Nghiên cứu ứng dụng thay thế máy nén 2 cấp piston trên tàu thủy

Kỹ thuật lạnh là một ngành được phát triển trên 100 năm nay. Ngay từ những ngày đầu mới phát triển, các nhà khoa học đã thấy được tính ưu việt và khả năng ứng dụng rộng rãi vào đời sống con người trong rất nhiều lĩnh vực như : điều hòa không khí, bảo quản lạnh , đông lạnh thực phẩm và rất nhiều ngành kỹ thuật khác có liên quan. Cùng với sự phát triển kinh tế thì nhu cầu giao lưu thương mại , du lịch giữa các nơi cũng ngày càng phát triển. Để phục vụ tốt cho việc giao lưu ấy thì cần phải có các phương tiện vận tải lạnh , cần có kho lạnh trữ thực phẩm , hệ thống điều hòa không khí phục vụ sinh hoạt cho hàng ngàn người trên tàu. Trên đất liền, giữa các địa điểm có đường sắt nối liền thì vận chuyển lạnh bằng tàu hỏa là kinh tế nhất nhưng thực tế khối lượng vận chuyển phải lớn mới kinh tế. Trên các đoạn đường không có đường sắt, giữa các kho lạnh phân phối và tiêu dùng hoặc giữa nơi đánh bắt và chế biến thì vận chuyển bằng ôtô và container là kinh tế và tiện lợi nhất. Trong việc vận chuyển sản phẩm lạnh và đông lạnh giữa các châu lục , tàu thủy là phương tiện duy nhất, kinh tế nhất. Cũng nhờ có tàu thủy mà có thể đánh bắt hải sản lâu ngày trên biển. Như vậy để phục vụ nhu cầu du lịch ngày càng cao của con người, đảm bảo chất lượng , đa dạng về sản phẩm thì không thể thiếu các phương tiện vận chuyển khác nhau bằng đường thủy, đường bộ, đường không . Tàu thủy chế tạo ngày càng lớn hơn , đi biển nhiều ngày hơn . Trên tàu không thể thiếu được hệ thống điều hòa không khí và kho lanh bảo quản thực phẩm. Máy nén 2 cấp pittong đã được sử dụng từ lâu đã mang lại hiệu quả nhất định cho hệ thống lạnh trên tàu thủy. Nhưng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và đời sống , để chọn một máy nén thích hợp cho hệ thống lạnh lại phải dựa vào nhiều tiêu chí. Với mong muốn đó trong quá trình tìm hiểu tôi thấy nhiều điểm mới đối với máy nén trục vít sử dụng economiser. tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng thay thế máy nén 2 cấp piston trên tàu thủy bằng máy nén trục vít sử dụng economiser

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Kỹ thuật lạnh ngành phát triển 100 năm Ngay từ ngày đầu phát triển, nhà khoa học thấy tính ưu việt khả ứng dụng rộng rãi vào đời sống người nhiều lĩnh vực : điều hòa khơng khí, bảo quản lạnh , đơng lạnh thực phẩm nhiều ngành kỹ thuật khác có liên quan Cùng với phát triển kinh tế nhu cầu giao lưu thương mại , du lịch nơi ngày phát triển Để phục vụ tốt cho việc giao lưu cần phải có phương tiện vận tải lạnh , cần có kho lạnh trữ thực phẩm , hệ thống điều hòa khơng khí phục vụ sinh hoạt cho hàng ngàn người tàu Trên đất liền, địa điểm có đường sắt nối liền vận chuyển lạnh tàu hỏa kinh tế thực tế khối lượng vận chuyển phải lớn kinh tế Trên đoạn đường khơng có đường sắt, kho lạnh phân phối tiêu dùng nơi đánh bắt chế biến vận chuyển ơtơ container kinh tế tiện lợi Trong việc vận chuyển sản phẩm lạnh đơng lạnh châu lục , tàu thủy phương tiện nhất, kinh tế Cũng nhờ có tàu thủy mà đánh bắt hải sản lâu ngày biển Như để phục vụ nhu cầu du lịch ngày cao người, đảm bảo chất lượng , đa dạng sản phẩm khơng thể thiếu phương tiện vận chuyển khác đường thủy, đường bộ, đường khơng Tàu thủy chế tạo ngày lớn , biển nhiều ngày Trên tàu khơng thể thiếu hệ thống điều hòa khơng khí kho lanh bảo quản thực phẩm Máy nén cấp pittong sử dụng từ lâu mang lại hiệu định cho hệ thống lạnh tàu thủy Nhưng với phát triển khơng ngừng khoa học kỹ thuật đời sống , để chọn máy nén thích hợp cho hệ thống lạnh lại phải dựa vào nhiều tiêu chí Với mong muốn q trình tìm hiểu tơi thấy nhiều điểm máy nén trục vít sử dụng economiser tơi thực đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng thay máy nén cấp piston tàu thủy máy nén trục vít sử dụng economiser” Mục đích nghiên cứu Làm rõ tính ưu việt máy nén trục vít sử dụng economiser, phạm vi rõ nét thể tính ưu việt Chọn máy nén theo phương pháp tính tốn thơng thường, chọn máy nén theo phần mềm bitzer Ứng dụng phần mềm bitzer để chọn máy nén thiết bị phụ nhanh chóng ,phù hợp tiêu chí sử dụng Đối tượng phạm vi nghiên cứu Máy nén lạnh loại,các thiết bị phụ hệ thống máy, chu trình máy nén lạnh Máy nén trục vít sử dung economiser Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng phương pháp phân tích thống kê, so sánh, phương pháp tốn, phương pháp tổng hợp phân tích kinh nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn việc nghiên cứu -Về lý thuyết: Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu khoa học để xác định tính khách quan sử dụng loại máy nén lạnh Đề tài điểm cần quan tâm chọn sử dụng máy nén độ tin cậy thiết bị, tuổi thọ, suất lạnh, chi phí đầu tư ban đầu, chi phí điện năng, giảm nhiễm mơi trường, sử dụng mơi chất khơng gây hại cho mơi trường, tiết kiệm khơng gian lắp đặt Đề tài chọn máy nén trục vít sử dụng economiser với nhiều đặc điểm ưu việt -Về thực tiễn: Đề tài phạm vi ứng dụng máy nén truc vít sử dụng economiser tàu cần hệ thống lạnh điều hòa khơng cỡ lớn nhiệt độ làm lạnh sâu, làm lạnh nhanh Khơng có lợi ứng dụng vào hệ thống lạnh điều hòa khơng khí vừa nhỏ Ứng dụng phần mềm bitzer để chọn máy nén thiết bị khác phù hợp Phổ biến việc sử dụng máy nén trục vít Thực tế nước ngồi sử dụng nhiều Kết cấu luận án Kết cấu luận án gồm chương :Mở đầu, kết luận chương Chương 1:Tổng quan Chương 2:Tính tốn chu trình hệ thống lạnh cấp nén Chương 3:Tính tốn thay đánh giá kết Kết đat điểm luận án Đề tài nghiên cứu tính ưu việt máy nén trục vít phạm vi ứng dụng Máy nén trục vít sử dụng economiser cần phổ biến lĩnh vực giao thơng, bệnh viện, nhà chung cư, kho bảo quản thực phẩm cỡ lớn , … Hệ số COP, nhiệt độ tầm nén, dòng khởi động nhân tố ảnh hưởng đến độ an tồn người tính hiệu máy móc Rất nhiều yếu tố khác cần bạn đọc tiếp tục nghiên cứu Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan máy nén lạnh 1.1.1 Đònh nghóa Máy nén lạnh loại máy nén đặt biệt dùng kỹ thuật lạnh để hút áp suất thấp, nhiệt độ thấp sinh dàn bay nén lên áp suất cao để đẩy vào dàn ngưng tụ, đảm bảo tuần hoàn môi chất cách hợp lý hệ thống lạnh Máy nén phận quan trọng hệ thống lạnh Công suất, chất lượng, tuổi thọ độ tin cậy hệ thống lạnh chủ yếu máy nén đònh 1.1.2 Phân loại máy nén lạnh Bảng 1.1 Phân loại tổng quát máy nén lạnh dùng máy lạnh nén Máy nén lạnh Máy nén thể tích Máy nén động học Máy nén Piston dao Máy nén Piston Máy nén động quay Turbine  Piston trượt  Trục vít  Con lắc  Rôto lăn  Kiểu màng  Rôto trượt   Ly tâm Rôto xoắn ốc Bảng 1.2 Giới thiệu ưu nhược điểm máy nén piston, trục vít turbine Loại máy nén Piston trượt Trục vít Turbine Đặc tính kỹ thuật Năng suất Tỷ số nén tối đa 0,00015 ÷ 1,5m3/s 0,055 ÷ m3/s Tối thiểu 0,3 m3/s trạng thái hút trạng thái hút trạng thái nén  = ÷ 12  = 20 Phụ thuộc vào p = MPa môi chất kết hiệu áp suất cấp nén cấu máy nén Dạng nén Xung động Tương đối ổn Ổn đònh đònh Lưu lượng thể tích Ít phụ thuộc thay đổi áp suất nén Khả điều chỉnh suất giữ Hầu giữ nguyên Hạn chế theo từ Điều chỉnh vô Điều chỉnh vô nấc cấp không hạn cấp có giới hạn chế xuống đến thiết bò điều 10% chỉnh Ít gây trở ngại nguyên tốc độ vòng quay Đối với tượng Va đập thuỷ lực Không gây trở lỏng vào đường hút (va Đây vấn đề ngại đập thuỷ lực) Rất phụ thuộc nan giải Số chi tiết bò mài mòn Nhiều Rất Yêu cầu diên tích lắp Nhiều Trung bình Ít Hở, kín, kín Hở, kín Hở, kín Ít, đơn giản,dễ Nhỏ Cần thiết có đặt Kiểu máy Yêu cầu bảo dưỡng dàng kiến thức thận trọng cao Vốn đầu tư Thuận lợi Thuận lợi cho Nhỏ cho cho suất suất từ suất từ MW 1,5 MW trở lên MW trở lên, đặc biệt ĐHKK 1.1.2.1 Máy nén piston Bảng 1.3.Các đặc điểm máy nén hở, kín nửa kín Đặc điểm Máy nén hở Máy nén nửa kín Máy nén kín Đặc điểm cấu Trục thò khỏi Động lắp chung Động tạo khả thân máy, có đệm vỏ máy nén, máy nén đặt giữ kín kín cổ trục, đệm kín đệm kín mặt bích vỏ hàn chi tiết chuyển tónh nên việc giữ kín kín, tuyệt đối động quay, dễ rò ró dễ dàng kín Trung bình, lớn Nhỏ, trung bình Nhỏ, nhỏ lớn lớn Công suất động (trung bình) khoang môi chất môi chất Năng suất lạnh ≤ 30 kW Khả bảo dưỡng, Dễ Khó Rất khó sữa chữa Môi chất Đặc điểm tốc Sử dụng cho Chỉ sử dụng cho môi chất không dẫn tất loại môi điện freon, không sử dụng cho NH3, chất NH3 ăn mòn dây đồng Chậm Có thể đạt n max 3600 vòng/phút Có tổn thất qua đai Không có tổn thất truyền động độ Tổn thất truyền động Khả khớp Vô cấp qua bánh đai Hạn chế qua thay đổi số cặp cực điều chỉnh tốc độ Yêu cầu độ Vừa phải (do chi Cao (các van chi tiết làm bền chi tiết tiết làm việc với việc với tốc độ lớn, tải thay đổi nhanh công nghệ gia tốc độ chậm nên nên vật liệu công nghệ gia công công vật liệu công đòi hỏi khắt khe) nghệ gia công không yêu cầu khắt khe) 1.1.2.2 Máy nén trục vít Máy nén trục vít giữ vò trí quan trọng kỹ thuật lạnh máy nén trục vít có loạt ưu điểm so với máy nén pittông trượt Máy nén trục vít thường thiết kế, chế tạo với suất hút lý thuyết từ 400 ÷ 5000 m3/h cho tất lọai môi chất lạnh R12, R502, R22 amoniac (NH3) Hoặc máy nén cỡ nhỏ có suất hút xuống tới 84 m3/h a Cấu tạo Có nhiềàu dạng cấu tạo máy nén trục vít loại vít sử dụng nhiều Hai trục cấu tạo không giống mà có trục trục phụ Trục có lồi trục chủ động, trục gọi trục đực Trục phụ có lõm trục phụ gọi trục Hai trục ăn khớp với với thân máy trục quay tạo khoang hút, nén đẩy, nhiên bề mặt không tiếp xúc với Hình 1.1 Hình cấu tạo bên máy nén trục vít vít Để làm kín khoang người ta bố trí lổ phun dầu thân Dầu tràn vào khoang có độ nhớt cao, dầu làm kín khe bề mặt tiếp xúc Ngoài máy nén trục vít kiểu vít người ta chế tạo loại trục vít loại vít Nguyên lý làm việc máy nén trục vít tương tự máy nén trục vít Máy nén trục vít cần phải có thêm bánh hình bố trí bên sườn trục vít để tạo khoang tích thay dđổi lớn dần trình hút bé dần trình nén đẩy Trục vít chế tạo thép bánh thường chế tạo chất dẻo cần thay sau khoảng 25.000h vận hành b Hệ số cấp  Máy nén trục vít van hút, van đẩy nên tổn thất tiết lưu nhiệt độ cuối tầm thấp nên hệ số cấp  máy nén trục vít cao hẳn so với máy nén pittông Hệ số cấp máy trục vít có tỷ lệ giảm nhỏ nên sử dụng máy nén đến tỷ số nén  =20 c Điều chỉnh suất lạnh Năng suất lạnh điều chỉnh vô cấp từ 100% xuống đến 10% máy nén trục vít điều chỉnh trượt di chuyển song song với trục trục vít nhờ điều chỉnh diện tích cửa xả thân máy d Nhiệt độ cuối tầm nén tỉ số nén Nhiệt độ cuối tầm nén t2 phụ thuộc vào số mũ đọan nhiệt k môi chất lạnh, vào chế độ vận hành vào loại máy nén Nhiệt độ cuối tầm nén máy nén pittông đặc biệt máy nén amoniac cao Do phải hạn chế nhiệt độ cuối tầm nén nên phải hạn chế tỷ số nén máy nén pittông Đối với máy nén pittông thường t2 ≤ 140 0C nên tỷ số nén môi chất amoniac  ≤ R12, R502 R22  ≤ 12 Nhiệt độ cuối tầm nén máy nén trục vít ngược lại thấp phun tràn dầu buồng nén dầu hấp thụ toàn nhiệt lượng trình nén sinh Chính vậy, tỷ số nén máy nén trục vít đạt cao  = pk/p0 = 20 hiệu áp suất khoang đẩy khoang hút đạt cao p = pk – p0 = 20 bar tỷ số nén Đây ưu điểm hẳn máy nén trục vít so với máy nén pittông với tỷ số áp suất đó, đạt nhiệt độ thấp buồng lạnh với cấp nén dùng máy nén pittông bắt buộc phải dùng chu trình cấp kồng kềnh phức tạp Một ưu điểm với cấu tạo đặc biệt máy nén trục vít đưa có áp suất trung gian hòa trộn để làm mát trung gian máy nén, nâng cao hiệu suất lạnh e Tổ máy nén trục vít Khác với máy nén pittông, máy nén trục vít đòi hỏi nhiều thiết bò kèm đặc biệt hệ thống phun dầu 1.1.2.3 Máy nén rôtô Máy nén rôtô loại máy nén thể tích Quá trình hút, nén đẩy thực nhờ thay đổi thể tích không khí giới hạn pittông xilanh Điều khác biệt máy nén rôtô với máy nén pittông trượt pittông lăn pittông quay Có nhiều loại máy nén rôtô khác 1.2 Tác nhân lạnh ảnh hưởng đến mơi trường 1.2.1 Tác nhân lạnh Tác nhân lạnh thuật ngữ dùng để đến chất dùng thiết bị, hệ thống làm lạnh dân dụng, cơng nghiệp thương mại (trong máy lạnh dân dụng thường gọi gas lạnh) 1.2.2 Các yếu tố Từ yếu tố trực tiếp gián tiếp, việc lựa chọn sử dụng tác nhân lạnh cần dựa cân bao gồm:  ODP – Khả ảnh hưởng đến tầng ozone  GWP – Khả ảnh hưởng đến nóng lên tồn cầu  Lượng rò rỉ  Thời gian tồn khí  Hiệu suất 1.3 Tổng quan hệ thống lạnh tàu biển 1.3.1 Hệ thống điều hồ khơng khí tàu biển 1.3.1.1 Ngun lý chung hệ thống điều hòa khơng khí là: Hệ thống máy lạnh cung cấp lạnh cho dàn lạnh Khơng khí quạt đẩy qua dàn lạnh để hạ nhiệt độ ngưng tụ ẩm (hơi nước khơng khí), sau Bảng3.13 Tóm tắt so sánh kết thơng số kỹ thuật máy nén trục vít bán kín nhiệt độ ngưng tụ tk = 400C tk = 300C Máy nén trục vít bán kín Thơng số kỹ thuật Nhiệt độ ngưng tụ, tk (0C) Natural (N) 40 External (E) 30 40 Internal Heat Exchanger 30 Mơi chất lạnh Economiser (Eco) (IHE) 40 30 40 30 R22 Model HSN8591-160-40P Số cụm máy nén HSN8571-125-40P HSN7471-75-40P Năng suất lạnh, Q0 (kW) 174,2 180,2 174,2 180,2 204 230 156,5 161,7 Cơng suất động cơ, Pe (kW) 92,5 77,7 92,5 77,7 134,3 115,2 98,8 89,6 Hệ số COP 1,88 2,32 1,88 2,32 1,52 1,58 1,8 Nhiệt độ nén, tn (0C) 139,9 112,8 139,9 112,8 131,4 107,2 131 118,9 Dòng khởi động, I (A) 154,7 132,8 154,7 132,8 236 210 159,5 145,9 * Nhận xét: Bảng tóm tắt so sánh kết thơng số kỹ thuật máy nén trục vít bán kín nhiệt độ ngưng tụ tk = 400C tk = 300C cho ta thấy: - Cùng mơi chất lạnh R22 model máy nén HSN8591-160-40P nhau, số cụm máy nén lạnh 1, ta thấy suất lạnh phương pháp làm lạnh: Natural (N), External (E) 174,2 kW mức nhiệt độ ngưng t k = 400C 180,2 kW mức nhiệt độ ngưng tk = 300C Phương pháp làm lạnh Economiser (Eco) nhỏ mức nhiệt độ ngưng tk = 400C (156,5 kW) lớn mức nhiệt độ ngưng tk = 300C (161,7 kW) model máy nén nhỏ HSN7471-75-40P Còn phương pháp làm lạnh Internal Heat Exchanger (IHE) có suất lạnh cao mức nhiệt độ ngưng tk = 400C (204 kW) mức nhiệt độ ngưng tk = 300C (204 kW) với model máy nén lạnh lớn HSN8571125-40P - Tương tự cơng suất động Pe, hệ số COP, nhiệt độ tầm nén tn dòng khởi động I  Như trường hợp (tk = 400C tk = 300C) ta phương pháp làm lạnh Natural (N), External (E) cho hệ số cơng suất lạnh Q0 cao nhất, cơng suất động Pe nhỏ (ít tốn nhất) hệ số COP cao Tuy nhiên nhiệt độ nén dòng khởi động cao gây nguy hiểm cho cho thiết bị người vận hành, điều đồng nghĩa với chi phí đầu tư ban đầu tăng Phương pháp làm lạnh Economiser (Eco) có suất lạnh gần phương pháp làm lạnh Natural (N), External (E) hệ số COP nhỏ hơn, nhiên nhiệt độ nén lại nhỏ đảm bảo an tồn cho thiết bị người vận hành chi phí đầu tư khơng cao Còn phương pháp làm lạnh Internal Heat Exchanger (IHE) cho suất lạnh cao, nhiên cơng suất động cơ, nhiệt độ tầm nén dòng khởi động cao mà hệ số COP khơng cao, chi phí đầu tư ban đầu cao mà độ an tồn cho thiết bị người khơng cao - Năng suất lạnh nhiệt độ ngưng tk = 400C nhỏ mức nhiệt độ ngưng tk = 300C phương pháp làm lạnh: Natural (N), External (E), Economiser (Eco) Internal Heat Exchanger (IHE), ta thấy điều hồn tồn phù hợp với lý thuyết Bảng3.14 Tóm tắt so sánh kết thơng số kỹ thuật máy nén trục vít hở nhiệt độ ngưng tụ tk = 400C tk = 300C Máy nén trục vít hở Internal Heat Thơng số kỹ thuật Natural (N) External (E) Exchanger Economiser (Eco) (IHE) Nhiệt độ ngưng tụ, tk ( C) 40 Mơi chất lạnh Model 30 40 30 R22 R717 OSN7461-K OSNA8571-K 40 30 40 30 40 30 40 R22 OSN7461-K Số cụm máy nén 30 R717 OSN8571-K OSN7471-K OSNA7471-K Năng suất lạnh, Q0 (kW) 150,7 156,3 197,3 217 150,7 156,3 210 237 161,1 170,1 150,3 158,3 Cơng suất động cơ, Pe (kW) 75,3 63 133,8 108,9 75,3 63 128,5 110,2 91,4 74,6 85,9 72,5 2,48 1,47 1,99 2,48 1,64 2,15 1,76 2,28 1,75 2,18 132,6 105,9 293 229 132,6 105,9 122,9 100,3 119,4 97,6 252 211 - - - - - - - - - - - - Hệ số COP Nhiệt độ nén, tn ( C) Dòng khởi động, I (A) * Nhận xét: Bảng tóm tắt so sánh kết thơng số kỹ thuật máy nén trục vít hở nhiệt