Giáo Trình Kỹ Thuật Điện Lạnh _ www.bit.ly/taiho123

Tài liệu Kỹ thuật điện lạnh - Nguyễn Văn Định Khí cụ điện Máy điện , Máy điện nhỏ Thi : + Lý thuyết + Bài tập : chủ yếu phần Máy điện Bài mở đầu - Kỹ thuật nhiệt lạnh hạ nhiệt độ đối tượng để phục vụ đối tượng - Ứng dụng : - Thực phẩm - Công nghiệp : + Hóa chất + Dệt may + Công nghiệp thuốc - Y học - Sinh học: kỹ thuật công nghệ cayo ( lạnh sâu ) - Đời sống hàng ngày Chương I : Đại cương kỹ thuật lạnh § 1.1 : Các phương pháp làm lạnh 1, Bay , khuếch tán → nhiệt độ môi trường bị hạ cho chất lỏng bay trường → phương pháp vừa kinh điển vừa đại (như buồng máy lạnh) 2, Hòa trộn lạnh : - Nước lạnh + muối → nhiệt độ giảm - Ứng dụng : dùng đánh cá biển 3, Phương pháp giãn nở có sinh ngoại công - Dùng công nghiệp Qm Máy Pdn dãn nở bình nóng Pn máy nén Buồng lạnh Q0 Nguyên lý máy lạnh nén khí ( khí không đổi pha – trạng thái ) T( nhiệt độ) Tn T0 S( entanpy Chu trình T-S - Dùng cho máy lạnh nén khí 4, Dùng tiết lưu ( hiệu ứng Jin-Thompson ) → Sử dụng thay cho máy dãn nở máy lạnh nén Giảm tiết diện 5, Dùng hiệu ứng điện nhiệt : O2 Khi có I tạo nên θ = θ1 − θ e1 O1 6, Bay chất lỏng : - Dùng máy lạnh nén ngưng tụ môtơ điện máy nén tiết lưu Bay - Gas chuyển trạng thái từ dạng khí sang lỏng § 1.2 : Môi chất lạnh Môi chất lạnh chất chuyển động chu trình lạnh thiết bị lạnh thu nhiệt đối tượng cần làm lạnh tỏa nhiệt thiết bị ngưng tụ Sự tuần hoàn môi chất thực máy nén 1, Yêu cầu vật lý : - Áp suất ngưng tụ không cao → yêu cầu thiết bị phải có độ dày cao - Áp suất bay không thấp dễ bị rò gỉ - Năng suất lạnh riêng lớn tốt - Hệ số dẫn nhiệt lớn tốt - Tính hòa tan dầu nước cao 2, Yêu cầu hóa học : - Bền vững vùng nhiệt độ làm việc chu trình - Không ăn mòn vật liệu hệ thống - Khó cháy nổ 3, Yêu cầu kinh tế : 4, Các môi chất thông dụng : a, Amoniắc NH3 (R717) : - Là chất không màu , có mùi , sôi nhiệt độ -33,350C , ngưng tụ 300C ( làm mát nước ) , áp suất ngưng tụ 1,2 Mpa - Qv = 2165 (kg/m3) - nhiệt lạnh sâu theo thể tích - Q0 = 1101 (kJ/kg) - suất lạnh riêng theo kim loại - t2 = 1000C ( nhiệt độ nén ) - NH3 không hòa tan dầu hòa tan nước - Không ăn mòn kim loại đen ăn mòn kim loại màu → dùng thép - NH3 dẫn điện → không làm máy nén kín dược - NH3 gặp thuỷ ngân gây hỗn hợp nổ nguy hiểm → cấm không dùng Hg thiết bị có NH3 - NH3 độc - Rẻ tiền , dễ kiếm , dễ vận chuyển , dễ bảo quản - Q0 , Qv lớn → kích thước gọn nhẹ - Trong máy nén làm lạnh nước → hạ nhiệt độ ngưng 1000C → làm máy lạnh nén hở công suất từ lớn → lớn →Máy lạnh hấp thụ NH3 , bốc → hấp thụ t0 → làm lạnh ( gia dụng ) b, Freon 12 ( R12 ) CCL2 F2 - Chất khí không màu có mùi thơm nhẹ , nặng không khí khoảng lần , nặng nước khoáng 1,3 lần -Ngưng tụ 300C làm mát nước , áp suất ngưng tụ 0,74 MPa , sôi -300C , q0 =117 kJ/kg , qv = 1779 kJ/m3 khả trao đổi nhiệt αT = 20 % αTH2O - Q0 , QV bé → kỹ thuật thiết bị lớn - Không hòa tan nước hòa tan dược dầu - Không dẫn điện - Chỉ dùng cho hệ thống máy nén lạnh nhỏ nhỏ - Dùng cho hệ thống máy nén kín - Không độc hại c, Freon 22 (R22) CHClF2 - chất không khí , màu mùi thơm nhẹ - t0 ngưng tụ 300C , Pngưng tụ =1,2 MPa , sôi -410C - Năng suất lạnh riêng Q0 lớn R12 khoảng 1,5 lần → kỹ thuật nhỏ R12 - Khả hòa tan gấp lần R12 → không sợ bị tắc dường ống đóng băng - Không hòa tan dầu → bôi trơn phức tạp - Không dẫn điện thể khí thể lỏng lại dẫn điện → máy nén kín không cho phần ga lỏng máy nén tồn → Dùng máy làm lạnh nén loại công suất trung bình , công suất lớn , điều tiết không khí 5, Đồ thị nhiệt động : - Đồ thị lpP-H (1) P – áp suất [ kJ/kg ] H- Entanpi [ kJ/kg.K] - Đồ thị T-S (2) (1) : tính toán trình nhiệt động (2) : dùng so sánh lgP T K- điểm tới vùng lỏng sôi hạn Vùng Vùng ẩm nhiệt rắn đường bão hòa lỏng ( X=0 ) đường bão hòa S Vùng lỏng K ngưng Vùng ẩm Vùng ẩm x=1 h - - § 1.3 : Chất tải lạnh Là chất trung gian dùng thu nhiệt độ môi trường cần làm lạnh truyền tới thiết bị bay Các yêu cầu : + Điểm đông đặc phải thấp nhiệt độ bay + Không dược ăn mòn thiết bị + Không độc hại + không cháy nổ Nước :dùng để tái lạnh đối tượng lạnh 00C H20 + muối ( làm đá ) Không khí : số t0 → dùng Các hợp chất khí hữu ≠ để lạnh tới âm vài chục độ ( men tanol , etanol ) lạnh tới -600C § 1.4 : - Chiều dài : inch = 0,0254 m feet =0,3048 m - Khối lượng : Các đơn vị đo lường lb (pound) = 0,4536 kg ton (uskg)= 2240 lb = 1010 kg 1ton (us short ) = 2000 lb = 907 kg - Áp suất : 1kg/cm2 = at = 0,981 bar 1bar = 100.000 N/m2 1mmH2O = kg/m2 = 9,81 N/m2 =0,098 mbar 1mmHg = 1,332 mbar 1Pa = 1N/m2 = 0,01 mbar - Công nhiệt lượng : 1KWh= 3600 kJ 1kGn = 9,81 J 1kcal = 4,187 kJ 1BTU= 1,055 kJ 1kGm/s = 9,81 N= 9.81 J/s 1HP= 745,5 N 1kcal/h = 1,163 N 1BTU/h = 0,293 W 1USRT ( lạnh Mỹ ) = 12000 BTU/h = 3516 W - Công suất dòng nhiệt : - Nhiệt độ : T0C = ( T0F - 32)*5/9 T0K = 273,15 + T0C Chương II : Các phận máy lạnh nén § 2.1 :Đại cương máy lạnh Qk máy nén cấp nén tiết lưu Buồng lạnh Q0 cấp nén → -200C bay → thông dụng cấp nén → -350C÷400C → cấp đông nhiều cấp → (-500C÷600C ) ↑ - Máy nén từ thiết bị bay , nén ga lên áp suất cao , t0 tăng lên - ( 1-2 ) ga chưa chuyển trạng thái , đến ngưng tụ nóng , chuyển thành dạng lỏng qua tiết liệu lạnh dần ,áp suất giảm → bay thiết bị bay → thu nhiệt môi trường - Ở ngưng tụ ó thể dùng hệ thống quạt gió hay làm mát bơm nước Đ kéo § 2.2 : Máy nén pittông - Máy nén dùng để hút môi chất buồng lạnh , ( áp suất thấp , nhiệt độ thấp ) nén lên áp suất cao , nhiệt độ cao → tuần hoàn môi chất - Các loại máy nén : pittông trượt , pittông quay, nén trục vít , tuốc bin → gọi chung máy nén thể tích cho loại đầu ,loại máy nén động học - So sánh loại máy nén : Pittông Trục vít Tua bin Loại máy trượt Đặc điểm nén Năng suất lưu ( 0,5 ÷ 5000 ) ( 200÷ ≥ 10000 lượng m3/h bé, 10000 ) m3/h , trung bé, trung m3/h ,trung bình đến bình bình , lớn lớn Tỉ số nén cho ÷ 12 20 Phụ thuộc môi cấp chất kết cấu Dạng nén Xung động Tương đối Ổn định Lưu lượng thể Ít phụ thuộc tích áp suất nén thay đổi Khả đo Hạn chế theo suất nén nấc lỏng hút Va đập thủy lực Chi tiết mòn Nhiều Diện tích đặt Nhiều máy hở ,nửa kín , kín ổn định Không phụ thuộc Rất phụ thuộc Vô cấp Vô cấp Không trở ngại Ít Trung bình hở , nửa kín Ít trở ngaị Rất Ít hở , nửa kín * Máy nén pittôngtrượt loại kinh điển , có nhiều loại xilanh đặt thẳng dứng hình chữ ‘V’ , số xilanh từ đến nhiều , có cấp cấp nén máy + Môi chất có máy nén thuận dòng ngược dòng + Kết cấu có kín ,hở , nửa hở * Nguyên lý làm việc : PP nén đoạn nhiệt V Hơi Van đóng Hơi vào Van hút Xi lanh pittông đầu - Chức : bảo vệ mạch pha Quá áp Umax có chỉnh thời gian Thấp áp Umin Mất pha , ngược pha 0,5 (s) → không chỉnh Tương tự Chỉnh tương tự Số Nếu lưới bình thường ( dẫn ) Rtg RA RU MN QN QL BN MN QL 100kW 40kW Qua biến đổi Y/∆ BN 3kW QN 1,5kW Biến đổi thẳng § 5.3 : Các thiết bị điều khiển 1, Khởi động từ : - Dùng để bảo vệ tải đóng cắt tải từ xa Chọn khởi động từ : Uđmkđt ≥ Uđm tải Iđmkđt = kdự trữ * Iđmtải ( kdựtrữ =1,7 ÷ 1,8) → Thế tải nặng , tải nhẹ ? → Nếu tải chiều sử dụng chọn kdt pha ? Iđm chiều phải lấy thấp kdựtrữ = ( 1,1÷ 1,8 ) bé với tải nhẹ dùng cho mạch chiều , lớn với tải nặng Uđm = 690V ( ~ ) Iđm = 100A U~I- =U-I~ → I_= U − * I ~ 220 * 100 = U~ 690 I~ ; 2, Rơle dòng điện khởi động động pha : - Dùng cho tủ lạnh gia dụng , công < 200W Lò xosuất tiếp điểm I− = Cuộn dây dòng điện Lõi thép Dẫn hướng → tiếp điểm chữ nhật → chống tiếp điểm động xoay chiều Sơ đồ điện : S Ckđ RI Wkđ R RI Wlv C ~ Khi đóng điện cho qua tải → dòng điện khởi động lớn ( chạy ưua cuộn Ri nối tiếp với cuộn làm việc ) , sức từ động lớn →lực điện tè hút lõi thép , làm tiếp điểm đóng → tụ Ckđ nối tiếp với Wtđ tạo mômen khởi động → động chạy , tốc độ đủ lớn I giảm , lực điện từ giảm → tiếp điểm mở → cắt tụ Mạch tè hở ( gông ) để hệ số nhả lớn Nhược điểm : tiếp điểm chịu dòng điện lớn nên lực cắt không lớn nhờ khối lượng lõi thép phàn động dễ bị kẹt chiều lắp không thẳng → dùng cho công suất bé 3, Rơle điện áp khởi động động pha : - Dùng cho động pha công suất lớn 200W ( điều hòa gia dụng , tủ lạnh thương nghiệp ) loại có tụ làm việc tụ khởi động - Cuộn dây RU đấu song song với Wkđ Tiêpa điểm TĐ ( NC ) đấu nối tiếp Ckđ Mạch từ RU dạng kín , Rơle trung gian ZRu >>ZWkđ - Nguyên lý làm việc : Khi đóng điện cho máy nén , điến áp phân bố mạch khởi động biến thiên ban đầu Khi động quay → UWkđ tăng đến đủ lớn → cắt tụ khởi động RU C kđ RI máy nén Clv S R C U2 Wkđ Wlv - Ưu điểm : Dòng qua tụ Ckđ lớn tiếp điểm TĐ nên hồ quang - Khi UWkđ đủ lớn , lực điện từ RU lớn cắt dòng tụ Ckđ với vận tốc lớn → khả cắt lớn - Chú ý : loại Rơle điện áp khởi động thích hợp cho loại máy nén cho trước ( không dùng lẫn loại với loại khác ) Loại RU dùng cho động có loại tụ Ckđ Clv § 5.4 : Một số mạch thông dụng điện lạnh 1, Mạch có kiểm tra điện áp kiểm tra dòng điện : Bảo vệ điện áp dùng Rơle điện từ kiểu điện từ Bảo vệ thấp áp ,có thể pha , ngược pha AB, BC,CA,O → Vị trí UAO ,UBO ,UC chuyển mạch Dòng chảy RN K K EVR YS V CC A Đ1 K RN M A A Đ1 – chờ ( xanh ) ; Đ2 – cháy ( đỏ ) ; Đ3 – tải ( vàng ) Mạch chạy , sau bị dừng Nguyên nhân : - Ngắn mạch → áp tô mát nhảy - Quá tải → Đ3 sáng - Mất pha , ngược pha đèn lét EVR ( Rơle điện áp áp ) sáng - Đứt cầu chì mạch điều khiển ( Đ1 tắt ) Chú ý : trước cho chạy , kiểm tra điện áp lưới chạy → kiểm tra dòng pha 2, Sơ đồ điều khiển tự động tay : Dùng chuyển mạch ngả Chuyển mạch Khống chế tải RU K RN BT RU TĐ Chú ý : với mạch tự động không dùng nút ấn có trì điện không tự chạy lại - Nếu cần khống chế nhiều tải dùng Rơle trung gian Dùng Rơle trung gian tiếp điểm → khống chế mạch từ BT TĐ 3, Ví dụ sơ đồ tự động bơm nước nhà cao tầng : Căn hộ 22 tàng ; 200 hộ Bơm nước bể ngầm 100 m3/lần , bể ( tầng 23 ) 60 m3 Động máy bơm 55kW , 1480 v/phút , lưới điện 380 V Thiết kế phần điện : bơm tự động tay P = 55kW , 1480v/phút , η = 92,5% ,cosφ =0,9 ; Mmax /Mđm =2,2 ; Mkđ/Mđm =2 ; Iđm/Iđm = 6,5 ; điện áp : 220/380 ,380/660 ; dòng điện : 173/100 , 100/58 Yêu cầu : - Bảo vệ ngắn mạch : áp tô mát ( mạch lực ) , cầu chì ( điều khiển ) - Bảo vệ tải : Rơle nhiệt khởi động từ - Bảo vệ ngược pha , pha ,áp cao , áp thấp : Rơle điện áp điện tử EVR - Bảo vệ áp lực nước khôn đủ : Rơle áp lực ( l=22*3,5 = 80 m → 8at ) - Khống chế mực nước : công tắc phao - Điện an toàn tới công tắc phao 24V cách ly - Khởi động Y/∆ để giảm công suất khởi động - Có đầy đủ hiển thị điện áp , dòng điện Các đèn báo trạng thái bể nước → Khống chế mực nước 24V RT Bể Dùng công tắc điện trở trung gian có nhiều tiếp điểm để điều khiển đèn hiệu 24V RD Bể Bằng tay Ado 2B vậnC hành ấn nút : Tự động : Chạy bể cạn bể đủ nước YS đầy V Dùng bể tren bể cạn EVR Chọn sơ đồ để khởi động AS Y/∆ với lưới 380V Chú ý : Động chạy ∆ khởi động 24V BT Y/∆ dược + lưới cho 380V Đ4 R EVR RN CC Đầy Vậy chọn ∆ 380/660 → IđmK= 100A K Đ5 RT Cạn K∆ Sơ đồ Kđiện : Đ6 R T KY L L T1 T2 + 24V - T TD Đầy RT RD Dat RAN 15s Đ7 RD Cạn T1 RT RD Reset KL 220/24 L T2 KY K∆ K∆ T2 KY T2 Báo mức nước bể STT 10 11 Tên Danh mục ,quy cách Thiết bị Ghi Cáp lực 600,3*35+1*16 ATM pha // 660V , 120A1 Biến dòng 600V , 150/5 AS+Amp 5A VS + V 600V EVR 380V KĐT 600/120A Uđt = 220V Timer 220V , 30s BA + CL 10VA , 220/24 Cầu chì 5A, 400V Chuyển mạch 5A , 250 V 12 13 14 15 16 17 18 Nút ấn 5A , 250V Công tắc phao Rơle trung gian tiếp điểm Đèn hiệu 220V , 4W Đèn hiệu 24V , 1W Rơle áp lực nước Dây điề khiển 10A , 250V 24V ,4 cặp 10 at ,5A ,20V 0,5 mm2 , 400V, 100m 19 Vỏ tủ điện Chú ý : Xem kỹ mạch TĐ có Rơle áp lực nước T1 Số tiếp điểm phụ K2 không đủ → dùng Rơle trung gian 220V đấu song song cuộn hút KL Ví dụ : Cho trạm điều khiển K2 trung tâm biết Q0 =260kW , dung cho ngành dệt may - Chọn thiết bị nhiệt lạnh - Tính toán cung cấp điện - Lập sơ đồ điều khiển - Chọn thiết bị điện Giải : → Ngành dệt may cho không khí thổi trực tiếp - Công suất tính toán : QTT = kdt*Q0 = 1,1*260 = 186 kW Q0 = q0*m ( kW ) ; [ kJ/kg] *[ kg/s ] → kW điện năng( công suất máy nén