Những vấn đề cần quan tâm khi thiết kế hệ thống lạnh

Lựa chọn phương pháp cấp dịch cho dàn lạnh có ý nghĩa rất quan trọng đến hiệu quả làm việc, khả năng thu hồi dầu Có các phương pháp cấp dịch chủ yếu sau : - Cấp dịch bằng tiết lưu trực tiế

Chương XI Thiết kế, lắp đặt, thử nghiêm vận hành hệ thống lạnh 11.1 Những vấn đề cần quan tâm thiết kế hệ thống lạnh 11.1.1 Chọn phương pháp cấp dịch dàn lạnh Lựa chọn phương pháp cấp dịch cho dàn lạnh có ý nghĩa quan trọng đến hiệu làm việc, khả thu hồi dầu Có phương pháp cấp dịch chủ yếu sau : - Cấp dịch tiết lưu trực tiếp - Cấp dịch kiểu ngập dịch từ bình giữ mức - Cấp dịch bơm dịch 11.1.2.1 Phương pháp cấp dịch tiết lưu trực tiếp Phương pháp cấp dịch tiết lưu trực tiếp phương pháp cấp dịch mà môi chất sau tiết lưu trực tiếp vào dàn lạnh không qua khâu trung gian (hình 11-1) Mơi chất lạnh sau tiết lưu trực tiếp vào dàn lạnh không qua khâu trung gian nên tổn thất nhiệt thấp Đây phương pháp đơn giãn, khơng địi hỏi phải có thiết bị khác kèm, chi phí đầu tư thấp Phương pháp tiết lưu trực tiếp sử dụng van tiết lưu tay van tiết lưu tự động Nhưng van tiết lưu tay nên sử dụng tiết lưu trực tiếp cho hệ thống có chế độ nhiệt ổn định lâu dài Đối với hệ thống hoạt động không ổn định, phụ tải biến động không nên sử dụng van tiết lưu tay, gây ngập dịch phụ tải giảm, nhiệt độ buồng lạnh thấp 385 Tuy nhiên, để điều chỉnh lưu lượng hợp lý theo phụ tải thực tế, nên sử dụng van tiết lưu tự động công suất van phải tương ứng với phụ tải hệ thống Trong trường hợp sử dụng van tiết lưu tay sử dung van tiết lưu tự động có cơng suất lớn nguy hiểm phụ tải nhiệt bên thay đổi Khi phụ tải nhiệt giảm, dễ gây ngập lỏng 1- Dàn lạnh; 2- Quạt dàn lạnh; 3- Cụm van tiết lưu; 4- Xả nước ngưng Hình 11-1 : Phương pháp tiết lưu trực tiếp Phương pháp tiết lưu trực tiếp thường sử dụng cho dàn lạnh nhỏ, phụ tải nhiệt khơng lớn, ví dụ hệ thống lạnh máy điều hoà, kho lạnh thương nghiệp, kho bảo quản, kho chờ đông vv… Đối với hệ thống công suất lớn, phương pháp tỏ hiệu thấp, nhiều trường hợp dàn lạnh thiếu môi chất trầm trọng làm cho thời gian làm lạnh tăng lên đáng kể, đặc biệt cuối dàn lạnh Mặt khác môi chất dàn lạnh chủ yếu thể nên hiệu trao đổi nhiệt không cao, hệ thống làm lạnh nhanh người ta sử dụng kiểu cấp dịch 386 11.1.2.2 Phương pháp cấp dịch kiểu ngập lỏng từ bình giữ mức Phương pháp cấp dịch kiểu ngập lỏng từ bình giữ mức sử dụng cho thiết bị bay địi hỏi lưu lượng mơi chất phụ tải nhiệt lớn, thời gian làm lạnh tương đối nhanh (hình 11-2) Thiết bị bay hệ thống lạnh cấp dịch kiểu ngập lỏng luôn chứa ngập lỏng lỏng bão hoà Dịch lỏng cấp trực tiếp từ bình giữ mức xuống nhờ cột áp thuỷ tĩnh Để đảm bảo cung cấp dịch lỏng đầy đủ cho dàn lạnh, mức dịch tối thiểu bình giữ mức ln trì Do dàn lạnh ln ln ngập dịch lỏng nên hiệu trao đổi nhiệt lớn so với bão hoà tiết lưu trực tiếp, giảm đáng kể thời gian làm lạnh Tuy nhiên, phương pháp có số nhược điểm : - Phải trang bị thêm bình giữ mức thiết bị khác kèm (van phao, van an toàn, đồng hồ áp suất, van chặn vv ) phí đầu tư tăng lên đáng kể - Lượng môi chất sử dụng hệ thống tăng trình hoạt động lượng lớn tích tụ bình giữ mức - Chuyển