Tài liệu đồ án hệ thống lạnh cho nhà máy thủy sản, chương 4 ppt

Chương 4: THÀNH LẬP SƠ ĐỒ , TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN 2.5.1/ Chọn các thông số của chế độ làm việc Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng bốn nhiệt độ sau : - Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t o - Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất t k - Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu t ql - Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt) t qn 2.5.1.1/ Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh - Phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh - Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh dùng để tính toán thiết kế có th ể lấy như sau : t o = t b -  t o t b : Nhiệt độ tủ cấp đông t b = - 35 0 C  t o : hiệu nhiệt độ yêu cầu , o C Theo sách HDTKHTL trang 158 ta có Ch ọn  t o = 9 o C V ậy ta có : t o = -35 –9 = -44 o C 2.5.1.2/ Nhiệt độ ngưng tụ t k - Phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ t k = t w +  t k , o C Trong đó : t w : Nhiệt độ nước tuần hoàn, o C Do thi ết bị ngưng tụ được chọn để thiết kế trong hệ thống lạnh là thiết bị ngưng tụ kiểu dàn ngưng bay hơi . Vì vậy t w = t ư + ( 4  8 k ) Mà t ư = 34,5 o C ==> t w = 34,5 + ( 4  8 k ) chọn 39 o C  t k : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, o C  t k = 3  5 o C Thay vào ta có : t k = 39 + (3  5 o C ) chọn 42 o C 2.5.1.3/ Nhiệt độ quá lạnh t ql Là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi đi vào van tiết lưu t ql = t w1 + (3  5 o C ) Trong đó : t w1 : nhiệt độ nước vào dàn ngưng, o C t w1 = 30 o C Thay vào ta có : t ql = 30 + ( 3  5 o C) Ch ọn t ql = 33 o C 2.5.1.4/ Nhiệt độ hơi hút t h Là nhi ệt độ của hơi trước khi vào máy nén. Nhiệt độ hơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất . Với môi chất là NH 3 , Nhiệt độ hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi từ 5 đến 15 o C, nghĩa là độ quá nhiệt hơi hút  t h = 5  15 K là có thể đảm bảo độ an to àn cho máy khi làm việc. t h = t o + ( 5  15) o C = -44 o C + ( 5  15) o C Ch ọn t h = -35 o C 2.5.2/ Thành lập sơ đồ và tính toán chu trình lạnh Ta nhận thấy : P o ( t o = - 44 o C ) = 0,0576 MPa P k ( t k = 42 o C) = 1,6429 MPa Do đó ta có : Tỷ số nén 52,28 0576,0 6429,1  o k p p  Ta thấy tỷ số nén  = 28,52 > 9 Vì v ậy ta chọn chu trình lạnh máy nén 2 cấp làm mát trung gian hoàn toàn bình trung gian có ống xoắn . 