Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho kho bảo quản sản phẩm thủy sản đông lạnh sức chứa 500 tấn tại Công ty TNHH Minh Đăng – Sóc Trăng

quản,0C ∆t0 – hiệu nhiệt độ giữa nhiệt độ sôi của môi chất lạnh và nhiệt độ không khí trong kho. Đối với dàn lạnh bay hơi trực tiếp ∆t0 = 8 ÷ 13oC. Chọn ∆t0 = 8oC. 2. Nhiệt độ ngưng tụ tk Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ. Do chọn thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước nên: tk= + ∆tk = 33+ 5 = 380C Trong đó: – là nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng,0C ∆tk – là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, thường lấy từ 3 ÷ 5oC. Việc chọn hiệu nhiệt độ ngưng tụ thực ra là bài toán tối ưu về kinh tế để giá thành một đơn vị lạnh là rẻ nhất. Nếu hiệu nhiệt độ ngưng tụ nhỏ, nhiệt độ ngưng tụ sẽ thấp năng suất lạnh tăng, điện năng tiêu tốn nhỏ nhưng tiêu hao nước nhiều và giá thành tiêu tốn nước tăng. Tôi chọn ∆tk=5oC. Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng có thể xác định theo công thức: tw2= tw1 + ∆tw =28 + 5 = 330C Trong đó: tw1– là nhiệt độ nước vào bình ngưng,0C ∆tw– là hiệu nhiệt độ nước vào và ra bình ngưng, thường lấy từ 2 ÷ 60C. Ta chọn Do điều kiện địa chất ở Sóc Trăng, nhiệt độ nước ngầm khoảng 370C nên nước ngầm được bơm lên bể chứa và được xử lý bằng cách giải nhiệt sơ bộ nhờ không khí. Nước sau khi giải nhiệt cấp cho bình ngưng khoảng 280C. 3. Nhiệt độ hơi hút Là nhiệt độ của hơi môi chất trước khi vào máy nén, nó bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất. Để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng, người ta bố trí bình tách lỏng và phải đảm bảo hơi hút vào máy nén nhất thiết là hơi quá nhiệt. Độ quá nhiệt ở từng loại máy nén và đối với từng loại môi chất khác nhau thì khác nhau. Với môi chất amoniac nhiệt độ hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi từ 5 ÷ 150C. Nghĩa là độ quá nhiệt hơi hút ∆th = 5 ÷ 150K là có thể đảm bảo an toàn cho máy làm việc. Chọn ∆th = 80C. Ta có: th = -28 + 8 = -200C Sự quá nhiệt hơi hút của máy lạnh Amoniac có thể đạt được bằng cách sau: - Quá nhiệt hơi hút ngay trong dàn lạnh khi sử dụng các loại van tiết lưu nhiệt. - Quá nhiệt do tổn thất lạnh trên đường ống từ thiết bị bay hơi về máy nén. 4. Nhiệt độ quá lạnh Nhiệt độ quá lạnh càng thấp thì năng suất lạnh càng lớn. Vì vậy, người ta cố gắng hạ thấp nhiệt độ quá lạnh xuống càng thấp càng tốt. Sự quá lạnh của môi chất lỏng trong chu trình mà ta tính toán ở đây sẽ được thực hiện như sau: một phần ở trong thiết bị ngưng tụ có nhiệt độ tql1 và sau đó phần lớn sẽ được quá lạnh ở trong ống xoắn ruột gà của bình trung gian có nhiệt độ tql2. Trong thiết bị ngưng tụ ta chọn là bình ngưng ống chùm vỏ bọc nằm ngang, nhiệt độ quá lạnh khi qua thiết bị trao đổi nhiệt ngược chiều cũng vẫn cao hơn nhiệt độ nước vào 3 ÷ 50C. Chọn ∆t = 50C. tql1 = t5 = tw1 + ∆t = 28 + 5 = 330C Nước đưa vào dàn ngưng, việc quá lạnh được thực hiện ngay trong thiết bị ngưng tụ bằng cách để mức lỏng ngập một số ống dưới cùng của dàn ống trong bình ngưng ống chùm. Nước cấp vào bình ngưng sẽ đi qua các ống này trước để quá lạnh lỏng sau đó