III.1. Tính toán chu trình
III.1.1. Lựa chọn phơng pháp làm lạnh và chu trình làm lạnh
Ta lựa chọn phơng pháp làm lạnh trực tiếp vì phơng pháp này có nhiều u điểm và hiệu quả hơn phơng pháp gián tiếp, nhiệt độ bay hơi cao hơn cho năng suất lạnh đơn vị lớn hơn và nhiệt độ cuối tầm nén nhỏ hơn giảm nguy cơ cháy dầu bôi trơn máy nén. Chọn phơng thức trao đổi nhiệt tại các dàn trao đổi nhiệt là đối lu cỡng bức (dàn quạt) vì diện tích các phòng lớn dùng dàn quạt để tăng hiệu quả trao đổi nhiệt ngõ hầu rút ngắn thời gian làm lạnh.
Kho lạnh có hai chế độ nhiệt độ bảo quản, chênh lệch nhiệt độ không nhiều (5 ), môi chất lạnh là freon do đó ta lựa chọn chu trình làm lạnh một cấp, hai chế độ bay
Cô giáo hớng dẫn:Nguyễn Thị Xuân
hơi có thiết bị hồi nhiệt và máy nén dùng chung, tức là chỉ có một hệ thống lạnh cho cả kho.
Địa điểm đặt công trình tại thành phố Vũng Tàu là vùng cửa ven biển, nớc bị nhiễm mặn, chua và phèn nên ta không thể sử dụng nớc giếng để làm mát vì dễ ăn mòn vật liệu chế tạo bình ngng hoặc nếu dùng phải qua xử lý rất tốn kém. Chính vì vậy nớc làm mát bình ngng phải lấy nớc máy và kinh tế nhất là sử dụng nớc làm mát tuần hoàn, tức là bình ngng có tháp giải nhiệt.
III.1.2. Lựa chọn các thông số của chế độ làm việc
• Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh
Vì chu trình có hai chế độ bay hơi nên sẽ có hai giá trị nhiệt độ sôi, xác định nh sau:
(III-1)
Trong đó:
Nhiệt độ bay hơi của chế độ sôi thứ i, ( )
Nhiệt độ bảo quản của chế độ bảo quản thứ i, ( )
Hiệu nhiệt độ yêu cầu, ( ); với dàn bay hơi trực tiếp = 8 13 , ta chọn = 10 .
Chế độ sôi thứ nhất: Chế độ bay hơi thứ hai:
• Nhiệt độ ngng tụ của môi chất lạnh
Thiết bị ngng tụ làm mát bằng nớc tuần hoàn thông qua tháp giải nhiệt. Công thức xác định nhiệt độ ngng tụ:
(III-2)
Trong đó:
Nhiệt độ ngng tụ của môi chất lạnh, ( ) Nhiệt độ nớc ra khỏi thiết bị ngng tụ, ( )
Hiệu nhiệt độ ngng tụ nhỏ nhất, ( ); = 3 5 , ta chọn = 5 .
Trong đó:
Nhiệt độ nớc ra khỏi thiết bị ngng tụ, ( ) Nhiệt độ nớc vào thiết bị ngng tụ, ( )
27 Hiệu nhiệt độ nớc làm mát thiết bị ngng tụ, ( ); = 2 6 , ta chọn = 5 . ∆ t F t tk w2 t tw1 m in
Khi tính toán ta bỏ qua tổn thất nhiệt trên các đờng ống dẫn giữa thiết bị ngng tụ và tháp làm mát. Ta có:
, chọn 5
Trong đó:
Nhiệt độ nớc vào thiết bị ngng tụ, ( ) Nhiệt độ nớc ra khỏi tháp làm mát, ( )
Nhiệt độ nhiệt biểu ớt của không khí bên ngoài ở trạng thái tính toán, ( )
Nhiệt độ và độ ẩm không khí bên ngoài là: , ; tra biểu đồ I-d ta có: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thay vào các công thức trên, viết:
• Nhiệt độ hơi hút về máy nén (nhiệt độ quá nhiệt)
Môi chất trớc khi đợc quá nhiệt có nhiệt độ trong khoảng từ đến cha xác định đợc vì vậy ta lấy nhiệt độ làm mốc nhiệt độ tính chọn nhiệt độ quá nhiệt.
Cô giáo hớng dẫn:Nguyễn Thị Xuân
(III-3)
Trong đó:
Nhiệt độ quá nhiệt, ( )
Nhiệt độ sôi của chế độ bay hơi thứ nhất, ( )
Độ quá nhiệt, ( ); với MCL Freon, ta chọn .
Thay số ta có:
III.1.3. Tính toán chu trình
Hình . Sơ đồ nguyên lý hệ thống và chu trình
lgP h 1 2 3 4 5 5' 6'7 6 k P P02 P01 qn ql ∆h m2 1 m m ∆h BH1 BH2 HN NT MN TL2 TL1 VGA 7 6 6' 5' 5 4 3 2 1
Sơ đồ nguyên lý đơn giản của hệ thống và đờng biểu diễn chu trình trên đồ thị h- lgP thể hiện trên hình vẽ, các trạng thái môi chất thể hiện bằng các điểm nút chu trình đợc đánh số từ 1 đến 7. Thông số của các điểm 1, 2, 3, 6, 6’ đã hoàn toàn xác định bằng cách tra trên biểu đồ h-lgP của môi chất lạnh R134a. Các thông số cơ bản trên tập hợp qua bảng:
Bảng 17. Thông số các điểm nút chu trình đã biết
Điểm nút t P h v Trạng thái
1 7.0 178.0817 406.81 0.12186 Hơi quá nhiệt
2 72.1 1221.0545 450.95 Hơi quá nhiệt
3 47.0 1221.0545 266.77 Lỏng bão hòa
6 -8.0 217.0394 392.51 Hơi bão hòa
6' -13.0 178.0817 389.52 Hơi bão hòa
Các thông số điểm nút còn lại xác định theo các phơng trình cân bằng nhiệt ở thiết bị hồi nhiệt và phơng trình hòa trộn môi chất lạnh từ hai trạng thái 6 và 6’ thành trạng thái 7.
29 Năng suất lạnh yêu cầu của máy nén đối với mỗi chế độ sôi xác định nh sau:
(III-4)
Trong đó:
Năng suất lạnh của chế độ sôi thứ i, ( )
Tải trọng nhiệt của máy nén ở chế độ bảo quản thứ i, ( )
Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đờng ống và thiết bị của hệ thống lạnh, xác định theo hớng dẫn trang 121, tài liệu Hớng dẫn thiết kế Hệ thống lạnh, tác giả Nguyễn Đức Lợi.
Hệ số thời gian làm việc, bằng tỷ số giữa thời gian làm việc và 24 giờ trong một ngày đêm, ta lấy ứng với thời gian làm việc 22 giờ trong một ngày đêm.
Với chế độ sôi thứ nhất: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Với chế độ sôi thứ hai:
Gọi tơng ứng là năng suất khối lợng thực tế của máy nén ở hai chế độ bay hơi thứ nhất và thứ hai, ta có:
Các phơng trình cân bằng nhiệt ở thiết bị hồi nhiệt và phơng trình hòa trộn cho ta hệ phơng trình sau:
Thay số vào ta đợc:
Thế giá trị từ phơng trình trên vào phơng trình dới và rút gọn đợc phơng trình bậc hai ẩn số nh sau:
Cô giáo hớng dẫn:Nguyễn Thị Xuân
Giải phơng trình và loại bỏ nghiệm không thích hợp ta đợc:
Từ giá trị tính đợc ta tính toán các giá trị còn lại hoặc tra trên biểu đồ h-lgP của R134a. Kết quả thể hiện qua bảng:
Bảng 18. Thông số các điểm nút chu trình
Điểm nút t P h v Trạng thái môi chất
1 7.0 178.0817 406.81 0.12186 Hơi quá nhiệt
2 72.1 1221.0545 450.95 - Hơi quá nhiệt
3 47.0 1221.0545 266.77 - Lỏng bão hòa
4 36.8 1221.0545 251.01 - Lỏng quá lạnh
5 -8.0 217.0394 251.01 - Hơi ẩm
5' -13.0 178.0817 251.01 - Hơi ẩm
6 -8.0 217.0394 392.51 - Hơi bão hòa
6' -13.0 178.0817 389.52 - Hơi bão hòa
7 -11.2 178.0817 391.05 - Hơi quá nhiệt
Các đại lợng cần tính toán của chu trình phục vụ cho việc chọn máy nén: • Lu lợng khối lợng thực tế của môi chất lạnh
• Năng suất lạnh riêng khối lợng
• Thể tích hút thực tế của máy nén
• Hệ số hút của máy nén Công thức xác định:
(III-5)
31 Hệ số hút (hệ số cấp của máy nén)
Hệ số kể đến tổn thất do thể tích chết, tổn thất do tiết lu, tổn thất do rò rỉ môi chất…
Hệ số kín, phụ thuộc độ kín khít của máy nén; chọn
Hệ số hút quá nhiệt kể đến tổn thất do hơi hút vào xilanh bị đốt nóng;
Trong đó:
Giá trị áp suất ngng tụ và áp suất bay hơi, (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tổn thất áp suât phía đẩy và phía hút của máy nén, ;
Lấy ,
Hệ số thể tích chết ở xilanh; chọn
Hệ số, lấy bằng 1.05 với máy lạnh dùng môi chất Freon. Thay số vào tính đợc:
• Thể tích hút lý thuyết của máy nén
• Công nén đoạn nhiệt đơn vị
• Hiệu suất lạnh của chu trình Carnot
• Hiệu suất lạnh của chu trình
• Hiệu suất exergy
Cô giáo hớng dẫn:Nguyễn Thị Xuân
• Công suất nén lý thuyết
• Công suất nén thực
• Công suất nén toàn phần
• Công suất điện động cơ yêu cầu
III.2. Tính chọn máy nén
Chọn máy nén CSW 9562-160 (Y) của hãng BITZER (CHLB Đức), có những đặc điểm, thông số sau:
Loại máy nén: Trục vít, nửa kín
Công suất điện động cơ lớn nhất: 155 kW Thể tích hút lý thuyết: 615 m3/h
Chế độ làm việc tiêu chuẩn:
Môi chất lạnh: R134a
Nhiệt độ bay hơi: Nhiệt độ ngng tụ:
33
Quá nhiệt hơi hút: 10 K
Quá lạnh lỏng: 0 K
Năng suất lạnh: 134.5 kW
Công suất điện động cơ 94.4 kW
III.2.1. Tính chu trình làm việc tiêu chuẩn
h lgP 1 2 3 4 Pk 0 P 1'
Thông số các trạng thái môi chất tra trên đồ thị h-lgP nh sau:
Bảng 19. Thông số các điểm nút chu trình tiêu chuẩn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Điểm nút t P h v Trạng thái
1’ -5.0 164.1301 396.84 0.12586 Hơi quá nhiệt
2 66.3 1317.6195 442.41 Hơi quá nhiệt
3 50.0 1317.6195 271.42 Lỏng bão hòa
4 -15.0 164.1301 271.42 Hơi ẩm
1 -15.0 164.1301 388.32 Hơi bão hòa
Các đại lợng cần tính toán của chu trình tiêu chuẩn phục vụ cho việc chọn máy nén:
• Năng suất lạnh đơn vị
• Hệ số hút của máy nén Công thức xác định: (III-6) Trong đó: Hệ số hút (hệ số cấp của máy nén) Hệ số kể đến tổn thất do thể tích chết, tổn thất do tiết lu, tổn thất do rò rỉ môi chất…
Hệ số kín, phụ thuộc độ kín khít của máy nén; chọn
Cô giáo hớng dẫn:Nguyễn Thị Xuân
Hệ số hút quá nhiệt kể đến tổn thất do hơi hút vào xilanh bị đốt nóng;
Trong đó:
Giá trị áp suất ngng tụ và áp suất bay hơi,
Tổn thất áp suât phía đẩy và phía hút của máy nén, ;
Lấy ,
Hệ số thể tích chết ở xilanh; chọn
Hệ số, lấy bằng 1.05 với máy lạnh dùng môi chất Freon. Thay số vào tính đợc:
Từ điều kiện tính đổi sang chế độ làm việc tiêu chuẩn là thể tích hút lý thuyết không đổi viết:
Số lợng máy nén xác định theo năng suất lạnh:
(III-7)
Trong đó:
Số lợng máy nén cần thiết, (chiếc) Hệ số dự trữ năng suất lạnh, k = 1.2
Năng suất lạnh máy nén tính đổi sang chế độ tiêu chuẩn, kW
Năng suất lạnh 1 máy nén ở chế độ tiêu chuẩn, kW
Thay số ta đợc:
35 (III-8)
Trong đó:
Số lợng máy nén cần thiết, (chiếc) Hệ số dự trữ năng suất lạnh, k = 1.2 Thể tích hơi hút lý thuyết chọn máy,
Thể tích quét lý thuyết một máy theo catalogue, Thay số tính đợc: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cuối cùng ta chọn số lợng máy nén là: Công suất điện tiêu thụ là:
Hệ số dự trữ công suất điện là:
Vậy đảm bảo an toàn về công suất điện động cơ.