2.5.2.1/ Thành lập sơ đồ 6 TL 1 7 5’ 4 2 NT NCA NHA BTG 3 5 - BH : Bình bay hơi - NHA :Máy nén hạ áp - NCA : Máy nén cao áp - NT : Bình ngưng tụ - TL 1 , TL 2 : Van tiết lưu 1 và 2. - BTG Bình trung gian Hình 2-2 : Chu trình hai cấp nén bình trung gian có ống xoắn Hình 2-3 : Chu trình biểu diễn trên đồ thị T-S t o , P o t K , P K 5’ 5 6 8 7 9 3 1’ 1 2 4 T S P tg t K ,P K P tg 6 5 5’ 2 4 lg P Hình 2-4 : Chu trình biểu diễn trên đồ thị lgP-h 1/ Chu trình hoạt động như sau Hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi được máy nén hạ áp nén đoạn nhiệt đến áp suất trung gian (điểm 2) rồi được sục v ào bình trung gian và được làm mát hoàn toàn thành hơi bão hoà khô, hỗn hợp hơi bão hoà khô tạo thành ở bình trung gian được máy nén cao áp hút về và nén đoạn nhiệt đến áp suất ngưng tụ P K (điểm 4). Sau đó đi vào thiết bị ngưng tụ v à nhả nhiệt trong môi trường làm mát ngưng tụ thành lỏng cao áp (điểm 5). Tại đây nó chia ra làm 2 dòng, m ột dòng nhỏ thì đi qua van tiết lưu 1 giảm áp suất đến áp suất trung gian P tg (điểm 7) rồi đi vào bình trung gian. Tại đây lượng hơi tạo thành do van ti ết lưu 1 cùng với lượng hơi tạo thành do làm mát hoàn toàn hơi nén trung áp và lượng hơi tạo thành do làm quá lạnh lỏng cao áp trong ống xoắn được hút về máy nén cao áp . Một dòng lỏng cao áp còn lại đi vào trong ống xoắn của bình trung gian và được quá lạnh đẳng áp đến điểm 6 sau đó đi qua van tiết lưu 2 giảm áp suất đến áp suất bay hơi (điểm 9). Sau đó đi vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt của sản phẩm cần làm lạnh hoá hơi đẳng áp đẳng nhiệt thành hơi (1’) và chu tr ình cứ thế tiếp tục . 2/ Các quá trình của chu trình - 1’-1: Quá nhiệt hơi hút - 1-2 : Nén đoạn nhiệt áp hạ áp từ P o lên P tg - 2-3 : Làm mát hơi quá nhiệt hạ áp xuống đường bảo hoà x = 1 - 3- 4 : Nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ P tg lên P x - 4-5’-5 : Làm mát ngưng tụ và quá lạnh lỏng trong dàn ngưng tụ - 5-7 : Tiết lưu từ áp suất P K vào bình trung gian - 5-6 : Quá l ạnh lỏng đẳng áp trong bình trung gian - 6-9 : Ti ết lưu từ áp suất P K xuống P o - 9-1’ : Bay hơi thu nhiệt của môi trường lạnh . 3/ Xác định chu trình hai cấp bình trung gian ống xoắn a/ Thông số trạng thái của các điểm nút của chu trình Bảng 2-2 : Các thông số trạng thái tại các điểm nút cơ bản của chu trình Điểm nút t, o C p, MPa h, kJ/kg v, m 3 /kg Trạng thái 1’ 1 2 3 4 5’ 5 6 7 8 9 - 44 - 35 70 -8 112 42 33 -5 -8 -8 -44 0,0576 0,0576 0,3151 0,3151 1,6429 1,6429 1,6429 1,6429 0,3151 0,3151 0,0576 1401 1421,1 1636,4 1451,8 1660,6 391,14 352,78 177,19 352,78 163,55 177,19 1,902 2,1 0,521 0,387 0,128 0,00173 0,00169 0,00155 0,387 0,00154 1,902 Hơi bão hoà Hơi quá nhiệt Hơi quá nhiệt Hơi b ão hoà Hơi quá nhiệt Lỏng bão hoà L ỏng bão hoà L ỏng quá lạnh Hơi b ão hoà L ỏng trung áp Hơi b ão hoà ẩm Theo bảng hơi bão hoà ta xác định được : P o ( t o = - 44 o C ) = 0,0576 MPa P k ( t k = 42 o C) = 1,6429 MPa T ừ đó ta có áp suất trung gian . P tg = 31,06429,1.0576,0.  KO PP MPa Ta suy ra t tg = t 3 = -8 o C - Chọn nhiệt độ quá lạnh lỏng trong ống xoắn bình trung gian t 6 = -5 o C cao hơn nhiệt độ trong bình trung gian 3 o C, do đó nhiệt độ trong bình trung gian sẽ là t 8 = - 8 o C. b/ Năng suất lạnh riêng q o q o = h 1’ – h 9 = 1401 – 177,19 = 1223,81 kJ/kg c/ Năng suất lạnh riêng thể tích q v = 1,2 81,1223 1  V q O = 582,766 kJ/m 3 d/ Công nén riêng l = l 1 + 1 23 . m lm kJ/kg m 1 : Lưu lượng môi chất qua máy nén hạ áp m 3 : Lưu lượng môi chất qua máy nén cao áp l 1 , l 2 : Công nén riêng cấp hạ áp và cấp cap áp Cân bằng Entanpi ở bình trung gian ta có : m 1 . h 5 + ( m 3 – m 1 ) h 7 + m 1 h 2 = m 3 h 3 + m 1 h 6  m 3 ( h 3 – h 7 ) = m 1 ( h 5 – h 7 – h 6 – h 2 )  1 3 m m = 73 6752 hh hhhh     Thay vào ta có : L = l 1 + 73 6752 hh hhhh     .l 2 Mà theo đồ thị LgP-h ta có : l 1 = h 2 – h 1 l 2 = h 4 – h 3 h 5 = h 7 Thay vào ta có : l = ( h 2 – h 1 ) +     73 3462 hh hhhh    = ( 1636,4 – 1421,1 ) +     78,3528,1451 8,14516,166019,1774,1636    = 215,3 + 277,231 = 492,531 kJ/kg e/ Năng suất nhiệt riêng q k = ( h 4 – h 5 ) 1 3 m m , kJ/kg mà 73 6752 1 3 hh hhhh m m      do h 5 = h 7 nên 73 62 1 3 hh hh m m    V ậy ta có : q k = (h 4 – h 5 )     73 62 hh hh   = ( 1660,6 – 352,78 )     78,3528,1451 19,1774,1636   = 1736,441 kJ/kg f/ Hệ số lạnh 531,492 81,1223  l q O  = 2,484 2.5.2.2/ Tính toán chu trình lạnh và chọn máy nén A/ Tính toán cấp hạ áp 1/ Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén hạ áp m 1 = O O q Q kg/s Trong đó : Q o : Năng suất lạnh của máy nén , W Q o = b QK MN . , W V ới : K : Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh . K = 1,1 ( Sách HDTKHTL – Trang 92 ) b: H ệ số thời gian làm việc. Chọn b = 0,7 Q MN : Tổng nhiệt tải của máy nén đối với một nhiệt độ bay hơi Theo tính toán ở phần ( 2.4.4) Ta có Q MN = 61059,492 W Thay vào ta có : Q o = 7,0 492,61059.1,1 = 95950,630 W  95,95 kW V ậy m 1 = 81,1223 95,95  O O q Q = 0,0784 kg/s 2/ Thể tích hút thực tế của máy nén hạ áp V ttHA = m 1 . v 1 = 0,0784. 2,1 = 0,16464 m 3 /s 3/ H ệ số cấp máy nén tg O O OO m O tgtg O OO HA T T P PP P PP c P PP . 1                                    Trong đó : P o : Áp suất tại thời điểm môi chất sôi. P o = 0,0576 MPa P tg : Áp suất trung gian P tg = 0,3151 MPa Theo sách HDTKHTL – Trang 168 : L ấy  P o =  P tg = 0,005  0,01 MPa m = 0,95  1,1 đối với máy nén amoniac c : Tỷ số thể tích chết c = 0,03  0,05 T o : Nhiệt độ tuyệt đối sôi T o = -44 + 273 = 229 o K T tg : Nhiệt độ trung gian của môi chất T tg = -8 + 273 = 265 o K Thay vào ta có 265 229 . 0576,0 01,00576,0 0576,0 01,03151,0 05,0 0576,0 01,00576,0 1,1 1                                 HA  = 0,541 4/ Qui đổi năng suất lạnh sang chế độ tiêu chuẩn để chọn máy nén - Chế độ tiêu chuẩn của hệ thống lạnh amoniac đối với chu trình 2 c ấp được qui định theo bảng 7.1/ Sách HDTKHTL – Trang 172 Như sau : - Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t o = -40 o C - Nhi ệt độ ngưng tụ t k = 35 o C - Nhi ệt độ quá lạnh t ql = 30 o C - Nhi ệt độ hơi hút t qn = -30 o C - Theo các thông s ố nhiệt độ của chu trình tiêu chuẩn ta có thể vẽ được chu trình tiêu chuẩn trên đồ thị lgP- h như sau : Hình 2-5 : Chu trình tiêu chuẩn biểu diễn trên đồ thị lgP-h t o ,P o t K ,P K P tg 9 8 7 6 5 1’ 1 2 h lg P TC TC TC TC TC 5’TC TC TC TC 3TC 4TC Ta xác định 1 số thông số cần thiết để tính các đại lượng yêu cầu - Tại điểm 1’TC : t o = -40 0 C ( Trạng thái hơi bão hoà ) P o = 0,0717 MPa ; h 1’TC = 1407,3 kJ/kg - T ại điểm 1TC ( Trạng thái quá nhiệt ) t qn = - 30 0 C p qn = 0,0717 MPa h 1TC = 1429,5 kJ/kg ; v 1TC = 1,6246 m 3 /kg - T ại điểm 5’TC ( Trạng thái lỏng bảo hoà ) t k = 35 o C p k = 1,3503 MPa - T ại điểm 3TC ( Trạng thái hơi bão hoà ) P tg = 3503,1.0717,0.  KO PP = 0,3111 MPa Ta suy ra t tg = t 3TC = -8 o C - T ại điểm 6TC Chọn nhiệt độ quá lạnh lỏng trong ống xoắn bình trung gian. t 6TC = - 5 o C h 6TC = 177,19 kJ/kg - T ại điểm 9 TC ( trạng thái hơi bão hoà ẩm ) t o = -40 o C P o = 0,0717 MPa h 9TC = h 6TC = 177,19 kJ/Kg 5/ Năng suất lạnh riêng khối lượng tiêu chuẩn q oTC = h 1’TC – h 9TC , kJ/kg = 1407,3 – 177,19 = 1230,11 kJ/kg 6/ Năng suất lạnh riêng thể tích tiêu chuẩn q VTC = TC OTC V q 1 kJ/m 3 = 6246,1 11,1230 = 757,177 kJ/m 3 7/ Hệ số cấp ở điều kiện tiêu chuẩn TC  tg O O OO m O tgtg O OO TC T T P PP P PP c P PP . 1                                    [...]... W = TO  44  273 229 =   8  273 265 T tg b = 0,01 to : Nhiệt độ sôi, oC to = - 44 oC Thay vào ta có : i  229  0,001( 44 )  0,820 265 12/ Công suất chỉ thị Ni = N S 16,879   20,5 84 kW i 0,820 13/ Công suất ma sát Nms = Vtt Pms , kW Vtt : Thể tích hút thực tế của máy nén phần hạ áp, m3/s Vtt = 0,1 646 4 m3/s Pms : áp suất ma sát riêng , MPa Đối với máy nén amoniac thẳng dòng Pms = 0, 049  0,069... 0,80  0,95 Thay vào ta có : NelHA = 20,592 = 25,5 kW 0,95.0,85 B/ Tính toán cấp cao áp 1/ Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cấp cao áp, do h5 = h7 nên h2  h6 , kg/s h3  h7 1636 ,4  177,19 = 0,07 84 = 0,1 04 kg/s 145 1,8  352,78 m3 = m1 2/ Thể tích hút thực tế VttCA = m3 v3 , m3/s = 0,1 04 0,387 = 0, 04 m3/s 3/ Hệ số cấp của máy nén CA    Ptg  Ptg  P  PK   c  K  Ptg  Ptg    Trong... 0, 541 Qo = 95,95 kW Thay vào ta có : QoTC = 95,95 757,177.0,622 = 143 ,331 kW 582,766.0, 541 Với QoTC = 143 ,331 kW ta tra bảng 7.12/ Sách HDTKHTL- Trang 200 chọn tổ máy nén 2 cấp A  130-7 -4 có máy nén hạ áp là tổ AH130-7-6 có các thông số kỹ thuật sau : - Năng suất lạnh : 157 kW - Công suất lắp đặt : 135 kW - Thể tích pittông quét phần hạ áp : 0,238 m3/s - Số vòng quay phần hạ áp : 50 Vòng /s 9/ Số máy. .. chiếc Trong đó : QoTCMN : Năng suất lạnh tiêu chuẩn của máy nén cụ thể QoTCMN = 157 kW Vậy ta có : ZMN = 143 ,331 = 0,91 157 Chọn 1 tổ máy nén hạ áp 10/ Công nén đoạn nhiệt NS = m1 l1 , kW Trong đó : m1 : Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén hạ áp, kg/s m1 = 0,07 84 kg/s l1 : Công nén riêng cấp hạ áp l1 = h2 – h1 = 1636 ,4 – 142 1,1 = 215,3 