trung chuyển truyền thông. chương 5

Trường ĐHCN Hà Nội SVTH:Vũ Thị thủy 3 Chương 5: CHỌN PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH Trong thực tế có nhiều phương pháp làm lsnhj cho kho nhưng có hai phương pháp thông dụng nhất đó l à làm lạnh trực tiếp và làm lạnh gián tiếp. Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm khác nhau phù hợp với yêu c ầu thiết bị, công nghệ của từng trường hợp cụ thể. Đối với mỗi trường hợp ta sẽ chọn phương pháp làm lạnh sao cho phát huy tối đa ưu điểm và hạn chế đến mức thấp nhất các nhược điểm. 5.1.Làm lạnh trực tiếp Là làm lạnh kho bằng dàn bay hơi đặt trong kho lạnh, môi chất sôi thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh. Làm lạnh trực tiếp có thể là dàn lạnh đối lưu tự nhi ên hoặc đối lưu cưỡng bức. •Ưu điểm - Thiết bị đơn giản không cần thêm một vòng tuần hoàn phụ. - Tuổi thọ kinh tế cao vì không phải tiếp xúc với nước muối một chất ăn mòn kim loại. - Tổn hao lanh khi khởi dộng nhỏ tức là khi làm lạnh trực tiếp thời gian từ khi mở máy đến lúc kho lạnh đạt yêu cầu sẽ nhanh hơn. •Nhược điểm - Đối với hệ thống lạnh lớn thì lượng môi chất nạp vào máy lớn, khả năng r ò rỉ môi chất là rất cao, khó có thể tìm chỗ rò rỉ để xử lý. - Trữ lạnh của dàn lạnh trực tiếp kém khi máy lạnh ngừng hoạt động thì dàn l ạnh cũng hết nhanh. 5.2. Làm lạnh gián tiếp Trường ĐHCN Hà Nội SVTH:Vũ Thị thủy 4 Là phương pháp làm lạnh bằng các dàn chất tải lạnh như nước muối, glycol. Thiết bị bay hơi đặt ngoài kho lạnh, ở trong buồng chất tải lạnh nóng lên do thu nhiệt của buồng lạnh sau đó trở lại dàn bay hơi để hạ nhiệt độ xuống bằng nhiệt độ y êu cầu và cứ như vậy được tuần hoàn liên tục. Dàn lạnh gián tiếp cũng có thể là dàn lạnh đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức. •Ưu điểm: - Hệ thống lạnh có độ an toàn cao, chất tải lạnh không cháy, không nổ, không độc hại với cơ thể sống v à không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm bảo quản. Nó là vòng tuần hoàn an toàn và ngăn chặn sự tiếp xúc của môi chất độc hại đối với sản phẩm. - Máy lạnh có cấu tạo đơn giản, đường ống dẫn môi chất hệ thống ngắn được chế tạo dạng tổ hợp ho àn chỉnh nên chất lượng cao, độ tin cậy lớn, dễ dàng kiểm tra lắp đặt và hiệu chỉnh. - Dung dịch chất tải có khả năng trữ lạnh lớn sau khi máy ngừng hoạt động, nhiệt độ kho có khả năng duy tr ì lâu hơn. •Nhược điểm - Năng suất lạnh của máy bị giảm do chênh lệch nhiệt độ lớn. - Hệ thống thiết bị cồng kềnh vì phải thêm vòng tuần hoàn cho chất tải lạnh. - Tốn năng lượng bổ sung cho bơm hoặc cánh khuấy chất tải lạnh. Từ những sự phân tích trên chọn phương pháp làm lạnh gián tiếp cho kho lạnh đang xây dựng là hợp lý. Nó phù hợp với điều kiện của kho lạnh vì hệ thống lạnh an toàn không gây cháy nổ, không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm bảo quản, máy lạnh có cấu tạo đơn giản… 5.3. Chọn môi chất lạnh Môi chất lạnh h(còn gọi là tác nhân lạnh hay gas lạnh) là chất môi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để thu nhiệt của môi trường có nhiệt độ Trường ĐHCN Hà Nội SVTH:Vũ Thị thủy 5 thấp và