Xem mẫu
- CHƯƠNG 9
TÍNH CHỌN THIẾT BỊ
TRAO ĐỔI NHIỆT
5.1/ TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ
Kiểu thiết bị ngưng tụ ta chọn để lắp đặt là thiết bị ngưng tụ kiểu bay
hơi hay còn gọi là tháp ngưng tụ .
5.1.1/ Thông số thiết bị ngưng tụ
- Môi chất đi trong thiết bị ngưng tụ : NH3
- Nhiệt độ không khí bên ngoài : t1 = 380C
- Độ ẩm : = 77 %
- Nhiệt độ nhiệt kế ướt : tư = 34,50C
- Nhiệt độ nước tuần hoàn trong tháp : tw = 390C
- Nhiệt độ ngưng tụ : tk = 420C
hw
h
h2
h1 tw = 1
t2 1 2
t tb m
t1 1
tæ
x1 x2 xw x
Hình 5.1 : Trạng thái không khí vào (1) và ra (2) biểu diễn
trên đồ thị h-x
5.1.2/ Tính toán các thông số của thiết bị ngưng tụ
5.1.2.1/ Phụ tải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ
- Do đây là hệ thống chung cho tủ cấp đông tiếp xúc , hầm
cấp đông gió , cối đá vảy nên phụ tải nhiệt để tính cho tháp
ngưng tụ là tổng nhiệt thải ngưng tụ của tủ cấp đông tiếp xúc ,
hầm cấp đông gió và cối đá vảy .
QK = QK QK QK , kW
T H C
Trong đó :
QK : nhiệt thải ngưng tụ của tủ cấp đông , kW
T
QK = 136,013 kW
T
QKH
: nhiệt thải ngưng tụ của hầm cấp đông ,kW
QK = 172,632 kW
H
QKC
: nhiệt thải ngưng tụ của cối đá vảy
QK = 162,169 kW
C
Thay vào ta có :
QK = 136,013 + 172,632 + 162,169
= 470,814 kW
5.1.2.2/ Xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của tháp
ngưng tụ
Theo phương trình truyền nhiệt ta có :
QK = k . F. ttb , kW
Ta suy ra :
QK Q
F= = K , m2
kttb qF
Trong đó :
F : diện tích bề mặt trao đổi nhiệt , m2
ttb : hiệu nhiệt độ trung bình logarit , K
Khi sử dụng tháp ngưng tụ ta coi nhiệt độ nước không
thay
dổi .
Khi đó : ttb = tk - tw = 42 - 39 = 30C
k : hệ số truyền nhiệt , W/m2.K
Tra bảng 8-6/SHDTKHTL- Trang 217 chọn :
k =700 W/m2.K
qF : mật độ dòng nhiệt còn gọi là phụ tải nhiệt riêng , W/m2
QK : phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ , W
QK = 470,814 kW = 470814 W
Lúc đó ta có :
470814
F= = 224,197 m2
3 x700
- Bề mặt truyền nhiệt
Bề mặt nhẵn của ống thép trơn để chế tạo dàn ngưng
amoniăc
5.1.2.3/ Lưu lượng khối lượng của không khí qua thiết bị
ngưng tụ
MKK = 3,25 KK QKK 102 , kg/s
Trong đó :
0
KK : khối lượng riêng của không khí ở t1 = 38 C và =
77% và có thể xác định theo công thức :
p1 (1 d1 )
KK = , kg/m3
RT1 (1 1,61d1 )
Với :
d1 : độ chứa ẩm của không khí khí quyển (vào thiết bị
ngưng tụ ) – Tra trên đồ thị h-x ta có : x1 = 0,034 kg/kg .
p1 : áp suất khí quyển (trạng thái 1)
p1 = 9,81.104 N/m2
R : hằng số khí của không khí , lấy R = 287 J/kg.K
T1 : nhiệt độ không khí môi trường T1 = t1 + 273 , K
9,81.10 4 (1 0,034)
KK = = 1,077 kg/m3
287(38 273)(1 1,61.0,034)
Thay vào phương trình trên ta có :
MKK = 3,25 . 1,077 . 470,814 . 10-2 = 16,479 kg/s
5.1.2.4/ Entanpi của không khí ra khỏi thiết bị h2
Trạng thái không khí ra (2) có entanpi xác định theo biểu thức
tính nhiệt :
QK
h2 = h1 + , kJ/kgKK
M KK
Ở đây h1 = 125 kJ/kg – Xác định được trên đồ thị h-x ở trạng thái
1.
Thay vào ta có :
470,814
h2 = 125 + = 153,57 kJ/kg
16,479
5.1.2.5/ Hệ số toả nhiệt từ vách (ngoài) của ống tới màng nước
2
1 0,85 x9750m1 / 3 , W/m .K
1
Trong đó :
- m1 : lưu lượng nước xối tưới trên 1 mét chiều dài của ống ,
chọn theo kinh nghiệm m1 = 0,05 kg/m.s
0,85 : hệ số hiệu chỉnh do xối tưới không dều .
1/3 2
1 = 0,85 . 9750 . 0,05 = 3053,14 W/m .K
5.1.2.6/ Lượng nước phun
Lượng nước phun M được chọn theo kinh nghiệm phụ thuộc
vào phụ tải nhiệt QK của thiết bị : 100 kW phụ tải nhiệt mỗi giây
cần 2,3 lít nước phun :
QK 470,814
M = 2,3 = 2,3 = 10,828 kg/s
100 100
5.1.2.7/ Lượng nước bay hơi và lượng nước tổng bị cuốn theo
gió
Lượng nước bay hơi Mb xác định theo đồ thị h-x :
Mb = MKK ( x2 – x1 ), kg/s
x1 = 0,034 kg/kg - Độ chứa ẩm của không khí vào thiết bị
x2 = 0,044 kg/kg - Độ chứa ẩm của không khí ra thiết bị
Mb = 16,479 (0,044 – 0,034) = 0,1647 kg/s
Tổng lượng nước bị cuốn theo gió : bằng tổng lượng nước
bay hơi và lượng nước bị gió cuốn đi .
Lượng nước bị gió cuốn thường lấy bằng 10% lượng nước
bay hơi ,vậy tổng lượng nước bị cuốn theo gió :
Mbt = 1,1 Mb = 1,1 . 0,1647 = 0,1811 kg/s
5.1.2.8/ Các kích thước cơ bản của thiết bị ngưng tụ bay hơi
Tổng chiều dài ống tính trên mặt cắt ngang của thiết bị :
M 10,828
L = = 108,28 m
2m1 2 x0,05
Số ống trên mặt cắt ngang của thiết bị (z) khi chọn chiều
dài mỗi ống thẳng l = 2,8 m
L 108,28
z= = 38,67
l 2,8
Lấy z = 38 ống
Bề rộng mặt cắt ngang của thiết bị xác định theo quan hệ
:
B = z.S2 , m
Bước ngang S2 của chùm ống chọn theo kinh nghiệm
S2 = (2 2,3 )d1 , chọn S2 = 2d1 = 2 . 0,025 = 0,05 m
B = 38 . 0,05 = 1,9 m
- Số ống trong một đơn nguyên ( theo chiều thẳng đứng )
nđ xác định theo công thức :
F 224,197
nđ = = 26,84
d1 zl 3,14 x0,025 x38 x 2,8
Lấy nđ = 27 ống
Chiều cao của dàn ống (h) được xác định :
h = S1 . nđ , m
Các ống bố trí theo đỉnh của tam giác đều nên bước ống
theo chiều đứng (S1) được xác định như sau :
3 3
S1 = S2 0,05 0,0433 m
2 2
Do đó :
h = 0,0433 . 27 = 1,1691 m
Diện tích để cho không khí đi qua :
FKK = l .B – l .d1.z = 2,8 . 1,9 – 2,8. 0,025 . 38 = 2,66 m2
5.1.2.9/ Lượng nước làm mát cung cấp cho thiết bị ngưng tụ
QK
Vn = , m3/s
Ct
Trong đó :
QK : tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ , kW
C : nhiệt dung riêng của nước C = 4,19 kJ/kg.K
3
: khối lượng riêng của nước = 1000 kg/m
t w : độ tăng nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ ,K
Thay vào ta có :
470,814
Vn = = 0,0374 m3/s =134,64 m3/h
4,19 x1000 x3
Tra bảng 10-6/SHDTKHTL – Trang 303 chọn :
Hai bơm 4K-18 , mỗi bơm có các thông số kỹ thuật sau:
Năng suất : 83 m3/h
Cột áp H : 2,2 bar
Hiệu suất : 81%
Công suất trên trục : 6,3 kW
Đường kính bánh công tác : 148 kW
: TÍNH CHỌN DÀN LẠNH CHO HẦM CẤP ĐÔNG GIÓ
- Dàn lạnh của hầm cấp đông là dàn lạnh ống trao đổi nhiệt bằng thép mạ
kẽm nhúng nóng , vỏ dàn lạnh làm bằng thép mạ kẽm nhúng nóng có đặc
tính chống rỉ cao , môi chất lạnh là NH3 .
- Phụ tải nhiệt : QTB = 103249,71 W
- Nhiệt độ không khí trong phòng : t = -350C
- Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh : t0 = - 440C
Chọn thiết bị bay hơi kiểu dàn lạnh quạt trao đổi nhiệt đối lưu cuỡng
bức không khí .Vì loại này có ưu điểm so với dàn tĩnh :
- Có thể bố trí ở trong buồng hoặc ngoài buồng lạnh .
- Ít tốn thể tích bảo quản sản phẩm .
- Nhiệt độ đồng đều , hệ số trao đổi nhiệt lớn .
- Ít tốn nguyên vật liệu .
Nhưng chúng cũng có nhược điểm là ồn và tốn thêm năng suất lạnh
cho động cơ quạt gió .
Ở dây ta chọn kiểu dàn lạnh quạt đặt ngay trên sàn bên trong hầm cấp
đông , mô tơ quạt dàn lạnh loại hoàn toàn kín nước và chống ẩm , quạt
gió hướng trục thổi ngang , độ ồn thấp , hút gió ngang qua dàn lạnh ,
quạt gió được lắp lồng bao che bảo vệ . Cánh quạt làm bằng thép mạ
kẽm nhúng nóng đủ sức chịu được va đập có thể có với băng tuyết bám
trên dàn . Ống trao đổi nhiệt bằng thép có đường kính
38 x 3 mm ,cánh bằng thép lá rộng 30 mm , dày 0,3 mm .
5.2.1/ Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của dàn lạnh
Q0TB
F= ,W
kt
Trong đó :
F : diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của dàn lạnh , m2
Q0TB : tải lạnh của thiết bị , W
Q0TB = QTB = 103249,71 W
k : hệ số truyền nhiệt của dàn lạnh , W/m2.K
Hệ số truyền nhiệt k của dàn quạt ống cánh phụ thuộc vào
nhiệt độ sôi của amoniăc .
Theo SHDTKHTL- Trang 252 chọn k = 11 W/m2.K
t : hiệu nhiệt độ giữa không khí trong buồng lạnh và môi chất
lạnh sôi trong ống , K .
t = 9 K
Thay vào ta có :
103249,71
F= = 1042,92 m2
11x9
- Tra bảng 8-13/ Sách HDTKHTL –Trang 249 :
Chọn 5 dàn quạt kí hiệu BO -230 , mỗi dàn có các thông số kỹ
thuật sau :
- Diện tích bề mặt : 230 m2
- Bước cánh quạt : 17,5
- Số lượng quạt : 1
- Đường kính quạt : 800 mm
- Số vòng quay : 25 vòng/s
- Lưu lượng : 4,7 m3/s
- Công suất sưởi điện : 25 kW
5.2.2/ Lưu lượng không khí qua mỗi dàn
Q0TB Q 3
VKK = 0TB , m /s
(h1 h2 ) C P t
Trong đó:
0
: khốI lượng riêng của không khí ở t = -35 C
3
= 1,48 kg/m
Cp : nhiệt dung riêng của không khí , kJ/kg.K
Cp = 1,013 kJ/kg.K
t = 9K
Q0TB = 103249,71 W = 103,24971 kW
Thay vào ta có :
103,24971
VKK = = 7,652 m3/s
1,48 x1,013x9
nguon tai.lieu . vn