- Thể tích hút lý thuyết Vlt [3,66] (3-37) Trong đó : + Vtt : thể tích hút thực tế + λ: hệ số cấp của máy nén. Ta có λ = 0,79. 3.8.4 Hiệu suất nén (3-38)
+ ηi: hệ số kể đến tổn thất trong,hay hiệu suất nén chỉ thị
λw = 0,86
b = 0,025 ( máy nén freon đứng) t0= 2℃
+ ηc: hệ số kể đến tổn thất ma sát của các chi tiết máy nén, ηc = 0,94
+ ηtđ: hệ số kể đến tổn thất do truyền động: khớp nối, đai truyền… Các máy nén kín và nửa kín có ηtđ = 1
+ ηđc: hiệu suất động cơ điện,( 0 ÷ 0,95 ) ηđc = 0,9
� = 0,91 . 0,94. 1 . 0,9 = 0,77
3.8.5 Công nén đoạn nhiệt
Công nén đoạn nhiệt của chu trình được tính theo công thức [2, 216] sau :
(3-39)
3.8.6 Công nén chỉ thị
Là công nén thực do quá trình nén lệch khỏi quá trình nén đoạn nhiệt lý thuyết, [3, 67]
(3-40)
Trong đó:
ηi: hiệu suất chỉ thị
3.8.7 Công nén hiệu dụng
Là công nén có tính đến tổn thất ma sát của các chi tiết máy và được xác định bằng công thức: [3, 67]
Ne = Ni + Nms (3-41)
Nms = Vtt .pms (3-42)
Pms: áp suất ma sát riêng, đối với máy nén Freon thẳng dòng thì Pms = 0,039 ÷ 0,059MPa, chọn Pms = 0,05 MPa = 5.104 N/m2
Nms =0,0114.(5.104) = 570 W = 0,57 (kW) V y : Nậ e = 8,86 +0,57=9,43(kW)
3.8.8 Công suất tiếp điện
Là công suất đo được trên bảng đấu điện, [3, 68]
(3-43) Trong đó:
+ Hiệu suất truyền động của khớp, đai…ηtđ = 1 + Hiệu suất động cơ: ηđc = 0 ÷ 0,95 , chọn ηđc = 0,9
3.8.9 Công suất động cơ lắp đặt
Để đảm bảo an toàn hệ thống lạnh thì động cơ lắp đặt phải có công suất lớn hơn Nel. Động cơ chọn thực tế phải có công suất dự trữ. Thường dự trữ từ 15% đến 20% nhưng cũng có trường hợp động cơ chọn lớn gấp đôi động cơ tính toán để đề phòng máy phải làm việc ở chế độ khắc nghiệt hơn
(3-44) Vậy :
Tra catalog máy nén hãng Copeland [5] môi chất R22 ta chọn máy nén hiệu ZR160KC-TFD cho 1 kho, vậy tổng kho lanh có 2 máy nén hiệu ZR160KC-TFD với thông số kỹ thuật:
Bảng 3. 6 Bảng thông số kĩ thuật của máy nén ZR160KC-TFD
Năng suất lạnh (KW)
Công suất điện (kW) Dòng điện (A) Hiệu điện thế (V) 37,24 11,3 20,3 380-420 3.9 Chọn thiết bị ngưng tụ
Dàn ngưng không khí (giải nhiệt gió) là dàn ngưng là mát bằng không khí tự nhiên hoặc cưỡng bức (dàn ngưng không khí đối lưu tự nhiên chỉ sử dụng cho tủ lạnh gia đình), dùng cho môi chất freôn và amoniăc từ cỡ nhỏ đến cỡ trung và cỡ lớn, đặc biệt cho các hệ thống điều hòa không khí.
