Điểm 1’:
t1’ = t0 = -2oC
Tra bảng tính chất nhiệt động của NH3 trạng thái bão hòa [TL4, tr303-311], suy ra: p1’ = 3,982 bar
v1’ = 0,3104 m3/kg h1’ = 1458,51 kJ/kG s1’ = 5,6422 kJ/kG.0C
Điểm 1:
Nhiệt độ hơi hút th là nhiệt độ trước khi về 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.
Đối với môi chất amoniac ∆th = 5 ÷ 15K ta chọn ∆th = 5oC [TL1, tr.208] t1= th = t0 +∆th = - 2 + 5 = 30C
60 p1 = p1’ = 3,982 bar
Tra bảng tính chất nhiệt động của NH3 trạng thái hơi quá nhiệt [TL4, tr312-326], suy ra: v1 = 0,31791 m3/kg
h1 = 1471,57 kJ/kG s1 = 5,68944 kJ/kG.0C
Điểm 2:
p2 = pk = 13,503 bar
t2 = 90oC do các nhà sản xuất máy nén thường yêu cầu giới hạn nhiệt độ đầu đẩy dưới một giá trị nhất định để ngăn chặn sự quá nhiệt, kéo dài tuổi thọ và ngăn chặn sự phá vỡ kết cấu của dầu ở nhiệt độ cao. Vì thế nhiệt độ cho phép tối đa là 90oC.
Tra bảng tính chất nhiệt động của NH3 trạng thái hơi quá nhiệt, suy ra: v2 = 0,135 m3/kg v2 = 1650,14 kJ/kG s2 = 5,733 kJ/kG.oC Điểm 3’: t3’ = tk = 35oC p3’ = pk = 13,503 bar
Tra bảng tính chất nhiệt động của NH3 trạng thái bão hòa, suy ra: v3’ = 0,001702 m3/kg s3’ = 1,5539 kJ/kG.oC h3’ = 362,33 kJ/kG Điểm 3: p3 = p3’ = 13,503 bar t3 = tk – 5oC = 35 – 5 = 30oC
61 Tra bảng tính chất nhiệt động của NH3 trạng thái bão hịa, suy ra:
v3 = 0,00168 m3/kg s3 = 1,47865 kJ/kG.oC h3 = 339,037 kJ/kG Điểm 4: p4 = p0 = 3,982 bar t4 = t0 = -2oC h3 = h4 = 339,037 kJ/kG
Tra đồ thị lgp-h môi chất NH3, suy ra: s4 = 0,96664 kJ/kG.oC
v4 = 0,00156 m3/kg
m: lưu lượng môi chất qua máy nén 𝑚 = 𝑄0
ℎ1′−ℎ4 = 873,3
1458,51−339,037= 0,78 𝑘𝑔/𝑠
Bảng 3.3: Thơng số các điểm nút của chu trình -20C
Điểm nút t (oC) p (bar) h (kJ/kG) v (m3/kg) s (kJ/kg.oC) 1’ -2 3,982 1458,51 0,31039 5,6422 1 3 3,982 1471,570 0,31791 5,68944 2 90 13,503 1646,07 0,1224 5,68 3’ 35 13,503 362,33 0,001702 1,5539 3 30 13,503 339,037 0,00168 1,477 4 -2 3,982 339,037 0,00156 0,96664
62
a) Nhiệt thải dàn ngưng :
Qk = m . (h2 – h3’) = 0,78 . (1646,07 – 362,33) = 1001,3 kW
b) Thể tích hút thực tế của máy nén:
Vtt = m.v1 = 0,78 . 0,31791 = 0,248 m3/s = 892,7 m3/h
Dựa trên catalogue “Bộ máy nén trục vít SCV series” của hãng MYCOM, ta chọn được máy nén trục vít có model MKN200VMD có thể tích hút V* = 1020 m3/h,
c)Hệ số cấp của máy nén:
Ta có, tỷ số nén: П = 𝑃𝑘
𝑃0 = 13,503
3.982 = 3.4 < 9
Với П = 3.4 tra đồ thị Hệ số cấp của máy nén trục vít phụ thuộc vào tỷ số nén [TL3, tr.122], ta được: λ = 0,88
e) Thể tích hút lý thuyết của máy nén:
Vlt = 𝑉𝑡𝑡 λ = 892.7 0,88 = 1014,43 m3/h f) Số lượng máy nén: Zmn = 𝑉𝑙𝑡 𝑉∗ = 1014,43 1020 = 0,99 Chọn 1 máy nén g) Công nén: N = m . (h2 – h1) = 0,78 . (1646,07 – 1471,57) = 139,2846 (kW) h) Hệ số làm lạnh của hệ thống: ℰ = 𝑄0 𝑁 = 873.3 139,2846= 6,27
63 i) Công nén chỉ thị: * Hiệu suất chỉ thị: Ƞi = 𝑇0 𝑇𝑘 + (b . t0) Với b = 0,001 [TL1, tr.217] Suy ra: Ƞi = −2+273 35+273 + 0,001 . (-2) = 0,878 * Công nén chỉ thị: Ni = 𝑁 Ƞi = 139,2846 0,878 = 158,6385 (kW) j) Công nén hiệu dụng: * Công nén ma sát: Nms = Vtt . pms [TL1, tr.218] 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 = 0,248 . 0,069 . 106 = 17112 (N.m/s) = 17,112 (kW)
* Công nén hiệu dụng: Ne = Ni + Nms = 158,6385 + 17,112 = 175,7505 (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 = 0,95) [TL1, tr.218] Suy ra:
64 𝑁𝑒𝑙 = 𝑁𝑒
Ƞ𝑡đ. Ƞ𝑒𝑙 =
175.7505
0,95 . 0,95 = 194,74 𝑘𝑊
l) Công suất động cơ lắp đặt
Để đảm bảo an toàn cho hệ thống lạnh, động cơ lắp đặt phải có cơng suất lớn hơn cơng suất điện tính tốn từ 1,1 đến 2,1 lần. Chọn 1,1
Nđc = 1,1 . Nel = 1,1 . 194,7374 = 214,211 (kW) Vậy ta chọn 1 động cơ với công suất lắp đặt là Nđc = 220 kW
m) Đướng ống từ đầu đẩy máy nén đến thiết bị ngưng tụ
Tra bảng 10.1. “Tốc độ dịng chảy thích hợp ω” [TL1, tr.345] ω = 15 ÷ 25. Chọn giá trị ω = 15 (m/s) 𝑑1 = √4. 𝑚. 𝑣2 𝜋 . 𝜔 = √ 4 . 0,78 . 0,135 𝜋 .15 = 0,0945𝑚 = 94,5𝑚𝑚
Dựa vào bảng 10.2 [TL1,tr.346] ta chọn ống 100A
n) Đường ống từ bình chứa hạ áp về đầu hút máy nén
Tra bảng 10.1. “Tốc độ dịng chảy thích hợp ω” [TL1, tr.345] ω = 15 ÷ 25. Chọn giá trị ω = 15 (m/s) 𝑑2 = √4 . 𝑚 . 𝑣1 𝜋 . 𝜔 = √ 4 . 0,78 . 0,31791 𝜋 .15 = 0,145𝑚 = 145𝑚𝑚
Dựa vào bảng 10.2 [TL1,tr.346] ta chọn ống 150A
3.2.4 Tính kiểm tra chu trình và chọn máy nén cho kho lạnh chạy nhiệt độ -250C
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)