Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt

Tiểu luận Nhóm 2
Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by
o 1
Danh sách nhóm 2:
1. Nguyễn Văn Bảo
2. Nguyễn Thiên Bửu
3. Phạm Quốc Việt
Nhận xét của Giáo viên:
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………....
…………………………………………………………………………………………

Tiểu luận Nhóm 2
Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by
o 2
MỤC LỤC
a & b

Mở đầu....................................................................................................................... 3
Chương 1: Tổng quan.
1.1 Chọn phương pháp làm lạnh..............................................................4
1.2 Các số liệu không khí bên ngoài........................................................ 5
1.3 Tổng quan về thiết bị trao đổi nhiệt của hệ thống lạnh...................... 6
Chương 2: Cơ sở lí thuyết tính toán.
2.1 Chọn môi chất lạnh ............................................................................ 7
2.2 Chọn và tính toán chu trình lạnh........................................................ 9
Chương 3: Tính toán nhiệt và chọn thiết bị bay hơi
3.1 Vai trò của thiết bị bay hơi............................................................... 15
3.2 Phân loại thiết bị bay hơi.................................................................. 15
3.3 Các thông số làm việc của dàn lạnh................................................. 16
3.4 Tính chọn kết cấu dàn bay hơi......................................................... 21
Chương 4: Tính toán nhiệt và chọn thiết bị ngưng tụ.
4.1 Phân loại thiết bị ngưng tụ............................................................... 27
4.2 Đặc điểm chung................................................................................ 29
4.3 Cấu tạo.............................................................................................. 30
4.4 Tính chọn kết cấu bình ngưng tụ...................................................... 31
4.5 Tổn thất thủy lực bình ngưng........................................................... 38
4.6 Những hư hỏng thường gặp và cách khắc phục của bình ngưng.....40
Tài liệu tham khảo................................................................................................... 41


Tiểu luận Nhóm 2

Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by
o 3
Mở đầu.
Nước ta đang bước vào thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa nhằm đưa Việt
Nam trở thành nước công nghiệp văn minh hiện đại. Trong những năm qua cùng với
sự phát triển kinh tế của cả nước, ngành kĩ thuật lạnh đã có những bước phát triển rất
mạnh mẽ và vượt bật, phạm vi ngày càng được mở rộng trong đời sống và kĩ thuật.
Ngày nay, kĩ thuật làm lạnh trở nên không thể thiếu trong các tòa nhà, khách
sạn, văn phòng, nhà hàng, các dịch vụ du lịch văn hóa, y tế, thể thao, mà còn cả trong
các căn hộ, nhà ở, các phương tiện đi lại như: ôtô, tàu thủy, tàu hỏa….trong phạm vi
dân dụng các máy điều hòa nhiệt độ, máy lạnh một cụm, hai cụm, nguyên cụm đa
dạng về công suất và mẫu mã; các tủ lạnh có dung tích từ nhỏ, trung bình , lớn đến rất
lớn, các máy nước nóng lạnh đã dần quen thuộc và phục vụ đắc lực cho nhu cầu sinh
hoạt hằng ngày của người dân.
Kĩ thuật lạnh trong những năm qua đã hỗ trợ rất đắc lực cho nhiều ngành kinh
tế, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm, đảm bảo qui trình công nghệ như trong
các ngành: sợi dệt, chế biến thuốc lá, chè, in ấn, điện tử, vi điện tử , bưu điện, viễn
thông, máy tính, cơ khí chính xác, hóa học….Đặc biệt trong công nghiệp đông lạnh
thủy hải sản, thực phẩm, rau củ quả…
Trong phạm vi bài tiểu luận này sẽ trình bày việc tính toán thiết kế thiết bị
ngưng tụ và thiết bị bay hơi cho hệ thống cấp đông có năng suất lạnh 100 kW với
nhiệt độ bay hơi t
o
= - 40
0
C.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng tiểu luận chắc chắn không tránh khỏi thiếu
sót, chúng em mong nhận được nhiều ý kiến của thầy cô và các bạn.