mới lên các ống trên để ngưng tụ môi chất. Lỏng môi chất sau khi ra khỏi bình ngưng sẽ được chia làm hai phần: một phần nhỏ sẽ được tiết lưu để làm mát hơi nén tầm thấp, phần lớn môi chất sẽ được quá lạnh trong bình trung gian. Sau khi ra khỏi bình trung gian sẽ có nhiệt độ và được đưa đến tiết lưu vào dàn lạnh (lấy theo kinh nghiệm): tql2= t6 = ttg + 50C = 50C 3.3 CHU TRÌNH LẠNH 3.3.1 Chọn chu trình lạnh t0 = -280C " p0 = 1,3 Mpa tk = 380C " pk = 1,47 Mpa Tỷ số nén: > 9 Đối với máy nén piston tỷ số nén càng cao, thì hệ số cấp càng nhỏ, nhiệt độ cuối quá trình nén càng cao, nhất là đối với môi chất Amoniac. Như vậy tỷ số nén cao dẫn đến điều kiện làm việc không thuận lợi cho máy nén khi tỷ số nén lớn hơn 9 đối với môi chất NH3 phải chuyển chu trình một cấp nén sang hai cấp nén có làm mát trung gian. Việc chọn máy nén 1 cấp nén hay 2 cấp nén là một bài toán tối ưu về kinh tế. Do yêu cầu đảm bảo an toàn cho máy nén trong quá trình làm việc, để tránh những điều kiện làm việc không thuận lợi cho máy nén và thiết bị, tôi quyết định chọn máy nén 2 cấp. Yêu cầu đối với việc chọn chu trình: + Sử dụng máy nén 2 cấp + Môi chất lạnh Amoniac NH3 + Nhiệt độ ngưng tụ tk = 380C + Nhiệt độ sôi t0 = -280C Trong các chu trình máy lạnh, sau khi phân tích ưu nhược điểm của mỗi chu trình tôi chọn chu trình 2 cấp bình trung gian có ống xoắn ruột gà. Ta có: Ptg = " ttg = 00C 3.3.2 Sơ đồ và chu trình biểu diễn trên đồ thị lgp-i 5’ Hình 3-1 Chu trình 2 cấp nén bình trung gian có ống xoắn - Nguyên lý hoạt động: Hơi môi chất sinh ra ở thiết bị bay hơi có nhiệt độ t0, áp suất p0 có trạng thái 1’ và được quá nhiệt do: qua nhiệt trong thiết bị bay hơi nhờ van tiết lưu nhiệt và do tổn thất trên đường ống hút từ dàn lạnh về máy nén đến trạng thái quá nhiệt 1 có nhiệt độ th, po và được máy nén tầm thấp hút về và được đẩy vào bình trung gian. Ở bình trung gian thì hơi quá nhiệt 1 sẽ được làm mát về trạng thái hơi bão hoà khô 3 do hoà trộn với lượng hơi ẩm 7 và được máy nén tầm cao hút về, được nén đến trạng thái 4 đưa vào bình ngưng. Ở bình ngưng thì môi chất được làm mát và ngưng tụ nhờ nước. Môi chất được quá lạnh ngay trong thiết bị ngưng tụ từ trạng thái 5’ đến 5. Sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ vào bình chứa cao áp thì môi chất lỏng chia làm hai nhánh: một nhánh nhỏ đi qua van tiết lưu thứ nhất vào bình trung gian để làm mát hơi về máy nén tầm cao xuống trạng thái hơi bão hoà khô 3. Còn nhánh chính được dẫn qua ống xoắn của bình trung gian, được quá lạnh từ trạng thái 5 đến 6. Sau đó vào van tiết lưu thứ hai, tiết lưu xuống nhiệt độ t0, áp suất p0 để cấp cho dàn bay hơi. Như vậy môi chất lạnh được tuần hoàn trong hệ thống. Nếu thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn là lý tưởng thì nhiệt độ ra khỏi ống xoắn (t6) phải bằng nhiệt độ trung gian(ttg). Nhưng thực tế có tổn hao không thuận nghịch nên nhiệt độ quá lạnh bao giờ cũng lấy lớn hơn nhiệt độ trung gian từ (3 ÷ 5)0C. Ta chọn 50C. - Các quá trình của chu trình: + 1’ – 1: quá nhiệt hơi hút về máy nén hạ áp. + 1 – 2: nén đoạn nhiệt cấp hạ áp từ p0 lên ptg. + 2 – 3: làm mát hơi nén hạ áp. + 3 – 4: nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ ptg lên pk. + 4 – 5: làm mát ngưng tụ, quá lạnh trong thiết bị ngưng tụ. + 5 – 7: tiết lưu từ pk về ptg để làm mát hơi nén hạ áp và quá lạnh môi chất trong ống xoắn. + 5 – 6: quá lạnh lỏng đẳng áp trong bình trung gian. + 6 – 10: tiết lưu từ pk về p0 cấp cho dàn bay hơi. + 10 – 1’: bay hơi thu nhiệt của môi trường lạnh. 3.3.3 Tính toán chu trình hai cấp bình trung gian có ống xoắn. 1. Xác định các thông số trạng thái các điểm nút của chu trình Ta lấy t6 = t9 + 50C Tra trên đồ thị lgP-i của môi chất NH3 cho chu trình 2 cấp, bình trung gian có ống xoắn ta có: Bảng 3-6 Các thông số trạng thái tại các điểm nút của chu trình. Điểm nút t0 (0C) P (MPa) i (kj/kg) v (m3/kg) Trạng thái 1’ -28 0,13 1420 Hơi bão hoà khô 1 -20 0,13 1435 0,92 Hơi quá nhiệt 2 60 0,43 1585 0,35 Hơi quá nhiệt 3=8 2 0,43 1455 0,28 Hơi bão hoà khô 4 92 1,47 1640 0,12 Hơi quá nhiệt 5’ 38 1,47 370 Lỏng 5 33 1,47 350 0,005 Lỏng 6 5 1,47 230 Lỏng 7 0 0,43 350 Bão hòa ẩm 9 0 0,43 200 Lỏng 10 -28 0,13 230 Bão hòa ẩm 2. Năng suất lạnh riêng q0: q0 = i1’ – i10 = 1420 – 230 = 1190 kj/kg 3. Năng suất lạnh riêng thể tích qv: qv = q0/v1 = 1190/0,92 = 1293,4 kj/m3 4. Công nén riêng l: Trong đó: m1 - lưu lượng khối lượng môi chất qua máy nén hạ áp m3 - lưu lượng khối lượng môi chất qua máy nén cao áp 5. Hệ số lạnh: 3.4 TÍNH CHỌN MÁY NÉN VÀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 3.4.1 Tính toán phía hạ áp Năng suất lạnh riêng: q0 = 1190 kj/kg Lưu lượng môi chất thực tế qua máy nén hạ áp m1: kg/s Thể tích thực tế của máy nén hạ áp: VttHA =m1×v1 =0,033×0.92=0,03m3/s Hệ số cấp của máy nén hạ áp: Thể tích lý thuyết: Công nén đoạn nhiệt: NsHA = m1.l1 = m1(i2 – i1) = 0,033(1585 - 1435) = 4,95 KW Công suất chỉ thị: là công nén thực hiện do quá trình nén lệch khỏi quá trình nén đoạn nhiệt lý thuyết. Trong đó: là hiệu suất chỉ thị được tính theo công thức: Với b là hệ số thực nghiệm, ta lấy: b = 0,001 Với T0, Ttg - nhiệt độ sôi và trung gian tuyệt đối của môi chất. Công suất ma sát: là công ma sát sinh ra do sự ma sát trong các chi tiết chuyển động của máy nén, công suất này phụ thuộc vào kích thước và cường độ hoạt động của máy nén. Trong đó Pms là áp suất ma sát riêng. Với máy nén NH3 thì: Pms = (0,049 ÷ 0,069) MPa, ta chọn Pms = 0,059 MPa = 59 KPa Công suất hữu ích trên trục của máy nén: NeHA = NmsHA + NiHA = 1,77+ 5,69 =7,46 kW 3.4.2 Tính toán phía cao áp Lưu lượng môi chất thực tế qua máy nén cao áp: m3 Cân bằng enthalpy ở bình trung gian ta có: (m3-m1)i7 + m1i5 +m1i2 = m3i3 +m1i6 → →kg/s Thể tích hút thực tế cao áp: VttCA= m3. v3=0,04.0,28=0,011m3/s Hệ số cấp nén phía cao áp : Thể tích hút lý thuyết cao áp: m3/s Công nén đoạn nhiệt phía cao áp: NsCA = m3l2 = 0,04.