Bước 3: Dựa trên kết quả tính tốn ta chọn được kiểu máy OSNA95103-K với một số thông số như sau:
Công suất lạnh: 149.7 kW
Công suất dàn bay hơi: 149.7 kW Thể tích hút Vhút = 1015 m3/h
b) Tính chọn máy nén chạy chu trình chất tải lạnh
Bước 1: Ta nhập vào phần mềm các thơng số như sau: Dịng máy (Standard) : Tất cả
Môi chất lạnh (Refrigerant) : R717 (NH3) Công suất lạnh (Cooling capacity): 593.1 kW
Nhiệt độ bay hơi bão hòa đầu hút (Evaporating temp.): -12oC Nhiệt độ ngưng tụ bão hòa đầu đẩy (Condensing temp.): 35oC Quá lạnh gas lỏng (Liquid gas supercooling): 5oC
89 Quá nhiệt gas đầu hút (Suction gas superheat): 5oC
Bước 2: Chọn “Tính tốn (Calculate)” đợi kết quả
90
Hình 3.10: Thơng số kỹ thuật của máy nén
Bước 3: Dựa trên kết quả tính tốn ta chọn được kiểu máy OSKA9583-K với một số thông số như sau:
Công suất lạnh: 591 kW
Cơng suất dàn bay hơi: 591 kW Thể tích hút Vhút = 805 m3/h
c) Tính chọn máy nén chạy chu trình 50C
Bước 1: Ta nhập vào phần mềm các thơng số như sau: Dịng máy (Standard) : Tất cả
Môi chất lạnh (Refrigerant) : R717 (NH3) Công suất lạnh (Cooling capacity): 873.3 kW
Nhiệt độ bay hơi bão hòa đầu hút (Evaporating temp.): -2oC Nhiệt độ ngưng tụ bão hòa đầu đẩy (Condensing temp.): 35oC Quá lạnh gas lỏng (Liquid gas supercooling): 5oC
91 Quá nhiệt gas đầu hút (Suction gas superheat): 5oC
Bước 2: Chọn “Tính tốn (Calculate)” đợi kết quả
Hình 3.11: Phần mềm sau khi tính tốn xong
92 Bước 3: Dựa trên kết quả tính tốn ta chọn được kiểu máy OSKA9583-K với một số thông số như sau:
Công suất lạnh: 885 kW
Công suất dàn bay hơi: 885 kW Thể tích hút Vhút = 805 m3/h
d) Tính chọn máy nén chạy chu trình -250C
Bước 1: Ta nhập vào phần mềm các thơng số như sau: Dịng máy (Standard) : Tất cả
Môi chất lạnh (Refrigerant) : R717 (NH3) Công suất lạnh (Cooling capacity): 1005.8 kW Số lượng máy nén: 3
Nhiệt độ bay hơi bão hòa đầu hút (Evaporating temp.): -32oC Nhiệt độ ngưng tụ bão hòa đầu đẩy (Condensing temp.): 35oC Phương pháp quá lạnh: Bộ Economizer
Quá lạnh gas lỏng (Liquid gas supercooling): 5oC Quá nhiệt gas đầu hút (Suction gas superheat): 5oC
93 Bước 2: Chọn “Tính tốn (Calculate)” đợi kết quả
Hình 3.13: Phần mềm sau khi tính tốn xong
94 Bước 3: Dựa trên kết quả tính tốn ta chọn 3 máy nén kiểu máy OSNA95103-K với một số thông số như sau:
Công suất lạnh: 1054 kW
Công suất dàn bay hơi: 1054 kW Thể tích hút Vhút = 1015 m3/h
Bảng 3.6: Bảng so sánh thông số của máy nén sau khi tính tay và tính phần mềm
Thơng số Tính tay Phần mềm Bản vẽ Nhận xét Máy nén chạy hầm cấp đông - 470C MYCOM 2016LCS Q0 = 133,7 kW Q0 = 149,7 kW MYCOM 2016LCS- MBM Q0 = 161,7 kW
Với kết quả tính tay ta nhận thấy sai lệch 10,7% so với tính bằng phần mềm và sai lệch 17,3% so với bản vẽ. Máy nén chạy chất tải lạnh -120C MYCOM 200-VMD Q0 = 593,1 kW Q0 = 591 kW MYCOM 200VMD-L Q0 = 627,5 kW
Với kết quả tính tay ta nhận thấy sai lệch 0,35% so với tính bằng phần mềm và sai lệch 5,5% so với bản vẽ. Máy nén chạy kho lạnh 50C MYCOM 200-VMD Q0 = 873,3 kW Q0 = 885 kW MYCOM 200VMD-L Q0 = 942 kW
Với kết quả tính tay ta nhận thấy sai lệch 1,3% so với tính bằng phần mềm và sai lệch 7,3% so với bản vẽ. Máy nén chạy kho lạnh -250C MYCOM 2016LCS Q0 = 1005,8 kW Q0 = 1054 kW MYCOM 2016LCS- MBL Q0 = 1026,3 kW
Với kết quả tính tay ta nhận thấy sai lệch 4,6% so với tính bằng phần mềm và sai lệch 2% so với bản vẽ. Thiết bị ngưng tụ GUNTNER ECOSS G3 Qk = 4365 kW - GUTNER ECOSS G3 Qk = 4678 kW
Kết quả tính tay sai lệch 6,7% so với bản vẽ.
95
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN – KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ PHỤ 4.1 Bình chứa cao áp.
4.1.1 Chức năng
Bình chứa cao áp thường đặt bên dưới bình ngưng dung để chứa lỏng đã ngưng tụ và giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ, duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu.
4.1.2 Cấu tạo
Hình 4.1: Cấu tạo bình chứa cao áp Nguồn:[ https://kythuatlythu.blogspot.com/]
4.1.3 Nguyên lý hoạt động
Hơi quá nhiệt từ máy nén với nhiệt độ cao và áp suất cao sẽ được giải nhiệt ở thiết bị ngưng tụ. Tại thiết bị ngưng tụ, môi chất từ hơi quá nhiệt sẽ được giải nhiệt và ngưng tự thành lỏng cao áp. Đồng thời, bình chứa cao áp phải đặt thấp hơn thiết bị ngưng tụ, đồng thời phải có đường ống nối giữa thiết bị ngưng tụ và bình chứa cao áp để cân bằng áp suất theo nguyên lý bình thơng nhau để mơi chất có thể tự động chảy vào bình chứa do chênh lệch độ cao. Lỏng mơi chất ra khỏi bình chứa cao áp phải được lấy từ phía dưới để đảm bảo rằng nó hồn tồn là lỏng. Nếu ống cấp dịch lấy từ phía trên thì ống này phải được cắm sâu xuống gần đáy bình.
96
4.1.4 Tính tốn
Theo quy định về an tồn thì sức chứa của bình chứa cao áp phải đạt 30% sức chứa của toàn bộ hệ thống bay hơi (bao gồm tất cả các tổ dàn và thiết bị làm lạnh khơng khí) đối với hệ thống cấp mơi chất từ trên xuống và 60% thể tích giàn đối với hệ thống lạnh cấp lỏng từ dưới lên. Trong hệ thống lạnh này sử dụng phương pháp cấp lỏng từ dưới lên nên ta có thể tích bình chứa cao áp được xác định theo cơng thức sau:
𝑉𝐵𝐶𝐶𝐴 = 0,6 . 𝑉𝐵𝐻
0,5 * 1,2 = 1,45 . 𝑉𝑑 Trong đó:
𝑉𝐵𝐶𝐶𝐴 : Thể tích bình chứa cao áp (𝑚3)
𝑉𝐵𝐻 : Thể tích hệ thống bay hơi (dàn tĩnh và quạt) (𝑚3) 1,2 : Hệ số an tồn.
- Tính thể tích phần ống bên trong của các giàn bay hơi:
Ta chọn giàn lạnh quạt theo các công suất Q0 đã cho theo catalogue của hãng Guntner [16] . Mơ hình ống: các ống thép được xếp song song với nhau và cách nhau 50mm.
𝑉 = 𝜋. 𝑑 2
4 . 𝐿. 𝐵. 𝐻
+ Với giàn lạnh loại 3 quạt công suất 64,4 kW theo thơng số tra trong catalog ta tính được:
Số dãy ống B = 12 Số hàng ống H = 20 Chiều dài ống L ≈ 3m
Thể tích bên trong ống của 8 giàn lạnh 3 quạt công suất 64,4 kW là: V1 = 1,81 m3
+ Với giàn lạnh loại 4 quạt công suất 133,7 kW theo thơng số tra trong catalog ta tính được:
97 Số dãy ống B = 6
Số hàng ống H = 48 Chiều dài ống L ≈ 6,2 m
Thể tích bên trong ống của 1 giàn lạnh 4 quạt công suất 133,7 kW là: V2 = 0,876 m3
+ Với giàn lạnh loại 3 quạt công suất 54/25,3 kW theo thơng số tra trong catalog ta tính được:
Số dãy ống B = 14 Số hàng ống H = 22 Chiều dài ống L ≈ 4 m
Thể tích bên trong ống của 13 giàn lạnh 3 quạt công suất 54/25,3 kW là: V3 = 3,78 m3
+ Với giàn lạnh loại 4 quạt công suất 57,1/28,6 kW theo thơng số tra trong catalog ta tính được:
Số dãy ống B = 14 Số hàng ống H = 22 Chiều dài ống L ≈ 4 m
Thể tích bên trong ống của 3 giàn lạnh 4 quạt công suất 57,1/28,6 kW là: V4 = 1,16 m3
+ Với giàn trao đổi nhiệt PHE công suất 636,9 kW theo thông số tra trong catalog ta tính được:
V = L . W . H (m) V5 = 1,225 m3
98 * VBH = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 = 1,81 + 0,876 + 3,78 + 1,16 + 1,225 = 8,51 m3 - Thể tích bình chứa cao áp: VBCCA = 1,45 × VBH = 1,45 × 8,51 = 12,34 m3 4.2 Bình chứa hạ áp 4.2.1 Chức năng
Chứa dịch môi chất nhiệt độ thấp để bơm cấp dịch ổn định cho hệ thống lạnh.
4.2.2 Cấu tạo
Hình 4.2: Cấu tạo bình chứa hạ áp Nguồn:[ http://vnmaritech.com/] Nguồn:[ http://vnmaritech.com/]
Trong đó:
1. Ống góp bắt van phao 6. Ống hơi vào
2. Ống dịch tiết lưu vào 7. Đáy bình
3. Ống lắp áp kế và van an toàn 8. Ống xả dầu
4. Tách lỏng 9. Cấp dịch
5. Hơi về máy nén
4.2.3 Nguyên lý hoạt động
Tách lỏng dòng gas hút về máy nén. Trong các hệ thống lạnh có sử dụng bơm cấp dịch lượng lỏng sau dàn bay hơi khá lớn, nếu sử dụng bình tách lỏng thì khơng có khả năng tách
99 hết, rất dễ gây ngập lỏng. Vì vậy người ta đưa trở về bình chứa hạ áp, ở đó lỏng rơi xuống phía dưới, hơi phía trên được hút về máy nén.
4.2.4 Tính tốn
Trong hệ thống này sử dụng bình chứa hạ áp kiểu đặt đứng, hệ thống bơm cấp lỏng từ dưới lên.
