Contents CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH CHILLER 4 I. Tổng quan chung về kỹ thuật lạnh. 4 1. Khái niệm kỹ thuât lạnh 4 2. Lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh. 4 3. Ứng dụng kinh tế của kỹ thuật lạnh. 6 II. Tổng quan về hệ thống lạnh Chiller. 14 1. Khái niệm Chiller. 14 2. Hệ thống lạnh chiller. 15 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NHIỆT VÀ CHỌN THIẾT BỊ 24 I. Tính toán nhiệt. 24 1. Sơ lược về hệ thống lạnh được thiết kế: 24 2. Tìm hiểu chung về chất tải lạnh Glycol. 24 3. Chọn kích thước và kết cấu bể chứa dung dịch Glycol. 27 4. Chọn bảo ôn kiểm tra đọng sương. 29 5. Tính phụ tải nhiệt. 32 II. Chọn môi chất lạnh và chu trình lạnh 34 1. Tổng quan về môi chất lạnh. 34 2. Yêu cầu về chọn môi chất lạnh cho hệ thống. 39 3. Chọn môi chất lạnh cho hệ thông lạnh. 41 4. Chọn chu trình lạnh cho hệ thống. 41 III. Chọn thiết bị 47 1. Tính chọn máy nén 47 2. Chọn thiết bị ngưng tụ 49 3.Chọn thiết bị bay hơi. 57 4.Tính chọn tháp giải nhiệt. 61 5. Tính chọn van tiết lưu. 63 6. Chọn bơm 63 6.2. Chọn bơm glycol. 64 7. Chọn thiết bị phụ cho hệ thống lạnh. 65 CHƯƠNG III: QUY TRÌNH VẬN HÀNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA. 82 1. Vận hành hệ thống lạnh: 82 1.1. Chuẩn bị vận hành: 82 1.2. Vận hành. 83 1.3 Một số sự cố trong quá trình vận hành: 85 1.4 Bảo dưỡng hệ thống lạnh: 89 CHƯƠNG IV: LẬP KẾ HOẠCH THI CÔNG. 92 1. Kế hoạch thi công. 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93
Trang 1Em xin chân thành cảm ơn:
Ban Giám Hiệu trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã tạo mọi điều kiệntốt nhất về cơ sở vật chất để em thực hiện đồ án này
Các Thầy trong tổ bộ môn Kỹ Thuật Nhiệt - Trường Đại Học Công Nghiệp
Hà Nội đã trang bị kiến thức cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em học tậptốt nhất trong suốt thời gian qua
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo K.s Trần Quyết Thắng
người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo và đóng góp nhiều quý báu giúp emhoàn thành đồ án này một cách thuận lợi, tốt đẹp
Cuối cùng, em xin gửi lời chúc tốt đẹp nhất tới các Thầy trọng bộ môn,chúc các thầy công tác tốt và dồi dào sức khỏe!
Một lần nữa em xin được chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 29 tháng 04 năm 2016
Sinh viên
Đỗ Văn Tuyển
Contents
Trang 3CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH CHILLER
I. Tổng quan chung về kỹ thuật lạnh.
1. Khái niệm kỹ thuât lạnh
Kỹ thuật lạnh là một ngành nghiên cứu các phương pháp làm lạnh, các thiết
bị lạnh, môi chất và vật liệu lạnh… Nhằm ứng dụng thực tế vào đời sống cũngnhư các ngành kinh tế khác như: Công nghiệp thực phẩm, đánh bắt và xuất khẩuthủy hải sản, sinh học, hóa chất
Một ứng dụng to lớn của Kỹ thuật lạnh nó là kho lạnh, kho lạnh là nhữngkho có cấu tạo và kiến trúc đặc biệt, được sử dụng để bảo quản các loại hàng hóa
và sản phẩm khác nhau với điều kiện khí hậu phù hợp Qua đó có thể bảo quản sảnphẩm trong một thời gian nhất định
2. Lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh.
Đã mấy ngàn năm trôi qua, từ khi con người còn chưa đạt được nhữngthành tựu lớn về khoa học, chúng ta đã biết sử dụng lửa vào việc sưởi ấm vào mùađông và cũng biết sử dụng băng, tuyết vào việc giữ gìn, bảo quản thực phẩm.Cách đây khoảng hơn 2000 năm người Ấn Độ và Trung Quốc đã biết cách trộnmuối với nước hoặc nước đá để tạo ra nhiệt độ thấp hơn
Vào năm 1761-1764, giáo sư Black đã tìm ra nhiệt ẩn hoá hơi và nhiệt
ẩn nóng chảy Từ đó mà con người đã biết làm lạnh bằng cách cho bay hơi chấtlỏng ở áp suất thấp
Năm 1834, J.Perkins đã đăng kí phát minh đầu tiên về máy lạnh nén hơi vớiđầy đủ các thiết bị như một máy lạnh nén hơi hiện đại gồm có máy nén, dànngưng, dàn bay hơi và van tiết lưu Đến cuối thế kỉ 19, nhờ có một cải tiến củaLinde với việc sử dụng ammoniac làm môi chất lạnh cho máy nén hơi, việc chếtạo sử dụng máy nén hơi mới thực sự phát triển rộng rãi hơn trong hầu hết cácnghành kinh tế
Trang 4Đến thế kỉ XIX, thì kỹ thuật lạnh mới thật sự phát triển mạnh mẽ
Năm 1810, máy lạnh hấp thụ chu kì với cặp môi chất H2O/H2SO4 đầu tiên
do Leslie (Pháp) đưa ra Đến giữa thế kỉ XIX nó được phát triển rầm rộ nhờ vào kĩ
sư Carré (Pháp) với hàng loạt bằng phát minh về máy lạnh hấp thụ chu kì và liêntục với các cặp
Năm 1873, Van der Waals công bố phương trình trạng thái, cùng lúc đó nhàbác học Pháp là Charler Tellier trình bày luận án ở Viện hàn lâm Pháp về việcdùng lạnh để bảo quản thịt, ông là người được cả thế giới xem như là ông tổ ngànhlạnh
Năm 1898, Dewar hoá lỏng được H2 và Linde hoá lỏng O2, N2 và tách bằngchưng cất Đến cuối thế kỉ XIX, với hàng loạt cải tiến của Linde với việc sử dụngmôi chất NH3 cho máy lạnh nén hơi, làm cho máy lạnh nén hơi được sử dụng phổbiến ởnhiều nơi
Năm 1904: Mollier xây dựng đồ thị i – s và logP – i
Năm 1930, sự kiện quan trọng phát triển kĩ thuật lạnh là việc sản xuất vàứng dụng môi chất lạnh Freon ở Mĩ Môi chất lạnh Freon là hợp chất hữu cơhydro cacbua no hoặc không no như metal (CH4) hoặc etan (C2H6)…, được thaythế một phần hoặc toàn bộ các nguyên tử hydro bằng các nguyên tử halogen nhưClo (Cl), Flo (F) hoặc Brom (Br) Đây là những môi chất lạnh có tính chất quýbáu không cháy, không nổ, không độc hại phù hợp với chu trình làm việc của máynén hơi
Ngày nay kỹ thuật lạnh hiện đị đã có những bước tiến rất xa có trình độ kỹthuật ngang với các ngành kỹ thuật tiên tiến khác
3. Ứng dụng kinh tế của kỹ thuật lạnh.
Kỹ thuật lạnh đã ra đời hàng trăm năm nay và được sử dụng rất rộng rãi trongnhiều ngành kỹ thuật rất khác nhau:
Trang 5Trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, công nghiệp hoá chất,công nghiệp rượu, bia, sinh học Kỹ thuật lạnh đã ra đời hàng trăm năm nay và được
sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành kỹ thuật rất khác nhau: trong công nghiệp chếbiến và bảo quản thực phẩm, công nghiệp hoá chất, công nghiệp rượu, bia, sinh học,
đo lường tự động, kỹ thuật sấy nhiệt độ thấp, xây dựng, công nghiệp dầu mỏ, chế tạovật liệu, dụng cụ, thiết kế chế tạo máy, xử lý hạt giống, y học, thể thao, trong đờisống vv Ngày nay ngành kỹ thuật lạnh đã phát triển rất mạnh mẽ, được sử dụng vớinhiều mục đích khác nhau, phạm vi ngày càng mở rộng và trở thành ngành kỹ thuật
vô cùng quan trọng, không thể thiếu được trong đời sống và kỹ thuật của tất cả cácnước
3.1 Ứng dụng trong ngành chế biến và bảo quản thực phẩm
a Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với thực phẩm
Ở nhiệt độ thấp các phản ứng hoá sinh trong thực phẩm bị ức chế Trong phạm
vi nhiệt độ bình thường cứ giảm 10oC thì tốc độ phản ứng giảm xuống 1/2 đến 1/3lần