Dàn ngưng không khí có các ưu điểm: tiết kiệm nước, không làm ô nhiễm sông hồ và các nguồn nước, không cần tháp giải nhiệt làm mát nước tuần hoàn, bề mặt ít bị bám bẩn. Nhược điểm cơ bản là gây tiếng ồn do quạt, phụ tải nhiệt thấp q = 240 ÷ 300 W/m2 , hệ số truyền nhiệt nhỏ k = 23 ÷ 35 W/m2.K, hiệu nhiệt độ lớn Δt = 8 ÷ 15⁰C. (2,259)
Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt thiết bị ngưng tụ được xác định theo công thức:
(2,262)
(m2) (3.45)
Trong đó:
+ F - diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, m2 ;
+ qF - mật độ dòng nhiệt hay còn gọi là phụ tải nhiệt riêng, W/m2. Chọn qF = 260 W/m2
+ Qk - phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ, kW :
Nhiệt thải ra ở thiết bị ngưng tụ Qk , kW, là lượng nhiệt mà nước làm mát hoặc không khí làm mát phải lấy đi. Đại lượng này cần xác định để tính diện tích bề mặt trao đổi
nhiệt cần thiết của thiết bị ngưng tụ. Qk đôi khi còn được gọi là năng suất nhiệt khi người ta sử dụng nó để đun nước nóng, sưởi… như nguồn nhiệt của bơm nhiệt. (2-219)
Qk = mtt.qk = mtt.(h2 – h3) , kW (3.46) Qk= 0,24.(293,68 - 95,87)= 47,474 (kW) ≈ 17 HP
(m2)
Với nhiệt thải dàn ngưng là 47,474 kW, diện tích trao đổi nhiệt là 182 m2 , Tra catalogue [6] Ta chọn dàn ngưng quạt ký hiệu Kewely FNV-180, với công suất 47 kW, diện tích làm lạnh 180m2 Tương tự, ta chọn 2 cái dàn ngưng quạt Kewely FNV-180 cho 2 phòng lạnh
Bảng 3. 7 Thông số kĩ thuật dàn ngưng FNV-180
Đơn vị FNV-180
Công suất lạnh kW 47
Diện tích trao đổi nhiệt m2 180
Kích thước mm 1800x920x1670
Số lượng quạt cái 2
Đường kính quạt mm 600
Điện áp quạt V 380
Công suất điện quạt kW 2x750
Ta chọn dàn bay hơi quạt trao đổi nhiệt bằng đối lưu cưỡng bức. Tương tự ta chọn dàn bay hơi cho mỗi phòng. Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt được xác định theo công thức: [3,
85]
(3-47)
Trong đó:
+ Q0TB : Tải nhiệt thiết bị, (kW)
+ ∆t: Hiệu nhiệt độ giữa không khí trong buồng lạnh và môi chất lạnh, 0C + k: hệ số truyền nhiệt của dàn lạnh, W/m2K.
Khi tính toán nhiệt độ buồng lạnh ta lấy bằng nhiệt độ bảo quản cộng thệm độ chênh lệch nhiệt độ trong buồng lạnh. Ở đây ta chọn ∆ttb = 2 ºC.
∆t=(tb+∆tb) – t0 = 12 + 2 – 2 = 12ºC (3-48) Hệ số truyền nhiệt k phụ thuộc vào ∆t, Tra bảng 2.15 [3,85] ta được k =17,5 (W/m2K)
Với Q0 = 36,4 kW, diện tích trao đổi nhiệt là 173,33 m2.Tra catalogue [6] Ta chọn dàn lạnh Kewely DL–37,6/185. Với công suất lạnh là 37,6 kW và diện tích trao đổi nhiệt là 185 m2 . Tương tự, ta chọn 2 cái dàn lạnh Kewely DL-37,6/185
Bảng 3. 8 Thông số kỹ thuật dàn lạnh Kewely DL - 37,5/185
Đơn vị DL-37,6/185
Công suất lạnh kW 37,6
Diện tích làm mát m2 185
Kích thước mm 2830x635x740
Motor quạt Điện áp V 380
Công suất W 3x550 Tốc độ gió m3/h 3x6000 Số lượng x đường kính cái x mm 3x500 Xả đá Điện áp V 220 3.11 Chọn các thiết bị phụ :
Trong hệ thống lạnh, các thiết bị chính bao gồm: máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi. Tất cả các thiết bị còn lại đều là thiết bị phụ, các thiết bị phụ có thể có trong hệ thống lạnh tùy thuộc vào yêu cầu của hệ thống lạnh. Tuy gọi là các thiết bị phụ nhưng nhờ các thiết bị đó mà hệ thống hoạt động an toàn hơn, hiệu quả hơn và kinh tế hơn. Trong một số trường hợp bắt buộc phải sử dụng thiết bị phụ đó.
Các thiết bị phụ bao gồm: van tiết lưu, bình chứa, bình tách lỏng, bình trung gian, bình tách dầu, bình chứa dầu, van điện từ, van một chiều,… tùy theo yêu cầu của hệ thống mà ta chọn thiết bị phù hợp.
3.11.1 Bình chứa cao áp
Bình chứa cáo áp có chức năng chứa lỏng nhằm cấp dịch ổn định cho hệ thống, đồng thời giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt cho thiết bị ngưng tụ. Khi sửa chữa bảo dưỡng, bình chứa cao áp có khả năng chứa toàn bộ lượng môi chất cho hệ thống.
Hình 3. 9: Cấu tạo bình chứa cao áp
1 – Kính xem gas; 2 - ống lắp; 3 - ống lắp áp kế; 4 - ống lỏng về; 5 - ống cân bằng; 6 - ống cấp dịch; 7- ống xả đáy
3.11.2 Bình chứa hạ áp
Bình chứa hạ áp dùng để chứa dịch môi chất nhiệt độ thấp để bơm cấp dịch ổn định cho hệ thống lạnh. Bình chứa hạ áp tách lỏng dòng gas hút về máy nén. Trong các hệ thống lạnh có sử dụng bơm cấp dịch lượng lỏng sau dàn bay hơi khá lớn, dễ gây ngập lỏng. Chính vì thế, người ta đưa trở về bình chứa hạ áp để chất lỏng rơi xuống phía dưới, hơi phía trên được hút về máy nén
1 - ống góp bắt van phao; 2 - ống dịch tiết lưu vào; 3 - ống lắp áp kế và van an toàn; 4 – tách lỏng; 5 – hơi về máy nén; 6 - ống hơi vào;
7 – đáy bình; 8 - ống xả dầu; 9 – cấp dịch
3.11.3 Bình tách dầu
Nhiệm vụ của bình tách dầu là hồi dầu về máy nén, để đảm bảo máy nén hoạt động an toàn, đồng thời tránh hiện tượng dầu bị cuốn theo môi chất sau đó bám vào các bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt, làm giảm hiệu quả của thiết bị.
1- Đường vào của hơi cao áp. 2- Van an toàn. 3- Đường ra của hơi cao áp.
4- Các tấm chắn, thực tế thường dùng tấm chắn có bước lổ 10mm bước lỗ 20mm. 5- Miệng phun ngang 6- Tấm ngăn có những lỗ 40mm 7- Đường xả dầu.
3.11.4 Bình trung gian
Bình trung gian dùng để làm mát trung gian giữa các cấp nén trong hệ thống lạnh máy nén nhiều cấp. Đôi khi bình trung gian có ống xoắn ruột gà, ngoài việc sử dụng để làm mát trung gian, bình còn có thể sử dụng để:
+ Tách dầu cho dòng gas đầu đẩy máy nén cấp 1. + Tách lỏng cho gas hút về máy nén cấp 2.
+ Quá lạnh lỏng trước khi tiết lưu vào dàn lạnh nhằm giảm tổn thất trong quá trình tiết lưu 58 7 3 1 2 6 5 4 Hình 3. 11: Bình tách dầu
1 - Vỏ thiết bị 2 - Lớp cách nhiệt 3 - Chân thiết bị
4 - Van xả dầu 5 - Đường ra của chất lỏng 6 - Hơi vào từ bình chứa cao áp 7 - Hơi ra từ máy nén 8 - Hơi ra từ máy nén
3.11.5 Bình tách lỏng
Bình tách lỏng để ngăn ngừa các hiện tượng ngập lỏng, gây hư hỏng máy nén, trên đường hơi hút về máy nén, người ta thường bố trí bình tách lỏng. Bình tách lỏng sẽ tách các giọt hơi ẩm còn lại trong dòng hơi trước khi về máy nén.
1 - Lỏng vào từ bình trung gian 2 - Áp kế 3 - Hơi về máy nén
4 - Tấm chắn 5 - Đường ống 6 - Hơi vào dàn lạnh
7 - Chân thiết bị 8 - Vỏ thiết bị 9 - Lớp cách nhiệt
3.11.6 Phin lọc
Nhiệm vụ của phin lọc là loại bỏ các chất tạp bẩn, cũng như ẩm bay hơi nước có trong hệ thống, nhằm tránh hiện tượng tắt nghẽn van tiết lưu và làm hư hại cuộn dây motor của máy nén.
3.11.7 Kính soi gas
Kính soi gas dùng để quan sát trạng thái của môi chất trước khi cấp vào dàn bay hơi, đồng thời cho biết tình trạng của môi chất trong hệ thống thông qua màu sắc trên vạch phân chia của kính gas.
3.11.8 Van chặn
Chức năng của van chặn là dùng để cô lập các thiết bị hay thành phần nào đó của hệ thống lạnh.
