a. Chu trỡnh hai cấp , một tiết lưu làm mỏt trung gian khơng hồn tồn
Định nghĩa: Chu trỡnh 2 cấp 1 tiết lưu làm mỏt trung gian 1 phần là chu trỡnh tương tự chu trỡnh khơ 1 cấp, riờng q trỡnh nộn được phõn thành2 cấp, hơi ra cấp hạ ỏp được làm mỏt đến nhiệt đọ mụi trường (ta = tk).
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
NHA - Mỏy nộn hạ ỏp; NCA - Mỏy nộn cao ỏp MTG –Thiết bị làm mỏt trung gian
Khi hiệu nhiệt độ tk – to quỏ cao, tỷ số nộn π= pk/po vượt giới hạn cho phộp cần thếit phải sử dụng chu trỡnh 2 cấp nộn. Ap suất trung gian Ptgđược xỏc định theo biểu thức :
Đõy là ỏp suất trung gian tối ưu xột về mặt nhiệt động. Trong thực tế, do chế độ làm việc thay đổi hoặc do phải chọn mỏy nộn với kết cấu cú sẵn, ỏp suất trung gian cú thể lệch khỏi ỏp suất trung gian tối ưu.
Chu trỡnh làm việc như sau :
Hơi ra ở thiết bị bay hơi cú trạnh thỏi 1 được mỏy nộn hạ ỏp hỳt và nộn lờn ỏp suất trung gian
Ở đõy hơi được làm mỏt bằng nước hoặc khơng khớ mơi trường xuống nhiệt độ ta = tk và được mỏy nộn cao ỏp hỳt và nộn lờn ỏp suất ngưng tụ pk Sau. ngưng tụ, lỏng được đưa vào van tiết lưu và tiết lưu xuống ỏp suất p0 và cấp vào cho dàn bay hơi. Ở dàn bay hơi lại được mỏy nộn hạ ỏp suất về khộp kớn chu trỡnh lạnh.
Ưu điểm so với chu trỡnh 1 cấp (1 – 2’ – 5 – 6 )
- Nhiệt độ cuối tầm nộn thấp, khụng vượt quỏ giới hạncho phộp : T4 << T2’’ mỏy bận hàng antồn, tin cậy, hiệu quả hơn.
- Do được làm mỏt trung gian nờn cụng nộn giảm. Nhược điểm
- Chu trỡnh phức tạp hơn, vận hành khú hơn, đầu tư lớn hơn. Tớnh tốn chu trỡnh
Chu trỡnh tốn gần giống như chu trỡnh khơ 1 cấp, riờng : q0 = h1 – h6 - Cụng nộn riờng : l = (h2 – h1) + (h4 – h3)
Ứng dụng trong thực tế Chu trỡnh 2 cấp, 1 tiết lưu làm mỏt trung gian 1 phần được ứng dụng chủ yếu cho mụi chất freụn với nhiệt độ cuối tầm nộn khụng cao.
b. Chu trỡnh 2 cấp, 2 tiết lưu làm mỏt trung gian khơng hồn tồn Cỏc quỏ trỡnh cơ bản :
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
BHT: Bỡnh trung gian
1 –2 : Nộn đoạn nhiệt qua mỏy nộn hạ ỏp s1 = s2 = const 2 –3 : Làm mỏt trung gian xuống nhiệt độ mụi trườngt3 = tk
3 – 4 : Hũa trộng giữa dũng hơi nộn từ mỏy nộn hạ ỏpvới dịng hơi từ bỡnh trung gian BTG cú trạng thỏi 8 thàng trạng thỏi 4.
4 –5 : Nộn đoạn nhiệt trong mỏy nộn cao ỏp s4 = s5= const 5 –6 : Làm mỏt và ngưng tụ đẳng ỏp trong bỡnh ngưng
6 –7 : Tiết lưu đẳng entanpy từ ỏp suất ngưng tụ pk xuống ỏp suất trung gian Ptg đẩy vào bỡnh trung gian h6 = h7. Thành phần hơi 8 về mỏy nộncao ỏp, thành phần lỏng đi vào tiết lưu 2 cú trạng thỏi 9.
9 – 10 : Tiết lưu đẳng entanpy (h9 = h10) và đưa vào bỡnh bay hơi 10 – 1 : Bay hơi lỏng thu nhiệt mụi trường, tạo hiệu ứng lạnh. Ưu nhược điểm so với chu trỡnh 1 tiết lưu
- Năng suất lạnh riờng tăng 1 khoảng ∆qo rất đỏng kể so với việc tiết lưu trực tiếp từ điểm 6.
- Cụng nộn giảm 1 khoảng ∆l do hơi được làm mỏt từ 2 xuống 3 và xuống điểm 4.
- Nhiờt độ cuối tầm nộn được giảm đỏng kể từ 2’ xuống 5 nờn hiệu suất làm việc cao hơn.
Ứng dụng : Chu trỡnh này được ứng dụng cho cả mụi chất amoniắc và freụn. Nếu dựng cho frn, cú thể cú thờm hồi nhiệt. Tuy nhiờn đối với mơi chất amoniắc người ta sử dụng chu trỡnh làm mỏt trung gian hồn tồn nhiều hơn để hạn chế tối
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
đa nhiệt độ cuối tầm nộn vỡ đặc điểm của mơi chất amoniắc là cú nhiệt độ cuối tầm nộn rất cao.
c. Chu trỡnh 2 cấp, 2 tiết lưu làm mỏt trung gian hồn tồn
Nhược điểm chủ yếu của cỏc chu trỡnh làm mỏt trung gian 1 phần là hơi hỳt về mỏy nộn cao ỏp chưa được làm mỏt “tồn phần” xuống đến trạng thỏi hơi bĩo hịa khơ nờn cơng nộn tiết kiệm được chưa phải là tối đa vố nhiệt độ cuối tầm nộn cao ỏp T5 chưa phải là tối thiểu.
Để làm mỏt tồn phần hơi nộn hạ ỏp sau khi qua mỏt trung gian người ta cho sực thẳng vào bỡnh trung gian. Ở đõy, một phần lỏng ở ỏp suất và nhiệt độ trung gian sẽ bay hơi làm mỏt hơi ở trạng thỏi 3 xuống trạng thỏi bĩo hịa khơ 8. Điểm 4 sẽ trựng với điểm
Ưu điểm : Khi hơi hỳt về mỏy nộn cao ỏp được làm mỏtxuống đến đường bĩo hũa khụ, cụng nộn tiết kiệm được củng tối đa ∆lmax. Nhiệt độ cuối tầm nộn T5 cũng là nhiệt độ tốithiểu với quỏ trỡnh nộn đoạn nhiệt. Đõy cũng là ưu điểm cơ bản của chu trỡnh này so với cỏc chu trỡnh làm mỏt 1 phần.
Nhược điểm : Chu trỡnh này cú nhược điểm về vận hànhlà dầu từ mỏy nộn hạ ỏp đi vào trung gian sẽ theo mụi chất lỏng, qua tiết lưu 2 vào bỡnh bay hơi. Ở nhiệt độ thấp (khoảng -40oc) dầu bị đặc quỏnh khú lưu thơng, dớnh lờn bề mặt trao đổi nhiệt của bỡnh bay hơi.
Ưng dụng : Chu trỡnh cú thể xỏc định rất dễ dàng trờn đồ thị lgp-h và tương tự chu trỡnh trờn bài 7. Riờng tỷ số m4/m1 cú thể xỏc định qua cõn bằng entanpy ở bỡnh trung gian :
m4h8 + m1h9= m4h7 + m1h3 m4(h8 – h7)= m1(h7 - h9)
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
d. Chu trỡnh 2 cấp bỡnh trung gian ồng xoắn
Như trờn đĩ núi, chu trỡnh 2 cấp 2 tớờt lưu làm mỏt trung gian tồn phần cú nhược điểm là dầu của cấp nộn hạ ỏp theo lỏng vào bỡnh bay hơi tạolớo trở nhiệt trờn bề mặt trao đổi nhiệt.
Để khắc phục nhược điểm này người ta dẫn lỏng qua ốngxoắn vào làm quỏ lạnh trong bỡnh trung gian, và dầu ở cấp nộn hạ ỏp khơng thể đi vào bỡnh bay hơi được.
