Tính chọn các thiết bị phụ a. Tính chọn van tiết lưu

CÁC THIẾT BỊ CHO HỆ THÓNG LẠNH

3.2.3.4. Tính chọn các thiết bị phụ a. Tính chọn van tiết lưu

Van tiết lưu là một thiết bị chính trong hệ thống lạnh nó làm nhiệm vụ giảm áp suất của môi chất lỏng từ áp suất cao và nhiệt độ cao xuống áp suất bay hơi của môi chất. Nó cũng làm nhiệm vụ điều chỉnh lượng môi chất cấp vào thiết bị bay hơi.

Trong đồ án này em sử dụng van tiết lưu điện tử EEV ( Electronic Expansion Valve ). Chức năng của van tiết lưu điện tử EEV cũng giống như của van tiết lưu nhiệt, nhưng khác với van tiết lưu nhiệt là nó không dùng bầu cảm biến nhiệt để lấy tín hiệu nhiệt độ quá nhiệt chuyển thành tín hiệu áp suất làm co giãn mang van để đóng mở van tiết lưu mà sử dụng một tín hiệu điện hay điện tử từ một bộ vi xử lý có hệ thống điều khiển điện tử để điều chỉnh vị trí kim van tiết lưu.

Hệ thống lạnh dùng van tiết lưu điện tử không có van điện từ đứng trước van tiết lưu. Van tiết lưu không phải kiểu tác động bằng màng giãn nở mà là van điều chỉnh bằng một môtơ điện. Bộ vi xử lý có hai đầu cảm nhiệt. Ở đây em tìm hiểu van tiết lưu điện tử AKV của hãng DANFOSS. Hĩnh 3.7 mô tả hệ thống lạnh đơn giản sử dụng van tiết lưu điện tử với bộ vi xử lý :

Lengt

h 1770

815 555

Hình 3.7 . Hệ thống lạnh đơn giản có van tiết lưu điện tử với bộ vi xử lý a. Van tiết lưu điện tử

b. Bộ vi xủ lý MPS (Microprocessor ) c. Đầu cảm nhiệt

+ Cấu tạo của van

Hĩnh 3.2 giới thiệu hĩnh dáng bên ngoài của van tiết lưu điệ tử AKV10, 15 và 20. Hĩnh 3.3; 3.4; 3.5 giới thiệu cấu tạo của van.

Nướ MÁY

1. Inlet 2. Outlet 3. Orifice 4. Filter 5. Valve seat 6. Armature 7. Aluminium gasket 8. Coll

9. DIN plug 10. Filter 11. Cover 12. Valve body 13. Spring 14. Orifice assembly 15. O-rlng 16. Piston assembly 17. Pilot orifice 18. Pilot valve

Hình 3.11. Cẩu tạo van AKV15 + Vận hành

Hĩnh 3.6 giới thiệu nguyên lý làm việc van AKV.

A A

Hình 3.9. Cấu tạo van AK Hình 3.10. Cẩu tạo van

0 6 1 s

Thời

Hình 3.12. Nguyên lý làm việc van AKV Van AKV làm việc theo chu kỳ 6s. Bộ điều khiển AKC 114 sẽ đo độ quá nhiệt ở cửa ra và cửa vào để quyết định thời gian đóng mở của van trong chu kỳ 6s đó. Thời gian mở phụ thuộc độ quá nhiệt ở cửa ra của dàn bay hơi. Neu độ quá nhiệt cao thời gian mở có thể gần hết thậm chí hết cả 6s nhưng nếu độ quá nhiệt nhỏ thì thời gian mở của van chỉ là một phần nhỏ của 6s. Bộ vi xử lý đo độ quá nhiệt và đều đặn gửi xungđiện áp đến van để điều chỉnh lưu lượng cấp cho dàn bay hơi một cách chính xác. Khi dừng máy van đóng hoàn toàn như chức năng một van điện từ.

+ Tính chọn van AKV

Năng suất lạnh của van phụ thuộc các thông số sau : - Loại gas lạnh;

- Năng suất lạnh của dàn bay hơi;

- Độ quá lạnh lỏng trước van tiết lưu;

- Nhiệt độ bay hơi;

- Hiệu áp qua van.

Đe chọn van ta phải biết được tất cả các thông số đó.

Xác định hiệu áp qua van

Hiệu áp qua van là :

APv = Pk- ( p o + A P1 + A P3+ A P4) [2,81]

Với APV : hiệu áp qua van; pk : áp suất ngưng tụ; p0 :áp suất bay hơi;

pe evaporating pressure

Ap, pressure drop across the liquid line

Ap3 pressure drop across the distributor system Ap4 pressure drop across the evaporator

APi : tổn thát áp suất trên đường lỏng bao gồm tổn thất áp suất do độ cao, tổn thất ở phin sấy lọc, mắt ga, van chặn, tổn thất áp suất trên đường lỏng từ bĩnh chứa tới van tiết lưu ,bar.

AP3 : tổn thất áp suất trên hệ thống chia lỏng;

AP4 :tổn thất áp suất trên dàn bay hơi. t0 = -28 °c, p0 = 1,8 bar; tk = 35 °c, pk= 13 bar

Theo bảng 10.4, [4, 253] ta có tổn thất ở đường dẫn lỏng đứng từ dưới lên là 0,7 bar do độ cao đường ống dẫn lỏng là 4m; tổn thất áp suất ở phin sấy lọc, mắt ga, van chặn...là 0,2 bar, tổn thất áp suất trên đường lỏng từ bĩnh chứa tới van tiết lưu là 0,1 bar.

Vậy APi = 0,7 + 0,2 + 0,1 =1 bar Theo [ 4, 253 ] ta có AP3 = 0,7 bar.

AP4 = 0,1 bar.

Vậy hiệu áp qua van là :

APV = Pk - ( Po + APi + AP3 + AP4 )

= 13 - ( 1,8 + 1 + 0,7 + 0,1 ) = 9,4 bar - Năng suất lạnh của dàn bay hơi Qo = 38,44 KW, em chọn van AKV15.

- Nhiệt độ bay hơi t0 = -28 °c

Tra bảng 2.6, ( [2, 80 ] ) ta được hệ số hiệu chỉnh ki = 1,28 cho van AKV15.

- Độ quá lạnh lỏng là 10 K, tra bảng 2.5, ( [2, 79 ] ) ta được hệ số hiệu chỉnh k2 = 0,94.

Năng suất lạnh để chọn van sẽ là :

Qo = 0,94 X 1,28 X 38,44 = 46,25 KW

Với APV = 9,4 bar và Qo = 38,44 KW, tra bảng 2.3,( [ 2,78 ] ) ta chọn được van AKV15-4 với năng suất lạnh danh định là 40 KW. Đây là van thích họp nhất.

+ Sơ đồ kết nối van AKV với ADAP-KOOL AKC 72A ADAP-KOOL là một hệ thống điều khiển điện tử hoàn chỉnh,đa chức năng để điều khiển và giám sát hầu như toàn bộ mọi chức năng của một hệ thống lạnh công nghiệp nhẹ như điều khiển,điều chỉnh,giám sát,bảo vệ,báo hiệu và báo động.Tiết lưu điện tử chỉ là một trong các chức năng của ADAP-KOOL khi kết hợp bộ vi xử lý ADAP-KOOL với van tiết lưu điện tử AKV. ADAP-KOOL có thể kết nối với các thiết bị sau :

- Bộ điều khiển điện tử AKC;

- Các van tiết lưu điện tử AKV;

Các đầu cảm nhiệt AKS;

Các đầu cảm áp suất AKS32R;

- Các bộ ghi dữ liệu AKL;

- Các bộ thông tin dữ liệu AKA;

- Phần mềm máy tính AKM.

ở đây ta chỉ sử dụng chức năng nối bộ điều khiển AKC với van tiết lưu điện tử AKV có các đầu cảm nhiệt độ AKS.Hĩnh 3.7 giới thiệu sơ đồ kết nối van AKV với bộ vi xử lý điều khiển AKC 72A.

Hình 3.13. Sơ đồ kết nổi van AKV với bộ điều khiển AKC 72A Với sơ đồ kết nối trên,bộ điều khiển AKC 72A có các chức năng sau :

- Điều khiển cấp lỏng cho van AKV;

- Có thermostat với chức năng báo động;

Nối hiển thị LCD cho nhiệt độ sản phẩm;

- Xả băng theo nhiệt độ phù họp.

b. Tính chọn bình chứa hạ áp Lưu lượng môi chất tuần hoàn:

Qo = Gd X r , w Trong đó :

Qo = 38,44 KW - Năng suất lạnh máy nén Gd - Lưu lượng môi chất tuần r = 225,78 kj/Kg - ẩn nhiệt hóa hơi của R22 ở nhiệt độ sôi t0 = - 28°c

Vậ G ar 225,78 38,4

Khối lượng môi chất lỏng trong bĩnh là :

=

G = 0,348 x 15 x60 = 313,2 kg Thể tích của môi chất trong bĩnh chứa hạ áp là :

p

Với p : khối lượng riêng môi chất ở nhiệt độ bay hơi (t0 = -28°C) p = 1,375 xl03kg/m3 vd: thể tích dịch lỏng

Suy ra vd = 313,2 =0,227 m3

1,375x1000

Thể tích dịch lỏng chiếm khoảng 2/3 thể tích của bĩnh, do đó thể tích thực của bĩnh sẽ LÀ : VBCHA =0,227 X 3 = 0,34 M3 2

c. Tính chọn bình chứa cao áp

Nhiệm vụ của bĩnh chứa cao áp là chứa gas lỏng sau khi ngưng tụ để phân phối đến các dàn lạnh.Bĩnh chứa cao áp được bố trí về phía cao áp và nằm sau dàn ngưng. Nó giải phóng bề mặt truyền nhiệt của dàn ngưng bởi lóp chất lỏng đồng thời cung cấp đồng đều lượng chất lỏng cho van tiết lưu. Khi hệ thống đang vận hành thi lượng lỏng còn lại trong bĩnh ít nhất là 20% dung tích bĩnh.

Khi sửa chữa, bảo dưỡng thi bĩnh chứa phải có khả năng chứa được toàn bộ môi chất của hệ thống và chỉ chiểm khoảng 80%

dung tích bĩnh.

Thể tích bĩnh chứa cao áp chọn như sau:

VBCCA = kdt X G X V , m3 Trong đó :

+ VBCCA : thể tích bĩnh chứa cao áp , m3 + kdt :hệ số dự trừ, k = 1,25 = 1,5 Chọn kdt = 1 , 5

+ G : khối lượng dịch lỏng,lấy bằng khối lượng dịch lỏng trong bĩnh chứa hạ áp, G = 313,2 kg.

+ V : thể tích riêng của dịch lỏng ở nhiệt độ ngưng tụ V = 0,8672 dm3/kg Vậy thể tích bĩnh chứa cao áp là : ( Phụ lục 3b, [ 7, 353 ]

VBCCA = 1,5 X 313,2 X 0,8672 X 10'3 = 0,407 m3 Theo bảng 8-17,[1,264], em chọn bĩnh chứa cao áp nằm ngang có thông số sau : + ký hiệu : 0,4PB + kích thước :

o DxS : 426 xlOmm o L : 3620mm o H : 570mm + Dung tích : 0,4m3 + Khối lượng : 410kg

1. Kính xem mức; 2. Van chặn ; 3. ống lắp van an toàn; 4. ống lắp áp kế xả; 5.

Ống lỏng vào; 6. ống cân bàng áp; 7. ống cấp dịch; 8. ống hồi lỏng; 9. Thân bĩnh; 10. Xả dầu; 11. Xả cặn; 12. Chân bĩnh

d. Tính chọn bình tách dầu

Bình tách dầu là thiết bị không thể thiếu được trong hệ thống lạnh, với nhiệm vụ là tách hầu hết các phần tử dầu có lẫn trong môi chất. Như chúng ta đã biết dầu ngoài nhiệm vụ bôi trơn, làm kĩn các khe giữa các chi tiết chuyển động của máy nén và làm mát máy nén thì dầu còn là tác nhân gây cản trở truyền nhiệt của các thiết bị trao đổi nhiệt. Vĩ vậy ta phải tách dầu ra khổi môi chất lạnh và đưa nó trở lại máy nén để tránh hiện tượng thiếu dầu ở máy nén, trong khi dầu tập trung ở các thiết bị truyền nhiệt khác như:dàn lạnh, dàn ngưng ...

* Đường kính bình tách dầu:

Đường kính bĩnh tách dầu được tính theo công thức sau :

Hình 3.14. Nguyên lý cấu tạo bình chứa cao áp.

Dtd: Đường kính trong của bĩnh (m)

CŨ:TỐC ĐỘ của môi chất quá bĩnh, ũ) = 0.5-^l(m/s). Chọn ũ) =0,5(m/s) V2:lưu lượng thể tích của môi chất (m3/s)

Ta có : v2 = Gx v2 = 0,46 X 0,025 = 0,0115 m3/s e. Phin lọc

Phin lọc có nhiệm vụ loại trừ cặn bẩn để tránh hiện tượng tắc van tiết lưu. Ngoài ra còn có nhiệm vụ loại bỏ các Axid và các chất khác ra khỏi vòng tuần hoàn môi chất lạnh. Phin lọc được lắp trên đường cấp lỏng cho dàn bay hơi và được lắp đặt trước van điện từ.

ở đây hệ thống sử dụng gas R22 nên theo ( Bảng 4.7, [2, 143 ] ) em chọn phin lọc của hãng Danfoss có thông số sau : - Ký hiệu : DML 607s

- Năng suất lỏng : 83 kw

- Năng suất hút ẩm : 84 kg gas ( ở 24°c ) - Áp suất làm việc tối đa : 42 bar

Trong

D

=>

f. Van điện

Van điện từ là van chặn được điều khiển bằng lực điện từ. Khi có điện cuộn dây sẽ sinh ra lực điện từ hút lõi thép và đẩy van lên, van điện từ mở ra để cho dàng môi chất đi qua, khi không có điện van điện từ đóng lại ngừng cấp dịch. Van chỉ có hai chế độ là đóng hoặc mở.

Hệ thống sử dụng gas R22 nên theo ( Bảng 4.1, [ 2, 135 ]) em chọn van điện từ của hãng Daníòss có các thông số sau : o Lắp trên đường lỏng : chọn van EVR 10, năng suất lạnh 38,2 kw o Lắp trên đường gas nóng : chọn van EVR 20, năng suất lạnh 46,2 kw

+ Van chặn

Nhiệm vụ của van chặn là khi vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống lạnh cần thiết phải khoá hoặc mở dòng chảy của môi chất lạnh trên vòng tuần hoàn.

Hình 3-17 . van chặn

Hình 3.16. Cẩu 1: Thân van.

2: Đe van.

3: Clăppe.

4: Ống dẫn hướng đồng thời là ống ngăn khoang môi chất với bên ngoài.

5: Lõi sắt.

6: Lõi cố định.

g. Van chặn và van tạp vụ

van điện từ.

7: Vỏ.

8: Cuộn dây diện từ 9: Vít cố định

10: Vòng đoản mạch chống ồn. 11: Dây tiếp điện.

12: Mũ ốc nối vít.

13: Lò xo.

+ Van tạp yụ được lắp trên đầu của máy nén ở đường hút và đường đẩy. Van tạp vụ có 3 ngã. Nhiệm vụ của van tạp vụ là để bảo dưỡng, sửa chữa, nạp dầu, nạp gas, hút chân không cũng như phục vụ cho việc đo đạc kiểm tra máy nén.

Cấu tạo của van tạp vụ được trình bày ở hĩnh 3.18

Hình 3.18. Cấu tạo van tạp vụ a. Bốn bulông bắt lên máy nén;

b. Loại 2 Bulông bắt lên máy nén;

c. Mặt cắt qua một van tạp vụ;

d. Hĩnh cắt phối cảnh;

8. Đầu nối tín hiệu áp suất hoặc để hút chân không;

9. Đầu nối vào dàn ngưng hoặc dàn bay hơi;

10. Tai cố định vào đầu máy nén;

11. Vòng xiết;

12. Đầu bu lông;

13. Tấm chặn trên;

14. Đầu nối vào máy nén;

h. Các rơle bảo vệ - Rơ le áp suất kép :

Bảo vệ thiết bị khi có sự cố về áp suất như tăng hoặc giảm đột ngột. Lúc đó 1. Thân;

2. Đe van;

3. Tấm chặn dưới;

4. Đệm kín trục;

5. Đệm nắp;

6. Nắp;

Rơle sẽ nhận tín hiệu và tác động đến hệ thống điều khiển và làm ngừng hoạt động cuả máy nén, đồng thơi đèn sự cố và mạch báo động sự cố làm việc.

Hình 3.19. Rơ le bảo vệ áp suất kép - Rơ le hiệu áp suất dầu.

Máy nén được bôi trơn bằng dầu, dầu được bom dầu hút từ cacte đưa qua các rãnh dầu bố trí trên trục khuỷu và các chi tiêt đến các bề mặt ma sát do đó hiệu áp suất dầu và áp suất hút có ý nghĩa quan trọng đối với quá trình

bôi trơn máy nén khi áp suất dầu không đủ thi trong khoảng 60 - 90 giây điện trở sẽ đốt nóng làm cho thanh lưỡng kim biến dạng dẫn tới mở tiếp điểm, máy nén dừng, nếu áp suất dầu đủ thì tiếp điểm OPS mở ra máy nén hoạt động bĩnh thường,

i. Kính xem gas

Trên các đường ống cấp dịch của các hệ thống nhỏ và trung bĩnh thường có lắp đặt các kính xem gas, mục đích là báo hiệu lưu lượng lỏng và chất lượng của nó một cách định tính. Cụ thể như sau:

+ Báo hiệu đủ gas khi dòng gas không bị sủi bọt.

+ Báo hiệu thiếu gas khi dòng gas bị sủi bọt mạnh.

+ Báo hiệu hết gas khi thấy suất hiện các vệt dầu trên kính.

Hình 3.21. Kỉnh xem gas

j. Van một chiều - Van an toàn

+ Van một chiều còn gọi là Clape một chiều: chỉ cho dòng chảy đi theo một hướng. Van một chiều được lắp trên đường đẩy giữa máy nén và thiết bị ngưng tụ, ngăn chặn môi chất từ thiết bị ngưng tụ quay ngược lại máy nén trong trường họp dừng hoặc sửa chữa máy nén hoặc máy nén gặp sự cố.

Khi máy nén hoạt động, hiệu áp suất được tạo ra giữa hai cửa vào và ra của van một chiều. Khi áp suất cửa vào lớn hơn cửa ra một chút, van sẽ tự động mở cho dòng hơi đi đến thiết bị ngưng tụ. Trong trường họp ngược lại, khi dừng máy nén hoặc máy nén bị sự cố, áp suất phía cửa vào sẽ giảm xuống van một chiều sẽ tự động đóng lại ngăn không cho dòng hơi chảy về máy nén.

+ Van an toàn được bố trí ở những thiết bị có áp suất cao và chứa nhiều môi chất lỏng như thiết bị ngưng tụ, bĩnh chứa... nó dùng để đề phòng trường họp khi áp suất vượt quá mức quy định.

Van an toàn chỉ khác van một chiều ở chỗ hiệu áp suất ở đầu vào và đầu ra phải đạt những trị số nhất định thi van an toàn mới mở.

Khi áp suất trong một thiết bị nào đó vượt qua mức quy định thi van an toàn sẽ mở ra, để xả môi chất về thiết bị có áp suất thấp hoặc xả trực tiếp vào không khí. Dưới đây là cấu tạo và một số loại van một chiều và van an toàn :

Hình 3.23. cấu tạo van an toàn

1. Khâu kích xả; 2. Lỗ xả; 3. 4 Miếng đệm; 5. Bulông điều chỉnh;

6. Chụp; 7. Đệm kín; 8. Lò xo; 9. Thân van; 10. ồ tựa; 11. Lỗ vào

3.2.3.5. Tính chọn đường ống dẫn môi chất trong hệ thống Trong hệ thống lạnh gồm nhiều thiết bị riêng biệt, chúng liên kết với nhau nhờ các ống dẫn, vĩ vậy phải tính toán lựa chọn đường ống dẫn sao cho vừa đủ bền và vừa tiết kiệm đường ống đảm bảo yêu cầu kĩ thuật và kinh tế.

Cũng từ các yếu tố như: tốc độ lưu động cho phép của môi chất, lưu lượng của dòng môi chất, khối lượng riêng của môi chất... Từ đó ta tính đường kính ống dẫn. Đường kính trong ống được xác định theo biểu thức:

[1,299 ]

Trong đó:

m : Lưu lượng môi chất (kg/s). p : Khối lượng riêng của môi chất (kg/m5). co: Tốc độ dòng chảy trong môi chất (m/s).

Trong hệ thống lạnh ta cần xác định 3 đường ống đó là đường ống hút từ thiết bị bay hơi về máy nén, đường ống đẩy, và đường ống dẫn lỏng.

a. Đường ống hút từ dàn bay hoi về máy nén.

d pY.nY.

1

1 9

6

6

Ta có:

6

6

m = 0,49 kg/s

Theo (Bảng 10 -1, [1,299] ) ta có: C ừ = 7 + I2m/s nên chọn C ừ = \ 2m/s

Vi = 0,14 m3/kg nên p, = — = —

1 V, 0,14

Theo (Bảng 10-2, [1,300] ), em chọn ống thép có đường kính trong là 100 mm. b.

Đường ống đẩy của máy nén từ máy nén đến thiết bị ngưng tụ.

Ta có:

4x ra

P2X7ĩXCừ

m = 0,49 kg/s

Theo (Bảng 10-1, [1,299] ) ta có: C ừ = 8 -ỉ-15 m/s nên chọn C ừ = ỈOm/s V2 = 0,025 m3/kg nên p, = — = 1

v2 0,025

\ị Py X n X Cữ m = 0,49 kg/s

Theo (Bảng 10-1, [1, 300] ) ta có: Cữ = 0,4 - ỉ - 1 m/s nên chọn Cữ = ữ,lm/s Py = 1150 kg/m3

Theo ( Bảng 10-2, [1, 300 ] ), em chọn ống thép có đường kính trong là 27,5mm.