Điểm 1’:
t1’ = t0 = -47 0C
Tra bảng tính chất nhiệt động của NH3 trạng thái bão hịa [TL4, tr303-311], suy ra: p1’ = 0,4865 bar
v1’ = 2,229 m3/kg h1’ = 1396,1 kJ/kG
46 s1’ = 6,3769 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 = 50C [TL1, tr.208] t1= th = t0 +∆th = - 47 + 5 = - 420C
p1 = p1’ = 0,4865 bar
Tra bảng tính chất nhiệt động của NH3 trạng thái hơi quá nhiệt [TL4, tr312-326], suy ra: v1 = 2,2825 m3/kg h1 = 1406,844 kJ/kG s1 = 6,4238 kJ/kG.0C Điểm 2: p2 = ptg = 2,563 bar s2 = s1 = 6,4238 kJ/kG.0C Tra đồ thị lgp-h môi chất NH3, suy ra:
t2= 67,4 0C v2 = 0,64 m3/kg h2 = 1632,75 kJ/kG Điểm 5: t5 = tk = 350C p5 = pk = 13,503 bar
Tra bảng tính chất nhiệt động của NH3 trạng thái bão hòa, suy ra: v5 = 0,001702 m3/kg
47 s5 = 1,5539 kJ/kG.0C h5 = 362,33 kJ/kG Điểm 6: p6 = ptg = 2,563 bar h6 = h5 = 362,33 bar
Tra đồ thị lgp-h môi chất NH3, suy ra: t6 = -13 0C s6 = 1,6305 kJ/kG.0C v6 = 0,081 m3/kg Điểm 7: p7 = p6 = 2,563 bar t7 = t6 = -13 0C
Tra bảng tính chất nhiệt động của NH3 trạng thái bão hòa, suy ra: s7 = 0,7793 kJ/kG.0C v7 = 0,00152 m3/kg h7 = 140,89 kJ/kG Điểm 8: p8 = p0 = 0,4867 bar t8 = t0 = -47 0C h7 = h8 = 140,89 kJ/kG
Tra đồ thị lgp-h môi chất NH3, suy ra: s8 = 0,156 kJ/kG.0C
48
Điểm 9:
p9 = p6 = 2,563 bar t9 = t6 = -13 0C
Tra bảng tính chất nhiệt động của NH3 trạng thái bão hòa, suy ra: v9 = 0,469 m3/kg
s9 = 5,795 kJ/kG.0C h9 = 1445,7 kJ/kG
Điểm 3:
m1 : lưu lượng môi chất qua máy nén 𝑚1= 𝑄0
ℎ1′−ℎ8 = 133,7
1396,1−140,89= 0,1065 𝑘𝑔/𝑠
m2 : lưu lượng mơi chất hịa trộn làm mát từ Ecomomizer Phương trình cân bằng năng lượng tại bình economizer
m3.h6 = m2.h9 + m1.h7
(0,1065 + m2) . 362,33 = m2 . 1445,7 + 0,1065 . 140,89
m2 = 0,02173 kg/s
Phương trình điểm nút tại điểm hịa trộn: m1.h2 + m2.h9 = m3.h3
0,1065 . 1632,75 + 0,02173 . 1445,7 = 0,12823 . h3 h3 = 1601,05 kJ/kG
m3 = m1 + m2 = 0,1065 + 0,02173 = 0,12823 kg/s
p3 = ptg = 2,563 kJ/kG
Tra đồ thị lgp-h môi chất NH3, suy ra: t3 = 53,410C
49 v3 = 0,61 m3/kg
s3 = 6,328 kJ/kG.0C
Điểm 4:
p4 = pk = 13,503 bar
t4 = 900C 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 900C.
Tra bảng tính chất nhiệt động của NH3 trạng thái hơi quá nhiệt, suy ra: v4 = 0,135 m3/kg
h4 = 1650,14 kJ/kG s4 = 5,733 kJ/kG.0C
Bảng 3.1: Thơng số các điểm nút của chu trình -470C
p, bar t, 0C h, kJ/kG s, kJ/kG.0C v, m3/kg 1 0,4865 -42 1406,844 6,4238 2,2825 1’ 0,4865 -47 1396,1 6,3769 2,229 2 2,563 67,4 1632,75 6,4238 0,64 3 2,563 53,41 1601,05 6,328 0,61 4 13,503 90 1650,14 5,733 0,12239 5 13,503 35 362,33 1,5539 0,001702 6 2,563 -13 362,33 1,6305 0,081 7 2,563 -13 140,89 0,7793 0,00152 8 0,4865 -47 140,89 0,156 0,25 9 2,563 -13 1445,7 5,7950 0,469
50
a) Nhiệt thải dàn ngưng :
Qk = m3 . (h4 – h5) = 0,12823 . (1650,14 – 362,33) = 165,13 kW
b) Thể tích hút thực tế của máy nén:
Vtt = m1.v1 = 2,2825 . 0,1065 = 0,24 m3/s = 864 m3/h
Dựa trên catalogue “Bộ máy nén trục vít C series” của hãng MYCOM, ta chọn được máy nén trục vít có model 2016LSC có thể tích hút V* = 1210 m3/h,
c)Hệ số cấp của máy nén:
Ta có, tỷ số nén: П = 𝑃𝑘
𝑃0 = 13,503
0,4865= 27,76
Với П = 27,76 tra đồ thị Hệ số cấp của máy nén trục vít phụ thuộc vào tỷ số nén [TL3, tr.122], ta được: λ = 0,72
e) Thể tích hút lý thuyết của máy nén:
Vlt = 𝑉𝑡𝑡 λ = 864 0,72 = 1200 m3/h f) Số lượng máy nén: Zmn = 𝑉𝑙𝑡 𝑉∗ = 1200 1210 = 0,9917 Chọn 1 máy nén g) Công nén: N = m1 . (h2 – h1) + m3 . (h4 – h3) = 0,1065 . (1632,75 – 1406,844) + 0,12823 . (1650,14 – 1601,05) = 30,35 kW h) Hệ số làm lạnh của hệ thống: ℰ = 𝑄0 𝑁 = 133,7 30,35= 4,4
51 i) Công nén chỉ thị: * Hiệu suất chỉ thị: Ƞi = 𝑇0 𝑇𝑘 + (b × t0) Với b = 0,001 [TL1, tr.217] Suy ra: Ƞi = −47+273 35+273 + [0,001 × (-47)] = 0,6868 * Cơng nén chỉ thị: Ni = 𝑁 Ƞi = 30,35 0,6868 = 44,2 (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 dịng: pms = 0,049÷0,069 MPa (chọn pms = 0,069)
Suy ra:
Nms = 0,24 × 0,069 × 106 = 16560 (N.m/s) = 16,56 (kW) * Công nén hiệu dụng: Ne = Ni + Nms = 44,2 + 16,56 = 60,76 (kW)
k) Cơng 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:
52 𝑁𝑒𝑙 = 𝑁𝑒
Ƞ𝑡đ. Ƞ𝑒𝑙 =
60,76
0,95 . 0,8= 80 𝑘𝑊
l) Công suất động cơ lắp đặt
Nđc = (1,1 ÷ 2,1)Nel [TL1, tr.219]
Với (1,1 ÷ 2,1) là hệ số an tồn của động cơ. Ta chọn 1,6 Nđc = 1,6 x Nel = 1,6 x 80 = 128 kW
Để đề phòng máy chạy trong điều kiện khắc nghiệt hơn ta chọn công suất động cơ là Nđc = 200 kW. [TL1, tr.219]
m) Đường ống từ đầu đẩy máy nén đến đường ống góp
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. 𝑚3. 𝑣4 𝜋. 𝜔 = √ 4 . 0,12823 . 0,135 𝜋. 15 = 0,038𝑚 = 38𝑚𝑚
Dựa vào bảng 10.2 [TL1,tr.346] ta chọn ống 40A
m) 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. 𝑚1. 𝑣1 𝜋. 𝜔 = √ 4 . 0,1065 . 2,2825 𝜋. 15 = 0,143𝑚 = 143𝑚𝑚
Dựa vào bảng 10.2 [TL1,tr.346] ta chọn ống 150A
3.2.2 Tính kiểm tra chu trình và chọn máy nén cho cụm sử dụng chất tải lạnh -120C
Thông số ban đầu:
Năng suất lạnh Q0 = 593,1 kW Nhiệt độ ngưng tụ: 350C
53 Nhiệt độ sôi môi chất: - 120C
Tra bảng tính chất nhiệt động của NH3 trạng thái bão hịa [TL4,tr.303-311] ta có: pk = 13,503 bar, p0 = 2,6785 bar
∆Tqn = 5 oC ; ∆Tql = 50C