TÍNH TOÁN ĐƯƠNG ỐNG và CHỌN THIẾT bị PHỤ KHI THIẾT kế KHO ĐÔNG LẠNH
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (223.26 KB, 26 trang )
TÍNH TOÁN ĐƯƠNG ỐNG VÀ CHỌN THIẾT BỊ
PHỤ KHI THIẾT KẾ KHO ĐÔNG LẠNH
6.1 Tính chọn đường ống
Việc tính chọn đường ống cho hệ thống phụ thuộc cách bố trí
Công thức chung để chọn đường ống là:
4G
4G.v
d tr =
=
πωρ
πω
Trong đó:
G: lưu lượng môi chất qua ống (kg/s)
ωvận tốc môi chất (m/s)
ρ khối lượng riêng của môi chất (Kg/m3)
v thể tích riêng của môi chất (m3/kg)
6.1.1 Chọn đường ống cho hệ thống sản xuất đá cây
6.1.1.1Đường kính ống hút
4G
4G.v
d tr =
=
πωρ
πω
Trong đó:
Lưu lượng môi chất vào đầu hút máy nén: G = 0.50498 kg/s
Thể tích riêng của môi chất: v1 = 0.50682 m3/kg
Tốc độ dòng chảy trong ống w = 20m/s
dtr =
4 x0.50498 x 0,50682
= 0,128(m)
3,14 x 20
Tra bảng 10.2 TL2, Tr 346
Đường kính
danh nghĩa
(mm)
150
Đường kính
ngoài
(mm)
159
Đường kính
trong
(mm)
150
Chiều dày
vách ống
(mm2)
4.5
6.1.1.2Đường kính ống đẩy
d tr =
4 x 0.50498 x0.1324436
3,14 x 25
= 0, 0584(m)
Trong đó:
Lưu lượng môi chất tuần hoàn: G= 0.50498 kg/s
Thể tích riêng của môi chất: v2 = 0,11634m3/s
Tiết
diện Khối lượng
ống
1m ống
2
(mm )
(Kg)
177
17.15
Tốc độ dòng chảy trong ống w =25m/s
Tra bảng 10.2 TL2, Tr 346
Đường kính
danh nghĩa
(mm)
70
Đường kính
ngoài
(mm)
75.5
Đường kính
trong
(mm)
63.5
Chiều dày
vách ống
(mm2)
4
Tiết
diện Khối lượng
ống
1m ống
2
(mm )
(Kg)
31.6
7.05
6.1.1.3 Đường kính ống dẫn lỏng
4G
4G.v
=
πωρ
πω
Trong đó:
Lưu lượng môi chất tuần hoàn: G= 0.50498 kg/s
Thể tích riêng của môi chất: v3 = 1.70307 m3/kg
Tốc độ dòng chảy trong ống w = 0,5 m/s [TL2trang 345]
d tr =
dtr =
4 x0.50498 x0.0017354
= 0,04725(m)
3,14 x0,5
Tra bảng 10.2 TL2, Tr 346
Đường kính
danh nghĩa
(mm)
50
Đường kính
ngoài
(mm)
57
Đường kính
trong
(mm)
50
Chiều dày
vách ống
(mm2)
3,5
Tiết
diện Khối lượng
ống
1m ống
2
(mm )
(Kg)
19.6
4.62
6.1.2 Chọn đường ống cho hệ thống trữ đông
6.1.2.1Đường kính ống hút phần thấp áp
4G
4G.v
d tr =
=
πωρ
πω
Trong đó:
Lưu lượng môi chất vào đầu hút máy nén thấp áp: G= 0, 020496 (kg/s)
Thể tích riêng của môi chất: v=0,88004 m3/kg
Tốc độ dòng chảy trong ống w = 15 m/s.
dtr =
4 x0, 020496 x0,88004
= 0, 0391(m)
3,14 x15
Tra bảng 10.2 TL2, Tr 346.
Đường kính Đường kính Đường kính Chiều dày Tiết
diện Khối lượng
danh nghĩa ngoài
trong
vách ống
ống
1m ống
2
2
(mm)
(mm)
(mm)
(mm )
(mm )
(Kg)
40
45
40,5
6.1.2.2 Đường kính ống đẩy thấp áp
dtr =
2,25
12,8
2,37
4 x0, 020496 x0,3611692
= 0,0217(m)
3,14 x 20
Trong đó:
Lưu lượng môi chất vào đầu đẩy máy nén thấp áp: G = 0, 020496 (kg/s)
Thể tích riêng của môi chất: v = 361.1692 dm3/kg
Tốc độ dòng chảy trong ống w = 20 m/s
Đường kính
danh nghĩa
(mm)
25
Đường kính
ngoài
(mm)
32
Đường kính
trong
(mm)
27,5
Chiều dày
vách ống
(mm2)
2,25
Tiết
diện Khối lượng
ống
1m ống
2
(mm )
(Kg)
5,95
1,65
6.1.2.3 Đường kính ống hút phần cao áp
4G
4G.v
d tr =
=
πωρ
πω
Trong đó:
Lưu lượng môi chất vào đầu hút máy nén cao áp: G= 0.025723 (kg/s)
Thể tích riêng của môi chất: v = 0.2929242 m3/kg
Tốc độ dòng chảy trong ống w = 15 m/s.
dtr =
4 x0, 025723x 0, 2929242
= 0, 0249(m)
3,14 x15
Tra bảng 10.2 TL2, Tr 346.
Đường kính
danh nghĩa
(mm)
25
Đường kính
ngoài
(mm)
32
Đường kính
trong
(mm)
27,5
Chiều dày
vách ống
(mm2)
2,25
Tiết
diện Khối lượng
ống
1m ống
2
(mm )
(Kg)
5,95
1,65
6.1.2.3 Đường kính ống đẩy cao áp
dtr =
4 x0.025723 x0.1197975
= 0, 014(m)
3,14 x 20
Trong đó:
Lưu lượng môi chất vào đầu đẩy máy nén cao áp: G= 0.025723 (kg/s)
Thể tích riêng của môi chất: v=119.7975 dm3/kg
Tốc độ dòng chảy trong ống w = 20 m/s
Đường kính
danh nghĩa
(mm)
15
Đường kính
ngoài
(mm)
18
Đường kính
trong
(mm)
14
Chiều dày
vách ống
(mm2)
2
Tiết
diện Khối lượng
ống
1m ống
2
(mm )
(Kg)
1,54
0,789
6.1.2.4Đường kính ống dẫn lỏng
dtr =
4 x0.025723 x0.00170307
3,14 x 0,5
= 0, 01056(m)
Lưu lượng môi chất vào đầu ống dẫn lỏng cao áp: G= 0.025723 (kg/s)
Thể tích riêng của môi chất: v = 1.70307 m3/kg
Tốc độ dòng chảy trong ống w = 0,5 m/s
Đường kính
danh nghĩa
(mm)
10
Đường kính
ngoài
(mm)
14
Đường kính
trong
(mm)
10
Chiều dày
vách ống
(mm2)
2
Tiết
diện Khối lượng
ống
1m ống
2
(mm )
(Kg)
0,785
0,592
6.1.3 Chọn đường ống cho hệ thống cấp đông
6.1.3.1Đường kính ống hút phần thấp áp
4G
4G.v
d tr =
=
πωρ
πω
Trong đó:
Lưu lượng môi chất vào đầu hút máy nén thấp áp: G= 0.024016 (kg/s)
Thể tích riêng của môi chất: v = 1.5551 m3/kg
Tốc độ dòng chảy trong ống w = 15 m/s.
dtr =
4 x0.024016 x1.5551
= 0, 05631(m)
3,14 x15
Tra bảng 10.2 TL2, Tr 346.
Đường kính
danh nghĩa
(mm)
70
Đường kính
ngoài
(mm)
76
Đường kính
trong
(mm)
69
Chiều dày
vách ống
(mm2)
3,5
Tiết
diện Khối lượng
ống
1m ống
2
(mm )
(Kg)
37.4
6.26
6.1.3.2 Đường kính ống đẩy thấp áp
dtr =
4 x0.024016 x0.5081384
= 0, 0279(m)
3,14 x 20
Trong đó:
Lưu lượng môi chất vào đầu đẩy máy nén thấp áp: G = 0.024016 (kg/s)
Thể tích riêng của môi chất: v = 0.5081384 m3/kg
Tốc độ dòng chảy trong ống w = 20 m/s
Đường kính
danh nghĩa
(mm)
32
Đường kính
ngoài
(mm)
38
Đường kính
trong
(mm)
33.5
Chiều dày
vách ống
(mm2)
2.25
Tiết
diện Khối lượng
ống
1m ống
2
(mm )
(Kg)
8.8
1.98
6.1.3.3 Đường kính ống hút phần cao áp
4G
4G.v
d tr =
=
πωρ
πω
Trong đó:
Lưu lượng môi chất vào đầu hút máy nén cao áp: G = 0.031712(kg/s)
Thể tích riêng của môi chất: v=0.3909362 m3/kg
Tốc độ dòng chảy trong ống w = 15 m/s.
d tr =
4 x0.031712x0.3909362
= 0, 032(m)
3,14 x15
Tra bảng 10.2 TL2, Tr 346.
Đường kính
danh nghĩa
(mm)
32
Đường kính
ngoài
(mm)
38
Đường kính
trong
(mm)
33.5
Chiều dày
vách ống
(mm2)
2.25
Tiết
diện Khối lượng
ống
1m ống
2
(mm )
(Kg)
8.8
1.98
6.1.3.4 Đường kính ống đẩy cao áp
dtr =
4 x0.031712 x0.1263973
= 0,0159(m)
3,14 x 20
Trong đó:
Lưu lượng môi chất vào đầu đẩy máy nén cao áp: G= 0.031712 (kg/s)
Thể tích riêng của môi chất: v=0.1263973 m3/kg
Tốc độ dòng chảy trong ống w = 20 m/s
Đường kính
danh nghĩa
(mm)
20
Đường kính
ngoài
(mm)
22
Đường kính
trong
(mm)
18
Chiều dày
vách ống
(mm2)
2
Tiết
diện Khối lượng
ống
1m ống
2
(mm )
(Kg)
2.53
0.986
6.1.3.5Đường kính ống dẫn lỏng
dtr =
4 x0.031712 x0.001703070
= 0, 0117(m)
3,14 x0,5
Lưu lượng môi chất vào đầu ống dẫn lỏng cao áp: G= 0.031712 (kg/s)
Thể tích riêng của môi chất: v = 0.001703070 m3/kg
Tốc độ dòng chảy trong ống w = 0,5 m/s
Đường kính
danh nghĩa
(mm)
20
Đường kính
ngoài
(mm)
22
Đường kính
trong
(mm)
18
Chiều dày
vách ống
(mm2)
2
Tiết
diện Khối lượng
ống
1m ống
2
(mm )
(Kg)
2,53
0,986
6.2 Tính toán thiết bị phụ:
6.2.1 Bình chứa cao áp:
Bình chứa cao áp có chức năng chứa lỏng nhằm cấp dịch ổn định cho hệ thống,
đồng thời giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt cho thiết bị ngưng tụ. Khi sửa chữa bảo dưỡng
BCCA có khả năng chứa toàn bộ lượng môi chất của hệ thống.
Theo chức năngbình chứa, dung tích BCCA phải đáp ứng các yêu cầu:
Khi hệ thống đang vận hành, lượng lỏng còn lại trong bình ít nhất phải là 20%
dung tích bình.
Khi sửa chữa bảo dưỡng, bình có khả năng chứa hết toàn bộ môi chất sử dụng
trong hệ thống và chỉ chiếm 80% dung tích bình.
Kết hợp hai điều trên dung tích BCCA chiếm khoảng 1,25 tới 1,5 thể tích môi chất
lạmh của hệ thống là đạt yêu cầu.
Để xác định lượng môi chất có trong hệ thống, người ta căn cứ vào lượng môi chất
có trong các thiết bị khi hệ thống đang vận hành.
lỏ
ng NH3 và
o
Van an toà
n
Hơi NH3thấ
p á
p
Xảkhí khô
ng ngưng
Đườ
ng nố
i câ
n bằ
ng
Á
p kế
T/ bòtá
ch khí
Cấ
p
lỏ
ng
Lỏ
ng NH3
Xảdầ
u
Vỏthé
p hình trụ
Kính thuỷ
Hình 7.1 – Kết cấu bình chứa cao áp
6.2.1.1 Bình chứa cao áp cho hệ thống đá cây:
Sức chứa bình chứa cao áp được tính như sau: [TL2 Tr 306]
VCA =
0.6Vd
1.2 = 1.44Vd
0.5
Trong đó:
VCA – là thể tích bình chứa cao áp
Vd – là thể tích của dàn bay hơi
1.2 – là hệ số an tồn.
VCA = 1,44 x 1.78992 = 2.5775 m3.
Thơng số kỹ thuật của một số bình chứa cao áp
Kích thước (mm)
Ký
hiệu Đường
bình chứa kính x bề Chiều dài
dày
0,4PB
426x10
3620
0,75PB
600x8
3190
1,5PB
800x8
3790
2,5PB
800x8
5790
3,5PB
1000x10
4890
5PB
1200x12
5480
Chiều cao
Dung tích Khối lượng
(m3)
(kg)
507
500
810
810
950
950
0.4
0.75
1.5
2.5
3.5
5
410
430
700
1035
1455
2225
Như vậy dựa vào bảng trên ta chọn bình chứa có ký hiệu 3.5PB.
Ngồi ra trên bình chứa cao áp còn có thiết bị tách khí khơng ngưng thuộc kiểu ống lòng
ống.
6.2.1.2 BCCA hệ thống trữ đông và cấp đông:
Do lưu lượng môi chất tuần hoàn trong hai hệ thống này không lớn lắm nên ta
chọn gộp chung BCCA cho hai hệ thống.
Thể tích BCCA được tính như sau:
0.6Vd
Vd = Vdtđ +
V
=
1.2 = 1.44Vd
CA
Vdcd = (30+30+60) + 200 =
0
.
5
320 lít = 0,32 m3.
VCA = 0.26 x 1,44 = 0,3744 m3.
Theo bảng trên ta chọn BCCA có kí hiệu 0,4 PB
6.2.2 Bình tách lỏng:
Để ngăn ngừa hiện tượng ngập lỏng gây hư hỏng máy nén, trên đường hơi hút máy
nén người ta bố trs bình tách lỏng. Bình tách lỏng sẽ tách các giọt hơi ẩm còn lại trong
dòng hơi trước khi về máy nén.
Bình tách lỏng làm việc theo nguyên lý:
- giảm đột ngột tốc độ dòng hơi tốc độ cao xuống tốc độ thấp cỡ 0,5 ÷ 1,0 m/s. khi
giảm tốc độ đột ngột các giọt lỏg mất động năng rơi xuống đáy bình
- thay đổi hướng chuyển động của dòng môi chất một cách đột ngột. Dòng môi
chất đưa vào bình không theo phương thẳng đứng mà thường đưa ngoặt theo những gốc
nhất định.
- Dùng các tấm chắn để ngăn các giọt lỏng. Khi dòng môi chất chuyển động va
vào các vách chắn các giọt lỏng mất động năng và rơi xuống.
6.2.2.1 Bình tách lỏng cho hệ thống sản xuất đá cây:
Đường kính trong của Dt của bình:
4Vh
Dt =
πω
Vh lưu lượng thể tích dòng hơi qua bình tách lỏng, m3/s.
ω tốc độ của hơi môi chất trong bình, m/s. lấy ω = 0,5m / s .
Vh = G x v h
G – lưu lượng khối lượng môi chất qua bình, G = 0.50498 kg/s.
vh – thể tích riêng trạng thái hơi qua bình tách lỏng, trạng thái đó tương ứng với trạng thái
hơi hút của máy nén, vh = 0,25594 m3/kg.
Vh = 0.50498 x 0,25594 = 0,1292 m3/s.
Vây đường kính trong của bình:
Dt =
4Vh
4 x0.1292
=
= 0.5737(m)
πω
π .0,5
Mà đường kính ống hút hơi về máy nén: d = 200 mm.
Tra bảng 8.18 TL2, Tr 311
Bình tách Kích thước, mm
lỏng
DxS
D
r
1000x10
200
200 - 0Â
B
1430
H
2815
Khối lượng
kg
946
6.2.2.2 Bình tách lỏng cho hệ thống trữ đông:
Đường kính trong của Dt của bình:
4Vh
Dt =
πω
Vh lưu lượng thể tích dòng hơi qua bình tách lỏng, m3/s.
