Thông số Điểm Trạng Thái t [℃] p [bar] v [𝑚3/kg] i [kJ/kg] S [kJ/kgK]
1’ Hơi bão hồ khơ -25 1.05 0.18 382 1.74 1 Hơi quá nhiệt -17 1.05 0.19 388 1.77 2 Hơi quá nhiệt 22 3.39 0.06 416 1.77 3 Hơi bão hồ khơ 4.2 3.39 0.06 400 1.72 4 Hơi quá nhiệt 48 11 0.02 425 1.72 5 Lỏng sôi 43 11 0.003 261 1.2 5’ Hơi bão hoà ẩm 4.2 3.39 0.06 261 1.2 7 lỏng sôi 4.2 3.39 0.06 206 1.02 6 lỏng chưa sôi 35 11 _ 248 1.2 6’ Hơi bão hoà ẩm -25 1.05 0.08 262 1.3
Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị
Chu trình được tính tốn cho 1kg mơi chất lạnh đi qua thiết bị bay hơi. Tính lượng hơi khơ tạo thành do làm quá lạnh 1kg lỏng cao áp:
γ=i5-i6 i3-i7=
261-248
400-206=0,06 Kg
(4.8)
Tính lượng hơi khơ tạo thành do làm mát trung gian hoàn toàn 1kg hơi nén trung áp: β=i2-i3
i3-i7=
416-400
400-206=0,08 kg
(4.9)
Lượng hơi khô tạo thành do van tiết lưu 1 α = (γ+ β)×i5'-i7
i3-i5'= (0,06 + 0,08) × 261−206
400−261= 0,05 kg (4.10)
Nhiệt lượng nhận được thực tế tại thiết bị bay hơi:
q0= i1'-i6' = 382– 262= 120kJ/kg (4.11) Nhiệt lượng thải ra cho môi trường làm mát ở thiết bị ngưng tụ:
qk = (1+ α + γ +β) × (i4-i5) (4.12) = (1+ 0,05 + 0,06 + 0,08) × (425 – 261)
= 195,16 kJ/kg
Lưu lượng thực tế qua máy nén hạ áp:
GHA =QMN0 q0 =
55,32
120 = 0,46 kg/s
(4.13)
Lưu lượng thực tế qua máy nén cao áp:
GCA = (1+ α + γ +β) × GHA= (1+ 0,05+ 0,06 + 0,08) ×0,46 = 0,54 kg/s. (4.14) Công suất nhiệt của thiết bị ngưng tụ:
QK = GCA× (i4- i5) = 0,54× (425 – 261) = 88,56 kW. (4.15) Công nén máy nén hạ áp:
LNHA= GHA × (i2- i1) = 0,46× (416- 388) = 12,88 kW. (4.16) Công nén máy nén cao áp:
LNCA= GCA × (i4- i3) =0,54× (425 – 400) = 13,5 kW. (4.17) Công nén cho cả chu trình.
L =LNCA + LNHA = 13,5 + 12,88= 26,38 kW. (4.18) Hiệu suất làm lạnh. ε=Q0 L = 55,32 26,38=2,09 (4.19) 4.4. Tính chọn máy nén và động cơ 4.4.1. Tính chọn máy nén
Thể tích hút thực tế qua máy nén hạ áp:
VHAtt = GHA × V1 = 0,46× 0,19×10-3= 0,08×10-3 m3/s. (4.20) Thể tích hút thực tế qua máy nén cao áp:
VCAtt = GCA× V3 = 0,54×0,06×10-3= 0.03×10-3 m3/s. (4.21) Hệ số cấp máy nén của máy nén hạ áp và máy nén cao áp:
Máy nén hạ áp: Tỉ số nén: πHA =ptg p0 = 3,39 1,05 = 3,2 (4.22)
Tra đồ thị hình 7-4 – trang - 168 tài liệu [1] với máy nén kiểu hiện đại, ta có hệ số cấp λHA = 0,84 +Máy nén cao áp: Tỉ số nén: πCA= pk ptg= 11 3,39=3,2 (4.23) => λ = λCA = λHA = 0,84
Thể tích hút lý thuyết (thể tích quét pitton) của máy nén hạ áp và máy nén cao áp - Thể tích hút lý thuyết qua máy nén hạ áp:
VltHA =VttHA
λ =0,08×10-3
0,84 = 0,09 × 10−3 m3/s. (4.24)
- Thể tích hút lý thuyết qua máy nén cao áp: VltCA =VttCA
λ =
0,03×10-3
0,84 = 0,03 × 10−3 m3/s.
(4.25)
Khi chọn 1 máy nén 2 cấp như vậy ta không thể biết được thể tích hút lý thuyết của loại máy nén này là bao nhiêu, mà chỉ biết thể tích hút lý thuyết trong từng cấp của máy nén. Do đó ta chọn chu trình lạnh quy chuẩn và xác định máy nén cho chu trình lạnh quy chuẩn đó làm máy nén chạy trong hệ thống lạnh thực tế.
Xác định chu trình lạnh tiêu chuẩn:
Theo bảng (7-1) trang 172 tài liệu [1] chọn chế độ lạnh đơng 2 cấp freon thì có các thơng số sau: t0 = -35℃ => po= 2,65 bar tk = 30℃ => pk= 7,6 bar tqn = -20℃
Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị
tql = 25℃
Suy ra áp suất trung gian của chu trình: ptg =√pk×po =√7,6×2,65 =4,48 bar. ttg = 12℃=> t6= 12+ 3 =15℃
Bảng 4.2 Bảng thông số của chu trình lạnh tiêu chuẩn: Tỉ số Điểm Trạng Thái t [℃] p [bar] v [m3/kg] i [kJ/k]
1’ Bão hồ khơ -35 2,65 0,28 375
5 Lỏng sôi 30 7,6 0,026 414
6 Lỏng chưa
sôi 15 7,6 220
6’ Hơi bão hoà
ẩm -35 2,65 220 Năng suất lạnh riêng khối lượng tiêu chuẩn
q0tc=i 1' tc
- i6tc = 375– 220 = 155 kJ/kg. (4.26)
Năng suất lạnh riêng thể tích tiêu chuẩn: qvtc =q0tc
v1'tc = 155
0,28 = 553,57 m3/s.
(4.27)
Hệ số cấp ở điều kiện tiêu chuẩn Có tỉ số nén: π=ptg
p0=4,482,65=1,7 Tra đồ thị hình 7- 4 trang 168 tài liệu [1] với máy nén kiểu hiện đại ta có: λtc = 0,87
Năng suất lạnh riêng thể tích: qv =q0
v1' = 152
0,26= 584,6kJ/kg.
(4.28)
Năng suất lạnh tiêu chẩn Q0tc : Q0tc =Q 0 MN ×qv tc×λtc qv×λ = 55,32 × 553,57 × 0,87 584,6 × 0,76 = 59,96 kw (4.29)
Ta sử dụng phần mềm bitzer để chọn máy nén
Phần mềm thiết kế và tính tốn cơng suất máy nén, cụm máy nén, dàn ngưng giải nhiệt bằng nước của hãng Bitzer. Phần mềm có tiếng việt nên rất dễ dàng để chúng ta sử dụng.
Đây là một phần mềm rất hữu ích cho các bạn có nhu cầu sử dụng các sản phẩm máy nén của Bitzer, dựa vào nhu cầu của cá nhân hay chủ đầu tư ta có thể tinhs tốn cơng suất hoặc dựa vào cơng suất để có thể lựa chọn model máy nén một cách hiệu quả nhất
Hình 4.4 Giao diện chính phần mềm BITZER Ta sử dụng máy nén piton nữa kín loại 2 cấp
Sau đó nhập các thơng số tương ứng Mơi chất lạnh: R134a
Công suất lạnh: 59,96 Nhiệt độ quá lạnh: 35 Nhiệt độ quá nhiệt: -17 Kết quả
Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị
Hình 4.5 Nhập thơng số
=> Chọn Z = 1 máy nén hai cấp cho R134a. Cấu tạo
Hình 4.7 Bản vẽ chi tiết máy nén
4.4.2. Tính chọn động cơ
Cơng suất động cơ diện kéo máy được tính theo cơng thức (7-25) trang 171 tài liệu [1] Ndc = (1,1÷2,1) *Nel
Đối với các máy lạnh nhỏ chế độ làm việc dao động lớn, điện lưới lên xu ống phập phù nên chọn hệ số an tồn là 2,1
Ndc =2,1 ×Nel = 2,1×L
ƞ
Với 𝑁𝑒𝑙 là cơng suất đo được trên bảng bản đấu điện có kể đến tổn thấy truyền động khớp, đai, …
L công nén của máy nén
Ƞ tổn thất năng lượng trong máy nén là ≈ 0,59 đối với hệ thống lạnh này
Ndc = 2,1× L
0,59= 2,1 × (26,38/0,59) = 93,9 kw
Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị
Chương 5. TÍNH THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ THIẾT BỊ PHỤ
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 toàn
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 ngoài.
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 thông số: