Thông số ban đầu
Năng suất lạnh: 𝑄0 = 1005,8 kW Nhiệt độ bay hơi: 𝑡𝑜 = −32℃ Nhiệt độ ngưng tụ: 𝑡𝑘 = 35℃
65 Tra bảng tính chất nhiệt động của NH3 ở trạng thái bão hòa [TL4, tr.303-311] ta có:
P0 = 1,0828 (bar) Pk = 13,503 (bar) Suy ra:
Ptg = √𝑝0. 𝑝𝑘 = 1,0828 . 13,503 = 3,824 (bar)
Tra bảng tính chất nhiệt động của NH3 ở trạng thái bão hòa [TL4, tr.303-311], suy ra: ttg = -3 (°C)
Hình 3.5: Đồ thị lgp-h và T-s của chu trình kho lạnh -250C
Điểm 1’:
t1’ = t0 = -32 (°C)
Tra bảng tính chất nhiệt động của NH3 ở trạng thái bão hòa [TL4, tr.303-311], suy ra: p1’ = 1,0828 (bar)
v1’ = 1,055 (m3/kg) h1’ = 1419,6 (kJ/kg) s1’ = 6,0961 (kJ/kg.K)
Điểm 1:
Nhiệt độ hơi hút th là nhiệt độ hơi trước khi vào máy nén. Nhiệt độ hơi hút bao giờ cũng phải lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng.
66 th = t0 + ∆th
Với môi chất NH3 thì ∆th = 5 – 15 °C. Chọn ∆th = 5 [TL1, tr.208] t1 = th = t0 + ∆th = t1’ + 5 = -32 + 5 = -27 (°C)
p1 = p1’ = 1,0828 (bar)
Tra bảng tính chất nhiệt động của hơi quá nhiệt NH3 [TL4, tr.312-326], suy ra: v1 = 1,0808 (m3/kg) h1 = 1430,94 (kJ/kg) s1 = 6,1428 (kJ/kg.K) Điểm 2: p2 = ptg = 3,824 (bar) s2 = 6,1428 (kJ/kg.K)
Tra đồ thị lgp-h môi chất NH3, suy ra: t2 = 56,69 (°C)
v2 = 0,40963 (m3/kg) h2 = 1602,64 (kJ/kg)
Điểm 4:
Nhiệt độ cuối tầm nén của máy nén trục vít thấp do dầu được phun tràn trong khoang nén và dầu đã hấp thụ bớt lượng nhiệt sinh ra trong quá trình nén. Do đó nhiệt độ cho phép là 90 °C. t4 = 90 (°C)
p4 = pk = 13,503 (bar)
Tra bảng tính chất nhiệt động của hơi quá nhiệt NH3 [TL4, tr.312-326], suy ra: v4 = 0,12239 (m3/kg)
67 s4 = 5,6801 (kJ/kg.K)
Điểm 5:
t5 = tk = 35 (°C)
Tra đồ thị lgp-h môi chất NH3, suy ra: p5 = 13,503 (bar) v5 = 0,0017 (m3/kg) h5 = 362,33 (kJ/kg) s5 = 1,5539 (kJ/kg.K) Điểm 6: P6 = ptg = 3,824 (bar) h6 = h5 = 362,33 (kJ/kg)
Tra đồ thị lgp-h môi chất NH3, suy ra: t6 = -3 (°C) v6 = 0,046 (m3/kg) s6 = 1,6 (kJ/kg.K) Điểm 9: p9 = p6 = 3,824 (bar) t9 = t6 = -3 (°C)
Tra bảng tính chất nhiệt động của NH3 ở trạng thái bão hòa [TL4, tr303-311], nội suy ta có: v9 = 322,548 (dm3/kg)
h9 = 1457,43 (kJ/kg) s9 = 5,6563 (kJ/kg.K)
68
Điểm 7:
p7 = ptg = 3,824 (bar) t7 = -30C
Tra đồ thị lgp-h môi chất NH3, suy ra: v7 = 0,00156 (dm3/kg) h7 = 188,3 (kJ/kg) s7 = 0,95 (kJ/kg.K) Điểm 8: t8 = t0 = -32 (°C) p8 = p0 = 1,0828 (bar) v8 = 0,09(m3/kg) h8 = h7 = 188,3 (kJ/kg) s8 = 1,04 (kJ/kg.K) Điểm 9: p9 = p6 = 3,824 (bar) t9 = t6 = -3 (°C)
Tra bảng tính chất nhiệt động của NH3 ở trạng thái bão hòa [TL4, tr303-311], nội suy ta có: v9 = 0,3218 (m3/kg)
h9 = 1457,43 (kJ/kg) s9 = 5,6563 (kJ/kg.K)
a) Năng suất lạnh riêng:
69
b) Lưu lượng môi chất qua máy nén:
m1 = 𝑄0
𝑞0 = 929,9
1231,3= 0,756 (kg/s)
► Phương trình cân bằng nhiệt và chất tại Economizer: m3. h6 = m2 . h9 + m1 . h7
Trong đó:
m2: lưu lượng môi chất hòa trộn làm mát từ Economizer m3 = m1 + m2
(0,756 + m2) . 362,33 = m2 . 1457,43 + 0,756 . 188,3
m2 = 0,12 (kg/s)
► Phương trình cân bằng Enthalpy tại điểm hòa trộn (điểm 3): m1 . h2 + m2 . h9 = m3 . h3 0,756 . 1602,64 + 0,12 . 1457,43 = (0,756 + 0,12) . h3 => h3 = 1582,74 (kJ/kg) Điểm 3: h3 = 1582,74 (kJ/kg) p3 = ptg = 3,824 (bar)
Tra đồ thị lgp-h môi chất NH3, suy ra: t3 = 48,21 (°C)
v3 = 0,39784 (m3/kg) s3 = 6,081 (kJ/kg.K)
70
Bảng 3.4: Thông số các điểm nút của chu trình -320C
Điểm nút t ( 0C) p (bar) V (m3/kg) h (kJ/kg) S (kJ/kg.K) 1’ -32 1,0828 1,055 1419,6 6,0961 1 -27 1,0828 1,08 1430,94 6,1428 2 56,69 3,824 0,40963 1602,64 6,1428 3 48,21 3,824 0,39784 1582,82 6,081 4 90 13,503 0,12239 1646,07 5,6801 5 35 13,503 0,0017 362,33 1,5539 6 -3 3,824 0,05 362,33 1,6565 7 -3 3,824 0,00156 188,3 0,95 8 -32 1,0828 0,09 188,3 1,02 9 -3 3,824 0,3218 1457,43 5,6563 c) Thể tích hút thực tế của máy nén: Vtt = m1 . v1= 0,756 . 1,0808 = 0,817 (m3/s) = 2941,2 (m3/h)
Dựa trên catalogue “ C SERIES SCREW COMPRESSOR” của hãng MYCOM, ta chọn được máy nén trục vít có model 2016LSC với thể tích hút V* = 1210 (m3/h).
d) Hệ số cấp của máy nén 𝝀:
Ta có, tỷ số nén: π = 𝑃𝑘
𝑝0 = 13,503
1,0828= 12,47
Với π = 12,47 tra đồ thị Hệ số cấp của máy nén trục vít phụ thuộc vào tỷ số nén [TL3, tr.108], ta được: λ = 0,81
71
e) Thể tích hút lý thuyết của máy nén:
Vlt = 𝑉𝑡𝑡 λ = 2941,2 0,81 = 3631,1 (m3 /h) f) Số lượng máy nén: Zmn = 𝑉𝑙𝑡 𝑉∗ = 3631,1 1210 = 3 Chọn 3 máy nén. g) Công nén: N = m1 . (h2 – h1 ) + (m1 + m2) . (h4 – h3 ) = 0,756 . (1602,64 – 1430,94) + (0,756 + 0,128) . (1646,07 – 1582,82) = 185,7182 (kW) h) Hệ số làm lạnh của hệ thống: ε = Q0 N = 929,9 185,7182 = 5,01 i) Công nén chỉ thị: * Hiệu suất chỉ thị: Ƞi = 𝑇0 𝑇𝐾+ 𝑏. 𝑡0 Với b = 0,001 Suy ra: Ƞi = −32+273 35+273 + 0,001. (−32) = 0,75 * Công nén chỉ thị: 𝑁𝑖 = 𝑁𝑆 Ƞ𝑖 = 185,7182 0,75 = 247,62 kW j) Công nén hiệu dụng: * Công nén ma sát:
72 𝑁𝑚𝑠 = 𝑉𝑡𝑡+ 𝑝𝑚𝑠
Trong đó:
𝑝𝑚𝑠 : áp suất ma sát riêng. Đối với máy nén NH3 thẳng dòng: 𝑝𝑚𝑠 = 0,049÷0,069 MPa (chọn 𝑝𝑚𝑠 = 0,069)
Suy ra:
𝑁𝑚𝑠 = 0,817.0,069. 106 = 56373 (N.m/s) = 56,373 kW * Công nén hiệu dụng:
𝑁𝑒 = 𝑁𝑖 + 𝑁𝑚𝑠 = 247,62 + 56,373 = 303,993 𝑘𝑊
k) Công suất điện:
𝑁𝑒𝑙 = 𝑁𝑒
Ƞ𝑡đ . Ƞ𝑒𝑙 Trong đó:
Ƞtđ : hiệu suất truyền động, Ƞtđ ≈ 0,95
Ƞel : hiệu suất động cơ, Ƞel = 0,8 ÷ 0,95 (chọn Ƞel = 0,8) [TL1, tr.218] Suy ra:
𝑁𝑒𝑙 = 303,993
0,95 . 0,8 = 399,99 kW
l) Công suất động cơ lắp đặt:
Để đảm bảo an toàn cho hệ thống lạnh, động cơ lắp đặt phải có công suất lớn hơn công suất điện tính toán từ 1,1 đến 2,1 lần. Chọn 1,5 [TL1, tr.219]
𝑁đ𝑐 = 1,5 . 𝑁𝑒𝑙 = 1,5 . 399,99 = 599,985 (kW)
Vậy ta chọn 3 động cơ, với công suất lắp đặt của mỗi động cơ là 200 kW
m) Đường ống từ đầu đẩy máy nén đến ống góp:
73 𝑚đ = 𝑚1+ 𝑚2
3 = 0,756+0,12
3 = 0,3 kg/s
Từ công thức 𝑑𝑖 = √ρ . π . ω4 . 𝑚 , với ω = 15 m/s chọn từ bảng , ta có: Kích thước đường ống từ đầu đẩy máy nén:
𝑑𝑖 = √ 4 . 𝑚
ρ . π . ω = √4 . 0,3 . 0,12239
π . 15 = 0,055 m = 55 mm Chọn ống 65 A
n) Đường ống từ bình chứa hạ áp về đầu hút máy nén
Tra bảng 10.1. “Tốc độ dòng chảy thích hợp ω” [TL1, tr.345] ω = 15 ÷ 25. Chọn giá trị ω = 15 (m/s) 𝑑2 = √4 . 𝑚1′ . 𝑣1 𝜋 . 𝜔 = √ 4 . 0,252 . 1,08 𝜋 .20 = 0,1316 𝑚 = 131,6 𝑚𝑚 Với m1’ = m1/3 = 0,756/3 = 0,252
Dựa vào bảng 10.2 [TL1,tr.346] ta chọn ống 150A