Chu Trình Lạnh Hai Cấp Sử Dụng Bình Trung Gian Ống Xoắn

SỞ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG TRUNG HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA ĐIỆN LẠNH ĐHKK

BÀI GIẢNG MÔN HỌC

KỸ THUẬT LẠNH CÔNG NGHIỆP
TÊN BÀI GIẢNG

CHU TRÌNH LẠNH HAI CẤP SỬ DỤNG
BÌNH TRUNG GIAN ỐNG XOẮN
GIÁO VIÊN : ThS.NGUYỄN DUY TUỆ


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Kỹ thuật lạnh cơ sở - PGS.TS.Nguyễn Đức Lợi
2. Giáo trình thiết kế hệ thống lạnh – PGS.TS.Nguyễn
Đức Lợi

3. Máy Lạnh – GS. Trần Thanh Kỳ
4. Hand-book of Air Conditioning and Refrigerant –
Shan. K. Wang

2


I. Đặt vấn đề:
Xét chu trình lạnh 1 cấp sử dụng môi chất NH3 như sau:

3

+Nhận xét:
- Nhiệt độ cuối tầm nén 140 độ C
- Do đó gây nhiều ảnh hưởng đến dầu bôi trơn, môi chất
lạnh..
- Làm công nén tăng
- Do đó đối với hệ thống lạnh sử dụng môi chất Freon có tỉ
số nén lớn hơn 12 hay sử dụng môi chất NH3 có tỷ số nén
lớn hơn 9 thì ta sử dụng chu trình lạnh 2 cấp

4


II. PHÂN LOẠI:
Chu trình lạnh 2 cấp gồm những loại sau:
- Chu trình 2 cấp sử dụng BTG ống xoắn
- Chu trình 2 cấp làm mát trung gian hoàn toàn
- Chu trình 2 cấp làm mát trung gian không hoàn toàn
Như vậy, ta tiến hành khảo sát chu trình 2 cấp sử dụng BTG
ống xoắn

5


III. CHU TRÌNH 2 CẤP SỬ DỤNG BTG ỐNG XOẮN:
3.1. Sơ đồ nguyên lý:

2’

6

III. CHU TRÌNH 2 CẤP SỬ DỤNG BTG ỐNG XOẮN:
3.1. Sơ đồ nguyên lý:
- XLHA hút môi chất từ DBH nén lên áp suất trung gian,
nhiệt độ t2 đưa vào BTG được làm mát đến trạng thái bão
hòa t3 rồi được hút vào XLCA để được nén lên áp suất pk
và vào TBNT để được hóa lỏng.
- Lỏng có trạng thái 5 được chia thành 2 nhánh:
+ Nhánh 1: Tiết lưu đến áp suất trung gian. Một lượng hơi
bay lên được hút vào XLCA. Lượng lỏng còn lại : làm
mát hơi môi chất nóng từ XLHA, làm quá lạnh lỏng của
nhánh 2 từ bình ngưng để đưa vào TBBH
+ Nhánh 2 : Đi vào ống xoắn để được quá lạnh rồi đưa
vào TBBH
7


III. CHU TRÌNH 2 CẤP SỬ DỤNG BTG ỐNG XOẮN:
+ Lưu ý :
- Nhiệt độ môi chất lạnh sau khi được quá lạnh ( điểm số
7 ) sẽ cao hơn nhiệt độ bão hòa của môi chất lạnh ở áp
suất trung gian từ 3-5 độ
- Áp suất trung gian được tính như sau:
+ Ưu và nhược điểm:
- Lỏng vào TBBH không bị lẫn dầu từ XLHA ( thích hợp
với hệ thống NH3 )
- Lỏng đưa đến dàn lạnh với áp suất ngưng tụ nên có thể
đưa đi rất xa. Nhưng nhược điểm là lỏng không thể làm
lạnh đến nhiệt độ bão hòa với áp suất trung gian

8


III. CHU TRÌNH 2 CẤP SỬ DỤNG BTG ỐNG XOẮN:
3.2 Tính toán nhiệt:
Cần cho trước điều kiện làm việc và năng suất lạnh Q0
Lưu lượng khối lượng môi chất qua XLHA:
G1 = Qo/( i’1- i8 ) ,(kg/s)
Lưu lượng thể tích hút thực của XLHA:
VttHA = G1.v1 , (m3/s)
Thể tích quét của XLHA:
VltHA = VttHA /λ ,(m3/s)
Trong đó: λ là hiệu suất thể tích của máy nén

9


III. CHU TRÌNH 2 CẤP SỬ DỤNG BTG ỐNG XOẮN:
3.2 Tính toán nhiệt:
Hiệu suất thể tích của MN pít tông có thể tra gần đúng:

10


III. CHU TRÌNH 2 CẤP SỬ DỤNG BTG ỐNG XOẮN:
3.2 Tính toán nhiệt:
Công nén lý thuyết của XLHA:
NXHA = G1.(i2 – i1), (kW)
Lưu lượng khối lượng môi chất qua XLCA được tính
bằng phương trình cân bằng entanpy ở BTG:

G1,i2

G2 –G1,i6
G1,i5

G2,i3

G1.i5+(G2-G1).i6+G1.i2 = G2.i3+G1.i7
G2 =G1.(i5-i6+i2-i7)/(i3-i6), (kg/s)
Vì i5=i6 nên :
G2=G1.(i2-i7)/(i3-i6), (kg/s)

G1,i7
11


III. CHU TRÌNH 2 CẤP SỬ DỤNG BTG ỐNG XOẮN:
3.2 Tính toán nhiệt:
Lưu lượng thể tích hút thực của XLCA:
VttCA = G2.v3 , (m3/s)
Thể tích quét của XLCA:
VltCA = VttCA /λ ,(m3/s)
Công nén lý thuyết của XLCA:
NXCA = G2.(i4 – i3), (kW)
Nhiệt lượng thải ra ở TBNT :
Qk = G2.(i4-i5), (kW)
Hệ số làm lạnh:
COP = Q0/(NXHA+NXCA)

12

III. CHU TRÌNH 2 CẤP SỬ DỤNG BTG ỐNG XOẮN:
Ngoài ra đối với chu trình lạnh 2 cấp người ta còn có
thể sử dụng sơ đồ với 2 chế độ sôi

DL

ptg

13


14


III. CHU TRÌNH 2 CẤP SỬ DỤNG BTG ỐNG XOẮN:
Ngoài ra, đối với hệ thống sử dụng môi chất Freon,
người ta có thể sử dụng bình trung gian ống xoắn nằm
ngang, nhưng trạng thái hút về XLCA là hơi quá nhiệt

15


III. CHU TRÌNH 2 CẤP SỬ DỤNG BTG ỐNG XOẮN:
Ưu điểm là hệ thống gọn nhẹ, nhưng nhiệt độ cuối tầm
nén của XLCA lớn hơn khi sử dụng BTG thẳng đứng
Việc tính toán nhiệt tương tự như BTG ống xoắn thẳng
đứng. Để tính toán lương hơi hút về XLCA ta cũng thiết
lập phương trình cân bằng entapy của BTG như sau:

G1.i5+(G2-G1).i6+G1.i2 = G2.i3+G1.i7
G2 =G1.(i5-i6+i2-i7)/(i3-i6), (kg/s)
Vì i5=i6 nên :
G2=G1.(i2-i7)/(i3-i6), (kg/s)
16


III. CHU TRÌNH 2 CẤP SỬ DỤNG BTG ỐNG XOẮN:

17


III. CHU TRÌNH 2 CẤP SỬ DỤNG BTG ỐNG XOẮN:
3.3 Bài tập ví dụ:
Tính toán nhiệt chu trình máy lạnh 2 cấp sử dụng môi
chất NH3, bình trung gian ống xoắn thẳng đứng với nhiệt
độ bay hơi to = -30độC, nhiệt độ ngưng tụ tk=40độC.
Nhiệt độ môi chất ra khỏi ống xoắn lớn hơn nhiệt độ bão
hòa của môi chất ứng với áp suất trung gian là 5độC. Biết
năng suất lạnh Qo=200kW, hơi môi chất hút về XLHA là
hơi bão hòa ứng áp suất bay hơi.

18


III. CHU TRÌNH 2 CẤP SỬ DỤNG BTG ỐNG XOẮN:
3.3 Bài tập ví dụ:
Với to=-30độC ta có po=1,2 bar
tk= 40độC ta có pk=15,4bar
Nên ptg = (15,4*1,2)0,5 = 4,3bar nên ttg=0độC nên

t7=5độC
Biểu diễn chu trình lạnh trên đồ thị lgp-i như sau:

19


20


III. CHU TRÌNH 2 CẤP SỬ DỤNG BTG ỐNG XOẮN:
Thông số các điểm nút trên đồ thị
Điểm
nút

1

2

3

4

5

6

7

8

p, bar

1,2

4,3

4,3

15,4

15,4

4,3

15,4

1,2

t, oC

-30

0

0

92

40

0

5

-30

i,kJ/kg

1720

1887

1761

1940

688

688

522

522

v, m3/kg

0,97

-

0,29

-

-

-

-

-

21


III. CHU TRÌNH 2 CẤP SỬ DỤNG BTG ỐNG XOẮN:
+ Tính toán nhiệt:
Lưu lượng khối lượng môi chất qua XLHA:
G1 = Qo/( i1- i8 )=200/(1720-522)=0,167(kg/s)
Lưu lượng thể tích hút thực của XLHA:
VttHA = G1.v1 = 0,167.0,97=0,162 (m3/s)
Thể tích quét của XLHA:
VltHA = VttHA /λ=0,162/0,77=0,21(m3/s)
Trong đó: λ là hiệu suất thể tích của máy nén 0,77 ( tra
đồ thị )

22


III. CHU TRÌNH 2 CẤP SỬ DỤNG BTG ỐNG XOẮN:

+ Tính toán nhiệt:
Công nén lý thuyết của XLHA:
NXHA = G1.(i2 – i1)=0,167.(1887-1720)=27,8 (kW)
Lưu lượng khối lượng môi chất qua XLCA:
G2=G1.(i2-i7)/(i3-i6)
=0,167.(1887-522)/(1761-688) = 0,212 kg/s
Lưu lượng thể tích hút thực của XLCA:
VttCA = G2.v3 =0,212.0,29=0,061, (m3/s)
Thể tích quét của XLCA:
VltCA = VttCA /λ =0,061/0,77=0,079,(m3/s)
23


III. CHU TRÌNH 2 CẤP SỬ DỤNG BTG ỐNG XOẮN:
+ Tính toán nhiệt:
Công nén lý thuyết của XLCA:
NXCA = G2.(i4 – i3)=0,212.(1940-1761)=38(kW)
Nhiệt lượng thải ra ở TBNT :
Qk = G2.(i4-i5)= 0,212.(1940-688)=265 (kW)
Hệ số làm lạnh:
COP = Q0/(NXHA+NXCA) = 200/(27,8+38) = 3
Với tỉ số VltHA :VltCA =0,21/0,079=2,7 ~3, tổng thể tích
quét cần thiết 1040m3/h ( của XLHAvà XLCA) nên ta
chọn 2 máy nén Mycom N62B có số vòng quay
1000v/phút với tổng thể tích quét là 637,1*2=1274m3/h
24


XIN CÁM ƠN QUÝ THẦY CÔ ĐÃ
THEO DÕI

25