3.2.1. Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy
Trong quá trình sấy thực tế luôn xuất hiện thất thoát về nhiệt. Cân bằng nhiệt trong quá trình sấy được thể hiện như trong hình 3.
Hình 3.3. Cân bằng nhiệt trong quá trình sấy. Theo [7], phương trình cân bằng nhiệt cho thiết bị sấy được viết như sau:
𝑄 + 𝑄𝑏𝑠+ 𝑊. 𝐶𝑛. 𝑡𝑚1+ 𝐺2. 𝐶𝑚. 𝑡𝑚1+ 𝐿. 𝐼1+ 𝐺𝑣𝑐. 𝐶𝑣𝑐. 𝑡𝑚1 = 𝐺2. 𝐶𝑚. 𝑡𝑚2+ 𝐿. 𝐼3+ 𝐺𝑣𝑐. 𝐶𝑣𝑐. 𝑡𝑚2 + 𝑄5
𝑄 + 𝑄𝑏𝑠 = 𝐿. (𝐼3− 𝐼1) + 𝐺2. 𝐶𝑚. (𝑡𝑚2− 𝑡𝑚1) + 𝑄5− 𝑊. 𝐶𝑛. 𝑡𝑚1 + 𝐺𝑣𝑐. 𝐶𝑣𝑐. (𝑡𝑚2− 𝑡𝑚1) 𝑄 + 𝑄𝑏𝑠 = 𝑄2+ 𝑄𝑚+ 𝑄5+ 𝑄1+ 𝑄𝑣𝑐
Trong đó:
• Q - Nhiệt lượng cung cấp để gia nhiệt tác nhân sấy;
• 𝑄𝑏𝑠 - Nhiệt lượng bổ sung, ở đây nhiệt lượng bổ sung bằng 0; • 𝑊. 𝐶𝑛. 𝑡𝑚1 = 𝑄1- Nhiệt hữu ích do ẩm mang vào;
• 𝐺2. 𝐶𝑚. (𝑡𝑚2− 𝑡𝑚1) = 𝑄𝑚 - Nhiệt lượng tổn thất do vật liệu sấy mang ra; • 𝑄5 = 𝐾. 𝐹. 𝛥𝑡 - Nhiệt tổn thất ra môi trường theo kết cấu bao che;
• 𝐺𝑣𝑐. 𝐶𝑣𝑐. (𝑡𝑚2 − 𝑡𝑚1) = 𝑄𝑣𝑐 - Nhiệt lượng tổn thất theo thiết bị vận chuyển; • 𝐿. (𝐼3− 𝐼1) = 𝑄2- Nhiệt tổn thất do tác nhân sấy;
Chia cả 2 vế phương trình (3.1) cho W ta được 𝑞 = 𝑄 𝑊 = 𝐿 𝑊. (𝐼3− 𝐼2) +𝑄5 𝑊 + 𝑄𝑣𝑐 𝑊 + 𝑄𝑚 𝑊 − 𝑡𝑚1. 𝐶𝑛 𝑞 = 𝑙. (𝐼3− 𝐼1) + 𝑞𝑚+ 𝑞5+ 𝑞𝑣𝑐 − 𝑡𝑚1. 𝐶𝑛 Ta có: 𝑞 = 𝑙. (𝐼3− 𝐼1′) => 𝑙. (𝐼3− 𝐼1′) = 𝑙. (𝐼3− 𝐼1′) + 𝑞𝑚+ 𝑞5+ 𝑞𝑣𝑐 − 𝑡𝑚1. 𝐶𝑛 Đặt: 𝑡𝑚1. 𝐶𝑛− (𝑞𝑚+ 𝑞5+ 𝑞𝑣𝑐) = ∆ - tổn thất nhiệt để làm bay hơi 1kg ẩm Suy ra 𝑙(𝐼3 − 𝐼1′) = 𝛥 hhay 𝐼3 = ∆ + 𝑙 .𝐼1
→ 𝑞 = 𝑙 . ∆𝐼 − ∆
Trong đó Δ là nhiệt lượng bổ sung – nhiệt lượng tổn thất chung.