Nhóm thực hiện

Nhóm 2 Lớp DHNL 4 LT
Tiểu luận Nhóm 2
Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by
o 4
Đối lưu không khí tự nhiên
(dàn tĩnh):
+ Dàn ống trơn gắn tường và
gắn trần.
+ Dàn ống cánh gắn tường và
gắn trần.
+ Dàn tấm gắn tường và gắn
trần.
Đối lưu không khí cưỡng bức
(dàn quạt):
Dàn quạt và các loại tổ dàn
quạt hướng trục và li tâm.
Trực tiếp
( nhờ môi chất lạnh)
Gián tiếp
( nhờ chất tải lạnh)
Làm lạnh buồng
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
a & b

1.1 CHỌN PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH.
a. Làm lạnh buồng trực tiếp là làm lạnh buồng bằng dàn bay hơi đặt
trong buồng lạnh. Môi chất lỏng sôi và thu nhiệt của buồng lạnh. Dàn bay hơi có thể
là dàn đối lưu không khí cưỡng bức bằng quạt gió hoặc đối lưu không khí tự nhiên.
b. làm lạnh buồng gián tiếp là làm lạnh buồng bằng các dàn nước muối

lạnh. Thiết bị bay hơi đặt ngoài buồng lạnh, môi chất lỏng sôi để thu nhiệt của nước
muối, nước muối lạnh được bơm tuần hoàn bơm đến các dàn lạnh. Sau khi trao đổi
nhiệt với không khí trong buồng lạnh, nước muối nóng lên sẽ được đưa trở lại thiết bị
bay hơi để làm lạnh xuống đến trạng thái ban đầu. Các dàn nước muối bố trí trong
buồng cũng có loại đối lưu không khí tự nhiện và đối lưu không khí cưỡng bức.













Tiểu luận Nhóm 2
Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by
o 5
Bảng : Phân loại phương pháp làm lạnh.
Ở đây, ta chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp nhờ môi chất lạnh trao đổi
nhiệt đối lưu không khí cưỡng bức bằng các dàn quạt.
1.2 CÁC SỐ LIỆU KHÔNG KHÍ BÊN NGOÀI.
Những thông số về khí tượng như nhiệt độ, độ ẩm tương đối của không khí,
bức xạ mặt trời, gió và hướng gió, lượng mưa là những thông số quan trọng để tính
toán, thiết kế xây dựng kho lạnh và hệ thống lạnh. Chúng là các yếu tố ảnh hưởng trực
tiếp đến tổn thất nhiệt của kho lạnh qua kết bao che. Dòng nhiệt tổn thất này là giá trị
cơ bản để tính toán thiết kế năng suất lạnh của hệ thống lạnh.

+ Độ ẩm không khí là thông số để tính toán chiều dày lớp cách ẩm cho vách
cách nhiệt, tránh cho vách cách nhiệt bị đọng sương khuếch tán từ không khí bên
ngoài vào. Ngoài ra, còn dùng để tính đọng sương vách ngoài.
+ Gió và tốc độ gió có ảnh hưởng đến dòng nhiệt tổn thất do sự tăng cường trao
đổi nhiệt đối lưu bên ngoài giữa không khí và vách.
+ Gió và mưa là cơ sở để thiết kế bao che tránh cho cơ cấu cách nhiệt bị thấm
ẩm, ngập nước làm mất khả năng cách nhiệt của vách. Bức xạ mặt trời kết hợp với
hướng gió chủ yếu để chọn hướng xây dựng kho lạnh cho phù hợp, giảm tổn thất
nhiệt qua cơ cấu bao che.
+ Để tính toán thiết kế kho lạnh sử dụng nhiệt độ cao nhất đã quan sát được ở
địa phương xây dựng kho lạnh như vậy độ an toàn là tuyệt đối nhưng công suất máy
lớn, vốn đầu tư ban đầu cao.
+ Độ ẩm trung bình tháng nóng nhất mùa hè dùng để tính toán bề dày cách ẩm,
tính kiểm tra đọng sương. Đặc biệt dùng để xác định nhiệt độ nhiệt kế ướt qua đó để
xác định nhiệt độ nước làm mát ra khỏi tháp giải nhiệt trong các hệ thống lạnh dùng
nước tuần hoàn trong tháp ngưng tụ.
Tiểu luận Nhóm 2
Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by
o 6
1.3 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT CỦA HỆ THỐNG LẠNH.
Thiết bị trao đổi nhiệt của máy lạnh theo chức năng có thể chia làm hai
nhóm: thiết bị chính và thiết bị phụ. Nhiệm vụ chủ yếu của thiết bị trao đổi nhiệt là
truyền nhiệt từ một chất này cho một chất khác thông qua bề mặt ngăn cách hoặc
bằng cách tiếp xúc trực tiếp. Các thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi là những thiết bị
trao đổi nhiệt bắt buộc phải có trong máy lạnh nên chúng là những thiết bị chính. Còn
những thiết bị còn lại mặc dù có làm tăng thêm độ tin cậy và hiệu quả kinh tế trong
vận hành song không phải là bắt buộc cho nên chúng là các thiết bị phụ.
Các thiết bị trao đổi nhiệt giữ vai trò quyết định đối với các chỉ tiêu về tiêu hao
năng lượng cũng như về kim loại của máy lạnh. Ví dụ như chỉ riêng nhóm bình ngưng
tụ và bình bay hơi cũng đã chiếm từ 50 ÷ 70% trọng lượng của thiết bị lạnh. Sự làm

