Kết cấu cách nhiệt cho nền được bố trí khung xương cố định lên thành bồn, để làm khung đỡ cho lớp bông thủy tinh áp sát vách bồn có tính năng cách nhiệt cách ẩm tốt, và lớp xốp dày cộng với cách nhiệt PE OPP. Sử dụng vít để làm khung cách nhiệt nền bồn kiên cố. Chiều dày cách nhiệt nền bồn trữ lạnh sẽ được tính toán cụ thể dưới đây.
k= 0,23 W/m2.K; 1= 23,3 W/m2.K; 2= 6W/m2.K
Lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh tỷ trọng 80kg/m3 [22]:
R
= 0,025 m;R= 0,05 W/m.K
Lớp cách nhiệt bằng bảo ôn xốp bạc PE OPP [23]:
PE
= 0,002m; PE= 0,032 W/m.K
Chiều dày cách nhiệt cho nền của bồn tích trữ lạnh là:
n i i i Slab Slab k 1 1 2 1 1 1 1 1 0, 025 0, 002 1 0, 047 0,168 0, 23 23,3 0, 05 0, 032 6 Slab m= 168 mm 2.3.4. Tính cách nhiệt cho nắp bồn tích trữ lạnh
Kết cấu cách nhiệt cho nắp bồn trữ lạnh được bố trí khung xương U65 mm cố định lên nắp bồn, để làm khung đỡ cho lớp bông thủy tinh áp sát nắp bồn. Lớp bông thủy tinh có tính năng cách nhiệt cách ẩm tốt, và kết hợp một lớp cách nhiệt PE -OPP bên ngoài hạn chế tổn thất từ lớp bông thủy tinh ra ngoài môi trường. Sử dụng vít để làm khung cách nhiệt nền bồn kiên cố. Chiều dày cách nhiệt nắp bồn trữ lạnh sẽ được tính toán cụ thể dưới đây.
k= 0,27 W/m2.K; 1= 23,3 W/m2.K; 2= 8W/m2.K
Lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh tỷ trọng 80kg/m3 [22]:
R
25 Lớp cách nhiệt bằng bảo ôn xốp bạc PE - OPP [23]:
PE
= 0,002 m; PE= 0,032 W/m.K
Chiều dày cách nhiệt cho nắp của bồn tích trữ lạnh là: 2 1 1 2 1 1 i 1 Roof Roof i i k 1 1 0, 025 0, 002 1 0, 047 0,14 0, 27 23,3 0, 05 0, 032 8 Slab m= 140mm
26
CHƯƠNG 3. THIẾT LẬP MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
3.1. Thiết lập mô hình thí nghiệm chất biến đổi pha (PCM)
Quá trình thí nghiệm dựa trên vật liệu biến đổi pha Glycerin với các nồng độ khác nhau: Glycerin 10%, Glycerin 20%, Glycerin 30%, Glycerin 40%. Tiến hành theo dõi sự thay đổi nhiệt độ của dung dịch theo thời gian khi nạp tải và xả tải. Đồng thời, phân tích các tính chất vật lý và hóa học của Glycerin. Phân tích các đặc tính của quá trình tích trữ lạnh và ứng dụng của chất biến đổi pha sẽ được ứng dụng trong bể chứa nước lạnh Water Chiller để tiết kiệm điện năng tiêu thụ. Quy trình cụ thể cho thí nghiệm này sẽ được trình bày dưới đây.
3.1.1. Thiết lập mô hình thí nghiệm nạp tải chất biến đổi pha
Quá trình thí nghiệm được tiến hành bằng dung dịch Glycerin với các nồng độ sau: Glycerin 10%, Glycerin 20%, Glycerin 30% và Glycerin 40%. Sau đó, chúng được đổ vào chai với cùng dung tích. Các chai chứa dung dịch được gắn cảm biến nhiệt độ để đo sự thay đổi nhiệt độ của từng nồng độ theo thời gian trong quá trình tích trữ lạnh và được đặt trong ngăn đông của tủ lạnh trong khoảng thời gian từ 0 đến 200 phút. Hình (3.1) cho thấy quá trình thí nghiệm việc trữ lạnh của Glycerin với các nồng độ khác nhau.
27
3.1.2. Thiết lập mô hình thí nghiệm quy trình xả tải cho vật liệu biến đổi pha
Đối với quá trình xả tải, còn được gọi là quá trình tan chảy của vật liệu biến đổi pha. Sau khi thực hiện quy trình nạp tải trong thí nghiệm trên, các chai chứa vật liệu biến đổi pha: glycerin 10%, glycrein 20%, glycerin 30% và glycerin 40% đã được tích trữ ở nhiệt độ thấp, những chai này được nhúng trong hộp được bọc cách nhiệt. Trong mỗi hộp chứa một lượng nước vừa đủ đê nhúng hoàn toàn chai chứa chất biến đổi pha, lượng nước của bốn hộp là như nhau. Mỗi hộp thí nghiệm gồm hai cảm biến nhiệt độ, một cảm biến nhúng vào nước chứa vật liệu biến đổi pha, cảm biến còn lại nhúng vào giữa chai vật liệu biến đổi pha. Quan sát sự thay đổi nhiệt độ của vật liệu thay đổi pha và nước trong vật chứa theo thời gian. Mô hình thí nghiệm quy trình xả tải của vật liệu thay đổi pha được trình bày trong Hình 3.2. Hình ảnh thực nghiệm quá trình xả tải và làm mát nước của vật liệu thay đổi pha được trình bày trong Hình 3.3.
28
29
3.2. Thiết lập mô hình thực nghiệm vận hành bồn tích trữ lạnh
1-Máy nén; 2-Bình ngưng tụ; 3- Bình bay hơi; 4- Van tiết lưu; 5-Bơm nước lạnh; 6-Tháp giải nhiệt; 7- Bồn tích trữ lạnh; 8-FCU(Fan Coil Unit).
Hình 3.4. Sơ đồ nguyên lý
Dựa vào (Hình 3.4) nguyên lý hoạt động có thể được chia làm 2 bước: Bước 1 : Vận hành hệ thống Water Chiller để thực hiện quá trình nạp tải.
Máy nén hút hơi môi chất để duy trì áp suất bay hơi không đổi trong bình bay hơi rồi nén hơi môi chất lên áp suất cao và nhiệt độ cao. Sau đó đưa vào bình ngưng được làm
30 mát bằng tháp giải nhiệt và ngưng tụ thành lỏng , qua van tiết lưu hạ áp suất và nhiệt độ môi chất lạnh xuống nhiệt độ t0 để làm lạnh nước.
Nước được làm lạnh sẽ bơm vào bồn trữ lạnh. Nước lạnh sau khi trao đổi nhiệt sẽ nóng lên rồi quay về bình bay hơi để được làm lạnh. Cứ theo vòng tuần hoàn như vậy thì nước trong bồn trữ lạnh sẽ được hạ nhiệt độ xuống thấp.
Bước 2 : Dừng chế độ vận hành hệ thống Water Chiller, tiến hành vận hành hệ thống tích trữ lạnh.
Nước lạnh được trữ trong bồn sau khi được làm lạnh sẽ trao đổi nhiệt với dàn ống đã được bố trí trong bồn và được bơm tới các FCU để làm lạnh không khí trong phòng. Nước lạnh sau khi trao đổi nhiệt với không khí trong phòng sẽ nóng lên rồi quay về dàn ống trong bồn để được làm lạnh.
Các dụng cụ đo
- Thiết bị đo nhiệt độ
DS-1là đồng hồ đo nhiệt độ số, có hai đầu đo nhiệt độ, đầu dò bên ngoài và bên trong. Có đồng hồ hiển thị thời gian, chế độ chuyển đổi giữa độ ℃ và độ ℉, đo lường với độ chính xác cao với màn hiển thị LCD trực quan.
Thiết kế cầm tay nhỏ gọn, sử dụng dải đo rộng (-50℃ ~ 70℃) cho nhiều ứng dụng: tủ đông, điều hòa không khí, tủ lạnh đồng thời cũng sử dụng cho ứng dụng đo nhiệt độ nhà ở, văn phòng và các ứng dụng khác.
31
Hình 3.5. Đo nhiệt độ nước vào FCU
32
Hình 3.7. Đo nhiệt độ dung dịch trong bồn trữ lạnh
33 - Công tơ điện 3 pha để đo lượng điện tiêu thụ của phụ tải trong quá trình thực nghiệm vận hành hệ thống ĐHKK Water Chiller kết hợp tích trữ lạnh.
34
CHƯƠNG 4. LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐHKK WATER CHILLER KẾT HỢP BỒN TÍCH TRỮ LẠNH
4.1. Các thiết bị có sẵn của hệ thống water chiller có sẵn tại xưởng nhiệt Máy nén Máy nén
Máy nén được xem là thiết bị chính của hệ thống nó có nhiệu vụ là tăng áp cho môi chất tuần hoàn và tạo lực đẩy cho môi chất tuần hoàn trong hệ thống.
Hình 4.1. Máy nén của hệ thống Thông số máy nén: -Nhãn hiệu: BIZEER -Ngày sản xuất: 05/2019; -Số hiệu: 1994634112; -Loại máy: 6G- 40.2- 40P;
-Nguồn điện làm việc: 3Pha, 380V – 420/380V; -Môi chất sử dụng: R12, R22, R502;
35 - Lưu lượng hút: 126,8 m3/h;
- Tần số : 50 Hz; - Khối lượng 238 kg; - Môi chất: R22, R12….
Cụm bình bay hơi và ngưng tụ
Bình bay hơi: Là thiết bị trao đổi nhiệt có nhiệm vụ hóa hơi môi chất bão hòa ẩm sau tiết lưu đồng thời làm lạnh nước, bình bay hơi được kết cấu môi chất đi ngoài ống và nước đi trong ống trao đổi nhiệt với nhau.
Thông số được ghi trên bình bay hơi là: - Nhãn hiệu: Toyo-Eng’ NG-Works, LTD; - Số hiệu của bình bay hơi: 28024436; - Môi chất sử dụng: R22;
- Ngày sản xuất: 09/1989.
Bình ngưng tụ: Là thiết bị trao đổi nhiệt giải nhiệt bằng nước có nhiệm vụ chuyển hơi môi chất có áp suất và nhiệt độ cao sau khi được nén để ngưng tụ thành lỏng. Thông số kỹ thuật được ghi trên bình ngưng tụ là:
- Nhãn hiệu: Toyo-Eng’ NG-Works, LTD; - Số hiệu của bình bay hơi: 2814431; - Môi chất sử dụng: R22;
36
Hình 4.2. Cụm bình bay hơi và ngưng tụ
Tháp giải nhiệt
37 Tháp giải nhiệt: Là thiết bị được dùng để làm mát nước từ bình ngưng tụ ra. Tháp giải nhiệt phải thải được toàn bộ lượng nhiệt do quá trình ngưng tụ của môi chất lạnh trong bình ngưng tỏa ra. Chất tải nhiệt trung gian là nước. Nhờ quạt gió và dàn phun mưa, nước bay hơi 1 phần và giảm nhiệt độ xuống tới mức yêu cầu để được bơm trở lại bình ngưng nhận nhiệt ngưng tụ.
Thông số kỹ thuật được ghi trên tháp giải nhiệt là: - Nhãn hiệu: LIANG-CHI;
- Loại: LBC – 80; - Số hiệu: 200612777;
- Công suất lạnh: 312000 Kcal/h; - Lưu lượng nước: 1040 l/p; - Lưu lượng không khí: 540 m3/p; - Moto quạt hút: 2 HP, 3 pha;
- Nguồn điện vào: 50Hz, 380V/3pha; - Ngày sản xuất: 12/2006.
Thông số kỹ thuật được ghi trên động cơ quạt của tháp giải nhiệt là: - Nhãn hiệu: LIANG-CHI; - Loại: AEVF; - Số hiệu: 30602800; - Nguồn điện: 220/380V; - Dòng làm việc: 8.2/3.7A; - Công suất: 2 HP, 1.5 KW, 50Hz; - Trọng lượng: 43 Kg; - Ngày sản xuất: 2006.
38
Các dàn lạnh FCU
Hình 4.4. Các dàn FCU
Các dàn lạnh FCU: gồm 4 FCU
Là các dàn lạnh dùng nước làm chất tải lạnh. Các FCU dùng để làm lạnh không khí. Thông số kỹ thuật của các FCU là:
- Nhãn hiệu: KASUN; - Kiểu dáng: KSF08CN;
- Lưu lượng không khí: 800CFM; - Công suất: 156W;
- Công suất lạnh: 6260 kCal/h; - Nguồn điện: 220/50Hz; - Trọng lượng: 31.4 kg.
39
Bơm dung dịch lạnh tuần hoàn
Hình 4.5. Bơm dung dịch lạnh
Bơm dung dịch: Bơm được dùng để hút từ bồn tích trữ lạnh để bơm nước vào bình bay hơi.
Thông số kỹ thuật của bơm dung dịch là: - Nhãn hiệu: TECO;
- Loại: AEEF-TPT;
- Công suất điện: 10 HP, 7,4KW; - Nếu chạy tam giác: Tầng số 50Hz; - Số vòng quay: 2850 v/p;
- Điện áp 220/380V; - Dòng điện: 30/15A;
40 - Nếu chạy sao: Tầng số 60Hz;
- Số vòng quay: 2900 v/p; - Điện áp 220/380V; - Dòng điện: 28/14A.
Bơm nước lạnh lên các FCU
Hình 4.6. Bơm nước lạnh lên các FCU
Bơm nước lạnh lên các FCU: Bơm được dùng để hút nước từ bồn tích trữ lạnh để đưa lên các FCU và tạo thành một vòng tuần hoàn trong hệ thống riêng này.
Thông số kỹ thuật của bơm là: - Nhãn hiệu: LEO;
- Loại: XSTm 32/ 160A;
- Công suất điện: 5.5 HP, 3.0 KW; - Cột áp: 27.5 ÷ 48 m. Tối đa 50m;
41 - Số vòng quay: 2900 v/p;
- Tần số: 50 Hz;
- Dòng điện: 380V/ 12.5A.
Bơm nước giải nhiệt bình ngưng tụ
Hình 4.7. Bơm nước giải nhiệt bình ngưng tụ
Bơm nước giải nhiệt bình ngưng tụ: Là bơm được dùng để hút nước từ tháp giải nhiệt đưa vào bình ngưng tụ, để giải nhiệt cho môi chất trong bình ngưng và lượng nước tuần hoàn trong hệ thống.
Thông số kỹ thuật của bơm nước lạnh là: - Nhãn hiệu: TECO;
- Loại: AEEF-TPT;
- Công suất điện: 10 HP, 7.4KW; - Nếu chạy tam giác: Tầng số 50Hz; - Số vòng quay: 2850 v/p;
42 - Điện áp 220/380V;
- Dòng điện: 30/15A;
- Nếu chạy sao: Tầng số 60Hz; - Số vòng quay: 2900 v/p; - Điện áp 220/380V; - Dòng điện: 28/14A.
Tủ điện điều khiển
Tủ điện điều khiển có nhiệm vụ điều khiển hệ thống thông qua các nút nhấn nhờ mạch điện và các thiết bị điện.
43 4.2. Thi công bồn tích trữ lạnh Bảng 4.1 Thông số hình học của bồn tích trữ lạnh Thông số hình học Kích thước Chiều dài (L) 2950 mm Chiều rộng (W) 1800 mm Chiều cao (H) 1780 mm Đường kính ống nhựa PVC (d) 21.4 mm
Chiều dài ống trao đổi nhiệt 2500 mm
Khoảng cách ống theo phương ngang 200 mm
Khoảng cách ống theo phương đứng 135 mm
Đường kính bộ góp trên 150mm
Kích thước bộ góp dưới 300×150×1800 mm
Chiều dày lớp cách nhiệt vách 100 mm
Chiều dày lớp cách nhiệt đáy 200 mm
Chuẩn bị thiết bị.
- Máy cắt, máy khoan, máy hàn, keo dán ống… - Cờ lê, tua vít, súng bắt rive, kìm, kéo cắt ống, búa…
Chuẩn bị vật tư.
44 - Bọc cách nhiệt, Rockwool, xốp tấm, tole lá, thép tấm, thanh u nhôm, mặt bích, si quấn, cách nhiệt ống…
- Tiến hành hàn các tấm thép lại thành khung theo kích cỡ của bản vẽ. Sự liên kết của những tấm thép phải đảm bảo độ kín hoàn toàn để tránh việc rò rỉ dung dịch. Việc chế tạo bồn tích trữ lạnh được dựa trên cơ sở nghiên cứu tính toán thiết kế bồn.
- Bồn tích trữ được gia công bằng vật liệu sắt dày 1,2 mm, kết cấu bồn tích trữ bao gồm: Khung bồn gia công bằng thép V50 × 50 × 5 mm nhằm gia cố kiên cố cho vách bồn. - Hệ thống bồn tích trữ lạnh được thiết kế với kích thước tương ứng là chiều dài ×chiều rộng × chiều cao: 2950mm × 1800mm × 1480mm.
45
Hình 4.10. Bồn sau khi hàn
- Sau khi hàn xong, tiến hành bơm nước, kiểm tra rò rỉ. Nếu bồn đã kín, tiến hành phun lớp sơn mỏng lên thành bồn để tránh tiếp xúc với không khí gây ăn mòn kim loại.
46 Bên trong bồn tích trữ lạnh được bố trí một dàn trao đổi nhiệt có cấu tạo gồm 81 ống nhựa PVC chia làm 9 hàng ống, mỗi hàng có 9 ống. Các hàng ống này được kết nối với bộ góp trên ở đầu vào và bộ góp dưới ở đầu ra. Bộ góp trên có đường kính là 150mm, chiều dài là 1480mm, được dùng để phân bố đều lưu lượng chất tải lạnh từ dàn FCU về đi vào dàn trao đổi nhiệt trong bồn tích trữ lạnh. Bộ góp dưới có kích thước 300mm × 150mm × 1480mm được dùng để tập trung chất tải lạnh sau khi thực hiện quá trình trao đổi nhiệt ở dàn trao đổi nhiệt và được bơm đi để phân phối đến các dàn FCU.
Việc bố trí bộ trao đổi bên trong bồn sử dụng ống PVC Ф21, với khoảng cách giữa tâm của các hàng ống nằm ngang 200mm; giữa các hàng ống đứng là 135mm. Với khoảng cách nêu trên chất lỏng có đủ không gian để trao đổi nhiệt linh hoạt với đường ống nhựa, đồng thời không gian tiếp xúc giữa các hàng ống song song nhau làm tăng hiệu suất trao