a) Lưu lượng bơm
Ta có lưu lượng qua bơm dịch là m = 0,2325 kg/s, thể tích riêng v = 0,00143 m3/kg Với tổng thể tích ống là Vống = 0,4691 m3
Như vậy với lưu lượng trên để bơm đầy thể tích ống tất cả dàn lạnh thì cần thời gian xấp xỉ là 24 phút. Sau khi khởi động thời gian để đạt nhiệt độ theo yêu cầu là khoảng
127 từ 5 – 10 phút. Như vậy ta phải sử dụng bơm với lưu lượng cao hơn. Với việc bơm đầy thể tích ống của tất cả dàn lạnh trong 5 – 10 phút thì ta có lưu lượng Q = 2,8 – 5,6 m3/h
b) Cột áp bơm
Do không biết chính xác chiều dài đường ống cho nên ta dựa vào bản vẽ ước lượng chiều dài đường ống tại bơm dịch dàn lạnh -470C là:
+ Đường ống đẩy : 9 mét cao và 5 mét ngang + Đường ống hút : 9 mét cao và 5 mét ngang Như vậy ta có thể chọn H1 ≈ 19 m
Ta có: H2 = ∆Pms + ∆Pcb ,m Với:
∆Pms = A . L . Q2 ,m – tổn thất ma sát. [TL7]
A – sức cản ma sát từ ống dựa vào [TL7] bảng 14 mục 6.15
Với vận tốc chảy trong ống ω = 0,5 (m/s) ta nhận A với hệ số k trong bảng 15 mục 6.15 với k = 1,15
L – tổng chiều dài ống, m
V – Lưu lượng, l/s hoặc m3/s tùy thuộc vào đường kính ống Với đường ống đẩy có đường kính 25A với A.k = 0,502 Với đường ống hút có đường kính 125A với A.k = 0,0001
∆Pms = A . L . Q2 = [(14.0,0001) + (14.0,502)]. Q2 = 7,03 Q2
∆Pcb = 20%.∆Pms – tổn thất qua co, tê trên toàn hệ thống. Mục 6.16 [TL7] đối với cấp nước phục vụ sản xuất.
H2 = 7,03.V2 + 0,2.7,03.Q2 = 8,4.Q2
128
5.3.2 Bơm dịch dàn lạnh -250C
a) Lưu lượng bơm
Ta có lưu lượng qua bơm dịch là m = 0,81 kg/s, thể tích riêng v = 0,00147 m3/kg Với tổng thể tích ống là Vống = 8.0,1737 + 16.0,0777 = 2,6328 m3
Như vậy với lưu lượng trên để bơm đầy thể tích ống tất cả dàn lạnh thì cần thời gian xấp xỉ là 37 phút. Sau khi khởi động thời gian để đạt nhiệt độ theo yêu cầu là khoảng từ 5 – 10 phút. Như vậy ta phải sử dụng bơm với lưu lượng cao hơn. Với việc bơm đầy thể tích ống của tất cả dàn lạnh trong 5 – 10 phút thì ta có lưu lượng Q = 16 – 32 m3/h.
b) Cột áp bơm
Do không biết chính xác chiều dài đường ống cho nên ta dựa vào bản vẽ ước lượng chiều dài đường ống tại bơm dịch dàn lạnh -250C là:
+ Đường ống đẩy : 12 mét cao 250 mét ngang + Đường ống hút : 12 mét cao và 250 mét ngang Như vậy ta có thể chọn H1 ≈ 74 m
Ta có: H2 = ∆Pms + ∆Pcb ,m Với:
∆Pms = A . L . Q2 ,m – tổn thất ma sát. [TL7] A – sức cản ma sát từ ống dựa vào [TL7] bảng 6.15
Với vận tốc chảy trong ống ω = 0,5 (m/s) ta nhận A với hệ số k trong bảng 15 mục 6.15 với k = 1,15
L – tổng chiều dài ống, m
V – Lưu lượng, l/s hoặc m3/s tùy thuộc vào đường kính ống
Với đường ống đẩy có đường kính 80A, 65A, 50A có sức cản ma sát sau khi nhân hệ số k lần lượt là:
129 Với đường ống hút có đường kính 200A và 250A có sức cản ma sát sau khi nhân hệ số k lần lượt là:
A4 = 10,66 ; A5 = 2,97
∆Pms = A . L . Q2 = [[(L/3) . (A1+A2+A3)] . Q2] + [[(L/2) . (A4+A5)] . (Q/1000)2]
∆Pms = 0,483 . Q2
∆Pcb = 20%.∆Pms – tổn thất qua co, tê trên toàn hệ thống. Mục 6.16 [TL7] đối với cấp nước phục vụ sản xuất.
