Đề tài Thiết kế máy làm lạnh nước năng suất 10 m3/h, phục vụ cho sản xuất bê tông trong mùa hè

. Hơi môi chất lạnh được thu hồi ở phía đỉnh tháp. Do không thể xác định được toàn bộ diện tích bề mặt trao đổi nhiệt , nên không thể xác định được hệ số toả nhiệt. Một vài nghiên cứu sử dụng hệ số dẫn nhiệt lấy chuẩn theo thể tích tiếp xúc. II.1.1.3 Thiết bị làm lạnh chất lỏng kiểu tích lạnh. Thiết bị làm lạnh chất lỏng kiểu tích lạnh làm việc theo nguyên tắc chất lỏng được chứa trong một bình cách nhiệt và làm lạnh nhờ dàn bay hơi kiểu ống xoắn hoặc kiểu tấm đặt trong bình. Để tăng cường hệ số toả nhiệt về phía chất lỏng , người ta bố trí máy khuấy để khuấy chất lỏng. 1, Thùng làm lạnh có máy khuấy. Chất lỏng cần làm lạnh được đưa vào thùng theo từng mẻ , sau đó được làm lạnh đến mức cần thiết. Trong công nghiệp hoá học hoặc thực phẩm đôi khi còn thải nhiệt do phản ứng hoá học hoặc lên men sinh học sinh ra. Nhiệt độ trong thùng ở các vị trí không gian khác nhau là khác nhau. Nếu được khuấy trộn đều nhiệt độ ở các vị trí chênh nhau không đáng kể. Nhiệt độ bay hơi gần như không đổi nếu như năng suất lạnh của máy lạnh lớn hơn năng suất lạnh cấp cho thùng nhiều lần. Một máy lạnh cấp lạnh cho nhiều thùng khuấy khác nhau và thời gian đưa chất lỏng vào thùng không trùng nhau. Nhưng nếu một máy lạnh chỉ cấp lạnh cho một thùng khuấy thì nhiệt độ sôi ban đầu sẽ rất cao , sau đó giảm dần. Đây là hiện tượng tự điều chỉnh năng suất của máy lạnh. Do năng suất của dàn bay hơi ở thời điểm chất lỏng nóng mới đưa vào cao hơn do đó máy lạnh sẽ tự điều chỉnh nhiệt độ bay hơi để tăng năng suất lạnh cân bằng với năng suất dàn bay hơi. Nhiệt độ chất lỏng hạ xuống từ từ , năng suất dàn bay hơi cũng giảm và nhiệt độ bay hơi cũng giảm theo để năng lạnh của máy lạnh luôn luôn cân bằng với năng suất trao đổi nhiệt của dàn bay hơi. Nguyên tắc cấu tạo của thùng khuấy. Thùng khuấy có dàn bay hơi kiểu ống xoắn bố trí phía trong thùng. Chất tải lạnh sôi trong không gian giữa các ống của bình bay hơi ống vỏ. Đối với hệ số toả nhiệt trong ống xoắn sử dụng các biểu thức tính cho bình bay hơi ống vỏ môi chất sôi trong ống. Hệ số toả nhiệt phía chất lỏng phải tính riêng cho thành phía trong của thùng khuấy và ở bề mặt ống xoắn. Hệ số toả nhiệt của thành trong thùng khuấy được xác định theo công thức : ( 5 – 15 ) KTLƯD Trong đó : ( 5 – 16 ) KTLƯD ( 5 – 17 ) KTLƯD D – Đường kính trong của thùng khuấy , m. b - Chiều rộng cánh khuấy , m. n - Số vòng quay của cánh khuấy , vg/s. , - Độ nhớt động của chất lỏng ở nhiệt độ trung bình và nhiệt độ vách Ns/m2. v - Độ nhớt động học của chất lỏng ở nhiệt độ trung bình , m2/s. Nếu sử dụng cánh khuấy chân vịt , hệ số toả nhiệt sẽ giảm xuống đáng kể. Đối với ống xoắn , hệ số toả nhiệt phía chất lỏng được xác định theo công thức : ( 5 – 18 ) KTLƯD 2, Làm lạnh chất lỏng trong bể. Phương pháp làm lạnh chất lỏng trong bể ( hình 7 ). Nguyên tắc cũng giống như thùng khuấy. Toàn bộ bể được cách nhiệt. Dàn lạnh được nhúng trong chất lỏng chứa bể. Máy khuấy bố trí hơi khác máy khuấy của thùng khuấy, thường nằm ở góc bể có nhiệm vụ tuần hoàn chất lỏng như một bơn tuần hoàn do đó bể làm lạnh chất lỏng vừa mang tính chất của một thùng khuấy , vừa mang tính chất của thiết bị làm lạnh chất lỏng kiểu dòng chảy. So với thiết bị làm lạnh chất lỏng kiểu dòng chảy , bể làm lạnh chất lỏng có những ưu nhược điểm sau : Ưu điểm là đơn giản dễ chế tạo , giá thành rẻ , không chịu áp lực nên có thể chế tạo bằng bê tông , xây bằng gạch …. Nhược điểm hệ số toả nhiệt bé , cùng với nhiệt độ chất lỏng ra , bể phải làm việc với hiệu nhiệt độ lớn hơn. Một nhược điểm nữa là bề mặt chất lỏng tiếp xúc với không khí là khó tránh và năng lượng tiêu tốn cho bơm tuần hoàn cũng lớn hơn. Hệ số toả nhiệt phía môi chất lạnh của dàn bay hơi phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như : quá trình bay hơi là hoàn toàn hay không hoàn toàn trong dàn , mật độ dòng nhiệt hay tải nhiệt theo diện tích bề mặt bay hơi , cấu trúc bề mặt bay hơi , chiều dài ống , tỉ lệ dầu bôi trơn trong môi chất , môi chất là hoà tan dầu hoặc không hoà tan dầu … Để cải thiện hệ số toả nhiệt cả hai phía môi chất lỏng cả phía chất lỏng , kiểu cấu trúc ống đứng với nhiều dạng ống đứng khác nhau. Nguyên tắc cấu tạo gồm hai ống hơi ở trên và góp lỏng ở dưới. Giữa hai ống góp là các ống đứng cho môi chất sôi bên trong. Hệ số toả nhiệt lớn hơn do hơi tạo thành nhanh chóng được thu gom lên ống góp hơi , giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt cho quá trình bay hơi. Việc thu gom hơi ở đây nhanh hơn rất nhiều so với loại ống xoắn lằm ngang , sức chứa lỏng cũng lớn hơn. Các kết quả cho nghiên cứu cho thấy dàn bay hơi ống đứng đạt hệ số toả nhiệt lớn nhất khi mức lỏng trong dàn đạt mức tối ưu. Hệ số toả nhiệt giảm khi mức lỏng cao hơn hoặc thấp hơn mức lỏng tối ưu. ở mức lỏng tối ưu của môi chất lạnh amoniăc trong dàn có thể xác định hệ số toả nhiệt theo các công thức thực nghiệm sau : ở ( 5 – 19a ) KTLƯD ở ( 5 – 19b ) KTLƯD t0 - Nhiệt độ bay hơi , . - Hệ số toả nhiệt , W/m2K. q - Mật độ dòng nhiệt , W/m2. Để tạo dòng chảy rối phía chất lỏng cần làm lạnh , có thể sử dụng các ống đứng cong rất nhiều dạng khác nhau. Để giảm chiều cao của dàn ngoài phương pháp tăng cường ống đứng hay còn có thể sử dụng dàn kiểu xương cá hoặc dàn ống xoắn đứng. Khi cần cải tiến dàn bay hơi ống đứng như trên , có thể đạt được một số yêu cầu về cấu trúc thiết bị nhưng có thể dẫn đến các tổn thất về hệ số tỏa nhiệt. Hệ số tỏa nhiệt phía chất lỏng có thể xác định theo công thức sau : ( 5 – 20 ) KTLƯD Đường kính danh nghĩa của Nu và Re được xác định theo tiết diện ngang của dòng chảy tự do : ( 5 – 21 ) KTLƯD F – tiết diện ngang dòng chảy tự do , m2. U – chu vi dòng chảy theo tiết diện ngang , m. Nếu hệ thống xoắn gồm nhiều ống dầy đặc , trong đó chất lỏng chảy dọc theo ống thì đường kính danh nghĩa có thể xác định từ diện tích được giới hạn bởi 4 ống chung quanh : ( 5 – 22 ) KTLƯD ( 5 – 23 ) KTLƯD Thay F vào U phương trình ( 5 – 21 ) ta có : ( 5 – 24 ) KTLƯD Đối với dàn bay hơi ống đứng , chất lỏng chảy vuông góc với ống bay hơi có thể xác định hệ số toả nhiệt phía chất lỏng : ( 5 – 25 ) KTLƯD Đường kính dùng để tính Nu và Re chính là đường kính của ống đứng bay hơi. Kết cấu của dàn bay hơi ống đứng kiểu lồng có ống góp lỏng và ống góp hơi hình khuyên. Bể chất lỏng lạnh là hình trụ cánh khuấy bố trí ở giữa bể , trục khuấy từ trên xuống. Chất lỏng được cánh khuấy tác động xoay tròn chung quanh hình cắt vuông góc với các ống bay hơi. Phương pháp khuấy này tiêu tốn năng lượng ít hơn so với kiểu bơm tuần hoàn của các bể hình chữ nhật. Để đảm bảo được tính kinh tế của hệ thống lạnh khi phục vụ cho mục đích sử dụng trong các công trình xây dựng ta không thể xây dựng mỗi bể làm lạnh cho một công trình được. Bởi nghành xây dựng là một nghành sản xuất không cố định một chỗ mà nó di chuyển theo từng công trình tại những địa điểm khác nhau vì vậy ta chọn container chuyên dụng để vận chuyển hệ thống lạnh làm lạnh nước. Phần III Tính toán cân bằng nhiệt III.1 Tính chọn kích thước container. Với năng suất 10 m3/h để đạt được năng suất trên ta phải liên tục đưa nước vào và lấy nước ra. Lưu lượng nước đầu vào và đầu ra đều là 10 m3/h khi ta làm lạnh để khi nước ra khỏi đạt được nhiệt độ theo yêu cầu đề tài trong bể phải có một lượng nước nhất định trong đó Vth ( lượng nước tuần hoàn ). Lượng nước tuần hoàn trong bể vào khoảng 5 à10m3 đủ để đạt năng suất 10 m3/h ở phần trên tôi đã chọn container để vận chuyển hệ thống lạnh dựa vào đó tôi các kích thước cơ bản của container và bể làm lạnh nước trong container như sau : Container Bể làm lạnh nước Bể dày lớp cách nhiệt Diện tích buồng máy Dài Rộng Cao Dài Rộng Cao Dài Rộng 6500 2500 2000 4600 2100 1600 200 1500 2100 Như vậy thể tích bể nước sau khi chọn đầy đủ các kích thước là : VNước =. VNước = 8,56 m3. Khi hệ thống lạnh làm việc tải trọng của nền container được tính theo định mức chứa tải và chiều cao chứa tải của nền : ( 3 – 1 ) HDTKHTL Trong đó : - Định mức chứa tải ; gV = 0,89. 1, Lớp thép không gỉ tiếp xúc với nước : . ( m ). 2, Lớp cách nhiệt bằng Polyurethan : ( W/m.K ). .( m ). Hệ số thấm hơi của Poplyurthan ( g/mh.mmHg ). ( g/mh.Mpa ). 3, Lớp xốp cách nhiệt : ( W/m.K ). ( m ). 4, Lớp thép bên ngoài : ( W/m.K ). ( m ). Như vậy ta có chiều dài lớp cách nhiệt là : ( 3 – 2 ) HDTKHTL - Hệ số cách nhiệt của vật liệu ( W/m.K ). - Độ dày của lớp cách nhiệt ( m ). K - Hệ số truyền nhiệt K = 0,21 (W/m2.K ). - Hệ số toả nhiệt ở bên ngoài ( W/m2.K ). - Bề dày lớp vật liệu thứ i Khi đó : ( m ). Chọn chiều dày lớp cách nhiệt là 200 mm gồm 4 lớp mỗi lớp 50 mm. Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che : ( 3 – 3 ) HDTKHTL Ta có : (W/m2.K ). Kiểm tra đọng sương tường bao. Ta có : q = kt ( t1 – t2 ). ( 3 – 4 ) HDTKHTL ( 3 – 5 ) HDTKHTL Từ ( 3 - 4 ) và ( 3 – 5 ) ta có : ( 3 – 6 ) HDTKHTL Để đảm bảo không đọng sương , nhiệt độ bề mặt bên ngoài của vách phải cao hơn nhiệt đọng sương của không khí bên ngoài nghĩa là : tW1 > tS tW1 – Nhiệt độ bề mặt vách phía bên ngoài , nhiệt độ này có thể tính được vì đã biết được nhiệt độ bên nước ngoài là 320C và nhiệt độ trong bể nước là 20C. tS - Là nhiệt độ đọng sương tra trên đồ thị h – x của không khí ẩm ( tF1 = t4 = 320C và tại Hà Nội ). tS = 29,60C. Tính tW1 như sau : - Mật độ dòng nhiệt : q = 0,21 ( 320C --> 20C ). q = 6,3 W/m2. Cũng có thể tính mật độ dòng nhiệt từ : ( 3 – 7 ) HDTKHTL Ta có thể tính theo K : Gọi KS là hệ số truyền nhiệt đọng sương. Để đảm bảo không đọng sương Kthực của cơ cấu truyền nhiệt phải nhỏ hơn 0,95 KS trong đó 0,95 là hệ số an toàn. Do : q = K ( tF1 – tF2 ) = ( 3 – 8 ) HDTKHTL Nên hệ số truyền nhiệt thực K1 bằng : ( 3 – 9 ) HDTKHTL Nếu thay tW1 > tS nên Kt < KS. Nếu lấy thêm hệ số an toàn 0,95 thì : Kt < 0,95 KS hay . Thay số vào ta được : 0,21 < 1,7708 Thoả mãn điều kiện để vách ngoài không đong sương. Vậy chiều dày của lớp cách nhiệt gồm 4 vách mỗi vách dày là : Kiểm tra đọng ẩm trong cơ cấu cách nhiệt. Do có độ chênh lệch nhiệt độ dẫn tới có độ chênh phân áp suất hơi nước giữa bên ngoài và bên trong bể lạnh lên ngoài dòng nhiệt còn có một dòng ẩm thấm thấu từ bên ngoài vào bể. Càng đi sâu vào trong vách cách nhiệt ẩm càng gặp lạnh và có xu hướng ngưng đọng lại trong cơ cấu cách nhiệt , nếu bị đọng ẩm cách nhiệt sẽ mất tác dụng và sẽ dẫn đến bị phá huỷ. Vì lý do đó nên phải bố trí cách ẩm cho cơ cấu cách nhiệt. Điều kiện để ẩm không đọng lại trong vách cách nhiệt là phân áp suất hơi nước thực luôn luôn nhỏ hơn phân ap suất bão hoà hơi nước. Px < Px’ Phân áp suất hơi thực và phân áp suất hơi nước bão hoà có thể tính toán được theo nhiệt độ phân bố trên vách. Mật độ dòng nhiệt qua kết cấu cách nhiệt : ( W/m2 ). III.2.2 Tính tổn thất nhiệt của bể nước. Q0 = Q1 + Q2 + Q3 Trong đó : Q0 - Tổn thất nhiệt của bể nước. Q1 - Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che. Q2 - Tổn thất nhiệt để làm lạnh nước. Q3 - Tổn thất nhiệt do vận hành bể nước. 1, Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che. Q1 = Q1.1 + Q1.2 + Q1.3 Trong đó : Q1.1 - Tổn thất nhiệt qua tường bao của bể. Q1.2 - Tổn thất nhiệt qua đáy bể nước. Q3 - Tổn thất nhiệt qua nắp bể. Tổn thất nhiệt qua tường bao : Q1.1. Diện tích bao quanh của bể ( toàn bộ diện tích bao quanh container ) : F = 36 ( m2 ). Q1.1 = Kt . F . ( t1 - t2 ) Trong đó : Kt - Hệ số truyền nhiệt thưa của kết cấu bao che ở đây Kt = 0,21 t1 - Nhiệt độ môi trường bên ngoài : t1 = 320C. t2 - Nhiệt độ trong bể : t2 = 20C. Thay số ta được : Q1.1 = 0,21. 36. ( 32 – 2 ) Q1.1 = 226,8 ( W/m2.k ). Q1.1 = 0,2268 ( Kw ). Tổn thất nhiệt qua đáy bể và trần bể : Q1.2 Diện tích dáy hoặc trần bể : F = 16,25 ( m2 ). Do trần bể nước đã bít kín với container nên tổn thất nhiệt qua trần và đáy bể là giống nhau. Tổn thất nhiệt qua trần và đáy bể là : Q1.2 = Q1.3 = Kt . F . ( t1 - t2 ) Q1.2 = Q1.3 = 0,21. 16,25. 30 Q1.2 = Q1.3 = 0,1237 ( Kw ). Như vậy tổng tổn thất qua kết cấu bao che là : Q1 = 0,2268 + 0,123. 2 Q1 = 0,4742 ( Kw ). 2, Tổn thất lạnh để làm lạnh nước. Ta có : Trong đó : GN - Khối lượng nước cần làm lạnh : GN = 10000 ( Kg ). CN - Nhiệt dung riêng của nước : CN = 4,17 ( Kj/Kg ). t1 - Nhiệt độ nước ban đầu : t1 = 320C. t2 - Nhiệt độ nước cần làm lạnh : t1 = 20C. T - Thời gian làm lạnh : T = 10 h. Vậy : ( Kw ). Q2 = 34,83 ( Kw ). Thời gian sản xuất nước lạnh em chon 10 h , vừa đủ để phục vụ cho mức độ sử dụng Bê tông trong một công trình xây dựng. 3, Tổn thất nhiệt do vận hành bể nước. Q2 = B. F ( W ). Trong đó : B - Dòng nhiệt riêng khi mở cửa ( Van ). F - Dòng nhiệt bể làm lạnh nước ( W/m2 ). Tra bảng ( 4 - 4 ) HDTKHTL ta có : B = 12 ( W/m2 ). Vậy : F = 4,6. 2,1 = 9,66 ( m2 ). Thay số vào ta được : Q3 = 12. 9,66 = 115,92 ( W ). Q3 = 0,116 ( Kw ). Vậy tổng tổn thất nhiệt của bể nước để sản suất nước lạnh là : Q0 = Q1 + Q2 + Q3 Q0 = 0,4742 + 34,83 + 0,116 Q0 = 35,42 ( Kw ). Phần iv tính thiết kế hệ thống lạnh IV.1 Lựa chon tác nhân lạnh. Tác nhân lạnh là chất tuần hoàn thực hiện chu trình vòng trong máy lạnh. Yêu cầu đối với một tác nhân lạnh. Dễ kiếm , rẻ tiền dễ điều chế. Năng suất lạnh riêng theo thể tích lớn. áp suất ngưng tụ không quá cao. Không độc hại với môi trường , con người không gây ô nhiễm môi trường. Không ăn mòn các vật liệu máy móc cũng như trong đường ống. An toàn không cháy nổ. Với những tiêu chí chủ yếu như trên có hai tác nhân lạnh đáp ứng được phần lớn các yêu cầu được đưa ra để so sánh đó là Amoniac ( NH3 ) và Freon 22 ( CHF2Cl ). IV.1.1 Tác nhân lạnh NH3. Với NH3 có phân tử lượng là 17 , nhiệt bay hơi – 330C , nhiệt độ tới hạn 1320C nhiệt độ đông đặc –770C có các ưu điểm chính sau : Phù hợp yêu cầu có t0 Pa và Pn = 5 à15 bar. Năng suất lạnh riêng lớn nên máy có thể nhẹ và đồng thời lưu lượng tuần hoàn trong hệ thống nhỏ. Tính lưu thông cao , hệ số truyền nhiệt lớn , tổn thất trong quá trình tiết lưu nhỏ , dễ phát hiện sự dò rỉ tác nhân lạnh ra ngoài do có mùi khai. NH3 là tác nhân lạnh rẻ tiền , dễ kiếm dễ điều chế , vận chuyển , bảo quản dễ dàng. Nhược điểm : Không hoà tan dầu lên khó bôi trơn chi tiết chuyền động , hệ thống phải có bố trí bình tách dầu , gạn dầu. NH3 gây cháy và nổ trong không khí. NH3 độc hại với cơ thể con người , giảm chất lượng sản phẩm. IV.1.2 Tác nhân lạnh Freon. Đối với Freon 22 có phân tử lượng 86 nhiệt độ bay hơi thường – 400C nhiệt độ tới hạn 900C , nhiệt độ đông đặc – 1600C. Ưu điểm : Phù hợp cho mục đích sử dụng vì t0 Pa và Pn = 5 à15 bar. Có năng suất lạnh riêng theo thể tích lớn , lượng tuần hoàn nhỏ , máy nhỏ gọn. Không hoà tan trong nước nên máy dùng R22 ít bị nguy cơ tắc ẩm. Không dẫn điện nên có thể sử dụng cho máy nén kín và nửa kín. Bền vững ở phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc. Không tác dụng với kim loại và phi kim chế tạo máy. Không gây cháy nổ. Không độc hại với cơ thể sống. Đắt nhưng dễ kiếm , vận chuyển và bảo quản dễ. Có ứng dụng cao trong công nghiệp lạnh. Không cần thiết bị tách lỏng và bình trung gian. Nhược điểm : Hệ số truyền nhiệt nhỏ nên bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ và bay hơi phải lớn. Khối lượng riêng khí lớn nên tổn thất ma sát và cục bộ của đường dẫn tác nhân lạnh lớn , tổn thất tiết lưu cũng lớn. Dễ thấm qua khe hở nhỏ , khó phát hiện chỗ vỡ. Hoà tan , mòn một số cao su hữu cơ và chất dẻo nên đệm kín phải dùng loại cao su chịu Freon. Độ nhớt lớn , tính lưu động kém hơn NH3 lên các đường ống và cửa van đều phải lớn hơn. Hoà tan hạn chế dầu gây khó khăn cho việc bôi trơn. IV.1.3 Chọn tác nhân lạnh. Sau khi cân nhắc các ưu và