kJ/kg Thay vào ta có : NS = 0,07 84 215,3 = 16,879 kW 11/ Hiệu suất... đó : QoTCMN : Năng suất lạnh tiêu chuẩn của máy nén cụ thể QoTCMN = 157 kW Vậy ta có : ZMN = 1 34, 891 = 0,85 157 Chọn 1 tổ máy nén cao áp 7/ Công nén đoạn nhiệt cao áp NS = m3 l2 , kW Trong đó : m3 : Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén cao áp, kg/s m3 = 0,1 04 kg/s l2 : Công nén riêng cấp cao áp , kJ/kg l2 = h4 – h3 = 1660,6 – 145 1,8 = 208,8 kJ/kg Thay vào ta có : NS = 0,1 04 208,8 = 21,715 kW 8/ Hiệu... qV  CA 757,177.0,686 = 1 34, 891 kW 95,95 582,766.0,6 34 QoTC = Qo = Với QoTC = 1 34, 891 kW ta tra bảng 7.12/ Sách HDTKHTL- Trang 200 chọn tổ máy nén 2 cấp A  130-7 -4 có máy nén cao áp là tổ A0-1 có các thông số kỹ thuật sau : - Năng suất lạnh : 157 kW - Công suất lắp đặt : 135 kW - Thể tích pittông quét phần cao áp : 0,0836 m3/s - Số vòng quay phần hạ áp : 25 Vòng /s 6/ Số máy nén cần chọn QOTC QOTCMN...  T  Ptg   K  Ptg Pk Ttg TK  Ptg = 0,3151 MPa = 1, 642 9 MPa = - 8 + 273 = 265 oK = 42 + 273 = 315 oK =  PK = 0,005  0,01 MPa c = 0,03  0,05 m = 0,95  1,1 Thay vào ta có : CA 1     1, 642 9  0,01  1 0,3151  0,01  265  0,3151  0,01    0,05     0,3151  0,3151 0,3151   315       = 0,6 34 4/ Hệ số cấp của máy nén ở điều kiện tiêu chuẩn TC TC    Ptg  Ptg ... 265  42  273 315 b = 0,01 ttg = - 8oC Thay vào ta có : i  265  0,001(8)  0,833 315 9/ Công suất chỉ thị Ni = N S 21,715   26,068 kW i 0,833 10/ Công suất ma sát 3 m /s VttCA Nms = VttCA Pms , kW : Thể tích hút thực tế của máy nén phần cao áp, VttCA = 0, 04 m3/s Pms : áp suất ma sát riêng , MPa Đối với máy nén amoniac thẳng dòng Pms = 0, 049  0,069 MPa Thay vào ta có : Nms = 0, 04 0, 049 = 0,002... phần hạ áp, m3/s Vtt = 0,1 646 4 m3/s Pms : áp suất ma sát riêng , MPa Đối với máy nén amoniac thẳng dòng Pms = 0, 049  0,069 MPa Thay vào ta có : Nms = 0,1 646 4 0, 049 = 0,008 kW 14/ Công suất hữu ích ( Trên trục máy nén ) Ne = Ni + Nms , kW = 20,5 84 + 0,008 = 20,592 kW 15/ Công suất tiếp điện NelHA = Ne , kW  td  el Công suất điện Nel là công suất đo được trên bảng đấu điện có kể đến tổn thất truyền... truyền động khớp , đai  td : Hiệu suất truyền động của khớp, đai  td = 0,95 el : Hiệu suất dộng cơ el = 0,80  0,95 Thay vào ta có : NelCA = 26,07 = 32,2 84 kW 0,95.0,85 13/ Nhiệt thải ra ở bình ngưng Qk = = = = m3 l3 , kW m3 ( h4 - h5 ) 0,1 04 ( 1660,6 – 352,78 ) 136,013 kW  . 1’ 1 2 3 4 5’ 5 6 7 8 9 - 44 - 35 70 -8 112 42 33 -5 -8 -8 -44 0,0576 0,0576 0,3151 0,3151 1, 642 9 1, 642 9 1, 642 9 1, 642 9 0,3151 0,3151 0,0576 140 1 142 1,1 1636 ,4 145 1,8 1660,6 391, 14 352,78 177,19 352,78 163,55 177,19 1,902 2,1 0,521 0,387 0,128 0,00173 0,00169 0,00155 0,387 0,001 54 1,902 Hơi. Chương 4: THÀNH LẬP SƠ ĐỒ , TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN 2.5.1/ Chọn các thông số của chế độ làm việc Chế độ làm việc của một hệ thống