H2 = 0,483.Q2 + 0,2.0,483.Q2 = 0,58.Q2
H= H1 + H2 = 74 + 0,58 .Q2 (l/s), m
5.3.3 Bơm dịch dàn lạnh -50C
a) Lưu lượng bơm
Ta có lưu lượng qua bơm dịch là m = 0,658 kg/s, thể tích riêng v = 0,00156 m3/kg Với tổng thể tích ống là Vống = 16.0,0777 = 1,2432 m3
Như vậy với lưu lượng trên để bơm đầy thể tích ống tất cả dàn lạnh thì cần thời gian xấp xỉ là 20 phút. Sau khi khởi động thời gian để đạt nhiệt độ theo yêu cầu là khoảng từ 5 – 10 phút. Như vậy ta phải sử dụng bơm với lưu lượng cao hơn. Với việc bơm đầy thể tích ống của tất cả dàn lạnh trong 5 – 10 phút thì ta có lưu lượng Q = 8 – 15 m3/h.
b) Cột áp bơm
Do không biết chính xác chiều dài đường ống cho nên ta dựa vào bản vẽ ước lượng chiều dài đường ống tại bơm dịch dàn lạnh -250C là:
+ Đường ống đẩy : 9 mét cao 120 mét ngang + Đường ống hút : 9 mét cao và 120 mét ngang Như vậy ta có thể chọn H1 ≈ 42 m
Ta có: H2 = ∆Pms + ∆Pcb ,m Với:
130 ∆Pms = A . L . Q2 ,m – tổn thất ma sát. [TL7]
A – sức cản ma sát từ ống dựa vào [TL7] bảng 6.15
Với vận tốc chảy trong ống ω = 0,5 (m/s) ta nhận A với hệ số k trong bảng 15 mục 6.15 với k = 1,15
L – tổng chiều dài ống, m
V – Lưu lượng, l/s hoặc m3/s tùy thuộc vào đường kính ống
Với đường ống đẩy có đường kính 80A có sức cản ma sát sau khi nhân hệ số k là: A = 0,00134
Với đường ống hút có đường kính 125A có sức cản ma sát sau khi nhân hệ số k là: A= 0,0001
∆Pms = A . L . V2 = [(0,00134.129) + (0,0001.129)].Q2
∆Pms = 0,186 . Q2
∆Pcb = 20%.∆Pms – tổn thất qua co, tê trên toàn hệ thống. Mục 6.16 [TL7] đối với cấp nước phục vụ sản xuất.
H2 = 0,186.Q2 + 0,2.0,186.Q2 = 0,223.Q2
131
5.3.4 Kiểm tra bơm dịch so với bản vẽ
Bảng 5.8: Bảng so sánh thông số của bơm dịch so với bản vẽ
Vị trí Tính toán Bản vẽ Nhận xét
Lưu lượng bơm dịch
dàn lạnh -470C, m3/h 2,8 – 5,6 6
Thực tế ta không biết chính xác thời gian bơm hoàn thành một chu trình tuần hoàn. Ta lấy bằng thời gian tối thiểu để phòng lạnh đạt đủ nhiệt độ yêu cầu (5 - 10phút). Cột áp bơm dịch dàn
lạnh -470C, m 23 - 38 36
Tính toán dựa trên sự ước lượng chiều dài đường ống dựa theo bản vẽ.
Lưu lượng bơm dịch
dàn lạnh -320C, m3/h 16 - 32 24
Thực tế ta không biết chính xác thời gian bơm hoàn thành một chu trình tuần hoàn. Ta lấy bằng thời gian tối thiểu để phòng lạnh đạt đủ nhiệt độ yêu cầu (5 - 10phút). Cột áp bơm dịch dàn
lạnh -320C, m 85 - 120 86
Tính toán dựa trên sự ước lượng chiều dài đường ống dựa theo bản vẽ.
Lưu lượng bơm dịch
dàn lạnh -20C, m3/h 8 - 15 24
Thực tế ta không biết chính xác thời gian bơm hoàn thành một chu trình tuần hoàn. Ta lấy bằng thời gian tối thiểu để phòng lạnh đạt đủ nhiệt độ yêu cầu (5 - 10phút). Cột áp bơm dịch dàn
lạnh -20C, m 43 - 46 86
Tính toán dựa trên sự ước lượng chiều dài đường ống dựa theo bản vẽ.
132
CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN – KIỂM TRA CÁC VAN TRONG HỆ THỐNG BẰNG PHẦN MỀM DANFOSS
6.1 Van chặn 6.1.1 Van chặn STC 6.1.1 Van chặn STC
a) Khái niệm
STC là van có chức năng đóng hoặc mở để cho môi chất lưu thông trong hệ thống. Van được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng làm lạnh công nghiệp như sửa chữa và bảo trì các thiết bị.
Kí hiệu trong bản vẽ:
b) Phân loại
►Van chặn thẳng
Lắp đặt trên đường ống thẳng, gồm có 2 loại: van có tay van sử dụng cho các hệ thống lạnh lớn, sử dụng thường xuyên và van không có tay van (dạng nắp) cho các hệ thống ít sử dụng.
Hình 6.1: Van chặn thẳng dạng không có tay van (a) và có tay van (b) Nguồn:[ https://store.danfoss.com]
133
►Van chặn góc
Lắp đặt tại các đường ống có co 90o . Van chặn góc cũng có 2 dạng là van có tay van và không có tay van.
Hình 6.2: Van chặn góc dạng không có tay van (a) và có tay van (b) Nguồn:[ https://store.danfoss.com]
c) Cấu tạo
Hình 6.3: Cấu tạo van chặn STC 15-40 Nguồn:[ [https://assets.danfoss.com]
134 Trong đó: 1. Nắp bảo vệ 5. Vòng đệm
2. Đệm nắp 6. Côn van
3. Tay van 7. Miếng đệm
4. Nắp nịt
d) Nguyên lý hoạt động
Van chặn được kết nối với đường ống ở vị trí cửa van, tại đó có miếng đệm và vòng kín để chống rò rỉ. Ở giữa 2 cửa van là côn van được kết nối với kim van và tay van ở phía trên. Khi xoay tay van theo ngược chiều kim đồng hồ thì côn van mở ra cho phép lưu chất lưu thông, khi xoay ngược lại theo chiều ngược kim đồng hồ thì côn van đóng lại ngăn lưu chất đi qua.
6.1.2 Kiểm tra bằng phần mềm Coolselecter2
135
a) Van STC100A trên đường ống đẩy môi chất
- Bước 1: Ta mở phần mềm Coolselecter2 của Danfoss
Hình 6.5: Hình ảnh hiển thị khi mở Coolselecter2
- Bước 2: Ta chuyển đội đơn vị về đơn vị tiêu chuẩn International
136 - Bước 3: Nhấp chọn biểu tượng
- Bước 4: Chọn vị trí van trên đường ống theo bản vẽ và nhập các thông số cần thiết.
+ Chọn môi chất R717 (amonia)
+ Cooling Capacity (Công suất làm lạnh) + Evaporation Temperature (Nhiệt độ bay hơi) + Condensation Temperature ( Nhiệt độ ngưng tụ) + Subcooling ( Độ quá lạnh)
+ Superheat ( Độ quá nhiệt)
Hình 6.7: Phần mềm hiển thị sau khi tính toán hoàn tất
Bước 5: Ta chọn loại van tương ứng SVA straight ( do phần mềm đã cập nhật nên van STC đã không còn hiển thị, van SVA có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương tự như van STC). Sau đó, ta chọn ô Reportđể xuất thông tin chi tiết về van tối ưu nhất.
137
Hình 6.8: Hình ảnh trang 1/2 của phần mềm
Hình 6.9: Hình ảnh trang 2/2 của phần mềm
138
b) Van STC 150A trên đường ống hút môi chất
- Thực hiện các bước tương tự như trên, ta được:
Hình 6.10: Phần mềm hiển thị sau khi tính toán hoàn tất
- Ta chọn loại van tương ứng SVA straight ( do phần mềm đã cập nhật nên van STC đã không còn hiển thị, van SVA có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương tự như van STC). Sau đó, ta chọn ô Reportđể xuất thông tin chi tiết về van tối ưu nhất.
139
Hình 6.11: Hình ảnh trang 1/2 của phần mềm
Hình 6.12: Hình ảnh trang 2/2 của phần mềm
140
6.1.3 Van chặn SVA
a) Khái niệm
SVA là loại van chặn có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương tự như van STC có nhiệm đóng hoặc mở để môi chất lưu thông trong hệ thống để dễ dàng sửa chữa và bảo trì. Gồm 2 loại chính là van cổ tiêu chuẩn và van cổ dài.
Kí hiệu trong bản vẽ :
Hình 6.13: Van chặn SVA dạng thẳng và dạng góc 90⁰ Nguồn:[ [https://assets.danfoss.com]
► Ưu điểm của van chặn SVA so với van chặn STC:
- Nắp bảo vệ van được thiết kế đảm bảo kín và chịu được độ rung cao trong hệ thống, đặc biệt trong đường đẩy.
141 - Dễ dàng sửa chữa khi xảy ra hư hỏng do van có thể thay thế mặt bích mà không cần hàn, cắt.
- Có thể thay đổi chức năng van bằng việc thay đổi mặt bích của van bằng một mặt bích khác có chức năng khác như: van điều áp, van một chiều, bộ lọc,…
b) Cấu tạo
Hình 6.14: Cấu tạo van chặn SVA-S SS15-40 Nguồn:[[https://assets.danfoss.com]
Trong đó:
1. Thân van; 2,3. Mặt bích; 4. Kim van; 5. Côn van; 6. Nắp van ; 7. Đĩa đệm; 8. Nắp bịt; 9,10,11. Vòng đệm; 12. Bu-lông; 13. Miếng đệm; 14. Tay xoay.
142
6.2 Van một chiều Non-Return Valve (NRV)
Van một chiều kiểu piston NRV được thiết kế để lắp đặt trong các hệ thống lạnh thương mại và trong các hệ thống điều hòa không khí dân dụng hoặc công nghiệp. Chúng được sử dụng để kiểm soát dòng chảy một chiều của môi chất lạnh và ngăn chặn dòng chảy ngược. NVR được lắp đặt trên đường ống thẳng hoặc ở các góc 90⁰.
Kí hiệu trong bản vẽ:
a) Cấu tạo
Hình 6.15: Cấu tạo van một chiều NRV Nguồn:[[https://assets.danfoss.com]
Trong đó: 1. Đường ống nối; 2,3. Vòng đệm; 4. Đĩa teflon; 5. Piston; 6. Lò xo; 7. Thân van; 8. Trục piston; 9. Đĩa cố định; 10. Vỏ
143
b) Nguyên lý hoạt động
Khi lưu chất đi vào đầu vào của van, lực chảy tác động lên piston nhờ thắng lực lò xo mà piston mở ra, cho môi chất đi qua đầu bên kia của van. Khi không có lưu chất, piston đóng lại do không có lực tác động lên lò xo, đĩa teflon giúp cho piston trở về vị trí cũ mà không bị va đập.
6.3 Van tiết lưu tay REG
a) Khái niệm
Van REG là một loại van dùng để điều chỉnh lưu lượng môi chất bằng tay, chủ yếu được sử dụng ở các vị trí đường ống có lỏng môi chất như sau bơm dịch hoặc sau van điện từ tùy mục đích sử dụng. Ngoài ra, van này cũng có thể hoạt động như một van chặn bình thường ở vị trí đóng hoàn toàn.
Kí hiệu trong bản vẽ:
Hình 6.16: Van tiết lưu tay REG Nguồn:[[https://assets.danfoss.com/]
b) Phân loại
Van REG của Danfoss được phân ra thành 2 dòng REG-SA và REG-SB để đáp ứng các mục đích khác nhau trong việc điều chỉnh lượng môi chất trong hệ thống. Theo catalouge của hãng DANFOSS thì :
144 + REG-SA có tác dụng tiết lưu điều chỉnh áp suất dòng chảy.
+ REG-SB có tác dụng giúp ổn định dòng lưu lượng trước khi vào dàn lạnh. Có 2 kiểu là dạng thẳng và dạng góc 90⁰.
Hình 6.17: Sơ đồ vị trí lắp đặt van REG trong hệ thống Nguồn:[https://assets.danfoss.com]
Van tiết lưu tay được đặt sau bơm dịch để kiểm soát mức lỏng cho hê thống. Van tiết lưu tay REG có ưu điểm là kim van có độ chính xác cao để có thể dễ dàng điều chỉnh lưu lượng môi chất. Ngoài ra thì van tiết lưu tay REG còn có thể thay thế mặt bích của van để thay đổi chức năng của van giống như van chặn SVA.
145
c) Cấu tạo
Hình 6.18: Cấu tạo van REG-SA và REG-SB 15-40A Nguồn:[https://assets.danfoss.com]
1. Thân van; 2. Mặt bích; 3. Nắp đệm; 4. Kim van; 5. Côn van; 6. Đĩa đệm; 7. Miếng đệm; 8. Nắp bịt; 9,10,11. Vòng đệm; 12. Bu-lông; 13. Nắp bảo vệ.
Van tiết lưu tay rất thích hợp cho các hệ thống lạnh có công suất lớn, có lưu lượng ổn định. Tuy nhiên, khi sử dụng van tiết lưu tay cần kết hợp với van điện từ ở phía trước vì khi có sự cố xảy ra, môi chất lỏng có thể tràn ngược lại máy nén do van tiết lưu tay phải đóng mở bằng tay.
Nhược điểm của van tiết lưu tay là chỉ sử dụng với lưu lượng môi chất ổn định, không thích hợp cho các hệ thống có tải thay đổi liên tục ở dàn bay hơi.
146
6.3.1 Tính toán chọn van tiết lưu tay trước khi vào bình chứa
Hệ thống sử dụng tất cả van thuộc hãng DANFOSS của Đan Mạch, van tiết lưu tay của hãng này có kí hiệu REG-SA và REG-SB. Cả hai ký hiệu này đặc trưng cho hai chức năng của van tiết lưu tay REG. Theo [TL14] thì :
REG-SA có tác dụng tiết lưu điều chỉnh áp suất dòng chảy.
REG-SB có tác dụng giúp ổn định dòng lưu lượng trước khi vào dàn lạnh.
a) Tính kiểm tra van tiết lưu tay tại bình chứa hạ áp -470C
Ta có:
Lưu lượng môi chất trước khi vào bình chứa là m = 0,2325 kg/s Độ giáng áp: ∆p = 2,0765 bar
Khối lượng riêng môi chất trước khi vào bình chứa là: ρ = 657,9 kg/m3
Dựa vào catalouge “Hand operated regulating valves” của Danfoss [TL14] ta có:
𝑘𝑣 = 𝑚
√𝜌. 1000. ∆𝑝, 𝑚 3/ℎ
m – Lưu lượng môi chất qua van, kg/h