Tài liệu ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH - KHO LẠNH, chương IX pdf

CHƯƠNG IX:
CHU TRÌNH LẠNH
3.3.1 Chọn chu trình lạnh
t
0
= -28
0
C  p
0
= 1,3 Mpa
t
k
= 38
0
C  p
k
= 1,47 Mpa
T
ỷ số nén:
3,11
3,1
47,1
0

p
p
k
> 9
Đối với máy nén piston tỷ số nén càng cao, thì hệ số cấp càng
nh
ỏ, nhiệt độ cuối quá trình nén càng cao, nhất là đối với môi chất

Amoniac. Như vậy tỷ số nén cao dẫn đến điều kiện l
àm việc không
thuận lợi cho máy nén khi tỷ số nén lớn hơn 9 đối với môi chất
NH
3
phải chuyển chu trình một cấp nén sang hai cấp nén có làm
mát trung gian. Vi
ệc chọn máy nén 1 cấp nén hay 2 cấp nén là một
bài toán tối ưu về kinh tế. Do yêu cầu đảm bảo an toàn cho máy
nén trong quá trình làm vi
ệc, để tránh những điều kiện làm việc
không thuận lợi cho máy nén và thiết bị, tôi quyết định chọn máy
nén 2 cấp.
Yêu cầu đối với việc chọn chu trình:
+ S
ử dụng máy nén 2 cấp
+ Môi chất lạnh Amoniac NH
3
+ Nhiệt độ ngưng tụ t
k
= 38
0
C
+ Nhi
ệt độ sôi t
0
= -28
0
C
Trong các chu trình máy lạnh, sau khi phân tích ưu nhược

điểm của mỗi chu tr
ình tôi chọn chu trình 2 cấp bình trung gian có
ống xoắn ruột gà.
Ta có: P
tg
=
MPaPP
ok
43,0
 t
tg
= 0
0
C
3.3.2 Sơ đồ và chu trình biểu diễn trên đồ thị lgp-i
Hình 3-1 Chu trình 2 c
ấp nén bình trung gian có ống xoắn
- Nguyên lý hoạt động:
Hơi môi chất sinh ra ở thiết bị bay hơi có nhiệt độ t
0
, áp suất
p
0
có trạng thái 1’ và được quá nhiệt do: qua nhiệt trong thiết bị
bay hơi nhờ van tiết lưu nhiệt v
à do tổn thất trên đường ống hút từ
dàn lạnh về máy nén đến trạng thái quá nhiệt 1 có nhiệt độ t
h
, p
o

và
được máy nén tầm thấp hút về và được đẩy vào bình trung gian. Ở
5’
bình trung gian thì hơi quá nhiệt 1 sẽ được làm mát về trạng thái
hơi b
ão hoà khô 3 do hoà trộn với lượng hơi ẩm 7 và được máy
nén tầm cao hút về, được nén đến trạng thái 4 đưa vào bình ngưng.
Ở b
ình ngưng thì môi chất được làm mát và ngưng tụ nhờ nước.
Môi chất được quá lạnh ngay trong thiết bị ngưng tụ từ trạng thái
5’ đến 5. Sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ v
ào bình chứa cao áp thì
môi ch
ất lỏng chia làm hai nhánh: một nhánh nhỏ đi qua van tiết
lưu thứ nhất v
ào bình trung gian để làm mát hơi về máy nén tầm
cao xuống trạng thái hơi bão hoà khô 3. Còn nhánh chính được dẫn
qua ống xoắn của bình trung gian, được quá lạnh từ trạng thái 5
đến 6. Sau đó v
ào van tiết lưu thứ hai, tiết lưu xuống nhiệt độ t
0
, áp
su
ất p
0
để cấp cho dàn bay hơi. Như vậy môi chất lạnh được tuần
hoàn trong hệ thống.
Nếu thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn là lý tưởng thì nhiệt độ ra
khỏi ống xoắn (t
6

) phải bằng nhiệt độ trung gian(t
tg
). Nhưng thực tế có
tổn hao không thuận nghịch nên nhiệt độ quá lạnh bao giờ cũng lấy lớn
hơn nhiệt độ trung gian từ (3 ÷ 5)
0
C. Ta chọn 5
0
C.
- Các quá trình của chu trình:
+ 1’ – 1: quá nhiệt hơi hút về máy nén hạ áp.
+ 1 – 2: nén đoạn nhiệt cấp hạ áp từ p
0
lên p
tg
.
+ 2 –
3: làm mát hơi nén hạ áp.
+ 3 – 4: nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ p
tg
lên p
k
.
+ 4 –
5: làm mát ngưng tụ, quá lạnh trong thiết bị ngưng tụ.
+ 5 – 7: tiết lưu từ p
k
về p
tg
để làm mát hơi nén hạ áp và quá

l
ạnh môi chất trong ống xoắn.
+ 5 – 6: quá lạnh lỏng đẳng áp trong bình trung gian.
+ 6 – 10: ti
ết lưu từ p
k
về p
0
cấp cho dàn bay hơi.
+ 10 – 1’: bay hơi thu nhiệt của môi trường lạnh.
3.3.3 Tính toán chu trình hai cấp bình trung gian có ống xoắn.
1. Xác định các thông số trạng thái các điểm nút của chu tr
ình
Ta lấy t
6
= t
9
+ 5
0
C
Tra trên đồ thị lgP-i của môi chất NH
3
cho chu trình 2 cấp,
bình trung gian có ống xoắn ta có:
Bảng 3-6 Các thông số trạng thái tại các điểm nút của chu
trình.
Điểm
nút
t
0

(
0
C)
P
(MPa)
i
(kj/kg)
v
(m
3
/kg)
Trạng thái
1’ -28 0,13 1420 Hơi bão hoà
khô
1 -20 0,13 1435 0,92 Hơi quá nhiệt
2 60 0,43 1585 0,35 Hơi quá nhiệt
3=8 2 0,43 1455 0,28 Hơi bão hoà
khô
4 92 1,47 1640 0,12 Hơi quá nhiệt
5’ 38 1,47 370 Lỏng
5 33 1,47 350 0,005 Lỏng
6 5 1,47 230 Lỏng
7 0 0,43 350 Bão hòa ẩm
9 0 0,43 200 Lỏng
10 -28 0,13 230 Bão hòa ẩm
2. Năng suất lạnh riêng q
0
:
q
0

= i
1
’ – i
10
= 1420 – 230 = 1190 kj/kg
3. Năng suất lạnh riêng thể tích q
v
:
q
v
= q
0
/v
1
= 1190/0,92 = 1293,4 kj/m
3
4. Công nén riêng l:
kgkj
ii
iiii
ii
m
lm
ll
/377
)3501455(
)14551460()2301585(
)14351585(
)()(.
73

3462
12
1
23
1







Trong đó:
m
1
- lưu lượng khối lượng môi chất qua máy nén hạ áp
m
3
- lưu lượng khối lượng môi chất qua máy nén cao áp
5. Hệ số lạnh:
15,3
377
1190
2
1
3
1
0




l
m
m
l
q
N
Q
o

3.4 TÍNH CHỌN MÁY NÉN VÀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI
NHIỆT
3.4.1 Tính toán phía hạ áp
Năng suất lạnh riêng:
q
0
= 1190 kj/kg
Lưu lượng môi chất thực tế qua máy nén hạ áp m
1
:
033,0
1190
6,39
0
0
1

q
Q
m

kg/s
Thể tích thực tế của máy nén hạ áp:
V
ttHA
=m
1
×v
1
=0,033×0.92=0,03m
3
/s
Hệ số cấp của máy nén hạ áp:
78,0
273
245
}]
130
5-130
130
10430
[04,0
130
5-130
{
T
T
}]
p
)[(
p

{
tg
0
0
00
/1
00
00









p
p
p
tp
c
p
p
m
tgtg
HA

Thể tích lý thuyết:
sm

V
V
HA
ttHA
ltHA
/04,0
78,0
03,0
3


Công nén đoạn nhiệt:
N
sHA
= m
1
.l
1
= m
1
(i
2
– i
1
) = 0,033(1585 - 1435) = 4,95
KW