Chương này ta tính chọn các thiết bị cho hệ thống: - Thiết bị ngưng tụ
- Thiết bị bay hơi - Bình tách dầu - Bình trung gian - Bình tách khí khơng ngưng - Tháp giải nhiệt - Bình chứa cao áp - Bình chứa hạ áp - Bình hồi nhiệt 5.1. Tính chọn thiết bị ngưng tụ 5.1.1. Lựa chọn thiết bị
Chọn thiết bị ống chùm nằm ngang có nước làm mát tuần hồn. Bởi vì loại thiết bị này có phụ tải nhiệt khoảng 4500÷5500 W/m2 nên nó ít tiêu hao kim loại, thiết bị gọn nhẹ, chắc chắn, làm mát bằng nước nên ít phụ thuộc vào sự thay đổi của thời tiết và nhiệt độ ngưng tụ thấp nên năng suất lạnh cao, dễ vệ sinh về phía nước làm mát
5.1.2. Cấu tạo
Chú thích: 1. Áp kế 2. Van an tồn
3. Đường vào hơi cao áp 4. Đường cân bằng
5. Đường dự trữ hoặc đường xả khí khơng ngưng 6,8. Đường xả khí và xả bẩn về phía nước làm mát 7. Nắp bình là nắp phẳng
9. Đường ra của lỏng cao áp 10. Các ống trao đổi nhiệt
11, 12. Đường vào và ra của lỏng cao áp
5.1.3. Nguyên lý làm việc
Hơi cao áp đi vào bình ngưng từ phía trên theo đường 4, chiếm đầy khơng gian thể tích bình. Tại đây nó nhả nhiệt cho nước làm mát chuyển động cưỡng bức bên trong ống, ngưng tụ thành lỏng qua đường 10 đi ra ngồi.
5.1.4. Tính chọn thiết bị ngưng tụ
Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ:
Qk= QkCĐ+ QkTĐ = 85,56 + 14,82 = 100,38kw (5.1) Lấy phụ tải nhiệt:
qF = 3600 w/ m2
Diện tích bề mặt truyền nhiệt F
Theo công thức (8-4) trang 216 tài liệu [1] Fk = Qk
qF =100,38×103/3600 =27,88 ≈ 28 m2 (5.2) Theo bảng 8-3, trang 204 tài liệu [1] ta chọn bình ngưng với các thơng số:
Bảng 5.1 Thơng số bình ngưng Ký hiệu Ký hiệu Diện tích bề mặt ngồi,m2 Đường kính ống vỏ, mm Chiều dài ống, m Số ống Tải nhiệt max, kw Số lối KTP-25 30 404 1,5 135 105 4
5.2. Tính chọn thiết bị bay hơi
Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị
Chọn dàn bay hơi đối lưu cưỡng bức
5.2.2. Cấu tạo
Hình 5.2 Dàn bay hơi Chú thích: Chú thích:
1- Đường vào của lỏng môi chất.
2- Búp chia để phân phối lỏng vào dàn, có bao nhiêu dàn thì búp chia có bấy nhiêu lỗ. Búp chia thường đặt thẳng đứng như hình vẽ để phần phối đều cho các dàn thông qua các lỗ chia.
3- Các ống chia: phải có độ dài bằng nhau và tránh sai lệch trở kháng cục bộ. 4- Các ống trao đổi nhiệt, dùng ống đồng trơn. Chiều dài vỉ dàn tối đa 20m. 5- Ống góp dưới.
6- Bẫy dầu: khi dầy đầy bẫy dầu sẽ được hút về máy nén. 7- Đường ra của hơi hạ áp.
8- Vách bao che. 9- Quạt gió.
5.2.3. Nguyên lý làm việc
Đây là thiết bị hay hơi kiểu khơng ngập làm lạnh chất khí chuyển động cưỡng bức bên ngồi ống
Lỏng Freon tiết lưu vào dàn từ phía trên nhờ búp chia và các ống chia, được chia đều cho các ví ống vào trong thiết bị trao đổi nhiệt nhận nhiệt cuae chất khí chuyển động đối
lưu cưỡng bức bên ngoài ống, khi đi đến đoạn cuối vỉ được hố hồn tồn thành hơi theo ống góp dưới ra ngồi.
Phụ tải nhiệt: qF = 170 ÷ 340 w/m2
5.2.4. Tính chọn thiết bị bay hơi
Phịng cấp đơng: chính là tủ cấp đơng
Năng suất lạnh của thiết bị bay hơi: Q0= 55,32kw Chọn phụ tải nhiệt của thiết bị bay hơi: qF = 300 w/m2
Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:
F= Q0/qF = 55320/ 300 = 184,4 m2 (5.3) Tra bảng 8-14 trang 251 tài liệu [1] ta chọn 5 dàn quạt kiểu 2B020
Diện tích bề mặt ngồi: 20 m2 Tải nhiệt khi △t = 10k, w Số lượng quạt: 8
Cơng suất quạt: 100 w
Kích thước phủ bì, mm: 630×765×465
5.3. Các thiết bị phụ
5.3.1. Bình chứ cao áp
❖ Mục đích:
- Để cấp lỏng ổn định cho van tiết lưu.
- Để chứa lỏng môi chất từ các thiết bị khác về khi sửa chữa hệ thống. Vị trí: đặt sau thiết bị ngưng tụ và trước van tiết lưu
❖ Cấu tạo:
Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị
Chú thích:
1. Áp kế, dưới áp kế có ống xiphơng để chống rung cho kim áp kế.
2. Van an tồn, dưới van an tồn có van chặn để cơ lập khi sửa chữa hoặc khi van an toàn mất tác dụng.
3. Đường vào của lỏng cao áp.
4. Đường cân bằng với thiết bị ngưng tụ để lỏng từ bình ngưng chảy xuống bình chứa dễ dàng.
5. Đường dự trữ hoặc làm đường xả khí khơng ngưng. 6. Ống thuỷ sáng để quan sát mức lỏng trong bình. 7. Đường ra của lỏng cao áp.
❖ Tính tốn bình chứa cao áp:
Ta chọn hệ thống lạnh mơi chất Freon chảy từ trên xuống nên thể tích chứa được tính theo cơng thức 8 -13, trang 260, tài liệu [1] ta có:
VCA = Vd
0,5×1,2 = 0.72×Vd (5.4) Với: Hệ số an tồn là 1,2
VCA: Thể tích bình chứa cao áp Vd: Thể tích hệ thống dàn bay hơi
Đối với dàn bay hơi Freon, chọn ống đồng đường kính là 0,018 m, dày 0,001m (trang 251 tài liệu [1] => đường kính ngồi của ống là d = 0,019 m.
Chọn số ống trong dàn là 12, mỗi ống dài 2,5 m => Tổng chiều dài của các ống là: L = 12 × 2,5 × 18 = 540 m. Thể tích hệ thống dàn bay hơi: Vd =2×Π×d×L 4 =Π×0,019×540 4 =0,15 m3 (5.5) Suy ra: VCA = 0,72 ×0,15 =0,11 m3
Chọn bình chứa cao áp nằm ngang theo bảng 8-17 trang 264 tài liệu [1], ta chọn bình 0.4PB với các thơng số:
Thể tích bình V= 0,4 m3
Đường kính ngồi Da= 800 mm Chiều dài L = 3620 mm
Chiều cao H = 570 mm
❖ Mục đích:
Để tách dầu ra khỏi luồng hơi nén của môi chất nhằm tránh dầu đến bám bẩn các bề mặt truyền nhiệt của các thiết bị trao đổi nhiệt như thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi làm cản trở q trình truyền nhiệt.
Vị trí của bình tách dầu: đặt sau máy nén và trước bình ngưng tụ
❖ Cấu tạo
Hình 5.4 Bình tách dầu Chú thích:
1,3-Đường vào và ra của hơi cao áp. 2-Van an tồn.
4-Các nón chắn dầu. 5-Miệng phun ngang. 6-Van phao.
7-Đường xả dầu.
Tính tốn bình tách dầu
Chỉ tính chọn bình tách dầu kiểu khơ cho máy nén 2 cấp Đường kính ống: theo tài liệu [2] trang 123 ta có:
Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị
d=√4Vh
πϖ (5.6) Trong đó:
:tốc độ mơi chất ở ống nối vào bình tách dầu
Chọn = 18 [m/s] (theo tài liệu [2] trang 123) Vh: thể tích thực tế của mơi chất ra khỏi máy nén Đối với bình tách dầu dùng cho tủ cấp đơng: VhCĐ= G×V4 = 0,522×0,017 = 8,874×10-3 m3/s dCĐ = √4×8,874×10-3
π×18 = 0,025 m Chọn 1 bình loại bình 65-MO.
65: chỉ đường kính ống nối vào đầu đẩy máy nén; MO: chỉ loại bình
5.3.3. Thiết bị tách khí khơng ngưng
❖ Mục đích:
Nhằm loại khí khơng ngưng ra khỏi thiết bị ngưng tụ để tăng diện tích trao đổi nhiệt
❖ Cấu tạo:
Hình 5.5 Thiết bị tách khí khơng ngưng Chú thích:
2- Đường vào của hỗn hợp khí khơng ngưng và hơi cao áp. 3 -Đường lỏng cao áp tiết lưu vào ống trong.
4- Đường tiết lưu của lỏng cao áp ngưng tụ. 5 -Đường xả khí khơng ngưng.
❖ Nguyên lí làm việc:
Hỗn hợp hơi cao áp và khí khơng ngưng từ thiết bị ngưng tụ qua bình chứa cao áp được đi vào không gian giữa hai ống nhả nhiệt cho môi chất lạnh là lỏng cao áp tiết lưu vào trong ống trong (3). Hơi cao áp được ngưng lại thành lỏng chảy xuống dưới và qua van tiết lưu (4) vào lại trong ống trong. Khí khơng ngưng tụ lại phía trên qua đường (5) xả ra ngồi.
5.3.4. Bình trung gian
❖ Mục đích:
- Làm mát trung gian hoàn toàn hơi trung áp giữa các cấp nén trong hệ thống lạnh làm giảm công nén và nhiệt độ cuối tầm nén cho máy nén cao áp
- Tách lỏng, tách dầu ra khỏi hơi trung áp hút về máy nén cao áp
- Làm quá lạnh lỏng cao áp trước khi tiết lưu để giảm tổn thất lạnh do tiết lưu.
