trong đó: 22 1 11 1 ln 2 1 1 1 dd d d k i i i + + = + ,W/m 2 .K; (5-10) h - Chiều cao qui đổi của thùng, m; d 1 , d n+1 là đờng kính trong cùng và ngoài cùng của thùng, m; 1 - Hệ số toả nhiệt bên trong thùng ra nớc lạnh , W/m 2 .K; 2 - Hệ số toả nhiệt bên ngoài thùng, W/m 2 .K; t = t 1 - t 2 : Hiệu nhiệt độ không khí bên ngoài và nớc lạnh bên trong bình, o C; i - Hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu, W/m.K. STT Tên lớp vật liệu Độ dày, mm Hệ số dẫn nhiệt W/m.K 1 Lớp inox vỏ ngoài 0,5 ữ 0,6 45,3 2 Lớp polyurethan 100 ữ 150 0,018 ữ 0,020 3 Lớp vỏ inox thùng 3 ữ 4 45,3 DEFG 243 244 Chơng VI Thiết bị NGƯNG Tụ 6.1. vai trò, vị trí của các thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống lạnh 6.1.1 Vai trò thiết bi ngng tụ Thiết bị ngng tụ có nhiệm vụ ngng tụ gas quá nhiệt sau máy nén thành môi chất lạnh trạng thái lỏng. Quá trình làm việc của thiết bị ngng tụ có ảnh hởng quyết định đến áp suất và nhiệt độ ngng tụ và do đó ảnh hởng đến hiệu quả và độ an toàn làm việc của toàn hệ thống lạnh. Khi thiết bị ngng tụ làm việc kém hiệu quả, các thông số của hệ thống sẽ thay đổi theo chiều hớng không tốt, cụ thể là: - Năng suất lạnh của hệ thống giảm, tổn thất tiết lu tăng. - Nhiệt độ cuối quá trình nén tăng. - Công nén tăng, mô tơ có thể quá tải - Độ an toàn giảm do áp suất phía cao áp tăng, rơ le HP có thể tác động ngừng máy nén, van an toàn có thể hoạt động. - Nhiệt độ cao ảnh hởng đến dầu bôi trơn nh cháy dầu. 6.1.2 Phân loại thiết bị ngng tụ Thiết bị ngng tụ có rất nhiều loại và nguyên lý làm việc cũng rất khác nhau. Ngời ta phân loại thiết bị ngng tự căn cứ vào nhiều đặc tính khác nhau. - Theo môi trờng làm mát. + Thiết bị ngng tụ làm mát bằng nớc. Để làm mát bằng nớc cấu tạo của thiết bị thờng có dạng bình hoặc dạng dàn nhúng trong các bể. + Thiết bị ngng tụ làm mát bằng nớc và không khí. Một số thiết bị ngng tụ trong đó kết hợp cả nớc và không khí để giải nhiệt, trong thiết bị kiểu đó vai trò của nớc và không khí có khác nhau: nớc sử dụng để giải nhiệt cho môi chất lạnh và không khí giải nhiệt cho nớc. Ví dụ nh dàn ngng tụ bay hơi, dàn ngng kiểu tới vv + Thiết bị ngng tụ làm mát bằng không khí. Không khí đối l u cỡng bức hoặc tự nhiên qua thiết bị và trao đổi nhiệt với môi chất. + Thiết bị ngng tụ làm mát bằng chất khác. Có thể thấy thiết bị kiểu này trong các hệ thống máy lạnh ghép tầng, ở đó dàn ngng chu 245 trình dới đợc làm lạnh bằng môi chất lạnh bay hơi của chu trình trên. - Theo đặc điểm cấu tạo: + Bình ngng tụ giải nhiệt bằng nớc. + Dàn ngng tụ bay hơi. + Dàn ngng kiểu tới. + Dàn ngng tụ làm mát bằng không khí. + Dàn ngng kiểu ống lồng ống. + Thiết bị ngng tụ kiểu tấm bản. - Theo đặc điểm đối lu của không khí: + Thiết bị ngng tụ làm mát nhờ đối lu tự nhiên + Thiết bị ngng tụ làm mát nhờ đối lu cỡng bức. Ngoài ra có thể có rất nhiều cách phân chia theo các đặc điểm khác nh: theo chiều chuyển động của môi chất lạnh và môi trờng giải nhiệt. Về cấu tạo cũng có nhiệt kiểu khác nhau nh kiểu ngng tụ bên ngoài bề mặt ống trao đổi nhiệt, bên trong ống trao đổi nhiệt hoặc trên các bề mặt phẳng. Dới đây chúng tôi xin giới thiệu một số thiết bị ngng tụ thờng đợc sử dụng nhất trong các hệ thống lạnh ở nớc ta. 6.2. THIếT Bị NGƯNG Tụ 6.2.1 Bình ngng giải nhiệt bằng nớc 6.2.1.1 Bình ngng ống chùm nằm ngang Bình ngng ống chùm nằm ngang là thiết bị ngng tụ đợc sử dụng rất phổ biến cho các hệ thống máy và thiết bị lạnh hiện nay. Môi chất sử dụng có thể là amôniắc hoặc frêôn. Đối bình ngng NH 3 các ống trao đổi nhiệt là các ống thép áp lực C 20 còn đối với bình ngng frêôn thờng sử dụng ống đồng có cánh về phía môi chất lạnh. 1. Bình ngng ống chùm nằm ngang NH 3 Trên hình 6-1 trình bày cấu tạo bình ngng sử dụng trong các hệ thống lạnh NH 3 . Bình ngng có thân hình trụ nằm ngang làm từ vật liệu thép CT 3 , bên trong là các ống trao đổi nhiệt bằng thép áp lực C 20 . Các ống trao đổi nhiệt đợc hàn kín hoặc núc lên hai mặt sàng hai đầu. Để có thể hàn hoặc núc các ống trao đổi nhiệt vào mặt sàng, nó phải có độ dày khá lớn từ 20ữ30mm. Hai đầu thân bình là các nắp bình. 246 Các nắp bình tạo thành vách phân dòng nớc để nớc tuần hoàn nhiều lần trong bình ngng. Mục đích tuần hoàn nhiều lần là để tăng thời gian tiếp xúc của nớc và môi chất; tăng tốc độ chuyển động của nớc trong các ống trao đổi nhiệt nhằm nâng cao hệ số toả nhiệt . Cứ một lần nớc chuyển động từ đầu này đến đầu kia của bình thì gọi là một pass. Ví dụ bình ngng 4 pass, là bình có nớc chuyển động qua lại 4 lần (hình 6-2). Một trong những vấn đề cần quan tâm khi chế tạo bình ngng là bố trí số lợng ống của các pass phải đều nhau, nếu không đều thì tốc độ nớc trong các pass sẽ khác nhau, tạo nên tổn thất áp lực không cần thiết. 123 5 6 78 9 10 11 12 4 1- Nắp bình; 2- ống xả khí không ngng; 3- ống Cân bằng; 4- ống trao đổi nhiệt; 5- ống gas vào; 6- ống lắp van an toàn; 7- ống lắp áp kế ; 8- ống xả air của nớc; 9- ống nớc ra; 10- ống nớc vào; 11- ống xả cặn; 12- ống lỏng về bình chứa Hình 6-1 : Bình ngng ống chùm nằm ngang Các trang thiết bị đi kèm theo bình ngng gồm: van an toàn, đồng hồ áp suất với khoảng làm việc từ 0 ữ 30 kG/cm 2 là hợp lý nhất, đờng ống gas vào, đờng cân bằng, đờng xả khí không ngng, đờng lỏng về bình chứa cao áp, đờng ống nớc vào và ra, các van xả khí và cặn đờng nớc. Để gas phân bố đều trong bình trong quá trình làm việc đờng ống gas vào phân thành 2 nhánh bố trí 2 đầu bình và đờng ống lỏng về bình chứa nằm ở tâm bình. Nguyên lý làm việc của bình nh sau: Gas từ máy nén đợc đa vào bình từ 2 nhánh ở 2 đầu và bao phủ lên không gian giữa các ống trao đổi nhiệt và thân bình. Bên trong bình gas quá nhiệt trao đổi nhiệt với nớc lạnh chuyển động bên trong các ống trao đổi nhiệt và ngng tụ lại thành lỏng. Lỏng ngng tụ bao nhiêu lập tức chảy ngay về bình chứa đặt bên dới bình ngng. Một số hệ thống không có bình chứa 247 . việc của toàn hệ thống lạnh. Khi thiết bị ngng tụ làm việc kém hiệu quả, các thông số của hệ thống sẽ thay đổi theo chiều hớng không tốt, cụ thể là: - Năng suất lạnh của hệ thống giảm, tổn. m; 1 - Hệ số toả nhiệt bên trong thùng ra nớc lạnh , W/m 2 .K; 2 - Hệ số toả nhiệt bên ngoài thùng, W/m 2 .K; t = t 1 - t 2 : Hiệu nhiệt độ không khí bên ngoài và nớc lạnh bên trong bình,. khác. Có thể thấy thiết bị kiểu này trong các hệ thống máy lạnh ghép tầng, ở đó dàn ngng chu 245 trình dới đợc làm lạnh bằng môi chất lạnh bay hơi của chu trình trên. - Theo đặc điểm cấu tạo: