Đây là báo cáo môn kỹ thuật lạnh cơ sở của trường đại học Công nghiệp Hà Nội. Báo cáo có đầy đủ cấu tạo, nguyên lý cảu các thiết bị trao đỏi nhiệt, tính toán thiết bị trao đổi nhiệt, cách sử dụng phần mềm CoolPack trong ngành nhiệt
Mục Lục Phần THIẾT BỊ NGƯNG TỤ 1.1 VAI TRỊ, VỊ TRÍ, ĐẶC ĐIỂM CỦA THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG HỆ THỐNG LẠNH 1.1.1 Vai trò, vị trí thiết bị trao đổi nhiệt Trong hệ thống lạnh thơng thường (có máy nén) thiết bị trao đổi nhiệt chiếm tỷ lệ lớn: 52 đến 68% khối lượng 45 đến 62% thể tích tồn hệ thống lạnh Hai thiết bị trao đổi nhiệt quan trọng thiết bị ngưng tụ thiết bị bay số phần tử hệ thống lạnh (cùng với máy nén thiết bị tiết lưu) Ngoài có thiết bị phụ khác thực trình trao đổi nhiệt khác để nâng cao hiệu hoạt động hệ thống thiết bị lạnh, thiết bị hồi nhiệt, bình trung gian số bình tách dầu Thiết bị ngưng tụ thiết bị trao đổi nhiệt để biến mơi chất lạnh có áp suất nhiệt độ cao sau trình nén thành trạng thái lỏng thiết bị ngưng tụ xảy q trình q lạnh lỏng tức hạ nhiệt độ lỏng ngưng tụ thấp nhiệt độ ngưng tụ môi trường nhận nhiệt thiết bị ngưng tụ gọi môi trương làm mát (thường nước khơng khí) Thiết bị bay thiết bị trao đổi nhiệt thu nhiệt từ mơi trường làm lạnh tuần hồn thiết bị bay đối tượng làm lạnh để nhận nhiệt làm lạnh đối tượng làm lạnh, làm lạnh trực tiếp khơng có mặt mơi trường làm lạnh trung gian (hay chất tải lạnh) Ngoài thiết bị máy lạnh (có mơi chất lạnh tuần hồn qua), hệ thống lạnh có thiết bị sử dụng lạnh thiết bị làm lạnh khơng khí, nước lạnh… Khối lượng kim loại để chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt chiếm tỷ lệ lớn so với tiêu hao kim loại cho tồn hệ thống, ví dụ: thiết bị ngưng tụ thiết bị bay làm lạnh nước muối chiếm khoảng 2/3 khối lượng tồn máy lạnh amơniắc, giá thành gần ½ giá tồn máy lạnh frn, khối lượng thiết bị khoảng ¾ khối lượng máy Trong hệ thống làm lạnh trực tiếp, tỷ lệ thiết bị trao đổi nhiệt so với khối lượng chung cao 1.1.2 Đặc điểm thiết bị trao đổi nhiệt Các thiết bị trao đổi nhiệt có ảnh hưởng lớn tới đặc tính lượng máy lạnh Nhiệt độ ngưng tụ máy lạnh lớn nhiệt độ môi trường xung quanh, nhiệt độ bay lại ln nhỏ nhiệt độ môi trường bị làm lạnh (hay đối tượng làm lạnh làm lạnh trực tiếp) Để giảm tổn thất lượng thiết bị trao đổi nhiệt phải vận hành thiết bị độ chênh nhiệt độ kể với giá trị nhỏ Với điều kiện áp suất thấp thiết bị bay hơi, áp suất cao thiết bị ngưng tụ tính chất riêng biệt mơi chất lạnh sơi ngưng, nói chung máy lanh làm việc điều kiện phụ tải riêng Do có đặc điểm riêng áp suất, nhiệt độ làm việc, tính chất mơi chất có mặt dầu bơi trơn chất nên thiết bị trao đổi nhiệt hệ thống lạnh khơng thể tính tốn theo cách thơng thường tính cho thiết bị hay bay nước hệ thống công nghiệp, mà phải theo phương pháp hay quan hệ tính tốn riêng 1.2 PHÂN LOẠI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ 1.2.1 Khái niệm thiết bị ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ dùng để hóa lỏng mơi chất sau nén chu trình máy lạnh Thiết bị ngưng tụ thường thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt Hơi mơi chất có áp suất, nhiệt độ cao truyền nhiệt cho nước hay khơng khí làm mát (qua bề mặt ngăn cách ống hay kênh dẫn) Do bị nhiệt, môi chất giảm nhiệt độ, đến nhiệt độ nhiệt độ bão hòa (hay nhiệt độ sơi) áp suất ngưng tụ ngưng tụ thành lỏng Bỏ qua tổn thất ma sát mơi chất ống xem áp suất môi chất không thay đổi trình ngưng tụ Nhiệt độ ngưng tụ suốt trình số Áp suất nhiệt độ ngưng tụ xác định đồ thị hay bảng mơi chất bão hòa, biết hai thông số xác định thơng số lại Nếu bề mặt F thiết bị ngưng tụ đủ lớn (ví dụ: ống đủ dài), nhiệt độ môi trường làm mát thấp (chẳng hạn làm mát nước giếng, nước máy) hay cường độ truyền nhiệt cao (ví dụ quạt gió mạnh, bơm nước lưu lượng lớn) sau tồn ngưng tụ thành lỏng, lỏng ngưng tụ lại tiếp tục bị hạ thấp nhiệt độ nhỏ nhiệt độ ngưng tụ , ta nói mơi chất làm q lạnh (hình 6.1 ): Trong thiết bị ngưng tụ, nhiệt độ môi trường làm mát (nhiệt độ nước làm mát tăng liên tục từ giá trị lối vào đến giá trị lối 1.2.2 Phân loại thiết bị ngưng tụ Theo môi trường làm mát, chia thiết bị ngưng tụ thành nhóm: - Thiết bị ngưng tụ làm mát nước Thiết bị ngưng tụ làm mát nước – không khí (làm mát bay hơi) Thiết bị ngưng tụ làm mát khơng khí Thiết bị ngưng tụ làm mát môi chất khác sôi hay sản phẩm cơng nghệ Theo đặc điểm q trình ngưng tụ mơi chất chia thiết bị ngưng tụ thành nhóm lớn: Thiết bị ngưng tụ có mơi chất ngưng mặt ngồi bề mặt trao đổi nhiệt, thiết bị kiểu ống vỏ nằm ngang, kiểu ống vỏ đứng hay kiểu ống lồng ống, … Thiết bị ngưng tụ có mơi chất ngưng bề mặt bề mặt trao đổi nhiệt, thiết bị kiểu panen, kiểu tưới, kiểu bay hơi, giàn ngưng tủ lạnh gia đình, máy lạnh thương nghiệp cơng nghiệp… Đây nhóm thiết bị ngưng tụ sử dụng rộng rãi nahast hệ thống lạnh Theo đặc điểm trình lưu động môi chất làm mát qua bề mặt trao đổi nhiệt người ta chia thiết bị ngưng tụ thành nhóm: thiết bị ngưng tụ có mơi trường làm mát tuần hồn tự nhiên, thiết bị có mơi trường làm mát tuần hồn cưỡng thiết bị ngưng tụ kiểu xối tưới nước bề mặt dàn ngưng tụ Trong mặt thiết bị ngưng tụ trình bày, thiết bị ngưng tụ làm mát nước (như bình ngưng ống vỏ nằm ngang), thiết bị ngưng tụ làm mát khơng khí lưu động cưỡng (có quạt) dàn ngưng khơng khí thiết bị ngưng tụ làm mát nước khơng khí (thiết bị ngưng tụ kiểu bay hay kiểu xối tưới) sử dụng rộng rãi có hiệu cao điều kiện khí hậu nước ta Trong máy lạnh dân dụng thương nghiệp công suất nhỏ hay gặp thiết bị ngưng tụ làm mát khơng khí đối lưu tự nhiên (khơng có quạt) 1.3 THIẾT BỊ NGƯNG TỤ LÀM MÁT BẰNG NƯỚC Các thiết bị ngưng tụ làm mát nước gồm bình ngưng ống vỏ nằm ngang, bình ngưng ống vỏ đứng, thiết bị ngưng tụ kiểu phân tử thiết bị kiểu panen 1.3.1 Bình ngưng ống vỏ nằm ngang Cấu tạo nguyên lý làm việc Gồm bình hình trụ nằm ngang chứa bên nhiều ống trao đổi nhiệt đường kính nhỏ - gọi bình ngưng ống vỏ nằm ngang Hình sơ đồ cấu tạo bình ngưng loại Hình 1: Bình ngưng ống vỏ ngang NH3 Nối van an toàn; Ống nối đường cân với bình chứa; Ống NH3 vào; Áp kế Ống nối van xả khơng ngưng; Van xả khơng khí khoang nước; Ống xả nước làm mát Ống nước làm mát vào; Van xả nước; 10 Ống NH3 lỏng Hơi NH3 qua ống chia vào hai đường vào bình ngưng bao phủ khơng gian ống dẫn nước lạnh truyền nhiệt cho nước lạnh ngưng lại thành lỏng Để tăng tốc độ nước truyền nhiệt nước lạnh, để kéo dài đường nước bình ngưng, người ta bố trí cho nước qua lại nhiều lần trước theo ống dẫn Lỏng ngưng tụ phần bình dẫn qua ống 10 vào bình chứa Để lỏng liên tục vào bình chứa phải có ống nói cân (qua đầu 2) bình ngưng bình chứa Để khơng làm tăng áp suất ngưng tụ cơng suất lạnh, có khí khơng ngưng có lẫn xả qua ống vào bình tách khí để tách trả lại phần NH3 có lẫn hỗn hợp khí – cho hệ thống lạnh Khơng khí lẫn nước làm mát xả qua van bố trí đầu bình, nước cặn tháo qua van Các ống bình ngưng amơniắc thường ống trơn, thẳng, đường kính d= 25 x 2,5 mm núc hàn vào mặt sang theo đỉnh tam giác canh 34mm Trong hệ thống lạnh frn, cấu tạo bình ngưng ống trao đổi nhiệt có số đặc biệt so với bình ngưng amơniắc để phù hợp với tính chất mơi chất Các ống trao đổi nhiệt thường ống đồng có cánh nhơm lồng vào bề mặt ống để tăng khả truyền nhiệt từ phía frn Ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng Đây loại thiết bị ngưng tụ gọn chắn nhất, bố trí nhà mà chiếm diện tích Bình ngưng có tiêu hao kim loại nhỏ nhất, vào khoảng 40 đến 45 kg/ diện tích bề mặt trao đổi nhiệt (của ống), ống nước có đường kính 20-50 mm, tốc độ nước khoảng 1,5 đến 2,5 m/s (giá trị lớn cho nước bẩn) Nhiệt độ nước làm mát bình ngưng tụ tăng từ 4-10k tức 1kg nước nhận khoảng đến 33 kJ nhiệt từ mơi chất Phần bình ngưng thay ln chức bình chứa, chiều cao mức lỏng không 100mm Hệ số truyền nhiệt (k) tương đối lớn: k= 800-1000 W/K, độ chênh nhiệt độ trung bình ngưng nước làm mát = – 6K với mật độ dòng nhiệt q=3000 – 6000 W/ Bình ngưng dễ chế tạo lắp đặt, sửa chữa làm ống học hay hóa chất Tuy nhiên bình ngưng có số nhược điểm: Diện tích mặt thân bình ngưng chiếm khơng lớn phải có diện tích dự phòng phía đầu bình có phương án thích hợp để rút ống sửa chữa thay Yêu cầu khối lượng nước làm mát lớn nhanh tạo cáu bẩn (nhất chất lượng nước cấu) giảm nhanh khả truyền nhiệt Để tiết kiệm nước thường phải có tháp giải nhiệt tức phải đầu tư them kinh phí, chiếm them diện tích thường gây ồn, ẩm mơi trường lân cận Với ưu nhược điểm kể trên, bình ngưng loại dùng phổ biến cho nhà máy cỡ cơng suất trung bình lớn, dùng thích hợp cho nơi có nguồn nước sẵn nước, giá thành nước khơng cao Khi có thêm tháp giải nhiệt nhiệt độ ngưng tụ cơng suất lạnh ổn định, phụ thuộc nhiệt độ mơi trường mùa khí hậu năm Những hư hỏng thường gặp cách khắc phục Nếu cất lượng nước làm mát xấu chế độ bảo dưỡng khơng đảm bảo bình ngưng dễ bị bám cáu bẩn, tắc nghẽn đường nước, giảm khả nằng truyền nhiệt nên nhiệt độ ngưng tụ tăng cao, công