❖ Cấu tạo:
Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị
Chú thích:
1. Đường vào của hơi nén trung áp
2. Đường lỏng cao áp tiết lưu vào bình 3. Đường ra của hơi trung áp
4. Các nón chắn
5. Ống thuỷ tối và van phao 6. Phin lọc
7. Ống xoắn TĐN 8. Đường xả bẩn
9. Đường tháo lỏng ra khỏi bình 10. Đường ra lỏng cao áp
11. Van an toàn 12. Áp kế 13. Lỗ cân bằng
❖ Tính tốn
Diện tích truyền nhiệt của thiết bị trung gian Ftg=Qtg
qF
(5.7)
Với: Qtg – Cơng suất nhiệt trao đổi ở bình trung gian
Qtg =Qql + Qlm (5.8) Qql: Công suất nhiệt quá lạnh của môi chất trước tiết lưu
Qql = GHA × (i5-i6 ) = 0,52× (268,66-262,4) = 3,25 kW (5.9) Qlm: Công suất nhiệt làm mát trung gian
Qlm = GCA × (i2-i3 ) = 0,66× (570,61-511,29) = 39,15 kW (5.10) Suy ra:
Qtg = 3,25 + 39,15 = 42,4kW
qF – Mật độ dòng nhiệt của thiết bị ngưng tụ
qF = i4-i5 = 543,6 – 268,66 = 274,94 W/m2 (4.11) Suy ra :
Ftg = Qtg
qF= 42400
274,94=154,22 m2 (4.12)
Đường kính trong bình trung gian: D = √4×V
π×ω
(4.13)
V: Lưu lượng thể tích trong bình, bằng lưu lượng hút của cấp nén cao áp. V = GCA×V3 = 0,52×45,1×10-3= 23,45×10-3 m3/s (4.14) ω: Tốc độ gas trong bình, chọn ω = 0.5 m/s Suy ra: D = √4×V π×ω= √4×23,45×10-3 π×0,5 = 0,24 m
Chọn bình trung gian đã được chế tạo sẵn (Tra bảng 8-19 trang 266-Tài liệu [1])
5.3.5. Tháp giải nhiệt
❖ Mục đích:
Để giải nhiệt cho nước làm mát thiết bị ngưng tụ và máy nén
❖ Cấu tạo:
Hình 5.7 Tháp giải nhiệt Chú thích:
1. Quạt hút 2. Tấm chắn rác
Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị
3. Dàn phun nước gồm 2 ống khoan lỗ nghiêng một góc 450 đối nhau được gắn vào một ổ xoay để khi phun nước được quay trịn tưới đều trên tồn bộ thiết bị
4. Bộ phận làm tươi nước nhằm làm tăng hiệu qủa làm mát
5. Van phao cấp nước bổ sung (để bù lượng hơi nước bị gió cuốn ra ngồi) 6. Đường vào của nước được làm mát
7.Máng nước
8. Đường ra của nước được làm mát bơm đến thiết bị ngưng tụ.
❖ Tính tốn:
Ta có phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ Qk = 238,47 kw = 61,1 ton. Ta quy năng
suất lạnh ra ton Theo tiêu chuẩn CTI 1ton nhiệt tương đương 3900 kcal/h Lượng nước tuần hoàn:
Vn = Qk
C×ρ×△tw , m3/s (4.15)
Với: C- Nhiệt dung riêng của nước C = 4,19 kJ/kg.K ρ- Khối lượng riêng của nước ρ = 1000 kg/𝑚3
△tw – Độ tăng nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ, K. Suy ra V = 238,47
4,19×1000×(5)= 0,011 m3/s = 11 l/s
Tra bảng 8- 22 trang 272 tài liệu [1] chọn tháp giải nhiệt FRK60 với các thông số Bảng 5.2 Các đặc tính kỹ thuật cơ bản tháp RINKI Lưu lượng nước định mức 13 l/s
Chiều cao tháp 2417 mm Đường kính tháp 1910 mm Đường kính ống nối dẫn vào 100 mm
Đường kính ống nối dẫn ra 100 mm Đường chảy tràn 25 mm
Đường xả 25 mm Van phao 20 mm Lưu lượng quạt gió 420 m3/ph Đường kính quạt gió 1200 mm
Mơ tơ quạt 1,5 kW Khối lượng 238 kg
Độ ồn 57 dBA
❖ Mục đích:
- Quá nhiệt dòng hơi hút về máy nén nhằm tránh hiện tượng thủy kích.
- Qúa lạnh lỏng cao áp trước khi vào tiết lưu nhằm giảm tổn thất lạnh do tiết lưu. - Thiết bị được đặt sau thiết bị bay hơi, trước máy nén.
❖ Cấu tạo:
Hình 5.8 Bình hồi nhiệt Chú thích:
1, 3 - Đường ra và vào của hơi hạ áp
2 - Ống trụ bịt hai đầu nhằm để hướng tồn bộ dịng hơi tiếp xúc với ống xoắn (6) và vừa làm tăng tốc độ của dòng hơi nhằm tăng cường quá trình trao đổi nhiệt.
