Nhiệm vụ của máy nén lạnh: Máy nén lạnh là bộ phận quan trọng nhất của các hệ thống lạnh nén hơi. Máy nén cĩ nhiệm vụ:
- Liên tục hút hơi sinh ra ở thiết bị bay hơi. - Duy trì áp suất P0 và nhiệt độ t0 cần thiết.
- Nén hơi lên áp suất cao tƣơng ứng với mơi trƣờng làm mát, nƣớc hoặc khơng khí, đẩy vào thiết bị ngƣng tụ.
- Đƣa lỏng qua van tiết lƣu trở về thiết bị bay hơi, thực hiện quá trình tuần hồn kín của mơi chất lạnh trong hệ thống gắn liền với việc thu hồi nhiệt ở mơi trƣờng lạnh và thải nhiệt ở mơi trƣờng nĩng.
Chọn loại máy nén: Với mơi chất R22 ta chọn loại máy nén kín Na = G(i2 – i1) = 0,038.(735 - 695) = 1,52 kW
Năng suất khối lƣợng thực tế: G = 0,038 kg/s Tỷ số nén :
Tra bảng các tính chất nhiệt động của R22 ở trạng thái bão hồ với nhiệt độ hơi hút là 00 C ta cĩ v = v0” = 46,98.10-3 m3/kg. Vtt = G.v = 0,038.46,98.10-3 = 0,0018 m3/s - Hệ số cấp của máy nén: tt lt V λ= V
Hệ số cấp của máy nén là tỉ số giữa thể tích thực tế Vtt và thể tích lý thuyết Vlt của máy nén. Hệ số cấp và hiệu suất chỉ thị phụ thuộc vào tỷ số nén, với mơi chất R22, = 0,77.
Thể tích hút lý thuyết
Vlt = Vtt/ = 0,0018/0,77 = 0,0023 m3/s
Năng suất lạnh riêng khối lƣợng
q0 = i1 – i4 = 695 – 540 = 155 kJ/kg
Năng suất lạnh riêng thể tích
Thể tích hơi hút thực tế
V= G.v1 =0,038.0,05 = 0,0019 m3/s Máy nén kín của hãng LG ta chọn 2 máy nén cĩ thơng số sau:
-Ký hiệu: QK175PAG -Cơng suất: 1HP -Điện nguồn: 220-240V/1Ph/50Hz -Kích thƣớc: 285 117,65 (mm) -Trọng lƣợng: 11,9 Kg 3.4.5. Chọn ƣờng ống dẫn mơi chất 3.4.5.1. Đƣờng ống ẩy
Vd = G.v2 = 0,038.0,016= 0,6.10-3 m3/s - Tốc độ mơi chất trong ống đẩy.
Tốc độ dịng chảy thích hợp với mơi chất R22, ωh=(8–15) m/s. Ta chọn ωh= 13 m/s - Đƣờng kính trong của ống √ √
Đƣờng ống cho máy lạnh Freơn ta chọn loại ống cĩ thơng số: - Đƣờng kính trong: dtd = 8 mm
- Đƣờng kính ngồi: dnd = 10 mm
3.4.5.2. Đƣờng ống hút
- Lƣu lƣợng thể tích mơi chất qua ống hút
Vd = G.v1 = 0,038.0,05 = 0,0019 m3/s - Tốc độ mơi chất trong ống hút
Tốc độ dịng chảy thích hợp với mơi chất R22, ωh=(7–12) m/s. Ta chọn ωh= 12 m/s - Đƣờng kính trong của ống √ √ Đƣờng ống cho máy lạnh Freơn ta chọn loại ống cĩ thơng số: - Đƣờng kính trong: dtd = 10 mm
- Đƣờng kính ngồi: dnd = 12 mm
3.4.6. Tính to n trở ực và chọn quạt
a)Tính to n ƣờng ống dẫn tác nhân sấy
Theo sơ đồ bố trí của hệ thống, ta cần phải chế tạo hệ thống dẫn khơng khí từ quạt vào buồng sấy. Diện tích mặt cắt đƣợc xác định theo cơng thức [2]:
V F=
ω, m
Trong đĩ : - F: Diện tích tiết diện đƣờng ống dẫn, m2 - V: Lƣu lƣợng khơng khí trong đoạn ống, m3/s - : Tốc độ khơng khí trong ống, m/s
Chọn
Để lựa chọn tốcđộ giĩ thích hợp là một bài tốn kinh tế kỹ thuật phức tạp. - Khi chọn tốc độ lớn thì đƣờng kính ống nhỏ, chi phí cho đầu tƣ thấp, tuy nhiên trở lực của hệ thống lớn và độ ồn do khí động của dịng khơng khí cao.
- Khi chọn tốc độ thấp thì đƣờng kính ống lớn, chi phí cho đầu tƣ lớn, khĩ khăn cho lắp đặt nhƣng độ ồn giảm. Để phù hợp với hệ thống ta chọn tốc độ giĩ trong kênh dẫn giĩ là 12m/s.
Tính lƣu lƣợng khơng khí: Trong chƣơng 3 ta đã tính tốn đƣợc lƣu lƣợng khơng khí tuần hồn trong 1 giây là Gkk = 0,21 kg/s. Với nhiệt độ trung bình trong buồng sấy là 37,5 0C, tra bảng phụ lục [19] Thơng số vật lý của khơng khí khơ ta cĩ ρ = 1,137 kg/m3. Khi đĩ ta cĩ: Vậy: - Đƣờng kính ống dẫn khơng khí
Theo thiết kế của hệ thống sấy, kích thƣớc đƣờng ống giĩ là: 660 250 mm, nên ta đƣợc đƣờng kính tƣơng đƣơng dtd = 429 mm
Xác định chiều dài đƣờng ống
Chiều dài tồn bộ đƣờng ống l m đƣợc xác định dựa vào sơ đồ bố trí hệ thống. Theo tính tốn sơ bộ thì chiều dài tổng cộng đƣờng ống giĩ của hệ thống từ bộ xử lý khơng khí đến miệng thổi vào buồng sấy khoảng l = 4 m.
Hình 3.9: Sơ đồ tính tốn khí động trong hệ thống máy sấy Tổn thất áp suất do ma sát trên đƣờng ống giĩ
Tổn thất ma sát: Tổn thất ma sát đƣợc tính theo cơng thức:
Pms = l. P1 Trong đĩ:
l: Chiều dài ống. l = 4 m;
P1: Tổn thất áp suất trên 1m chiều dài ống.
Với d: Đƣờng kính trong tƣơng đƣơng của ống, dtd = 429 mm; : Tốc độ khơng khí trong ống. = 12 m/s; Ta xác định đƣợc P1 = 3,5 Pa/m Khi đĩ: Pms = l. P1 = 4 3,5 = 14 Pa = 1,43 mm Tổn thất cục bộ Pcb Pcb = ltd. P1
- Kích thƣớc ống giĩ: a = 660 mm, b = 250 mm, ta đƣợc dtd = 429 mm - Tốc độ khơng khí trong ống. = 12 m/s.
Ta đƣợc P1 = 3,5 Pa/m
- Hệ thống đƣờng ống giĩ gồm cĩ:
* 1 cút trịn gồm 3 đoạn cong 900 tiết diện hình chữ nhật, ta cĩ R/d = 1,5 nên ltd = 17d = 17.0,33 = 5,61 m.
* 2 thẳng gĩc khơng cĩ hƣớng dịng ltd = 65d = 65.0,33 = 21,45 m.
Ta đƣợc: Pcb = ltd. P1 = (5,61 + 21,45).3,5 = 94,71 Pa = 9,65 mm Vậy tổng tổn thất trên đƣờng ống giĩ:
P1 = Pms + Pcb = 1,43 + 9,65 = 11,08 mmH2O
c) Tổn thất qua các thiết bị của hệ thống
- Tổn thất qua thiết bị của hệ thống gồm 2 dàn lạnh, 2 dàn ngƣng và lƣới sấy theo tài liệu [1] và [10].
Ta chọn:
+ Trở lực qua dàn lạnh 1000 Pa. + Trở lực qua dàn nĩng 1000 Pa.
+ Trở lực qua lƣới sấy 500 Pa.
Vậy P2 = 2.1000 + 2.1000 + 500 = 4500 Pa = 458,72 mmH2O Nhƣ vậy tổng tổn thất trở lực của hệ thống là:
P = P1 + P2 = 11,08 + 458,72 = 470 mmH2O
d)Chọn quạt
Ta cĩ cơng suất của quạt
N = q Trong đĩ:
Vq: Lƣu lƣợng ở nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy, m3/h Vq =
Ta đƣợc Vq =
= 643,86
P
: Tổng cột áp quạt phải thực hiện, mmH2O
ηq: Hiệu suất của quạt, q (0,40,6) Theo [19]. Chọn q =0,4 3
1,137kg m/
- khối lƣợng riêng của khơng khí ở nhiệt độ trung bình TNS.
β = 1,1÷ 1,2; = 1,293. Thay số ta cĩ:
Cơng suất động cơ: Ndc = N.k = 0,9.2,81 = 2,53 kW (k = 0,9 theo [19]) Chọn 2 quạt ly tâm
FANTECH model 15ALSW
Cơng suất động cơ N: 1,3 kw Lƣu lƣợng khơng khí: 0,5 m3
/s
Điện nguồn: 220v – 380
3.4.7. Tính chọn van tiết ƣu
Thiết bị tiết lƣu cho hệ thống sấy đƣợc chọn là ống mao. Chọn ống mao cĩ đƣờng kính trong dT = 1,2mm. Để xác định đƣợc chiều dài của ống mao dựa trên phƣơng pháp cân cáp … [ ] nhƣ sau
Từ Pk = 17,286 bar, P0 = 4,212 bar ta cĩ: PPk P0= 17,286 - 4,212 = 13,074bar. Ta cân ống mao sao cho áp suất trên đồng hồ Pđh = 13,074 bar khí đĩ xác định đƣợc chiều dài ống mao là: L= ..m
Hình 3.10: Nguyên lý cân chỉnh ống mao
Đối với hệ thống sấy hai chế độ bay hơi ta cần cân chỉnh ống mao ở 2 chế độ nhiệt độ yêu cầu. Chế độ nhiệt độ - 5 0 C: Từ tk =45 0C => Pk = 17,286 (bar) và to = - 5 0C => P0 = 4,212 (bar) Ta cĩ: PPk P0= 17,286 - 4,212 = 13,074 bar . Chế độ nhiệt độ 0 0 C: Từ tk =45 0C => Pk = 17,286 (bar) và to = 0 0C => P0 = 4,974 (bar) Ta cĩ: PPk P0= 17,286 - 4,974 = 12,312 bar . Bảng 3.3 Cân chỉnh ống mao. tk 0C t0 0C pk bar po bar P (bar) Ống mao L(m) dng (mm) 45 - 5 17,286 4,212 13,074 2,5 2 45 0 17,286 4,974 12,312 1,5 2
3.4.8. Tính chọn èn bức xạ hồng ngoại
Ta cĩ:
Đối với hệ thống sấy mà ta thiết kế, để thích hợp với cơng suất và bố trí trong buồng sấy, ta chọn 4 đèn bức xạ hồng ngoại. Mỗi đèn cĩ cơng suất 250W.
3.5. Trang bị tự ộng hĩa cho hệ thống sấy Mục ích và ý nghĩa
Trong quá trình vận hành hệ thống sấy, cĩ nhiều các thơng số biến đổi do những dịng nhiệt khác nhau từ bên ngồi hoặc bên trong hệ thống và nhiệt độ của sản phẩm theo hàng loạt các thơng số của chế độ làm việc thay đổi theo. Do đĩ để hệ thống làm việc ổn định và an tồn với những biến cố diễn ra trong suốt quá trình sấy. Nhằm đảm bảo sự an tồn và làm việc cĩ hiệu quả của hệ thống. Cơng việc điều chỉnh các chế độ làm việc của hệ thống sấy rất phức tạp và gặp nhiều khĩ khăn. Do vậy cân phải trang bị các thiết bị điều chỉnh tự động để thực hiện các cơng việc điều chỉnh hệ thống máy và thiết bị lạnh một cách an tồn, tiện lợi và hiệu quả. Ngồi ra hệ thống điều chỉnh tự động cịn báo động kịp thời và chính xác các sự cố cĩ thể xảy ra trong quá trình vận hành nhằm bảo vệ cho hệ thống luơn làm việc ở chế độ cho phép.
Tự động hĩa quá trình hoạt động của hệ thống cĩ nhiều ƣu điểm hơn so với điều chỉnh bằng tay và luơn giữ ổn định, liên tục chế độ làm việc trong giới hạn cho phép, thích ứng với từng giai đoạn hoạt động của máy trong suốt quá trình hoạt động của máy. Điều này kéo theo hàng loạt các ƣu điểm khách nhau nhƣ: đảm bảo an tồn cho hệ thống, tăng độ tin cậy, tăng tuổi thọ máy, đảm bảo chất lƣợng của sản phẩm cần sấy, giảm tiêu hao năng lƣợng khơng cần thiết và quan trong hơn cả là nĩ đảm bảo tính mạng của con ngƣời trong quá trình vận hành.
Chính vì vậy việc trang bị điện tử động hĩa cho máy lạnh là một cơng việc hết sức quan trọng và cần thiết, nĩ phù hợp với xu thế phát triển của xã hội, phù hợp với cơng cuộc cơng nghiệp hĩa.
3.5.2. Chức n ng
● Chức năng hút ẩm
Để thực hiện quá trình hút ẩm ta tiến hành mở cửa buồng sấy ra. Khơng khí trong phong đƣợc quạt hút vào dàn lạnh, khơng khí đƣợc làm lạnh xuống nhiệt độ đọng sƣơng làm ẩm trong khơng khí ngƣng tụ thành nƣớc, băng tuyết đƣợc xả xuống khay hứng nƣớc. Khơng khí sau khi qua dàn lạnh cĩ nhiệt độ thấp và độ ẩm lớn sẽ đƣợc quạt hút qua dàn ngƣng. Tại đây, khơng khí đƣợc đƣợc đốt nĩng đẳng dung ẩm làm tăng nhiệt độ, giảm độ ẩm tƣơng đối và đƣợc đẩy ra ngồi qua cửa buồng sấy, thực hiện quá trình hút ẩm trong phịng.
● Chức năng làm lạnh
Để thực hiện quá trình làm lạnh, ta chỉ cần cắt nguồn điện cho van điện từ. Lúc này, tồn bộ hơi mơi chất sau khi nén chỉ đi qua dàn ngƣng tụ ngồi. Máy trở thành máy làm lạnh.
●Chức năng điều hịa khơng khí
Chức năng này đƣợc thực hiện khi ta thực hiện nối thêm ống giĩ vào dàn ngƣng ngồi, cắt nguồn cung cấp điện cho van điện từ. Bơm nhiệt trở thành máy điều hịa khơng khí về mùa hè.
3.5.3. Hệ thống iều khiển
Ký hiệu:
MCB: Cầu dao hệ thống. CT: Cơng tắc
AX: Cuộn dây
Hình 3.12: Sơ Đồ Mạch Điện Điều Khiển Hệ Thống Nguyên lý hoạt động:
- Bật cơng tắc CT-3, cấp điện cho quạt, cuộn dây AX-3 cĩ điện, đèn quạt sáng, tiếp điểm thƣờng mở AX-3 đĩng cấp điện cho Dimer điều khiển tốc độ quạt.
- Bật cơng tắc CT-4, cấp điện cho EWELY điều khiển on-off đèn hồng ngoại, cuộn dây AX-4 cĩ điện, đèn sáng, tiếp điểm thƣờng mở AX-4 đĩng cấp điện cho đèn hồng ngoại.
- Bật cơng tắc CT-1, cấp điện cho máy nén 1, cuộn dây AX-1 cĩ điện, đèn máy nén 1 sáng, tiếp điểm thƣờng mở AX-3 đĩng, AX-1 cấp điện cho máy nén 1 khởi động.
- Bật cơng tắc CT-2, cấp điện cho máy nén 2, cuộn dây AX-2 cĩ điện, đèn máy nén 2 sáng, tiếp điểm thƣờng mở AX-3 đĩng, AX-2 cấp điện cho máy nén 2 khởi động.
