Báo cáo bài tập lớn quá trình và thiết bị truyền nhiệt

HFC-134a đã được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp làm lạnh và điều hòa không khí, bao gồm trong hệ thống làm lạnh xe hơi, máy lạnh và các thiết bị gia dụng.. Nhược Áp suất làm vi

DAI HOC QUOC GIA TP HO CHI MINH TRUONG

DAI HOC BACH KHOA Ted * gá Hk

BAO CAO BAI TAP LON QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIẸT GVHD: Thay Hoang Trung Ngén LOP: DL01 — NHOM 7

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2024

CAU HNI LO THUYET

Câu 1: Tên gọi, ký hiệu và đơn vị đo (theo hệ DVDL quéc tế SI) của các thông

số trang thai co ban của môi chat la:

Trả lời:

® - Nhiệt độ: ky hiệu là T và đơn vị đo là độ Kelvin (K)

® - Áp suất: ký hiệu là p và đơn vị đo là Pascal (Pa)

¢ Thêtíchriêng: ký hiệu là v và đơn vị đo là mét khôi trên kilôgam (m”/kg)

® Khối lượng riêng: ký hiệu là p và đơn vị đo là kilôgam trên mét khối (kg/mẺ) Khôi lượng riêng là nghịch đảo của thê tích riêng, tức là g = l/v

© Chiết suất (enthalpy): ký hiệu là h và đơn vị đo là Joule trên kilôgam (J/kg)

e Nhiệt dung riêng: ký hiệu là c và đơn vị đo là Joule trên kiôpgam độ Kelvin (J/kg.K) Co hai loại nhiệt dung riêng là nhiệt dung riêng ở áp suất không đổi (C;) và nhiệt dung riêng ở thê tích không đối (Cy)

® - Độ nhớt: ký hiệu là h và đơn vị đo là Pascal giây (Pa.s)

e© Tính dẫn nhiệt: ký hiệu là k và đơn vị đo là Watt trên mét độ Kelvin (W/m.K)

Câu 2: Áp suất chân không trong hệ thống P„= 400 mmHg Khi xác định giá trị của các thông số vật lý mà phụ thuộc vào áp suất thì phải xác định ở áp suất nào nếu áp suất khí quyên Pu¿= 760 mmHg?

Trả lời:

® Xác định ở áp suất: Tuyệt đối có giá trị bang P = 360 mmHg

® - Hiệu nhiệt độ bằng 20°C thì hiệu nhiệt độ này bằng 20K

Câu 3: Nhiệt dung riêng được ký hiệu là C; hoặc Cy Hãy cho biết tên gol va don vi do cua chung ?

kiện thể tích không đổi

Nhiệt dung riêng có ký hiệu “C” tương ứng với Cp

Câu 4: Cho 1 vi du vé su chuyén pha của môi chất có thu nhiệt và l ví dụ về sự chuyên pha có tỏa nhiệt?

Trả lời:

Sự chuyên pha có thu nhiệt: Nước đá nóng chảy

Sự chuyên pha có tỏa nhiệt: Xi măng đông cứng

Câu 5: Hãy viết I biểu thức tính nhiệt hiện và 1 biêu thức tính nhiệt ân có đầy

đủ chủ thích và đơn vị đo của các đại lượng?

Tra loi:

Nhiét hién: Q = G.Cp.At; Nhiệt an: Q = mL

G: lưu lượng (kg) m: khối lượng của vật chất (kg) C;p: nhiệt lượng riêng (k]/kg.K) L: nhiệt ân cụ thể của vật chất Ate: Độ tăng hoặc giảm nhiệt độ (J/kg)

(K)

Câu 6: Nhiệt lượng thường có đơn vị đo là Jun (J) nhưng cũng có thê có đơn vị

do la oat (W) Hay giải thích ý nghĩa của nhiệt lượng có đơn vị đo là W ? Trả lời:

® Đơn vị của W là J⁄s nghĩa là năng lượng tiêu tốn trong 1 giây Nếu xét nhiệt lượng trao đổi trong 1s có thê sử dụng đơn vị đo là W

® _ Nhiệt lượng bằng 900W có nghĩa là: Nhiệt lượng trao đối là 900] trong

dòng nhiệt theo định luật Furier về sự dẫn nhiệt? (và phát biểu định luật)?

sự dẫn nhiệt với điều kiện biên loại 3?

Trả lời:

Các điều kiện đơn trị của bài toán dẫn nhiệt:

¢ Điều kiện về thời gian (Điều kiện ban đầu): Cho biết sự phân bố trường nhiệt trong vật thể tại thời điểm z = 0, tức là khi bắt đầu quá trình dẫn nhiệt

Tox, y, z, T = Tox, y,z,0 Trường hợp đặc biệt: khi bắt đầu quá trình truyền nhiệt thì trường nhiệt

độ của vật thể phân bố đồng đều tại mọi điểm

Tox, y, z, 0 =TO(const)

¢ Diéu kién bién loai 1: Diéu kién nay cho biét giá trị của trường nhiệt tại một điểm hay một mặt xác định nào đó của vật thê ( chẳng hạn ở điểm

tâm, ở bề mặt ngoài)

Ts = ToxI, y1, z1 Trường hợp đặc biệt: khi cho biết nhiệt độ bề mặt của vật thể không đổi

và bằng nhiệt độ môi trường

Ts = Te(const) Thường xảy ra ở các thiết bị truyền nhiệt bằng bức xạ nhiệt ở chế độ ôn định nhiệt

® - Điều kiện biên loại 2: Điều kiện này cho biết quy luật biến thiên cường độ

đòng nhiệt ở một điểm hay ở một mặt nào đó của vật thể dưới dang

q=4qx1, y1, zl,t Trường hợp đặc biệt: khi cường độ dòng nhiệt ở đó không đổi thường xảy

ra khi

Ts = const : qs = gs(const)

¢ Diéu kién bién loai 3: Diéu kién nay cho biét cudng dé trao déi nhiệt ở bề mặt tiếp xúc giữ vật rắn và môi trường lưu chất biêu diễn bằng định luật Newton

¢ Diéu kién bién loai 4: Day la diéu kién truyén nhiét giữ hai vật thể ran tiếp xúc trực tiếp với nhau

Vi dụ điều kiện biên loại 3: Vách phẳng đồng chất đăng hướng, hai phía của vách là chất lỏng

Câu 10: Viết công thức tính mật độ dòng nhiệt truyền được bằng dẫn nhiệt ôn định qua vách phăng I1 lớp (có chú thích các đại lượng và đơn vị đo tương ứng)? Trả lời:

q =2 (tị—t;)

Trong đó :

q: là mật độ dòng nhiệt (W/m?)

Â: là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu (W/m.K)

ô: là chiều dày của vách (m)

tị, f: là nhiệt độ của hai mặt vách (K)

Câu 11: Hãy cho I ví dụ về sự đối lưu nhiệt tự nhiên và I ví dụ về sự đối lưu

Trả lời:

e - Dối lưu nhiệt tự nhiên: Không khí nóng từ lò sưởi trong phòng bốc lên

và không khí lạnh từ cửa số đi xuống

se - Đối lưu nhiệt cưỡng bức: Quạt tản nhiệt làm mát bộ vi xử lí trong máy tính

Câu 12: Viết biểu thức Niuton đề tính mật độ dòng nhiệt trao đôi được bằng đối

lưu nhiệt

q =ơ.(tf;- te) Trong đó:

Đơn vị của q là WámŸ

œ — hệ số tỏa nhiệt trên bề mặt (W/m?.độ)

t„ — nhiệt độ trung bình trên bề mặt vật rắn (độ)

t; — nhiệt độ trung bình của chất lỏng (độ)

Câu 13: Hãy cho biết những điều cần lưu ý khi muốn xác định đúng giá trị của các chuân số đồng dạng?

Trả lời:

Những điều cần lưu ý:

® - Xác định mục tiêu đo lường

e - Hiểu định nghĩa và đơn vị đo

® - Đảm bảo tính đồng nhất

® Kiểm tra độ tin cậy

Viết Nu có chỉ số s (Nus) hiéu la thé nao?

Nus la ky hiéu ctia s6 Nusselt (Nu) tai bé mat (surface) cua mét vat thé Cu thé, Nus biéu thi khả năng truyền nhiệt đối lưu tại bề mặt của vật thé so voi kha nang dẫn nhiệt của vật liệu tại bề mặt đó

Câu 14: Khi cho lưu chất chuyên động qua tiết diện không tròn thì kích thước hình học đặc trưng “ l ” trong các biêu thức của chuân số đồng dạng được xác

định như thế nào? Trả lời:

1: kích thước xác định, trong đó:

Đối lưu tự nhiên thì ng ngang lấy l = d; vách đứng và ống đứng thì 1 = chiều

cao; tắm ngang thi | = chiều hẹp của tấm

Đối lưu cưỡng bức chất lỏng chuyên động trong ống thì l= dz„„ hoặc

(Đương đương-

Đối lưu cưỡng bức chất lỏng chuyển động ngoài ống thì ngang qua tam phang ]

= chiều dài tắm; ngang qua ong thi 1 = dagoai

Cường độ bức xạ nhiệt phụ thuộc vào những yếu tổ sau:

® - Nhiệt độ của vật: Cường độ bức xạ nhiệt tăng khi nhiệt độ của vật tăng và

tăng theo lũy thừa bậc bồn của nhiệt độ tuyệt đối của vật thê hiện bởi định luat Stefan — Boltzmann

¢ Ban chất và cấu trúc của vật liệu: Cường độ bức xạ nhiệt phụ thuộc vào

hệ số hấp phụ, hệ số phản xạ, hệ số xuyên qua vật liệu và độ đen của vật Những hệ số này cho biết phần trăm năng lượng bức xạ được hấp phụ, phản xạ, xuyên qua bề mặt của vật Vật có bề mặt càng xù xì va mau cảng

sâm thì hấp thụ tia nhiệt càng nhiều

Câu 16: Có 2 chậu nước như nhau đều đặt ra ngoài nắng: 1 chậu có dat 1 tan kính trong suốt lên trên (như hình vẽ), chậu còn lại không đặt tắm kính lên trên, nước ở chậu nào sẽ nóng lên nhanh hơn, tại sao?

Tt

`s

=

® Nước ở chậu có đặt tắm kính lên trên sẽ nóng lên nhanh hơn nước ở chậu

không đặt tắm kính lên trên

® Lý do: là do tắm kính tạo ra hiệu ứng nhà kính, nước hấp thụ năng lượng

và nóng lên, tắm kính trên chậu ngăn chặn nhiệt thoát ra khỏi chậu giống

như một lớp cách nhiệt, giữ lại nhiệt lượng của ánh sáng mặt trời trong chậu nước Nước trong chậu sẽ hấp thụ nhiệt lượng này và tăng nhiệt độ Còn trong chậu không có kính, nhiệt có thê thoát ra khỏi nước thông qua quá trình dẫn nhiệt và bức xạ, nước sẽ mắt nhiệt lượng qua quá trình đối lưu với không khí xung quanh nên nhiệt độ nước sẽ tăng chậm hơn Câu 17: Hãy vẽ sơ đồ đơn giản biểu diễn sự truyền nhiệt qua vách phẳng 1 lớp nếu nhiệt độ phía vách 2 (theo sơ đồ) cao hơn nhiệt độ phía vách 1 (có đầy đủ các ký hiệu cần thiết) dùng mũi tên chỉ chiều của dòng nhiệt q và viết công thức tính hệ số truyền nhiệt tổng quát K ?

hiểu như thế nào (nêu vẫn tat)?

Trả lời:

® Hiện tượng đọng sương của không khí xảy ra khi nhiệt độ chênh lệch giữa bề mặt vật chất có nhiệt độ thấp với không gian có nhiệt độ cao hơn

đạt tới điểm sương, được xác định trên đồ thị không khí âm

® Nhiệt độ đọng sương là nhiệt độ giới hạn của quá trình làm lạnh không khí âm cho đến khi bão hòa với hàm âm không đổi

Câu 19: Hiện tượng đọng sương có ý nghĩa quan trọng như thế nào trong ngành công nghiệp thực phẩm và công nghệ sinh học?

Trả lời:

Trong quá trình bảo quản thực phẩm người ta có thê dễ dàng kiểm soát nhiệt độ

và độ ấm giúp duy trì chất lượng và giữ nguyên giá trị dinh dưỡng

Hãy cho 1 ví dụ cụ thể về hiện tượng đọng sương có lợi, có ích trong ngành

CN thực phẩm và CN sinh học ?

Trả lời:

Trong ngành công nghiệp thực phẩm, đọng sương trong kho bảo quản nắm giúp duy trì độ âm cần thiết, giữ cho nắm tươi lâu hơn Trong ngành công nghiệp sinh học, đọng sương trong phòng ươm cây giúp duy trì độ âm, tạo điều kiện tối ưu cho sự phát triển của cây non

Hãy cho 1 ví dụ cụ thể về hiện tượng đọng sương có hại, bất lợi trong ngành

CN thực phẩm và CN sinh học ?

Trả lời:

Trong ngành công nghiệp thực phẩm, đọng sương trong kho lạnh có thê gây ra hiện tượng đóng băng trên bề mặt thực phâm, làm giảm chất lượng và gây hỏng hóc Trong ngành công nghiệp sinh học, đọng sương trong thiết bị nuôi cấy vi sinh vật có thể gây nhiễm bân và làm hỏng các mẫu nuôi cấy

Câu 20: Cho giản đồ không khí âm h-x như hình vẽ Hãy biểu diễn mang tính nguyên tắc và cách xác định | vai thông số trạng thái ở điểm A:

- _ Nhiệt độ đọng sương (ta.)?

- _ Áp suất riêng phân pu?

- _ Áp suất bão hòa p:?

- _ Biểu diễn quá trình làm lạnh không khí và cho biết lưu lượng không khí

ra khỏi dàn lạnh có trạng thái B bằng/nhỏ hơn hay lớn hơn lưu lượng không khí vào dàn lạnh (có trạng thai A), tai sao?