ω tốc độ của hơi môi chất trong bình, m/s. lấy ω = 0,5m / s .
Vh = G x v h
G – lưu lượng khối lượng môi chất qua bình, G = 0,020496(kg/s) .
vh – thể tích riêng trạng thái hơi qua bình tách lỏng, trạng thái đó tương ứng với trạng thái
hơi hút của máy nén, vh = 0,899984 m3/kg.
Vh = 0,020496 x 0.88004 = 0,01803 m3/s.
Vây đường kính trong của bình:
Dt =
4Vh
4 x0,01803
=
= 0, 214(m)
πω
π .0,5
Mà đường kính ống hút hơi về máy nén: d = 40 mm.
Tra bảng 8.18 TL2, Tr 311
Bình tách Kích thước, mm
lỏng
DxS
D
r
426x10
70
70 - 0Â
B
890
H
1750
Khối lượng
kg
210
6.2.2.3 Bình tách lỏng cho hệ thống cấp đông:
Đường kính trong của Dt của bình:
4Vh
Dt =
πω
Vh lưu lượng thể tích dòng hơi qua bình tách lỏng, m3/s.
ω tốc độ của hơi môi chất trong bình, m/s. lấy ω = 0,5m / s .
Vh = G x v h
G – lưu lượng khối lượng môi chất qua bình, G = 0.02404 (kg/s) .
vh – thể tích riêng trạng thái hơi qua bình tách lỏng, trạng thái đó tương ứng với trạng thái
hơi hút của máy nén, vh = 1.5551 m3/kg.
Vh = 0,02404 x 1.5551 = 0,03738 m3/s.
Vây đường kính trong của bình:
Dt =
4Vh
4 x0,03738
=
= 0,3085(m)
πω
π .0,5
Mà đường kính ống hút hơi về máy nén: d = 82 mm.
Tra bảng 8.18 TL2, Tr 311
Bình tách Kích thước, mm
lỏng
DxS
D
r
500x8
100
100 - 0Â
B
980
Khối lượng
kg
244
H
2060
6.2.3 Bình giữ mức lỏng cho hệ thống đá cây:
Trong một số hệ thống lạnh tiết lưu kiểu ngập, người ta phải sử dụng bình giữ mức
nhằm cung cấp và duy trì mức dịch luôn ngập ở thiết bị bay hơi. Ngoài nhiệm vụ giữ mức
dịch cho thiết bị bay hơi, bìhn còn có chức năng tách lỏmg hơi hút về máy nén.
Bình giữ mức lỏng được sử dụng trong rất nhiều hệ thống lạnh khác nhau: tủ cấp
đông, máy đá cây, máy đá vảy…
Về cấu tạo, bình gồm thân và chân hình trụ, phía trong có các tấm chắn lỏng. Các
tấm chắn dặt nghiêng một gốc 30 0 so với phương ngang, trên có khoan lỗ cho hơi đi qua.
Trên bình có gắn van phao để khống chế mức dịch cực đại trong bình nhằm tránh hút
lỏng về máy nén, van an toàn, áp kế và đường ống ra vào.
Việc cấp dịch từ bình vào dàn thực hiện nhờ cột áp thủy tĩnh. Lỏng trong dàn lạnh trao
đổi nhiệt với nước muối, hóa hơi thoát ra ống nằm phía trên và đi vào bình giữ mức. Kết
quả mức lỏng từ bình giữ mức chảy vào dàn bay hơi theo từ phía dưới tạo nên vòng tuần
hoàn.
Sử dụng bình giữ mức để cấp dịch cho các dàn lạnh có ưu điểm là ở trong dàn bay
hơi luôn ngập đầy dịch lỏng nên hiệu quả trao đổi nhiệt khá lớn.
6.2.4 Bình chứa tuần hoàn cho hệ thống cấp đông:
Bình chứa tuần hoàn lắp đặt lắp đặt phía hạ áp trong hệ thống có bơm tuần hoàn,
dùng để chứa lỏng hạ áp trước khi bơm lên các dàn. Thể tích của bình chứa tuần hoàn
được tính theo công thức :
VTH = Vdbh.k1.k2.k3.k4.k5.k6
Trong đó:
Vdbh – là thể dàn bay hơi.
Các hệ số k liệt kê trong bảng bên dưới (theo tài liệu [2/275])
Bảng: Các hệ số k trong công thức tính thể tích bình tuần hoàn
k1
0.7
K2
0.3
K3
1.2
K4
1.25
⇒ VTH = 200 x 0,7 x 0,3 x 1,2 x 1,25 x 1,25 x 1,2
= 94,5 (lit)
K5
1.25
K6
1.2
Kết cấu của bình chứa tuần hồn kiểu thẳng đứng và kết cấu bình chứa tuần hồn (bình
chứa hạ áp) kiểu nằm ngang.
TừVTL đế
n
Từdà
n bay
Nố
i vớ
i hơi về
á
p kế
Hơi vềmá
y né
n
Từdà
n bay
hơi về
Nố
i vớ
i van an toà
n
Kính thuỷ
van
phao
điề
u
khiể
n
xảdầ
u
Đế
n bơm dòch
Hình – Kết cấu bình tuần hồn kiểu nằm ngang
Vì thể tích tương đối nhỏ nên hệ thống khơng cần sử dụng bình chứa tuần hồn mà
chỉ dùng bình tách lỏng.
