CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN – KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ PHỤ
4.8 Hệ thống máy nén trục vít sử dụng bộ economizer
4.8.1 Khái niệm máy nén trục vít
Máy nén trục vít là một loại máy nén pittong quay, hai trục quay nằm song song với nhau có răng xoắn theo hình ốc. Hai trục nằm gọn trong thân máy có cửa hút và cửa đẩy bố trí ở hai đầu thân. Hai trục chính là hai roto, một trục chính (lồi) và một trục phụ (lõm) có 4 – 6 răng xoắn. Khi hai trục quay, thể tích đầu cuối trục vít giới hạn giữa hai răng giảm dần thực hiện q trình nén. Mơi chất được nén qua các rãnh giữa hai trục và di chuyển từ đầu đến cuối thân trục. Hai trục vít khi quay trong thân máy không hề tiếp xúc với nhau và không tiếp xúc với thân máy, khoang nén được giữ kín bằng dầu bơi trơn.
Vì vậy, các chi tiết chuyển động trong máy nén trục vít rất ít khi bị mịn, mơi chất có nhiệt độ cuối tầm nén thấp vì nhiệt lượng của mơi chất sinh ra trong q trình nén được làm mát bởi dầu bơi trơn và thải ra ngồi.
So với loại máy nén piston thì máy nén trục vít có cơng suất cao hơn rất nhiều, năng suất hút lý thuyết có thể đạt đến 10000 m3/h.
- Ưu điểm của máy nén trục vít:
Cấu tạo đơn giản, số lượng chi tiết chuyển động khá ít, ít gây mài mịn do hai trục khơng tiếp xúc với nhau, dẫn đến tuổi thọ cao, khoang nén kín do dầu.
Dễ lắp đặt và sử dụng, ít gây tiếng ồn và rung động do các chi tiết chuyển động êm ái và mượt.
Năng suất lạnh có thể được điểu chỉnh và giảm tải từ 100% xuống còn 10% tùy theo yêu cầu sử dụng, tiết kiệm được năng lượng.
So với máy nén piston, tỷ số nén của máy nén trục vít cao hơn, có thể đạt đến П = 20, nhiệt độ cuối tầm nén thấp hơn.
Khơng có van hút và van đẩy nên sẽ khơng có khơng gian chết, khơng có tổn thất áp suất hút và đẩy. Đặc biệt, máy nén trục vít khơng bị ảnh hưởng nếu hút phải lỏng, khơng gây ra hiện tượng thủy kích.
111
- Nhược điểm của máy nén trục vít:
Cơng nghệ gia cơng phức tạp và địi hỏi sự tỉ mỉ ở từng chi tiết, vì vậy giá thành sẽ cao hơn các loại máy nén khác.
Có trang bị thêm nhiều hệ thống bơm dầu, làm mát dầu, phun dầu, tăng thêm giá thành và khơng gian lắp đặt.
Hiện nay có rất nhiều hang chế tạo và lắp đặt máy nén trục vít được rất nhiều sự tin cậy và hài lịng như MYCOM, Bitzer. Ngồi kiểu máy nén trục vít hai trục được sử dụng rộng rãi, người ta đã tiến hành nghiên cứu thêm loại máy nén trục vít sử dung một trục. Đặc điểm của loại máy nén này là chỉ có một trục vít và có thêm hai bánh răng ở hai bên sườn của trục vít để ngăn cách khoang nén và khoang hút.
4.8.2 Khái niệm bộ Economizer trong máy nén trục vít
a. Khái niệm
Economizer là một hệ thống hoặc một đơn vị (thiết bị) riêng lẻ có tác dụng làm giảm lượng tiêu thụ năng lượng và tăng hệ số làm lạnh từ đó cải thiện hiệu suất làm lạnh của hệ thống.
Bộ economizer được sử dụng trong lị hơi cũng có tác dụng tương tự nhưng nguyên lý hoạt động khác nhau. Đối với hệ thống lạnh, bộ economizer xuất hiện cùng với máy nén trục vít. Sở dĩ máy nén trục vít có thể trang bị được bộ economizer bởi vì một trong những tính năng đặc biệt của máy nén trục vít là cho phép kết nối tải bên phía vỏ máy nén. Vì vậy, bộ economizer có thể trang bị trực tiếp lên hệ thống máy nén trục vít, làm cho cơng suất của máy nén tăng lên một lượng tương đối nhỏ và cải thiện hiệu suất của hệ thống.
Hiện nay, có rất nhiều hãng sản xuất máy nén có sản xuất loại máy nén trục vít có trang bị bộ economizer như Refcomp, MyCom, Bitzer và York.
b. Phân loại Economizer
Có hai loại economizer được sử dụng phổ biến trong các hệ thống lạnh là Flash Tank Economizer (FTE) và Liquid SubCooling Economizer (LSE). Cả 2 loại này tuy khác nhau về hình dạng và nguyên lý hoạt động nhưng đều có tác dụng làm tăng hiệu suất của hệ thống và tiết kiệm năng lượng.
112
+ Flash Tank Economizer
Với hệ thống sử dụng loại economizer này, FTE được gắn vào đầu ra của dàn ngưng tụ, môi chất sau khi ra khỏi dàn ngưng sẽ đi qua van tiết lưu thứ nhất vào bộ FTE, được làm mát xuống áp suất trung gian nhờ áp suất hơi hỗn hợp trong bộ FTE, hơi môi chất ở nhiệt độ và áp suất trung gian đi về đầu hút của máy nén, thực hiện quá trình nén tiếp theo, phần mơi chất lỏng ở đáy bình ở dạng lỏng bão hịa tiếp tục đi qua van tiết lưu thứ hai đi đến dàn bay hơi thực hiện quá trình bay hơi.
Hình 4.11: Đồ thị P-H của chu trình sử dụng bộ FTE Nguồn:[ Screw Compressor, Taiwan] Nguồn:[ Screw Compressor, Taiwan]
Với việc sử dụng bộ FTE, hiệu suất của hệ thống được tăng lên đáng kể và giảm được lượng tiêu thụ năng lượng, cũng như tăng một ít cơng suất máy nén, giảm nhiệt độ cuối tầm nén.
Điều đó được chứng minh bằng đồ thị P-H và các so sánh trực tiếp với hệ thống không sử dụng bộ FTE. Để chứng minh cho việc sử dụng bộ FTE làm tăng hiệu suất của hệ thống, người ta so sánh hai đồ thị của hai hệ thống giống nhau nhưng một hệ thống có sử dụng bộ FTE.
113 Thật vây, đối với hệ thống có sử dụng bộ FTE, hơi mơi chất ở áp suất trung gian đi về máy nén làm giảm cơng nén, cịn mơi chất lỏng ở đáy bình tiết lưu về thiết bị bay hơi làm tăng thêm nhiệt lượng q0 ở bình bay hơi, từ đó làm tăng hệ số làm lạnh và tiết kiệm năng lượng.
+ Liquid Subcooled Economizer (LSE)
Cũng giống như bộ FTE, loại Liquid Subcooled Economizer (bộ eco làm quá lạnh lỏng) được gắn trực tiếp sau thiết bị ngưng tụ trong hệ thống, môi chất sau khi ngưng tụ đi vô bộ LSE qua hai đường: một đi vào ống xoắn bên dưới đáy bình, một đi qua van tiết lưu thứ nhất đi vào bình ở dạng hỗn hợp hơi và lỏng, mơi chất ở dạng lỏng ở đáy bình nhận nhiệt từ lượng lỏng ở trong ống xoắn sau đó bay hơi, kết hợp với phần hơi ở phần trên bình ở áp suất và nhiệt độ trung gian đi về đầu hút của máy nén thực hiện quá trình nén tiếp theo, phần lỏng trong ống xoắn sau khi được quá lạnh đi qua van tiết lưu thứ hai đi vào thiết bị bay hơi.
Hình 4.12: Đồ thị P-H của chu trình sử dụng bộ LSE Nguồn:[ Screw Compressor, Taiwan] Nguồn:[ Screw Compressor, Taiwan]
114 So với loại economizer FTE, môi chất đi vào thiết bị bay hơi là mơi chất ở dạng lỏng q lạnh. Vì lượng hơi từ bình eco về máy nén là lượng hơi trung gian có nhiệt độ và áp suất trung gian do được làm mát khơng hồn tồn, điều đó làm cho cơng nén của máy nén trục vít nhỏ hơn so với khơng sử dụng bộ eco.
Ta có đồ thị P-H của chu trình sử dụng bộ eco LSE, trong hình có thể thấy được hiệu suất của hệ thống được cải thiện do sự quá lạnh của lượng lỏng ở bình eco.