©

' +

Nhiệt độ đọng sương (ta,) = 40°C

Áp suất riéng phan p, = 55 mmHg

Ap suat bao hoa p.? =@ * pn = 0,2 x 55 = 11 mmHg

e Trang thai B: tai d6 am = 70%, nhiét d6 bau khé = 30°C

Nhiệt độ đọng sương (tas) = 25°C

Áp suất bão hòa p, ? = ø x pu = 0,7 x 23 = 16,1 mmHg

Lưu lượng không khí đi ra ở trạng thái B nhỏ hơn lưu lượng không khí đi

ra ở trạng thái A Do một phần hơi nước trong không khí đã ngưng tụ thành nước trong quá trình làm lạnh

Câu 21: Kê tên 4 phương pháp sinh lạnh (tạo ra nguồn lạnh):

Trả lòi:

1 Phương pháp bay hơi khuếch tán

2 Phương pháp hòa tan

3

4

Phương pháp hóa lỏng (nóng chảy)

Phuong phap thang hoa

Câu 22: Nêu 2 ví dụ về phương pháp làm lạnh trực tiếp (LLTT) và 2 ví dụ về phương pháp làm lạnh gián tiếp (LLGT) ?

- Khả năng tạo tiếng ồn

- Khả năng tạo ra chất thải

dang ing dung - Phi tap va chi phi cao

- Không gian làm - Thời gian làm lạnh

- Án toàn và tiện lợi

- Tiết kiệm năng

lượng

- - Giảm tiếng ồn

Câu 23: Giải thích các từ viết tắt dưới đây về môi chất lạnh (MCL) và cho | vi

thống làm lạnh như tủ lạnh, máy lạnh và hệ thông điều hòa không khí Vì gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, thủng tầng Ozone đã bị cấm sử dụng và sản xuất

- HEC:

HFC là viết tắt của “Hydrofluorocarbon”, là môi chất lạnh không chứa nguyên

tử clo, do đó không gây hại đến tầng Ozone

Vi du: HFC-134a, còn được gọi là R-lI34a Đây là một hợp chất hydrofluorocarbon có công thức hóa học là CH2FCF3 HFC-134a đã được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp làm lạnh và điều hòa không khí, bao gồm

trong hệ thống làm lạnh xe hơi, máy lạnh và các thiết bị gia dụng

Câu 24: Tên gọi, công thức hóa học và ưu nhược điểm chính của 2 môi chất

lạnh mới có thê thay thé cho R12

không chứa nguyên 6 clo

Có hiệu suất làm lạnh tương

doi

cao

An toàn và không cháy

Sử dụng rộng rãi trong hệ

Tén goi R-134a con duoc goi la R-410A con duoc goi la

Ưu điểm Không gây hại cho tâng Không gây hại cho tâng

Ozone, không chứa nguyên

td clo

Có hiệu suất làm lạnh cao

hơn so với R-134a

thông làm lạnh xe hơi, máy lạnh và các thiệt bị gia dụng

Tăng cường hiệu quả năng lượng và hiệu quả làm lạnh

Nhược

Áp suất làm việc cao hơn so

với R-22 (R-12), đòi hỏi thiết

kế và vật liệu chịu áp suất

Trong may nén kin, chất làm lạnh được nén trong một buồng nén kín, sau

đó được đây ra khỏi máy nén để sử dụng trong hệ thống làm lạnh hoặc

điều hòa không khí

Máy nén kín thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và thương mại, nơi yêu cầu độ tin cậy cao và cần bảo vệ chất làm lạnh khỏi tác động của môi trường bên ngoài

Máy nén hở thường được sử dụng trong các ứng dụng nhự máy nén khí

và máy nén piston trong động cơ đốt trong, nơi cần làm việc ở áp suất cao

và không gian kín không cần thiết

Tom lại, sự khác biệt chính giữa máy nén kín và máy nén hở năm ở cách thiết kê

và cách hoạt động

Câu 26: Ưu nhược điểm của máy lạnh có sử dụng TB hồi nhiệt?

14

Trả lời:

Ưu điểm:

e - Tiết kiệm năng lượng: Thiết bị hồi nhiệt giúp máy lạnh tái sử dụng nhiệt lượng từ không gian bên trong đề làm lạnh không gian bên ngoài Điều này giảm đáng kê lượng năng lượng tiêu thụ, giúp tiết kiệm chỉ phí điện

® - Báo vệ môi trường: Với việc sử dụng lại nhiệt lượng, máy lạnh sử dụng

thiết bị hồi nhiệt giảm lượng khí thải, giảm năng lượng song hành với tiết kiệm tài nguyên, giúp bảo vệ môi trường