Thể tích bình chứa hạ áp được tính theo biểu thức:
VHA = (Vdt × k1 + Vdq × k2) × k3 × k4 × k5 × k6 × k7 (m3 ) [(8.15), TL1, tr.307] Với:
Vdt: thể tích giàn tĩnh ( m3 ) Vdq: thể tích giàn quạt ( m3 ) k1, k2, k3, k4, k5, k6, k7 là các hệ số
Bảng 4.1: Các hệ số k theo bảng tra theo bảng (8-16) – [TL1, tr.307]
Hệ số Hệ thống có cấp lỏng từ dưới lên
k1 Sự điền đầy giàn tĩnh 0,7
k2 Sự điền đầy giàn quạt 0,7
k3 Lượng lỏng tràn khỏi giàn 0,3
k4 Sức chứa ống góp và đường ống
1,2
k5 Sự điền đầy lỏng khi bình chứa làm việc đảm bảo bơm hoạt động (bình chứa thẳng đứng) 1,55 k6 Mức lỏng cho phép trong bình chứa thẳng đứng 1,45 k7 Hệ số an toàn 1,2
100
a. Bình chứa hạ áp – 47oC
+ Với giàn lạnh loại 4 quạt công suất 133,7 kW theo thơng số tra trong catalog ta tính được:
Thể tích bên trong ống của 1 giàn lạnh 4 quạt công suất 133,7 kW là: V = 0,876 m3 Ta có: theo bảng hệ số k có k1 = k2 và Vdt + Vdq = VBH VHA = VBH × k2 × k3 × k4 × k5 × k6 × k7 = 0,876 × 0,7 × 0,3 × 1,2 ×1,55 × 1,45 × 1,2 = 0,6 m3 Sai lệch do hệ số k b. Bình chứa hạ áp – 32oC
+ Với giàn lạnh loại 3 quạt công suất 64,4 kW theo thơng số tra trong catalog ta tính được:
Thể tích bên trong ống của 8 giàn lạnh 3 quạt công suất 64,4 kW là: V1 = 1,81 m3
+ Với giàn lạnh loại 4 quạt công suất 54/25,3 kW theo thơng số tra trong catalog ta tính được:
Thể tích bên trong ống của 13 giàn lạnh 3 quạt công suất 54/25,3 kW là: V2 = 3,78 m3
+ Với giàn lạnh loại 4 quạt công suất 57,1/28,6 kW theo thơng số tra trong catalog ta tính được:
Thể tích bên trong ống của 3 giàn lạnh 4 quạt công suất 57,1/28,6 kW là: V3 = 1,16l
Suy ra: VBH = V1 + V2 + V3 = 6,75 m3
Ta có: theo bảng hệ số k có k1 = k2 và Vdt + Vdq = VBH
VHA = VBH × k2 × k3 × k4 × k5 × k6 × k7
101 Sai lệch do hệ số k
c. Bình chứa hạ áp – 2oC
+ Với giàn lạnh loại 4 quạt công suất 54/25,3 kW theo thông số tra trong catalog ta tính được:
Thể tích bên trong ống của 13 giàn lạnh 4 quạt công suất 54/25,3 kW là: V1 = 3,78 m3
+ Với giàn lạnh loại 4 quạt công suất 57,1/28,6 kW theo thông số tra trong catalog ta tính được:
Thể tích bên trong ống của 3 giàn lạnh 4 quạt công suất 57,1/28,6 kW là: V2 = 1,16 m3 Suy ra: VBH = V1 + V2 = 4,94 m3 Ta có: theo bảng hệ số k có k1 = k2 và Vdt + Vdq = VBH VHA = VBH × k2 × k3 × k4 × k5 × k6 × k7 = 4,94× 0,7 × 0,3 × 1,2 ×1,55 × 1,45 × 1,2 = 3,36 m3 4.3 Bình surge drum
Do hệ thống sử dụng thiết bị bay hơi dạng tấm làm lạnh nước muối và theo catalouge ta có thể tích thiết bị là V = 1,225 m3
Ta có: theo bảng hệ số k có k1 = k2 và Vdt + Vdq = VBH
VHA = VBH × k2 × k3 × k4 × k5 × k6 × k7
= 1,225 × 0,7 × 0,3 × 1,2 ×1,25× 1,25 × 1,2 = 0,8 m3
4.4 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm PHE 4.4.1 Chức năng 4.4.1 Chức năng
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm trong hệ thống lạnh là một thiết bị có tác dụng giúp tiết kiệm năng lượng, làm giảm mức tiêu thụ năng lượng và giúp tăng hệ số làm lạnh (COP), góp phần nâng cao hiệu suất làm lạnh của hệ thống.
102 Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm thường hay xuất hiện trong hệ thống lạnh sử dụng máy nén trục vít vì một trong những tính năng đặc biệt của máy nén trục vít là việc cho phép kết nối thêm tải bên ngồi ở vỏ máy nén. Vì vậy, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm có thể được trang bị trực tiếp một cách dễ dàng vào máy nén trục vít, giúp cải thiện hiệu suất làm việc của hệ thống.
4.4.2 Cấu tạo
Bộ phận chính của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật với độ dày rất mỏng và được làm bằng thép khơng rỉ. Mỗi tấm bảng sẽ có bốn lỗ tại bốn góc và hệ thống các đường rãnh trên khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt.
Hình 4.3: Cấu tạo bộ trao đổi nhiệt dạng tấm (PHE) Nguồn:[ http://thietbitraodoinhiet.net/]
103
4.4.3 Nguyên lý hoạt động
Hai dịng lưu chất nóng và lạnh chảy xen kẽ với nhau giữa các tấm, các tấm này được dập rãnh để tạo nên dòng chảy rối cho hai lưu chất nhằm đạt được năng suất trao đổi nhiệt lớn nhất.
Do mỗi tấm có diện tích bề mặt lớn, nên tạo ra bề mặt trao đổi nhiệt lớn giữa các môi chất. So với thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm truyền thống với cùng cơng suất thì một bộ PHE sẽ có hiệu suất trao đổi nhiệt tốt hơn. Hơn nữa, với PHE quá trình vệ sinh, bảo trì và bảo dưỡng cũng trở nên dễ dàng hơn.
Hình 4.4: Nguyên lý hoạt động bộ trao đổi nhiệt dạng tấm Nguồn:[ https://congnghevotrung.com/] Nguồn:[ https://congnghevotrung.com/]
𝐹 = 𝑄0
𝑘 . ∆𝑡 , m2
Qo – Công suất lạnh yêu cầu của thiết bị bay hơi, W k – Hệ số truyền nhiệt, W/m2.K
∆𝑡 – Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit, 0K Dựa vào bảng 7.1 [TL2, tr.287]
Ta có hệ số truyền nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản môi chất NH3 K = 2500 – 4500 W/m2.K
104 Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit
∆𝒕 = ∆𝒕𝒎𝒂𝒙− ∆𝒕𝒎𝒊𝒏 𝒍𝒏∆𝒕∆𝒕𝒎𝒂𝒙
𝒎𝒊𝒏
∆𝑡𝑚𝑎𝑥 , ∆𝑡𝑚𝑖𝑛 : Hiệu nhiệt độ lớn nhất và bé nhất ở đầu vào và ra của thiết bị trao đổi nhiệt. ∆𝑡𝑚𝑎𝑥 = - 4 - -12 = 8 ℃ ∆𝑡𝑚𝑖𝑛 = -7 - - 12 = 5 ℃ ∆𝑡 = 8− 5 𝑙𝑛8 5 = 6,38 ℃ Ta có: Q0 = 593,1 kW, chọn k = 2500 W/m2.K, ∆𝑡 = 6,38 ℃ 𝐹 = 593,1 . 1000 2500 . 6,38 = 37,18 m2
Dựa theo catalouge của hãng Thermowave, ta chọn được PHE với các thơng số sau:
105
4.5 Bình tách dầu 4.5.1 Chức năng 4.5.1 Chức năng
Bình tách dầu có nhiệm vụ tách dầu cuốn theo hơi nén, không cho dầu đi vào dàn ngưng mà dẫn dầu quay trở lại máy nén (hoặc bình thu hồi dầu)
4.5.2 Cấu tạo
Hình 4.6: Cấu tạo bình tách dầu
Nguồn:[ kholanhcongnghiep.net]
4.5.3 Nguyên lý hoạt động
Bình tách dầu hoạt động dựa trên nguyên lý giảm vận tốc của môi chất lạnh và dầu. Khi mơi chất và dầu đi vào bình tách dầu, vận tốc của nó ngay lập tức bị chậm lại, dầu sẽ mất động năng và rơi xuống. Vận tốc giảm là do sự thay đổi hướng đột ngột, các nón chắn cản trở, vách ngăn bên trong hoặc sự mở rộng hay chuyển tiếp của đường ống ở đầu vào của bộ tách dầu.
Bình tách dầu sử dụng ở hầu hết các hệ thống có cơng suất từ lớn đến nhỏ, đối với tất cả các loại môi chất. Đặc biệt với hệ thống sử dụng mơi chất NH3 khơng hịa tan dầu hoặc R22 hịa tan dầu một phần phải cần sử dụng bình tách dầu.