4 2 1 3 hỡnh 5.3: Kết cấu nắp bể đỏ 1 - Tấm bạt đậy kớn: - Độ dày: δ b = 0,001m - Hệ số dẩn nhiệt: λ=0,18 W/m.k 2 - Lớp gỗ: - Độ dày: δ g =0,03 m - Hệ số dẩn nhiệt: λ=0,15 W/m.k 3 - Lớp đệm khụng khớ
4 - Mụi trường nước muối Dũng nhiệt qua nắp bể được tớnh : Q13 = Kn. Fn .∆ tn
Kn :Hệ số truyền nhiệt qua nắp bể, W/m2K Fn : Diện tớch nắp bể ,m2
Fn =Fđ =1,4632 m2
∆ tn- Độ chờnh nhiệt độ giữa mụi trường bờn ngoài và lớp khụng khớ đệm ở bờn trong bể đỏ.
Kết cấu nắp bể được lựa chọn đơn giản : Chỉ gồm 2 lớp : một lớp gỗ gồm nhiều thanh gỗ ghộp sỏt lại với nhau, trờn bề mặt được phủ kớn bằng tấm bạt
- Hệ số truyền nhiệt của nắp bể đỏ: Kn = 2 1 1 1 1 α λ δ λ δ α + + g + g b b Trong đú :
α1 : Hệ số toả nhiệt đối lưu của khụng khớ vào bề mặt lớp bạc
3 , 23
1 =
α [W/m2.k] Tra bảng 3-7 , [TL3-Tr65]
α2 : Hệ số toả nhiệt từ mặt dưới của nắp vào lớp đệm khụng khớ , W/m2K
α2 =7 [W/m2.k] Tra bảng 3-7, [TL2-Tr 65]
Tra như đối với trường hợp bề mặt trong của trần của buồng đối lưu tự nhiờn.
Hệ số truyền nhiệt qua nắp bể đỏ : Kn = 1 2, 48 1 0,03 0,001 1 23,3 0,15 0,18 7 = + + + W/m.k
Vỡ nước muối tiếp xỳc với lớp đệm khụng khớ nờn hiệu số nhiệt độ tớnh toỏn theo cụng thức sau:
∆ = ϕt .(tttN−t )ttT
tt N
t - nhiệt độ tớnh toỏn của nước muối.
tttT- nhiệt độ tớnh toỏn của khụng khớ bờn ngoài.
ϕ- hệ số kể đến vị trớ của kết cấu bao che đối với khụng khớ
ngoài trời.
Vỡ phũng đệm khụng thụng với khớ trời nờn, ϕ=0,6 theo [TL14-Tr439] Nờn t 0,6[37,7 ( 8)]∆ = − − =27,42 oC
V ậy tổn thất nhiệt qua nắp bể : Q13=2,48ì1,4632ì27,42 =99,5 W Tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che : Q1 = 38,48+19,39+99,5=157,4W 5.2. TỔNG TỔN THẤT LẠNH DO ĐễNG ĐÁ VÀ LÀM LẠNH 5.2. TỔNG TỔN THẤT LẠNH DO ĐễNG ĐÁ VÀ LÀM LẠNH KHUễN: Q KHUễN: Q22 , KJ/KG , KJ/KG 2 2 G.q Q = τ , Q, Q22[KW], [KW], τ=1500[S]=1500[S] qq2=q2=q2121+q+q22+q22+q2323 Trong đú : q21: tổn thất lạnh do đụng đa,ù [KJ/KG] q22: tổn thất lạnh do ró đỏ, [KJ/KG] q23: tổn thất lạnh do làm lạnh khuụn, [KJ/KG] 5.2.1. Tổn thất lạnh do đụng đỏ q 5.2.1. Tổn thất lạnh do đụng đỏ q2121:: q1 =Cpw.( tH2O- 0) + r + Cpi (0- tđ ) ( Cụng thức 11-50 trang 462 , TL4) q1 bao gồm 3 quỏ trỡnh :
Quỏ trỡnh làm lạnh nước ban đầu cú nhiệt độ tmt xuống đến 00C.
Quỏ trỡnh hoỏ rắn (đụng thành đỏ) ở -40C.
Quỏ triỡnh quỏ lạnh đỏ xuống đến nhiệt độ tđ. Mục đớch quỏ lạnh để : Đỏ tan chậm hơn , tinh thờ ớ đỏ chắc hơn và khi tan cho một lượng lạnh lớn hơn.
