Tính toán chu trình lạnh sử dụng chu trình hơi quá lạnh quá nhiệt

Tính toán chu trình lạnh sử dụng chu trình hơi quá lạnh quá nhiệt, môi chất lạnh là R22, năng suất lạnh Qo=100kW,nhiệt độ bay hơi to=20oC. Đặt tại hà nội.a. Tính toán chu trình b.Tính chọn máy nén c.Tính chọn TBNT và TBBH

Tính toán chu trình lạnh

Tính toán chu trình lạnh sử dụng chu trình hơi quá lạnh quá nhiệt, môi chất lạnh là R22, năng suất lạnh Qo=100kW,nhiệt độ bay hơi to=-20oC Đặt tại hà nội

a.Tính toán chu trình

b.Tính chọn máy nén

c.Tính chọn TBNT và TBBH

Bài làm.

Tính chất vật lý

Công thức 50% CH2F2/50% CHF2CF3

Trọng lượng phân tử (Da) 72,6

Điểm nóng chảy (° C) -155

Nhiệt độ sôi (° C) -48,5

Mật độ chất lỏng (30 ° C), kg/m3 1040

Hơi mật độ (30 ° C), không khí = 1.0 3.0

Áp suất hơi ở 21,1 ° C (MPa) 1,383

Critical nhiệt độ (° C) 72,8

Quan trọng áp lực, MPa 4,86

Khí nhiệt năng suất 1 atm, 30 ° C (kJ / (kg · ° C))

Chất lỏng nhiệt công suất 1 atm, 30 ° C (kJ / (kg · °

C)) 1,8

* Các thông số của chế độ làm việc.

Nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh: t0

Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh: tk

Nhiệt độ qua nhiệt (hơi hút về máy nén): tqn

Nhiệt độ qua lạnh trước khi vào van tiết lưu: tql

* Nhiệt độ bay hơi của môi chất

Ta có đề bài cho: t0 = -20

* Nhiệt độ ngưng tụ cuả môi chất

Kho lạnh được lắp đặt tại Hà Nội , theo TCVN

5687:2010 với số giờ không đảm bảo là 200(h/năm) ta xác định được:

Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất phụ thuộc vào của môi trường làm việc và mhiệt độ chất tải nhiệt chạy qua tiết

bị ngưng tụ

Nhiệt độ ngưng tụ được xác định theo biểu thức:

tk = tw2 + tk

Trong đó:

tw2 - là nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng, tk - là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu,

tk =( 3  5 ) có nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn hiệt độ nước ra từ 3  5 0C

Nhiệt độ nhiệt

kế khô

tk(oC)

Độ ẩm tương đối

 (%)

Nhiệt độ nhiệt

kế ướt

tu(oC)

Chọn tk =5

Nhiệt độ nước vào: Sử dụng nước tuần hoàn qua tháp

giải nhiệt thì ta lấy nhiệt độ nước vào bình ngưng cao

hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt (tu) từ 34oC

tw1 = tư + 4 = 28,1 + 4 = 32,1

-Nhiệt độ nước đầu vào, đầu ra chênh lệch nhau (2  6)

phụ thuộc vào kiểu thiết bị ngưng tụ

tw2 = tw1 + (2 6)

Với tw1 là nhiệt độ nước vào bình ngưng

Thiết bị ngưng tụ trong cụm máy là thiết bị ngưng tụ ống

trùm vỏ bọc nằm ngang nên chọn tw = 5 K

tw2 = 32,1+5 =37,1

Vậy nhiệt độ ngưng tụ của môi chất là:

tk = 37,1 + 5 =42,1

Do là môi chất freôn nên nhiệt độ hơi quá nhiệt ta lấy tqn lớn hơn to

15 độ

Tqn=-5oC

Do là môi chất freon nên ta lấy tql nhở hơn tk 5oC Tql=37,1oC

Dùng phần mềm coolpack ta vẽ được đồ thị

Sự thay đổi trạng thái của môi chất trong chu trình:

1’– 1: Quá nhiệt hơi hút

1 – 2: Quá trình nén đoạn nhiệt Từ áp suất p0 lên áp suất pk

2 – 2’: Làm mát đẳng áp hơi môi chất từ trạng thái quá nhiệt

xuống trạng thái bão hoà khô

2’–3: Quá trình ngưng tụ

3’ – 3: Quá lạnh môi chất đẳng áp

3– 4: Quá trình tiết lưu đẳng Entapi

4 – 1: Quá trình bay hơi đẳng áp

*Năng suất lạnh:

q0 = h1 – h4 = 397,476-249,674=147,802 kJ/kg

*Năng suất lạnh riêng thể tích:

qv = q0 /v1 =147,802/0.065=2373 kJ/m3

*Công nén riêng:

l = h2 – h1 = 444,36-397,467=46,884 kJ/kg

*Năng suất nhiệt riêng :

qk = h2 – h3’ = 444,36-249,674=194,686 kJ/kg

*Hệ số làm lạnh của chu trình:

ε = q0/l = 3,152

*Lưu lượng hơi thực tế

mtt = =100/147,802=0,6766 kg/s

*Thể tích hút thực tế

Vtt = mtt.v1 = 0,6766.0.065=0,044 m3/s

*Hệ số cấp máy nén với π = 6,6

=

Trong đó:

c = 0,04 là tỉ số thể tích chết;

0 k 0,0075

   Mpa;

m=1

 = 0,656

*Thể tích hút lý thuyết

Vlt = = = 0,097 m3/s =351,2 m3/h

*Công nén đoạn nhiệt

Ns = mtt.l =0,6766.46,884=31,722 kW

*Nhiệt thải bình ngưng:

Qk = qk.mtt =0,6766.194,686=131,72 kW

*Hiệu suất chị thị :

= 0,001 + = 0,001.(-20) + = 0,78

*Công suất chị thị

= = 31,722/0,78=40,67 kW

*Công suất ma sát

Nms = Vtt.pms = 0,044.50= 2,2 kW

*Công suât hữu ích

Ne = Ni + Nms = 40,67+2,2=42,87 kW

*Công suất điện

= = 43,96/(0,85.0,95)=54,44 kW

Vậy ta chọn máy nén đáp ứng các thống số vừa tính toán ở trên

Tính chọn thiết bị ngưng tụ thiết bị bay hơi

a.Xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt.

Theo phương trình truyền nhiệt ta có công thức:

Qk = k.F.Δttb (5.1)

Trong đó:

Qk - Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ, kW;

Như kết quả đã tính ở mục chọn máy nén ta có Qk =

194,686 kW;

F- Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, m2;

Δttb - Hiệu nhiệt độ trung bình logarit, K;

max min max min ln

tb

t t



 (5.2)

Trong đó:

Δtmax - Hiệu nhiệt độ lớn nhất (phía nước vào);

Δtmin - Hiệu nhiệt độ bé nhất (phía nước ra).

Như chương 4 đã có:

 Hiệu nhiệt độ nước làm mát: Δtw = 5 K

 Nhiệt độ nước vào bình ngưng : tw1 = 32,1 oC

 Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng : tw2 = 37,1oC

 Nhiệt độ ngưng tụ : tk = 42,1 oC

Δtmax = tk – tw1 = 42,1 - 32,1 = 10 K

Δtmin = tk – tw2 = 42,1 - 37,1 = 5 K

Vậy thay vào công thức (5.2) ta có:

max min

max min

7,21

10 5 10

tb

t t



Lưu lượng nước qua bình ngưng được tính theo công thức (8-8) trong [1] như sau:

mw = =194,686/(4,18.5)=9,3 kg/s

Theo bảng 8-6 trang 263 trong [1] đối với bình ngưng ống vỏ nằm ngang có:

- Hệ số truyền nhiệt k = 700 W/m2K

Vậy diện tích bề mặt truyền nhiệt:

F= = 194,686.1000/(700.3,1)=89,7 m2

b Chọn bình ngưng.

Nhiệt độ nước đầu vào: tw = 32,1oC

Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 42,1oC

Lưu lượng thể tích nước làm mát: mw= 35,784 m3/h

Công suất ngưng tụ: Qk = 194,686 kW

Hệ số bám bẩn của nước tra theo tài liệu thiết bị trao đổi nhiệt

ta có Ri = 0,0004 m2K/W

Ta chọn dàn ngưng với các thông số vừa tính trên

c Lựa chọn dàn lạnh

Theo các tính toán ở trên ta đã tính cho dàn bay hơi đối lưu cưỡng bức Vậy ta chọn dàn lạnh quạt Dàn lạnh quạt là dàn trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức không khí Ngày nay chúng được sử dụng rất rộng rãi vì chúng có ưu đểm hơn so với dàn tĩnh

- Có thể bố trí trong hoặc ngoài buồng

- Ít tốn thể tích bảo quản của sản phẩm

- Nhiệt độ đồng đều, hệ số trao đổi nhiệt lớn

- Ít tốn nguyên vật liệu

Tuy nhiên chúng cũng có nhược điểm là ồn và tốn thêm năng suất lạnh cho động cơ quạt gió Độ ẩm trong buồng lạnh thấp

Năng suất lạnh chung cho các phòng là: Qo = 100 kW

Nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh : to = -20 oC

Vậy ta chọn thiết bị ngưng tụ theo những tiêu chí vừa tính