Chương 7: THÀNH LẬP SƠ ĐỒ , TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN 3.5.1/ Chọn các thông số của chế độ làm việc Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng bốn nhiệt độ sau : - Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t o - Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất t k - Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu t ql - Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt) t qn 3.5.1.1/ Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh - Phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh - Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh dùng để tính toán thiết kế có thể lấy như sau : t o = t b -  t o t b : Nhiệt độ hầm đông gió , o C t b = - 35 0 C  t o : hiệu nhiệt độ yêu cầu , o C Theo sách HDTKHTL trang 158 ta có Chon  t o = 9 o C V ậy ta có : t o = -35 –9 = -44 o C 3.5.1.2/ Nhiệt độ ngưng tụ t k - Phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ t k = t w +  t k , o C Trong đó : t w : Nhiệt độ nước tuần hoàn, o C Do thi ết bị ngưng tụ được chọn để thiết kế trong hệ thống lạnh là thiết bị ngưng tụ kiểu dàn ngưng bay hơi . Vì vậy t w = t ư + ( 4  8 k ) Mà t ư = 34,5 o C ==> t w = 34,5 + ( 4  8 k ) chọn 39 o C  t k : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, o C  t k = 3  5 o C Thay vào ta có : t k = 39 + (3  5 o C ) chọn 42 o C 3.5.1.3/ Nhiệt độ quá lạnh t ql Là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi đi vào van tiết lưu t ql = t w1 + (3  5 o C ) Trong đó : t w1 : nhiệt độ nước vào dàn ngưng, o C t w1 = 30 o C Thay vào ta có : t ql = 30 + ( 3  5 o C) Ch ọn t ql = 33 o C 3.5.1.4/ Nhiệt độ hơi hút t h Là nhi ệt độ của hơi trước khi vào máy nén. Nhiệt độ hơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất . Với môi chất là NH 3 , Nhiệt độ hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi từ 5 đến 15 o C, nghĩa là độ quá nhiệt hơi hút  t h = 5  15 K là có thể đảm bảo độ an to àn cho máy khi làm việc. t h = t o + ( 5  15) o C = -44 o C + ( 5  15) o C Ch ọn t h = -35 o C 3.5.2/ Thành lập sơ đồ và tính toán chu trình lạnh Ta nhận thấy : P o ( t o = - 44 o C ) = 0,0576 MPa P k ( t k = 42 o C) = 1,6429 Mpa Do đó ta có : Tỷ số nén 52,28 0576,0 6429,1  o k p p  Ta thấy tỷ số nén  = 28,52 > 9 Vì v ậy ta chọn chu trình lạnh máy nén 2 cấp làm mát trung gian hoàn toàn bình trung gian có ống xoắn . 3.5.2.1/ Thành lập sơ đồ 6 8 TL 2 TL 1 7 5’ 4 2 1 NT BH NCA NHA BTG 3 5 - BH : Bình bay hơi - NHA :Máy nén hạ áp - NCA : Máy nén cao áp - NT : Bình ngưng tụ - TL 1 , TL 2 : Van tiết lưu 1 và 2. - BTG Bình trung gian 9 Hình 3-1 : Chu trình hai cấp nén bình trung gian có ống xoắn Hình 3-2 : Chu trình biểu diễn trên đồ thị T-S t o , P o t K , P K 5’ 5 6 8 7 9 3 1’ 1 2 4 T S P tg t K ,P K 6 5 5’ 4 lg P Hình 3-3 : Chu trình biểu diễn trên đồ thị lgP-h 1/ Chu trình hoạt động như sau Hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi được máy nén hạ áp nén đoạn nhiệt đến áp suất trung gian (điểm 2) rồi được sục v ào bình trung gian và được làm mát hoàn toàn thành hơi bão hoà khô, hỗn hợp hơi bão hoà khô tạo thành ở bình trung gian được máy nén cao áp hút về và nén đoạn nhiệt đến áp suất ngưng tụ P K (điểm 4). Sau đó đi vào thiết bị ngưng tụ v à nhả nhiệt trong môi trường làm mát ngưng tụ thành lỏng cao áp (điểm 5). Tại đây nó chia ra làm 2 dòng, m ột dòng nhỏ thì đi qua van tiết lưu 1 giảm áp suất đến áp suất trung gian P tg (điểm 7) rồi đi vào bình trung gian. Tại đây lượng hơi tạo th ành do van tiết lưu 1 cùng với lượng hơi tạo thành do làm mát hoàn toàn hơi nén trung áp và lượng hơi tạo thành do làm quá l ạnh lỏng cao áp trong ống xoắn được hút về máy nén cao áp . Một dòng lỏng cao áp còn lại đi vào trong ống xoắn của bình trung gian và được quá lạnh đẳng áp đến điểm 6 sau đó đi qua van tiết lưu 2 giảm áp suất đến áp suất bay hơi (điểm 9). Sau đó đi vào thi ết bị bay hơi nhận nhiệt của sản phẩm cần làm lạnh hoá hơi đẳng áp đẳng nhiệt thành hơi (1’) và chu tr ình cứ thế tiếp tục . 2/ Các quá trình của chu trình - 1’-1: Quá nhiệt hơi hút - 1-2 : Nén đoạn nhiệt áp hạ áp từ P o lên P tg - 2-3 : Làm mát hơi quá nhiệt hạ áp xuống đường bảo hoà X = 1 - 3- 4 : Nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ P tg lên P x - 4-5’-5 : Làm mát ngưng tụ và quá lạnh lỏng trong dàn ngưng tụ - 5-7 : Tiết lưu từ áp suất P K vào bình trung gian - 5-6 : Quá l ạnh lỏng đẳng áp trong bình trung gian - 6-9 : Ti ết lưu từ áp suất P K xuống P o - 9-1’ : Bay hơi thu nhiệt của môi trường lạnh . 3/ Xác định chu trình hai cấp bình trung gian ống xoắn a/ Thông số trạng thái của các điểm nút của chu trình Bảng 3-4 : Các thông số trạng thái tại các điểm nút cơ bản của chu trình Điểm nút t, o C p, MPa h, kJ/kg v, m 3 /kg Trạng thái 1’ 1 2 3 4 5’ 5 6 - 44 - 35 70 -8 112 42 33 -5 0,0576 0,0576 0,3151 0,3151 1,6429 1,6429 1,6429 1,6429 1401 1421,1 1636,4 1451,8 1660,6 391,14 352,78 177,19 1,902 2,1 0,521 0,387 0,128 0,00173 0,00169 0,00155 Hơi bão hoà Hơi quá nhiệt Hơi quá nhiệt Hơi b ão hoà Hơi quá nhiệt Lỏng bão hoà L ỏng bão hoà L ỏng quá lạnh 7 8 9 -8 -8 -44 0,3151 0,3151 0,0576 352,78 163,55 177,19 0,387 0,00154 1,902 Hơi bão hoà L ỏng trung áp Hơi b ão hoà ẩm Theo bảng hơi bão hoà ta xác định được : P o ( t o = - 44 o C ) = 0,0576 MPa P k ( t k = 42 o C) = 1,6429 MPa T ừ đó ta có áp suất trung gian . P tg = 31,06429,1.0576,0.  KO PP MPa Ta suy ra t tg = t 3 = -8 o C - Ch ọn nhiệt độ quá lạnh lỏng trong ống xoắn bình trung gian t 6 = -5 o C cao hơn nhiệt độ trong bình trung gian 3 o C, do đó nhiệt độ trong bình trung gian sẽ là t 8 = - 8 o C. b/ Năng suất lạnh riêng q o q o = h 1’ – h 9 = 1401 – 177,19 = 1223,81 kJ/kg c/ Năng suất lạnh riêng thể tích q v = 1,2 81,1223 1  V q O = 582,766 kJ/m 3 d/ Công nén riêng l = l 1 + 1 23 . m lm kJ/kg m 1 : Lưu lượng môi chất qua máy nén hạ áp m 3 : Lưu lượng môi chất qua máy nén cao áp l 1 , l 2 : Công nén riêng cấp hạ áp và cấp cap áp Cân bằng Entanpi ở bình trung gian ta có : m 1 . h 5 + ( m 3 – m 1 ) h 7 + m 1 h 2 = m 3 h 3 + m 1 h 6  m 3 ( h 3 – h 7 ) = m 1 ( h 5 – h 7 – h 6 – h 2 )  1 3 m m = 73 6752 hh hhhh     Thay vào ta có : L = l 1 + 73 6752 hh hhhh     .l 2 Mà theo đồ thị LgP-h ta có : l 1 = h 2 – h 1 l 2 = h 4 – h 3 h 5 = h 7 Thay vào ta có : l = ( h 2 – h 1 ) +     73 3462 hh hhhh    = ( 1636,4 – 1421,1 ) +     78,3528,1451 8,14516,166019,1774,1636    = 215,3 + 277,231 = 492,531 kJ/kg e/ Năng suất nhiệt riêng q k = ( h 4 – h 5 ) 1 3 m m , kJ/kg mà 73 6752 1 3 hh hhhh m m      do h 5 = h 7 nên 73 62 1 3 hh hh m m    V ậy ta có : q k = (h 4 – h 5 )     73 62 hh hh   = ( 1660,6 – 352,78 )     78,3528,1451 19,1774,1636   = 1736,441 kJ/kg f/ Hệ số lạnh 531,492 81,1223  l q O  = 2,484 3.5.2.2/ Tính toán chu trình lạnh và chọn máy nén 1/ Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén a) Cấp hạ áp m 1 = O O q Q kg/s Trong đó : Q o : Năng suất lạnh của máy nén , kW Q o = 122,906 kW V ậy m 1 = 81,1223 906,122  O O q Q = 0,1 kg/s b) Cấp cao áp Do h 5 = h 7 nên : m 3 = m 1 73 62 hh hh   , kg/s = 0,1 78,3528,1451 19,1774,1636   = 0,132 kg/s 2/ Thể tích hút thực tế của máy nén a) Cấp hạ áp V ttHA = m 1 . v 1 = 0,1. 2,1 = 0,21 m 3 /s b) Cấp cao áp V ttCA = m 3 . v 3 , m 3 /s = 0,132 . 0,387 = 0,051 m 3 /s 3/ Hệ số cấp máy nén a) Cấp hạ áp tg O O OO m O tgtg O OO HA T T P PP P PP c P PP . 1                                    Trong đó : P o : Áp suất tại thời điểm môi chất sôi. P o = 0,0576 MPa P tg : Áp suất trung gian P tg = 0,3151 MPa Theo sách HDTKHTL – Trang 168 : L ấy  P o =  P tg = 0,005  0,01 MPa m = 0,95  1,1 đối với máy nén amoniac c : Tỷ số thể tích chết c = 0,03  0,05 T o : Nhiệt độ tuyệt đối sôi T o = -44 + 273 = 229 o K T tg : Nhiệt độ trung gian của môi chất T tg = -8 + 273 = 265 o K Thay vào ta có 265 229 . 0576,0 01,00576,0 0576,0 01,03151,0 05,0 0576,0 01,00576,0 1,1 1                                 HA  = 0,541 b) Cấp cao áp K tg tg tgtg m tg KK tg tgtg CA T T P PP P PP c P PP . 1                                    Trong đó : P tg = 0,3151 MPa P k = 1,6429 MPa T tg = - 8 + 273 = 265 o K T K = 42 + 273 = 315 o K  P tg =  P K = 0,005  0,01 MPa c = 0,03  0,05 m = 0,95  1,1 Thay vào ta có : 315 265 . 3151,0 01,03151,0 3151,0 01,06429,1 05,0 3151,0 01,03151,0 1 1                                 CA  = 0,634 4) Thể tích hút lý thuyết ( thể tích quét pittông ) a) Cấp hạ áp V ltHA = HA ttHA V  , m 3 /s = 541,0 21,0 = 0,388 m 3 /s b) Cấp cao áp V ltCA = CA ttCA V  , m 3 /s = 634,0 051,0 = 0,08 m 3 /s V ậy thể tích pittông của máy nén 2 cấp : V lt = V ltHA + V ltCA = 0,388 + 0,08 = 0,468 m 3 /s V ới V lt = 0,468 m 3 /s ta tra bảng 7.12/ Sách HDTKHTL- Trang 178 ch ọn máy nén 2 cấp A0600 có các thông số kỹ thuật sau : - Năng suất lạnh : 670 kW - Công suất điện : 190 kW - Thể tích hút lý thuyết của máy nén : 4,4 m 3 /s - S ố xilanh : 2 - Đường kính xilanh : 280mm 5/ Số máy nén cần chọn Z MN = ltMN lt V V , chiếc Trong đó : V ltMN : thể tích hút lý thuyết của máy nén , m 3 /s V ltMN = 4,4 m 3 /s V ậy ta có : Z MN = 4,4 468,0 = 0,106 Ch ọn 1 máy nén A0600. 