BÀI TẬP LỚN KỸ THUẬT LẠNH: Tính toán thiết kế bình bay hơi kiểu ống vỏ nằm ngang , môi chất lạnh là R22 sôi bên ngoài ống ở áp suất p = 3,5 Bar . Bình bay hơi được sử dụng để làm lạnh 10m3 nướcgiờ từ nhiệt độ t’’n = 300C đến t’n = 20C

BÀI TẬP LỚN KỸ THUẬT LẠNH
Số:18
Họ và tên sinh viên: 1. Nguyễn Tiến Điệp
2. Nguyễn Thị Thùy Dương
3. Nguyễn Thị Thúy Hường
Lớp: KTN1

Khóa: K8

Khoa: Điện

Giáo viên hướng dẫn: Trần Quyết Thắng
NỘI DUNG
Tính toán thiết kế bình bay hơi kiểu ống vỏ nằm ngang , môi chất lạnh là
R22 sôi bên ngoài ống ở áp suất p = 3,5 Bar . Bình bay hơi được sử dụng để
làm lạnh 10m3 nước/giờ từ nhiệt độ t’’n = 300C đến t’n = 20C.

NỘI DUNG BÀI TẬP LỚN
1.
2.
3.
4.

Tổng quan về bình bay hơi.
Tính nhiệt.
Tính trở kháng thủy lực.
Qui trình sửa chữa, bảo dưỡng.

Sản phẩm nộp: 01 bản in bìa mềm , khổ giấy A4
Ngày hoàn thành: 23/11/2015
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trần Quyết Thắng

1


A.

TỔNG QUAN VỀ BÌNH BAY HƠI

Thiết bị bay hơi có nhiệm vụ hoá hơi ga 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 một trong những thiết bị quan trọng nhất
không thể thiếu được trong các hệ thống lạnh . Vì vậy, dù toàn bộ trang thiết bị
hệ thống 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 khong bay
hơi hết lỏng trong dàn lạnh dẫn tới máy nén hút ẩm về và gây ngập lỏng.
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 làm cho độ quá nhiệt hơi ra thiết bị lớn . Khi độ quá
nhiệt lớn thì nhiệt độ cuối quá trình nén cao , 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 sản phảm cần làm lạnh.
I.
PHÂN LOẠI THIẾT BỊ BAY HƠI (TBBH)
Có nhiều cách phân biệt loại TBBH: phân loại theo môi trường cần làm lạnh ,
theo mức độ choán chỗ của môi chất lạnh , theo điều kiện tuần hoàn của chất tải
lạnh....
- Theo môi trường cần làm lạnh:

+ Bình bay hơi , được sử dụng để làm lạnh chất lỏng như nước ,nước muối ,
glycol..v.v...
+ Dàn lạnh không khí được sử dụng để làm lạnh không khí.
+ Dàn lạnh kiểu tấm, có thể sử dụng làm lạnh không khí , chất lỏng hoặc chất
dạng đặc. Ví dụ như các tấm lắc trong tủ đông tiếp xúc, trống làm đá trong tủ đá
vảy vv...
+ Dàn làm lạnh chất lỏng : dàn lạnh xương cá, panen trong các hệ thống lạnh
máy đá cây.
- Theo mức độ choán chỗ của môi chất lạnh trong thiết bị:
+ Ở loại thiết bị bay hơi kiểu ngập thì môi chất lạnh lỏng bao phủ toàn bộ bề
mặt trao đổi nhiệt.
+ Ở loại thiết bị bay hơi kiểu không ngập thì môi chất lạnh lỏng không bao phủ
toàn bộ bề mặt trao đổi nhệt mà một phần của bề mặt này được dùng để làm
tăng độ quá nhiệt của môi chất lạnh.
Sự phân loại này chỉ dùng cho các thiết bị bay hơi kiểu chùm ống có vỏ bọc
nằm ngang. Tuy nhiên , các thiết bị bay hơi kiểu ống vỏ xoắn cấp lỏng từ trên
xuống không thuộc loại ngập.
1. THIẾT BỊ BAY HƠI (TBBH) LÀM LẠNH CHẤT LỎNG.
1.1 Bình bay hơi làm lạnh chất lỏng
a) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
- Bình bay hơi làm lạnh chất lỏng có cấu tạo tương tự bình ngưng tụ ống chùm
nằm ngang. Có thể phân bình bay hơi làm lạnh chất lỏng thành 02 loại:
2


