Chương 4: Quá trình lạnh | Bài giảng môn Quá trình thiết bị | Đại học Bách khoa hà nội

Số lượng nguyên tử clo có thể xác định nhờ tổng số lượng các nguyên tử kết hợp với các nguyên tử C đã biết qua hóa trị của nó | Bài giảng môn Quá trình thiết bị | Đại học Bách khoa hà nội

Chương 4
Quá trình lạnh
2
4.4. MÔI CHẤT LẠNH (tác nhân lạnh, ga lạnh) – KÝ HIỆU
Bắt đầu bằng chữ R Refrigerant
Các Freon: R114 C: 2; H:0; F:4
Các môi chất : R7+phân tử lượng của chất đó
- Số lượng nguyên tử clo có thể xác định nhờ tổng số lượng các nguyên tử
kết hợp với các nguyên tử C đã biết qua hóa trị của nó
3
4.4. MÔI CHẤT LẠNH – VÍ DỤ
Môi chất CTHH: CCl
2
F
2.
Tìm hiệu của ?
- Số thứ nhất = Số nguyên tử C - 1=1 1 = 0
- Số thứ hai = Số nguyên tử H + 1 = 0 +1=1
- Số thứ ba = Số nguyên tử F = 2
R12
Môi chất CTHH: CHClF
2.
Tìm hiệu của ?
- Số thứ nhất = Số nguyên tử C - 1=1 1 = 0
- Số thứ hai = Số nguyên tử H + 1 = 1 +1=2
- Số thứ ba = Số nguyên tử F = 2
R22
Môi chất ký hiệu R114. Hãy tìm CT của nó?
4
4.4. MÔI CHẤT LẠNH – NH3 (R717)
- Ts=-33,35oC (P = 1 atm)
- Tntu=30
o
C (P = 12 bar)
- Thể tích riêng nhỏ thiết bị gọn
- Nhiệt độ tới hạn lớn (132,4°C)
- Áp suất làm việc trong thiết bị
ngưng tụ không quá cao (9-14 at)
- Áp suất bốc hơi không quá thấp
- Dễ phát hiện khi rò rỉ
- Rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyển bảo
quản tương đối dễ, sản xuất
được trong nước.
Ưu điểm
Nhược điểm
- Độc hại
- Có mùi đặc trưng
- Ăn mòn đồng và các hợp kim đồng
- Có thể tạo hỗn hợp cháy nổ với
không khí
- Làm giảm chất lượng thực phẩm
bảo quản
Ứng dụng
- Được dùng phổ biến cho máy lạnh
nén hơi dùng máy nén pittông
- Dùng cho máy lạnh có năng suất lớn
và rất lớn
5
- Có mùi thơm rất nhẹ
- Nếu làm mát bằng H2O
T=30
o
C (0,74MPa)
- Làm mát bằng không khí
T=42
o
C (1 MPa)
- P = 1atm, Ts = -29,8oC
- Po>Pkq
- Không gây cháy nổ, ko
độc hại,…
- Dễ kiếm, dễ vận chuyển,
bảo quản nhưng đắt
Ưu điểm
Nhược điểm
- NS lạnh riêng nhỏ hơn NH
3
(bằng 1/8 – 1/10) lưu
lượng tuần hoàn trong hệ lớn
- NS lạnh riêng thể tích = 60%
NH3 cồng kềnh hơn
- Phá hủy tầng ôzôn
Ứng dụng
- NS trung bình
- Đã bị cấm đối với các
hệ thống lạnh trên 5kg
từ 1996 và ngừng sản
xuất từ 1999
4.4. MÔI CHẤT LẠNH – CCl
2
F
2
(R12)
6
- Có mùi thơm rất nhẹ
- Nếu làm mát bằng H2O
T=30
o
C (1,19 MPa)
- Làm mát bằng không khí
T=42
o
C (1,6 MPa)
- P = 1atm, Ts = -40,8oC
- Po>Pkq
- Không gây cháy nổ, ko
độc hại,…
- Dễ kiếm, dễ vận chuyển,
bảo quản nhưng đắt
Ưu điểm
Nhược điểm
- NS lạnh riêng nhỏ hơn NH
3
(bằng 1/8 – 1/10) lưu
lượng tuần hoàn trong hệ lớn
- NS lạnh riêng thể tích = 60%
NH3 cồng kềnh hơn
- Phá hủy tầng ôzôn
Ứng dụng
- NS trung bình
- Đã bị cấm đối với các
hệ thống lạnh trên 5kg
từ 1996 và ngừng sản
xuất từ 1999
4.4. MÔI CHẤT LẠNH – CHClF
2
(R12)
7
Hydrocarbon
- Propan nguyên chất , R290
- Izo Butan nguyên chất, R600a