®©- Hiệu suất cao: Thiết bị hồi nhiệt cải thiện hiệu suất làm lạnh của máy

lạnh, giúp nhanh chóng làm mát không gian và duy trì nhiệt độ 6n định Nhược điểm:

se - Đòi hỏi không gian: Thiết bị hồi nhiệt cần không gian phía ngoài dé day nhiệt lượng từ không gian bên trong ra bên ngoài Điều này có thê đòi hỏi không gian trồng rộng đề lắp đặt

¢ Chi phi ban dau cao: Máy lạnh sử dụng thiết bị hồi nhiệt có chỉ phí ban đầu cao hơn so với các loại máy lạnh thông thường Tuy nhiên, việc tiết

kiệm năng lượng và chỉ phí vận hành trong thời gian dài có thể giúp bù

dap chi phi ban đầu này

© _ Phụ thuộc vào điều kiện môi trường: Hiệu suất của thiết bị hồi nhiệt có thê bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường như nhiệt độ và độ âm Trong một số trường hợp, hiệu suất có thê giảm xuống và không đạt được hiệu quả như mong đợi

Câu 27: Tại sao ở máy lạnh NH3 thường không sử dụng TB hồi nhiệt? Trả lời:

© _ Đặc tính của ammoniac: Ammoniac có tính chất độc và dễ gây nỗ làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người Ngoài ra còn có tác dụng làm rỉ đồng

và không hòa tan dầu Việc sử dụng thiết bị hồi nhiệt có thể tạo ra một môi trường tiếp xúc giữa ammoniac và không gian bên trong, tăng nguy

CƠ TÒ TỈ và tiếp xúc với ammomiac độc hại

®- Hiệu suất của hệ thống: Máy lạnh sử dụng ammoniac đã được thiết kế

để đạt hiệu suất cao mà không cần sử dụng thiết bị hồi nhiệt Các công

nghệ và thiết kế khác nhau được áp dụng đê tối ưu hóa hiệu suất làm lạnh

và tiết kiệm năng lượng

se Chỉ phí và phức tạp: Thiết bị hồi nhiệt có thể tăng chỉ phí và phức tạp hóa quá trình cài đặt và vận hành của hệ thống máy lạnh Việc loại bỏ

thiết bị hồi nhiệt giúp giảm chỉ phí và đơn giản hóa quá trình cài đặt và bảo trì

e© Rúi ro an toàn: Ammonia là một chất khí độc hại nếu không được xử lý đúng cách Việc sử dụng thiết bị hồi nhiệt có thể tạo ra nguy CƠ ro ri ammonia hoặc gây ra sự cô khác, do đó, việc không sử dụng thiết bị hồi nhiệt cũng là một cách để giảm thiêu nguy cơ an toàn

Câu 28: Máy lạnh và bơm nhiệt (máy lạnh có chức năng bơm nhiệt) khác nhau

như thế nào?

Trả lời:

Máy lạnh và bơm nhiệt (máy lạnh có chức năng bơm nhiệt) là hai thiết bị có mục đích sử dụng khác nhau, dù cả hai đều có khả năng làm lạnh không gian Dưới đây là sự khác biệt chính giữa chúng:

Mục đích Mục đích chính của máy Muc dich của bơm nhiệt

Nguyên Hoạt động dựa trên Sử dụng nguyên lý bơm

lý hoạt nguyên lý làm lạnh bằng nhiệt để chuyên đổi nhiệt

động nén khí hoặc hấp thụ từ một nguồn lạnh sang

nhiệt để loại bỏ nhiệt từ một nguồn nhiệt, và

hoặc làm nóng không

Chức năng Tập trung vào việc làm

lạnh không gian, thường chỉ có khả năng làm lạnh

Có khả năng làm lạnh và làm nóng không gian, có thể hoạt động như máy

Tóm lại, máy lạnh và bơm nhiệt là hai thiết bị khác nhau về mục đích sử dụng và

nguyên lý hoạt động, với bơm nhiệt cung cấp tính linh hoạt cao hơn bằng cách cung cấp cả chức năng làm lạnh và làm nóng

Câu 29: Lý do phải sử dụng máy lạnh 2 cấp nén là:

Tra loi:

Máy nén lạnh 2 cấp thực chất là hệ thống lam mat và làm lạnh, chủng được thiết vận hành theo 2 cấp Hệ thông máy nén lạnh 2 cấp được sử dụng phô biến trong

các nhà máy, phòng lạnh lớn nhằm duy trì nhiệt độ thấp đề chứa và bảo quản các

sản phẩm dạng lỏng, dạng khối Và được coi là giải pháp tối ưu giúp loại bỏ khó khăn trong việc giữ sản phẩm tươi lâu, không bị hư hỏng Với mục đích làm mát cho các không gian có diện tích lớn thì máy nén 2 cấp giúp tiết kiệm kinh phí rất tốt

Một số đặc điểm nỗi bật của máy nén 2 cấp so với máy nén I cấp như sau:

® - Giúp giảm tiêu thụ điện năng và giảm tiếng ồn

® - Khí nén được sử dụng với nhu cầu cao hơn so với máy nén khí cấp

Câu 30: Phân biệt "máy lạnh 2 cấp nén” và "máy nén lạnh 2 cấp"?

