Xem mẫu
- Chương 7: THÀNH LẬP SƠ ĐỒ , TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH
VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN
3.5.1/ Chọn các thông số của chế độ làm việc
Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng bốn
nhiệt độ sau :
- Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh to
- Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất tk
- Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql
- Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt) tqn
3.5.1.1/ Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh
- Phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh
- Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh dùng để tính toán thiết kế có
thể lấy như sau :
to = tb - to
tb : Nhiệt độ hầm đông gió , oC
tb = - 350C
o
to : hiệu nhiệt độ yêu cầu , C
Theo sách HDTKHTL trang 158 ta có
Chon to = 9oC
Vậy ta có : to = -35 –9 = -44oC
3.5.1.2/ Nhiệt độ ngưng tụ tk
- Phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bị
ngưng tụ
tk = tw + tk, oC
Trong đó :
tw : Nhiệt độ nước tuần hoàn, oC
Do thiết bị ngưng tụ được chọn để thiết kế trong hệ thống lạnh
là thiết bị ngưng tụ kiểu dàn ngưng bay hơi .
Vì vậy tw = tư + ( 4 8 k )
Mà tư = 34,5o C
==> tw = 34,5 + ( 4 8 k ) chọn 39 oC
o
tk : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, C
o
tk = 3 5 C
Thay vào ta có :
tk = 39 + (3 5 oC ) chọn 42oC
3.5.1.3/ Nhiệt độ quá lạnh tql
- Là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi đi vào van tiết lưu
tql = tw1 + (3 5 oC )
Trong đó :
tw1 : nhiệt độ nước vào dàn ngưng, oC
tw1 = 30oC
Thay vào ta có :
tql = 30 + ( 3 5 oC)
Chọn tql = 33 oC
3.5.1.4/ Nhiệt độ hơi hút th
Là nhiệt 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 NH3, Nhiệt độ hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi từ 5
đến 15oC, nghĩa là độ quá nhiệt hơi hút th = 5 15 K là có thể
đảm bảo độ an toàn cho máy khi làm việc.
th = to + ( 5 15)oC
= -44oC + ( 5 15)oC
Chọn th = -35oC
3.5.2/ Thành lập sơ đồ và tính toán chu trình lạnh
Ta nhận thấy :
Po ( to = - 44oC ) = 0,0576 MPa
Pk ( tk = 42 oC) = 1,6429 Mpa
Do đó ta có :
pk 1,6429
Tỷ số nén 28,52
po 0,0576
Ta thấy tỷ số nén = 28,52 > 9
Vì vậy ta chọn chu trình lạnh máy nén 2 cấp làm mát trung gian
hoàn toàn bình trung gian có ống xoắn .
3.5.2.1/ Thành lập sơ đồ
5 5’ 4
NT
TL1
- BH : Bình bay hơi
7 NCA - NHA :Máy nén hạ áp
- NCA : Máy nén cao áp
3 - NT : Bình ngưng tụ
2 - TL1, TL2 : Van tiết lưu 1
và 2.
BTG NHA
6 - BTG Bình trung gian
TL2 8 1
BH
- Hình 3-1 : Chu trình hai cấp nén bình trung gian có ống xoắn
T
4
2
5’ tK, PK
5
6
Ptg
8 7 3
to, Po 1
9 1’
S
Hình 3-2 : Chu trình biểu diễn trên đồ thị T-S
lg P
6 5 5’ tK,PK 4
- Hình 3-3 : Chu trình biểu diễn trên đồ thị lgP-h
1/ Chu trình hoạt động như sau
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 vào 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 PK (điểm 4). Sau
đó đi vào thiết bị ngưng tụ và nhả nhiệt trong môi trường làm mát
ngưng tụ thành lỏng cao áp (điểm 5). Tại đây nó chia ra làm 2
dòng, một dòng nhỏ thì đi qua van tiết lưu 1 giảm áp suất đến áp
suất trung gian Ptg (điểm 7) rồi đi vào bình trung gian. Tại đây
lượng hơi tạo thành do van tiết 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 trình 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 Po lên Ptg
- 2-3 : Làm mát hơi quá nhiệt hạ áp xuống đường bảo hoà X = 1
- 3-4 : Nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ Ptg lên Px
- 4-5’-5 : Làm mát ngưng tụ và quá lạnh lỏng trong dàn ngưng
tụ
- 5-7 : Tiết lưu từ áp suất PK vào bình trung gian
- 5-6 : Quá lạnh lỏng đẳng áp trong bình trung gian
- 6-9 : Tiết lưu từ áp suất PK xuống Po
- 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 3-4 : Các thông số trạng thái tại các điểm nút cơ bản của
chu trình
Điểm nút t, oC p, MPa h, kJ/kg v, m3/kg Trạng thái
1’ - 44 0,0576 1401 1,902 Hơi bão hoà
1 - 35 0,0576 1421,1 2,1 Hơi quá nhiệt
2 70 0,3151 1636,4 0,521 Hơi quá nhiệt
3 -8 0,3151 1451,8 0,387 Hơi bão hoà
4 112 1,6429 1660,6 0,128 Hơi quá nhiệt
5’ 42 1,6429 391,14 0,00173 Lỏng bão hoà
5 33 1,6429 352,78 0,00169 Lỏng bão hoà
6 -5 1,6429 177,19 0,00155 Lỏng quá lạnh
- 7 -8 0,3151 352,78 0,387 Hơi bão hoà
8 -8 0,3151 163,55 0,00154 Lỏng trung áp
9 -44 0,0576 177,19 1,902 Hơi bão hoà ẩm
Theo bảng hơi bão hoà ta xác định được :
Po ( to = - 44oC ) = 0,0576 MPa
Pk ( tk = 42 oC) = 1,6429 MPa
Từ đó ta có áp suất trung gian .
Ptg = PO .PK 0,0576.1,6429 0,31 MPa
Ta suy ra ttg = t3 = -8oC
- Chọn nhiệt độ quá lạnh lỏng trong ống xoắn bình trung gian
t6= -5oC cao hơn nhiệt độ trong bình trung gian 3oC, do đó
nhiệt độ trong bình trung gian sẽ là t8 = - 8oC.
b/ Năng suất lạnh riêng qo
qo = h1’ – h9 = 1401 – 177,19 = 1223,81 kJ/kg
c/ Năng suất lạnh riêng thể tích
qO 1223,81
qv = = 582,766 kJ/m3
V1 2,1
d/ Công nén riêng
m3 .l2
l = l1 + kJ/kg
m1
m1 : Lưu lượng môi chất qua máy nén hạ áp
m3 : Lưu lượng môi chất qua máy nén cao áp
l1 , l2 : Công nén riêng cấp hạ áp và cấp cap áp
Cân bằng Entanpi ở bình trung gian ta có :
m1 . h5 + ( m3 – m1 ) h7 + m1h2 = m3h3 + m1h6
m3 ( h3 – h7 ) = m1 ( h5 – h7 – h6 – h2 )
m3 h h h h
= 2 5 7 6
m1 h3 h7
Thay vào ta có :
h2 h5 h7 h6
L = l1 + .l2
h3 h7
Mà theo đồ thị LgP-h ta có :
l1 = h2 – h1
l2 = h4 – h3
h5 = h7
Thay vào ta có :
- l = ( h2 – h1 ) +
h2 h6 h4 h3
h3 h7
= ( 1636,4 – 1421,1 ) +
1636,4 177,191660,6 1451,8
1451,8 352,78
= 215,3 + 277,231
= 492,531 kJ/kg
e/ Năng suất nhiệt riêng
m3
qk = ( h4 – h5 ) , kJ/kg
m1
m3 h2 h5 h7 h6
mà
m1 h3 h7
do h5 = h7
m3 h2 h6
nên
m1 h3 h7
Vậy ta có :
qk = (h4 – h5 )
h2 h6
h3 h7
= ( 1660,6 – 352,78 )
1636,4 177,19
1451,8 352,78
= 1736,441 kJ/kg
f/ Hệ số lạnh
qO 1223,81
= 2,484
l 492,531
3.5.2.2/ Tính toán chu trình lạnh và chọn máy nén
1/ Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén
a) Cấp hạ áp
QO
m1 = kg/s
qO
Trong đó :
Qo : Năng suất lạnh của máy nén , kW
Qo = 122,906 kW
QO 122,906
Vậy m1 = = 0,1 kg/s
qO 1223,81
- b) Cấp cao áp
Do h5 = h7 nên :
h2 h6
m3 = m1 , kg/s
h3 h7
1636,4 177,19
= 0,1 = 0,132 kg/s
1451,8 352,78
2/ Thể tích hút thực tế của máy nén
a) Cấp hạ áp
VttHA = m1. v1
= 0,1. 2,1 = 0,21 m3/s
b) Cấp cao áp
VttCA = m3 . v3 , m3/s
= 0,132 . 0,387
= 0,051 m3/s
3/ Hệ số cấp máy nén
a) Cấp hạ áp
1
PO PO Ptg Ptg m PO PO TO
HA c .
Ttg
PO
PO PO
Trong đó :
Po : Áp suất tại thời điểm môi chất sôi.
Po = 0,0576 MPa
Ptg : Áp suất trung gian
Ptg = 0,3151 MPa
Theo sách HDTKHTL – Trang 168 :
Lấy Po = Ptg = 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
To : Nhiệt độ tuyệt đối sôi
To = -44 + 273 = 229oK
Ttg : Nhiệt độ trung gian của môi chất
Ttg = -8 + 273 = 265 oK
Thay vào ta có
- 1
0,0576 0,01 0,3151 0,01 1,1 0,0576 0,01 229
HA 0,05 .
0,0576 0,0576 0,0576 265
= 0,541
b) Cấp cao áp
1
Ptg Ptg P PK m Ptg Ptg Ttg
CA c K
. T
Ptg
Ptg Ptg
K
Trong đó :
Ptg = 0,3151 MPa
Pk = 1,6429 MPa
Ttg = - 8 + 273 = 265 oK
TK = 42 + 273 = 315 oK
Ptg = PK = 0,005 0,01 MPa
c = 0,03 0,05
m = 0,95 1,1
Thay vào ta có :
1
0,3151 0,01 1,6429 0,01 1 0,3151 0,01 265
CA 0,05 .
0,3151 0,3151 0,3151 315
= 0,634
4) Thể tích hút lý thuyết ( thể tích quét pittông )
a) Cấp hạ áp
VttHA
VltHA = , m3/s
HA
0,21
= = 0,388 m3/s
0,541
b) Cấp cao áp
VttCA
VltCA = , m3/s
CA
0,051
= = 0,08 m3/s
0,634
Vậy thể tích pittông của máy nén 2 cấp :
- Vlt = VltHA + VltCA
= 0,388 + 0,08
= 0,468 m3/s
Với Vlt = 0,468 m3/s ta tra bảng 7.12/ Sách HDTKHTL-
Trang 178 chọn máy nén 2 cấp A0600 có các thông số kỹ
thuật sau :
- Năng suất lạnh : 670 kW
- Công suất điện : 190 kW
- Thể tích hút lý thuyết của máy nén : 4,4 m3/s
- Số xilanh : 2
- Đường kính xilanh : 280mm
5/ Số máy nén cần chọn
Vlt
ZMN = , chiếc
VltMN
Trong đó :
VltMN : thể tích hút lý thuyết của máy nén , m3/s
VltMN = 4,4 m3/s
0,468
Vậy ta có : ZMN = = 0,106
4,4
Chọn 1 máy nén A0600.
6/ Công nén đoạn nhiệt
a) Cấp hạ áp
NS = m1. l1 , kW
Trong đó :
m1 : Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén hạ áp, kg/s
m1 = 0,1 kg/s
l1 : Công nén riêng cấp hạ áp
l1 = h2 – h1 = 1636,4 – 1421,1 = 215,3 kJ/kg
Thay vào ta có :
NS = 0,1 x 215,3 = 21,53 kW
b) Cấp cao áp
NS = m3. l2 , kW
Trong đó :
m3 : Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén cao áp, kg/s
m3 = 0,132 kg/s
l2 : Công nén riêng cấp cao áp , kJ/kg
l2 = h4 – h3 = 1660,6 – 1451,8 = 208,8 kJ/kg
- Thay vào ta có :
NS = 0,132. 208,8 = 27,561 kW
7/ Hiệu suất chỉ thị
a) Cấp hạ áp
i = W + bto
Trong đó :
TO 44 273 229
W = =
T tg 8 273 265
b = 0,01
to : Nhiệt độ sôi, oC
to = - 44oC
Thay vào ta có :
229
i 0,001(44) 0,820
265
b) Cấp cao áp
i = W + bttg
Trong đó :
Ttg 8 273 265
W = =
Tk 42 273 315
b = 0,01
ttg = - 8oC
Thay vào ta có :
265
i 0,001(8) 0,833
315
8/ Công suất chỉ thị
a) Cấp hạ áp
N S 21,53
Ni = 26,256 kW
i 0,820
b) Cấp cao áp
N S 27,561
Ni = 33,086 kW
i 0,833
9/ Công suất ma sát
- a) Cấp hạ áp
Nms = VttHA . Pms , kW
VttHA : Thể tích hút thực tế của máy nén phần hạ áp, m3/s
VttHA = 0,21 m3/s
Pms : áp suất ma sát riêng , MPa
Đối với máy nén amoniac thẳng dòng Pms = 0,049 0,069
MPa
Thay vào ta có :
Nms = 0,21 . 0,049 = 0,01 kW
b) Cấp cao áp
Nms = VttCA. Pms , kW
VttCA : Thể tích hút thực tế của máy nén phần cao áp,
3
m /s
VttCA = 0,051 m3/s
Pms : áp suất ma sát riêng , MPa
Đối với máy nén amoniac thẳng dòng Pms = 0,049 0,069
MPa
Thay vào ta có :
Nms = 0,051 . 0,049 = 0,0025 kW
10/ Công suất hữu ích ( Trên trục máy nén )
a) Cấp hạ áp
Ne = Ni + Nms , kW
= 26,256 + 0,01
= 26,266 kW
b) Cấp cao áp
Ne = Ni + Nms , kW
= 33,068 + 0,0025
= 33,07 kW
11/ Công suất tiếp điện
a) Cấp hạ áp
Ne
NelHA = , kW
td . el
Công suất điện Nel 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 :
26,266
NelHA = = 32,527 kW
0,95.0,85
b) Cấp cao áp
Ne
NelCA = , kW
td . el
Công suất điện Nel 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 :
33,07
NelCA = = 40,953 kW
0,95.0,85
12) Nhiệt thải ra ở bình ngưng
Qk = m3 . l3 , kW
= m3 ( h4 – h5 )
= 0,132 ( 1660,6 – 352,78 )
= 172,632 kW
nguon tai.lieu . vn