- Bình bay hơi hệ thống NH3 : Đặc điểm cơ bản của bình bay hơi kiểu này là
môi chất lạnh bay hơi bên ngoài các ống trao đổi nhiệt, tức khoảng không gian
giữa các ống, chất lỏng cần làm lạnh chuyển động bên trong các ống trao đổi
nhiệt. 277
- Bình bay hơi frêôn : Bình bay hơi frêôn ngược lại môi chất lạnh có thể sôi ở

bên trong hoặc ngoài ống trao đổi nhiệt, chất lỏng cần làm lạnh chuyển động
dích dắc bên ngoài hoặc bên trong các ống trao đổi nhiệt.
* Bình bay hơi NH3:
Trên hình 1 trình bày bình bay hơi NH3. Các chùm ống được bố trí so le, cách
đều và nằm trên các đỉnh tam giác đều, mật độ tương đối dày để giảm kích
thước bình, đồng thời giảm dung tích chứa NH3.Phía dưới bình có thể có rốn để
thu hồi dầu, từ đây dầu được đưa về bình thu hồi dầu. Môi chất được tiết lưu
vào bình từ phía dưới, sau khi trao đổi nhiệt hơi sẽ được hút về máy từ bình tách
lỏng gắn ở phía trên bình bay hơi. Đối với các bình công suất lớn, lỏng được
đưa vào ống góp rồi đưa vào một số ống nhánh dẫn vào bình, phân bố đều theo
chiều dài. Hơi ra bình cũng được dẫn ra từ nhiều ống phân bố đều trong không
gian. Bình bay hơi có trang bị van phao khống chế mức lỏng tránh hút hơi ẩm
về máy nén. Van phao tác động đóng van điện từ cấp dịch khi mức dịch vượt
quá mức cho phép. Trường hợp muốn khống chế mức dịch dưới có thể dùng
thêm van phao thứ 2 tác động mở van điện từ cấp dịch khi lưưọng dịch quá
thấp. Các nắp bình cũng có các vách phân dòng để chất tải lạnh chuyển động
nhiều lần trong bình, tăng thời gian làm lạnh và tốc độ chuyển động của nó
nhằm nâng cao hiệu quả trao đổi nhiệt.Tôc độ chất tải lạnh trong bình ω = 0,3
÷0,8 m/s.

1 - nắp bình; 2-Thân bình; 3-Tách lỏng; 4- ống NH3 ra; 5- Tấm chắn lỏng; 6ống TĐN; 7- ống lỏng ra; 8- ống lỏng vào; 9- Chân bình; 10- Rốn bình; 11- ống
nối van phao.
Hình - 1: Bình bay hơi NH3
3


Chất lỏng thường được làm lạnh là nước, glycol, muối Nacl và CaCl2. Khi làm
lạnh muối NaCl và CaCl2 thì thiết bị chịu ăn mòn đặc biệt khi để lọt khí vào
bên trong nên thực tế ít sử dụng. Trường hợp này nên sử dụng các dàn lạnh kiểu
hở khi bị hư hỏng dễ sửa chữa và thay thế. Để làm lạnh nước và glycol người ta

thường sử dụng bình bay hơi frêôn. Ưu điểm của bình bay hơi là chất tải lạnh
tuần hoàn trong hệ thống kín không lọt không khí vào bên trong nên giảm ăn
mòn.
* Bình bay hơi frêôn
Trên hình -2 giới thiệu 02 loại bình bay hơi khác nhau loại môi chất sôi ngoài
ống và bên trong ống trao đổi nhiệt. Bình bay hơi frêôn môi chất sôi trong ống
thường được sử dụng để làm lạnh các môi chất có nhiệt độ đóng băng cao như
nước trong các hệ thống điều hoà water chiller.

Môi chất sôi ngoài ống: 1) ống phân phối lỏng, 2,3- Chất tải lạnh vào, ra;
4- Van an toàn; 5- Hơi ra; 6- áp kế; 7- ống thuỷ.
b) Môi chất sôi trong ống (dạng chữ U).
c) Tiết diện ống có cánh trong gồm 02 lớp: lớp ngoài là đồng niken, trong là
nhôm.
Hình -2: Bình bay hơi frêôn
Khi xảy ra đóng băng ít nguy hiểm hơn trường hợp nước chuyển động bên
trong ống. Đối với bình môi chất sôi trong ống khối lượng môi chất giảm 2 ÷3
lần so với sôi ngoài ống. Điều này rất có ý nghĩa đối với hệ thống frêôn vì giá
thành frêôn cao hơn NH3 nhiều. Để nâng cao hiệu quả trao đổi nhiệt đối với
bình frêôn, đặc biệt R12 người ta làm cánh về phía môi chất. Khi môi chất
chuyển động bên trong người ta chế tạo ống có cánh bằng 02 lớp vật liệu khác
nhau, bên ngoài là đồng, bên trong là nhôm.
a)

4


1.2 Dàn lạnh panen:
Để làm lạnh các chất lỏng trong chu trình hở người ta sử dụng các dàn lạnh
panen

Cấu tạo của dàn gồm 02 ống góp lớn nằm phía trên và phía dưới, nối giữa hai
ống góp là các ống trao đổi nhiệt dạng ống trơn thẳng đứng. Môi chất chuyển
động và sôi trong các ống, chất lỏng cần làm lạnh chuyển động ngang qua ống.
Các dàn lạnh panen được cấp dịch theo kiểu ngập lỏng nhờ bình giữ mức- tách
lỏng. Môi chất lạnh đi vào ống góp dưới và đi ra ống góp trên.
Tốc độ luân chuyển của nước muối trong bể khoảng 0,5÷0,8 m/s, hệ số truyền
nhiệt k=460÷580 w/m2.K. Dàn lạnh panen kiểu ống thẳng có nhược điểm là
quảng đường đi của dòng môi chất trong các ống trao đổi nhiệt khá ngắn và kích
thước tương đối cồng kềnh. Để khắc phục điều đó người ta làm dàn lạnh theo
kiểu xương cá.

1- Bình giữ mức-tách lỏng; 2- Hơi về máy nén; 3- ống góp hơi; 4- Góp lỏng
vào; 5- Lỏng vào; 6- Xả tràn nước muối; 7- Xả nước muối ; 8- Xả cạn; 9- Nền
cách nhiệt; 10- Xả dầu; 11- Van an toàn
Hình -3: Thiết bị bay hơi kiểu panen
1.3 Dàn lạnh xương cá:
Dàn lạnh xương cá được sử dụng rất phổ biến trong các hệ thống làm lạnh nước
hoặc nước muối, ví dụ như hệ thống máy đá cây. Về cấu tạo, tương tụ dàn lạnh
panen nhưng ở đây các ống trao đổi nhiệt được uốn cong, do đó chiều dài mỗi
ống tăng lên đáng kể. Các ống trao đổi nhiệt gắn vào các ống góp trông giống
như một xương cá khổng lồ. Đó là các ống thép áp lực dạng trơn, không cánh.
Dàn lạnh xương cá cũng có cấu tạo gồm ngiều cụm (môđun), mỗi cụm có 01
ống góp trên và 01 ống góp dưới và hệ thống 2÷4 dãy ống trao đổi nhiệt nối
giữa các ống góp.
5


Mật độ dòng nhiệt của dàn bay hơi xương cá tương đương dàn lạnh kiểu panen
tức khoảng 2900÷3500 W/m2

ống góp ngang; 2- ống trao đổi nhiệt; 3- ống góp dọc; 4- Kẹp ống; 5Thanh đỡ
Hình – 4: Dàn lạnh xương cá.
1.4 Dàn lạnh tấm bản:
Ngoài các dàn lạnh thường được sử dụng ở trên, trong công nghiệp người ta
còn sử dụng dàn bay hơi kiểu tấm bản để làm lạnh nhanh các chất lỏng.
Ví dụ hạ nhanh dịch đường và glycol trong công nghiệp bia, sản xuất nước lạnh
chế biến trong nhà máy chế biến thực phẩm vv..
Cấu tạo dàn lạnh kiểu tấm bản hoàn toàn giống dàn ngưng tấm bản, gồm các
tấm trao đổi nhiệt dạng phẳng có dập sóng được ghép với nhau bằng đệm kín.
Hai đầu là các tấm khung dày, chắc chắn được giữ nhờ thanh giằng và bu lông.
Đường chuyển động của môi chất và chất tải lạnh ngược chiều và xen kẻ nhau.
Tổng diện tích trao đổi nhiệt rất lớn. Quá trình trao đổi nhiệt giữa hai môi chất
thực hiện qua vách tương đối mỏng nên hiệu quả trao đổi nhiệt cao. Các lớp
chất tải lạnh khá mỏng nên quá trình trao đổi nhiệt diễn ra nhanh chóng. Đặc
điểm của dàn lạnh kiểu tấm bản là thời gian làm lạnh rất nhanh, khối lượng môi
chất lạnh cần thiết nhỏ.
Nhược điểm là chế tạo phức tạp nên chỉ có các hãng nổi tiếng mới có khả năng
chế tạo. Do đó khi hư hỏng, không có vật tư thay thế, sửa chữa khó khăn.
1-

6


Hình – 5: Dàn lạnh kiểu tấm bản.
2 Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí.
.2.1 Dàn lạnh đối lưu tự nhiên
Dàn lạnh đối lưu tự nhiên không dùng quạt được sử dụng để làm lạnh không
khí trong các buồng lạnh. Dàn có thể được lắp đặt áp trần hoặc áp tường, ống
trao đổi nhiệt là ống thép trơn hoặc ống có cánh bên ngoài. Cánh tản nhiệt sử
dụng là cánh thẳng hoặc cánh xoắn.

