5.1. Khâi niệm:
5.1.1. Chu trình mây lạnh nĩn hơi: 1. Chu trình một cấp amoniac (Hình 7.35)
Hình 7.35. Chu trình một cấp amoniac
a) Sơ ựồ: MN. Mây nĩn; NT. Bình ngưng tụ; TL. Van tiết lưu; BH. Bình bay hơi b) Chu trình biểu diễn trắn ựồ thị T-s; c) Chu trình biểu diễn trắn ựồ thị lgp-h b) Chu trình biểu diễn trắn ựồ thị T-s; c) Chu trình biểu diễn trắn ựồ thị lgp-h
- Hình 7.35a : Sơ ựồ thiết bị ựơn giản của chu trình mây lạnh một cấp ựược sử dụng cho môi chất NH3.
- Hình 7.35b : Chu trình biểu diễn trắn ựồ thị T - S - Hình 7.35c : Chu trình biểu diễn trắn ựồ thị Logp - h.
a/ Nguyắn lý hoạt ựộng:
Hơi môi chất sinh ra ở thiết bị bay hơi ựược mây nĩn hút về vă nĩn lắn âp suất cao văo bình ngưng tụ. Ở bình ngưng hơi môi chất thải nhiệt vă ngưng tụ thănh lỏng. Lỏng có âp suất cao ựi qua van tiết lưu văo bình bay hơi. Tại bình bay hơi, lỏng môi chất sôi ở âp suất thấp vă nhiệt ựộ thấp thu nhiệt của môi trường lạnh. Hơi ựược hút về mây nĩn, như vậy vòng tuần hoăn của môi chất ựược khĩp kắn.
b. Sự thay ựổi trạng thâi môi chất trong chu trình:
1Ỗ -1 : Quâ nhiệt hơi hút.
1 - 2 : Nĩn ựoạn nhiệt từ âp suất thấp po lắn âp suất cao Pk, vă S1 = S2.
2 - 2' : Lăm mât ựẳng âp hơi môi chất từ trạng thâi qúa nhiệt xuống trạng thâi bêo hòa.
2' - 3' :: Ngưng tụ môi chất ựẳng âp vă ựẳng nhiệt. 3' - 3 : Quâ lạnh môi chất lỏng ựẳng âp.
3 - 4 : Quâ trình tiết lưu ựẳng antapi ở van tiết lưu h3 = h4 .
4 - 1' : Quâ trình bay hơi ựẳng âp vă ựẳng nhiệt po = const, t0 = const . 2. Chu trình hai cấp nĩn, bình trung gian có ống xoắn: (hình 7.36)
Hình 7.36. Chu trình hai cấp nĩn bình trung gian có ống xoắn BH- Bình bay hơi; NHA- Mây nĩn hạ âp; NCA- Mây nĩn cao âp
NT- Bình ngưng tụ; TL1,TL2- Van tiết lưu 1 vă 2;BTG- Bình trung gian 1. Nguyắn lý hoạt ựộng:
Hơi môi chất lạnh hình thănh ở bình bay hơi (BH) ựược mây nĩn hạ âp (NHA) hút văo vă nĩn từ trạng thâi 1 có âp suất po vă nhiệt ựộ t0 lắn trạng thâi 2 có âp suất trung gian Ptg vă nhiệt ựộ t2, sau ựó văo bình trung gian BTG, hơi ựược lăm mât xuống trạng thâi bêo hoă (lăm mât hoăn toăn). Hơi ở trạng thâi 3 ựược mây nĩn cao âp NCA hút vă nĩn lắn trạng thâi 4 có âp suất ngưng tụ pk vă nhiệt ựộ cao t4, rồi ựược ựẩy văo thiết bị ngưng tụ , tại ựđy hơi thải nhiệt vă ngưng tụ thănh lỏng cao âp, một phần lỏng ựi qua van tiết lưu VTL1 văo bình trung gian nhằm lăm mât hơi nóng ở trạng thâi 2 xuống trạng thâi hơi bêo hòa 3, còn phần lỏng chắnh ựược lăm quâ lạnh trong ống xoắn của bình trung gian vă sau ựó qua van tiết lưu VTL 2 văo bình bay hơi. Tại ựđy lớp môi chất bay hơi thu nhiệt của môi trường. Hơi hình thănh ựược mây nĩn hạ âp hút về. Như vậy vòng tuần hoăn của môi chất lạnh ựê khĩp kắn.
Khi δ = O K
PP P
> 9 thì dùng cấp 2, 3 cấp . PK : Âp suất ngưng tụ PO : Âp suất bay hơi b. Câc quâ trình của chu trình:
1 - 2 : Nĩn ựoạn nhiệt cấp hạ âp từ po lắn ptg.
2 - 3 : Lăm mât hơi quâ nhiệt hạ âp xuống ựường hơi bêo hoă x = 1 3 - 4 : Nĩn ựoạn nhiệt cấp cao âp từ ptg lắn pk
4 - 5 : Lăm mât ngưng tụ vă quâ lạnh lỏng trong bình ngưng 5 - 7 : Tiết lưu từ âp suất pk văo bình trung gian
5 - 6 : Quâ lạnh lỏng ựẳng âp trong bình trung gian 6 - 10 : Tiết lưu từ âp suất Pk xuống po.
10 - 1' : Bay hơi thu nhiệt của môi trường lạnh. 5.1.2 Thiết bị trao ựổi nhiệt của hệ thống lạnh: 1/ Nhiệm vụ :
Thiết bị trao ựổi nhiệt của mây lạnh theo chức năng có thể chia ra lăm hai nhóm: thiết bị chắnh vă thiết bị phụ
Nhiệm vụ chủ yếu của thiết bị trao ựổi nhiệt lă truyền nhiệt từ một chất năy cho một chất khâc thông qua bề mặt ngăn câch hoặc bằng câch tiếp xúc trực tiếp .
Câc loại bình ngưng vă dăn bay hơi lă những thiết bị trao ựổi nhiệt bắt buộc phải có trong mây lạnh, nắn chúng lă những thiết bị chắnh
2/ Thiết bị ngưng tụ
a) đặc ựiểm :
Thiết bị ngưng tụ lă thiết bị ựể biến hơi môi chất lạnh có âp suất vă nhiệt ựộ cao sau quâ trình nĩn thănh trạng thâi lỏng. Hơi ựi văo thiết bị lă hơi quâ nhiệt cho nắn trước tiắn nó phải ựược lăm lạnh ựến nhiệt ựộ bảo hòa, rồi ựến quâ trình ngưng tụ, sau cùng lă bị quâ lạnh văi ựộ trước khi ra khỏi bình ngưng.
b) Yắu cầu ựối với thiết bị:
Nhanh chóng tâch tâc nhđn lạnh ựê ngưng tụ ra khỏi bề mặt truyền nhiệt. Tâch không khắ vă câc loại khắ không ngưng tốt.
Tâch dầu ra khỏi bình ngưng NH3
Lăm sạch câu bẩn về phắa nước giải nhiệt hoặc không khắ giải nhiệt như bùn ựất, canxi, bụi, sĩt rỉ...
c) Phđn loại thiết bị ngưng tụ:
Dựa văo môi trường giữ nhiệt mă phđn thănh
- Thiết bị ngưng tụ lăm mât bằng nước (giải nhiệt bằng nước ).
- Thiết bị ngưng tụ lăm mât bằng không khắ (giải nhiệt bằng không khắ) - Thiết bị ngưng tụ kiểu kết hợp (giải nhiệt bằng nước vă không khắ
Trong câc hệ thống lạnh trung bình vă lớn thường sử dụng thiết bị ngưng tụ lăm mât bằng nước hoặc kiểu kết hợp .
Nước lăm mât có thể sử dụng một lần hoặc tuần hoăn
3/ Thiết bị bay hơi :
a. đặc ựiểm :
Thiết bị bay hơi lă thiết bị trao ựổi nhiệt mă tại ựó lỏng tâc nhđn sau khi qua van tiết lưu sẽ thực hiện quâ trình bay hơi ựể thu nhiệt của môi trường cần lăm lạnh. Môi trường có thể lă không khắ hoặc lỏng
b. Phđn loại thiết bị bay hơi:
- Dựa văo tắnh chất của môi truờng lăm lạnh:
+ Thiết bị bay hơi lăm lạnh chất tải lạnh lỏng ( nước, dung dịch nước muối, dung dịch rượu ..)