3.11.9 Van điện từ
qua cuộn dây, từ trường được tạo ra làm cho lõi sắt chuyển động. Phần ứng (lõi sắt) được chuyển động để mở hoặc đóng cổng van khi nó được di chuyển bởi từ trường.
3.11.10 Van tiết lưu
Xác định hiệu áp tại van tiết lưu: [4, 99]
∆Ptl= Pk–P0–∑∆p (3-49)
∑∆p được lấy theo kinh nghiệm:
+ Tổn thất áp suất trên đường ống, tê, cút, phụ kiện, lấy 0,1 bar. Tổn thất áp suất qua phin sáy lọc, van, lấy 0,2.
+ Tổn thất áp suất do độ lệch cao, lấy 0,2 bar + Tổn thất áp suất qua đầu chia lỏng, lấy 0,5.
+ Tổn thất áp suất trên các ống phân phối vào dàn, lấy 0,5.
∆Ptl = 18,579 – 5,3133 – (0,1 + 0,2 + 0,2 + 0,5 + 0,5) = 11,77 bar
Với Q0= 36,4 kW, ∆Ptl = 11,77 bar, t0 = 2 ºC, môi chất R22. Ta chọn van tiết lưu Danfoss TEX 5 với áp suất làm việc tối đa 28 bar và công suất làm việc từ 3,9 – 60kW
1 - Màng van, 3 - Thân van, 5 - Ống cân bằng ngoài của van 2 - Đệm van, 4 - Vít điều chỉnh năng suất lạnh cho van.
Chương 4
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận
Việc lắp đặt kho lạnh để bảo quản cam đã giải quyết các vấn đề còn bất cập trong khâu bảo quản. Với dung tích bảo quản lạnh 100 tấn cam thì diện tích cần xây dựng là 540 m2, với chiều dài kho là 30m và chiều rộng kho là 18m cùng với thiết bị lạnh của hệ thống phải đạt công suất trên 28 HP.
Ta có thể chọn hệ thống như sau:
Ta chọn máy nén hiệu Copeland ZR160KC-FTD với thông số kỹ thuật: công suất lạnh là 14HP ≈ 39,2 kW, công suất điện là 11,9 kW.
Ta chọn dàn ngưng ký hiệu Kewely FNV-180, với công suất 47 kW, diện tích làm lạnh 180 m2 .
Ta chọn dàn lạnh Kewely DL–37,6/185, với công suất lạnh là 37,6 kW và diện tích trao đổi nhiệt là 185 m2 .
Ta chọn van tiết lưu Danfoss TEX 5 với áp suất làm việc tối đa 28 bar và công suất làm việc từ 3,9 – 60kW.
Ngoài ra ta có thể chọn máy và thiết bị của các hãng khác miễn đáp ứng được đủ công suất mà kho yêu cầu.
4.2 Kiến nghị
Do nhiệt độ môi trường khá cao nên chỉ lắp đặt kho lạnh này trong nhà hoặc nơi được che chắn ánh nắng mặt trời, tránh những khu vực có nhiệt độ cao để duy trì tốt tuổi thọ kho lạnh. Bố trí nơi đặt dàn ngưng thuận tiện kiểm tra và vệ sinh. Kho lạnh được lắp ghép bởi những tấm panel bằng mộng âm dương hoặc khóa cam. Tuy nhiên độ khít của nó chưa phải là tuyệt đối, không khí trong kho lạnh có thể sẽ chui qua những khe hở đó
những mối ghép cuả panel và các chi tiết lắp ghép khác để đảm bảo kín kho. Ngoài ra ta còn thường xuyên tiến hành bảo dưỡng máy móc, thiết bị để đảm bảo hệ thống vận hành năng suất, hiệu quả và tuổi thọ lâu hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://www.kttv-nb.org.vn/index.php
[2] Nguyễn Đức Lợi, 2011.Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, NXB Khoa học & kỹ thuật. [3] Nguyễn Huy Bích, Nguyễn Thị Hoài Thu, 2015. Giáo trình kỹ thuật lạnh thực phẩm.
NXB Đại học quốc gia TP-HCM.
[4] Nguyễn Đức Lợi, 2013. Bài tập tính toán kỹ thuật lạnh, NXB Bách khoa- Hà Nội. [5] http://hvac.vn/wp-content/uploads/2017/11/Catalog-Scroll-ZR.pdf
[6] https://hoangbach.vn/uploaded/Dowload/Catalogue/Catalogue-dan-trao-doi-nhiet- Kewely.pdf