TIỂU LUẬN tính toán tồn thất nhiệt trong hệ thống làm lạnh của nhà máy bia

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÝ TỰ TRỌNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA NHIỆT-LẠNH TIỂU LUẬN MÔN HỌC TÊN TIỂU LUẬN Ngành học: Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí Lớp học : 20c1-KML1 Môn học : Kỹ Thuật Lạnh Học kỳ :2 Năm học: 2020 - 2021 GVHD: Nguyễn Thanh Hải SVTH: Trần Triệu Vỹ - MSSV: NGUYỄN VĂN HƠN- MSSV: Võ Văn Nhật - MSSV: Thành phố Hồ Chí Minh – 7/2021 ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÝ TỰ TRỌNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA NHIỆT- LẠNH Tính Tốn Tồn Thất Nhiệt Trong Hệ Thống Làm Lạnh Của Nhà Máy Bia ĐIỂM CHẤM TIỂU LUẬN MÔN HỌC GV1 GV2 Nguyễn Thanh Hải ĐIỂM THỐNG NHẤT Thành phố Hồ Chí Minh – 7/2021 MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU DANH MỤC KÝ HIỆU DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Chu trình cấp nén 2.1.1 Chu trình khơ 2.1.2 Chu trình nhiệt – lạnh 2.1.3 Chu trình hồi nhiệt 2.2 Chu trình cấp nén 2.2.1 Chu trình cấp nén, tiết lưu 2.2.2 Chu trình cấp nén, tiết lưu, làm mát trung gian khơng hồn tồn 2.2.3 Chu trình cấp nén, tiết lưu, làm mát trung gian hoàn toàn 2.2.4 Chu trình cấp nén, tiết lưu, làm mát trung gian, bình trung gian có ống xoắn CHƯƠNG 3: NỘI DUNG THỰC HIỆN 3.1 Giới thiệu chung (thiết bị) 3.2 Sơ đồ hệ thống nhiệt (thiết bị) 3.2.1 Máy nén 3.2.2 Thiết bị ngưng tụ 3.2.3 Thiết bị bay … 3.3 Tính tốn chu trình nhiệt hệ thống 3.4 Chế độ vận hành – bảo quản hệ thống CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 4.1 Tự đánh giá đề tài 4.1.1 Ưu điểm 4.1.2 Khuyết điểm 4.2 Kết luận đề nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC LỜI MỞ ĐẦU Từ lâu người biết tận dụng lạnh thiên nhiên băng tuyết để ướp lạnh bảo quản thực phẩm Từ kỷ thứ 19 phương pháp làm lạnh nhân tạo đời phát triển đến đỉnh cao khoa học kỹ thuật đại Kỹ thuật lạnh đời hàng trăm năm sử dụng rộng rãi nhiều ngành kỹ thuật khác nhau: công nghiệp chế biến bảo quản thực phẩm, cơng nghiệp hố chất,cơng nghiệp rượu, bia, sinh học, đo lường tự động, kỹ thuật sấy nhiệt độ thấp, xây dựng, công nghiệp dầu mỏ, chế tạo vật liệu, dụng cụ,thiết kế chế tạo máy, xử lý hạt giống, y học, thể thao,trong đời sống vv………… Ngày ngành kỹ thuật lạnh phát triển mạnh mẽ, sử dụng với nhiều mục đích khác nhau, phạm vi ngày mở rộng trở thành ngành kỹ thuật vô quan trọng, thiếu đời sống kỹ thuật tất nước Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuâ ̣t viê ̣c tự đô ̣ng hóa viê ̣c vâ ̣n hành và điều khiển các mạch điê ̣n ̣ thống máy làm lạnh là rất quan trọng và cần thiết.nhất là các nhà máy xí nghiê ̣p viê ̣c đưa kỹ thuâ ̣t tự đô ̣ng hóa vào để vâ ̣n hành máy móc sẽ tiết kiê ̣m được thời gian và nhân công làm viê ̣c Do thời gian kiến thức có hạn, mẽ thiết bị chưa có kinh nghiệm thực tế, cho phép thầy giáo hướng dẫn,nhóm em chọn đề tài sử dụng PLC S7_200 để điều khiển mạch điê ̣n ̣ thớng máy điều hồ khơng khí Trong q trình tìm hiểu nghiên cứu chắn cịn nhiều thiếu sót, mong ý kiến đóng góp dạy thầy cô bạn CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU 1.1Lý chọn đề tài Nhóm em chọn đề tài TÍNH TỐN TỔN THẤT NHIỆT TRONG HỆ THỐNG LÀM LẠNH CỦA NHÀ MÁY BIA nhóm muốn tìm hiểu nhiều hệ thống làm lạnh nhà máy lớn hiểu rõ hệ thống lạnh truyền nhiệt làm bia nhà máy với hệ thống đem lại nhiều lợi ích cho xã hội người 1.2 Mục Tiêu Nghiên Cứu Mục tiêu nghiên cứu hệ thống làm lạnh nhà máy bia tính tốn tổn thất nhiệt Vận dụng kiến thức học vào hệ thống lạnh thực tế nhằm nắm vững kiến thức, áp dụng vào môn học chuyên ngành thực tế trường 1.3 Phạm vi nghiên cứu Về số tồn thất nhiệt hệ thống làm lạnh nhà máy bia 1.4 Phương Pháp Nghiên Cứu Tim hiểu tổn thất nhiệt mà hệ thống thải ngồi tổn thất có lợi hiểu rõ hệ thống để sau thống kê lý thuyết vận dụng vào công việc 1.5 Kết câu chuyên đề Tiểu luận gồm chương Chương Giới thiệu Chương Cơ Sở Lý Thuyết Chương Nội Dung Thực Hiện Chương Kết Quả Thực Hiện Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết 2.1 chu trình cắp nén 2.1.1 Chu trình khơ (Mục 3.2 trang 123 đến 128) hình 3.2 Chu trình Camot thường khơng sử dụng thực tế tác nhân lạnh vào máy nén ln trạng thái hai pha (pha lỏng va pha khí) Trong pha long vào máy nén làm giảm tỷ số nén vàgây tượng va đập thủy lực làm giam tuoi thọ thiet bị Do đo, người tâ thường sử dung chu trình ma đo ta.c nhan lạnh vao may nén bão hịâ khơ, hay gọi lâ chu trinh, kho minh họa hình 3.2 Trong chu trình này, trinh nén tác nhân lạnh xay vùngquá nhiệt Thiết bị giãn nở thường sử dụng loại van giãn nởhay gọi van tiết lưu không dùng động nhiệt chu trình Camot, Đây chu trình đơn hay cịn gọi chu trình mộcấp nén Đối với chu trình lý tưởng trinh nén trình đoạnnhiệt Do đó, loại tổn thất bên đường ơng, van thiết bphụ khác xem không Sơ đồ ngun lý chu trình khơ trình bày minh họa hình 3.2(a) thị nhiệt động trình bày minh họa hình 3.2(b) (c) Đây chu trình bao gồm bốn trình khơng thuận nghịch sau: Dãn ngutis Sơ đồ ngun lý đồ thị nhiệt động chu trình khơ (i) Quá trình bay đẳng nhiệt đẳng áp 4-1 có suất lạnh q0 nhiệt độ áp suất tác nhân lạnh khơng đổi đó: hi - enthalpy điểm trạng thái 1, kJ/kg h4 - enthalpy điểm trạng thái 4, kJ/kg m - lưu lượng tác nhân lạnh, kg/s (ii) Quá trình nén đoạn nhiệt 1-2 có cơng suất nén lo entropy không đổi qo — h i h_4 ( hay: Qo = m (h i - LO ) đó: hi - enthalpy điểm trạng thái 1, kJ/kg h4 - enthalpy điểm trạng thái 4, kJ/kg m - lưu lượng tác nhân lạnh, kg/s (ii) Quá trình nén đoạn nhiệt 1-2 có cơng suất nén lo entropy không đổi lo — h hi (3.16) hay: Lo = m (h - h i ) (3.17) đó: hi - enthalpy điêm trạng thái 1, kJ/kg h2 - enthalpy điểm trạng thái 2, kJ/kg (iii) Q trình ngưng tụ đăng áp 2-3 có nhiẹt lượng dan ngưng qk ỏ áp suất tác nhân lạnh không đôi qk = h2 - h (3.18) hay: Qk = m (h2 - h3) (3.19) ừong đó: h2 - enthalpy điểm trạng thái 2, kJ/kg h3 - enthalpy điểm trạng thái 3, kJ/kg (4i) Quá trình giãn nở đoạn nhiệt 3-4 có cơng suất giãn nở Wo = enthalpy không đổi h3 = h4 (3.20) h3 - enthalpy điểm trạng thái 3, kJ/kg h4 - enthalpy điểm trạng thái 4, kJ/kg Hiệu suất lạnh chu trình khơ xác định theo phương trình (3.10), ta có: 2.1.2 chu trình q nhiệt- q lạnh (mục 3.3) Đây chu trình kết hợp chu trình lạnh chu trình quánhiệt nhằm muc đích vừa nâng cao hiệu suất lạnh, đồng thời vừa đảmbảo cho máy nén hoạt động an tồn ơn định minh họa tronghình 3.5 Đây chu trình bao gơm sáu q trình khơng thuậnnghịch sau: Hình 3.5 - Sơ ngun lý đồ thị nhiệt động chu trình lạnh - nhiệt 2.1.3 chu trình hồi nhiệt CHU TRÌNH HƠI NHIỆT Hình 3.6 - Sơ đồ nguyên lý đồ thị nhiệt động chu tìn h hồi nhiệt Đây chu trình có lạnh nhiệt nhờ vào phương pháp hồi nhiệt nhằm mục đích vừa nâng cao hiệu suất lạnh, vừa đảm bảo cho máy nén hoạt động an toàn ổn định, đồng thời vừa tiết kiệm nhiệt lượng cho hai trình 3.6 Đây chu trĩnh bao gồm sáu q trình khơng thuận nghịch sau: (i) Quá trình bay đẳng nhiệt đẳng áp 4'-l' có suất lạnh q0 nhiệt độ áp st tác nhân lạnh khơng đơi đó: hi- - enthalpy điểm trạng thái 1', kJ/kg Ii4' - enthalpy điểm trạng thái 4', kJ/kg m - lưu lượng tác nhân lạnh, kg/s (ii) Quá trình nhiệt đẳng áp 1-1 có nhiệt lượng nhiệt Aqqn áp suất tác nhân lạnh không đôi qo = hr - h* (3.54) hay: Qo = m (hr - h4') (3.55) Aqqn = hl - hi hay: AQqn = m (hi - hr) đó: hi - enthalpy điểm trạng thái 1, kJ/kg hv - enthalpy điểm trạng thái 1', kJ/kg Hình 3.6 - Sơ đồ nguyên lý đồ thị nhiệt động chu tình hồi nhiệt (iii) Q trình nén đoạn nhiệt -2 có công suất nén lo entropy không đối l0 = h2 - h (3.58) hay: L0 = m (h2 - h i) đó: hi - enthalpy điểm trạng thái 1, kJ/kg h2 - enthalpy điểm trạng thái 2, kJ/kg (4i) Quá trình ngưng tụ đẳng áp 2-3 có nhiệt lượng dàn ngưng qk áp suất tác nhân lạnh không đổi Qk = h2 ~113 (3.60) hay: Qk= /n (h - h 3) (3.61) đó: h2 - enthalpy điểm trạng thái 2, kJ/kg h3 - enthalpy điểm trạng thái 3, kJ/kg (5i) Q trình q lạnh đẳng áp 3-3' có nhiệt lượng lạnh Aqqi áp suất tác nhân lạnh không đổi Àqqi = h3 - h3- (3.62) hay: AQqi = ih (h3 — h3) (3.63) đó: I13 - enthalpy điểm trạng thái , kJ/kg h3' - enthalpy điểm trạng thái 3', kJ/kg Đối với chu trình hồi nhiệt ta có AQqn = AQqi Do đó, áp dụng phương trình (3.57) (3.63), ta có: (h i -h , ) = (h3 - h 3.) (3.64) (6i) Quá trình giãn nở đoạn nhiệt -4 ' có cơng suất giãn nở w0 = enthalpy khơng đổi ¿ • = h4 (3-65) đó: h3- - enthalpy điểm trạng thái 3', kJ/kg I 14 - enthalpy điểm trạng thái 4', kJ/kg Hiệu suất lạnh chu trình nhiệt xac đinh theo phương trình (3.10), ta có: COP - Ỉhil—ÍL (3.66) K 2.2 chu trình cấp nén 2.2.1 chu trình cắp nén tiết lưu (154-160) Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý đồ thị nhiệt động chu tình hai cấp nén, van giãn nở làm mát trung gian phần Đây chu trình có hai cấp nén sử dụng van giãn nở minh họa hình 4.1 Tác nhân lạnh sau rời khỏi máy nén cấp làm mát xuống đến nhiệt độ tk nhờ vào làm mát trung gian trước vào đầu hút máy nén cấp Đây chu trình bao gồm sáu q trình khơng thuận nghịch sau: (i) Q trình bay đẳng nhiệt đẳng áp 6-1 có suất lạnh q0 nhiệt độ áp suât tác nhân lạnh không đôi q0 = hi - h6 (4 -2) hay: Qo = m (h! - h6) (4.3) đó: hi - enthalpy điểm ừạng thái 1, kJ/kg h6 - enthalpy điểm trạng thái 6, kJ/kg m - lưu lượng tác nhân lạnh, kg/s (ii) Quá trình nén đoạn nhiệt hạ áp 1-2 co cong suat nen loi entropy không đổi loi=h2-h i (4'4) hay: Loi = ìh (h2 - hi) ừong đó: hi - enthalpy điểm ữạng thái 1, kJ/kg h2 - enthalpy điểm trạng thái 2, kJ/kg (iii) Quá trình làm mát trung gian đẳng áp 2-3 đến nhiệt độ t3 = tk có nhiệt lượng qin áp suât khơng đơi « = V - h