Bài tập lớn môn kĩ thuật lạnh trường đại học công nghiệp hà nôi

1. Tìm hiểu về thiết bị bay hơi trong hệ thống lạnh? 2. Tìm hiểu thiết bị ngưng tụ trong hệ thống lạnh 3. Tìm hiểu phần mềm Coolpack trong vẽ và tính toán chu trình lạnh? 4. Hệ thống lạnh kho lạnh sử dụng chu trình hồi nhiệt, môi chất lạnh là R134a, năng suất lạnh yêu cầu Qo = 550 kW, nhiệt độ bay hơi to = 15 oC. Đặt tại Hà Nội a. Tính toán chu trình b. Tính chọn 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 GVHD: Nguyễn Đức Nam Sinh viên : Hà Nội - 2020 BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT LẠNH Số : 08 TT Họ tên MSV Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Đức Nam Nhóm Lớp NỘI DUNG Tìm hiểu thiết bị bay hệ thống lạnh? Tìm hiểu thiết bị ngưng tụ hệ thống lạnh Tìm hiểu phần mềm Coolpack vẽ tính tốn chu trình lạnh? Hệ thống lạnh kho lạnh sử dụng chu trình hồi nhiệt, mơi chất lạnh R134a, suất lạnh yêu cầu Qo = 550 kW, nhiệt độ bay to = - 15 oC Đặt Hà Nội a Tính tốn chu trình b Tính chọn máy nén c Tính chọn TBNT TBBH Sản phẩm nộp: 01 in bìa mềm, khổ giấy A4 01 slide thuyết trình Ngày hồn thành: 15/12/2020 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: THIẾT BỊ BAY HƠI TRONG HỆ THỐNG LẠNH 1.1 Định nghĩa 1.2 Phân loại 1.3 Vai trò 1.4 Tìm hiểu chi tiết số thiết bị bay 1.4.1 Bình bay làm lạnh chất lỏng 1.4.2 Dàn lạn Panen 1.4.3 Dàn lạnh xương cá 1.4.4 Dàn lạnh 1.4.5 Thiết bị bay làm lạnh khơng khí 1.5 Yêu cầu dàn bay hơi: 1.6 Một số hư hỏng cách khắc phục .9 CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ NGƯNG TỤ TRONG HỆ THỐNG LẠNH 10 2.1 Định nghĩa 10 2.2 Phân loại 10 2.3 Vai trò 11 2.4 Tìm hiểu chi tiết số thiết bị ngưng tụ .11 2.4.1 Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt nước 11 2.4.2 Thiết bị ngưng tụ làm mát nước khơng khí 18 2.4.3 Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt gió 23 2.5 Yêu cầu dàn ngưng tụ 26 2.6 Một số hư hỏng cách khắc phục 26 CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM COOL-PACK 27 3.1 Giới thiệu 27 3.2 Yêu cầu học xong phần mềm coolpack 27 3.3 Hướng dẫn sử dụng 28 CHƯƠNG 4: BÀI TẬP TÍNH TỐN 31 CHƯƠNG 1: THIẾT BỊ BAY HƠI TRONG HỆ THỐNG LẠNH 1.1 Định nghĩa Thiết bị bay (TBBH) dạng thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn bên môi chất lạnh lỏng sôi nhiệt độ thấp bên môi trường cần làm lạnh khơng khí , nước , n ước muối … Trong trình làm việc khả truyền nhiệt thiết bị bay h giảm dần có dầu, bẩn đọng phía mơi chất ẩm Khi làm lạnh khơng khí độ chênh nhiệt độ thường khoảng 1015k 1.2 Phân loại Theo môi trường cần làm lạnh - TBBH làm lạnh chất tải lạnh lỏng - TBBH làm lạnh khơng khí trực tiếp - TBBH làm lạnh trực tiếp sản phẩm công nghệ Theo đặc điểm bề mặt bay - TBBH sơi bề mặt ngồi ống trao đổi nhiệt - TBBH sôi ống trao đổi nhiệt Theo chế độ chảy môi trường làm lạnh - TBBH tuần hoàn tự nhiên - TBBH tuần hoàn cưỡng Theo chế độ cấp lỏng TBBH - TBBH kiểu ngập lỏng - TBBH kiểu không ngập lỏng - TBBH cấp lỏng từ xuống - TBBH cấp lỏng từ lên 1.3 Vai trị Thiết bị bay có nhiệm vụ hóa gas bão hịa ẩm sau tiết l ưu đồng thời làm lạnh môi trường cần làm lạnh Thiết bị bay thiết bị quan trọng thiếu hệ thống lạnh Quá trình làm việc thiết bị bay ảnh h ưởng đến th ời gian hiệu làm lạnh Đ ó mục đích hệ thống lạnh Vì vậy, dù tồn trang thiết bị hệ thông tốt đến đâu nh ưng thiết b ị bay làm việc hiệu tất trở nên vơ ích Thiết bị bay lắp sau van tiết lưu trước cửa hút máy nén 1.4 Tìm hiểu chi tiết số thiết bị bay 1.4.1 Bình bay làm lạnh chất lỏng Có thể phân bình bay làm lạnh chất lỏng thành 02 loại: - Bình bay hệ thống NH3: Đặc điểm bình bay kiểu môi chất lạnh bay bên ống trao đ ổi nhi ệt, t ức khoảng không gian ống, chất lỏng cần làm lạnh chuyển động bên ống trao đổi nhiệt - Bình bay frêơn: Bình bay frêơn ngược lại mơi chất lạnh sơi bên ống trao đổi nhiệt, ch ất lỏng c ần làm lạnh chuyển động dích dắc bên ngồi bên ống trao đ ổi nhiệt 1.4.1.1 Bình bay hệ thống NH3 Hình 1.1: Bình bay NH3 1.Nắp bình; Thân bình; Tách lỏng; 4.Ống NH 3; Tấm chắn lỏng; Ống trao đổi nhiệt; Ống lỏng ra; 8.Ống lỏng vào; Chân bình; 10 Rốn bình; 11 Ống nối van phao Cấu tạo: Bình bay NH3 sử dụng ống thép nhẵn ống thép áp lực ,các chùm ống bố trí so le cách đ ều n ằm đỉnh tam giác đều,mật độ tương đối dày để giảm kích th ước bình đồng thời giảm dung tích NH3.Thân nắp bình thép.Các m ặt sàng thường làm thép cacbon thép hợp kim có đ ộ dày lớn 20-30mm khoảng hở nhỏ chùm ống với thành thân bình 15-20mm Ngun lí làm việc: Mơi chất tiết lưu vào bình từ phía dưới, sau trao đổi nhiệt hút máy từ bình tách lỏng gắn phía bình bay Ưu điểm: chất tải lạnh tuần hồn hệ thống kín khơng lọt khơng khí vào bên nên giảm ăn mịn Nhược điểm: lượng nạp mơi chất vào hệ thống lạnh lớn nên sử dụng cho loại môi chất rẻ tiền dễ kiếm NH3 1.4.1.2 Bình bay Freon Hình 1.2 Bình bay Freon a, Mơi chất sơi ngồi ống: 1.Ống phân phối lỏng; 2,3 Chất tải lạnh vào,ra; 4.Van an toàn; Hơi ra; Áp kế; Ống thử b,Môi chất sôi ống (dạng chữ U) c,Tiết diện ống có cánh gồm lớp:lớp ngồi đồng,niken nhơm Bình bay Freon có cấu tạo bình làm lạnh tương tụ NH3.Với bình làm lạnh Freon mơi chất lạnh chạy ngồi ống mà khơng lo vấn đề ăn tồn bảo quản Tuy nhiên mơi chất chạy ống thường sủ dụng để làm lạnh môi chất có nhiệt độ đóng băng cao nước hệ thống điều hòa water chiller Ưu điểm: giảm lượng nạp môi chất từ 2- lần so với bình bay ống vỏ ngập Nhược điểm: khó vệ sinh bề mặt trao đổi nhiệt phía chất tải lạnh 1.4.2 Dàn lạn Panen Để làm lạnh chất lỏng chu trình h người ta sử d ụng dàn lạnh Panen Cấu tạo: gồm hai ống góp lớn nằm nối hai ống góp ống trao đổi nhiệt dạng ống trơ thẳng đứng Hình 1.3 Dàn lạnh Panen Ngun lí làm việc: Môi chất chuyển động sôi ống , chất cần làm lạnh chuyển động ngang qua ống Các dàn lạnh panen cấp dịch theo kiểu ngập lỏng nhờ bình giữ mức-tách lỏng.Mơi ch ất lạnh vào từ ống góp từ ống góp Nhược điểm: quãng đường dịng mơi chất ống trao đổi nhiệt ngắn kích thước tương đối cồng kềnh 1.4.3 Dàn lạnh xương cá Dàn lạnh xương cá sử dụng phổ biến hệ thống làm lạnh nước nước muối, ví dụ hệ thống máy đá Về cấu tạo, tương tụ dàn lạnh panen ống trao đổi nhiệt uốn cong, chiều dài ống tăng lên đáng kể Các ống trao đổi nhiệt gắn vào ống góp trơng giống xương cá khổng lồ Đó ống thép áp lực dạng trơn, khơng cánh Dàn lạnh xương cá có cấu tạo gồm nhiều cụm (mơđun), cụm có 01 ống góp 01 ống góp hệ thống 2-4 dãy ống trao đổi nhiệt nối ống góp Hình 1.4: Dàn lạnh xương cá Ống góp ngang; Ống trao đổi nhiệt; Ống góp dọc; Kẹp ống; 5- Thanh đỡ 1.4.4 Dàn lạnh Ngoài dàn lạnh thường sử dụng trên, cơng nghiệp người ta cịn sử dụng dàn bay kiểu để làm lạnh nhanh chất lỏng Ví dụ hạ nhanh dịch đường glycol công nghiệp bia, sản xuất nước lạnh chế biến nhà máy chế biến thực phẩm vv Cấu tạo: gồm trao đổi nhiệt dạng phẳng có dập sóng ghép với đệm kín Hai đầu khung dày, chắn giữ nhờ giằng bu lông Nguyên lý làm việc: Đường chuyển động môi chất chất tải lạnh ngược chiều xen kẻ Tổng diện tích trao đổi nhiệt lớn Q trình trao đổi nhiệt hai mơi chất thực qua vách tương đối mỏng nên hiệu trao đổi nhiệt cao Các lớp chất tải lạnh mỏng nên trình trao đổi nhiệt diễn nhanh chóng Ưu điểm: thời gian làm lạnh nhanh, khối lượng môi chất lạnh cần thiết nhỏ Nhược điểm: chế tạo phức tạp nên có hãng tiếng có khả chế tạo Do hư hỏng, khơng có vật tư thay thế, sửa chữa khó khăn Hình 1.5: Dàn lạnh kiểu 1.4.5 Thiết bị bay 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 thích hợp khu vực nơng thơn, nơi có nguồn nước phong phú, chất lượng khơng cao - So với bình ngưng ống vỏ, lượng nước tiêu thụ không lớn Nước rơi tự dàn ống để trần hoàn toàn nên nhả nhiệt cho khơng khí phần lớn, nhiệt độ nước bể tăng khơng đáng kể, lượng nước bổ sung chiếm khoảng 30% lượng nước tuần hoàn Nhược điểm: - Trong trình làm việc, nước bắn tung toé xung quanh, nên dàn lắp đặt bên trời, xa hẳn khu nhà xưởng - Cùng với bình ngưng ống vỏ, dàn ngưng kiểu tưới tiêu thụ nước nhiều phải thường xuyên xả bỏ nước - Do tiếp xúc thường xuyên với nước khơng khí, mơi trưởng ẩm nên q trình ăn mịn diễn nhanh, dàn ống khơng nhúng kẽm nóng nhanh chóng bị bục, hư hỏng - Hiệu giải nhiệt chịu ảnh hưởng mơi trường khí hậu 2.4.2.2 Thiết bị ngưng tụ kiểu bay (tháp giải nhiệt) Cấu tạo: Gồm cụm ống trao đổi nhiệt ống thép Toàn cụm ống đặt khung thép U vững chắc, phía bể nước tuần hồn để giải nhiệt, phía dàn phun nước, chắn nước quạt hút gió Để chống ăn mịn, ống trao đổi nhiệt nhúng kẽm nóng bề mặt bên ngồi Ngun lí làm việc: Hơi mơi chất vào ống góp phía vào dàn ống trao đổi nhiệt ngưng tụ chảy bình chứa cao áp phía Thiết bị làm mát nhờ hệ thống nước phun từ vòi phun phân bố phía cụm ống trao đổi nhiệt Nước sau trao đổi nhiệt với môi chất lạnh, nóng lên giải nhiệt nhờ khơng khí chuyển động ngược lại từ lên, nhiệt độ nước khơng đổi Tồn nhiệt Qk mơi chất khơng khí mang thải ngồi Khơng khí chuyển động cưỡng nhờ quạt đặt phía phía Đặt quạt phía 23 (quạt thổi), trình làm việc không sợ quạt bị nước làm ướt, đặt phía (quạt hút) dễ bị nước theo làm ướt giảm tuổi thọ Tuy nhiên đặt phía gọn dễ chế tạo nên thường sử dụng Trong trình trao đổi nhiệt lượng lớn nước bốc bị theo khơng khí, phải thường xuyên cấp nước bổ sung cho bể Phương pháp cấp nước hoàn toàn tự động nhờ van phao Bộ chắn nước có tác dụng chắn giọt nước bị theo khơng khí ngồi, nhờ tiết kiệm nước tránh làm ướt quạt Bộ chắn nước làm tôn mỏng gập theo đường dích dắc, khơng khí qua chắn va đập vào chắn đồng thời rẽ dòng liên tục nên hạt nước tính rơi xuống lại phía Sau tuần hoàn khoảng 2/3 dàn ống trao đổi nhiệt, phần lớn gas hoá lỏng, để nâng cao hiệu trao đổi nhiệt cần tách lượng lỏng trước, giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt phía sau cho lượng chưa ngưng cịn lại Vì vị trí người ta bố trí ống góp lỏng trung gian, để gom dịch lỏng cho chảy thẳng ống góp lỏng phía trực tiếp bình chứa, phần lại tiếp tục luân chuyển theo 1/3 cụm ống cịn lại Hình 2.7: Tháp giải nhiệt Ống trao đổi nhiệt; Dàn phun nước; Lồng quạt; Mô tơ quạt; Bộ chắn nước; Ống gas vào; Ống góp; Ống cân bằng; Đồng hồ 24 áp suất; 10 Ống lỏng ra; 11 Bơm nước; 12 Máng hứng nước; 13 Xả đáy bể nước; 14 Xả tràn  Ưu điểm: - Do cấu tạo dạng dàn ống nên cơng suất thiết kế đạt lớn mà khơng bị hạn chế lý Hiện nhiều xí nghiệp chế biến thuỷ sản nước ta sử dụng dàn ngưng tụ bay công suất đạt từ 6001000 kW - So với thiết bị ngưng tụ kiểu khác, dàn ngưng tụ bay tiêu tốn nước hơn, nước sử dụng theo kiểu tuần hồn - Các dàn ống kích cỡ nhỏ nên làm việc an toàn - Dễ dàng chế tạo, vận hành sửa chữa  Nhược điểm - Do suất lạnh riêng bé nên suất tiêu hao vật liệu lớn - Các cụm ống trao đổi nhiệt thường xuyên tiếp xúc với nước khơng khí, mơi trường ăn mịn mạnh, nên chóng bị hỏng Do bắt buộc phải nhúng kẽm nóng để chống ăn mịn - Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc vào trạng thái khí tượng thay đổi theo mùa năm - Chỉ thích hợp lắp đặt ngồi trời, q trình làm việc, khu vực không gian xung quanh thường bị ẩm ướt, cần lắp đặt vị trí riêng biệt tách hẳn cơng trình 2.4.3 Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt gió 2.4.3.1 Dàn ngưng đối lưu tự nhiên Dùng hệ thống nhỏ hệ thống dàn ngưng tủ lạnh gia đình, tủ lạnh thương nghiệp Các dàn có cấu tạo đa d ạng : Dạng ống xoắn:có cánh sợi dây thép hàn vng góc với ống xoắn Môi chất chuyển động ống xoắn trao đ ổi nhi ệt v ới 25 mơi trường bên ngồi Loại hiệu không cao sử dụng loại tủ gia đình trước Hình 2.8: Dàn ngưng tủ lạnh Dạng tấm: Gồm kim loại sử dụng làm cánh tản nhiệt, có hàn đính ống xoắn đồng Hình 2.9: Dàn ngưng dạng Dạng panel: Nó gồm 02 nhơm dày khoả 1,5 mm,được tạo rãnh cho môi chất chuyển động tuần hồn Khi chế tạo người ta cán nóng hai lại với nhau, khoảng tạo rãnh, người ta bôi môi ch ất đặc bi ệt đ ể 02 khơng dính vào, sau thổi nước khơng khí áp l ực cao (khoảng 40 ÷ 100 bar) khuôn đặc biệt, hai t ấm ph ồng lên thành rãnh 26 2.4.3.2 Dàn ngưng đối lưu cưỡng - Đối với loại này, sử dụng rộng rãi đời sống công nghiệp Hình 2.10: Dàn ngưng đối lưu cưỡng - Cấu tạo gồm có: Một dàn ống trao đổi nhiệt ống thép hay ống đồng có cánh nhơm cánh sắt bên B ước cánh n ằm khoảng 3.10mm Khơng khí quạt thổi, chuy ển động ngang bên qua dàn ống với tốc độ lớn Quạt dàn ngưng th ường quạt theo kiểu hướng trục Mật độ dòng nhiệt dàn ngưng khơng khí đối lưu cưỡng đạt khoảng 180, 340W/m Hệ truyền nhiệt dàn ngưng tụ k = 30, 35W/m2.K, hiệu nhiệt độ Delta khoảng t = 7,8o C  Ưu điểm: - Do dàn ngưng không sử dụng nước nên có chi phí vận hành thấp Điều phù hợp với khu vực thiếu nước - Dàn ngưng không sử dụng hệ thống bơm, tháp giải nhiệt Nên đỡ gây tốn ẩm ướt khu vực nhà xưởng Ít ảnh hưởng đến khu vực xung quanh lắp đặt nhiều vị trí khác (như treo tường đặt nhà) - Hệ thống dàn ngưng tụ giải nhiệt khơng khí có trang thiết bị đơn giản dễ sử dụng 27 - So với thiết bị ngưng tụ giải nhiệt nước dàn ngưng tụ giải nhiệt khơng khí hư hỏng bị ăn mịn  Nhược điểm: - Dàn ngưng có mật độ dòng nhiệt thấp Nên kết cấu cồng kềnh Chỉ thích hợp hợp cho hệ thống có cơng suất nhỏ trung bình - Hiệu giải nhiệt dàn trao đổi nhiệt khơng khí phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu Vì vậy, ngày có nhiệt độ cao áp suất ngưng tụ tăng lên cao 2.5 Yêu cầu dàn ngưng tụ Dàn ngưng phải có khả tỏa nhiệt phù hợp với suất lạnh máy nén điều kiện làm việc cho: - Bề mặt trao đổi nhiệt phải đủ - Sự tiếp xúc cánh tản nhiệt ống phải tốt - Chịu áp suất, khơng bị ăn mịn - Tuần hồn khơng khí phải tốt - Công nghệ chế tạo dễ dàng, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng, giá thành rẻ… 2.6 Một số hư hỏng cách khắc phục - Dàn bị rò rỉ: Dàn ngưng thường chế tạo ống thép ống đồng dày, nhiệt độ làm việc lớn mơi trường nên bị han gỉ động nước, bám bẩn, trừ loại dàn đặt đáy tủ tủ có xả đá tự động Khi dàn ngưng bị rị rỉ hệ thống bị gaz nhanh áp suất dàn cao Khi tủ lạnh quan sát dàn từ ống đẩy lốc đến phin lọc sấy Chổ rò rỉ có vết dầu loang Có thể dùng bọt xà phòng để thử, thử vào lúc lốc chạy tốt áp suất dàn cao 28 - Đóng cáu cặn hư hỏng thường gặp Cáu cặn vừa làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt mà làm tắc nghẽn đường ống nước làm cho nhiệt độ áp suất ngưng tụ tăng cao, hiệu suất giảm Có thể làm cáu bẩn cách dùng dung dịch soda Na2CO3 5% để sục rửa sau thổi khí nén CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM COOL-PACK 3.1 Giới thiệu CoolPack phát triển phần dự án có tên SysSim Cơ quan Năng lượng Đan Mạch tài trợ 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 m ới v ới đặc tính mơi chất ESSCoolTool tập hợp tiện ích mới, th ức 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 29 Tool: nhiều chương trình nhỏ để người dùng tính tốn, thiết kế phân tích hệ thống lạnh cách chi tiết nhanh chóng 3.2 Yêu cầu học xong phần mềm coolpack - Hiểu ứng dụng chương trình - Sử dụng chương trình coolpack để tính tốn chu trình lạnh, biết biểu diễn chu trình lạnh đồ thị log p-h, đồ thị mơi chất lạnh - Tra cứu thông số nhiệt động môi chất l ạnh thông dụng - Phân tích đánh giá thơng số vận hành hệ thống lạnh - Tính tốn phụ tải lạnh cho kho lạnh,hệ thống cấp đơng, tủ kính lạnh thương nghiệp 3.3 Hướng dẫn sử dụng Ở ta tìm hiểu cách sử dụng phần mềm coolpack để phân tích chu trình lạnh thơng qua đồ thị môi ch ất lạnh Refrigeration Utilities Trong mục Refrigeration Utilities có đồ thị logp-h, T-s h-s tương ứng với 30 Ta chọn đồ thị -> sau bảng chọn mơi chất lên, ta chọn môi chất lạnh dùng hệ th ống -> đồ thị môi chất lên (hình minh họa) Để vẽ chu trình lạnh đồ thị ta làm bước nh sau vào mục options sau chon input cycle chọn cycle công cụ Lúc bảng cycle input Chu trình nén cấp: Để vẽ chu trình nén cấp ta chọn phần Two stage, open intercooler Sau nhập nhiệt độ sôi t0 vào ô Evaporating temperature nhiệt độ ngưng tụ tk Condensing temperature Nếu có lạnh, nhiệt ta nhập độ chênh nhiệt độ nhiệt độ lạnh, nhiệt vào ô Subcooling Superheat 31 Đơn vị 0K nhập độ chênh nhiệt độ lạnh nhiệt nhập nhiệt độ lạnh nhiệt ta để đơn vị 0C Sau nhập xong hết thông số ta chọn Draw cycle Chọn Show cycle info để xem thơng số tính tốn Q0, Qk, cơng nén, hệ số lạnh , … Để xem thông số điểm chu trình ta chọn Coordinates of points bảng cycle info Đối với chu trình cấp làm tương tự bảng cycle input chọn one stage 32 CHƯƠNG 4: BÀI TẬP TÍNH TỐN Hệ thống lạnh kho lạnh sử dụng chu trình hồi nhiệt, môi chất lạnh R134a, suất lạnh yêu cầu Qo = 550 kW, nhiệt độ bay t o = - 15 oC 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 Do thiết bị đặt Hà Nội nên ta lấy nhiệt độ ngưng tụ tk =40 oC Theo đầu ta có nhiệt độ bay t0= -15 oC Với chu trình hồi nhiệt ta ln có: =t3’-t1=5K Ta có t3’= tk =40 oC ta có t1= tk - 5= 40 - =35 oC ;Tqn= t1-t0 = 50K Với thơng số ta có: tk = 40oC, t0=- 15oC, Tqn = 50K từ phần mềm coolpack ta có thơng số hình ảnh sau: Với máy lạnh freon,Tql xác định theo phương trình cân nhiệt thiết bị hồi nhiệt: h3’ – h3 = h1 -h1’ 33 Ta có bảng: t (oC) P(Bar) h(kj/Kg) 1’ 3’ -15 1,6 388 35 1,6 432 95 10,2 479 40 10,2 256 Suy h3 = h3’ – ( h1 -h1’ ) = 212 kJ/kg Từ ta tìm t3 = 0C Vậy ta tính Tql= t3’-t3 = 31K Ta có đồ thị log(p) - h hệ thống lạnh đầy đủ thơng số trên: Ta có bảng: 34 tC P(Bar) h(kj/Kg) 1’ -15 1,6 388 35 1,6 432 95 10,2 479 3’ 40 10,2 256 10,2 212 -14,6 1,6 212 Tỉ số nén = = = 6,375 Năng suất lạnh riêng : q0= h1’- h4 = 388- 212= 176 kJ/kg Năng suất tỏa riêng : qk= h2- h3’ = 479 - 256 = 223 kJ/kg Công nén riêng : l = h2- h1 = 479- 432= 47 kJ/kg Năng suất hồi nhiệt riêng : qhn= h1- h1’= 432 - 388= 44 kJ/kg Hệ số làm lạnh lý thuyết : = 3,7 Lượng môi chất lạnh : m = = = 3,125 kg/s Năng suất tỏa nhiệt Qk = m.qk=3,125.223= 696,875 kW Nhiệt tỏa bình hồi nhiệt: Qhn= m.qhn= 3,125.44=137,5 kW Công nén đoạn nhiệt: Ns= 148,65 kW Hiệu suất execgy =* 3,7= 0,79 Thể tích hút lý thuyết máy nén là: Vlt = m v1=3,125.0,15= 0,47 (m3/s) Với ta lấy =6,3 Thể tích hút thực tế máy nén là: Vtt = = =0,075 (m3/s ) b, Tính chọn máy nén: Với =6,375 < 13 ( mơi chất thuộc nhóm frn ) Ta chọn máy nén m ột cấp nén với làm lạnh trực tiếp có ưu điểm sau: 35 - Thiết bị đơn giản khơng cần thêm vịng tuần hồn cho mơi chất làm lạnh trung gian - Tuổi thọ cao, kinh tế khơng phải tiếp xúc tr ực tiếp v ới chất tải 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 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 mơi chất khỏi TBNT 3-4 q trình tiết lưu dẳng enthapy 4-1’ trình bay đẳng áp đẳng nhiệt Sơ đồ máy nén: Có cơng nén đoạn nhiệt Ns =148,65 (kW) tính Lấy hiệu suất thị =0,68, hiệu suất hiệu dụng ηe= 0,97, hiệu suất truyền động ηtđ= 1, hiệu suất động điện ηel = 0,95 ta tính được: Cơng nén thị: 36 Ni = = =218,6 (kW) Công nén hữu ích: Ne= = 225,4 (kW) Cơng suất tiêu thụ điện : Nel = = =237,5 (kW) Công suất lắp đặt máy nén Nlđ = s.Nel = (1,1÷2,1) Ne = (300,85 ÷574,35) Kw Vậy ta chọn máy nén đáp ứng thống số vừa tính tốn c, Tính chọn TBNT, TBBH TBNT,TBBH kiểu bay mơi chất freon => k= 600 W/m.oK  Tính diện tích trao đổi nhiệt TBNT Ta có t2 = 95 0C nhiệt độ môi trường 36 0C => Δt= 95-36=59 0C Từ công thức Qk =k.F.Δt => F= = = 19,7 m2  Tính diện tích trao đổi nhiệt TBBH Nhiệt độ bay t0= -150C nhiệt độ môi trường 360C => Δt= 510C Diện tích: F= = = 18 m2 Vậy chọn TBNT, TBBH thỏa mãn diện tích 37