đối lưu trung bình của các môi chât lạnh R4L0A và R404A khi ngưng tụ trong ông dân nắm ngang ở điều kiện sau: Đường kính trong của ống dẫn là 4.8mm Nhiệt độ ngưng tụ là 50°C Tốc độ khối
Trang 1
DAI HOC QUOC GIA THANH PHO HO CHi MINH TRUONG DAI HQC BACH KHOA KHOA CO KHi —- BO MON CONG NGHE NHIET LANH
KỸ THUẬT LẠNH (ME3035)
p BK h
BÁO CÁO TIỂU LUẬN 7 CODE EES GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG 6 VÀ TÌM
HIEU VE THIET BI NGUNG TU TRONG THUC TE
GVHD: GS.TS LE CHi HIEP
SINH VIEN THUC HIEN
TP HO CHi MINH, NAM 2024
Trang 2
MỤC LỤC
PHAN 1 CODE EES GIAI BAI TAP CHUONG 6 .cccsccssecssesssesesesssessssesseeeees 2
1.1 Xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu trung bình hạ; khi có môi chất lạnh ngưng
tụ bên trong ống dẫn năm ngang . + + 2+2 5++2+t+e+t+E+t+x+texexexexeresererrrrrrrersree 2
1.1.1 Ví dụ 6.1/tf.4O4, [†] -e-ccc sex SE x11 TH TH ng T11 1111111111 g1xegtxcrrkee 2 1.1.2 Ví dụ 6.4/tr.4O6, [†] ¿ c- sex EE E211 HT t1 1111111111111 111 11xcrrkri 3
1.2 Xác định hệ số tóa nhiệt đối lưu cục bộ hœ(x) khi có môi chất lạnh ngưng
tụ bên trong ống dẫn năm ngang . + + 2+2 5++2+t+e+t+E+t+x+texexexexeresererrrrrrrersree 5
1.2.1 Ví dụ 6.6/tr.410, [†] -s-cscSSscxe SE X21 HT tt T111 111x111 g1xeg1xcrrkee 5
PHAN 2 TÌM HIỀU VẺ THIẾT BỊ NGƯNG TU TRONG THUC TE 6
PP N0 .H, ÔỎ 6
2.2 Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước phối hợp không khi (Evaporative
09026092028 n0n0ẼẺẼẺ888 eeeH ((((-:3 6
2.2.1 Phân tích cầu tạo và chức năng từng bộ phận .-. -5 + << s=s<s<+<zs 6
2.2.2 Bảng thông số kỹ thuật của các model -¿- ¿+ s+5++s+s+x+sxexeeseseesesrse 10 2.3 Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt băng không khí (Air cooled consender) 10 2.4 Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt băng nước (Water cooled consender) 11
TAL LIEU THAM KHAO cccccssceccccsseesscsssecescssssecsessssscscesseeecesseceesesseueessssseecesssecsess 12
MUC LUC HINH ANH
Hinh 2.2.1 Cau tao thiét bi 001051180 :- IỞẶẶẦ.ÃỶÃ 6 Hình 2.3.2 Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt giÓ -5- 5-2 c<+c+s+es+zszserzsrsescee 10 Hình 2.4.3 Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt nước << nh kế 11
Trang 3PHAN 1 CODE EES GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG 6
1.1 Xác định hệ số tỏa nhiệt doi lưu trung bình he; khi có môi chất lạnh ngưng tụ bên trong ông dẫn năm ngang
1.1.1 Ví dụ 6.1/r.404, [1]
i) Dé bai
Xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu trung bình của R12 và R22 khi ngưng tụ trong ông dẫn nằm ngang băng cách sử dụng công thức của Traviss ứng với điều kiện làm việc như sau:
Đường kính trong của ống dẫn là 8,26mm
Nhiệt độ ngưng tụ là 50°C
Tốc độ khối lượng là 250 kg/(m2.8)
ii) Giái b”ng EES
w_V_R22/mu_L_R22)°0.1)(eho_L_P22/tho_V_R22)"0 5)+2.4984((mu_V_R22/mu_L_R22)"0.0476)"(tho_L_R22/tho_V_P22)"0.238))
=© |) es)
Unit Settings: SIC bar kJ mass deg
tcnz2 “00001254 (kq/mrs}
£vnz2 “86.01 [ke/m3)
Click on this line to see the array variables inthe Arrays Table window
s were detected [fEheck Unite]
(shown in purple) for h_cr_R22 k_A22 mu_L_A22 mu_V_A22 rho_l_R22 rho_V
X Linel3 Char 39 | Wrap: On | Insert Caps Lock: Off | SiC barkJ mass deg | Warnings: On| Unit Chic Autc Complex: Off
Trang 4313*Re_Lib_R1270.812
12)&_R1 2/c_in)*(0.8367*{(mu_V_R12/mu_L_R12)°0.1)"((rho_L_R12/rho_V_R12)"0.5)+2 498((mu_V_RI2/mu_L_R12)"0.0476)"{(tho_L_R12/tho_V_R12)°0.238))
Unit Settings: SIC bar kJ mass deg
dy, ~ 0.00826 [m] Fepi2~ 3427
kgt2 * 0.06 [Wim-K] BLAN2
pLAI2= 1211 [kg/m] pyRi2 ~ 70.54 [kg/m]
Tụ = 50 [C]
iii) Bàn luận
Đối với môi chất lạnh R12 đã bị cắm sử dụng, nên các kết quả tính toán được chỉ mang tính chật tham khảo Tuy nhiên, với điều kiện tính toán theo Traviss là PrL > 3 nên kết quả tính toán này thỏa mãn yêu câu
_ Đối với môi chất lạnh R22, dựa vào bảng 6.2/tr.403 [1], ta có đối với tiêu
chuẩn Pri từ 2,413 đến 2,54 và tỉ số my /uy từ 9,633 đến 5,898 Với kết quả tính
toán cho R22 la Pri = 2,451 và tỉ số w„ /uy = 8,384 nên thỏa mãn yêu cầu
Về chênh lệch số liệu tính toán từ EES so với sách [1], có thẻ lý giải do khác biệt về các phiên bản phân mêm Tuy nhiên, chênh lệch này là rât nhỏ và
có thê châp nhận được
1.1.2 Ví dụ 6.4/#tr.406, [1]
i) Dé bai
Su dung cong thức Huang để xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu trung bình của các môi chât lạnh R4L0A và R404A khi ngưng tụ trong ông dân nắm ngang
ở điều kiện sau:
Đường kính trong của ống dẫn là 4.8mm
Nhiệt độ ngưng tụ là 50°C
Tốc độ khối lượng là 350 kg/(mÊ.S)
Trang 5
ii) Giái bằng EES
Gl Equations W oes T_k~ 50C
d_in ~ 4.18 [mm]*corwef(mm.m)
m_dot 350 [kg/m2 s}
xiñ]=0
xf1]~1
Pr_R410A=Prand#(Ft410A.T«T_kxex[0)
k_410A=Conductziy(P.410A.T<T_k-xex{0|)
tho_V_F4410A=Dansiy(PA410lA.T<T_kx*x[1])
rho_L_410A=DensAv(P4(lA T<T _k x«x{D]]
mu V_P410A=Viscosity(A410AT<T_kx=x[1])
mu_L_R410A+Viscosity(R410A T=T_kx=x{0])
Re_Ltb_R410A « (m_dot*d you L_P410A)
TS ~ (mu_L_ P4410A)/(mu_V-‹
a palace 0.01524-0.33+0.834Pr_R410A°0.8))*((m_dot *c_in/mu_L_P410A)°0.77}'tk_ R41 0ANd_ in)
F410A = 0.8^(m_ dot °0.78/*((9.81^ho, V_ P441 0A*(ho_L FA410A¬xho,_V_F410A)*din)^(0.375))
ha F410A = a_R44104*(0.5711^(mu ` VRAIN MULL iy 0.1)*(ho_L_P41 0A4Vtho_V_R410A)°0.5)+0.5593%_R410A4(mu_V_R41 0Amu_L_R410A)"O.085)Y(tho_L_R4t OAVtho_V_RA410A)*0.325))
Unit Settings: SIC kPa kJ mass deq
enatoa = 7148 bpaioa = 1736 dạ ~000418 [m]
wvRaiœ =000001666 [kg/rr3] m © 350 [kq#m2s] Prato ~28
Peusst0a * 16869 pLP4tA * 907 2 [kq/m3] pV.Rat0A* 141.1 (kgir 3]
TS =5205 Tk" 50 [C]
Click on this line to see the array variables in the Arrays Table window
4 potential unit problems were detected
EES suggested units (shown in purple) 410A mu_V_R410A rho_l_R410A tho_V_E410A,
Calcuintion time = Dor
XTline 18 Charl |Wrap:On Insert | Caps Lock: Of SIC KPak) mats deg Warnings: On| Unit Chi: Auto| Complex: OfF
Tks 50[C)
m
nụ, rl Rave Viet IRMUATT
Ree_Lib_R4D4A = (m_dot *d Lieber L_RAD4A)
TS = (mu_l_RAD4A\mu_V_RA04A)
8_RADAA + 0.0152%(-0.334 tấm, R404A^ 08) Vm ota i PADMA J.77J*k_P404Ad_in)
b,404A =0 9m, dot“0 79Ƒ(ƒ96lSho,V.RÁDdA F404A-+ho,.V_F.4044A)*d_in)ˆ(-0 375) )
Main
Unit Settings: SIC kPa kJ mass deg
Brenda = 6342 bgaoA = 1.755 dạ, 000418 (m)
herpagan = 1895 kpapaA = 005847 [WV/m-K] HLRa04A = 000008797 [kgJr-s]
MWựRa04@A, “000001603 [ko/m-s] m “350 [xo/m2 s] Phna0A = 3.015
TS «5.487 Tụ = 50 [C]
Click on this line to see the errey veriables in he Arrays Table window
4 potentiel unit problems ware detected
EES suggested units (shown in purple) for
Calculntop time s f1 sec
ar
iii) Bàn luận Đối với môi chất lạnh R410A, dựa vào bảng 6.2/r.403 [1], ta có đối với tiêu chuân PrL từ 2,263 đến 2,898 và tỉ số 0, /uy từ 7,148 đến 3,737 Với kết quả tính toán cho R410A là Pr, = 16869 và tỉ số „ /uy = 5,205 nên thỏa mãn yêu cầu
Về chênh lệch số liệu tính toán từ EES so với sách [1], có thẻ lý giải do
khác biệt về các phiên bản phần mềm Tuy nhiên, chênh lệch này là rất nhỏ và
có thê chấp nhận được
Trang 61.2 Xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu cục bộ he(x) khi có môi chất lạnh ngưng
tụ bên trong ống dẫn năm ngang
1.2.1 Ví dụ 6.6/#tr.410, [1]
i) Dé bai
Sử dụng công thức TraViSS đề xác định hệ số tỏa nhiệt đôi lưu cục bộ her(X) của các môi chat lạnh RI34A khi ngưng tụ trong ống dẫn nằm ngang ở các độ khô 0,95; 0,85; 0,75; 0,65; 0,55; 0,45, 0,35; 0,25; 0,15 và 0,05 ứng với điều kiện làm việc như sau:
Đường kính trong của ống dẫn là 8,32mm Nhiệt độ ngưng tụ là 50°E
Tốc độ khối lượng là 450 kg/(m2.s)
ii) Giái b”ng EES
Unit Settings: SIC kPa kJ mass deg
lạ, = 000832 [m]
hạx1344 = 5361 [M/m^kK] ELR124A = 00001416 {xo/m-5]
VR134A, =000001324 [kg/m-]
PIm\z4a = 3151
fV.F134A * BẼ.32 [ko/m”)
W_LLRI344 mu_V_RI34A tho_L_RI34A tho_V_R
Code tương tự cho các độ khô còn lại, ta có bang như sau:
x 0.95 0,85 0,75 0,65 0,55 0,45 0,35 0,25 0,15 0,05
Re 1322 3965 6609 9252 | 11895 | 14539 | 17182 | 19826 | 22469 | 25113
Xu 0,02197 | 0,06526 | 0,1157 | 0,1781 | 0,2595 | 0,3724 | 0,5427 | 0,8356 | 1,481 4,4
Ft 9,372 3,828 2,467 1,799 | 1,381 1,081 | 0,8451 | 0,6444 | 0,4571 | 0,2481 he(X) 5361 5479 5419 5241 4968 4604 4144 3565 2810 1675
iii) Bàn luận
Từ bảng kết quả cÓ thé thay, hé số tỏa nhiệt cục bộ phụ thuộc rất lớn vào
độ khô Khi độ khô gia tăng, hệ sô tỏa nhiệt cục bộ tăng và khi độ khô giảm hệ
Số cũng giảm Hay nói cách khác, độ khô và hệ số tỏa nhiệt cục bộ tỉ lệ thuận
Trang 7
PHAN2 TIMHIEU VE THIET BINGUNG TU TRONG THUC TE
2.1 Téng quat
Thiết bị ngưng tụ (Consender) là một trong bon thiết bị chính của sơ đỗ cơ bản máy lạnh có máy nén hơi Nhiệm vụ chính của thiệt bị ngưng tụ là giải phóng lượng nhiệt nhá ra từ quá trình ngưng của môi chât lạnh ra môi trường bên ngoài thông qua nhiêu hình thức Dựa vào loại chât giải nhiệt, ta có thê chia thiệt bị ngưng tụ thành các loại sau:
Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng không khí (Air eooled consender)
Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước (Water cooled consender)
Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt băng nước phối hợp không khí (Evaporative
consender)
2.2 Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước phối hợp không khí (Evaporative consender)
Dựa vào các kiến thức đã học, ta tìm hiểu thêm cấu tạo của thiết bị ngưng
tụ giải nhiệt bằng nước phối hợp không khí đến từ SPX Cooling Tech — IEC
©vaporative condenser
2.2.1 Phân tích cầu tạo và chức năng từng bộ phận
Thiết bị loại
Câu trúc thép mạ bỏ giọt nước Vòi phun |
kèm chống gi
Cuộn dây trao đổi
nhiệt
Vách phân chia
quạt
Cửa vào không khí
Bơm tuần hoàn
Bulong, đai ốc
Quạt hướng trục
Hình 2.2.1 Cấu tạo thiết bị neung tu LEC
i) Cau trac thép ma kém chéng gi
Cac thanh phan cơ khí và cuộn dây lạnh được bảo vệ trong thép mạ kẽm
Trang 8nặng đề đảm bảo bảo vệ chống ăn mòn, bảo tri thấp và tuổi thọ đài Các khu vực ngập nước được bắt vít hoặc hàn đê giảm thiêu khả năng rò rỉ; vít vặn không được sử dụng trong các khu vực ngập nước Khi điêu kiện môi trường và thiệt
kê yêu câu, các bê chứa nước băng thép không gi dày và các thành phân câu trúc khác có thê được chỉ định
Ì) Cửa thăm Được lắp đặt ở bề mặt của thiết bị ngưng tụ, nơi dễ dàng tiếp cận các bộ phận của Mục đích nhằm kiểm tra bảo trì trong các trường hợp cần thiết
iii) Bơm tuần hoàn
Là một thành phân quan trọng trong nhiều hệ thống thiết bị ngưng tụ, đặc biệt là trong các hệ thống làm lạnh công nghiệp Chức năng chính của nó là làm tuần hoàn chất lỏng làm mát qua thiết bị ngưng tụ đề duy trì hiệu suất làm lạnh
a) Chức năng
Tăng cường quá trình truyền nhiệt: Bằng cách liên tục đưa chất lỏng làm mat di qua các ông dẫn nhiệt trong thiết bị ngưng tụ, bơm tuần hoàn giup tang Cuong qua trinh truyén nhiét tir hoi ngung tu sang chat long lam mat Diéu nay làm giảm nhiệt độ của hơi và thúc đây quá trình ngưng tụ diễn ra nhanh chóng hơn
Duy trì nhiệt độ ôn định: Bơm tuần hoàn giúp duy trì nhiệt độ của chất lỏng làm mát ở mức ôn định, đảm bảo hiệu suất làm việc của thiết bị ngưng tụ Ngăn ngừa sự hình thành cặn bân: Quá trình tuần hoàn liên tục giúp ngăn chặn sự hình thành cặn bản và các chất bần bám vào bề mặt ống dẫn nhiệt, đảm
bảo hiệu quả truyền nhiệt
b) Nguyên lý hoạt động
Bơm tuần hoàn hoạt động dựa trên nguyên lý cơ bản của máy bơm Khi động cơ của bơm quay, cánh quạt bên trong bơm tạo ra áp suất, đây chất lỏng làm mát đi qua các ông dẫn nhiệt trong thiết bị ngưng tụ Sau khi hap thu nhiét
từ hơi ngưng tụ, chất long lam mát sẽ được bơm quay trở lai để tiếp tục quá
trình làm mát
iv) Bu long va Oc vit
La một phần quan trọng đảm bảo sự kết nỗi chắc chắn giữa các thành phần của thiết bị Câu trúc này bao gôm các loại bu lông, ôc vít, đai ôc và các phụ kiện liên quan, được lựa chọn va lắp đặt một cách chính xác đê đảm bảo độ kín, chịu lực và độ bên của thiết bị Chức năng cụ thê của bulong dai 6c như sau:
— Kết nối các thành phần: Các bu lông và ốc vít kết nối chắc chăn các ông dân, vỏ bọc, tâm trao đôi nhiệt và các bộ phận khác của thiệt bị ngưng tụ
— Đảm bảo độ kín: Các mỗi nỗi được siết chặt bằng bu lông và ốc vít giúp ngăn ngừa rò rỉ chất lỏng làm mát hoặc hơi ngưng tụ, đảm bảo hiệu suất làm việc của thiết bị
—_ Chịu lực: Câu trúc này phải chịu được các tải trọng khác nhau như ap suât, nhiệt độ, rung động trong quá trình hoạt động của thiết bị
— Dễ dàng tháo lắp: Trong quá trình bảo trì hoặc sửa chữa, việc tháo lắp các bu lông và ốc vít giúp thuận tiện cho việc kiêm tra và thay thê các bộ phận
Trang 9v) Quạt hướng trực
Là một loại quạt công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong các hệ thông thiết bị ngưng tụ, đặc biệt là trong các hệ thông làm lạnh và điều hòa không khí Chức năng chính của quạt hướng trục trong thiết bị ngưng tụ là tạo ra luồng
không khí đề làm mát các ống dẫn nhiệt
a) Cấu tạo
Quạt hướng trục có cấu tạo tương đối đơn giản, gồm:
Vỏ quạt: Thường làm bằng kimm loại hoặc vật liệu composite, có tác dụng
định hướng luồng không khí
Cánh quạt: Các cánh quạt được gan trực tiếp vào trục động cơ, khi quay
sẽ tạo ra lực đây không khí
Động cơ: Cung cấp năng lượng để quay cánh quạt
b) Nguyên lý hoạt động:
Khi động cơ quay, cánh quạt cũng quay theo, tạo ra một vùng áp suất thấp phía sau cánh quạt Sự chênh lệch áp suất này sẽ hút không khí vào và đây không khí ra khỏi quạt, tạo ra luồng không khí liên tục
c) Chức năng
Tăng cường quá trình truyền nhiệt: Luồng không khí được tạo ra bởi quạt hướng trục sẽ thôi qua các ông dẫn nhiệt trong thiết bị ngưng tụ, giúp tăng cường quá trình trao đối nhiệt giữa môi chất lạnh bên trong ông và không khí bên
ngoaI
Giảm nhiệt độ ngưng tụ: Băng cách tăng cường quá trình truyền nhiệt, quạt hướng trục giúp giảm nhiệt độ ngưng tụ, nâng cao hiệu suất làm việc
Tăng cường quá trình ngưng tụ: Luồng không khí lạnh giúp làm giảm nhiệt
độ của hơi, thúc đây quá trình ngưng tụ diễn ra nhanh chóng hơn
vi) Cửa vào không khí
Điều chỉnh hướng dòng không khí: Cánh hướng gió có nhiệm vụ điều chỉnh hướng dòng không khí từ bên ngoài vảo bên trong thiết bị ngưng tụ Nhờ
đó, không khí có thê tiếp xúc tối đa với các ống dẫn nhiệt, giúp quá trình trao đổi nhiệt diễn ra hiệu quả
Bảo vệ: Cánh hướng gió còn có tác dụng bảo vệ các bộ phận bên trong thiết bị khỏi các tác động từ môi trường bên ngoài như mưa, bụi ban, côn trùng,
Điều chỉnh lưu lượng không khí: Một số loại cánh hướng gió có thể điều
chỉnh được góc mở, giúp người vận hành điều chỉnh lưu lượng không khí đi vào thiết bị, từ đó điều chỉnh hiệu suất làm việc của hệ thống
vii) Vach phan chia quạt
viii) Quộn Trưo Đổi Nhiệt
a) Chức năng
Trao đổi nhiệt: Cuộn dây nay la nơi diễn ra quá trình trao đổi nhiệt giữa môi chất lạnh bên trong và môi chất làm mát bên ngoài (thường là không khí
hoặc nước)
Ngưng tụ: Hơi môi chất lạnh nóng đi qua cuộn dây sẽ bị làm lạnh và ngưng
tụ thành dạng lỏng
Trang 10Làm mát: Quá trình ngưng tụ này giải phóng nhiệt lượng ra môi trường
bên ngoài, giúp làm mát không gian
b) Cấu tạo Ống dẫn: Được làm từ các vật liệu có khả năng dẫn nhiệt tốt như đồng, nhôm, hoặc thép không gi
Lá tản nhiệt: Các lá kim loại mỏng được xếp chồng lên nhau để tăng diện tích tiếp xúc giữa môi chât lạnh và môi chât làm mát, từ đó tăng hiệu suat trao đối nhiệt
Đầu vào và đầu Ta: Các ống dẫn được nối với nhau đề tạo thành một mach kín, môi chất lạnh sẽ tuần hoàn qua các ông này
c) Phân loại
_—_ Cuộndây ống trơn: Là loại đơn giản nhất, có hiệu suất trao đôi nhiệt trơng doi thap
_ Cudn day ống xẻ rãnh: Có các rãnh nhỏ trên bề mặt ống để tăng diện tích tiếp xúc, cải thiện hiệu suật
Cuộn dây ông vi ống: Ống có đường kính rất nhỏ, tăng diện tích tiếp xúc
va hiéu suat trao đôi nhiệt
ix) Vòi phun
a) Chức năng
Phân tán nước: Vòi phun Sẽ tạo ra các tia nước nhỏ lí ti, tạo thành một màn Sương nước bao phủ toàn bộ bê mặt cuộn ông trao đối nhiệt
Tăng diện tích tiếp xúc : Nhờ việc phân tán nước thành các hạt nhỏ, diện tích tiép xúc giữa nước và bê mặt cuộn ông được tăng lên đáng kê, giúp quá trinh trao đôi nhiệt diễn ra hiệu quả hơn
Làm mát: Nước khi tiếp xúc với bề mặt cuộn ống nóng sẽ hấp thụ nhiệt, làm giảm nhiệt độ của môi chât lạnh bên trong ông
b) Cấu tạo Vòi phun thường được làm bằng các vật liệu chống ăn mòn như đồng, thép không gi Cau tao cua voi phun bao g6m:
Than voi: La phan chính của vòi phun, có nhiệm vụ dẫn nước đến đầu phun
Đầu phun: Là phần quan trọng nhất, quyết định hình dạng và kích thước của tia nước phun ra
x) Thiết bý loại bớ giọt nước
a) Chức năng
Ngăn chặn các giọt nước nhỏ lí tỉ bị cuốn theo dòng hơi thoát ra khỏi thiết
bị ngưng tu Những giọt nước này, nêu không được loại bỏ, có thê gây ra các vân đề sau:
Giảm hiệu suất: Làm giảm hiệu suất của thiết bị ngưng tụ do mất đi một phần nước ngưng tụ
Gây ăn mòn: Các giọt nước này có thê mang theo các chất ăn mòn, gây hư hỏng cho các thiết bị tiếp xúc
Ô nhiễm môi trường: Nếu không được xử lý đúng cách, các giọt nước này