suất lạnh không đáp ứng yêu cầu công nghệ Trong trường hợp không thay bình ngưng phải tẩy rửa cặn bẩn học (dùng bàn chải lồng sắt) kết hợp với hóa chất (thường dùng xơda 5% để rửa) sau thổi khí nén Khi áp suất ngưng tụ tăng cao, kim áp kế rung mạnh, không ổn định pahri xả khí khơng ngưng qua bình tách khí đặt phía bình chứa cao áp hay bình ngưng Nếu để nước bình ngưng bơm nước hỏng hay đường ống dẫn bị rò rỉ gây cố nguy hiểm cho hệ thống, phải đảm bảo hệ thống điều chỉnh tự động bảo vệ tự động hoạt động tốt để cấp đủ nước cho bình ngưng ngưng máy nén lưu lượng nhiệt độ nước làm mát không đảm bảo Định kỳ xả dầu để khơng có dấu bám bề mặt ống trao đổi nhiệt làm xấu điều kiện truyền nhiệt 1.3.2 Bình ngưng ống vỏ thẳng đứng Cấu tạo nguyên lý làm việc Bình ngưng tụ loại có vỏ hình trụ đặt thẳng đứng, bên có ống dẫn nước làm mát hàn hay núc vào hai mặt sang Các mặt sang hàn vào thân bình Các ống trao đổi nhiệt ống thép, thường có đường kính 57 x 3,5 mm phía có nước chảy từ xuống thành màng mỏng tác dụng trọng lực Từ hộp phân phối nước phía trên, nước chảy qua nút hình phía ống tạo thành màng nước chảy ống Hơi môi chất lạnh đưa vào không gian ống truyền nhiệt cho nước ống ngưng tụ thành màng mỏng chạy dọc theo bề mặt ống, chứa đáy bình để sang bình chứa cao áp Bình ngưng tụ amơniắc ống vỏ thẳng đứng trình bày Hình Nước sau trao đổi nhiệt chảy vào bể chứa đáy bình Mơi chất lạnh lỏng ngưng tụ đưa vào bình chứa 10 qua ống dẫn lỏng có miệng vị trí cao mặt sang 80mm để tránh dầu vào bình chứa vào thiết bị bay Trên bình ngưng bình chứa có đặt van an tồn với cửa thốt, ống cân nối bình ngưng bình chứa, van xả dầu 9, kính quan sát mức lỏng 1, 13 Hình 2: Bình ngưng NH3 ống vỏ đứng 1, 13 Kính quan sát mức lỏng; Ống vào; 3,11 Van nối an toàn; Hộp phân phối nước Nối ống xả khí; Vỏ bình; Ống dẫn lỏng ra; Ống cân bằng; Van xả dầu 10 Bình chứa cao cấp; 12 Đường cấp lỏng từ bình chứa; 13 Ống thủy Ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng Với hệ số truyền nhiệt cao loại lớn (k=800 – 1000 W/K), mật độ dòng nhiệt đạt tới 4500 W/khi độ chênh nhiệt độ trung bình ngưng nước = – 6K, bình ngưng ống vỏ đứng dùng cho hệ thống lạnh cơng suất lớn, mặt gian máy hẹp, phải bố trí bình ngưng phía ngồi Bình ngưng loại có ưu điểm lỏng dầu chảy tự xuống đáy nên dễ xả dầu, kết cấu chắn, dễ làm ống nên sử dụng nguồn nước khác không yêu cầu chất lượng cao Tuy vậy, việc lắp ráp theo dõi vận hành khó bình ngưng ống vỏ nằm ngang Nhược điểm cộng với nhược điểm chung bình ngưng ống vỏ nằm ngang làm cho bình ngưng loại không sử dụng rộng rãi phổ biến xí nghiệp lạnh nước ta với hầu hết cơng suất trung bình nhỏ Những hư hỏng cách khắc phục Vì thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm bình ngưng ống vỏ nằm ngang nên bình ngưng ống vỏ đứng xảy hư hỏng bị bám cặn bẩn phía ống hay ống bị ăn mòn thủng ống bị hở mặt sang hay mối hàn… nhiên bảo dưỡng sửa chữa khó khan bình ngưng ống vỏ nằm ngang Ngoài ra, chế