6.2.5 Bình tách dầu:
Bình tách dầu lắp đặt vào đường đẩy máy nén amơniăc để tách dầu ra khỏi dòng
hơi nén trước khi vào thiết bị ngưng tụ. Có nhiều loại bình tách dầu khác nhau.
Ngun lý làm việc của bình tách dầu cũng giống như bình tách lỏng.
Nó được sử dụng ở hầu hết các hệ thống lạnh có cơng suất trung bình, lớn và rất
lớn.
Đối với các hệ thống nhỏ, như hệ thống lạnh ở các tủ lạnh, máy điều hòa rất ít khi
sử dụng bình tách dầu.
Nốivớiđầu
Ápkế hútMN
Hơi NH3 vào
Hơi NH3 ra
Van an toàn
Từcác
đường gom
dầu đến
Vềbình gom dầu
Xảdầu
Hình - Bình tách dầu
Hình – Bình chứa dầu
6.2.5.1 Bình tách dầu cho bể đá:
Đường kính bình tách dầu xác định theo cơng thức:
Dtr =
4.G
,
π .ω.ρ
Trong đó:
G =0.50498 kg/s –lượng mơi chất qua ống
ω = 0.5 m/s – là vận tốc mơi chất trong ống
ρ=
1
1
=
= 7,55 (kg/m 3 ) (v4 là thể tích riêng của hơi q nhiệt)
v2 0.1324436
⇒ Dtr =
4 x0.50498
= 0.4128(m) = 413 (mm)
3.14 x0.5 x7,55
6.2.5.2 Bình tách dầu cho hệ thống trữ đơng:
Đường kính bình tách dầu xác định theo công thức:
4.G
Dtr =
,
π .ω.ρ
Trong đó:
G = 0.025723 kg/s –lượng môi chất qua ống
ω = 0.5 m/s – là vận tốc môi chất trong ống
ρ=
1
1
=
= 8.347 (kg/m 3 ) (v4 là thể tích riêng của hơi quá nhiệt)
v4 0.1197975
⇒ Dtr =
4 x0.025723
= 0, 0886(m) = 88, 6 (mm)
3.14 x0.5 x8.347
6.2.5.3 Bình tách dầu cho hệ thống cấp đông:
Đường kính bình tách dầu xác định theo công thức:
Dtr =
4.G
,
π .ω.ρ
Trong đó:
G = 0.04 (kg/s) –lượng môi chất qua ống
ω = 0.5 m/s – là vận tốc môi chất trong ống
ρ=
1
1
=
= 7.911 (kg/m3 ) (v4 là thể tích riêng của hơi quá nhiệt)
v4 0.1263973
4 x0,04
= 0,1134(m) = 114(mm)
3.14 x0.5 x 7.911
6.2.6 Bình trung gian:
⇒ Dtr =
Hơi quánhiệtđến
Từtiếtlưu đến
Nốivan an toàn
Nốivớiáp kế
Hơi vềMN tầm cao
van
phao
điều
khiển
Nón chắn
Ống xoắn TĐN
Lỏng cao áp ra
Đến van xử
lýngập dòch
Lỏng cao áp vào
van xảdầu
Mặtbích xảđáy
Hình – Kết cấu bình trung gian
Bình trung gian được sử dụng trong máy lạnh hai cấp và nhiều cấp. Bình trung
gian dùng để làm mát hơi môi chất sau khi nén cap áp thấp và để quá lạnh lỏng môi chất
trước khi vào van tiết lưu bằng cách bay hơi một phần lỏng ở áp suất và nhiệt độ trung
gian. Có hai loại bình trung gian có ống xoắn và không có ống xoắn.
Bình trung gian được chọn theo đường kính ống hút vào máy nén cấp áp cao. Khi
đó tốc độ hơi trong bình theo tiết diện ngang không quá 0,5 m/s, tốc độ lỏng trong ống
xoắn từ 0,4 ÷ 0,7 m/s, hệ số truyền nhiệt của ống xoắn từ 580 ÷ 700 W/m2.K.
Thông số kỹ thuật của một số bình chứa trung gian
Kích thước (mm)
Ký hiệu
bình chứa DxS
d
H
40∏C3
60∏C3
80∏C3
100∏C3
1200∏C3
2390
2800
2920
2940
3640
426x10
600x8
800x8
800x8
1000x10
70
150
150
200
300
Diện tích bề
mặt ống xoắn,
(m2)
1,75
4,3
6,3
8,6
10
Khối
Thể tích
lượng,
(m3)
(kg)
0,22
330
0,67
570
1,15
800
1,85
1230
3,3
1973
6.2.6.1 Bình chứa trung gian cho hệ thống trữ đông:
- Chọn bình trung gian theo đường ống hút về máy nén cao áp.
- Đường kính ống hút máy nén cao áp: dtđ = 24.9 mm.
- Vậy chọn bình chứa có kí hiệu 40∏C3.
Kích thước (mm)
Ký hiệu
bình chứa DxS
d
H
40∏C3
2390
426x10
70
Diện tích bề
Thể tích
mặt ống xoắn,
(m3)
(m2)
1,75
0,22
Khối
lượng,
(kg)
330
6.2.6.2 Bình chứa trung gian cho hệ thống cấp đông:
- Đường kính ống hút máy nén cao áp: dcđ = 32 mm.
- Vậy chọn bình chứa có kí hiệu 40∏C3.
