Tài liệu đồ án môn học xây dựng trạm lạnh, Chương 5 doc

1 Chương 5:TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH , TÍNH CHỌN MÁY NÉN I.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 nếu chọn được một chế độ làm việc hợp lí,đúng đắn thì đem lại hiệu quả kinh tế cao,năng suất lạnh tăng trog khi điện năng tiêu tốn ít.Chế độ làm việc cảu hệ thống lạnh được đặc trưng bằng 4 thông số sau: - Nhiệt độ sôi của môi chất t 0 ( o C). - Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất t k . - Nhiệt độ quá lạnh của môi chất lỏng 6.1 Chọn máy nén cho buồng bảo quản đông lạnh 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 20  0 t là hiệu nhiệt độ yêu cầu Ta chọn hệ thống lạnh có dàn bay hơi trực tiếp nên chọn hiệu nhiệt độ sôi ở khoảng 8-13˚C  chọn 10˚C  301020 0 t ˚C 6.1.2. Nhiệt độ ngưng tụ k t 2 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 Vũng Tàu nên ta có %85,1,35 0   Ct N Tra đồ thị h-x của không khí ẩm có Ct u 0 5,33 Suy ra: Ct Ct Ct k w w 0 0 2 0 1 5,4235,39 5,3925,37 5,3745,33    Vậy t k =42,5˚C 3 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: CCtt wql 00 1 5,4035,37)53(  6.1.4 Nhiệt độ hơi hút t h Được xđ : hh ttt  0 do ta chọn chu trình sử dụng môi chất NH 3 nên 155  h t ˚C chọn 10˚C 201030  h t ˚C II,Tính toán cho chu trình lạnh. 6.2. Chu trình lạnh 6.2.1. Chọn chu trình lạnh Có : MPapCt 12,030 0 0 0  MPapCt kk 66,15,42 0  Tỷ số nén: 98,13 12,0 66,1 0  p p k  Tỷ số nén càng cao, thì hệ số cấp càng nhỏ, nhiệt độ cuối quá trình nén càng cao, nhất là đối với môi chất Amoniac. Như vậy tỷ số nén cao dẫn đến điều kiện làm 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. Việc chọn máy nén 1 cấp nén hay 2 cấp nén là một bài toán tối ưu về kinh tế.Để 4 đảm bảo an toàn cho máy nén trong quá trình làm việc và tránh những 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 45,012,0.66,1. 0  Ct tg 0 1 Tỉ số nén làm việc là: 12,0 66,1 0  p p k =3,7 6.2.2. Sơ đồ và chu trình lạnh biểu diễn trên đồ thị lgp-h. =4 = 4 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 tới 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 5 6-7: tiết lưu qua TL1 đến trạng thái hơi bão hòa ẩm điểm 7 rồi hơi này tách thành hơi bão hòa khô ở điểm 8 hút vào NCA phần lỏng ở điểm 9 còn lại trong BTG. 6-10: quá lạnh 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 trình. Lấy 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: 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 -30 0,12 1722 0,96 2 60 0,45 1910 3 42,5 0,45 1865 4 1 0,45 1762 0,3 5 90 1,66 1935 6 42,5 1,66 700 7 1 0,45 700 8 1 0,45 1762 6 9 1 0,45 505 10 4 1,66 680 11 -30 0,12 680 2.Năng suất lạnh riêng 0 q Có: KgKJhhq /10426801722 1110  3.Năng suất lạnh riêng thể tích v q KgKJ v q q v /42,1085 96,0 1042 1 0  4.Công nén riêng         KgKJ hh hhhh hh m lm ll /381 7001762 176219356801865 17221910 . 74 45103 12 1 24 1         1 m lưu lượng môi chất qua máy nén hạ áp  4 m lưu lượng môi chất qua máy nén cao áp 5.Hệ số lạnh lý thuyết  73,2 381 1042 0  l q  •Lưu lượng môi chất 1 m qua nén hạ áp: sKg q Q m /006,0 1042 6 0 0 1  •Phương trình cân bằng entanpi ở bình trung gian:           7441031 744107361 101447143161 hhmhhm hhmhhhhm hmhmhmmhmhm    7 (Vì 76 hh  ) 74 103 14 hh hh mm    Vậy lưu lượng môi chất qua máy nén cao áp: sKg hh hh mm /007,0 7001762 6801865 006,0 74 103 14        •Thể tích thực tế của máy nén hạ áp: smvmV ttHA /00576,096,0.006,0 3 11  •Thể tích hút lý thuyết của NHA:  ttHA hHA V V  ;   hệ số cấp     768,017,306,093,0106,093,0   hmsmV hHA /27/0075,0 768,0 96,0.006,0 33  •Thể tích thực tế của máy nén cao áp: smvmV ttCA /0021,03,0.007,0 3 44  •Thể tích hút lý thuyết của NCA: hmsm V V ttCA hCA /76,9/0027,0 768,0 0021,0 33   +Chọn máy nén:chọn máy nén 2 cấp MYCOM loại N62A với số vòng quay là 1200v/p (tra bảng 7.3 TL1-T223 ) có thể tích quét toàn bộ là V h ,MN =310,3 m 3 /h,có công suất hiệu dụng ỏ nhiệt độ t 0 =-30 là N e =26,6kw Số máy nén cần chọn là 12,0 3,310 76,927 , ,.      MNh CAhHAh mn V VV z  chọn z mn =1 8 •công suất nén đoạn nhiệt HA: 128,1)17221910.(006,0)( 121,  hhmN HAs kw •công suất nén đoạn nhiệt CA: 211,1)17621935.(007,0)( 454,  hhmN CAs •hiệu suất chỉ thị i  của nén HA: 82,0)30.(01,0 273 233 )(01,0 0  o tg i t T T  •hiệu suất chỉ thị i  của nén CA: 87,01.01,0 5,315 274 .01,0  tg k tg i t T T  •Công suất hiệu dụng nén HA: 62,1 85,0.82,0 128,1 . , ,  ei HAs HAe N N  kw (với hiệu suất hiệu dụng 82,082,0  e  chọn 85,0 •Công suất hiệu dụng nén CA: 64,1 85,0.87,0 211,1 . , ,  ei CAs CAe N N  kw •tổng công suất hiệu dụng: 26,364,162,1  e N kw •nhiệt thải ra ở bình ngưng: 645,8)7001935(007,0).(007,0. 6544  hhlmQ k kw •nhiệt thải ra ở ống xoắn của bình trung gian: 12,0)680700(006,0)( 1061  hhmQ tg kw  Chọn máy nén cho buồng bảo quản đa năng I,Các thông số ban đầu tính toán 6.1.Các thông số tính toán cho chu trình 9 6.1.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t o 00 ttt b  do buồng bảo quản đa năng với sản fẩm là hoa quả,rau,củ quả nên cần duy trì độ ẩm cao nên cho 65 0 t ˚C 17512 0  t ˚C 6.1.2 Nhiệt độ ngưng tụ t k kwk ttt  2 Làm tương tự ta được t k =42,5˚C 6.1.3 Nhiệt độ quá lạnh Làm tương tự ta cũng được:t ql =40,5˚C 6.1.4 Nhiệt độ hơi hút t h Được xđ : hh ttt  0 do ta chọn chu trình sử dụng môi chất NH 3 nên 155  h t ˚C chọn 10˚C 71017  h t ˚C II,Tính toán cho chu trình lạnh. 6.2. Chu trình lạnh 6.2.1. Chọn chu trình lạnh Có : MPapCt 22,017 0 0 0  MPapCt kk 66,15,42 0  Tỷ số nén: 975,7 22,0 66,1 0  p p k   Sủ dụng máy nén 1 cấp Chọn chu trình hồi nhiệt 1 cấp Amoniac 6.2.2.Sơ đồ và chu trình biểu diễn trên đồ thị l 10 MN t t t t Q NT BH Q TL lgP h 2 2'3' 3 1 1' 4 4' Chu trình hồi nhiệt Các đỉêm nhiệt độ (˚C) Áp suất P (Mpa) Entanpi h(kj/kg) V(m 3 /kg) 1' -17 0,22 1740 1 -2 0,22 1775 0,6 2 152 1,66 2100 2' 42,5 1,66 1780 3' 42,5 1.66 690 3 40,5 1.66 680 4 -17 0.22 680 •Năng suất lạnh riêng q o kgkjhhq o /10606801740 4'1  •Năng suất lạnh riêng thẻ tích q v [...]...  12,5kw  Số lượng máy nén z= Vh 33,12   0,32 Vlt , MN 104,04 •Công nén đoạn nhiệt N s  m.l  0,0082.3 25  2,665kw •Hiệu suất chỉ thị i  To 256  b.t o   0,001  17  0,7 95 Tk 3 15, 5 •Công suất chỉ thị Ni  N s 2,6 65   3.35kw  i 0,7 95 11 chọn z=1 •Công suất ma sát N ms  Vtt Pms chọn Pms  0, 059 Mpa  N ms  0,00492.0, 059 .10 6  290,28  0,3kw •Công suất hữu ích N e  N i  N ms  3, 35  0,3... v1 0,6 qv  •Công nén l  h2  h1  2100  17 75  325kj / kg •Hệ số làm lạnh  q o 1060   3,26 l 3 25 •Lượng môi chất qua máy nén m Qo 8.7   0,0082kg / s q o 1060 •Thể tích hút thực tế Vtt  m.v1  0,0082.0,6  0,00492m 3 / s •Hệ số cấp   0,93  0,06(7 ,55  1)  0 ,53 7 •Thể tích hút lý thuyết Vh  Vtt 0,00492   0,0092m 3 / s  33,12m 3 / h  0 ,53 7 •Chọn máy nén pittong của Nga theo(OCT 26.3.943-77)... N ms  Vtt Pms chọn Pms  0, 059 Mpa  N ms  0,00492.0, 059 .10 6  290,28  0,3kw •Công suất hữu ích N e  N i  N ms  3, 35  0,3  3,65kw •Công suất tiếp điểm N el  Ne 3, 65   4 ,52 kw  td  el 0, 95. 0, 85 •Nhiệt thải ra ổ bình ngưng Qk  Qo  N i  8,7  3, 35  12,05kw 12 . 1722 0,96 2 60 0, 45 1910 3 42 ,5 0, 45 18 65 4 1 0, 45 1762 0,3 5 90 1,66 19 35 6 42 ,5 1,66 700 7 1 0, 45 700 8 1 0, 45 1762 6 9 1 0, 45 5 05 10 4 1,66 680 11. được xây dựng tại Vũng Tàu nên ta có % 85, 1, 35 0   Ct N Tra đồ thị h-x của không khí ẩm có Ct u 0 5, 33 Suy ra: Ct Ct Ct k w w 0 0 2 0 1 5, 42 35, 39 5, 39 25, 37