Nhiệt độ thấp tác dụng đến hoạt động của các men phân giải nhưng không tiêudiệt được chúng Nhiệt độ xuống dưới 0oC, phần lớn hoạt động của enzim bị đình chỉ.Tuy nhiên một số men như lipaza, trypsin, catalaza ở nhiệt độ -191oC cũng không bịphá huỷ Nhiệt độ càng thấp khả năng phân giải giảm, ví dụ men lipaza phân giải mỡ
Các tế bào thực vật có cấu trúc đơn giản, hoạt động sống có thể độc lập với cơthể sống Vì vậy khả năng chịu lạnh cao, đa số tế bào thực vật không bị chết khi nướctrong nó chưa đóng băng
Tế bào động vật có cấu trúc và hoạt động sống phức tạp, gắn liền với cơ thểsống Vì vậy khả năng chịu lạnh kém hơn Đa số tế bào động vật chết khi nhiệt độgiảm xuống dưới 4oC so với thân nhiệt bình thường của nó Tế bào động vật chết là
do chủ yếu độ nhớt tăng và sự phân lớp của các chất tan trong cơ thể
Trang 6Một số loài động vật có khả năng tự điều chỉnh hoạt động sống khi nhiệt độgiảm, cơ thể giảm các hoạt động sống đến mức nhu cầu bình thường của điều kiệnmôi trường trong một khoảng thời gian nhất định Khi tăng nhiệt độ, hoạt động sốngcủa chúng phục hồi, điều này được ứng dụng trong vận chuyển động vật đặc biệt làthuỷ sản ở dạng tươi sống, đảm bảo chất lượng tốt và giảm chi phí vận chuyển
Để bảo quả thực phẩm người ta có thể thực hiện nhiều cách như: phơi, sấy khô,đóng hộp và bảo quản lạnh Tuy nhiên phương pháp bảo quả lạnh tỏ ra có ưu điểmnổi bật vì:
- Hầu hết thực phẩm, nông sản đều thích hợp đối với phương pháp này
- Việc thực hiện bảo quản nhanh chóng và rất hữu hiệu phù hợp với tính chấtmùa vụ của nhiều loại thực phẩm nông sản
- Bảo tồn tối đa các thuộc tính tự nhiên của thực phẩm, giữ gìn được hương vị,màu sắc, các vi lượng và dinh dưỡng trong thực phẩm
b Các chế độ xử lý lạnh thực phẩm
Thực phẩm trước khi được đưa vào các kho lạnh bảo quản, cần được tiến hành
xử lý lạnh để hạ nhiệt độ thực phẩm từ nhiệt độ ban đầu sau khi đánh bắt, giết mổxuống nhiệt độ bảo quản
Có hai chế độ xử lý lạnh sản phẩm là xử lý lạnh và xử lý lạnh đông:
- Xử lý lạnh là làm lạnh các sản phẩm xuống đến nhiệt độ bảo quản lạnh yêucầu Nhiệt độ bảo quản này phải nằm trên điểm đóng băng của sản phẩm Đặc điểm làsau khi xử lý lạnh, sản phẩm còn mềm, chưa bị hóa cứng do đóng băng
- Xử lý lạnh đông là kết đông (làm lạnh đông) các sản phẩm Sản phẩm hoàntoàn hóa cứng do hầu hết nước và dịch trong sản phẩm đã đóng thành băng Nhiệt độtâm sản phẩm đạt -8oC, nhiệt độ bề mặt đạt từ -18oC đến -12oC
Trang 7Xử lý lạnh đông có hai phương pháp:
- Kết đông hai pha: thực phẩm nóng đầu tiên được làm lạnh từ 37oC xuốngkhoảng 4oC sau đó đưa vào thiết bị kết đông để nhiệt độ tâm khối thực phẩm đạt -8oC
- Kết đông một pha: thực phẩm còn nóng được đưa ngay vào thiết bị kết đông
để hạ nhiệt độ tâm khối thực phẩm xuống đạt dưới -8oC
Kết đông một pha có nhiều ưu điểm hơn so với kết đông hai pha vì tổng thờigian của quá trình giảm, tổn hao khối lượng do khô ngót giảm nhiều, chi phí lạnh vàdiện tích buồng lạnh cũng giảm
Đối với chế biến thịt thường sử dụng phương pháp 1 pha Đối với hàng thuỷsản do phải qua khâu chế biến và tích trữ trong kho chờ đông nên thực tế diễn ra 2pha
3.2 Ứng dụng trong các ngành khác
Ngoài ứng dụng trong kỹ thuật chế biến và bảo quản thực phẩm, kỹ thuật lạnhcòn được ứng dụng rất rộng rãi trong rất nhiều ngành kinh tế, kỹ thuật khác nhau.Dưới đây là các ứng dụng thông dụng nhất
3.2.1 Ứng dụng trong sản xuất bia, nước ngọt
Bia là sản phẩm thực phẩm, thuộc loại đồ uống độ cồn thấp, thu nhận đượcbằng cách lên men rượu ở nhiệt độ thấp dịch đường (từ gạo, ngô, tiểu mạch, đại mạchvv ), nước và hoa húp lông Qui trình công nghệ sản xuất bia trải qua nhiều giaiđoạn cần phải tiến hành làm lạnh mới đảm bảo yêu cầu
Đối với nhà máy sản xuất bia hiện đại, lạnh được sử dụng ở các khâu cụ thểnhư sau:
a Sử dụng để làm lạnh nhanh dịch đường sau khi nấu.
Trang 8Dịch đường sau quá trình húp lông hoá có nhiệt độ khoảng 80oC cần phải tiếnhành hạ nhiệt độ một cách nhanh chóng xuống nhiệt độ lên men 6÷8oC Tốc độ làmlạnh khoảng 30÷45 phút Nếu làm lạnh chậm một số chủng vi sinh vật có hại cho quátrình lên men sẽ kịp phát triển và làm giảm chất lượng bia Để làm lạnh dịch đườngngười ta sử dụng thiết bị làm lạnh nhanh
Như vậy trong quá trình hạ nhiệt này đòi hỏi phải sử dụng một lượng lạnh khálớn Tính trung bình đối với một nhà máy bia công suất 50 triệu lít/năm mỗi ngàyphải nấu khoảng 180m3 dịch đường Lượng lạnh dùng để hạ nhiệt rất lớn
b Quá trình lên men bia.
Quá trình lên men bia được thực hiện ở một phạm vi nhiệt độ nhất định khoảng6÷8oC Quá trình lên men là giai đoạn quyết định để chuyển hoá dịch đường houblonhoá thành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng.Trong quá trình lên men dung dịch toả ra một lượng nhiệt lớn
c Bảo quản và nhân men giống.
một khâu vô cùng quan trọng cần làm lạnh trong nhà máy bia là khâu bảo quản
và nhân men giống Men giống được được bảo quản trong tank đặc biệt ở nhiêt độthấp Tank cũng có cấu tạo như tank lên men, nó có thân hình trụ bên ngoài có các áodẫn glycol làm lạnh Tuy nhiên kích thước của tank men nhỏ hơn tank lên men rấtnhiều, nên lượng làm lạnh cần thiết cho tank men không giống
d Làm lạnh đông CO2
Trong quá trình lên men nhờ các quá trình thuỷ phân mà trong các tank lênmen sinh ra rất nhiều khí CO2 Khí CO2 lại rất cần cho trong qui trình công nghệ bianhư ở khâu chiết rót và xử lý công nghệ ở tank lên men Khí CO2 thoát ra từ các tanklên men trong các quá trình sinh hoá cần phải được thu hồi, bảo quản để sử dụng vào
Trang 9trong dây chuyền công nghệ Để bảo quản CO2 tốt nhất chỉ có thể ở thể lỏng, ở nhiệt
độ bình thường áp suất ngưng tụ của CO2 đạt gần 100at Vì vậy để giảm áp suất bảoquản CO2 xuống áp suất dưới 20 kg/cm2 cần thiết phải hạ nhiệt độ bảo quản xuống rấtthấp cỡ (- 30 ÷ -35oC)
e Làm lạnh nước.
Nước lạnh được sử dụng trong nhà máy bia với nhiều mục đích khác nhau, đặcbiệt được sử dụng để làm lạnh nhanh dịch đường sau khi được houblon hoá đếnkhoảng 20oC Việc sử dụng nước 1oC là một giải pháp rất hữu hiệu và kinh tế trongcác nhà máy bia hiện đại Phụ tải nhiệt của các mẻ nấu theo thời gian trong ngàykhông đều và liên tực mà có dạng hình xung Khi các mẻ nấu hoàn thành yêu cầuphải tiến hành làm lạnh rất nhanh Rõ ràng nếu sử dụng làm lạnh trực tiếp thì côngsuất máy lạnh sẽ rất lớn
Việc sử dụng nước lạnh để hạ lạnh nhanh dịch đường cho phép trữ một lượnglạnh đáng kể để làm lạnh dịch đường của các mẻ nấu một cách nhanh chóng Điềunày cho phép không cần có hệ thống lạnh lớn nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu Nướcđược làm lạnh nhờ glycol đến khoảng 1oC qua thiết bị làm lạnh nhanh kiểu tấm bản
f Làm lạnh hầm bảo quản tank lên men và điều hoà.
Trong một số nhà máy công nghệ cũ, bia được bảo quản lạnh trong các hầmlàm lạnh, trong trường hợp này cần cung cấp lạnh để làm lạnh hầm bảo quản
Có thể sử dụng lạnh của glycol để điều hoà không khí trong một số khu vựcnhất định của nhà máy, các phòng bảo quản hoa vv
3.2.2 Ứng dụng trong công nghiệp hoá chất
Trong công nghiệp hoá chất như hoá lỏng các chất khí là sản phẩm của côngnghiệp hoá học như clo, amôniắc, cacbonnic, sunfuarơ, các loại chất đốt, các khí sinhhọc vv
Trang 10Hoá lỏng và tách các chất khí từ không khí là một ngành công nghiệp hết sứcquan trọng, có ý nghĩa vô cùng to lớn với ngành luyện kim, chế tạo máy, y học,ngành sản xuất chế tạo cơ khí, phân đạm, chất tải lạnh vv Các loạt khí trơ như nêôn,agôn vv được sử dụng trong công nghiệp hoá chất và sản xuất bóng đèn Việc sảnxuất vải sợi, tơ, cao su nhân tạo, phim ảnh được sự hỗ trợ tích cực của kỹ thuật lạnh.Thí dụ trong quy trình sản xuất tơ nhân tạo người ta phải làm lạnh bể quay tơ xuốngnhiệt độ thấp đúng yêu cầu công nghệ thì chất lượng mới đảm bảo 2
Cao su và các chất dẻo khi hạ nhiệt độ xuống thấp sẽ trở nên dòn và dễ vỡ nhưthuỷ tinh Nhờ đặc tính này người ta có thể chế tạo được cao su bột Khi hoà trộn vớibột sắt để tạo nên cao su từ tính hoặc hoà trộn với phụ gia nào đó có thể đạt được độđồng đều rất cao
Trong công nghiệp hoá chất cũng sử dụng lạnh rất nhiều trong các quy trìnhsản xuất khác nhau để tạo ra nhiệt độ lạnh thích hợp nhất cho từng hoá chất
3.2.3 Ứng dụng trong điều hoà không khí
Ngày nay kỹ thuật điều hoà được sử dụng rất rộng rãi trong đời sống và trongcông nghiệp Khâu quan trọng nhất trong các hệ thống điều hoà không khí đó là hệthống lạnh
Máy lạnh được sử dụng để xử lý nhiệt ẩm không khí trước khi cấp vào phòng.Máy lạnh không chỉ được sử dụng để làm lạnh về mùa hè mà còn được đảo chiều đểsưởi ấm mùa đông
Các hệ thống điều hoà trong công nghiệp:
Trong nhiều ngành công nghiệp để sản xuất ra các sản phẩm có chất lượng kỹthuật cao đòi hỏi phải duy trì nhiệt độ, độ ẩm trong một giới hạn nhất định Ví dụ nhưtrong ngành cơ khí chính xác, thiết bị quang học, trong công nghiệp bánh kẹo, trongngành điện tử vv
Trong các ngành công nghiệp nhẹ điều hoà không khí cũng được sử dụngnhiều như trong công nghiệp dệt, công nghiệp thuốc lá vv
Trang 113.2.4 Ứng dụng trong kỹ thuật đo và tự động
Áp suất bay hơi của một chất lỏng luôn phụ thuộc vào nhiệt độ vì vậy người taứng dụng hiện tượng này trong các dụng cụ đo lường như đồng hồ áp suất, nhiệt kế,trong các rơ le áp suất vv
Hiệu ứng nhiệt điện phản ánh mối quan hệ của độ chênh nhiệt độ 2 đầu cặpnhiệt với dòng điện chạy qua mạch cặp nhiệt điện ứng dụng hiện tượng này người ta
đã tạo ra các dụng cụ đo nhiệt độ, áp suất hoặc thiết bị điều khiển tự động
3 2.5 Ứng dụng trong thể thao
Trong một số bộ môn thi đấu trong nhà người ta duy trì nhiệt độ thấp để khônglàm ảnh hưởng tới sức khoẻ và nâng cao thành tích của vận động viên Trong hầu hếtcác nhà thi đấu đều có trang bị các hệ thống điều hoà không khí
Trong thể thao kỹ thuật lạnh được ứng dụng khá rộng rãi Trong môn trượtbăng nghệ thuật, để tạo ra các sân băng người ta dùng hệ thống lạnh để tạo băng theoyêu cầu
3.2.6 Ứng dụng trong sấy thăng hoa
Vật sấy được làm lạnh xuống dưới -20oC và được sấy bằng cách hút chânkhông Đây là một phương pháp hiện đại và không làm ảnh hưởng đến chất lượng sảnphẩm Vật phẩm hầu như được rút ẩm hoàn toàn khi sấy nên sản phẩm trở thành bộtbảo quản và vận chuyển dễ dàng Giá thành sản phẩm cao nên người ta chỉ ứng dụng
để sấy các vật phẩm đặc biệt như các dược liệu quý hiếm, máu, các loại thuốc,hócmôn
Quá trình thực hiện theo tuần tự sau: đầu tiên người ta kết đông sản phẩmxuống khoảng -20oC, sau đó rút nước ra sản phẩm bằng cách thăng hoa các tinh thểnước hoá đá trong sản phẩm nhờ hút chân không cao
II. Tổng quan về hệ thống lạnh Chiller.
Trang 121. Khái niệm Chiller.
Chiller là loại phát sinh ra nguồn lạnh để làm lạnh các đồ vật, thực phẩm Ởmáy lạnh người ta luôn thấy 1 nguồn lạnh và 1 nguồn nóng hơn môi trường xungquanh dù chạy với nguyên lý nào Thực ra máy lạnh củng là máy bơm nhiệt Tùy theocách sử dụng mà người ta gọi cho thích hợp Ở máy lạnh nguồn lạnh được sử dụng làmục đích chính trong khi máy bơm nhiệt nguồn nóng chủ yếu phục vụ chính cho yêucầu Nhiều trường hợp thuận lợi ta có thể thiết kế sử dụng cả 2 nguồn nóng và nguồnlạnh tiết kiệm được nhiều năng lương Là máy sản xuất nước lạnh dùng trong hệthống điều hòa không khí trung tâm,công nghiệp chế biến
Thực chất máy chiller gồm 4 thiết bị chính của chu trình nhiệt căn bản là máynén, van tiết lưu, thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi Ngoài ra có thêm một số thiết
bị khác nữa Chiller phải đạt tiêu chuẩn theo ARI việc phân loại chiller có nhiều cách:theo máy nén ( Piston ,trục vít, xoắn ốc, ly tâm ), theo ngưng tụ như giải nhiệt nước (water-cooled), hay giải nhiệt gió(Air-cooled), thiết bị hồi nhiệt (heat recovery), loạilưu lượng qua bình bốc hơi không thay đổi hay thay đổi lưu lượng nước,…
2. Hệ thống lạnh chiller.
2.1.Phân loai.