Cpw : kj/kgK nhiệt dung riờng đẳng ỏp của nước Cpw =4,18 kj/kgK
r : Nhiện ẩn núng chảy của đỏ , kj/kg r = 335 KJ/kg Cpi :Nhiệt dung riờng của đỏ, kj/kg
Cpi = 2,1
tđ : Chọn bằng-40C tức quỏ lạnh xuống- 40C. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
tH2O: Nhiệt độ nước ban đầu khi vào khuụn, tuỳ thuộc nguồn nước sử dụng.Nước sản xuất đỏ lấy từ mạng nước thành phố đó qua xử lớ, lấy lớn hơn nhiệt độ trung bỡnh năm từ 3 ữ 40C
tH2O = ttbnăm + ( 3 ữ 4)0C ttbnăm= 25,50C ( tra bảng 1-1 , cột 3 [TL2- Tr 8]) độ chờnh lệch nhiệt độ lấy 3,4 0C
tH2O =25,6 +3,4 = 290C
Vậy q21= 4,18( 29-0) +335 + 2,1(0 - ( -4)) = 464,62 KJ/kg
5.2.2. Tổn thất lạnh do rả đỏ q
5.2.2. Tổn thất lạnh do rả đỏ q2222 : :
Để lấy đỏ ra khuụn dễ dàng, thường người ta phải làm tan lớp bề mặt đỏ tiếp xỳc vớimặt khuụn tan thành nước với độ dày 0,5 ữ 2 mm (Trang 463 , TL4)
Để tan lớp bề mặt cú nhiều cỏch : Dựng nước núng , nước muối núng hoặc hơi trớch hoặc đơn giản nhất dựng nước lạnh t = 20 - 30 0C dội vào khuụn.
q2 càng lớn nếu lượng nườc đỏ Gró càng lớn, hay núi cỏch khỏc bề mặt khuụn càng phẳng thỡ tổn thất khuụn càng nhỏ.
Chọn chiều dày lớp đỏ bị tan ra do ró đỏ δ =0,5mm. Như vậy: q2= ra
1
G q G
Xỏc định Gró : Tổng khối lượng nước đỏ bị mất đi khi rả đỏ ứng với một mẻ đỏ.
Gró = n.G1ró
Gró Lượng đỏ mất đi khi rả đỏ ứng với một khuụn đỏ. G =40 kg :Năng suất làm đỏ của bể.
Thanh đỏ hỡnh trụ khối, rỗng ruột nờn : G1ró =δ(F2.δ +F1.δ) =ρd (F2+F1).δ
F1, F2 :Diện tớch bề mặt ngoài và trong của thanh đỏ ρd : khối lượng riờng của đỏ. , ρd =914 kg/m3
F1= π.φ1.hđ
F2= π.φ2.hđ
Hay G1ró = (φ1 +φ2).πhđ.δ
hđ :Chiều cao thanh đỏ.
Vỡ Vđ = 0,8.V nờn hđ=0,8.h = 0,8.500 = 400 mm Do đú : G1ró = 914.( 0,039 + 0,01).π.0,4. 0,0005 = 0,028 kg q2 = 0,028.100.466,72 29, 04 40 = KJ/kg 5.2.3. Tổn thất lạnh do ró đỏ q 5.2.3. Tổn thất lạnh do ró đỏ q23 23 ::
Tổn thất lạnh q3 dựng để làm lạnh khuụn từ nhiệt độ ban đầu tk xuống đến nhiệt độ t2: q23 = ( )
G t t C q n. K. k k − 2
q23 :Phụ thuộc vào vật liệu làm khuụn ( CK, ρK), trọng lượng của khuụn gk và nhiệt đụ ỹ(tk ,t2) số lượng khuụn
n =100 khuụn G =40 kg tk= t1 =37,70C t2 = - 40C
Vật liệu làm khuụn : Do đặc điểm làm việc trong mụi trường nước muối dễ bị ăn mũn. Mặt khỏc, để khụng làm bẩn nước đỏ, biến màu nước đỏ cho nờn vật liệu làm khuụn đỏ được chọn là Inox
Độ dày thành khuụn δk= 0,5 mm
Tra phụ lục 33, [TL4- Tr617]
Khối lượng riờng của vật liệu :ρk =7900 kg/m3 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nhiệt dung riờng của vật liệu : CK = 0,46 kj/kgK gk=ρk..δk(F1+F2)
=7900.0,001.(π.0,039.0,5 +π.0,01.0,5 ) = 0,6 kg
Bỏ qua khối lượng phần đỏy khuụn vỡ diện tớch phần đỏy nhỏ q23 =100.0, 60.0, 46. 37, 7 ( )4 40 − − =26,2 KJ/kg Vậy tổn thất lạnh do đụng đỏ, ró đỏ và làm lạnh khuụn là: Q2== G qì 2 τ = 40 (464,62 29,04 26, 2) 1500 ì + + =15,6 KW 5.3 TỔN THẤT DO THễNG GIể, Q 5.3 TỔN THẤT DO THễNG GIể, Q33:: Do bể đỏ khụng thụng giú nờn Q3=0 5.4 TỔN THẤT LẠNH DO VẬN HÀNH: Q 5.4 TỔN THẤT LẠNH DO VẬN HÀNH: Q44=Q=Q4141+Q+Q4242 Trong đú: Q41: tổn thất lạnh do động cơ Q32: tổn thất lạnh do mở cửa 5.4.1 Tổn thất lạnh do động cơ Q 5.4.1 Tổn thất lạnh do động cơ Q4141: :
Động cơ cỏch khuấy bố trớ bờn ngoài nờn tổn thất này được tớnh.
Q41 =1000.N. η , [TL2- trang 87]
η : Hiệu suất của động cơ
N :Cụng suất của động cơ
N vàη lấy theo cỏc giỏ trị định hướng, , [TL2- Tr 87]
N = 1 KW η = 0,95
Vậy Q31=1000.1.0,95=950 W = 0,95 KW
5.4.2 Tổn thất lạnh do mở cửa Q
5.4.2 Tổn thất lạnh do mở cửa Q4242, , , W, W: :
Để tớnh toỏn dũng nhiệt khi mở cửa, ta sử dụng cụng thức: Q42= B.F theo [TL14-Tr146]
Trong đú: B- dũng nhiệt khi mở nắp, W/m2.
F- diện tớch lớp khụng khớ đệm. F= Fđìh=1,4632ì0,045=0,066
m2
(h- khoảng cỏch từ mặt nước muối đến bề mặt tấm gỗ h=45mm)
Vỡ diện tớch lớp khụng khớ đệm thấp: B= 18,7 W/m2
Vậy tổn thất lạnh do vận hành: Q4= 0,95+0,00123=0,95123 KW
Suy ra tổn thất lạnh của bể đỏ
QBĐ= 0,1574+15,6+0,95123= 16,7086 KW
⊗. NĂNG SUẤT LẠNH CỦA DÀN BAY HƠI : Q. NĂNG SUẤT LẠNH CỦA DÀN BAY HƠI : Q00, KW, KW
Q0 : Bao gồm năng suất lạnh của dàn lạnh, tổn thất đường ống, thiết bị và phần dự trữ. Q0 = 1,05. QBĐ theo [TL2-tr92] =1,05ì16,7086=17,54 KW CHƯƠNG VI : CHƯƠNG VI : Mễ HèNH MÁY LẠNH HẤP THỤ Mễ HèNH MÁY LẠNH HẤP THỤ NH NH33/H/H22OO
6.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: 6.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:
Trong thời đại ngày nay, vấn đề tận dụng nguồn năng lượng tự nhiờn và bảo vệ mụi trường đang cú tớnh cấp thiết trờn toàn thế giới như sử dụng năng lượng giú, thuỷ năng .v..v. và đặc biệt là sử dụng năng lượng mặt trời. Theo tớnh toỏn của cỏc nhà khoa học hàng năm mặt trời truyền cho trỏi đất một lượng năng lượng gấp 10 lần so với trữ lượng của tất cả cỏc nguồn năng lượng trờn trỏi đất. Vỡ vậy, việc sử dụng năng lượng mặt trời cú ý nghĩa rất lớn, nhất là đối với nước ta, một nước nhiệt đới (theo số liệu khớ tượng ở Viờt Nam, số giờ mặt trời trung bỡnh là 2500 giờ).
Theo ý kiến của của cỏc nhà nghiờn cứu, việc sử dụng năng lượng mặt trời thành nhiệt năng thỡ hiệu quả hơn nhiều so với thành cơ năng hay điện năng. Hiện nay ở nước ta, năng lượng mặt trời mới được sử dụng phổ biến để đun nước núng trong sinh hoạt. Tuy nhiờn, vào mựa đụng là thời điểm cần nước núng nhất thỡ khụng cú mặt trời nhiều. Vỡ vậy, ta tập trung nghiờn cứu việc sử dụng năng lượng mặt trời để ứng dụng vào điều hoà khụng khớ và sản xuất nước đỏ.