(1640 – 1455) = 7,4 kW Công suất chỉ thị: kW Trong đó: - hiệu suất chỉ thị phía cao áp được xác định theo công thức: Công suất ma sát phía cao áp (NmsCA): là công sinh ra trong các chi tiết chuyển động của máy nén, suất này phụ thuộc vào kích thước và cường độ của máy nén. NmsCA = VttCA.Pms = 0,011.59 = 0,649 kW Trong đó: Pms – áp suất ma sát riêng, với máy nén amoniac ta chọn Pms = 59 KPa. Công suất hữu ích phía cao áp: NeCA = NiCA + NmsCA = 8,5 + 0,649 =9,15 kW Tổng công suất hữu ích cao áp và hạ áp: Ne = NeCA + NeHA = 9,15 + 7,46 = 16,61 kW Tổng công suất điện cao áp và hạ áp: kW Trong đó: - hiệu suất truyền động của khớp, đai,… ta lấy = 0,95 - hiệu suất động cơ lắp đặt, chọn = 0,9 Chọn công suất động cơ Ndc: Được xác định như sau: Ndc = (1,1÷2,1)Nel = 1,3.19,4 = 25,22 kW Để đảm bảo an toàn cho hệ thống lạnh trong quá trình làm việc ta chọn hệ số an toàn là 1,3. Nhiệt thải của thiết bị ngưng tụ Qk: Qk = m3.l3 = m3(i4 – i5) = 0,04(1640 - 350) = 51,6 kW 3.4.3 Tính chọn máy nén và thiết bị trao đổi nhiệt 1. Chọn máy nén Qua việc tính toán nhiệt tải kho lạnh ở chương III, ta xác định được nhiệt tải của máy nén Q0MN = 39,6 kW. Đây chính là năng suất lạnh mà máy nén cần phải đạt được để bảo đảm duy trì được nhiệt độ kho lạnh ở điều kiện thiết kế. Với chế độ làm việc như sau: + Máy nén 2 cấp + Môi chất lạnh amoniac NH3 + Nhiệt độ ngưng tụ tk = 380C + Nhiệt độ sôi môi chất t0 = -280C + kW, Ndc = 25,2 Kw Tra phần mềm chọn máy hãng Mycom, tôi chọn 2 máy nén Mycom 2 cấp có kí hiệu N42A với các thông số sau: Bảng 3-7 Thông số kỹ thuật của máy nén MYCOM N42A Kí hiệu Pittong và S, mm Số xi lanh Tốc độ (v/ph) Thể tích quét, (m3/h) Q0 (kW) Ne (kW) N42A 95x76 4+2 1000 193,9 35,4 17,3 Hình 3-2 Máy nén MYCOM N42A 2. Tính chọn thiết bị ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ trong hệ thống lạnh là các thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt, trong đó môi chất lạnh có áp suất cao, nhiệt độ cao sau máy nén được làm mát bằng không khí, nước hay chất lỏng nhiệt độ thấp khác để ngưng tụ thành lỏng. Quá trình ngưng tụ luôn kèm theo hiện tượng tỏa nhiêt, nói cách khác nếu không được làm mát liên tục thì quá trình ngưng tụ sẽ dừng lại, mục đích biến hơi môi chất lạnh thành lỏng cũng không thực hiện được. Mặt khác trong thiết bị ngưng tụ nếu áp suất của môi chất lạnh không thay đổi thì nhiệt độ ngưng tụ sẽ giữ không đổi. Chế độ làm việc của thiết bị ngưng tụ trong hệ thống lạnh cũng có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc và đặc tính năng lượng của toàn thể hệ thống. Do bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị không thể quá lớn nên nhiệt độ ngưng tụ tk trong máy phải cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh. Chính trị số độ chênh lệch nhiệt độ này đã gây nên độ không thuận nghịch bên ngoài và dẫn tới tổn thất năng lượng. Như vậy xuất hiện bài toán tối ưu về kinh tế - kỹ thuật trong việc lựa chọn thiết bị ngưng tụ. Khi tăng trị số độ chênh lệch nhiệt độ thì tổn thất năng lượng và chi phí vận hành tăng nhưng bề mặt của thiết bị ngưng tụ lại giảm đi, kết quả vốn đầu tư sẽ giảm. Ngược lại nếu chọn thiết bị ngưng tụ với độ chênh lệch nhiệt độ nhỏ thì tổn thất năng lượng nhỏ, chi phí vận hành giảm nhưng thiết bị lại lớn dẫn đến vốn đầu tư ban đầu tăng. Quá trình ngưng tụ môi chất amoniac là quá tình ngưng màng, do vậy việc xác định cường độ trao đổi nhiệt phải tính tới nhiệt trở của màng chất ngưng. Để tăng cường trao đổi nhiệt khi ngưng tụ ta phải tìm cách tạo ra dòng chảy rối, phá vỡ và tách màng chất ngưng khỏi