Trả lời:

e Máy lạnh hai cấp nén: là một loại hệ thống làm lạnh công nghiệp, được

sử dụng để làm mát hoặc làm lạnh các khu vực có diện tích lớn, như kho lạnh, nhà máy, phòng lạnh, v.v Máy lạnh hai cấp nén có thể tạo ra nhiệt

độ thấp hơn so với máy lạnh một cấp nén, bằng cách sử dụng hai máy nén 17

lạnh liên tiếp để nén chất lạnh Máy lạnh hai cấp nén có ưu điểm là giảm tiêu thụ điện năng, giảm tiếng ồn và tăng hiệu suất làm lạnh Máy lạnh hai cấp nén là một loại hệ thống làm lạnh, sử dụng hai máy nén lạnh để nén

chất lạnh, được ứng dụng trong các khu vực có nhu cầu làm lạnh cao

e Máy nén lạnh hai cấp: Máy nén lạnh 2 cấp là một loại máy nén lạnh, là một thành phần quan trọng trong hệ thống làm lạnh Máy nén lạnh 2 cấp

có khả năng tạo ra áp suất cao và nhiệt độ thấp hơn so với máy nén lạnh l cấp, bằng cách nén khí hai lần trong hai xi lanh khác nhau Máy nén lạnh

2 cấp thường được sử dụng trong các hệ thống lạnh hai cấp nén, nhưng cũng có thể được sử dụng trong các hệ thống lạnh một cấp nén Máy nén lạnh 2 cấp có ưu điểm là tăng áp suất khí nén, giảm nhiệt độ khí nén và giảm độ âm của khí nén Máy nén lạnh 2 cấp là một loại máy nén lạnh, nén khí hai lần trong hai xi lanh, có thê được ứng dụng trong các hệ thống lạnh khác nhau

Câu 31: Hiều thể nào là máy lạnh 1 cấp nén có 2 chế độ nhiệt độ bốc hơi? (có vẽ chu trình lạnh mang tính nguyên tắc)

Trả lời:

® Hệ thống lạnh I cấp là chỉ có I cấp nén, môi chất của thiết bị bay hơi được máy nén trực tiếp lên thiết bị ngưng tụ Trong thực tế, hệ thống lạnh này được lắp đặt trong các kho bảo quản lạnh của các xí nghiệp chế biến

¢ Trong sơ đồ nguyên lý hệ thông lạnh công nghiệp I cấp, môi chất lạnh được nén tuần hoàn theo 4 quá trình chính là: Máy nén, thiết bị bay hơi (dàn nóng), thiết bị tiết lưu và thiết bị ngưng tụ (dàn lạnh) Cụ thể như

sau:

® Hơi môi chất sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi ngay lập tức sẽ được máy nén hút về Sau đó, nén thành hơi có nhiệt độ, áp suất cao rồi đi vào thiết

bị ngưng tụ

© _ Tiếp theo, tại các thiết bị ngưng tụ hơi cao áp tỏa nhiệt cho môi trường để làm mát (khí, nước, hoặc cả nước và khí), sau đó, ngưng tụ thành chất lỏng cao áp và chuyên đến cho thiết bị tiết lưu

® - Tại thiết tiết lưu thì chất lỏng cao áp được tiết lưu giảm áp suất, thiếp theo

đó giảm nhiệt độ xuống thành chất lỏng hạ áp và ổi trực tiếp vào thiết bị bay hơi

®_ Sau cùng, tại thiết bị bay hơi, môi chất nhận nhiệt từ môi trường cần làm lạnh, sôi hóa hơi và được máy nén hút về cuối cùng tiếp tục quá trình tuần hoàn trên

Câu 32: Cho sơ đồ HT lạnh sau đây Hãy biểu diễn chu trình lạnh mang tính nguyên tắc trên giản đồ lgp-h

Tra loi:

1”’-1: tr diém 1’’ hén hop lỏng hơi trong bình chứa thành hơi bão hòa ở điểm]

1-2: quá trình nén đoạn nhiệt tiếp

2-3: quá trình ngưng tụ đăng nhiệt do đi qua TB ngưng tụ

Điểm 3 tách thành 2 đường:

3-1ˆ”: quá trình tiết lưu đăng enthalpy

3-4: quá trình quá lạnh lỏng nên giảm nhiệt độ

4-5: quá trình tiết lưu đăng enthalpy

5-6; quá trình bay hơi môi chất lạnh đăng nhiệt

6-7: quá trình nén đoạn nhiệt do hình có máy nén

7-1: quá trình làm mát hơi quá nhiệt thành hơi bão hòa do trong bình chứ hỗn hợp bão hòa

Câu 33: Nhược điểm căn bản của TBNT xối tưới cỗ điển và ưu điểm nổi bật của TBNT xối nước có trích lỏng giữa chừng?

Trả lời:

Thiết bị ngưng tụ xối tưới cô điển

- Nhược điểm:

e© _ Tiêu tốn nước: tiêu tốn một lượng lớn nước trong việc tưới xôi

e _ Cần diện tích lớn: cần không gian lắp đặt và vận hành lớn, chi phí lớn hơn gây phức tạp trong quá trình sản xuất

¢ Tiéu thụ năng lượng lớn: do yêu cầu sử dụng ở nhiệt độ cao đề làm ngưng

tụ chất khí thành dung dịch

20

Hiệu quả không cao: hạn chế trong quá trình tách khi xử lý các hỗn hợp phức tạp hoặc tỷ lệ khí thấp

Bị ăn mòn: tiếp xúc lâu dài với các dung dịch hóa học

Ô nhiễm môi trường: Sinh ra chất thải, chất bân —› gây ô nhiễm nếu không được xử lý đúng cách

Thiết bị ngưng tụ xối nước có trích lỏng giữa chừng

Ưu điểm nổi bat:

Tiết kiệm nước: lượng nước tiêu tốn trong việc tưới xối ít hơn

Hiệu quả cao: Hiệu suất ngưng tụ tốt — tách tốt hơn các hơi chất từ dạng khí sang lỏng

Tiết kiệm năng lượng: có khả năng sử dụng lại nhiệt lượng từ quá trình ngưng tụ —> giảm chi phi van hành

Có thê cung cấp sản phâm tỉnh khiết hơi

Kích thước nhỏ gọn: sản phâm cuối cùng có chất lượng và tỉnh khiết hơn

Chính xác và ồn định

Giảm ô nhiễm môi trường: ít tạo ra nước thải ô nhiễm

Câu 34: Hãy giải thích tại sao nước ở THÁP GIẢI NHIỆT lại nguội đi được và

nó chỉ có thê nguội đến nhiệt độ thấp nhất (ly tưởng) là bao nhiêu? Yếu tổ quan trọng nhất ảnh hưởng đến khả năng và tốc độ làm nguội nước là gì?

Tra loi:

Nước ở THÁP GIẢI NHIỆT lại nguội đi được vì:

Nước trong tháp giải nhiệt nguội di được là nhờ hai cơ chế chính: bốc hơi

và trao đổi nhiệt

Quá trình còn này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tổ như nhiệt độ không khí,

độ âm, tốc độ gió, thiết kế tháp, và diện tích tiếp xúc giữa nước và không khí

Tháp giải nhiệt giúp duy trì nhiệt độ phù hợp cho các quá trình công nghiệp và điều hòa không khí, đảm bảo hiệu suất hoạt động của các hệ thống và tránh tình trạng quá nhiệt

Quá trình làm nguội được diễn ra khi nước nóng lưu thông vào tháp và chảy qua các câu trúc lưới bên trong Khi nước chảy qua sẽ tiếp xúc với

21

không khí bên ngoài —> giảm nhiệt độ nước

® _ Nhiệt độ thấp nhất ly tưởng là không cố định vì phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quang và hiệu suất của hệ thống tháp giải nhiệt Do đó, nước trong tháp có thể đạt gần với nhiệt độ không khí hoặc thậm chí thấp hơn nếu điều kiện môi trường cho phép

®_ Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến khả năng và tốc độ làm nguội nước là diện tích tiếp xúc giữa nước và không khí ( tỉ lệ trao đôi nhiệt giữa hai chất lỏng và khí ) Khi nước tiếp xúc với không khí, quá trình trao đối nhiệt xảy ra — giảm nhiệt độ —> làm nguội nước

Câu 35: Vẽ sơ đồ mang tính nguyên tắc của | TB tach khí không ngưng đặt trên bình chứa lỏng NH3 cao áp? (có ký hiệu và chú thích đầy đủ)

Trả lòi:

Đường nôi áp kê, van an toàn Đường xả khí không ngưng Hơi hạ áp ra

máy nén Bình tách lỏng còn là nơi chứa cặn bã trong đường ống nhu mat sat, mạt đồng đề tránh những vật thé lọt vào

Câu 37: Hãy so sánh nhiệt độ của nước vào (tx¡) và nước ra (tno) khỏi TBNT kiểu bay hơi?

