Bài giảng công nghệ lạnh thực phẩm chương 3 thiết bị và chọn thiết bị cho hệ thống lạnh trong thực phẩm

CHƯƠNG III. THIẾT BỊ VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG LẠNH TRONG THỰC
PHẨM

115


3.1. Máy nén lạnh
3.1.1. Khái niệm và phân loại : Máy nén là nguồn động lực của hệ thống lạnh. Máy nén có
nhiệm vụ hút hơi mơi chất lạnh sinh ra ở thiết bị bay hơi để nén lên áp suất cao đẩy vào thiết bị
ngưng tụ. Nhờ có máy nén mà mơi chất tuần hồn được trong hệ thống lạnh.

Máy nén lạnh

Máy nén thể tích

Máy nén piston
trượt, dao động

- Máy nén pittong
quay : trục vít,
nén roto; xoắn ốc

Máy nén động học

Máy nén tuabin

Máy nén ejecter
116


3.1. Máy nén lạnh

Máy nén thể tích: Mơi chất được nén lên áp suất cao nhờ sự thay đổi
thể tích của khoang hơi giữa pittong và xi lanh. Máy nén làm việc theo
nguyên lý này làm việc theo chu kỳ hút – nén – xả.

Máy nén động học: áp suất của dòng hơi tăng lên là do động năng biến
thành thế năng. Ví dụ: trong máy nén tuabin, giai đoạn đầu hơi được
tăng tốc nhờ đĩa quay và cánh quạt, giai đoạn hai, dịng hơi có động
năng lớn được dẫn đến buồng khuếch tán, tại đây động năng biến thành
thế năng và áp suất tăng dần. Máy nén động học làm việc liên tục và
khơng có van.
117


Loại máy nén

Pittong trượt

Trục vít

Tuabin

0,000015 – 1,5 m3/s
(0,5-5000 m3/h)
Trạng thái hút
п=8…..12

0,055 – 3,0 m3/s
(200-10.000 m3/h)
Trạng thái hút
П=20; ∆p=2Mpa

Xung động

Tương đối ổn định

Tối thiểu 0,3m3/s
(1000 m3/h)
Trạng thái nén
Phụ thuộc vào môi chất và kết
cấu của máy nén
Ổn định

Lưu lượng thể tích khi thay đổi áp
suất nén
Khả năng điều chỉnh năng suất khi
giữ nguyên tốc độ vòng quay
Đối với hiện tượng lỏng vào
đường hút (va đập thủy lực)
Số chi tiết bị mài mịn

Ít phụ thuộc

Hầu như giữ ngun

Rất phụ thuộc

Hạn chế theo từng nấc
Va đập thủy lực là vấn đề nan giải

Điều chỉnh vô cấp không hạn chế

xuống đến 10%
Không trở ngại gì

Điều chỉnh vơ cấp có giới hạn
do thiết bị điều chỉnh
Ít gây trở ngại

Nhiều

Ít

Rất ít

u cầu diện tích lắp đặt

Nhiều nhất

Trung bình

Ít nhất

Kiểu máy

Hở, nửa kín, kín

Hở, nửa kín

Hở, nửa kín

u cầu bảo dưỡng

Ít, đơn giản, dễ dàng

Nhỏ

Vốn đầu tư

Thuận lợi nhất cho năng suất dưới
1Mw

Thuận lợi hơn cho năng suất từu
1,5Mw trở lên

Cần có chun mơn và sự thận
trọng cao
Nhỏ nhât cho năng suất từ
118
2Mw trở lên, đặc biệt DHKK.

Đặc tính kỹ thuật
Năng suất lưu lượng

Tỷ số áp suất tối đa hoặc hiệu áp
suất trong 1 cấp nén
Dạng nén


3.1. Máy nén lạnh
Máy nén
Máy nén

hở

Máy nén hở

Máy nén
bán kín

Máy nén
kín

Máy nén bán kín
Máy nén kín
119


MÁY NÉN HỞ

120


Đặc điểm của máy nén hở

- Dễ bảo dưỡng, thay thế động cơ
- Tuy nhiên bị tổn thất do phải
truyền động
- Thường dùng cho máy lạnh công
suất lớn, đặc biệt máy lạnh có
mơi chất là NH3
121

Đặc điểm của máy nén bán kín
Nâng cao hiệu suất động cơ điện;
Đảm bảo khơng có hiện tượng
thủy kích;
Tuy nhiên địi hỏi phải có cách
điện tốt do động cơ ln làm việc
trong mơi trường ẩm;
Thích hợp cho hệ thống lạnh công
suất vừa và lớn
122


Đặc điểm của máy nén kín
Vận hành đơn giản, tuổi thọ cao;
Gồm các loại piston, roto, xoắn
ốc.
Nhược điểm là khó bảo dưỡng,
địi hỏi độ bền cao, thích hợp với
các máy lạnh cơng suất nhỏ như
tủ lạnh, điều hịa khơng khí
(<10kw)
123


3.1.2.Phạm vi ứng dụng của máy nén
Máy nén pittong
 Dễ dàng vận hành và bảo dưỡng, thông dụng,
được dùng ở các giải cơng suất vừa và nhỏ.
Máy có thể ở dạng hở, bán kín và kín.

 Tỷ số nén đối với 1 cấp nén п<9 đới với NH3
và п<12 đối với freon. Tỷ số nén bị hạn chế
do nhiệt độ cuối tầm nén.
 Có thể dùng làm máy nén 2 cấp;
 Đối với cơng suất lớn khó cân bằng rung.
Với cơng suất trung bình thường bố trí xi
lanh theo kiểu V, W, VV;
 Nhạy với va đập thủy lực.
124


Máy nén pittong

125


3.1.2.Phạm vi ứng dụng của máy nén
Máy nén trục vit
Ưu điểm: cho năng suất lạnh lớn
với kích thước nhỏ, khơng có
clape hút và đẩy;
Tỉ số nén cho phép cao hơn máy
nén piston (п=20);
Giá thành đầu tư ban đầu lớn, chế
độ vận hành đòi hỏi nghiêm ngặt
(hệ thống hồi dầu riêng), gây ra
tiếng ồn lớn.
126

127


128


129


3.1.3. Q trình nén và thể tích hút thực

130


3.1.3. Q trình nén và thể tích hút thực

131


3.1.3. Q trình nén và thể tích hút thực

Xác định hiệu suất thể tích λ theo tỉ số nén п

132


3.1.4. Liên hệ giữa công nén lý thuyết và thực của máy lạnh nén hơi
Hiệu suất nén: là tỉ số giữa công nén lý thuyết và công nén thực tế

Công nén thực tế và các thành phần tổn thất

133


134


135


136


137


ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUẤT LẠNH CỦA MÁY NÉN

Mục đích: trong quá trình hoạt động năng suất lạnh của hệ thống máy lạnh thường xuyên thay đổi
bởi các yếu tố bên ngồi (sự thay đổi điều kiện khí hậu) và phụ tải lạnh bên trong. Vì vậy để hệ
thống làm việc ổn định và tiêu thụ năng lượng hợp lý cần điều chỉnh năng suất lạnh của máy nén.
Phương pháp điều chỉnh:

Đối với máy nén pittong
Lưu lượng thể tích mà máy nén quét được trong một đơn vị thời gian:

𝑉𝑙𝑡 =

𝜋𝐷 2
. 𝑆. 𝑧. 𝑛,

4

m3/s

Trong đó: D – đường kính xilanh; S – Hành trình pittong; z – số xilanh; n – tốc độ vòng quay trục
khuỷu.

138


ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUẤT LẠNH CỦA MÁY NÉN

Năng suất lạnh của máy nén
𝑄𝑜 = 𝑚. 𝑞𝑜 =

𝑉𝑙𝑡
𝜆. . 𝑞𝑜
𝑣1

=

𝜋𝐷2
𝑞𝑜
𝜆.
. 𝑆. 𝑧. 𝑛.
4
𝑣1

, (*)

Từ cơng thức (*) ta thấy có thể dùng các biện pháp sau để thay đổi năng
suất lạnh:
(1)Tiết lưu đường hút, tức là tăng thể tích hút riêng phần v1;
(2)Thay đổi z, tức là đóng ngắt từng xilanh, hoặc cả cụm xilanh;
(3)Thay đổi số vòng quay n: thay đổi cặp cực của động cơ, sử dụng
động cơ biến tần…
139