- Tiếp điểm thƣờng mở AX-3 đĩng, AX-2 cấp điện cho máy nén 2 khởi động, đồng thời quạt dàn ngƣng phụ khởi động.
CHƢƠNG IV
VẬN HÀNH CHẠY THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM SẤY
4.1. Vận hành chạy thử nghiệm
Hình 4.1. Nguyên lý làm việc của hệ thống sấy Quá trình vận hành:
- Khi sấy bức xạ hồng ngoại:
Bật cơng tắc quạt và cơng tắc đèn hồng ngoại cho hệ thống làm việc, khơng cho máy nén hoạt động. Tác nhân sấy sau khi vào buồng sấy đƣợc thải ra ngồi, quạt hoạt động đƣa dịng tác nhân sấy mới vào buồng sấy.
Bật cơng tắc quạt và cơng tắc cho máy nén hoạt động, khơng bật cơng tắc đèn hồng ngoại. Dịng tác nhân sấy sau khi vào buồng sấy, đƣợc tách ẩm nhờ dàn lạnh sau đĩ nhờ quạt thổi qua các dàn ngƣng rồi vào lại buồng sấy.
- Khi sấy kết hợp (bơm nhiệt, tầng sơi kết hợp bức xạ hồng ngoại):
Bật cơng tắc quạt, cơng tắc đèn hồng ngoại và cơng tắc cho máy nén hoạt động. Dịng tác nhân sấy sau khi vào buồng sấy, đƣợc tách ẩm nhờ dàn lạnh sau đĩ nhờ quạt thổi qua các dàn ngƣng rồi vào lại buồng sấy.
Hệ thống làm việc với máy nén 1 kết hợp đèn hồng ngoại:
+ Bật cơng tắc quạt và đèn hồng ngoại để quạt và đèn hồng ngoại hoạt động. + Bật cơng tắc máy nén 1, máy nén hoạt động, tiến hành quá trình sấy. + Trong quá trình sấy, ta cĩ thể điều chỉnh nhiệt độ trong buồng sấy bằng cách cài đặt ewely điều khiển đèn hồng ngoại làm việc on – off, hoặc cĩ thể giảm nhiệt độ bằng việc đĩng bớt van chặn hút 15 trên đƣờng hút về của máy nén.
Hệ thống làm việc với 2 máy nén kết hợp đèn hồng ngoại (chế độ dƣơng 00C): + Bật cơng tắc quạt và đèn hồng ngoại để quạt và đèn hồng ngoại hoạt động. + Bật cơng tắc máy nén 1, máy nén 2, máy nén hoạt động, tiến hành quá trình sấy.
+ Đối với cụm máy nén 2, khi làm việc ta mở van chặn ống mao 11 làm việc cho nhiệt độ dàn lạnh 00C, đĩng van chặn của ống mao 10 lại. Khi sấy với nhiệt độ cao, ta mở van chặn 12 trên đƣờng nén vào dàn ngƣng chính, đĩng van chặn 13 vào dàn ngƣng phụ đồng thời mở van chặn 14 nối giữa 2 dàn. + Khi sấy với nhiệt độ thấp, ta mở van chặn 13 trên đƣờng nén vào dàn ngƣng phụ, đĩng van chặn 12 vào dàn ngƣng chính đồng thời đĩng van chặn 14 nối giữa 2 dàn.
+ Trong quá trình sấy, ta cĩ thể điều chỉnh nhiệt độ trong buồng sấy bằng cách cài đặt ewely điều khiển đèn hồng ngoại làm việc on – off, hoặc cĩ thể giảm nhiệt độ bằng việc đĩng bớt van chặn 15 hút trên đƣờng hút về của máy nén.
Hệ thống làm việc với 2 máy nén kết hợp đèn hồng ngoại (chế độ dƣơng -50 C):
Quá trình vận hành tƣơng tự với chế độ 00
C nhƣng ta mở van chặn ống mao 10 làm việc cho nhiệt độ dàn lạnh -50
C, đĩng van chặn của ống mao 11 lại.