- Hợp chất R290/R600a
Nhược điểm
- Dễ gây cháy nổ khi
trộn lẫn không khí và
có mồi nổ
Ứng dụng
- R290 dùng trong CN
- R600a: dùng cho tủ
lạnh gia đình
- R290/R600a: dùng cho
máy lạnh thương mại
- Nhiệt lượng bay hơi
lớn hơn CFC
- Khối lượng riêng nhỏ
hơn CFC
Ưu điểm
4.4. MÔI CHẤT LẠNH – Hydrocacbon
8
4.4. MÔI CHẤT LẠNH
Cl tăng: tính độc hại tăng
H tăng: tính cháy nổ tăng
Vùng trắng
9
4.5. CHẤT TẢI LẠNH
Là môi chất trung gian, nhận nhiệt của đối
tượng cần làm lạnh chuyển tới thiết bị bay hơi
Được sử dụng khi:
- Khó sử dụng trực tiếp giàn bay hơi để
làm lạnh sản phẩm
- Môi chất lạnh có tính chất độc hại, có ảnh
hưởng không tốt đến môi trường và sản
phẩm bảo quản, chất tải lạnh trung gian
được coi là vòng tuần hoàn an toàn
- Khi có nhiều hộ tiêu thụ lạnh và khi hộ
tiêu thụ lạnh ở xa nơi cung cấp lạnh
10
4.5. CHẤT TẢI LẠNH – YÊU CẦU
Điểm đông đặc phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi
Nhiệt độ sôi phải đủ cao để khi dừng máy chất tải lạnh không bị bay hơi
nhiệt độ môi trường. Nếu chất tải lạnh nhiệt độ bay hơi thấp thì phải sử
dụng vòng tuần hoàn kín
Không ăn mòn thiết bị
Không cháy nổ, rẻ tiền, dễ kiếm
Tính chất TĐN tốt, khả năng trữ nhiệt lớn (λ lớn, C lớn)
Độ nhớt nhỏ, khối lượng nhỏ
11
4.5. CHẤT TẢI LẠNH
CHẤT TẢI LẠNH
thể ở dạng:
- Khí: không khí
- Lỏng: nước, nước muối các loại, dung dịch các chất hữu như
methanol, etanol, nitơ lỏng
- Rắn: đá khô, nước đá
12
4.5. VD
13
4.5. VD
14
4.5. VD
15
4.6. MÁY LẠNH NÉN HƠI NHIỀU CẤP
16
4.6. MÁY LẠNH NÉN HƠI NHIỀU CẤP
V: bình phân ly L-H
17
4.7. MÁY LẠNH KIỂU LIÊN HỢP
- Thiết bị ngưng tụ tầng dưới được ghép với thiết bị bay hơi tầng trên.
- Sử dụng 2 tác nhân lạnh, VD: NH
3
, R13.
- Ưu điểm:
+ thể chọn 2 tác nhân lạnh với 2 khoảng nhiệt độ khác nhau
+ áp suất vận hành không quá cao thiết bị ngưng tụ quá thấp thiết
bị bay hơi như đối với máy lạnh nhiều cấp
18
4.8. MÁY LẠNH KIỂU HẤP THỤ - CHU TRÌNH LÝ THUYẾT
1-2: vòng tuần hoàn của dung dịch qua thiết bị hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh hơi và tiết lưu dung
dịch máy nén nhiệt
Ưu điểm: chỉ sử dụng nguồn nhiệt năng có nhiệt độ không cao để hoạt động (80-150
o
C)
19
4.8. MÁY LẠNH KIỂU HẤP THỤ
- Khi tác nhân lạnh là
NH
3
, thì chất hấp thụ
dùng là dung dịch
Amoniac loãng
20
4.9. MÁY LÀM LẠNH KIỂU TUYE
- Trong các máy lạnh kiểu TUYE, năng lượng tiêu hao cho quá trình là nhiệt
năng chú không phải cơ năng
- Tác nhân lạnh là nước
| 1/21

Preview text:

Chương 4 Quá trình lạnh
4.4. MÔI CHẤT LẠNH (tác nhân lạnh, ga lạnh) – KÝ HIỆU
 Bắt đầu bằng chữ R – Refrigerant
 Các Freon: R114  C: 2; H:0; F:4
- Số lượng nguyên tử clo có thể xác định nhờ tổng số lượng các nguyên tử
kết hợp với các nguyên tử C đã biết qua hóa trị của nó
 Các môi chất vô cơ: R7+phân tử lượng của chất đó 2
4.4. MÔI CHẤT LẠNH – VÍ DỤ
 Môi chất có CTHH: CCl F Tìm ký hiệu của nó? 2 2.
- Số thứ nhất = Số nguyên tử C - 1=1 – 1 = 0
- Số thứ hai = Số nguyên tử H + 1 = 0 +1=1
- Số thứ ba = Số nguyên tử F = 2 R12
 Môi chất có CTHH: CHClF Tìm ký hiệu của nó? 2.
- Số thứ nhất = Số nguyên tử C - 1=1 – 1 = 0
- Số thứ hai = Số nguyên tử H + 1 = 1 +1=2
- Số thứ ba = Số nguyên tử F = 2 R22
 Môi chất ký hiệu R114. Hãy tìm CT của nó? 3
4.4. MÔI CHẤT LẠNH – NH3 (R717) Ưu điểm Nhược điểm - Độc hại - Ts=-33,35oC (P = 1 atm) - Có mùi đặc trưng - Tntu=30oC (P = 12 bar) -
Ăn mòn đồng và các hợp kim đồng -
Thể tích riêng nhỏ  thiết bị gọn -
Có thể tạo hỗn hợp cháy nổ với -
Nhiệt độ tới hạn lớn (132,4°C) không khí -
Áp suất làm việc trong thiết bị -
Làm giảm chất lượng thực phẩm
ngưng tụ không quá cao (9-14 at) bảo quản -
Áp suất bốc hơi không quá thấp Ứng dụng - Dễ phát hiện khi rò rỉ -
Rẻ tiền, dễ kiếm, vận chuyển bảo -
Được dùng phổ biến cho máy lạnh
quản tương đối dễ, sản xuất
nén hơi dùng máy nén pittông được trong nước. -
Dùng cho máy lạnh có năng suất lớn và rất lớn 4
4.4. MÔI CHẤT LẠNH – CCl F (R12) 2 2 Ưu điểm Nhược điểm -
NS lạnh riêng nhỏ hơn NH3 - Có mùi thơm rất nhẹ (bằng 1/8 – 1/10) lưu - Nếu làm mát bằng H2O
lượng tuần hoàn trong hệ lớn  T=30oC (0,74MPa) -
NS lạnh riêng thể tích = 60% - Làm mát bằng không khí NH3  cồng kềnh hơn  T=42oC (1 MPa) - Phá hủy tầng ôzôn - P = 1atm, Ts = -29,8oC Ứng dụng - Po>Pkq - NS trung bình - Không gây cháy nổ, ko -
Đã bị cấm đối với các độc hại,… hệ thống lạnh trên 5kg -
Dễ kiếm, dễ vận chuyển, từ 1996 và ngừng sản bảo quản nhưng đắt xuất từ 1999 5
4.4. MÔI CHẤT LẠNH – CHClF (R12) 2 Ưu điểm Nhược điểm -
NS lạnh riêng nhỏ hơn NH3 - Có mùi thơm rất nhẹ (bằng 1/8 – 1/10) lưu - Nếu làm mát bằng H2O
lượng tuần hoàn trong hệ lớn  T=30oC (1,19 MPa) -
NS lạnh riêng thể tích = 60% - Làm mát bằng không khí NH3  cồng kềnh hơn  T=42oC (1,6 MPa) - Phá hủy tầng ôzôn - P = 1atm, Ts = -40,8oC Ứng dụng - Po>Pkq - NS trung bình - Không gây cháy nổ, ko -
Đã bị cấm đối với các độc hại,… hệ thống lạnh trên 5kg -
Dễ kiếm, dễ vận chuyển, từ 1996 và ngừng sản bảo quản nhưng đắt xuất từ 1999 6
4.4. MÔI CHẤT LẠNH – Hydrocacbon Hydrocarbon - Propan nguyên chất , R290 -
Izo Butan nguyên chất, R600a Nhược điểm - Hợp chất R290/R600a - Dễ gây cháy nổ khi trộn lẫn không khí và có mồi nổ Ưu điểm - Nhiệt lượng bay hơi lớn hơn CFC - Khối lượng riêng nhỏ Ứng dụng hơn CFC - R290 dùng trong CN - R600a: dùng cho tủ lạnh gia đình - R290/R600a: dùng cho máy lạnh thương mại 7
