Đồ án Thiết kế các phần chính là: xác định các hệ số ban đầu, thiết kế các hệ thống kho lạnh, tính toán cấu trúc và cách nhiệt phòng lạnh, tính nhiệt các phòng lạnh của kho lạnh, tính toán cấu trúc xác định các chu trình lạnh, tính và chọn máy nén lạnh và

NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THUYẾT MINH 1.Phòng cấp đông : Năng suất phòng cấp đông : E = 3,5 tấn/ mẻ. Sản phẩm cấp đông : Vịt mổ sẵn. Nhiệt độ không khí trong phòng cấp đông : tb = -35°C Môi chất lạnh : R22 Thờigian cấp đông : 11h 2.Phòng trữ đông : Năng suất phòng trữ đông : E = 30 tấn Sản phẩm trữ đông : Vịt mổ sẵn. Nhiệt độ không khí trong phòng trữ đông : tb = -18°C Môi chất lạnh : R22 3.Yêu cầu của sản phẩm: Nhiệt độ ban đầu của sản phẩm : 18°C Nhiệt độ tâm sản phẩm từ phòng cấp đông : -12°C Nhiệt độ bề mặt sản phẩm : -18°C Nhiệt độ trung bình : -15°C 4.Địa điểm đặt hệ thống lạnh: ĐỒNG HỚI- QUẢNG BÌNH. Nhiệt độ trung bình những tháng nóng nhất mùa hè : t = 38,2°C Độ ẩm mùa hè : 72% Nhiệt độ đọng sương : = 31°C Chương Mở đầu: Ý NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh cách đây rất lâu. Từ trước thế kỷ 15, người ta biết dùng tuyết trong hang sâu để điều hoà không khí. Sau đó người ta biết pha trộn tuyết với nước muối để thành hơi bảo hoà. Nhưng kỹ thuật lạnh phát triển từ những năm của thập kỷ 70, con người biết làm lạnh bằng cách bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp . Kể từ đó đến nay kỹ thuật hiện đại đã có một bước tiến xa, phạm vi nhiệt độ một nhiều và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, trong đó lĩnh vực được sử dụng rộng rãi nhất là bảo quản thực phẩm. Nhiệm vụ thiết kế đồ án môn học nhằm ôn lại tổng quan và tập hợp những kiến thức đã học trong các môn học về hệ thống lạnh, đặc biệt là môn kỹ thuật lạnh cơ sở và giúp sinh viên làm quen với việc thiết kế hệ thống lạnh ban đầu. Đồ án môn học này thiết kế các phần chính là: xác định các hệ số ban đầu, thiết kế các hệ thống kho lạnh, tính toán cấu trúc và cách nhiệt phòng lạnh, tính nhiệt các phòng lạnh của kho lạnh, tính toán cấu trúc xác định các chu trình lạnh, tính và chọn máy nén lạnh và các thiết bị phụ. Trong quá trình tính toán thiết kế có nhiều nguyên nhân dẫn đến những sai số so với các bảng cho trong quá trình đối với một số thông số như: áp suất, Entanpi, Entronpi... Chương 1: TÍNH KÍCH THƯỚC VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHO LẠNH Mục đích: Tính kích thước của phòng lạnh và phòng cấp đông và cách bố trí mặt bằng. Nhằm đưa ra kích thước tối ưu về mặt kỹ thuật cũng như về mặt kinh tế. 1.1 PHÒNG CẤP ĐÔNG . 1.1.1 Thể tích chất tải. Vct [m3] E :công suất của kho , [tấn] , E = 3,5 [tấn] gv :định mức chất tải thể tích ,[tấn/m3] .Tra bảng 2.3 sách HDTKHTL với vịt mổ sẵn đông lạnh trong hàm gỗ hoặc cactông có :gv= 0,17 [tấn/m3] Suy ra : Vct 20,59[m3] 1.1.2. Chiều cao chất tải: hct : chiều cao lô hàng chất trong kho phụ thuộc vào kích thước bao bì và phương tiện bốc xếp. Chọn: hct = 2m 1.1.3. Diện tích chất tải: Fct [m2]. 1.1.4. Diện tích phòng cấp đông: F[m2] bF : hệ số sử dụng diện tích phòng kể đến diện tích lắp đặt dàn bay hơi , quạt và diện tích lối đi.Tra bảng 2.4 sách HDTKHTL có: bF = 0,55. 1.1.5. Chiều cao phòng cấp đông: h = hct + htb = 2 + 1 = 3 [m] htb : chiều cao đặt thiết bị bay hơi hoặc quạt hoặc lối đi của gió . Chọn: htb = 1 [m] 1.2.PHÒNG TRỮ ĐÔNG : 1.2.1. Thể tích chất tải: Vct [m3] E :công suất của kho , [tấn] , E = 30 [tấn] gv :định mức chất tải thể tích ,[tấn/m3] .Tra bảng 2.3 sách HDTKHTL với gia cầm đông lạnh trong hòm gỗ có :gv= 0,38 [tấn/m3] Suy ra : Vct 78,95[m3] 1.2.2. Chiều cao chất tải: h: chiều cao lô hàng chất trong kho phụ thuộc vào kích thước bao bì và phương tiện bốc xếp. Chọn: hct = 2m Diện tích chất tải: Fct Þ Fct 39,48 [m2]. 1.2.4. Diện tích trong phòng trữ đông: F56,4 [m2] bF : hệ số sử dụng diện tích phòng kể đến diện tích lắp đặt dàn bay hơi , quạt và diện tích lối đi.Tra bảng 2.4 sách HDTKHTL có: bF = 0,70. 1.2.5. Chiều cao phòng trữ đông: h = hct + htb = 2 + 1 = 3 [m] htb : chiều cao đặt thiết bị bay hơi hoặc quạt hoặc lối đi của gió . Chọn: htb = 1 [m] 1.2.5. Số lượng buồng : Z 1,88=> Chọn Z = 2 buồng. f: diện tích buồng lạnh qui chuẩn, chọn f = 56=30 [m2] 1.2.6.Dung tích thực tế của buồng: Et = E.31,9 [Tấn] Chương 2: TÍNH CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM KHO LẠNH Mục đích:: xác định chiều dày lớp cách nhiệt để giảm tổn thất lạnh hay hệ số truyền nhiệt của kết cấu đạt giá trị tối ưu về kinh tế cũng như kỹ thuật và tránh hiện tượng đọng sương. 2.1. PHÒNG CẤP ĐÔNG: 2.1.1 Tường bao kho cấp đông: a. Cấu tạo: Lớp Vật liệu Chiều dày d (m) Hệ số dẫn nhiệt l W/m độ) 1 Lớp vữa trát 0,02 0,9 2 Lớp gạch 0,2 0,82 3 Lớp vữa trát (tiếp theo) 0,02 0,9 4 Lớp bitum (dầu hắc) 0,003 0,18 5 Lớp giấy dầu 0,005 0,16 6 Lớp polystirol ? 0,047 7 Lớp giấy dầu 0,002 0,16 8 Lưới mắt cáo và vữa mác cao 0,02 0,9 Ta có: k Þ dcn = lcn Với : k = 0,19 [ W/m2k](tra bảng 3-3) - HDTKHTL an = 23,3 [W/m2k]](tra bảng 3-7) - HDTKHTL atr = 10,5 [W/m2k]](tra bảng 3-7) - HDTKHTL lcn = 0,047 [W/mk](tra bảng 3-1) - HDTKHTL =++++++ =++++++= 0,37 Þ dcn = 0,047 dcn = 0,223m Vậy chọn dcn= 0,3m Khi đó hệ số tuyền nhiệt thực tế: ktt = W/m2K b. Kiểm tra nhiệt độ đọng sương Điều kiện để vách ngoài không đọng sương là: ks Theo (bảng1.1) (HDTKHTL) nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại Quảng Bình là: t1=38,2°C và độ ẩm: j = 72%. Tra đồ thị Molier h- x (hình 1.1) ta được: ts = 310C. Nhiệt độ buồng lạnh: t2 =tf = -350C, a1 =an= 23,3 W/m2K k= ktt=0,15 W/m2K Suy ra: ks Vậy vách ngoài không đọng sương. 2.1.2. Trần kho cấp đông: a. Cấu tạo: Lớp Vật liệu Chiều dày d (m) Hệ số dẫn nhiệt l W/m độ) 1 Lớp vữa trát 0,02 0,9 2 Lớp bê tông cốt thép 0,1 1,5 3 Lớp vữa trát 0,02 0,9 4 Lớp bitum 0,003 0,18 5 Lớp giấy dầu 0,005 0,16 6 Lớp polystirol ? 0,047 7 Lớp giấy dầu 0,005 0,16 8 Lưới mắt cáo và vữa mác cao 0,02 0,9 Ta có: k Þ dcn = lcn Với : k = 0,19 [ W/m2K](tra bảng 3-5) an = 23,3 [W/m2K](tra bảng 3-7) atr = 10,5 [W/m2K](tra bảng 3-7) =++++++ =++++++= 0,21 Þ dcn = 0,047 dcn = 0,23 m => Chọn dcn =0,3 m Khi đó hệ số tuyền nhiệt thực: ktt = W/m2K b. Kiểm tra nhệt độ đọng sương Điều kiện để vách ngoài không đọng sương là: ks Theo (bảng1.1) (HDTKHTL) nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại Quảng Bình là:t1=38,2°C và độ ẩm: j = 72%. Tra đồ thị Molier h-x (hình 1.1) ta được: ts = 310C. Nhiệt độ buồng lạnh: t2 =tf = -350C, a1 =an= 23,3 W/m2K k= ktt=0,15 W/m2K Suy ra: ks Vậy vách ngoài không đọng sương. 2.1.3. Nền kho cấp đông: Cấu tạo: Lớp Vật liệu Chiều dày d (m) Hệ số dẫn nhiệt l (W/m độ) 1 Lớp đất nện chặt 2 Lớp bêtông sỏi 0,3 1,2 3 Lớp vữa trát ximăng 0,02 0,9 4 Lớp Bitum 0,003 0,18 5 Lớp giấy dầu 0,005 0,16 6 Lớp polystirol ? 0,047 7 Lớp giấy dầu 0,005 0,16 8 Lớp bêtông cốt thép 0,1 1,5 9 Lớp vữa trát ximăng láng nền 0,02 0,9 Tương tự ta có : dcn = lcn Với : k = 0,17 W/m2K(Tra bảng 3.6, nội suy cho t=-35 từ 2 cột -10 và -20 đến -30.) an = 6,5 W/m2K (Xem như không khí chuyển động cưỡng bức trong ống). atr = 10,5W/m2K =++++++ =++++++=0,274 Suy ra: dcn=0,047.[- (+0,274+)] =0,252 Þ dcn =0,252 (m) Þ chọn dcn = 0,3 m Khi đó hệ số truyền nhiệt thực: kttÞ ktt = 0,15 W/m2K b.Kiểm tra nhiệt độ đọng sương: ks = 0,95.. Vậy vách ngoài không đọng sương. 2.2.KHO TRỮ ĐÔNG: 2.2.1.Tường bao kho trữ đông: a.Cấu tạo: Lớp Vật liệu Chiều dày d (m) Hệ số dẫn nhiệt l W/m độ) 1 Lớp vữa trát 0,02 0,9 2 Lớp gạch 0,2 0,82 3 Lớp vữa trát 0,02 0,9 4 Lớp bitum 0,003 0,18 5 Lớp giấy dầu 0,005 0,16 6 Lớp polystirol ? 0,047 7 Lớp giấy dầu 0,002 0,16 8 Lưới mắt cáo và vữa mác cao 0,02 0,9 Ta có: k Þ dcn = lcn Với: k = 0,214 [ W/m2K] (tra bảng 3.3, nội suy cho -18 từ hai cột (-25- -20) và (-15- -10)) an = 23,3 [W/m2K] (tra bảng 3-7) atr = 9 [W/m2K](tra bảng 3-7_Lưu thông không khí cưỡng bức vừa phải) =++++++ =++++++= 0,37 Þ dcn = 0,047 dcn = 0,195m Vậy chọn dcn= 0,2m Khi đó hệ số tuyền nhiệt thực: ktt = W/m2K b. Kiểm tra nhệt độ đọng sương Điều kiện để vách ngoài không đọng sương là: ks Theo (bảng1.1) (HDTKHTL) nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại Quảng Bình là:t1=38,2°C và độ ẩm: j = 72%. Tra đồ thị Molier h-x (hình 1.1) ta được: ts = 310C. Nhiệt độ buồng lạnh: t2 =tf = -180C, a1 =an= 23,3 W/m2K k= ktt=0,21 W/m2k Suy ra: ks Vậy vách ngoài không đọng sương. 2.2.2. Trần kho trữ đông: a.Cấu tạo: Lớp Vật liệu Chiều dày d (m) Hệ số dẫn nhiệt l W/m độ) 1 Lớp vữa trát 0,02 0,9 2 Lớp bê tông cốt thép 0,1 1,5 3 Lớp vữa trát 0,02 0,9 4 Lớp bitum 0,003 0,18 5 Lớp giấy dầu 0,005 0,16 6 Lớp polystirol ? 0,047 7 Lớp giấy dầu 0,002 0,16 8 Lưới mắc cáo và vữa mác cao 0,02 0,9 Ta có: k Þ dcn = lcn Với : k = 0,214 [ W/m2K] (tra bảng 3.3, nội suy cho -18 từ hai cột (-25- -20) và (-15- -10)) an = 23,3 [W/m2K] (tra bảng 3-7) atr = 9 [W/m2K] (tra bảng 3-7) =++++++ =++++++= 0,194 Þ dcn = 0,047m dcn = 0,2m Vậy chọn dcn= 0,2m Khi đó hệ số tuyền nhiệt thực: ktt = W/m2K b. Kiểm tra nhệt độ đọng sương: Điều kiện để vách ngoài không đọng sương là: ks Theo (bảng1.1) (HDTKHTL) nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại Quảng Bình là:t1=38,2°C và độ ẩm: j = 72%. Tra đồ thị Molier h-x (hình 1.1) ta được: ts = 310C. Nhiệt độ buồng lạnh: t2 =tf = -180C, a1 =an= 23,3 W/m2K k= ktt=0,22 W/m2K Suy ra: ks Vậy vách ngoài không đọng sương. Chương 3: TÍNH NHIỆT KHO LẠNH Mục đích: Để tính tổng các tổn thất nhiệt của hệ thống và tính toán nhiệt kho lạnh để xác định năng suất lạnh của máy lạnh cần xác định. Dòng nhiệt tổn thất qua kho lạnh được xác định: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 (W) Q1: dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh. Q2: dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh. Q3: dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh. Q4: dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh. Q5: dòng nhiệt từ sản phẩm hô hấp (thơ). 3.1.PHÒNG CẤP ĐÔNG: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 STT Tên Kết Cấu Kích Thước (m2) Fi (m2)_ ki (W/m2K) (oC) (W) 1 Tường AB 4,7 x 3 14,1 0,15 73,2 154,82 2 Tường AI 6,2 x 3 18,6 0,15 73,2 204,23 3 Tường BH 6,2 x 3 18,6 0,15 43,92 122,54 4 Tường HI 4,7 x 3 14,1 0,15 51,24 108,37 5 Trần 4,7 x 6,2 29,14 0,15 73,2 319,96 6 Nền 4,7 x 6,2 29,14 0,15 73,2 319,96 7 Tổng 1229,9 3.1.1.Tính dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1: Q1 = Q11 + Q12 Q1bx= 0 vì đặc phòng lạnh trong xưởng. Þ Q1= Q11= åKi.Fi.Dt Þ Q1= 1229,9 (W) 3.1.2 Tính dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh Q2: Q2 = Q2sp + Q2bb Tính Q2sp : Q2sp = M: Khối lượng sản phẩm đưa vào cấp đông 1 mẻ. i1, i2: Entanpi của sản phẩm lúc vào và ra khỏi phòng. : Thời gian làm lạnh sản phẩm thực tế = 11giờ. Nhiệt độ của sản phẩm lúc đầu là t1= 180C và sau khi ra khỏi buồng lạnh t2=-150C. Tra theo bảng 4-2 KDTKHTL. Đối với thịt gia cầm ta có i1= 290,24 kJ/kg (nội suy từ cột 20 và 15 bảng 4.2 HDTKHTL) và i2= 13 kJ/kg. Þ Q2sp == 24,50 [kW] Tính Q2bb: Q2bb = Mbb= 30 %M Cbb=0,45 KJ/Kg K Þ Q2bb= = 0,4 [kW] Þ Q2 = 24,50 + 0,4 = 25,8 [kW] = 25800 [W] 3.1.3 Tính dòng nhiệt do thông gió Q3: Q3= 0. Do sản phẩm bảo quản trong kho là vịt mổ sẵn nên không cần thông gió. 3.1.4 Tính tổn thất lạnh do vận hành Q4: Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 Q41: Dòng nhiệt do chiếu sáng. Q42: Dòng nhiệt do người toả ra. Q43: Dòng nhiệt do động cơ điện toả ra. Q44: Dòng nhiệt khi mở cửa. Q41: Q41= A.F = 1,2 .20 =24 [W] Q42: Q42 = 300 . n = 350 . 2 =700 [W] n: số người làm việc trong phòng.Chọn n=2 người làm việc trong phòng. c. Q43: Q43 = hi.Ni.1000 hi: hiệu suất của động cơ điện. Vì động cơ điện đặt trong phòng nên hi=1. Ni:Công suất của động cơ điện. Phòng cấp đông công suất 2,0 tấn/mẻ, lấy công suất của động cơ là: N = 4 x 2,2 = 8,8[kW] suy ra với 3,5 tấn/mẻ có: N= 3,5.8,8/2= 15,4 Þ Q43 = 1.15,4.1000 = 15400 [W] d. Q44: Q44 =B.F = 32.20 = 640 [W] B: Dòng nhiệt riêng khi mở cửa tra theo bảng 4-4 HDTKHTL chọn B = 32 W/m2. F: Diện tích trong của nền phòng. Þ Q4 =24 + 700 + 15400 + 640 = 16764 [W] 3.1.5 Tính tổn thất nhiệt do các sản phẩm thở Q5: Q5 = 0 3.1.6 Phụ tải lạnh yêu cầu của phòng máy: Máy nén chỉ cung cấp cho 1 phòng lạnh nên: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 1229,9 + 25800 + 16764 = 43794 [W] = 43,794[W] 3.1.7 Năng suất lạnh cần thiết của máy nén: Q0 = QMN. Với : k :hệ số lạnh tính đến tổn thất đường ống và thiết bị của hệ thốg lạnh . Đối với hệ thống lạnh trực tiếp thì k phụ thuộc vào nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh trong dàn bay hơi làm lạnh không khí. t0 , °C -40°C -30°C -10°C k 1,1 1,07 1,05 Chọn k = 1,085 (nội suy từ -30 và -40 vì t = -35oC). b : hệ số thời gian làm việc , chọn b = 0,9 Þ Q0 = 43,794. = 52,8 [kW] 3.2 PHÒNG TRỮ ĐÔNG: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 3.1.1Tính dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1: STT Tên Kết Cấu Kích Thước Fi ki 1 Tường CD 5,8 x 3 17,4 0,21 56,2 205,35 2 Tường DE 7,0 x 3 21,0 0,21 56,2 247,84 3 Tường EF 5,8 x 3 17,4 0,21 33,72 123,21 4 Tường FC 7,0 x 3 21,0 0,21 39,34 173,49 5 Trần 5,8 x 7,0 40,6 0,22 56,2 501,98 6 Nền 5,8 x 7,0 40,6 0,22 56,2 501,98 7 Tổng 1753,85 Q1 = Q1đl + Q1bx Q1bx= 0 vì đặc phòng lạnh trong xưởng. Þ Q1= Q1đl= åKi.Fi.Dt Þ Q1= 1753,85 (W) 3.1.2 Tính dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý lạnh Q2: Q2 = 0 Do sản phẩm không có sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình bảo quản lạnh. 3.1.3 Tính dòng nhiệt do thông gió Q3 Q3= 0 Do sản phẩm bảo quản trong kho là cá nên không cần thông gió. 3.1.4 Tính tổn thất lạnh do vận hành Q4 Q4 = Q41 + Q42 + Q43 + Q44 Q41: Dòng nhiệt do chiếu sáng. Q42: Dòng nhiệt do người toả ra. Q43: Dòng nhiệt do động cơ điện toả ra. Q44: Dòng nhiệt khi mở cửa. Q41: Q41= A.F = 1,2.36 = 43,2 [W] Q42: Q42 = 300 . n = 350 . 2 = 700 [W] n: số người làm việc trong phòng. Chọn n=2 người làm việc trong phòng. Q43: Q43 = hi.Ni.1000 hi: hiệu suất của động cơ điện. Vì động cơ điện đặt trong phòng nên hi=1. Ni:Công suất của động cơ điện. Phòng trử đông công suất 20 tấn, lấy công suất của động cơ là N = 4.0,75 = 3,0 [kW] suy ra công suất 30 tấn ta có: N= 30.3,0/20= 4,5 [kW] Þ Q43 = 1.4,5.1000 = 4500 [W] Q44: Q44 =B.F = 29.36 = 1044 [W] B: Dòng nhiệt riêng khi mở cửa tra theo bảng 4-4 HDTKHTL chọn B = 29 W/m2. F: Diện tích trong của nền phòng. Þ Q4 = 43,2 + 700 + 4500 + 1044 = 6287,2 [W] 3.1.5 Tính tổn thất nhiệt do các sản phẩm thở Q5: Q5 = 0 3.1.6 Phụ tải lạnh yêu cầu của phòng máy: Máy nén chỉ cung cấp cho 2 phòng lạnh nên: Q = åQ1 + åQ2 + 0,7Q4 = 2.1753,85 + 0 + 0,7.6287,2 =7908,74 [W] = 7,91 [kW] 3.1.7 Năng suất lạnh cần thiết của máy nén: Q0 = QMN. Với k: hệ số lạnh tính đến tổn thất đường ống và thiết bị của hệ thốg lạnh. Đối với hệ thống lạnh trực tiếp thì k phụ thuộc vào nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh trong dàn bay hơi làm lạnh không khí: t0 , °C -40°C -30°C -10°C k 1,1 1,07 1,05 Chọn: k = 1,06 (nội suy từ -30 và -10 cho t = -18oC) b : hệ số thời gian làm việc , chọn b = 0,9 Þ Q0 = 7,91. = 9,32 [kW] Chương 4: LẬP CHU TRÌNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN Mục đích: Nhằm xác định chu trình lạnh của hệ thống để từ đó tính ra công suất nhiệt yêu cầu của thiết bị trong hệ thống. · Môi chất lạnh R22 có ưu điểm: + Không độc hại. + Không gây cháy nổ. + Không ăn mòn kim loại đen và màu. + Khi rò rỉ không làm hỏng sản phẩm lạnh bảo quản. + Năng suất lạnh thể tích q lớn nên máy gọn hơn. + Áp suất ngưng hơi nhỏ hơn NH + Nhiệt độ hoá rắn thấp hơn so với NH3. · Nhược điểm: + Đắt tiền hơn NH3. + Làm trương phồng một số hợp chất hữu cơ: Roăng cao su và chất dẻo. + Khó phát hiện khi rò rỉ do có mùi thơm nhẹ. + Không hoà tan với nước, hòa tan dầu bôi trơn. + Gây hiệu ứng nhà kính. PHÒNG CẤP ĐÔNG. 4.1.1. Chọn các thông số làm việc: a. Nhiệt độ bay hơi: tb = t0 - Dt0 to : nhiệt độ buồng lạnh, to = -350C Dto : hiệu nhiệt độ yêu cầu, Dto= (4 10), chọn Dto = 100C Þ t0 = -35-10 = -450C. b. Nhiệt độ ngưng tụ: tk = tw2 + Dtk tw2 : nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng. Dtk : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu , chọn Dtk = 50C mà: tw2 = tw1 + (2 ¸ 6)0C tw1 = tw + 40C = 24,4 + 4 = 28,40C (Tra cột 3 bảng 1-1) Þ tw2 = 28,4+ 4 = 32,40C Þ tk = 32,4 + 5 = 37,40C c. Nhiệt độ quá lạnh: tql = tk - Dtql = 37,4 - 7 = 30,40C d. Nhiệt độ quá nhiệt: tqn = t0 + Dtqn Với : Dtqn :độ quá nhiệt hơi hút , đối với môi chất lạnh R22 thì : Dtqn=250C Þ tqn = -45 + 25 = -200C 4.1.2.Chu trình của máy nén lạnh R22: t0 = -450C tra bảng hơi bão hoà R22(Kỹ thuật lạnh cơ sở) có P0 = 0,82662 bar. tk = 37,40C tra bảng hơi bão hoà R22 và dùng nội suy ta có Pk = 14,3822 bar Þ Tỉ số nén : p Þ Chọn máy nén hai cấp. Ap suất trung gian cho máy nén: Ptg = bar Tra bảng ta có : ttg = -100C Ta chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp vì có những ưu điểm sau: + Thiết bị đơn giản vì không cần thêm một vòng tuần hoàn. + Tuổi thọ cao, kinh tế hơn vì không phải tiếp xúc với nước muối là một chất ăn mòn kim loại rất mạnh. + Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ bằng cách đóng ngắt máy nén. + Ít tổn thất năng lượng đứng về mặt nhiệt động. + Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ. + Nhiệt độ buồng lạnh có thể giám sát qua nhiệt độ sôi của môi chất. Tính các điểm trạng thái trong chu trình lạnh : Điểm Nhiệt độ t [0C] Apsuất P[bar] Entanpi I[kJ/kg] Entropi S[kJ/kg.K] Thể tích V[m3/kg] Trạng thái 1’ -45 0,82662 686,36 1,8374 0,25716 Hơi bão hoà khô 1 -20 0,82662 697,60 1,7847 0,09292 Hơi quá nhiệt 2 78 3,448 764 1,6392 5,5173.10-3 Hơi trung áp 38 -10 3,448 701,71 1,7678 0,065404 Hơi trung áp bão hoà khô 4 93 14,3822 765 1,5746 3,0663.10-3 Hơi cao áp 5 37,4 14,3822 546,124 1,15544 0,8750.10-3 Lỏng cao áp bão hòa 6 -7 14,3822 491,88 0,9702 0,7640.10-3 Lỏng quá lạnh cao áp 7 -10 3,448 488,44 0,9573 0,7583.10-3 Lỏng trung áp bão hòa 5’ -10 3,448 546,124 1,7678 0,065404 Hơi trung áp 6’ -45 0,82662 491,88 0,8023 0,7021.10-3 Hơi ẩm hạ áp · Sơ đồ : Đô thị: 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 P0 lên Ptg. 2-3: làm mát hơi quá nhiệt hạ áp xuống đường hơi bảo hoà. 3-4: nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ Ptg đến Pk. 4-5: ngưng tụ đẳng áp đẳng nhiệt. 5-7: tiết lưu từ Pk xuống Ptg. 5-6: quá lạnh lỏng đẳng áp trong bình trung gian. 6-6’: tiết lưu từ áp suất Pk xuống áp suất P0. 6’-1: hoá hơi nhận nhiệt của môi trường cần làm lạnh. Nguyên lý hoạt động: Hơi (1’) sau khi ra khỏi thiết bị hồi nhiệt được hút về máy nen hạ áp nén đoạn nhiệt lên áp suất trung gian (2) rồi được sục vào bình trung gian và được làm mát hoàn toàn thành hơi bão hoà khô. Hỗn hợp hơi bão hoà khô (3) được máy nén cao áp hút về nén đoạn nhiệt lên áp suất ngưng tụ Pk điểm (4) sau đó đi vào thiết bị ngưng tụ, nhả nhiệt cho môi trường làm mát ngưng tụ thành lỏng cao áp (5). Tại đây được chia thành hai dòng: một dòng nhỏ đi qua van tiết lưu 1 giảm áp xuống áp suất trung gian (7) rồi đi vào bình trung gian. Tại đây lượng hơi tạo thành do van tiết lưu (TL1) 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 còn lại đi vào trong ống xoắn của bình trung gian và được quá lạnh đẳng áp đến điểm (6) đi qua van tiết lưu (TL2) giảm áp xuống áp suất bay hơi (6’). Sau đó đi vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt của đối tượng cần làm lạnh hoá hơi đẳng áp đẳng nhiệt thành hơi (1) sau đó đi vào thiết bị hồi nhiệt thành hơi (1’), chu trình cứ thế tiếp tục. Tính cấp hạ áp: + Năng suất lạnh riêng: q0 = i1 - i6’ = 697,60 - 491,88 = 205,72 [kJ/kg] + Lưu lượng thực tế: GHA [kg/s] + Thể tích hút thực tế qua máy nén hạ áp: VttHA = GHA .n1 = 0,257 . 0,09292 = 0,024 [m3/s] + Công nén đoạn nhiệt: Công nén riêng cấp hạ áp: lNHA = i2 - i1 = 764 - 697,6 = 66,4 [kJ/kg]. Þ Ns = GHA . lNHA = 0,257 . 66,4 = 17,1 [kW] + Hiệu suất chỉ thị: hi Với: to = -450C: nhiệt độ bay hơi ttg = -100C: nhiệt độ trung gian Đối với R22 : b = 0,0025 Þ hi + Công suất chỉ thị: Ni [kW] + Công suất ma sát: Nms = VttHA .Pms = 0,024.54 = 1,3 [kW] + Công suất hữu ích: Ne = Ni + Nms = 22,5 + 1,3= 2