Nhiệt độ của dung dịch trong bình sinh hơi cĩ giới hạn cực đại thmax được xâc định từ điều kiện kết tinh (
suy từ (PK , r = 0,7) .
r 0,7) : được xâc định theo cơng thức (1.1)
Kết quả tính t max được lập thănh bảng sau :
tK= 26oC PK = 0,0333 Bar Suy ra t Hmax = 129,110C tK= 28o
C PK = 0,0374 Bar Suy ra t max
= 135,240
C
H
tK= 30oC PK = 0,0420 Bar Suy ra t max
= 141,370
C
H
tK= 32oC PK = 0,0471 Bar Suy ra t max
= 147,510
C
H
tK= 34oC PK = 0,0527 Bar Suy ra t max
= 153,640
C
H
tK= 36o
C PK = 0,0588 Bar Suy ra t max
= 159,780
C
H
tK= 38oC PK = 0,0656 Bar Suy ra t max
= 165,910
C
H
tK= 40o
C PK = 0,0731 Bar Suy ra t max
= 172,040
C
H
tK= 42oC PK = 0,0812 Bar Suy ra t max
= 178,180
C
H
tK= 44oC PK = 0,0902 Bar Suy ra t max
= 184,400
C
H
t t 190 tH°C 170 150 130 110 90 t0 =3°C max H t0=4°C t0=5° C t0=6° C t0=7°C min H 70 50 26 28 30 32 34 36 38 40 tk°C 42 44 Kết luận: Hình 5.2
Mây lạnh hấp thụ H2O/LiBr một cấp thì nhiệt độ dung dịch trong bình sinh hơi khơng được thấp dưới 54,7oC khi nhiệt độ ngưng tụ 26oC vă khơng được vực quâ nhiệt độ 129,11oC. Chính vì vậy mây lạnh hấp thụ H2O/LiBr một cấp chỉ sử dụng nguồn gia nhiệt cĩ nhiệt độ thấp, khơng nín nhận nhiệt trực tiếp từ sản phẩm chây khi đốt dầu, gas, khí đốt hoặc câc loại nhiín liệu khâc.
C
h ư ơ ng6:
TÍNH SỨC BỀN CÂC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG
t t
D
t
Mục đích của chương năy lă tính độ dăy câc chi tiết của thiết bị trao đổinhiệt, để đảm bảo an toăn cho câc thiết bị ở âp suất vă nhiệt độ lăm việc trong hệ thống mây lạnh hấp thụ H2O/LiBr một cấp.
6.1.Tính chiều dăy câc thđn bình hình trụ:
6.1.1.Tính chiều dăy của bình chứa thiết bị bay hơi vă hấp thụ:
Bình chứa thiết bị bay hơi vă hấp thụ đươc chế tạo bằng inox cĩ đường kính trong Dt = 0,22 m cĩ âp suất trong bình lă (âp suất tuyệt đối) P0=
0,782.10-3MPa. Vậy âp suất tính tơn (âp suất chđn khơng) lă P = Pk- P0 = 98100 - 782 = 97318 Pa = 97,318.10-3 MPa.
P
Hình 6.1. Bình chứa thiết
cp
bị bay hơi vă hấp thụ:
Chiều dăy nhỏ nhất của bình chịu âp suất ngoăi, theo [TL12-tr391] được xâc định theo cơng thức sau:
= 0,47 trong đĩ: Dt 100 P.l 10 6.E .D 0, 4 C ,[m] + Dt: đường kính trong của bình, Dt = 0,22 m
+ P: âp suất tính tơn,[MPa]; P = 97,318.10-3 MPa + l: chiều dăi của bình,[m]; l = 1,2 m
+ Et: mơđun đăn hồi của vật liệu, [MPa], tra theo đồ thị [TL12-tr391]với vật liệu inox ta cĩ Et=1,95.10-6 at = 191295 MPa
+ C: trị số bổ sung chiều dăy dự phịng ăn mịn ,[m] theo [TL1-tr136] ta cĩ C = 0,001 m
suy ra chiều dăy nhỏ nhất của bình lă:
= 0,47 0,22 97,318.10 6 3 1,2
0, 4
0,001 = 2,55.10-3 m
vậy ta chọn: = 3 mm
t t
D
t
6.1.2.Tính chiều dăy của bình chứa thiết bị ngưng tụ vă sinh hơi:
Bình chứa thiết bị ngưng tụ vă sinh hơi đươc chế tạo bằng inox cĩ đường kính trong Dt = 0,257 m cĩ âp suất trong bình (âp suất tuyệt đối) lă PK=
5,62.10-3 MPa. Vậy âp suất tính tơn (âp suất chđn khơng) lă P = Pk- PK = 98100 - 5620 = 92480 Pa = 92,48.10-3 MPa.
P
Hình 6.2. Bình chứa cp thiết bị ngưng tụ vă sinh hơi:
Chiều dăy nhỏ nhất của bình chịu âp suất ngoăi, theo [TL12-tr391] được xâc định theo cơng thức sau:
= 0,47 trong đĩ: Dt 100 P.l 10 6.E .D 0, 4 C ,[m] + Dt: đường kính trong của bình, Dt = 0,257 m
+ P: âp suất tính tơn,[MPa]; P = 92,48.10-3 MPa + l: chiều dăi của bình,[m]; l = 1,2 m
+ Et: mơđun đăn hồi của vật liệu, [MPa], tra theo đồ thị [TL12-tr391]với vật liệu inox ta cĩ Et=1,95.10-6 at = 191295 MPa
+ C: trị số bổ sung chiều dăy dự phịng ăn mịn ,[m] theo [TL1-tr136] ta cĩ C = 0,001 m
suy ra chiều dăy nhỏ nhất của bình lă:
= 0,47 0,257 92,48.10 6 3 1,2
0, 4
0,001 = 2,673.10-3 m
vậy ta chọn: = 3 mm
100 10 .191295 0,257
6.1.3.Tính kiểm tra chiều dăy ống trao đổi nhiệt của câc thiết bị trao đổi nhiệt:
Chiều dăy nhỏ nhất của ống trao đổi nhiệt chịu âp lực trong theo [TL1- tr135] được xâc định theo cơng thức sau:
D
t
tt = 2 P.Dt
cp . P + C ,[m]
P
Hình 6.3. Ống trao đổi nhiệt của câc thiết cp
nhiệt: bị trao đổi
trong đĩ:
+ P: âp suất tính tơn, [MPa].
+ Dt: đường kính trong của ống trao đổi nhiệt, [m]
+ cp: ứng suất bền cho phĩp của kim loại chế tạo. Theo [TL1-tr133]
*
với:
*
cp = cp
- cp : ứng suất cho phĩp định mức của kim lọai chế tạo, ở đđy ống trao
*
đổi nhiệt được lăm băng inox theo [TL1-tr134] ta cĩ cp = 88,2 MPa
- : hệ số hiệu chỉnh ứng suất phụ thuộc văo đặc điểm cấu trúc vă điều kiện lăm việc của thiết bị âp lực. Ơí đđy ống trao đổi nhiệt được chế tạo liền lă thiết bị khơng gia nhiệt theo [TL1-tr133] ta cĩ
Suy ra cp = 88,2 0,95 = 83,79 MPa
= 0,95.
nín
+ : hệ số bền của mối hăn, vì ống trao đổi nhiệt được chế tao liền = 1
+ C: trị số bổ sung chiều dăy dự phịng ăn mịn ,[m] theo [TL1-tr136] ta cĩ C = 0,001 m
6.1.3.1.Tính kiểm tra chiều dăy ống trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi:
Ống trao đổi nhiệt của thiết bị bay được chế tạo bằng inox cĩ đường kính trong dt = 0,009 m, đường kính ngoăi dn= 0,011 m vă = 0,002 m. Nước tải lạnh đi trong ống xem nước tải lạnh cĩ âp suất khí quyển Pk= 98100 Pa . Aïp suất mặt ngoăi của ống lă âp suất bay hơi P0 = 782 Pa Vậy âp suất tính tơn (âp suất chđn khơng) lă P = Pk- P0 = 98100 - 782 = 97318 Pa = 97,318.10-3 MPa.
+ P: âp suất tính tơn, P = 97,318.10-3 MPa.
+ Dt: đường kính trong của ống trao đổi nhiệt, Dt = 0,009 m Suy ra chiều dăy nhỏ nhất ống trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi lă:
97,318.10 3
0,009 -3
tt =
2 83,79 1 97,318.10 3 + 0,001 = 1,005.10 m
= 0,002 m > tt = 0,001 m Vậy thỏa mên điều kiện bền
6.1.3.2.Tính kiểm tra chiều dăy ống trao đổi nhiệt của thiết bị hấp thụ:
Ống trao đổi nhiệt của thiết hấp thụ được chế tạo bằng inox cĩ đường kính trong dt = 0,015 m, đường kính ngoăi dn= 0,017 m vă = 0,002 m. Nước lăm mât đi trong ống xem nước lăm mât cĩ âp suất khí quyển Pk= 98100 Pa . Aïp suất mặt ngoăi của ống lă âp suất bay hơi P0 = 782 Pa Vậy âp suất tính tơn (âp suất chđn khơng) lă P = Pk- P0 = 98100 - 782 = 97318 Pa = 97,318.10-3 MPa.
+ P: âp suất tính tơn, P = 97,318.10-3 MPa.
+ Dt: đường kính trong của ống trao đổi nhiệt, Dt = 0,015 m Suy ra chiều dăy nhỏ nhất ống trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi lă:
97,318.10 3
0,015 -3
tt =
2 83,79 1 97,318.10 3 + 0,001 = 1,0087.10 m
= 0,002 m > tt = 0,0010087 m Vậy thỏa mên điều kiện bền
6.1.3.3.Tính kiểm tra chiều dăy ống trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ:
Ống trao đổi nhiệt của thiết ngưng tụ được chế tạo bằng inox cĩ đường kính trong dt = 0,015 m, đường kính ngoăi dn= 0,017 m vă = 0,002 m. Nước lăm mât đi trong ống xem nước lăm mât cĩ âp suất khí quyển Pk= 98100 Pa . Aïp suất mặt ngoăi của ống lă âp suất ngưng tụ PK = 5,62.10-3 MPa Vậy âp suất tính tơn lă P = Pk- PK = 98100 - 5620 = 92480 Pa = 92,48.10-3 MPa.
+ P: âp suất tính tơn, P = 92,48.10-3 MPa.
+ Dt: đường kính trong của ống trao đổi nhiệt, Dt = 0,015 m Suy ra chiều dăy nhỏ nhất ống trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi lă:
92,48.10 3
0,015 -3
tt =
2 83,79 1 92,48.10 3 + 0,001 = 1,0083.10 m
= 0,002 m > tt = 0,0010083 m Vậy thỏa mên điều kiện bền
*
cp
Ống trao đổi nhiệt của thiết sinh hơi được chế tạo bằng inox cĩ đường kính trong dt = 0,02 m, đường kính ngoăi dn= 0,022 m vă = 0,002 m. Nước gia nhiệt đi trong ống xem nước lăm mât cĩ âp suất khí quyển Pk= 98100 Pa . Aïp suất mặt ngoăi của ống lă âp suất ngưng tụ PK = 5,62.10-3 MPa Vậy âp suất tính tơn lă P = Pk- PK = 98100 - 5620 = 92480 Pa = 92,48.10-3 MPa.
+ P: âp suất tính tơn, P = 92,48.10-3 MPa.
+ Dt: đường kính trong của ống trao đổi nhiệt, Dt = 0,02 m Suy ra chiều dăy nhỏ nhất ống trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi lă:
92,48.10 3
0,02 -3
tt =
2 83,79 1 92,48.10 3 + 0,001 = 1,011.10 m
= 0,002 m > tt = 0,001011 m Vậy thỏa mên điều kiện bền
6.2.Tính chiều dăy câc mặt săng:
6.2.1.Tính chiều dăy của mặt săng chứa thiết bị bay hơi vă hấp thụ: Mặt săng được lăm bằng inox cĩ đường kính D = 0,22 m cĩ âp suất mặt trong lă (âp suất tuyệt đối) P0= 0,782.10-3 MPa ,. Mặt ngoăi của săng tiếp xúc với nước lăm mât vă nước tải lạnh xem nước cĩ âp suất khí quyển. Vậy âp suất tính tơn (âp suất chđn khơng) lă P = Pk- P0 = 98100 - 782 = 97318 Pa =
97,318.10-3 MPa.
P = 97,318.10-3 MPa.
6.2.1.1.Chiều dăy nhỏ nhất của mặt săng:
Chiều dăy nhỏ nhất của mặt săng theo [TL1-tr137] ta cĩ cơng thức sau:
P
trong đĩ :
= 0,5.de. + C ,[m]
cp
+ de: đường kính của đường kính của đường trịn lớn nhất cĩ thể vẽ được ở câc khoảng câch mặt săng khơng chứa ống,[m]; de= 0,033 m
+ P: âp suất tính tơn,[MPa]; P= 97,318.10-3 MPa
+ cp: ứng suất bền cho phĩp của vật liệu chế tạo mặt săng,[MPa]. Mặt săng lăm bằng inox cĩ *
= 88,2 MPa theo [TL1-tr134]. Do mặt săng cĩ lỗ khơng được gia cường theo [TL1-tr147]ta cĩ hệ số hiệu chỉnh ứng suất
ra = 0,85. Suy
cp=
70
70
a
+ C: trị số bổ sung chiều dăy dự phịng ăn mịn, theo[TL1-tr137] ta cĩ C = 0,002
Suy ra chiều dăy nhỏ nhất của mặt săng lă:
97,318.10 3
= 0,5 0,033
74,97 + 0,002 = 2,594.10-3 m
Vậy ta chọn chiều dăy của mặt săng = 3 mm
6.2.1.2.Kiểm tra ứng suất chịu uốn của mặt săng:
Kiểm tra ứng suất chịu uốn của mặt săng theo [TL1-tr138] ta cĩ cơng thức: u cp= 74,97 MPa
Ứng suất uốn u theo [TL1-tr138] được xâc định theo cơng thức sau:
P trong đĩ: u = 360 (1 0,7 d n ) l ( ) 2 l ,[ MPa ] + P: âp suất tính tơn , P = 97,318.10-3 MPa
+ : chiều của dăy mặt săng, = 3.10-3 m
+ dn: đường kính ngoăi của ống trao trao đổi nhiệt,[m]
+ l: chiều dăi tính tơn theo [TL1-tr138] được xâc định như sau:
a b
l = , [m]
2
với: a,b - lă câc khoảng được xâc định theo hình 6.4. a = S sin 60o = S 3 S ,[m] 2 3.S b = S + n = S + = 2 2 ,[m] S n Ngơ Sĩ Dũng
71
71
b
T
Ngơ Sĩ Dũng 71 71 T Trangrang
Hình 6.4.Vị trí ống trao đổi nhiệt được hăn văo mặt săng :
Mặt săng của bình chứa thiết bị bay hơi vă hấp thụ vừa được bố trí ống trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi cĩ đường kính ngoăi dn0= 0,011 m vă cĩ bước ống S0 = 0,0143 m, vừa được bố trí ống trao đổi nhiệt của thiết bị hấp thụ cĩ đường kính ngoăi dna= 0,017 m vă cĩ bước ống Sa = 0,022 m. Nín ta tính ứng suất uốn cả hai trường hợp ứng với dn0= 0,011 m, S0 = 0,0143 m vă dna= 0,017 m, Sa = 0,022 m. Sau đĩ ta chọn ứng suất uốn lớn nhất để kiểm tra với ứng suất cho phĩp ( cp).
a. Trường hợp 1: dn0= 0,011 m, S0 = 0,0143 m. Ta cĩ : a = 0,0124 m b = 0,0213 m l = 0,0169 m 97,318.10 3 3 2 u = 360 1 0,7 0,011 0,0169 3.10 0,0169 = 0,01577 MPa b. Trường hợp 2 : dn0= 0,017 m, S0 = 0,022 m. Ta cĩ : a = 0,0191 m b = 0,033 m l = 0,026 m 97,318.10 3 3 2 u = 360 1 0,7 0,017 0,026 3.10 0,026 = 0,0375 MPa Vậy cả hai trường hợp u < cp nín thỏa mên điều kiệu bền
6.2.2.Tính chiều dăy của mặt săng chứa thiết bị ngưng tụ vă sinh hơi:
Mặt săng được lăm bằng inox cĩ đường kính D = 0,257 m cĩ âp suất mặt trong lă (âp suất tuyệt đối) PK= 5,6210-3 MPa ,. Mặt ngoăi của săng tiếp xúc với nước lăm mât vă nước gia nhiệt xem nước cĩ âp suất khí quyển. Vậy âp suất tính tơn (âp suất chđn khơng) lă P = Pk- PK = 98100 - 5620 = 92480 Pa = 92,48.10-3 MPa.
P = 92,48.10-3 MPa
6.2.2.1.Chiều dăy nhỏ nhất của mặt săng:
*
cp
trong đĩ :
= 0,5.de. P + C ,[m]
cp
+ de: đường kính của đường kính của đường trịn lớn nhất cĩ thể vẽ được ở câc khoảng câch mặt săng khơng chứa ống,[m]; de= 0,035 m
+ P: âp suất tính tơn,[MPa]; P = 92,48.10-3 MPa
+ cp: ứng suất bền cho phĩp của vật liệu chế tạo mặt săng,[MPa]. Mặt săng lăm bằng inox cĩ *
= 88,2 MPa theo [TL1-tr134]. Do mặt săng cĩ lỗ khơng được gia cường theo [TL1-tr147]ta cĩ hệ số hiệu chỉnh ứng suất
ra = 0,85. Suy
cp=
. cp = 0,85 88,2 = 74,97 MPa
+ C: trị số bổ sung chiều dăy dự phịng ăn mịn, theo[TL1-tr137] ta cĩ C = 0,002
Suy ra chiều dăy nhỏ nhất của mặt săng lă:
92,48.10 3
= 0,5 0,035
74,97 + 0,002 = 2,61.10-3 m
Vậy ta chọn chiều dăy của mặt săng = 3 mm
6.2.2.2.Kiểm tra ứng suất chịu uốn của mặt săng:
Kiểm tra ứng suất chịu uốn của mặt săng theo [TL1-tr138] ta cĩ cơng thức: u cp= 74,97 MPa
Ứng suất uốn u theo [TL1-tr138] được xâc định theo cơng thức sau:
P trong đĩ: u = 360 (1 0,7 d n ) l ( ) 2 l ,[ MPa ] + P: âp suất tính tơn , P = 92,48.10-3 MPa
+ : chiều của dăy mặt săng, = 3.10-3 m
+ dn: đường kính ngoăi của ống trao trao đổi nhiệt,[m]
+ l: chiều dăi tính tơn theo [TL1-tr138] được xâc định như sau:
a b
l = 2 , [m]
với: a,b - lă câc khoảng được xâc định theo hình 6.4. a = S sin 60o = 3 S ,[m]
b = S + n = S + S =3.S
2 2 ,[m]
Mặt săng của bình chứa thiết bị ngưng tụ vă sinh hơi vừa được bố trí ống trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ cĩ đường kính ngoăi dnK= 0,017 m vă cĩ bước ống SK = 0,022 m, vừa được bố trí ống trao đổi nhiệt của thiết bị sinh hơi cĩ đường kính ngoăi dna= 0,022 m vă cĩ bước ống Sa = 0,0286 m. Nín ta tính ứng suất uốn cả hai trường hợp ứng với dn0= 0,017 m, S0 = 0,022 m vă dna= 0,022 m,
Sa= 0,0268 m. Sau đĩ ta chọn ứng suất uốn lớn nhất để kiểm tra với ứng suất cho phĩp ( cp). c. Trường hợp 1: dn0= 0,017 m, S0 = 0,022 m. Ta cĩ : a = 0,0191 m b = 0,033 m l = 0,026 m 92,48.10 3 3 2 u = 360 1 0,7 0,017 0,026 3.10 0,026 = 0,0356 MPa d. Trường hợp 2 : dn0= 0,022 m, S0 = 0,02286 m. Ta cĩ : a = 0,0248 m b = 0,0429 m l = 0,0338 m 92,48.10 3 3 2 u = 360 1 0,7 0,022 0,0338 3.10 0,0338 = 0,0599 MPa Vậy cả hai trường hợp u < cp nín thỏa mên điều kiệu bền
C
ĐIỀU KHIỂN VĂ TỰ ĐỘNG HĨA HỆ THỐNG LẠNH HẤP THỤ
7.1.Mục đích tự động hĩa hệ thống lạnh:
Trong quâ trình vận hănh hệ thống lạnh, nhiệt độ của đối tượng cần lăm lạnh thường bị biến động do tâc động của những dịng nhiệt khâc nhau từ bín ngoăi hoặc bín trong phịng lạnh. Để giữ cho nhiệt độ năy khơng đổi hoặc thay đổi trong một giới hạn cho phĩp lă một nhiệm vụ của việc điều chỉnh mây lạnh. Đơi khi việc điều khiển những quâ trình cơng nghệ lạnh khâc nhau lại yíu cầu phải lăm thay đổi theo một quy luật nhất định trị số của nhiệt độ , độ ẩm trong phịng lạnh vă câc đại lượng vật lý khâc.
Hệ thống tự động hĩa hệ thống lạnh cĩ chức năng điều khiển toăn bộ sự