Tài liệu đồ án hệ thống lạnh cho nhà máy thủy sản, chương 8 pdf

CHƯƠNG 8
THI
ẾT KẾ MÁY ĐÁ VẢY
20 TẤN/NGÀY
4.1/ GI
ỚI THIỆU MÁY ĐÁ VẢY 20 TẤN/NGÀY
Máy đá vảy loại cối đá đặt đứng với trống cố điịnh và dao quay. Phần
cối tạo đá có vách đôi được chế tạo bằng thép mạ Crom. Dao gạt đá được
chế tạo bằng thép không rỉ, có dạng xoắn ốc kiểu trục vít tạo sự chắc chắn,
khi dao quay tạo lực ép nhưng không hề ma sát hay tiếp xúc lên bề mặt ống
tạo đá và lực tác động lên dao sẽ giảm đi nhiều so với các loại thông thường,
làm tăng độ bền thiế
t bị. Mô tơ dẫn động trục trung tâm được gắn trên cối,
khi trục trung tâm quay sẽ làm quay dao gạt đá theo kiểu chuyển động vệ
tinh. Máy đá vảy được thiết kế với cấu trúc để làm ra đá vảy khô đảm bảo
hiệu quả làm lạnh cao nhất của đá vảy.
Bơm nước được gắ
n trên thiết bị và đưa nước vào khay phun nước
bên trên. Nước được phun v
ào bề mặt ống tạo đá, tạo ra lớp đá trên bề mặt
ống và nước c
òn dư sẽ rơi xuống khay hứng bên dưới bằng thép không rỉ, rồi
được bơm tuần ho
àn trở lại khay phun nước. Hệ thống thu hồi nước được
hoạt động rất hữu hiệu.
Mô tơ dẫn động trục quay của máy đá vảy được trang bị bộ điều tốc
để có thể điều khiển thay đổi tốc độ của mô tơ truyền động trục quay dao gạt
đá để có thể làm ra đá vảy có kích thước d
ày mỏng theo ý muốn, giảm tải
khi khởi động và tránh hỏng dao hoặc bộ truyền động khi lớp đá quá dày.
Kèm theo thi

ết bị cối tạo đá vảy là bình giử mức ngập dịch, có trang
bị van phao điện từ khống chế mức dịch, van điều chỉnh cấp dịch tự động.
4.2/ GIỚI THIỆU KHO CHỨA ĐÁ VẢY 20 TẤN/NGÀY
Kho chứa đá đặt ngay dưới cối đá, có kích thước là :
3600W x 3600D x 3000H (mm)
Tường, trần , nền kho đá vảy được lắp ráp bằng các tấm panel cách
nhiệt tiền chế, vật liệu cách nhiệt là Polyurethane PU, dày 100 mm. Tỷ trọng
của tất cả các tấm panel đạt tiêu chuẩn 40

42 kg/m
3
, hệ số dẫn nhiệt

=
0,018

0,02 W/m . K, độ đồng đều và độ bám cao. Bề mặt trong kho được
bọc Inox dày 0,6 mm và mặt ngoài của panel kho được bọc tole color – bond
dày 0,5 mm.
Các t
ấm panel có gờ âm – dương và được liên kết nhau bằng các móc
khoá cam – block ở cả 4 mặt của panel.
Ở góc tường được lắp tấm panel góc liền khối 90
0
với kích thước 600
x 600 mm, để loại bỏ khe hở lắp ghép ở các góc, chống h
ình thành các ổ vi
sinh, đồng thời tăng thêm độ cứng vững của kho trong suốt thời gian sử
dụng.
Kho được trang bị 1 cửa có kích thước 980 mm W x 1980 mm H, cửa

kho cách nhiệt bằng Polyurethane dày 100 mm, khung cửa làm bằng nhựa
hỗn hợp chịu lạnh sâu, định hình nhập ngoại để tránh cầu nhiệt và nhẹ nhàng
khi m
ở, có độ thẩm mỹ cao. Hai mặt trong, ngoài của cửa kho được bọc
bằng Inox dày 0,6 mm. Cửa có trang bị chốt mở từ bên trong để chống sự cố
nhốt người vô ý.
4.3/ CHỌN CỐI ĐÁ VẢY
Dựa vào năng suất của máy đá vảy là 20 tấn/ngày ta chọn máy đá cảy
của hãng MYCOM có các đặc tính kỹ thuật sau :
- Loại máy : K – 200
-
Năng suất : 20 tấn/ngày
- Công su
ất lạnh : 90000 KCal/h
- Di
ện tích cối đá : 5,55 m
2
- Công suất ngưng tụ : 60 kW
- Công suất mô tơ dao cắt đá : 2,5 kW
- Ống dịch vào : 32 mm
-
Ống ga ra : 32 mm
-
Ống nước vào : 20 mm
- Chi
ều cao : 2600 mm
- Chi
ều rộng : 1600 mm
- Chi
ều dài : 1600 mm

- Kh
ối lượng : 3500 kg
Hình 4-1 : Cối đá vảy
4.4/ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỐI ĐÁ VẢY
Kích thước cối đá vảy được xác định theo diện tích yêu cầu của cối đá
vảy. Diện tích trao đổi nhiệt yêu cầu của cối đá được xác định theo công
thức sau :
F =

. D
t
. h
t
, m
2
Trong đó :
F : Diện tích của cối đá, m
2
F = 5,55 m
2
D
t
: Đường kính trong cối đá, m
h
t
: Chiều cao bên trong cối đá, m
Cối đá vảy có đường kính bao ngoài là 1600 mm, chiều dày lớp cách nhiệt là
100 m,
2 l
ớp Inox mỗi lớp dày 5 mm, ở giữa là lớp môi chất dày 50mm

Do đó đường kính trong của cối đá sẽ là :
D
t
= 1600 – ( 100 x 2 + 10 x 2 + 50 x 2)
= 1280 mm
= 1,28 m
T
ừ đó ta có :
h
t
=
28,1.14,3
55,5
.

t
D
F

= 1,38 m
4.5/ KẾT CẤU CÁCH NHIỆT
 Kết cấu tường của cối đá vảy được trình bày trên hình 4-2 :



Hỡnh 4-2 : Cỏch nhit ci ỏ vy
Kt cu tng b nc tun hon tng t nh ca thnh ci ỏ, tuy
nhiờn thay vỡ lp 5 l mụi cht lnh thỡ õy l nc lnh tun hon .
1. Lồùp voớ inox daỡy 0,5-0,6mm
2. Lồùp giỏỳy dỏửu chọỳng thỏỳm

3. Lồùp caùch nhióỷt daỡy 100mm
4. Lồùp inox daỡy 5mm
5. Mọi chỏỳt laỷnh daỡy 50mm
6. Lồùp inox daỡy 5mm
GHI CH
1- Thõn ci ỏ
2- Bm nc tun hon
3- B
nc tun hon
4- Mỏng phõn ph
i nc
5- B mt to ỏ
6- Vỏch 2 lp
7- Trc vớt to ỏ
8- Mụ t quay
Hình 4-3 : Cấu tạo bên trong cối đá
4.6/ TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG CỐI ĐÁ VẢY
Trong hệ thống lạnh cối đá vảy có các tổn thất nhiệt sau đây:
- Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt Q
1
+ Tổn thất nhiệt qua vách cối đá vảy.
+ Tổn thất nhiệt vách bể nước tuần hoàn .
- T
ổn thất nhiệt do làm lạnh nước dá Q
2
.
- T
ổn thất nhiệt do mô tơ dao cắt đá tạo ra Q
3.
Riêng tổn thất nhiệt ở kho chứa đá khôngtính vì kho chứa chỉ làm

nhi
ệm vụ bảo quản và hệ thống lạnh không làm lạnh cho kho bảo quản.
4.6.1/ Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt
Nhiệt truyền qua kết cấu bao che hệ thống lạnh máy đá vảy bao
gồm :
+ Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che cối đá Q
11
+ Tổn thất nhiệt vách bể nước tuần hoàn Q
12
Q
1
= Q
11
+ Q
12
4.6.1.1/ Nhiệt truyền qua kết cấu bao che cối đá
Tổn thất nhiệt qua thành cối đá gồm tổn thất qua vách đứng và
ở nắp cối đá. Quá trình truyền nhiệt ở đây rất khác nhau, cụ thể
như sau :
- Ở vách đứng, nhiệt truyền từ môi trường không khí bên
ngoài vào môi ch
ất lạnh
- Ở nắp, nhiệt truyền từ môi trường bên ngoài vào không khí
bên trong c
ối đá.
 Đối với vách đứng
Q
D
11
= k

t
.

t . h
t
, W
Trong đó :
h
t
: Chiều cao bên trong cối đá, m
h
t
= 1,38 m

t = t
n
- t
b
t
n
: Nhiệt độ khôngkhí bên ngoài,
0
C
t
n
= 38
0
C
t
b

: Nhiệt độ của môi chất lạnh, chính là nhiệt độ bay hơi,
0
C
t
b
= - 23
0
C
k
t
: Hệ số truyền nhiệt qua vách đứng cối đá, W/m . K
- Vách đứng cối đá hình trụ mà hệ số truyền nhiệt K qua vách
trụ nhiều lớp có công thức tổng quát là :
k =




i
ni
i
i
dd
d
d
12
1
11
.
1

ln
.2
1
.
1
1

, W/m . K
- H
ệ số truyền nhiệt qua vách đứng hình trụ cối đá sẽ là :
k
t
=
322
3
21
2
111
1
ln
2
1
ln
2
1
.
1
1
dd
d

d
d
d


,W/m .
K
Trong đó :
d
1
: Đường kính trong của cối đá không kể lớp môi chất
lạnh , m
d
1
= 13,9 m
1

: Hệ số toả nhiệt bên ngoài thành cối dá ra môi trường
không khí , W/m
2
. K
Tra b
ảng 3 – 7/ Sách HDTKHTL – Trang 65 chọn :
1

= 23,3 W/m
2
. K
1


: Hệ số dẫn nhiệt của lớp Inox , W/m . K
1

= 22 W/m . K
d
2
: Đường kính của cối đá tính đến lớp Inox dày 5 mm
d
2
= 1,4 m

2

: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu cách nhiệt
Polyurethane, W/m . K
2

= 0,018

0,02 W/m . K
d
3
: Đường kính ngoài của cối đá vảy , m
d
3
= 1,6 m
2

: Hệ số toả nhiệt vách trong ra môi chất lạnh, W/m
2

.
K
2

= 21 W/m
2
. K
Thay t
ất cả vào ta có :
k
t
=
6,114,321
1
4,1
6,1
ln
02,014,32
1
39,1
4,1
ln
2214,32
1
39,114,33,23
1
1
xxxxxxxx

= 0,923 W/m . K

Như vậy :

Q
D
11 = k
t
( t
n
– t
b
) h
t
, W
= 0,923 ( 38 – ( - 23) . 1,38
= 77,698 W
 Đối với nắp
Q
N
11
= k
n
. F
n
.

t , W
Trong đó :
F
n
: Diện tích nắp cối đá , m

2
F
N
=
4
39,114,3
4
22
1
xd


= 1,52 m
2

t = t
n
- t
b
t
n
: Nhiệt độ không khí bên ngoài ,
0
C
t
n
= 38
0
C
t

b
: Nhiệt độ không khí bên trong cối đá,
0
C
t
b
= 0

- 2
0
C
k
n
: Hệ số truyền nhiệt qua nắp cối đá, W/m
2
. K
k
n
=


21
11
1





CN

CN
i
i
, W/m
2
. K
Trong đó :
1

: Hệ số toả nhiệt bên ngoài nắp cối đá ra môi trường
không khí , W/m
2
. K
1

= 23,3 W/m
2
. K
i

: Chiều dày của lớp vật liệu thứ i , m
i

: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/m . K
CN

: Chiều dày của lớp cách nhiệt Polyurethane, m
CN

= 100 mm = 0,1 m

CN

: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu cách nhiệt , W/m .
K
CN

= 0,018

0,02 W/m . K
2

: Hệ số toả nhiệt từ vách ra môi trường không khí bên
trong c
ối đá, W/m
2
. K
Tra b
ảng 3-7/ Sách HDTKHTL – Trang 65 chọn :
2

= 8 W/m
2
. K
Do

i
i


là rất bé nên ta bỏ qua, lúc đó ta có hệ số truyền nhiệt

là :
k
n
=
21
11
1




CN
CN
=
8
1
02,0
1,0
3,23
1
1

= 0,193 W/m
2
. K
Như vậy :
Q
N
11
= k

n
. F
n
.

t
= k
n
. F
n
( t
n
- t
b
)
= 0,193 . 1,52 [38 – ( -2) ]
= 11,734 W
V
ậy tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che cối dá Q
11
là :
Q
11
=
Q
D
11
+

Q

N
11
, W
= 77,698 + 11,734
= 89,432 W
4.6.1.2/ Nhiệt truyền kết cấu bao bể nước tuần hoàn Q
12
- Ở bể nước tuần hoàn quá trình truyền nhiệt thực hiện từ môi
trường không khí bên ngoài vào nước lạnh tuần ho
àn :
Q
12
= k
B
. F
B
.

t , W
Tro
ng đó :
F
B
: Diện tích bể nước tuần hoàn, m
2
Bể nước tuần hoàn có kích thước là :
Chi
ều dài bể nước : 1600 + 100 = 1700 mm = 1,7
m
Chi

ều rộng bể nước : 1600 + 100 = 1700 mm = 1,7
m
Di
ện tích F
B
= 1,7 . 1,7 = 2,89 m
2

t = t
n
- t
b
t
n
: nhiệt độ không khí bên ngoài,
0
C
t
n
= 38
0
C
t
b
: Nhiệt dộ của nước tuần hoàn,
0
C
t
b
= 5

0
C
k
B
: Hệ số truyền nhiệt của bể nước tuần hoàn, W/m
2
. K
k
B
=


21
11
1





CN
CN
i
i
, W/m
2
. K
Trong đó :
1


: Hệ số toả nhiệt bên ngoài bể nước ra môi trường
không khí , W/m
2
. K
1

= 23,3 W/m
2
. K
i

: Chiều dày của lớp vật liệu thứ i , m
1

: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/m . K
CN

: Chiều dày của lớp cách nhiệt Polyurethane, m
CN

= 100 mm = 0,1 m
CN

: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu cách nhiệt , W/m .
K
CN

= 0,018

0,02 W/m . K

2

: Hệ số toả nhiệt từ vách trong của bể ra nước tuần
hoàn, W/m
2
. K
2

= 21 W/m
2
. K
Do

i
i


là rất bé nên ta bỏ qua, lúc đó ta có :
k
B
=
21
11
1




CN

CN
=
21
1
02,0
1,0
3,23
1
1

= 0,196 W/m
2
. K
Thay t
ất cả vào ta có :
Q
12
= 0,196 . 2,89 ( 38 – 5 )
= 18,692 W
V
ậy tổn thất do truyền nhiệt Q
1
sẽ là :
Q
1
= Q
11
+ Q
12
= 89,432 + 18,692

= 108,124 W
4.6.2/ Tổn thất nhiệt do làm lạnh nước đá Q
2
Q
2
= E
3600
24
x
q
O
, W
Trong đó :
E : Năng suất của cối đá, kg/ngày
E = 20 t
ấn/ngày = 20000 kg/ngày

24 x 3600 : Qui đổi ngày đêm ra giây, đó là thời gian làm việc
q
o
: Nhiệt lượng cần làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến
khi đông đá hoàn toàn , kJ/kg
Nhiệt làm lạnh 1kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khi đông đá hoàn
toàn q
o
được xác định theo công thức:
q
o
= C
pn

. t
1
+ r + C
pđ
.
2
t , kJ/kg
C
pn
: Nhiệt dung riêng của nước , kJ/kg.K
C
pn
= 4,186 kJ/kg.K
r : Nhi
ệt đông đặc , kJ/kg
r = 333,6 kJ/kg
C
pđ
: Nhiệt dung riêng của đá , kJ/kg.K
C
pđ
= 2,09 kJ/kg.K
t
1
: Nhiệt độ nước đầu vào,
0
C
t
1
= 25

0
C
t
2
: Nhiệt độ cây đá ,
0
C
t
2
= -5

-8
0
C
Thay vào ta có :
q
o
= 4,186 . 25 + 333,6 + 2,09. 8
= 454,97 kJ/kg
Thay t
ất cả vào ta có :
Q
2
= 20000
3600
24
97,454
x
= 105,317129 kW = 105317,129
W

4.6.3/ Tổn thất nhiệt do mô tơ dao cắt đá tạo ra Q
3
Mô tơ dao cắt đá được đặt bên ngoài cối đá, vì vậy nhiệt lượng
tạo ra bằng công suất trên trục của mô tơ.
Q
3
=

. N , kW
Trong đó :

: Hiệu suất của động cơ điện .

= 0,8

0,95
N : Công su
ất mô tơ dao cắt đá, kW
N = 2,5 kW
Thay vào ta có :
Q
3
= 0,85 x 2,5 = 2,125 kW
4.6.4/ Xác định tải nhiệt cho máy nén và năng su
ất lạnh của
máy nén
 Tải nhiệt cho máy nén
Q
MN
= 80 % Q

1
+ 100%Q
2
+ 75% Q
3
=
100
80
.108,124 +
100
100
.105317,129 +
100
75
. 2125
= 106997,378 W

 Năng suất lạnh của máy nén
Q
O
=
b
QK
MN
.
, W
Trong đó :
K : Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết
bị của hệ thống lạnh .
Chọn K = 1,07

b: hệ số thời gian làm việc
Chọn b = 0,9
Q
MN
: Tổng tải nhiệt của máy nén đối với nhiệt độ bay hơi,
W
Thay t
ất cả vào ta có :
Q
O
=
9,0
378,10699707,1 x

127208 W
= 127,208 kW
4.7/ THÀNH LẬP SƠ ĐỒ , TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH VÀ
TÍNH CH
ỌN MÁY NÉN
4.7.1/ Chọn các thông số của chế độ làm việc
Chế độ làm việc của máy đá vảy được đặc trưng bằng bốn nhiệt độ
sau :
- Nhi
ệt độ sôi của môi chất lạnh t
o
- Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất t
k
- Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu t
ql
- Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt) t

qn
4.7.1.1/ Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh
- Theo yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế thì nhiệt độ sôi của môi
chất lạnh dùng để tính toán thiết kế là :
t
o
= - 23
0
C

4.7.1.2/ Nhiệt độ ngưng tụ t
k
- Phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bị
ngưng tụ
t
k
= t
w
+

t
k
,
o
C
Trong đó :
t
w
: Nhiệt độ nước tuần hoàn,
o

C
Do thi
ết bị ngưng tụ được chọn để thiết kế trong hệ thống lạnh
là thiết bị ngưng tụ kiểu dàn ngưng bay hơi .
Vì vậy t
w
= t
ư
+ ( 4

8 k )
Mà t
ư
= 34,5
o
C
==> t
w
= 34,5 + ( 4

8 k ) chọn 39
o
C

t
k
: hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu,
o
C


t
k
= 3

5
o
C
Thay vào ta có :
t
k
= 39 + (3

5
o
C ) chọn 42
o
C
4.7.1.3/ Nhiệt độ quá lạnh t
ql
Là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi đi vào van tiết lưu
t
ql
= t
w1
+ (3

5
o
C )
Trong đó :

t
w1
: nhiệt độ nước vào dàn ngưng,
o
C
t
w1
= 30
o
C
Thay vào ta có :
t
ql
= 30 + ( 3

5
o
C)
Ch
ọn t
ql
= 33
o
C
4.7.1.4/ Nhiệt độ hơi hút t
h

Là nhi
ệt độ của hơi trước khi vào máy nén. Nhiệt độ hơi hút
bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất .

Với môi chất là NH
3
, Nhiệt độ hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi từ 5
đến 15
o
C, nghĩa là độ quá nhiệt hơi hút

t
h
= 5

15 K là có thể
đảm bảo độ an to
àn cho máy khi làm việc.
t
h
= t
o
+ ( 5

15)
o
C
= -23
o
C + ( 5

15)
o
C

Ch
ọn t
h
= -18
o
C
4.7.2/ Thành lập sơ đồ và tính toán chu trình lạnh
Do sử dụng môi chất là NH
3
nên nhiệt độ cuối tầm nén khá cao vì vậy
người ta sử dụng máy nén 2 cấp cho cối đá vảy trong hệ thống NH
3
.
Ta nh
ận thấy :
P
o
( t
o
= - 23
o
C ) = 0,1661 MPa
P
k
( t
k
= 42
o
C) = 1,6429 MPa
Do đó ta có :

Tỷ số nén 891,9
1661,0
6429,1

o
k
p
p

Ta thấy tỷ số nén  = 9,891 > 9
Vì v
ậy ta chọn chu trình lạnh máy nén 2 cấp làm mát trung gian
hoàn toàn bình trung gian có
ống xoắn .

4.7.2.1/ Thành l
ập sơ đồ
Hình 4-4 : Chu trình hai cấp nén bình trung gian có
ống xoắn
t
K
, P
K
5’
5
6
8 7 3
2
4
T

P
tg
6
8
TL
2
TL
1
7
5’
4
2
1
1
’
NT
BH
NCA
NHA
BTG
3
5
- BH : Bình bay hơi
- NHA :Máy nén hạ áp
- NCA : Máy nén cao áp
- NT : Bình ngưng tụ
- TL
1
, TL
2

: Van tiết lưu 1
và 2.
- BTG Bình trung gian
9
Hình 4-5 : Chu trình biểu diễn trên đồ thị T-S

Hình 4-6 : Chu trình bi
ểu diễn trên đồ thị lgP-h
1/ Chu trình hoạt động như sau
t
o
,P
o
t
K
,P
K
P
tg
9
8
7
6 5 5’
1’
1
2
4
h
3
lg P

Hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi được máy nén hạ áp nén
đoạn nhiệt đến áp suất trung gian (điểm 2) rồi được sục v
ào bình
trung gian và được làm mát hoàn toàn thành hơi bão hoà khô, hỗn
hợp hơi bão hoà khô tạo thành ở bình trung gian được máy nén cao
áp hút về và nén đoạn nhiệt đến áp suất ngưng tụ P
K
(điểm 4). Sau
đó đi vào thiết bị ngưng tụ v
à nhả nhiệt trong môi trường làm mát
ngưng tụ thành lỏng cao áp (điểm 5). Tại đây nó chia ra làm 2
dòng, m
ột dòng nhỏ thì đi qua van tiết lưu 1 giảm áp suất đến
áp suất trung gian P
tg
(điểm 7) rồi đi vào bình trung gian. Tại đây lượng hơi tạo thành do
van ti
ết lưu 1 cùng với lượng hơi tạo thành do làm mát hoàn toàn
hơi nén trung áp và lượng hơi tạo thành do làm quá lạnh lỏng cao
áp trong ống xoắn được hút về máy nén cao áp . Một dòng lỏng
cao áp còn lại đi vào trong ống xoắn của bình trung gian và được
quá lạnh đẳng áp đến điểm 6 sau đó đi qua van tiết lưu 2 giảm áp
suất đến áp suất bay hơi (điểm 9). Sau đó đi vào thiết bị bay hơi
nhận nhiệt của sản phẩm cần làm lạnh hoá hơi đẳng áp đẳng nhiệt
thành hơi (1’) và chu tr
ình cứ thế tiếp tục .
2/ Các quá trình của chu trình
- 1’-1: Quá nhiệt hơi hút
- 1-2 : Nén đoạn nhiệt áp hạ áp từ P
o

lên P
tg
- 2-3 : Làm mát hơi quá nhiệt hạ áp xuống đường bảo hoà x = 1
- 3-
4 : Nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ P
tg
lên P
x
- 4-5’-5 : Làm mát ngưng tụ và quá lạnh lỏng trong dàn ngưng
tụ
- 5-7 : Tiết lưu từ áp suất P
K
vào bình trung gian
- 5-6 : Quá l
ạnh lỏng đẳng áp trong bình trung gian
- 6-9 : Ti
ết lưu từ áp suất P
K
xuống P
o
- 9-1’ : Bay hơi thu nhiệt của môi trường lạnh .
3/ Xác định chu trình hai cấp bình trung gian ống xoắn
a/ Thông số trạng thái của các điểm nút của chu trình
Bảng 4-1 : Các thông số trạng thái tại các điểm nút cơ bản của
chu trình
Điểm nút t,
o
C p, MPa h, kJ/kg v, m
3
/kg Trạng thái

1’
1
-23
-18
0,1661
0,1661
1432,5
1445,28
0,7068
0,7586
Hơi bão hoà
Hơi quá nhiệt
2
3
4
5’
5
6
7
8
9
25
-8
112
42
33
-5
-8
-8
-23

0,3151
0,3151
1,6429
1,6429
1,6429
1,6429
0,3151
0,3151
0,1661
1532,3
1451,8
1660,6
391,14
352,78
177,19
352,78
163,55
177,19
0,4461
0,387
0,128
0,00173
0,00169
0,00155
0,387
0,00154
0,7068
Hơi quá nhiệt
Hơi b
ão hoà

Hơi quá nhiệt
Lỏng bão hoà
L
ỏng bão hoà
L
ỏng quá lạnh
Hơi b
ão hoà
L
ỏng trung áp
Hơi b
ão hoà ẩm
Chọn nhiệt độ quá lạnh lỏng trong ống xoắn bình trung gian
t
6
= -5
o
C cao hơn nhiệt độ trong bình trung gian 3
o
C, do đó nhiệt độ trong
bình trung gian sẽ là t
8
= - 8
o
C.
b/ Năng suất lạnh riêng q
o
q
o
= h

1’
– h
9
= 1432,5 – 177,19 = 1255,31 kJ/kg
c/ Năng suất lạnh riêng thể tích
q
v
=
7586,0
31,1255
1

V
q
O
= 1654,772 kJ/m
3
d/ Công nén riêng
l = l
1
+
1
23
.
m
lm
kJ/kg
m
1
: Lưu lượng môi chất qua máy nén hạ áp

m
3
: Lưu lượng môi chất qua máy nén cao áp
l
1
, l
2
: Công nén riêng cấp hạ áp và cấp cap áp
Cân b
ằng Entanpi ở bình trung gian ta có :
m
1
. h
5
+ ( m
3
– m
1
) h
7
+ m
1
h
2
= m
3
h
3
+ m
1

h
6

m
3
( h
3
– h
7
) = m
1
( h
5
– h
7
– h
6
– h
2
)


1
3
m
m
=
73
6752
hh

hhhh




Thay vào ta có :
L = l
1
+
73
6752
hh
hhhh




.l
2
Mà theo đồ thị LgP-h ta có :
l
1
= h
2
– h
1
l
2
= h
4

– h
3
h
5
= h
7
Thay vào ta có :
l = ( h
2
– h
1
) +




73
3462
hh
hhhh



= ( 1532,3 – 1445,28 ) +




78,3528,1451
8,14516,166019,1773,1532




= 87,02 + 257,453
= 344,473 kJ/kg
e/ Năng suất nhiệt riêng
q
k
= ( h
4
– h
5
)
1
3
m
m
, kJ/kg
mà
73
6752
1
3
hh
hhhh
m
m






do h
5
= h
7
nên
73
62
1
3
hh
hh
m
m



V
ậy ta có :
q
k
= (h
4
– h
5
)


 

73
62
hh
hh


= ( 1660,6 – 352,78 )


 
78,3528,1451
19,1773,1532


= 1612,563 kJ/kg
f/ Hệ số lạnh
473,344
31,1255

l
q
O

= 3,644


4.7.2.2/ Tính toán chu trình lạnh và chọn máy nén
A/ Tính toán cấp hạ áp
1/ Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén hạ áp
m

1
=
O
O
q
Q
kg/s
Trong đó :
Q
o
: Năng suất lạnh của máy nén , kW
Q
o
=127,208 kW
V
ậy m
1
=
31,1255
208,127

O
O
q
Q
= 0,101 kg/s
2/ Thể tích hút thực tế của máy nén hạ áp
V
ttHA
= m

1
. v
1
= 0,101 . 0,7586 = 0,076 m
3
/s
3/ Hệ số cấp máy nén
tg
O
O
OO
m
O
tgtg
O
OO
HA
T
T
P
PP
P
PP
c
P
PP
.
1





































Trong đó :
P
o
: Áp suất tại thời điểm môi chất sôi.
P
o
= 0,1661 MPa
P
tg
: Áp suất trung gian
P
tg
= 0,3151 MPa
Theo sách HDTKHTL – Trang 168 :
L
ấy

P
o
=

P
tg
= 0,005

0,01 MPa
m = 0,95


1,1 đối với máy nén amoniac
c : Tỷ số thể tích chết
c = 0,03

0,05
T
o
: Nhiệt độ tuyệt đối sôi
T
o
= -23 + 273 = 250
o
K
T
tg
: Nhiệt độ trung gian của môi chất
T
tg
= -8 + 273 = 265
o
K
Thay vào ta có
265
250
.
1661,0
01,01661,0
1661,0
01,03151,0

05,0
1661,0
01,01661,0
1
1

































HA

= 0,838


4/ Qui đổi năng suất lạnh sang chế độ tiêu chuẩn để chọn máy
nén
- Chế độ tiêu chuẩn của hệ thống lạnh amoniac đối với chu trình
2 c
ấp được qui định theo bảng 7.1/ Sách HDTKHTL – Trang
172 Như sau :
- Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t
o
= -40
o
C
- Nhi
ệt độ ngưng tụ t
k
= 35
o
C
- Nhi

ệt độ quá lạnh t
ql
= 30
o
C
- Nhi
ệt độ hơi hút t
qn
= -30
o
C
- Theo các thông số nhiệt độ của chu trình tiêu chuẩn ta có thể
vẽ được chu trình tiêu chuẩn trên đồ thị lgP- h như sau :
Hình 4-7 : Chu trình tiêu chuẩn biểu diễn trên đồ thị lgP-h
Ta xác định 1 số thông số cần thiết để tính các đại lượng yêu cầu
- Tại điểm 1’TC : t
o
= -40
0
C ( Trạng thái hơi bão hoà )
P
o
= 0,0717 MPa ; h
1’TC
= 1407,3 kJ/kg
- T
ại điểm 1TC ( Trạng thái quá nhiệt )
t
qn
= - 30

0
C
p
qn
= 0,0717 MPa
h
1TC
= 1429,5 kJ/kg ; v
1TC
= 1,6246 m
3
/kg
- T
ại điểm 5’TC ( Trạng thái lỏng bão hoà )
t
k
= 35
o
C
p
k
= 1,3503 MPa
- T
ại điểm 3TC ( Trạng thái hơi bão hoà )
P
tg
= 3503,1.0717,0. 
KO
PP = 0,3111 MPa
Ta suy ra t

tg
= t
3TC
= -8
o
C
- T
ại điểm 6TC Chọn nhiệt độ quá lạnh lỏng trong ống xoắn
bình trung gian.
t
6TC
= - 5
o
C
t
o
,P
o
t
K
,P
K
P
tg
9
8
7
6 5
1’
1

2
h
lg P
TC
TC
TC
TC
TC
5’TC
TC
TC
TC
3TC
4TC
h
6TC
= 177,19 kJ/kg
- T
ại điểm 9 TC ( trạng thái hơi bão hoà ẩm )
t
o
= -40
o
C
P
o
= 0,0717 MPa
h
9TC
= h

6TC
= 177,19 kJ/Kg

5/ Năng suất lạnh riêng khối lượng tiêu chuẩn
q
oTC
= h
1’TC
– h
9TC
, kJ/kg
= 1407,3 – 177,19
= 1230,11 kJ/kg

6/ Năng suất lạnh riêng thể tích tiêu chuẩn
q
VTC
=
TC
OTC
V
q
1
kJ/m
3
=
6246,1
11,1230
= 757,177 kJ/m
3

7/ Hệ số cấp ở điều kiện tiêu chuẩn
TC

tg
O
O
OO
m
O
tgtg
O
OO
TC
T
T
P
PP
P
PP
c
P
PP
.
1




































Trong đó : T

o
= t
o
+ 273 = -40 + 273 = 233
o
K
T
tg
= t
tg
+ 273 = -8 + 273 = 265
o
K
Các thông s
ố

P
o
=

P
tg
= 0,01
c = 0,05
m = 1,1
Thay vào ta có :
265
233
.
0717,0

01,00717,0
0717,0
01,03111,0
05,0
0717,0
01,00717,0
1,1
1

































TC

= 0,622
8/ Năng suất tiêu chuẩn Q
oTC
tính chuyển từ Q
o
ra
Q
oTC
= Q
o
HAV
TCVTC
q
q


.
.

, kW
Theo tính toán
ở phần trước ta có :
q
v
= 1654,772 kJ/m
3

HA
= 0,838
Q
o
= 127,208 kW
Thay vào ta có :
Q
oTC
= 127,208
838,0772,1654
622,0177,757
x
x
= 43,2 kW
V
ới Q
oTC
= 43,2 kW ta tra bảng 7.12/ Sách HDTKHTL-
Trang 200 ch
ọn tổ máy nén 2 cấp

AY80 có các thông số kỹ

thuật của cấp hạ áp là
-
Năng suất lạnh : 93 kW
- Công suất lắp đặt : 55 kW
- Th
ể tích pittông quét phần hạ áp : 0,169 m
3
/s
- S
ố vòng quay phần hạ áp : 12 Vòng /s
9/ Số máy nén cần chọn
Z
MN
=
OTCMN
OTC
Q
Q
, chiếc
Trong đó :
Q
oTCMN
: Năng suất lạnh tiêu chuẩn của máy nén cụ thể
Q
oTCMN
= 93 kW
V
ậy ta có : Z
MN
=

93
2,43
= 0,464
Ch
ọn 1 máy nén hạ áp .
10/ Công nén đoạn nhiệt
N
S
= m
1
. l
1
, kW
Trong đó :
m
1
: Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén hạ áp, kg/s
m
1
= 0,101 kg/s
l
1
: Công nén riêng cấp hạ áp
l
1
= h
2
– h
1
= 1532,3 – 1445,28 = 87,02 kJ/kg

Thay vào ta có :
N
S
= 0,101 . 87,02 = 8,789 kW
11/ Hiệu suất chỉ thị
i

=
W

+ bt
o
Trong đó :
W

=
tg
O
T
T
=
265
250
273
8
27323






b = 0,01
t
o
: Nhiệt độ sôi,
o
C
t
o
= - 23
o
C
Thay vào ta có :
92,0)23(001,0
265
250

i

12/ Công suất chỉ thị
N
i
= 553,9
92,0
789,8

i
S
N


kW
13/ Công suất ma sát
N
ms
= V
ttHA
. P
ms
, kW
V
ttHA
: Thể tích hút thực tế của máy nén phần hạ áp, m
3
/s
V
ttHA
= 0,076 m
3
/s
P
ms
: áp suất ma sát riêng , MPa
Đối với máy nén amoniac thẳng dòng P
ms
= 0,049

0,069
MPa
Thay vào ta có :
N

ms
= 0,076 . 0,049 = 0,0037 kW
14/ Công suất hữu ích ( Trên trục máy nén )
N
e
= N
i
+ N
ms
, kW
= 9,553 + 0,0037
= 9,5567 kW
15/ Công suất tiếp điện
N
elHA
=
eltd
e
N

.
, kW
Công su
ất điện N
el
là công suất đo được trên bảng đấu
điện có kể đến tổn thất truyền động khớp , đai
td

: Hiệu suất truyền động của khớp, đai

td

= 0,95
el

: Hiệu suất dộng cơ
el

= 0,80

0,95
Thay vào ta có :
N
elHA
=
85,0.95,0
5567,9
= 11,834 kW
B/ Tính toán cấp cao áp
1/ Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cấp cao áp, do h
5
=
h
7
nên
m
3
= m
1
73

62
hh
hh


, kg/s
= 0,101
78,3528,1451
19,1773,1532


= 0,124 kg/s

2/ Thể tích hút thực tế
V
ttCA
= m
3 .
v
3
, m
3
/s
= 0,124 . 0,387
= 0,048 m
3
/s
3/ Hệ số cấp của máy nén
K
tg

tg
tgtg
m
tg
KK
tg
tgtg
CA
T
T
P
PP
P
PP
c
P
PP
.
1




































Trong đó :
P
tg
= 0,3151 MPa
P
k

= 1,6429 MPa
T
tg
= - 8 + 273 = 265
o
K
T
K
= 42 + 273 = 315
o
K

P
tg
=

P
K
= 0,005

0,01 MPa
c = 0,03

0,05
m = 0,95

1,1
Thay vào ta có :
315
265

.
3151,0
01,03151,0
3151,0
01,06429,1
05,0
3151,0
01,03151,0
1
1

































CA

= 0,634
4/ Hệ số cấp của máy nén ở điều kiện tiêu chuẩn
TC

K
tg
tg
tgtg
m
tg
KK
tg
tgtg
TC
T
T

P
PP
P
PP
c
P
PP
.
1




































Ở điều kiện tiêu chuẩn :
P
tg
= 0,3111 MPa
P
k
= 1,3503 MPa
T
tg
= -8 + 273 = 265
0
K
T
k
= 35 + 273 = 308
0

K
Thay vào ta có :
308
265
.
3111,0
01,03111,0
3111,0
01,03503,1
05,0
3111,0
01,03111,0
1
1

































TC

= 0,686
5/ Năng suất tiêu chuẩn tính chuyển từ Q
o
ra

Q
oTC
= Q
o
CAV
TCVTC
q

q


.
.
, kW
= 127,208 .
634,0772,1654
686,0177,757
x
x
= 62,98 kW
V
ới Q
oTC
= 62,98 kW ta tra bảng 7.12/ Sách HDTKHTL-
Trang 200 ch
ọn máy nén 2 cấp

AY80 có các thông số kỹ
thuật của cấp cao áp là :
-
Năng suất lạnh : 93 kW
- Công suất lắp đặt : 55 kW
- Thể tích pittông quét phần cao áp : 0,0564 m
3
/s
- S
ố vòng quay phần hạ áp : 12 Vòng /s
6/ Số máy nén cần chọn

Z
MN
=
OTCMN
OTC
Q
Q
, chiếc
Trong đó :
Q
oTCMN
: Năng suất lạnh tiêu chuẩn của máy nén cụ thể
Q
oTCMN
= 93 kW
V
ậy ta có : Z
MN
=
93
98,62
= 0,677
Ch
ọn 1 máy nén cao áp .
7/ Công nén đoạn nhiệt cao áp
N
S
= m
3
. l

2
, kW
Trong đó :
m
3
: Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén cao áp, kg/s
m
3
= 0,124 kg/s
l
2
: Công nén riêng cấp cao áp , kJ/kg
l
2
= h
4
– h
3
= 1660,6 – 1451,8 = 208,8 kJ/kg
Thay vào ta có :
N
S
= 0,124. 208,8 = 25,891 kW
8/ Hiệu suất chỉ thị
i

=
W

+ bt

tg
Trong đó :
W

=
k
tg
T
T
=
315
265
273
42
2738




b = 0,01
t
tg
= - 8
o
C
Thay vào ta có :
833,0)8(001,0
315
265


i

9/ Công suất chỉ thị
N
i
= 081,31
833,0
891,25

i
S
N

kW
10/ Công suất ma sát
N
ms
= V
ttCA
. P
ms
, kW
V
ttCA
: Thể tích hút thực tế của máy nén phần cao áp,
m
3
/s
V
ttCA

= 0,048 m
3
/s
P
ms
: áp suất ma sát riêng , MPa
Đối với máy nén amoniac thẳng dòng P
ms
= 0,049

0,069
MPa
Thay vào ta có :
N
ms
= 0,048 . 0,049 = 0,002 kW
11/ Công suất hữu ích
N
e
= N
i
+ N
ms
, kW
= 31,081 + 0,002
= 31,083 kW
12/ Công suất tiếp điện