thải ra môi trường có nhiệt độ cao hơn. Môi chất tuần hoàn trong hệ thống lạnh nhờ quá trình nén. •Môi chất lạnh sử dụng trong hệ thống lạnh cần đáp ứng các yêu cầu sau: - Môi ch ất cần bền vững về mặt hoá học trong phạm vi áp suất và nhiệt độ l àm việc, không được phân huỷ, không được polyme hoá. - Môi chất phải trơ, không ăn mòn các vật liệu chế tạo máy, dầu bôi trơn, oxy trong không khí và hơi ẩm. - An toàn, không dễ cháy dễ nổ. - Áp suất ngưng tụ không được quá cao, nếu áp suất ngưng tụ quá cao độ bền chi tiết y êu cầu lớn, vách thiết bị dày, dễ rò rỉ môi chất. - Áp suất bay hơi không được quá nhỏ, phải lớn hơn áp suất khí quyển để hệ thống không bị chân không, dễ r ò lọt không khí vào hệ thống. - Nhiệt độ đông đặc phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi nhiều và nhiệt độ tới hạn phải cao hơn nhiệt độ ngưng tụ nhiều. - Môi chất không độc hại đối với người và cơ thể sống, không gây phản ứng với cơ quan hô hấp, không tạo lớp khí độc khi tiếp xúc với lửa h àn và vật liệu chế tạo máy. - Môi chất cần phải có mùi đặc biệt để dễ dàng phát hiện khi bị rò rỉ. Có thể pha thêm chất có mùi vào môi chất lạnh nếu chất đó không ảnh hưởng đến chu tr ình máy lạnh. - Môi chất không được ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm bảo quản. - Giá thành phải hạ tuy độ tinh khiết phải đạt yêu cầu. - Dễ kiếm, nghĩa là môi chất được sản xuất công nghiệp, vận chuyển và b ảo quản dễ dàng. Trên th ực tế không có môi chất lạnh lý tưởng mà chỉ có thể đáp ứng được một số y êu cầu cho kho lạnh.Ở đây ta chọn môi chất 3 NH cho kho lạnh Trường ĐHCN Hà Nội SVTH:Vũ Thị thủy 6 đang thiết kế vì 3 NH là môi chất , rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyển và bảo quản dễ dàng, nước ta sản xuất được. Mặt khác amoniac l à môi chất không gây ảnh hưởng đến tầng ozôn v à hiệu ứng nhà kính như frêôn. Đây là môi chất của hiện tại và tương lai. Chương 6:TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH , TÍNH CHỌN MÁY NÉN 6.1.Chọn các thông số của chế độ làm việc Chế đọ làm việc của của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng 4 chế độ nhiệt độ: Việc chọn các thông số làm việc cho hệ thống lạnh là rất quan trọng vì n ếu chọn được một chế độ làm việc hợp lý, đúng đắn sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao, năng suất lạnh tăng trong khi điện năng tiêu tốn ít. Chế độ làm việc của hệ thống lạnh được đặc trưng bằng 4 thông số nhiệt độ sau: - Nhiệt độ sôi của môi chất t 0 ( o C). - Nhi ệt độ ngưng tụ của môi chất t k . - Nhi ệt độ quá lạnh của môi chất lỏng 6.1.1.Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh 0 t Phụ thuộc vào nhiệt độ của buồng lạnh Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh dùng để tính toán có thể được xác định từ biểu thức: 00 ttt b   b t là nhiệt độ của kho lạnh; Ct b 0 12  0 t là hiệu nhiệt độ yêu cầu Trong các hệ thống lạnh gián tiếp, nhiệt độ sôi của môi chất lạnh lấy thấp hơn nhiệt độ nước muối 5÷6 0 C, và nhiệt độ nước muối lấy thấp hơn nhiệt độ buồng lạnh 8÷10 0 C.Vậy nhiệt độ sôi của môi chất lạnh tính toán cho kho ở đây sẽ l à CCt 