55 trang 136 lượt tải

Bài tập lớn môn Kỹ thuật lạnh bài số 02 | Đại học Xây dựng Hà Nội

272

Bài tập lớn môn Kỹ thuật lạnh bài số 02 của Đại học Xây dựng Hà Nội với những kiến thức và thông tin bổ ích giúp sinh viên tham khảo, ôn luyện và phục vụ nhu cầu học tập của mình cụ thể là có định hướng ôn tập, nắm vững kiến thức môn học và làm bài tốt trong những bài kiểm tra, bài tiểu luận, bài tập kết thúc học phần, từ đó học tập tốt và có kết quả cao cũng như có thể vận dụng tốt những kiến thức mình đã học vào thực tiễn cuộc sống. Mời bạn đọc đón xem!

Môn: Kỹ thuật lạnh (64HKC) 7 tài liệu

Trường: Đại học Xây Dựng Hà Nội 475 tài liệu

Tác giả:

Profile

Tiến Dũng

1 năm trước
Danh sách Quiz
/55
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
BỘ MÔN VI KHÍ HẬU – MTXD
MÔN HỌC: KĨ THUẬT LẠNH
BÀI TẬP LỚN
KỸ THUẬT LẠNH
Họ tên:
NGUYỄN KIỀU TRANG
Lớp:
65
HKC
1
MSSV:
203065
GVHD : Nguyễn Văn Hùng
BTL-KTL-N
1
lOMoARcPSD|36625228
MỤC LỤC
I. CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN...............................................................4
1.1. Nhiệt độ và độ ẩm...........................................................................................4
1.2. Thông số kích thước kho lạnh.........................................................................4
1.3. Chọn vật phẩm và các thông số tương ứng....................................................5
1.4. Thể tích chất tải............................................................................................5
II. TÍNH TOÁN CHIỀU DÀY CÁCH NHIỆT................................................6
2.1. Chọn kết cấu cách nhiệt và cách ẩm..............................................................6
2.2. Tính chiều dày cách nhiệt kết cấu bao che.....................................................9
2.3. Kiểm tra đọng sương trên bề mặt kết cấu.....................................................12
2.4. Kiểm tra đọng ẩm trong lòng kết cấu...........................................................12
a. Đối với tường ngoài.........................................................................................13
b. Kiểm tra đọng ẩm đối với mái..........................................................................16 III.
TÍNH NHIỆT CHO KHO LẠNH..............................................................19
3.1. Tính toán tải trọng lạnh................................................................................19
3.1.1. Tính tổn thất lạnh do truyền qua kết cấu bao che.........................................19
3.1.2. Tính tổn thất lạnh để bảo quản vật phẩm......................................................22
3.1.3. Lượng lạnh mất mát do thông gió.................................................................24
3.1.4. Tính tổn thất lạnh mất mát do quá trnh vân hàn ........................................24
3.2. Tổng kết dòng nhiệt tải của thiết bị và máy nén...........................................26
IV. CHỌN PHƯƠNG ÁN, TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN 26
4.1. Chọn phương án...........................................................................................26
4.2. Tính toán chu trnh và chọn thiết bị..............................................................26
4.2.1. Chọn các thông số và chế độ làm việc..........................................................26
4.2.2. Tính toán chu trnh.......................................................................................27
lOMoARcPSD|36625228
4.2.3. Chọn máy nén...............................................................................................31
a) Cơ sở lựa chọn..............................................................................................31
V. TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ...................................................................33
5.1. Thiết bị ngưng tụ..........................................................................................33
5.2. Thiết bị bay hơi............................................................................................34
5.3. Tính chọn tháp giải nhiệt..............................................................................37
5.4. Tính chọn thiết bị hồi nhiệt...........................................................................39 VI.
TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ..........................................................40 6.1.
TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BÌNH CHỨA CAO ÁP......................................40
6.2. Tính chọn bơm máy cho hệ thống.................................................................41
6.3. Tính chọn thiết bị phin lọc............................................................................42
6.4. Các loại van.................................................................................................43
VII. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN ĐƯỜNG ỐNG...............................................43
7.1. Tính chọn đường ống dẫn môi chất lạnh......................................................43
1. Tính toán chọn đường ống đẩy.....................................................................44
2. Tính toán chọn đường ống hút......................................................................46 3.
Tính chọn đường ống dẫn nước làm mát thiết bị ngưng tụ...........................48
lOMoARcPSD|36625228
THUYẾT MINH BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT LẠNH
Tính toán, thiết kế hệ thống làm lạnh phục vụ cho một kho lạnh bảo quản
I. CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
I.1. Nhiệt độ và độ ẩm
• Nhiệt độ ngoài trời tính toán : t
N
= (1- x).t
tb
max
+x.t
max
= 34,6
Nguồn tài liệu tham khảo: 02:2009/BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia số liệu điều kiện
tự nhiên dùng trong xây dựng
Địa điểm xây dựng tại Hải Phòng nên theo QCVN 02:2009/BXD ta lấy thông số nhiệt độ
theo trạm Phù Liễn ( Hải Phòng
• Nhiệt độ trung bình cực đại của tháng cao nhất (tháng 6, 7) : t
tb
max
= 32.1°C (bảng
2.3)
• Nhiệt độ cực đại tuyệt đối (tháng 6, 7) : t
max
= 38,5 C (bảng 2.5) x : hệ số an toàn
quyết định đến thời gian bảo đảm chế nhiệt phòng dưới tác động của sự biến đổi
không khí ngoài nhà. Lấy x = (0 - 0.4) = 0,4
• Độ ẩm trung bình của tháng nóng nhất (tháng 6, 7) : φ = 85,8 (bảng 2.10)
13
ĐỘ ẨM TRUNG BÌNH LÚC 13H CỦA THÁNG NÓNG NHẤT: φtb = 77% (BẢNG
2.13)
Nhiệt độ không khí tính toán bên trong phòng máy:
t
T
pm
= t
N
TG
+ (1 – 3)
o
C = 32,1 + 1,9 = 34
o
C
và t
T
pm
35
o
C
Trong đó
- t
T
pm
: Nhiệt độ tính toán bên trong phòng máy (
o
C)
- t
N
TG
: Nhiệt độ tính toán của không khi ngoài trời lấy theo hướng dẫn tính toán tổ
chức thông gió (
o
C)
lOMoARcPSD|36625228
X
Diện tích các cửa: Cửa ngoài và cửa trong bằng nhau:
F
C
ng
= F
C
tr
=2,2 2,8= 6,16 (m2)
Để tránh tổn thất nhiệt do bức xạ mặt trời chiếu trực tiếp vào phòng lạnh làm tiêu tốn thêm
công suất lạnh, ta chọn vị trí đặt phòng máy ở sát tường hướng Tây của kho lạnh
1.3. Chọn vật phẩm và các thông số tương ứng
Bảng 1.2. Các thông số của vật phẩm đã chọn
Thông số nhiệt độ bảo quản, độ ẩm và thời gian bảo quản tra trong Bảng 1.2 và 1.4 - trong “
Hướng dẫn thiết kế HTL – Nguyễn Đức Lợi ”
1.4. Thể tích chất tải
V = F
hi
h (m
3
).
Trong đó :
I.2.Thông số kích thước kho lạnh
Bản
g
1.1.
Diệ
n
tích
các
phò
ngX
Phòng lạnh
Chiều dài (m)
Chiều rộng (m)
Chiều cao (m)
Diện tích (m
2
)
Stt
1
Phòng lạnh
28
20
6
3360
STT
Phòng lạnh
Sản phẩm
Nhiệt độ bảo
quản (
o
C)
Độ ẩm
Thời gian bảo
quản
1
Phòng 1
Thịt lợn ướp lạnh
0
80:85
12:18
tháng
lOMoARcPSD|36625228
- h : chiều cao chất tải (m) h = 6 – 0.9 = 5.1 (m)
( 0.9m là chiều cao của dàn lạnh, lớp cách nhiệt và khoảng không gian cần thiết để không
khí lưu thông và đỡ chất hàng )
- F
hi
: diện tích chất tải hữu ích. F
hi
=
F
F
XD
= 0,8 x 560 = 448
F
XD
: diện tích XD của kho bao gồm diện tích chất tải và toàn bộ diện tích còn lại
F
: hệ số sử dụng diện tích cho vật phẩm bảo quản.
F
< 1, giá trị phụ thuộc vào diện tích các phòng
Phòng lạnh có 100 < F < 400 (m
2
) nên ta chọn
F
=0.85 (Theo bảng 2-5 trong “Hướng dẫn
thiết kế HTL – Nguyễn Đức Lợi”)
Phòng Diện tích Hệ số sử dụngF Diện tích chấtF hi Chiều caochất tải h Thể tích chất3). lạnh
FXD (m2) diện tích tải hữu ích ( m2) (m) tải V(m
1 560 0,85 448 5.1 2284,8
Bảng 1.3. Tính toán thể tích chất tải (m
3
).
1.5. Dung tích kho
E=g
v
V ( tấn ) = 0,45 x 2284,8 = 1028,16 tấn
Trong đó :
- E : dung tích kho (tấn).
- V : thể tích chất tải của kho (m
3
).
- g
v
: tiêu chuẩn chất tải (tấn/m
3
) không hoặc có kể đến bao bì tùy theo loại mặt hàng
– thông số tra “ Bảng 2.4 trang 32 Hướng dẫn thiết kế HTL – Nguyễn Đức Lợi”
lOMoARcPSD|36625228
II. TÍNH TOÁN CHIỀU DÀY CÁCH NHIỆT
Khi tính toán chiều dày cách nhiệt cho các kết cấu của kho cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Đảm bảo được độ bền lâu dài.
- Chống được ẩm đọng lại trong lòng kết cấu.- Tránh được đọng sương trên bề mặt
kết cấu.
- Đảm bảo quy tắc phòng cháy nổ, an toàn cho người, hàng bảo quản.
- Thuận tiện cho việc bóc dỡ hàng cơ giới.
- Đảm bảo tối ưu về kinh tế.
II.1. Chọn kết cấu cách nhiệt và cách ẩm
Kết cấu và các thông số lựa chọn tương ứng ( , , ) được thể hiện trong bảng 2.1
Trong đó :
- : độ dày lớp kết cấu (m).
- : hệ số truyền nhiệt của lớp kết cấu (W/m.K). - : hệ số
khuyếch tán ẩm của vật liệu (g/ m.h.MPa)
n
i
R =
i
i (m
2
.K/W) Lớp
cách nhiệt chọn là polystirol.
Các số liệu , tra theo bảng 3.1 và 3.2 trang 81, 83 sách “Hướng dẫn thiết kế hệ thống
lạnh – Nguyễn Đức Lợi”; phụ lục 2 _Trang 377 ÷ 379 _ sách ‘‘ Kĩ thuật Thông
gió_GS.Trần Ngọc Chấn’’ và phụ lục VII_sách “Các giải pháp kiến trúc khí hậu Việt
Nam’’.
lOMoARcPSD|36625228
Bảng 2.1 Kết cấu và thông số lựa chọn kết cấu
Kết cấu
δ
)
(
m
(
W/m.
K)
(
g/mh.
MPa)
R(m
2
.K/W)
)
(
Chưa kể lớp cách nhiệt
Tường ngoài
1
.Vữa xi măng
trát
0.9
0.015
90
0.33
2
.Gạch tường
0.22
0.82
105
3
.Vữa trát xi
măng
90
0.01
0.9
.Bitum cách
4
ẩm
0.003
0.18
0.86
5
.Lớp
cách
nhiệt polystirol
_
0.047
7.5
6
.Vữa thường
có lưới thép
0.02
0.9
98
Tường trong
lOMoARcPSD|36625228
lOMoARcPSD|36625228
II.2. Tính chiều dày cách nhiệt kết cấu bao che Chiều
dày cách nhiệt cho tường và mái:
Chiều dày lớp cách nhiệt :
1 1
n
i
1
cn cn Khl 1 1 i 2 (m)
lOMoARcPSD|36625228
Trong đó :
cn
: chiều dày lớp cách nhiệt yêu cầu (m).
cn
: Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt (W/m K).
i
: chiều dày lớp vật liệu thứ i (m).
i
: hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i (W/m K).
: Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của bề mặt ngoài và trong (W/m
2
.
o
K) – thông số tra
bảng 3.7 trang 86 “Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi” K
hl
: hệ số
truyền nhiệt hợp lý của toàn bộ kết cấu (W/m
2
.
o
K).
Từ nhiệt độ phòng tra ra K
hl
K
hl
: được tính toán dựa vào độ chênh nhiệt độ
∆t = (t
N
- t
T
) × Ψ
Ψ: hệ số kể đến ảnh hưởng của kết cấu bao che. (Tra bảng 3.7_SGT Thông gió)
Dựa vào bảng sau:
Bảng 2.2: Sự phụ thuộc của K
hl
vào ∆t
∆t (°C) 50 ÷ 35 35 ÷ 30 30 ÷ 25 25 ÷ 20 20 ÷ 15 15 ÷ 10 < 10
K
hl
(W/m
2
.K) 0,23 ÷0,35 0,41 0,49 0,58 0,63 0,72 0,78
Bảng 2.3. Xác định K
hl
cho tường và mái của các phòng lạnh
lOMoARcPSD|36625228
lOMoARcPSD|36625228
=
Kth 1 i 0 ii cncn 2
(W/m2.K).
Dựa vào công thức tính toán ta đi xác định chiều dày cách nhiệt và hệ số truyền nhiệt thực cho
các phòng lạnh và cửa như sau:
(Lưu ý chọn chiều dày cách nhiệt bao giờ cũng phải bằng hoặc lớn hơn chiều dày tính toán
được .Nếu sử dụng tấm polystirol th nên chọn chiều dày cách nhiệt theo bội số của chiều dày
cách nhiệt cơ bản 0,05;0,10;0,15;0,20;0,25 m.
Bảng 2.4.Tính toán chiều dày cách nhiệt và hệ số truyền nhiệt thực của KCBC
Đối với nền:
Chiều dày cách nhiệt cho nền được tính theo công thức: cnnen
cn (Khlnen i 1 iicncn ) (m)
1 n
Nhận xét: K
hl
của các lớp kết cấu ≥ K
thực
nên chọn chiều dày lớp cách nhiệt như sau:
Từ đây, ta có bảng chọn chiều dày lớp vật liệu cách nhiệt trong kết cấu là:
Bảng 2.5. Chiều dày cách nhiệt cho kết cấu.
lOMoARcPSD|36625228
=
II.3. Kiểm tra đọng sương trên bề mặt kết cấu
Tiến hành kiểm tra như sau: chọn kết cấu bề mặt tường nguy hiểm nhất để kiểm tra, nếu đảm bảo an
toàn thì các mặt tường khác cũng an toàn.
Để tránh đọng sương trên bề mặt kết cấu cần đảm bảo :
Kth 0.95 tN ts Ks
tN tp Trong đó:
K
s
: hệ số truyền nhiệt của kết cấu khi sảy ra hiện tượng đọng sương
: hệ số trao đổi nhiệt ở bề mặt có nhiệt độ cao hơn
0,95 : hệ số an toàn
t
N
: nhiệt
độ ngoài ; t
N
= 34,6
o
C
t
P
: nhiệt
độ bảo quản lạnh
t
S
: nhiệt độ
điểm sương
Từ các thông số t
N
= 34,6
o
C , φ = 85,8 , dựa vào biểu đồ i-d ta xác định được t
s
=
30
o
C Kiểm
tra đọng sương đối với phòng lạnh 1 :
• Tường ngoàik
S
= 0,9523,3 x = 2,94 (W/m
2
.K )
• Mái
STT
Kết cấu
chon
cn
(
m
)
th
K
1
Tường ngoài
0
,
1
0,383
2
Tường ngăn giữa phòng lạnh và phòng đệm,
phòng máy
0
,
1
0,383
3
Mái
0
,
1
0,292
4
Cửa
0
,
15
0
,
3
5
Nền
0
,
1
0,383
lOMoARcPSD|36625228
=
Ta có kStường > kthuctường = 0,383
ksmái > kthucmái = 0,293
Như vậy trên bề mặt kết cấu tường ngoài và mái không có hiện tượng đọng sương. Đạt yêu cầu.
II.4. Kiểm tra đọng ẩm trong lòng kết cấu
Điều kiện để ẩm không đọng lại làm ướt cơ cấu cách nhiệt là áp suất riêng phần hơi nước
thực tế luôn luôn phải nhỏ hơn phân áp suất bão hòa hơi nước ở mọi điểm trong cơ cấu cách
nhiệt:
p
x
p
hmax
Nghĩa là đường p
x
không được cắt p
hmax
mà mà phải luôn nằm phía dưới đường p
hmax
. Đường
áp suất riêng phần hơi nước p
x
và đường phân áp suất bão hòa p
hmax
có thể xác định được nhờ
trường nhiệt độ ổn định trong vách cách nhiệt. Trường nhiệt độ trong vách được xác định từ
nhiệt độ của các lớp vách nhờ các biểu thức xác định mật độ dòng nhiệt khác nhau:
t i t f
i
tw q
= Kth i
Kiểm tra đọng sương đọng ẩm bên trong kết cấu của tường bao và mái ở phòng có nhiệt độ
thấp nhất là t
t
= 0
0
C.
a. Đối với tường ngoài q = Kth t =Kth (t f
1 t f 2 ) (W/m2)
= 0,383 x ( 34,6 – 0 ) = 13,3 (W/m2)
Nhiệt độ các dòng nhiệt truyền qua các lớp vách:
q
t
q =
n
(t
f
1
t
1
)
→
1
t
f
1
n
= 34,6 - = 34
0
C
q 1
t2 t1
→
1
= 34 - = 33,7
0
C
lOMoARcPSD|36625228
=
Tương tự ta có :
q 2
t3 t2
2 = 33,7 - = 30,1
0
C
q 3
t4 t3
3 = 30,1 - = 29,2
0
C
q 4
t5 t4
4 = 29,2 - = 28,9
0
C
q 5
t6 t5
5
= 28,9 - = 0,6
0
C
q 6
t7 t6
6
= 0,6 - = 0,3
0
C
Dựa vào các giá trị nhiết độ vừa tính toán để xác định áp suất hơi bão hòa tại các điểm trên kết
cấu của tường ngoài. (Tra đồ thị i_d ) ta có :
Bảng 2.6.Áp suất hơi bão hòa tại các điểm trên kết cấu tường bao
Tính toán phân áp suất thực của hơi nước:
Dòng hơi ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che:
Lớp kết cấu
1
2
3
4
5
6
7
Nhiệt độ bề mặt
(
0
C )
7
30
,
1
29
,
2
,
9
0
,
6
0
,
3
34
33
,
28
Áp suất : P
hmax
)
(
Pa
5323
5235
4270
4054
638
624
3985
lOMoARcPSD|36625228
=
Trong đó:
P
h1
và P
h2
là phân áp suất hơi của không khí ngoài và trong phòng.
H là trở kháng thấm hơi qua kết cấu bao che, .
Với: là chiều dày của lớp vật liệu thứ i là hệ số xuyên ẩm (Bảng
3.2 trang 83 Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh)
Ta có:
4238,9 (Pa)
(Pa)
i
H =
i
= (m
2
.h.MPa/g)
(g/m
2
.h)
Phân áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt :
(Pa)
Tương tự như trên ta tính được phân áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt khác theo công
thức:
Sau đây ta có bảng thông kê áp suất hực của hơi nước trên các bề mặt kết cấu:
Bảng 2.7: Phân áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt kết cấu tường bao
lOMoARcPSD|36625228
=
Từ bảng tính toán trên ta có bảng so sánh các giá trị áp suất trên các bề mặt của vách : Bảng
2.8 : So sánh các giá trị áp suất hơi nước bão hòa và hơi nước thực
trên các bề mặt vách của tường bao
Từ bảng so sánh trên ta thấy áp suất của các lớp p
xi
< p
hmax i
không có hiện tượng đọng sương
trong lòng kết cấu.
b. Kiểm tra đọng ẩm đối với mái
- Đối với mái ta cũng tính hoàn toàn tương tự như đối với tường.
=> Mật độ dòng nhiệt qua kết cấu là:
q = K
th
×∆t = K
th
× (t
f1
-t
f2
) = 0,292 × (34,6 – 0) = 10,1 (W/m
2
)
- Sau đó ta đi xác định nhiệt độ các dòng nhiệt truyền qua các lớp vách : q
STT
Lớp kết cấu
P
xi
(Pa)
P
hmax
(Pa)
4206,4
1
1
5324
4173,5
2
2
5236
3765
3
3
4295
3743,6
4
4
4270
3063
5
5
4197
STT
Lớp kết cấu
P
xi
(Pa)
P
hmax
(Pa)
6
6
463
681
7
7
419,7
666
lOMoARcPSD|36625228
=
q = ∝
n
× (t
f1
-t
1
) => t
1
= t
f1
-
n
t
1
= 34,6 - = 34,2
0
C
0
C
Tương tự ta có :
q×δ
2
t
3
= t
2
-
λ
2
= 33,9 - = 33,8
0
C q×δ
3
t
4
= t
3
-
λ
3
= 33,8 - = 33,5
0
C q×δ
4
t
5
= t
4
-
λ
4
= 33,5 - = 33,4
0
C
q×δ
5
t
6
= t
5
-
λ
5
= 33,4 - = 32,8
0
C q×δ
6
t
7
= t
6
-
λ
6
= 32,8 - = 25,9
0
C
t
8
= t
7
- = 25,9 - = 25,4
0
C t
9
= t
9
- = 25,3 - = 25,1
0
C t
10
= t
10
- =
25,1 - = 3,6
0
C t
11
= t
11
- = 3,6 -
= 3,3
0
C
Dựa vào các giá trị nhiệt độ vừa tính toán để xác định áp suất hơi bão hòa tại các điểm trên kết
cấu của tường ngoài.
(Tra đồ thị i_d trên phần mềm http://www.flycarpet.net/en/psyonline ) ta có :
lOMoARcPSD|36625228
=
Bảng 2.9 : Áp suất hơi bão hòa tại các điểm trên kết cấu mái nhà
* Tính toán phân áp suất thực của hơi nước:
- Dòng hơi ẩm thấu qua kết cấu bao che:
Trong đó:
+P
h1
và P
h2
là phân áp suất hơi của không khí ngoài và trong phòng.
+H là trở kháng thấm hơi qua kết cấu bao che, .
Với: là chiều dày của lớp vật liệu thứ i
là hệ số xuyên ẩm (Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – bảng 3.2 – trang 83 ) Ta
có: 4238,9 (Pa)
(Pa)
= 0,0204 (m
2
.h.MPa/g )
183 (g/m
2
.h)
Phân áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt :
4204 (Pa)
Tương tự như dòng nhiệt ta cũng tính được dòng hơi ẩm . Từ đó xác định được các phân áp suất
thực của hơi nước trên bề mặt theo công thức:
lOMoARcPSD|36625228
=
Bảng 2.10 : Phân áp suất thực của hơi nước trên bề mặt kết cấu mái nhà
Từ các bảng đã được tra và tính toán ở trên ta lập bảng so sánh phân áp suất bão hòa và phân áp
suất thực của hơi nước trên bề mặt kết cấu như bảng sau:
Bảng 2.11: So sánh áp suất hơi nước bão hòa và hơi nước thực trên các bề mặt vách của
mái nhà:
11
11
470,4
774
lOMoARcPSD|36625228
=
Trong lúc tính toán có thay đổi bề dày lớp 6 ( lớp xỉ tạo độ dốc ) từ 0,2 xuống 0,15 để đạt yêu
cầu về đọng sương đọng ẩm trong lòng kết cấu. Do nếu để bề dày như cũ P
xi
P
hmax
.
Từ bảng so sánh trên ta thấy áp suất của các lớp p
xi
< p
hmax i
không có hiện tượng đọng
sương trong lòng kết cấu.
III. TÍNH NHIỆT CHO KHO LẠNH
Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q được xác định bằng biểu thức:
(W)
: dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh
: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra trong quá trình xử lý lạnh
: dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh
: dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh
: dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp ( thở ) – kho lạnh bảo quản rau quả , hoa
quả
III.1. Tính toán tải trọng lạnh
III.1.1. Tính tổn thất lạnh do truyền qua kết cấu bao che
a. Tính tổng tổn thất lạnh do truyền qua kết cấu tường và máiCông thức tính:
Q
BC
= K
thực
F t (W) Trong
đó :
F: Diện tích bề mặt của từng kết cấu bao che, m
2
t : Độ chênh nhiệt độ giữa bên trong và ngoài nhà,
o
C
t = (t
n
– t
p
)
K
thực
: Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu, W/m
2
.K
: Hệ số kể đến vị trí của kết cấu bao che
• Kho một tầng được xây dựng tại Hải Phòng , chiều cao từ nền đến mép dưới trần: H
= 5,1 m.
• Tường bao ngoài: 220 mm
• Tường ngăn giữa các kho: 110mm
Từ đó ta có bảng thống kê tổn thất lạnh như sau
lOMoARcPSD|36625228
=
Bảng 3.1: Tính tổng tổn thất lạnh do truyền qua kết cấu tường và mái
b. Tính tổng tổn thất lạnh do truyền qua kết cấu nền
lOMoARcPSD|36625228
=
Do hệ số cách nhiệt λ =0.047 < 1.163 nên nền của kho lạnh là nền cách nhiệt
+ Lượng lạnh mất mát qua nền được xác định như sau:
4
QNen (tN tp ) Ki0CN Fi m
i
1
(W)
+
K
i
0
CN
: Là hệ số truyền nhiệt của dải nền thứ i, (Tính cho VL không cách nhiệt):
K
10
CN
= 0.45 (W/m
2
.K)
K
20
CN
= 0.23 (W/m
2
.K)
K
30
CN
= 0.12 (W/m
2
.K)
K
40
CN
= 0.07 (W/m
2
.K)
+ m: Hệ số hiệu chỉnh kể đến cách nhiệt của nền
1 1
m 0.24
1 1.25 i n1
ii cncn
1 1.25 0.47 0.0470.1
+
K
iCN
: Là hệ số truyền nhiệt của dải nền thứ i (Tính cho vật liệu có cách nhiệt)
+ F
i
: Diện tích thuộc dải nền thứ i, m
2
.
Bảng 3.2: Tính tổng tổn thất lạnh qua nền của các phòng lạnh.
Bảng 3.2: Tính tổng tổn thất lạnh qua nền của các phòng lạnh.
lOMoARcPSD|36625228
=
c. Tính tổng tổn thất lạnh mất mát để khử bức xạ mặt trời Công
thức xác định:
QBX = Kthực × Fbx × ∆tbx (W)
Trong đó:
K
thực
: Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che; (W/m
2
.°K)
F
bx
: Diện tích của kết cấu chịu ảnh hưởng của bức xạ mặt trời; (m
2
)
(Với mỗi phòng lạnh người ta chỉ tính dòng nhiệt do bức xạ mặt trời qua mái và một bức
tường nào đó có có tổn thất bức xạ lớn nhất _ví dụ có hiệu nhiệt độ dư lớn nhất hoặc có diện
tích lớn nhất_Trang 108_ Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh –Nguyễn Đức Lợi)
∆t
bx
: Hiệu nhiêt độ dư, đặc trưng cho ảnh hưởng của bức xạ mặ t trời vào mùa h, (°C)
(∆t
bx
Tra bảng 4-1_Trang 108_ Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh –Nguyễn Đức Lợi)
Mái: Làm vât liệu có màu sáng nên ta lấy ∆
bx
= 16 (°C)
Tường: Bên ngoài quét vôi trắng, địa điểm xây dựng là Hải Phòng
Từ đó ta có bảng thống kê tổn thất lạnh mất mát để khử bức xạ măt trời.
Bảng 3.3: Tính tổn thất lạnh mất mát để khử bức xạ măt trời.
d) Tổng tổn thất lạnh truyền qua kết cấu bao che
Bảng 3.4 :Tổng tổn thất nhiệt do kết cấu bao che
Phòng
Kết cấu
K
thực
(
W/m
2
.°K)
F
bx
(
m
2
)
∆t
bx
(
)
°C
BX
Q
(
W
)
0,292
560
2616,3
Lạnh
Mái
16
120
321,7
Hướng Đông
0,383
7
lOMoARcPSD|36625228
=
III.1.2. Tính tổn thất lạnh để bảo quản vật phẩm
= Q
vp
+ Q
bb
(W)
a. Lượng lạnh mất mát để hạ nhiệt độ vật phẩm (Q
vp
)
Q
VP
1000 Mvp h
đ
h
c
1000
24 3600 (W)
Trong đó:
M
vp
: Lượng vật phẩm bảo quản trong 1 ngày đêm, (tấn/ngày).
h
đ
, h
c
: Entanpy của vật phẩm ở trạng thái đầu và cuối, (kJ/Kg).
(Bảng 4.2 – Trang 110 – Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi)
Thường thì: t
đ
= t
N
– (58)=28; t
c
= t
T
Xác định
M
VP
:
Đối với thực phẩm: (thường lấy theo dung tích của kho, E)
Với: E < 200 tấn→ M
vp
= 8 % E (tấn/ngày).
E > 200 tấn→ M
vp
= 6 % E (tấn/ngày).
Do đó: Đối với phòng lạnh 1 và phòng lạnh 2 ta lấy M
vp
= 6 % E (tấn/ngày) Vậy
ta có bảng sau:
b. Lượng lạnh mất mát để hạ nhiệt độ bao b (Q
bb
) 1000 Q
bb
1000 M
bb
C
bb
t
d
t
c
24 3600 (W
)
Trong đó:
Phòng
Q
truyền nhiệt qua tường, mái
(
W
)
Q
truyền nhiệt qua nền
(
W
)
Q
bức xạ
(
W
)
W
)
(
1178,4
2938
Lạnh
13259,1
17375,5
Bảng 3.5: Dòng nhiệt do vật phẩm tỏa ra
vp
Q
Phòng
Vật
phẩm
E
(
tấn
)
M
vp
(
tấn/ngày
)
t
đ
(
o
C)
h
đ
(
kJ/kg
)
t
c
(
o
C)
h
c
(
kJ/kg
)
Q
vp
(W)
Lạnh
Thịt
lợn
61
,
6
28
296,16
0
211,8
60233
1028,16
lOMoARcPSD|36625228
=
- M
bb
: Khối lượng của bao bì, tấn/ngày
- C
bb
: Tỷ nhiệt của bao bì (kJ/kg.
o
K)
- : hệ số chuyển đổi từ t/24h sang kg/s
- t
đ
, t
c
: Nhiệt độ của bao bì trước và sau khi hạ nhiệt độ,
o
K
Thường lấy: t
đ
= t
N
, t
c
= t
T
+ Đối với phòng 1 ta bảo quản thịt nên bao bì bảo quản là bao bì kim loại:
C
bb
= 0,45 (kJ/kg.K) ;
Lấy khối lượng bao bì m
bb
lấy bằng 30% khối lượng hàng nhập kho hay:
M
bb
= 30% M
vp
(tấn/ngày)
+ Đối với phòng lạnh 2 bảo nước giải khát nên bao bì là thủy tinh:
C
bb
= 0,835(kJ/kg.K) ;
Ta lấy khối lượng bao bì m
bb
:
M
bb
= 100% M
vp
(tấn/ngày)
(Nhiệt dung riêng của bao b C
bb
tra Trang 113 – Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh - Nguyễn
Đức Lợi).
c, Tổng tổn thất lạnh để bảo quản vật phẩm:
Bảng 3.7 : Tổng tổn thất lạnh để bảo quản vật phẩm
III.1.3. Lượng lạnh mất mát do thông gió Q3 1000 a
V kk h h1 2
24 3600 (W)
Trong đó :
- a: bội số tuần hoàn (số lần trao đổi không khí/một ngày đêm, lấy bằng lần/24h) - V:
thể tích buồng bảo quản cần thông gió, .
Bảng 3.6. Dòng nhiệt do bao b tỏa ra Q
bb
Phòng
Vật
phẩm
M
vp
(
tấn/ngày
)
Loại
bao
bì
C
bb
(
kJ/kg.K
)
M
bb
(
tấn/ngày
)
t
1
(
o
C)
t
2
(
o
C)
Q
bb
(
W
)
Lạnh
Thịt
lợn
61
,
6
Kim
loại
0
45
18
,
48
34
,
6
0
3330,2
,
Phòng
Q
vp
(W)
Q
bb
(W)
Q
2
(
W
)
Lạnh
60233
3330,2
63563,2
lOMoARcPSD|36625228
=
-
kk
: khối lượng riêng của không khí.
- entanpi của không khí ngoài và trong buồng, kJ/kg.
Do chỉ có phòng bảo quản thịt mới sử dụng thông gió nên ta có bảng sau:
Bảng 3.8 : Lượng lạnh mất mát do thông gió
III.1.4. Tính tổn thất lạnh mất mát do quá trnh vân hàn
a) Dòng nhiêt do chiếu sáng buồng
Q
CS
= A × F ; (W)
Trong đó:
- F: Diên tích buồng ; (
2
)
- A: Nhiêt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1
2
diên tích buồng hay diệ n tích nền, (W/
2
).
Buồng bảo quản: A = 1.2 (W/m
2
); Buồng chế biến: A = 4.5(W/m
2
) Bảng
3.9: Dòng nhiêt do chiếu sáng các phòng lạn .
b) Dòng nhiêt do người tỏa rạ
Q
N
= 350 × n (W)
- n: Số người làm viêc trong phòng lạnh (Phụ thuộ c vào diệ n tích
phòng lạnh) F < 200 m
2
thì n = 2 ÷ 3 người.
F > 200 m
2
thì n = 3 ÷ 4 người.
350 (W/người).: Nhiêt lượng do một người thải ra khi làm công việc nặng nhọc.
ST
T
Phòng
a
V
m
(
3
)
ρ
kk
t
1
(
°C
)
φ
1
(
%
)
h
1
(
kJ/kg
)
t
2
(
°C
φ
2
(
%
)
h
2
(
kJ/kg
)
Q
3
(
W
)
)
0
1
Lạnh
10
2284,8
1
,
15
34
,
6
77
104,7
85
8
,
05
29392,3
STT
Phòng
F
(
m
2
)
A
(
W/m
2
)
Q
CS
(
W
)
560
672
1
Lạnh
1.2
lOMoARcPSD|36625228
=
Bảng 3.10: Dòng nhiêt do người tỏa ra.
c) Dòng nhiêt do các động cơ điệ
Q
ĐC
= 1000 × N × ; (W) Trong
đó:
- N: Công suất của đông cơ điệ n (kW) - được lấy theo thiết kế lắp đặ t. Khi không có
số liệu cụ
thể :
Phòng bảo quản lạnh: N = 1 ÷ 4 (kW).
Phòng gia lạnh: N = 3 ÷ 8 (kW).
Phòng kết đông: N = 8 ÷16 (kW).
(Phòng có diên tích nhỏ lấy giá trị nhỏ, lớn lấy giá trị lớn)
- 1000: Hê số chuyển đổi từ (kW) sang (W)
- : hiệu suất của động cơ
Bảng 3.11: Dòng nhiêt sinh ra do các động cơ.
d) Dòng nhiêt khi mở cửạ
Q
MC
= B × F (W)
Trong đó:
- B: Dòng nhiêt riêng khi mở cửa; (W/
2
).
(Dòng nhiêt B phụ thuôc vào diệ n tích buồng và chiều cao buồng
_Tra bảng 4-4Trang 117_
Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh –Nguyễn Đức Lợi).
STT
Phòng
F
(
m
2
)
n
(
người
)
Q
N
(
W
)
560
2240
1
Lạnh
4
Phòng
STT
F
(
m
2
)
N
(
kW
)
Q
ĐC
(
W
)
560
2016
1
Lạnh
4
0
,
9
lOMoARcPSD|36625228
=
- F: Diên tích phòng lạnh; (
2
)
Bảng 3.12: Dòng nhiêt sinh ra khi mở cửa.
e) Tổng tổn thất lạnh mất mát do quá trnh vân hành Q
4
Bảng 3.13. Tổng tổn thất nhiệt do vận hành
III.2. Tổng kết dòng nhiệt tải của thiết bị và máy nén
QVH = QCS + QNgười + QĐC + QMC
QTB = QBQ + QBC + QVH
QMN = QBQ + QBC + 0,75QVH
Bảng 3.14: Tổng kết nhiệt tải của thiết bị và máy nén (W)
IV. CHỌN PHƯƠNG ÁN, TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN
4.1. Chọn phương án
Chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp : tác nhân lạnh đi bên trong dàn lạnh, bốc hơi, làm lạnh
trực tiếp không khí trong phòng. Phương pháp này cho hiệu quả làm lạnh cao, thiết bị đơn
giản gọn nhẹ, phù hợp cho kho lạnh 1 tầng.
Chọn phương thức trao đổi nhiệt tại các dàn trao đổi nhiệt là đối lưu cưỡng bức.
Môi chất lạnh là R134A . Ta lựa chọn chu trình làm lạnh 1 cấp, 1 chế độ bay hơi có thiết
bị hồi nhiệt và máy nén dùng chung.
Để kinh tế ta sử dụng nước làm mát tuần hoàn, tức là bình ngưng có tháp giải nhiệt.
4.2. Tính toán chu trình và chọn thiết bị
4.2.1. Chọn các thông số và chế độ làm việc
a. Nhiệt độ sôi (t
o
) của môi chất lạnh
• Nhiệt độ sôi của MCL dùng trong tính toán thiết kế có thể lấy như sau:t
o
= t
p
–
Δt
o
Trong đó:
• t
p
là nhiệt độ phòng lạnh
oC
; t
p
= 0
0
C
STT
Phòng lạnh
F (m
2
)
B (h = 6 m)
Q
MC
(
W
)
560
6720
1
12
Phòng
lạnh
Q
CS
(W)
Q
N
(W)
Q
ĐC
Q
(W)
MC
(
W
)
Q
4
(
W
)
1
672
2240
2016
6720
11648
Phòng
Q
BC
(
W
)
Q
BQ
(
W
)
Q
VH
(
W
)
Q
TB
(
W
)
Q
MN
(
W
)
Phòng lạnh
11648
13259,1
63563,2
88470,3
85558,3
lOMoARcPSD|36625228
=
Δt
o
là hiệu nhiệt độ yêu cầu; Δt
o
= 8 ÷ 13
0
C
phòng lạnh : t
o
p
= 0 – 10 = - 10
0
C Nhiệt độ ngưng
tụ (t
k
)
tk tnra tk
Trong đó:
•
t
nra
: nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng; = + Δt
n
với Δt
n
= 2 ÷ 6 °C
• Δt
k
: hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu; Δt
k
= 3 ÷ 5
0
C; chọn Δt
k
= 3
0
C Vì
là sơ đồ cấp nước tuần hoàn nên ta có:
= = + (3 ÷ 4) °C = 30,8 + 3,2 = 34 °C
Với nhiệt độ tính toán ngoài môi trường là t
N
= 34,6
0
C và độ ẩm
n
= 77 %, tra trên biểu
đồ i – d của không khí ẩm ta có nhiệt độ ướt của không khí là: = 30,8 °C .
t
nra
= 34 + 3
= 37 °C
Vậy nhiệt độ ngưng tụ: t
k
= 37 + 3 = 40 °C.
b. Nhiệt độ hơi quá nhiệt hút về máy nén
tqn to tqn = - 10 + 15 = 5 °C
Trong đó:
t
o
: nhiệt độ sôi của MCL (
o
C)
Δt
qn
: độ quá nhiệt (10 ÷ 30 °C)
4.2.2. Tính toán chu trnh
Trước hết tính toán chu trình ta xác định các thông số tại các điểm nút của CT
Tra biểu đồ h- lgP của môi chất lạnh R22 ta có các thông số như bảng 4.1
Sơ đồ thiết bị nguyên lý làm việc và đồ thị lg (h-P)
lOMoARcPSD|36625228
=
Bảng 4.1: Các thông số tại các điểm nút của chu trnh
a) Xác định năng suất lạnh của máy nén (Q
o
)
Đối với kho lạnh Q
0
được xác định bằng công thức sau:
Q = 0 k× QMN = k×24× QMN
b z = = 107803,5 (W)
Trong đó:
•
Q
MN
: Tổng công suất nhiêt của máy nén với các phòng dùng chung
0
.
• k: Hệ số kể đến tổn thất năng lượng hệ thống
(Vì ta chọn là hê thống làm lạnh trực tiếp nên k = 1,05 ÷ 1,1. Chọn k = 1,05)
• b: Hê số kể đến thời gian làm việ c của máy nén trong ngày.
• z: Số giờ làm viêc của máy nén trong mộ t ngày đêm.
(Với Freon z =16÷20h → Chọn 20h)
b) Năng suất lạnh riêng khối lượng (q
o
) q
o
= h
1
– h
4
= 392 - 239 = 153 ( kJ/kg )
Trong đó: h
1
, h
4
là entanpi của các điểm trạng thái 1 và 4, (kJ/Kg).
c) Năng suất lạnh riêng thể tíchq
v
= = = 1390 (W) Trong đó:
-
q
o
: năng suất lạnh riêng, (kJ/Kg).
-
v
1,
: thể tích hơi hút về máy nén, (Kg/m3).
d) Năng suất khối lượng thực tế (Lượng môi chất qua máy nén) m
tt
= (kg/s)
Trong đó
Q
o
: Tổng công suất của máy nén,(kW).
q
o
: Công suất lạnh riêng, (kJ/Kg).
Điểm nút
1
1
’
2
3
3
’
4
t (
0
C )
-10
5
60
40
30
-10
Áp suất (MPa)
0
,
2
0
,
2
1
1
1
0
,
2
h ( kJ/kg )
392
405
435
252
239
239
Điểm nút
1
1
’
2
3
3
’
4
V(m
3
/kg)
0
,
1
0
,
11
0,023
0,0015
0,0015
0,026
lOMoARcPSD|36625228
=
e) Năng suất thể tích thực (V
hút
)
V
hút
= m
tt
x v
1’
= 0,7 0,11 = 0,077 (m
3
/s)
f) Hệ số cấp của máy nén.
i
.
w
Trong đó:
- : Hệ số đặc trưng cho các tổn thất của quá trình nén thực.
i
: Hệ số kể đến tổn thất do chết xi lanh, do tiết lưu và tổn thất do sự rò rỉ môi chất
-
từ khoang đẩy về khoang hút.
-
w
: Hệ số kể đến tổn thất do hơi hút về máy nén bị đốt nóng.
+) Xác định
i
.
m1
λ =i p - Δp0 0 - c × p + Δpk
k - p - Δp0 0 p0 p0
p0
p
o
: Tổn thất áp suất khoang hút (Mpa). .
p
k
: Tổn thất áp suất khoang đẩy(MPa). .
m 0.9 1.05lấy m=1,05 đối với môi chất Freon.
c: Tỉ số thể tích chết trong xi lanh.
V
ch
0.03 0.05 c
V
xl ta lấy c=0,05.
+) Xác định
w
.
T
0
273 + t
0
λ =
W
=
T
k
273 + t
k
to, tk- nhiệt độ bay hơi và ngưng tụ của môi chất.
lOMoARcPSD|36625228
=
g) Năng suất thể tích lý thuyết của máy nén.
h) Công nén đoạn nhiệt (N
s
)
N
s
= m.l = 0,7 30 = 21 (kW)
Trong đó:
- N
s
còn gọi là công nén lý thuyết, kW
- m : lưu lượng khối lượng qua máy nén, kg/s ;
- l : công nén riêng (kg/kJ), l = h
2
– h
1’
= 435 – 405 = 30 i) Công nén chỉ thị N
i
(
công nén thực ) Ns
Ni
i
= 25,3 (kW)
- N
s
: công nén đoạn nhiệt, kW
- η
i
: hiệu suất chỉ thị ; η
i
= λ
w
+ b.t
o
= 0,84 + 0,001 (-10) = 0,83
j) Công suất điện tiêu thụ (N
đ
)
N
i
Nđ = m td dc = 9,4 (kW)
- N
i
: công nén thực tế
- η
m
: hệ số kể đến tổn thất do ma sát các chi tiết trong máy nén, η
m
= 0,9
- η
tđ
: hệ số hiệu suất truyền động, η
tđ
= 0,95 (kiên kết đai truyền)
- η
đc
: hệ số hiệu suất động cơ, tùy từng loại máy η
đc
= 0,8÷0,95 ; chọn η
đc
=
0,85
k) Công suất động cơ lắp đặt (N
đc
)
N
đc
= k . N
đ
= 1,2 9,4 = 11,28 (kW) k : hệ số
dự trữ ; k = 1,1 ÷ 2,1 ; ta chọn k = 1,2
l) Hiệu suất lạnh của chu trnh (COP)
m) Hiệu suất exergi của chu trnh (ν)
n) Kiểm tra tỉ số nén
π = [12,13] nên ta chỉ cần dùng máy nén 1 cấp.
4.2.3. Chọn máy nén
a) Cơ sở lựa chọn
+ Có 2 phương pháp lựa chọn máy nén:
Phương pháp 1: chọn lựa máy nén theo thể tích hơi lý thuyết của máy.(V
LT
)
lOMoARcPSD|36625228
=
Dựa vào catalog chọn máy nén ta xác định được loại máy dự định chọn cho kho lạnh;
số lượng máy tính theo công thức: k×V
n= LT
V (máy nén)
LT
; với k là hệ số dự trữ (1,15 ÷
1,2) Số lượng máy nén n ≥ 2.
Sau đó ta đi kiểm tra công suất điện tiêu thụ của động cơ sao cho động cơ có khả năng
dự trữ (15 ÷ 20) %.
Phương pháp 2: chọn lựa máy nén theo công suất lạnh
Q
o
MN
.
Để chọn theo công suất lạnh; thì các giá trị t
0
, t
k
…phải ứng với chế độ làm việc của máy.
Tương tự như với việc chọn lựa máy theo thể tích hơi lý thuyết ta phải đi kiểm tra công
suất tiêu thụ của động cơ sao cho động cơ có khả năng dự trữ (15÷20) %.
+ Loại máy dự định chọn lựa:
Dự định chọn máy nén trục vít áp dụng cho kho lạnh có công suất vừa và lớn.Máy
có ít chi tiết chuyển động, khi làm việc ít ồn, bền vững và chống va đập thủy lực.
Ngoài ra nó còn có kích thước gọn, tốn ít diện tích. Hiện nay máy nén trục vít
được sử dụng rộng rãi.
b) Chọn máy nén ( chọn theo phương pháp 2 )
Ta chọn máy nén trục vít nửa kín của nhà sản xuất BITZER (CHLB ĐỨC) Các
thông số để lựa chọn máy nén là:
(kW)
(kW)
Phòng lạnh, : với môi chất lạnh R134A chọn máy với Model: HSK8551-80-40P có Q
= 120 kW ( với t
o
= -10 °C; t
k
= 40 °C). Ta chọn 2 máy nén với thông số như dưới,
một máy làm việc một máy dự phòng.
lOMoARcPSD|36625228
=
Kiểm tra dự trữ :
* Năng suất lạnh :
1,2 Q
o
= 1,2 107,8 = 129,4 kW
Q = 2 120 = 240 kW
Q > 1,2 Q
o
nên thỏa mãn
* Công suất tiêu thụ điện :
lOMoARcPSD|36625228
=
1.2 x N
đ
= 1,2 9,4 = 11,28 kW
N = 2 x 44,7 = 89 kW
N > 1,2 N
đ
nên thỏa mãn
V. TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ
5.1 Thiết bị ngưng tụ
Công suất nhiệt của thiết bị ngưng tụ
Q
k
=1,2 m
tt
.(h
2
– h
3’
) = 1,2 0,7 x (435 - 239) = 164,6 (kW)
Diện tích truyền nhiệt của thiết bị:
Trong đó:
K :hệ số truyền nhiệt của thiết bị; với thiết bị ngưng tụ kiểu ống chùm nằm ngang
Môi chất lạnh sử dụng freon R22, ta có: K = 700 w/m
2
K ( bảng 8.6 – trang 263
Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi )
: độ chênh nhiệt độ trung bình giữa môi chất lạnh và chất làm mát
ttb tlnmax t
max
tmin 2.3
t
lg2 t
k
t1
t
1
t
min
t
k
t
2
= = 4,33
0
C
Với t
1
; t
2
là nhiệt độ nước vào và ra bình ngưng, ta có: t
1
= 34
0
C; t
2
= 37
0C
; t
k
là nhiệt
độ ngưng tụ; t
k
= 38,5
0
C
= = 54,3 m
2
Với diện tích 54,3 m
2
dựa vào ( bảng 8.4: Bnh ngưng ống chùm nằm ngang, Freon - trang
253,Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh -Nguyễn Đức Lợi) ta chọn bình ngưng:
lOMoARcPSD|36625228
=
5.2. Thiết bị bay hơi
Các dàn bay hơi được đặt xung quanh phòng và dàn đều nhằm đảm bảo sự đồng đều của nhiệt
độ bên trong phòng.
Năng suất yêu cầu chọn thiết bị :
QTBo = k × QTB = k × 24 × QTB
bτ (W)
-
Q
TB
: Tổng công suất nhiêt của thiết bị.
Các thông số kỹ thuật:
Tên bình ngưng
MKTHP-63
Diện tích bề mặt ngoài, (m
2
)
63
Đường kính vỏ, (mm)
426
Chiều dài ống, (mm)
2500
Số ống
218
Ống nối, (mm)
Hơi
55
Lỏng
30
Nước
125
Kích thước bì,( mm)
Dài
3000
Rộng
535
Cao
790
Thể tích không gian giữa các ống, (m
3
)
0,2125
lOMoARcPSD|36625228
=
- k : Hê số kể đến tổn thất năng lượng lạnh trên hệ thống. ( Đối với hê thống làm lạn
trực tiếp k =1,1 ÷ 1,05 => Chọn k =1,05)
τ
b = -
b: Hê số kể đến thời gian làm việ c của thiết bị trong ngày.  24
- τ : Số giờ làm viêc của thiết bị trong mộ t ngày đêm. Freôn τ =16 ÷ 20 h. Chọn τ =20
h)
Bảng 5.2: Bảng tính năng suất yêu cầu thiết bị đối với phòng lạnh
Để đảm bảo việc nhiệt độ trong phòng ta chọn trước số dàn bay hơi sau đó chọn đến công suất
của từng dàn bay hơi. Công suất lạnh của từng phòng, từng dàn lạnh, số lượng dàn lạnh trong
từng phòng thể hiện qua bảng 5.3
Bảng 5.3: Năng suất lạnh từng dàn
Dự định chọn dàn lạnh của hãng ‘‘CABERO’’ nên công suất lạnh để chọn thiết bị của hãng phải
kể đến nhiệt độ bay hơi t
0
và vật liệu làm cánh tản nhiệt cụ thể là:
Qchọn1 dàn = ; (kW)
( t
0
= - 10 và môi chất sử dụng là R134A nên theo catalog trên F
1
= 0,9; Vật liệu làm cánh tản
nhiệt dự định chọn lựa là nhôm (aluminum) nên F
2
= 1→ Q
chọn
=
Q
TB
0
/0,9) Dựa vào công thức
vừa nêu ta có bảng tính toán sau:
STT
Phòng
Q
TB
(
W
)
TB
o
Q
(
W
)
TB
o
Q
(
kW
)
111
1
Lạnh
88470,3
111472,5
STT
Phòng
Diện tích
(
m
2
)
Số dàn
(
chiếc
)
Công suất lạnh
Q
phòng
(kW)
Công suất lạnh 1
dàn
Q
dàn
(kW)
12
560
9
,
25
1
Lạnh
111
lOMoARcPSD|36625228
=
Bảng 5.4: Công suất lạnh chọn
Dựa vào catalogue của hãng CABERO ta có các thông số của dàn lạnh đã cho phòng lạnh như
sau:
STT
Phòng
Công suất lạnh
Q
dàn
(kW)
Công suất lạnh
Q
dàn
(kW) chọn
1
Lạnh
9
,
25
10
,
3
lOMoARcPSD|36625228
=
Model
CH4 - D 1/50.1
Khoảng cách giữa các cánh tản nhiệt
4
mm
Mã cuộn dây
D
Số quạt
1
mm
Đường kính trong của quạt
50
,1 m
Diện tích làm lạnh
2
64
Thể tích một dàn
14
,8 dm
3
10
,3 kW
Công suất lạnh
7110
m3/h
Lưu lượng
25
m
Tầm với gió
Độ ồn
68
dB
0
,75 kW
Công suất 1 quạt
1
,3 A
Dòng điện vận hành quạt
50
Hz
Tần số dòng điện
Kích thước
Dài
1490
mm
Rộng
670
mm
Dày
750
lOMoARcPSD|36625228
=
5.3. Tính chọn tháp giải nhiệt
Ta chọn số tháp làm mát bằng số máy nén để thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa
cho tháp giải nhiệt, cũng như tính kính tế trong quá trnh sử dụng. Ta chọn 1 tháp làm
mát.
Năng suất lạnh của hệ thống tháp làm mát nước là:
Q
tháp
= Q
k
/ k
= 164,6 / 0,8 = 205,8 (kW) Lưu
lượng nước tuần hoàn qua tháp:
= = 0,016 m
3
/s = 16 (l/s)
- Nhiệt dung riêng của nước, C = 4,18 (kJ/kg.
0
C).
- ρ : Khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 (kG/m
3
).
- : Nhiệt độ nước ra và nước vào TBNT (
0
C).
Từ các thông số: t
N
= 34,6
0
C, độ ẩm % ta tra được nhiệt độ ướt t
ư
= 30,8
0
C, có = 37
0
C,
= 34
0
C tra trên biểu đồ Hnh 8-29_ Trang 320 Sách Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, ta
tra được k = 0,8
Tra bảng 8-22_ Trang 318_Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, ta chọn được tháp của hãng
RINKI_ kiểu FRK80. Với các thông số kĩ thuật thể hiện trong bảng sau:
Lưu
lượng
)
(
l/s
Kích thước
)
mm
(
Kích thước ống nối
(
mm
)
Quạt gió
Mô tơ
quạt
Khối
lượng (kg)
Độ
ồn
fv
m
H
D
in
out
of
dr
3
khô
ướt
/ph
kW
dB
A
17
,
4
2487
2230
100
100
25
25
25
620
1
,
5
420
1260
58
,
5
lOMoARcPSD|36625228
=
*) Chú thích:
H - Chiều cao tháp (cả mô tơ). in – Đường nước vào.
D – Đường kính ngoài của tháp. out – Đường nước ra.
of – Đường chảy tràn. dr – Đường xả.
fv – Van phao. qs –Cấp nước nhanh.
Với tháp FRK25 lưu lượng định mức là 5.4 (l/s) cho 1 ton lạnh.
Nguyên lý cấu tạo của tháp giải nhiệt:
lOMoARcPSD|36625228
=
1. Động cơ quạt gió; 2. Vỏ tháp; 3. Chắn bụi nước; 4.Dàn phun nước; 5.Khối đệm ; 6.Cửa
không khí vào; 7.Bể nước; 8.Đường nước lạnh cấp để làm mát bình ngưng; 9.Đường nước
nóng từ bình ngưng ra đưa vào dàn phun để làm mát xuống nhờ không khí đi ngược chiều từ
dưới lên; 10. Phin lọc nước; 11.Phễu chảy tràn; 12. Van xả đáy; 13. Đường cấp nước với van
phao; 14. Bơm nước.
PI – Áp kế ; TI – Nhiệt kế.
5.4. Tính chọn thiết bị hồi nhiệt
Dòng nhiệt thiết bị hồi nhiệt có thể xác định bằng công thức:
= = m.( -).10
3
= m.(-) ; (W)
- Q
hn
: Dòng nhiệt trong thiết bị hồi nhiệt, (W)
- h
1
, h
1’
: Entanpy của hơi vào và ra khỏi thiết bị hồi nhiệt.
- m : Lưu lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống, m = 0.56 (kg/s).
- h
3
, h
3’
: Entanpy của dịch vào và ra khỏi thiết bị hồi nhiệt.
Q
hn
= 0,7 x 13 x 1000 = 9100 (W)
Diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị hồi nhiệt:
Q
2
hn
, (m ).
F = k × t
Hệ số truyền nhiệt k của thiết bị hồi nhiệt nằm trong khoảng 120 ÷ 180 (W/m
2
.K). Chọn
k = 180 (W/m
2
.K).
t = = = (
0
C)
F = (m
2
)
Ta lựa chọn thiết bị hồi nhiệt của hãng SEC Heat Exchangers
Dựa vào catalogue của thiết bị hồi nhiệt ta chọn thiết bị hồi nhiệt model CS.33.80.50
Bảng 5.9: Thông số thiết bị hồi nhiệt
STT
Thiết bị hồi nhiệt model
P.21.53.50
1
Loại
Trao đổi nhiệt ngược dòng
2
Diện tích trao đổi nhiệt (m
2
)
2
3
Đường kính ống cao áp (mm)
8
lOMoARcPSD|36625228
=
VI. TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ
6.1. Tính chọn thiết bị bnh chứa cao áp
lOMoARcPSD|36625228
=
Bình chứa cao áp đặt ngay sau dàn ngưng để chứa môi chất lạnh lỏng ở áp suất cao, và duy trì
cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu. Bình chứa cao áp bố trí dưới bình ngưng và được cân bằng
áp suất với bình ngưng bằng các ống cân bằng hơi và lỏng
Quy định về an toàn thì bình chứa cao áp phải chứa được 30% thể tích của toàn bộ hệ thống
dàn bay hơi đối với hệ thống cấp môi chất lạnh ở trên, khi vận hành mức lỏng ở trong bình
chứa cao áp đạt 50% thể tích của bình.
Bảng 6.1: Thể tích môi chất trong các dàn bay hơi:
Số lượng dàn bay hơi
3
)Thể tích các dàn trong phòng
(dm
3
)
STT Phòng Thể tích một dàn (dm
1 Lạnh 12 14,8 177,6
Thể tích bình chứa cao áp xác định như sau: ( Đối với môi chất lạnh cấp từ trên).
= 0,72 x 177,6 = 128 (dm
3
) = 0,128 m
3
Trong đó:
V
BH
: Tổng thể tích bên trong (phần chứa MCL) của các thiết bị bay hơi (dm
3
).
1.2 : Hệ số dự trữ.
Tra theo bảng 8 -17_Trang 310, sách Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh ta chọn bình chứa cao
áp nằm ngang với các thông số sau:
lOMoARcPSD|36625228
=
Bảng 6.2: Bnh chứa cao áp
6.2. Tính chọn bơm máy cho hệ thống
Ta chọn máy bơm theo năng suất bơm.V(m
3
/s).
Công thức xác định năng suất bơm được tính như sau:
Q
o
V= ρ × C × (t - t )n n nr nv
Trong đó:
V : Năng suất của bơm, (m
3
/s).
ρ
n
: Mật độ nước. Lấy ρ
n
= 1000 (kg/m
3
).
C
n
: Nhiệt dung riêng nước, (kJ/kg.K). Lấy C
n
=4,18 (kJ/kg.K).
t
nv
, t
nr
:Nhiệt độ nước vào và ra khỏi TBNT; (t
nv
= 34
0
C; t
nr
= 37
0
C) Q
o
: Năng suất lạnh của thiết bị ngưng tụ, Q
o
= Q
k
= 164,6 (kW).
( Tra bảng 10-6 – Bơm li tâm , trang 349 – Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức
Lợi).
Với năng suất lạnh này ta chọn bơm li tâm: 3K-9 do Nga sản xuất có các thông số sau: Bảng
6.3: Thông số máy bơm
Đường kính bánh Năng suất Cột áp H Hiệu suất Công suất trên
Kí hiệu bơm công tác (mm) (m3/h) (bar) η (%) trục N (kW)
3K-9 168 50 2,8 72 5,5
Kiểm tra bơm đã chọn theo áp lực cần thiết của bơm : Công
thức xác định áp lực cần thiết của bơm:
H
b
= ΔP
ms
+ ΔP
cb
+ ΔP
NT
+ H
hh
+ H
td
, m
Trong đó:
ΔP
ms
, ΔP
cb
– tổn thất áp lực do ma sát và tổn thất áp lực cục bộ
(giả thiết ΔP
ms
+ ΔP
cb
= 3 m)
ΔP
NT
– tổn thất áp lực do TBNT, ΔP
NT
= 0,18 bar = 0,18 x 10,19 = 1,83 (m H
2
O)
H
hh
– độ cao hình học từ điểm lấy nước đến mũi phun, H
hh
= 1,5 m
H
td
– áp lực tự do ở mũi phun, lấy H
td
= 2m
Loại bình
Kích thước, (mm)
Dung tích
(
m
3
)
Khối lượng
(
kg
)
D × S
L
H
,
4
410
0
426x10
04
PB
3620
570
lOMoARcPSD|36625228
=
Vậy: H
b
= 3 + 1,83 + 1,5 + 2 = 8,33 m = 0,82 bar Như
trên ta đã chọn bơm li tâm 3K-9 có H = 2,8 bar => hợp lí.
6.3. Tính chọn thiết bị phin lọc
- Phin lọc đường hơi của hệ thống lạnh được bố trí trên đường ống hút trước máy nén.Nhiệm
vụ lọc tạp chất cơ học: cát, đất, mạt kim loại, gỉ sắt, vẩy hàn. Bảo vệ cho bề mặt xilanh máy
nén và các clapee khỏi bị xước khi hút phải các cặn bẩn rắn. Phin lọc hơi có thể bố trí trên
ống đứng hoặc ống nằm ngang.
- Phin lọc đường lỏng được bố trí trên đường lỏng phía trước van tiết lưu và những thiết bịtự
động khác để phòng tắc bẩn gây tắc van tiết lưu. Phin lọc dịch buộc phải bố trí trên ống nằm
ngang.
- Phin lọc được chọn theo đường kính ống nối: D
ô nối
Hơi : Dô nối = Dô vào MN
Dịch: Dô nối = Dô vào VTL
6.4. Các loại van
- Van một chiều: là loại van chỉ cho môi chất đi theo một hướng nhất định, theo quy định vềan
toàn thì tất cả các hệ thống lạnh cỡ trung gian và lớn đều phải lắp van một chiều. Van một
chiều lắp trên đường ống đẩy của máy nén cao áp, để ngăn không cho môi chất lỏng từ dàn
ngưng về máy nén.
- Van khóa, van chặn: dùng để khóa hoặc mở dòng chảy của môi chất lạnh khi bảo dưỡngsửa
chữa hệ thống lạnh.
- Van tiết lưu màng cân bằng ngoài: để cung cấp dịch cho thiết bị bay hơi ổn định tránh
hiệntượng ngập dịch trong máy nén hoặc hiện tượng thiếu môi chất lạnh, trong hệ thống lạnh
này ta sử dụng thiết bị tự động cung cấp dịch bằng van tiết lưu màng cân bằng ngoài.
- Van an toàn: trong hệ thống lạnh lắp van an toàn để đề phòng các nguy hiểm xảy ra,
thườnglắp tại máy nén, bình chứa cao áp...
VII. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN ĐƯỜNG ỐNG
7.1. Tính chọn đường ống dẫn môi chất lạnh
-Sau khi bố trí TB sao cho chiều chuyển động MCL thuận dòng, đảm bảo sao cho chiều dài
của các đường ống là nhỏ nhất khi bố trí ống: ống có thể đi men tường, ngầm trong mương,
đi trong không gian của gian máy (chiều cao ống: h ≥ 2,5 m).
- Các đường ống cần được bố trí sao cho có đường đi ngắn nhất. Trên đường dẫn lỏng tránhtạo
các túi khí và trên đường dẫn khí tránh tạo ra các túi lỏng, trừ túi dầu của máy lạnh freon. Để
hồi dầu dễ dàng về máy nén freon, tốc độ trong ống đứng hướng lên không dưới 8 ÷ 10 (m/s),
trong ống nằm ngang không dưới 6( m/s).
- Đường kính trong của ống được xác định theo công thức:
d = trtt 4 × m v 4 × m , (m).
lOMoARcPSD|36625228
=
π × [ω] ρ × π × [ω]
Trong đó:
d
tr
tt
: Đường kính trong của ống dẫn, (m). m : Lưu lượng
khối lượng của chất lỏng, m = 0,79 (kg/s). ρ : Khối
lượng riêng của môi chất, (kg/m
3
). v : Thể tích riêng của
môi chất lạnh, (m
3
/kg).
[ ] : Tốc độ cho phép của môi chất lạnh trong ống, (m/s).
Với môi chất lạnh R134A ta tra bảng 10-1_Trang 345 sách Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh_
Nguyễn Đức Lợi ta có :
+ Đường ống hút: [
ω
] = 7 ÷ 12 (m/s) => chọn
[ω]
= 9 (m/s)
+ Đường ống đẩy: [
ω
] = 8 ÷ 15 (m/s) => chọn
[ω]
= 11 (m/s)
+ Đường ống dẫn lỏng : [
ω
] = 0,4 ÷ 1 (m/s) => chọn
[ω]
= 1 (m/s)
1. Tính toán chọn đường ống đẩy
a, Tính chọn đường ống từ máy nén đến ống góp
Đường ống đẩy từ máy nén đến ống góp, bao gồm 4 đường ống chính, tính toán chọn đường
kính trong và ngoài của các ống thể hiện trong bảng sau:
Dựa vào 10-2_Trang 346_ sách Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh_ Nguyễn Đức Lợi. Ta có bảng
chọn lựa đường kính ống tiêu chuẩn như sau (ống thép):
STT
Đoạn ống
m (kg/s)
v (m
3
/kg)
[
ω
)
]
(m/s
d
tt
tr
(
m
)
79
0,023
,
MN → NT
0
1
11
0,045
2
NT → CA
1
0,0015
0,039
0
,
79
CA → HN
3
0,039
0
,
79
0,0015
1
HN → OG
4
0,039
0
,
79
0,0015
1
lOMoARcPSD|36625228
=
b. Tính chọn đường ống từ ống góp tới phòng lạnh.
- Do công suất lạnh của các phòng lạnh là khác nhau và mỗi phòng lại bố trí nhiều dàn lạnh.
Vì vậy lượng môi chất lạnh tuần hoàn trong dàn lạnh ở các phòng cũng khác nhau, ta căn cứ
vào số dàn lạnh bố trí trong phòng để xác định được lượng môi chất lạnh tuần hoàn trong mỗi
dàn.
- Tính toán đường kính ống dẫn môi chất lạnh phải đảm bảo khi các dàn lạnh hoạt động ở
trạng thái max thì ống dẫn vẫn phải đảm bảo được nên công suất lạnh của phòng lạnh lấy theo
công suất lạnh của các dàn.
Bảng thống kê công suất lạnh của các phòng theo số dàn lạnh bố trí.
STT Tên phòng Số dàn Công suất lạnh 1 dàn (kW) Công suất lạnh max (kW)
1 Phòng lạnh 12 10,3 123,6
b. Tính chọn đường ống từ ống góp tới phòng Sơ
đồ:
- ) Công suất lạnh phòng là 123,6 (kW) nên:
-) Lượng môi chất tuần hoàn trên đoạn (ống góp → PL ) là:
m
01
= = 0,73 (kg/s)
1
-) Lượng môi chất tuần hoàn qua 1 dàn lạnh là: m 01 = = 0,06 (kg/s)
Căn cứ vào các thông số trên và v = 0,026 (m
3
/kg), [
ω
] = 1 m/s ta có bảng tính toán sau:
Bảng 7.1: tính toán đường kính trong của các đoạn ống dẫn MCL
STT
Đoạn ống
d
tr
tt
(
m
)
chon
tr
d
( mm )
th
chon
2
tr
4
×m×υ
[ω]=
π×(d
)
(m/s)
d
y
mm
)
(
1
MN → NT
0,045
50
9
,
25
50
2
NT → CA
0,039
40
,
5
0
,
92
40
3
40
CA → HN
,
0,039
5
0
,
92
40
4
HN → OG
0,039
0
,
92
40
,
5
40
lOMoARcPSD|36625228
=
lOMoARcPSD|36625228
=
d = tttr 4 m v,
(m) π [ω]
m: Lượng môi chất lạnh trên đường ống hút về máy nén; m= 0,79 (kg/s). v:
Thể tích riêng của MCL lấy tại điểm 1’ trên chu trình; v= 0,11 (m
3
/kg).
[ω]
: Vận tốc của MC chuyển động trên đường ống hút;
[ω]
= 9 (m/s).
- ) Đường kính ống từ TBHN về máy nén
= 0,110 (m)
-) Dựa vào bảng đường kính ống tiêu chuẩn ta chon đường kính ống d
chon
= 125 (mm) →
Vận tốc thực của MC chuyển động trong ống hút về máy nén là:
[]
th
= 7,1 (m/s).
b, Tính chọn đường ống hút cho các đoạn còn lại. Sơ
đồ:
lOMoARcPSD|36625228
=
- ) Phương pháp tính toán như với chọn đường kính ống đẩy chỉ khác vận tốc chuyển động
của MC và thể tích riêng của MCL ta lấy tại điểm 1 trên chu trình.
- ) Căn cứ vào đó ta có bảng tính toán chọn đường kính ống hút cho kho lạnh như sau:
lOMoARcPSD|36625228
=
Bảng 7.3: xác định đường kính ống hút qua các dàn lạnh ở phòng
lOMoARcPSD|36625228
=
3. Tính chọn đường ống dẫn nước làm mát thiết bị ngưng tụ -
) Công thức xác định:
tt 4×m
d = tr
ρ×π×[ω]
(m)
Trong đó:
m: Lưu lượng nước tuần hoàn trong đường ống; (kg/s)
Trong phần tính toán chọn bơm ta đã chọn được 1 bơm. Lưu lượng bơm là 50 (m
3
/h)
ta tính toán đường ống thỏa mãn trường hợp bơm hoạt động max. m = (kg/s)
ρ
:Khối lượng riêng của nước,
ρ
= 1000 (kg/m
3
).
[
ω
]: Tốc độ dòng chảy trong ống; (m/s)
(Tra theo bảng 10-1_Trang 345_Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh_ Nguyễn Đức Lợi.)
[
ω
] = 0,5 ÷ 2 (m/s) ,chọn
ω
= 1,4 (m/s) Vậy :
= = 0,112 (m)
(Tra theo bảng 10-4_Trang 347_Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh_ Nguyễn Đức Lợi.) -
) Ta chọn ống nước có đường kính tiêu chuẩn như sau:
d
tr
= 125 (mm).
d
ng
= 125 (mm).
-) Vận tốc thực của nước chảy trong ống:
[]
thực
= = 1,125 (m/s)
STT
Đoạn ống
tt
tr
d
)
(
m
chon
tr
d
(mm)
th
chon
2
tr
×m×υ
4
[ω]=
π×(d
)
(m/s)
d
y
(
mm
)
11
50
17
IN 11 - IN 12
9
,
0
,
05
50
IN 10 - IN 11
0,041
40
,
5
9
,
32
12
40
13
27
,
5
10
,
1
0,029
IN 9 - IN 10
27

Tài liệu khác của Đại học Xây Dựng Hà Nội

Preview text:


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
BỘ MÔN VI KHÍ HẬU – MTXD
MÔN HỌC: KĨ THUẬT LẠNH BÀI TẬP LỚN KỸ THUẬT LẠNH
Sinh viên thực hiện: Họ tên: NGUYỄN KIỀU TRANG Lớp: 65 HKC 1 MSSV: 203065
GVHD : Nguyễn Văn Hùng BTL-KTL-N 1 lOMoARcPSD| 36625228 MỤC LỤC I.
CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN...............................................................4 1.1.
Nhiệt độ và độ ẩm...........................................................................................4 1.2.
Thông số kích thước kho lạnh.........................................................................4
1.3. Chọn vật phẩm và các thông số tương ứng....................................................5
1.4. Thể tích chất tải............................................................................................5 II.
TÍNH TOÁN CHIỀU DÀY CÁCH NHIỆT................................................6 2.1.
Chọn kết cấu cách nhiệt và cách ẩm..............................................................6 2.2.
Tính chiều dày cách nhiệt kết cấu bao che.....................................................9 2.3.
Kiểm tra đọng sương trên bề mặt kết cấu.....................................................12 2.4.
Kiểm tra đọng ẩm trong lòng kết cấu...........................................................12
a. Đối với tường ngoài.........................................................................................13
b. Kiểm tra đọng ẩm đối với mái..........................................................................16 III.
TÍNH NHIỆT CHO KHO LẠNH..............................................................19 3.1.
Tính toán tải trọng lạnh................................................................................19 3.1.1.
Tính tổn thất lạnh do truyền qua kết cấu bao che.........................................19 3.1.2.
Tính tổn thất lạnh để bảo quản vật phẩm......................................................22 3.1.3.
Lượng lạnh mất mát do thông gió.................................................................24 3.1.4.
Tính tổn thất lạnh mất mát do quá trình vân hànḥ ........................................24 3.2.
Tổng kết dòng nhiệt tải của thiết bị và máy nén...........................................26 IV.
CHỌN PHƯƠNG ÁN, TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN 26 4.1.
Chọn phương án...........................................................................................26 4.2.
Tính toán chu trình và chọn thiết bị..............................................................26 4.2.1.
Chọn các thông số và chế độ làm việc..........................................................26 4.2.2.
Tính toán chu trình.......................................................................................27 lOMoARcPSD| 36625228 4.2.3.
Chọn máy nén...............................................................................................31 a)
Cơ sở lựa chọn..............................................................................................31 V.
TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ...................................................................33 5.1.
Thiết bị ngưng tụ..........................................................................................33 5.2.
Thiết bị bay hơi............................................................................................34 5.3.
Tính chọn tháp giải nhiệt..............................................................................37
5.4. Tính chọn thiết bị hồi nhiệt...........................................................................39 VI.
TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ..........................................................40 6.1.
TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BÌNH CHỨA CAO ÁP......................................40 6.2.
Tính chọn bơm máy cho hệ thống.................................................................41 6.3.
Tính chọn thiết bị phin lọc............................................................................42 6.4.
Các loại van.................................................................................................43 VII.
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN ĐƯỜNG ỐNG...............................................43 7.1.
Tính chọn đường ống dẫn môi chất lạnh......................................................43 1.
Tính toán chọn đường ống đẩy.....................................................................44 2.
Tính toán chọn đường ống hút......................................................................46 3.
Tính chọn đường ống dẫn nước làm mát thiết bị ngưng tụ...........................48 lOMoARcPSD| 36625228
THUYẾT MINH BÀI TẬP LỚN KĨ THUẬT LẠNH
Tính toán, thiết kế hệ thống làm lạnh phục vụ cho một kho lạnh bảo quản
I. CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
I.1. Nhiệt độ và độ ẩm
• Nhiệt độ ngoài trời tính toán : tN = (1- x).ttbmax+x.tmax = 34,6
Nguồn tài liệu tham khảo: 02:2009/BXD Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia số liệu điều kiện
tự nhiên dùng trong xây dựng
Địa điểm xây dựng tại Hải Phòng nên theo QCVN 02:2009/BXD ta lấy thông số nhiệt độ
theo trạm Phù Liễn ( Hải Phòng
• Nhiệt độ trung bình cực đại của tháng cao nhất (tháng 6, 7) : ttbmax = 32.1°C (bảng 2.3)
• Nhiệt độ cực đại tuyệt đối (tháng 6, 7) : tmax = 38,5 C (bảng 2.5) x : hệ số an toàn
quyết định đến thời gian bảo đảm chế nhiệt phòng dưới tác động của sự biến đổi
không khí ngoài nhà. Lấy x = (0 - 0.4) = 0,4
• Độ ẩm trung bình của tháng nóng nhất (tháng 6, 7) : φ = 85,8 (bảng 2.10) 13
ĐỘ ẨM TRUNG BÌNH LÚC 13H CỦA THÁNG NÓNG NHẤT: φtb = 77% (BẢNG 2.13)
Nhiệt độ không khí tính toán bên trong phòng máy: t pm TG T
= tN + (1 – 3) oC = 32,1 + 1,9 = 34 oC và t pm T 35 oC Trong đó
- t pm: Nhiệt độ tính toán bên trong phòng máy ( o T C)
- t TG: Nhiệt độ tính toán của không khi ngoài trời lấy theo hướng dẫn tính toán tổ N chức thông gió ( oC) lOMoARcPSD| 36625228
I.2.Thông số kích thước kho lạnh Bản Phòng lạnh
Chiều dài (m) Chiều rộng (m) Chiều cao (m) Diện tích (m 2 ) g 1.1. Diệ n tích các phò ngX Stt 1 Phòng lạnh 28 20 6 3360 X
Diện tích các cửa: Cửa ngoài và cửa trong bằng nhau:
FCng= FCtr=2,2 2,8= 6,16 (m2)
Để tránh tổn thất nhiệt do bức xạ mặt trời chiếu trực tiếp vào phòng lạnh làm tiêu tốn thêm
công suất lạnh, ta chọn vị trí đặt phòng máy ở sát tường hướng Tây của kho lạnh
1.3. Chọn vật phẩm và các thông số tương ứng
Bảng 1.2. Các thông số của vật phẩm đã chọn STT Phòng lạnh Sản phẩm Nhiệt độ bảo Độ ẩm Thời gian bảo quản ( o C) quản 1 Phòng 1 Thịt lợn ướp lạnh 0 80:85 12:18 tháng
Thông số nhiệt độ bảo quản, độ ẩm và thời gian bảo quản tra trong Bảng 1.2 và 1.4 - trong “
Hướng dẫn thiết kế HTL – Nguyễn Đức Lợi ”
1.4. Thể tích chất tải
V = F hi h (m3). Trong đó : lOMoARcPSD| 36625228
- h : chiều cao chất tải (m) h = 6 – 0.9 = 5.1 (m)
( 0.9m là chiều cao của dàn lạnh, lớp cách nhiệt và khoảng không gian cần thiết để không
khí lưu thông và đỡ chất hàng ) F
- F hi : diện tích chất tải hữu ích. F hi = F XD = 0,8 x 560 = 448 FXD
: diện tích XD của kho bao gồm diện tích chất tải và toàn bộ diện tích còn lại
: hệ số sử dụng diện tích cho vật phẩm bảo quản. F
< 1, giá trị phụ thuộc vào diện tích các phòng F
Phòng lạnh có 100 < F < 400 (m2 ) nên ta chọn =0.85 (Theo bảng 2-5 trong “Hướng dẫn F
thiết kế HTL – Nguyễn Đức Lợi”)
Phòng Diện tích Hệ số sử dụng Diện tích chất F
F hi Chiều caochất tải h Thể tích chất3). lạnh
FXD (m2) diện tích tải hữu ích ( m2) (m) tải V(m 1 560 0,85 448 5.1 2284,8
Bảng 1.3. Tính toán thể tích chất tải (m3).
1.5. Dung tích kho
E=g V ( tấn ) = 0,45 x 2284,8 = 1028,16 tấn v Trong đó : - E : dung tích kho (tấn).
- V : thể tích chất tải của kho (m3).
- g : tiêu chuẩn chất tải (tấn/m3) không hoặc có kể đến bao bì tùy theo loại mặt hàng v
– thông số tra “ Bảng 2.4 trang 32 Hướng dẫn thiết kế HTL – Nguyễn Đức Lợi” lOMoARcPSD| 36625228
II. TÍNH TOÁN CHIỀU DÀY CÁCH NHIỆT
Khi tính toán chiều dày cách nhiệt cho các kết cấu của kho cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Đảm bảo được độ bền lâu dài.
- Chống được ẩm đọng lại trong lòng kết cấu.- Tránh được đọng sương trên bề mặt kết cấu.
- Đảm bảo quy tắc phòng cháy nổ, an toàn cho người, hàng bảo quản.
- Thuận tiện cho việc bóc dỡ hàng cơ giới.
- Đảm bảo tối ưu về kinh tế.
II.1. Chọn kết cấu cách nhiệt và cách ẩm
Kết cấu và các thông số lựa chọn tương ứng ( , , ) được thể hiện trong bảng 2.1 Trong đó :
- : độ dày lớp kết cấu (m).
- : hệ số truyền nhiệt của lớp kết cấu (W/m.K). - : hệ số
khuyếch tán ẩm của vật liệu (g/ m.h.MPa) n i
R = i i (m2.K/W) Lớp
cách nhiệt chọn là polystirol.
Các số liệu , tra theo bảng 3.1 và 3.2 trang 81, 83 sách “Hướng dẫn thiết kế hệ thống
lạnh – Nguyễn Đức Lợi”; phụ lục 2 _Trang 377 ÷ 379 _ sách ‘‘ Kĩ thuật Thông
gió_GS.Trần Ngọc Chấn’’ và phụ lục VII_sách “Các giải pháp kiến trúc khí hậu Việt Nam’’. lOMoARcPSD| 36625228
Bảng 2.1 Kết cấu và thông số lựa chọn kết cấu Kết cấu δ R(m 2 .K/W) ( m) ( W/m.
( Chưa kể lớp cách nhiệt) ( g/mh. K) MPa) Tường ngoài 1 .Vữa xi măng 0.015 0.9 90 trát 2 .Gạch tường 0.22 0.82 105 3 .Vữa trát xi 0.01 0.9 90 măng .Bitu 4 m cách 0.003 0.18 0.86 ẩm 5 .Lớp cách _ 0.047 7.5 0.33 nhiệt polystirol 6 .Vữa thường 0.02 0.9 98 có lưới thép Tường trong lOMoARcPSD| 36625228 lOMoARcPSD| 36625228
II.2. Tính chiều dày cách nhiệt kết cấu bao che Chiều
dày cách nhiệt cho tường và mái:
Chiều dày lớp cách nhiệt : 1 1 n i 1
cn cn Khl 1 1 i 2 (m) lOMoARcPSD| 36625228 Trong đó :
cn : chiều dày lớp cách nhiệt yêu cầu (m).
cn : Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt (W/m K).
i : chiều dày lớp vật liệu thứ i (m).
i : hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i (W/m K).
: Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của bề mặt ngoài và trong (W/m2.oK) – thông số tra
bảng 3.7 trang 86 “Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi” Khl : hệ số
truyền nhiệt hợp lý của toàn bộ kết cấu (W/m2.oK).
Từ nhiệt độ phòng tra ra Khl
K : được tính toán dựa vào độ chênh nhiệt độ hl ∆t = (t ) × Ψ N - tT
Ψ: hệ số kể đến ảnh hưởng của kết cấu bao che. (Tra bảng 3.7_SGT Thông gió) Dựa vào bảng sau:
Bảng 2.2: Sự phụ thuộc của Khl vào ∆t ∆t (°C) 50 ÷ 35 35 ÷ 30 30 ÷ 25 25 ÷ 20 20 ÷ 15 15 ÷ 10 < 10 Khl (W/m2.K) 0,23 ÷0,35 0,41 0,49 0,58 0,63 0,72 0,78
Bảng 2.3. Xác định Khl cho tường và mái của các phòng lạnh lOMoARcPSD| 36625228 lOMoARcPSD| 36625228 Kth 1
i 0 ii cncn 2 (W/m2.K).
Dựa vào công thức tính toán ta đi xác định chiều dày cách nhiệt và hệ số truyền nhiệt thực cho
các phòng lạnh và cửa như sau:
(Lưu ý chọn chiều dày cách nhiệt bao giờ cũng phải bằng hoặc lớn hơn chiều dày tính toán
được .Nếu sử dụng tấm polystirol thì nên chọn chiều dày cách nhiệt theo bội số của chiều dày
cách nhiệt cơ bản 0,05;0,10;0,15;0,20;0,25 m.
Bảng 2.4.Tính toán chiều dày cách nhiệt và hệ số truyền nhiệt thực của KCBC Đối với nền:
Chiều dày cách nhiệt cho nền được tính theo công thức: cnnen
cn (Khlnen i 1 iicncn ) (m) 1 n
Nhận xét: Khl của các lớp kết cấu ≥ Kthực nên chọn chiều dày lớp cách nhiệt như sau:
Từ đây, ta có bảng chọn chiều dày lớp vật liệu cách nhiệt trong kết cấu là:
Bảng 2.5. Chiều dày cách nhiệt cho kết cấu. = lOMoARcPSD| 36625228 chon STT Kết cấu K cn ( m ) th 1 Tường ngoài 0 , 1 0,383
Tường ngăn giữa phòng lạnh và phòng đệm, 2 0 , 1 0,383 phòng máy 3 Mái 0 , 1 0,292 4 Cửa 0 , 15 0 , 3 5 Nền 0 , 1 0,383
II.3. Kiểm tra đọng sương trên bề mặt kết cấu
Tiến hành kiểm tra như sau: chọn kết cấu bề mặt tường nguy hiểm nhất để kiểm tra, nếu đảm bảo an
toàn thì các mặt tường khác cũng an toàn.
Để tránh đọng sương trên bề mặt kết cấu cần đảm bảo : Kth 0.95 tN ts Ks
tN tp Trong đó: K
s : hệ số truyền nhiệt của kết cấu khi sảy ra hiện tượng đọng sương
: hệ số trao đổi nhiệt ở bề mặt có nhiệt độ cao hơn
0,95 : hệ số an toàn tN : nhiệt độ ngoài ; t t P N = 34,6oC : nhiệt
độ bảo quản lạnh tS : nhiệt độ điểm sương
Từ các thông số tN = 34,6oC , φ = 85,8 , dựa vào biểu đồ i-d ta xác định được ts = 30oC Kiểm
tra đọng sương đối với phòng lạnh 1 :
• Tường ngoàikS = 0,9523,3 x = 2,94 (W/m2.K ) • Mái = lOMoARcPSD| 36625228
Ta có kStường > kthuctường = 0,383 ksmái > kthucmái = 0,293
Như vậy trên bề mặt kết cấu tường ngoài và mái không có hiện tượng đọng sương. Đạt yêu cầu.
II.4. Kiểm tra đọng ẩm trong lòng kết cấu
Điều kiện để ẩm không đọng lại làm ướt cơ cấu cách nhiệt là áp suất riêng phần hơi nước
thực tế luôn luôn phải nhỏ hơn phân áp suất bão hòa hơi nước ở mọi điểm trong cơ cấu cách nhiệt: px phmax
Nghĩa là đường px không được cắt phmax mà mà phải luôn nằm phía dưới đường phmax . Đường
áp suất riêng phần hơi nước px và đường phân áp suất bão hòa phmax có thể xác định được nhờ
trường nhiệt độ ổn định trong vách cách nhiệt. Trường nhiệt độ trong vách được xác định từ
nhiệt độ của các lớp vách nhờ các biểu thức xác định mật độ dòng nhiệt khác nhau: t i i t f tw q = Kth i
Kiểm tra đọng sương đọng ẩm bên trong kết cấu của tường bao và mái ở phòng có nhiệt độ
thấp nhất là tt = 00C.
a. Đối với tường ngoài q = Kth t =Kth (t f 1 t f 2 ) (W/m2)
= 0,383 x ( 34,6 – 0 ) = 13,3 (W/m2)
Nhiệt độ các dòng nhiệt
truyền qua các lớp vách: q t (t t ) t q = n f 1 1 → 1 f1 n = 34,6 - = 34 0C q 1 t2 t1 → 1 = 34 - = 33,7 0C = lOMoARcPSD| 36625228 Tương tự ta có : q 2 t3 t2 2 = 33,7 - = 30,1 0C q 3 t4 t3 3 = 30,1 - = 29,2 0C q 4 t5 t4 4 = 29,2 - = 28,9 0C q 5 t6 t5 5 = 28,9 - = 0,60C q 6 t7 t6 6 = 0,6 - = 0,30C
Dựa vào các giá trị nhiết độ vừa tính toán để xác định áp suất hơi bão hòa tại các điểm trên kết
cấu của tường ngoài. (Tra đồ thị i_d ) ta có :
Bảng 2.6.Áp suất hơi bão hòa tại các điểm trên kết cấu tường bao Lớp kết cấu 1 2 3 4 5 6 7 Nhiệt độ bề mặt 34 33 ,7 30 , 1 29 , 2 , 28 9 0 , 6 0 , 3 ( 0 C ) Áp suất : P hmax 5323 5235 4270 4054 3985 638 624 ( Pa)
Tính toán phân áp suất thực của hơi nước:
Dòng hơi ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che: = lOMoARcPSD| 36625228 Trong đó:
Ph1 và Ph2 là phân áp suất hơi của không khí ngoài và trong phòng.
H là trở kháng thấm hơi qua kết cấu bao che, .
Với: là chiều dày của lớp vật liệu thứ i là hệ số xuyên ẩm (Bảng
3.2 trang 83 Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh) Ta có: 4238,9 (Pa) (Pa) i H = i = (m2.h.MPa/g) (g/m2.h)
Phân áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt : (Pa)
Tương tự như trên ta tính được phân áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt khác theo công thức:
Sau đây ta có bảng thông kê áp suất hực của hơi nước trên các bề mặt kết cấu:
Bảng 2.7: Phân áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt kết cấu tường bao = lOMoARcPSD| 36625228
Từ bảng tính toán trên ta có bảng so sánh các giá trị áp suất trên các bề mặt của vách : Bảng
2.8 : So sánh các giá trị áp suất hơi nước bão hòa và hơi nước thực
trên các bề mặt vách của tường bao STT Lớp kết cấu P xi (Pa) P hmax (Pa) 1 1 4206,4 5324 2 2 4173,5 5236 3 3 3765 4295 4 4 3743,6 4270 5 5 3063 4197 STT Lớp kết cấu P xi (Pa) P hmax (Pa) 6 6 463 681 7 7 419,7 666
Từ bảng so sánh trên ta thấy áp suất của các lớp pxi < phmax i không có hiện tượng đọng sương trong lòng kết cấu.
b. Kiểm tra đọng ẩm đối với mái
- Đối với mái ta cũng tính hoàn toàn tương tự như đối với tường.
=> Mật độ dòng nhiệt qua kết cấu là: q = K ×∆t = K th
th× (tf1-tf2) = 0,292 × (34,6 – 0) = 10,1 (W/m2)
- Sau đó ta đi xác định nhiệt độ các dòng nhiệt truyền qua các lớp vách : q = lOMoARcPSD| 36625228
q = ∝n× (tf1-t1) => t1 = tf1- n t1 = 34,6 - = 34,2 0C 0C Tương tự ta có : q×δ 2 λ
t3 = t2 - 2 = 33,9 - = 33,8 0C q×δ 3 λ
t4 = t3 - 3 = 33,8 - = 33,5 0C q×δ 4 λ t5 = t4 - 4 = 33,5 - = 33,4 0C q×δ 5 λ
t6 = t5 - 5 = 33,4 - = 32,8 0C q×δ 6 λ
t7 = t6 - 6 = 32,8 - = 25,9 0C
t8 = t7 - = 25,9 - = 25,4 0C t9 = t9
- = 25,3 - = 25,1 0C t10 = t10 - =
25,1 - = 3,6 0C t11 = t11 - = 3,6 - = 3,3 0C
Dựa vào các giá trị nhiệt độ vừa tính toán để xác định áp suất hơi bão hòa tại các điểm trên kết
cấu của tường ngoài.
(Tra đồ thị i_d trên phần mềm http://www.flycarpet.net/en/psyonline ) ta có : = lOMoARcPSD| 36625228
Bảng 2.9 : Áp suất hơi bão hòa tại các điểm trên kết cấu mái nhà
* Tính toán phân áp suất thực của hơi nước:
- Dòng hơi ẩm thấu qua kết cấu bao che: Trong đó:
+Ph1 và Ph2 là phân áp suất hơi của không khí ngoài và trong phòng.
+H là trở kháng thấm hơi qua kết cấu bao che, .
Với: là chiều dày của lớp vật liệu thứ i
là hệ số xuyên ẩm (Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – bảng 3.2 – trang 83 ) Ta có: 4238,9 (Pa) (Pa) = 0,0204 (m2.h.MPa/g ) 183 (g/m2.h)
Phân áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt : 4204 (Pa)
Tương tự như dòng nhiệt ta cũng tính được dòng hơi ẩm . Từ đó xác định được các phân áp suất
thực của hơi nước trên bề mặt theo công thức: = lOMoARcPSD| 36625228
Bảng 2.10 : Phân áp suất thực của hơi nước trên bề mặt kết cấu mái nhà
Từ các bảng đã được tra và tính toán ở trên ta lập bảng so sánh phân áp suất bão hòa và phân áp
suất thực của hơi nước trên bề mặt kết cấu như bảng sau:
Bảng 2.11: So sánh áp suất hơi nước bão hòa và hơi nước thực trên các bề mặt vách của mái nhà: 11 11 470,4 774 = lOMoARcPSD| 36625228
Trong lúc tính toán có thay đổi bề dày lớp 6 ( lớp xỉ tạo độ dốc ) từ 0,2 xuống 0,15 để đạt yêu
cầu về đọng sương đọng ẩm trong lòng kết cấu. Do nếu để bề dày như cũ Pxi Phmax.
Từ bảng so sánh trên ta thấy áp suất của các lớp pxi < phmax i không có hiện tượng đọng
sương trong lòng kết cấu.
III. TÍNH NHIỆT CHO KHO LẠNH
Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh Q được xác định bằng biểu thức: (W)
: dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che của buồng lạnh
: dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra trong quá trình xử lý lạnh
: dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do thông gió buồng lạnh
: dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lạnh
: dòng nhiệt từ sản phẩm tỏa ra khi sản phẩm hô hấp ( thở ) – kho lạnh bảo quản rau quả , hoa quả
III.1. Tính toán tải trọng lạnh
III.1.1. Tính tổn thất lạnh do truyền qua kết cấu bao che
a. Tính tổng tổn thất lạnh do truyền qua kết cấu tường và máiCông thức tính:
QBC = Kthực F t (W) Trong đó :
F: Diện tích bề mặt của từng kết cấu bao che, m2
t : Độ chênh nhiệt độ giữa bên trong và ngoài nhà, oC t = (tn – tp )
Kthực: Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu, W/m2.K
: Hệ số kể đến vị trí của kết cấu bao che
• Kho một tầng được xây dựng tại Hải Phòng , chiều cao từ nền đến mép dưới trần: H = 5,1 m.
• Tường bao ngoài: 220 mm
• Tường ngăn giữa các kho: 110mm
Từ đó ta có bảng thống kê tổn thất lạnh như sau = lOMoARcPSD| 36625228
Bảng 3.1: Tính tổng tổn thất lạnh do truyền qua kết cấu tường và mái
b. Tính tổng tổn thất lạnh do truyền qua kết cấu nền = lOMoARcPSD| 36625228
Do hệ số cách nhiệt λ =0.047 < 1.163 nên nền của kho lạnh là nền cách nhiệt
+ Lượng lạnh mất mát qua nền được xác định như sau: 4
QNen (tN tp )
Ki0CN Fi m i 1 (W) K
+ i0CN : Là hệ số truyền nhiệt của dải nền thứ i, (Tính cho VL không cách nhiệt):
K10CN = 0.45 (W/m2.K)
K20CN = 0.23 (W/m2.K)
K30CN = 0.12 (W/m2.K)
K40CN = 0.07 (W/m2.K)
+ m: Hệ số hiệu chỉnh kể đến cách nhiệt của nền 1 1 m 0.24 1 1.25 i n1 ii cncn 1 1.25 0.47 0.0470.1 K
+ iCN : Là hệ số truyền nhiệt của dải nền thứ i (Tính cho vật liệu có cách nhiệt)
+ F : Diện tích thuộc dải nền thứ i, m2 i .
Bảng 3.2: Tính tổng tổn thất lạnh qua nền của các phòng lạnh.
Bảng 3.2: Tính tổng tổn thất lạnh qua nền của các phòng lạnh. = lOMoARcPSD| 36625228
c. Tính tổng tổn thất lạnh mất mát để khử bức xạ mặt trời Công thức xác định:
QBX = Kthực × Fbx × ∆tbx (W) Trong đó:
Kthực: Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che; (W/m2.°K)
F : Diện tích của kết cấu chịu ảnh hưởng của bức xạ mặt trời; (m2 bx )
(Với mỗi phòng lạnh người ta chỉ tính dòng nhiệt do bức xạ mặt trời qua mái và một bức
tường nào đó có có tổn thất bức xạ lớn nhất _ví dụ có hiệu nhiệt độ dư lớn nhất hoặc có diện
tích lớn nhất_Trang 108_ Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh –Nguyễn Đức Lợi) ∆t : Hiệu nhiêt độ bx
dư, đặc trưng cho ảnh hưởng của bức xạ mặ t trời vào mùa hè, (°C)̣
(∆tbx Tra bảng 4-1_Trang 108_ Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh –Nguyễn Đức Lợi)
Mái: Làm vât liệu có màu sáng nên ta lấy ∆ṭbx = 16 (°C)
Tường: Bên ngoài quét vôi trắng, địa điểm xây dựng là Hải Phòng
Từ đó ta có bảng thống kê tổn thất lạnh mất mát để khử bức xạ măt trời.̣
Bảng 3.3: Tính tổn thất lạnh mất mát để khử bức xạ măt trời.̣ Kết cấu K thực F ∆t bx bx Q BX Phòng ( W/m 2 .°K) ( m 2 ) ( ) °C ( W ) Lạnh Mái 0,292 560 16 2616,3 Hướng Đông 0,383 120 7 321,7
d) Tổng tổn thất lạnh truyền qua kết cấu bao che
Bảng 3.4 :Tổng tổn thất nhiệt do kết cấu bao che = lOMoARcPSD| 36625228
Q truyền nhiệt qua tường, mái Q truyền nhiệt qua nền Q bức xạ Phòng (W ) ( W ) ( W ) ( W ) Lạnh 13259,1 1178,4 2938 17375,5 III.1.2.
Tính tổn thất lạnh để bảo quản vật phẩm = Qvp + Qbb (W)
a. Lượng lạnh mất mát để hạ nhiệt độ vật phẩm (Qvp) Q VP 1000 Mvp hđ hc 1000 24 3600 (W) Trong đó:
Mvp : Lượng vật phẩm bảo quản trong 1 ngày đêm, (tấn/ngày).
hđ, hc : Entanpy của vật phẩm ở trạng thái đầu và cuối, (kJ/Kg).
(Bảng 4.2 – Trang 110 – Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi)
Thường thì: tđ = tN – (58)=28; tc = tT Xác định M VP :
Đối với thực phẩm: (thường lấy theo dung tích của kho, E)
Với: E < 200 tấn→ Mvp = 8 % E (tấn/ngày).
E > 200 tấn→ Mvp = 6 % E (tấn/ngày).
Do đó: Đối với phòng lạnh 1 và phòng lạnh 2 ta lấy Mvp = 6 % E (tấn/ngày) Vậy ta có bảng sau:
Bảng 3.5: Dòng nhiệt do vật phẩm tỏa ra Q vp Vật E M vp t đ h đ t c h c Phòng phẩm Q vp (W) ( tấn ) ( tấn/ngày ) ( o C) ( kJ/kg ) ( o C) ( kJ/kg ) Thịt Lạnh lợn 1028,16 61 , 6 28 296,16 0 211,8 60233
b. Lượng lạnh mất mát để hạ nhiệt độ bao bì (Qbb) 1000 Qbb 1000 Mbb Cbb
td tc 24 3600 (W ) Trong đó: = lOMoARcPSD| 36625228
- M : Khối lượng của bao bì, tấn/ngày bb
- C : Tỷ nhiệt của bao bì (kJ/kg. o bb K) -
: hệ số chuyển đổi từ t/24h sang kg/s
- tđ, t : Nhiệt độ của bao bì trước và sau khi c hạ nhiệt độ, oK
Thường lấy: tđ = tN , tc = tT
+ Đối với phòng 1 ta bảo quản thịt nên bao bì bảo quản là bao bì kim loại: Cbb = 0,45 (kJ/kg.K) ;
Lấy khối lượng bao bì mbb lấy bằng 30% khối lượng hàng nhập kho hay: Mbb= 30% Mvp (tấn/ngày)
+ Đối với phòng lạnh 2 bảo nước giải khát nên bao bì là thủy tinh: Cbb = 0,835(kJ/kg.K) ;
Ta lấy khối lượng bao bì mbb: Mbb= 100% Mvp (tấn/ngày)
(Nhiệt dung riêng của bao bì Cbb tra Trang 113 – Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh - Nguyễn Đức Lợi).
Bảng 3.6. Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra Q bb Vật Loại M vp C bb M bb t 1 t 2 Q bb Phòng bao phẩm ( tấn/ngày ) ( kJ/kg.K ) ( tấn/ngày ) ( o C) ( o C) ( W ) bì Thịt Kim Lạnh lợn 61 , 6 0 45 , 18 , 48 34 , 6 0 3330,2 loại
c, Tổng tổn thất lạnh để bảo quản vật phẩm:
Bảng 3.7 : Tổng tổn thất lạnh để bảo quản vật phẩm Phòng Q vp (W) Q bb (W) Q 2 ( W ) Lạnh 60233 3330,2 63563,2
III.1.3. Lượng lạnh mất mát do thông gió Q3 1000 a V kk h h1 2 24 3600 (W) Trong đó :
- a: bội số tuần hoàn (số lần trao đổi không khí/một ngày đêm, lấy bằng lần/24h) - V:
thể tích buồng bảo quản cần thông gió, . = lOMoARcPSD| 36625228
- kk : khối lượng riêng của không khí.
- entanpi của không khí ngoài và trong buồng, kJ/kg.
Do chỉ có phòng bảo quản thịt mới sử dụng thông gió nên ta có bảng sau:
Bảng 3.8 : Lượng lạnh mất mát do thông gió ST Phòng a V ρ φ φ kk t 1 1 h 1 t 2 2 h 2 Q 3 T (m 3 )
( °C ) ( % ) ( kJ/kg ) ( °C ( % ) ( kJ/kg ) ( W ) ) 1 Lạnh 10 2284,8 1 , 15 34 , 6 77 104,7 0 85 8 , 05 29392,3
III.1.4. Tính tổn thất lạnh mất mát do quá trình vân hànḥ
a) Dòng nhiêt do chiếu sáng buồng ̣ QCS = A × F ; (W) Trong đó:
- F: Diên tích buồng ; (ṃ 2)
- A: Nhiêt lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1ṃ 2 diên tích buồng hay diệ n tích nền, (W/ṃ 2).
Buồng bảo quản: A = 1.2 (W/m2); Buồng chế biến: A = 4.5(W/m2) Bảng
3.9: Dòng nhiêt do chiếu sáng các phòng lạnḥ . F A Q CS STT Phòng ( m 2 ) ( W/m 2 ) ( W ) 1 Lạnh 560 1.2 672
b) Dòng nhiêt do người tỏa rạ QN = 350 × n (W)
- n: Số người làm viêc trong phòng lạnh (Phụ thuộ c vào diệ n tích
phòng lạnh)̣ F < 200 m2 thì n = 2 ÷ 3 người.
F > 200 m2 thì n = 3 ÷ 4 người.
350 (W/người).: Nhiêt lượng do một người thải ra khi làm công việc nặng nhọc.̣ = lOMoARcPSD| 36625228
Bảng 3.10: Dòng nhiêt do người tỏa ra.̣ F n Q N STT Phòng ( m 2 ) ( người ) ( W ) 1 Lạnh 560 4 2240
c) Dòng nhiêt do các động cơ điệṇ
QĐC = 1000 × N × ; (W) Trong đó:
- N: Công suất của đông cơ điệ n (kW) - được lấy theo thiết kế lắp đặ t. Khi không có ̣ số liệu cụ thể :
Phòng bảo quản lạnh: N = 1 ÷ 4 (kW).
Phòng gia lạnh: N = 3 ÷ 8 (kW).
Phòng kết đông: N = 8 ÷16 (kW).
(Phòng có diên tích nhỏ lấy giá trị nhỏ, lớn lấy giá trị lớn)̣
- 1000: Hê số chuyển đổi từ (kW) sang (W)̣
- : hiệu suất của động cơ
Bảng 3.11: Dòng nhiêt sinh ra do các động cơ.̣ F N Q ĐC STT Phòng ( m 2 ) ( kW ) ( W ) 1 Lạnh 560 4 0 , 9 2016
d) Dòng nhiêt khi mở cửạ QMC = B × F (W) Trong đó:
- B: Dòng nhiêt riêng khi mở cửa; (W/ṃ 2).
(Dòng nhiêt B phụ thuôc vào diệ n tích buồng và chiều cao buồng ̣ _Tra bảng 4-4Trang 117_
Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh –Nguyễn Đức Lợi). = lOMoARcPSD| 36625228
- F: Diên tích phòng lạnh; (ṃ 2)
Bảng 3.12: Dòng nhiêt sinh ra khi mở cửa.̣ STT Phòng lạnh F (m 2 ) B (h = 6 m) Q MC ( W ) 1 560 12 6720
e) Tổng tổn thất lạnh mất mát do quá trình vân hành Q̣4
Bảng 3.13. Tổng tổn thất nhiệt do vận hành Phòng Q 4 ( W ) Q CS (W) Q N (W) Q ĐC (W) Q MC ( W ) lạnh 1 672 2240 2016 6720 11648
III.2. Tổng kết dòng nhiệt tải của thiết bị và máy nén
QVH = QCS + QNgười + QĐC + QMC QTB = QBQ + QBC + QVH QMN = QBQ + QBC + 0,75QVH
Bảng 3.14: Tổng kết nhiệt tải của thiết bị và máy nén (W) Q BC Q BQ Q VH Q TB Q MN Phòng ( W ) ( W ) ( W ) ( W ) ( W ) Phòng lạnh 13259,1 63563,2 11648 88470,3 85558,3 IV.
CHỌN PHƯƠNG ÁN, TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN 4.1.
Chọn phương án
Chọn phương pháp làm lạnh trực tiếp : tác nhân lạnh đi bên trong dàn lạnh, bốc hơi, làm lạnh
trực tiếp không khí trong phòng. Phương pháp này cho hiệu quả làm lạnh cao, thiết bị đơn
giản gọn nhẹ, phù hợp cho kho lạnh 1 tầng.
Chọn phương thức trao đổi nhiệt tại các dàn trao đổi nhiệt là đối lưu cưỡng bức.
Môi chất lạnh là R134A . Ta lựa chọn chu trình làm lạnh 1 cấp, 1 chế độ bay hơi có thiết
bị hồi nhiệt và máy nén dùng chung.
Để kinh tế ta sử dụng nước làm mát tuần hoàn, tức là bình ngưng có tháp giải nhiệt. 4.2.
Tính toán chu trình và chọn thiết bị
4.2.1. Chọn các thông số và chế độ làm việc
a. Nhiệt độ sôi (t ) của môi chất lạnh o •
Nhiệt độ sôi của MCL dùng trong tính toán thiết kế có thể lấy như sau:to = tp – Δto Trong đó: •
tp là nhiệt độ phòng lạnh oC ; tp = 0 0C = lOMoARcPSD| 36625228
Δto là hiệu nhiệt độ yêu cầu; Δto = 8 ÷ 13 0C phòng lạnh : t p
o = 0 – 10 = - 10 0C Nhiệt độ ngưng tụ (tk) tk tnra tk Trong đó: •
tnra : nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng; = + Δtn với Δtn = 2 ÷ 6 °C •
Δt : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu; Δt k
k = 3 ÷ 5 0C; chọn Δtk = 30C Vì
là sơ đồ cấp nước tuần hoàn nên ta có:
= = + (3 ÷ 4) °C = 30,8 + 3,2 = 34 °C
Với nhiệt độ tính toán ngoài môi trường là t = 77 %, tra trên biểu N = 34,6 0C và độ ẩm n
đồ i – d của không khí ẩm ta có nhiệt độ ướt của không khí là: = 30,8 °C . tnra = 34 + 3 = 37 °C
Vậy nhiệt độ ngưng tụ: tk = 37 + 3 = 40 °C.
b. Nhiệt độ hơi quá nhiệt hút về máy nén tqn
to tqn = - 10 + 15 = 5 °C Trong đó:
to : nhiệt độ sôi của MCL (oC)
Δtqn : độ quá nhiệt (10 ÷ 30 °C)
4.2.2. Tính toán chu trình
Trước hết tính toán chu trình ta xác định các thông số tại các điểm nút của CT
Tra biểu đồ h- lgP của môi chất lạnh R22 ta có các thông số như bảng 4.1
Sơ đồ thiết bị nguyên lý làm việc và đồ thị lg (h-P) = lOMoARcPSD| 36625228
Bảng 4.1: Các thông số tại các điểm nút của chu trình Điểm nút 1 1 ’ 2 3 3 ’ 4 t ( 0 C ) -10 5 60 40 30 -10 Áp suất (MPa) 0 , 2 0 , 2 1 1 1 0 , 2 h ( kJ/kg ) 392 405 435 252 239 239 Điểm nút 1 1 ’ 2 3 3 ’ 4 V(m 3 /kg) 0 , 1 0 , 11 0,023 0,0015 0,0015 0,026
a) Xác định năng suất lạnh của máy nén (Qo)
Đối với kho lạnh Q0 được xác định bằng công thức sau: Q = 0 k× QMN = k×24× QMN b z = = 107803,5 (W) Trong đó: • Q
MN : Tổng công suất nhiêt của máy nén với các phòng dùng chung ṭ 0. •
k: Hệ số kể đến tổn thất năng lượng hệ thống
(Vì ta chọn là hê thống làm lạnh trực tiếp nên k = 1,05 ÷ 1,1. Chọn k = 1,05)̣ •
b: Hê số kể đến thời gian làm việ c của máy nén trong ngày.̣ •
z: Số giờ làm viêc của máy nén trong mộ t ngày đêm.̣
(Với Freon z =16÷20h → Chọn 20h)
b) Năng suất lạnh riêng khối lượng (q –
o) qo = h1 h4 = 392 - 239 = 153 ( kJ/kg )
Trong đó: h1 , h4 là entanpi của các điểm trạng thái 1 và 4, (kJ/Kg).
c) Năng suất lạnh riêng thể tíchqv = = = 1390 (W) Trong đó: -
qo : năng suất lạnh riêng, (kJ/Kg). -
v1, : thể tích hơi hút về máy nén, (Kg/m3).
d) Năng suất khối lượng thực tế (Lượng môi chất qua máy nén) mtt = (kg/s) Trong đó Q
o : Tổng công suất của máy nén,(kW). q
o : Công suất lạnh riêng, (kJ/Kg). = lOMoARcPSD| 36625228
e) Năng suất thể tích thực (Vhút)
Vhút = mtt x v1’ = 0,7 0,11 = 0,077 (m3/s)
f) Hệ số cấp của máy nén. i. w Trong đó:
- : Hệ số đặc trưng cho các tổn thất của quá trình nén thực.
i : Hệ số kể đến tổn thất do chết xi lanh, do tiết lưu và tổn thất do sự rò rỉ môi chất -
từ khoang đẩy về khoang hút.
- w : Hệ số kể đến tổn thất do hơi hút về máy nén bị đốt nóng. +) Xác định i . m1 λ =i p - Δp0 0 - c × p + Δpk k - p - Δp0 0 p0 p0 p0 p
o : Tổn thất áp suất khoang hút (Mpa). .
pk : Tổn thất áp suất khoang đẩy(MPa). .
m 0.9 1.05lấy m=1,05 đối với môi chất Freon.
c: Tỉ số thể tích chết trong xi lanh.
Vch 0.03 0.05 c V xl ta lấy c=0,05. +) Xác định w . T0 273 + t0 λ =W = Tk 273 + tk
to, tk- nhiệt độ bay hơi và ngưng tụ của môi chất. = lOMoARcPSD| 36625228
g) Năng suất thể tích lý thuyết của máy nén.
h) Công nén đoạn nhiệt (Ns) Ns = m.l = 0,7 30 = 21 (kW) Trong đó:
- Ns còn gọi là công nén lý thuyết, kW
- m : lưu lượng khối lượng qua máy nén, kg/s ;
- l : công nén riêng (kg/kJ), l = h2 – h1’ = 435 – 405 = 30 i)
Công nén chỉ thị Ni ( công nén thực ) Ns Ni i = 25,3 (kW)
- Ns : công nén đoạn nhiệt, kW
- ηi : hiệu suất chỉ thị ; ηi = λw + b.to = 0,84 + 0,001 (-10) = 0,83
j) Công suất điện tiêu thụ (Nđ) Ni
Nđ = m td dc = 9,4 (kW) - Ni : công nén thực tế -
ηm : hệ số kể đến tổn thất do ma sát các chi tiết trong máy nén, ηm = 0,9 -
ηtđ : hệ số hiệu suất truyền động, ηtđ = 0,95 (kiên kết đai truyền) -
ηđc : hệ số hiệu suất động cơ, tùy từng loại máy ηđc= 0,8÷0,95 ; chọn ηđc = 0,85
k) Công suất động cơ lắp đặt (Nđc)
Nđc = k . Nđ = 1,2 9,4 = 11,28 (kW) k : hệ số
dự trữ ; k = 1,1 ÷ 2,1 ; ta chọn k = 1,2
l) Hiệu suất lạnh của chu trình (COP)
m) Hiệu suất exergi của chu trình (ν)
n) Kiểm tra tỉ số nén
π = [12,13] nên ta chỉ cần dùng máy nén 1 cấp.
4.2.3. Chọn máy nén
a) Cơ sở lựa chọn
+ Có 2 phương pháp lựa chọn máy nén:
Phương pháp 1: chọn lựa máy nén theo thể tích hơi lý thuyết của máy.(VLT) = lOMoARcPSD| 36625228
Dựa vào catalog chọn máy nén ta xác định được loại máy dự định chọn cho kho lạnh;
số lượng máy tính theo công thức: k×V n= LT V (máy nén)
; với k là hệ số dự trữ (1,15 ÷ LT
1,2) Số lượng máy nén n ≥ 2.
Sau đó ta đi kiểm tra công suất điện tiêu thụ của động cơ sao cho động cơ có khả năng dự trữ (15 ÷ 20) %.
Phương pháp 2: chọn lựa máy nén theo công suất lạnh Q MN o .
Để chọn theo công suất lạnh; thì các giá trị t
…phải ứng với chế độ làm việc của máy. 0, tk
Tương tự như với việc chọn lựa máy theo thể tích hơi lý thuyết ta phải đi kiểm tra công
suất tiêu thụ của động cơ sao cho động cơ có khả năng dự trữ (15÷20) %.
+ Loại máy dự định chọn lựa:
Dự định chọn máy nén trục vít áp dụng cho kho lạnh có công suất vừa và lớn.Máy
có ít chi tiết chuyển động, khi làm việc ít ồn, bền vững và chống va đập thủy lực.
Ngoài ra nó còn có kích thước gọn, tốn ít diện tích. Hiện nay máy nén trục vít
được sử dụng rộng rãi.
b) Chọn máy nén ( chọn theo phương pháp 2 )
Ta chọn máy nén trục vít nửa kín của nhà sản xuất BITZER (CHLB ĐỨC) Các
thông số để lựa chọn máy nén là: (kW) (kW)
Phòng lạnh, : với môi chất lạnh R134A chọn máy với Model: HSK8551-80-40P có Q = 120 kW ( với t
= 40 °C). Ta chọn 2 máy nén với thông số như dưới, o = -10 °C; tk
một máy làm việc một máy dự phòng. = lOMoARcPSD| 36625228
Kiểm tra dự trữ : * Năng suất lạnh : 1,2 Qo = 1,2 107,8 = 129,4 kW Q = 2 120 = 240 kW
Q > 1,2 Qo nên thỏa mãn
* Công suất tiêu thụ điện : = lOMoARcPSD| 36625228
1.2 x Nđ = 1,2 9,4 = 11,28 kW N = 2 x 44,7 = 89 kW
N > 1,2 Nđ nên thỏa mãn
V. TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ
5.1 Thiết bị ngưng tụ
Công suất nhiệt của thiết bị ngưng tụ
Qk =1,2 mtt.(h2 – h3’) = 1,2 0,7 x (435 - 239) = 164,6 (kW)
Diện tích truyền nhiệt của thiết bị: Trong đó:
K :hệ số truyền nhiệt của thiết bị; với thiết bị ngưng tụ kiểu ống chùm nằm ngang
Môi chất lạnh sử dụng freon R22, ta có: K = 700 w/m2K ( bảng 8.6 – trang 263
Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi )
: độ chênh nhiệt độ trung bình giữa môi chất lạnh và chất làm mát t ttb tlnmax
tmaxtmin 2.3 lg2 tkt1 t1 t t t min k 2 = = 4,33 0C
Với t1; t2 là nhiệt độ nước vào và ra bình ngưng, ta có: t1 = 34 0C; t2 = 37 0C ; tk là nhiệt
độ ngưng tụ; tk = 38,5 0C = = 54,3 m2
Với diện tích 54,3 m2 dựa vào ( bảng 8.4: Bình ngưng ống chùm nằm ngang, Freon - trang
253,Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh -Nguyễn Đức Lợi) ta chọn bình ngưng: = lOMoARcPSD| 36625228
Các thông số kỹ thuật: Tên bình ngưng MKTHP-63
Diện tích bề mặt ngoài, (m 2 ) 63 Đường kính vỏ, (mm) 426 Chiều dài ống, (mm) 2500 Số ống 218 Hơi 55 Lỏng 30 Ống nối, (mm) Nước 125 Dài 3000 Rộng 535 Kích thước bì,( mm) Cao 790
Thể tích không gian giữa các ống, (m 3 ) 0,2125 5.2.
Thiết bị bay hơi
Các dàn bay hơi được đặt xung quanh phòng và dàn đều nhằm đảm bảo sự đồng đều của nhiệt độ bên trong phòng.
Năng suất yêu cầu chọn thiết bị :
QTBo = k × QTB = k × 24 × QTB bτ (W)
- QTB : Tổng công suất nhiêt của thiết bị.̣ = lOMoARcPSD| 36625228
- k : Hê số kể đến tổn thất năng lượng lạnh trên hệ thống.̣ ( Đối với hê thống làm lạnḥ
trực tiếp k =1,1 ÷ 1,05 => Chọn k =1,05) τ b = -
b: Hê số kể đến thời gian làm việ c của thiết bị trong ngày. ̣ 24
- τ : Số giờ làm viêc của thiết bị trong mộ t ngày đêm.̣ Freôn τ =16 ÷ 20 h. Chọn τ =20 h)
Bảng 5.2: Bảng tính năng suất yêu cầu thiết bị đối với phòng lạnh TB Q TB Q Q o STT Phòng TB o ( W ) ( W ) ( kW ) 1 Lạnh 88470,3 111472,5 111
Để đảm bảo việc nhiệt độ trong phòng ta chọn trước số dàn bay hơi sau đó chọn đến công suất
của từng dàn bay hơi. Công suất lạnh của từng phòng, từng dàn lạnh, số lượng dàn lạnh trong
từng phòng thể hiện qua bảng 5.3
Bảng 5.3: Năng suất lạnh từng dàn Công suất lạnh Diện tích Số dàn Công suất lạnh 1 STT Phòng Q ( m 2 ) ( chiếc ) phòng (kW) dàn Q dàn (kW) 1 Lạnh 560 12 111 9 , 25
Dự định chọn dàn lạnh của hãng ‘‘CABERO’’ nên công suất lạnh để chọn thiết bị của hãng phải
kể đến nhiệt độ bay hơi t0 và vật liệu làm cánh tản nhiệt cụ thể là: Qchọn1 dàn = ; (kW) ( t
= 0,9; Vật liệu làm cánh tản
0 = - 10 và môi chất sử dụng là R134A nên theo catalog trên F1
nhiệt dự định chọn lựa là nhôm (aluminum) nên F = 1→ Q
QTB /0,9) Dựa vào công thức 2 chọn = 0
vừa nêu ta có bảng tính toán sau: = lOMoARcPSD| 36625228
Bảng 5.4: Công suất lạnh chọn Công suất lạnh Công suất lạnh STT Phòng Q dàn (kW) Q dàn (kW) chọn 1 Lạnh 9 , 25 10 , 3
Dựa vào catalogue của hãng CABERO ta có các thông số của dàn lạnh đã cho phòng lạnh như sau: = lOMoARcPSD| 36625228 Model CH4 - D 1/50.1
Khoảng cách giữa các cánh tản nhiệt 4 mm Mã cuộn dây D Số quạt 1
Đường kính trong của quạt 50 mm Diện tích làm lạnh 64,1 m 2 Thể tích một dàn 14 ,8 dm 3 Công suất lạnh 10 ,3 kW Lưu lượng 7110 m3/h Tầm với gió 25 m Độ ồn 68 dB Công suất 1 quạt 0 ,75 kW
Dòng điện vận hành quạt 1 ,3 A Tần số dòng điện 50 Hz Dài 1490 mm Kích thước Rộng 670 mm Dày 750 = lOMoARcPSD| 36625228 5.3.
Tính chọn tháp giải nhiệt
Ta chọn số tháp làm mát bằng số máy nén để thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa
cho tháp giải nhiệt, cũng như tính kính tế trong quá trình sử dụng. Ta chọn 1 tháp làm mát.
Năng suất lạnh của hệ thống tháp làm mát nước là: Q
= 164,6 / 0,8 = 205,8 (kW) Lưu tháp = Qk / k
lượng nước tuần hoàn qua tháp: = = 0,016 m3/s = 16 (l/s)
- Nhiệt dung riêng của nước, C = 4,18 (kJ/kg.0C). -
ρ : Khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 (kG/m3). -
: Nhiệt độ nước ra và nước vào TBNT (0C).
Từ các thông số: tN = 34,6 0C, độ ẩm % ta tra được nhiệt độ ướt tư = 30,8 0C, có = 37 0C,
= 34 0C tra trên biểu đồ Hình 8-29_ Trang 320 Sách Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, ta tra được k = 0,8
Tra bảng 8-22_ Trang 318_Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, ta chọn được tháp của hãng
RINKI_ kiểu FRK80. Với các thông số kĩ thuật thể hiện trong bảng sau: Kích thước Kích thước ống nối Mô tơ Khối Độ Lưu Quạt gió mm ( ) ( mm ) quạt lượng (kg) ồn lượng ( l/s) dB H D in out of dr fv m 3 /ph kW khô ướt A
17 , 4 2487 2230 100 100 25 25 25 620 1 , 5 420 1260 58 , 5 = lOMoARcPSD| 36625228 *) Chú thích:
H - Chiều cao tháp (cả mô tơ). in – Đường nước vào.
D – Đường kính ngoài của tháp. out – Đường nước ra.
of – Đường chảy tràn. dr – Đường xả.
fv – Van phao. qs –Cấp nước nhanh.
Với tháp FRK25 lưu lượng định mức là 5.4 (l/s) cho 1 ton lạnh.
Nguyên lý cấu tạo của tháp giải nhiệt: = lOMoARcPSD| 36625228
1. Động cơ quạt gió; 2. Vỏ tháp; 3. Chắn bụi nước; 4.Dàn phun nước; 5.Khối đệm ; 6.Cửa
không khí vào; 7.Bể nước; 8.Đường nước lạnh cấp để làm mát bình ngưng; 9.Đường nước
nóng từ bình ngưng ra đưa vào dàn phun để làm mát xuống nhờ không khí đi ngược chiều từ
dưới lên; 10. Phin lọc nước; 11.Phễu chảy tràn; 12. Van xả đáy; 13. Đường cấp nước với van phao; 14. Bơm nước.
PI – Áp kế ; TI – Nhiệt kế.
5.4. Tính chọn thiết bị hồi nhiệt
Dòng nhiệt thiết bị hồi nhiệt có thể xác định bằng công thức: = = m.( -).103 = m.(-) ; (W)
- Q : Dòng nhiệt trong thiết bị hồi nhiệt, (W) hn
- h1, h1’ : Entanpy của hơi vào và ra khỏi thiết bị hồi nhiệt.
- m : Lưu lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống, m = 0.56 (kg/s).
- h3, h3’ : Entanpy của dịch vào và ra khỏi thiết bị hồi nhiệt.
Qhn = 0,7 x 13 x 1000 = 9100 (W)
Diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị hồi nhiệt: Q 2 hn , (m ). F = k × t
Hệ số truyền nhiệt k của thiết bị hồi nhiệt nằm trong khoảng 120 ÷ 180 (W/m2.K). Chọn k = 180 (W/m2.K). t = = = (0C) F = (m2)
Ta lựa chọn thiết bị hồi nhiệt của hãng SEC Heat Exchangers
Dựa vào catalogue của thiết bị hồi nhiệt ta chọn thiết bị hồi nhiệt model CS.33.80.50
Bảng 5.9: Thông số thiết bị hồi nhiệt STT
Thiết bị hồi nhiệt model P.21.53.50 1 Loại
Trao đổi nhiệt ngược dòng 2
Diện tích trao đổi nhiệt (m 2 ) 2 3
Đường kính ống cao áp (mm) 8 = lOMoARcPSD| 36625228
VI. TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ
6.1. Tính chọn thiết bị bình chứa cao áp = lOMoARcPSD| 36625228
Bình chứa cao áp đặt ngay sau dàn ngưng để chứa môi chất lạnh lỏng ở áp suất cao, và duy trì
cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu. Bình chứa cao áp bố trí dưới bình ngưng và được cân bằng
áp suất với bình ngưng bằng các ống cân bằng hơi và lỏng
Quy định về an toàn thì bình chứa cao áp phải chứa được 30% thể tích của toàn bộ hệ thống
dàn bay hơi đối với hệ thống cấp môi chất lạnh ở trên, khi vận hành mức lỏng ở trong bình
chứa cao áp đạt 50% thể tích của bình.
Bảng 6.1: Thể tích môi chất trong các dàn bay hơi: Số lượng dàn bay hơi
3)Thể tích các dàn trong phòng (dm3) STT Phòng Thể tích một dàn (dm 1 Lạnh 12 14,8 177,6
Thể tích bình chứa cao áp xác định như sau: ( Đối với môi chất lạnh cấp từ trên).
= 0,72 x 177,6 = 128 (dm3) = 0,128 m3 Trong đó:
VBH : Tổng thể tích bên trong (phần chứa MCL) của các thiết bị bay hơi (dm3). 1.2 : Hệ số dự trữ.
Tra theo bảng 8 -17_Trang 310, sách Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh ta chọn bình chứa cao
áp nằm ngang với các thông số sau: = lOMoARcPSD| 36625228
Bảng 6.2: Bình chứa cao áp Kích thước, (mm) Khối lượng Loại bình Dung tích ( m 3 ) ( kg ) D × S L H 04 PB 426x10 3620 570 0, 4 410 6.2.
Tính chọn bơm máy cho hệ thống
Ta chọn máy bơm theo năng suất bơm.V(m3/s).
Công thức xác định năng suất bơm được tính như sau: Qo V= ρ × C × (t - t )n n nr nv Trong đó:
V : Năng suất của bơm, (m3/s).
ρn : Mật độ nước. Lấy ρn = 1000 (kg/m3).
C : Nhiệt dung riêng nước, (kJ/kg.K). Lấy C n n =4,18 (kJ/kg.K).
tnv, tnr :Nhiệt độ nước vào và ra khỏi TBNT; (tnv = 34 0C; tnr = 37 0C) Qo
: Năng suất lạnh của thiết bị ngưng tụ, Qo = Qk = 164,6 (kW).
( Tra bảng 10-6 – Bơm li tâm , trang 349 – Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi).
Với năng suất lạnh này ta chọn bơm li tâm: 3K-9 do Nga sản xuất có các thông số sau: Bảng
6.3: Thông số máy bơm
Đường kính bánh Năng suất Cột áp H
Hiệu suất Công suất trên
Kí hiệu bơm công tác (mm) (m3/h) (bar) η (%) trục N (kW) 3K-9 168 50 2,8 72 5,5
Kiểm tra bơm đã chọn theo áp lực cần thiết của bơm : Công
thức xác định áp lực cần thiết của bơm:
Hb = ΔPms + ΔPcb + ΔPNT + Hhh + Htd , m Trong đó: ΔP , ΔP ms
cb – tổn thất áp lực do ma sát và tổn thất áp lực cục bộ
(giả thiết ΔPms + ΔPcb = 3 m)
ΔPNT – tổn thất áp lực do TBNT, ΔPNT = 0,18 bar = 0,18 x 10,19 = 1,83 (m H2O)
Hhh – độ cao hình học từ điểm lấy nước đến mũi phun, Hhh = 1,5 m
Htd – áp lực tự do ở mũi phun, lấy Htd = 2m = lOMoARcPSD| 36625228
Vậy: Hb = 3 + 1,83 + 1,5 + 2 = 8,33 m = 0,82 bar Như
trên ta đã chọn bơm li tâm 3K-9 có H = 2,8 bar => hợp lí.
6.3. Tính chọn thiết bị phin lọc
- Phin lọc đường hơi của hệ thống lạnh được bố trí trên đường ống hút trước máy nén.Nhiệm
vụ lọc tạp chất cơ học: cát, đất, mạt kim loại, gỉ sắt, vẩy hàn. Bảo vệ cho bề mặt xilanh máy
nén và các clapee khỏi bị xước khi hút phải các cặn bẩn rắn. Phin lọc hơi có thể bố trí trên
ống đứng hoặc ống nằm ngang.
- Phin lọc đường lỏng được bố trí trên đường lỏng phía trước van tiết lưu và những thiết bịtự
động khác để phòng tắc bẩn gây tắc van tiết lưu. Phin lọc dịch buộc phải bố trí trên ống nằm ngang.
- Phin lọc được chọn theo đường kính ống nối: Dô nối
Hơi : Dô nối = Dô vào MN
Dịch: Dô nối = Dô vào VTL
6.4. Các loại van
- Van một chiều: là loại van chỉ cho môi chất đi theo một hướng nhất định, theo quy định vềan
toàn thì tất cả các hệ thống lạnh cỡ trung gian và lớn đều phải lắp van một chiều. Van một
chiều lắp trên đường ống đẩy của máy nén cao áp, để ngăn không cho môi chất lỏng từ dàn ngưng về máy nén.
- Van khóa, van chặn: dùng để khóa hoặc mở dòng chảy của môi chất lạnh khi bảo dưỡngsửa chữa hệ thống lạnh.
- Van tiết lưu màng cân bằng ngoài: để cung cấp dịch cho thiết bị bay hơi ổn định tránh
hiệntượng ngập dịch trong máy nén hoặc hiện tượng thiếu môi chất lạnh, trong hệ thống lạnh
này ta sử dụng thiết bị tự động cung cấp dịch bằng van tiết lưu màng cân bằng ngoài.
- Van an toàn: trong hệ thống lạnh lắp van an toàn để đề phòng các nguy hiểm xảy ra,
thườnglắp tại máy nén, bình chứa cao áp...
VII. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN ĐƯỜNG ỐNG 7.1.
Tính chọn đường ống dẫn môi chất lạnh
-Sau khi bố trí TB sao cho chiều chuyển động MCL thuận dòng, đảm bảo sao cho chiều dài
của các đường ống là nhỏ nhất khi bố trí ống: ống có thể đi men tường, ngầm trong mương,
đi trong không gian của gian máy (chiều cao ống: h ≥ 2,5 m).
- Các đường ống cần được bố trí sao cho có đường đi ngắn nhất. Trên đường dẫn lỏng tránhtạo
các túi khí và trên đường dẫn khí tránh tạo ra các túi lỏng, trừ túi dầu của máy lạnh freon. Để
hồi dầu dễ dàng về máy nén freon, tốc độ trong ống đứng hướng lên không dưới 8 ÷ 10 (m/s),
trong ống nằm ngang không dưới 6( m/s).
- Đường kính trong của ống được xác định theo công thức: d = trtt 4 × m v 4 × m , (m). = lOMoARcPSD| 36625228 π × [ω] ρ × π × [ω] Trong đó:
dtrtt : Đường kính trong của ống dẫn, (m). m : Lưu lượng
khối lượng của chất lỏng, m = 0,79 (kg/s). ρ : Khối
lượng riêng của môi chất, (kg/m3). v : Thể tích riêng của môi chất lạnh, (m3/kg).
[ ] : Tốc độ cho phép của môi chất lạnh trong ống, (m/s).
Với môi chất lạnh R134A ta tra bảng 10-1_Trang 345 sách Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh_
Nguyễn Đức Lợi ta có : ω [ω]
+ Đường ống hút: [ ] = 7 ÷ 12 (m/s) => chọn = 9 (m/s) ω [ω]
+ Đường ống đẩy: [ ] = 8 ÷ 15 (m/s) => chọn = 11 (m/s) ω [ω]
+ Đường ống dẫn lỏng : [ ] = 0,4 ÷ 1 (m/s) => chọn = 1 (m/s)
1. Tính toán chọn đường ống đẩy
a, Tính chọn đường ống từ máy nén đến ống góp
Đường ống đẩy từ máy nén đến ống góp, bao gồm 4 đường ống chính, tính toán chọn đường
kính trong và ngoài của các ống thể hiện trong bảng sau: tt STT Đoạn ống m (kg/s)
v (m 3 /kg)
[ ω ] (m/s)
d tr ( m ) 1 MN → NT 0 79 , 0,023 11 0,045 2 NT → CA 0 , 79 0,0015 1 0,039 3 CA → HN 0 , 79 0,0015 1 0,039 4 HN → OG 0 , 79 0,0015 1 0,039
Dựa vào 10-2_Trang 346_ sách Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh_ Nguyễn Đức Lợi. Ta có bảng
chọn lựa đường kính ống tiêu chuẩn như sau (ống thép): = lOMoARcPSD| 36625228 4 ×m×υ chon STT Đoạn ống d d [ω]= d
tr tt ( m ) tr ( mm ) th chon 2 π×(d ) y (mm ) tr (m/s) 1 MN → NT 0,045 50 9 , 25 50 2 NT → CA 0,039 40 , 5 0 , 92 40 3 CA → HN 0,039 40 , 5 0 , 92 40 4 HN → OG 0,039 40 , 5 0 , 92 40
b. Tính chọn đường ống từ ống góp tới phòng lạnh.
- Do công suất lạnh của các phòng lạnh là khác nhau và mỗi phòng lại bố trí nhiều dàn lạnh.
Vì vậy lượng môi chất lạnh tuần hoàn trong dàn lạnh ở các phòng cũng khác nhau, ta căn cứ
vào số dàn lạnh bố trí trong phòng để xác định được lượng môi chất lạnh tuần hoàn trong mỗi dàn.
- Tính toán đường kính ống dẫn môi chất lạnh phải đảm bảo khi các dàn lạnh hoạt động ở
trạng thái max thì ống dẫn vẫn phải đảm bảo được nên công suất lạnh của phòng lạnh lấy theo
công suất lạnh của các dàn.
Bảng thống kê công suất lạnh của các phòng theo số dàn lạnh bố trí. STT Tên phòng Số dàn
Công suất lạnh 1 dàn (kW) Công suất lạnh max (kW) 1 Phòng lạnh 12 10,3 123,6
b. Tính chọn đường ống từ ống góp tới phòng Sơ đồ:
- ) Công suất lạnh phòng là 123,6 (kW) nên:
-) Lượng môi chất tuần hoàn trên đoạn (ống góp → PL ) là: m 01 = = 0,73 (kg/s) 1
-) Lượng môi chất tuần hoàn qua 1 dàn lạnh là: m 01 = = 0,06 (kg/s) ω
Căn cứ vào các thông số trên và v = 0,026 (m3/kg), [ ] = 1 m/s ta có bảng tính toán sau:
Bảng 7.1: tính toán đường kính trong của các đoạn ống dẫn MCL = lOMoARcPSD| 36625228 = lOMoARcPSD| 36625228 d = tttr 4 m v, (m) π [ω]
m: Lượng môi chất lạnh trên đường ống hút về máy nén; m= 0,79 (kg/s). v:
Thể tích riêng của MCL lấy tại điểm 1’ trên chu trình; v= 0,11 (m3/kg). [ω] [ω]
: Vận tốc của MC chuyển động trên đường ống hút; = 9 (m/s).
- ) Đường kính ống từ TBHN về máy nén = 0,110 (m)
-) Dựa vào bảng đường kính ống tiêu chuẩn ta chon đường kính ống d = 125 (mm) → chon
Vận tốc thực của MC chuyển động trong ống hút về máy nén là: []th = 7,1 (m/s).
b, Tính chọn đường ống hút cho các đoạn còn lại. Sơ đồ: = lOMoARcPSD| 36625228
- ) Phương pháp tính toán như với chọn đường kính ống đẩy chỉ khác vận tốc chuyển động
của MC và thể tích riêng của MCL ta lấy tại điểm 1 trên chu trình.
- ) Căn cứ vào đó ta có bảng tính toán chọn đường kính ống hút cho kho lạnh như sau: = lOMoARcPSD| 36625228
Bảng 7.3: xác định đường kính ống hút qua các dàn lạnh ở phòng = lOMoARcPSD| 36625228 4× m×υ tt chon STT Đoạn ống d d [ω]= d
tr ( m) tr (mm) th chon 2 π×(d )
y ( mm ) tr (m/s) 11 IN 11 - IN 12 0 , 05 50 9 17 , 50 12 IN 10 - IN 11 0,041 40 , 5 9 , 32 40 13 IN 9 - IN 10 0,029 27 , 5 10 , 1 27
3. Tính chọn đường ống dẫn nước làm mát thiết bị ngưng tụ - ) Công thức xác định: tt 4×m d = tr ρ×π×[ω] (m) Trong đó:
m: Lưu lượng nước tuần hoàn trong đường ống; (kg/s)
Trong phần tính toán chọn bơm ta đã chọn được 1 bơm. Lưu lượng bơm là 50 (m3/h)
ta tính toán đường ống thỏa mãn trường hợp bơm hoạt động max. m = (kg/s)
ρ :Khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 (kg/m3). ω
[ ]: Tốc độ dòng chảy trong ống; (m/s)
(Tra theo bảng 10-1_Trang 345_Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh_ Nguyễn Đức Lợi.) ω ω
[ ] = 0,5 ÷ 2 (m/s) ,chọn = 1,4 (m/s) Vậy : = = 0,112 (m)
(Tra theo bảng 10-4_Trang 347_Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh_ Nguyễn Đức Lợi.) -
) Ta chọn ống nước có đường kính tiêu chuẩn như sau: dtr = 125 (mm). dng = 125 (mm).
-) Vận tốc thực của nước chảy trong ống: []thực = = 1,125 (m/s) =

Tài liệu liên quan: