Ql2 = k(r + Fj . AT|2
ktr - Hệ số nhiệt thức xác định theo chiều dầy cách nhiệt trần kho ktr = 0,28 W/m2H
Bồ áv\ tót nghiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
Q|3 = 0,344. 35 (25 + 5) = 361,2W Vậy dòng tổn thất qua kết cấu bao che của kho trữ đá là
Q, = Q,, + Q,2 + Q,3 = 683,64 + 416,5 + 361,2 = 1461,34 w
2.43.2. Dòng nhiệt toả ra do vận hành
2.43.2.1. Dòng nhiệt chiếu sáng buồng
Ta dùng 6 bóng đèn công suất mỗi bóng là 40W để chiếu sáng kho trữ
V ậy dòng nhiệt toả ra khi chiếu sáng là Ọ41 = 6.40 = 240W.
2.43.2.2. Dòng nhiệt do người toả ra.
Q42 = 350. n
n - Số người làm việc trong buồng, n = 2 người 350 - Dòng nhiệt do 1 người toả ra khi làm việc năng, w Q42 = 350. 2 = 700W
2.43.2.3. Dòng nhiệt do động cơ toả ra
Bể áv\ tót nghiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
2.43.2.5. Nhiệt toả thiết bị.
Qo =Q, +Q4 =1461,34+ 3465 =
4,926KW Qo * 5KW
Ta lấy thêm hệ số an toàn k = 1,3 để tính toán thiết kế thiết bị.
Q;, =5.1,13 = 6,5KW
2.43.2.6. Nhiệt tải máy nén.
Qmn =Q, +75%Q4 = 1461,34+
75%.3465
Qmn = 4,06KW
2.43.2.7. Nhiệt tải thiết bị của cả hệ thống.
Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
CHƯƠNG 3
TÍNH CHON MÁY NÉN
3.1 DỤNG CHU TRÌNH
* Sô liệu ban đầu:
Nhiệt độ sôi: t0 = -15°c. suy ra: P0 = 0,24MPa.
Suy ra: Với 71 = 7,43 < 3: ta chọn chu trình một cấp nén.
* Nhiệt độ quá lạnh:
t ị là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi vào van tiết lưu, t ị càng thấp thì năng suất lạnh càng lớn, vì vậy người ta cố gắng hạ nhiệt độ quá lạnh xuống
* Nhiệt độ hơi hút:
th là nhiệt độ của hơi trước khi hút về máy nén để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng, người ta bố trí bình tách lỏng trên đường hút gần máy nén. Độ quá nhiệt ở từng loại máy nén và đối với từng loại môi chất có khác nhau.
Với NH3: th = t0 + (5 -ỉ- 15)°c tức là nhiệt độ hơi hút cho hon nhiệt độ sôi từ (5 - 15)°c.
Th = -15 + (5 -r 15°C0 = (-10 - 0)°C: chọn th = -5°c. tql = twl + (3 -ỉ- 5)°c= 37,6 + (3 -s- 5)°c = (40,6 - 42,6)°c.
Bể áv\tót ngkiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
Nước làm mát
a. Sơ đồ nguyên lý b. Chu trình biểu diễn
Sự thay đổi trạng thái môi chất trong chu trình như sau:
1'-1: Quá nhiệt hơi hút.
1- 2: Nén đoạn nhiệt hơi hút từ áp suất thấp P0 lên áp suất cao PK.
2- 2': Làm mát đẳng áp hơi môi chất từ trạng thái quá nhiệt xuống trạng thái bão hoà:
2- 3': Ngưng tụ một chất đẳng áp và đẳng nhiệt.
3v: A)gô Boăn Xkiệrv 38 Lópi K8 Alkiệt - Lcmk
Bể áv\ tót ngkiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
trong dàn bay hơi có áp suất thấp, hơi được máy nén hút về, sau đó chu trình được lặp lại:
Bảng 3-1: Thông sô các điểm hút của chu trình lạnh.
Trạng thái điểm 2 được xác định thông qua bảng phụ lục [1] (là giao điểm của đường 1-2 với đường s = const).
3.2. TÍNH CHỌN MÁY NÉN.
* Tính toán các đại lượng làm việc tại Việt Nam (B).
1 - Năng suấtlạnh riêng: q0 = hị - h4 = 1664 - 633 =1031 KJ/kg.
2 - Năng suất lạnh riêng thể tích: qB = = 2291KJ/m3.
0,45
3 - Lưu lương máy nén: m = — 0,0441 kg/s.
q0 1031
4 - Thể tích hút thực tế: Vtt = m . V ị = 0,0441 . 0,45 = 0,0198 m3/s
Vo \ nA
Ký hiệu Vòng
Bể áv\ tót ngkiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
10 - Công nén hiêu dung: Ne = = — = 18,3 kW.
1% °’74
Theo thể tích hút (Vh = 108m3/h) ta chọn máy nén N2WA của hãng MYCOM Nhật Bản.
Từ đây ta có thông số kỹ thuật của máy là:
- Thể tích quét :Vh = 71m3/h.
- Số lượng xi lanh : 2 chiếc.
- Đường kính xi lanh : 95mm.
- Hành trình pittông : 76 mm. V Qô Qõ
= cont) Năng suất lạnh làm việc tại Việt Nam.
QB QQ -^BHV
*9v
(3)
Để tìm được các thông số q^ và Ằ,A ta phải tính theo chu trình tiêu
SVi A)gô Boăn XkiẹiA 40 ]—áp\ K8 A^kiệt - J_ạnk
Bể áv\ tót ngkiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
Nhiệt độ ngưng tụ: tK = 35°c thì nhiệt độ quá lỏng: tql = tK - 5°c = 35 - 5 = 30°c.
Igp
Bảng 3-2: Thông sô các điểm nút của chu trình lạnh.
* Tính theo chu trình tiêu chuẩn:
- Năng suất lạnh riêng: q0= h'j- h4 = 1664 - 660 = 1004 KJ/kg.
- Năng suất lạnh thể tích: q J = 2340 KJ/kg.
3V: A)gô Boăn Tkiẹrv 41 ]—áp\ K8 y\'kiệt - .Lcmk
Bể áv\ tót nghiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
Q® = 30,7.2. 0,7,2291 = 57 64 kW/h.
0,73.2340
Vậy mỗi máy có năng suất lạnh là:
QOMN= Y =^y4=28’82 kW-
Khi làm việc với nhiệt độ ngưng tụ tK = 45°c thì năng xuất lạnh giảm.
30,7-28,82 = %
28,82
Vậy máy nén vừa chọn thoả mãn điều kiện. 2 10 — 183 kỹ thuật sau:
5>Vi A)gô Boăn Thiệrv 42 ]—áp\ K8 A)hiệt - J_ạnh
Bể áv\ tót nghiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
Bể áv\ tót ngkiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
CHƯƠNG 4
TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ NGƯNG TỤ CÙNG THÁP GIẢI NHIỆT
4.1. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ NGUNG TỤCÙNGTHÁPGIẢINHIỆT
4.1.1. Chọn kiểu thiết bị
Đối với thiết bị ngưng tụ, hiện nay có nhiều loại và kiểu khác nhau tuỳ theo đặc điểm và môi trường làm việc, môi trường làm mát mà người ta chia các thiết bị ngưng tụ ra làm nhiều loại.
Phân theo môi trường làm mát có:
1. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước.
2. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước - không khí (làm mát bay hơi).
3. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí.
4. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng môi chất sôi hay các sản phẩm bằng công nghệ.
* Theo đặc điểm quá trình ngưng tụ có:
Bể áv\ tót ngkiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
Trong đề tài này, môi chất lạnh được chọn là NH3, giải nhiệt bằng nước, ta chọn loại bình phổ biến nhất hiện nay là bình ngưng ống vỏ nằm ngang. (Xem
1. Ống nối cân bằng hơi
2. Van an toàn
3. Hơi môi chất NH3 vào
7. Van xả dầu
8. Vỏ thép hình trụ
9. ống trao đổi nhiệt
Nguyên lý hoạt động.
"Hơi môi chất nóng từ máy nén được đưa vào phần trên của bình ngưng qua đường ống số 3 vào điền đầy không gian giữa các ống, toả nhiệt cho nước làm mát đi trong ống và ngưng tụ lại. Môi chất lỏng ngưng được khống chế ở chiều cao cột lỏng (từ 15% -T- 20% đường kính trong) lỏng được lấy ra từ phía
n C.p.Atw Ký hiệu bình ngưng Diện tích bế mặt m2 Hơi Nước
Phương pháp giải Tải nhiệt riêng Trở lực riêngHiệu suất giải
o
io
K 3900
LưuKích thước, mm
Kích thước ống nối, mm Quạt gió Khối
lượng
Bể áv\ tót ngkiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
4.1.1.2. Tính chọn thiết bị.
Attb =
At„,„<-Atmi„ _ 7,4-5 _
Với: Atm„ = 45°c - 37,6°c, Atmin = 45°c - 40°c = 5°c.
- Hệ sô truyền nhiệt K = 800 W/m2K (báng 8 - 6 ) tài liệu [ 1 ]. Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh.
66.103
= 13,480m2.
Theo bảng 8-1 - [1] Hướng dẫn thiết kế Hệ thống lạnh ta chọn bình ngưng ống vỏ nằm ngang amoniắc KTT - 20.
Nước tiêu tốn làm mát bình ngưng:
V = ____
QK
___
QK - Tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ, kw. c - Nhiệt dung riêng của nước = 4,19 KJ/kg.K. p - Khối lượng riêng của nước = 1000 kg/m3.
Atw - độ tăng nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ, K.
vn =---—---= 0,00656m3/s = 23,62 m3/h.
4,19.1000.2,4
3Vi A)gô Boăn Tkiẹrv 46 ]—áp\ K8 Alkiệt - Lcmk
Bể áv\ tót nghiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
Theo bảng trên thấy tháp giải nhiệt có quạt gió có hiệu suất hơn cả, hiện nay nó được sử dụng rộng rãi nhất. Ta sẽ chọn loại tháp này. Với QK=296,7kW hay đổi ra tôn nhiệt có:
bVi A)gô Boăn Thiệkv 47 ]—áp\ K8 y\'hiệt - J_ạnh
Bể áv\ tót ngkiẹp
4.2. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ BAY HƠI.
4.2.1. Bể nước muối
Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
4.2.1.1. Chọn kiểu thiết bị.
Có nhiều loại thiết bị bay hơi, tuỳ theo môi trường cần làm lạnh, mức độ choán chỗ của môi chất, theo điều kiện tuần hoàn của chất tải lạnh...
Theo tính chất của môi trường cần làm lạnh, có các loại.
Thiết bị bay hơi để làm lạnh chất tải lạnh như nước, nước muối hay những chất lỏng giọt không đông cứng như Bia, sữa, nước hay (thiết bị bay hơi chuyên dùng).
Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí loại này gồm có:
Bộ lạnh bay hơi trực tiếp (không khí tuần hoàn tự nhiên).
Thiết bị làm lạnh không khí bay hơi trực tiếp (không khí tuần hoàn cưỡng bức) theo độ choán chỗ của môi chất lạnh lỏng trong thiết bị: Các thiết bị bay hơi được chia làm hai loại: ngập và không ngập.
Ớ đây, ta phải làm lạnh nước muối để sản xuất nước đá nên ta chọn dàn lanh xương cá cho bể đá.
Các ống trao đổi nhiệt làm bằng thép có đường kính cỊ>38 X 3.
Bể áv\ tót nghiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
Nu = 0,216 . Re0’86. Pr0’23.
Thông số của muối NaCl tại nhiệt độ -10°c, nhiệt độ hoá rắn t3=-l 8,2°c
Re=j^=0,5.0 044 =5946
s 3,7.10-6
Trong đó: w - Tốc độ của nước muối chuyển động trong bể, m/s
d - Đường kính ống trao đổi nhiệt, m. ô - Độ nhớt động lọc của nước muối, m2/s Nu = 0,216.59460’86.27,l0’23 = 81,3.
ATj _ a2
a, = 3 , 9 . = 3,9 (2,5 . a,)0’7 = 792 Kcal/nrhk = 921W/nrH a2 _ 978,8
= 1,063.
Do có sự sai khác với giả thiết nên ta chọn lại lần 2: a,
=> At, = 1,02 (AT - ATj) = 2,525°c.
K = ~T 5 r = 1 0,003 1 =466’78 W/m2K
Bồ áv\ tót ngkiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
---1 1____ ______ H---h —— —
a2 1 a4 978,8 50 942,8
Ta thấy Atj phù họp với lần chọn cuối do vậy không phải tính lại a. - Tính thiết kế dàn lạnh xương cá:
39.103
= 16,71m2.
+ Diện tích bề mặt 1 ống trao đổi nhiệt.
Flống = TT.d.l = 3,14.0,044.2 = 0,276m2.
+ Số ống trao đổi nhiệt cần thiết: n = F 16,71= 65 ống. n = 65 ống.
4.2.1.3. Tính chọn dàn lạnh quạt gió cho kho trữ đá.
- Đặc điểm:
, b = l X = ,„Ị2 Dàn quạt Diện tích bế mặt Tải nhiệt Bướ c Số Vòng Công Lưu 16,7 04 0,67
Bể áv\ tót ngkiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
At,-At, (-3+ 15)-(-5+ 15)
Atj 10
Chọn loại dàn quạt bay hơi trực tiếp (môi chất lạnh sôi bên trong ống). Nhiệt độ bay hơi của amoniắc t0 = -15°c thì hệ số truyền nhiệt (K) tra được là: K = 14 W/m2K.
F = -5®- (4)
k.AT
Trong đó: F - Diện tích trao đổi nhiệt của bề mặt dàn, m2.
AT = tkho-t0 = -5-(-15)=10°C.
5,5.103
= 39,28 m2.
Vậy ta chọn dàn quạt amoniắc loại Bon - 50. Tài liệu [1] Hướng dẫn Bảng 4-2: Thông số kỹ thuật của dàn quạt amoniắc BOn-50.
p_ V"- 0,3074 p = 1,97 kg/m3
5>Vi A)gô Boăn Tkiệrv 51 ]—áp\ K8 y\'kìệt - .Lcmk
Bể áv\tót ngkiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
CHƯƠNG 5
TÍNH CHỌN THIẾT BỊ PHỤ TRỢ
Để nối các thiết bị với nhau ta phải dùng các đường ống thích hợp, các phần trên ta đã tính được các thiết bị, phần này ta sẽ tính chọn đường ống và các thiết bị phụ đê hoàn thiện hệ thống lạnh.
5.1. TÍNH CHỌN ĐƯỜNG ỐNG.
Cũng như các bài toán tối ưu khi tính toán lựa chọn chiều dày cách nhiệt, hay thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt như đã áp dụng ở các phần trên, công việc tính chọn đường kính ống cũng được coi là một bài toán tối ưu. Khi tiết diện ống lớn, thì ưu điểm là tổn thất áp suất nhỏ nhưng giá thành tăng, và ngược lại. Nếu xét tất cả các hệ số ảnh hưởng tới đường ống thì bài toán trở nên phức tạp, khi thiết kế ta thường tính chọn đường kính theo kinh nghiệm.
(1)
Trong đó:
d - Đường kính trong của ống, m. m - lưu lượng, kg/s
5.1.1. Đường hút.
Với môi chất NH3, tốc độ, đường hút thường G)h = 15 -T- 20m/s, ta chọn
0)h = 18m/s.;
m = mtt = 0,0441 kg/s
Bể áv\ tót ngkiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
dh = 0,039 m.
4.m.p_ 4.0,0441.0,5074 = 18,7 m/s
Tốc độ thực (0 nằm trong phạm vi cho phép nên đường kính đã chọn là
5.1.2. Đường đẩy.4.u.m _ 4,0,073.0,0441 4.u.m _ 4,0,073.0,0441 71.0) 3,14.20 - = 13,698 kg/m3. 0,073 Ta chọn: dN = lOmm. dđ = 14mm
- Tốc độ thực của chất lỏng đi trong ống.
Tốc độ 0) nằm trong phạm vi cho phép nên đường kính đã chọn là thích
5.1.3. Tính chọn đường kính ống góp dàn bay hoi xương cá.
5.1.3.1. Tính chọn đường kính ông góp hoi ra.
Bể áv\ tót ngkiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
Theo tài liệu [1] chọn tốc độ hơi đi trong đường góp đẩy của dàn co=l,2m/s.
/4^ 14.0,0378.0,12 =0069m
Ta chọn:
dN = 70mm, d, = 76mm.
TỐC độ co nằm trong phạm vi cho phép nên đường kính đã chọn là thích
5.1.3.2. Tính chọn đường kính ổng góp lỏng vào.
(4.m.u _ /4.0,0378.0,12 = 0,09m.
7I.CO V 3,14.0,7
Ta chọn: dN = 125mm. d, = 133mm.
5.1.4. Tính chọn đường kính ống góp dàn bay hơi kho đá.
= 0,039 kg/s
Theo tài liệu [1] chọn tốc môi chất đi trong đường góp dàn co = 0,7 m/s
3V: A)gổ Boăn XkiẹkA 54 Lc3p: K8 y\'kiệt - Lạnk
Bể án tót nghiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
|4^pặ2 =
V n.<ữ V 3,14.0,7
- Tốc độ thực của chất lỏng đi trong ống _ 4.0 _ 4.0,0039.0,12
= 0,58 m/s
Bảng 5-1: Bảng kê các loại đường ống
5.2. TÍNH CHỌN BÌNH CHỨA CAO ÁP1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 Hình 5-1: 1. Lỏng vào chứa cao áp 0,4 - PB 5. Tách khí Bình
Bể áv\ tót ngkiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
Nhiệm vụ: Bính chứa cao áp đặt phía dưới, bình ngưng dùng để chứa lỏng đã ngưng tụ và giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng, duy trì cấp lỏng cho van tiết lưu. Sức chứa của bình chứa cao áp phải chứa được 30% thể tích của toàn bộ hệ thống dàn bay hơi. Khi vận hành nước lỏng của bình cao áp chỉ được phép choán không quá 50% thể tích bình.
V
CA 1,2
Trong đó:
VCA: Thể tích bình chứa cao áp (m3) V,
1: Chiều dài 1 ống trao đổi nhiệt, m
n: Số ống trao đổi nhiệt
3,14.(0,044)2.2.65
vd l=---= 0,19 m
vd2 =2.1.71.— = 0,085 m3
Thể tích của toàn bộ hệ thống bay hơi
vd = vdl + vd2 = 0,19 + 0,085 = 0,275 m3
Bể áv\ tót ngkiẹp Đại -Học Bách Khoa Hà y\)ội
Kích thước D X s = 426 X 10 mm, L = 3620 mm, H = 570mm