Đồ án Sản xuất nước đá

ọng tải 6 chỉ tính để cân bằng trọng lợng của nắp 4. Vì vậy, khối nớc đá sẽ tự rơi xuống băng chuyền 5 hoặc xe đẩy đá vào kho tích trữ. Sau đó nắp 4 lại tự đóng nhờ trọng tải 6 . Thời gian xả băng khoảng 15á20 phút, sau đó rơle thời gian lệnh cho các van điện từ xử lý đóng mở theo chu kỳ. Lỏng môi chất bị ép từ bình chúa vào bình tách lỏng để từ đó cấp lại cho các khay. Sau khi các van xử lý đóng mở, chu kỳ làm lạnh lặp lại. Những giọt nớc đọng trên vách sau khối đá tách ra sẽ chảy xuống dới rồi đóng băng làm kết dính nắp với vỏ khuôn. Từng ấy cũng đủ để giữ cho cửa nằm yên dới sức đè của khối nớc lã. Nớc từ bể góp lại đợc bơm cấp cho khay qua van điện từ SV5 đóng mở nhờ rơle thời gian. Rơle này cho van SV5 đóng muộn hơn một chút để có thời gian kết dính nắp 4 vào vỏ khay. Các khay gộp lại thành từng nhóm (hay gọi là linh) mỗi linh có 5á 10 khay cùng chu kỳ hoạt động . Mỗi máy có một số linh làm việc theo chu kỳ lệch nhau để tạo sự đồng đều cho máy lạnh. Ưu điểm nổi bật của máy làm nớc đá kiểu này là nhanh và gọn. Cùng một năng suất, máy này chiếm diện tích ít hơn 4-5 lần so với bể nớc đá. Nhợc điểm của máy này là chi phí kim loại lớn, vách khuôn phải dầy hơn nhiều để chịu áp lực tơng đối lớn bên trong sơ mi, nơi môi chất lỏng sôi. Khay có thể làm lạnh bằng nớc muối, nh vậy trọng lợng khay sẽ giảm. Tuy nhiên ở đây cũng sẽ gặp lại những nhợc điểm của cách làm lạnh bằng nớc muối, chủ yếu là kim loại bị ăn mòn rất nhanh. 2-2. Tính toán máy làm nớc đá bay hơi trực tiếp 1- Dữ kiện: Theo đề bài, mỗi cây nớc đá trọng lợng 25kg, tiết diện trên 190x 190mm, tiết diện dới 160x160mm, chiều cao cây đá 1000mm (xem hình 1a). Mặt cắt của một bộ phận khuôn đá đợc thể hiện trên (hình 1b) . - Năng suất đá: G’đ = 6 tấn/ 24h . - Nhiệt độ nớc cấp tw = 12oC ; - Nhiệt độ của nớc đá tđ = -4 oC. 2- Tính toán: 1- Khối lợng cây đá trong khuôn: gk = Vk = = = ( 0,0306 – 0,00073). 917=0,0299 . 917 = 27,5 (kg) trong đó: = 917 kg/m3 - khối lợng riêng nớc đá; 2- Cho rằng khi giải đông sẽ làm tan một lớp đá dày 1mm ở mặt bên toàn phần khay đá ( mặt bên, đáy và đỉnh). Vậy: Dgk = Dvk. =(0,7 + 0,0361 + 0,224)0,917 = 0,9 kg Khối lợng thực của cây nớc đá gđ = 27,5 – 0,9 = 26,6 kg. Vì có thể có sự chênh lệch khối lợng giữa tính toán và thực tế, và vì sẽ có những tổn thất không tránh khỏi khi vận chuyển cây đá đến kho tích trữ, từ đây ta sẽ cho rằng cây đá có khối lợng chuẩn là 25 kg. Lợng nớc đá bị tổn hao do tan băng: y = = 0,036 = 36% Tỉ trọng thể tích bị các ống kép choán chỗ: ΔVô = 3. Năng suất yêu cầu của máy đá: Gđ’’ = Gđ’ (1+y) = 6(1+0,036) = 6,2 (T/ngày). 4.Thời gian đông đá xác định gần đúng theo công thức Plank (tuy rằng áp dụng vào trờng hợp này cha phải là đúng đắn ). , h ở đây qđ - lợng nhiệt cần lấy ra khỏi 1 kg nớc để biến nó từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ tđ của đá. qđ = cw tw + rđ - cđ tđ = 4,19. 12 +335+ 2,095 . 4 = 393,7 kJ / kg. ta - nhiệt độ của môi trờng làm lạnh ; trong trờng hợp này dùng môi chất lỏng sôi rực tiếp làm lạnh, vì vậy nhiệt độ đó chính là nhiệt độ sôi: ta = to = -10oC. Biết rằng nớc đóng băng ở tkđ = 0oC nên hiệu nhiệt độ tkđ - ta =10oC. d- chiều dày lớp băng; trong trờng hợp này quãng thời gian kết đông nớc xác định theo khoảng cách giữa vách bên đến trục ống kép ở ngoài cùng, bởi chiều dày của lớp này là lớn nhất có thể cho nên lớp ấy sẽ đông cứng sau cùng: theo hình 1 thì d = 65mm = 0,065m. P & R-các hệ số, giá trị của chúng tuỳ thuộc vào hình dạng vật đông cứng vào kiểu tải nhiệt; khi tải nhiệt qua các mặt bên tấm phẳng dày d = 65mm và rộng b = 190mm, nghĩa là tỉ số b = = 3 thì P = 0,3750 và R = 0,1009 [] lđ - hệ số dẫn nhiệt của nớc đá; lđ = 2,21 (W/m2K) - hệ số toả nhiệt từ mặt khuôn đến môi trờng làm lạnh; khi mật độ dòng nhiệt không lớn lắm thì hệ số toả nhiệt của amoniac sôi có thể lấy a = 581 W/m2K. = 560(0,00345 + 0,00074) = 2,45 h 5- Nếu kể cả thời gian để giải đông đá cây, để nạp nớc vào khay và cho những thao tác phụ khác trong quãng thời gian tb (có thể kéo dài đến 20-30 (phút) thì thời gian chu trình làm việc của máy đá là: tc = t +tb = 2,45 +0,5 = 3 giờ 6- Số khuôn cần có trong máy nớc đá: nkhay = , trong đó z - số giờ làm việc của máy trong một ngày một đêm; cho rằng máy làm việc 2 ca, nghĩa là z = 14 h, Vậy nk = = 53 khuôn. Cho rằng máy đá có 6 linh, mỗi linh có 9 khuôn, vậy tổng số khuôn là 6x9= 54 khay. 7- Trọng lợng mỗi linh gồm: - Trọng lợng của khay với nắp đáy: [ ( 41,0+ 0,1902). 0,006. 7800].9 =34,5.9=310 kg - Trọng lợng của các vách dọc mặt bên áo lỏng: 2[9.0,19+ 10 (0,03+ 2. 0,006)]. 1,0. 0,006. 7800 = 200 (kg) - Trọng lợng của tấm trênvà dới áo: 2(0,19 +2 . 0,036) 1,0. 0,006 . 7800 = 24,5 (kg). Trọng lợng của các tấm trên và dới sơ mi: 2[(9.0,19 +10.0,042)(0,19 + 2.0,042) - 9.0,175.0,175]x0,006x7800 = 28,8 kg - Tổng trọng lợng của linh: 310+ 200+ 24,5+ 28,8= 563,3(kg) Thêm 10% bởi cha tính đến những phần tử cấu trúc (nh mép uốn, đồ gá đỡ, đờng ống và những thứ khác.v.v...). Vậy trọng lợng của linh là: 1,1. 563,3 = 620 (kg). Tổng trọng lợng của máy sản xuất nớc đá cây : Gm = 6. 620= 3720 (kg). 8- Năng suất lạnh Q0 cần thiết bao gồm những dòng hữu ích và các dòng nhiệt tổn thất: Qo = Qđ +Qm+Qxq ở đây : Qđ - dòng nhiệt từ nớc đóng băng (là dòng hữu ích) Qm - dòng nhiệt từ các chi tiết kim loaị bị làm lạnh Qxq - dòng nhiệt từ môi trờng xung quanh vào máy. - Dòng nhiệt hũ ích Qđ = 103qđ = = 48500 W; - Dòng của kim loại: Qm = cm(t2-ta) ở đây cm - nhiệt dung của các chi tiết máy đá bị đốt nóng khi giải đông; đối với thép : cm = 0,41 (kJ/kg K) t2 - nhiệt độ của các chi tiết ở cuối giải đông, cho rằng t2 = 20oC Qm = 0,461(20+10) = 4750 W; Cho rằng dòng nhệt từ môi trờng xung quanh Qxq = (5 ữ10% ) Qđ nghĩa là : Qxq= 0,05Qđ = 0,05. 48500 = 2425W; 55675 W ≈55,7 kW Vậy năng suất lạnh cần thiết: Qo = 48500 + 4750 + 2425= Năng suất này chỉ áp dụng cho trờng hợp tải đồng đều đối với thiết bị lanh khi các linh khay làm việc lệch pha. Nếu máy đa các linh ra cùng một lúc thì năng suất lạnh Qo’ phải lớn hơn Qo. Qo’ = (Qđ + Qm) + Qxq = ( 48500 + 4750) + 2425 67625 W ≈ 67,6 kW = = 9 - Năng suất lạnh thực tế ứng với 1 kg nớc đá: 470 kJ/kg qđ.th’ = = 570(kJ/kg) hoặc qđ’.th = = Chương III tính toán máy làm nước đá bay hơi thông trực tiếp 3.1 - Những thông số ban đầu. 3.1.1-Nơi thiết kế và lắp đặt: Sản xuất đá tại Hà Nội nên các thông số được lấy tại đây tra bảng 1.1_ [1] được :ttb0 =23,40C ; t0h = 37,20C; độ ẩm cao nhất jhè =83%. 3.1.2-Nước làm mát: Để làm mát bình ngưng và máy nén ,ta có thể dùng nhiều nguồn nước khác nhau ,các phương án như: Dùng nước thành phố không tuần hoàn: Nếu : Nước thành phố là nước giếng khoan :tw1 = ttb0 Nước thành phố là nước mặt: tw1 = tư Dùng nước giếng khoan không tuần hoàn:tw1 = ttbmăn Dùng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt :tw1 =tư + (3á 5)0C. Ơ đây ta áp dụng phương án 3,từ jhè = 83% tra đồ thị hình 1_2b_[1] được : tw1 =34,6 + (3 á 5)0C = (37,6 + 39,6 )0C Chọn tw1 =37,60C , tw2 = tw1 + ( 2á 6)0C = (39,6 á 43,6)0C Chọn tw2 = 400C Suy ra : Dtw = tw2 – tw1 = 40 – 37,6 =2,40C Chọn hiệu nhiệt độ tối thiểu :Dtmim= tk – tw2 = 2k nên tk=+420C tk = tw2 + 2k = 40 + 2 =420C Vậy nhiệt độ ngưng tụ là: 3.1.3 .Tính toán nhiệt độ bay hơi : Theo dữ liệu bài ra ta có nhiệt độ nước đá là : tđ = - 40C Với môi chất lạnh Amôniac (NH3) máy sản xuất nước đá cây theo phương pháp bay hơiâytrực tiếp t0 = tđ - (8á 13)0C = - 4 – (8á 13)0C = ( - 10 á - 17)0C t0 =-100C ddVậy chọn nhiệt độ sôi là: 3.2 . Tính nhiệt : 3.2.1 . Kích thước: Khuôn đá hình vuông _ từ dữ liệu bài ra ta có bảng sau :Bảng 3.1: Khối lượng Tiết diện trên Tiết diện dưới Chiều cao chuẩn Chiều cao tổng kg mmmm mmmm mm mm 25 190 190 160160 1000 1115 Hình 3.2 - Máy đá cây Vilbushevich. (a) Kích thước của khay đá ; (b) Mặt cắt của một bộ phận khay đá Kho bảo quản đá : Thường kho quản đá có dung tích gấp (2á 5) lần năng suất ngày đêm của bể đá , ở đây ta lấy 5 lần , kho này thường được trang bị dàn lạnh treo trần , đối lưu không khí tự nhiên . Kho bảo quản có các kích thước sau : ; ; . Hình 3.3 Mặt bằng kho sản xuất đá 1-Máy đá , 2- kho bảo quản , 3- phòng máy , 4- dàn ngưng ,5- bể trữ nước làm đá ,6- phòng vận hành , 7- phòng dụng cụ sửa chữa và thay thế , 8- phòng xuất đá. 3.2.2 - Tính cấu trúc kho bảo quản đá: Để cách nhiệt giữa kho bảo quản đá với môi trường bên ngoài , ta phải tính chiều dày cách nhiệt bên ngoài của tường bao và đáy Cấu trúc có thể xây như sau: Tường bao xung quanh : Hình 3-4 – Cấu trúc cánh nhiệt tường bao kho bảo quản đá Tôn đen dày 5mm hàn kín. Polỷuethan + Giấy dầu. Tường gạch vữa ximang. tinh hệ số truyền nhiệt k : Vách phẳng nhiều lớp : k: được xác dịnh theo công thức sau : k = k ( *) Suy ra : (1) Trong đó : a1 – Hệ số toả nhiệt từ môi trường bên ngoài tới mặt tường , tra bảng 3.7_[1] ta được : a1 = 23,3 W/m2k . a2 – Hệ số toả nhiệt từ mặt phía trong , đối lưu tự nhiên : a2 = 8 w/m2k dcn - Độ dầy yêu cầu của lớp cách nhiệt Polỷuethan rót ngập được tra bảng 3.1 _[1] được dcn = 0,22 lcn - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt , lcn = 0,0047 w/mk di - Độ dầy yêu cầu của lớp vật liệu thứ i , di = 0,015 m lcn - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu thứ i 0,9 w/mk . Hệ số truyền nhiệt của tường với bên ngoài phụ thuộc vào nhiệt độ đá , theo 1.1.3 ta có tđ = - 40C tra Bảng 3.3_[1] được : kt = 0,28(w/m2k) Tên lớp d , m l , w/mk Vữa ximăng 0.015 O,9 Gach đỏ 0.22 0,82 Vữa ximang 0.015 0,9 Cách ẩm 0.003 0,18 Cách nhiệt 0,047 Tôn đen 0,005 - Thay vào (3) được : chọn : Hệ số truyền nhiệt thực kt sẽ là : kt = ) Kiểm tra động sương tường ngoài : Hình 3.3 mô tả quá trình truyền nhiệt qua vác Mật độ dòng q1 phải bằng q2 ; q1 = q2 Trong đó : q1 = a1(t1 – tw1). q2 = k (t1 – t2). t1 – Nhiệt độ không khí bên ngoài . t2 – Nhiệt độ không khí bên trong . Từ đó rút ra công thức : Đều kiện để vách ngoài không động sương là : k < ks ( *) ks : Xác định theo công thức : ks = 0,95. Nhiệt độ đọng sương ts tra theo nhiệt độ môi trường tại Hà Nội ,từ đồ thị Molier Bảng 1.1_[1] và t1 = 37,2 0C , jhè = 83% được ts = 34,6 0C thay vào ( 2) ta có : ks = 0,95.23,3. Thấy lớn hơn kt = 0 ,272 w/m2k nên không bị động sương Với cấu trúc tường như trên ta không cần kiểm tra đọng sương chi tiết cho lớp cách nhiệt . 3.2.2.2 Nền và trần : Trần kho bảo quản đá có cấu trúc như tường bao quanh . Nền : Kết cấu nền của kho bảo quản đá (xem hình vẽ ) chịu tác động của nhiều yếu tố : k2 cũng được tính theo (1) ,nhưng các thành phần và số liệu như sau : Hệ số toả nhiệt từ bể đá (đối lưu cưỡng bức mạnh ) tới nền : Lớp cách nhiệt Polyurethan : lcn=0.047 W/mk , dcn phải tính Bitum +Giấy dầu nhằm cách ẩm cho Polyurethan. Vữa ximăng ,dcn=0,05 m ,l3=0,9 W/mk . Bê tông đá nền bảo quản 1´2 ,M200, cốt thép F12. l4=1,5 w/mk ; d4=0,3 m Lớp xây đá của nền kho : l5=1,3w/mk ; d5=0,3 m Hệ số truyền nhiệt nền k2 xác định từ Bảng 3.6 _[1] kn=0,25 W/m2K. Tên lớp di,m li, W/mK Cách nhiệt ? 0,047 Cách ẩm 0,003 0.18 Vữa ximăng 0,015 0,9 Bê tông nền bảo quản 0,2 1,5 Thay các số liệu vào (1) : . lấy tròn : Hệ số truyền nhiệt thực của nền : . 3-2-3- Tính nhiệt Dữ kiện: Theo đề bài, mỗi cây nớc đá trọng lợng 25kg, tiết diện trên 190x 190mm, tiết diện dới 160x160mm, chiều cao cây đá 1000mm (xem hình 1a). Mặt cắt của một bộ phận khuôn đá đợc thể hiện trên (hình 1b) . - Năng suất đá: G’đ = 6 tấn/ 24h . - Nhiệt độ nớc cấp tw = 12oC ; - Nhiệt độ của nớc đá tđ = -4 oC. 2- Tính toán: 1- Khối lợng cây đá trong khuôn: gk = Vk = = = ( 0,0306 – 0,00073). 917=0,0299 . 917 = 27,5 (kg) trong đó: = 917 kg/m3 - khối lợng riêng nớc đá; 2- Cho rằng khi giải đông sẽ làm tan một lớp đá dày 1mm ở mặt bên toàn phần khay đá ( mặt bên, đáy và đỉnh). Vậy: Dgk = Dvk. =(0,7 + 0,0361 + 0,224)0,917 = 0,9 kg Khối lợng thực của cây nớc đá gđ = 27,5 – 0,9 = 26,6 kg. Vì có thể có sự chênh lệch khối lợng giữa tính toán và thực tế, và vì sẽ có những tổn thất không tránh khỏi khi vận chuyển cây đá đến kho tích trữ, từ đây ta sẽ cho rằng cây đá có khối lợng chuẩn là 25 kg. Lợng nớc đá bị tổn hao do tan băng: y = = 0,036 = 36% Tỉ trọng thể tích bị các ống kép choán chỗ: ΔVô = 3. Năng suất yêu cầu của máy đá: Gđ’’ = Gđ’ (1+y) = 6(1+0,036) = 6,2 (T/ngày). 4.Thời gian đông đá xác định gần đúng theo công thức Plank (tuy rằng áp dụng vào trờng hợp này cha phải là đúng đắn ). , h ở đây qđ - lợng nhiệt cần lấy ra khỏi 1 kg nớc để biến nó từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ tđ của đá. qđ = cw tw + rđ - cđ tđ = 4,19. 12 +335+ 2,095 . 4 = 393,7 kJ / kg. ta - nhiệt độ của môi trờng làm lạnh ; trong trờng hợp này dùng môi chất lỏng sôi rực tiếp làm lạnh, vì vậy nhiệt độ đó chính là nhiệt độ sôi: ta = to = -10oC. Biết rằng nớc đóng băng ở tkđ = 0oC nên hiệu nhiệt độ tkđ - ta =10oC. d- chiều dày lớp băng; trong trờng hợp này quãng thời gian kết đông nớc xác định theo khoảng cách giữa vách bên đến trục ống kép ở ngoài cùng, bởi chiều dày của lớp này là lớn nhất có thể cho nên lớp ấy sẽ đông cứng sau cùng: theo hình 1 thì d = 65mm = 0,065m. P & R-các hệ số, giá trị của chúng tuỳ thuộc vào hình dạng vật đông cứng vào kiểu tải nhiệt; khi tải nhiệt qua các mặt bên tấm phẳng dày d = 65mm và rộng b = 190mm, nghĩa là tỉ số b = = 3 thì P = 0,3750 và R = 0,1009 [] lđ - hệ số dẫn nhiệt của nớc đá; lđ = 2,21 (W/m2K) - hệ số toả nhiệt từ mặt khuôn đến môi trờng làm lạnh; khi mật độ dòng nhiệt không lớn lắm thì hệ số toả nhiệt của amoniac sôi có thể lấy a = 581 W/m2K. = 560(0,00345 + 0,00074) = 2,45 h 5- Nếu kể cả thời gian để giải đông đá cây, để nạp nớc vào khay và cho những thao tác phụ khác trong quãng thời gian tb (có thể kéo dài đến 20-30 (phút) thì thời gian chu trình làm việc của máy đá là: tc = t +tb = 2,45 +0,5 = 3 giờ 6- Số khuôn cần có trong máy nớc đá: nkhay = , trong đó z - số giờ làm việc của máy trong một ngày một đêm; cho rằng máy làm việc 2 ca, nghĩa là z = 14 h, Vậy nk = = 53 khuôn. Cho rằng máy đá có 6 linh, mỗi linh có 9 khuôn, vậy tổng số khuôn là 6x9= 54 khay. 7- Trọng lợng mỗi linh gồm: - Trọng lợng của khay với nắp đáy: [ ( 41,0+ 0,1902). 0,006. 7800].9 =34,5.9=310 kg - Trọng lợng của các vách dọc mặt bên áo lỏng: 2[9.0,19+ 10 (0,03+ 2. 0,006)]. 1,0. 0,006. 7800 = 200 (kg) - Trọng lợng của tấm trênvà dới áo: 2(0,19 +2 . 0,036) 1,0. 0,006 . 7800 = 24,5 (kg). Trọng lợng của các tấm trên và dới sơ mi: 2[(9.0,19 +10.0,042)(0,19 + 2.0,042) - 9.0,175.0,175]x0,006x7800 = 28,8 kg - Tổng trọng lợng của linh: 310+ 200+ 24,5+ 28,8= 563,3(kg) Thêm 10% bởi cha tính đến những phần tử cấu trúc (nh mép uốn, đồ gá đỡ, đờng ống và những thứ khác.v.v...). Vậy trọng lợng của linh là: 1,1. 563,3 = 620 (kg). Tổng trọng lợng của máy sản xuất nớc đá cây : Gm = 6. 620= 3720 (kg). 8- Năng suất lạnh Q0 cần thiết bao gồm những dòng hữu ích và các dòng nhiệt tổn thất: Qo = Qđ +Qm+Qxq ở đây : Qđ - dòng nhiệt từ nớc đóng băng (là dòng hữu ích) Qm - dòng nhiệt từ các chi tiết kim loaị bị làm lạnh Qxq - dòng nhiệt từ môi trờng xung quanh vào máy. - Dòng nhiệt hũ ích Qđ = 103qđ = = 48500 W; - Dòng của kim loại: Qm = cm(t2-ta) ở đây cm - nhiệt dung của các chi tiết máy đá bị đốt nóng khi giải đông; đối với thép : cm = 0,41 (kJ/kg K) t2 - nhiệt độ của các chi tiết ở cuối giải đông, cho rằng t2 = 20oC Qm = 0,461(20+10) = 4750 W; Cho rằng dòng nhệt từ môi trờng xung quanh Qxq = (5 ữ10% ) Qđ nghĩa là : Qxq= 0,05Qđ = 0,05. 48500 = 2425W; 55675 W ≈55,7 kW Vậy năng suất lạnh cần thiết: Qo = 48500 + 4750 + 2425= Năng suất này chỉ áp dụng cho trờng hợp tải đồng đều đối với thiết bị lanh khi các linh khay làm việc lệch pha. Nếu máy đa các linh ra cùng một lúc thì năng suất lạnh Qo’ phải lớn hơn Qo. Qo’ = (Qđ + Qm) + Qxq = ( 48500 + 4750) + 2425 67625 W ≈ 67,6 kW = = 9 - Năng suất lạnh thực tế ứng với 1 kg nớc đá: 470 kJ/kg qđ.th’ = = 570(kJ/kg) hoặc qđ’.th = = Chương IV Tính chọn máy nén 4.1. Dựng chu trình lạnh Số liệu ban đầu : Nhiệt độ sôi : t0 = -100C Suy ra : p0 = 0,29 Mpa. Nhiệt độ ngưng tụ : tk = 420C pk =1,64 Mpa. Nhiêt độ nước vào :tw1 = 370 Tỷ số nén : p = = Suy ra : Với p = 5,65 < 9 : Ta chọn chu trình một cấp nén . Nhiệt độ quá lạnh: tql là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi vào van tiết lưu, tql càng thấp thì năng suất lạnh càng lớn, vì vậy người ta cố gắng hạ nhiệt độ quá lạnh xuống càng thấp càng tốt. Tuy nhiên, đối với máy lạnh một cấp không có hồi nhiệt NH3 thì ta có thể tính theo công thức: tql = tw1 + (3 á 5)0C = 37 + (3 á 5)0C = (40 á 42)0C Chọn tql = 400C. Nhiệt độ hơi hút: th là nhiệt độ của hơi trước khi hút về máy nén, để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng, người ta bố chí bình tách lỏng trên đường hút gần máy nén. Độ quá nhiệt ở từng loại máy nén và đối với từng loại môi chất có khác nhau. Với NH3: th = t0 + (5 á 15)0C tức là nhiệt độ hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi từ (5 á 15)0C. th = - 10 + (5 á 15)0C = (-5 á 5)0C : chọn th = 00C. Sơ đồ nguyên lý và đồ thị lgp-h như hình 4.1 dưới đây TL MN BH NT 2’ 2 3’ 3 4 1 1’ Nước làm mát Sơ đồ nguyên lý (a) Dtql Pk ,tk P0 ,t0 Chu trình biểu diễn trên đồ thị lgp - h(b) Lg p h 3 3’ 2 1 4 1’ 1 Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý và chu trình biểu diễn trên đồ thị lgp-h. Sự thay đổi trạng thái môi chất trong chu trình như sau : quá nhiệt hơi hút ; nén đoạn nhiệt hơi hút từ áp suất thấp lên áp suất cao . làm mát đẳng áp hơi môi chất từ trạng thái quá nhiệt xuống trạng thái bão hòa ; ngưng tụ môi chất đẳng áp và đẳng nhiệt ; quá lạnh môi chất lỏng đẳng áp ; quá trình tiết lưu đẳng entapi ở van tiết lưu quá trính bay hơi trong bay hơi dẳng áp và đẳng nhiệt và ; Nguyên lý hoạt động: hơi NH3 từ thiết bị bay hơi được máy nén hút và nén lên áp suất cao rồi đẩy vào bình ngưng tụ, tại đây hơi quá nhiệt NH3 thải nhiệt cho nước làm mát và ngưng thành lỏng ở áp suất cao, lỏng này qua van tiết lưu sẽ hoá hơi dần trong dàn bay hơi có áp xuất thấp, hơi lại được máy nén hút về, sau đó chu trình được lặp lại. Bảng thông số các điểm nút của chu trình lạnh : Thông số t,0C P, MPa h, KJ/Kg v, m3/Kg 4 -19 0,29 460 - 3 40 1,08 460 - 2 130 1,08 2040 - 1’ -10 0,29 1750 0,419 1 0 0,29 1775 0,209 Trạng thái điển 2 được xác định thông qua Bảng Phụ lục –[1] (là giao điển của đường 1-2 với đường s=const) 4.2 Tính chọn máy nén: Quá trình tính nhiệt và chọn máy nén theo trình tự sau : 1. Năng suất lạnh riêng : q0= h1,’- h4 = 1750 – 460 =1290 (kJ/kg) . 2. Lưu lượng thực môi chất qua máy nén : . 3. Thể tích hút thực tế: Vtt=mtt..v1=0,043 . 0,419 = 0,018 (m3/s). 4 . Thể tích hút lý thuyết : . Với _ Hệ số nạp chọn máy nén Mycom một cấp nén, môi chất NH3, có p = 5,65 tra đồ thị hình 4.1 – [2] được: l = 0,7. Nên : . Hay : . 5. Chọn máy nén: Với : ta chọn máy MYCOM theo bảng 7 –2 _[1] chọn 2 máy nén một cấp có ký hiệu N2WA có các thông số kỹ thuật sau : Thể tích hút : . Năng suất lạnh: . Và công xuất trên trục là : . Hệ số dự trữ : = Tuy nhiên năng suất lạnh là ở điều kiện tiêu chuẩn của nhà máy vì điều kiện làm việc của ta là : t0 = -100C ; tk =+ 420C .Nên năng suất lạnh trên phải quy đổi sang chế độ làm việc : Tính đổi năng suất lạnh ở chế chế độ làm việc : (3). Để tìm được các thông số .qvtc và thì ta phải tính theo chu trình tiêu chuẩn như sau : Nhiệt độ bay ngưng tụ : tk = 350C thì nhiệt độ quá lỏng tql = tk – 50C = 300C Nhiệt độ bay hơi : t0 = - 100C , Vẽ đồ thị lgp- h của chu trình ở chế độ tiêu chuẩn : Lgp h 1 2 to tk 33 4 3 1’ Bảng 4.1-Tra thông số các điểm nút . Đại lượng 1, 1 2 3, 3 4 i, kJ/kg 1750 1775 2000 650 644 644 v,m3/kg - 0,429 - - - - p,MPa - 0,29 - - 1,08 - Tính theo chu trình tiêu chuẩn: Năng suất lạnh riêng : Với tỷ số nén : tra đồ thị hình 4-2_[2]được : . Thay các số liệu vào (3) ta có : . Kết luận: So với năng suất lạnh yêu cầu là Q0 = 55,7 (kW) xem trang [] với năng suât lạnh ở điều kiện làm việc tính ra đủ đáp ứng yêu cầu . Sau đây là phần tính và kiểm tra công suất tiêu thụ điện của máy nén 6. Công nén riêng : l = h2- h1 = 2040 –1775 = 265 KJ/Kg. 7. Công nén đoạn nhiệt: Ns= mtt.l = 0,018.265 = 4,77 KJ/Kg. 8. Công suất chỉ thị: Với tra theo đồ thị 4-2_[2]được: Nên 9.Công suất ma sát: Nms = Vtt.Pms = 0,018.0,059.106 = 10, 62 Nm/s = 1,06( kw) :trong đó với máy nén NH3,có : Pms = 0,049 MPa á 0,069 Mpa : ta chọn ,Pms = 0,059 MPa = 0,059.106 N/m3. 10. Công suất hữu ích : Ne= Ni + Nms= 14,07 + 1,06 = 15,13 ( kw) Kết luận : So với công suất trên trục cơ đã chọn là Ne =10,7 2 =21,4 thì công suất hữu ích đòi hỏi nhỏ hơn là đạt yêu cầu. 11. Công suất tiếp điện: Trong đó: htd – Hiệu suất truyền động của khớp đai truyền: htd = 0,95 hel – Hiệu suất của động cơ : hel = 0,85. 12. Nhiệt thải ra ở bình ngưng: Qk = Q0 + Ni =55,7 + 14,07 =69,77 (kW). Tóm lại: Trong chương này đã chọn được hai máy nén mỗi chiếc có các thông số kỹ thuật sau: Sốmáy Kýhiệu máy số xilanh vòngquay đườngkính xilanh Vlt Q0MN Ne Chiếc - - vòng/phút mm m3/h kW kW 2 N2WA 4 1100 95 71,0 39,3 10,7 Khi làm việc với nhiệt độ ngưng tụ tk =420C thì năng suất lạnh giảm : . Công suất động cơ tăng lên : . Chương IV tính toán thiết bị ngưng tụ khái niện về thiết bị ngưng tụ (TBNT) : TBNT là thiết bị trao đổi nhiệt để biến hơi môi chất lạnh có áp suất thấp và nhiệt độ cao sau quá trình nén thành trạng thái lỏng TBNT thường là thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt . Hơi môi chất có áp suất , nhiệt độ cao truyền nhiệt cho nước hay không khí làm mát ( qua bề mặt ngăn cách của ống hay kênh dẫn ) . Do bị mất nhiệt , hơi môi chất bị giảm nhiệt độ , đến nhiệt độ sôi ,ở áp suất ngưng tụ , thì bắt đầu ngưng tụ thành lỏng . : chọn thiết bị . Đối với TBNT , hiên nay có nhiều loại và kiểu thiết bị khác nhau , tuỳ theo đặc điểm và môi trường làm mát môi trường làm việc mà người ta chia các TBNT ra làm nhiều loại khác nhau : Phân theo môi trường làm mát có : TBNT làm mát bằng nước TBNT làm mát bằng nước và không khí ( làm mát bay hơi ). TBNT làm mát bằng không khí . TBNT làm mát bằng môi chất sôi hai sản phẩm bằng công nghệ . Theo đặc điểm quá trình ngưng tụ có : . TBNT có môi chất ngưng ở bề mặt ngoài của bề mặt trao đổi nhiệt. . TBNT có môi chất ngưng trên mặt trong của bề mặt tao đổi nhiệt Theođặc điểm quá trình chảy của môi trường làm mát qua bề mặt TĐN gồm có: 1. TBNT có môi trường làm mát tuần hoàn tự nhiên . 2. TBNT có môi trường làm mát tuần hoàn cưỡng bức . 4. TBNT có tưới chất lỏng làm mát . Trong đề tài này , môi chất lạnh là NH3 , ta chọn loại bình phổ biến nhất hiện nay là bình ngưng ống vỏ nằm ngang Cấu tạo và nguyên lý như ( Hình Vẽ ).4.2 /179M vaTBL. . Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bình ngưng ống vỏ nằm ngang : Bình ngưng gồm một bình hình trụ nằm ngang chứa bên trong nhiều ống trao đổi nhiệt , đường đính nhỏ , vì thế gọi là bình ngưng ống vỏ nằm ngang . Nguyên lý hoạt động : Hơi NH3 , qua ống 3 rồi chia vào hai đường vào bình ngưng bao phủ không gian giữa các ống dẫn nước lạnh và truyền nhiệt cho nước lạnh đi và ngung lại thành lỏng . Để tăng tốc độ nước và sự truyền nhiệt giữa hơi và nước lạnh cũng như kéo dài đường đi của nước trong bình ngưng, người ta bố trí cho nước đi qua lại nhiều lần trước khi ra ngoài theo ống dẫn 7. Lỏng ngưng tụ ở phần dưới bình được dẫn ra ngoài qua ống 10 đi vào bình chứa. Để thoát lỏng liên tục vào bình chứa phải có ống nối cân bằng ( qua đầu 2)giữa bình ngưng và bình chứa Để không làm tăng áp suất ngưng tụ và công suất lạnh ,các khí không ngưng có lẫn trong hơi sẽ được xả ra ngoài qua ống 5 vào bình tách khí để được tách ra ở đó và trả lại phần NH3có lẫn trong hỗn hợp khí - hơi cho môi chất lạnh . Không khí có lẫn trong nước làm mát sẽ được xả ra ngoài qua van 6 bố trí ở đầu bình , nước cặn được tháo qua van 9 . Tính toán thiết kế , kiểm tra : Lắp đặt tại Hà Nội ,các thông số đã tính toán được ( theo chương 3 ): tw1 = 370C. tw2 = 400C. tk = 420C. t =3k. Hiệu nhiệt đổ trung bình logarit : . Với : . . Lưu lượng nước qua bình ngưng : . Chọn ống trao đổi nhiệt cho bình ngưng như sau : da = 25 mm ; di = 20 mm ; s = 2,5 mm. Diện tích xung quanh của một mét dài ống : fa = p da.l0 = 3,14 .0,025.1 = 0,078 (m2/m). fi = p di.l0 = 3,14 .0,020.1 = 0,0628 (m2/m). Tốc độ nước đi trong ống ( thường 0,8 á 1,5m/s). Chọn w = 1,0 (m/s) . Số ống trong một lối của bình ngưng : . Các ký hiệu thông số vật lý của nước làm mát , tra bảng 6.1 Hệ số truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ : Với ta có : . . . . Do đó : . Chọn : ( ống) . Tốc độ nước thực sẽ là : . Trị số Reylds: . lớn hơn đây là chế độ chảy rối . Do đó : Vậy hệ số toả nhiệt từ vách ống tới nước làm mát : . Hệ số toả nhiệt từ môi chất l