- Dịng mơi chất lỏng từ thiết bị ngưng tụ ra chia làm 2 nhỏnh : nhỏnh chớnh đi qua ống xoắn được quỏ lạnh đến trạng thỏi 10 để qua tiết lưu 2 vào bỡnh bay hơi ; nhỏnh phụ vào tiết lưu 1 để vào binh trung gian bay hơi làm mỏt hơi nộn hạ ỏp từ điểm 3 xuống điểm 4 = 8 bĩo hịa khơ.
- Nhiệt độ t10 là nhiệt độ lỏng ra khỏi bỡnh trung gian ống xoắn lấy bằng : t10 = t9 + ∆tmin = t9 + 5K
Hiệu nhiệt độ tối thiểu trong thiết bị trao đổi nhiệt : ∆tmin = 5K
- Mụi chất lỏng tiết lưu trực tiếp từ ỏp suất Pk xuống Po (khụng qua ỏp suất trung gian nờn cú thể coi là chu trỡnh 2 cấp 1 tiết lưu). Chu trỡnh 1 tiết lưu cú ưu điểm là cú thể đặt dàn lạnh ở xa vỡ hiệu ỏp rất cao.
- Do nhiệt độ tiết lưu cao hơn nhiệt độ bỡnh trung gian (điểm 9) do đú cú năng suất lạnh bị giảm mất 1 khoảng ∆q’ = h11 – h11’
Nhưng do bỡnh trung gian ống xoắn cú ưu thế vận hành khơng bị dầu làm bẩn bỡnh bay hơi nờn vẫn được ứng dụng rộng rĩi cho mụi chất amoniắc,tuy phải chấp nhận tổn thất nhỏ về năng suất lạnh.
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
Tớnh tốn chu trỡnh giống như chu trỡnh 2 cấp 2 tiết lưu làm mỏt trung gian tồn phần (h.5.9.). Tỷ số m4/m1 cũng được xỏc định bằng cỏch cõn bằng entanpy ở bỡnh trung gian.
III. Cỏc sơ đồ khỏc.
Chu trỡnh 2 cấp 2 chế độ bay hơi
Vờ nguyờn tắc chu trỡnh 2 cấp là cú 2 nhiệt độ bay hơi to và ttg. Nếu cần nhiệt độ bay hơi trung gian người ta chỉ cần mắc thờm vào bỡnh trung gian cỏc dàn bay hơi theo ý muốn. Khi đú bỡnh trung gian kiờm vai trị bỡnh tỏch lỏng cho cỏc dàn bay hơi trung gian
Chu trỡnh cú mỏy nộn trục vớt và turbin
Đõy là cỏc chu trỡnh chỉ cú 1 mỏy nộn (mỏy trục vớtlà 1 cấp, mỏy turbin là 2 hoặc nhiều cấp) nhưng chỳng cú đặc điểm cú thể trớch ngang sường mỏyđể tạo đường hỳt cú ỏp suất trung gian do đú cú thể bố trớ bỡnh trung gian làm quỏ lạnh lỏng trước khi vào van tiết lưu.
Chu trỡnh 3 cấp kớn
Chu trỡnh dựng để tạo cỏc nhiệt độ rất thấp nhưng vỡ vú nhược điểm là ỏp suất bay hơi quỏ thấp (chõn khụng) và ỏp suất ngưng tụ quỏ cao nờn ớt được sử dụng.
Chu trỡnh 3 cấp hở sản xuất đỏ khụ
Đỏ khụ được sử dụng rất nhiều trong cụng nghiệp và đời sống. Sau 3 cấp nộn và 3 cấp tiết lưu người ta cú thể tạo được CO2 rắn dạng tuyết. CO2 tuyết được mỏy ộp thành bỏnh đưa đi sử dụng làm chất tải lạnh.
Chu trỡnh ghộp tầng
Để tạo nhiệt độ thấp -800C đến – 120oC nhưng trỏnh cỏc nhược điểm của chu trỡnh 3 cấp, người ta sử dụng 2 chu trỡnh 1 cấp độc lập ghộ vào nhau để lạnh bay hơi tầng trờn làm ngưng tụ mơi chất tầng dưới. Cỏc hỡnh vẽ và giải thớch tỷ mỉ xin tham khảo tài liệu.
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
Bài 4: MÁY NẫN LẠNH I. Khỏi niệm.
* Mỏy nộn dựng để hỳt hơi mụi chất ra khỏi thiết bị bay hơi nhằm duy trỡ ỏp suất bay hơi khụng đổi và nộn hơi đến ỏp suất ngưng tụ trong bỡnh ngưng
* Phõn loại:
- Mỏy nộn làm việc theo ngun lý thể tớch: Mỏy nộn pớt tơng, mỏy nộn rụ to lăn, mỏy nộn xoắn ốc và mỏy nộn trục vis
- Mỏy nộn làm việc theo nguyờn lý ly tõm : Mỏy nộn ly tõm ( tua bin )
II. Mỏy nộn Pitton:
1. Cấu tạo:
- Xy lanh: Được đỳc bằng gang, gang phải cú độ chặt cao để chống thấm khớ
qua vỏch xy lanh. Trong mỏy nộn cỡ nhỏ cú cỏnh tản nhiệt để làm mỏt xy lanh. Đối với MN cỡ lớn ta sử dụng nước. Mặt trong xy lanh là nơi pớt tơng chuyển động lờn xuống nờn phải được chế tạo chớnh xỏc
- Pớt tơng: Pit tơng được làm bằng gang. Mỏy nộn cú tốc độ cao piston được
chế tạo bằng hợp kim nhơm. Piston cú bề mặt được chế tạo chớnh xỏc để cú thể lắp khớt với bề mặt xy lanh. Trờn pớt tơng cú khoan lỗ để lắp chốt piston. Chốt piston được nối với tay biờn. Để giảm khối lượng chết piston cú dạng rỗng. Với piston cú đường kớnh lớn hơn 50mm bờn ngồi pit tơng cú phay những rĩnh để lắp sec mang.
- Tay biờn: Dựng để nối pit tụn với trục khuỷu. Cú nhiệm vụ biến chuyển
động quay thành chuyển động lờn xuống của piston. Được chế tạo bằng thộp hoặc gang, ở mỏy cú tốc độ lớn tay biờn làm bằng hợp kim nhụm
- Trục khuỷu: Là bộ phận nhận động lực từ nguồn bờn ngồi ( động cơ điện,
mỏy nổ.. ) và truyền chuyển động quay cho piston qua tay biờn. Được làm bằng thộp rốn hay thộp đỳc.
- Xup bắp: 2 loại: Loại lỏ và loại đĩa
+ Dạng lỏ được làm từ kim loại cú tớnh đàn hồi cao, bền dày mỏng, bản thõn nú đúng vai trị lị xo để tự đúng mở. Được chế tạo cú bề mặt chớnh xỏc. Xỳp bắp hỳt ớt bị hỏng do tiếp xỳc với hơi hỳt ở nhiệt độ thấp. Xỳp bắp đẩy dễ hỏng hơn do tiếp xỳc hơi nộn ở nhiệt độ cao, do va đập, phõn huỷ dầu….
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LAẽNH
+ Dạng đĩa vịng cú cỏc lị xo đặt theo bề mặt để ộp xuống mặt tựa đúng kớn lỗ hỳt hoặt đẩy. Đúng dựa trờn sự chờnh lệch ỏp suất. Sử dụng cho cỏc mỏy nộn lớn. Lị xo lõu ngày cú thể bị gĩy
- Bộ chốn trục: Trỏnh sự rị rỉ mơi chất lạnh hay dầu từ trong ra ngồi
Hệ thống bụi trơn mỏy nộn:
- PP vẩy dầu: Cạc te phải chứa dầu đến mức giữa ổ trục. Khi trục khuỷu quay, đối trọng sẽ được nhỳng ngập dầu và vẩy đến cỏc nơi trong MN. Phương phỏp này sử dụng cho hệ thống nhỏ
- Dựng bơm dầu: Dầu hỳt từ cac te qua bộ lọc, vào ổ đỡ, đệm kớn, …. ( Vẽ hỡnh )
Nguyờn lý hoạt động:
Chủng lọai mỏy nộn đầu tiờn ta tỡm hiểu là mỏy nộn pớt tơng. Ngun tắc hoạt động của mỏy nộn pớt tơng cơ bản đều giống nhau. Hơi mơi chất được nộn bởi pớt tụng nằm trong xylanh, tương tự như mỏy nổ. Pit tong được nối với trục khủyu bởi thanh truyền. Khi trục khủyu quay, làm pớt tơng di chuyển lờn xuống trong lịng xy lanh. Hơi mụi chất đuợc hỳt vào trong xy lanh, được nộn và đẩy ra ngồi. Một cặp van hỳt và đẩy được sử dụng để giữ hơi mụi chất trong quỏ trỡnh trờn.
Trong suốt quỏ trỡnh hỳt, pớt tơng đi xuống, tạo ỏp suất chõn khơng thấp hơn ỏp suất hơi mụi chất, van hỳt mở ra, hơi mụi chất được hỳt vào xy lanh.
Trong suốt kỡ nộn, pớt tơng đi từ từ dưới lờn, nộn hơi mốt và làm tăng ỏp suất trong xy lanh. Khi ỏp suất trong xy lanh vượt quỏ ỏp suất hỳt, van hỳt đúng, mơi chất được giữ lại trong xy lanh. Pớt tơng tiếp tục di chuyển lờn phớa trờn, mơi chất được nộn, làm tăng ỏp suất trong xy lanh.
Hành trỡnh hỳt Lỳp pờ hỳt Piston
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
Khi ỏp suất trong xy lanh lớn hơn ỏp suất ộp trờn đỉnh van đầu đẩy thỡ mơi chất được đẩy ra ngịai thơng qua cửa mở
2. Phõn loại mỏy nộn Pitton:
Mỏy nộn pớt tơng được phõn làm 3 lọai: mỏy nộn hở, mỏy nộn kớn, mỏy nộn nửa kớn
- Mỏy nộn piton hở:
Mỏy nộn hở được truyền động bởi nguồn truyền động bờn ngịai như: mơ tơ điện, mỏy nổ, hay tua bin hơi.
Mỏy nộn kết nối với động cơ thụng qua khớp nối như ly hợp, truyền động đai….Do trục mỏy nhơ ra bờn ngồi nờn giữa trục và vỏ phải được chốn kớn để ngăn mơi chất rị rỉ ra ngồi. Mơ tơ điện được làm mỏt nhờ khơng khớ xung quanh nhờ quạt hay khơng gian được điều hịa.
Kỳ nộn Van hỳt Van đẩy Cửa mở Lỳp pờ hỳt Lỳp pờ đẩy
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
- Mỏy nộn kớn:
Trong mỏy nộn kớn, mụ tơ điện nằm trong vỏ mỏy. Mụ tơ điện được làm mỏt bởi mụi chất lạnh được hỳt về mỏy nộn hay sử dụng lỏng tiết lưu vào. Lượng nhiệt này sau đú được thải ra bỡnh ngưng tụ. Mỏy nộn kớn cú ưu điểm là động cơ điện và phần truyền động đều nằm trong vỏ nờn khụng cần đến bộ phận chốn trục, khớp nối. Trỏnh hiện tượng rũ rỉ dầu và mơi chất ra ngồi. Nhưng ngược lại khi động cơ điện bị chỏy, ta phải cắt vỏ mỏy nộn để lấy mụ tơ điện ra ngịai sau đú phải vệ sinh thật sạch và thay thế tồn bộ dầu nhớt bụi trơn.
Trục mỏy Vỏ mỏy Mụ tơđiện Pớt tơng Đầu hỳt Đầu đẩy Lũ xo chống rung
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
Trờn thõn mỏy gắn kớnh xem dầu và ống cõn bằng dầu ( khi lắp hai hay nhiều mỏy ) vỏ mỏy cú thể chứa một phần lỏng trong khoang nhưng khi đú dầu nhớt bơi trơn sẽ hịa tan mơi chất lạnh làm mất tớnh bơi trơn gõy hại cho mỏy.