Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống vệ sinh tự động cho bình ngưng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.94 MB, 85 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO
HỆ THỐNG VỆ SINH TỰ ĐỘNG CHO BÌNH NGƯNG
GVHD: ĐỒN MINH HÙNG
SVTH
1.
2.
3.
4.
HUỲNH PHÚ HỊA
QCH HỒNG KHẢI
HUỲNH ANH KHOA
TỪ VẠN THIỆN
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2019
MSSV
15147089
15147098
15147101
15147127
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Nhiệt
Tên đề tài
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO
HỆ THỐNG VỆ SINH TỰ ĐỘNG CHO BÌNH NGƯNG
GVHD: ĐỒN MINH HÙNG
SVTH
1.
2.
3.
4.
HUỲNH PHÚ HỊA
QCH HỒNG KHẢI
HUỲNH ANH KHOA
TỪ VẠN THIỆN
MSSV
15147089
15147098
15147101
15147127
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2019
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TP. HỒ CHÍ MINH
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
TP. Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 05 năm
2019
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
MSSV
1. HUỲNH PHÚ HỊA
15147089
2. QCH HỒNG KHẢI
15147098
3. HUỲNH ANH KHOA
15147101
4. TỪ VẠN THIỆN
15147127
Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt
Mã ngành đào tạo: 52510206
Hệ đào tạo: Chính qui
Khóa: 2015 – 2020
1. Tên đề tài
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG VỆ SINH TỰ ĐỘNG CHO BÌNH
NGƯNG
2. Nhiệm vụ đề tài
(1) Nêu vấn đề nghiên cứu.
(2) Nghiên cứu tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước về các giải pháp,
hệ thống vệ sinh bình ngưng.
(3) Phân tích các ưu nhược điểm của từng giải pháp, hệ thống vệ bình ngưng để từ đó
đề xuất giải pháp thực hiện.
(4) Nghiên cứu tính tốn thiết kế hệ thống vệ sinh tự động cho bình ngưng.
(5) Nghiên cứu các thơng số vận hành ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống từ đó xác
định thời điểm vệ sinh và thời gian vận hành hệ thống vệ sinh tự động.
(6) Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống điều khiển cho hệ thống vệ sinh tự động.
(7) Nghiên cứu chế tạo hệ thống vệ sinh tự động cho bình ngưng.
(8) Kết quả vận hành thực nghiệm và phân tích kết quả đạt được.
(9) Nhận xét những giá trị đạt được và những vấn đề còn tồn tại từ đó đề xuất những
cơng việc tiếp theo cần thực hiện cho hệ thống.
3. Sản phẩm của đề tài
(1) Một hệ thống thí nghiệm vệ sinh bình ngưng tự động.
(2) Kết quả phân tích và xử lý dữ liệu thực nghiệm vệ sinh bình ngưng tự động.
(3) Một quyển báo cáo thuyết minh hệ thống thí nghiệm vệ sinh bình ngưng.
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 12/05/2019
5. Ngày hồn thành nhiệm vụ: 20/06/2019
TRƯỞNG BỘ MƠN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG VỆ SINH TỰ ĐỘNG
CHO BÌNH NGƯNG
Họ tên sinh viên:
MSSV
1. HUỲNH PHÚ HỊA
15147089
2. QCH HỒNG KHẢI
15147098
3. HUỲNH ANH KHOA
15147101
4. TỪ VẠN THIỆN
15147127
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt
I. NHẬNXÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1. Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không): ........................................................................
2. Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): ..........................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2019
Giảng viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG VỆ SINH TỰ ĐỘNG
CHO BÌNH NGƯNG
Họ tên sinh viên:
MSSV
1. HUỲNH PHÚ HỊA
15147089
2. QCH HỒNG KHẢI
15147098
3. HUỲNH ANH KHOA
15147101
4. TỪ VẠN THIỆN
15147127
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt
I. NHẬNXÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1. Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không): ........................................................................
2. Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): ..........................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2019
Giảng viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG VỆ SINH TỰ ĐỘNG
CHO BÌNH NGƯNG
Họ tên sinh viên:
MSSV
1. HUỲNH PHÚ HỊA
15147089
2. QCH HỒNG KHẢI
15147098
3. HUỲNH ANH KHOA
15147101
4. TỪ VẠN THIỆN
15147127
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên
phản biện và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh
đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng: ________________________________
___________________
Giảng viên hướng dẫn: _____________________________
___________________
Giảng viên phản biện: ______________________________
___________________
Tp. Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2019
LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế khơng có sự thành cơng nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ,
giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt thời gian
từ khi bắt đầu học tập tại trường đến nay, chúng em đã nhận được rất nhiều sự quan
tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cơ, gia đình và bạn bè. Với lịng biết ơn sâu sắc nhất,
chúng em xin gửi đến quý Thầy Cô ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt – Trường ĐH Sư
phạm Kỹ thuật TP.HCM đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn
kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường và luôn tạo
điều kiện tốt nhất để chúng em có thể nghiên cứu và hồn thành đồ án.
Và đặc biệt, nếu khơng có những lời hướng dẫn nhiệt tình của thầy Đồn Minh
Hùng thì bài báo cáo này của chúng em rất khó có thể hồn thiện được. Một lần nữa,
em xin chân thành cảm ơn thầy. Xin được cảm ơn các bạn cùng khóa đã góp ý và hỗ
trợ trong suốt thời gian thực hiện đồ án.
Tuy nhiên do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn, điều kiện thời
gian và tài liệu tham khảo cịn hạn chế nên bài báo cáo khơng thể tránh khỏi những
thiếu sót, chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ Thầy Cơ để bài báo cáo
được hồn thiện hơn.
Chúng em xin kính chúc thầy cơ ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt thật dồi dào
sức khỏe, thành công nhiều hơn nữa trong sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt
kiếm thức cho thế hệ tương lai.
Một lần nữa xin chân thành cảm ơn!
9
TÓM TẮT
“Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống vệ sinh tự động cho bình ngưng” là đề tài
mà nhóm đã chọn. Để thực hiện được đề tài này nhóm đã giải quyết các một số công
việc như sau:
Đầu tiên, cần nghiên cứu các hệ thống vệ sinh tự động đã có trên thế giới. Tìm
hiểu ngun lý tạo ra các cáu cặn trong bình ngưng, tham khảo các nghiên cứu về hệ
thống vệ sinh tự động của các nhà nghiên cứu trên thế giới và hiệu quả mà họ đã đạt
được sau khi hoàn thành nghiên cứu. Tiếp đến nghiên cứu cả các cách vệ sinh thủ
cơng, bằng hóa chất, bằng máy làm sạch và cách vệ sinh tự động để thấy được những
ưu điểm nổi trội của hệ thống vệ sinh tự động trong quá trình sản xuất ngày nay.
Thứ hai, từ các nghiên cứu phía trên, tính tốn đưa ra các số liệu để chế tạo một
mơ hình hệ thống vệ sinh tự động. Sau khi có các số liệu đã tính tốn bắt đầu đưa vào
phần mềm để vẽ ra hệ thống cần chế tạo giúp bóc tách khối lượng vật tư một cách
chính xác và tiết kiệm được chi phí. Cũng nhờ vào bản vẽ giúp chúng ta hiểu rõ được
hình dáng và vị chí các bộ phận một cách cụ thể hơn. Để giúp hệ thống hoạt động một
cách tự động thì khơng thể thiếu một hệ thống điều khiển. Dựa vào nguyên lý hoạt
dộng của hệ thống vệ sinh tự động, nhóm đã thiết kế được một hệ thống điều khiển, từ
bản thiết kế chúng ta chọn vật liệu phù hợp và tiết kiệm chi phí. Nghiên cứu và chế tạo
bộ vệ sinh bi làm cho quá trình vệ sinh được đảm bảo sạch hơn, thời gian sử dụng bi
tăng lên đáng kể.
Cuối cùng, sau khi đã chế tạo thành công hệ thống vệ sinh tự động, cho hệ thống
vận hành thử và tiến hành các kiểm tra các bộ phận khi chạy thử.
Kết quả đạt được: Chế tạo thành cơng mơ hình vệ sinh tự động, hệ thống hoạt
động giống như mục tiêu đã đề ra. Khắc phục được việc hệ thống vệ sinh chạy song
song cùng hệ thống lớn mà thay vào đó hệ thống vệ sinh sẽ hoạt động sau khi máy nén
dừng hoạt động. Ta sẽ tận dụng khoảng thời gian này để tiến hành vệ sinh bình ngưng
để tiết kiệm được thời gian cũng như chi phí.
10
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
1. Ký hiệu
V
: lưu lượng thể tích (m3/s)
n
: số ống vào bình ngưng
S
: diện tích mặt cắt ống (m2)
v
: vận tốc nước đi trong ống (m/s)
d
: đường kính ống nước chính (mm)
ω
: tốc độ nước chuyển động trên ống
�Δp
: tổn thất áp suất (Pa)
H
: chiều cao cột áp bơm (mH2O)
2. Viết tắt
HVAC
: hệ thống điều hịa khơng khí
PVC
: loại nhựa nhiệt dẻo (Polyvinylclorua)
TDS
: Tổng chất rắn hòa tan (Total Dissolved Solids)
GHG
: khí nhà kính (Greenhouse gas)
MN
: thường đóng của contactor máy nén
RL1,2,3,4,5
: rơ le trung gian điều khiển các van điện từ
T1,2
: Timer
11
DANH MỤC CÁC HÌNH
12
DANH MỤC CÁC BẢNG
13
Chương 1: TỔNG QUAN
1.1.
Vấn đề nghiên cứu
Bảo trì hệ thống lạnh là một việc làm cần thiết để đảm bảo hiệu suất cũng như
đảm bảo cho hệ thống hoạt động bình thường , đặc biệt là chiller trong các nhà máy, xí
nghiệp, siêu thị, tịa nhà lớn,…Nhưng việc bảo trì cho các chiller này cần tiêu tốn khá
nhiều thời gian, nhất là phải vệ sinh từng đường ống bình ngưng đối với chiller giải
nhiệt bằng nước. Bên cạnh đó, vệ sinh từng ống tốn thời gian, sức lao động lại cịn
phải dừng hoạt động chiller gây giảm cơng sức cho hệ thống. Chính vì những ngun
do trên, nhóm đã bắt đầu đi vào nghiên cứu một hệ thống vệ sinh đáp ứng các tiêu chí:
hạn chế dùng sức người, khơng gian đoạn chiller, khả năng làm sạch tốt bất kể lúc nào.
Từ đó, nhóm đã tìm ra phương pháp vệ sinh tự động sử dụng bi tuần hồn và đó cũng
chính là đề tài mà nhóm nghiên cứu.
1.2.
Tình hình nghiên cứu ngồi nước về các giải pháp vệ sinh bình ngưng
1.2.1. Cơ chế tạo bẩn trong đường ống
Theo trang Eurotech[1], trong quá trình làm việc với nước, cáu cặn sinh ra và bám
trên bề mặt thiết bị bao gồm: cáu cặn cacbonat, vôi, bùn, gỉ sét, silica, các chất kết tủa
khơng tan khác, rác,…Cáu cặn cacbonat (cáu cặn) hình thành và kết tủa bao phủ trên
bề mặt làm việc, nhất là trong mơi trường nước cứng. Trong nước có muối cacbonat
hoặc bicacbonat của cation Canxi (Ca2+), hoặc cation Magiê (Mg2+) là nguyên nhân
chính sinh ra loại cáu cặn này.
Cáu cặn sinh ra phổ biến nhất là CaCO 3. Trong nước ion Canxi (Ca2+) kết hợp
với ion bicacbonat (HCO3–) tạo thành Canxi bicacbonat (Ca(HCO3) 2) :
Ca2+ + 2HCO3– → Ca(HCO3)2
Khi nước được gia nhiệt và bốc hơi, cáu cặn kết tủa thành lớp trên bề mặt làm
việc của hệ thống thiết bị, đường ống,…
Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2↑ + H2O
Các sự kết hợp khác của các ion tạo ra nhiều lọai cáu cặn khác nhau.
14
• Sự phát triển của vi sinh
Quá trình sinh trưởng và phát triển vi sinh diễn ra ở mọi môi trưởng, đặc biệt mơi
trường điều kiện nhiệt độ nóng ẩm của dàn ngưng, tháp giải nhiệt...Vì dàn ngưng, tháp
giải nhiệt có tỷ lệ bay hơi cao và thể tích nước thấp, thì việc khuếch tán và phát triển
của vi sinh càng nhanh chóng.
Trong bài viết của David Daniels và Tony Selby, màng sinh học là một cấu hình
hoặc tập hợp của nhiều loại vi khuẩn khác nhau, được bảo vệ bởi exopolysacarit (EPS)
[2]
- một chất được sản xuất bởi vi khuẩn trong màng sinh học nói trên. Màng sinh học
có cả lớp hiếu khí và kỵ khí, nơi chứa loại vi khuẩn tương ứng của chúng. Màng sinh
học có thể hình thành trên các bề mặt hệ thống như đường ống, tường bể lắng, đáy
tháp giải nhiệt và bộ trao đổi nhiệt.
Hình 1.1. Màng sinh học
Màng sinh học được hình thành khi vi khuẩn có trong nước xử lý bắt đầu bám
vào bề mặt và dấu hiệu cho các vi khuẩn khác tham gia. Tốc độ hình thành vi khuẩn và
màng sinh học tăng lên trong nước ngưng tụ ấm hơn và nước làm mát chưa xử lý. Một
sự kết hợp của màng sinh học hóa học và hoạt động của vi khuẩn trong màng sinh học
có thể hạn chế khả năng hòa tan của các hợp chất mà cuối cùng bắt đầu hình thành cáu
cặn khống sản trên bề mặt thiết bị. Sự hiện diện của màng sinh học trên một bề mặt
15
hạn chế dòng chảy ngay sát bề mặt, hạn chế trao đổi nhiệt từ bề mặt bên dưới màng
sinh học với lượng nước lớn phía trên màng sinh học.
Hình 1.2. Cáu cặn bám cứng trong tháp giải nhiệt và bình ngưng
Sự tồn tại của các chất rắn hịa tan khơng liên quan đến khả năng làm mát của
nước. Tuy nhiên các chất rắn hòa tan là rất nhiều các hợp chất sẽ kết hợp với nhau để
tạo thành các kết tủa khống khơng tan trên bề mặt truyền nhiệt, thường được gọi là
"cáu cặn". Cáu cặn bám dính vào bề mặt trở nên nhiều hơn sẽ tác động vào hệ thống
đường ống (cụ thể là ở tháp giải nhiệt và bình ngưng như hình 1.2), ảnh hưởng đến sự
truyền nhiệt và áp lực nước.
Các thông số quan trọng của nước giải nhiệt là: tổng chất rắn hòa tan (TDS), độ
dẫn điện, độ PH, độ cứng, độ kiềm và chỉ số bão hòa[2].
Tổng chất rắn hòa tan (TDS) và độ dẫn điện: độ dẫn điện là thước đo độ dẫn điện
của nước và nó tương quan với số lượng các chất rắn hịa tan trong nước. Nước cất
tinh khiết có độ dẫn rất thấp (khoáng chất thấp) và nước biển sẽ có độ dẫn cao
(khống chất cao). Sư hiện diện của các chất rắn hòa tan trong nước dễ tạo thành các
kết tủa khống khơng tan trên bề mặt truyền nhiệt, thường được gọi là cáu cặn. Cáu
cặn bám dính vào hệ thống truyền nhiệt từ từ nhiều lên, ảnh hưởng đến sự trao đổi
nhiệt, áp lực nước và hệ thống.
Độ cứng: Lượng canxi và magie hòa tan trong nước xác định độ cứng của nước.
Độ cứng tổng được chia làm hai loại. Độ cứng Cacbonnat (độ cứng tạm thời) và độ
cứng phi Cacbonat (độ cứng vĩnh viễn). Độ cứng tạm thời phổ biến hơn và là tác nhân
chính gây nên sự sự bám cáu cặn trong đường ống thiết bị.
16
pH là thước đo tính Axit, Bazơ của nước. Phạm vi đo từ 0 – 14, cịn 7 là trung
tính. Kiểm sốt độ pH là rất quan trọng . Nhìn chung khi độ pH biểu thị mơi trường
Axit thì khả năng ăn mòn tăng, còn khi độ pH biểu thị mơi trường Bazơ thì khả năng
đóng cặn tăng. Giá trị pH > 7 biểu thị tính kiềm. Khi pH nhỏ hơn 8.3, hầu hết các độ
kiềm trong nước ở dạng bicarbonate, và hình thành cáu cặn thường khơng phải là vấn
đề. Tuy nhiên, khi độ pH tăng lên trên 8.3, độ kiềm chuyển đổi từ bicarbonate với
cacbonat và cáu cặn sẽ bắt đầu hình thành.
1.2.2. Các nghiên cứu về hệ thống làm sạch ống
Công nghệ Innovas đã làm việc với đội ngũ cơ sở tại Đại học Wisconsin
Madison[3] để phân tích dữ liệu vận hành chiller trong lịch sử để đánh giá và ước tính
tổn thất hiệu quả của chiller do tắc nghẽn ống. Chiến lược cho thử nghiệm là chạy hai
chiller giống hệt nhau trong cùng điều kiện và cùng thời gian làm việc, một chiller
(Chiller 2) được trang bị thêm với hệ thống vệ sinh tự động Helios (hình 1.3) và chiller
cịn lại (Chiller 1) khơng có. Các chiller có chung đường nước làm mát, đường nước
ngưng và được theo dõi trong suốt thời gian thử nghiệm. Điều quan trọng đối với thử
nghiệm là tận dụng nhiều nguồn dữ liệu so sánh để xác nhận đầy đủ hiệu quả của hệ
thống vệ sinh tự động Helios.
Hình 1.3. Hệ thống làm sạch ống Helios ở Đại học Wisconsin – Madison
17
Sau khi phân tích cẩn thận dữ liệu, rõ ràng hệ thống vệ sinh tự động Helios đã
mang lại sự cải thiện hiệu quả rất đáng kể cho Chiller 2 khi so sánh trực tiếp với
Chiller 1. Hình 1.4 so sánh các đường cong hiệu suất của Chiller 2 từ năm 2017 (trước
khi có vệ sinh tự động) và 2018 (sau khi có vệ sinh tự động) với nhiệt độ nước vào làm
mát 40oF và nhiệt độ nước vào thiết bị ngưng tụ là 65 oF và cho thấy cải thiện hiệu suất
14%.
Hình 1.4. So sánh các hiệu suất của Chiller 2 ở nhiệt độ nước ngưng tụ 65oF
Hệ thống Helios giữ cho các ống sạch sẽ và tối ưu hóa hiệu quả truyền nhiệt, tăng
cơng suất chiller và sản lượng làm mát. Hình 1.5 nêu lên hiệu suất tăng của Chiller 2
so với Chiller 1 ở nhiệt độ nước vào thiết bị ngưng tụ ở 75 oF. Ở điều kiện hoạt động
giống hệt nhau, Chiller 2 tạo ra khả năng làm mát nhiều hơn 400 tấn so với Chiller 1
ngay cả khi tiêu thụ ít năng lượng hơn Chiller 1.
18
Hình 1.5. So sánh hiệu suất của 2 Chiller với nhiệt độ nước vào bình ngưng 75oF
Tương tự với nghiên cứu của Mike O’Malley tại một nhà máy năng lượng Xcel
Energy ở Denver, Colorado[4]. Mike đưa ra kiến thức về tác động tiêu cực của bình
ngưng tắc nghẽn ống và tìm kiếm một phương pháp để nâng cao hiệu quả làm lạnh đã
đưa anh ta đến với hệ thống vệ sinh tự động cho bình ngưng (như hình 1.6). Để áp
dụng sáng tạo cơng nghệ mới địi hỏi mức độ đánh giá cao và xem xét mức độ ảnh
hưởng của phương pháp mới. Mike giữ vai trị là người ln có ý tưởng mới lạ và tích
hợp cho hệ thống vệ sinh tự động cho chiller 2.500 tấn lạnh. Ông nhìn thấy và hiểu
được tiềm năng đã tiết kiệm được một khoản lớn năng lượng nhờ vào hệ thống.
19
Hình 1.6. Hệ thống làm sạch ống Helios ở Denver, Colorado
Nghiên cứu trường hợp ở Trung tâm y tế VCU [5], việc triển khai hệ thống làm
sạch ống Helios giúp cải thiện 8% hiệu suất làm lạnh và giảm mức tiêu thụ năng lượng
hơn 2 triệu kW/giờ.
Hình 1.7. So sánh hiệu suất của chiller trước và sau khi gắn Helios
20
Dữ liệu màu cam (hình 1.7) cho thấy hiệu quả của chiller sẽ không được lắp đặt
Helios và dữ liệu màu xanh lam chứng minh hiệu quả làm lạnh thực tế với hệ thống
Helios đang hoạt động.
Với một tuổi thọ dự án dự đốn 15 năm, hình 1.8 cho thấy mức tiết kiệm chi phí
năng lượng cho vịng đời của dự án vượt quá 170.000 đô la và dự án đã giúp giảm hơn
1.600 tấn khí thải GHG.
Hình 1.8. Tiết kiệm chi phí năng lượng cho dự án được dự đốn sau 15 năm
Một nghiên cứu điển hình khác về hệ thống làm sạch ống tự động của Helios:
Trung tâm y tế Holy Heart. Pat Lamb, Trưởng nhóm Nhà máy Tiện ích Trung tâm [6], đã
nghiên cứu các ứng dụng hóa học thay thế, các phương pháp cạnh tranh để xử lý
khơng hóa chất. Sau khi nghiên cứu kỹ lưỡng, Pat đã chọn quả bi xốp là giải pháp tốt
nhất để kiểm sốt các vấn đề ơ nhiễm đáng kể trong hệ thống nước lạnh của mình. Vấn
đề về hiệu suất làm lạnh bị suy giảm do tắc nghẽn cho thấy đáng chú ý nhất là ở chênh
lệch nhiệt độ chiller tăng nhanh. Sau khi cài đặt lần đầu vào năm 2013, các hệ thống vệ
sinh ống tự động đã cung cấp giải pháp ngăn chặn và làm sạch đặc biệt tại
PeaceHealth ở RiverBend. Trên thực tế, đội ngũ bảo trì đã khơng phải làm sạch thủ
cơng bình ngưng kể từ ngày có hệ thống vệ sinh tự động. Ngồi ra, PeaceHealth sử
dụng mơ hình vận hành chiller theo giai đoạn. Kể từ khi lắp hệ thống vệ sinh tự động,
các đơn vị hình thành màng khuẩn hầu như đã bị loại bỏ do việc loại bỏ ứ đọng bên
trong bó ống ngưng tụ, đặc biệt là chênh lệch nhiệt độ chiller được cải thiện (hình 1.9).
21
Hình 1.9. Chênh lệch nhiệt độ Chiller được cải thiện
Với việc lắp thêm hệ thống vệ sinh tự động đã tiết kiệm chi phí bao gồm: năng
lượng, bảo trì và loại bỏ khối lượng công việc liên quan đến các vấn đề làm lạnh trong
chiller bệnh viện. Chi phí điện hằng năm tiết kiệm được $62000, tiết kiệm năng lượng
là 765000 kWh và giảm 582 tấn phát thải khí nhà kính GHG [6]. Các hệ thống làm sạch
ống tự động bằng bi ban đầu được các kỹ sư người Đức nghĩ ra vào những năm 1950
để ứng dụng trong ngành sản xuất điện. Trên toàn cầu, hơn 15.000 đơn vị làm sạch ống
bi xốp đã được đưa vào phục vụ trong lĩnh vực sản xuất điện, với 50% tổng công suất
phát điện ở châu Âu và 40% công suất phát điện tại Nhật Bản được trang bị hệ thống
làm sạch ống tự động này.
1.3. Các phương pháp vệ sinh bình ngưng hiện tại
1.3.1. Các phương pháp vệ sinh thủ công
Phương pháp dùng que và bàn chải
Có lẽ phương pháp làm sạch ống bằng que và bàn chải là phương pháp lâu đời và
dễ chịu nhất. Điều này liên quan đến việc sử dụng chiều dài của thanh, thường là kim
loại thuộc loại nào đó, bằng nylon hoặc bàn chải dây lớn hơn đường kính bên trong
ống, được gắn vào một đầu. Thông thường, các ống được xả bằng nước từ vịi, sau đó
bàn chải được đẩy bằng tay qua các ống. Các ống sau đó được rửa lại với nước.
22
• Ưu điểm
+ Giá thấp.
+ Hoạt động đơn giản.
+ Đòi hỏi ít đào tạo, hoặc chun mơn.
+ Linh hoạt thời gian thực hiện.
+ Làm sạch cục bộ và chủ động hơn.
• Nhược điểm:
+ Tiêu tốn nhiều thời gian.
+ Tốn nhân cơng lao động.
+ Bởi vì lơng bàn chải được gấp lại, chúng có xu hướng lau quét ống nhiều hơn là
chải.
+ Các ống làm lạnh được làm sạch khi bắt đầu cơng việc có xu hướng khơ với các
mảnh vụn vẫn cịn trong đó, làm cho việc xả nước cuối cùng không hiệu quả.
+ Yêu cầu đủ không gian để sử dụng một thanh dài hơn một chút so với các ống làm
lạnh, để được làm sạch (nếu không, các phần của thanh phải được ghép với nhau làm
tăng thêm thời gian cần thiết để hồn thành cơng việc).
+ Khơng ai muốn thực hiện cơng việc, vì vậy nó khơng được thực hiện, hoặc nó được
thực hiện kém.
Dùng hóa chất
23
Hình 1.10. Hóa chất tẩy rửa cáu cặn
Ít phổ biến hơn so với những năm trước đây, phương pháp làm sạch ống này sử
dụng các dung dịch axit, được lưu thơng qua các bó ống, để phá vỡ hoặc làm mềm cặn
lắng trong ống (hình 1.10).
• Ưu điểm:
+ Cáu cặn có thể được làm mềm đủ để cho phép làm sạch bàn chải như là một hoạt
động thứ cấp.
+ Nhanh chóng, dễ sử dụng, tẩy cặn hiệu quả.
+ Hầu như khơng ăn mịn thiết bị với chất siêu ức chế ăn mòn sinh học.
+ Xử lý các hệ thống phức tạp, không cần di rời, nâng chuyển.
+ Trả lại bề mặt sáng bi và trạng thái làm việc ban đầu cho thiết bị.
+ Công suất tẩy cặn cao (1,5 kg cặn / 1 gallon hóa chất).
+ Khả năng xuyên thấm tốt.
• Nhược điểm:
+ Chi phí - hóa chất có thể tốn kém và trở thành chi phí phát sinh mỗi khi ống cần làm
sạch.
24
+ Tốn thời gian - chiller bị gián đoạn (ngừng) trong ít nhất 24 giờ.
+ Hóa chất nguy hiểm khi làm việc, làm tăng rủi ro về sức khỏe và an toàn của nhân
viên vệ sinh.
+ Với tất cả các hạn chế của địa phương, tiểu bang và liên bang đối với việc xử lý chất
thải nguy hại, việc loại bỏ các hóa chất đã qua sử dụng là khó khăn, tốn kém và mang
một số vấn đề pháp lý.
+ Yêu cầu đào tạo và chuyên môn quan trọng.
+ Chất lượng hóa chất vệ sinh. Sử dụng sản phẩm giá rẻ kém chất lượng vệ sinh bình
ngưng gây ăn mịn các ống đồng và có thể làm thủng bình ngưng, đặc biệt các bình
ngưng đã sử dụng thời gian dài. Chi phí để khắc phục cao gấp nhiều lần chi phí chúng
ta tính tốn giảm thiểu.
Dùng máy làm sạch
Với máy làm ống, một người có thể thực hiện cơng việc vệ sinh đường ống một
cách đơn giản. Máy sử dụng bơm cơng suất lớn bắn ra dịng nước cực mạnh hoặc các
bàn chải hoặc các dụng cụ vệ sinh khác, được gắn ở đầu trục linh hoạt xoay (như các
hình 1.11, 1.12, 1.13). Trong quá trình quay trục, máy xả nước qua ống trao đổi nhiệt,
loại bỏ các cặn bị bong ra. Ngoài ra, máy được trang bị hệ thống truyền động xích
được đổi mới và hệ thống kết nối nhanh được cấp bằng sáng chế giúp thay đổi bàn
chải, trở thành một nhiệm vụ, một công việc dễ dàng. Máy đã được thiết kế đặc biệt
cho môi trường làm việc địi hỏi khắt khe của các cơng ty vệ sinh chuyên nghiệp.
25