bề mặt đổi nhiệt. Vì vậy việc áp dụng các biện pháp để giảm bớt tổn thất ở thiết bị ngưng tụ sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao cho toàn hệ thống. Tính thiết bị ngưng tụ: - Chọn kiểu thiết bị thiết kế và chế độ làm việc của nó. Tôi chọn: thiết bị ngưng tụ kiểu ống chùm vỏ bọc nằm ngang sử dụng cho môi chất NH3 giải nhiệt bằng nước qua tháp giải nhiệt với các chế độ làm việc là: Nhiệt độ nước vào bình ngưng tw1 = 280C Nhiệt độ nước ra bình ngưng tw2 = 330C Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất tk = 380C - Tính diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ. Được xác định theo công thức: , m2 Trong đó: K - hệ số truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ, W/m2K. Với bình ngưng ống chùm vỏ bọc amoniac nằm ngang thì K = 700 ÷ 1000 W/m2K, ta chọn K = 700 W/m2K. Qk - phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ, kW - độ chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa môi chất và môi trường làm mát, 0K. Được xác đinh theo công thức: Với : - hiệu nhiệt độ lớn nhất, = tk – tw1 = 38 - 28 = 10K - hiệu nhiệt độ nhỏ nhất, = tk – tw2 = 38 – 33 = 5K Khi đó: Chọn bình ngưng tụ do hãng Guentner (Đức) có kiểu AK – 25,20 với các thông số như sau: Bảng 3-8 Thông số kỹ thuật của bình ngưng của hãng Guentner Kiểu Qk kW V m3/h bar Aa m2 D1 mm L mm L1 mm B mm H mm VMR dm3 VRR dm3 M kg AK – 25,20 57,1 9,8 0,21 11,3 273 2000 2250 360 680 70 40 220 Cấu tạo và hoạt động của bình ngưng Guentner. Hơi quá nhiệt từ máy nén được đưa vào bình ngưng theo đường ống 1 vào điền đầy vào không gian giữa các ống, tỏa nhiệt cho nước làm mát đi trong ống thành phần và ngưng tụ lại. Lỏng được lấy ra ở phía dưới bình ngưng theo ống 2 và đổ vào bình chứa cao áp. Nhiệt độ nước vào và ra khỏi bình ngưng chênh lệch khoảng 5 ÷ 60C do trao đổi nhiệt với hơi môi chất. 1 2 5 6 4 3 8 7 Hình 3-3 Bình ngưng ống chùm vỏ bọc nằm ngang NH3 hãng Guntner Hơi NH3 từ thiết bị ngưng tụ Lỏng sau ngưng tụ Nối van an toàn Áp kế Nước vào làm mát bình ngưng Nước ra khỏi bình ngưng Đường cân bằng áp suất với bình ngưng Tách khí không ngưng 3. Chọn thiết bị bay hơi Thiết bị bay hơi có nhiệm vụ hóa hơi gas bão hòa ẩm sau tiết lưu đồng thời làm lạnh môi trường cần làm lạnh. Như vậy cùng với thiết bị ngưng tụ, máy nén, thiết bị tiết lưu thì thiết bị bay hơi là một trong những bộ phận quan trọng không thể thiếu trong hệ thống lạnh. Quá trình làm việc của thiết bị bay hơi ảnh hưởng tới thời gian và hiệu quả làm lạnh. Vì vậy dù hệ thống trang bị tốt đến đâu nhưng thiết bị bay hơi làm việc kém hiệu quả thì tất cả trở nên vô ích. Do đó cần chọn thiết bị bay hơi phù hợp cho hệ thống, có diện tích phù hợp với diện tích yêu cầu. Tôi chọn dàn bay hơi đối lưu không khí cưỡng bức của hãng Guentner xả tuyết bằng điện trở. Với yêu cầu làm việc: + Năng suất lạnh kW + Nhiệt độ bay hơi t0 = -280C Chọn 3 dàn lạnh, mỗi dàn 3 quạt của hãng Guentner có ký hiệu: Type – 046B/37. H L 3 4 1 2 B 5 1- Quạt thổi 2 - Máng nước ngưng 3 - Ống gas vào 4 - Ống gas ra 5 - Ống thoát nước ngưng Hình 3-4 Cấu tạo dàn lạnh của hãng Guentner Bảng 3-9 Thông số kỹ thuật của dàn lạnh Guentner Type 