Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH VÀ TÍNH TOÁN CHỌN MÁY NÉN

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH VÀ TÍNH TOÁN CHỌN MÁY NÉN

Tải bản đầy đủ - 0trang

Nguyễn Quang Thanh



Đồ án 2: Tính tốn thiết kế kho lạnh



Nhiệt độ hơi hút th là nhiệt độ của hơi trước khi đi vào máy nén. Nhiệt độ này bao

giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất. Để đảm bảo máy nén ko hút phải lỏng,

người ta bố trí bình tách lỏng và đảm bảo rằng hơi hút về máy nén nhất định phải

là hơi quá nhiệt. Với môi chất Amoniăc (NH3), nhiệt độ hơi hút th thông thường cao

hơn nhiệt độ sôi từ 5 đến 15oC, nghĩa là ∆th = 5 15oC sẽ đảm bảo an toàn cho máy

nén.( Theo tài liệu [1] )

th = t0 + ∆th (4.1)

Ở đây ta chọn ∆th = 7oC ứng với môi chất sử dụng là Amoniăc (NH3).

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 phụ thuộc vào nhiệt độ buồn lạnh theo cơng

thức:

t0 = tb – ∆t0 (4.2)

Trong đó: tb – Nhiệt độ buồng lạnh;

∆t0 – Hiệu nhiệt độ yêu cầu, thơng thường với dàn bay hơi trực tiếp thì ta chọn ∆t0

trong khoảng từ 8 đến 13oC. (Theo tài liệu [1] )

Ở đây, ta chọn ∆t0 = 10 oC ứng với kho lạnh mà ta đang thiết kế.

Máy nén cho buồng lạnh phải tạo ra năng suất lạnh cần thiết theo tính tốn ở

chương 3, cụ thể:

Q0 = (4.3)

Trong đó: b – Hệ số thời gian làm việc, ở đây chọn b = 0,9;

QMN – Tổng nhiệt tải của máy nén đối với một nhiệt độ bay hơi ứng với mỗi loại

buồng lạnh ( lấy theo số liệu tính tốn ở bảng 3.4 )

k – Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh. Theo

tài liệu [1], ta có bảng giá trị của hệ số k phụ thuộc vào nhiệt độ như sau:



19



Nguyễn Quang Thanh



Đồ án 2: Tính tốn thiết kế kho lạnh



4.2 : Tính tốn, lựa chọn và kiểm tra máy nén cho các phòng của kho lạnh:

4.2.1 Buồng kết đơng:

a) Tính tốn chế độ làm việc cho máy nén:

Theo số liệu từ đề bài, nhiệt độ của buồng kết đông là tb = -32oC

Nhiệt độ sôi của môi chất là:

t0 = tb - ∆t0 = -32 – 10 = -42 ( oC )

Nhiệt độ hơi hút về máy nén là:

th = t0 + ∆th = -42 + 7 = -35 ( oC )

Máy nén cho buồng kết đông phải tạo ra năng suất lạnh cần thiết theo tính tốn ở

chương 3, cụ thể:

Q0 = = = 73878 (W)

Từ nhiệt độ sôi của môi chất là t0 = -42oC và nhiệt độ ngưng tụ tk = 47oC, sử dụng

đồ thị logP – h trong phần mềm Coolpack ứng với môi chất lạnh Amoniăc (NH3),

ta có hai thơng số áp suất bay hơi và áp suất ngưng tụ của môi chất NH3 lần lượt là:

P0 = 0,647



bar.



Pk = 18,845 bar.

b) Lựa chọn chu trình và tính tốn các thơng số

Tỷ số nén được tính theo cơng thức:

Πbkđ = =



= 29,13 .



Do Πbkđ = 29,13 > 9 nên ta chọn máy nén 2 cấp với áp suất trung gian ptg là:

Ptg = = = 3,49 (bar) .

Tra theo đồ thị logP – h ứng với mơi chất NH3, ta có: ttg = -5,43 oC



20



Nguyễn Quang Thanh



Đồ án 2: Tính tốn thiết kế kho lạnh



* Sơ đồ và chu trình lạnh

Từ những số liệu tính tốn trên, ta chọn chu trình máy lạnh hai cấp làm mát trung

gian hồn tồn có ống xoắn và hai tiết lưu như hình sau:



Hình 4.1: Sơ đồ và chu trình máy lạnh hai cấp làm mát trung gian hồn tồn

và 2 tiết lưu.

Ngun lý hoạt động:

-Hơi mơi chất sinh ra ở thiết bị bay hơi có nhiệt độ , áp suất có trạng thái 1’ và

được quá 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 , và

được máy nén tầm thấp hút về và được đẩy vào bình trung gian. Ở 5’ bình trung

gian thì hơi quá nhiệt 1 sẽ được làm mát về trạng thái hơi bão hồ khơ 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 mơi 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 mơi 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 khơ 3.

21



Nguyễn Quang Thanh



Đồ án 2: Tính tốn thiết kế kho lạnh



+ 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 ,

áp suất để cấp cho dàn bay hơi.

-Như vậy mơi chất lạnh được tuần hồn 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) độ C. Ta chọn 5 độ C.

- 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 lên .

+ 2 – 3: làm mát hơi nén hạ áp.

+ 3 – 4: nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ lên .

+ 4 – 5: làm mát ngưng tụ, quá lạnh trong thiết bị ngưng tụ.

+ 5 – 7: tiết lưu từ về 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 về cấp cho dàn bay hơi.

+ 10 – 1’: bay hơi thu nhiệt của môi trường lạnh.

* Tính tốn chu trình

Sử dụng phần mềm coolpack, ta có bảng giá trị sau:

Bảng 4.2: Thơng số các điểm nút của chu trình



22



Nguyễn Quang Thanh



Đồ án 2: Tính tốn thiết kế kho lạnh



Từ bảng số liệu trên, ta có:

*Tính cấp nén hạ áp

Năng suất lạnh riêng khối lượng :

qo = h1, – h10 = 1205,61 ( kJ/kg )

Năng suất lạnh riêng thể tích:

qv = = = 683,45 ( kJ/m3 )

Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén hạ áp:

m1 = = = 0,0612 ( kg/s )

Thể tích hút thực tế của máy nén hạ áp:

VttNHA = m1 . v1 = 0,0612 .1,764 = 0,108 (m3/s)

Hệ số cấp máy nén hạ áp:

λHA =

Trong đó: c = 0,04; m = 1

po = 0,647 bar = 0,065MPa;

23



Nguyễn Quang Thanh



Đồ án 2: Tính toán thiết kế kho lạnh



ptg = 3,49 bar = 0,35MPa;

Δpo = Δptg = 0,005 0,01 MPa. Ta chọn Δpo = Δptg = 0,008

To = -42 +273 = 231 K; Ttg = - 5,43 +273 = 267,6 K

=> λHA = 0,6.

Thể tích hút lý thuyết:

VltNHA = = = 0,18 ( m3/s).

Cơng nén lý thuyết:

NsHA = m1.l1 = m1.( h2 – h1 ) = 0,0612.( 1633,37 – 1419,45) = 13,09 kW.

Hiệu suất chỉ thị:

Ƞi = 0,001.to + = - 42. 0,001 + = 0,82.

Công suất nén chỉ thị:

Ni = = = 15,96 kW.

Công suất ma sát:

Nms = VttNHA .pms = 0,108.60 = 6,48 kW.

Cơng suất hữu ích:

Ne = Ni + Nms = 15,96 + 6,48 = 22,44 kW.

Công suất tiếp điện cấp hạ áp:

NelHA = = = 24,86 kW.



*Tính cấp nén cao áp

Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cấp cao áp:

m3 = m1. = 0,0612. = 0,083 kg/s.

24



Nguyễn Quang Thanh



Đồ án 2: Tính tốn thiết kế kho lạnh



Thể tích hút thực tế:

VttCA = m3 . v3 = 0,083. 0,352 = 0,029 m3/s.

Hệ số cấp máy nén cao áp:

λCA =

Trong đó: c = 0,04; m = 1

pk = 18,845 bar = 1,88MPa;

ptg = 3,49 bar = 0,35MPa;

Δpk = Δptg = 0,005 0,01 MPa. Ta chọn Δpk = Δptg = 0,008

Tk = 273+47= 320 K; Ttg = 273-5,43 = 267,6 K

=> λCA = 0,69.