4.4. MÔI CHẤT LẠNH
 Cl tăng: tính độc hại tăng
 H tăng: tính cháy nổ tăng Vùng trắng 8
4.5. CHẤT TẢI LẠNH
 Là môi chất trung gian, nhận nhiệt của đối
tượng cần làm lạnh chuyển tới thiết bị bay hơi  Được sử dụng khi: -
Khó sử dụng trực tiếp giàn bay hơi để làm lạnh sản phẩm -
Môi chất lạnh có tính chất độc hại, có ảnh
hưởng không tốt đến môi trường và sản
phẩm bảo quản, chất tải lạnh trung gian
được coi là vòng tuần hoàn an toàn -
Khi có nhiều hộ tiêu thụ lạnh và khi hộ
tiêu thụ lạnh ở xa nơi cung cấp lạnh 9
4.5. CHẤT TẢI LẠNH – YÊU CẦU
 Điểm đông đặc phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi
 Nhiệt độ sôi phải đủ cao để khi dừng máy chất tải lạnh không bị bay hơi ở
nhiệt độ môi trường. Nếu chất tải lạnh có nhiệt độ bay hơi thấp thì phải sử dụng vòng tuần hoàn kín
 Không ăn mòn thiết bị
 Không cháy nổ, rẻ tiền, dễ kiếm
 Tính chất TĐN tốt, khả năng trữ nhiệt lớn (λ lớn, C lớn)
 Độ nhớt nhỏ, khối lượng nhỏ 10
4.5. CHẤT TẢI LẠNH CHẤT TẢI LẠNH  Có thể ở dạng: - Khí: không khí
- Lỏng: nước, nước muối các loại, dung dịch các chất hữu cơ như methanol, etanol, nitơ lỏng
- Rắn: đá khô, nước đá 11 4.5. VD 12 4.5. VD 13 4.5. VD 14
4.6. MÁY LẠNH NÉN HƠI NHIỀU CẤP 15
4.6. MÁY LẠNH NÉN HƠI NHIỀU CẤP V: bình phân ly L-H 16
4.7. MÁY LẠNH KIỂU LIÊN HỢP -
Thiết bị ngưng tụ ở tầng dưới được ghép với thiết bị bay hơi ở tầng trên. -
Sử dụng 2 tác nhân lạnh, VD: NH , R13. 3 - Ưu điểm:
+ có thể chọn 2 tác nhân lạnh với 2 khoảng nhiệt độ khác nhau
+ áp suất vận hành không quá cao ở thiết bị ngưng tụ và quá thấp ở thiết
bị bay hơi như đối với máy lạnh nhiều cấp 17
4.8. MÁY LẠNH KIỂU HẤP THỤ - CHU TRÌNH LÝ THUYẾT
1-2: vòng tuần hoàn của dung dịch qua thiết bị hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh hơi và tiết lưu dung dịch  máy nén nhiệt
Ưu điểm: chỉ sử dụng nguồn nhiệt năng có nhiệt độ không cao để hoạt động (80-150oC) 18
4.8. MÁY LẠNH KIỂU HẤP THỤ - Khi tác nhân lạnh là NH , thì chất hấp thụ 3 dùng là dung dịch Amoniac loãng 19
4.9. MÁY LÀM LẠNH KIỂU TUYE -
Trong các máy lạnh kiểu TUYE, năng lượng tiêu hao cho quá trình là nhiệt
năng chú không phải cơ năng - Tác nhân lạnh là nước 20