4, 5 - Đường ra và vào của lỏng cao áp. 6 - Ống xoắn.
❖ Nguyên lý làm việc:
Hơi hạ áp đi vào phía trên của bình trao đổi nhiệt với lỏng cao áp đi trong ống xoắn trở thành hơi quá nhiệt được hút về máy nén. Hơi ra phải được lấy từ phía dưới để hút dầu về máy nén.
Bình này được bọc cách nhiệt
Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị
❖ Cấu tạo:
Hình 5.9 Bình chứa hạ áp Chú thích:
1 - Ống góp bắt van phao 2 - Ống dịch tiết lưu vào 3 -Ống lắp áp kế và van AT 4 - Tách lỏng 5 - Hơi hút về máy nén 6 - Ống hơi vào 7 - Đáy bình 8 - Ống xả vào 9 - Cấp dịch
Hình trên trình bày cấu tạo của 01 bình chứa hạ áp trong các hệ thống lạnh freon, bình có thân trụ, hai nắp dạng elip. Phía trên thân bình là cổ bình, cổ có tác dụng như một bình tách lỏng, trên cùng là ống hút hơi về máy nén. Phía dưới thân bình là rốn bình, rốn bình được sử dụng trong hệ thống freon để gom và thu hồi dầu.
Bình chứa hạ áp có 03 van phao bảo vệ, các van phao được lắp trên ống góp 1. Bảo vệ mức cực đại, mức trung bình và mức cực tiểu.
Do làm việc ở nhiệt độ thấp nên bình chứa cao áp được bọc cách nhiệt polyurethan dày khoảng 150 ÷ 200 mm, ngồi cùng bọc inox bảo vệ.
❖ Nhiệm vụ:
Bình chứa hạ áp có các nhiệm vụ chính sau:
Chứa dịch mơi chất nhiệt độ thấp để bơm cấp dịch ổn định cho hệ thống lạnh.
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 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.
5.3.8. Các thiết bị khác
Chọn các thiết bị khác bao gồm: bơm cấp dịch, bơm nước, van 1 chiều, van chặn, van tiết lưu, van diện từ ta có thể chọn theo đường kính của hệ thống đường ống nối chúng
Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị
Chương 6. VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ HỆ THỐNG
6.1. Vận hành
Chuẩn bị cấp đông Lưu ý:
Nếu tủ mới được xả đá, trước khi vào hàng phải đảm bảo tủ khô ráo - Mở cửa tủ
- Kiểm tra khơng để vật lạ sót lại trong tủ thí dụ như dụng cụ, khay, dẻ lau…. - Chuyển khay hàng cấp đông vào giá đựng khay. Khay sắp xếp sao cho đảm bảo
thơng thống gió thổi giữa các sản phẩm như trong thiết kế. - Kiểm tra bảo đảm các khay khơng có người trong khoang - Đóng cửa tủ
Cấp đơng
- Kiểm tra xác nhận hệ thống đã sẵn sàng cấp lạnh - Bật cầu dao cấp điện cho tủ
- Cấp dịch cho tủ Ra hàng
- Cắt cấp dịch cho dàn lạnh
- Đợi 1 thời gian để dàn lạnh rút hết dịch. Thời gian dài ngắn phụ thuộc vào công suất hệ thống cấp lạnh
- Ngắt cấp điện cho tủ điện của tủ - Mở cửa
- Lấy khay ra Xả băng
- Tắt cầu dao điện của tủ điện tủ trước khi xả băng - Mở van điện từ cấp nước xả băng
- Trong quá trình xả băng phải để cửa mở để nước thốt
- Thời gian xả băng (khoảng 30 phút) tùy thuộc vào nhiệt độ và lưu lượng nước xả băng
Vệ sinh