Trả lời:

tn: = tna

Hơi môi chất đi vào ông góp hơi ở phía trên vào dàn ống trao đối nhiệt và ngưng

tụ rồi chảy về bình chứa cao áp ở phía dưới Thiết bị được làm mát nhờ hệ thông nước phun từ các vòi phun được phân bồ đều ở ngay phía trên cụm Ống trao đôi nhiệt Nước sau khi trao đổi nhiệt với môi chất lạnh, nóng lên và được giải nhiệt nhờ không khí chuyên động ngược lại từ dưới lên, do vậy nhiệt độ của nước hầu

như không đồi

Câu 38: Hãy phân biệt sự khác nhau giữa ” TH bốc hơi” của máy lạnh và TR làm lạnh (Dàn lạnh) của máy lạnh?

Trả lời:

©_ Thiết bị bốc hơi (hay còn gọi là dàn lạnh) là một thiết bị trao đổi nhiệt giữa môi chất lạnh lỏng và môi trường cần làm lạnh (ngăn đông, phòng lạnh) Nhiệm vụ của thiết bị bốc hơi là hóa hơi gas bão hoà 4m sau tiết lưu đồng thời làm lạnh môi trường cần làm lạnh Thiết bị bốc hơi thường được làm bằng nhôm tâm hoặc ống đồng có bồ trí các cánh tản nhiệt bằng nhôm Thiết bị bốc hơi có thể được phân loại theo môi trường cần làm lạnh, cầu tạo và mục đích sử dụng Ví dụ, có thê có bình bay hơi làm lạnh chat lỏng, dàn lạnh không khí, dàn lạnh kiêu tắm, dàn lạnh kiểu ngập lỏng hoặc không ngập lỏng

© Thiết bị làm lạnh (hay còn gọi là dàn nóng) là một thiết bị trao đôi nhiệt giữa môi chất lạnh hơi và môi trường xung quanh Nhiệm vụ của thiết bị làm lạnh là ngưng tụ gas bão hoả nóng sau quá trình nén đồng thời xả nhiệt nóng ra ngoài môi trường Thiết bị làm lạnh thường được làm bằng ống đồng có bồ trí các cánh tản nhiệt bằng nhôm hoặc thép Thiết bị làm lạnh có thể được phân loại theo cách làm mát, cầu tạo và mục đích sử dụng Ví dụ, có thê có bình ngưng tụ làm mát bằng không khí, bằng nước,

23

bằng hơi nước, bằng dung dịch muối, bằng dung dịch glycol

Câu 39: Giải thích tại sao ở máy lạnh nén hơi thường nén hơi môi chất lạnh từ

áp suất bốc hơi Pọ đến áp suất ngưng tụ P; sau đó lại cho tiết lưu để giảm từ P¿

dén Po?

Trả lời:

Người ta cho hơi sau khi ra khỏi bơm sẽ được đưa đến thiết bị gọi là thiết bị

ngưng tụ, tại đó hơi môi chất sẽ được làm mát và ngưng tụ thành lỏng Tuy nhiên môi chất lỏng này ở áp suất cao hơn áp suất trong bình, nếu đưa ngay vào bình thì áp suất bên trong bình có xu hướng tăng sau mỗi vòng tuần hoàn, vì vậy trước khi đưa môi chất lỏng trở lại bình cần phải giảm áp suất xuống, bằng áp suất trong bình bằng cách bố trí một van tiết lưu để giảm áp ngay sau thiết bi ngưng tụ

Câu 40: Ở một số máy lạnh nén hơi thường sử dụng phin sấy- lọc Hiều thé nao

về nó và tại sao lại phải sử dụng nó?

Trả lời:

Phin sấy lọc thường được gộp chung trong một vỏ hình trụ bằng đồng hoặc bằng thép, bên trong có lưới chặn, có thê thêm lớp nỉ hoặc dạ, giữa là các hạt hoá chất

có khả năng hút âm như silicagel hoặc zeôlit

Phin sấy: Để hút âm (hơi nước) còn sót lại trong vòng tuần hoàn của môi chất lạnh Phin lọc: Dùng để lọc bụi cơ học ra khỏi vòng tuần hoàn môi chất lạnh như cát, bụi, xi, vậy hàn, mạt sắt tránh tác bân và tránh làm hỏng máy nén và các chỉ tiết chuyền động

CÂU HNI BÀI TẬP

Bài 1: Một thiết bị truyền nhiệt vỏ - ống được sử dụng để đun nong 5T/h một dung dịch muỗi NaCl có nồng độ 25%(KL) từ 25°C đến 70°C bằng cách sử dụng hơi đốt là hơi nước bão hòa có áp suất ngưng tụ = 2.5 at Hãy:

1 Vẽ sơ đồ TBTN và biểu diễn sự biến thiên nhiệt độ của 2 dòng lưu chất?

2 Tính lượng nhiệt cần cấp cho dung dịch (bỏ qua tốn thất nhiệt)? Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt của TB đun nóng nếu biết K = 750(W/m?.K}? Trả lời:

1 Vẽ sơ đồ TBTN và biểu diễn sự biến thiên nhiệt độ của 2 dòng lưu chất:

24