Công suất ma sát

1. Tổng quan về kho trữ đông

3.4.3.3 Công suất ma sát

Công suất ma sát sinh ra do sự ma sát trong các chi tiết chuyển động của máy nén, công suất này phụ thuộc vào kích thước và chế độ hoạt động của máy.

Ta có: Nms =Vtt Pms (kW)

Pms với máy nén freôn ngược dòng thì :Pms = (0.019  0.034) Mpa Ta chọn Pms = 0.034 (Mpa)

Nms = 0.0003 0.034 = 0.00001 (kW)

Vậy: Ne = Ns + Nms = 0.245 + 0.00001 = 0.24501 (kW)

3.4.3.4 Công suất điện, Nel

Nel = Ne

td el

  Mà  td 0.95

el

 =0.8 0.95

 Nel = 0.24501

0.8 0.95 = 0.322 (kW)

3.4.3.5 Công động cơ lắp đặt, Nđc

Nđc = S.Nel Trong đó :

S - là hệ số an toàn khoảng từ (1.1 ÷ 2.1) chọn S = 1.1

Nđc = 1.1 x 0.322 = 0.355 ( kW)

3.4.3 Tính chọn đường kính ống:

Việc lựa chọn đương kính ống là một bài toán tối ưu gần giống như các bài toán tối ưu khi thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt hoặc lựa chọn chiều dày cách nhiệt cho buồng lạnh. Tiết diện ống lớn, tổn hao áp suất nhỏ(ưu điểm) nhưng giá thành lại tăng( nhược điểm). Nếu tính đến tất cả các hệ số ảnh hưởng thì bài toán trở phức tạp nên khi thiết kế người ta chọn đường ống theo kinh nghiệm. Từ các số liệu ban đầu như: tốc độ cho phép của mỗi lưu chất, lưu lượng, khối lượng riêng…ta có thể tính toán hoặc tra bảng, tra đồ thị được các giá trị đường kính ống.

Ở đây, ta dùng công thức sau để tính đường kính các ống: di = 4Gv

 (mm)

Trong đó:

d: đường kính trong của ống(mm) G: lưu lượng môi chất(kg/s).

: tốc độ dòng chảy trong ống(m/s), tra bảng 10-1 trang 345

Tính đường ống hút: dh = 4Gv  (mm) với: h = 7 m/s vh = v1 = 0.09241 m3/kg  dh = 4 0.0036 0.09241 7     = 0.0078(m) = 7.8(mm).

Tính đường ống đẩy: dd =  mv 4 (mm) với:d = 8 m/s vd = v2 = 0.01636(m3/kg)  dd = 4 0.0036 0.01636 8     = 0.00306(m) = 3.06(mm)  chọn dd = 6 mm

Các đường ống cần được bố trí sao cho có đường đi ngắn nhất. Trên đường dẫn lỏng tránh tạo ra các túi khí và trên đường dẫn khí tránh tạo ra các túi lỏng, trừ túi dầu của máy lạnh Freon. Để hồi dầu dễ dàng về máy nén Freon, tốc độ trong ống đứng hướng lên không dưới 810 m/s, trong ống nằm ngang không dưới 6 m/s.

3.4.4 Chọn thiết bị:

3.4.4.1 Chọn máy nén:

Nđc = 0.355 ( kW) = 355 W Chọn máy nén pittong 1 ngựa.

3.4.4.2 Tính chọn dàn ngưng và dàn bay hơi

Dàn ngưng tụ:

- Thiết bị ngưng tụ là thiết dùng để hóa lỏng hơi môi chất sau khi nén trong chu trình lạnh.

- Môi chất nhận nhiệt trong thiết bị ngưng tụ gọi là môi trường làm mát (thường là nước hay không khí) .Trong thiết bị ngưng tụ có thể xảy ra quá trình quá lạnh môi chất lạnh .

- Khối lượng kim loại dùng chế tạo thiết bị ngưng tụ chiếm một tỷ lệ rất lớn so với tiêu hao kim loại cho toàn hệ thống .Thiết bị ngưng tụ chiếm khoảng 2/3 khối lượng toàn bộ máy lạnh đối vói máy NH3 và ¾ khối lượng toàn bộ máy đối với máy FREON.

Tính toán thông số dàn ngưng cho kho : Ta có : Qk = 0.683 kw

tk = 45 oC

Diện tích trao đổi dàn ngưng không khí: 2 ( ) . k tb Q F m k  

Trong đó:

 Qk : Tải nhiệt của TBNT, kW

 Ta chọn: k = 10 W/m2.K và tb = 8K ( [2] bảng 4.1 trang 62 )  k: Là hệ số truyền nhiệt ; W/m2K

 Hiệu độ trung bình logarit, K Diện tích trao đổi nhiệt :

2 0.683 0.003( ) . 30.8 k tb Q F m k     Dàn bay hơi: Ta có : Qo = 0.54 kw to = -20oC

Diên tích trao đổi nhiệt dàn bay hơi: 2 0 ( ) . tb Q F m k   Trong đó:

 Qk : Tải lạnh của dàn bay hơi, kW

 Ta chọn: k = 12.8 W/m2.K và tb = 10K ( [2] bảng 5.1 trang 91 )  k: Là hệ số truyền nhiệt ; W/m2K

 Hiệu độ trung bình logarit, K Diện tích trao đổi nhiệt :

2 0.54 0.004( ) . 12.8 10 k tb Q F m k x    

3.4.4.3 Chọn van tiết lưu:

Van tiết lưu là bộ phận chính trong hệ thống lạnh, nó có nhiệm vụ tiết lưu lỏng môi chất ở áp suất cao, nhiệt độ cao xuống áp suất thấp và nhiệt độ bay hơi thấp. Nó còn có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng môi chất cấp vào thiết bị bay hơi.

Van tiết lưu cân bằng ngoài thường sử dụng cho hệ thống lạnh thiết bị bay hơi có trở lực lớn. Việc chọn van tiết lưu phải dựa vào các thông số sau:

- Nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ. - Năng suất lạnh Q0.

Ở đây tôi quyết định chọn van tiết lưu cân bằng ngoài của hãng Danfoss cho hệ thống. Với các thông số sau:

+ Môi chất lạnh sử dụng: R22.

+ Năng suất lạnh: Q0 = 0.54 kW.

+ Nhiệt độ bay hơi t0 = -20 0C. Po= 2,456 bar.

+ Nhiệt độ ngưng tụ tk = 45 0C. Pk= 17.266 bar. Hiệu áp qua van là: Δ Pv = Pk – ( Po + ΔP1 + ΔP3 + ΔP4 )

Với - Δ Pv : Hiệu áp qua van.

- Pk, Po : Lần lượt là áp suất ngưng tụ và bay hơi.

-ΔP1: Tổn thất áp suất trên đường lỏng bao gồm tổn thất áp suất do độ cao, tổn thất ở phin lọc, mắt gas, van chặn, tổn thất áp suất trên đường lỏng từ bình chứa tới van tiết lưu, (bar).

-ΔP3 : Tổn thất áp suất trên hệ thống chia lỏng. - ΔP4 : Tổn thất áp suất trên dàn bay hơi.

Do hệ thống chủa chúng ta không có bộ phận chia lỏng nên ΔP3 = 0 bar, Tra bảng 10.4 [2] ta có tổn thất ở dường lỏng đứng từ dưới lên là 0,7 bar, tổn thất áp suất ở phin sấy lọc, mắt gas, van chặn …là 0,2 bar , tổn thất áp suất trên đường lỏng từ bình chứa tới van tiết lưu là 0,1 bar.

Vậy ΔP1 = 0,7 + 0,2 + 0,1 = 1 bar, ΔP3=0 bar, ΔP4=0,1bar. → Δ Pv = 17.266 – ( 2,456 + 1 + 0,1 ) =13.71 bar

Sử dụng phụ lục K1 [2] chọn van tiết lưu Kí hiệu : TX2/TEX 2 – 0.7

Hình 3.5 Van tiết lưu

3.4.5.4 Van chặn

Van chặn được lắp đặt tại các vị trí khác nhau để thực hiện nhiệm vụ đóng chặn hai đầu của một thiết bị để tiến hành tháo lắp và sửa chữa….Do trên cụm máy nén dàn ngưng đã được bố trí các van chặn trên từng cụm thiệt bị nên ta chỉ cần chọn như sau.

Từ sơ đồ hệ thống:

Chọn 1 van chặn có đường kính Ø = 8 mm trên đường hút từ dàn lạnh về máy nén. Chọn 1 van chặn có đường kính Ø =6 mm trên đường từ máy nén đến dàn lạnh. Các van được bố trí như trên hình vẽ sơ đồ thiết bị.

Van chặn có rất nhiều loại tùy thuộc vào vị trí lắp đặt, chức năng, công dụng, kích cỡ, môi chất, phương pháp làm kín, vật liệu chế tạo…. Theo chức năng, van chặn được chia ra làm các loại như : van chặn hút, van chặn đẩy, van lắp trên bình chứa, máy nén… Theo vật liệu: van đồng, van thép, van hợp kim..

3.5.4.5 Mắt xem gas

Mắt xem gas là kính quan sát lắp trên đường lỏng để quan sát dòng chảy môi chất lạnh có tác dụng: Báo hiệu đủ hay thiếu gas trong hệ thống, độ ẩm của môi chất, hay bụi bẩn vào môi chất…

Chọn 1 mắt Gas có đường kính Ø = 6 mm sau phin lọc.

Hình 4.7 Mắt xem gas

3.5.4.6 Bình chứa cao áp:

Công dụng:

Bình chứa cao áp dùng để chứa lỏng môi chất ở áp suất cao, nhiệt độ cao giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ, duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu. Nó được đặt ngay dưới bình ngưng và được cân bằng áp suất với bình ngưng bằng các đường cân bằng hơi và lỏng. Nó có tác dụng chứa toàn bộ lượng gas trong hệ thống khi cần sửa chữa bảo dưỡng.

Hình 3.8 Bình chứa cao áp

Bình chứa cao áp có cấu tạo gồm những phần cơ bản như sau: bình chứa chịu áp lực cao, đường vào cho gas lỏng lẫn hơi,đường ra của gas lỏng.

– Bình chứa chịu áp lực cao, bình này phải đảm bảo chịu được áp suất lớn hơn áp suất đầu đẩy máy nén.

– Đường vào bình chứa cao áp, gas lỏng và hơi từ dàn nóng vào bình chứa thông qua đường vào ở phía trên.

– Đường ra của gas lỏng, khi gas ra khỏi bình chứa cao áp phải đảm bảo lỏng 100% nên đường ra được đặt phía dưới đáy bình nhưng cách đáy bình một khoảng để không hút các mạt sắt, mạt đồng hay cặn trong hệ thống vào.

Nguyên lý hoạt động và chức năng của bình cao áp:

– Nguyên lý hoạt động: gas từ máy nén dạng hơi (hơi quá nhiệt) với nhiệt độ và áp suất cao được giải nhiệt ở dàn nóng, tại dàn nóng gas từ thể hơi sẽ chuyển sang thể lỏng (do gas nhả nhiệt cho môi trường). Khi gas tuần hoàn đến van tiết lưu thì không thể là lỏng 100% được do công suất giải nhiệt, do thời tiết, do dàn nóng bị dơ, bị bám bụi nên cần có thiết bị để chứa lỏng nhằm đảm bảo lỏng 100% khi đến van tiết lưu chính vì thế bình chứa cao áp được đưa vào.