Thể tích hút lý thuyết:

VltCA = = = 0,042 m3/s.

Công nén đoạn nhiệt:

NsCA = m3.l2 = 0,083.(h4 – h3) = 0,083.(1706,15-1454,4) = 20,9 kW.

Hiệu suất chỉ thị:

Ƞi = 0,001.ttg + = - 5,43.0,001 + = 0,83.

Công suất chỉ thị:



Ni = = = 25,18 kW.



Công suất ma sát:

Nms = VttCA.pms = 0,029.60 =1,74.

Cơng suất hữu ích:

Ne = Ni + Nms = 25,18 + 1,74 = 26,92 kW.

Công suất tiếp điện:

NelCA = = = 29,83 kW.

25



Nguyễn Quang Thanh



Đồ án 2: Tính tốn thiết kế kho lạnh



Hệ số lạnh của chu trình: ε = = = 1,77.

Nhiệt thải bình ngưng:

Qk1 = m3.l3 = 0,083.(1706,15-396,51) = 89,06 (kW)

c) Chọn máy nén và kiểm tra:

-Năng suất lạnh cần thiết: Qo = 73,88 kW.

-Tổng công suất tiếp điện ở cả hai cấp của máy nén:

Ntổng = NelCA + NelHA = 24,86+ 29,83 = 54,69 kW.

-Thể tích hút lí thuyết của máy nén:

VltMN = VltHA + VltCA = 0,18 + 0,042 = 0,222 m3/s.

Sử dụng phần mềm chọn máy nén Mycom, ta chọn được máy nén trục vít hai cấp

như sau:



26



Nguyễn Quang Thanh



Đồ án 2: Tính toán thiết kế kho lạnh



Số lượng máy nén cần dùng: Z = = = 0,74.

Vậy ta cần sử dụng 2 máy nén.

Năng suất lạnh thực = 199 kW và công suất tiếp điện thực = 156,6 kW đều thỏa

mãn yêu cầu của buồng.



4.2.2 Buồng bảo quản lạnh :

a) Chọn chế độ hoạt động của máy nén:

Máy nén cho buồng kết đông phải tạo ra năng suất lạnh cần thiết theo tính tốn

nhiệt tại chương 3 là:

Qo = = = 15388,13 (W) = 15,4 (kW)

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh :

Trong đó :



to = tb - ∆to



tb : Nhiệt độ trong khơng gían buồng lạnh, tb = 1 oC.

∆to : Hiệu nhiệt độ yêu cầu, chọn ∆to = 10 oC.



Vì vậy, ta có:

to = 1 – 10 = -9oC.

Nhiệt độ hơi hút về máy nén th , với môi chất sử dụng là NH3, chọn độ quá nhiệt hơi

hút về máy nén là 50C. Như vậy:

th = to + 5 = - 9+ 5 = - 4 oC.

Áp suất ngưng tụ Pk và áp suất bay hơi P0 .

Từ nhiệt độ sôi to = - 9 oC và nhiệt độ ngưng tụ tk = 47oC, sử dụng đồ thị lgP - h của

NH3 ta có:

Po = 3,03 bar .

Pk = 18,845 bar .

b) Lựa chọn chu trình làm việc và tính tốn các thơng số:

Tỷ số nén:



π = = = 6,22 .

27



Nguyễn Quang Thanh



Đồ án 2: Tính tốn thiết kế kho lạnh



Do π < 9 , nên ta sử dụng máy nén 1 cấp .

Chọn chu trình máy lạnh nén hơi một cấp dùng mơi chất lạnh là NH3 :



Hình 4.5: Sơ đồ và chu trình máy lạnh một cấp sử dụng môi chất NH3

-Thông số các điểm nút của chu trình được tính tốn cho trong bảng sau:



* Tính tốn các thơng số theo chu trình:

-Năng suất lạnh riêng khối lượng:

qo = h1’ – h4 = 1291,45 kJ/kg.

-Năng suất lạnh riêng thể tích :

qv = = = 3142,21 kJ/kg.

-Cơng nén riêng :

28



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH VÀ TÍNH TOÁN CHỌN MÁY NÉN

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×