Chuong 8 chu trinh thiet bi lanh bai tap

Giáo án môn Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật – 42 tiết

Nguyễn Thị Minh Trinh

MỘT SỐ VÍ DỤ
VD 8.1: (Đề thi cao học 2003 )
Không khí trước khi đi vào dàn lạnh có t1 = 300C, 1 = 80%. Sau khi đi ra
khỏi dàn lạnh có t2 = 170C, d2 = 12 g hơi nước/kg không khí khô. Cho biết lưu
lượng không khí đi qua dàn lạnh là 5000 kg/h và áp suất khí quyển là 750 mmHg.
1. Xác định entanpy I1, I2 và độ ẩm tương đối 2
2. Tính năng suất dàn lạnh.
3. Giả sử tác nhân lạnh đi qua dàn lạnh là R-22. Tác nhân lạnh vào dàn lạnh
là bão hòa ẩm có độ khô 0,3 ở nhiệt độ 60C, tác nhân lạnh ra khỏi dàn lạnh
là hơi bão hòa khô. Xác định lưu lượng tác nhân lạnh đi qua dàn lạnh.
(Không sử dụng số liệu từ đồ thị không khí ẩm)
Giải
1. Xác định các thông số trạng thái của không khí ẩm:
Trạng thái 1
t1  30 0 C  p bh1  0,04241 bar
p
1  h1  p h1  1 .p bh1  0,8.0,04241  0,033928 bar
p bh1
750 mmHg = 1 bar

d1  0,622 .

p h1
0,033928
 0,622 .
 0,02184 kg/kg
p  p h1

1  0,033928

I1  t1  d1 2500  2t1   30  0,02184 .2500  2.30   85,91 kJ/kg
Trạng thái 2

17  15
0,02337  0,017041   0,017041  0,0195726 bar
20  15
I 2  t 2  d 2 2500  2t 2   17  0,012 .2500  2.17   47 ,408 kJ/kg
p
p.d 2
1.0,012
d 2  0,622 . h 2  p h 2 

 0,0189274 bar
p  ph2
0,622  d 2 0,622  0,012
p
0,0189274
2  h 2 
 0,967  96 ,7 %
p bh 2 0,0195726

t 2  17 0 C  p bh 2 

2. Năng suất dàn lạnh:
5000
85 ,91  47 ,408   53,475 kW
Q  G kk I1  I 2  
3600

3. Xác định thông số của tác nhân lạnh
t = 60C
tra bảng R-22 bão hòa  i’ = 507,11 kJ/kg
i” = 706,44 kJ/kg
r = 199,33 kJ/kg
 R-22 vào dàn lạnh là hơi bão hòa ẩm:
Chương 8: Chu trình thiết bị laïnh

Trang 1/7


Giáo án môn Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật – 42 tiết

Nguyễn Thị Minh Trinh

i1 = i’ + x.r = 507,11 + 0,3.199,33 = 566,91 kJ/kg
 R-22 ra khỏi dàn lạnh là hơi bão hòa khô:
i2 = i” = 706,44 kJ/kg
Lưu lượng tác nhân lạnh đi qua dàn lạnh:
Q
53,475
Q  G R 22 i 2  i1   G R 22 

 0,38325 kg/s
i 2  i1 706 ,44  566 ,91
= 1379,7 kg/h
VD 8.2:
Một chu trình máy lạnh hoạt động giữa nguồn lạnh có nhiệt độ là – 100C và
nguồn nóng có nhiệt độ 470C, năng suất lạnh là 100 kW. Hãy xác định hệ số làm
lạnh lớn nhất của chu trình và công nén cần thiết tương ứng (HP).

Giải
 Chu trình Carnot ngược chiều.
 Hệ số làm lạnh lơn nhất mà
chu trình có thể đạt được:
Q2

Q
TL
273  10
 1 

L TN  TL (273  47 )  (273  10)
  4,614
 Công nén cần thiết tương ứng:

Q
100
L 1 
 21,673 kW

4,614



TN

=c

ons
t

TL

Q=

=c

ons
t

Nhận
công

1 10

0k
W

1 HP = 0,7457 kW
21,673
L
 29,064 HP
0,7457

VD 8.3:
Khảo sát máy lạnh một cấp làm việc với tác nhân lạnh là R-22.
Trạng thái tác nhân lạnh ở đầu ra của thiết bị ngưng tụ là lỏng sôi ở áp suất 22 bar.
Trạng thái tác nhân lạnh ở đầu vào của máy nén là bão hòa khô ở nhiệt độ 50C
Năng suất lạnh của máy lạnh là 50000 Btu/h.
1. Xác định năng suất nhả nhiệt của thiết bị ngưng tụ [kW].

