bài tập lớn môn kĩ thuật lạnh 1.Tìm hiểu về thiết bị bay hơi trong hệ thống lạnh? 2.Tìm hiểu về thiết bị ngưng tụ trong hệ thống lạnh? 3.Tìm hiểu về phần mềm Coolpacl trong vẽ và tính toán chu trình lạnh? 4.Tính toán chu trình lạnh ,sử dụng chu trình hồi nhiệt ,môi chất lạnh R410A,năng suất lanh Qօ=155 kW ,nhiệt độ bay hơi tօ= -15օ C. Đặt tại Hà Nội a.tính toán chu trình b.Tính choạn máy nén c.Tính chọn TBNT và TBBH
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BÀI TẬP LỚN MÔN:KĨ THUẬT LẠNH Giào viên hướng dẫn:Nguyễn Đức Nam Sinh viên thực :Nguyễn Đình Chính Mã sinh viên Lớp :1041080020 :KT Nhi ệt 1 NỘI DUNG 1.Tìm hiểu thiết bị bay hệ thống lạnh? 2.Tìm hiểu thiết bị ngưng tụ hệ thống lạnh? 3.Tìm hiểu phần mềm Coolpacl vẽ tính tốn chu trình lạnh? 4.Tính tốn chu trình lạnh ,sử dụng chu trình hồi nhiệt ,môi chất lạnh R410A,năng suất lanh Qօ=155 kW ,nhiệt độ bay tօ= -15օ C Đặt Hà Nội a.tính tốn chu trình b.Tính choạn máy nén c.Tính chọn TBNT TBBH Sản phẩm nộp: 01 in bìa mềm ,khổ giấy A4 01 slide thuy ết trình Ngày hồn thành :27/11/2017 I I Tìm hiểu thiết bị bay hệ thống lạnh Vai trò,vị trí phân loại thiết bị bay Vai trò ,vị trí thiết bị bay Thiết bị bay thiết bị trao đổi nhiệt bên gas lạnh sôi áp suất thấp nhiệt độ thấp, bên môi trường cần làm lạnh khơng khí tủ lạnh th ực phẩm cần bảo quản lạnh Nhiệm vụ thiết bị bay hơi:dàn bay có nhiệm vụ thu nhiệt môi trường cần làm lạnh Như gas lạnh sôi nhiệt độ thấp áp suất thấp để tạo trì nhiệt độ thấp cho mơi trường cần làm lạnh Phân loại thiết bị bay hơi: Thiết bị bay sử dụng hệ thống lạnh đa dạng.Tùy thuộc mục đích sử dụng khác mà nên ch ọn loại dàn cho thích hợp Dựa tính chất mơi trường cần làm lạnh: Bình bay sử dụng để làm lạnh chất lỏng.Nh nước muối rượi ,bia Dàn lạnh khơng khí để làm lạnh khơng khí Dàn lạnh kiểu dùng để làm lạnh khơng khí ,chất lỏng sản phẩm dạng đặc Dàn làm lạnh chất lỏng :Dàn lạnh xương cá ,panen hệ thống lạnh máy đá Theo mức độ chốn chổ mơi chất lạnh Thiết bị bay kiểu ngập lỏng Thiết bị kiểu khơng ngập lỏng Tìm hiểu chi tiết số thiết bị bay Thiết bị bay làm lạnh chất lỏng Bình bay làm lạnh chất lỏng : Thiết bị gồm vỏ làm kim loại dày bên ch ứa nhiều ống ,các ống nhỏ thường ống nhẵn ống có cánh gắn theo chu vi ngồi ống.Ống nhỏ ống thẳng ghép thành hình chữ U gắn vào mặt sàng phương pháp hàn núc ống Có thể phân chia bình bay làm lạnh chất lỏng thành hai loại: Bình bay hệ thống NH3 Bình bay NH3 sử dụng ống thép nhẵn ống thép áp lực ,các chùm ống bố trí so le cách nằm treencacs đỉnh tam giác đều,mật độ tương đối dày để giảm kích thước bình đồng thời giảm dung tích NH3.Thân nắp bình thép.Các mặt sàng thường làm thép cacbon thép hợp kim có độ dày lớn 20-30mm khoảng hở nhỏ chùm ống với thành thân bình 15-20mm