Máy lạnh được chia làm 2 loại chính: máy lạnh động cơ, sử dụng động cơ làmáy nén khí để hoạt động và loại máy lạnh thẩm thấu để vận hành trong quá trìnhtrao đổi nhiệt Mỗi loại máy lạnh đều có ưu nhược điểm riêng; máy lạnh cơ động thìnăng động hơn, được thiết kế gọn gàng hơn, máy lạnh dùng môi chất thẩm thấu thì ít
cơ động hơn và thiết kế cũng cồng kềnh hơn,nhưng lại không phụ thuộc vào điệnnăng, mà dùng trực tiếp nguồn năng lượng đầu vào như dầu khí, than đá hoặc nguồnnhiệt năng khác để tái tạo lại hệ thống môi chất thẩm thấu chạy máy
* Máy lạnh động cơ:
- Đây là loại máy phổ biến, sử dụng máy nén, van tiết lưu, dàn lạnh và bìnhngưng là các bộ phận then chốt Trong chu trình khép kín, máy nén với công suất QN
Trang 13sẽ hút ga lạnh từ dàn lạnh Qo và nén ga lạnh vào bình ngưng với áp suất và nhiệt độcao Trong bình ngưng ga lạnh được hóa lỏng và đưa 1 lượng nhiệt năng ngưng tụ QK
ra môi trường xung quanh Ga lạnh dạng lỏng đi qua van tiết lưu áp suất được giảmxuống thấp, một phần ga lạnh được bốc hơi ở dàn lạnh,quá trình bốc hơi sẽ hút 1công suất lạnh Qk từ môi trường được làm lạnh như thực phẩm, đồ vật,… Theo địnhluật bảo toàn năng lượng ta có phương trình cho chu trình nhiệt động khép kín nhưsau:
• Qk = QN + Qo
• Công suất ngưng tụ = Công suất lạnh + Công suất máy
Máy lạnh cơ động được dùng phổ biến rộng rãi trong đời sống hàng ngày như
tủ lạnh, tủ đông, máy điều hòa không khí, kho lạnh, nhà máy sản xuất bia và côngnghiệp hóa chất…
* Máy lạnh dùng môi chất thẩm thấu hòa tan:
Máy lạnh loại này không cần sử dụng máy nén, mà sử dụng môi chất thẩm thấuhòa tan để thẩm thấu ga lạnh trong quy trình trao đổi nhiệt làm lạnh Trong quá trìnhthẩm thấu ga lạnh sẽ sinh ra nhiệt và được thiết kế làm mát dung dịch Khi dung dich
đã hút thẩm thấu no ga lạnh, dung dịch bõa hòa ga lạnh sẽ được hâm nóng qua hệthống dầu khí hoặc nguồn năng lượng khác,để đuổi ga lạnh ra khỏi dung dịch: đây làquá trình tái tạo dung dịch để tái sử dụng lại trong chu trình nhiệt động khép kín,trong khi ga lạnh sẽ được ngưng tụ lại và tái sử dụng
Hệ thống lạnh chiller là sự kết hợp một cách khoa học có tính toán hoạt độngnhịp nhàng của các thành phần trong hệ thống
Hệ thống cơ bản gồm 4 thành phần chính:
- Cụm trung tâm nước water chiller
- Hệ thống đường ống nước lạnh và bơm nước lạnh
- Hệ thống tái sử dụng trực tiếp: AHU, FCU, PAU, PHE…
Trang 14- Hệ thống cooling tower đối với Chiller giải nhiệt nước.
Hình 2.1: Hệ thống lạnh Chiller.
2.2 Cụm water cooled chiller
Hình 2.2: Cụm trung tâm nước water chiller.
Cụm trung tâm nước water chiller là trung tâm của hệ thống, Tiêu thụ điệnnăng lớn nhất, giá thành cao nhất so với thiết bị khác Được sản xuất hàng loạt côngnghiệp theo những công suất định sẳn tại các nước có nền công nghệ cao Cụm trungtâm nước water chiller gồm 3 phần chính là:
- Máy nén : Có rất nhiều dạng, nhưng phổ biến là loại trục vít, máy nénkín, máy nén pittong nửa kín
Trang 15- Thiết bị ngưng tụ: Tùy thuộc vào hình thức giải nhiệt mà thiết bị ngưng
tụ là bình hay giàn ngưng Khi giải nhiệt bằng nước thì sử dụng bình ngưng, khi giảinhiệt bằng gió thì ta sử dụng dàn ngưng Nếu giải nhiệt bằng nước thì hệ thống cóthêm tháp giải nhiệt và bơm nước giải nhiệt Trên thực tế nước ta hay sử dụng thiết bịngưng tụ giải nhiệt nước vì hiệu quả cao và ổn định hơn
- Thiết bị bay hơi: Bình bay hơi thường sử dụng là bình bay hơi ống đồng
có cánh Môi chất lạnh sôi ngoài ống, nước chảy trong ống Bình bay hơi được bọccách nhiệt và được duy trì nhiệt độ không được đưới quá 7oC nhằm ngăn ngừa nướcđóng băng gây nổ vỡ bình Công dụng của bình bay hơi là làm lạnh nước
2.2 Hệ thống đường ống nước lạnh và bơm nước lạnh
Hình 2.3: Hệ thống đường ống nước lạnh và bơm nước lạnh
• Bơm nước
Trang 16Chịu trách nhiệm bơm nước lạnh qua chiller đến tải sử dụng trực tiếp ( nướclạnh trao đổi qua tấm PHE, AHU, FCU…) Hiệu suất cao hơn nếu mỗi chiller có mộtbơm riêng, loại bơm sử dụng là loại bơm có độ ồn nhỏ và cột áp khồn lớn lắm (vì cânbằng tuần hoàn kín giữa cột áp đi và cột áp về).
Lưu lượng nước bơm qua chiller luôn phải được giữ ổn định, không tang haygiảm công suất lưu lượng bơm bằng biến tần nếu không có sử kết hợp khoa học của
hệ thống
Chọn công suất bơm dựa vào cột áp và lưu lượng nước ( lưu lượng có sẵntheo thông số chiller đã chọn) Việc tính toán cột áp bơm có phần phức tạp do cácthông số tính toán nhiều ( lưu lượng nước, độ dài đường ống, độ cao, sụt áp qua co,cút, tê…)
• Đường ống
Thường là ống thép đen được bọc cách nhiệt với đường ống nước lạnh.Ốngthép đen hay ống đồng với đường ống dẫn nước nóng dẫn ra cooling tower Hiện nayngười ta bắt đầu thiết kế sang ống nhựa PPR cho hệ thống chiller, một số công trình
sử dụng loại ống này hiện nay sử dụng rất tốt
Người ta sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau làm đường ống cụ thể như sau:
2.3. Hệ thống tải sử dụng trực tiếp AHU, FCU, PAU…
Trang 17Hệ Thống AHU (Air handling unit), FCU (Fan Coil Unit), PAU (Primary AirUnit) hay MAU (Make Up Air):AHU, FCU, PAU bản chất giống nhau nhưng khácmục đích sử dụng
- AHU: là bộ xử lý nhiệt ẩm hệ thống ống gió trung tâm và chia ra làm nhiềuống gió phụ đi vào không gian điều hòa Như vậy một AHU có thể có nhiều lớp lọcbụi, nhiều dàn coil ống đồng (nước nóng hoặc lạnh) theo điều kiện xử lý yêu cầu vàdùng cho một không gian lớn
Hình 2.4: Mô hình AHU
- FCU: thì dùng cho nhiều phòng nhỏ hay khu vực nhỏ nơi mà hệ thống ốnggió của AHU không thể tới được, hay với yêu cầu một vài phòng nằm trong khu vựcvới yêu cầu nhiệt độ và độ ẩm khác với AHU đang lắp sử dụng FCU không xử línhiệt ẩm tốt bằng AHU (do kích thước sản xuất hạn chế) Nên với yêu cầu đòi hỏicao ta bắt buột sử dụng thêm bộ xử lý PAU (lọc, làm lạnh,gia nhiệt, tách ẩm hay tạoẩm) được lắp bên ngoài và nối ống gió cho nhiều FCU bên trong
Trang 18Hình 2.5 Dàn lạnh FCU
- PAU: Luôn cấp gió khô hơn không khí trong không gian điều hòa Khô ở đâynói đến độ chứa hơi ( hay độ khô), không phải độ ẩm tương đối ( vì gió sao khi ra coilFCU thì có độ ẩm tương đối cao 85~95%).Luôn cấp gió nhiệt độ càng thấp ( >9 nếudùng VAV, > 11 nếu dùng CAV) khi có thể, khi này sẽ giảm được size của FCU hayIndoor Unit
2.4 Cooling tower.
Trong hệ thống lạnh giải nhiệt bằng nước bắt buộc phải sử dụng tháp giảinhiệt.Tháp giải nhiệt được sử dụng giải nhiệt nước làm mát bình ngưng trong hệthống lạnh
Tháp giải nhiệt có thân và đáy đươc làm bằng vật liệu composit.Bên trong cócác khối bằng nhựa có tác dụng làm tơi nước, tang bề mặt tiếp xúc, thường có haikhối.Ngoài ra bên trong còn có hệ thống phun nước, quạt hướng trục.Hệ thống phunnước quay quanh trục khi có nước phun.Mô tơ quạt đặt trên đỉnh tháp.Xung quanhphần than còn có các tấm lưới, có thể dễ dàng tháo ra để vệ sinh đáy tháp, cho phépquan sát tình hình nước trong tháp nhưng vẫn ngăn cản rác có thể rơi vào bên trongtháp Thân tháp được lắp từ một vài tấm riêng biệt, các vị trí lắp tạo thành gân tăngsức bền cho tháp