6/ Công nén đoạn nhiệt a) Cấp hạ áp N S = m 1 . l 1 , kW Trong đó : m 1 : Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén hạ áp, kg/s m 1 = 0,1 kg/s l 1 : Công nén riêng cấp hạ áp l 1 = h 2 – h 1 = 1636,4 – 1421,1 = 215,3 kJ/kg Thay vào ta có : N S = 0,1 x 215,3 = 21,53 kW b) Cấp cao áp N S = m 3 . l 2 , kW Trong đó : m 3 : Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén cao áp, kg/s m 3 = 0,132 kg/s l 2 : Công nén riêng cấp cao áp , kJ/kg l 2 = h 4 – h 3 = 1660,6 – 1451,8 = 208,8 kJ/kg [...]...Thay vào ta có : NS = 0,132 208,8 = 27, 561 kW 7/ Hiệu suất chỉ thị a) Cấp hạ áp i =  W + bto Trong đó : W = TO  44  273 229 =   8  273 265 T tg b = 0,01 to : Nhiệt độ sôi, oC to = - 44oC Thay vào ta có : i  229  0,001(44)  0,820 265 b) Cấp cao áp i =  W + bttg Trong đó : W = Ttg Tk =  8  273 265  42  273 315 b = 0,01 ttg = - 8oC Thay vào ta có : i  265  0,001(8)... cao áp Ni = N S 27, 561   33,086 kW 0,833 i 9/ Công suất ma sát a) Cấp hạ áp Nms = VttHA Pms , kW VttHA : Thể tích hút thực tế của máy nén phần hạ áp, m3/s VttHA = 0,21 m3/s Pms : áp suất ma sát riêng , MPa Đối với máy nén amoniac thẳng dòng Pms = 0,049  0,069 MPa Thay vào ta có : Nms = 0,21 0,049 = 0,01 kW b) Cấp cao áp 3 m /s VttCA Nms = VttCA Pms , kW : Thể tích hút thực tế của máy nén phần cao... phần cao áp, VttCA = 0,051 m3/s Pms : áp suất ma sát riêng , MPa Đối với máy nén amoniac thẳng dòng Pms = 0,049  0,069 MPa Thay vào ta có : Nms = 0,051 0,049 = 0,0025 kW 10/ Công suất hữu ích ( Trên trục máy nén ) a) Cấp hạ áp Ne = Ni + Nms , kW = 26,256 + 0,01 = 26,266 kW b) Cấp cao áp Ne = Ni + Nms , kW = 33,068 + 0,0025 = 33, 07 kW 11/ Công suất tiếp điện a) Cấp hạ áp NelHA = Ne , kW  td  el Công... 32,5 27 kW 0,95.0,85 b) Cấp cao áp NelCA = Ne , kW  td  el Công suất điện Nel là công suất đo được trên bảng đấu điện có kể đến tổn thất truyền động khớp , đai  td : Hiệu suất truyền động của khớp, đai  td = 0,95 el : Hiệu suất dộng cơ el = 0,80  0,95 Thay vào ta có : NelCA = 33, 07 = 40,953 kW 0,95.0,85 12) Nhiệt thải ra ở bình ngưng Qk = m3 l3 , kW = m3 ( h4 – h5 ) = 0,132 ( 1660,6 – 352 ,78 ... td = 0,95 el : Hiệu suất dộng cơ el = 0,80  0,95 Thay vào ta có : NelCA = 33, 07 = 40,953 kW 0,95.0,85 12) Nhiệt thải ra ở bình ngưng Qk = m3 l3 , kW = m3 ( h4 – h5 ) = 0,132 ( 1660,6 – 352 ,78 ) = 172 ,632 kW . 352 ,78 )     78 ,3528,1451 19, 177 4,1636   = 173 6,441 kJ/kg f/ Hệ số lạnh 531,492 81,1223  l q O  = 2,484 3.5.2.2/ Tính toán chu trình lạnh. Chương 7: THÀNH LẬP SƠ ĐỒ , TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN 3.5.1/ Chọn các thông số của chế độ làm việc Chế độ làm việc của một hệ thống