3.2.2. Tính toán tổn thất nhiệt
a. Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi
Nhiệt tổn thất do vật liệu sấy mang đi được xác định bởi công thứ 𝑄𝑚 = 𝐺2. 𝐶𝑣. (𝑡𝑣2− 𝑡𝑣1)[𝑘𝐽/𝑘𝑔𝑎] Trong đó:
G2: lượng vật liệu ra khỏi thiết bị [kg/h];
Cv: nhiệt dung riêng của vật liệu sấy ra khỏi thiết bị; 𝐶𝑣 = 𝐶𝑝 + (𝐶𝑎 − 𝐶𝑝). 𝜔2
Với
Cp: nhiệt dung riêng tuyệt đối của thanh long, Cp = 3,800 [kJ/kgK]; Ca: nhiệt dung riêng của nước, Ca = 4,1868 [kJ/kgK];
ω2: độ ẩm của thanh long sau khi ra khỏi thiết bị sấy, ω2 = 15[%].
Thay các thông số vào công thức, xác định được nhiệt dung riêng của thanh long khi ra khỏi thiết bị sấy:
𝐶𝑣 = 3,8 + (4,1868 − 3,8). 0,15 = 3,858[𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾] Nhiệt tổn thất do vật liệu sấy mang đi là:
𝑄𝑣 = 100𝑥3,858𝑥(45 − 26) = 7330,2[𝑘𝐽] 𝑞𝑣 =𝑄𝑣
𝑊 =
7330,2
553,85= 13,24[𝑘𝐽/𝑘𝑔𝑎]
b. Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt vào môi trường
Bên cạnh tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi, nhiệt tổn thất còn do sự tỏa nhiệt vào môi trường. Tổn thất này được mô tả như hình 3.
Hình 3.4. Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt vào môi trường. Nhiệt độ bên ngoài buồng sấy: 𝑡𝑓2 = 𝑡0 = 26 ℃;
Nhiệt độ bên trong buồng sấy:
𝑡𝑓1 = 𝑡2 + 𝑡3 2 =
40 + 55
P a g e | 33
Buồng sấy có tường làm bằng 2 lớp inox có chiều dày δ = 0,015 – 0,016 m, hệ số dẫn nhiệt λ = 50 W/mK. Lớp bông thủy tinh có chiều dày δ = 0,05m, hệ số dẫn nhiệt λ = 0,063 W/mK.
Nhiệt tổn thất ra môi trường được tính theo công thức 𝑄5 = 𝐾. 𝐹. 𝛥𝑡[𝑊] Trong đó:
F: diện tích xung quanh buồng sấy, F = (6,8 + 8,5) . 2 . 3,16 = 96,696 [m2]; Δt: độ chênh nhiệt độ bên trong và bên ngoài buồng sấy, [oC];
∆𝑡 = 𝑡𝑓1− 𝑡𝑓2 = 47,5 − 26 = 21,5[℃] K: hệ số truyền nhiệt, [W/m2K] 𝐾 = 1 1 𝛼1 + ∑ 𝛿𝑖 𝜆𝑖 + 1 𝛼2 Trong đó:
𝛼1: hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của môi trường sấy đến vách thiết bị, W/m2K; 𝛼2: hệ số trao đổi nhiệt đối lưu từ bề mặt ngoài thiết bị đến môi trường, W/m2K; 𝛿𝑖, 𝜆𝑖 : chiều dày và hệ số dẫn nhiệt của các lớp của vỏ thiết bị.
Để xác định 𝛼1 và 𝛼2 ta dùng phương pháp lặp
Với vận tốc gió trong buồng sấy chọn là 2m/s, khi sấy đối lưu cưỡng bức 𝛼1< 5m/s 𝛼1 = 6,15 + 4,17 . v = 6,15 + 4,17 . 2 = 14,5 [W/m2K]
Ta có:
𝑞 = 𝛼1(𝑡𝑓1 − 𝑡𝑤1) =𝜆
𝛿(𝑡𝑤1− 𝑡𝑤2) = 𝛼2(𝑡𝑤2– 𝑡𝑓2)
Giả sử nhiệt độ vách trong buồng sấy là tw1 = 50 oC, mật độ dòng nhiệt truyền qua: 𝑞 = 14,5 . (55 − 50) = 29 [𝑊/𝑚2]
Nhiệt độ vách ngoài tường đượng xác định theo công thức 𝑞 = 𝜆 𝛿. (𝑡𝑤1− 𝑡𝑤1) → 𝑡𝑤2 = 𝑡𝑤1− 𝑞.𝛿 𝜆 𝑡𝑤2 = 53 − 29 (2 . 0,008 50 + 0,05 0,063) = 29,97[℃] Nhiệt độ định tính 𝑡𝑚 =𝑡𝑤2 + 𝑡0 2 = 29,97 + 26 2 = 27,99[℃]
Tra bảng thông số vật lý của không khí với 𝑡𝑚 = 27,99 ℃, các thông số có giá trị như sau: 𝜆 = 2,65 . 10−2 [𝑊/𝑚2𝐾];
𝑣 = 15,92. 10−6[𝑚2/𝑠]; Pr = 0,701.
Tiêu chuẩn Grashoft: 𝐺𝑟 = 𝑔. 𝛽. 𝛥𝑡. 𝑙 3 𝑣2 = 9,81.21,5. 1,6 3 (15,92. 10−6)2. (27,99 + 273) = 1,13 . 10 10
Xét Gr.Pr = 0,701 . 1,13.1010 = 7,92 . 10 9 thuộc khoảng (2.107 – 1013) C = 0,135; n = 0,33
Thay giá trị C, n, Gr, Pr vào công thức Nusselt:
𝑁𝑢 = 𝐶(𝐺𝑟. Pr )𝑛 = 0,135. (7,92.109)0,33 = 249,41 Hệ số tỏa nhiệt 𝛼2 xác định được là
𝛼2 =𝑁𝑢. 𝜆 𝑙 = 249,41.2,65 . 102 1,6 = 4,13[𝑊/𝑚 2𝐾] 𝑞′ = 𝛼2(𝑡𝑤2− 𝑡𝑓1) = 4,13(27,99 − 26) = 8,22[𝑊/𝑚2] So sánh q va q’ ∆𝑞 = |𝑞 − 𝑞′| 𝑞 = |29 − 8,22| 29 = 0,72% < 10%
Do kết quả so sánh được rất nhỏ nên kết quả tính toán ở trên có thể chấp nhận được. Từ đó xác định được hệ số truyền nhiệt:
𝐾 = 1 1 𝛼1 + ∑ 𝛿𝑖 𝜆𝑖 + 1 𝛼2 = 1 1 14,5 + 2.0,015 50 + 0,05 0,063 + 1 4,13 = 0,905[𝑊/𝑚2𝐾] Nhiệt tổn thất ra ngoài môi trường:
𝑄5 = 𝐾. 𝐹. ∆𝑡 = 0,905.96,696.2.21,5 = 3762,92[𝑊] Nhiệt lượng tổn thất ra ngoài môi trường trong quá trình sấy:
𝑞5 =𝑄5
𝑊 =
3762,92 .3600
553,85 = 24458,81[𝐽/𝑘𝑔𝑎] = 24,459[𝑘𝐽/𝑘𝑔𝑎]
c. Tổn thất nhiệt để làm nóng lưới sấy
Như kết quả đã chọn ở mục 3.1 lưới sấy có kích thước 1000x2000 mm, lưới sấy có bề dày δ = 1mm. Hệ thống sấy gồm 33x16 = 528 khay sấy. Tổng diện tích khay sấy là:
𝐹𝑘 = 𝐹 . 𝑛 = 1 . 2 . 528 = 1056 [𝑚2] Khối lượng inox để làm khay sấy là:
𝐺𝑖𝑛𝑜𝑥 = 𝑉. 𝜌𝑖𝑛𝑜𝑥 = 𝐹𝑘. 𝛿. 𝜌𝑖𝑛𝑜𝑥 = 1056.0,001.7930 = 8374,08[𝑘𝑔] Nhiệt lượng tổn thất để làm nóng lưới sấy:
𝑄𝑣𝑐 = 𝐺𝑖𝑛𝑜𝑥. 𝐶𝑖𝑛𝑜𝑥. (𝑡3 − 𝑡1′) = 8374 . 0,5 . ( 55 − 26) = 121423 [𝑘𝐽] 𝑞𝑣𝑐 =𝑄𝑣𝑐
𝑊 =
121423
553,85 = 219,23[𝑘𝐽/𝑘𝑔𝑎]
d. Nhiệt hữu ích do vật ẩm mang vào
𝑞1 = 𝐶𝑎. 𝑡𝑣1
Trong đó Ca là nhiệt dung riêng của nước, lấy Ca = 4,1868 [kJ/kgK] Nhiệt hữu ích do vật liệu sấy mang vào:
𝑞1 = 4,1868.26 = 108,86[𝑘𝐽/𝑘𝑔𝑎] Tổn thất nhiệt của quá trình :
P a g e | 35
3.3. TÍNH QUÁ TRÌNH SẤY THỰC
Hình 3. Quá trình thay đổi trạng thái của không khí ẩm trên đồ thị I-d Tính toán thông số trạng thái của không khí ẩm trong quá trình sấy thực
Tại điểm 0 ,1 và 2 thông số trạng thái không khí không thay đổi so với quá trình sấy lý thuyết. Tại điểm 3: trạng thái không khí sau khi gia nhiệt bằng bức xạ hồng ngoại và cuối quá trình sấy
Nhiệt độ sấy t3 = 55 oC, dựa vào đồ thị quá trìn sấy thực ta suy ra được; 𝐼3− 𝐼2 =𝛥
𝑙 = 𝛥(𝑑3− 𝑑2). Trong đó
I3’ = 1,004. t3 + d3’. (2500 + 1,842. t3’) I2 = 1,004. t2 + d2. (2500 + 1,842. t2) Thay vào vào biểu thức trên, ta được:
𝐼3− 𝐼2 = 1,004(𝑡3′− 𝑡2) + (2500 + 1,842𝑡3′)𝑑3′− (2500 + 1,842𝑡2)𝑑2 𝑑3′ = 𝑑2 + 1,004. (𝑡3− 𝑡2) (2500 + 1,842𝑡3) − ∆ = 0,013 + 1,004. (55 − 40) (2500 + 1,842.55) + 148,07 = 0,018
Entanpi của không khí ẩm:
I3’ = 1,004. t3’ + d3’(2500 + 1,842. t3’) = 1,004.55 + 0,018(2500 + 1,842.55) = 102,04[kJ/kgK] Độ ẩm của không khí: 𝜑3 = 𝑃𝑎. 𝑑3′ (0,621 + 𝑑3′). 𝑃𝑏3 = 1 . 0,018 (0,621 + 0,018). 0,2 = 14[%]
3.4. THIẾT LẬP CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG VÀ TÍNH HIỆU SUẤT NHIỆT CỦA HỆ THỐNG HỆ THỐNG
Tổng hợp kết quả tính toán các thông số trạng thái của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực được trình bày trong bảng 3.1