Ký hiệu Kích thước (mm)
bình chứa DxS
d
H
40∏C3
2390
426x10
70
Diện tích bề
Thể tích
mặt ống xoắn,
(m3)
2
(m )
1,75
0,22
Khối
lượng,
(kg)
330
6.2.7 Bình chứa dầu
Bình chứa dầu dùng để gom dầu từ các bình tách dầu, từ các bầu dầu của các thiết
bị. Bình chứa dầu có dạng hình trụ đặt đứng, có đường nối với đường xả dầu của các thiết
bị, đường nối với ống hút về máy nén và đường xả dầu được trang bị áp kế. Dầu được xả
về nhờ chênh lệch áp suất. Áp suất trong bình hút giảm xuống khi xả van trên đường nối
với ống hút. Khi xả dầu ra ngoài áp suất trong bình chỉ được phép cao hơn áp suất trong
bình một chút. Không để áp suất chân không trong bình khi tách dầu, vì như vậy không
những không xả được dầu mà còn để lọt khí không ngưng vào bên trong hệ thống.
Dung tích các bình thu hồi dầu thường sử dụng cho các hệ thống lạnh riêng lẻ
khoảng 60 ÷ 100 (lít). Trong các hệ thống lạnh trung tâm có thể sử dụng các bình lớn
hơn.
1
4
5
5
6
6
1 – thân bình; 2 – ống lấy dầu; 3 –
bộ lọc dầu
4 – đường nối về ống hút;
5 – đường nối về máy nén
6 – đường nối dầu vào;
7 – áp kế; 8 – ống thuỷ
9 – xả cặn; 10 – chân bình
7
8
3
2
12
9
10
6.2.8 Bình tách khí không ngưng:
Trong hệ thống lạnh luôn có một lượng khí không ngưng tuần hoàn cùng với môi chất
lạnh làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt, tăng áp suất ngưng tụ và nhiệt độ cuối tầm nén.
Bình tách khí không ngưng có nhiệm vụ tách lượng khí này ra khỏi hệ thống.
5
7
1
3
2
6
4
Hình - Bình xả khí không ngưng
1 – vỏ; 2 – ống lồng có áp suất po và nhiệt độ to
3 – đường hơi và khí không ngưng vào;
4 – đường lỏng hồi; 5 – đường xả khí
6 – van tiết lưu; 7 – đường hơi về máy nén
6.2.9 Van một chiều
Van một chiều được lắp đặt trên đường đẩy giữa máy nén và thiết bị ngưng tụ, có
nhiệm vụ ngăn không cho dòng môi chất từ thiết bị ngưng tụ chảy trở lại máy nén trong
trường hợp dừng máy nén, sửa chữa máy nén hoặc khi máy nén bị sự cố.
Khi máy nén hoạt động, hiệu áp suất được tạo ra giữa hai cửa vào và ra của van
một chiều. Khi áp suất cửa vào lớn hơn áp suất cửa ra một chút van sẽ tự động mở cho
dòng hơi đi đến TBNT. Trường hợp ngược lại khi dừng máy nén hoặc khi máy nén bị sự
cố, áp suất phía cửa vào giảm xuống van một chiều sẽ tự động đóng lại ngăn không cho
dòng hơi chảy trở lại máy nén.
2
1
1
2
Hình 15 - Van một chiều
1 – vỏ; 2 – ty van
7. Tính Chọn Van Tiết Lưu
7.1/Tính chọn van tiết lưu cho hệ thống trử đông:
Năng suất lạnh của thiết bị:
Chuyển về điều kiện to = -7oC, tk = 42oC
THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CÁC ĐIỂM NÚT (NH3)
Điểm T(oC)
p(bar)
v(dm3/kg)
h(kJ/kg)
s(kJ/kg.K)
1
-7.000000 3.284000
371.350000 1372.225000 3.263590
2
42.093440 6.664540
217.016200 1466.235000 3.263590
3
12.280860 6.664540
188.931100 1388.761000 3.005169
4
64.205650 13.525000 109.918700 1485.781000 3.005169
5
35.000000 13.525000 1.703070
288.452000 -0.867870
6
12.280860 6.664540
18.369890 288.452000 -0.849756
7
15.280865 13.525000 1.620653
194.661700 -1.179011
8
-7.000000 3.284000
32.097120 194.661700 -1.160843
9
12.280860 6.664540
1.609365
180.328000 -1.228568
10
-7.000000 3.284000
1.543040
88.607000 -1.559320
Chu trình được tính cho 1kg môi chất lạnh đi qua thiết bị bay hơi hạ áp
Lượng lỏng trung áp bay hơi để làm quá lạnh 1kg lỏng cao áp ở bình trung gian (Psi)
bằng:
Psi = 0.077613
Lượng lỏng trung áp bay hơi để làm mát hoàn toàn 1kg hơi quá nhiệt trung áp ở bình
trung gian (Beta) bằng:
Beta = 0.064111
Lượng hơi sau van tiết lưu 1 (Anpha) bằng:
Anpha = 0.013927
Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ (kJ/kg):
qc = 1383.694000
Nhiệt lượng nhận được ở thiết bị bay hơi:
qe = 1177.563000 kJ/kg qev = 3171.033000kJ/m3
Công cấp cho máy nén áp thấp (kJ/kg):
lnat = 94.010500
Công cấp cho máy nén áp cao (kJ/kg):
lnac = 112.120500
Công cấp cho máy nén (kJ/kg):
l = 206.131000
Hệ số làm lạnh:
epxilon = 5.712695
Lượng lỏng trung áp bay hơi để làm quá lạnh 1kg lỏng cao áp ở bình trung gian ():
h −h
γ TC = 5 7 = 0.077613
h3 − h9
Lượng lỏng trung áp bay hơi để làm mát hoàn toàn 1kg hơi quá nhiệt trung áp ở bình
trung gian ():
h −h
β TC = 2 3 = 0.064111
h3 − h9
Lượng hơi sau van tiết lưu vào bình trung gian ():
h −h
α TC = β TC + γ TC . 5 9 = 0.013927
h3 − h5
Nhiệt nhận được ở thiết bị bay hơi(1 dàn )
q 0TC = ( h1 − h8 ) = ( 402,34 − 221,89 ) = 180,45[ kJ kg ]
Năng suất lạnh riêng thể tích:
qTC
TC
q ev = 0 = 1177.563 kJ m3
v
(
)
1
Hệ số nạp thấp áp:
λTC = λc .λtl .λk .λw .λr = λi .λw'
ha
Trong đó:
λ c là hệ số tính đến thể tích chết.
λtl là hệ số kể đến tổn thất do tiết lưu.
λ w tổn thất do hơi hút vào xylanh bị đốt nóng.
λr tổn thất do rò rỉ môi chất qua piston, secmang và van từ khoang nén về khoang
hút.
ptg + ∆ptg
p 0 − ∆p 0
λi = λc .λtl .λk =
− c
p0
p0
Trong đó:
∆p 0 = 0,005
[ MPa] = 0,05 [ bar ]
[ MPa] = 0,1 [ bar ]
∆ptg = 0,01
m =1
c = 0,04
Do đó:
λi = λc λtl λk =
1
m p 0 − ∆p 0
−
p0
6.66454 + 0, 05 3.284 − 0, 05
3.284 − 0, 05
− 0, 04
= 0,916
÷−
3.284
3,9410
3.284
T
273 − 7
λW ' = λW λγ = 0 =
= 0,9324
Ttg 273 + 12.28
Như vậy:
λhaTC = λ i λw ' = 0,916.0,9324 = 0,854
Hệ số nạp cao áp:
λTC = λc .λtl .λk .λw .λr = λi .λw'
Ca
Trong đó:
λ c là hệ số tính đến thể tích chết.
λtl là hệ số kể đến tổn thất do tiết lưu.
λ w tổn thất do hơi hút vào xylanh bị đốt nóng.
λr tổn thất do rò rỉ môi chất qua piston, secmang và van từ khoang nén về khoang
hút.
1
m
ptg − ∆ptg
ptg − ∆ptg
p
+
∆
p
k
k
λi = λc .λtl .λ k =
− c
−
p tg
p
p tg
tg
Trong đó:
∆ptg = 0,005
∆p k = 0,01
m =1
c = 0,04
Do đó:
λi = λc .λtl .λk =
[ MPa] = 0,05 [ bar ]
[ MPa] = 0,1 [ bar ]
6.66454 − 0, 05
13.525 + 0, 05 6.66454 − 0, 05
− 0, 04
= 0,953
÷−
6.66454
6.66454
6.66454
T
273 + 12.28
λW ' = λW .λγ = tg =
= 0,914
TK
273 + 35
Như vậy:
λTC = λi λw' = 0,953.0,914 = 0,871
ca
Năng suất tiêu chuẩn:
qvTC . λcatc + λhaTC
1177.563. ( 0,871 + 0,874 )
TC
Q0 = Q0
= 24.79.
= 93 [ kW ]
qv . ( λca + λha )
930, 452. ( 0,81 + 0, 739 )
Bỏ qua tổn thất trên đường ống.
Độ sụp áp qua van tiết lưu:
P = 13.5 - 3,2= 10,3 [bar]= 147psi
Nhiệt độ ngưng tụ:
tk = 35oC = 95 F
Hệ số hiệu chỉnh = 0,9456 [Trang 335 - HTMVTBL]
Năng suất lạnh yêu cầu: 93 . 0,9456 = 88 [kW]= 225/3,5= 25.14 tấn.
Chọn Van tiết lưu:
Bảng 8.3 [Trang 334 - HTMVTBL]ta chọn van tiết lưu tự động TER-22H với thông số kỹ
thuật: Công suất lạnh ở nhiệt độ to = -7oC, P = 150psi là Qo = 36.9 tấn.
9.2/Tính chọn van tiết lưu cho hệ thống cấp đông:
Qui về nhiệt độ ngưng tụ tk = 35oC, nhiệt độ bay hơi to = -7oC.