– Tại sao cần 100% lỏng qua van tiết lưu? Van tiết lưu có nhiệm vụ giảm áp suất từ áp cao về áp thấp và chỉ có dụng với gas ở trạng thái lỏng chính vì thế van tiết lưu sẽ không có tác dụng nếu tiết lưu gas ở thể hơi hoặc thể lỏng có lẫn hơi.

– Chức năng của bình chứa cao áp: bình chứa cao áp có chức năng chính là đảm bảo lỏng 100% trước khi vào van tiết lưu. Ngoài chức năng trên thì bình chứa cao áp còn là nơi chứa gas lỏng để giảm chi phí khi thực hiện quá trình di dời dàn nóng, dàn lạnh, thay van tiết lưu. Việc thu hồi gas lạnh là rất cần thiết để tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường nên việc có bình chứa cao áp là điều tất yếu.

– Mặc dù bình chứa cao áp đảm bảo lỏng 100% đến van tiết lưu nhưng có một số trường hợp vẫn phải thận trọng. Trường hợp dàn nóng quá dơ, khi môi chất lạnh không thể trao đổi nhiệt được với không khí nhờ chức năng giải nhiệt của dàn nóng thì cho dù có bình chứa cao áp đi nữa thì lúc này hơi không ngưng tụ được làm cho toàn bộ thể tích trong bình chứa cao áp là hơi => Van tiết lưu không tiết lưu hơi mà cho qua trực tiếp dẫn đến toàn hệ thống bị ảnh hưởng rất nghiêm trọng, làm giảm công suất lạnh rất nhiều và thậm chí làm chết máy nén.

3.5.4.7 Van điện từ

Van điện từ là van chặn được điều khiển bằng lực điện từ. Khi có điện cuộn dây sẽ sinh ra lực điện từ hút lõi thép và đẩy van lên, van điện từ mở ra để cho dòng môi chất đi qua, khi không có điện van điện từ đóng lại ngăn không cho dòng môi chất đi qua. Van chỉ có hai chế độ đóng và mở.

Chú thích :

1. thân van làm bằng đồng, inox hoặc nhựa

2. Môi chất : khí ( khí nén, gas .. ) chất lỏng ( nước dầu … ) 3. Ống rỗng ( lưu chất chưa qua)

4. Vỏ ngoài cuộn hít ( để bảo vệ cuộn điện) 5. Cuộn từ

6. Dây điện được kết nối với nguồn điện bên ngoài

7. Trục van làm kín bình thường lò xo ở số 8 sẽ tác động ép kín làm cho van ở trạng thái đóng

8. Lò xo

9. Khe hở để lưu chất đi qua

3.5.4.8 Phin lọc

Nhược điểm cơ bản của các loại gas lạnh là không hòa tan nước nên rất dễ gây tắc âm trong ống mao và van tiết lưu vì đường kính trong ống rất nhỏ. Đối với R12 chỉ cần một lượng nước tương đương 15mg đủ để gây tắc ống

Sự có mặt của nước trong hệ thống gây nhiều phiền toái cũng như kết hợp với dầu, gas và chất bẩn, thành phần khác nhau trong hệ thống lạnh tạo thành axit, bùn, nhũ tương gây hoen rỉ, ăn mòn thiết bị.

Việc lắp phin lọc trong hệ thống giúp giữ lại các chất cặn bẩn, tạp chất ăn mòn thiết bị

Chương 4

CHẾ TẠO VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH 4.1 Tiến trình thực hiện mô hình thí nghiệm

Các bước tiến hành do nhóm định hướng thực hiện : 1: Mua nguyên vật liệu

2: Đo đạt kích thước hàn lắp bộ khung mô hình

3: Phân chia vị trí cố định máy nén, bình tách lỏng, dàn nóng, đồng hồ áp … 4: Trọn tủ cấp đông và cố định tủ

5: Vẽ sơ đồ và lắp đặt tủ điều khiển

6: Hàn ống đồng, xả cặn rồi kết nối vào thiết bị 7: Kết nối IoT vào với hệ thống tủ điều khiển

8: Đấu điện vào máy và đo thử dòng phòng trường hợp đấu sai 9: Chạy thử máy kiểm tra lại áp suất, dòng, nhiệt độ

Trong quá trình tính toán và thiết kế mô hình nhóm đã thống nhất các yếu tố cần thiết rằng:

Mô hình cần đảm bảo độ tiện lợi khi di dời hoặc vận chuyển nên cần nhỏ gọn nhẹ nhàng tránh khó khăn trong quá trình vận chuyển hơn nữa bền chặt, đẹp, đảm bảo đạt được các thông số đề tài yêu cầu và an toàn khi vận hành mô hình

Tiến trình hoạt động lắp đặt mô hình:

Tiến trình lắp đặt thiết bị

Thời gian thực hiện

Thời gian

hoàn thành Công việc và kết quả

Khung, đế mô hình Ngày 5/ 11 Ngày 8/11 Đúng tiến độ

Tủ cấp đông Ngày 9/11 Ngày 13/11 Cải tạo lại goăng cửa, xử lý xì dàn lạnh

Máy nén, bình chứa cao áp, dàn nóng, đồng hồ áp suất…

Ngày 14/11 Ngày 21/11 Máy nén không đủ công suất thay máy

Test áp, xả cặn và thử xì hệ thống

Ngày 21/11 Ngày 22/11 Trong quá trình test áp và thử xì phát hiện lỡi xì mối hàn ở giàn lạnh

Vẽ mạch, lắp ráp tủ điện

Ngày 22 /11 Ngày 10/12 Sau khi hoàn thiện kết nối các thiết bị trong tủ điện kết nối

chạy, đèn báo đóng ngắt máy không hợp lý. Tiến hành đấu nối lại mạch

Kết nối IoT vào hệ thống điện

Ngày 10/12 Ngày 11/12

Nạp gas và chạy thử

Ngày 11/12 Ngày 20/12 Sau khi nạp gas chạy thử máy nén không đủ công suất làm lạnh tới nhiệt độ mong muốn, tiến hành đổi máy nén

( máy cũ 0.5hp đổi máy 1hp)

4.1.2 Lắp đặt khung mô hình

Ngày 5/11 – 8/11 nhóm tiến hành đo đạc và hàn phần khung Kích thước thực tế :

Chiều cao : 1m Chiều dài : 1m20 Chiều rộng : 55cm

Vật liệu chính nhóm sử dụng là sắt hộp mạ kẽm để hàn khung và ván gỗ ép dùng làm phần nền

Để mô hình đi chuyển thêm dễ dàng nhóm đã gắn thêm 6 bánh xe để dễ dàng di chuyển mô hình khi sử dụng .

Hình 4.2 Khoan lỗ định vị

Kế đó ngày 8/11 nhóm ướm thử thiết bị để lấy dấu thực hiện phân chia và khoan lỗ định vị vị trí cố định của các thiết bị

4.2 Kho trữ đông

Kho trữ đông là một thiết bị rất phổ biến trong các ngành thủy hải sản và thực phẩm. Nó mang một vai trò rất quan trọng để quyết định đến chất lượng của sản phẩm sau khi chế biến và để đảm bảo chất lượng sản phẩm không bị thay đổi trong quá trình vận chuyển và đến khi tới tay người tiêu dùng. Có rất nhiều loại kho trữ đông và nhiều kích thước khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng. Nhưng điểm chung là đều sử dụng gió cưỡng bức để trao đổi nhiệt và làm đông sản phẩm. Nhiệt độ kho lạnh trữ

đông thường trong khoảng nhiệt độ -12 . Với nhu cầu thực nghiệm xác định thời gian trữ đông thì nhóm quyết định chọn tủ với kích thước nhỏ với một khay đựng và có thể