nhược điểm của hai tác nhân lạnh trên tôi quyết định chọn tác nhân lạnh Freon 22 vì một số nguyên nhân chính sau : Phù hợp với yêu cầu công nghệ đề ra. Không ăn mòn và không tác dụng với kim loại và phi kim chế tạo máy làm giảm kinh phí xây dung và lắp đặt do phải sử dụng những vật liệu chống ăn mòn. Giảm bớt được thiết bị tách lỏng và trung gian. Không gây tác hại đến người bảo hành. IV.2 Tính thiết kế hệ thống lạnh IV.2.1 Chọn các thông số ban đầu. Yêu cầu nhiệt độ thấp nhất của nước là tN2 = 20C do đó ta có : * Nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh ( t0 ) - Hiệu nhiệt độ cần thiết lấy Chọn nhiệt độ ngưng tụ : Ta có : . Dàn ngưng sử dụng nước để làm mát là nước của thành phố. Khi tính ta tính trong diều kiện mùa hè chọn nhiệt độ : Trong đó : - là hiệu nhiệt độ yêu cầu lấy . Vậy từ các thông số t0= - 80C và tN =360C. Với t0 là nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh . Tra theo bảng hơi bão hoà của R22 ( Trang 57 MTBL ) ta sẽ được các thông số về áp suất là : t0 = - 80C à P0 = 3,799 bar. tN = 360C. à PN = 13,889 bar. Tỉ số nén m < 8 à ta chọn máy lạnh nén 1 cấp : Từ điều kiện nhiệt độ tra theo bảng hơi bão hoà của Freon 22 ( trang 57à59 sách máy và thiết bị lạnh ). Ta được bảng các thông số cho hệ thống lạnh. Trạng thái 1 2 3 4 Thông số Đơn vị Nhiệt độ t 0C - 8 95 36 - 8 áp suất P bar 3,799 14,26 14,6 3,799 Entanpi i Kj/Kg 490,73 617,35 544,30 544,30 Entropi s m3/s 1,7646 1,7646 1,7056 1,7056 Thể tích riêng V m3/kg 0,7621 0,8704 0,7621 Từ đó ta có : Năng suất lạnh riêng : ( Kj/kg ). Công nén riêng : ( Kj/kg ) Lưu lượng tác nhân qua máy nén ( Kg/s ). Năng xuất thể tích thực của máy nén : ( m3/s ). Thể tích hút lý thuyết : Trong đó : - Hệ số cấp của máy nén - Hệ số ảnh hưởng của khoảng hại đến khả năng hút của máy nén = 0,7 à 0,9 chọn = 0,8. - Hệ số ảnh hưởng của quá trình trao đổi nhiệt giữa hơi và thành xi lanh = 0,9 à 0,95 chọn = 0,9. - Hệ số ảnh hưởng của độ kín các van hút và van đẩy và sự đóng mở đúng lúc = 0,95 à0,98 chọn = 0,96. - Hệ số ảnh hưởng độ kín van đỉnh xi lanh = 0,98 à 0,99 chọn = 0,98 . Thể tích lạnh lý thuyết : ( m3/s ). ( m3/s ). Hệ số lạnh lý thuyết : Hệ số lạnh cacnô : Hiệu suất Exergi : Phần V Tính toán thiết kế máy nén Với các thông số đã tính toán ở phần nhiệt thì dàn lạnh cần phải cung cấp một Q0 = 35,42 ( Kw ) tương đương 3046,12 ( Kcal/h ). Khi dùng tác nhân lạnh là Freon 22 thì do khối lượng riêng lớn nên tổn thất ma sát và cục bộ trên đường dẫn khá lớn tổn thất tiết lưu lớn. Gọi K là hệ số lạnh tính đến hệ số tổn thất nhiệt trên đường ống và thiết bị K = 1,12. Vậy nhu cầu thực tế về năng suất lạnh của máy nén là : ( Kw ). Lấy chẵn Q01 = 40 ( Kw ). Là năng suất lạnh mà máy nén phải cung cấp cho hệ thống lạnh là : ( K.cal/h ). Vậy ta chọn máy nén cho hệ thống lạnh là loại máy nén hơi Freon một cấp của hãng Mitsubishi kiểu UZ – 30D Máy nén có đặc tính sau : ở điều kiện t0 = - 80C và tn = 360C tra bảng 3.1.1a ( sách bơm quạt máy nén ) không có loại máy nén như vậy nên tôi chon loại máy nén đạt đủ năng suất như vậy là loại máy nén ở điều kiện t0 = - 100C và tn = 380C Có : Năng suất lạnh Q0 = 46600 ( Kw ). Công suất lạnh N = 19 ( Kw ). Phần Vi Tính toán thiết kế thiết bị ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao dổi nhiệt sau khi ra khỏi máy nén cấp cao nhất trong hệ thống lạnh. Lượng nhiệt mà tác nhân lạnh thải ra có thể truyền cho nước , không khí , nước và không khí. Từ việc căn cứ vào đối tượng truyền nhiệt người ta chia ra thành các laọi thiết bị ngưng tụ như : Thiết bị ngưng tụ bằng nước , thiết bị ngưng tụ bằng nước và không khí , thiết bị ngưng tụ bằng không khí ... ở trong đồ án này tôi thiết kế thiết bị ngưng tụ bằng nước. Quá trình truyền nhiệt từ hơi tác nhân dang ngưng tụ sang cho nước nhờ bề mặt truyền nhiệt thường là thành ống truyền nhiệt. Thiết bị ngưng tụ bằng nước cũng có rất nhiều loại mà điển hình là các loại sau : 1, Thiết bị kiểu nhúng chìm trong nước đường kính của ống vào khoảng mm. Trong đó 30mm là đường kính trong còn 40mm là đường kính ngoài. ống được làm từ đồng , bể nước có kích thước phù hợp với dàn ống , có thể dùng vách ngăn để chia lối cho nước. Đây là loại thiết bị cũ ra đời từ khi mới có kỹ thuật lạnh ít được sử dụng và hệ số truyền nhiệt thấp : k = 170 à290 ( W/m2độ ). 2, Thiết bị ngưng tụ ống lồng ống. Được tạo từ các ống thép không có mối hàn nhưng có đường kính khác nhau và ống nhỏ nằm trong ống lớn. Hai đầu cuối của ống ngoài được hàn kín vào mặt ngoài của ống trong. Mỗi đoạn ống lồng ống có chiều dài khoảng 5mm được ghép nối tiếp với nhau và các không gian giữa 2 ống cũng thông nhau. Nước trong ống trong đi từ dưới lên còn hơi tác nhân đi từ trên xuống theo không gian giữa 2 ống và sau khi ngưng tụ thành tác nhân lỏng thì chảy vào bình chứa cao áp. Đường kính trong ống là : và ống ngoài là . 3, Thiết bị ngưng tụ loại ống trim nằm ngang. Thiết bị này ứng dụng rộng rãi trong các máy lạnh có công suất vừa và lớn. Thiết bị này kết hợp với máy nén tạo thành tổ hợp máy nén - bình ngưng rất gọn và chắc chắn. Cấu tạo của thiết bị gồm các bộ phận chính như vỏ hình trụ chế tạo từ tấm có độ dày tuỳ vào áp suất và nhiệt độ trong thiết bị. Vỏ của thiết bị có khoét lỗ để lắp đặt các cửa cần thiết. Hai đầu vỏ được hàn vào 2 vỉ ống. ẩng truyền nhiệt được lắp theo phương pháp hoặc hàn. Dùng tác nhân là Freon thì ống truyền nhiệt là thép hoặc đồng , chiều dày của gân 0,5mm bước gân là 3,5mm. Hai lắp của thiết bị có thể đúc từ gang hoặc dập từ thép. Bên trong nắp có gân lối để tăng vận tốc của nước và tăng hệ số truyền cho thiết bị. Tác nhân lỏng trong thiết bị loại vừa có thể khống chế ở mức 50 à 70m từ thành vỏ lên. Do những ưu điểm vượt trội nên tôi quyết định dùng thiết bị ống trùm nằm ngang cho hệ thống lạnh mà tôi thiết kế để làm lạnh nước. Tính toán thiết bị. Đây chính là việc tính toán thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt qua bề mặt mà một bên là tác nhân ngưng tụ và một bên là nước chảy. Bề mặt truyền nhiệt F của thiết bị được tính theo công thức : ( m2 ). Trong đó : k - hệ số truyền nhiệt của thành ống ( W/m2 ). Với - là hệ số toả nhiệt của hơi tác nhân đang ngưng tụ. , - là đường kính trong và ngoài của ống truyền nhiệt ( m ). - là nhiệt trở của thành ống và các lớp bám bẩn. - Hiệu nhiệt độ trung bình - là phụ tải riêng của bề mặt truyền nhiệt và được tính theo công thức : thay các giá trị : A = 127. , , Vào công thức trên ta được W/m2. Vậy : Diện tích truyền nhiệt của một ống : Vậy số ống là : Lưu lượng và chế độ chảy của nước trong ống. Vận tốc của nước chảy trong ống phải đảm bảo được công thức sau : Trong đó : - là hệ số toả nhiệt đối lưu của nước Tra bảng 111.15 ( sách máy lạnh tr. 95 ) ta sẽ được : A1 = 2200 Chuẩn số Reynol : Với độ nhớt động của nước ở nhiệt độ : Do nên nước chảy rối trong ống truyền nhiệt. Phần Vii Tính thiết kế thiết bị bay hơi. Thiết bị bay hơi dùng để tiến hành quá trình bay hơi của tác nhân ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của vật cần làm lạnh . Thiết bị bay hơi cũng là thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt .Thiết bị bay hơi có nhiều loại như gián tiếp , trực tiếp hoặc nếu phân chia theo bề mặt truyền nhiệt có các loại như thiết bị ống chùm , thiết bị bay hơi loại dàn ống thẳng đứng … Tính thiết kế dàn bay hơi : Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của dàn bay đựoc xác định theo công thức : Trong đó : - là năng suất lạnh yêu cầu cần được đáp ứng. k - là hệ số truyền nhiệt giữa tác nhân lạnh và chất tải lạnh qua bề mặt thiết bị bay hơi. Với dc , dn là đường kính của ống truyền nhiệt về phía chất lỏng và về phía tác nhân. ở đây ta chọn loại ống cho dàn bay hơi có : - là hệ số toả nhiệt của tác nhân bay hơi với Freon 22 thì : - Hệ số toả nhiệt của chất lỏng mà ở đây là nước lạnh : - là nhiệt trở bề mặt truyền nhiệt với thiết bị bay hơi dùng cho Freon ta lấy : ( m2.độ/W ). Chuẩn số Reynol : chọn sơ bộ : => Do Re > 104 => tác nhân chảy rối trong ống. Chuẩn số Nusen - là hệ số kê đến chiều dài ống , ta chọn b > 1,06 thì . - là hệ số ảnh hưởng khi uốn cong ở đây ta chọn dàn bay hơi ống đứng nên là không có. Do nhiệt độ của tác nhân lạnh và bề mặt trong của ống là xấp xỉ nhau nên A = 1. Từ đó ta tính được giá trị của Nu là : Thay Nu = 459 để tính : Tương tự ta tính được : Vậy hệ số truyền nhiệt là : . Diện tích truyền nhiệt ( lấy chẵn ). Diện tích truyền nhiệt của một ống 1 ống truyền nhiệt : Vậy số ống truyền nhiệt là : ống Lấy chẵn 15 ống. Hệ thống dàn bay hơi được thiết kế có dạng ống đứng. Hai ống góp có đường kính là . Phần ViII . VậN HàNH MáY LạNH 1.Công việc chuẩn bị cho vận hành máy lạnh sau khi đã lắp đặt. Sau khi kết thúc công việc lắp đặt các thiết bị ta bắt đầu cho công việc chạy thử máy lạnh bao gồm các công đoạn: a.Chạy thử không tải : Sau khi đã kết thúc các công việc lắp đặt ta tiến hành chạy thử không tải . Thời gian chạy thử do đơn vị lắp đặt quy định. b. Kiểm tra các thiết bị : Trong quá trình chạy thử các thiết bị ta có thể tiến hành kiểm tra máy nén và thiết bị. Kiểm tra máy nén : Đối với máy nén cần kiểm tra sự đồng tâm của trục, các ổ trục thanh truyền, sự nhẹ nhàng khi quay trục máy nén và động cơ điện, các bề mặt chèn kín phải được sạch sẽ, cho dầu bôi trơn vào các bộ phận chèn vào các chi tiết của máy nén. Dầu bôi trơn , cácte và ống dẫn