việc của các thiết bị trao đổi nhiệt cũng ảnh hưởng rất lớn đến vấn đề tiêu hao năng
lượng. Nếu chúng làm việc không tốt thì có thể làm tăng nhiệt độ ngưng tụ và giảm
nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh, dẫn đến tình trạng tăng công suất tiêu hao cho máy
nén. Ngoài ra các quá trình khí động của thủy động trong chu trình có ảnh hưởng trực
tiếp đến vấn đề tiêu hao năng lượng của máy nén, máy bơm, quạt gió và máy khuấy
trong quá trình vận hành. Cho nên trong quá trình thiết kế và chế tạo thiết bị trao đổi
nhiệt cần đảm bảo các yêu cầu như: truyền nhiệt tốt, trở lực thủy lực nhỏ, cấu tạo đơn
giản, dễ chế tạo, vật liệu rẻ tiền, nhỏ gọn và chắc chắn, dễ dàng lắp đặt và sửa chữa,
tin cậy, an toàn, hiện đại và thẫm mĩ.
Tiểu luận Nhóm 2
Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by
o 7
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÍ THUYẾT TÍNH TOÁN
a & b

2.1 CHỌN MÔI CHẤT LẠNH.
Môi chất lạnh (còn gọi là tác nhân lạnh hay gas lạnh) là chất sử dụng trong chu
trình nhiệt động ngược chiều để hấp thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh có nhiệt
độ thấp và thải nhiệt ra môi trường có nhiệt độ cao hơn.
Một môi chất đáp ứng được tất cả các yêu cầu của môi chất lạnh được coi là
môi chất lạnh lí tưởng. Nhưng thực tế không có môi chất lạnh lí tưởng mà chỉ có môi
chất đáp ứng được ít hay nhiều các yêu cầu của môi chất lạnh. Khi chọn môi chất cho
một ứng dụng cụ thể, cần phát huy tối đa các ưu điểm và hạn chế đến mức thấp nhất
các nhược điểm của nó.
Có nhiều môi chất lạnh thường dùng : amoniac (R717), các Freon (CFC, HFC,
HCFC ): R12, R13, R22, R502, R134a...Trong đó, thực tế kho lạnh cấp đông thường
sử dụng NH
3
với những ưu điểm sau:

* Amoniac có công thức hóa học là NH
3
, kí hiệu R717, là một chất khí
không màu, có mùi hắc. NH
3
sôi ở áp suất khí quyển ở -33.35
0
C, có tính chất nhiệt
động tốt phù hợp với chu trình máy lạnh nén hơi dùng máy nén Piston.
* Năng suất lạnh riêng khối lượng (q
0
, kJ/kg) lớn nên lưu lượng môi chất
tuần hoàn trong hệ thống nhỏ, rất phù hợp cho các máy lạnh có năng suất lớn và rất
lớn.
* Năng suất lạnh riêng thể tích (q
v
, kJ/m
3
) lớn nên máy nén gọn nhẹ.
* Các tính chất trao đổi nhiệt tốt, hệ số tỏa nhiệt khi sôi và khi ngưng
tương đương với nước nên không cần tạo cánh trong các thiết bị trao đổi nhiệt với
nước.
Tiểu luận Nhóm 2
Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by
o 8
* Tính lưu động cao, tổn thất áp suất trên đường ống, các cửa van nhỏ
nên các thiết bị khá gọn nhẹ.
* Amoniac không hòa tan dầu nên nhiệt độ bay hơi không bị tăng và nó
hòa tan nước không hạn chế nên thiết bị tiết lưu không bị tắc ẩm.
* Tính kinh tế: Amoniac là môi chất lạnh rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyển

bảo quản tương đối dễ dàng.
* Amoniac bền vững ở nhiệt độ và áp suất làm việc.
* Amoniac không ăn mòn các kim loại đen và phi kim loại chế tạo máy
nhưng ăn mòn đồng và các hợp kim của đồng nên Amoniac chủ yếu sử dụng với máy
nén hở.

Tiểu luận Nhóm 2
Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by
o 9
2.2 CHỌN và TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH.
2.2.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh hay nhiệt độ bay hơi t
0
= -40
0
C
Tra bảng hơi bão hòa NH
3
ở t
0
= – 40
0
C ta được P
0
= 0.71934bar. Theo [6]
Ta có công thức:
t
0
= t – Dt (2 – 1)
Trong đó:
t

0
: nhiệt độ sôi của môi chất lạnh (
0
C).
t: nhiệt độ buồng lạnh.
Dt: hiệu nhiệt độ yêu cầu, Dt = 5
¸
6
0
C. chọn Dt = 5
0
C.
Vậy nhiệt độ của kho cấp đông là t = t
0
+ Dt = -40 + 5 = - 35
0
C.
2.2.2. Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc nhiệt độ môi trường làm mát của thiết bị
ngưng tụ.
Từ công thức tính độ chênh lệch nhiệt độ trung bình Logarit:
2 1
1
2
W W
0
k W
k W
( )
t
ln

t
m
t t
C
t
t
q
-
=
-
-
(2 – 2)
ta có được nhiệt độ ngưng tụ như sau:
w2 w1
m
w2 w1
m
t - t
0
w2 w1
t - t
.e - t
( )
e 1
k
t
t C
q
q
=

-
(2 – 3)
Trong đó:
t
k
: nhiệt độ ngưng tụ (
0
C).
t
w1
: nhiệt độ nước vào bình ngưng (
0
C).
t
w2
: nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng (
0
C).
q
m
: độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit (
0
C).
Thông số khí tượng tại Tp.HCM vào tháng nóng nhất (tháng 4) là: t
tbmax
=
34.6
0
C, j
tbmax

= 72%. Do đó chọn thông số ngoài trời để thiết kế là t
n
= 35
0
C và j
n
=
Tiểu luận Nhóm 2
Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by
o 10
70%. Tra đồ thị I – d từ giá trị t
n
và j
n
xác định được nhiệt độ nhiệt kế ướt tương ứng
t
ư
= 30
0
C.
Tháp giải nhiệt thường được thiết kế với điều kiện nhiệt độ ra khỏi tháp giải
nhiệt để vào bình ngưng cao hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt t
ư
từ 3 ¸5
0
C, ở đây ta chọn 4
0
C,
hay:
t

w1
= t
ư
+ 4
0
C = 30 + 4 = 34
0
C
Nhiệt độ nước đầu vào và ra bình ngưng chênh nhau tối ưu 2
¸
6
0
C và phụ thuộc
vào kiểu bình ngưng. Đối với bình ngưng ống vỏ nằm ngang chọn độ chênh tối ưu là
4
0
C, nghĩa là:
t
w2
= t
w1
+ 4
0
C = 34 + 4 = 38
0
C
Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit q
m
được chọn sơ bộ theo bảng
6.11/156 [1]. Đối với ống trơn q

m
= 4¸6
0
C. Tăng hay giảm chênh lệch nhiệt độ q
m
đều
có tác dụng hai mặt của nó. Nếu tăng q
m
một mặt sẽ làm giảm diện tích truyền nhiệt,
giảm trọng lượng và giá thành của bình ngưng, mặt khác sẽ làm tăng các tổn thất
không thuận nghịch trong chu trình máy lạnh. Khi nhiệt độ nước đã được xác định,
nếu tăng q
m
sẽ làm tăng nhiệt độ ngưng tụ, tăng các tổn thất thể tích và tiêu hao năng
lượng cho máy nén, làm giảm hệ số làm lạnh của chu trình. Cho nên q
m
được chọn là
5
0
C.
Vậy nhiệt độ ngưng tụ là:
w2 w1
m
w2 w1
m
t - t
38 - 34
5
0
w2 w1

t - t 38 - 34
5
.e - t
38.e - 34
41
e 1
e 1
k
t
t C
q
q
= = »
-
-

tương ứng với áp suất ngưng tụ p
k
= 15.995 bar.
2.2.3 Tỉ số nén: chọn máy nén 1 cấp hay nhiều cấp phụ thuộc vào tỉ số nén P.
Đối với hệ thống lạnh sử dụng NH
3
: P
³
9.
Ta có:
Tiểu luận Nhóm 2
Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by
o 11
P =

0
k
p
p
=
15.995
0.71934
= 22.2 (2 – 4)
Áp suất trung gian
0
. 15.995 0.71934 3.39 ar
tg k
p p p x b= = =


P
1
=
0
tg
p
p
= 4.713 hạ áp (2 – 5)
P
2
=
k
tg
p
p

= 4.718 cao áp (2 – 6)
Vậy chọn chu trình hai cấp nén, môi chất Amoniac R717
2.2.4 Chọn chu trình lạnh:
Đối với máy nén Piston tỉ số nén càng cao thì hệ số cấp càng nhỏ, nhiệt
độ cuối tầm nén càng cao nhất là đối với Amoniac. Như vậy, tỉ số nén dẫn đến các
điều kiện làm việc không thuận lợi cho máy nén. Cho nên đối với Amoniac, khi tỉ số
nén lớn hơn 9 thì chọn chu trình hai hay nhiều cấp nén. Ở đây ta chọn chu trình hai
cấp nén làm mát trung gian qua bình trung gian có ống xoắn.
Hơi ở trạng thái 1 trên đường bão hòa (t
0
, p
0
, x =1)được máy nén hạ áp nén lên
trạng thái 2. Trong thiết bị làm mát trung gian MTG hơi quá nhiệt được làm mát đến
nhiệt độ t
k
= t
6
= t
3
ở trạng thái 3. Trên các máy nén hiện đại hai cấp trên một máy
người ta không dùng bình MTG mà bố trí tự động phun môi chất lỏng vào để làm
mát.
Hơi môi chất ở trạng thái 3 sau khi hòa trộn với dòng hơi từ bình trung gian
BTG sẽ đạt trạng thái bão hòa khô 4 được máy nén cao áp nén lên trạng thái 5. Sau
khi được làm mát và ngưng tụ xuống trạng thái bão hòa lỏng 6 dòng môi chất lỏng từ
thiết bị ngưng tụ chia làm hai nhánh. Một nhánh nhỏ qua tiết lưu 1 TL1 vào bình
trung gian BTG để làm mát lượng hơi về máy nén cao áp xuống trạng thái bão hòa
Tiểu luận Nhóm 2
Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by

o 12
khô. Còn nhánh chính được dẫn qua ống xoắn của bình trung gian, được làm quá lạnh
sau đó qua van tiết lưu TL2 xuống áp suất p
0
để cấp cho dàn bay hơi.
Như vậy, năng suất lạnh của phần lỏng đi qua van tiết lưu 1 chỉ để hạ nhiệt độ
của hơi từ máy nén hạ áp tới nhiệt độ bão hòa và dùng để quá lạnh phần lỏng trước
khi đưa vào van tiết lưu 2. Lỏng tiết lưu từ p
k
xuống p
0
chỉ qua van tiết lưu 2. Nếu
thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn là lí tưởng thì nhiệt độ lỏng ra khỏi ống xoắn t
10
bằng
nhiệt độ trung gian t
tg
và sau khi tiết lưu đẳng entanpy xuống áp suất p
0
môi chất sẽ có
trạng thái 11’. Nhưng thực tế có tổn thất trao đổi nhiệt không thuận nghịch nên nhiệt
độ lỏng t
10
bao giờ cũng lớn t
tg
từ 3 đến 5K. Năng suất lạnh riêng thực tế nhỏ hơn
năng suất lạnh lí thuyết một khoảng Dq
0
= i
11