Trong khuụn khổ của đề tài này, ta nghiờn cứu và tớnh toỏn mụ hỡnh mỏy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất nước đỏ. Ngoài ra mỏy lạnh hấp thụ này vẫn sử dụng được cỏc nguồn năng lượng thừa, phế thải khỏc (cú cú nguồn nhiệt ỹthấp).
6.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÁY LẠNH: 6.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÁY LẠNH:
6.2.1. Phương ỏn đốt núng trực tiếp hay dỏng tiếp:
6.2.1. Phương ỏn đốt núng trực tiếp hay dỏng tiếp: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phương ỏn đốt núng trực tiếp cú hiệu quả cao hơn, bởi vỡ khụng cú tổn thất nhiệt qua cỏc thiết bị trung gian, thiết bị đơn giản hơn, vốn đầu tư và tớnh phức tạp ớt hơn so với phương ỏn đốt núng giỏn tiếp. Tuy nhiờn, ở đõy ta chọn phương ỏn đốt núng giỏn tiếp dựng nước làm chất tải nhiệt bởi vỡ, để cú thể sử dụng được cỏc nguồn năng lượng trong những ngày trời khụng cú ỏnh nắng và những lỳc hết mặt trời trong ngày để duy trỡ độ ổn định hoạt động của mỏy lạnh.
6.2.2. Phương ỏn mỏy lạnh 1 cấp hay 2 cấp:
6.2.2. Phương ỏn mỏy lạnh 1 cấp hay 2 cấp:
Mỏy lạnh hấp thụ 2 cấp cú tớnh hiờu quả hơn mỏy lạnh hấp thụ 1 cấp, nhưng hệ thống mỏy lạnh hấp thụ 2 cấp phức tạp và chi phớ đầu tư nhiều, nờn hiện nay mỏy lạnh hấp thụ 2 cấp sử dụng năng lượng mặt trời ớt được sử dụng. Do đú trong đề tài này, ta chọn mỏy lạnh hấp thụ 1 cấp
6.3. CHỌN Mễ HèNH MÁY LẠNH HẤP THỤ: 6.3. CHỌN Mễ HèNH MÁY LẠNH HẤP THỤ:
Một vấn đề đặt ra ở đõy là thời gian cú mặt trời trong ngày khụng dài (khoảng 10 giờ), trong khi nhu cầu nước đỏ trong sinh hoạt cú thể kộo dài đến đờm và lỳc sỏng sớm (uống cafe).
Trong đề tài này ta chọn phương ỏn giải quyết như sau: Chọn khuụn đỏ loại 0,45 kg cú cấu tạo 2 lỏi:
Lỏi trong cú đường kớnh φ1 = 10 mm, φ1’ = 12 mm Lỏi ngoài cú đường kớnh φ2 = 40 mm, φ2’ = 36 mm, Chiều cao của lỏi : l = 0,8ì500 = 400 mm
Đõy là khuụn trong mỏy sản xuất nước đỏ sạch đang phổ biến trờn thị trường, cú thời gian đụng đỏ khoảng 25 phỳt.
Để mỏy lạnh hấp thụ cú thể hoạt khi hết ỏnh nắng mặt trời, để cú thể sản xuất nước đỏ thờm một vài mẻ hoặc duy độ lạnh trong bể đến khi xuất đỏ vào sỏng hụm sau, ta dựng thờm một bỡnh tớch đặt sau thiết bị ngưng tụ, một bỡnh thu đặt sau thiết bị hồi nhiệt II và tăng thể tớch chứa ở thiết bị hấp thụ. Ban ngày, cường độ bức xạ năng lượng mặt trời nhiều, lượng amoniăc bốc hơi nhiều. Sau khi ngưng tụ tại thiết bị ngưng tụ, nú sẽ được tớch gúp lại tại bỡnh tớch để cú thể duy trỡ cấp lỏng mụi chất cho thiết bị bay hơi thờm một thời gian khi hết ỏnh nắng mặt trời. Bỡnh thu dựng để chứa dung dịch loóng để khi vào ban đờm ta dựng dung dịch loóng này hỳt hơi sinh ra ở thiết bị bay hơi vào ban đờm khi dàn bay hơi hoạt động. Thiết bị hấp thụ vừa đúng vai trũ là thiết bị hấp thụ vừa là bỡnh chứa dung dịch đậm đặc khi dung dịch loóng hấp thụ hơi NH3 sinh ra tại thiế bị bay hơi về. Do đú thiết bị hấp thụ cú thể tớch lớn hơn thể tớch cỏc bỡnh hấp thụ cú cựng cụng suất khụng cú dự trữ.
Từ những phõn tớch trờn, ta chọn mụ hỡnh mỏy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời sản xuất nước đỏ như sau:
♦ Sử dụng cặp mụi chất là NH3/H2O
♦Đốt núng giỏn tiếp dựng nước làm chất tải nhiệt
♦Mỏy lạnh 1 cấp
♦Cú thờm một bỡnh chứa lỏng cao ỏp, bỡnh chứa dung dịch loảngỷ
♦Do nguồn gia nhiệt từ năng lượng mặt trời cú nhiệt độ thấp, nờn để tăng hiệu suất làm lạnh, ta dựng nước giếng khoan để giải nhiệt (nước giếng khoan cú nhiệt độ luụn ổn định và cú nhiệt độ thấp hơn so với cỏc nguồn nước như nước bề mặt ,mạng nước thành phố) cho thiết bị hấp thụ và thiết bị ngưng tụ. Để giảm bớt tổn thất nước làm mỏt ta cho nước làm mỏt sau khi đi qua thiết bị hấp thụ ta đưa lờn thiết bị ngưng tụ. Thiết bị ngưng tụ ở đõy ta dựng thiết bị ngưng tụ kiểu dàn ngõm trong bể nước. Bởi vỡ, khi ta ngõm thiết bị ngưng tụ trong bể nước thỡ độ chờnh nhiệt độ của nước vào và ra là thấp từ (1ữ2)0C, sẽ làm cho nhiệt độ ngưng tụ tk thấp
♦Do cú lượng hơi nước rất lớn cuốn theo hơi amoniăc tại thiết bị sinh hơi, nờn cần cú thờm bộ chưng cất để tinh luyện hơi amoniăc. Chỳng ta đề xuất một phương ỏn nhằm trỏnh dựng nước làm mỏt bộ tinh luyện gõy cồng kềnh tốn kộm, đú là dựng dung dịch đậm đặc sau khi ra khỏi thiết bị hấp thụ để làm mỏt bộ tinh luyện. Đõy thực chất là dựng như bỡnh hồi nhiệt vừa làm tăng thờm hiệu suất của hệ thống
♦Để duy trỡ độ ổn định hoạt động của mỏy lạnh trong những ngày trời rõm mỏt, ta dựng thờm một lũ nung nước núng để dự phũng.
♦Tuy hơi NH3 sinh ra sau thiết bị bay hơi khụng cú lỏng cuốn theo nhưng để tăng hệ số làm lạnh của chu trỡnh ta cho hơi NH3 sinh ra sau thiết bị bay hơi đi qua thiết bị hồi nhiệt trao đổi nhiệt với lỏng NH3 trước khi qua van tiết lưu. Mặt dự, ta dựng thờm thiết bị hồi nhiệt I tốn kộm thờm thiết bị hồi nhiệt I và lượng nước làm mỏt tại thiết bị hấp thụ cũng tăng lờn, nhưng hiệu quả của việc làm quỏ lạnh lỏng trước khi qua van tiết lưu cao hơn. Trao đổi nhiệt tại thiết bị hồi nhiệt I là giữa lỏng và hơi NH3 nờn ta chọn thiết bị hồi nhiệt ống xoắn nằm ngang, lỏng NH3 đi bờn trong ống, hơi đi bờn ngoài khụng gian của bỡnh.
♦Để giảm bớt lượng nước làm tại thiết bị hấp thụ ta cho dung dịch loóng trước khi về thiết bị hấp thụ ta cho dung dịch loóng đi qua thiết bị hồi nhiệt II. Tại đõy dung dịch loóng được làm mỏt, dung dịch đậm đặc được đốt núng thờm. Dung dịch đậm đặc được đốt núng thỡ ta giảm được lượng nhiệt cấp cho dung dịch đậm đặc tại thiết bị sinh hơi. Do trao đổi nhiệt tại thiết bị hồi nhiệt là của hai dung dịch lỏng nờn ta chọn thiết bị hồi nhiệt II cú cấu tạo ống lồng ống.
B SH HT BH BCLCA BCDDL TLDD HN II HN I TL NT VTL
NƯỚC GIA NHIỆT RA NƯỚC GIA NHIỆT VÀO NƯỚC LÀM MÁT VÀO
NƯỚC LÀM MÁT VÀO NƯỚC LÀM MÁT RA
Ghi chỳ :
NT :Thiết bị ngưng tụ.