Đồ án Kĩ thuật lạnh: Thiết kế kho lạnh cấp đông trữ thịt heo 2 tấn/mẻ tại thành phố Vinh

, [W] Trong đó: Q1: Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che, [W] Q2: Tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm và bao bì, [W] Q3: Tổn thất lạnh do thông gió. Tổn thất này chỉ có đối với các phòng lạnh có phát sinh nguồn hôi thối hoặc các chất độc hại. Ở đây sản phẩm bảo quản là thịt heo đã qua chế biến nên không cần phải thông gió buồng lạnh => Q3=0 Q4: Tổn thất lạnh do vận hành , [W] Q5: Tổn thất lạnh do sản phẩm thở (Rau, hoa quả…), ở đây sản phẩm là thịt heo => Q5 = 0 => Tổn thất lạnh của kho lạnh thiết kế dược tính theo công thức: Q = Q1 + Q2 + Q4 , [W] - Các số liệu và cách bố trí buồng §3.1 Tính nhiệt cho phòng cấp đông Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q1 Ta có : Q1 = Q + Q Trong đó: Q : Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ Q = ∑ki .Fi.∆ti , [W] Q: Tổn thất lạnh qua kết cấu bao che do bức xạ mặt trời. Vì kho lạnh có thiết kế thêm 1 mái che nắng mưa ở phía trên trần kho lạnh do đó bức xạ từ mặt trời vào kho lạnh là không có => Q= 0 Vậy: Q1 = Q = ∑ki .Fi.∆ti , [W] Với: - ki: hệ số truyền nhiệt của vách thứ i. Đối với các vách bao bên ngoài, trần, nền thì ki đã được tính trong chương 2. Riêng đối với tường ngăn giữa các phòng lạnh thì ta chọn k tối ưu theo bảng (3-5) trang 64 tài liệu [1]. Đối với tường ngăn giữa buồng cấp đông và trữ đông có: kBC=0,47 - Fi: Diện tích bề mặt kết cấu, [m2] - ∆ti: Độ chênh nhiệt độ bên ngoài với môi trường bên trong. Độ chênh nhiệt độ giữa các vách ngăn được tính theo nhiệt độ định hướng. Cụ thể độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa phòng cấp đông với phòng đệm: ∆tDC = 0,7( tn-tf) = 0,7(38 + 35) = 510C - Chiều cao tính toán phòng lạnh là: htt = 3,6 m Kết quả tính toán được đưa vào bảng tổng hợp sau: Kết cấu Kích thước, [m x m] ki [W/m2K] ∆ti [0C] Qi [W] Tường AB 4,5 x 3,6 0,145 73 172 Tường AD 4,5 x 3,6 0,145 73 172 Tường BC 4,0 x 3,6 0,47 17 115 Tường CD 4,0 x 3,6 0,265* 51 195 Nền 4,0 x 4,0 0,15 73 175 Trần 4,0 x 4,0 0,15 73 175 Tổng 1043 2. Tính tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì: Q2 Ta có : Q2 = Q+ Q, [W] Trong đó: Q: Tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm Q: Tổn thất lạnh do làm lạnh bao bì Tính Q: Ta có công thức tính Q: Q= , [kW] Với : - G: Công suất cấp đông, [t] - i1: Entanpi của thịt Heo khi đưa vào. Ở nhiệt độ 180C, tra bảng (4-2) trang 81 tài liệu [1] ta có : i1 = 266,2 kJ/kg  - i2: Entanpi của thịt Heo khi đưa ra. Ở nhiệt độ -150C, tra bảng (4-2) trang 81 tài liệu [1] ta có : i2 = 12,2 kJ/kg - τ =11h thời gian cấp đông cho 1 mẻ thịt => Q= = 12,828 kW = 12828 W b. Tính Q: Ta có công thức tính tổn thất lạnh do bao bì: Q= , [kW] Với: - Gb: Khối lượng bao bì đưa vào cùng sản phẩm,[t]. Do khối lượng bao bì chiếm tới (10 ÷ 30)% khối lượng hàng (trang 84 tài liệu [1]) và bao bì bằng kim loại nên lấy bằng 30% khối lượng sản phẩm Gb=30%G. Cb: Nhiệt dung riêng của bao bì, đối với bao bì bằng kim loại thì Cb = 45kJ/kg.K (trang 84 tài liệu [1]) t1: Nhiệt độ đầu vào của bao bì lấy bằng nhiệt đầu vào của sản phẩm t2: Nhiệt độ đầu ra của bao bì lấy bằng nhiệt độ của phòng cấp đông τ = 11h thời gian cấp đông cho 1 mẻ sản phẩm => Q= = 0,361 kW Vậy tổng tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì là: Q2= 12,828 + 0,361 = 13,189 kW 3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q4 Tổn thất lạnh do vận hành Q4 bao gồm các tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng , do người làm việc trong phòng,do các động cơ điện và do mở cửa: Q4= Q+ Q+ Q+ Q , [W] Với: - Q: Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng buồng lạnh Q: Tổn thất lạnh do người làm việc trong phòng - Q: Tổn thất lạnh do các động cơ điện - Q : Tổn thất lạnh do mở cửa a. Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng: Q Qđược tính theo công thức (4-17) trang 86 tài liệu [1] ta có: Q= A . F, [W] Với: - F: diện tích phòng lạnh , [m2] F = 4x4=16 m2 - A: Nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng 1m2 diện tích buồng. Đối với phòng bảo quản lạnh có A= 1,2 W/m2 => Q= 1,2 .16 = 19,2 W b. Dòng nhiệt do người toả ra Q: Qdược tính theo công thức (4-18) trang 86 tài liệu [1] ta có: Q= 350.n , [W] Với: - 350: nhiệt lượng do 1 người toả ra khi làm việc nặng nhọc - n là số người làm việc trong phòng . Vì phòng có diện tích chọn n = 2 Q= 350.2 = 700 W Tổn thất lạnh do các động cơ điện Q: Ta biết rằng năng lượng điện cung cấp cho động cơ được chia làm 2 phần: + 1phần biến thành nhiệt năng toả ra môi trường xung quanh. Do đó nếu động cơ đặt trong phòng lạnh thì nhiệt toả ra này sẽ gây ra 1 phần tổn thất lạnh. + Phần lớn còn lại biến thành cơ năng có ích (như làm quay quạt thông gió, quay động cơ quạt dàn bay hơi…). Nhưng cơ năng này tới môi trường sẽ cọ xát với không khí trong môi trường biến thành nhiệt năng gây ra tổn thất lạnh cho kho lạnh. Tổn thất lạnh do các động cơ điện được tính theo công thức: Q= N , [kW] Với: - Hiệu suất của động cơ + = 1: Nếu động cơ đặt trong phòng + = : Nếu động cơ đặt ở ngoài phòng lạnh Đối với phòng cấp đông người ta định mức công suất của động cơ điện cho phòng có công suất E=2 tấn/mẻ là : N = 4x2,2 kW Ta có thể tính công suất động cơ điện của phòng cấp đông với công suất là 2,5tán/mẻ là: N= = 8.8kW => Tổn thất lạnh do động cơ điện Q= η.N= 1.11= 8,8kW ( η=1 chọn đông cơ đặt trong phòng ) Tính dòng nhiệt khi mở cửa:Q Dòng nhiệt khi mở cửa được tính theo công thức (4-20) trang 87 tài liệu [1] Q= B.F , [W] Với: B- dòng nhiệt riêng khi mở cửa, [W/m2]. Tra bảng (4-4) trang 87 đối với phòng cấp đông có diện tích F= 6×6=36 m2 < 50 m2 ta có: B = 32 m2 F= 4x4m2: diện tích buồng => Q= 16.32 = 512 W Vậy tổng tổn thất lạnh do vận hành là: Q4 = 19,2 + 700 + 8800 + 512 = 10031,2 W 4. Tính nhiệt kho lạnh Đối với hệ thống lạnh cấp đông thì tổng tổn thất nhiệt cấp cho phòng này là: Q = Q1 + Q2 + Q4 = 1043 + 13189 + 10031,2 = 24263,2 W = 24,2632 kW 5. Công suất lạnh yêu cầu của máy nén Công suất nhiệt yêu cầu của máy nén phải đảm bảo bù lại tổn thất nhiệt cấp cho phòng Q. Nhưng vì khi môi chất đi từ máy nén đến dàn lạnh thì sẽ có các tổn thất trên đường ống và tổn thất tại các thiết bị trong hệ thống. Bên cạnh đó thì máy nén không thể vận hành liên tục 24h trong 1 ngày được vì nếu như thế sẽ gây ra ứng suất mỏi làm hỏng máy nén. Vì vậy công suất lạnh yêu cầu của máy nén được xác định như sau: Q0 = Trong đó: k- hệ số kể đến tổn thất lạnh trên đường ống và các thiết bị trong hệ thông lạnh. Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ phòng là -350C nên nhiệt độ dàn bay hơi ta chọn t0= - 400C , vậy chọn k = 1,1 (trang 92 tài liệu [1]) b- hệ số kể đến thời gian làm việc của máy nén. Dự tính máy nén làm việc khoảng 22h/1ngày đêm => chọn b = 0,9 (trang 92 tài liệu [1]) Vậy công suất lạnh yêu cầu của máy nén là: Q0 = = 29665 W §3.1 Tính nhiệt cho phòng trữ đông 1. Tính tổn thất lạnh qua kết cấu bao che : Q1 Ta có : Q1 = Q + Q= Q = ∑ki .Fi.∆ti , [W] Với: - ki: hệ số truyền nhiệt của vách thứ i. Đối với các vách bao bên ngoài, trần, nền thì ki đã được tính trong chương 2. Riêng đối với tường ngăn giữa các phòng lạnh thì ta chọn k tối ưu theo bảng (3-5) trang 64 tài liệu [1]. Đối với tường ngăn giữa 2 buồng trữ đông có: kGF = 0,58 W/m2K - Fi: Diện tích bề mặt kết cấu, [m2] - ∆ti: Độ chênh nhiệt độ bên ngoài với môi trường bên trong. Độ chênh nhiệt độ giữa các vách ngăn được tính theo nhiệt độ định hướng. + Độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa phòng trữ đông với phòng đệm: ∆tEF = 0,7( tn-tf) = 0,7(38 + 18) = 39,20C + Độ chênh nhiệt độ của tường ngăn giữa 2 phòng trữ đông : ∆tEF = 0,6( tn-tf) = 0,6(38 + 18) = 33,60C - Chiều cao tính toán phòng lạnh là: htt = 3,6 m Kết quả tính toán được đưa vào bảng tổng hợp sau: Phòng trữ đông : BEFG Kết cấu Kích thước, [m x m] ki [W/m2K] ∆ti [0C] Qi [W] Tường BG 6 x 3,6 0,2 56 240 Tường GF 6 x 3,6 0,58 33,6 420 Tường EF 6 x 3,6 0,2 39,2 170 Tường EC 2,25 x 3,6 0,2 39,2 64 Tường BC 4x3,6 0,47 -17 -115 Nền 6 x 6 0,218 56 440 Trần 6x6 0,218 56 440 Tổng 1660 Phòng trữ đông : BEFG Kết cấu Kích thước, [m x m] ki [W/m2K] ∆ti [0C] Qi [W] Tường GH 6,5 x 3,6 0,2 56 260 Tường GF 6 x 3,6 0,58 33,6 420 Tường HI 6,5 x 3,6 0,2 56 260 Tường FI 6,5 x 3,6 0,2 39,2 180 Nền 6 x 6 0,218 56 440 Trần 6x6 0,218 56 440 Tổng 2000 2. Tổn thất lạnh do làm lạnh sản phẩm và bao bì Q2: Đối với phòng trữ đông thì Q2 = 0 đó là do nhiệt độ thịt đưa vào phòng trữ đông là – 150C nhiệt độ thịt khi ra khỏi phòng là -120C, như vậy còn 30C ta dùng để làm lạnh cho bao bì 3.Tính tổn thất lạnh do vận hành: Q4 Tổn thất lạnh do vận hành Q4 bao gồm các tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng , do người làm việc trong phòng,do các động cơ điện và do mở cửa: Q4= Q+ Q+ Q+ Q , [W] Với: - Q: Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng buồng lạnh Q: Tổn thất lạnh do người làm việc trong phòng - Q: Tổn thất lạnh do các động cơ điện - Q : Tổn thất lạnh do mở cửa a. Tổn thất lạnh do đèn chiếu sáng: Q Qdược tính theo công thức (4-17) trang 86 tài liệu [1] ta có: Q= A . F, [W] Với: - F: diện tích phòng lạnh , [m2] F = 6x6 = 36 m2 - A: Nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng 1m2 diện tích buồng. Đối với phòng bảo quản lạnh có A= 1,2 W/m2 => Q= 1,2 .36 = 43,2 W b. Dòng nhiệt do người toả ra Q: Qdược tính theo công thức (4-18) trang 86 tài liệu [1] ta có: Q= 350.n , [W] Với: - 350: nhiệt lượng do 1 người toả ra khi làm việc nặng nhọc - n là số người làm việc trong phòng ,vì phòng có diện tích chọn n = 2 Q= 350.2 = 700 W Tổn thất lạnh do các động cơ điện Q: Ta biết rằng năng lượng điện cung cấp cho động cơ được chia làm 2 phần: + 1phần biến thành nhiệt năng toả ra môi trường xung quanh. Do đó nếu động cơ đặt trong phòng lạnh thì nhiệt toả ra này sẽ gây ra 1 phần tổn thất lạnh. + Phần lớn còn lại biến thành cơ năng có ích (như làm quay quạt thông gió, quay động cơ quạt dàn bay hơi…). Nhưng cơ năng này tới môi trường sẽ cọ xát với không khí trong môi trường biến thành nhiệt năng gây ra tổn thất lạnh cho kho lạnh. Tổn thất lạnh do các động cơ điện được tính theo công thức: Q= N , [kW] Với: - Hiệu suất của động cơ + = 1: Nếu động cơ đặt trong phòng + = : Nếu động cơ đặt ở ngoài phòng lạnh Đối với phòng trữ đông người ta định mức công suất của động cơ điện cho phòng có công suất E=20 tấn/mẻ là : N = 4 x 0,75 kW Ta có thể tính công suất động cơ điện của phòng cấp đôngvới công suất là 45 tán/mẻ là: N= = 1,7 kW => Tổn thất lạnh do động cơ điện Q= η.N= 1.1,7= 17kW ( η=1 chọn đông cơ đặt trong phòng ) Tính dòng nhiệt khi mở cửa:Q Dòng nhiệt khi mở cửa được tính theo công thức (4-20) trang 87 tài liệu [1] Q= B.F , [W] Với: B: dòng nhiệt riêng khi mở cửa, [W/m2]. Tra bảng (4-4) trang 87 đối với phòng trữ đông có diện tích F= 36 m2 < 50 m2 ta có: B = 22 m2 F= 6x6m2: diện tích buồng => Q= 36.22 = 792 W Vậy tổng tổn thất lạnh do vận hành là: Q4 = 43,2+ 700 + 1700 + 792 = 3235,2W 4. Tính nhiệt kho lạnh. a. Đối phòng trữ đông BEFG Q = Q + Q4 = 1660 + 3235,2 = 4895,2 W b. Đối với phòng trữ đông FGHI Q = Q + Q4 = 2000 + 3235,2 =5235,2 W 5. Công suất lạnh yêu cầu của máy nén Ta thấy rằng ở 2 phòng trữ đông І và ІІ đều có cùng 1 chế độ làm việc. Về nguyên tắc ta có thể sử dụng mỗi phòng một 1 hệ thống lạnh riêng biệt. Tuy nhiên làm như thế là tốn kém thêm 1 máy nén, tốn thêm nhiều thiết bị hơn, không tiện trong việc vận hành. Vậy ta chọn 1 hệ thống lanh chung cho cả 2 phòng trữ đông. Tổn thất nhiệt của hệ thống là: = ++ 0,7. Ta lấy 0,7.là do có sự không dồng thời về vận hành. Mà ở đây chỉ có 2 phòng trữ đông nên chọn 0,7.. => = + 0,7. = (Q + Q) + 0,7.2.Q4 = 1660 + 2000 + 0,7.2. 3235,2 = 8189,28 W Vậy công suất lạnh yêu cầu của hệ thống lạnh là: Q0 = Trong đó: k- hệ số kể đến tổn thất lạnh trên đường ống và các thiết bị trong hệ thông lạnh. Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ phòng là -180C nên nhiệt độ dàn bay hơi ta chọn t0= - 230C , vậy chọn k = 1,063 (trang 92 tài liệu [1]) b- hệ số kể đến thời gian làm việc của máy nén. Dự tính máy nén làm việc khoảng 22h/1ngày đêm => chọn b = 0,9 (trang 92 tài liệu [1]) Vậy công suất lạnh yêu cầu của máy nén là: Q0 = = 9672,4W CHƯƠNG 4: LẬP CHU TRÌNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN Chương này nhằm tính toán chu trình lạnh của hệ thống để từ đó tính ra công suất nhiệt yêu cầu của các thiết bị trong hệ thống. §4.1 Chọn môi chất Muûc âêch: Tæì caïc tham säú khi tênh toaïn âãø ta choün maïy neïn mäüt cáúp hay hai cáúp vaì choün cäng suáút cuía âäüng cå maïy neïn vaì nàng suáút laûnh. Mäi cháút laûnh R22( CHClF2) coï æu âiãøm: + Khäng âäüc haûi. + Khäng gáy chaïy näø. + Khäng àn moìn kim loaûi âen vaì maìu. + Khi roì rè khäng laìm hoíng saín pháøm laûnh + Nàng suáút laûnh riãng låïn nãn thiãút bë trao âäøi nhiãût goün nheû. + Nhiãût âäü hoaï ràõn tháúp hån so våïi NH3. + Dãø váûn chuyãøn, baío quaín +Coï aïp suáút trung bçnh giäúng nhæ NH3 nhæng coï tè säú neïn tháúp hån nãn våïi maïy neïn hai cáúp coï thãø âaût nhiãût âäü âãún 600 âãún 700C Nhæåüc âiãøm: + Âàõt tiãön hån NH3. + Khäng hoaì tan våïi næåïc. + Gây ô nhiễm môi trường ( phá hủy tầng ô zôn và gây hiệu ứng nhà kính) Tuy nhiãn hiãûn nay chæa tçm âæåüc mäi cháút thay thãú hiãûu quaí nãn R22 coìn âæåüc sæí duûng âãún 1/1/ 2010 .R22 se duoc thay the bang R407C va R410A §4.2 Hệ thống lạnh cho phòng trữ đông І. Thông số ban đầu - Năng suất lạnh yêu cầu Q0 = 9672,4W = 9,6724 kW - Nhiệt độ và trạng thái của đối tượng làm lạnh : tf = - 180C - Chọn môi trường giải nhiệt là nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt : + Nhiệt độ nước khi vào bình là: t = tư + (3÷4)0C Với: tư- là nhiệt độ nhiệt kế ướt của không khí được tra theo đồ thị i-d với tn= 380C và độ ẩm φ = 74% ,ta có: tư = 32,60C => t = 32,6 + (3÷4)0C = 360C + Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng: t = t + (2÷6)0C Ở đây chọn bình ngưng ống chùm nằm ngang nên t = t + 40C = 36 + 4 = 400C ІІ. Tính toán chu trình 1. Chọn nhiệt độ bay hơi : t0 = tf – (4 ÷10)0C = -18 – (4 ÷10) = - (22÷28)0C Chọn to = -250C tra bảng hơi bão hoà của R22 trang 366 tài liệu [1] ta có áp suát bay hơi là : p0 = 2,02 bar 2. Chọn nhiệt độ ngưng tụ : tk = (t+t)/2 + (4 ÷10)0C = (36+40)/2 + 4= 420C Chọn ∆tk = 420C vì môi trường làm mát là nước. Tra bảng hơi bão hoà của R22 trang 366 tài liệu [1] ta có áp suất ngưng tụ là: pk = 16,06bar 3. Nhiệt độ hơi quá nhiệt tqn = t0 + Dtqn = -25 + 25 = 00C - Chọn độ quá nhiệt ∆tqn = 250C do nhiệt độ cuối tầm nén thấp nên độ quá nhiệt hơi hút rất cao 4. Nhiệt độ quá lạnh tql = tw1 +Dtql = 36 + 4 = 40 0C - Chọn độ quá lạnh ∆tql = 40C 5. Tính cấp nén của chu trình Ta có tỉ số nén của chu trình: Л = = = 7,9 < 12 Vậy chọn chu trình máy nén 1 cấp 6. Chọn chu trình lạnh Chọn chu trình lạnh cho phòng trữ là chu trình máy lạnh 1 cấp dùng thiết bị hồi nhiệt. Mặc dù là chu trình này bị lệch ra khỏi chu trình Cacno làm cho hệ số lạnh giảm xuống. Nhưng ngược lại nó tránh được hiện tượng ẩm về máy nén gây ra hiện tượng thuỷ kích làm hỏng máy nén. Đối với freon có thể dùng bình tác lỏng hoặc thiết bị hồi nhiệt nhưng dùng thiết bị hồi nhiệt nhiều hơn.Do nhiệt độ cuối tầm nén của chu trình hồi nhiệt lớn hơn bình tách lỏng 7. Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút a. Sơ đồ nguyên lý của chu trình lạnh 1 cấp dùng bình tách lỏng Chú thích: MN: Máy nén NT: Bình ngưng tụ TL: Van tiết lưu BH: Dàn bay hơi HN: Thiết bị Hồi nhiệt b. Đồ thị Chú thích: 1-2 :quá trình nén đoạn nhiệt trong máy nén 2-3’ :quá trình ngưng tụ đẳng áp ở bình ngưng 3’-3 :quá trình quá lạnh trong bình hồi nhiệt 3-4 :quá trình tiết lưu trong van tiết lưu nhiệt 4-1’ :quá trình bay hơi đẳng áp ở dàn bay hơi 1’-1 :quá trình hồi nhiệt trong bình hồi nhiệt c. Nguyên lý làm việc: Hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi đi vào thiết bị hồi nhiệt nhận nhiệt đẳng áp của lỏng cao áp trở thành hơi quá nhiệt (1’) rồi được hút về máy nén nén đoạn nhiệt lên áp suất cao (2), sau đó qua thiết bị ngưng tụ nhả nhiệt đẳng áp cho môi trường làm mát ngưng tụ thành lỏng cao áp (3) rồi đi qua thiết bị hồi nhiệt nhả nhiệt đẳng áp cho hơi hạ áp trở thành lỏng quá lạnh (4) qua van tiết lưu giảm áp xuống áp suất bay hơi (5) rồi đi vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt đẳng áp đẳng nhiệt của đối tượng cần làm lạnh, hoá hơi và chu trình cứ thế tiếp tục. d . Lập bảng thông số các điểm nút Điểm Nhiệt độ t0C Ap suất P(bar) Entanpi i(kJ/kg) Entropi s(kJ/kgK) Thể tích v(m3/kg) Chú thích 1’ -25 2,02 594 4,79 0,1113 Hơi bão hoà khô 1 0 2,02 610,57 4,85 0,1259 Hơi quá nhiệt 2 105 15,3 670,87 4,85 0,0218 Hơi quá nhiệt 3’ 42 16,06 452 4,174 0,089 Lỏng bão hoà 3 40 15,3 449,36 4,16 0,8829.10-3 Lỏng bão hoà 4 -25 2,02 440,32 3,89 0,7319.10-3 Hơi bão hòa ẩm Xác định lưu lượng tuần hoàn qua hệ thống G = = = = 0,06kg/s 8. Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ Qk = G.qk = G.(i2 – i3) = 0,06.(670,87- 449,36) = 13,296 kW 9. Xác định công của máy nén L = G.l = G.(i2 – i1) = 0,06.( 670,87 – 610,57) = 3,3kW 10. Tính chọn công suất lạnh - Công suất lạnh phòng trữ đông: Q = 4,8kW Q= 5,2kW - Công suất lạnh của máy nén lạnh trong phòng trữ đông Q0 = 9672,4W = 9,6724 kW 11. Hệ số làm lạnh ε = = = 2,5 Ш. Chọn máy nén 1.Chọn máy nén a. Thể tích hút thực tế Vtt = G. v1 = 0,06. 0,1259 = 0,007m3/s b. Hệ số cấp λ Có tỉ số nén : Л = = = 7,9. Tra đồ thị hình 7- 6 trang 221 tài liệu [1] với máy nén kiểu hiện đại ta có: λ = 0,61 c. Thể tích hút lý thuyết Vlt = = = 0,018 m3/s Chọn máy nén piston MYCOM 1 cấp có ký hiệu F2WA2( hãng Mayekawa Nhật), với các số liệu cho trong bảng 7-6 trang 221 tài liệu [1] như sau: Số xi lanh: 2 Thể tích hút lý thuyết: Vlt = 0,0197 m3/s Loại xy lanh kiểu đứng, máy nén hở d. Số lượng máy nén ZMN = = 0,9 Chọn Z= 1 máy 2. Chọn động cơ kéo máy Công suất động cơ điện kéo máy nén được tính theo công thức (7-25) trang 171 tài liệu [1] Ndc = (1,1÷2,1).Nel Đối với các máy lạnh nhỏ chế độ làm việc dao động lớn, điện lưới lên xuống phập phù nên chọn hệ số an toàn = 2,1 Suy ra: Ndc = 2,1.Nel = 2,1. Trong đó: L- công nén của máy nén η- Tổn thất năng lượng trong máy nén η = ηi.ηe.ηtđ.ηel Với: ηi – hệ số hiệu suất chỉ thị do quá trình nén đoạn nhiệt thực tế không phải là quá trình nén đoạn nhiệt thuận nghịch, ηi được tính theo công thức (7-21) trang 217 tài liệu [1] : ηi = + 0,001.t0 = + 0.001.(-25) = 0,77 ηe – Hệ số hiệu suất cơ học do tổn thất ma sát tại các bề mặt chuyển động (do nhà chế tạo quy định), chọn ηe = 0,92 ηtđ – Hệ số hiệu suất truyền động giữa máy nén và động cơ, vì máy nén hở truyền động đai nên chọn ηtđ = 0,98 ηel – Hệ số hiệu suất của động cơ điện, chọn ηel =0,9 theo trang 217 tài liệu [1] Suy ra : η = 0,77.0,95.0,98.0,9 = 0,65 Vậy công suất động cơ kéo máy nén: Ndc = 1,6.= 8,085 kW §4.3 Hệ thống lạnh cho phòng cấp đông І. Thông số ban đầu - Năng suất lạnh yêu cầu Q0 = 29665 W= 29,665 kW - Nhiệt độ và trạng thái của đối tượng làm lạnh : tf = - 350C - Chọn môi trường giải nhiệt là nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt : + Nhiệt độ nước khi vào bình là: t = tư + (3÷4)0C Với: tư- là nhiệt độ nhiệt kế ướt của không khí được tra theo đồ thị i-d với tn= 380C và độ ẩm φ = 74%, ta có: tư = 32,60C => t = 32,6+ (3÷4)0C = 360C + Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng: t = t + (2÷6)0C Ở đây chọn bình ngưng ống chùm nằm ngang nên t = t + 40C = 36 + 4 = 400C ІІ. Tính toán chu trình 1. Chọn nhiệt độ bay hơi : t0 = tf – (4 ÷10)0C = -35 – (4 ÷10) = - (39÷45)0C Chọn to = -45 0C tra bảng hơi bão hoà của R22 ta có áp suất bay hơi là :p0 = 0,83 bar 2. Chọn nhiệt độ ngưng tụ : tk = (t+t)/2 + (4 ÷10)0C = (36+40)/2 +4= 420C Chọn ∆tk = 40C vì môi trường làm mát là nước. Tra bảng hơi bão hoà của R22 trang 367 tài liệu [1] ta có áp suất ngưng tụ là: pk = 16,06 bar 3. Nhiệt độ quá lạnh tql : Là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi đi vào van tiết lưu ,tql càng thấp thì năng suất lạnh càng lớn vì thế người ta cố gắng hạn chế nhiệt độ quá lạnh càng thấp càng tốt tql = tw1 + 40C = 36 + 4 0C = 400C 4. Nhiệt độ quá nhiệt: tqn = t0 + Dtqn Với : Dtqn :độ quá nhiệt hơi hút , đối với môi chất lạnh R22 thì : Dtqn=250C tqn = -45 + 25 = -200C Là nhiệt độ của hơi nước trước khi đi vào máy nén .Nhiệt độ hơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất .Để đảm bảo máy nén không hút lỏng để gây hiện tượng thủy kích thì người ta bố trí thiết bị hồi nhiệt trước khi môi chất lỏng vào máy nén .Độ quá nhiệt của từng loại máy nén đối với từng loại máy nén tùy thuộc vào từng loại môi chất khác nhau 5. Tính cấp nén của chu trình Ta có tỉ số nén của chu trình: Л = = = 19,3> 12 Vậy chọn chu trình máy nén 2 cấp, với áp suất trung gian được chọn tối ưu sao cho tỉ số nén bằng nhau giữa các cấp. Vậy áp suất trung gian của chu trình: Ptg = = = 13,32 bar 6. Chọn chu trình lạnh Chọn chu trình cho phòng cấp đông là chu trình lạnh 2 cấp dùng bình trung gian có ống xoắn trao đổi nhiệt. Bởi vì do trở lực của hệ thống dàn bay hơi trong phòng cấp đông khá lớn (> 0,3kg/cm2). Nếu dùng bình trung gian làm mát hoàn toàn thì có thể hệ số làm lanh cao hơn nhưng áp suất trung gian không đủ mạnh để cấp đủ lỏng cho dàn bay hơi 7. Xây dựng đồ thị và lập bảng thông số các điểm nút a. Sơ đồ nguyên lý của chu trình lạnh NCA: Máy nén cao áp NHA: Máy nén hạ áp NT: Bình ngưng tụ TL: Van tiết lưu BH: Dàn bay hơi BTG: Bình trung gian HN: Hồi nhiệt b. Đồ thị c. Lập bảng thông số các điểm nút Tsố Điểm Trạng Thái t [0C] p [bar] v [m3/kg] i [kJ/kg] S [kJ/kg.K] 1’ Hơi bão hoà khô -45 0,83 585,1 1 Hơi quá nhiệt -20 0,83 0,315 600,6 4,9 2 Hơi quá nhiệt 55 3,56 646,4 4,9 3 Hơi bão hoà khô -10 3,56 0,0651 600,4 4,8 4 Hơi quá nhiệt 70 15,3 641,8 4,8 5 Lỏng sôi 40 15,3 449,4 5’ Hơi bão hoà ẩm -10 3,56 440,3 7 Lỏng sôi -10 3,56 388,3 6 Lỏng chưa sôi -7 15,3 391,8 6’ Hơi bão hoà ẩm -45 0,83 391,8 7. Tính toán chu trình a. Xét 1kg môi chất qua thiết bị bay hơi - Tính lượng hơi tạo thành do quá lạnh lỏng cao áp đi trong ống trao đổi nhiệt γ = = = 0,21 kg - Tính lượng hơi tạo thành do làm mát hoàn toàn 1kg hơi trung áp β = = = 0,22kg - Lượng hơi tạo thành khi đi qua van tiết lưu α = (γ +β ).() = (0,21 + 0,22) . = 0,14 kg b. Lưu lượng thực tế qua máy nén hạ áp GHA = = = 0,15 kg/s c. Lưu lượng thực tế qua máy nén cao áp GCA = ( 1+ α + γ +β ). GHA = (1+ 0,14+ 0,21 + 0,22). 0,15 = 0,23 kg/s Nhiãût thaíi ra åí bçnh ngæng: Qk = GCA (i4 - i5) = 0,23 (641,8- 449,4) = 44,252 [kW] d. Nhiệt lượng nhận được thực tế tại thiết bị bay hơi q0 = i1’ – i6’ = 585,1- 391,8 = 193,3 kJ/kg c. Nhiệt lượng thải ra cho môi trường làm mát ở thiết bị ngưng tụ: qk = ( 1+ α + γ +β ). ( i4- i5) = (1+ 0,14 + 0,21 + 0,22).( 641,8 – 449,4) = 302,1 kJ/kg f. Nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình quá lạnh ống trao đổi nhiệt qql = i5 – i6 = 449,4 – 391,6= 57,8 kJ/kg g. Công nén máy hạ áp LNHA = GHA.( i2 – i1 ) = 0,15.( 646,4 – 600,6) = 6,8 kW h. Công nén máy cao áp LNCA = GCA.( i4 – i3 ) = 0,23.( 641,8–600,4) = 9,5 kW i. Công nén cho cả chu trình L = LNHA +LNCA = 6,8 + 9,5 = 16,3 kW k. Hệ số làm lạnh ε = = = 1,8 Ш. Tính chọn máy nén và động cơ kéo nó 1. Tính chọn máy nén a. Thể tích hút thực tế qua máy nén hạ áp và cao áp V = GHA .v1 = 0,15. 0,315 = 0,087 m3/s V = GCA .v3 = 0,23.0,0651 = 0,028 m3/s b. Hệ số cấp λ Có tỉ số nén : Л = = = 4,3 . Tra đồ thị hình 7- 4 trang 168 tài liệu [1] với máy nén kiểu hiện đại ta có: λ1 = λ2 = 0,85 c. Thể tích hút lý thuyết V = = = 0,102 m3/s V = = = 0,03 m3/s Chọn 1 máy nén 2 cấp như vậy ta không thể biết được thể tích hút lý thuyết của loại máy nén này là bao nhiêu, mà chỉ biết thể tích hút lý thuyết trong từng cấp của máy nén. Do đó ta chọn chu trình lạnh quy chuẩn và xác định máy nén cho chu trình lạnh quy chuẩn đó làm máy nén chạy trong hệ thống lạnh thực tế. - Xác định chu trình lanh tiêu chuẩn : Theo bảng (7-1) trang 172 tài liệu [1] chọn chế độ lạnh đông 2 cấp R22 thì có các thông số sau: t0 = -350C => p0 = 1,325bar tk = 300C => pk = 11,9 bar tqn = - 200C tql = 250C Suy ra áp suất trung gian của chu trình: Ptg = = = 3,97 bar => ttg = - 70C Bảng thông số của chu trình lạnh tiêu chuẩn: Tsố Điểm Trạng Thái t [0C] p [bar] v [m3/kg] i [kJ/kg] 1’ Bão hoà khô -35 1,325 0,17 589,5 5 Lỏng sôi 30 11,9 594 6 Lỏng chưa sôi -8 11,9 410 6’ Hơi bão hoà ẩm -35 1,325 410 - Năng suất lạnh riêng khối lượng tiêu chuẩn q0tc = i- i= 589,5 – 410= 179,5 kJ/kg - Năng suất lạnh riêng thể tích tiêu chuẩn qVtc = = = 1056 kJ/kg - Hệ số cấp ở điều kiện tiêu chuẩn Có tỉ số nén : Л = = = 3. Tra đồ thị hình 7- 4 trang 168 tài liệu [1] với máy nén kiểu hiện đại ta có: λ = 0,87 - Năng suất lạnh tiêu chẩn Q0tc Q0tc = Q0 . = 53,2. = 93,6