– i
11’
.
Nhưng chu trình với bình trung gian có ống xoắn có ưu thế vận hành là dầu bôi
trơn từ máy nén hạ áp không đi vào tuyến lỏng để vào thiết bị bay hơi, do đó không
dầu không bám lên thiết bị bay hơi tạo lớp cản trở trao đổi nhiệt. Chu trình này được
ứng dụng rộng rãi trong thực tế cho môi chất NH
3
tuy phải chấp nhận tổn thất nhỏ về
năng suất lạnh.
Tiểu luận Nhóm 2
Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by
o 13
2.2.5 Tính toán nhiệt chu trình. D
tql
= 5K hay t
10
= t
tg
+ 5
Các điểm trên chu trình nhiệt động
Điểm P(bar) t(
0
C) v(m
3
/kg) i(kJ/kg) s(kJ/kg.đ

ộ) x
1 0.71934 -40 1.5491 1706.7 6.2382 1
2 3.39 60 0.49397 1920 6.2382

x
3 3.39 41 0.44950 1870 6.107
x
4 3.39 -6 0.35893 1753.8 5.6948 1
5 15.995 110 0.11288 1980 5.6948
x
6 15.995 41 0.00173 692.4 1.6495 0
7 3.39 -6 0.05899 692.4 1.666 0.16
8 3.39 -6 0.35893 1753.8 5.6948 1
9 3.39 -6 0.00681 495 0.968 0.015
10 15.995 -1
x
495 0.982
x
11 0.71934 -40 0.00145 495 0.2803 0.127

2.2.5.1. Năng suất lạnh riêng q
0
:
q
0
= i
1
– i
11
(kJ/kg) (2 – 7)
Trong đó:
q
0:
năng suất lạnh riêng của 1 kg môi chất lạnh lỏng ở áp suất cao, nhiệt độ cao

tạo ra sau khi qua van tiết lưu và bay hơi hết trong thiết bị bay hơi thành hơi bão hòa
khô ở áp suất và nhiệt độ bay hơi.
Năng suất lạnh riêng của môi chất bao giờ cũng nhỏ hơn nhiệt ẩn hóa hơi của
nó ở cùng nhiệt độ sôi.
i
1:
entanpy của hơi bão hòa khi ra khỏi thiết bị bay hơi (kJ/kg).
i
11
: entanpy của môi chất khi qua thiết bị tiết lưu (kJ/kg).
Vậy: q
0
= 1706.7 - 495 = 1211.7 (kJ/kg).
2.2.5.2 Lưu lượng môi chất lạnh G:
Tiểu luận Nhóm 2
Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by
o 14
a) Lưu lượng môi chất lạnh qua máy nén hạ áp G
1
:
Từ công thức năng suất lạnh của máy nén:
Q
0
= G
1
.q
0
(kW) (2 – 8)
Ta suy ra lưu lượng môi chất lạnh:
G

1
=
0
0
q
Q
=
0
1 11
Q
i i-
=
100
1706.7 495-
= 0.08253 (kg/s).
Trong đó:
G
1
: năng suất khối lượng của máy nén hạ áp hay lưu
lượng môi chất mà máy nén nén được trong một đơn vị thời gian (kg/s).
b) Lưu lượng môi chất lạnh qua máy nén cao áp G
4
:
Ta có: phương trình cân bằng năng lượng ở bình trung gian:
G
1
i
6
+ G
1

i
3
+(G
4
– G
1
)i
7
= G
4
i
4
+ G
1
i
10
(2 – 9)
hay:
6 3 7 10
4
1 4 7
i i i iG
G i i
+ - -
=
-

