Đồ án Tính toán thiết kế kho bảo quản đông 800 tấn, xả tuyết so le bằng gas nóng, môi chất NH3

18 0C. [TL1,114] Vậy ta có: Vậy dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra là : Q2 = + =15388,9 + 2108,8 = 17497,7(W) 3.2.2.2 Khi tính nhiệt tải cho máy nén: Khối lượng sản phẩm nhập vào kho bảo quản đông trong 1 ngày đêm (t/24h) M = (0,027 ÷ 0,035)Eđ [TL1,111] Lấy M = 0,035 Eđ = 0,035×800 = 28 (t/24h) Tính toán tương tự như trên, =10499 (W) Nhận xét: ≈ 60% Dòng nhiệt do vận hành. Các dòng nhiệt do vận hành gồm : Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng Dòng nhiệt do người làm việc trong kho Dòng nhiệt do động cơ điện Dòng nhiệt do mở cửa Tính dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra: Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng toả ra xác định theo công thức: Trong đó: F : là diện tích buồng, F = 450 (m2) A: là nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng trên 1m2 diện tích (W/m2) Chọn A = 1,2 (W/m2). [TL1-86] Vậy Dòng nhiệt do người toả ra. Tính theo biểu thức: (W) Trong đó : Nhiệt lượng do 1 người toả ra khi làm việc nặng nhọc là 350 (W/người) n : Là số người làm việc trong buồng. Chọn n = 4 người. Vậy (W) Dòng nhiệt do các động cơ điện toả ra. Động cơ làm việc trong kho lạnh chỉ có động cơ quạt dàn lạnh. Dòng nhiệt này được xác định theo công thức: N: Là công suất động cơ điện quạt dàn lạnh (W), N chọn theo gía trị định hướng : N = 4 (kW).[TL1-116] Vậy : (W) Dòng nhiệt do mở cửa. Dòng nhiệt này được xác định theo công thức. (W) Trong đó : B - là dòng nhiệt khi mở cửa. Chọn B = 8 (W/m2).[TL1-117] Vậy: (W) Kết luận: Q4 = 9540 W Bảng 3.2: Bảng tổng hợp kết quả tính toán tải nhiệt Q1(W) Q2 (W) Q3 (W) Q4 (W) Q5 (W) QTB (W) QMN(W) 39285,2 17497,7 0 9540 0 66323 56940 Trong đó: QTB = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 = 66323 (W) QMN = 100%Q1+ + 75% Q4 = 56940(W) [TL1,120] ≈ 60% Năng suất lạnh của máy nén đối với kho (W) [TL1,120] Trong đó: K : là hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh. Chọn k = 1,07 b : là hệ số thời gian làm việc. Chọn b = 0,9.[TL1-121] Vậy Chương 4. CHU TRÌNH LẠNH, TÍNH CHỌN MÁY NÉN  VÀ THIẾT BỊ LẠNH CHỌN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LẠNH. Chọn phương pháp làm lạnh. Có nhiều phương pháp làm lạnh kho, tuỳ theo yêu cầu công nghệ, đặc điểm của kho lạnh hay các điều kiện khác mà có phương pháp làm lạnh khác nhau Gián tiếp Nhờ chất tải lạnh Làm lạnh kho Trực tiếp Nhờ môi chất lạnh Đối lưu không khí tự nhiên Đối lưu không khí cưỡng bức Hình 4.1: Sơ đồ các phương pháp làm lạnh Làm lạnh trực tiếp. Là phương pháp làm lạnh kho lạnh bằng dàn bay hơi đặt trong kho lạnh, môi chất lạnh lỏng sôi thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh. Làm lạnh trực tiếp có thể là dàn lạnh đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức. Ưu điểm: Thiết bị đơn giản không cần thêm một vòng tuần hoàn phụ. Tuổi thọ cao, kinh tế vì không phải tiếp xúc với nước muối là một chất ăn mòn kim loại rất mạnh. Đứng về mặt nhiệt động thì ít tổn thất năng lượng vì hiệu nhiệt độ giữa kho lạnh và dàn bay hơi trực tiếp bao giờ cũng nhỏ hơn hiệu nhiệt độ giữa kho lạnh với nhiệt độ bay hơi gián tiếp qua nước muối. Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ nghĩa là khi làm lạnh trực tiếp thời gian từ khi mở máy đến lúc kho lạnh đạt nhiệt độ yêu cầu sẽ nhanh hơn. Nhiệt độ kho lạnh có thể giám sát qua nhiệt độ sôi của môi chất, nhiệt độ sôi có thể xác định dễ dàng qua áp kế của đầu hút máy nén. Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ bằng cách đóng ngắt máy nén (đối với máy lạnh nhỏ và trung bình). Nhược điểm: Đối với hệ thống máy lạnh lớn thì lượng môi chất nạp vào máy lớn, khả năng rò rỉ của môi chất lớn, khó có khả năng rò tìm ra được chỗ rò rỉ để xử lý. Tổn thất áp suất cho việc cấp lỏng cho những dàn bay khi ở xa khó hồi dầu nếu dùng môi chất Frêon, máy nén dễ hút phải ẩm, việc bảo vệ máy nén khó khăn. Trữ lạnh của dàn lạnh trực tiếp kém khi máy lạnh ngừng hoạt động thì dàn lạnh cũng hết lạnh nhanh chóng. Làm lạnh gián tiếp. Là phương pháp làm lạnh kho bằng các dàn chất tải lạnh như nước muối, Glycon...thiết bị bay hơi được đặt ở ngoài kho lạnh, chất tải lạnh chạy tuần hoàn qua dàn bay hơi thải nhiệt ở đó, đến kho lạnh thu nhiệt trong kho lạnh cứ như vậy kho lạnh được làm lạnh liên tục. Dàn lạnh gián tiếp cũng có thể là dàn lạnh đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức. Ưu điểm. Hệ thống lạnh có độ an toàn cao, chất tải lạnh không cháy, không nổ, không độc hại đối với cơ thể sống, không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm bảo quản. Nó là vòng tuần hoàn an toàn và ngăn chặn sự tiếp xúc của môi chất lạnh độc hại đối với sản phẩm. Máy lạnh có cấu tạo đơn giản, đường ống dẫn môi chất ngắn hệ thống lạnh được chế tạo ở dạng tổ hợp hoàn chỉnh nên chất lượng cao, độ tin cậy lớn, dễ dàng kiểm tra lắp đặt và hiệu chỉnh. Dung dịch chất tải lạnh có khả năng trữ lạnh lớn sau khi máy ngừng hoạt động, nhiệt độ kho lạnh có khả năng duy trì được lâu hơn. Nhược điểm. Năng suất lạnh của máy bị giảm do chênh lệch nhiệt độ lớn. Hệ thống thiết bị cồng kềnh vì phải thêm vòng tuần hoàn cho chất tải lạnh. Tốn năng lượng bổ xung cho bơm hoặc cánh khuấy chất tải lạnh. Qua sự phân tích ưu nhược điểm của 2 phương pháp làm lạnh trên. Chọn phương pháp làm lạnh cho kho đang thiết kế là phương pháp làm lạnh trực tiếp. Nó phù hợp với điều kiện của kho lạnh, như hệ thống không cồng kềnh, dễ điều chỉnh nhiệt độ, tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ. Chọn các thông số của chế độ làm việc. Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng 4 nhiệt độ sau: Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0. Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh tk. Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql. Nhiệt độ hơi hút về máy nén (nhiệt độ quá nhiệt) tqn. Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ của kho lạnh. Có thể lấy như sau: t0 = tb - Dt0 (0C) Trong đó: tb: là nhiệt độ kho lạnh tb = - 18 0C Dt0 : là hiệu nhiệt độ yêu cầu. Kho lạnh lựa chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp, hiệu nhiệt độ yêu cầu là từ 8 ¸ 130C nên chọn Dt0 = 12 0C.[TL1-171] Vậy: t0 = -18 - 12 = - 30 0C. Nhiệt độ ngưng tụ. Nhiệt độ ngưng tụ của hơi môi chất lạnh phụ thuộc vào môi trường làm mát và nhiệt độ của chất tải nhiệt chạy qua thiết bị ngưng tụ. Thiết bị ngưng tụ của hệ thống lạnh có tác nhân làm mát là nước lấy từ nguồn nước thành phố được tuần hoàn khép kín qua tháp giải nhiệt. Nhiệt độ ngưng tụ được xác định theo biểu thức: tk = tw2 + Dtk (0C) Trong đó: tw2: là nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng, 0C; Dtk: là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, 0C. Chọn nhiệt độ ngưng tụ thực ra là một bài toán tối ưu về kinh tế và kỹ thuật, để đạt giá thành một đơn vị lạnh là nhỏ nhất, nếu hiệu nhiệt độ ngưng tụ nhỏ, nhiệt độ ngưng tụ thấp, năng suất lạnh tăng nhưng phải chi phí cho điện năng chạy bơm nước .... Dtk = 3 ¸ 50C có nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra từ 3 ¸ 5 0C, Chọn Dtk = 50C [TL1-172] Nhiệt độ nước đầu vào, đầu ra chênh lệch nhau ( 2 ¸ 6) 0C phụ thuộc vào kiểu bình ngưng. [TL1-172] tw2 = tw1 + (2 ¸ 6) 0C. Với tw1 là nhiệt độ nước vào bình ngưng, sử dụng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt. Tại Nha Trang t=36,60C, φ = 79%, suy ra tư= 330C, (tra đồ thị t_d của Carrier) tw1 = tư + 30C = 33+3 = 360C [TL1,205] Thiết bị ngưng tụ chọn là ống trùm vỏ bọc nằm ngang nên chọn hiệu nhiệt độ nước vào và ra khỏi bình ngưng là: Dtw = 50C. [TL1,205] Vậy ta có: tw2 = tw1 + 5 = 36 + 5 = 41oC. tk = tw2 + 5 = 41 + 5 = 46oC. Nhiệt độ quá nhiệt (tqn). Nhiệt độ quá nhiệt là nhiệt độ của hơi môi chất trước khi vào máy nén. Nhiệt độ hơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất. Mục đích của việc quá nhiệt hơi hút là để bảo vệ máy nén tránh không hút phải lỏng. Tuỳ từng loại môi chất và máy nén mà có nhiệt độ quá nhiệt khác nhau. Với môi chất NH3 độ quá nhiệt chọn Dtqn = 10oC. Nên: tqn = to + Dtqn = -30 + 10 = -20oC. Nhiệt độ quá lạnh (tql) Nhiệt độ quá lạnh tại bình ngưng: tql1= tw1+50C = 360C + 50C = 410C [TL1,206] Nhiệt độ quá lạnh tại bình trung gian: ttl2 = ttg+50C = 20C + 50C = 70C [TL1,236] CHU TRÌNH LẠNH Sơ đồ chu trình và biểu diễn chu trình trên đồ thị lgp – i. Chế độ làm lạnh của hệ thống: to = -30oC Þ po = 0,12 MPa. tk = 46oC Þ pk = 1,83MPa. Ta có tỷ số nén: > 9. Chọn hệ thống lạnh 2 cấp nén, 2 tiết lưu bình trung gian có ống xoắn MPa. Hình 4.2: sơ đồ nguyên lý Chu trình này có một số đặc điểm sau: Môi chất lạnh lỏng được quá lạnh trong ống xoắn. Nhiệt độ không hạ được đến nhiệt độ trung gian vì hiệu nhiệt độ trao đổi nhiệt không thuận nghịch trong ống xoắn. Nhiệt độ quá lạnh lớn hơn nhiệt độ trung gian 3¸5oC. Lượng lỏng qua van tiết lưu TL1 chỉ vừa đủ để làm mát hơi nóng ở trạng thái 2 từ máy nén hạ áp xuống đến trạng thái hơi bão hoà. Môi chất lỏng có áp suất pk được tiết lưu thẳng qua TL2 xuống po không qua áp suất trung gian. Lỏng vào bình bay hơi không bị lẫn dầu của hơi do máy nén hạ áp đem tới. Đây là ưu điểm rất lớn về vận hành vì tránh được dầu ở cấp hạ áp quánh đặc do nhiệt độ thấp bám trên bề mặt làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt đáng kể của bình bay hơi. Tiết lưu từ pk xuống po nên có thể đưa đi xa vì hiệu áp lớn. Chu trình làm việc: 1’- 1 : Quá nhiệt hơi hút. 1 – 2 : Nén đoạn nhiệt cấp hạ áp từ po đến pk. 2 – 3 : làm mát hơi quá nhiệt hạ áp xuống đường bão hoà x = 1. 3 – 4 : Nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ ptg đến pk. 4 – 5 : Làm mát ngưng tụ và quá lạnh lỏng trong bình ngưng. 5 – 7 : Tiết lưu từ áp suất pk vào bình trung gian. 5 – 6 : Quá lạnh lỏng đẳng áp trong bình trung gian. 6 – 10 : Tiết lưu từ áp suất pk đến po. 10 – 1’ : Bay hơi thu nhiệt từ môi trường lạnh. Bảng 4.1: Bảng tổng hợp các thông số trên các điểm nút của chu trình. Điểm nút t(oC) p(MPa) i(kJ/kg) v(m3/kg) 1’ -30 0,12 1723 0,96 1 -20 0,12 1748 1 2 75 0,47 1945 - 3 º 8 2 0,47 1762 0,27 4 110 1,83 1975 - 5’ 46 1,83 720 0,00147 5 41 1,83 690 - 6 7 1,83 533 - 7 2 0,47 690 - 9 2 0,47 509 - 10 -30 0,12 533 - 4.2.2 Tính toán chu trình lạnh. Năng suất lạnh riêng khối lượng: Năng suất lạnh riêng thể tích: Công nén riêng: Năng suất nhiệt riêng Hệ số lạnh: TÍNH NHIỆT CHO MÁY NÉN VÀ CHỌN MÁY NÉN Tính cho cấp thấp: Năng suất lạnh: qo = 1190 (kJ/kg). Q0 = 67,7 (kW) Lưu lượng hơi thực tế: Thể tích hút thực tế của máy nén hạ áp: Hệ số cấp máy nén hạ áp: Trong đó: Dpo = Dpk = 0,005Mpa Δptg=0,01 Mpa .[TL3-44] c: Tỷ số thể tích chết, c = 0,03.[TL1-183] m = 0,95 ¸ 1,1 đối với máy nén NH3, chọn m = 1. Þ Thể tích hút lý thuyết hạ áp: Công nén đoạn nhiệt: Hiệu suất chỉ thị: [tl1,217] Công suất chỉ thị: Công suất ma sát: Trong đó: pms: áp suất ma sát riêng, chọn pms = 0,06MPa.[TL1-218] Þ Công suất hữu ích trên trục máy nén: Công suất tiếp điện hạ áp: Trong đó: htd: Hiệu suất truyền động, htd = 0,95 hel : Hiệu suất động cơ điện, hel = 0,95 Tính cấp cao áp: Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cao áp: [TL1.240] Thể tích hút thực tế của máy nén: Hệ số cấp máy nén cao áp: Trong đó: Dpo = Dpk = 0,005 MPa c: Tỷ số thể tích chết, c = 0,03 m = 1. Thể tích hút lý thuyết cao áp: Công nén đoạn nhiệt: Hiệu suất chỉ thị: Công suất chỉ thị: Công suất ma sát: Trong đó: pms: áp suất ma sát riêng, chọn pms = 0,06MPa. Công suất hữu ích trên trục máy nén: Công suất tiếp điện cao áp: Trong đó: htd: Hiệu suất truyền động, htd = 0,95. hel : Hiệu suất động cơ điện, hel = 1. Công suất cao áp và hạ áp: Nhiệt thải ra ở bình ngưng: Nếu có cả tổn thất: 4.3.5 Chọn máy nén: Chọn máy nén piston MYCOM hai cấp của hãng Mayekawa, Nhật. Ở điều kiện tk= 460C, Q0 = 67,7 kW. Cứ tk tăng 10C thì năng suất lạnh giảm khoảng 4%, vì vậy chọn máy nén có năng suất lạnh : (kW) = 74631 kcal/h Tra bảng thông số kĩ thuật của máy nén MYCOM [TL1,223], chọn máy nén hai cấp N42B, có các thông số: - Số xilanh ……………………: 4+2. - Đường kính xi lanh …………: 130 mm - Khoảng chạy piston…..……..: 100 mm - Tốc độ tối đa, vg/ph ………...: 1000 v/ph. - Năng suất lạnh đạt được..........: 79,7 kcal/h - Công suất trên trục…………...: 46 kW - Thể tích quét. …………….... : 477,8 m3/h Hình 4.3 Máy nén N42B 4.3.6 Chọn động cơ: Ne= 46 kW Nđấu dây = Nđộng cơ = Nđấu dây × 2 = 51,1×2 = 102,2 (kW) TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT. Vai trò, vị trí và đặc điểm của các thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống lạnh: Trong hệ thống lạnh thì các thiết bị trao đổi nhiệt chiếm một tỷ lệ rất lớn về khối lượng (52 – 68%) và thể tích (45 – 62%) của toàn bộ hệ thống. Trong đó, hầu hết các hệ thông lạnh đều cần có hai thiết bị trao đổi nhiệt quan trọng nhất là thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi. Khối lượng kim loại để chế tạo các thiết bị trao đổi nhiệt cũng chiếm một tỷ lệ rất lớn trong hệ thống. Các thiết bị trao đổi nhiệt có ảnh hưởng rất lớn tới các đặc tính năng lượng của máy lạnh. Do bề mặt trao đổi nhiệt của các thiết bị không thể quá lớn nên nhiệt độ ngưng tụ tk trong máy lạnh phải cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh, và nhiệt độ sôi t0 phải thấp hơn nhiệt độ của môi trường cần làm lạnh. Các trị số chênh lệch nhiệt độ Dtk và Dt0 này gây nên độ không thuận nghịch bên ngoài của chu trình nhiệt động và dẫn tới tổn thất năng lượng. Thiết bị ngưng tụ. Khái niệm: Thiết bị ngưng tụ dùng để truyền nhiệt lượng của tác nhân nhiệt ở nhiệt độ cao cho môi trường của chất giải nhiệt. Hơi môi chất đi vào thiết bị ngưng tụ thường là hơi quá nhiệt, cho nên trước tiên nó phải được làm lạnh đến nhiệt độ bão hoà rồi đến quá trình ngưng tụ, sau cùng là bị quá lạnh vài độ trước khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ. Đối với hệ thống lạnh chỉ có một máy nén, việc tính toán thiết bị ngưng tụ phù hợp với việc tính máy nén của chu trình lạnh. Song với hệ thống lạnh có nhiều máy nén và nhiều nhiệt độ sôi khác nhau thì việc tính thiết bị ngưng tụ được tính chung cho cả hệ thống. Phân loại: Có nhiều cách để phân loại thiết bị ngưng tụ. Dựa vào dạng của môi trường làm mát, có thể chia các thiết bị ngưng tụ thành 4 nhóm: Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước – không khí. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng môi chất sôi hay các sản phẩm công nghệ. Dựa theo đặc điểm của quá trình ngưng tụ môi chất, có thể chia thiết bị ngưng tụ thành 2 nhóm: Thiết bị ngưng tụ có môi chất ngưng ở bề mặt ngoài của bề mặt trao đổi nhiệt. Thiết bị ngưng tụ có môi chất ngưng trên bề mặt trong của của bề mặt trao đổi nhiệt. Dựa theo đặc điểm quá trình chảy của môi trường làm mát qua bề mặt trao đổi nhiệt có thể chia thành các nhóm: Thiết bị ngưng tụ có môi trường làm mát tuần hoàn tự nhiên. Thiết bị ngưng tụ có môi trường làm mát tuần hoàn cưỡng bức. Thiết bị ngưng tụ có tưới chất lỏng làm mát. Yêu cầu đề bài : bình ngưng ống chùm vỏ bọc nằm ngang. Xác định diện tích bề mặt truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ: Tính hiệu số nhiệt độ trung bình logarit: Trong đó: eDt: là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, chọn eDt = 0,98. tW1 F t0C tk = 380C tW2 Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa F và t0 tW1: nhiệt độ nước vào bình ngưng, tW1 = 360C. tW2: nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng, tW2 = 410C. Þ Þ Từ bảng hệ số truyền nhiệt k thực nghiệm của thiết bị ngưng tụ ống chùm vỏ bọc nằm ngang ta có:  k = 700 ¸ 1000 W/m2K [TL3,62] Giả sử chọn k = 800 W/m2K Từ phương trình truyền nhiệt: Trong đó: : phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ tính đến tổn thất, = 98,9 (kW). F: diện tích bề mặt trao đổi nhiệt (m2). Þ Chọn ống truyền nhiệt là ống thép C20, kí hiệu 20A (Ф27×3 mm) [TL2,409] - Đường kính trong là: dT = 21 (mm). - Đường kính ngoài là: dN = 27 (mm). - Bề dầy ống: dthép = 3 (mm) = 0,003(m). - Hệ số dẫn nhiệt của thép: lthép = 50 W/mK Từ biểu thức: (n: là số ống của thiết bị ngưng tụ). Chiều dài ống L = 4 (m) Þ (ống) - Chọn n = 66 ống. - Chọn số lối nước tuần hoàn là: 2 Vậy số ống trong một lối là: ống. Nước vào Nước ra Hơi Hình 4.4: Thiết bị ngưng tụ Lưu lượng khối lượng nước tuần hoàn: Trong đó: G: lưu lượng khối lượng nước tuần hoàn (kg/s). C: nhiệt dung riêng của nước, C = 4,186 kJ/kg độ Þ Lưu lượng thể tích nước tuần hoàn: r: khối lượng riêng của nước, r = 1000 (kg/m3). Vận tốc nước đi trong ống: Trong đó: : tiết diện ngang của ống trao đổi nhiệt. Xác định hệ số tỏa nhiệt của nước và vách trong ống: Từ các thông số: Kích thước xác định: di = dT = 0,021 (m). > 50 Tra bảng phụ lục 7: [TL2,448], nội suy ta được các thông số của nước ở nhiệt độ 38,50C như sau: λ= 0,63245 W/mK ν= 0,6809.10-6 m2/s ρ= 992,7 kg/m3 Pr= 4,476 (W/mK) Xác định hệ số tỏa nhiệt của môi chất và vách ngoài ống: Hệ số tỏa nhiệt của NH3 khi ngưng được tính theo công thức: [TL2,278] Δi- hiệu entanpi NH3 trước và sau khi ngưng, Δi=1076 kJ/kg ρ- khối lượng riêng của NH3, ρ=569,6 kg/m3 λ- hệ số dẫn nhiệt của NH3, λ=0,4273 W/m.K ν- độ nhớt của NH3, ν=0,2076.10-6 m2/s θ – độ chênh lệch nhệt độ ngưng tụ và vách ống θ = tk – tw = 2÷30C, chọn θ = 20C Ψ’h - _ hệ số hiệu chỉnh sự thay đổi tốc độ dòng hơi và màng nước từ trên xuống. Trong đó: g – gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 dng- đường kính ngoài ống, dng = 0,027 m (W/mK) Hệ số truyền nhiệt thực: (m2K/J)(là trở nhiệt do cáu cặn và dầu lấy từ thực nghiệm. (m2K/J) Þ (W/m2K) So sánh: không thỏa mãn, như vậy ta phải tính lại. Chọn lại kc = 900 (W/m2K) Khi đó diện tích bề mặt là: Số ống của thiết bị: (ống) Chọn n = 60 ống, chọn 4 lối Số ống trong một lối: ống. Vận tốc nước đi trong ống: Hệ số tỏa nhiệt của nước và vách trong ống: (W/mK) Xác định lại hệ số tỏa nhiệt của NH3 g – gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 dng- đường kính ngoài ống, dng = 0,027 m (W/mK) Hệ số truyền nhiệt thực: (W/m2K) So sánh: Như vậy việc tính toán và chon ở trên là thỏa mãn. Kết luận: thiết bị ngưng tụ sau khi tính lại có các thông số sau: Hệ số truyền nhiệt: kt= 892 W/m2K Diện tích trao đổi nhiệt: F = 15,5 (m2). Số ống: n = 60 ống, mỗi ống dài 4m, Ф27×3 mm Số lối nước tuần hoàn: 4 Nước ra Hơi NH3 Số ống trong một lối: Z = 15 ống. Lỏng NH3 Nước vào Hình 4.5. Bình ngưng ống chùm vỏ bọc nằm ngang Thiết bị bay hơi Khái niệm Thiết bị bay hơi là một thiết bị trao đổi nhiệt trong đó môi chất lạnh lỏng hấp thụ nhiệt từ môi trường cần làm lạnh, sôi và hoá hơi. Sự truyền nhiệt trong thiết bị bay hơi được thực hiện qua vách ngăn. Cường độ trao đổi nhiệt phụ thuộc vào cường độ tỏa nhiệt về phía môi trường lạnh (không khí hoặc chất tải lạnh lỏng như nước muối …) và từ phía môi chất sôi, cũng phụ thuộc vào nhiệt trở của vách thiết bị, sự tỏa nhiệt từ phía không khí hay chất chất tải lạnh phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ chuyển động của nó. Trong quá trình làm việc, khả năng trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi giảm dần do có dầu đọng lại và ẩm ở dạng nước, tuyết hay băng do không khí lẫn vào. Phân loại Có nhiều cách để phân loại thiết bị bay hơi: Dựa vào tính chất của môi trường làm lạnh ta phân thiết bị bay hơi thành 2 nhóm chính: Thiết bị bay hơi để làm lạnh chất tải lạnh lỏng như nước, nước muối hay các chất lỏng giọt không đông cứng khác như sữa bia rượu vang (thiết bị bay hơi chuyên dùng). Thiết bị bay hơi để làm lạnh không khí. Trong loại này người ta chia thành: Bộ lạnh bay hơi trực tiếp (không khí tuần hoàn tự nhiên) và thiết bị làm lạnh không bay hơi trực tiếp (không khí tuần hoàn cưỡng bức). Dựa theo mức độ choán chỗ của môi chất lạnh lỏng trong thiết bị, các thiết bị bay hơi được chia thành: Thiết bị bay hơi kiểu ngập. Thiết bị bay hơi kiểu không ngập. Tính chọn thiết bị Kho lạnh được làm lạnh theo phương pháp làm lạnh trực tiếp và không khí được đối lưu cưỡng bức bằng quạt gió. Ở phần trước ta đã tính được nhiệt tải cho thiết bị bay hơi, đó chính là lượng nhiệt mà dàn bay hơi phải đủ khả năng mang đi để đảm bảo yêu cầu nhiệt độ trong kho. Diện tích dàn lạnh yêu cầu là: Chọn k = 40 W/m2K.[TL2,295] Dt = 120C: Hiệu nhiệt độ không khí trong phòng và nhiệt độ sôi của môi chất. Þ Năng suất lạnh mỗi dàn lạnh: (kW) Diện tích mỗi dàn: Trên thị trường hiện nay có nhiều loại dàn lạnh khác nhau Chọn dàn lạnh treo tường của hãng ECO Model: CTE 174H3 Năng suất lạnh: 8,81 kW Diện tích bề mặt: 4,6/47,4 (m2). Lưu lượng không khí: 4110 (m3/h). Dung tích ống: 8,06 dm3 Quạt gió: 3 bộ, đường kính 315mm, 285W, 230V/1/ 50Hz, 1,6A Khoảng thổi: 16 m Khối lượng: 57,7 kg Hình 4.6. Dàn lạnh CTE hãng ECO Diện tích trao đổi nhiệt thực tại dàn lạnh: 8×47,4 = 379,2 m2 Dung tích tổng của các dàn lạnh: 8,06 × 8= 64,5 lit TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ Tính chọn bình chứa cao áp Bình chứa cao áp được bố trí sau bình ngưng để chứa lỏng môi chất ở áp suất cao, giải phóng mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ. Duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu. Thiết bị được đặt sau bình ngưng và được cân bằng áp suất với bình ngưng bằng ống cân bằng hơi và lỏng. Theo quy định về an toàn thì bình chứa cao áp có sức chứa 60% môi chất của hệ thống. Khi vận hành chất lỏng của bình chứa cao áp khoảng 50% thể tích của bình. Sức chứa của bình chứa cao áp được tính theo công thức: Trong đó: Vd - Thể tích của thiết bị bay hơi. Vd = 64,5 (dm3) = 0,0645 (m3) 1,2 - hệ số an toàn. Vậy thể tích của bình chứa cao áp: (m3) Vậy ta chọn bình chứa cao áp ký hiệu 0,4PB. [TL1-278] Bảng 4.2: Các thông số của BCCA. Loại bình Kích thước, mm Dung tích, m3 Khối lượng, kg D x S L H 0,4PB 426 x 10 3620 570 0,4 410 Hình 4.7 Bình chứa cao áp 1.Vỏ bình; 2.Đường lỏng ra; 3.Đường lắp áp kế; 4.Đường hồi lỏng từ bộ xả khí 5.Đường tách khí; 6. Đường lắp van an toàn; 7.Đường cân bằng áp; 8.Đường lỏng vào; 9. Kính xem mức; 10.Đường xả dầu; 11.Đường xả cặn; 12.Chân đế. 4.5.2 Tính chọn tháp giải nhiệt Ta có năng suất nhiệt hệ thống là: Qk = 98,9 (kW). Quy năng suất nhiệt ra tấn lạnh ta có: Qk = 98,9 kW = 98,9×860 = 85054 kcal/h = = 21,81 tấn lạnh Vậy ta chọn tháp giải nhiệt RINKI kiểu FRK25. [TL1-318] Bảng 4.3: Các thông số của tháp giải nhiệt. Kiểu FRK Lưu lượng Kích thước (mm) Quạt gió Môtơ quạt Khối lượng (kg) Độ ồn, dBA L/s H D m3/ph kW Khô Ướt 25 5,4 1932 1400 200 760 0,75 97 290 55,0 . Hình 4.8. Tháp giải nhiệt www.rinkivn.vn/ 1. Động cơ quạt gió; 2. Vỏ tháp; 3. Chắn bụi nước; 4. Dàn phun nước; 5. Khối đệm; 6. Cửa không khí vào; 7. Bể nước; 8. Đường nước lạnh cấp để làm mát bình ngưng; 9. Đường nước nóng từ bình ngưng ra đưa vào dàn phun để làm mát xuống nhờ không khí đi ngược chiều từ dưới lên; 10. Phin lọc nước; 11. Phễu chảy tràn; 12. Van xả đáy; 13. Đường cấp nước với van phao; 14. Bơm nước; PI – áp kế; TI- Nhiệt kế. Chọn bơm cho tháp giải nhiệt. Ta có lưu lượng nước tuần hoàn là: Vn = 5,4 l/s =19,44 (m3/h) Chọn bơm nước nhãn hiệu Pedrollo NGA-1A, có các thông số: Bảng 4.4. Thông số bơm Pedrollo NGA-1A Kí hiệu Công suất (HP) Lưu lượng (m3/h) Cột áp (m) Động cơ Khối lượng (kg) Kích thước (inch) ống hút ống đẩy NGA-1A 1 19,5 8 Số pha Công suất (kW) 11,9 11/2” 11/2” 3 1,5 Hình 4.9. Bơm nước Pedrollo NGA-1A Bình trung gian Bình trung gian chỉ được sử dụng cho hệ thống lạnh 2 cấp, dùng để làm mát hơi môi chất ra sau máy nén thấp áp và để quá lạnh lỏng môi chất trước khi đi vào van tiết lưu bằng cách bay hơi một phần lỏng ở áp suất và nhiệt độ trung gian. Với chu trình hai cấp nén ở trên ta dùng loại bình trung gian ống xoắn. Nó được chọn theo đường kính hút vào của máy nén cấp cao, tốc độ hơi trung bình không quá 0,5 m/s, tốc độ lỏng trong ống xoắn 0,4 ¸0,7 m/s. Hệ số truyền nhiệt k = 580¸700 W/m2độ. [TL1-311] Đường kính ống hút được xác định theo công thức: w - Tốc độ môi chất trung bình, cho w = 0,7 m/s Vh – Thể tích hút của máy nén tầm caoVh = 0,02m3/s (m) = 200 (mm) Vậy ta chọn Bình trung gian 100ÕC3 có đường kính ống xoắn d = 200mm,  [TL1-312] Hơi nén tầm thấp vào Lỏng từ BCCA tới Về hút tầm cao Áp kế Đến bình tuần hoàn Kiểm tra vận tốc: (Thoả mãn) Hình 4.10. Bình trung gian ống xoắn Bình tuần hoàn. Thể tích bình tuần hoàn được xác định theo biểu thức: VTH = VDL.k2.k3.k4.k5.k6.k7 k2: hệ số tính đến sự điền đầy của dàn quạt. k2 = 0,7 k3: hệ số tính đến lượng lỏng tràn khỏi dàn. k3 = 0,3 k4: hệ số tính đến sức chứa ống góp và đường ống. k4 = 1,2 k5: hệ số tính đến sự điền đầy lỏng khi bình chứa làm việc để đảm bảo bơm hoạt động với bình chứa thẳng đứng. k5 = 1,55 k6: hệ số tính đến mức lỏng cho phép trong bình chứa thẳng đứng, k6 = 1,45 k7: hệ số an toàn. k7 = 1,2 VDL = 64,5lít = 0,0645 (m3): thể tích dàn bay hơi Þ VTH = 0,0645.0,7.0,3.1,2.1,55.1,45.1,2 = 0,044 (m3) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Vậy ta chọn bình tuần hoàn có thể tích tối thiểu là 0,044 (m3) 1. Ống lỏng từ van tiết lưu 2. Ống lỏng NH3 qua bơm và từ dàn bay hơi 3. Hơi NH3 từ dàn về 4. Ống lỏng và hơi từ dàn cần phá băng khi làm nóng hoặc thổi từ các thiết bị bay hơi về 5. Hơi về máy nén. 6. Van an toàn 7,8. Ống nối dự phòng. 9. Ống nối dến bơm tuần hoàn 10. Ống thủy 11. Đường dầu ra Hình 4.11. Bình tuần hoàn Tính chọn bơm dịch. Bơm dịch dùng để bơm dịch từ bình tuần hoàn vào dàn lạnh, tăng tốc độ của môi chất trong dàn lạnh, đồng thời tạo cột áp lớn khắc phục trở lực trên đường ống và trong dàn lạnh. Trong hệ thống lạnh có bơm tuần hoàn người ta sử dụng bơm điện kiểu kín để