỆN

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU: TÌM HIỂU THIẾT BỊ NGƯNG TỤ, THIẾT BỊ BAY HƠI

VÀ TÍNH TOÁN CHU TRÌNH, CHỌN MÁY NÉN

GVHD: Ths.NGUYỄN ĐỨC NAM SINH 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 14

Họ và tên sinh viên : Vũ Lê Duy

Mã sinh viên :20206077951

Giáo viên hướng dẫn :Nguyễn Đức Nam

Nội dung :

1 Tìm hiểu về thiết bị bay hơi trong hệ thống lạnh?

2 Tìm hiểu thiết bị ngưng tụ trong hệ thống lạnh

3 Hệ thống lạnh sử dụng chu trình 1 cấp môi chất lạnh là R134a; có quá lạnh

35 , quá nhiệt - 5 , năng suất lạnh yêu cầu Qo = 300 kW, nhiệt độ ngưng tụ℃ ℃

45 , nhiệt độ bay hơi to = -10 ℃ ℃

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 lạnh

đang 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 và

thiết bị lạnh công nghiệp phục vụ trong các ngành chế biến thực phẩm, bia, rượu, sợi

dệt, 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 nhiệt

chiếm một tỷ lệ rất lớn : 52 đến 68% về khối lượng và 45 đến 62% về thể tích của toàn

bộ hệ thống lạnh

Hai thiết bị trao đổi nhiệt quan trọng nhất là thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi

cũng là 2 trong 4 phần tử cơ bản của hệ thống lạnh Ngoài ra còn có những thiết bị

khác cũng thực hiện các quá trình trao đổi nhiệt khác nhau để nâng cao hiệu quả hoạt

động của hệ thống như thiết bị quá lạnh, thiết bị hồi nhiệt, bình trung gian và một số

bình 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 đóng

góp để bài báo cáo được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện

Vũ 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 chất

lạnh sôi ở áp suất thấp và đối tượng cần làm lạnh ở áp suất thấp Thiết bị bay hơi là

một trong những thiết bị quan trọng nhất trong các hệ thống lạnh Quá trình làm việc

của 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 có

nghĩa là nó phải có năng suất lạnh đảm bảo theo thiết kế ban đầu hay nói cách khác là

có 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 ngập

Thiết bị bay hơi làm lạnh

chất tải lỏng

TBBH kiểu không ngập : môi chât lỏng bao phủ một phần bề mặt trao đổi 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

3

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 điểm

Ưu 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 môi

chất lạnh rẻ tiền dễ kiếm như 𝑁𝐻3

Trang 8

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 freon a) Môi chất sôi ngoài ống:

1: ống phân phối lỏng 4: van an toàn 7: ống thủy

2: chất tải lạnh vào 5: hơi ra

3: chất tải lạnh ra 6: áp kế

b) 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 điểm

Ưu 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

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 trao

đổi 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

2500÷3400 𝑊/𝑚 𝐾

- Chất tải lạnh lỏng có thể được hạ xuống rất gần tới điểm đóng băng;

- Hệ số truyền nhiệt đối với amoniac có thể đạt 2 đối với R22

có thể đạt 1500÷3000 𝑊/𝑚 2 𝐾 khi làm lạnh nước Lượng nạp môi chất cũng

rất ít do đó ngày càng được dùng phổ biến

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

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 môi

chất;

- 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 trao

đổi nhiệt rất lớn

Quá trình trao đổi nhiệt giữa hai môi chát 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

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 điểm

Ưu 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 dạng

ống chùm hay ống thẳng ống xoắn có cánh đặt trong vỏ

Trang 15

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 chất

tải 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 làm

lạnh nhờ tiếp xúc trực tiếp với nước hoặc nước muối lạnh phun ra từ các vòi phun hoặc

các 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 dàn

lạnh và điều chỉnh nhiệt độ không khí Ưu điểm cơ bản của nó là có thể thực hiện quá

trình trao đổi nhiệt ở độ chênh lệch nhiệt độ nhỏ giữa không khí và chất tải lạnh do đó

có khả năng tăng hiệu quả làm lạnh cũng như hạ nhiệt độ không khí xuống thấp hơn và

thay 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 ống

thẳng có ống góp ở hai đầu Khi dùng các ống thẳng với ống góp thì hơi tạo thành

được dẫn ra nhanh khỏi ống trao đổi nhiệt nên có khả năng tăng được công suất và

hiệu quả truyền nhiệt, để tăng cường truyền nhiệt thì các ống cũng thường là ống có

cánh 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

Tiêu đề	TÌM HIỂU THIẾT BỊ NGƯNG TỤ, THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ TÍNH TOÁN CHU TRÌNH, CHỌN MÁY NÉN
Tác giả	Vũ Lê Duy
Người hướng dẫn	Ths. NGUYỄN ĐỨC NAM
Trường học	Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ thuật lạnh
Thể loại	Bài tập lớn
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	0,97 MB