Vậy:
1 6 3 7 10 1 3 10
4

4 7 4 7
( ) ( ) 100(1870 495)
0.1069 /
1211.7(1753.8 692.4)
G i i i i G i i
G kg s
i i i i
+ - - - -
= = = =
- - -

2.2.5.3 Phụ tải nhiệt ngưng tụ Q
k
:
Q
k
= G
4
.q
k
= G
4
.(i
5
– i
6
) (kW) (2 – 10)
Trong đó:
q
k:

năng suất nhiệt riêng là lượng nhiệt mà 1 kg môi chất thải nhiệt cho nước
làm mát để làm mát và quá lạnh trong thiết bị ngưng tụ (kJ/kg).
i
5
: entanpy của hơi khi vào bình ngưng (kJ/kg).
i
6
: entanpy của lỏng ra khỏi bình ngưng (kJ/kg).
Vậy:
Q
k
= G
4
.q
k
= G
4
.(i
5
– i
6
) = 0.1069(1980 – 692.4) = 137.64(kW).
Tiểu luận Nhóm 2
Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by
o 15
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NHIỆT &
CHỌN THIẾT BỊ BAY HƠI.
a & b

3.1 VAI TRÒ CỦA 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 và thiết
bị tiết lưu, thiết bị bay hơi là thiết bị quan trọng không thể thiếu được trong các hệ
thống lạnh. Vì vậy, dù toàn bộ hệ thống trang thiết bị hệ tốt đến đâu nhưng thiết bị
bay hơi làm việc kém hiệu quả thì tất cả trở nên vô ích.
Khi quá trình trao đổi nhiệt ở thiết bị bay hơi kém thì thời gian làm lạnh tăng,
nhiệt độ phòng không đảm bảo yêu cầu. Trong một số trường hợp, do không bay hơi
hết lỏng trong dàn lạnh dẫn đến có thể máy nén sẽ hút phải ẩm gây ngập lỏng gây va
đập thủy lực.
Ngược lại, khi thiết bị bay hơi có diện tích quá lớn so với yêu cầu thì chi phí đầu
tư cao và đồng thời còn làm cho độ quá nhiệt hơi ra lớn, nhiệt độ cuối tầm nén cao và
tăng công suất nén.
Lựa chọn thiết bị bay hơi dựa trên nhiều yếu tố như hiệu quả làm việc, đặc điểm
và tính chất của sản phẩm cần làm lạnh.
3.2 PHÂN LOẠI THIẾT BỊ BAY HƠI.
* Theo môi trường cần làm lạnh:
+ Bình bay hơi sử dụng để làm lạnh chất lỏng như nước, nước muối,
glycol…
+ Dàn lạnh không khí sử dụng để làm lạnh không khí.
+ Dàn lạnh kiểu tấm có thể làm lạnh không khí, chất lỏng hoặc sản phẩm
dạng đặc( ví dụ: các tấm lắc trong tủ đông tiếp xúc, trống làm đá trong máy đá
vảy….)
Tiểu luận Nhóm 2
Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by
o 16
+ Dàn lạnh làm lạnh chất lỏng: dàn lạnh xương cá, panel trong hệ thống
máy đá cây.
* Theo mức độ chứa dịch trong dàn lạnh:
+ Dàn lạnh kiểu ngập lỏng hay không ngập lỏng.
Ngoài ra, người ta còn phân loại dàn lạnh theo tính chất kín của môi trường cần

làm lạnh.
Chọn dàn lạnh kiểu khô, có quạt đối lưu không khí cưỡng bức
Với năng suất lạnh 100kW ta chia thành hai dàn lạnh mỗi dàn 50kW
Hay:
Q
0
= 100 kW
Q
01
= 50 kW
Q
02
= 50 kW

3.3 CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA DÀN LẠNH KHÔNG KHÍ CƯỠNG
BỨC BẰNG QUẠT.
Dàn lạnh không khí đối lưu cưỡng bức được sử dụng rất rộng rãi trong các hệ
thống lạnh để làm lạnh không khí như trong các kho lạnh, thiết bị cấp đông, điều hòa
không khí. Dàn lạnh loại này có hai loại: loại ống đồng và loại ống sắt. Thường các
dàn lạnh được làm cánh nhôm hoặc cánh sắt để tăng diện tích truyền nhiệt. Dàn lạnh
có vỏ bao bọc, lồng quạt, ống khuếch tán gió, khay hứng nước ngưng.