+ Thiết bị bay hơi lăm lạnh không kh. Trong loại năy thường chia thănh hai nhóm: dăn lạnh ựông không khắ ựối lưu tự nhiắn (dăn lạnh tĩnh) vă dăn lạnh không khắ ựối lưu cưỡng bức (dăn lạnh quạt).
- Dựa theo mức ựộ choân chổ của môi chất lạnh lỏng trong thiết bị:
+ Thiết bị bay hơi kiểu ngập mỗi chất lạnh lỏng bao phủ toăn bộ bề mặt trao ựổi nhiệt (thường lă loại cấp lỏng từ dưới lắn)
+ Thiết bị bay hơi kiểu không ngập: mỗi chất lạnh lỏng không bao phủ toăn bộ bề mặt trao ựổi nhiệt. Một phần bề mặt trao ựổi nhiệt dùng ựể quâ nhiệt hơi hút về mây nĩn (thường lă loại cấp lỏng từ trắn từ dưới xuống lắn)
5.2. Thiết bị ngưng tụ
5.2.1. Thiết bị ngưng tụ lăm mât bằng nước: 1/Thiết bị ngưng tụ kiểu ống vỏ nằm ngang NH3
đđy lă loại thiết bị ngưng tụ ựược sử dụng phổ biến hiện nay cho câc hệ thống lạnh năng xuất vừa vă lớn
Hình 7.37. Bình ngưng ống vỏ nằm ngang
1- Van an toăn 6 - Xả không khắ của nước 2- đường cđn bằng 7- đường nước ra
3- Cửa NH3 văo 8 - đường nước văo 4- Âp kế 9- Xê nước
5- Van xê khắ không ngưng 10- Cửa lỏng NH3 ra b) Nguyắn tắc lăm việc:
Hơi môi chất sau khi nĩn cao âp ựược ựưa văo phần trắn của bình ngưng qua ựường ống (3) văo ựầy không gian câc ống tỏa nhiệt cho nước lăm mât trong ống vă ngưng tụ lại. Môi chất lỏng ngưng tụ lại ựược khống chế ở chiều cao cột lỏng khoảng 15 ọ 20% ựường kắnh trong thiết bị. Lỏng ựược lấy ra ở dưới ở dưới bình ngưng (10) ựi văo bình chứa hoặc trạm tiết lưu.
Bình ngưng có nắp 2 ựầu, câc ống nước ra vă văo (7 vă 8) ựược hăn văo nắp trong nắp có câc tấm chắn ựể tạo số hănh trình cần thiết cho nước chảy.
Ống trong bình ngưng NH3 lă ống thĩp dạng thẳng hoặc dạng chữ U (khi ựó bình chỉ có 1 nắp), sử dụng ống thĩp tròn không có cânh vì hệ số tỏa nhiệt phắa trong ống vă hệ số tỏa nhiệt khi ngưng của NH3 gần bằng nhau. Câc ống thĩp có Φ 25x3mm
* Ưu ựiểm:
- Thiết bị gọn nhẹ, chắc chắn
- Hệ số truyền nhiệt cao (k = 800 + 1000w/m20k) - Ít tốn kim loại, ắt tốn diện tắch lắp ựặt
2/ Thiết bị ngưng tụ kiểu ống vỏ nằm ngang freon
Hình 7.38. Thiết bị ngưng tự kiểu ống vỏ nằm ngang 1 - Vỏ thiết bị 5 - Bầu gom lỏng 2 - Mặt săng 6 - Van xê 3- Nắp 7 - Van an toăn
4- Ống trao ựổi nhiệt
b) Nguyắn tắc:
Thiết bị ngưng tụ freon khâc so với bình ngưng ống vỏ NH3 như sau: - Ống truyền nhiệt có thể bằng thĩp hoặc bằng ựồng
- Ống ựược tạo cânh về phắa tâc nhđn lạnh vì hệ số toả nhiệt khi ngưng cuả freon nhỏ hơn hệ số tỏa nhiệt của nước khâ nhiều .
- Do dầu hòa tan của mỗi chất nắn không có bầu gom dầu vă van xê dầu