động môi chất dàn bay chuyển động đối lưu tự nhiên, nhờ cột áp thuỷ tĩnh nên tốc độ thấp Tốc độ phụ thuộc vào tốc độ hố mơi chất dàn lạnh Nếu tốc độ hố chậm kéo theo tốc độ luân chuyển chậm Do tốc độ môi chất bên dàn lạnh chậm nên hiệu trao đổi nhiệt không thực cao thời gian làm lạnh dài Đối với hệ thống đòi hỏi thời gian làm lạnh ngắn hệ thống cấp đông nhanh phương pháp không đảm bảo u cầu kỹ thuật - Vịng tuần hồn mơi chất dàn lạnh bình mức riêng biệt so với hệ thống, không chịu tác động máy nén mà phụ thuộc tốc độ hố dàn lạnh, nên khó can thiệp để thay đổi tốc độ Nếu tốc độ làm lạnh chậm vịng ln chuyển chậm theo 387 1- Dàn lạnh, 2- Bình giữ mức Hình 11-2 : Phương pháp tiết lưu ngập lỏng Phương pháp cấp dịch kiểu ngập lỏng thường sử dụng cho hệ thống sau : - Máy đá máy đá vảy - Tủ cấp đông tiếp xúc (thời gian làm lạnh 4-5 giờ/mẻ) - Thiết bị làm lạnh nước chế biến điều hồ khơng khí nhà máy chế biến thực phẩm - Một số thiết bị cấp đông I.Q.F Mặc dù bên dàn lạnh môi chất lỏng, tốc độ chuyển động chậm nên hệ thống làm lạnh nhanh siêu tốc phương pháp cấp dịch từ bình giữ mức khơng đảm bảo yêu cầu nên người ta bắt buộc sử dụng phương pháp đối lưu cưỡng nhờ bơm 11.1.2.3 Phương pháp cấp dịch bơm cấp dịch Để tăng tốc độ chuyển động dịch lỏng tuần hoàn dàn lạnh, nâng cao hiệu giải nhiệt, giảm thời gian làm lạnh, người ta sử dụng phương pháp cấp dịch bơm Phương pháp sử dụng dụng thiết bị cấp đông lạnh nhanh Sở dĩ cấp dịch bơm hiệu trao đổi nhiệt cao thời gian làm lạnh giảm lý sau : - Môi chất dàn lạnh trạng thái lỏng có nhiệt thấp 388 - Môi chất lỏng chuyển động cưỡng với tốc độ lớn v Ị m¸ y n Ðn DP Hình 11-3 : Phương pháp cấp dịch bơm Tuy nhiên sử dụng bơm cấp dịch cho dàn lạnh có nhược điểm có lượng lỏng qua dàn lạnh hố hơi, lượng lớn sau dàn lạnh khơng kịp hoá nên khả ngập lỏng lớn hút trực tiếp máy nén Trong trường hợp bắt buộc phải có bình chứa hạ áp Bình chứa hạ áp có chức vừa nơi chứa lỏng cho bơm cấp dịch hoạt động ổn định vừa thiết bị để tách lỏng sau dàn lạnh 11.1.2 Lựa chọn thiết bị ngưng tụ Để chọn thiết bị ngưng tụ phù hợp với hệ thống cụ thể, cần nắm rỏ đặc điểm loại thiết bị ngưng tụ Các hệ thống lạnh lớn thường sử dụng thiết bị ngưng tụ sau đây: - Dàn ngưng khơng khí - Bình ngưng ống chùm nằm ngang - Dàn ngưng tụ bay - Dàn ngưng kiểu tưới 389 Bảng 11-1 : Phạm vi ứng dụng thiết bị ngưng tụ STT Loại thiết bị ngưng tụ Phạm vi sử dụng Bình ngưng tụ - Bình ngưng tụ nằm - Hệ thống NH3 frêôn công suất trung ngang ống thép bình lớn: Tủ đơng, kho cấp đơng, máy đá - Bình ngưng ống - Hệ thống lạnh frêơn cơng suất nhỏ, đồng trung bình lớn: Kho lạnh, kho cấp đơng, kho chờ đơng, máy đá, máy điều hồ khơng khí Dàn ngưng tụ bay Dàn ngưng kiểu tưới Dàn ngưng khơng khí Dàn ống lồng ống - Hệ thống lạnh công suất lớn lớn: Máy đá, tủ cấp đông, hệ thống lạnh I.Q.F, hệ thống lạnh nhà máy bia, hệ thống lạnh trung tâm, đặc biệt hay sử dụng hệ thống NH3 công suất lớn - Nơi nguồn nước khan hiếm, phải sử dụng nước thuỷ cục nước ngầm qua xử lý - Dùng hệ thống cơng suất trung bình lớn, nơi chất lượng nguồn nước không tốt (sông, ao, hồ), khu vực xa dân cư, ven sông, hồ - Hệ thống sử dụng: Máy