Tên buồng B, W/m2, Đối với F, m2 < 50 m2 50 ÷ 150 m2 >150 m2 Kết đơng 32 15 12 Vậy tổn thất do mở cửa Q5: Q5=B×F=32×(6×2,4)=460,8 W
Tổng tổn thất nhiệt của tủ đơng gió là Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 Q=712,9+14,82+680+51200+460,8=53068,52W
Chương 4. CHU TRÌNH LẠNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN
4.1. Chọn mơi chất và môi trường giải nhiệt
4.1.1. Chọn môi chất lạnh
Ở đây ta chọn môi chất R134a cho tủ cấp đơng vì R134a có các đặc điểm sau: CTHH: CH2F-CF
Tên gọi: Tetrafloetan Ưu điểm: Ưu điểm:
- Độ ổn định cao
- Khơng ăn mịn kim loại
- R134a là môi chất bền vững về mặt hóa học - Ít độc hại
- Khơng gây nổ, tuy nhiên ở nhiệt độ cao R134a phân hủ thành chất cực kì độc hại như HF. Do đó nghiêm cấm các vật liệu có nhiệt độ bề mặt cao trong phịng máy - Khơng gây cháy
- Khơng hịa tan được nước, do đó có thể tách nước ra khỏi R134a bằng các chất hút ẩm thông thường
- Khi rị rỉ khơng làm hỏng các sản phẩm cần bảo quản lạnh - Không gây hại cho môi trường ( tầng ozone )
- Dễ kiếm dễ tìm Nhược điểm:
- Độc hại
- Hiện tại còn đắt tiền
- Khi rị rỉ khó phát hiện: R134a khơng màu, không mùi, không vị
- Độ nhớt rất nhỏ, nhỏ hơn khơng khí nên R134a có thể rị rỉ qua các khe hở mà khơng khí khơng đi qua được, độ nhớt R134a lớn hơn nitơ nên thử kín phải dùng nitơ khơ
4.1.2. Chọn mơi trường giải nhiệt
Chọn môi trường giải nhiệt là nước tuần hồn qua tháp giải nhiệt vì so với khơng khí thì giải nhiệt bằng nước có những ưu điểm sau:
- Hệ số toả nhiệt cao hơn giải nhiệt tốt hơn, nhanh hơn - Ít chịu ảnh hưởng của thời tiết
4.2. Thông số
Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị
Q0MN =∑Q0×k
b (4.1)
Với:
K: là hệ số kể đến tổn thất lạnh trên đường ống và các thiết bị trong hệ thống lạnh. Theo trang 92 tài liệu [1], đối với nhiệt độ cấp đông 𝑡𝑓 = -18 0C nên bằng phương pháp nội suy ta có, k = 1,058
b: hệ số kể đến thời gian làm việc ngày đêm của kho lạnh. Dự tính kho làm lạnh làm việc khoảng 22h/ngày đêm ➔chọn b=0,9 theo trang 92 tài liệu [1]
vậy công suất lạnh yêu cầu của máy nén là: Q0MN= 47,06×1,058
0,9 = 55,32 kw
Năng suất làm lạnh yêu cầu máy nén Q0MN= 55,32 kw Nhiệt độ đối tượng cần làm lạnh: t = - 18 0C
Chọn mơi trường giải nhiệt là nước tuần hồn qua tháp giải nhiệt: Nhiệt độ nước khi vào bình là
tw1 = tư + (3 ÷ 4) 0C (4.2) Với 𝑡ư là nhiệt độ nhiệt kế ướt của khơng khí được tra theo đồ thị i-d với 𝑡𝑛 = 37,7 0C và độ ẩm φ= 77%, ta có tư ≈ 32 0C
tw1 = 32 + (3 ÷ 4)0C = 36
tw2 = tw1 + (2 ÷ 6)0C (4.3)
Ta chọn bình ngưng ống chùm nằm ngang nên tw2 = tw1 + 5 0C = 36 + 5 = 41
Chọn nhiệt độ ngưng tụ: 𝑡𝑘 tw= tw1+ tw2
2 =36+412 = 38,5 (4.4)
tk = tw+ (4-10) 0C = 38,5 + 4,5 = 43 (4.5) Chọn vì mơi trường làm mát là nước. Tra bảng hơi bão hồ R134a ta có áp suất ngưng tụ pk =11 bar
Chọn nhiệt độ bay hơi
𝑡0 = tf – (4 ÷ 10) 0
C = -18 – 7 = -25 0C
Tra bảng bơi bão hoà R134a ta có áp suất bay hơi p0 = 1,05 bar
4.3. Tính tốn chu trình 4.3.1. Chọn cấp của chu trình 4.3.1. Chọn cấp của chu trình π=pk po= 11 1,05=10,5<13 (4.6)
Tuy nhiên hệ thống làm lạnh tới -180C nên ta chọn 2 cấp nén để quá trình tiết lưu dễ dàng, nâng cao hiệu quả làm lạnh
Vậy chọn chu trình máy nén 2 cấp, với áp suất trung gian:
Ptg = √pk×p0 = √11×1,05 = 3,39 bar (4.7) Tra bảng hơi bão hoà R134a với áp suất 3,39 bar ta được ttg = 4,2 0C
4.3.2. Chọn kiểu chu trình
Chọn chu trình cho phịng cấp đơng là chu trình máy lạnh 2 cấp làm mát trung gian hồn tồn bình trung gian (BTG) có ống trao đổi nhiệt. Bởi vì do trở lực của hệ thống dàn bay hơi trong phịng cấp đơng khá lớn. Nếu dùng BTG làm mát hồn tồn thì mơi chất cấp cho thiết bị ngưng tụ là ở áp suất trung gian không đủ lớn để đủ trở lực cấp đủ lỏng cho thiết bị bay hơi làm giảm công suất của thiết bị bay hơi, ảnh hưởng đến hiệu suất của chu trình. Do đó ta chọn chu trình máy lạnh 2 cấp dùng BTG có ống trao đổi nhiệt.
4.3.3. Chọn nhiệt độ quá nhiệt, quá lạnh
Nhiệt độ quá lạnh tql = 35 0C
Đối với máy nén sử dụng môi chất freon do nhiệt độ cuối tầm nén thấp nên độ quá nhiệt hơi hút có thể chọn rất cao. Trong các máy nén freon, độ quá nhiệt hơi hút đạt được trong thiết bị hồi nhiệt.
Với môi chất freon R134a, độ quá nhiệt hơi hút t = -25 + 25 = 0 0C
4.3.4. Xây dựng đồ thị và lập thơng số các điểm nút
Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý của chu trình lạnh 2 cấp sử dụng thiết bị hồi nhiệt nhiệt
Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị
Hình 4.2 Đồ thị T-s
Nguyên lý làm việc: hơi (1) sau khi qua bộ hồi nhiệt trở thành hơi quá nhiệt (1’) được hút về máy nên hạ áp nén đoạn nhiệt lên áp suất trung gian (2) rồi được sục vào bình trung gian và được làm mát hồn tồn thành hơi bão hịa khơ. Hỗn hợp hơi bão hịa khô (3) được hút về máy nén cao áp và đuoc nén đoạn nhiệt lên áp suất ngưng tụ Pk điểm (4) sau đó đi vào thiết bị ngưng tụ, nhả nhiệt cho môi trường làm mát, ngưng tụ thành lỏng cao áp (5). Tại đây lỏng cao áp được chia làm 2 dòng:
Dòng nhỏ đi qua van tiết lưu 1 (TL1), giảm áp xuống áp suất trung gian thành hơi (5') đi vào bình trung gian và được tách thành hơi bão hịa khơ (3) và lỏng (7). Lượng hơi (3) này cùng với lượng hơi tạo thành do làm mát hoàn toàn hơi nén trung gian và do quá lạnh lỏng đi trong ổng trao đổi nhiệt, được hút về máy nén cao áp.
Phần lớn lỏng còn lại đi vào trong ống trao đổi nhiệt đưoc quá lạnh đến (6), lỏng (6) đi qua van tiết lưu 2(TL2) giảm áp xuống áp suất bay hơi (6') rồi đi vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt của đối tượng cần làm lạnh hóa hơi đẳng áp đăng nhiệt thành hơi bão hịa khơ (l') và chu trình cứ thể tiếp tục.