046B/37 Type Q0 kW F m2 V m3/h Tầm thổi, m L mm B mm H mm Inlet mm Outlet mm M kg 046B/37 13,4 101,9 13500 17 2876 685 665 21,3 48,3 168 Hình 3-5 Dàn lạnh của hãng Guentner 4. Chọn van tiết lưu màng cân bằng ngoài Van tiết lưu là bộ phận chính trong hệ thống lạnh, nó có nhiệm vụ tiết lưu lỏng môi chất ở áp suất cao, nhiệt độ cao xuống áp suất thấp và nhiệt độ bay hơi thấp. Nó còn có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng môi chất cấp vào thiết bị bay hơi. Van tiết lưu cân bằng ngoài thường sử dụng cho hệ thống lạnh thiết bị bay hơi có trở lực lớn. Việc chọn van tiết lưu phải dựa vào các thông số sau: + Nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ. + Năng suất lạnh Q0. + Loại môi chất làm việc trong hệ thống lạnh. Ở đây tôi quyết định chọn van tiết lưu cân bằng ngoài của hãng Danfoss cho hệ thống. Với các thông số sau: + Môi chất lạnh sử dụng: NH3 + Năng suất lạnh: Q0 = 39,6 kW + Nhiệt độ bay hơi t0 = -280C + Nhiệt độ ngưng tụ tk = 380C Độ giáng áp qua van tiết lưu là bar Với - tổn thất áp suất trên đường ống, khoảng 0,5 bar. Tra trong catolog của hãng Danfoss ta chọn 3 van tiết lưu màng cho 3 dàn lạnh có kí hiệu TEA 20-5. Bảng 3-10 Thông số của van tiết lưu nhiệt cân bằng của Danfoss Type t0, oC , bar Công suất,kW TEA 20-5 -30 14 13,7 Pt tqn 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 5 Pt P0 1 - Bầu cảm biến 2 - Ống mao 3 - Màng xếp 4 - Đường cân bằng áp với dàn lạnh 5 - Kim phun 6 - Tiết lưu vào dàn lạnh 7 - Nắp chụp 8 - Vít điều chỉnh 9 - Lò xo 10 - Dịch từ bình chứa cao áp vào 11 - Phin lọc 12 - Ty van 1 Hình 3-6 Nguyên lý cấu tạo van tiết lưu màng cân bằng ngoài ` Hình 3-7 Van tiết lưu màng cân bằng ngoài TEA 20-5 của hãng Danfoss Hình 3-8 Kích thước van TEA 20-5 Ngoài ra trong hệ thống còn sử dụng các van tiết lưu vào bình trung gian, van tiết lưu vào bình tách khí không ngưng ta sử dụng van tiết lưu tay điều chỉnh nhờ đóng mở van điện từ. 3.4.4 Chọn các thiết bị khác của hệ thống lạnh 1. Chọn bình chứa cao áp Công dụng: Bình chứa cao áp được bố trí ngay sau bình ngưng tụ, dùng để chứa lỏng môi chất ở áp suất cao, nhiệt độ cao giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ, duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu. Nó được đặt ngay dưới bình ngưng và được cân bằng áp suất với bình ngưng bằng các đường cân bằng hơi và lỏng. Nó có tác dụng chứa toàn bộ lượng gas trong hệ thống khi cần sửa chữa bảo dưỡng. Cấu tạo bình chứa cao áp: Bình chứa cao áp nằm ngang cho môi chất ammoniac là một hình trụ nằm ngang. Bình chứa cao áp được thiết kế để đảm bảo áp suất làm việc là 1,8MPa. 7 6 8 9 5 3 4 2 1 10 Hình 3-9 Cấu tạo bình chứa cao áp 1 - Đường cân bằng áp suất với bình ngưng; 2 - Đường nối với thiết bị tách khí không ngưng; 3 - Van an toàn ; 4 - Đồng hồ áp kế; 5 - Đường lỏng từ bình ngưng xuống; 6 - Đường lỏng từ bình tách khí không ngưng về; 7 – Đường cấp dịch,tiết lưu vào bình tách khí không ngưng; 8 - Kính xem gas; 9 - Xả dầu; 10 - Ống xả đáy Tính toán bình chứa cao áp: Theo quy định về an toàn thì sức chứa của bình chứa cao áp phải đạt 30% sức chứa của toàn bộ hệ thống bay hơi (bao gồm tất cả các tổ dàn và thiết bị làm lạnh không khí) đối với hệ thống cấp môi chất từ trên xuống. Ở đây ta sử dụng phương pháp cấp dịch tiết lưu trực tiếp vào dàn bay hơi - cấp dịch từ trên xuống. Thể tích bình chứa cao áp được xác định theo công thức sau: ,m3 Với VBH – dung tích hình học của hệ thống bay hơi, m3 Thể tích của dàn bay hơi chính là thể tích phần trong của toàn bộ ống thép mà môi chất chứa trong đó. Theo tính toán dàn bay hơi: + Dàn bay hơi gồm 12 ống, mỗi ống dài 2,5m + Gồm 6 dãy ống Chiều dài tổng của ống thép trong 3 dàn lạnh là L = 600 m Ta có Theo kinh nghiệm thì lượng gas chứa trong dàn lạnh bằng 30% lựợng gas của toàn hệ thống. Do yêu cầu bình chứa cao áp phải chứa được toàn bộ lượng gas của hệ thống trong khi sửa chữa và bảo dưỡng. Vậy chọn bình chứa cao áp nằm ngang loại 0,75PB, [TL2,310] với các thông số sau: Bảng 3-11 Thông số kỹ thuật của bình chứa cao áp 0,75PB Loại bình DxS mm L mm H mm Thể tích m3 Khối lượng kg 0.75PB 600x8 3190 500 0,75 430 2.Chọn bình trung gian ống xoắn Công dụng: Công dụng chính của thiết bị làm mát trung gian là làm mát trung gian các cấp nén trong hệ thống lạnh máy nén nhiều cấp. Ở đây ta sử dụng thiết bị làm mát trung gian là bình trung gian đặt đứng có ống xoắn ruột gà. Bình trung gian có ống xoắn ruột gà ngoài việc sử dụng để làm mát trung gian, bình còn có thể sử dụng để: + Tách dầu cho dòng gas đầu đẩy máy nén cấp 1. + Tách lỏng cho gas hút về máy nén cấp 2. + Quá lạnh cho lỏng trước khi tiết lưu vào dàn lạnh nhằm giảm tổn thất tiết lưu. 3 2 4 6 1 15 12 13 14 11 9 7 10 V1 V2 V1 V2 5 Cấu tạo bình trung gian: Hình 3-10 Cấu tạo bình trung gian ống xoắn 9 - Hồi lỏng 10 – Xă đáy, hồi dầu 11 - Chân bình 12 – Tấm bạ 13 – Thanh đỡ 14 - Ống góp lắp van phao 15 - Ống lắp van an toàn, áp kế 1 – Hơi hút về máy nén áp cao 2 – Hơi nén tầm thấp vào 3 - Tiết lưu vào 4 – Cách nhiệt bình trung gian 5 – Nón chắn 6 - Lỏng ra 7 - Ống xoắn ruột gà 8 - Lỏng vào Bình trung gian có cấu tạo hình trụ, có chân cao, bên trong bình bố trí ống xoắn làm lạnh dịch lỏng trước tiết lưu. Bình có trang bị hai công tắc phao khống chế mức dịch, các công tắc phao được nối vào ống góp 14 để lấy tín hiệu. Công tắc phao trên V1 bảo vệ mức dịch cực đại của bình, nhằm ngăn ngừa lỏng hút về máy nén cao áp. Khi mức lỏng trong bình dâng cao đạt mức cho phép, công tắc phao tác động đóng van điện từ 3 cấp dịch vào bình. Công tắc phao phía dưới V2 khống chế mức dịch cực tiểu nhằm đảm bảo các ống xoắn luôn ngập trong dịch lỏng. Khi mức dịch dưới hạ xuống thấp quá mức cho phép, công tắc phao V2 tác động mở van điện từ cấp dịch cho bình. Ngoài công tắc phao, bình còn được trang bị van an toàn và đồng hồ áp suất lắp ở phía trên thân bình. Hoạt động: Gas từ máy nén cấp 1 đến bình được dẫn sục vào khối lỏng có nhiệt độ thấp và trao đổi nhiệt một cách nhanh chóng. Phần cuối ống đẩy 2, người ta khoan nhiều lỗ nhỏ để hơi sục ra xung quanh đều hơn. Phía trên thân bình có các nón chắn có tác dụng chắn không cho lỏng hút lên phía trên để tránh hiện tượng hút lỏng về của máy nén tầm cao. Dòng lỏng tiết lưu hòa trộn với hơi quá nhiệt cuối quá trình nén tầm thấp, trước khi dưa vào bình. Ống hơi hút về máy nén cấp 2 được bố trí nằm phía trên các nón chắn. Bình trung gian được bọc cách nhiệt, bên ngoài cùng bọc lớp tôn bảo vệ. Tính toán bình trung gian: Tính toán bình trung gian bao gồm: + Ta tính diện tích truyền nhiệt của ống xoắn dựa vào bề mặt truyền nhiệt bình trung gian thích hợp. Ta có Trong đó: - Phụ tải nhiệt của ống xoắn, được tính như sau: = m1(h5- h6) = 0,033(350-230) = 3,96 kW k - Là hệ số truyền nhiệt của ống xoắn, k = 580 ÷ 700W/m2K, lấy k=600W/m2K - Nhiệt độ trung bình logarit của bình trung gian, được tính theo công thức: với ; + Đường kính bình trung gian đủ lớn để tốc độ môi chất trong bình không lớn nhằm mục đích tách lỏng và tách dầu: m =167mm Trong đó: V - Lưu lượng thể tích trong bình, bằng lưu lượng hút cấp 2,m3/s - Tốc độ gas trong bình, chọn =0,5m/s Ta chọn bình trung gian có kí hiệu 40C3, [TL2,312]. Bảng 3-12 Thông số kỹ thuật của bình trung gian 40 Bình TG DxS mm d mm H mm Fox m2 VbTG m3 M kg 40C3 426x10 70 2390 1,75 0,22 330 Hình 3-11 Bình trung gian của Công ty SEAREE – Đà Nẵng 3. Chọn bình tách dầu: Công dụng: Các máy lạnh khi làm việc làm việc cần phải tiến hành bôi trơn các chi tiết chuyển động nhằm giảm ma sát, tăng tuổi thọ thiết bị. Trong quá trình máy nén làm việc dầu thường bị cuốn theo môi chất lạnh.Việc dầu bị cuốn theo môi chất lạnh có thể gây ra các hiện tượng: + Máy nén thiếu dầu, chế độ bôi trơn không tốt nên dễ cháy, hư hỏng. + Dầu sau khi theo môi chất lạnh sẽ đọng bám ở các thiết bị trao đổi nhiệt như thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi, làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt, ảnh hưởng chung đến chế độ làm việc của toàn hệ thống. Vì vậy để tách lượng dầu cuốn theo môi chất khi máy nén làm việc, ngay trên đầu ra của máy nén người ta bố trí bình tách dầu. Lượng đầu được tách ra sẽ được đưa về bình thu hồi dầu. Nguyên lý làm việc: Nhằm đảm bảo tách triệt để dầu bị cuốn theo môi chất lạnh, bình tách dầu được thiết kế theo nhiều nguyên lý khác nhau như sau: + Giảm đột ngột tốc độ dòng gas từ tốc độ cao (khoảng 18 ÷ 25 m/s) xuống tốc độ thấp 0,5 ÷ 1m/s. Khi giảm tốc độ đột ngột các giọt dầu mất động năng và rơi xuống. + Thay đổi hướng chuyển động của dòng môi chất một cách đột ngột. Dòng môi chất đưa vao bình không theo phương thẳng mà đưa ngoặt theo những góc nhất định. + Dùng các tấm chắn hoặc khối đệm để ngăn các giọt dầu. Khi dòng môi chất chuyển động va vào các vách chắn, khối đệm các giọt dầu bị mất động năng và rơi xuống. + Làm mát dòng môi chất xuống 50 ÷ 600C bằng ống xoắn trao đổi nhiệt đặt trong bình tách dầu. + Sục hơi nén có lẫn dầu vào môi chất lạnh ở trạng thái lỏng. Ở đây ta chọn bình tách dầu kiểu nón chắn. 2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bình tách dầu: 3 4 5 1 6 7 1 – Hơi vào 2 – Vành gia cường 3 – Hơi ra 4 – Nón chắn trên 5 - Cửa hơi xả vào bình 6 – Nón chắn dưới 7 - Dầu về bình chứa dầu Hình 3-12 Bình tách dầu kiểu nón chắn Nguyên lý tách dầu kết hợp rẽ ngoặt dòng đột ngột, giảm tốc độ dòng và sử dụng các nón chắn. Dòng hơi từ máy nén đến khi vào bình rẽ ngoặt 900, trong bình tốc độ dòng giảm đột ngột xuống khoảng 0,5 m/s, các giọt dầu ph