(
)
THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CÁC ĐIỂM NÚT (NH3)
Điểm T(oC)
p(bar)
v(dm3/kg)
h(kJ/kg)
s(kJ/kg.K)
1
-7.000000 3.284000
371.350000 1372.225000 3.263590
2
42.093440 6.664540
217.016200 1466.235000 3.263590
3
12.280860 6.664540
188.931100 1388.761000 3.005169
4
64.205650 13.525000 109.918700 1485.781000 3.005169
5
35.000000 13.525000 1.703070
288.452000 -0.867870
6
12.280860 6.664540
18.369890 288.452000 -0.849756
7
15.280865 13.525000 1.620653
194.661700 -1.179011
8
-7.000000 3.284000
32.097120 194.661700 -1.160843
9
12.280860 6.664540
1.609365
180.328000 -1.228568
10
-7.000000 3.284000
1.543040
88.607000 -1.559320
Chu trình được tính cho 1kg môi chất lạnh đi qua thiết bị bay hơi hạ áp
Lượng lỏng trung áp bay hơi để làm quá lạnh 1kg lỏng cao áp ở bình trung gian (Psi)
bằng:
Psi = 0.077613
Lượng lỏng trung áp bay hơi để làm mát hoàn toàn 1kg hơi quá nhiệt trung áp ở bình
trung gian (Beta) bằng:
Beta = 0.064111
Lượng hơi sau van tiết lưu 1 (Anpha) bằng:
Anpha = 0.013927
Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ (kJ/kg):
qc = 1383.694000
Nhiệt lượng nhận được ở thiết bị bay hơi:
qe = 1177.563000 kJ/kg qev = 3171.033000kJ/m3
Công cấp cho máy nén áp thấp (kJ/kg):
lnat = 94.010500
Công cấp cho máy nén áp cao (kJ/kg):
lnac = 112.120500
Công cấp cho máy nén (kJ/kg):
l = 206.131000
Hệ số làm lạnh:
epxilon = 5.712695
Lượng lỏng trung áp bay hơi để làm quá lạnh 1kg lỏng cao áp ở bình trung gian ():
h −h
γ TC = 5 7 = 0.077613
h3 − h9
Lượng lỏng trung áp bay hơi để làm mát hoàn toàn 1kg hơi quá nhiệt trung áp ở bình
trung gian ():
h −h
β TC = 2 3 = 0.064111
h3 − h9
Lượng hơi sau van tiết lưu vào bình trung gian ():
h −h
α TC = β TC + γ TC . 5 9 = 0.013927
h3 − h5
Nhiệt nhận được ở thiết bị bay hơi(1 dàn )
q 0TC = ( h1 − h8 ) = ( 402,34 − 221,89 ) = 180,45[ kJ kg ]
Năng suất lạnh riêng thể tích:
qTC
0
qTC
=
= 1177.563 kJ m3
ev
v
(
)
1
Hệ số nạp thấp áp:
λTC = λc .λtl .λk .λw .λr = λi .λw'
ha
Trong đó:
λ c là hệ số tính đến thể tích chết.
λtl là hệ số kể đến tổn thất do tiết lưu.
λ w tổn thất do hơi hút vào xylanh bị đốt nóng.
λr tổn thất do rò rỉ môi chất qua piston, secmang và van từ khoang nén về khoang
hút.
ptg + ∆ptg
p 0 − ∆p 0
λi = λc .λtl .λk =
− c
p0
p0
Trong đó:
∆p 0 = 0,005
∆ptg = 0,01
m =1
c = 0,04
Do đó:
λi = λc λtl λk =
1
m p 0 − ∆p 0
−
p0
[ MPa] = 0,05 [ bar ]
[ MPa] = 0,1 [ bar ]
6.66454 + 0, 05 3.284 − 0, 05
3.284 − 0, 05
− 0, 04
= 0,916
÷−
3.284
3,9410
3.284
λW ' = λW λγ =
T0
273 − 7
=
= 0,9324
Ttg 273 + 12.28
Như vậy:
λhaTC = λ i λw ' = 0,916.0,9324 = 0,854
Hệ số nạp cao áp:
λTC = λc .λtl .λk .λw .λr = λi .λw'
Ca
Trong đó:
λ c là hệ số tính đến thể tích chết.
λtl là hệ số kể đến tổn thất do tiết lưu.
λ w tổn thất do hơi hút vào xylanh bị đốt nóng.
λr tổn thất do rò rỉ môi chất qua piston, secmang và van từ khoang nén về khoang
hút.
1
m
ptg − ∆ptg
ptg − ∆ptg
p k + ∆p k
λi = λc .λtl .λ k =
− c
−
p tg
p
p tg
tg
Trong đó:
∆ptg = 0,005
∆p k = 0,01
m =1
c = 0,04
Do đó:
λi = λc .λtl .λk =
[ MPa] = 0,05 [ bar ]
[ MPa] = 0,1 [ bar ]
6.66454 − 0, 05
13.525 + 0, 05 6.66454 − 0, 05
− 0, 04
= 0,953
÷−
6.66454
6.66454
6.66454
T
273 + 12.28
λW ' = λW .λγ = tg =
= 0,914
TK
273 + 35
Như vậy:
λTC = λi λw' = 0,953.0,914 = 0,871
ca
Năng suất tiêu chuẩn:
qvTC . λcatc + λhaTC
1177.563. ( 0,871 + 0,874 )
TC
Q0 = Q0
= 29.6.
= 109.39 [ kW ]
qv . ( λca + λha )
930, 452. ( 0,81 + 0, 739 )
Bỏ qua tổn thất trên đường ống.
Độ sụp áp qua van tiết lưu:
P = 13.5 - 3,2= 10,3 [bar]= 147psi
Nhiệt độ ngưng tụ:
tk = 35oC = 95 F
Hệ số hiệu chỉnh = 0,9456 [Trang 335 - HTMVTBL]
Năng suất lạnh yêu cầu: 109.39 . 0,9456 = 103.4 [kW]= 103.43,5= 29.6 tấn.
Chọn Van tiết lưu:
Bảng 8.3 [Trang 334 - HTMVTBL]ta chọn van tiết lưu tự động TER-26H với thông số kỹ
thuật: Công suất lạnh ở nhiệt độ to = -7oC, P = 150psi là Qo = 31.8tấn.
(
)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Đinh Văn Thuận, Võ Chí Chính – Hệ thống máy và thiết bị lạnh.
Nguyễn Đức Lợi – Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh.
Hoàng Đình Tín – Truyền nhiệt.
Lê Xuân Hòa – Bài giảng KTLCS.
Trần Đức Ba – Công nghệ lạnh thủy sản.
Nguyễn Tấn Dũng – Công nghệ lạnh.
Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy – Môi chất lạnh, NXBGD -1998.
Trần Thanh Kỳ – Máy lạnh, NXBĐHQG TPHCM – 2004.
Nguyễn Xuân Tiên - Tính toán thiết kế hệ thống lạnh – NXB KHKT – 2003