2. Cho biết trong điều kiện của TP. Hồ Chí Minh, thiết bị ngưng tụ đang khảo
sát thuộc loại bằng gió hay bằng nước. Nêu lý do vì sao có được nhận xét đó?

Chương 8: Chu trình thiết bị lạnh

Trang 2/7


Giáo án môn Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật – 42 tiết

Giải
1. Xác định thông số trạng thái tại các
điểm đặc trưng:

Nguyễn Thị Minh Trinh

T

K
2

Điểm 1: Hơi bão hòa khô
t1 = 50C
i1 = i” = 706,09 kJ/kg
s1 = s” = 1,7409 kJ/kgK
Điểm 2: Hơi quá nhiệt
p2 = 22 bar
s2 = s1 = 1,7409 kJ/kgK

i2 

q2

3

p2 = const

p1 = const
4
x=0

1,7409  1,7216  742 ,44  732 ,58   732 ,58  739 ,28
1,75  1,7216 

q1

1
x=1

s
kJ/kg

Điểm 3: Lỏng sôi
p3 = p2 = 22 bar
22  21,714  571,17  569 ,74   569 ,74  570 ,578 kJ/kg
i3 
22,202  21,714 
22  21,714  56  55   55  55,586 0C
t3 
22,202  21,714 

Điểm 4:
i4 = i3 = 570,587 kJ/kg
2. Xác định lưu lượng tác nhân lạnh làm việc trong hệ thống:
1 kW = 3412 Btu/h
Q0
50000
Q 0  G R 22 i1  i 4   G R 22 

 0,10815 kg/s
i1  i 4 3412 706 ,09  570 ,587 
3. Xaùc định năng suất nhả nhiệt của thiết bị ngưng tụ:

Q k  G R 22 i 2  i 3   0,10815 739 ,28  570 ,587   18,244 kW
4. Trong điều kiện của TP. Hồ Chí Minh, thiết bị ngưng tụ đang khảo sát thuộc
loại giải nhiệt bằng gió.
Giải thích: Ta thấy nhiệt độ ngưng tụ của R-22 khá cao tk = 55,586 0C.
 Nếu bình ngưng giải nhiệt bằng gió, thì nhiệt độ ngưng tụ của tác nhân lạnh
thường cao hơn nhiệt độ trung bình của không khí vào và ra khỏi dàn ngưng

Chương 8: Chu trình thiết bị lạnh

Trang 3/7


Giáo án môn Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật – 42 tiết

Nguyễn Thị Minh Trinh

khoảng 8  100C. Ở TP.HCM nhiệt độ trung bình của không khí vào và ra
khỏi dàn ngưng thường khoảng 450C.

 Nếu bình ngưng giải nhiệt bằng nước, thì nhiệt độ ngưng tụ của tác nhân lạnh
thường cao hơn nhiệt độ trung bình của nước vào và ra khỏi bình ngưng
khoảng 50C. Thông thường ở TP.HCM nhiệt độ trung bình của nước vào và ra
khỏi bình ngưng là 350C.
VD 8.4:
Khảo sát chu trình máy lạnh một cấp là việc với tác nhân lạnh là R-22.
Nhiệt độ ngưng tụ của tác nhân lạnh là 500C, trạng thái của tác nhân lạnh ra
khỏi dàn ngưng tụ là lỏng sôi.
Trạng thái tác nhân lạnh đi vào máy nén là bão hòa khô ở nhiệt độ 100C.
Năng suất lạnh là 5 kW
1. Xác định entanpy, nhiệt độ, áp suất tại các điểm trạng thái.
2. Tính nhiệt lượng nhả ra ở dàn nóng và công cấp vào máy nén.
3. Xác định lưu lượng của không khí đi qua dàn ngưng tụ và độ ẩm của không
khí ra khỏi dàn ngưng tụ. Cho biết không khí đi vào dàn ngưng tụ có nhiệt
độ và độ ẩm lần lượt là 300C và 80%, không khí đi ra khỏi dàn ngưng tụ có
nhiệt độ là 450C.
4. Vẽ đồ thị logp-i tương ứng.
Giải
1. Xác định entanpy, nhiệt độ, áp suất logp
tại các điểm trạng thái:
K
Điểm 1: Hơi bão hòa khô
t1 = 100C
3
2
p1 = ps(t1) = 6,811 bar
i1 = i” = 707,81 kJ/kg
s1 = s” = 1,7341 kJ/kgK
Điểm 3: Lỏng sôi
t3 = 500C

p3 = ps(t3) = 19,395 bar
i3 = 562,75 kJ/kg
Điểm 2: Hơi quá nhiệt
p2 = p3 = 19,395 bar
s2 = s1 = 1,7341 kJ/kgK
Tìm i2 và t2 từ công thức nội suy

Chương 8: Chu trình thiết bị lạnh

4
x=0

1
x=1

i
Điểm 4:
i4 = i3 = 562,75 kJ/kg
p4 = p1 = 6,811 bar
t4 = t1 = 100C

Trang 4/7


Giáo án môn Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật – 42 tiết

0

t, C

p = 18 bar
i,
s, kJ/kgK
kJ/kg
729,65 1,7278

60
t2 = 66,74
70
738,96

1,7553

Nguyễn Thò Minh Trinh

p = 19,395 bar
i, kJ/kg

s, kJ/kgK

ia = 727,1251 sa = 1,71476
i2 = 733,6616 s2 = 1,7341
ib = 736,8187 sb = 1,74344

p = 20 bar
i, kJ/kg s, kJ/kgK
726,03

1,7091

735,89

1,7383

19,395  18  726 ,03  729 ,65   729 ,65  727 ,1251 kJ/kg
20  18 
19,395  18  1,7091  1,7278   1,7278  1,714757 kJ/kgK
sa 
20  18 
19,395  18  735,89  738,96   738,96  736 ,8187 kJ/kg
ib 
20  18 
19,395  18  1,7383  1,7553   1,7553  1,7434425 kJ/kgK
sb 
20  18 
1,7341  1,714757  736 ,8187  727 ,1251   727 ,1251  733,6616
i2 
1,7434425  1,714757 
1,7341  1,714757  70  60   60  66,74315 0C
t2 
1,7434425  1,714757 
ia 

kJ/kg

VD 8.5
Cho chu trình máy lạnh một cấp làm việc với tác nhân lạnh là R-22.
Cho biết R-22 bay hơi ở nhiệt độ t0 = 100C và ngưng tụ ở áp suất pk = 16 bar. Hơi
hút về máy nén là hơi bão hòa khô.
Dàn lạnh dùng để làm lạnh không khí. Không khí vào dàn lạnh có t 1 = 300C,

1 = 70% và ra khỏi dàn lạnh có t2 = 140C. Lưu lượng không khí qua dàn lạnh
Gkk = 18.103 kg/h.

Bình ngưng giải nhiệt bằng nước với nhiệt độ nước vào tn1 = 250C, nhiệt độ nước
ra tn2 = 310C. Cho nhiệt dung riêng của nước là cpn = 4,18 kJ/kgK.
1. Biểu diễn chu trình trên đồ thị T-s và logp-i,
2. Xác định entanpy của tác nhân lạnh tại các điểm đặc trưng,
3. Xác định hệ số làm lạnh của máy lạnh ,
4. Xác định công suất của máy nén [kW],
5. Xác định năng suất lạnh của máy lạnh Q0 [kW] và lượng nước tách ra khỏi
dàn lạnh [kg/h],
6. Xác định năng suất giải nhiệt của bình ngưng Qk [kW] và lưu lượng nước
giải nhiệt qua bình ngưng Gn [kg/h].
Chương 8: Chu trình thiết bị lạnh

Trang 5/7


Giáo án môn Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật – 42 tiết

Nguyễn Thị Minh Trinh

VD 8.6:

Một dàn làm lạnh không khí có các thông số được biết như sau: không khí
vào có lưu lượng thể tích V = 5000 m3/h, nhiệt độ nhiệt kế khô chỉ t1 = 350C, nhiệt
độ nhiệt kế ướt chỉ tư = 300C, nhiệt độ không khí ra khỏi dàn lạnh t2 = 150C và
2 = 80%. Độ tăng nhiệt độ của nước lạnh sau khi ra khỏi dàn lạnh tn = 50C,
nhiệt dung riêng của nước cpn = 4,18 kJ/kgK.
1. Tính năng suất lạnh của dàn lạnh Q0 [kW]

2. Tính lưu lượng nước lạnh và nước ngưng tụ [kg/h]
3. Biểu diễn quá trình không khí ẩm trên đồ thi I-d và t-d.
Khi tính không sử dụng số liệu tra từ đồ thị I-d và t-d.
Lấy áp suất khí quyển pkq = 1 bar
VD 8.7:

Không khí ẩm trước khi đi vào dàn lạnh có t1 = 320C và 1 = 80%. Sau khi ra
khỏi dàn lạnh, người ta thấy t2 = tđs1 – 100C và 2 = 100%, trong đó tđs1 là nhiệt độ
đọng sương ứng với trạng thái không khí trước khi đi vào dàn lạnh. Cho biết lưu
3

lượng không khí đi qua dàn lạnh là 7500m /h.
1. Vẽ biểu diễn quá trình khảo sát trên đồ thị I-d và t-d.
2. Xác định năng suất lý thuyết của dàn lạnh.
VD 8.8:
Khơng khí ẩm có lưu lượng G = 250g/s trước khi vào dàn lạnh của 1 máy lạnh
có nhiệt độ t1 = 25oC, độ ẩm tương đối 1 = 60%. Máy lạnh có hệ số làm lạnh là  =
3,5; năng suất thiết bị ngưng tụ là Qk = 4 kW. Xác định:
a. Năng suất lạnh Q0
b. Nhiệt độ không khí ra khỏi dàn lạnh.
c. Lượng nước tách ra khỏi dàn lạnh trong 30 phút.
Cho phép tra số liệu từ đồ thị không khí ẩm.
Giải
Q
Qo
1)   o 
N Qk  Qo

Q  3,11 kW
 o

N  0,89 kW
2) t1 = 25oC  phmax1 = 0,03166 bar

d1  0,622

0,6  0,03166
 0,012 kg / kg
1  0,6  0,03166

I1 = 25 + 0,012(2500 + 1,93  25) = 55,7 kJ/kg
Chương 8: Chu trình thiết bị laïnh

Trang 6/7


Giáo án môn Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật – 42 tiết

I 2  I1 

Nguyễn Thị Minh Trinh

Qo
3,11
 55,7 
 43,252 kJ / kg
G kk
0,25

Tra đồ thị không khí ẩm theo I 2 và 2  100%
Ta được t2 = 15 oC, d2 = 10,7 g/kg

3) Ta có Gn = Gkkk(d1 – d2). = 0,25  (0,012 – 0,0107)  30  60 = 0,585 kg
VD 8.9
Khảo sát chu trình máy lạnh một cấp làm việc với R-22
Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 470C (pk  18 bar)
Nhiệt độ bay hơi: t0 = 60C (p0  6 bar)
Nhiệt độ hơi vào máy nén: t1 = 100C
Lưu lượng R-22 lưu động trong thiết bị là 2500 kg/h
1. Biểu diễn chu trình lạnh trên đồ thị T-s và logp-i
2. Xác định entanpy tại các điểm đặc trưng
3. Xác định năng suất lạnh Q0 , năng suất ngưng tụ Qk , công suất máy nén L
và hệ số làm lạnh của chu trình.
4. Xác định lưu lượng nước giải nhiệt qua bình ngưng Gn (kg/h), biết chênh
lệch nhiệt độ nước giải nhiệt vào và ra khỏi bình ngưng là 60C
VD 8.10 (Đề thi HKI 06-07)
Cho chu trình lạnh như hình vẽ, môi chất làm việc trong hệ thống là R22

log p
16 bar

R22

t 3'  38o C

3’

4

3
6oC

1

2

i

- Tìm entanpy tại các điểm 1,2,3,3’,4
- Nước đi qua thiết bị bay hơi nhiệt độ biến đổi từ 120C còn 70C. Lưu lượng
nước Gn = 18 m3/h.
Xác định: năng suất lạnh Q0[kW], hệ số làm lạnh , năng suất bình ngưng
Qk[kW], công suất máy nén N[kW]

----------o0o----------

Chương 8: Chu trình thiết bị lạnh

Trang 7/7