Bảng 3.1. Thông số trạng thái của tác nhân sấy
Điểm Đại lượng 𝒕 [℃] 𝝋 [%] d[kga/kgkk] I[kJ/kgkk] p[bar]
0 Trạng thái không khí ngoài
trời 26 80 0,017 69,42 0,0334
1 Trạng thái không khí sau
dàn lạnh 20 90 0,013 53,06 0,0233
2 Trạng thái không khí sau
dàn nóng 40 21 0,013 78,96 0,085
3 Trạng thái không khí sau
quá trình sấy 55 17 0,018 102,04 0,156
Tính toán nhiệt quá trình sấy thực
Lượng không khí khô cần cấp để làm bay hơi 1kg ẩm: 𝑙𝑡𝑡 = 1
𝑑3 − 𝑑2=
1
0,018 − 0,013 = 200[𝑘𝑔𝑘𝑘/𝑘𝑔𝑎] Lượng không khí khô tuần hoàn trong quá trình sấy:
𝐿𝑡𝑡 = 𝑊. 𝑙𝑡𝑡 = 553,85.200 = 110770[𝑘𝑔/ℎ] Lượng không khí khô tuần hoàn trong 1s:
𝐺𝑘𝑘 =𝐿𝑡𝑡 𝜏 =
110770
8 . 3600= 3,85[𝑘𝑔/𝑠]
Nhiệt do dàn nóng cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1kg ẩm: 𝑞𝑑𝑛 = 𝑙𝑡𝑡(𝐼2− 𝐼1) = 200(78,96 − 53,06) = 5180[𝑘𝐽/𝑘𝑔𝑎] 𝑄𝑑𝑛 = 𝑞𝑑𝑛. 𝑊 = 5180.553,85 = 2868943[𝑘𝐽/ℎ] = 796,93[𝑘𝑊] Nhiệt do đèn hồng ngoại tỏa ra
𝑞𝐻𝑁 = 𝑙𝑡𝑡(𝐼3− 𝐼2) = 200(102,04 − 78,96) = 4616[𝑘𝐽/𝑘𝑔𝑎] 𝑄𝐻𝑁 = 𝑊. 𝑞𝐻𝑁 = 553,85. 4616 = 2556571,6 [𝑘𝐽/ℎ] = 710,16 [𝑘𝑊] Công suất dàn ngưng của bơm nhiệt
𝑄𝑘 = 𝑄𝑡𝑡 = 𝑊. (𝑞𝑑𝑛 − ∆) = 553,85. (5180 + 148,07) = 2950951,57[𝑘𝐽/ℎ] = 819,71[𝑘𝑊]
Lượng ẩm ngưng tụ được từ ngưng tụ 1kg ẩm:
∆𝑑𝑡𝑡 = 𝑑3− 𝑑2 = 0,018 − 0,013 = 0,005[𝑘𝑔𝑎] Lượng nhiệt thu được từ ngưng tụ 1kg ẩm:
𝑞0𝑡𝑡 = 𝑙𝑡𝑡(𝐼3− 𝐼1) = 200(102,04 − 53,06) = 9796[𝑘𝐽/𝑘𝑔𝑎] Lượng nhiệt dàn lạnh thu được :
𝑄0𝑡𝑡 = 𝑊. 𝑞0𝑡𝑡 = 553,85.9796 = 5425514,6[𝑘𝐽] Năng suất lạnh dàn lạnh cung cấp để làm lạnh :
P a g e | 37
𝑄0 =𝑄0𝑡𝑡
𝜏 =
5425514,6
CHƯƠNG 4 TÍNH THIẾT KẾ, TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ
4.1 BỐ TRÍ HỆ THỐNG SẤY 4.1.1. Sơ đồ công nghệ hệ thống sấy 4.1.1. Sơ đồ công nghệ hệ thống sấy
Máy sấy bằng bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại được thiết kế chế tại theo như hình 4.1.
Hình 4.1. Sơ đồ công nghệ của hệ thống sấy.
Thiết bị sấy được thiết kế và chế tạo để sấy nóng sản với năng suất 100kg/h. Thiết bị sử dụng chu trình bơm nhiệt máy nén với môi chất lạnh là R314a. Dàn bay hơi của thiết bị với nhiệm vụ làm lạnh tách ẩm từ tác nhân sấy trong buồng sấy. Nhiệt tỏa ra từ dàn ngưng tụ của thiết bị được tận dụng để gia nhiệt làm nóng cho tác nhân sấy trước khi vào buồng sấy. Quạt trong buồng sấy được chọn là loại quạt lồng sóc có cột áp thích hợp để thực hiện quá trình sấy đối lưu, bộ phận tiết lưu được chọn là loại ống mao đơn giản. Ngoài ra thiết bị còn bao gồm hệ thống đèn hồng ngoại cung cấp nhiệt cho buồng sấy khi sấy thực phẩm.
P a g e | 39
4.1.2 Bố trí mặt bằng hệ thống sấy
Hệ thống sấy được thiết kế với diện tích sơ bộ là 336,96 [𝑚2] bao gồm buồng sấy là nơi sấy sản phẩm, ngoài ra còn có các phòng riêng cho từng công đoạn nhập hàng, sơ chế, đóng gói và văn phòng. Hình ảnh bố trí mặt bằng được thể hiện như trong hình 4.2.
Hình 4.2. Bố trí mặt bằng hệ thống sấy
4.1.3. Bố trí thiết bị sấy
Thiết bị trong hệ thống sấy được bố trí như trong hình 4.3
4.2. TÍNH THIẾT KẾ, TÍNH CHỌN HỆ THỐNG BƠM NHIỆT 4.2.1. Các thành phần cơ bản của bơm nhiệt 4.2.1. Các thành phần cơ bản của bơm nhiệt
a. Môi chất
Lựa chọn môi chất cho bơm nhiệt cần phải đảm bảo các yêu cầu tính chất hóa học, vật lý, tính kinh tế, và phải có nhiệt độ sôi phù hợp. Ngày nay người ta thường sử dụng các môi chất như: R22, R32, R410, R12, R502…. Do hệ thống làm việc ở nhiệt độ cao nên ta càn chọn loại môi chất có nhiệt độ sôi cao. So sánh khả năng ứng dụng rộng rãi và ưu điểm nổi bật của các môi chất, ta lựa chọn R314a.
b. Máy nén lạnh
Máy nén lạnh là một trong những bộ phận quan trọng nhất của bơm nhiệt. Tất cả các dạng máy nén lạnh đều được ứng dụng trong bơm nhiệt, đặc biệt quan trọng là máy nén piston trượt, máy nén trục vít, máy nén tuabin. Một máy nén bơm nhiệt cần phải chắc chắn, tuổi thọ cao, chạy êm và cần phải có hiệu suất cao kể cả trong điều kiện thiếu hoặc đủ tải.
c. Các thiết bị trao đổi nhiệt
Các thiết bị trao đổi nhiệt cơ bản trong bơ nhiệt là thiết bị bay hơi và thiêt bị ngưng tụ. Thiết bị ngưng tụ và bay hơi của bơm nhiệt bao gồm các dạng: ống chum, ống đứng và ống kiểu tấm. Các phương pháp tính toán cho thiết bị trao đổi nhiệt cũng giống như chế độ điều hòa nhiệt độ.
4.2.2. Các thông số nhiệt của môi chất
a. Nhiệt độ ngưng tụ
Dàn ngưng của bơm nhiệt có nhiệm vụ gia nhiệt cho không khí nên môi trường làm mát dàn ngưng chính là tác nhân sấy. Nhiệt độ ngưng tụ được xác định bằng công thức 4.1
𝑡𝑘 = 𝑡𝑤2 + ∆𝑡 (4.1) Trong đó
𝑡𝑤2 : nhiệt độ ra khỏi dàn ngưng, tw2 = 45[oC];
∆𝑡 : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu. Đối với dàn ngưng giải nhiệt bằng gió, Δt ( 5÷10oC). ta chọn Δt = 10[oC];
Như vậy, nhiệt độ ngưng tụ có giá trị tk = 45+10 = 55[oC].
b. Nhiệt độ bay hơi
Để tránh hiện tưởng xả tuyết làm gián đoạn cho hệ thống sấy, ta chọn nhiệt độ bay hơi t0 = 0[oC].
c. Nhiệt độ hơi hút
P a g e | 41
𝑡ℎ = 𝑡0 + 𝛥𝑡ℎ (4.2) Trong đó
th : nhiệt độ hơi hút [oC]; t0 : nhiệt độ bay hơi [oC];
Δth : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, với môi chất R22, ta chọn Δth = 10 [oC]. Từ đó nhiệt độ hơi hút được xác định là th = 0 + 10 = 10 [oC].
4.2.3. Xác định chu trình
a. Chọn chu trình
Với nhiệt độ bay hơi t0 và nhiệt độ ngưng tụ tk đã chọn ở mục 4.2.2, tra bảng tính chất nhiệt động của R314a ở trạng thái bão hòa, ta có :
t0 = 0 [oC] => p0 = 2,9 [bar]
tk = 55 [oC] =>pk = 14,8 [bar]
Từ áp suất tra được, xác định được tỉ số nén: 𝜋 = 𝑝𝑘
𝑝0 = 14,8
2,9 = 5,1 Do π = 5,1 < 12 nên ta chọn máy nén 1 cấp có hồi nhiệt.
b. Sơ đồ nguyên lý làm việc
Sơ đồ nguyên lý làm việc của chu trình được mô tả dưới hình 4.4.
Hình 4.4. Sơ đồ nguyên lý
Nguyên lý làm việc: hơi sau thiết bị bay hơi ở trạng thái (6), đi qua thiết bị hồi nhiệt nhận nhiệt lỏng cao áp trước khi tiết lưu, được quá nhiệt đạt trạng thái điểm (1) sau đó được máy nén hút về, nén đoạn nhiệt lên thành hơi có nhiệt độ cao, áo suất cao ở trạng thái (2), rồi tiếp tục đi vào thiết bị ngưng tụ nhả nhiệt đẳng áp cho môi trường làm mát, ngưng tụ thành lỏng cao áp trạng thái (3). Sau đó đi vào thiết bị hồi hiệt nhả nhiệt cho ơi trước khi hút về máy nén và được quá lạnh đạt trạng thái (4). Rồi tiếp tục đi qua thiết bị tiết lưu, tiết lưu
giảm áp, giảm nhiệt đạt trạng thái (5). Sau đó đi vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt của đối tượng cần làm lạnh, sôi hóa hơi, hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi trạng thái (6) đi qua thiết bị hồi nhiệt được quá nhiệt lại và được máy nén hút về. Chu trình cứ thế tiếp diễn.
c. Xây dựng đồ thị
Biểu diễn quá trình làm việc của chu trình trên đồ thị log p-i như trong hình 4.5
Hình 4.5. Đồ thị log p-i Các quá trình:
1-1’: quá nhiệt hơi môi chất trước khi vào máy nén; 1’-2: quá trình nén ;
2-3: quá trình ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ; 3-3’: quá trình làm lạnh trước khi tiết lưu; 3’-4: quá trình giảm áp suất ở van tiết lưu;
4-1: quá trình bay hơi đẳng áp đẳng nhiệt trong thiết bị bay hơi.
d. Lập bảng thông số tại các điểm nút trên đồ thị log p-i
Từ các thông số làm việc tại các điểm nút, sử dụng bảng hơi bão hòa R314a và đồ thị xác định được các thông số nhiệt động tại các điểm nút của chu trình. Các thông số cụ thể được trình bày trong bảng 4.1
Bảng 4.1 Bảng thông số các điểm nút của chu trình
Điểm t[oC] p[bar] I[kJ/kg] s[kJ/kgK] v[m3/s]
1 0 2,91 397,21 1,723 - 1’ 10 2,91 406,2 1,755 0,073