CHƯƠNG 5 : TÍNH KIỂM TRA CÂC THIẾT BỊ CHÍNH
5.2. Tính kiểm tra cụm mây Chiller :
5.2.1. Xâc định chu trình mây lạnh:
Chu trình lăm việc của mây lă loại một cấp có hồi nhiệt:
Hình 10: Chu trình mây lạnh một cấp có hồi nhiệt Câc quâ trình:
1-2: Quâ trình nĩn đoạn nhiệt 2-3: Ngưng tụ đẳng âp
3-3’: Quâ lạnh lỏng ngưng trong hồi nhiệt ở pk=const 3’-4: Tiết lưu
4-1: Bốc hơi đẳng âp
1’-1: Quâ nhiệt hơi trong hồi nhiệt ở po=const
5.2.2. Xâc định câc điểm nút:
a. Nhiệt độ sôi to: ở đđy ngoăi việc xâc định nhiệt độ sôi của môi chất lạnh trong dăn bốc hơi của mây điều hoă nhiệt độ to ta còn cần xâc định nhiệt độ của khơng khí được lăm lạnh khi thổi qua dăn bốc hơi hoặc dăn nước lạnh tk” nhiệt độ sôi của môi chất lạnh trong mây điều hoă nhiệt độ được chọn:
to=2÷10 0C, ở đđy ta chọn t0 =5 0C.
Sở dĩ ta chọn nhiệt độ sôi trong mây điều hoă phải lớn như vậy để nếu lăm lạnh nước (trong mây sản xuất nước lạnh- water chiller) thì nhiệt độ nước lạnh đạt được sẽ lớn hơn 0 0C vă trânh được hiện tượng nước lạnh đóng băng trong ống gđy vỡ ống. Với mây điều hoă lăm lạnh nước, gọi nhiệt độ nước văo bình bốc hơi t’n, nhiệt
độ nước ra khỏi bình bốc hơi t”n do độ chính nhiệt độ giữa nhiệt độ nước ra vă nhiệt
∆iql i 3 3’ 4 pk, tk P0, t0 1 2 1’ p t
độ bốc hơi ∆t”n = t”n-to ≥ 30C, như vậy mới đảm bảo tốt cho quâ trình truyền nhiệt giữa nước vă mặt ngoăi của dăn lạnh ta chọn ∆t”n=3oC.
Nước lạnh ra khỏi bình bốc hơi của mây điều hoă nhờ bơm sẽ chuyển động trong ống dẫn tới thiết bị trao đổi nhiệt - TBTĐN - (thực tế hoặc lă AHU), ở đđy nước lạnh chảy trong câc ống thường có cânh bín ngoăi để lăm lạnh khơng khí thổi văo phịng cần điều hoă. Khi kể đến tổn thất lạnh trín đường ống giả thiết nhiệt độ nước lạnh văo TBTĐN t’nT cao hơn nhiệt độ nước ra khỏi bình khoảng (0,5÷1)0C:
t’nT=t”n+(0,5 ÷1) 0C
Tương tự nhiệt độ nước lạnh ra khỏi TBTĐN t”nT thấp hơn nhiệt độ nước văo trong bình bay hơi khoảng (0,5÷1)0C: t”n=t”nT+(0,5 ÷1) 0C.
Ngoăi ra ∆t”k=t”kT - t’nT ≥ 5 0C
vă hiệu giữa nhiệt độ nước lạnh văo vă ra khỏi TBTĐN thường chọn: δtn= t”nT - t’nT= (3÷5) 0C
Vậy khi ta chọn to = 40C, ∆t”n= 4 0C, ∆t”k = 6 0C, δtn = 3 0C thì ta có thể xâc định được câc nhiệt độ của nước lạnh vă khơng khí:
Nhiệt độ của nước ra khỏi bình bay hơi: t”n= t0+∆t”n = 5+3 = 8 0C
Nhiệt độ nước văo TBTĐN: t’nT = t”n+1= 7+1 = 8 0C Nhiệt độ nước ra TBTĐN:
t”nT = t’nT + δtn = 8+4 = 12 0C Nhiệt độ nước văo bình bay hơi: t’n = t”nT+1= 12+1 =13 0C
Hiệu nhiệt độ nước lạnh trong bình bay hơi: δtnB=t’n- t”n=13 – 8 = 5 0C
Nhiệt độ khơng khí lạnh ra khỏi TBTĐN: t”kT = t’nT + ∆t”k = 8+6 =14 0C
Nhiệt độ ngưng tụ môi chất lạnh tk :
Việc chọn nhiệt độ ngưng tụ của mơi chất lạnh trong mây điều hoă khơng khí phụ thuộc văo chất (nước hay khơng khí) dùng để lăm mât bình ngưng, ở đđy ta chỉ xĩt cho bình ngưng lăm mât bằng nước.
Trong mây điều hoă khơng khí thơng thường, khi dùng nước lăm mât bình ngưng nước lăm mât thực hiện vịng tuần hoăn kín trong đó nước sau khi qua bình ngưng do nhận nhiệt của hơi mơi chất lạnh toả ra, nóng lín vă được đưa văo thâp giải nhiệt để lăm giảm nhiệt độ rồi lại văo bình ngưng.
t’
Hình 11: Bình ngưng giải nhiệt bằng nước
Khi ký hiệu nhiệt độ nước lăm mât văo bình ngưng t’nB vă ra khỏi bình ngưng t”nB, nhiệt độ nước văo vă ra khỏi thâp giải nhiệt t’nTG, t”nTG ta có quan hệ:
t”nB = t’nTG, t’nB = t”nTG
δtnB=t”nB- t’nB= δtnTG =t’nTG - t”nTG
đối với thâp giải nhiệt, hiệu nhiệt độ nước văo, ra khỏi thâp thường được chọn: δtnTG = (2÷6) 0C
vă để đảm bảo quâ trình truyền nhiệt : ∆t”n = tk-t”nB ≥ 30C vă t”nTG = tư + (3 ÷5) 0C tư- nhiệt độ nhiệt kế ướt
khi chọn hiệu nhiệt độ nước trong thâp giải nhiệt δtnTG = 5 0C ta tìm được nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng t”nB:
δtnB = δtnT = 5 0C = t”nB - t’nB t”nB = t’nB+5 = 33+5 = 38 0C
vì ở nhiệt độ 34,3 0C vă độ ẩm 73,4% có tư = 30 0C (thông số ngoăi trời) t”nT = t’nB = tư+5 = 30+5 = 35 0C
ta chọn ∆t”n = 30C = tk - t”nB
tk = t”nB+3 = 38+3 = 41 0C c. Nhiệt độ quâ lạnh tql, nhiệt độ quâ nhiệt tqn:
Lỏng t'nTG Bơm T Hơi tk tn t'nB t'’nB t'’nTG
Mây điều hoă khơng khí sử dụng mơi chất lạnh R134a...có sử dụng chu trình 1 cấp có hồi nhiệt. Trong bình hồi nhiệt kiểu ngược dịng lỏng ngưng fríon từ bình ngưng đi văo có nhiệt độ t’1= tk, sau khi toả nhiệt vă lỏng được lăm mât đi ra có nhiệt độ t”1 = tql (gọi lă nhiệt độ quâ lạnh) đi văo bộ phận tiết lưu, mặt khâc hơi fríon lạnh từ bình bốc hơi có nhiệt độ t’h=t0 đi văo bình hồi nhiệt sau khi nhận nhiệt nhiệt độ tăng đến t”h = tqn (gọi lă nhiệt độ quâ nhiệt) vă được hút văo mây nĩn. Để bảo đảm truyền nhiệt tốt ta chọn
δth = t”h - t’h = tqn – t0 ≤ 25 0C
từ đó khi bỏ qua tổn thất nhiệt ở bình hồi nhiệt ta có phương trình cđn bằng nhiệt với δt1 = t’1-t”1 = tk - tql Cpl *δt1 = Cph *δth tql = tk - Cph *δth / Cpl Tính ở trín, ta có t0 = 5 0C, tk = 410C ta chọn δth = 25 0C, từ đó ta tính được δth = tqn - t0 = 25 0C tqn=25 + t0 = 25+5 = 30 0C
Với nhiệt độ trung bình của hơi th = 0,5.(tqn+t0) = 0,5.(30+5) =17,50C tra bảng của R134a ta có Cph = 0,82 kJ/kgK. Khi giả thiết t”1 = 300C thì t1= 0,5.(40+30) = 350C từ đó tra bảng của lỏng R134a ta có Cpl =1,3 kJ/kgK. Vậy nhiệt độ quâ lạnh lỏng tql: tql = tk - Cphδth/Cpl = 41-0,82.25/23 = 25 0C
Tóm lại : Nhiệt độ môi chất bay hơi lă:t0 = 50C Nhiệt độ môi chất ngưng tụ lă: tk = 410C Nhiệt độ quâ lạnh lă: tql = 25 0C
Nhiệt độ quâ nhiệt lă: tqn = 30 0C
Bảng 3-2: Thơng số của câc điểm của chu trình.
Thơng số Điểm
1’ 1 2 3 3’ 4
t, 0C 5 30 90 41 25 4
P, bar 3,492 3,492 10,442 10,442 10,442 3,492
I, kJ/kg 700,1 724,1 750 557,7 533,7 533,7
(Câc thông số của câc điểm tra theo bảng R134a của [5]phụ lục 15)
Năng suất lạnh riíng đơn vị:
q0 = I1’-I4 = 700,1 - 533,7=166,4 kJ/kg Lưu lượng khối lượng tâc nhđn tuần hoăn:
G = Q0/q0 =1393,165/166,4 = 8,3724 kg/s Năng suất ngưng tụ:
Qk = G(I2 - I3) = 8,3724 (750 -557,7) =1610 [kW]
Căn cứ văo bảng năng suất lạnh đê tính ở 3.2 ta cộng tổng năng suất lạnh sẽ lă: Q0 = Qthuốc viín + QBeta + QNon-Beta = 404,6318 + 343,8042 + 412,5351 = 1160,971 kW
Khi chọn ta phải chọn công suất phải lớn hơn phụ tải: Ta có: Q0c= 1,2*Q0 = 1,2*1160,971 = 1393,165 [kW]
So sânh với tổng công suất lạnh vă cơng suất giải nhiệt của 3 cụm Chiller, ta có : Q’0 = 553*3= 1659 [kW] > Q0c= 1393,165 [kW]
Q’k = 659*3 = 1977 [kW] > Qk =1610 [kW] Do đó chọn cụm Chiller lă thõa mên.