5. CÁC THIẾT BỊ KHÁC CỦA HỆ THỐNG LẠNH:
5.3.1 Thiết bị phụ của hệ thống lạnh:
1. Bình chứa cao áp:
Bình chứa cao áp cĩ chức năng chứa lỏng nhằm cấp dịch ổn định cho hệ thống, đồng thời giải phĩng bề mặt trao đổi nhiệt cho thiết bị ngƣng tụ. Khi sửa chữa bảo dƣỡng bình chứa cao áp cĩ khả năng chứa tồn bộ lƣợng mơi chất của hệ thống.
Hình 2.61: Cấu tạo bình chứa cao áp
1 – kính xem ga ; 2 - ống lắp van an tồn ; 3 - ống lắp áp kế ; 4 - ốnglỏng về; 5 - ống cân bằng ; 6 - ống cấp dịch ; 7 - ống xả đáy
2. Bình chứa hạ áp:
Nhiều hệ thống lạnh địi hỏi phải sử dụng bình chứa hạ áp, đặc biệt trong các hệ thống lạnh 2 cấp cĩ bơm cấp dịch.
Bình chứa hạ áp cĩ các nhiệm vụ chính sau:
- Chứa dịch mơi chất nhiệt độ thấp để bơm cấp dịch ổn định cho hệ thống lạnh. - Tách lỏng dịng gas hút về máy nén. Trong các hệ thống lạnh cĩ sử dụng bơm cấp dịch lƣợng lỏng sau dàn bay hơi khá lớn, nếu sử dụng bình tách lỏng thì khơng cĩ khả năng tách hết, rất dễ gây ngập lỏng. Vì vậy ngƣời ta đƣa trở về bình chứa hạ áp, ở đĩ lỏng rơi xuống phía dƣới, hơi phía trên đƣợc hút về máy nén.
3. Bình chứa dầu:
Trong hệ thống lạnh NH3, dầu đƣợc thu gom về bình thu hồi dầu.
4. Bình tách dầu:
Các máy lạnh khi làm việc cần phải tiến hành bơi trơn các chi tiết chuyển động nhằm giảm ma sát, tăng tuổi thọ thiết bị. Trong quá trình máy nén làm việc dầu thƣờng bị cuốn theo mơi chất lạnh. Việc dầu bị cuốn theo mơi chất lạnh cĩ thể gây ra các hiện tƣợng:
- Máy nén thiếu dầu, chế độ bơi trơn khơng tốt nên chĩng hƣ hỏng.
- Dầu sau khi theo mơi chất lạnh sẽ đọng bám ở các thiết bị trao đổi nhiệt nhƣ thiết bị ngƣng tụ, thiết bị bay hơi làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt, ảnh hƣởng chung đến chế độ làm việc của tồn hệ thống.
Để tách lƣợng dầu bị cuốn theo dịng mơi chất khi máy nén làm việc, ngay trên đầu ra đƣờng đẩy của máy nén ngƣời ta bố trí bình tách dầu. Lƣợng dầu đƣợc tách ra sẽ đƣợc hồi lại máy nén hoặc đƣa về bình thu hồi dầu.
Hình 2.63: Bình tách dầu 5. Bình tách lỏng:
Để ngăn ngừa hiện tƣợng ngập lỏng gây hƣ hỏng máy nén, trên đƣờng hơi hút về máy nén, ngƣời ta bố trí bình tách lỏng. Bình tách lỏng sẽ tách các giọt hơi ẩm cịn lại trong dịng hơi trƣớc khi về máy nén.
Các bình tách lỏng làm việc theo các nguyên tắc tƣơng tự nhƣ bình tách dầu, bao gồm:
- Giảm đột ngột tốc độ dịng hơi từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp cỡ 0,5†1,0 m/s. Khi giảm tốc độ đột ngột các giọt lỏng mất động năng và rơi xuống đáy bình.
- Thay đổi hƣớng chuyển động của dịng mơi chất một cách đột ngột. Dịng mơi chất đƣa vào bình khơng theo phƣơng thẳng mà thƣờng đƣa ngoặt theo những gĩc nhất định.
- Dùng các tấm chắn để ngăn các giọt lỏng. Khi dịng mơi chất chuyển động va vào các vách chắn các giọt lỏng bị mất động năng và rơi xuống.
- Kết hợp tách lỏng hồi nhiệt, hơi mơi chất khi trao đổi nhiệt sẽ bốc hơi hồn tồn.
Hình 2.64: Bình tách lỏng 6. Bình tách khí khơng ngưng:
Khi để lọt khí khơng ngƣng vào bên trong hệ thống lạnh, hiệu quả làm việc và độ an tồn của hệ thống lạnh giảm rỏ rệt, các thơng số vận hành cĩ xu hƣớng kém hơn, cụ thể:
- Áp suất và nhiệt độ ngƣng tụ tăng. - Nhiệt độ cuối quá trình nén tăng. - Năng suất lạnh giảm.
Vì vậy nhiệm vụ của bình là tách các khí khơng ngƣng trong hệ thống lạnh xả bỏ ra bên ngồi để nâng cao hiệu quả làm việc, độ an tồn của hệ thống, đồng thời tránh khơng đƣợc xả lẫn mơi chất ra bên ngồi.
Hầu hết các bình tách khí khơng ngƣng đều hoạt động dựa trên nguyên tắc là làm lạnh hổn hợp khí khơng ngƣng cĩ lẫn hơi mơi chất để ngƣng tụ hết mơi chất, trƣớc khi xả khí ra bên ngồi.
Hình 2.65: Cấu tạo bình tách khí khơng ngưng
7. Bình trung gian:
Cơng dụng chính của bình trung gian là để làm mát trung gian giữa các cấp nén trong hệ thống lạnh máy nén nhiều cấp. Thiết bị làm mát trung gian trong các hệ thống lạnh gồm cĩ 3 dạng chủ yếu sau:
- Bình trung gian kiểu đặt đứng cĩ ống xoắn ruột gà sử dụng cho NH3 và frêơn - Bình trung gian nằm ngang sử dụng cho Frêơn
- Bình trung gian kiểu tấm bản.
* Bình trung gian đặt đứng cĩ ống xoắn ruột gà
Bình trung gian cĩ ống xoắn ruột gà ngồi việc sử dụng để làm mát trung gian, bình cĩ cĩ thể sử dụng để :
- Tách dầu cho gas đầu đẩy máy nén cấp 1, tách lỏng cho gas hút về máy nén cấp 2 - Quá lạnh lỏng trƣớc khi tiết lƣu vào dàn lạnh nhằm giảm tổn thất tiết lƣu.
* Bình trung gian kiểu nằm ngang:
Hình 2.67: Bình trung gian đặt đứng 8. Thiết bị hồi nhiệt:
Thiết bị hồi nhiệt sử dụng trong các máy lạnh freơn. Thiết bị hồi nhiệt dùng để quá lạnh lỏng mơi chất sau ngƣng tụ trƣớc khi vào van tiết lƣu bằng hơi lạnh ra từ dàn bay hơi trƣớc khi về máy nén nhằm tăng hiệu suất lạnh chu trình.
Hình 2.68: Bình hồi nhiệt
a) nguyên lý cấu tạo ; b) bình hồi nhiệt của Danfoss (Đan Mạch)
1 –hơi vào, ra ; 2 –lỏng vào, ra ; 3 – khơng gian bên trong ; 4 - khơng gian 2 vỏ
9. Bộ lọc ẩm và lọc cơ khí:
Trong quá trình chế tạo, lắp ráp, sửa chữa và vận hành thiết bị lạnh, dù rất cẩn thận vẫn cĩ cặn bẩn nhƣ đất, gỉ sắt…lọt vào hệ thống.
Ẩm hoặc hơi nƣớc và các tạp chất gây ra nhiều vấn đề ở bất cứ hệ thống lạnh nào. Hơi ẩm cĩ thể đơng đá và làm tắc van tiết lƣu, gây ăn mịn các chi tiết kim loại,
làm ẩm cuộn dây mơ tơ máy nén nửa kín, làm cháy mơ tơ và dầu. Các tạp chất cĩ thể làm bẩn dầu máy nén và làm cho thao tác các van khĩ khăn.
Cĩ rất nhiều dạng thiết bị đƣợc sử dụng để khử hơi nƣớc và tạp chất. Dạng thƣờng gặp là phin lọc ẩm kết hợp lọc cơ khí (filter – drier). Nĩ chứa một lỏi xốp đúc. Lỏi cĩ chứa chất hấp thụ nƣớc cao, chứa tác nhân axit trung hồ để loại bỏ tạp chất. Để bảo vệ van tiết lƣu và van cấp dịch, bộ lọc đƣợc lắp đặt tại trên đƣờng cấp dịch trƣớc các thiết bị này.
Hình 2.69: Phin lọc 5.3.2 Dụng cụ của hệ thống lạnh:
1. Van chặn:
Van chặn cĩ rất nhiều loại tuỳ thuộc vị trí lắp đặt, chức năng, cơng dụng, kích cỡ, mơi chất, phƣơng pháp làm kín, vật liệu chế tạo …
Theo chức năng van chặn cĩ thể chia ra làm: Van chặn hút, chặn đẩy, van lắp trên bình chứa, van gĩc, van lắp trên máy nén
Theo vật liệu : Cĩ van đồng, thép hợp kim hoặc gang
Hình 2.70: Các loại van chặn 2. Van điện từ:
3. Van 1 chiều:
Trong hệ thống lạnh để bảo vệ các máy nén, bơm ... ngƣời ta thƣờng lắp phía đầu đẩy các van một chiều. Van một chiều chỉ cho chất lỏng đi theo một chiều nhất định.
Hình 2.72: Van 1 chiều 4. Kính xem ga:
Trên các đƣờng ống cấp dịch của các hệ thống nhỏ và trung bình, thƣờng cĩ lắp đặt các kính xem ga, mục đích là báo hiệu lƣu lƣợng lỏng và chất lƣợng của nĩ một cách định tính.
Hình 2.73: Kính xem ga
5. Ngồi ra cịn cĩ các thiết bị khác như áp kế, thermostat ,ống tiêu âm ...:
Hình 2.74: Áp kế, thermostat 5.3.3 Đường ống của hệ thống lạnh:
Yêu cầu đối với việc tính tốn và lựa chọn đƣờng ống là đủ độ bền cần thiết, tiết diện ống đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và kinh tế. Các đƣờng ống sử dụng trong kỹ thuật lạnh thƣờng là ống thép, ống đồng hoặc ống nhơm. Việc tính tốn kiểm tra sức bền là khơng cần thiết. Thƣờng ống chịu đến áp lực là 3MPa.
Việc lựa chọn đƣờng kính ống là một bài tốn kinh tế tối ƣu. Khi tiết diện ống tăng lên, khối lƣợng ống và khối lƣợng kim loại tăng lên làm tăng giá thành nhƣng tổn thất đƣờng ống và chi phí vận hành sẽ giảm xuống. Do đĩ khi thơng thƣờng ngƣời ta lựa chọn đƣờng ống theo kinh nghiệm.
Cơng thức xác định đƣờng kính ống: 2 . . . 4 . d m F m [2-42] Trong đĩ: ω –tốc độ dịng chảy, m/s m –lƣu lƣợng khối lƣợng, kg/s
ρ – khối lƣợng riêng của mơi chất, kg/m3
d –đƣờng kính ống, m
Các đƣờng ống của hệ thống lạnh cần phải bố trí sao cho cĩ đƣờng đi ngắn nhất. Chú ý trên các đƣờng ống dẫn lỏng khơng cĩ các vị trí tạo thành các túi khí và trên đƣờng ống dẫn khí khơng cĩ các vị trí túi lỏng trừ trƣờng hợp túi dầu. Cấn phải bố trí đƣờng ống sao cho thiết bị bay hơi đƣợc phân bố đều lỏng và sự tái tuần hồn dầu từ thiết bị bay hơi về máy nén đƣợc đảm bảo. Từ yêu cầu này ngƣời ta cũng qui định tốc độ tối thiểu của hơi trên đƣờng ống hút thẳng đứng để đảm bảo dầu tuần hồn đƣợc về máy nén.
CHƢƠNG 3: CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
MH ĐL 08 - 03
(Điền tên chƣơng/bài): Cơ sở kỹ thuật điều hịa khơng khí
Mã chƣơng/ bài:
Giới thiệu:
Chƣơng này cung cấp cho sinh viên học sinh những kiến thức cơ bản về điều hịa khơng khí: các khái niệm, các kiểu và cách tính tốn chu trình điều hịa khơng khí cơ bản, đồ thị khơng khí ẩm và chức năng một số các thiết bị sử dụng trong thơng giĩ và điều hịa khơng khí.
Mục tiêu:
- Nắm đƣợc các kiến thức cơ sở về điều hịa khơng khí và hệ thống ĐHKK.
- Hiểu và sử dụng đƣợc đồ thị I-d, t-d. - Các chu trình điều hịa khơng khí.
- Tính tốn các chu trình điều hịa dựa vào đồ thị I-d, t-d. - Chức năng các thiết bị trong hệ thống ĐHKK.
- Các hệ thống điều hịa khơng khí.
- Nắm rõ về thơng giĩ.
- Cách phân phối khơng khí trong hệ thống điều hịa khơng khí.
- Hiểu đƣợc các khái niệm về ĐHKK, vai trị và chức năng của các thiết bị chính trong hệ thống ĐHKK.
- Rèn luyện tính tập trung, tỉ mỉ, tƣ duy logic, sáng tạo, ứng dụng thực tiễn sản xuất áp dụng vào mơn học cho HSSV.
Nội dung chính:
1. KHƠNG KHÍ ẨM:
1.1. Các thơng số trạngthái của khơng khí ẩm:
1.1.1 Thành phần của khơng khí ẩm:
Khơng khí ẩm là hỗn hợp của khơng khí khơ và hơi nƣớc. Là khơng khí đƣợc sử dụng trong kỹ thuật và trong sinh hoạt đời sống con ngƣời. Khơng khí khơ là hỗn hợp của các chất khí 78% N2, 21% O
Vì phân áp suất của hơi nƣớc trong khơng khí ẩm rất nhỏ, nên hơi nƣớc trong khơng khí ẩm cĩ thể xem nhƣ là khí lý tƣởng và khơng khí ẩm cĩ thể xem nhƣ là hỗn hợp của các khí lý tƣởng với các tính chất nhƣ sau :
Áp suất: p = pk + ph [3-1]
Nhiệt độ: t = tk = t h [3-2]
Khối lƣợng: G = Gk + Gh [3-3]
Thể tích: V = Vk= Vh [3-4]
Trong đĩ: k và h nhỏ chỉ cho khơng khí khơ và hơi trong khơng khí ẩm. Khơng khí ẩm đƣợc phân
Phân loại khơng khí ẩm:
• Khơng khí ẩm bão hịa : là khơng khí ẩm trong đĩ hơi nƣớc ở trạng thái hơi bão hịa khơ và lƣợng hơi nƣớc trong khơng khí ẩm là lớn nhất (Gh.max). Lúc này nếu ta thêm hơi nƣớc vào thì nĩ sẽ đọng lại thành những hạt rất nhỏ, nếu tiếp tục cho thêm hơi nƣớc vào ta sẽ đƣợc khơng khí ẩm quá bão hịa.
• Khơng khí ẩm quá bão hịa : là khơng khí ẩm chứa lƣợng hơi nƣớc lớn hơn Gh.max.
Hơi nƣớc ở đây là hơi bão hịa ẩm, tức là ngồi hơi nƣớc bão hịa khơ cịn cĩ một lƣợng nƣớc ngƣng nhất định (Gn). Khơng khí ẩm khi cĩ sƣơng mù là khơng khí ẩm quá bão hịa vì cĩ chứa những giọt nƣớc ngƣng tụ.
• Khơng khí ẩm chưa bão hịa :là khơng khí ẩm chứa lƣợng hơi nƣớc nhỏ hơn Gh.max,
tức là cịn cĩ thể nhận thêm hơi nƣớc để trở thành bão hịa (hay nĩi cách khác: trong trƣờng hợp này nếu ta them hơi nƣớc vào thì hơi nƣớc vẫn chƣa bị ngƣng tụ). Hơi nƣớc trong khơng khí ẩm chƣa bão hịa là hơi quá nhiệt.
