Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng 4 nhiệt độ sau. + Nhiệt độ sơi của mơi chất lạnh t0.
+ Nhiệt độ ngưng tụ của mơi chất lạnh tk.
+ Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql. + Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt ) tqn.
1) Nhiệt độ sơi của mơi chất lạnh
Nhiệt độ sơi của mơi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ của kho lạnh. Cĩ thể lấy như sau:
t0 = tb - ∆t0, 0C Trong đĩ:
tb - là nhiệt độ kho lạnh. tb = - 25 0C;
∆t0 - là hiệu nhiệt độ yêu cầu.
Kho lạnh lựa chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp, độ ẩm của khơng khí trong kho cao, hiệu nhiệt độ yêu cầu là 7 ÷ 80C nên chọn ∆t0 = 7 0C [1 ,171]. Vậy t0 = -25 - 7 = - 32 0C.
2) Nhiệt độ ngưng tụ:
Nhiệt độ ngưng tụ của hơi mơi chất lạnh phụ thuộc vào mơi trường làm mát và nhiệt độ của chất tải nhiệt chạy qua thiết bị ngưng tụ.
Thiết bị ngưng tụ của hệ thống lạnh cĩ tác nhân làm mát là nước lấy từ nguồn nước ngầm qua hệ thống xử lý được tuần hồn khép kín qua tháp giải nhiệt.
Nhiệt độ ngưng tụ được xác định theo biểu thức: tk = tw2 + ∆tk, 0C
Trong đĩ:
tw2 - là nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng, 0C; ∆tk - là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, 0C.
Chọn nhiệt độ ngưng tụ thực ra là một bài tốn tối ưu về kinh tế và kỹ thuật, để đạt giá thành một đơn vị lạnh là nhỏ nhất, nếu hiệu nhiệt độ ngưng tụ nhỏ, nhiệt độ ngưng tụ thấp, năng suất lạnh tăng nhưng phải tăng chi phí cho điện năng chạy bơm nước giải nhiệt....
∆tk =( 3 ÷ 5 )0C cĩ nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra từ 3 ÷ 5 0C. [1,205] Chọn ∆tk =4 0C.
- Nhiệt độ nước đầu vào, đầu ra chênh lệch nhau( 2 ÷ 6) 0C phụ thuộc vào kiểu thiết bị ngưng tụ.
tw2 = tw1 + (2÷ 6) 0C. Với tw1 là nhiệt độ nước vào bình ngưng.
Thiết bị ngưng tụ trong cụm máy là thiết bị ngưng tụ ống trùm vỏ bọc nằm ngang nên chọn ∆tw = 5 0C. [1,205]
- Nhiệt độ nước vào bình ngưng phụ thuộc vào điều kiện mơi trường. tw1 = tư +( 3÷ 4) 0C.
Với tư : là nhiệt độ bầu ướt.
Tuy nhiên do đặc điểm địa chất tại đây nên nước giếng khoan ở đây khi bơm lên luơn luơn cĩ nhiệt độ từ 40 ÷ 450C. Vì vậy mà nước ở đây luơn được đi qua một hệ thống xử lý và làm mát trước khi đi qua thiết bị ngưng tụ.
Sau khi xử lý và làm mát thì nước cĩ nhiệt độ tw1 = 26 0C. Vậy ta cĩ tw1 = 26 oC.
tw2 =26+ 5 = 31oC. tk = 31 +4= 35 oC.
- Nhiệt độ quá nhiệt là nhiệt độ của hơi mơi chất trước khi vào máy nén. Nhiệt độ hơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sơi của mơi chất.
- Mục đích của việc quá nhiệt hơi hút là để bảo vệ máy nén tránh khơng hút phải lỏng. Tuỳ từng loại mơi chất và máy nén mà cĩ nhiệt độ quá nhiệt khác nhau. - Đối với máy lạnh frêon, do nhiệt độ cuối tầm nén thấp nên độ quá nhiệt hơi hút cĩ thể chọn cao. Trong máy nén frêon, độ quá nhiệt hơi hút đạt được trong thiết bị hồi nhiệt.
Với mơi chất frêon độ quá nhiệt khoảng (20 ÷25)oC. Chọn ∆tqn = 20 oC.
Nên tqn = to + ∆tqn = -32 + 20 = -12oC.
4) Nhiệt độ quá lạnh (tql)
- Là nhiệt độ của mơi chất lỏng trước khi vào van tiết lưu. Nhiệt độ quá lạnh càng thấp thì năng suất lạnh càng cao.
- Do sự quá lạnh lỏng được thực hiện trong thiết bị hồi nhiệt, nên nhiệt thải ra của mơi chất lỏng cũng là nhiệt lượng mà hơi mơi chất sau khi bay hơi nhận vào.
- Từ nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ quá nhiệt. Tra đồ thị lgp-i của mơi chất R22 ta được. to = -32oC ⇒ i1 = 591 kJ/kg. tqn = -10oC ⇒ i1’= 603 kJ/kg.
Vậy ∆ i1 = i1’ – i1 = 603 – 591 = 12 kJ/kg.
Với nhiệt độ ngưng tụ là 35oC , tra đồ thị lgp – i của mơi chất R22 ta được i3 = 436 kJ/kg.
Gọi i3’ là entanpi của điểm quá lạnh. Thì i1’ – i1 = i3 – i3’ = 12 kJ/kg
=> i3’ = i3 - ∆ i1 = 436 – 12 = 424 kJ/kg.
Với i3’ = 424 kJ/kg tra đồ thị lgp – I của R22 ta được tql = 26 oC. Các thơng số của hệ thống được trình bày ở bảng 4.1.
Bảng 4.1. Các thơng số của chu trình.
Nhiệt độ sơi của mơi chất lạnh, t0 Nhiệt độ ngưng tụ tk Nhiệt độ quánhiệt (tqn) Nhiệt độ quá lạnh (tql) - 32 0C 35 oC -12oC 26 oC