độ ngưng tụ tk = 400C tk = 300C cho ta thấy: - Cùng mơi chất lạnh R22, số cụm máy nén lạnh 2, ta thấy suất lạnh phương pháp làm lạnh: Natural (N), External (E) 150,7 kW mức nhiệt độ ngưng tk = 400C 156,3 kW mức nhiệt độ ngưng tk = 300C với model máy nén OSN7461-K Phương pháp làm lạnh Economiser (Eco) lớn mức nhiệt độ ngưng tk = 400C (161,1 kW) mức nhiệt độ ngưng tk = 300C (170,1 kW) với model máy nén lớn OSN7471-K Còn phương pháp làm lạnh Internal Heat Exchanger (IHE) có suất lạnh cao mức nhiệt độ ngưng tk = 400C (210 kW) mức nhiệt độ ngưng tk = 300C (237 kW) với model máy nén lạnh lớn OSN8571K - Tương tự cơng suất động Pe, hệ số COP, nhiệt độ tầm nén tn dòng khởi động I  Như trường hợp (tk = 400C tk = 300C) ta phương pháp làm lạnh Natural (N), External (E) cho hệ số cơng suất lạnh Q0 cao nhất, cơng suất động Pe nhỏ (ít tốn nhất) hệ số COP cao Tuy nhiên nhiệt độ nén dòng khởi động cao gây nguy hiểm cho cho thiết bị người vận hành, điều đồng nghĩa với chi phí đầu tư ban đầu tăng Phương pháp làm lạnh Economiser (Eco) có suất lạnh cao phương pháp làm lạnh Natural (N), External (E) hệ số COP nhỏ model máy nén lớn hơn, nhiên nhiệt độ nén lại nhỏ đảm bảo an tồn cho thiết bị người vận hành chi phí đầu tư khơng cao Còn phương pháp làm lạnh Internal Heat Exchanger (IHE) cho suất lạnh cao, nhiên cơng suất động cơ, nhiệt độ tầm nén dòng khởi động cao mà hệ số COP khơng cao, chi phí đầu tư ban đầu cao mà độ an tồn cho thiết bị người khơng cao - Năng suất lạnh nhiệt độ ngưng tk = 400C nhỏ mức nhiệt độ ngưng tk = 300C phương pháp làm lạnh: Natural (N), External (E), Economiser (Eco) Internal Heat Exchanger (IHE), ta thấy điều hồn tồn phù hợp với lý thuyết - So sánh máy nén lạnh sử dụng mơi chất R22 R717 phương pháp làm lạnh: Natural (N), Economiser (Eco) máy nén trục vít hở ta thấy: suất lạnh Q0, nhiệt độ tầm nén tn cơng suất động Pe máy nén lạnh mơi chất R717 lớn nhiều so với R22 hệ số COP nhỏ Ta thấy hệ thống lạnh mơi chất R717 cho suất lạnh lớn mơi chất R22 so độ kinh tế an tồn khơng phù hợp - Nhưng hệ thống R717 kết hợp phương pháp làm lạnh Economiser (Eco) có nhiệt độ tầm nén thấp suất lạnh hệ số COP cao so với làm lạnh Natural (N) * Trường hợp 4: Q0 = 150 kW; Độ q nhiệt: tqn = 100C; Độ q lạnh: tql = 400C - Phương án A: Nhiệt độ bay hơi: t0 = -300C; Nhiệt độ ngưng tụ tk = 400C - Phương án B: Nhiệt độ bay hơi: t0 = -300C ; Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 350C Bảng3.15 Tóm tắt so sánh kết thơng số kỹ thuật máy nén piston bán kín nhiệt độ ngưng tụ tk = 400C tk = 350C Máy nén piston bán kín Thơng số kỹ thuật Natural (N) Nhiệt độ ngưng tụ, tk (0C) 40 35 External (E) 40 Model Exchanger (IHE) 35 R22 - - 6G-30,2-40P - - - - Số cụm máy nén 40 35 Economiser (Eco) 40 Mơi chất lạnh 35 Internal Heat Năng suất lạnh, Q0 (kW) 152,3 159,8 152,3 159,8 152,3 159,8 - - Cơng suất động cơ, Pe (kW) 77,5 74,8 77,5 74,8 77,5 74,8 - - Hệ số COP 1,96 2,14 1,96 2,14 1,96 2,14 - - Nhiệt độ nén, tn ( C) 137,8 126,3 137,8 126,3 137,8 126,3 - - Dòng khởi động, I (A) 141,2 137,6 141,2 137,6 141,2 137,6 - - * Nhận xét: Bảng tóm tắt so sánh kết thơng số kỹ thuật máy nén piston bán kín nhiệt độ ngưng tụ tk = 400C tk = 350C cho ta thấy: - Cùng mơi chất lạnh R22 model máy nén 6G-30,2-40P nhau, số cụm máy nén lạnh 5, ta thấy suất lạnh phương pháp làm lạnh: Natural (N), External (E) Internal Heat Exchanger (IHE) 152,3 kW mức nhiệt độ ngưng tk = 400C 159,8 kW mức nhiệt độ ngưng tk = 350C - Tương tự cơng suất động Pe, hệ số COP, nhiệt độ tầm nén tn dòng khởi động I  Như trường hợp ta chọn phương pháp làm lạnh Natural (N), External (E) Internal Heat Exchanger (IHE) cho phù hợp với cơng nghệ kinh tế - Năng suất lạnh nhiệt độ ngưng tk = 400C (152,3 kW) nhỏ mức nhiệt độ ngưng tk = 350C (159,8 kW), ta thấy điều hồn tồn phù hợp với lý thuyết - Cũng giống suất lạnh nhiệt độ nén dòng khởi động nhiệt độ ngưng tk = 400C lớn nhiệt độ ngưng tk = 350C, điều kéo theo áp suất nhiệt độ ngưng tk = 400C cao nhiệt độ ngưng tk = 350C gây nguy hại cho hệ thống khơng an tồn cho người vận hành hệ thống chi phí đầu tư thiết tăng cao  Như việc giảm nhiệt độ ngưng tụ làm tăng suất lạnh tăng độ tin cậy, tính an tồn cho người vận hành hệ thống Bảng 3.16 Tóm tắt so sánh kết thơng số kỹ thuật máy nén piston hở nhiệt độ ngưng tụ tk = 400C tk = 350C Máy nén piston hở Thơng số kỹ thuật Natural (N) Nhiệt độ ngưng tụ, tk (0C) 40 External (E) 35 40 35 Internal Heat Exchanger (IHE) 40 35 Economiser (Eco) 40 35 Mơi chất lạnh R22 - - Model 6F.2 - - - - Số cụm máy nén Năng suất lạnh, Q0 (kW) 160,7 164,9 160,7 164,9 160,7 164,9 - - Cơng suất động cơ, Pe (kW) 69,2 64,9 69,2 64,9 69,2 64,9 - - Hệ số COP 2,32 2,54 2,32 2,54 2,32 2,54 - - Nhiệt độ nén, tn (0C) 119 108,3 119 108,3 119 108,3 - - - - - - - - - - Dòng khởi động, I (A) * Nhận xét: Bảng tóm tắt so sánh kết thơng số kỹ thuật máy nén piston hở nhiệt độ ngưng tụ tk = 400C tk = 350C cho ta thấy: - Cùng mơi chất lạnh R22 model máy nén 6F.2 nhau, số cụm máy nén lạnh 4, ta thấy suất lạnh phương pháp làm lạnh: Natural (N), External (E) Internal Heat Exchanger (IHE) 160,7 kW mức nhiệt độ ngưng tk = 400C 164,9 kW mức nhiệt độ ngưng tk = 350C - Tương tự cơng suất động Pe, hệ số COP, nhiệt độ tầm nén tn dòng khởi động I  Như trường hợp ta chọn phương pháp làm lạnh Natural (N), External (E) Internal Heat Exchanger (IHE) cho phù hợp với cơng nghệ kinh tế - Năng suất lạnh Q0, cơng suất động Pe hệ số COP máy nén piston hở lớn so với máy nén piston kín Số cụm máy nén hơn, nhiệt độ tầm nén t n dòng khởi động I nhỏ Điều hồn tồn phù hợp với lý thuyết  Như trường hợp ta chọn phương pháp làm lạnh Natural (N),External (E) Internal Heat Exchanger (IHE) cho phù hợp với cơng nghệ kinh tế Bảng3.17.Tóm tắt so sánh kết thơng số kỹ thuật máy nén trục vít bán kín nhiệt độ ngưng tụ tk = 400C tk = 350C Máy nén trục vít bán kín Thơng số kỹ thuật Nhiệt độ ngưng tụ, tk (0C) Natural (N) 40 35 External (E) 40 Internal Heat Exchanger (IHE) 35 Mơi chất lạnh 40 35 Economiser (Eco) 40 35 R22 Model HSN8571-125-40P Số cụm máy nén HSN7471-75-40P Năng suất lạnh, Q0 (kW) 204 218 204 218 204 218 156,5 161,7 Cơng suất động cơ, Pe (kW) 134,3 124,2 134,3 124,2 134,3 124,2 98,8 89,6 Hệ số COP 1,52 1,75 1,52 1,75 1,52 1,75 1,58 1,8 Nhiệt độ nén, tn (0C) 131,4 118,4 131,4 118,4 131,4 118,4 131 118,9 236 222 236 222 236 222 159,5 145,9 Dòng khởi động, I (A) * Nhận xét: Bảng tóm tắt so sánh kết thơng số kỹ thuật máy nén trục vít bán kín nhiệt độ ngưng tụ tk = 400C tk = 350C cho ta thấy: - Cùng mơi chất lạnh R22 model máy nén HSN8571-125-40P nhau, số cụm máy nén lạnh 2, ta thấy suất lạnh phương pháp làm lạnh: Natural (N), External (E) Internal Heat Exchanger (IHE) 204 kW mức nhiệt độ ngưng tk = 400C 218 kW mức nhiệt độ ngưng tk = 350C Phương pháp làm lạnh Economiser (Eco) nhỏ mức nhiệt độ ngưng t k = 400C (156,5 kW) lớn mức nhiệt độ ngưng tk = 350C (161,7 kW) model máy nén nhỏ HSN7471-75-40P - Tương tự cơng suất động Pe, hệ số COP, nhiệt độ tầm nén tn dòng khởi động I  Như trường hợp (tk = 400C tk = 350C) ta phương pháp làm lạnh Natural (N), External (E) Internal Heat Exchanger (IHE) cho hệ số cơng suất lạnh Q0 cao nhất, cơng suất động Pe nhỏ (ít tốn nhất) hệ số COP cao Tuy nhiên nhiệt độ nén dòng khởi động cao gây nguy hiểm cho cho thiết bị người vận hành, điều đồng nghĩa với chi phí đầu tư ban đầu tăng Phương pháp làm lạnh Economiser (Eco) có suất lạnh gần phương pháp làm lạnh Natural (N), External (E) Internal Heat Exchanger (IHE) hệ số COP nhỏ hơn, nhiên nhiệt độ nén lại nhỏ đảm bảo an tồn cho thiết bị người vận hành chi phí đầu tư khơng cao - Năng suất lạnh nhiệt độ ngưng tk = 400C nhỏ mức nhiệt độ ngưng tk = 350C phương pháp làm lạnh: Natural (N), External (E), Economiser (Eco) Internal Heat Exchanger (IHE), ta thấy điều hồn tồn phù hợp với lý thuyết Bảng3.18.Tóm tắt so sánh kết thơng số kỹ thuật máy nén trục vít hở nhiệt độ ngưng tụ tk = 400C tk = 350C Máy nén trục vít hở Internal Heat Thơng số kỹ thuật Natural (N) External (E) Exchanger Economiser (Eco) (IHE) Nhiệt độ ngưng tụ, tk ( C) 40 Mơi chất lạnh Model 35 40 35 R22 R717 OSN7461-K OSNA8571-K 40 35 40 35 40 35 40 R22 OSN7461-K Số cụm máy nén 35 R717 OSN8571-K OSN7471-K OSNA7471-K Năng suất lạnh, Q0 (kW) 150,7 153,8 197,3 239 150,7 153,8 210 224 161,1 165,9 150,3 154,8 Cơng suất động cơ, Pe (kW) 75,3 68,9 133,8 120,6 75,3 68,9 128,5 118,8 91,4 82,5 85,9 78,9 2,33 1,47 1,98 2,33 1,64 1,88 1,76 2,01 1,75 1,96 132,6 118,5 293 259 132,6 118,5 122,9 110,8 119,4 108 252 230 - - - - - - - - - - - - Hệ số COP Nhiệt độ nén, tn ( C) Dòng khởi động, I (A) * Nhận xét: Bảng tóm tắt so sánh kết thơng số kỹ thuật máy nén trục vít hở nhiệt độ ngưng tụ tk = 400C tk = 350C cho ta thấy: - Cùng mơi chất lạnh R22, số cụm máy nén lạnh 2, ta thấy suất lạnh phương pháp làm lạnh: Natural (N), External (E) 150,7 kW mức nhiệt độ ngưng tk = 400C 153,8 kW mức nhiệt độ ngưng tk = 350C với model máy nén OSN7461-K Phương pháp làm lạnh Economiser (Eco) lớn mức nhiệt độ ngưng tk = 400C (161,1 kW) mức nhiệt độ ngưng tk = 350C (165,9 kW) với model máy nén lớn OSN7471-K Còn phương pháp làm lạnh Internal Heat Exchanger (IHE) có suất lạnh cao mức nhiệt độ ngưng tk = 400C (210 kW) mức nhiệt độ ngưng tk = 350C (224 kW) với model máy nén lạnh lớn OSN8571K - Tương tự cơng suất động Pe, hệ số COP, nhiệt độ tầm nén tn dòng khởi động I  Như trường hợp (tk = 400C tk = 350C) ta phương pháp làm lạnh Natural (N), External (E) cho hệ số cơng suất lạnh Q0 cao nhất, cơng suất động Pe nhỏ (ít tốn nhất) hệ số COP cao Tuy nhiên nhiệt độ nén dòng khởi động cao gây nguy hiểm cho cho thiết bị người vận hành, điều đồng nghĩa với chi phí đầu tư ban đầu tăng Phương pháp làm lạnh Economiser (Eco) có suất lạnh cao phương pháp làm lạnh Natural (N), External (E) hệ số COP nhỏ model máy nén lớn hơn, nhiên nhiệt độ nén lại nhỏ đảm bảo an tồn cho thiết bị người vận hành chi phí đầu tư khơng cao Còn phương pháp làm lạnh Internal Heat Exchanger (IHE) cho suất lạnh cao, nhiên cơng suất động cơ, nhiệt độ tầm nén dòng khởi động cao mà hệ số COP khơng cao, chi phí đầu tư ban đầu cao mà độ an tồn cho thiết bị người khơng cao - Năng suất lạnh nhiệt độ ngưng tk = 400C nhỏ mức nhiệt độ ngưng tk = 350C phương pháp làm lạnh: Natural (N), External (E), Economiser (Eco) Internal Heat Exchanger (IHE), ta thấy điều hồn tồn phù hợp với lý thuyết - So sánh máy nén lạnh sử dụng mơi chất R22 R717 phương pháp làm lạnh: Natural (N), Economiser (Eco) máy nén trục vít hở ta thấy: suất lạnh Q0, nhiệt độ tầm nén tn cơng suất động Pe máy nén lạnh mơi chất R717 lớn nhiều so với R22 hệ số COP nhỏ Ta thấy hệ thống lạnh mơi chất R717 cho suất lạnh lớn mơi chất R22 so độ kinh tế an tồn khơng phù hợp - Nhưng hệ thống R717 kết hợp phương pháp làm lạnh Economiser (Eco) có nhiệt độ tầm nén thấp suất lạnh hệ số COP cao so với làm lạnh Natural (N) * Đánh giá: Qua số liệu từ bảng tác giả có số nhận xét sau: - Kiểu máy nén tạo suất lạnh xếp theo thứ tự sau (từ nhỏ đến lớn) Piston bán kín < Piston hở < Trục vít bán kín < Trục vít hở - Kích thước cồng kềnh theo loại máy nén lạnh (từ lớn đến đến nhỏ) Piston bán kín > Piston hở > Trục vít bán kín ≥ Trục vít hở - Nhiệt độ ngưng tụ nhỏ suất lạnh lớn (từ nhỏ đến lớn), nhiệt độ ngưng tụ vượt mức giới hạn cho phép suất lạnh lớn lúc máy nén chọn phải lớn để hút lượng mơi chất bay dàn bay Nên xét độ kinh tế kỹ thuật việc chọn độ q lạnh cho phù hợp Q0 (40) < Q0 (30) < Q0 (25) < Q0 (20) - Kích thước cụm máy nén trục vít nhỏ gọn so với cụm máy nén piston - Năng suất lạnh cụm máy nén trục vít lớn nhiều so với cụm máy nén piston - Chi phí đầu tư ban đầu cụm máy nén trục vít lớn so với cụm máy nén piston - Độ làm lạnh nhanh cụm máy nén trục vít nhanh nhiều so với cụm máy nén piston - Phương pháp làm lạnh cụm máy nén (piston trục vít) sử dụng Natural (N) External (E) có suất lạnh Q0, cơng suất đầu vào Pe hệ số COP tương đối giống - Năng suất lạnh Q0, cơng suất đầu vào Pe hệ số COP của cụm máy nén (piston trục vít) sử dụng Economiser (Eco) nhỏ chút so với phương pháp làm lạnh Natural (N) External (E), nhiệt độ nén tầm cao nhỏ nên đảm bảo độ an tồn so với phương pháp làm lạnh Natural (N) External (E) - Năng suất lạnh Q0, cơng suất đầu vào Pe hệ số COP của cụm máy nén (piston trục vít) sử dụng Internal Heat Exchanger (IHE) lớn so với phương pháp Natural (N) External (E) Economiser (Eco) Tuy nhiên máy nén lạnh lại lớn hơn, chi phí đầu tư ban đầu tăng, xét vấn đề kỹ thuật lấy model cụm máy nén (piston trục vít) sử dụng Natural (N), External (E) Economiser (Eco) lại khơng đáp ứng u cầu - Cụm máy nén loại hở (piston trục vít) sử dụng phương pháp Natural (N) Economiser (Eco) dùng mơi chất R717 có suất lạnh Q0, cơng suất đầu vào Pe nhiệt độ tầm nén cao nhiều lần so với mơi chất R22 Về mặt kỹ thuật đáp ứng nhu cầu, nhiên tính kinh tế độ an tồn cho thiết người vận hành cần phải cân nhắc lại - Còn hệ số COP cụm máy nén loại hở (piston trục vít) sử dụng phương pháp Natural (N) Economiser (Eco) dùng mơi chất R22 lớn nhiều so với mơi chất R717 - Kích thước cồng kềnh thiết bị làm mát (theo thứ tự lớn dần) (tham khảo nhà sản xuất máy nén lạnh Bitzer – Đức) Economiser (Eco) < External (E) < Natural (N) < Internal Heat Exchanger (IHE) - Chi phí lượng thiết bị làm mát (theo thứ tự lớn dần) (tham khảo nhà sản xuất máy nén lạnh Bitzer – Đức) Economiser (Eco) < External (E) < Natural (N) < Internal Heat Exchanger (IHE) - Chi phí đầu tư ban đầu thiết bị làm mát (theo thứ tự lớn dần) (tham khảo nhà sản xuất máy nén lạnh Bitzer – Đức) External (E) < Natural (N) < Economiser (Eco) < Internal Heat Exchanger (IHE) - Chi phí bảo trì bảo dưỡng thiết bị làm mát (theo thứ tự lớn dần) (tham khảo nhà sản xuất máy nén lạnh Bitzer – Đức) External (E) < Natural (N) < Economiser (Eco) < Internal Heat Exchanger (IHE) KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN * Kết luận: -Đề tài bước đầu nghiên cứu khả ứng dụng máy nén trục vít dùng economiser thay cho máy nén pittong cấp tàu thủy -Đề tài ưu điểm hệ thống lạnh dùng máy nén trục vít có economiser thay máy nén pittong cấp tàu thủy như: tăng hệ số làm lạnh , làm lạnh nhanh , nhiệt độ tầm nén thấp , tăng hệ số COP , dòng khởi động giảm , tăng độ tin cậy , an tồn cho người sử dụng , giảm lượng phát thải CO2, tiết kiệm nhiên liệu , giảm diện tích lắp đặt … - Đề tài ứng dụng phần mềm Bitzer để tính tốn hệ thống lạnh , đảm bảo q trình tính xác , nhanh chóng , lựa chọn loại máy nén phù hợp với tiêu chí sử dụng - Bằng phương pháp nghiên cứu khoa học tác giả tính tốn, giả lập, đánh giá so sánh tính hiệu máy nén cấp piston máy nén trục vít sử dụng economizer tàu thủy Đã so sánh suất lạnh loại máy nén , kích thước cụm máy lạnh , chi phí ban đầu thiết bị làm mát , chi phí bảo dưỡng sửa chữa chúng , hiệu phương pháp làm mát… -Đề tài tính tốn thay cho tàu IZOLA thực tế , kết tính tốn phù hợp * Hướng phát triển: -Tác giả nhận thấy có điều kiện , kinh phí áp dụng cho tàu thực tế cỡ lớn -Hệ thống lạnh dùng máy nén trục vít có economiser thích hợp loại mơi chất thân thiện với mơi trường R717, R404a , R407c nên khả ứng dụng tương lai lớn ... điểm máy nén trục vít sử dụng economiser tơi thực đề tài: Nghiên cứu ứng dụng thay máy nén cấp piston tàu thủy máy nén trục vít sử dụng economiser” Mục đích nghiên cứu Làm rõ tính ưu việt máy nén. .. Phân loại tổng quát máy nén lạnh dùng máy lạnh nén Máy nén lạnh Máy nén thể tích Máy nén động học Máy nén Piston dao Máy nén Piston Máy nén động quay Turbine  Piston trượt  Trục vít  Con lắc ... loại máy nén Nhiệt độ cuối tầm nén máy nén pittông đặc biệt máy nén amoniac cao Do phải hạn chế nhiệt độ cuối tầm nén nên phải hạn chế tỷ số nén máy nén pittông Đối với máy nén pittông thường t2