00 0 2861012  Trường ĐHCN Hà Nội SVTH:Vũ Thị thủy 7 6.1.2. Nhiệt độ ngưng tụ k t Phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ. Chọn thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước khi đó nhiệt độ ngưng tụ được xác định như sau: kwk ttt  2  2w t nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng  k t hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu(3÷5 0 C)chọn Ct k 0 3 Nhiệt độ nước khi ra khỏi bình ngưng được xác định theo công thức: www ttt  12  w t là hiệu nhiệt độ nước vào và ra bình ngưng(2÷6 0 C)chọn Ct w 0 2  1w t nhiệt độ nước vào bình ngưng, phụ thuộc vào điều kiện môi trường. Sử dụng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt nên nhiệt độ nước vào bình ngưng được lấy cao hơn nhiệt độ kế ướt 3÷4 0 C tức là Ctt uw )43( 0 1   u t nhiệt độ bầu ướt. Kho đang thiết kế được xây dựng tại Lai Châu n ên ta có %80,7,37 0   Ct N Tra đồ thị h-x của không khí ẩm có Ct u 0 34 Suy ra: Ct Ct Ct k w w 0 0 2 0 1 42339 39237 37334    6.1.3.Nhiệt độ quá lạnh ql t Là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi vào van tiết lưu. Nhiệt độ quá lạnh càng nhỏ thì năng suất lạnh càng cao vì vậy người ta luôn cố gắng hạ nhiệt độ quá lạnh xuống thấp. ql t được xác định từ biểu thức: Trường ĐHCN Hà Nội SVTH:Vũ Thị thủy 8 CCtt wql 00 1 40337)53(  6.2. Chu trình lạnh 6.2.1. Chọn chu trình lạnh Có : MPapCt 15,028 0 0 0  MPapCt kk 7,142 0  Tỷ số nén: 93,11 15,0 7,1 0  p p k  Tỷ số nén càng cao, thì hệ số cấp càng nhỏ, nhiệt độ cuối quá trình nén càng cao, nh ất là đối với môi chất Amoniac. Như vậy tỷ số nén cao dẫn đến điều kiện l àm việc không thuận lợi cho máy nén khi tỷ số nén lớn hơn 9 đối với môi chất NH 3 phải chuyển chu trình một cấp nén sang hai cấp nén có làm mát trung gian. Vi ệc chọn máy nén 1 cấp nén hay 2 cấp nén là một bài toán t ối ưu về kinh tế.Để đảm bảo an toàn cho máy nén trong quá trình làm việc và tránh nh ững điều kiện làm việc không thuận lợi cho máy nén và thiết bị ta chọn máy nén 2 cấp và chu trình lạnh 2 cấp bình trung gian có ống xoắn. Ta có: MPappp ktg 5,015,0.7,1. 0  Ct tg 0 3 6.2.2. Sơ đồ và chu trình lạnh biểu diễn trên đồ thị lgp-h. Trường ĐHCN Hà Nội SVTH:Vũ Thị thủy 9 =4 = 4 Hình 6-1:Chu trình 2 cấp nén bình trung gian ống xoắn Các quá trình của chu trình: 1-2:Nén trong NCA 2-3:làm mát trong MTG t ới nhiệt độ ngưng tụ k tt  3 3-4:làm trong bình trung gian BTG 4-5: nén trong NCA 5- 6: ngưng tụ trong NT 6-7: tiết lưu qua TL1 đến trạng thái hơi bão hòa ẩm điểm 7 rồi hơi này tách thành hơi b ão hòa khô ở điểm 8 hút vào NCA phần lỏng ở điểm 9 còn lại trong BTG. 6-10: quá l ạnh lỏng khi chảy trong ống xoắn của BTG 10-11: tiết lưu qua TL2 11-1: bốc hơi trong BH 6.2.3. Tính toán chu trình 2 cấp bình trung gian có ống xoắn 1.Xác định các thông số trạng thái tại các điểm nút của chu tr ình. L ấy 4 910  tt .Tra đồ thị lgp-h của môi chất 3 NH cho chu trình 2 cấp bình trung gian có ống xoắn ta có: Trường ĐHCN Hà Nội SVTH:Vũ Thị thủy 10 Bảng 6-1:Các thông số trạng thái tại các điểm nút của chu trình Trạng thái Nhiệt độ ( 0 C) P (MPa) h (KJ/Kg) v (m 3 /Kg) 1 -28 0,15 1720 0,9 2 58 0,5 1890 0,32 3 42 0,5 1865 0,31 4 3 0,5 1760 0,28 5 92 1,7 1940 - 6 42 1,7 700 - 7 3 0,5 700 - 8 3 0,5 1760 - 9 3 0,5 520 - 10 7 1,7 545 - 11 -28 0,15 545 - 2.Năng suất lạnh riêng 0 q Có: KgKJhhq /11755451720 1110  3.Năng suất lạnh riêng thể tích v q KgKJ v q q v /56,1305 9,0 1175 1 0  4.Công nén riêng         KgKJ hh hhhh hh m lm ll /15,394 7001760 176019405451865 17201890 . 74 45103 12 1 24 1         1 m lưu lượng môi chất qua máy nén hạ áp Trường ĐHCN Hà Nội SVTH:Vũ Thị thủy 11  4 m lưu lượng môi chất qua máy nén cao áp 5.Hệ số lạnh lý thuyết  98,2 15,394 1175 0  l q  •Lưu lượng môi chất 1 m qua nén hạ áp: sKg q Q m /013,0 1175 3,15 0 0 1  •Phương trình cân bằng entanpi ở bình trung gian:           7441031 744107361 101447143161 hhmhhm hhmhhhhm hmhmhmmhmhm    (Vì 76 hh  ) 74 103 14 hh hh mm    Vậy lưu lượng môi chất qua máy nén cao áp: sKg hh hh mm /0162,0 7001760 5451865 013,0 74 103 14        •Thể tích thực tế của máy nén hạ áp: smvmV ttHA /0117,09,0.013,0 3 11  •Thể tích hút lý thuyết của NHA:  ttHA hHA V V  ;   hệ số cấp     312,013,1106,093,0106,093,0   smV hHA /0375,0 312,0 9,0.013,0 3  •Thể tích thực tế của máy nén cao áp: smvmV ttCA /0045,028,0.0162,0 3 44  •Thể tích hút lý thuyết của NCA: Trường ĐHCN Hà Nội SVTH:Vũ Thị thủy 12 sm V V ttCA hCA /0145,0 312,0 0045,0 3   6.Công suất nén đoạn nhiệt hạ áp và cao áp:         KW hhmhhmNNN CAHAs 126,5 176019400162,017201890013,0 454121   7.Công nén chỉ thị i N i s i N N    i  hiệu suất chỉ thị được xác định từ đồ thị hoặc từ công thức: 0 ' bt wi   ; 89,0 276 245 0 '  k w T T  b được xác định bằng thực nghiệm b=0,001 862,0)28(001,089,0  i  Vậy KWN i 95,5 862,0 126,5  8.Công suất hiệu dụng e N Công suất hiệu dụng được xác định từ biểu thức: e i e N N    e  hiệu suất hiệu dụng, với máy nén  e NH  3 (0,82÷0,92)chọn 85,0 e  KWN e 7 85,0 95,5  9.Công suất tiêu thụ điện năng của máy nén đ N Công suất tiêu thụ điện năng được xác định: đctđ e đ N N  .  Trong đó:  tđ  hiệu suất truyền động( khớp hoặc đai nối giữa trục máy nén và và trục động cơ. 95,0 tđ  [...]... điện (0,8÷0, 95) chọn  đc  0,9  Nđ  7  8,19 KW 0, 95. 0,9 10 Công suất lắp đặt cho máy nén N lđ Công suất lắp đặt được xác định theo chỉ số an toàn khi máy nén hoạt động trong điều kiện vận hành: N lđ  sN đ  (1,1  1,2) N đ  (1,1  1,2).8,19  (9,01  9,83) KW 11 Nhiệt tỏa ra ở bình ngưng Qk và ở ống xoắn của bình trung gian Qtg •Nhiệt tỏa ra ở bình ngưng được xác định: Qk  m4 (h5 h 6 )  0,0162(1940... ngưng Qk và ở ống xoắn của bình trung gian Qtg •Nhiệt tỏa ra ở bình ngưng được xác định: Qk  m4 (h5 h 6 )  0,0162(1940  700)  20,09 KW •Nhiệt tỏa ra ở ống xoắn của bình trung gian: Qtg  m1 ( h6  h10 )  0,013(700  54 5)  2,0 15 KW 13 Trường ĐHCN Hà Nội SVTH:Vũ Thị thủy 14 . 0, 15 1720 0,9 2 58 0 ,5 1890 0,32 3 42 0 ,5 18 65 0,31 4 3 0 ,5 1760 0,28 5 92 1,7 1940 - 6 42 1,7 700 - 7 3 0 ,5 700 - 8 3 0 ,5 1760 - 9 3 0 ,5 520 - 10 7 1,7 54 5. 54 5 - 11 -28 0, 15 5 45 - 2.Năng suất lạnh riêng 0 q Có: KgKJhhq /11 755 451 720 1110  3.Năng suất lạnh riêng thể tích v q KgKJ v q q v /56 ,13 05 9,0 1175