Tiểu luận Nhóm 2
Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by
o 17
Dàn lạnh sử dụng trong kho lạnh có cấu tạo với chiều rộng khá lớn, trải dài theo
chiều rộng của kho lạnh. Mỗi dàn có từ 1 đến 6 quạt, các dàn lạnh đặt phía trước mỗi
dàn, hút không khí chuyển động qua các dàn vuông góc với các ống trao đổi nhiệt.
Dàn lạnh có bước cánh từ 3 đến 8 mm, tùy thuộc mức độ thoát ẩm của các sản phẩm
trong kho. Vỏ bao che của dàn lạnh là tôn mạ kẽm, phía dưới có máng hứng nước

ngưng. Máng hứng nước ngưng nghiêng về phía sau để nước ngưng chảy kiệt, tránh
đọng nước trong máng, nước đọng có thể đóng băng làm tắc đường thoát nước. Dàn
gồm nhiều cụm ống độc lập song song dọc theo chiều cao của dàn, vì vậy thường có
búp phân phối gas để phân bố dịch lỏng đều cho các cụm.
Dàn lạnh loại này có nhiều ưu điểm, thích hợp sử dụng trong kho cấp đông:
* Ít tốn diện tích.
* Nhiệt độ phân phối đồng đều.
* Hệ số trao đổi nhiệt lớn( k = 35
¸
43 W/m
2
K: đối với dàn lạnh NH
3
; k = 12
W/m
2
.K: đối với dàn Freon).
* Ít tốn nguyên vật liệu chế tạo.
* Có thể bố trí trong hoặc ngoài kho lạnh.

Tại bề mặt dàn lạnh là không khí ẩm bão hòa và sau khi ra khỏi dàn lạnh là hỗn
hợp của không khí và không khí bão hòa ở nhiệt độ bề mặt.
Điểm 1 (j
1
,t
1
,i
1,
d
1

): trạng thái không khí khi vào dàn lạnh.
Điểm 2 (j
2
,t
2
,i
2,
d
2
): trạng thái không khí khi ra khỏi dàn lạnh.
Tiểu luận Nhóm 2
Truyền Nhiệt và Tính Toán Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt –Upload by
o 18
Điểm w (j
w
,t
w
,i
w,
d
w
): trạng thái không khí ở bề mặt dàn lạnh.
Ba điểm này nằm trên đường đặc trưng cho quá trình làm lạnh không khí ở dàn
lạnh. Độ nghiêng của đường thẳng nối 3 điểm này chính là tỉ số nhiệt ẩm
e
.
Ta có tỉ số nhiệt ẩm:

21
21

dd
ii
-
-
=e
(3 – 1)
chọn hiệu nhiệt độ t
1
– t
2
= 2
¸
4
0
C
chọn t
1
– t
2
= 4
0
C
Để duy trì nhiệt độ kho cấp đông
- 35
0
C chọn:
t
1
= -33
0

C; j
1
= 90%
t
2
= t
1
– 4 = -37
0
C; j
2
=
95%
xác định entanpy và độ chứa hơi bằng
bảng và công thức:
i = i
k
+ d.i
’’
(3 – 2)
Trong đó:
i
k
; i
’’
: entanpy của không khí khô và hơi bão hòa( kJ/kg)
Tra phụ lục 5/538 [1],
Không khí ẩm ở t
1
= -33

0
C được:
Phân áp suất :
''
h1
p
= 0.00039 bar
Áp suất khí quyển: P = 1 bar
i
k1
= -33.4316(kJ/kg)

''
h1
i
= 0.59871 (kj/kg)
vậy độ chứa hơi:
d
1
= 0.622
''
h1
''
h1
pp
p
-
= 0.622
0.00039
0.00024

1 0.00039
=
-
(kg/kg) (3 – 3)