CHƯƠNG 3 TÍNH NHIỆT KHO LẠNH
5.1 Tính chọn bình ngưng
5.1.1 Xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt111Equation Chapter(Next) Section 122Equation Section (Next)312Equation Chapter (Next) Section 122Equation Section (Next)312Equation Chapter (Next) Section 1
Theo phần chọn máy nén ta có:
- Nhiệt thải ngưng tụ của máy nén buồng kết đông: Qk = 51,6 (kW)
- Nhiệt thải ngưng tụ của máy nén buồng bảo quản đông: Qk = 195,7 (kW) - Nhiệt thải ngưng tụ của máy nén buồng bảo quản lạnh: Qk = 114(kW) Vậy phụ tải lạnh của bình ngưng là tổng nhiệt thải ngưng tụ của tất cả các máy:
∑Qk =361,3 (kW) Mặt khác ta lại có:
Qk = k.F.Δttb 424\* MERGEFORMAT (.)
Trong đó:
Qk – phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ, kW F – diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, m2
Δttb – hiệu nhiệt độ trung bình logarit, K
F = Qk
k .∆ttb 525\* MERGEFORMAT (.)
a) Xác định hiệu nhiệt độ trung bình logarit ứng với điều kiện tại khu vực Phú Thọ :
Nhiệt độ nước vào bình ngưng chọn: tw1 = 37,5 oC . Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng chọn: tw2 = 42,5oC . Nhiệt độ ngưng tụ : tk = 49,5 oC .
=> Hiệu nhiệt độ nước làm mát: Δtw = tw2 - tw1 = 5 K . Δtmax = tk – tw1 = 49,5 – 37,5 = 12 K .
Δtmin = tk – tw2 = 49,5 – 42,5 = 7 K .
Vậy:
Ở đây ta chọn thiết bị ngưng tụ là bình ngưng tụ ống vỏ kiểu nằm ngang ứng với môi chất freon. Theo bảng 8-6 tài liệu [1], ta có: hệ số truyền nhiệt K= 700 W/m2K
c) Xác định diện tích bề mặt F
Theo cơng thức (5.1), ta có:
(m2)
d) Xác định lượng nước làm mát cung cấp cho thiết bị ngưng tụ
Ta có cơng thức:
Trong đó:
Qk – Tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ, W
C – Nhiệt dung riêng của nước làm mát, C = 4,186 kJ/kg.K
ρ– Khối lượng riêng của nước, p = 1000 kg/m3
Δtw – Độ tăng nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ, K Vậy:
.
Dựa vào tài liệu tham khảo [1] trang 253 ta chọn được thiết bị ngưng tụ cho kho lạnh.
Bảng 5.1: Thông số của thiết bị ngưng tụ phù hợp với u cầu
Bình ngưng Diện tích bề mặt ngồi , m2 Đườn g kính vỏ, mm Chiề u dài ống, mm Số ốn g ống nối, mm Kích thước phủ bì, mm Thể tích khơng gian giữa các ống, m3 hơ i Lỏn g Nướ c dài Rộn g cao MKTHP -63 63 426 2500 21 8 55 30 125 300 0 535 79 0 0,212 5
Tương tự ta chọn thêm được bình ngưng tụ dựng phịng, phịng trường hợp khi bình ngưng tụ chính gặp hệ thống. Với phụ tải nhiệt ngưng tụ lấy theo giá trị nhiệt ngưng tụ của các phịng bảo quản đơng: Qk =
195,7 (kW).
Diện tích bình ngưng tụ phụ là:
(m2) Lượng nước làm mát cung cấp cho thiết bị ngưng tụ
Bảng 5.2: Thông số của thiết bị ngưng tụ phụ phù hợp với u cầu
Bình ngưng Diện tích bề mặt ngồi , m2 Đườn g kính vỏ, mm Chiề u dài ống, mm Số ốn g ống nối, mm Kích thước phủ bì, mm Thể tích khơn g gian giữa các ống, m3 hơ i Lỏn g Nướ c dài Rộn g cao MKTHP -40 40 426 2000 17 4 50 40 100 250 0 640 79 0 0,185
5.2 Thiết bị bay hơi :
Ta sử dụng phần mềm Guntner để chọn dàn lạnh.
5.2.1 Tính dàn bay hơi cho buồng kết đơng
Theo tính tốn ở chương 3 và chương 4, ta có các số liệu sau:
Năng suất lạnh: Qo = 30.92 kW .
Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = -44 oC
Nhiệt độ của buồng kết đông: tb = -34 oC
Ta chọn 1 dàn bay hơi cho buồng kết đông với công suất dàn là 30.92 kW Sử dụng phần mềm Guntner ta chọn được dàn lạnh cho buồng kết đơng như sau:
Hình 5.1: Các thơng số của thiết bị dàn lạnh chọn cho buồng kết đông theo phần mềm Guntner
5.2.2 Tính dàn bay hơi cho buồng bảo quản đông
Năng suất lạnh: Qo = 26,19 kW .
Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = - 28 oC .
Nhiệt độ của buồng bảo quản đông: tb = -18 oC
Ta chọn 2 dàn bay hơi cho mỗi buồng bảo quản đông 1 và 5 với công suất mỗi dàn là 13,5 kW
Sử dụng phần mềm Guntner ta chọn được dàn lạnh cho buồng bảo quản đông 1,5 như sau:
Hình 5.2: Các thơng số của thiết bị dàn lạnh chọn cho buồng bảo quản đông 1,5 theo phần mềm Guntner
b) Tính dàn bay hơi cho buồng bảo quản đơng 2,3,4
Năng suất lạnh: Qo = 24,61 kW .
Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = - 28 oC .
Nhiệt độ của buồng bảo quản đông: tb = -18 oC
Ta chọn 2 dàn bay hơi cho mỗi buồng bảo quản đông 2,3 và 4 với công
suất mỗi dàn là 12,5 kW
Sử dụng phần mềm Guntner ta chọn được dàn lạnh cho buồng bảo quản đông 2,3,4 như sau:
Hình 5.3: Các thơng số của thiết bị dàn lạnh chọn cho buồng bảo quản đông 2,3,4 theo phần mềm Guntner
5.2.3 Tính dàn bay hơi cho buồng bảo quản lạnh
a ) Tính dàn bay hơi cho buồng bảo quản lạnh 1,5
Theo tính tốn ở chương 3 và chương 4, ta có các số liệu sau:
Năng suất lạnh: Qo = 19,24 kW .
Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = - 8 oC .
Nhiệt độ của buồng bảo quản đông: tb = 2 oC
Ta chọn 2 dàn bay hơi cho mỗi buồng bảo quản lạnh 1 và 5 với công suất mỗi dàn là 10 kW
Sử dụng phần mềm Guntner ta chọn được dàn lạnh cho buồng bảo quản lạnh 1 và 5 như sau:
Hình 5.4: Các thơng số của thiết bị dàn lạnh chọn cho buồng bảo quản lạnh 1,5 theo phần mềm Guntner
b ) Tính dàn bay hơi cho buồng bảo quản lạnh 2,3,4
Theo tính tốn ở chương 3 và chương 4, ta có các số liệu sau:
Năng suất lạnh: Qo = 18,1 kW .
Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = - 8 oC .
Nhiệt độ của buồng bảo quản đông: tb = 2 oC
Ta chọn 2 dàn bay hơi cho mỗi buồng bảo quản lạnh 2,3 và 4 với công
suất mỗi dàn là 9 kW
Sử dụng phần mềm Guntner ta chọn được dàn lạnh cho buồng bảo quản đông 2,3 như sau:
Hình 5.5: Các thơng số của thiết bị dàn lạnh chọn cho buồng bảo quản lạnh 2,3,4 theo phần mềm Guntner
5.3 Tính chọn thiết bị phụ
5.3.1 Tính chọn tháp giải nhiệt
Nhiêt thải ngưng tụ của toàn kho lạnh là:
Qk = 361,3 kW .
Mặt khác ta có:
Kho lạnh được lắp đặt tại Phú Thọ có nhiệt độ và độ ẩm như sau: tkhô = 37.50 C. suy ra tư = 34.5 (oC). Hệ thống sử dụng tháp giải nhiệt. nước tuần hồn qua tháp giải nhiệt
Nhiệt độ nước vào bình ngưng
chọn độ chênh nhiệt độ so với nhiệt độ nhiệt kế ướt là 3oC ta có: tw1 = tư + 3 = 37.5 (0C)
Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng
chọn độ chênh nhiệt độ nước vào và nước ra khỏi bình ngưng là 5 oC ta có: tw2 = tw1 + 5 = 42.5 (0C)
Nhiệt độ ngưng tụ:
chọn hiệu nhiệt độ ngưng tụ với môi chất freon là Δtk=7 oC ta có: tk = tw2 + Δtk = 42.5 + 7 = 49.5 (0C) => Hiệu nhiệt độ nước làm mát:
Δt1 = tw2 - tw1 = 42,5 – 37,5 = 5 K . Δt2 = tw1 - tư = 37,5 – 34,5 = 3 K . * Cấu tạo tháp giải nhiệt
Hình 5.6 : Hình dạng của tháp giải nhiệt
Tính chọn tháp giải nhiệt:
- Theo tài liệu [1] trang 316 : Quy năng suất nhiệt ra tôn. Theo tiêu chuẩn CTI 1 tôn nhiệt tương đương 3900 kcal/h
Qk = 361,3 KW = 79,7 tôns
Tra bảng 8 – 22 tài liệu [1], chọn tháp giải nhiệt FRK80 với các thơng số kỹ thuật như sau:
Lưu lượng nước: 17,4 lít/s
Chiều cao tháp: 2487 mm
Đường kính tháp: 2230 mm
Đường kính ống nối dẫn vào: 100 mm
Đường kính ống nối dẫn ra: 100 mm
Lưu lượng quạt gió: 450 m3/ph
4
Hình 5.7: Các đặc tính cơ bản của tháp giải nhiệt
Tương tự ta tính chọn tháp giải nhiệt dự phịng Với Qk = 195.7 KW = 43,17 tôns
Tra bảng 8 – 22 tài liệu [1], chọn tháp giải nhiệt FRK50 với các thông số kỹ thuật như sau:
Lưu lượng nước: 10,1 lít/s
Chiều cao tháp: 2067 mm
Đường kính tháp: 1910 mm
Đường kính ống nối dẫn vào: 80 mm
Đường kính ống nối dẫn ra: 80 mm
Lưu lượng quạt gió: 330 m3/ph
Đường kính quạt: 940 mm
5.3.2 Bình tách dầu
Bình tách dầu dùng để tách dầu ra khỏi mơi chất để nó khơng đi vào các thiết bị trao đổi nhiệt như bay hơi và ngưng tụ.
Từ máy nén dầu bị cuốn theo hơi môi chất dưới dạng bụi dầu, ở nhiệt độ 80 đến 150oCdầu cũng bị hóa hơi một phần (từ 3 đến 30%). Bình tách dầu làm
việc theo nhiều nguyên lý như thay đổi hướng và tốc độ chuyển động, nhờ khối lượng riêng của bụi dầu và hơi môi chất khác nhau, làm mát để ngưng tụ hơi dầu…
Việc chọn bình tách dầu được căn cứ vào đường ống đẩy của môi chất khỏi máy nén.
* Với buồng kết đơng
Đường kính trong ống đẩy mơi chất ra khỏi máy nén cao áp dựa vào phần chọn máy nén :
d = 35 mm
Theo tài liệu [1], ta chọn bình tách dầu 35 – MO .
* Với Buồng bảo quản lạnh
Đường kính trong ống đẩy mơi chất ra khỏi máy nén : d = 28mm
Theo tài liệu [1], ta chọn bình tách dầu 30 – MO .
* Với Buồng bảo quản đơng
Đường kính trong ống đẩy mơi chất ra khỏi máy nén cao áp : d = 35mm
Theo tài liệu [1], ta chọn bình tách dầu 35– MO
5.3.3 Chọn van tiết lưu
* Với buồng kết đơng:
Ta có:
Qo = 30,92 kW.
Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = -44oC.
Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất: tk = 49.5 oC.
Δql = 0oC. Δqn = 5oC.
Sử dụng phần mềm chọn van tiết lưu của Danfoss, ta chọn được van tiết lưu phù hợp là van REG-straight có thơng số như trong hình.
Hình 5.8: Van tiết lưu tay lựa chọn từ phần mềm của hãng Danfoss cho buồng 1kết đơng
* Với buồng bảo quản lạnh:
Ta có:
Qo = 91,705 kW.
Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = -8oC.
Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất: tk = 49,5 oC.
Δql = 0 oC. Δqn = 5 oC.
Sử dụng phần mềm chọn van tiết lưu của Danfoss, ta chọn được van tiết lưu phù hợp là van REG-straight có thơng số như trong hình.
Hình 5.9: Van tiết lưu tay lựa chọn từ phần mềm của hãng Danfoss cho buồng bảo quản lạnh
* Với buồng bảo quản đơng:
Ta có:
Qo = 126,21 kW.
Nhiệt độ sôi của môi chất: t0 = -28oC.
Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất: tk = 49,5 oC.
Δql = 0 oC. Δqn = 5 oC.
Sử dụng phần mềm chọn van tiết lưu của Danfoss, ta chọn được van tiết lưu phù hợp có kí hiệu : REG-straight và có thơng số như trong hình.
Hình 5.10: Van tiết lưu tay lựa chọn từ phần mềm của hãng Danfoss cho buồng bảo quản đơng
5.3.4 Bình chứa dầu
Bình chứa dầu dung để gom dầu từ các bình tách dầu, từ các bầu dầu của các thiết bị như bình chứa cao áp, bình chứa tuần hồn bình trung gian…
Dầu được xả về bình do chênh lệch áp suất. Áp suất trong bình hút giảm xuống khi khi mở van trên đường nối với ống hút. Khi xả dầu ra ngồi áp suất trong bình chỉ được phép cao hơn áp suất khí quyển chút ít. Áp suất cho phép cao nhất của bình là 1,8MPa, nhiệt độ từ -40 ÷ 150 C.
Bảng 5.3: Thơng số bình chứa dầu lựa chọn được: Bình chứa dầu Kích thước, mm Thể tích, m3 Khối lượng, Kg DxS B H 150CM 159x 4,5 600 770 0,008 18,5 5.3.5 Bình chứa cao áp
Bình chứa cao áp vừa dùng để chứa mơi chất lỏng sau bình ngưng ,vừa dự trữ lỏng để cấp ổn định liên tục cho các dàn bay hơi,vừa để giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của bình ngưng . Hệ thống dùng bơm cấp mơi chất, cấp lỏng từ trên xuống. Sức chứa bình chứa cao áp tính theo cơng thức :
VCA = 1,45.VBH Trong đó :
VCA – Thể tích bình chứa cao áp VBH – Tổng thể tích hệ thống bay hơi 1,2 – hệ số an tồn
a . Tính với các buồng bảo quản đơng:
Theo tính tốn phần thiết bị bay hơi ở trên ta có thể tích chứa R404a của dàn bay hơi của các phòng là 164,8 l = 0,1648 m3 .
Theo cơng thức trên ta có: VCA = 1,45.Vd = 1,45.0,1648 = 0,24 m3 .
b. Tính với cho buồng bảo quản lạnh :
Theo tính tốn phần thiết bị bay hơi ở trên ta có thể tích chứa R404a của dàn bay hơi của phịng là 92 l = 0,092 m3 .
Theo công thức trên ta có: VCA = 1,45.Vd = 1,45.0,092 = 0,133 m3
c. Tính với buồng kết đơng kết đơng :
Theo tính tốn phần thiết bị bay hơi ở trên ta có thể tích chứa R404a của dàn bay hơi của phịng là: 60,2l = 0,0602 m3 .
Theo cơng thức trên ta có: VCA = 1,45.Vd = 1,45.0,0602 = 0,087 m3 . Theo bảng 8-17: ta chọn bình chứa cao áp nằm ngang.
ΣVCA = VCABQD + VCABQL + VCABKD = 0,24+ 0,133 + 0,087 = 0,46 m3 .
Chọn một bình chứa cao áp cho cả hệ thống kho lạnh với các thông số như bảng sau:
Bảng 5.4: Thơng số bình chứa cao áp của kho lạnh:
Loại bình Kích thước,mm Dung tích,
m3 Khối
lượng, kg
D x S L H
0,75PB 600 x 8 3190 500 0,75 430
*Chọn bình cáp áp phụ, ta chọn bình cao áp phụ với thể tích bình tương đương
với thể tích của bình cao áp buồng bảo quan đơng. VCABQD = 0,24 m3
Bảng5.5: Thơng số bình chứa cao áp phụ của kho lạnh:
Loại bình Kích thước,mm Dung tích,
m3 Khối
lượng, kg
D x S L H
0,4PB 426 x 10 3620 570 0,4 410
5.3.6 Bình chứa tuần hồn
Bình chứa tuần hồn lắp đặt phía hạ áp trong hệ thống có bơm tuần hồn , dùng để chứa lỏng hạ áp trước khi bơm lên các dàn. Sức chứa khơng nhỏ hơn 30% tồn bộ thể tích mơi chất lạnh trong các dàn bay hơi. Chọn bình chứa tuần hồn đặt đứng.
Thể tích bình tuần hồn được tính theo bảng 8-15 tài liệu [1] VTH = ( Vdt.k1 + Vdq.k2 ).k3.k4.k5.k6.k7, m3 ( 5.2 )
Trong đó :
Vdt – thể tích dàn tĩnh
Vdq – thể tích dàn quạt ( khơng sử dụng ) Hệ thống có bơm
k1 – Sự điền đầy dàn tĩnh, lấy k1= 0,7 do cấp lỏng từ trên xuống. k2 – Sự điền đầy dàn quạt .
k3 – Lượng lỏng tràn khỏi dàn .
k4 – Sức chứa ống góp và đường ống , k4 = 1,2.
k5 – Sự điền đầy lỏng khi bình chứa làm việc để đảm bảo bơm chạy , k5 = 1,55. k6 – Mức lỏng cho phép trong bình chứa đặt đứng , k6 = 1,45.
k7 – hệ số an toàn , k7 = 1,2.
Bảng 5.6: Thơng số của bình chứa tuần hồn
BQL 0,092 0,2072
BQĐ 0,1648` 0,373
BKĐ 0,0602 0,136
5.3.7 Bình chứa thu hồi
Bình chứa thu hồi dùng để chứa chất lỏng xả ra từ các dàn bay hơi khi tiến hành phá băng hơi nóng. Chọn bình chứa thu hồi nằm ngang.
Theo cơng thức 8-16 tài liệu [1] có: VT= 1,5 Vdt = 1,5.0,317 = 0.476 m3
Bảng 5.7: Thơng số của bình chứa thu hồi nằm ngang
Loại bình Kích thước,mm Dung
tích, m3 Khối lượng, kg
D x S H B
0,75PД 600 x 8 3000 500 0,75 430
5.3.8 Các thiết bị khác
Bơm môi chất: đưa môi chất từ bình tuần hồn tới các dàn bay hơi.
Bơm nước: đưa nước từ tháp giải nhiệt đến giải nhiệt cho mơi chất ở bình ngưng
tụ.
Thiết bị trao đổi nhiêt: trao đổi nhiệt giữa mơi chất lên bình tuần hồn và mơi
chất đến phần hòa trộn với đầu đấy của máy nén hạ áp.
Van một chiều: theo quy định an toàn trong các máy lạnh phải lắp van một
chiều trên đường đẩy của mỗi máy nén và lắp van một chiều chung cho toàn bộ