Đồ án Thiết kế hệ thống cấp đông thủy hải sản năng suất 1000Kg/mẻ

uyền nhiệt là: 1 k= 1 δ δ + Σ + . i CN + 1 bảng 3.7 HDTKHTL Trong đó: α 1 l l i CN α 2 · α1 : hệ số tỏa nhiệt bên ngoài vách, α1 = 23,3 W/m2K · α2 : hệ số tỏa nhiệt đối lưu cưỡng bức bên trong tủ, α2 = 10,5 W/m2K À k =  1 23,3  + 2.  1 0,0006 45,3  +  0,15 0,019  +  1 10,5  = 0,126 W/m2K Tổn thất nhiệt truyền qua vách Q11 = 0,1265 . 19,24 . [20 - (- 40)] = 145,45 W 2.1.2. Tổn thất nhiệt truyền qua cửa. Q12 Q12 = kc. Fc .Δt Chọn panel cửa có kích thước theo tiêu chuẩn với chiều dày lớp cách nhiệt polyurathan là: 125 mm, hệ số dẫn nhiệt 0,019 W/m2K, 2 lớp tôn 2 mặt, mỗi lớp có chiều dày 0,6 mm, hệ số dẫn nhiệt 45,3 W/m2K. Vậy hệ số truyền nhiệt qua cửa là: k =  1 23,3  + 2.  1 0,0006 45,3  +  0,125 0,019  +  1 10,5  = 0,15 W/m2K => Q12 = 0,15 . 1,56 . 60 = 14,04 W GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Vậy tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che là:  Trường ĐHCN TP.HCM Q1= Q11 + Q12 = 145,5 +14,04 = 159,49 W 2.2. Tổn thất nhiệt do làm lạnh sản phẩm. Q2 Tổn thất Q2 bao gồm: - Tổn thất do sản phẩm mang vào Q21 - Tổn thất do làm lạnh khay và giá cấp đông Q22 - Tổn thất do làm lạnh các thiết bị trong tủ Q23 2.2.1 Tổn thất do sản phẩm mang vào Q21 (i1− i2) Q21 = M . · M: khối lượng hàng trong 1 mẻ, kg T · i1 ,i2: entanpy của sản phẩm vào va ra khỏi tủ, J/kg τ : thời gian cấp đông 1 mẻ, kg Do sản phẩm đã qua chờ đông nên tachon5 nhiệt độ sản phẩm đầu vào t1 = 100C, nhiệt độ sản phẩm đầu ra t2 = - 180C Bàng 2.11_HT Máy và TBL , ta có: i1 = 283 kJ/kg , i2= 5 kJ/kg Vậy Q21= 500 . 283− 5 . 103 = 12870,37 W 2.2.2. Tổn thất do làm lạnh khay 3.3600 Trong đó:  Q22 = Mkh . cp . ( t1– t2 ) / τ À Mkh: tổng khối lươmg5 khay cap đông, kg GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh À cp: nhiệt dung riêng của khay cấp đông, J/kgK À t1, t2: nhiệt khay trước và sau cấp đông,0C  Trường ĐHCN TP.HCM - Đối với tủ đông gió thường sử dụng khay loại 5 kg. Như vậy với 26 khay như đã tính thì: Mkh = 5 .26 = 130 kg - Khay làm bằng nhôm có cp = 0,921 kJ/kg Vậy Q22 = 130 . 921 .  60 = 656,167 W 3.3600 2.2.3. Tổn thất do làm lạnh các thiết bị trong tủ Q23 = 0 Vậy tổn thất do làm lạnh sản phẩm là: Q2 = 12870,37 + 656,167 + 0 = 13526,54 W 2.3. Tổn thất do xả băng. Q3 Q3 = Q / τ Trong đó: - τ : thời gian cấp đông 1 m ẻ, s - Q:lượng nhiệt truyền cho không khí trong phòng lúc xả băng. Q = ρkk . V . cpk. Δt Với: - ρkk : khối lượng riêng không khí, ρkk = 1,2kg/m3 - V : dung tích tủ đông gió, m3 , V = 10,8 m3 - cpk : nhiệt dung riêng của không khím, J/kg , cpk = 1000J/kg - Δt : độ tăng nhiệt độ không khí trong tủ,0C GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM Để đảm bảo banh8 tan thì nhiệt độ trong tủ sau khi xả băng phải ≤ 00C , do đó ta chọn Δt = 400C À Q = 1,2 . 10,8 .1000. 40 = 518400 W - Vậy : Q3 = 518400 = 48 W 3.3600 2.4. Tổn thất do động cơ quạt Q4 Trong đó:  Q4 = 1000 . n . N - N: công suất động cơ điện, kW - n: số quạt của tủ đông gió Thường tủ đông gió mỗi ngăn có 2 dàn lạnh, mỗi dàn lạnh có 2 quạt. Như vậy tủ đông gió đã chọn có 2 ngăn sẽ có 8 quạt. Công suất mỗi quạt từ 0,75 đến 1,5 kW. Ta chọn quạt có công suất 0,75 kW. Vậy tổn thất nhiệt do động cơ quạt là: Q4 = 1000 . 8 .0,75 = 6000 W Tổng tổn thất nhiệt của tủ đông gió là: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 24,54 kW —•―•― CHƯƠNG IV LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CỦA CHU TRÌNH LẠNH TÍNH CHỌN MÁY NÉN CHO TỦ ĐÔNG Để lựa chọn và tính toán chu trình lạnh ta phải chọn được các thông số được thể hiện trên chu trình lạnh như nhiệt độ và áp suất bay hơi, nhiệt độ và áp suất ngưn tụ …của môi chất lạnh.Do đó trước hết ta phải chọn được môi chất lạnh phù hợp với hệ thống. 1.Chọn môi chất lạnh dùng cho hệ thống cấp đông. Môi chất lạnh là chất môi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để thu nhiệt của môi trường có nhiệt độ thấp và thải ra môi trường có nhiệt độ cao hơn. Sự thu nhiệt ở môi trường có nhiệt đô thấp nhờ quá trình bay hơi ở áp suất thấp và nhiệt độ GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM thấp, sự thải nhiệt cho môi trường có nhiệt độ cao nhờ qua trình ngưng tụ ở áp suất cao nhiệt độ cao, sự tăng áp của quá trình nén hơi và sự giảm áp của quá trình tiết lưu. 1.1. Chọn môi chất sử dụng cho hệ thống. Đối với hệ thống tủ đông tiếp xúc,ở nước ta thông thường sử dụng hai loại môi chất chính là NH3 và R22.Để đảm bảo tính an toàn, ta sử dụng môi chất cho hệ thống là R22, vì môi chất này có nhiều ưu điểm nổi trội vừa phù hợp với tủ đông tiếp xúc lại không độc hại khi bị rò rỉ môi chất,hơn nữa hiện nay giá thành của R22 có thể chấp nhận được do đó chọn môi chất R22 dùng cho hệ thống vừa đảm bảo an toàn, vừa có tính kinh tế. 1.2 Giới thiệu môi chất Freon R22. R22 có công thức hoá học CHClF2 là chất khí không màu có mùi thơm nhẹ Nhiệt độ ngưng tụ 30oC áp suất ngưng tụ 1,19MPa (làm mát băng nước) làm mát bằng không khí nhiệt độ ngưng tụ 420C áp suất ngưng tụ 1,6 MPa. Nhiệ độ sôi ở áp suất khí quyển - 40,80C. Năng suất lạnh riêng lớn hơn R12 khoảng 1,6lần. R22 được sử dụng cho hệ thống lạnh có công suất trung bình lớn và rất lớn. Không hoà tan nước, hoà tan dầu hạn chế. Không ăn mòn kim loại chế tạo máy. Không dẫn điện nên có thể sử dụng cho máy nén bán kín hoăc kín. Bền vững ở phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc. Không gây cháy nổ nên được coi là môi chất lạnh an toàn. Không gây độc với cơ thể người, không làm biến chất sản phẩm bảo quản. 2. Chọn các thông số của chế độ làm việc. 2.1. Chọn nhiệt độ sôi của môi chất lạnh. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ của buồng lạnh.Đối với hệ thống cấp đông nhiệt độ trung bình không khí trong buồng lạnh yêu cầu đạt -35oC ÷ - 40oC.Nhiệt độ trong tủ đông càng thấp thời gian cấp đông càng nhanh, do đó chọn nhiệt độ khôg khí trong tủ đông là – 40oC. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh được xác định như sau: to = tbl - ∆to Với tbl = - 40oC; nhiệt độ không khí trong buồng lạnh. ∆to - ; hiệu nhiệt độ yêu cầu. Đối với dàn bay hơi trực tiếp thì ∆to = ( 8÷ 13 )oC; Đối với nhiệt độ sôi thấp hơn – 25oC thì ∆to = (5÷ 6)oC, đối với lạnh thương nghiệp và đời sống chọn ∆to = (15÷ 19)oC… ( trang 204 tài liệu 2 ). Đối với tủ đông làm lạnh trực tiếp không khí, chọn ∆to = 10oC. Do đó nhiệt độ sôi của môi chất: to = - 40 – 10 = - 50oC. Tra bảng hơi bão hòa của R22, ứng với nhiệt độ to, ta có được áp suất po = 0,065MPa. 2.2. Chọn nhiệt độ ngưng tụ, tk. Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc vào môi trường làm mát của thiết bị, chọn môi trường làm mát bằng nước cho thiết bị ngưng tụ. Nhiệt độ ngưng tụ được xác định theo công thức: tk = tw2 + ∆tk Trong đó: tw2 – nhiệt độ nước sau khi làm mát. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM ∆tk = (3 ÷ 5)oC; hệ số nhiệt độ giữa nhiệt độ ngưng tụ và nhiệt độ nước sau khi làm mát, ta chọn ∆tk = 5oC. Nhiệt độ nước trước khi vào làm mát và sau khi làm mát chênh nhau (2 ÷ 6)oC. Do đó: tw2 = tw1 + (2 ÷ 6)oC Mà tw1 = tư + (3 ÷ 4)0C tw1 – nhiệt độ nước vào làm mát bình ngưng. Chọn địa điểm đặt tủ là ở Mỹ Tho có nhiệt độ và độ ẩm mùa hè là: t = 370C, φ = 74% Tra đồ thị I-d, ta được: tư = 320C. tw1 = 32 + 3 = 35oC tw2 = tw1 + 5oC = 40oC. tk = tw2 + 5oC = 45oC. Tra bảng hơi bão hòa của R22, tk = 45 ta được pk = 1,7MPa 3.Lựa chọn và tình toán nhiệt động của chu trình lạnh. 3.1.Lựa chọn chu trình. Mỗi chu trình máy lạnh nén hơi điều có môt phạm vi ứng dụng nhất định,để có thể đạt hiệu quả kinh tế cao phải chọn chu trình phù hợp.Để xác định chu trình một cấp hay 2 cấp ta căn cứ vào tỉ số nén.”Theo kinh nghiệm người ta thấy rằng nếu pk/po≥ 14 thì nên dùng 2 cấp nén”.( trang 47 tài liệu 5) Ta có tỷ số nén là: π =pk/p0 = 26,15 >14. Vì vậy ta chọn chu trình 2 cấp nén. Đối với hệ thống cấp đông thì chu trình 2 cấp ,2 tiết lưu, bình trung gian có ống xoắn được ứng dụng rộng rải trong thực tế .Bởi những ưu điểm như cho năng suất lạnh riêng lớn, nhờ bình trung gian có ống xoắn nên dầu bôi trơn từ máy nén hạ áp không đi vào tuyến lỏng để vào thiết bị bay hơi, do đó không làm bám lên thiết bị bay hơi tạo lớp cản trở trao đổi nhiệt. Do vậy ta chọn chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu bình trung gian có ống xoắn dùng cho tủ đông. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 3.1.1 Sơ đồ nguyên lý.  Trường ĐHCN TP.HCM H ình 2: Chu trình hai cấp, hai tiết lưu, bình trung gian có ống xoắn. Chú thích: BH- Thiết bị bay hơi NHA - Nén hạ áp. BTG - Bình trung gian NCA - Nén cao áp NT - Thiết bị ngưng tụ TL - Van tiết lưu MTG – Mát trung gian GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 3.1.2 Biểu diễn chu trình trên đồ thị log p-h 1-2 : nén đoạn nhiệt cấp hạ áp 2-4 : quá trình làm mát trung gian ở bình trung gian 4-5 : nén đoạn nhiệt cấp cao áp 5-6 : quá trình ngưng tụ ở TBNT 6-7 : TL1 10-11: TL2 3.2 Tính toán nhiệt động của chu trình.  Trường ĐHCN TP.HCM Ở mục 2 ta đã chọn được nhiệt độ và áp suất tương ứng của quá trình làm việc của máy nén như sau: + Nhiệt độ sôi của môi chất to = - 45oC . po= 0,065MPa. + Nhiệt độ ngưng tụ tk = 40 . pk= 1,7MPa. + Áp suất trung gian ptg = pk . po = 1,7.0,065 = 0,33MPa . ttg= -11,5o GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Điểm  Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 1 2 3 4  5  6  Trường ĐHCN TP.HCM 7 8 10  11 Thông số trạng thái Nhiệt độ t (oC)  - 50  20  45 - 11,5  70  45  -11,5 -11, 5 - 6,5 -50 Áp suất p(MPa) Thể tích riêng v (m3/Kg)  0,065 0,33 0,325  0,33 0,33 0,07  1,7  1,7  0,33  0,33 0,07  1,7  1,7 Entanpi h (Kj/Kg) Entropi s (Kj/Kg)  683,98 725 1,85 1,85  740 700 1,77  745 1,77  556,23 556,23 700 1,77  492 492 Bảng 2: Thông số trạng thái tại các điểm nút của chu trình. ( t10 = t9+ 3 ÷ 5K => t10 = -11,5 + 5 = -6,5 0C ) * Tính cấp hạ áp 3.2.1. Năng suất lạnh riêng : qo = h1 – h11 = 683,98 – 492 = 191,98 KJ/Kg 3.2.2. Công nén riêng: lHA = h2 – h1 = 725 – 683,98 = 41,02 KJ/Kg 3.2.3. .Lưu lượng thực tế hơi đi qua máy nén cấp hạ áp, m1(Kg/s). M1= Q0/ q0 = 3.2.4. Hệ số cấp hạ áp. 24,54 = 0,128 Kg/s 191,98 Ta có: ptg/ p0 =5,07 ; tra đồ thị 7.4_ HDTK HTL , ta được: λHA = 0,7 3.2.5. Thể tích hút của pittong cấp HA. VHA = m1 . v1 = 0,1275 . 0,325 = 0,041 m3/s 3.2.6. Công nén đoạn nhiệt. Ns = m1 . lHA = 0,128 . 41,02 = 5,25 kW GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 3.2.7. Công suất tiêu thụ điện. Nel = Ns / η Với η : hiệu suất chung. η = ηi . ηe. ηtd .ηel Máy nén Freon · ηi = λw’ + b.t0 = λw . λr + 0,0025 . (- 50) Mà λw =1,025 – 0,025. π = 1,025 – 0,025 . 5,027 = 0,898 λr= 0,95 ÷ 0,99 ; chọn λr = 0,95 → ηi = 0,73 · ηe = 0,84 ÷ 0,97 ; chọn ηe =0,85 · ηtd = 1 · ηel = 0,8 ÷ 0,9 ; chọn ηel = 0,85 → η = 0,73 .0,85. 1. 0,85 = 0,527  Trường ĐHCN TP.HCM → Nel = 5,25 = 9,962 kW 0,527 3.2.8. Công suất lắp đặt động cơ. Nđc = (1,1 ÷ 2,1) . Nel = 20,92 kW * Tính cho phần cao áp. 3.2.9. Lưu lượng môi chất qua máy nén ở cấp cao áp. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Hình 3: Cân bằng nhiệt ở bình trung gian.  Trường ĐHCN TP.HCM Cân bằng entanpy ở bình trung gian ta được: m1 / m4 = ( h4 – h7 ) / ( h3– h10 ) => m4 = m1 / 0,58 = 0,221 kg/s 3.2.10. Công nén riêng LCA = h5– h4 = 45 kg/s 3.2.11. Thể tích hút thực tế. VCA = m4. v4= 0,0155 3.2.12. Hệ số cấp. Ta có: pk / ptg =5,15; tra đồ thị 7.4_HDTK HTRL, ta có: λCA = 0,7 3.2.13. Thể tích hút lý thuyết. Vlt = 0,0155 = 0,0221 m3/s 0,7 3.2.14. Công nén đoạn nhiệt. Ns = m4 . lCA = 0,221 . 45 = 9,945 kW 3.2.15. Công suất tiêu thụ điện. Nel = Ns/ η = 3.2.16. Công suất lắp đặt động cơ. 9,945 = 18,9 kW 0,527 Nđc = (1,1 ÷ 2,1) . Nel = 39,69 kW Vậy tổng suất lắp đặt máy nén là: N = 20,92 + 39,69 = 60,61 kW 4. Chọn máy nén. Máy nén là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống lạnh sử dụng máy nén hơi. Trong hệ thống này, máy nén có nhiệm vụ hút hơi tác nhân lạnh ra khỏi thiết bị bay hơi có áp suất povà nén hơi đến áp suất ngưng tụ pk trong thiết bị ngưng tụ. Sự chuyển động có tính khép kín của tác nhân lạnh thông qua sự hoạt động của máy nén đã làm cho tác nhân lạnh có khả năng lấy nhiệt từ nơi cần lấy. Đối với hệ thống hai cấp nén thường sử dụng 2 loại máy nén sau: Máy nén pitton. Máy nén trụt vít. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM 4.1. Phân tích ưu nhược điểm của mỗi loại để chọn máy nén phù hợp nhất. 4.1.1. Đối với máy nén pittông. Ưu điểm: + Gọn nhẹ hơn, diện tích lắp đặt nhỏ hơn. + Không có tổn thất truyền động do trục khuỷu máy nén gắn trực tiếp lên trục động cơ, tốc độ động cơ có thể đạt được 3600 vòng/phút nên năng suất lạnh lớn hơn mà máy vẫn gọn nhẹ, vận hành đơn giản. + Giá cả phù hợp. + Dãy công suất rộng. + Sử dụng rộng rãi, dễ sửa chữa. Nhược điểm: + Khó bảo dưỡng, sửa chữa động cơ do động cơ nằm trong vòng tuần hoàn của môi chất lạnh. + Khi động cơ cháy, hệ thống bị nhiễm bẩn hoàn toàn đòi hỏi phải tẩy rửa cẩn thận. + Độ quá nhiệt hơi hút cao vì thường sử dụng hơi hút làm mát động cơ và máy nén. + Nhiều chi tiết chuyển động nên độ rung động cao, độ tin cậy không lớn Phạm vi ứng dụng: + Sử dụng rộng rãi cho các tổ hợp máy nén bình ngưng hoặc tổ hợp máy nén hoàn chỉnh. + Sử dụng cho máy nén có công suất vừa và lớn, có công suất rất lớn cho rất nhiều ứng dụng khác như kho lạnh, hệ thống cấp đông,điều hoà cục bộ và trung tâm. 4.1.2. Đối với máy nén trục vít. Ưu điểm: GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh + Kíchc nhỏ gọn, độ tin cậy và độ bền cao.  Trường ĐHCN TP.HCM + Các chỉ tiêu thể tích và năng lượng ổn định trong thời gian vận hành lâu dài. + Tổn thất áp suất nhỏ và hầu như không có va đập thủy lực. + Có khả năng làm việc với môi chất hai pha. Nhược điểm: + Giá thành cao hơn so với máy nén pitton. + Hoạt động kém hiệu quả khi năng suất lạnh quá nhỏ. + Sử dụng bộ tăng tốc nên khá tốn kém. + Cần hệ thống dầu bôi trơn và tách dầu. + Rất khó chế tạo, sửa chữa và bảo trì. 4.2 Chọn máy nén Qua phân tích trên ta thấy máy nén pittông vừa đảm bảo tính kinh tế, vừa đảm bảo kỹ thuật và mỹ thuật. Do đó chọn máy nén pittông sử dụng cho hệ thống. * Căn cứ theo nhiệt độ bay hơi t0 = -500C, tổng công suất lắp đặt N = 40,5 kW, năng suất lạnh Q0 = 24,428 kW. Tra theo bảng 4.3c_KTL CS , ta chọn máy nén pittong 2 cấp môi chất R22 của hãng MYCOM với thong số sau: Kí  F62B2 Năng suất lạnh, Q0 : 43,3 kW Công suất động cơ, N: 43,7 kW Số vòng quay, n: 1000vòng/phút GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM CHƯƠNG V: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NHIỆT VÀ TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG. 1.Thành lập sơ đồ nhiệt cho hệ thống. 1.1. Thiết kế sơ đồ. Hình 4: Sơ đồ nguyên lý tủ đông gió 1. Máy nén, 2. Tháp giải nhiệt, 3. Bình chứa cao áp, 4. Bình ngưng, 5. Bình tách dầu, 6. Bình tách lỏng, 7. Bình chứa hạ áp, 8. Tủ đông gió, 9. Bình thu hồi dầu, 10. Bình trung gian ống xoắn, 11. Bệ nước xả băng, 12. Bơm nước xả băng, 13. Bơm nước giải nhiệt. 1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống. Hơi môi chất được máy nén 1 ở cấp nén hạ áp, nén lên vào bình làm mát trung gian 10,hơi được làm mát và được cấp nén cao áp hút về rồi nén lên qua bình tách dầu 5, ở đây dầu được tách ra, hơi môi chất tiếp tục đi vào bình ngưng 4.Bình ngưng 4 được bơm nước 13, bơm nước từ tháp giải nhiệt 2 lên giải nhiệt cho môi chất nên hơi môi chất ngưng tụ thành lỏng, lỏng này được chứa vào bình chưa 3, từ đây môi chất tiếp tục được dẫn vào GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM ống xoắn bình trung gian 10,trước khi vào bình trung gian lỏng được trích ra nhánh phụ qua van tiết lưu tiết lưu 1 vào làm mát bình trung gian. Nhánh chính đi vào bình trung gian, lỏng sau khi được quá lạnh trong ống xoắn sẽ đi vào cụm tiết lưu 2 để tiết lưu xuống áp suất p0đưa vào bình chứa hạ áp 7.Từ đây lỏng hạ áp sẽ được cấp cho tủ đông gió 8. Lỏng sau khi trao đổi nhiệt với không khí trong tủ sẽ trở thamh2 lỏng ẩm ở áp suất p0 được trở về bình chứa hạ áp, tại bình chứa, hơi hạ áp sẽ được tách lỏng 1 phần trước khi vào bình tách lỏng 6, tại bình tách lỏng 6, môi chất được tách lỏng hoàn toàn trở thành hơi bão hòa khô và được cấp nén hạ áp hút về. Khép kín chu trình 2.Tính toán và chọn thiết bị chính của hệ thống. 2.1. Thiết bị ngưng tụ. 2.1.1 Vai trò thiết bi ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ có nhiệm vụ ngưng tụ hơi quá nhiệt sau máy nén thành môi chất lạnh trạng thái lỏng. Quá trình làm việc của thiết bị ngưng tụ có ảnh hưởng quyết định đến áp suất và nhiệt độ ngưng tụ và do đó ảnh hưởng đến hiệu quả và độ an toàn làm việc của toàn hệ thống lạnh. Khi thiết bị ngưng tụ làm việc kém hiệu quả, các thông số của hệ thống sẽ thay đổi theo chiều hướng không tốt, cụ thể là: - Năng suất lạnh của hệ thống giảm, tổn thất tiết lưu tăng. - Nhiệt độ cuối quá trình nén tăng. - Công nén tăng, máy nén có thể quá tải - Độ an toàn giảm do áp suất phía cao áp tăng, rơ le áp suất cao có thể tác động ngừng máy nén, van an toàn có thể hoạt động. - Nhiệt độ cao ảnh hưởng đến dầu bôi trơn như cháy dầu. 2.1.2 Phân loại thiết bị ngưng tụ. Có nhiều cách phânloại thiết bị ngưng tụ khắc nhau sau đây là cách phân loại theo đặc điểm cấu tạo gồm: + Bình ngưng tụ giải nhiệt bằng nước. + Dàn ngưng tụ bay hơi. + Dàn ngưng kiểu tưới. + Dàn ngưng tụ làm mát bằng không khí. + Dàn ngưng kiểu ống lồng ống. + Thiết bị ngưng tụ kiểu tấm bản. 2.1.3 Chọn thiết bị ngưng tụ cho hệ thống cấp đông. Đối với tủ đông được đặt trong phòng chờ đông do đó ta chọn bình ngưng tụ giải nhiệt bằng nước, loại bình ngưng ống nước nằm ngang bởi vì loại này có nhiều ưu điểm phù hợp với tủ đông như: - Đây là loại thiết bị ngưng tụ gọn và chắc chắn nhất, có thể bố trí trong nhà mà vẫn chiếm diện tích ít. - Bình ngưng có tiêu hao kim loại nhỏ nhất khoảng 40 ÷ 45 kg/m2 diện tích bề mặt trao đổi nhiệt (của các ống). Ống nước có đường kính 20 ÷ 50 mm, tốc độ nước khoảng 1,5 ÷ 2,5 m/s ( giá trị lớn cho nước bẩn). GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM - Nhiệt độ nước làm mát qua bình ngưng có thể tăng từ 4 ÷ 10K, tức 1kg nước nhận 6 ÷ 33 kJ nhiệt từ môi chất. - Phần dưới của bình ngưng có thể thay luôn chức năng bình chứa. - Hệ số truyền nhiệt k tương đối lớn k = 800 ÷ 1000 W/m2.K; Độ chênh nhiệt độ trung bình giữa hơi ngưng và nước làm mát ∆ttb = 5 ÷ 6 K với mật độ dòng nhiệt q = 6000 ÷ 10000 W/m2. - Bình ngưng cũng dễ chế tạo và lắp đặt, có thể sửa chữa và làm sạch ống bằng cơ học hoặc hóa chất. 2.1.3.1 Cấu tạo của bình ngưng như sau: Bình ngưng có thân hình trụ nằm ngang làm từ vật liệu thép CT3. Bên trong thường sử dụng loại ống bằng đồng đường được hàn hoặc núc vào các mặt sàn, hai đầu thân bình là các nắp bình các nắp bình tạo thành vách phân dòng nước để nước tuần hoàn nhiều lần tăng thời gian tiếp xúc của nước và môi chất. Bên ngoài ống đồng có cánh. Sở dĩ phải làm cánh về phía tác nhân lạnh vì hệ số tỏa nhiệt của freon khi ngưng tụ nhỏ hơn nhiều so với nước giải nhiệt. Sử dụng ống đồng tuy đắt hơn ống thép nhưng có lợi là hệ số dẫn nhiệt lớn hơn làm giảm trở nhiệt của vách ống, dễ làm cánh và không bị gỉ sét. Hình 5:Cấu tạo của bình ngưng ống nước nằm ngang. 1- Nắp bình; 2- ống xả khí không ngưng; 3- ống Cân bằng; 4- ống trao đổi nhiệt; 5- ống gas vào; 6- ống lắp van an toàn; 7- ống xả khí của nước ; 8- ống lắp áp kế; 9- ống nước ra; 10- ống nước vào; 11- ống xả cặn; 12- ống lỏng về bình chứa 2.1.4 Tính toán và chọn bình ngưng. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM Nhiệm vụ tính toán chọn bình ngưng là xác định phụ tải nhiệt và bề mặt truyền nhiệt của bình ngưng, từ đó chọn bình ngưng thích hợp cho hệ thống. 2.1.4.1 Tính diện tích trao đổi nhiệt của bình ngưng. Ở chương IV phần tính chọn nhiệt độ ngưng tụ ta đã tính chọn được các thông số: + Nhiệt độ nước vào bình ngưng: tw1 = 35oC. + Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng :tw2 = 40 oC. + Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 45 oC. + Phụ tải nhiệt của bình ngưng,Qk Qk = m4 . (h5 – h6 ) = 0,22 . (745 – 556,23) = 41,5 kW Diện tích trao đổi nhiệt của bình ngưng được tính như sau: F = Q k  = Q k  , m2 .∆tbqkf - Qk – phụ tải nhiệt bình ngưng, Qk = 41,5 kW; - k – hệ số truyền nhiệt, W/m2.K - ∆ttb – độ chênh nhiệt độ trung bình logarit,oK; - qkf – mật độ dòng nhiệt, W/m2. 1. Xác định hệ số truyền nhiệt k. Hệ số truyền nhiệt k,xác định theo kinh nghiệm , theo bảng 6.1 trang 276, tài liệu 1, đối với bình ngưng nằm ngang freon, k = 700 W/m2.K, mật độ dòng nhiệt qf = 3600 W/m2. 2. Xác định độ chênh nhiệt độ trung bình logarit. − ∆t ∆ttb = ∆tmax ∆t min Trong đó: ln max ∆tmin ∆tmax– hiệu nhiệt độ lớn nhất ở phía nước vàooK. ∆tmin– hiệu nhiệt độ bé nhất ở phía nước raoK. Trong thực tế, nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ tk, giữ nguyên trong quá trình ngưng tụ nhưng lại giảm khi quá lạnh ở đáy bình ngưng trứơc khi về bình chứa. Nhưng khi tính toán, coi nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ là không đổi và bằng tk. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cho nên: ∆tmax = tk – tw1 = 45 – 35 = 10 oK ∆tmin = tk – tw2 = 45 – 40 = 5 oK Vậy:  Trường ĐHCN TP.HCM ∆ttb = ∆t  max − ∆t  min  =  − = 10 5 7, 2  0  K ln ∆tmax ∆tmin 10 ln5 3.Vậy diện tích trao đổi nhiệt của bình ngưng là: F = Q k  = Q k = 41500 = 8,23 m2 .∆tbqkf 700.7,2 4. Xác định lưu lượng nước tuần hoàn trong bình ngưng. Lưu lượng nước cần thiết để giải nhiệt bình ngưng được xác định theo công thức: Trong đó:  Gw = Q k C. .ρ ∆t  n  , m3/s Vậy: Qk = 41,5 kW; C – nhiệt dung riêng của nước; C = 4,19 Kj/Kg. oC. ρ – khối lượng riêng của nước; ρ = 1000 Kg/m3. ∆tn– độ chênh nhiệt độ của nước vào và ra thiết bị ngưng tụ, ∆tw = 5 oC. 5. Chọn bình ngưng.  Gw = Q k C. .ρ ∆t n  = 41,5 =1,98.10-3 m3/s. 4,19.1000.5 Với phụ tải nhiệt bình ngưng Qk = 41,5 Kw và diện tích trao đổi nhiệt của bình ngưng F = 8,23 m2, chọn bình ngưng freon ống nước nằm do Nga chế tao, với các thông số,kết cấu bình như sau: ( bảng 7.9_KTL CS) Kiểu KTP-12 Bề mặt ngoài thực tế Fng,m2 12,8 Chiều dài ống l, m 2 Đường kính vỏ D, mm 325 Số ống, n 86 Số đường nước z 4 Tải nhiêt max Qk,kW 43,3 GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh 2.2 Tính chọn dàn bay hơi.  Trường ĐHCN TP.HCM Tủ đông gió làm lạnh không khí nên ta chọn thiết bị bay hơi là laoi5 dàn bay hơi có quạt cưỡng bức mạnh. Diên tích trao đổi nhiệt cần thiết ở dàn bay hơi: F = Qo/ k. Δt · Chọn: Nhiệt độ không khí trước khi vào dàn là: - 400C Nhiệt độ không khí ra khỏi dàn là : - 450C Nhiệt độ môi chất trước và sau khi tra đổi nhiệt là: - 500C ∆t  max − ∆t  min  − = 10 5 7, 20 => Δt = ln ∆t max  = 10 K ∆tmin ln5 Dàn bay hơi Freon, chọn k = 12w/m2K ( KTL CS) Vậy diện trao đổi nhiệt cần thiết là: F = 24,482.1000 = 282,7 m2 12.7,2 Tủ cấp đông đã chọn có 2 ngăn , mỗi ngăn có 2 dàn lạnh. Do đó, dựa vào bảng 8.5_HDTKHTL, ta chọn 4 dàn lạnh kiểu B0_80 2. 3 Chọn van tiết lưu cho hệ thống Van tiết lưu là 1 trong 4 thiết bị chính quan trọng không thể thiếu được trong các hệ thống lạnh. Nhiệm vụ chính của van tiết lưu là hạ áp suất của dòng môi chất lỏng từ áp suất ngưng tụ pk xuống áp suất bay hơi poở thiết bị bay hơi tương ứng với nhiệt độ sôi cần thiết. Có các loại thiết bị tiết lưu chính sau: + Van tiết lưu tay + Van tiết lưu tự động + Ống mao dẫn . 2.3.1 Chọn van tiết lưu. GVHD:TRẦN ĐÌNH THẢO Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh  Trường ĐHCN TP.HCM Theo sơ đồ nhiệt ở hệ thống này ta sử dụng 2 van tiết lưu, 1 van sử dụng tiết lưu làm mát bình trung gian và 1 van khác dùng để cấp dịch lỏng cho bình giữ mức – tách lỏng.Cả hai van, đều sử dụng van tiết lưu tay để dễ dàng điều chỉnh mực lỏng trong bình chứa, hơn nửa van tiết lưu tay giá thành rẻ hơn van tiết lưu tự động. Van tiết lưu chỉnh bằng tay cũng có kết cấu giống như van chặn thường gặp. Điểm khác biệt của van tiết lưu tay so với van chặn ở kết cấu tấm van. Tấm van , dạng hình trụ kéo dài có xẻ rãnh, để khi trục van kéo tấm van lên xuống, tiết diện tiết lưu môi chất có thể thay đổi dễ dàng và chính xác. Tấm van được gắn vào trục van sao cho khi trục van quay, tấm van chỉ chuyển động lên xuống mà không cần xoay theo. Trục van có thể chuyển động lên xuống trong thân van nhờ khớp ren giữa hai chi tiết. Ren ở đây mịn hơn so với ren ở van chặn nhằm điều chỉnh chính xác hơn khoảng lên xuống và qua đó là chế độ tiết lưu. 3. Tính toán và chọn thiết bị phụ cho hệ thống lạnh. Trong hệ thống lạnh ngoài các thiết bị chính như: máy nén, thiết bị ngưng tụ thiết bị bay hơi, thiết bị tiết lưu. Còn lại là thiết bị phụ, các thiết bị phụ giúp cho hệ thống hoạt động hiệu quả, an toàn và kinh tế hơn. Dưới đây là các thiết bị phụ có trong sơ đồ nhiệt. 3.1.Tính toán và chọ