Đối với dàn ống của Nga người ta thường chế tạo theo các kiểu như sau: Dàn
ống có 01 ống góp (hình-6a), dàn ống xoắn đầu (hình -6b), dàn ống xoăn đuôi
(hình -6c) và dàn ống có 02 ống góp (hình -6d)

7


ống trao đổi nhiệt; 2- Cánh tản nhiệt; 3- ống góp; 4- Thanh đỡ
Hình -6: Dàn lạnh đối lưu tự nhiên có cánh.
2.2 Dàn lạnh đối lưu cưỡng bức
Dàn lạnh đối lưu không khí 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, trong điều hoà không khí vv…
Dàn lạnh đối lưu cưỡng bức có 02 loại : Loại ống đồng và ống sắt. Thường
các dàn lạnh đều được làm cánh nhôm hoặc cánh sắt. Dàn lạnh có vỏ bao
bọc, lồng quat, ống khuyếch tán gió, khay hứng nước ngưng. Việc xả nước
ngưng có thể sử dụng bằng nhiều phương pháp, nhưng phổ biến nhất là dùng
điện trở xả băng.
1-

Hình -7: Dàn lạnh đối lưu cưỡng bức
Mỗi dàn có từ 1÷6 quạt, các dàn lạnh đặt phía trước mỗi dàn, hút không
khí chuyển động qua các dàn. Dàn lạnh có bước cánh từ 3÷8 mm, tuỳ 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 nghiêng
về phía sau để nước ngưng chảy kệt, 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 các búp
phân phối ga ga để phân bố dịch lỏng đều cho các cụm.

8


Quạt dàn lạnh; 2- ống môi chất vào, ra; 3- Hộp đấu dây; 4- ống xả nước
ngưng; 5- Máng nước ngưng; 6- Bách treo
Hình -8: Dàn lạnh trong các kho lạnh
II.
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ BAY HƠI:
1. Tính toán thiết bị bay hơi làm lạnh chất lỏng:
* Phương pháp tính
Để tính toán thiết bị bay hơi làm lạnh chất lỏng cần phải biết năng suất lạnh Q0 ,
nhiệt độ chất tải lạnh khi ra khỏi thiết bị tf2 môi chất lạnh và loại thiết bị bay hơi
sử dụng.
Kết quả tính toán là phải xác định được diện tích truyề nhiệt F của nó và bố trí
kết cấu của thiết bị.
Diện tích truyền nhiệt của thiết bị bay hơi được xác định từ phương trình truyền
nhiệt:
F , m2
Trong đó,
k- hệ số truyền nhiệt,
– hiệu nhiệt độ trung bình logarit, K
qF - mật độ dòng nhiệt tính theo bề mặt nhẵn,
Vì nhiệt trở và hệ số truyền nhiệt từ phía môi chất lạnh sôi phụ thuộc vào hiệu
nhiệt độ thay đổi theo vị trí nên rất khó xác định giá trị của hệ số truyền nhiệt k.
Vì vậy mà việc giải phương trình cũng dẫn đến việc xác định bằng đồ thị trị số
qF phụ thuộc vào giá trị của hiệu nhiệt độ giữa vách và môi trường.
Khi xác đinh qF nhiệt trở cuả vách phải kể tới cả sự bám bẩn bề mặt.
Để sử dụng phương pháp đồ thị tính thiết bị bay hơi cần xác định mật độ dòng
nhiệt. mật độ dòng nhiệt từ phía chất tải lạnh đến vách có tính tới tất cả các
nhiệt trở tỏa nhiệt đối lưu và dẫn nhiệt qua các lớp của vách :

qF,t
Dòng nhiệt từ phía môi chất tính theo diện tích bề mặt từ phía chất tải lạnh :
qF,t
trong các phương trình này còn và F0 là diện tích trao đổinhiệt về phía môi
chất.
Khi cho một số trị số ta tìm được trị số qF tương ứng, do đó xây dựng được mối
quan hệ . Giao điểm của 2 đường biểu thị quan hệ và sẽ cho dòng nhiệt cần tìm.
1-

9


Hệ số truyền nhiệt của thiết bị tính theo diện tích bề mặt phía chất tải lạnh xác
định theo phương trình
Hệ số tỏa nhiệt về phía môi chất
2.Tính thiết bị bay hơi vỏ ống kiểu ngập:
Số liệu cho trước: đường kính ống, loại môi chất và tốc độ môi chất qua thiết bị
bay hơi.
Các thông số vật lí của chất tải lạnh xác định theo bảng phụ thuộc nhiệt độ tf và
nồng độ nước muối.
Lưu lượng khối lượng chất tải lạnh được xác đinh từ phương trình cân bằng
nhiệt thiết bị bay hơi.
Số ống trong 1 hàng của thiết bị
Sau đó làm tròn giá trị n1 và tính lại tốc độ môi chất theo 1.3
Sau khi tính trị số Reynold Re ta xác định được hệ số truyenf nhiệt về phía nước
muối:
+ Chế độ nhảy tầng Re2000.
Đối với các ống có tỉ số giữa chiều dài ống và đường kính trong ống lớn hơn 40
thì có thể lấy Nu
Tiêu chuẩn Ra Gr.Pr<3.105.

Khi Ra>8.105 , tính Nu dưới dạng:
Nu 0.15 Pe0,33.Ra0,1.
- Hệ số kể tới sự thay đổi của hệ số tỏa nhiệt theo chiều dài.
Hệ số tỏa nhiệt khi đó suy ra từ Nu
+ Chế độ chảy rối: Re>10.000
Ở dòng chảy ổn định có thể tính trực tiếp từ phương trình:
Mật độ dòng nhiệt qF,t về phía chất tải lạnh có tính tới nhiệt trở của vách
có bám bẩn tính cho bề mặt trong ống, xác định mối quan hệ. mật độ dòng nhiệt
về phía môi chất tính theo diện tích bề mặt trong xác định theo phương trình .
3.Tính thiết bị bay hơi môi chất sôi trong ống hoặc trong kênh:
Trong bình bay hơi ống vỏ môi chất sôi trong ống hoặc trong kênh, chất tải lạnh
có chuyển động tương đối phức tạp : vừa có quyền chuyển động dọc theo ống
và ngang qua các ống. khi xác định hệ số tỏa nhiệt tốc độ của chất tải lạnh lấy
nhỏ hơn 0,5m/s : <0,5m/s.
Định tốc độ chuyển động của freôn là , xác định khổi lượng của nó và số ống
trong 1 lối nl :
nl
Ở đây, f – tiết diện tuwh do bên trong ống có cánh trong. Sau đó làm tròn nl và
tính chính xác lại trị số đo .
10


Tốc độ khối lượng của Freon sẽ quyết định phương trình dung để tính dòng
nhiệt: nếu có trị số như bảng 1.1 thì ta tìm đc trị số dòng nhiệt qF tương ứng để
tính theo công thức:
, m/s và , kg/m3: tốc độ và mật độ môi chất. C và n là các hệ số phụ thuộc vào
bản chất môi chất.
Bảng 1.1
, kg/m2s
Môi chất

60
120
250
400
650
R12
1,500
1,800
2,000
2,500
3,000
R22
1,500
1,800
2,000
2,500
3,500
R12 : C23,4 , n0,47
R22 : C 32 , n 0,47
Mật độ dòng nhiệt qF,ng tính cho bề mặt ngoài khi ấy:
QF,ng
Nếu trị số dòng nhiệt tìm được lớm hơn trị số trong bảng thì hệ số tỏa nhiệt
trung bình tìm theo phương trình :
Hệ số A phụ thuộc nhiệt độ sôi t0 và môi chất cho trong bảng 1.2
t0
Môi chất
-30
-10
0
10

30
R12
0,85
1,045
1,14
1,23
1,47
R22
0,95
1,17
1,32
1,47
1,25
Khi đó mật độ dòng nhiệt tính cho bề mặt ngoài qF,ng :
QF,ng
Hệ số cánh Ft/Fng lấy bằng 2,25.
- Giải bằng phương pháp đồ thị phương trình 1.1 và phương trình 1.5 hoặc 1.4
ta sẽ xác định được mật độ dòng nhiệt qF.
- Bề mặt truyền nhiệt Fng được xác định theo biểu thức 1.0 theo giá trị qf.ng
Bình bay hơi ống vỏ môi chất sôi trong ống, về nguyên tắc, có số lối Z . Vì vậy ,
tốc độ môi chất không được lớn để thiết bị không quá dài và tỉ số l1/D phải nằm
trong giới hạn 4 + 6 để giảm số tấm ngăn theo chiều dài và trở lực của môi chất.
Tổng số ống n, chiều dài ống l1, đường kính của vỏ D1 và tính chất toán kết cấu
tương tự như với bình bay hơi ống vỏ.
Khoảng cách giữa các tấm ngăn xác định theo giá trị của tiết diện tư do F1 của
đường đi chất tải lạnh :
Chỉ số f chỉ các đại lượng tương ứng của chất tải lạnh.
Khoảng cách giữa các tấm ngăn l’ khi đó:
l’l’
Ở đây : ntd – số ống tương đương theo chiều rộng của chùm.

ntd
11


Với s1 và s2 tương ứng là bước ống theo chiều ngang và theo chiều đứng của
chùm, m.
Dng – Đường kính ngoài của ống, m.
Số tấm ngăn theo chiều dài thiết bị:
Z’ l1/l’

B.TÍNH NHIỆT:
Đề bài:
Tính toán thiết kế bình bay hơi kiểu ống vỏ nằm ngang , môi chất lạnh là R22
sôi bên ngoài ống ở áp suất p = 3,5 Bar . Bình bay hơi được sử dụng để làm lạnh
10m3 nước/giờ từ nhiệt độ t’’n = 300C đến t’n = 20C.

Giải:
1.tính nhiệt:
Ta có:
Các thông số của nước ta tra được: C p = 4,18 kJ/kg.K ; ρH2O = 1000 kg/m3 ;
λn=0,574 W/m.K; Vn = 1,306.10-6 m2/s; Prn = 9,52
p0 = 3,5 bar ta tra đồ thị log p –h ta tìm dc t0 = -100C
ở đây để đảm bảo truyền nhiệt giữa chất lỏng (nước) và bề mặt ống ∆t” ≥ 30C
ta chọn ∆t” = 30C.
Mặt khác ta coi bình bay hơi cách nhiệt hoàn toàn nên:
Q0= QH2O = G.Cp.∆t
∆t = (t’’n – t’n) = (30 – 2) = 280C
G=
Q0 = .δH2O.Cp.∆t
Q0 = = 325.11 kw

Ta nhận thấy nhiệt độ bốc hơi ở đây t0 = -100C nhiệt độ trung bình của nước cần
làm lạnh tn = 0,5(t’’n + t’n ) = 0,5(30 +2) = 160C nên có thể chọn phương pháp
cho nước cháy trong các ống nhỏ . Môi chất lạnh R22 đi bên ngoài ống nhỏ . Vì
môi chất lạnh là freon nên ta chọn ống bằng đồng không có cánh ngoài ống
đường kính ống d1/d2= 14/12 mm .hệ số dẫn nhiệt λ = 100 W/m.K bước ống s=
1,3 d2.
Khi chọn tốc độ nước chảy trong ống ωn = 1,5 m/s ta có tiêu chuẩn ống dạng Re
của nước :
Ren =
4
4
Vì Re = 1,38.10 > 1.10 nên nước chảy rối trong ống , vậy ta có phương trình
tiêu chuẩn :
Nuf = 0,021 . Ref0,8.Prf0,43.A.εl.εR
Ở đây hệ số A=, Pr – tiêu chuẩn Prandtl tiêu chuẩn của nước tra theo nhiệt độ tf
= tn= 100C, Pw – tiêu chuẩn của nước tra theo nhiệt độ bề mặt
12


tw≈0,5(t0 + tn) = -10 +16 = 30C.
Vì nhiệt độ thay đổi từ 20C đến 160C nên tiêu chuẩn Pr thay đổi ít do đó có thể
bỏ qua ảnh hưởng chiều dòng nhiệt A≈1 khi giả thiết chiều dài ống l ≥ 50d1 ta
có hệ số ảnh hưởng chiều dài ε1 = 1 . ở đây ống thẳng nên hệ số ảnh hưởng độ
cong của ống εR = 1. Vậy ta có:
Nuf = 0,021.(1,38.104)0,8.(9,52)0,43 = 114
Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của nước:
αn = W/m2.K
Khi freon sôi ngoài ống ta có thể dùng công thức sau đây để tính hệ số tỏa nhiệt
khi sôi R22.
αR22 = (1,2÷1,3)αR12

2
Với q= (1742 ÷ 17420) W/m ta có thể tính α1 như sau:
α12 = αs= 5.q0,6
Vì q = α.∆t nên ta có hình sau:
αs = 5(αs.∆ts)0,6
αs = 56.∆t1,5