đá - Dùng cho hệ thống lạnh công suất nhỏ trung bình, đặc biệt hệ thống lạnh, môi chất frêôn - Hệ thống sử dụng: Kho lạnh, kho chờ đơng, hệ thống điều hồ khơng khí - Dùng hệ thống nhỏ, đặc biệt hệ thống lạnh frêơn , máy điều hồ khơng khí 390 11.1.3 Chọn mơi chất lạnh Lựa chọn môi chất lạnh hợp lý vấn đề quan trọng thiết kế hệ thống lạnh - Môi chất amôniắc NH3 môi chất lạnh không gây phá huỷ tầng ôzôn hiệu ứng nhà kính, nói NH3 mơi chất lạnh tương lai Hiện hầu hết hệ thống lạnh nhà máy chế biến thuỷ sản (trừ kho lạnh bảo quản), nhà máy bia thiết kế sử dụng môi chất NH3 Đặc điểm NH3 thích hợp hệ thống lớn lớn, suất lạnh riêng thể tích lớn Các hệ thống lạnh máy đá cây, máy đá vảy, kho cấp đông, tủ cấp đông loại dây chuyền I.Q.F, hệ thống làm lạnh glycol nhà máy bia thích hợp sử dụng NH3 Nhược điểm NH3 làm hỏng thực phẩm ăn mịn kim loại màu nên khơng phù hợp sử dụng cho hệ thống nhỏ Tuyệt đối không nên sử dụng NH3 cho kho lạnh bảo quản, đặc điểm NH3 độc làm hỏng thực phẩm, xảy rò rỉ mơi chất bên kho lạnh khó phát hiện, phát trễ Khác với thiết bị cấp đông, máy đá hoạt động theo mẻ, hàng hoá đưa vào làm lạnh thời gian ngắn, lần làm lạnh số lượng hàng không lớn lắm, kho lạnh hoạt động lâu dài, hàng hố bảo quản hàng tháng, có năm trời, q trình xác suất rị rỉ lớn, nghĩa rủi ro cao Mặt khác kho lạnh nơi tập trung khối lượng hàng lớn, hàng trăm chí nghìn sản phẩm Giá trị hàng hoá kho lạnh lớn, xảy rị rỉ mơi chất NH3 vào bên kho lạnh, hàng hoá bị hỏng xí nghiệp bị phá sản Việc thiết kế kế kho lạnh sử dụng NH3 chứa đựng nhiều nguy rủi ro cho doanh nghiệp - Đối với hệ thống nhỏ , trung bình nên sử dụng môi chất lạnh frêôn + Môi chất R134a mơi chất thay thích hợp cho R12, sử dụng cho hệ thống lạnh cơng suất nhỏ tủ lạnh gia đình, máy điều hồ cơng suất nhỏ, máy điều hồ xe vv suất lạnh riêng thể tích nhỏ 391 + Môi chất lạnh R22 sử dụng chủ yếu cho hệ thống lạnh nhỏ trung bình, ví dụ máy điều hồ cơng suất trung bình lớn (từ 24.000 Btu/h trở lên) , môi chất R22 thích hợp kho lạnh bảo quản, kho lạnh thương nghiệp, kho chờ đông hệ thống lạnh công suất lớn khác tủ đông, máy đá đơn lẻ Hiện tương lai gần người ta sử dụng R404A R407C thay cho R22 Trước mắt nước ta cịn sử dụng R22 đến năm 2040 Ưu điểm trội sử dụng không làm hỏng thực phẩm, không độc nên sử dụng cho kho lạnh bảo quản, không ăn mòn kim loại màu đồng nên thiết bị gọn nhẹ phù hợp hệ thống lạnh dân dụng điều hoà, tủ lạnh thương nghiệp 11.1.4 Chọn dầu máy lạnh Chất lượng đặc tính dầu có ảnh hưởng đến tuổi thọ máy nén Trong trường hợp phải chọn loại dầu tốt Khi tỷ số nén, nhiệt độ đầu đẩy khơng cao, dầu tiêu hao mức bình thường mà than bám nhiều vòng cách van xả (dischage valve cage) hay phận chuyển động chóng mịn cần kiểm tra: Trong dầu có lẫn tạp chất hay không Phẩm chất dầu Dầu có phù hợp với máy hay khơng Phán đốn phẩm chất dầu khó mà xác định thông qua sử dụng Do nên sử dụng loại dầu nhã hiệu có uy tín nhà cung cấp giới thiệu Không nên cho dầu tốt giá cao Những thông số quan trọng dầu điểm đông đặc thấp, điểm bắt lửa cao, độ nhớt thay đổi nhiệt độ thay đổi Bảo quản dầu cẩn thận tránh lọt ẩm, bụi vào bên dầu Không nên sử dụng tuỳ tiện dầu Khi cần thay dầu cần có góp ý nhà sản xuất 392 11.2 Lắp đặt hệ thống lạnh 11.2.1 Lắp đặt thiết bị 11.2.1.1 Lắp đặt máy nén lạnh * Yêu cầu phòng máy - Các phịng máy tốt nên bố trí tầng trệt, cách biệt hẵn khu sản xuất, tránh ảnh hưởng xấu đến trình chế biến thực phẩm - Có đầy đủ trang thiết bị phịng cháy, chữa cháy, mặt nạ phòng độc, dụng cụ thao tác vận hành, sửa chữa, bảng nội quy, quy trình vận hành an toàn cháy, nổ - Gian máy phải đảm bảo thơng thống, có bố trí lam cửa sổ thơng gió, khơng gian bố trí máy rộng rãi, cao để người vận hành dễ dàng lại thao tác, xử lý Cửa cửa 02 cánh mở phía ngồi, thiết bị đo lường, điều khiển phải nằm vị trí thuận lợi thao tác, dễ quan sát Mỗ gian máy có 02 cửa - Bố trí gian máy phải tính đến gây ảnh hưởng đến sản xuất - Độ sáng gian máy phải đảm bảo hoàn cảnh , ban ngày ban đêm để người vận hành máy dễ dàng thao tác, đọc thơng số - Nền phịng máy đảm bảo cao ráo, tránh ngập lụt mưa bão làm hư hại máy móc thiết bị - Nếu gian máy khơng thơng gió tự nhiên tốt, lắp quạt thơng gió, đảm bảo khơng khí phịng lành, nhiệt thải từ mô tơ thải bên * Lắp đặt máy nén - Đưa máy vào vị trí lắp đặt : Khi cẩu chuyển cần ý móc vào vị trí định sẵn, khơng móc tuỳ tiện vào ống, thân máy gây trầy xước hư hỏng máy nén - Khi lắp đặt máy nén cần ý đến vấn đề : thao tác vận hành, kiểm tra, an tồn, bảo trì, tháo dỡ, thi cơng đường ống, sửa chữa, thơng gió chiếu sáng thuận lợi - Máy nén lạnh thường lắp đặt bệ móng bê tơng cốt thép (hình 11-4) Đối với máy nhỏ lắp đặt khung 393 sắt bình ngưng thành 01 khối cụm máy lạnh water chiller Bệ móng phải cao bề mặt tối thiểu 100mm, tránh bị ướt bẩn vệ sinh gian máy Bệ móng tính tốn theo tải trọng động nó, máy gắn chặt lên bê tông bu lông chôn sẵn, chắn Khả chịu đựng móng phải đạt 2,3 lần tải trọng máy nén kể mơtơ - Bệ móng khơng đúc liền với kết cấu xây dựng nhà tránh truyền chấn động làm hỏng kết cấu xây dựng Để chấn động không truyền vào kết cấu xây dựng nhà khoảng cách tối thiểu từ bệ móng đến móng nhát 30cm Ngồi nên dùng vật liệu chống rung móng móng máy móng nhà - Các bu lông cố định máy vào bệ móng đúc sẵn bê tơng trước sau lắp đặt máy chôn vào sau Phương pháp chôn bu lông sau lắp máy thuận lợi Muốn cần để sẵn lỗ có kích thước lớn u cầu, đưa thiết bị vào vị trí , ta tiến hành lắp bu lơng sau cho vữa xi măng vào để cố định bu lơng (xem hình 11-4) 1450 125 150 125 100 1700 100 1000 NỊn gian m¸ y Lí p bê tông đá dă m 4x6, M150 Nền đất đầm kỹ 100 200 600 1200 200 Bê tông cốt thÐp M200 S¾t Φ8, a=200 100 Hình 11-4: Móng cụm máy nén kho lạnh 394 ... khí Dàn ống lồng ống - Hệ thống lạnh công suất lớn lớn: Máy đá, tủ cấp đông, hệ thống lạnh I.Q.F, hệ thống lạnh nhà máy bia, hệ thống lạnh trung tâm, đặc biệt hay sử dụng hệ thống NH3 công suất... nhỏ trung bình, đặc biệt hệ thống lạnh, môi chất frêôn - Hệ thống sử dụng: Kho lạnh, kho chờ đông, hệ thống điều hồ khơng khí - Dùng hệ thống nhỏ, đặc biệt hệ thống lạnh frêôn , máy điều hồ... mơi chất lạnh Lựa chọn môi chất lạnh hợp lý vấn đề quan trọng thiết kế hệ thống lạnh - Môi chất amôniắc NH3 môi chất lạnh không gây phá huỷ tầng ôzôn hiệu ứng nhà kính, nói NH3 mơi chất lạnh tương