dộ làm việc bình thường bị phá vỡ gây hư hỏng thiếu nước làm mát, có khí khơng ngưng Đặc biệt bình ngưng ống vỏ đứng, rãnh dẫn nước vào ống dễ bị tắc đóng cặn gây thiếu nước làm mát nên phải thường xuyên định kỳ, kiểm tra bảo dưỡng nút có rãnh đầu ống cách rãnh xoắn phía đầu ống 1.3.3 Thiết bị ngưng tụ kiểu phân tử kiểu ống lồng Thiết bị ngưng tụ kiểu phân tử Hình 3: Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử ống nước vào; ống trao đổi nhiệt; ống dẫn vào; ống nước ống góp vào; ống dẫn lỏng ra; ống xả dầu; Bình chứa lỏng Hình sơ đầu cấu tạo thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử Nó gồm phần tử riêng biệt ống trao đổi nhiệt (2) ghép thành với thành cụm Mỗi phần tử xem bình ngưng ống vỏ nằm ngang loại nhỏ Các phần tử lắp nối tiếp với theo đường môi chất (từ ống vào đến ống lỏng 6) ghép song song theo đường nước làm mát (từ ống vào đến ống 4) Mỗi cụm (ví dụ hình vẽ gồm phần tử) lại ghép song song với tạo thành thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử (trên hình vẽ gồm cụm với pần tử bình chứa có ống xả dầu 7) Đường kính vỏ phần tử thường 255 x 6,5 mm hay 232 x 6,5mm Trong phần tử có 3; 7;14 hay 19 ống truyền nhiệt đường kính 31x 3,5mm 10 4500 W/m k làm lạnh nước cặp nước/ R22 cí thể đạt tới 1500-300 W/m k Lượng môi chất lạnh nạp cho máy kiểu ống vỏ 10% Dàn bay kiểu sử dụng rộng rãi Hình 16: Phối cảnh dàn bay kiểu để làm lạnh chất lỏng 2.2.4 Thiết bị bay ống vỏ kiểu tưới: Là bình bay ống vỏ chùm ống thẳng mơi chất sôi không gian ống Cũng giống bình bay ống vỏ kiểu ngập, bình bay ống kiểu tưới, nước muối chảy ống, môi chất lạnh chảy thành màng sôi bền mặt chùm ống thẳng - Hình 17: Bình bay ống vỏ kiểu tưới 30 thân bình; 2, mặt xàng chòm ống; Nắp có vách phân dòng; ống phun nước; ống dẫn phun nước; 6.bao Trong bình bay loại này, lượng lỏng cung cấp vào nhỏ nên cột lỏng thủy tinh thực tế không ảnh hưởng đến nhiệt độ sôi, đồng thời cường độ truỳên nhiệt lớn hệ số truyền nhiệt sôi màng chảy lớn Để đảm bảo hiệu hoạt động thiết bị cần đảm bảo tưới đồng môi chất lạnh bền mặt ống thoát đồng Mật độ dòng nhiệt thiết bị loại vào khoảng 2900-3500 W/m K 2.3 THIẾT BỊ BAY HƠI LÀM LẠNH KHƠNG KHÍ Các thiết bị bay dùng để làm lạnh khơng khí gồm nhóm: thiết bị làm lạnh khơng khí kiểu khơ, kiểu ướt kiểu hỗn hợp 2.3.1 Thiết bị bay làm lạnh khơng khí kiểu khơ Thiết bị làm lạnh khơng khí kiểu khơ thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt, khơng khí lưu động ngồi chùm ống có cánh truyền nhiệt cho môi chất sôi ống Nó có tên gọi khác dàn lạnh khơng khí bay trực tiếp Nếu khơng khí làm lạnh truyền nhiệt cho nước hay chất tải lạnh lỏng ống thiết bị gọi dàn làm lạnh khơng khí gián tiếp Cả loại chế tạo dạng chùm ống thẳng hay chùm ống xoắn có cánh đặt vỏ Các ống nhẵn thường sử dụng làm lạnh kết hợp với làm khơ khơng khí trường hợp máy hút ẩm Trong thiết bị này, khơng khí thường chuyển động cưỡng tác dụng quạt thiết bị để hút khơng khí tuần hồn khơng khí bổ sung (nếu có) đẩy qua dàn lạnh Khơng khí lạnh cỏ thể khơng khí kho lạnh hay phòng điều hòa khơng khí Cấu tạo thiết bị làm lạnh khơng khí kiểu khơ bay trực tiếp dùng có mơi chất R22: 31 Hình 19: Thiết bị làm lạnh khơng khí kiểu khơ bay trực tiếp, nước lạnh chất tải lạnh Không khí đưa ngang qua theo hướng vng góc với chùm ống, R22 đưa qua thiết bị phân phối vào xéc-xi đặt nằm ngang nối chiều cao thiết bị Hơi tạo thành từ lên xéc-xi ống góp đặt thẳng đứng Thiết bị làm lạnh khơng khí kiểu khơ bay trực tiếp dùng phổ biến rộng rãi kho lạnh, hệ thống điều hòa khơng khí cục 2.3.2 Thiết bị làm mặt khơng khí kiểu ướt Trong thiết bị bay làm lạnh khơng khí kiểu ướt khơng khí làm lạnh nhờ tiếp xúc trực tiếp với nước nước muối lạnh phun từ vòi phun lò tưới nước 32 Hình 20: Thiết bị làm lạnh khơng khí có vòi phun ngang 1- Phân ly nước; 2- buồng phun; 3- Quạt; 4- Động cơ; 5-Cửa quạt gió; 6-Van phan; 7- Đẩy nước; 8- Ống xả đầy; 9- Ống dẫn nước lạnh; 10- Ống xả tràn; 11- Vòi phun nước Hình 21: Thiết bị làm lạnh phun nước muối 1- Quạt; 2- Phân ly nước; 3- Nước muối; 4- Hơi mơi chất lạnh; 5- MCL lỏng; 6- Bình định nồng độ; 7- Nước muối; 8- Bơm; 9-Thiết bị bay làm lạnh gián tiếp; 10-Vòi phun nước muối Thiết bị sử dụng rộng rãi điều hòa khơng khí u cầu làm lạnh điều chỉnh nhiệt độ khơng khí Ưu điểm thực q trình trao đổi nhiệt độ chênh lệch nhiệt độ nhỏ khơng khí chất tải lạnh có khả tang hiệu làm lạnh hạ nhiệt độ khơng khí xuống thấp thay đổi đổ ẩm khơng khí theo u cầu 2.3.3 Thiết bị làm mát khơng khí kiểu hỗn hợp Trong thiết bị này, khơng khí làm lạnh nhờ có chất tải lạnh phun trực tiếp vào luồng khơng khí, đồng thời nhờ trao đổi nhiệt với chất tải lạnh lỏng ống trao đổi nhiệt bề mặt Ở có phận phun nuwocs (hay nước muối) dàn làm lạnh – xem tổ hợp loại khô loại ướt Cấu tạo nguyên lý làm việc thiết bị: 33 Hình 22: Thiết bị kiểu hỗn hợp 1- Khơng khí lạnh; 2- Quạt gió; 3- Chắn nước; 4- Dàn phun nước; 5- Dàn bay hơi; 6- Khơng khí tuần hồn; 7- Bể chứa nước Khơng khí phòng vào thiết bị qua cửa gió tiếp xúc với dàn lạnh khơ truyền nhiệt cho môi chất sôi ống hay cho nước lạnh nước muối ống hạ nhiệt độ lại làm lạnh tiếp nhờ tiếp xúc trực tiếp với nước lạnh phun từ ống Nước bay theo bị chặn nước giữ lại, khơng khí lạnh thổi vào phòng Thiết bị hay sử dụng điều hòa khơng khí u cầu điều chỉnh nhiệt độ độ ẩm không khí Thường bố trí làm ngang, thường bố trí với dàn gia nhiệt nước nóng hay điện trở (dàn nhiệt) để điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm 34 Phần PHẦN MỀM COOLPACK TRONG VẼ VÀ TÍNH TỐN CHU TRÌNH 3.1 Giới thiệu chung phần mền coolpack Được sử dụng nhằm mục đích thiết kế, tính tốn, phân tích tối ưu hóa hệ thống đông lạnh, CoolPack tập hợp mẫu mô vấn đề kiến thức nhiệt-lạnh riêng biệt, cụ thể gồm có mục sau: Phân tích chu trình nhiệt-lạnh Tính tốn tải lạnh hệ thống lạnh Mô hệ thống lạnh Tính tốn thành phần hệ thống lạnh Phân tích điều kiện vận hành Tính tốn đặc tính mơi chất lạnh (vẽ đường đặc tính, q trình nhiệt động tải nhiệt, so sánh loại mơi chất ) Chi phí vòng đời hệ thống Như nêu trên, CoolPack gồm nhiều mục nhỏ, chia theo chủ đề như: Cơng cụ tính tốn nhiệt-lạnh (Refrigeration Utilities); EESCoolToolss mục nhỏ khác tạm gọi động lực học (dynamic) Phiên phần mềm đời vào năm 1995 tới không ngừng cập nhật môi chất với đặc tính mơi chất ESSCoolTool tập hợp tiện ích mới, thức giới thiệu phần CoolPack (tháng Ba, 1999) Cái tên ESSCoolTool từ tổ hợp thành phần ESS; Cool Tools * ESS (Engineering Equation Solver) hiểu chương trình dùng để tính tốn mơ nói chung; * Cool: hiểu chương trình tính tốn, phân tích, thiết kế, đánh giá chu trình hệ thống nhiệt lạnh * Tool: l nhiều chương trình nhỏ để người dùng tính tốn, thiết kế phân tích hệ thống lạnh cách chi tiết nhanh chóng ESS phát triển S A Klein F L Alvarado CoolPack phát triển phần dự án có tên SysSim Cơ quan Năng lượng Đan Mạch tài trợ Tuy nhiên, chủ yếu dùng phần mềm để biểu diễn tính tốn chu trình lạnh đồ thị log p-h 3.2 Cách sử dụng phần mềm để tra đồ thị logp-h môi chất Bước 1: Mở phàn mềm Cool pack sau tải 35 Bước 2: Click vào biểu tượng hình bơng tuyết màu xanh nước biển bên góc trái hình.(Refrigerantion Utilities) Bước 3: Sau lên hình nhiều bơng tuyết ta tiếp tục click vào biểu tượng hình đồ thị logp-h Bước 4: Sau hiển thị lên bảng môi chất Ta chọn môi chất cần sử dụng hay tính tốn, tra cứu Và click OK tiếp tục OK Đồ thị logp-h thị Bước 5: Click vào biểu tượng Cycle để nhập thông số đề cho 36 Hiển thị lên bảng hình Chú ý: Chỉ dùng cho chu trình khơ Một số từ cần nhớ: One stage: chu trình cấp Two stage, closed intercooler: chu trình cấp làm mát trung gian hoàn toàn Two stage, open intercooler: chu trình cấp làm mát trung gian khơng hồn tồn Two stage, open intercooler, load at intermediate pressure: chu trình cấp hở, có làm mát trung gian hồn tồn Evaporating temperature: Nhiệt độ bay Condensing temperature: Nhiệt độ ngưng tụ Superheat: nhiệt Subcooling: lạnh Pressure drop in evaporator: trở kháng thủy lực thiết bị bay Pressure drop in suction line: trở kháng thủy lực đường ống hút Pressure drop in discharge line: trở kháng thủy lực đường đẩy Pressure drop in liquid line: trở kháng thủy lực dòng chảy 37 Pressure drop in condenser: Trở kháng thủy lực bình ngưng Đa số tốn người ta khơng cho thơng tin trở kháng thùy lực ta cho hết Chỉ nhập đề cho Bước 6: Sau nhập xong ta click vào Show info Khi ngồi mang hình đồ thị có chu trình tốn Ta thấy bảng lên bao gồm thông số Qe (nhiệt lượng nhận thiết bị bay hơi), Qc (nhiệt lượng thải thiết bị ngưng tụ), COP (hệ số lạnh), pressure ratio (tỉ số nén) 38 Ta click vào Coodinates of point để tra cứu thông số điểm nút chu trình Và click tiếp vào Help để thấy nút chu trình 39 Nếu đề cho Qo (chính Qe bảng) ta nhập Qo click vào Update để tra thông số Qc, lưu lượng khối lượng(m), lưu lượng thể tích(V) 40 Phần TÍNH TỐN HỆ THỐNG KHO LẠNH ĐỀ BÀI: Hệ thống lạnh kho lạnh sử dụng chu trình lạnh nhiệt, môi chất lạnh R22, suất lạnh =300 kW, nhiệt độ bay = - 20 Đặt Hà Nội a, Tính tốn chu trình b, Tính chọn máy nén c, Tính chọn TBNT TBBH Bài Làm: a, Tính tốn chu trình: Nhiệt độ sôi môi chất lạnh = - 20 Do hệ thống lạnh đặt Hà Nội nên ta có thơng số sau: Nhiệt độ mùa hè cao đo Hà Nội: 43 Chọn nhiệt độ ngưng tụ môi chất lạnh = 43+5=48 Chọn nhiệt độ lạnh lỏng trước vào van tiết lưu:= 43 Chọn nhiệt độ hút máy nén (do nhiệt): = -10 Từ thông số chọn ta có chu trình: Chu trình q lạnh q nhiệt đồ thị lgp-h 41 Trạng thái điểm nút: Điểm T( -20 -10 91,67 48 43 -20 P (bar) 2,454 2,454 18,56 18,56 18,56 2,454 h (kJ/kg) 396,9 403,7 458,4 260,6 253,7 253,7 s (kJ/kg K) 1,782 1,808 1,808 1,2 1,179 1,217 v (/kg) Tỉ số nén: 0.09724 π = 7,56 Năng suất lạnh riêng: = - =396,9 – 253,7 =143,2 kJ/kg Lưu lượng qua máy nén: m = = = 2,094 kg/s Nhiệt thải bình ngưng: = - = 458,4 – 253,7 = 204,7 kJ/kg = m = 2,094 204,7 = 428,64 kW Trong nhiệt thải thiết bị lạnh: = - = 260,6 – 253,7 = 6,9 kJ/kg = m = 2,094 6,9 = 14,5 kW Công nén riêng: l = - = 458,4 – 403,7 = 54,7 kJ/kg Công nén đoạn nhiệt: = m l = 2,094 54,7 = 114,5 kW Hệ số lạnh: = = = 2,618 b, Tính chọn máy nén: Thể tích hút thực tế: = = 2.094 0.09724 = 0.2036 m3/s 42 Hệ số cấp λ ( tra bảng 55 sách Kỹ thuật lạnh sở) = 0.58 Thể tích hút lý thuyết: = = = 0.351 m3/s Chọn máy nén kí hiệu F8WB2 (hãng Mayekawa Nhật) với thể tích quét lý thuyết: = 764,1 m3/h= = 0.2123 m3/s Số lượng máy nén: Zmn = = 1.65 Vậy ta chọn máy nén Công nén đoạn nhiệt: Ns = m l = 2.094 54,7= 114.5 kW C, Tính chọn thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi: 1.Tính chọn thiết bị ngưng tụ: Chọn bình ngưng ống vỏ nằm ngang sử dụng nước giếng khoan có nhiệt độ nước vào tw1 = 30 , nhiệt độ nước tw2 = 35 Hiệu nhiệt độ trung bình logarit: Δttb = = = 15.3 K Hệ số truyền nhiệt k = 700 W / m2.k F = = = 40,022 m2 Chọn bình ngưng ống chùm nằm ngang KTP-50 có diện tích bề mặt trao đổi nhiệt 49,6 m2 Nước tiêu tốn làm mát bình ngưng: = = = 73.65 m3/h Trong đó: tải nhiệt TBNT (kW) C: Nhiệt dung nước = 4.19 kJ/kg.K P: Khối lượng riêng nước = 1000 kg/m3 43 Δtw: độ tăng nhiệt độ TBNT (K) Chọn bơm 3L-T6 suất bơm 50m3/h tốc độ 1440 vg/phút 2, Tính chọn thiết bị bay hơi: Chọn thiết bị bay đối lưu cưỡng với suất lạnh Q0 = 300 KW, t0 = -20 , tphòng = -15 Ta sử dụng quạt dàn lạnh Ta lấy nhiệt độ khơng khí vào dàn lạnh: tf1 = tphòng + = -12 Ta lấy nhiệt độ khơng khí qua dàn lạnh: tf2 = tphòng – = -18 Đối với dàn quạt -15 lấy K = 12 ( W/m2K ) Hiệu nhiệt độ: Δtmax = tf1 - t0 = -12 - (- 20) = Δtmin = tf2 – t0 = -18 – (-20) = Δttb= = 4.33 K Fk = = = 5774 m2 Vậy chọn thiết bị bay thỏa mãn diện tích The end Bài làm em nhiều thiếu sót mong thầy cho em xin ý kiến để hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn!!! 44 ... (5) truyền nhiệt cho nước chảy thành mảng ống thiết bị phân phối nước (1) đặt phía phun xuống Nước nóng lên bay phần Nước (1) đặt phía phun xuống Nước nóng gặp gió hút từ lên qua cửa gió (8) nhờ