Ngoài ra ∆t = ∆ts + ∆tn = 5
Chon ∆ts = 4,450C nghĩa là ∆tn = 0,550C và
= =8
1,5
2
Ta có :αs = 56.(4,45) = 526 W/m .K
Chọn αR22 = 1,3αR12 = 1,3 . 526 = 684 W/m2.K
Phải thử lại việc chọn ∆ts = 4,45 và = 8
q = αs.∆ts = αn.∆tn
= = = 7,97 ≈8
Vậy việc chọn ∆ts ở trên là đúng,kết quả αR22 = 684 W/m2.K
ở đây = 1.17 < 1.4 có thể tính hệ số truyền nhiệt theo vách phẳng vơí hệ số
truyền nhiệt δ = 0,5 (d2 – d1) = (14 – 12) = 1 mm
khi chưa kể đến đóng cặn bề mặt :
k0 = = 604 W/m2.K
Khi kể đến cặn do nước với hệ số ϕ = 0,85 ta có :
13


k = ϕ.k0 = 0,85.684 = 581 W/m2.K
(kiểm tra q = k0.∆t = 604.28 = 16912 thỏa mãn q nằm trong khoảng (1742 ÷
17420) W/m2).
Tổng diện tích các ống:

F = = 2112 m2
Số ống trong một hành trình m:
Gn = ω1.ρ1..m
m = = = 16,39 ≈17
Tổng số ống n khi chọn chiều dài ống l = 2m
n = = = 25869
số hành trình N:
n = m.N
N = = = 1521,7 ≈1522
Số ống thực:
n = N.m = 1522.17 = 25857 (ống)
Đường kính trong của vỏ: (hình dưới)

D = 1,1.s.= 1,1.1,3.d2.
Chọn hệ số điền đầy ống trên mặt sàng η = 0,6 ta có:
D = 1,1.1,3.14= 4156 mm

2.tính trở kháng thủy lực:
Cần tính trở lực của đường nước và công suất bơm. Trở lực đường nước ∆p
gồm trở lực ma sát ∆pm và cục bộ ∆pc:
∆p = ∆pm + ∆pc
Trở kháng ma sát được xác định theo công thức:
∆pm =
Ở đây tổng chiều dài L = N.l = 1522.2 = 3044 khối lượng riêng của nước ρ =
1000kg/m3, tốc độ nước ω = 1,5m/s , đường kính trong d = 0,012m. hệ số trở
kháng ma sát khi chuyển động rối ( vì Re = 1,38.104)
14


ξ = = = 0,0041

∆pm = 0,0041.= 1170038 Pa.
Trở kháng cục bộ được xác định:
∆pc = ξ.ρ.
- ξ tổng trở kháng cục bộ gồm:
- Van vào và ra: 2x6 = 12.
0
- Có N = 1522 lần quay 180 từ bộ phận này sang bộ phận khác:
1522x2,5 = 3805
- Vào và ra khỏi thiết bị:
2x1,5 = 3
Vậy:
ξ = 12 + 3805 + 3 = 3820
∆pc = 3820.1000. = 4297500 Pa
Tổng trở kháng:
∆p = ∆pm + ∆pc = 1170038 + 4297500 = 5467538 Pa
Công suất của bơm khi chọn hiệu suất của bơm η = 0,65
N = = = 23384W
Hiệu suất của bình bốc hơi ống vỏ ở đây:
η = = = = 0,7 = 70%
Chúng ta nhân thấy ở đây vì hệ số tỏa nhiệt của nước trong ống αn = 5453
W/m2.K lớn hơm hệ số tỏa nhiệt khi sôi freon R22 αs = 684 W/m2. Vậy ở đây
nên làm cánh ở bên ngoài ống để giảm số lượng ống.
Hệ số làm cánh:
εc ≤ = = 8

C. QUY TRÌNH SỬA CHỮA BẢO DƯỠNG:
1. Bảo dưỡng thiết bị bay hơi
2. Bảo dưỡng dàn bay hơi không khí
- Xả băng dàn lạnh : Khi băng bám trên dàn lạnh nhiều sẽ làm tăng nhiệt trở của
dàn lạnh, dòng không khí đi qua dàn bị tắc, giảm lưu lượng gió, trong một số

trường hợp làm tắc các cánh quạt, mô tơ quạt không thể quay làm cháy mô tơ.
Vì vậy phải thường xuyên xả băng dàn lạnh.
Trong 01 ngày tối thiểu xả 02 lần. Trong nhiều hệ thống có thể quan sát dòng
điện quạt dàn lạnh để tiến hành xả băng. Nói chung khi băng bám nhiều, dòng
không khí bị thu hẹp dòng làm tăng trở lực kéo theo dòng điện của quạt tăng.
Theo dỏi dòng điện quạt dàn lạnh có thể biết chừng nào xả băng là hợp lý nhất.
Quá trình xả băng chia ra làm 3 giai đoạn :
+ Giai đoạn 1 : Hút hết gas trong dàn lạnh.
+ Giai đoạn 2 : Xả băng dàn lạnh.
+ Giai đoạn 3 : Làm khô dàn lạnh.
- Bảo dưỡng quạt dàn lạnh.
15


- Vệ sinh dàn trao đổi nhiệt, cmuốn vậy cần ngừng hệ thống hoàn toàn, để khô
dàn lạnh và dùng chổi quét sạch. Nếu không được cần phải rửa bằng nước, hệ
thống có xả nước ngưng bằng nuớc có thể dùng để vệ sinh dàn.
- Xả dầu dàn lạnh về bình thu hồi dầu hoặc xả trực tiếp ra ngoài.
- Vệ sinh máng thoát nước dàn lạnh.
- Kiểm tra bảo dưỡng các thiết bị đo lường, điều khiển
3. Bảo dưỡng dàn lạnh xương cá
Đối với dàn lạnh xương cá khả năng bám bẫn ít vì thường xuyên ngập trong
nước muối. Các công việc liên quan tới dàn lạnh xương cá bao gồm:
- Định kỳ xả dầu tích tụ trong dàn lạnh. Do dung tích dàn lạnh xương cá rất lớn
nên khả năng tích tụ ở dàn rất nhiều dầu. Khi dầu tích ở dàn lạnh xương cá hiệu
quả trao đổi nhiệt giảm, quá trình tuần hoàn môi chất bị ảnh hưởng và đặc biệt
làm máy thiếu dầu nghiêm trọng ảnh hưởng nhiều tới chế độ bôi trơn.
- Bảo dưỡng bộ cánh khuấy.
Đồng thời với quá trình bảo dưỡng dàn lạnh xương cá cần tiến hành kiểm tra,
lọc nước bên trong bể. Nếu quá bẫn có thể xả bỏ để thay nước mới. Trong quá

trình làm việc, nước có thể chảy tràn từ các khuôn đá ra bể làm giảm nống độ
muối, nếu nồng độ nước muối không đảm bảo cần bổ dung thêm muối.
4.Bảo dưỡng bình bay hơi
Bình bay hơi ít xả ra hỏng hóc, ngoại trừ tình trạng tích tụ dầu bên trong bình.
Vì vậy đối với bình bay hơi cần lưu ý thường xuyên xả dầu tồn động bên trong
bình. Trường hợp sử dụng làm lạnh nước, có thể xảy ra tình trạng bám bẩn bên
trong theo hướng đường nước, do đó cũng cần phải vệ sinh, xả cặn trong trường
hợp đó.

16


MỤC LỤC
Trang
Đề bài và danh sách sinh viên thực hiện………………………………………1
A: TỔNG QUAN VỀ BÌNH BAY HƠI………..……………………………2
I: Phân loại thiết bị bay hơi…………………………………………………….2
1. Thiết bị bay hơi làm lạnh chất lỏng……………………………………..2
1.1 Bình bay hơi làm lạnh chất lỏng…………………………………….3
a) Bình bay hơi NH3………………………………………………..3
b) Bình bay hơi Freon………………………………………………4
1.2 Dàn lạnh Panel……………………………………………………. .5
1.3 Dàn lạnh xương cá ………………………………………………… 5
1.4 Dàn lạnh tấm bản …………………………………………………...6
2. Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí ………………… …………….......7
2.1 Dàn lạnh đối lưu tự nhiên …………………………………………..7
2.2 Dàn lạnh đối lưu cưỡng bức ………………………………………..8
II: Tính toán thiết bị bay hơi…………………………………………………...9
1. Tính toán thiết bị bay hơi làm lạnh chất lỏng…………………………..9
2. Tính toán thiết bị bay hơi vỏ ống kiểu ngập…………………………..10

3. Tính toán thiết bị bay hơi môi chất sôi trong ống hoặc trong kênh……11
B: TÍNH NHIỆT …………………………………………………………….12
1. Tính nhiệt ……………………………………………………………..12
2. Tính trở kháng thủy lực ……………………………………………….16
C: QUY TRÌNH SỬA CHỮA BẢO DƯỠNG ……………………………..17
1. Bảo dưỡng thiết bị bay hơi …………………………………………….17
2. Bảo dưỡng dàn bay hơi không khí …………………………………….17
3. Bảo dưỡng dàn bay hơi xương cá ……………………………………...17
4. Bảo dưỡng bình bay hơi………………………………………………..18
17


Phụ lục
Tài liệu tham khảo:
1. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT (PGS.TS BÙI
HẢI) NHÀ XUẤT BẢN GIAO THÔNG VẬN TẢI.
2. GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT LẠNH CƠ SỞ.
3. INTERNET

18