Bình bay Freon Với bình bay Freon cấu tạo bình làm lạnh tương tụ NH3 nhiên bình làm lạnh Freon có ưu điểm so vơi NH3 la mơi chất lạnh chạy ngồi ống mà khơng lo vấn đề ăn tồn bảo quản.Tuy nhiên môi chất chạy ống thường sủ dụng để làm lạnh mơi chất có nhiệt độ đóng băng cao nước hệ thống điều hòa water chiller II Dàn lạn Panen Để làm lạnh chất lỏng chu trình hở người ta sử dụng dàn lạnh Panen Cấu tạo gồm hai ống góp lớn nằm nối hai ống góp ống trao đổi nhiệt dạng ống trơ thẳng đứng Môi chất chuyển động sôi ống ,chất cần làm lạnh chuyển động ngang qua ống Các dàn lạnh panen đ ược cấp dịch theo kiểu ngập lỏng nhờ bình giữ mức-tách lỏng.Môi ch ất lạnh dfdi vào từ ống góp từ ống góp Dàn lạnh Panen có nhược điểm quảng đường dòng mơi chất ống trao đổi nhiệt ngắn kích th ước tương đối cồng kềnh Dàn lạnh xương cá Dàn lạnh xương cá sử dụng phổ biến hệ thống làm lạnh nước mối.Ở thiết bị ống trao đổi nhiệt uốn cong chiều dài ống tăng lên đáng kể Các ống trao đổi nhiệt gắn vào ống góp giống xương cá khổng lồ Đó ống thếp áp lực dạng trơ ,khơng cánh.Cấu tạo có nhiều cụm mơđun cụm có ống góp ống góp dưới,và hệ thống cụm có 2-4 ống trao đổi nhiệt Dàn lạnh Được sủ dụng để làm lạnh nhanh chất lỏng.Cấu tạo gồm trao đổi nhệt dạng phẳng dập phẳng ghép với đẹm kín Hai đầu khung dày,chắc chắn giữ nh thành dằng bu lông, đường chuyển động môi chất ch ất tải lạnh ngược chiều xen kẽ nhau.Tổng diện tích trao đổi nhiệt lớn III Q trình trao đổi nhiệt hai môi chất th ực qua vách tương đối mỏng nên hiệu trao đổi nhiệt cao Các lớp chất tải lạnh mỏng nên q trình trao đổi nhiệt diễn nhanh chóng Nhược điểm dàn lạnh là:chế tạo phức rạp nên có hãng tiếng có khả chế tạo.Do hư hỏng khơng có vật tư thay thế,sữa chữa khó khăn 10 Bước 2: chon coolpack.exe để mở dao diện phần mềm coolpack sau mởi ta có hình ảnh sau Bước 3:chọn mục vẽ hình ảnh ta hình ảnh phần mềm sau 36 V 37 Sau click chuột vào vị trí hình vẽ ta giao diện sau Bước 4: Sau dao diện ta thấy có đ ầy đ ủ tất môi chất lạnh thường sử dụng nói xác có tổng cộng 45 mơi chất chương trình Đặc biệt mơi ch ất sử dụng nhiều hiên NH3, R22, R32, R410A sau lựa chọn mơi chất cảu click ok ta đ ược giao diện sau VI Bước 5: Sau có giao diện click ch ọn nh hình sau click ta tiến hành điền thơng số cần điền 38 Trong chu trình lạnh chủ yếu gồm chu trình sau Chu trình carnot ngược chiều Chu trình khơ Chu trình lạnh nhiệt Chu trình hồi nhiệt Nên cha cần quan tâm tới thơng số vị trí 6,7,8 hình ảnh ta thấy có thông số 1:thể cấp nén cấp nén cấp, số cấp nén , số tên chu trình tên bất kì, số nhiệt độ bay h ơi, số nhiệt độ nhiệt, số nhiệt độ ngưng tụ, s ố nhiệt độ lạnh Sau điền đầy đủ thông số click show info (lưu ý với chu trình thơng số điền khác nhau) VII 39 Bước 6: Tiếp theo t điền Q0 vào vị trí hình ảnh đ ể có thơng số cân làm kiểm tr tính toán Sau nhập Q0 nhấn Coordinates of points để có bảng kết cần cố ví dụ hình ảnh mơi chất R22 chu trình khơ cấp nén 40 Bước 7: Sau xem xong kết nhấn ok Lưu ý trình muốn xem lại kết nhấn options chọn show cycle info bi ểu tượng màu đỏ Và thực lại bước Nếu muốn điền lại thông số chu trình vào options chọn edit cycle thực theo bước nói 41 42 BÀI TẬP TÍNH TỐN 4.Tính tốn chu trình lạnh ,sử dụng chu trình hồi nhiệt ,môi chất lạnh R410A,năng suất lanh Qօ=155 kW ,nhiệt độ bay tօ= -15օ C Đặt Hà Nội a.tính tốn chu trình b.Tính choạn máy nén c.Tính chọn TBNT TBBH Bài Làm Do thiết ại Hà Nội nên t lấy tk =350C Với chu trình hồi nhiệt ta ln có: =t3’-t1’=5K Ta có t3’= tk =35 ta có t1’= t3’ -5= 35-5 =300C Với thơng số ta có: tk =350C, t0=-150C, t1’=300C từ phần mềm coolpack ta có thơng số hình ảnh sau: 43 Sau nhập thơng số đầy đủ ta có bảng số liệu nh sau Từ kết ta có : h1=417,86 (kJ/kg), h’1=455,974(kJ/kg), h’3=259,941(kJ/kg),h2= 506,974 (kJ/kg), Trong chu trình hồi nhiệt ta ln có: h1’1=h3’3 h1’-h1=h3’-h3 455,974-417,86=259,941-h3 h3=259,941-(455,974-417,86)=221,827 (kJ/kg) Mà ta có: h3=h4=221,827(kJ/kg) Năng suất lạnh riêng: q0= h1- h4=417,86-221,827=196,033(kJ/kg) Lưu lượng nén qua máy nén m = Q0/q0 =155/196,033 = 0,79 kg/s công nén riêng: l=h2-h’1= 506,974 - 455,974 = 51 kJ/kg Hệ số lạnh: = q0/l = 196,033/51 = 3,84 Hiệu suất exergi : = /c = 3,84 / 5,16 = 0,74 Với c =T0 / (Tk – T0 ) = 258/(308-258) = 5,16 Tỉ số nén : = pk / p0 = 21,214 / 4,842 = 4,38 Tính chọn máy nén : Với =4,38 > 13 ( môi chất thuộc nhóm frn ) Ta ch ọn máy nén m ột c ấp nén 44 Với máy nén cấp môi chất R410A ta chọn phương pháp làm l ạnh tr ực tiếp với làm lạnh trực tiếp có ưu điểm sau: Thiết bị đơn giản khơng cần thêm vòng tuần hồn cho mơi ch ất làm lạnh trung gian Tuổi thọ cao, kinh tế tiếp xúc trực tiếp v ới ch ất t ải lạnh, đặc biệt nước muối gây ăn mòn thiết bị Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ việc đống ngắt máy nén Tránh tổn thất nhiệt Sơ đồ máy nén: Đồ thị: 45 Các trình chu trình: 1-1’ nhiệt hút máy nén 1’-2 nén đoạn nhiệt từ áp suất p0 lên áp suất pk 2-3’ ngưng tụ đẳng áp đẳng nhiệt 3’-3 lạnh môi chất khỏi TBNT 3-4 trình tiết lưu dẳng enthapy 4-1 qua trình bay đẳng áp đẳng nhiệt Nguyên lý hoạt động Hơi (1’) sau khỏi thiết bị ngưng tụ hút máy nén nén đo ạn nhiệt lên áp suất pk (2) sau áp suất cao nhiệt độ cao sục vào thiết bị ngưng tụ (2-3’) diễn q trình mơi ch ất th ải nhiệt cho môi trừng để ngưng mơi chất thành lỏng Sau mơi chất qua thiết bị hồi nhiệt diễn trình lạnh môi chất lạnh (3’-3) Tiếp tục h môi chất qua tiết lưu hạ áp hạ nhiệt độ sơi (3-4) Sau mơi ch ất qua thiết bị bay môi chất lạnh nhận nhiệt môi tr ường đ ể làm mát môi trường cần làm mát (4-1) Tiếp tục môi chất vào thiết bị hồi nhiệt nhiệt (1-1’) Tiếp tục nhiệt lại hút máy nén kết thúc chu trình kín tuần hồn Tính thơng số: Năng suất lạnh riêng: q0= h1- h4=417,86-221,827=196,033(kJ/kg) lưu lượng thực tế G = = = 0,79 kg/s Thể tích hút thực tế máy nén: Vtt = G x V1 = 0,79 x 0,055 = 0,041 m3/s Cơng nén đoạn nhiệt : Ta có: l=h2-h’1= 506,974 - 455,974 = 51 kJ/kg 46 Ns = G x l = 0,79 x 51 = 40,29 (kW) 47 Tính hiệu suất thị: = + b t có: = = 0,9.0,95 = 0,855 chọn chọn chọn b = 0,0025 máy nén freon ta có: 0,855 + 0,0025.(-15) = 0,8175 Cơng suất thị: Ni = = = 49,28 (kW) Công ma sát: Nms = pms.Vtt = 54 0,041 = 2,214 (kW) chọn pms =54 kPa Cơng hữu ích: Ne = Ni + Nms = 49,28 + 2,214 = 51,494 (kW) Công suất tiếp điện: Nđ = = = 56,46 (kW) = 0,95 : Hệ số truyền động khớp, đai = 0,96 : Hiệu suất động Tính hệ số cấp máy nén: = ta có: = - c ( 1/m –1) c: thể tích chết tương đối ta chọn c = 0,03 m: số Đối với máy freon chọn m = = – 0,03.(3,14 – ) = 0,935 : hệ số tính đến tổn thất tiết lưu clape hút đẩy 48 Đối với môi chất freon chon = : Hệ số tính đến tổn thất hút vào xilanh bị đốt nóng Ta chon = 0,9 pk / p0 =4,38 : Hệ số tính đến tổn thất rò rỉ mơi chất từ khoang nén v ề khoang hút qua secmang pittong van Ta chọn : Hệ số tính đến tổn thất khác Ta chọn Vậy : = = 0,935.1.0,9.0,95.1 = 0,8 Tính chọn thiết bị ngưng tụ Qk=m.qk= 0,79 285,147 = 225,266 kW Với qk = h2 – h3 = 506,974 – 221,827 = 285,147 (kJ/kg) Ta có cơng thức Qk=k.F.ttb Mặt khác : Độ chênh nhiệt độ ttb tính theo cơng thức: Với tw1=25 Nhiệt độ nước đầu vào thiết bị tw2=30 Nhiệt độ nước khỏi thiết bị (tw2-tw1=5k) max =tk-tw1=35-25=10 =tk-tw2=35-30=5 = =7.2 tb Dựa vào bảng sau ta tra thông số STT Kiểu thiết bị ngưng tụ -Bình ngưng ống chùm nằm ngang 49 K (W/m2.K) 7001000 qf (W/m2) 35004500 ( NH3 -Bình ngưng ống vỏ thẳng đứng NH3 800900 4200 700 700930 500700 30 3600 35004650 15002100 240300 5 810 -Bình ngưng nằm ngang frêôn -Dàn ngưng kiểu tưới -Dàn ngưng tụ bay -Dàn ngưng khơng khí Vậy ta chọn K=700 bình ngưng ống vỏ nằm ngang freon -Diện tích bề mặt truyền nhiệt F: Fk = = m Lưu lượng qua bình ngưng Mn= = 6.1 kg/s 50 ... làm lạnh chất lỏng.Nh nước muối rượi ,bia Dàn lạnh khơng khí để làm lạnh khơng khí Dàn lạnh kiểu dùng để làm lạnh khơng khí ,chất lỏng sản phẩm dạng đặc Dàn làm lạnh chất lỏng :Dàn lạnh. .. Các trục trặc khác dàn bay lạnh, lạnh, bám tuyết không đều, đóng băng dày, lúc có lạnh lúc m ất lạnh xem phần sửa chữa tủ lạnh 14 THIẾT BỊ NGƯNG TỤ TRONG HỆ THỐNG LẠNH I VAI TRÒ CỦA THIẾT BỊ... hệ thống lạnh? 2.Tìm hiểu thiết bị ngưng tụ hệ thống lạnh? 3.Tìm hiểu phần mềm Coolpacl vẽ tính tốn chu trình lạnh? 4.Tính tốn chu trình lạnh ,sử dụng chu trình hồi nhiệt ,mơi chất lạnh R410A,năng