1.1.2 Các thơng số trạng thái của khơng khí ẩm:
1) Độ ẩm tuyệt đối (ρ
h) : là khối lƣợng hơi nƣớc cĩ trong 1 m3 khơng khí ẩm. ρh =
V Gh
(kg/m3) [3-5]
Trong đĩ: V –thể tích khơng khí ẩm, m3.
Gh –Khối lƣợng hơi nƣớc cĩ trong khơng khí ẩm, kg.
Trong thực tế để biết khả năng chứa hơi nƣớc nhiều hay ít của khơng khí ẩm ta cần dùng đến độ ẩm tƣơng đối.
2) Độ ẩm tương đối (φ) : là tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối của khơng khí ẩm chƣa bão hịa
(ρh) và độ ẩm tuyệt đối của khơng khí ẩm bão hịa (ρhmax) ở cùng nhiệt độ.
max h h (%) [3-6]
Sử dụng phƣơng trình trạng thái của khí lý tƣởng cho hơi nƣớc ta cĩ : • Với hơi nƣớc trong khơng khí ẩm chƣa bão hịa:
ph.V = Gh.Rh.T h h h h T R p V G . (a)
• Với hơi nƣớc trong khơng khí ẩm bão hịa :
phmax.V = Ghmax.Rh.T max max max
. h h h h T R p V G (b) Từ (3-6), (a) và (b), ta cĩ: max h h p p [%] [3-7]
Vì 0 ≤ ph ≤ phmax nên 0 ≤ ϕ≤ 100 %. Khơng khí khơ cĩ ϕ= 0, khơng khí ẩm bão
hịa cĩ ϕ = 100 %.
Độ ẩm tƣơng đối là một đại lƣợng cĩ ý nghĩa lớn khơng chỉ trong kỹ thuật mà trong cuộc sống con ngƣời. Con ngƣời sẽ cảm thấy thoải mái nhất trong khơng khí cĩ độ ẩm tƣơng đối ϕ = 40 † 70 %. Trong bảo quản rau quả thực phẩm cĩ độ ẩm tƣơng đối khoảng ϕ = 90 % (0 ÷ 5oC).
Dụng cụ đo độ ẩm tƣơng đối gọi là ẩm kế. Ẩm kế thơng dụng gồm 2 nhiệt kế thủy ngân: nhiệt kế khơ và nhiệt kế ƣớt. Nhiệt kế ƣớt cĩ bầu thủy ngân đƣợc bọc vải thấm ƣớt bằng nƣớc. Nhiệt độ đo bằng nhiệt kế khơ gọi là nhiệt độ khơ (tk), cịn nhiệt độ đo bằng nhiệt kế ƣớt gọi là nhiệt độ ƣớt (tƣ). Hiệu số ∆t = tk – tƣ tỷ lệ với độ ẩm tƣơng đối của khơng khí. Khơng khí càng khơ thì ∆t càng lớn, khơng khí ẩm bão hịa cĩ ∆t = 0.
3) Độ chứa hơi (d): là lƣợng hơi nƣớc chứa trong khơng khí ẩm ứng với 1kg khơng
khí khơ. d = k h G G
Áp dụng phƣơng trình trạng thái của khí lý tƣởng cho hơi nƣớc và khơng khí khơ ta cĩ: ph.V = Gh.Rh.T T R V p G h h h . . (c) và pk.V = Gk.Rk.T T R V p G k k k . . (d) Từ (3-8), (c) và (d) ta cĩ: d = h k k h R p R p , Với Rk = 29 8314 và Rh = 18 8314 d = 0,622 k h p p Mà p = pk + ph d = 0,622 h h p p p [3-8a] Mà: max h h p p d = 0,622 max max . . h h p p p [kg hơi/kg kkk] [3-9]
4) Enthanpy của khơng khí ẩm:
Enthanpy khơng khí ẩm bằng tổng enthanpy của khơng khí khơ và hơi nƣớc chứa trong nĩ. Enthanpy của khơng khí ẩm cĩ chứa 1kg khơng khí khơ, cũng cĩ nghĩa là
(1+d)kg khơng khí ẩm. d = k h G G d = Gh, (do Gk = 1), G = Gk + Gh = 1 + d I = ik + d.ih [3-10] Trong đĩ:
ik: enthanpy 1kg khơng khí khơ, đƣợc xác định: