1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

BÀI tập lớn đề tài tìm HIỂU THIẾT bị NGƯNG tụ, THIẾT bị BAY hơi và TÍNH TOÁN CHU TRÌNH, CHỌN máy nén

42 11 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Tìm Hiểu Thiết Bị Ngưng Tụ, Thiết Bị Bay Hơi Và Tính Toán Chu Trình, Chọn Máy Nén
Tác giả Trần Quốc Khánh
Người hướng dẫn Ths. Nguyễn Đức Nam
Trường học Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành Kỹ thuật lạnh
Thể loại Báo cáo môn
Năm xuất bản 2022
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 42
Dung lượng 1,37 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Cấu trúc

  • 1. THIẾT BỊ BAY HƠI (6)
    • 1.1. THIẾT BỊ BAY HƠI LÀM LẠNH CHẤT LỎNG (7)
      • 1.1.1. Thiết bị bay hơi ống vỏ amoniac kiểu ngập (7)
      • 1.1.2. Bình bay hơi ống vỏ freon (8)
      • 1.1.3. Thiết bị bay hơi kiểu panen (9)
      • 1.1.4. Dàn bay hơi kiểu “xương cá” (10)
      • 1.1.5. Dàn lạnh tấm bản (11)
    • 1.2. THIẾT BỊ BAY HƠI LÀM LẠNH KHÔNG KHÍ (13)
      • 1.2.1. Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí kiểu khô (13)
      • 1.2.2. Thiết bị làm lạnh không khí kiểu ướt (15)
      • 1.2.3. Thiết bị làm lạnh không khí kiểu hỗn hợp (15)
      • 1.2.4. Dàn làm lạnh bằng không khí bằng nước và nước muối (16)
    • 1.3. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ BAY HƠI (17)
  • 2. THIẾT BỊ NGƯNG TỤ (19)
    • 2.1. THIẾT BỊ NGƯNG TỤ LÀM MÁT BẰNG NƯỚC (22)
      • 2.1.1. Bình ngưng ống vỏ nằm ngang (22)
      • 2.1.2. Bình ngưng ống vỏ thẳng đứng (24)
      • 2.1.3. Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử và kiểu ống lồng (25)
      • 2.1.4. Thiết bị ngưng tụ kiểu panen (27)
    • 2.2. THIẾT BỊ NGƯNG TỤ LÀM MÁT BẰNG NƯỚC VÀ KHÔNG KHÍ (28)
      • 2.2.1. Thiết bị ngưng tụ kiểu tưới (28)
      • 2.2.2. Tháp ngưng tụ (29)
    • 2.3. THIẾT BỊ NGƯNG TỤ LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ (31)
    • 2.4. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ (32)
  • 3. TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN (35)
  • KẾT LUẬN (39)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (40)
  • PHỤ LỤC (41)

Nội dung

Báo cáo môn Kỹ thuật lạnh Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội1 HÀ NỘI - 2022 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA : ĐIỆN ------ BÀI TẬP LỚN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU THIẾT BỊ NGƯ

THIẾT BỊ BAY HƠI

THIẾT BỊ BAY HƠI LÀM LẠNH CHẤT LỎNG

1.1.1 Thiết bị bay hơi ống vỏ amoniac kiểu ngập a) Cấu tạo

1 - nắp bình; 2 - thân bình; 3 - tách lỏng; 4 - ống 𝑁𝐻 3 ra; 5 - tấm chắn lỏng; 6 - ống TĐN;

7 - ống lỏng ra; 8 - ống lỏng vào; 9 - chân bình; 10 - rốn bình; 11 - ống nối van phao;

12 – ống xả dầu b) Nguyên lý làm việc

Khoang lỏng môi chất được tiết lưu vào bình và ngập đầy bên ngoài các ống trao đổi nhiệt để nhận nhiệt từ chất cần làm lạnh; chất lỏng chuyển động cưỡng bức trong ống và sôi lên để hóa hơi Trước khi ra khỏi bình, hơi sẽ đi qua bộ phận tách lỏng (3), phần lỏng được tách ra khỏi dòng hơi rồi chảy trở lại bình, còn hơi sau khi tách lỏng được đưa ra ngoài thành hơi bão hòa khô theo đường số (4).

Các ống trong bình bay hơi 𝑁𝐻3 là ống thép nhẵn. c) Ưu điểm, nhược điểm Ưu điểm:

- Có hệ số truyền nhiệt cao, thiết bị gọn nhẹ, chế tạo, vận hành, lắp đặt, bảo dưỡng vệ sinh sửa chữa dễ dàng, năng suất lạnh lớn.

- Lượng môi chất nạp vào hệ thống quá lớn nên chỉ sử dụng được cho loại môi chất lạnh rẻ tiền dễ kiếm như 𝑁𝐻3.

Báo cáo môn Kỹ thuật Trường Đại học Công nghiệp Hà

1.1.2 Bình bay hơi ống vỏ freon a) Cấu tạo Để khắc phục nhược điểm là lượng nạp môi chất quá lớn, đối với bình bay hơi ống về freon người ta bố trí cho môi chất lạnh sôi trong ống, nên ống trao đổi nhiệt thường có dạng chữ U.

Hình 2 Bình bay hơi freon a) Môi chất sôi ngoài ống:

1: ống phân phối lỏng 4: van an toàn 7: ống thủy

2: chất tải lạnh vào 5: hơi ra

3: chất tải lạnh ra 6: áp kế b) Môi chất sôi trong ống dạng chữ U c) Tiết diện ống có cánh trong gồm 2 lớp: lớp ngoài là ống đồng niken, trong là nhôm Để kéo dài đường đi của môi chất lạnh và tăng cường trao đổi nhiệt người ta tạo đường đi zíc zắc của chất tải lạnh trong bình, tốc độ khoảng 𝜔 = 0,3 ÷ 0,8 𝑚/𝑠

Trường Đại học Công nghiệp Hà

Báo cáo môn Kỹ thuật

Không có sự khác nhau về nguyên lý làm việc giữa bình bay hơi ống vỏ kiểu ngập amoniac và loại dùng môi chất Freon; sự khác biệt giữa hai loại này là ở kết cấu bề mặt truyền nhiệt, vật liệu chế tạo và kích thước các bộ phận, chứ không ở nguyên lý vận hành Vì vậy, hiệu quả trao đổi nhiệt và khả năng làm lạnh phụ thuộc nhiều vào thiết kế và vật liệu chứ không chỉ vào loại môi chất Ưu điểm và nhược điểm của từng loại được xác định dựa trên sự kết hợp giữa bề mặt truyền nhiệt, chất liệu và điều kiện vận hành: bình ngập amoniac thường cho khả năng truyền nhiệt cao, dung lượng làm lạnh lớn và tiết kiệm không gian ở nhiều ứng dụng, nhưng đòi hỏi hệ thống an toàn và xử lý môi chất amoniac; còn các loại dùng Freon có ưu điểm vận hành ổn định và ít rủi ro về độc hại ở một số tình huống, song hiệu suất có thể phụ thuộc vào thiết kế và điều kiện làm việc, đồng thời cần xem xét yêu cầu bảo dưỡng và xử lý môi chất lạnh phù hợp.

- Giảm lượng môi chất lạnh xuống đáng kể;

- Tránh dược sự cố đóng băng gây nứt ống.

- Kiểu môi chất sôi trong ống rất khó vệ sinh bề mặt trao đổi nhiệt phía chất tải lạnh;

- Đối với loại này, không thể dùng phương pháp cơ khí để vệ sinh, phương pháp duy nhất còn lại là sục rửa bằng hóa chất.

1.1.3 Thiết bị bay hơi kiểu panen a) Cấu tạo

Hình 3 Thiết bị bay hơi kiểu panen gồm 11 thành phần chính: bình giữ mức và tách lỏng; hơi đưa về máy nén; ống góp hơi; góp lỏng vào; lỏng vào; xả tràn nước muối; xả nước muối; xả cạn; nền cách nhiệt; xả dầu và van an toàn Thiết bị được bố trí để duy trì mức chất lỏng và tách lỏng hiệu quả, hơi được dẫn từ bình sang máy nén qua ống góp hơi, các góp lỏng vào và lỏng vào điều phối luồng chất lỏng và hơi trong hệ, trong khi các hệ thống xả nước muối và xả dầu loại bỏ muối và dầu tích tụ Nền cách nhiệt giảm thất thoát nhiệt và tăng hiệu suất, van an toàn đảm bảo vận hành an toàn bằng cách xả áp khi cần.

Trường Đại học Công nghiệp Hà

Báo cáo môn Kỹ thuật

Trong hệ thống này, hai ống góp lớn nằm ở trên và dưới nối với nhau bằng các ống trao đổi nhiệt dạng ống trơn đứng Môi chất lạnh bên trong các ống vừa sôi vừa truyền nhiệt, trong khi chất lỏng cần làm lạnh di chuyển theo hướng ngang qua các ống để tiếp xúc tối đa với bề mặt trao đổi nhiệt Các dàn lạnh panel được cấp dịch theo kiểu ngập lỏng nhờ bình giữ mức-tách lỏng, giúp duy trì mức chất lỏng ổn định và tối ưu hoá quá trình làm lạnh Môi chất lạnh đi vào ống góp dưới và ra ở ống góp trên, tạo luồng vòng liên tục cho hiệu suất trao đổi nhiệt cao Ưu điểm của hệ thống gồm sự ổn định của mức chất lỏng, tối ưu hoá trao đổi nhiệt và dễ kiểm soát lưu lượng, nhược điểm có thể gặp ở sự phức tạp của đường ống và yêu cầu bảo trì định kỳ.

- Chất tải lạnh lỏng có thể được hạ xuống rất gần tới điểm đóng băng;

Trong hệ thống làm lạnh nước, hệ số truyền nhiệt của amoniac có thể đạt từ 2500–3400 W/m^2K, cao hơn hệ số của R22 với khoảng 1500–3000 W/m^2K, cho thấy amoniac mang lại hiệu suất làm lạnh cao hơn trong nhiều ứng dụng Lượng nạp môi chất rất thấp nên hệ thống dùng amoniac ngày càng phổ biến hơn.

- Quãng đường đi của dòng môi chất trong các ống trao đổi nhiệt khá ngắn và kích thước tương đối cồng kênh.

1.1.4 Dàn bay hơi kiểu “xương cá”

Dàn lạnh xương cá được sử dụng phổ biến trong hệ thống lạnh nước hoặc nước muối, ví dụ như hệ thống máy đá cây. a) Cấu tạo

1: Ống góp ngang trên 2: Ống góp ngang dưới 3: Ống trao đổi nhiệt 4: Ống góp dọc trên 5: Ống góp dọc dưới

Hình 4 Dàn bay hơi kiểu “xương cá”

Báo cáo môn Kỹ thuật

Trường Đại học Công nghiệp Hà

Các ống trao đổi nhiệt được uốn cong theo hình xương cá, nên chiều dài mỗi ống tăng lên đáng kể và tăng diện tích truyền nhiệt cho hệ thống Dàn lạnh xương cá có cấu tạo gồm nhiều cụm, mỗi cụm có một nhánh trên và một nhánh dưới, cùng với hệ thống dãy ống trao đổi nhiệt nối giữa các ống, tạo thành mạng lưới truyền nhiệt hiệu quả Các ống thép chịu lực dạng trơn, không cánh, đảm bảo độ bền và khả năng chịu áp lực cao cho dàn lạnh Nguyên lý làm việc của dàn lạnh xương cá dựa trên luồng chất làm lạnh đi qua các ống, nhiệt được truyền sang môi trường xung quanh thông qua thành ống và cấu trúc dàn, nhờ thiết kế hình xương cá và bố trí cụm mà quá trình trao đổi nhiệt được tối ưu.

Lỏng môi chất tiết lưu vào ống góp ngang dưới số (2) sau đó đi vào các ống góp dọc dưới rồi đi vào tiếp ngập khoảng 2/3 ống trao đổi nhiệt, tại đây môi chất sẽ nhận nhiệt đối tượng cần làm lạnh, sôi hóa hơi Sau đó hơi theo ống góp trên số (1) đi ra ngoài. c) Ưu điểm, nhược điểm: Ưu điểm:

- Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo;

- Dễ vệ sinh về phía chất môi trường lạnh;

- Tránh được sự cố đóng băng gây nứt ống.

- Do dùng chủ yếu cho bể nước muối hở nên dễ bị ăn mòn gây rò rỉ môi chất;

- Mật độ dòng nhiệt không quá lớn nên tiêu hao nhiều kim loại, thiết bị cồng kềnh.

Ngoài các dàn lạnh thông dụng, ngành công nghiệp còn dùng dàn bay hơi kiểu tấm bản để làm lạnh nhanh chất lỏng Dàn này cho phép hạ nhiệt nhanh các chất như dịch đường và glycol, đặc biệt trong công nghiệp bia, đồng thời hỗ trợ sản xuất nước lạnh và các hệ thống làm mát trong nhà máy chế biến thực phẩm.

Báo cáo môn Kỹ thuật Trường Đại học Công nghiệp Hà a) Cấu tạo

Hình 5 Phối cảnh dàn bay hơi kiểu tấm để làm lạnh chất lỏng

Dàn lạnh kiểu tấm bản có cấu tạo hoàn toàn giống dàn ngưng tấm bản, gồm các tấm trao đổi nhiệt phẳng có dập sóng ghép lại bằng đệm kín Hai đầu của dàn lạnh là các tấm khung dày, chắc chắn được cố định nhờ thanh giằng và bulong Môi chất lạnh và chất tải lạnh di chuyển theo hai hướng ngược chiều và xen kẽ nhau trong dàn, tạo dòng chảy đối lưu hiệu quả Tổng diện tích trao đổi nhiệt của dàn lạnh tấm bản rất lớn nhờ thiết kế dập sóng và cách ghép tấm, giúp tối ưu hiệu suất trao đổi nhiệt.

Quá trình trao đổi nhiệt giữa hai môi trường được thực hiện qua vách ngăn tương đối mỏng nên hiệu quả trao đổi nhiệt cao, đồng thời các lớp chất tải lạnh có độ dày khá mỏng khiến quá trình trao đổi nhiệt diễn ra nhanh chóng Nguyên lý làm việc của hệ thống dựa trên sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai chất và sự truyền nhiệt qua vách ngăn, đảm bảo quá trình trao đổi nhiệt được thực hiện liên tục, hiệu quả và tối ưu.

Quá trình tiết lưu của môi chất lỏng bắt đầu khi nó được đưa vào bình và đi theo đường lưu chất vào các ống trao đổi nhiệt, nơi nó nhận nhiệt từ môi chất cần làm lạnh; khi nhận nhiệt, môi chất lỏng chuyển động và sôi tại vùng ngoài ống, hóa hơi và tạo thành hơi môi chất được đẩy ra theo đường ra ngoài hệ thống Ưu điểm và nhược điểm của cấu hình này bao gồm những ưu điểm như hiệu quả trao đổi nhiệt và khả năng kiểm soát nhiệt độ tối ưu, cùng với nhược điểm có thể gặp là tổn thất áp suất và nguy cơ tích tụ cặn hoặc ăn mòn tùy thuộc vào chất làm lạnh và điều kiện vận hành.

- Thời gian làm lạnh rất nhanh, khối lượng môi chất lạnh cần thiết nhỏ;

- Mật độ dòng nhiệt tương đối lớn nên tiêu hao ít kim loại, thiết bị chắn chắn gọn nhẹ.

Báo cáo môn Kỹ thuật Trường Đại học Công nghiệp Hà

- Khó vệ sinh về phía chất tải lạnh;

- Khó chế tạo, giá thành cao;

- Khi hư hỏng, không có vật tư thay thế, sữa chữa khó khăn.

THIẾT BỊ BAY HƠI LÀM LẠNH KHÔNG KHÍ

Các thiết bị bay hơi dùng để làm lạnh không khí gồm 3 nhóm: thiết bị làm lạnh không khí kiểu khô, kiểu ướt và kiểu hỗn hợp.

1.2.1 Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí kiểu khô

Thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt này sử dụng không khí lưu động ngoài chùm ống có cánh để truyền nhiệt cho môi chất sôi trong ống, là loại thiết bị bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp và được sử dụng phổ biến nhất hiện nay Nếu không khí được làm lạnh do truyền nhiệt cho nước hoặc chất tải lạnh lỏng đi qua trong ống, thì thiết bị đó được gọi là dàn lạnh không khí gián tiếp Cả hai loại này thường được chế tạo ở dạng ống chùm hoặc ống thẳng/ống xoắn có cánh đặt trong vỏ.

Trong các hệ thống điều hòa và làm lạnh, không khí được chuyển động cưỡng bức bởi quạt trong thiết bị để hút không khí tuần hoàn từ khu vực trong nhà và bổ sung không khí tươi từ bên ngoài, sau đó đẩy toàn bộ luồng khí qua dàn lạnh để thực hiện quá trình trao đổi nhiệt và làm lạnh không gian Quá trình này giúp kiểm soát nhiệt độ và chất lượng không khí bằng cách điều chỉnh lưu lượng gió và áp suất, đồng thời nâng cao hiệu quả làm lạnh và tiết kiệm năng lượng Thiết kế tích hợp giữa quạt và dàn lạnh cho phép hệ thống vận hành ổn định, đáp ứng nhanh với sự biến đổi tải nhiệt và duy trì sự thông gió đồng bộ cho môi trường.

Hình 6 Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí kiểu khô bay hơi trực tiếp bằng nưóc lạnh hoặc chất tải

Báo cáo môn Kỹ thuật Trường Đại học Công nghiệp Hà lạnh

Trường Đại học Công nghiệp Hà Báo cáo môn Kỹ thuật h

Thiết bị làm lạnh bay hơi không khí kiểu khô trực tiếp là công nghệ làm lạnh phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong các kho lạnh và các hệ thống điều hòa không khí cục bộ Với sự kết hợp cùng các thiết bị xử lý không khí tại chỗ có công suất nhỏ, các hệ thống này mang lại hiệu quả làm mát nhanh và ổn định, đồng thời tối ưu hóa chi phí vận hành cho khu vực lưu trữ và làm việc, đáp ứng nhu cầu kiểm soát khí hậu tại chỗ một cách linh hoạt và tiết kiệm.

1.2.2 Thiết bị làm lạnh không khí kiểu ướt

Trong các thiết bị bay hơi dùng để làm lạnh không khí theo kiểu ướt, quá trình làm lạnh diễn ra thông qua tiếp xúc trực tiếp giữa không khí và nước lạnh hoặc nước muối lạnh được phun từ vòi phun hoặc lỗ tưới nước.

Hình 7 Thiết bị làm lạnh không khí kiểu ướt

1 - máng chắn nước; 2 – buồng phun; 3 – quạt gió; 4 – động cơ; 5 – cửa gió lạnh;

6 – van phao đường nước bổ sung; 7 – đáy nước; 8 – ống xả đáy; 9 - ống dẫn nước lạnh; 10 – ống xả tràn; 11 – vòi phun nước

Thiết bị trao đổi nhiệt này được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điều hòa không khí để thực hiện cả chức năng làm lạnh và điều chỉnh nhiệt độ qua dàn lạnh Ưu điểm cơ bản của nó là cho phép quá trình trao đổi nhiệt diễn ra ở chênh lệch nhiệt độ giữa không khí và chất tải lạnh ở mức rất nhỏ, từ đó tăng hiệu quả làm lạnh Nhờ đó thiết bị có thể hạ nhiệt độ luồng không khí xuống thấp hơn và điều chỉnh độ ẩm của không khí theo yêu cầu.

1.2.3 Thiết bị làm lạnh không khí kiểu hỗn

Trong thiết bị làm lạnh không khí kiểu hỗn hợp, chất tải lạnh ở dạng lỏng được phun trực tiếp vào luồng không khí để làm lạnh, đồng thời quá trình trao đổi nhiệt diễn ra giữa luồng không khí và chất tải lạnh lưu thông trong ống của bộ phận trao đổi nhiệt bề mặt.

Nguyên lý làm việc của hệ thống là không khí trong phòng đi vào thiết bị qua cửa gió 6, tiếp xúc với dàn lạnh khô 5 để truyền nhiệt cho môi chất sôi trong ống hoặc cho nước muối đi trong ống hạ nhiệt độ, sau đó không khí được làm lạnh thêm nhờ tiếp xúc trực tiếp với nước lạnh phun từ ống 4.

Hình 8 Thiết bị kiểu hỗn hợp

1 – không khí lạnh; 2 – quạt gió; 3 – chắn nước; 4 – dàn phun nước; 5 – dàn bay hơi;

6 – không khí tuần hoàn; 7 – bể chứa nước 4

Trường Đại học Công nghiệp Hà

Báo cáo môn Kỹ thuật

Nước bay theo bị các tấm chắn nước 3 giữ lại, còn không khí lạnh được thổi vào phòng.

1.2.4 Dàn làm lạnh bằng không khí bằng nước và nước muối

Các chất tải lạnh lưu động trong ống trao đổi nhiệt có dạng ống xoắn hoặc ống thẳng có ống góp ở hai đầu Khi sử dụng ống thẳng kết hợp với ống góp, hơi được dẫn ra nhanh khỏi hệ thống trao đổi nhiệt, từ đó tăng công suất và hiệu quả truyền nhiệt Để tăng cường trao đổi nhiệt, các ống này thường được thiết kế có cánh ngoài, giúp tăng diện tích tiếp xúc và cải thiện luồng hơi.

Hình 9 Bộ lạnh amoniac một hàng ống có cánh treo tường

1 – ống nối ; 3, 5 – giá treo ; 2, 6 - ống góp ; 4 – ống có cánh

Nước dễ gây ăn mòn và dễ bám bẩn nhưng lại có khả năng truyền nhiệt ở nhiệt độ thấp, nên được dùng trong các phòng có nhiệt độ thấp Chất tải lạnh là nước được dùng trong hệ thống điều hòa nhiệt độ để làm lạnh và làm khô không khí Do đó, các dàn lạnh nước muối thường có cánh thưa nhằm giảm tuyết bám trên bề mặt ống, vì lớp tuyết dày sẽ làm giảm khả năng truyền nhiệt.

Bộ lạnh có cánh còn có tác dụng giảm tiêu hao kim loại do giảm số lượng ống, đồng thời cũng làm cho thiết bị nhỏ gọn hơn.

Hình 10 Dàn lạnh không khí dùng nước lạnh

1 – không khí lạnh ; 2 – van điện từ; 3 – role nhiệt độ ; 4 – hộp số quạt 3 tốc độ ; 5 – không khí hồi ;

6 – fin lọc ; 7 – quạt gió ; 8 – dàn ống xoắn có cánhl àm lạnh không khí

𝑄𝑜 – Công suất lạnh yêu cầu của thiết bị bay hơi,

𝑘 – Hệ số truyền nhiệt, 𝑊/𝑚 2 𝐾; Δ𝑡𝑡𝑏 -Độ chênh nhiệt độ trung bình lôgarit, 𝐾;

Trường Đại học Công nghiệp Hà Báo cáo môn Kỹ thuật

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ BAY HƠI

Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt được xác định theo biểu thức:

𝑄𝑜 – Công suất lạnh yêu cầu của thiết bị bay hơi, W

𝑘 – Hệ số truyền nhiệt, 𝑊/𝑚 2 𝐾; Δ𝑡𝑡𝑏 -Độ chênh nhiệt độ trung bình lôgarit, 𝐾;

𝑞𝐹 – Mật độ dòng nhiệt của thiết bị bay hơi, 𝑊/𝑚 2 a Xác định hệ số truyền nhiệt k Biến thiên nhiệt độ trong thiết bị bay hơi

Hệ số truyền nhiệt k có thể xác định theo kinh nghiệm theo bảng dưới đây:

Kiểu thiết bị bay hơi Môi chất lạnh/ chất tải lạnh kW/m 2 K Ghi chú

Bình bay hơi ống vỏ 𝑁𝐻 3 / nước muối 460 ÷ 580 với ∆𝑡 = 5𝐾

Trong hệ thống làm lạnh, các thành phần bình bay hơi và dàn bay hơi được mô tả với các thông số sau: bình bay hơi ống vỏ R12 với nước muối 230 ÷ 350 k tính theo bề mặt có cánh; bình bay hơi ống vỏ R12 với nước muối 350 ÷ 400 k tính theo bề mặt có cánh; bình xoắn bay hơi ống NH3 + Freon/ nước muối 290 ÷ 1000 k tính theo bề mặt nhẵn phía trong ống; dàn bay hơi panel NH3 + Freon/ nước muối 460 ÷ 580 với ∆t = 5K.

Dàn bay hơi treo trần 𝑁𝐻 3 /không khí 9,8 ở 0℃ nhiệt độ buồng lạnh

(nước muối/không khí) Dàn ồng trơn áp " 9,8 ÷ 1,4 ở 0℃ nhiệt độ buồng lạnh tường " 7 ÷ 9,9 ở −20℃ nhiệt độ buồng lạnh

Dàn ống có cánh treo " 5,1 ÷ 5,9 ở 0℃ " trần 1 hàng " 4,2 ÷ 4,7 ở −20℃ "

Dàn ống có cánh treo " 4,8 ÷ 5,6 ở 0℃ " trần 2 hàng " 4,0 ÷ 4,4 ở −20℃ "

Dàn lạnh quạt 𝑅22/ không khí 11,6 ở −40℃ "

Bảng 1 Hệ số truyền nhiệt kinh nghiệm k của thiết bị bay hơi

Hệ số truyền nhiệt được tính tùy thuộc trường hợp cụ thế của bề mặt trao đổi nhiệt. b Xác định độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit

Trường Đại học Công nghiệp Hà Báo cáo môn Kỹ thuật

Trường Đại học Công nghiệp Hà Báo cáo môn Kỹ thuật

∆𝑡𝑚𝑎𝑥, ∆𝑡𝑚𝑖𝑛 – Hiệu nhiệt độ lớn nhất và bé nhất ở đầu vào và ra của thiết bị trao đổi nhiệt. c Xác định lưu lượng chất lỏng hoặc không khí làm lạnh

Lưu lượng chất lỏng được làm lạnh ở thiết bị bay hơi được xác định theo công thức sau:

𝐶 – Nhiệt dung riêng của chất lỏng, 𝐽⁄𝑘𝑔 𝐾;

𝜌 – Khối lượng riêng của chất lỏng, 𝑘𝑔 ∕ 𝑚 3 ;

∆𝑡 – Độ chệnh nhiệt độ của chất lỏng vào ra thiết bị bay hơi, ℃.

Lưu lượng không khí làm lạnh được xác định theo công thức sau:

𝐶𝐾𝐾 – Nhiệt dung riêng của không khí, 𝐶𝑛 = 1,0 𝑘𝐽⁄𝑘𝑔 𝐾;

𝜌𝐾𝐾 – Khối lượng riêng của không khí, 𝑘𝑔 ∕ 𝑚 3 , 𝜌𝐾𝐾 = 1,15 ÷ 1,2 𝑘𝑔 ∕ 𝑚 3 ;

∆𝑡𝐾𝐾– Độ chênh nhiệt độ của không khí vào ra thiết bị bay hơi, ℃.

THIẾT BỊ NGƯNG TỤ

THIẾT BỊ NGƯNG TỤ LÀM MÁT BẰNG NƯỚC

2.1.1 Bình ngưng ống vỏ nằm ngang a) Cấu tạo

Hình 11 Bình ngưng ống vỏ ngang amoniac

1 – nối van an toàn ; 2 - ống nối đường cân bằng với bình chứa ; 3 - ống hơi 𝑁𝐻 3 vào ;

4 – áp kế ; 5 - ống nối van xả không ngưng ; 6 – van xả không khí ở khoang nước ;

7 - ống nước làm mát ra ; 8 - ống nước làm mát vào ; 9 – van xả nước ; 10 - ống 𝑁𝐻 3 lỏng ra

Bình ngưng ống vỏ nằm ngang là một bình hình trụ đặt nằm ngang chứa một tập hợp các ống trao đổi nhiệt có đường kính nhỏ được sắp xếp bên trong, vì vậy nó được gọi là bình ngưng ống vỏ nằm ngang Nguyên lý làm việc của thiết bị là nhiệt trao đổi giữa luồng chất nóng đi qua các ống và luồng chất lạnh hoặc hơi ngưng tụ ở bên ngoài ống trong vỏ bình, nhờ đó hơi được ngưng tụ thành chất lỏng và năng lượng được truyền từ một dòng chất sang dòng chất kia Thiết kế này tăng diện tích tiếp xúc và hiệu quả trao đổi nhiệt, đồng thời cho phép vận hành ổn định và dễ bảo dưỡng.

Hơi NH3 đi qua ống 3 rồi phân nhánh thành hai dòng vào bình ngưng, hệ thống này phủ kín không gian giữa các ống dẫn nước lạnh để truyền nhiệt và ngưng NH3 thành chất lỏng Để tăng tốc độ truyền nhiệt giữa hơi NH3 và nước lạnh và kéo dài đường nước trong bình ngưng, nước được bố trí chảy qua lại nhiều lần trước khi thoát ra qua ống 7.

Trong hệ lạnh, lỏng ngưng tụ ở phần dưới bình ngưng được dẫn ra ngoài qua ống 10 và chảy vào bình chứa Để thoát lỏng liên tục vào bình chứa, giữa bình ngưng và bình chứa phải có ống nối cấn bằng (qua đầu 2) Để không làm tăng áp suất ngưng tụ và công suất lạnh, các khí không ngưng có lẫn trong hơi sẽ được xả ra ngoài qua ống 5 vào bình tách khí để được tách ra ở đó và tả lại phần NH3 có lẫn trong hỗn hợp khí – hơi cho hệ thống lạnh.

Trường Đại học Công nghiệp Hà Báo cáo môn Kỹ thuật

Không khí lẫn trong nước làm mát sẽ được xả ra ngoài qua van 6 bố trí ở đầu bình, nước cặn được tháo qua van 9 Trong mục c) Ưu điểm và nhược điểm, ưu điểm được trình bày và nhược điểm được phân tích nhằm cung cấp cái nhìn tổng quan về hiệu quả vận hành của hệ thống.

- Đây là thiết bị ngưng tụ gọn và chắc chắn nhất có thể bố trí trong nhà mà chiếm ít diện tích;

- Bình ngưng có tiêu hao kim loại nhỏ;

- Hệ số truyền nhiệt tương đối lớn;

- Bình ngưng dễ chế tạo và lắp đặt, có thế sửa chữa và làm sạch ống bằng cơ học hay hóa chất.

- Yêu cầu khối lượng nước làm mát lớn và nhanh tạo cáu bẩn giảm nhanh khả năng truyền nhiệt;

Để tiết kiệm nước trong hệ thống sản xuất và sinh hoạt, việc lắp đặt tháp giải nhiệt là một giải pháp hiệu quả nhưng đồng thời đòi hỏi đầu tư kinh phí đáng kể và chiếm thêm diện tích thi công Tháp giải nhiệt có thể gây tiếng ồn và tăng độ ẩm cho môi trường lân cận nếu không được thiết kế, lắp đặt và vận hành đúng chuẩn.

Trường Đại học Công nghiệp Hà

Báo cáo môn Kỹ thuật

2.1.2 Bình ngưng ống vỏ thẳng đứng a) Cấu tạo

1, 13 – kính quan sát mức lỏng;

12 – đường cấp lỏng từ bình chứa

Hình 12 Bình ngưng amoniac ống vỏ đứng

Bình ngưng tụ loại này có vỏ hình trụ đứng, bên trong có các ống dẫn nước làm mát được hàn hoặc nối vào mặt sàng ở hai phía; các mặt sàng này hàn vào thân bình Nguyên lí hoạt động của bình dựa trên trao đổi nhiệt giữa hơi ngưng và nước làm mát đi qua các ống, nhờ đó hơi ngưng tụ thành nước và được dẫn thoát ra.

Ở phía trên, hộp phân phối nước đưa nước chảy quanh nút hình con ở đỉnh mỗi ống để hình thành một màng nước chảy bên trong ống Hơi môi chất lạnh được đưa vào khoảng giữa các ống truyền nhiệt, làm lạnh nước trong ống và ngưng tụ thành một màng mỏng bám dọc theo bề mặt ngoài các ống, sau đó được thu thập ở đáy bình và chuyển sang bình chứa cao áp.

Sau khi nước được trao đổi nhiệt, nước lạnh được chảy vào bể chứa ở đáy bình Môi chất lạnh lỏng ngưng tụ được đưa vào bình chứa số 10 qua ống dẫn lỏng, có miệng ở vị trí cao hơn mặt sàng dưới để tránh dầu vào bình chứa, rồi bay vào thiết bị bay hơi.

Trường Đại học Công nghiệp Hà Báo cáo môn Kỹ thuật

Cấu hình hệ thống gồm hai ngưng và bình chứa được đặt van an toàn tại hai cửa thoát, ống hơi cân bằng số 8 nối giữa bình ngưng và bình chứa, van xả dầu số 9 và kính quan sát mức lỏng số 1 và 13 để kiểm tra và giám sát mức chất lỏng Ưu điểm của thiết kế là tăng cường an toàn vận hành nhờ van an toàn ở hai cửa thoát, đồng thời ống cân bằng nối giữa ngưng và bình chứa giúp cân bằng áp suất và lưu lượng, cùng với van xả dầu và kính quan sát hỗ trợ theo dõi và bảo dưỡng dễ dàng Nhược điểm có thể là chi phí lắp đặt và bảo trì cao, đòi hỏi vận hành và bảo dưỡng định kỳ cho van an toàn, van xả dầu và kính quan sát để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

- Bình ngưng ống vỏ đứng có thể được dùng cho các hệ thống lạnh công suất lạnh, mặt bằng gian máy hẹp, phải bố trí bình ngưng phía ngoài;

- Cả lòng và dầu có thể chảy tự do xuống đáy nên dễ xả dầu, kết cấu chắc chắn, dễ làm sạch nên dễ xả dầu;

- Dễ làm sạch ống nên có thể sử dụng các nguồn nước khác nhau không yêu cầu chất lượng cao lắm.

- Việc lắp và theo dõi vận hành cũng khó hơn bình ngưng ống vỏ nằm ngang;

2.1.3 Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử và kiểu ống lồng

1/ Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử a) Cấu tạo

Hình 13 Thiết bị ngưng tự kiểu phần tử

1 – ống nước vào ; 2 – ống trao đổi nhiệt ; 3 - ống dẫn hơi vào ; 4 – ống nước ra ;

5 – ống góp hơi vào ; 6 – ống dẫn lỏng vào ; 7 – ống xả dầu ; 8 – bình chứa lỏng

Thiết bị gồm những phần tử riêng biệt là các ống trao đổi nhiệt ghép với nhau thành từng cụm.

Trường Đại học Công nghiệp Hà

Báo cáo môn Kỹ thuật b) Nguyên lí làm việc

Trong thiết bị trao đổi nhiệt này, hơi môi chất được đưa vào không gian giữa các ống và bị ngưng tụ thành lỏng nhờ sự thải nhiệt cho nước làm mát đi qua các ống tảo đổi nhiệt Nước được cấp từ ống góp phía dưới và chảy song song qua các phần tử, sau đó thoát ra ở ống góp phía trên; hơi môi chất được đưa vào từ phần tử ở tầng trên cùng Do đó, điều kiện trao đổi nhiệt trong thiết bị này gần với nguyên lý trao đổi nhiệt ngược chiều so với các thiết kế thông thường.

- Chắc chắn, nhẹ nhàng, dễ tháo lắp thêm bớt số phần tử và số cụm để phù hợp với công suất lạnh của hệ thống

- Khó làm sạch cáu bẩn;

- Tỷ số giữa chiều dài và đường kính của loại này khá lớn (khoảng 15 đến

20) nên khối lượng tương đối của vỏ và nắp so với khối lượng toàn bộ khá lớn, do đó tiêu hao nhiều kim loại.

2/ Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng a) Cấu tạo và nguyên lí làm việc

Hình 14 Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng

1,6 – ống hơi và ống lỏng ra;

2,5 – ống nước ra và ống nước vào;

Thiết bị ngưng tụ kiểu này vẫn hoạt động theo nguyên lý làm việc của thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử, nhưng cấu hình của nó được tối giản khi chỉ gồm vỏ (ống ngoài) và một ống trong, giúp quá trình ngưng tụ diễn ra trong một không gian gọn và dễ chế tạo.

Thiết bị này thường dược sử dụng làm thiết bị quá lạnh.

Trường Đại học Công nghiệp Hà Báo cáo môn Kỹ thuật

2 b) Ưu điểm và nhược điềm Ưu điểm:

- Khi sử dụng thiết bị loại này không cần dùng bộ quá lạnh mà cho nước và môi chất lưu động ngược chiều.

- Thiết bị có công suất tiêu hao lớn, độ kín khít nhỏ vì có nhiều mối nối.

Hình 15 Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng dạng ovan và dạng xoắn lò xo

2.1.4 Thiết bị ngưng tụ kiểu panen a) Cấu tạo và nguyên lí làm việc

Các cụm của thiết bị này được mắc song song theo đường môi chất và nối tiếp theo đường nước.

Hình 16 Thiết bị kiểu ngưng tụ panen a) phần tử cơ bản(panen) ; b) hình vẽ tháo rời

Hình 17 Thiết bị ngưng tụ kiểu tưới

– ống xả tràn ; 3 – đầu lấy nước ; 4 – đường nước tuần hoàn ; 5 – xả dầu ; 6 – đường lỏng ra ; 7 – van xả khí ; 8 – hộp

Trường Đại học Công nghiệp Hà

Báo cáo môn Kỹ thuật

Mỗi cụm panen liên tiếp được ép chặt với nhau, giữa có đệm chêm để đảm bảo kín đường nước và được giữ bằng hai tấm nắp Mỗi panen gồm hai lá thép dập hình lòng máng đặt thẳng đứng, được hàn kín hai bên sườn và giữa các rãnh Vách chắn giữa tấm còn đóng vai trò như cánh tản nhiệt.

Nước làm mát chảy qua không gian giữa các cụm cắt sao cho hướng dòng chảy vuông góc với chiều chuyển động của môi chất trong các rãnh, giúp tối ưu hóa sự làm mát và làm nguội nhanh vùng gia công Ưu điểm của phương pháp này gồm tăng hiệu quả làm mát, giảm nhiệt độ làm việc của dụng cụ và chi tiết gia công, cải thiện chất lượng bề mặt và tuổi thọ dụng cụ; nhược điểm là thiết kế hệ thống phức tạp, chi phí lắp đặt và vận hành cao, và có thể gặp rủi ro rò rỉ hoặc tích tụ cặn nếu bảo trì không đều đặn.

- Thiết bị có kết cấu chắc chắn, có thể tháo lắp được để quan sát, làm sạch và quét lớp phủ chóng ăn mòn khi bảo dưỡng;

- Có thể thay đổi số panen hay số cụm để thay đổi công suất trao đổi nhiệt khi cần thiết hoặc sửa chữa thay thế.

- Có thể bị rò rỉ do bị ăn mòn hóa học hay điện hóa, bong hở mối hàn hay không kín khít ở các chèn kín theo đường nước.

THIẾT BỊ NGƯNG TỤ LÀM MÁT BẰNG NƯỚC VÀ KHÔNG KHÍ

2.2.1 Thiết bị ngưng tụ kiểu tưới a) Cấu tạo

Trường Đại học Công nghiệp Hà Báo cáo môn Kỹ thuật

Trong hệ thống tưới xối, nước từ thiết bị cấp nước chảy xuống và hình thành một lớp màng quanh ống, nhận nhiệt và nóng lên, một phần nước bay hơi vào không khí Nước nóng sau đó rơi vào máng hứng và máng này được bổ sung nước mới để làm mát trước khi được bơm trở lại, tiếp tục vòng tưới xối.

Hình 18 Sơ đồ nguyên lí thiết bị bay hơi kiểu tưới c) Ưu điểm và nhược điểm Ưu điểm:

- Đơn giản, chắc chắn, dễ chế tạo và có khả năng sử dụng nước bẩn vì bề mặt ngoài của ống tương đói dễ làm sạch;

- Sử dụng những nơi có nguồn nước kém chất lượng, điều kiện gia công chế tạo cơ khí hạn chế, hệ thống lạnh công suất nhỏ hoặc trung bình;

Thiết bị có kích thước cồng kềnh dễ gặp hiện tượng ăn mòn gia tăng khi hoạt động trong điều kiện không khí và nước có chất lượng thấp Độ ăn mòn phụ thuộc vào thành phần nước và điều kiện khí hậu, gây giảm hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị theo thời gian làm việc trong nước Chế độ vận hành của thiết bị bị chi phối bởi điều kiện khí tượng và thời gian tiếp xúc với nước, do đó quản lý vận hành nên dựa trên dự báo thời tiết và thời gian tiếp xúc với môi trường nước.

2.2.2 Tháp ngưng tụ a) Cấu tạo

Trường Đại học Công nghiệp Hà

Báo cáo môn Kỹ thuật

Tháp ngưng tụ (thiết bị bay hơi ngưng tụ kiểu bay hơi) không khí chuyển động cưỡng bức nhờ bố trí quạt hút hay quạt đẩy.

Hình 19 Thiết bị ngưng tụ bay hơi

1 – ống trao đổi nhiệt ; 2 – dàn phun nước ; 3 – lồng quạt ; 4 – mô tơ quạt ; 5 – bộ chắn nước ;

6 - ống gas vào ; 7 – ống góp ; 8 – ống cân bằng ; 9 – đồng hồ áp suất ; 10 – ống lỏng ra ;

11 – bơm nước ; 12 – máng hứng nước ; 13 – xả đáy bể nước ; 14 – xả tràn b) Nguyên lí làm việc

Hệ thống trao đổi nhiệt dạng ống xoắn hoạt động khi hơi môi chất đi qua ống xoắn và truyền nhiệt cho nước chảy thành màng ngoài ống nhờ thiết bị phân phối nước ở phía trên, khiến nước nóng lên và một phần nước bị bay hơi; hơi nước bốc lên gặp luồng gió hút qua cửa gió do quạt đặt phía trên, được gió làm mát trên bề mặt thiết bị rồi rơi xuống đáy và được bơm nước lên lại qua mũi phun; nước bổ sung được đưa vào qua ống với lượng bằng đúng lượng nước đã bay hơi và nước bị gió cuốn theo, nhờ các tấm chắn nước (5) lượng nước tổn thất do gió cuốn theo được giảm thiểu Ưu điểm của hệ thống bao gồm tăng hiệu quả trao đổi nhiệt, làm lạnh nước nhanh và kiểm soát thất thoát nước nhờ tấm chắn nước, trong khi nhược điểm có thể là tiêu thụ điện năng cho quạt và cần bảo trì hệ thống để hạn chế nước bay hơi ngoài ý muốn.

- Tiết kiệm nước bổ sung, thiết bị tương đối đơn giản, dễ chế tạo, lại đạt hiệu quả truyền nhiệt khá cao;

- Mật độ dòng nhiệt vào khoảng 1400 ÷ 1900 𝑊/𝑚 2 , hệ số truyền nhiệt

𝑘 = 450 ÷ 600 𝑊/𝑚 2 𝐾, độ chênh lệch trung bình giữa môi chất và chất làm mát ∆𝑡𝑡𝑏 = 2 ÷ 3𝐾.

Trường Đại học Công nghiệp Hà Báo cáo môn Kỹ thuật

- Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc vào trạng thái khí tượng nới đặt nó và thay đổi theo mùa trong năm.

THIẾT BỊ NGƯNG TỤ LÀM MÁT BẰNG KHÔNG KHÍ

a) Cấu tạo Đây là kiểu dàn ngưng tụ: Hơi môi chất đi trong ống xoắn tỏa nhiệt cho không khí bên ngoài để ngưng thành lỏng Sự chuyển động của không khí có thể nhờ quạt (đối lưu cương bức) hoặc tự do (đối lưu tự nhiên).

* Dàn ngưng đối lưu tự nhiên

Các thiết bị này thường được dùng trong các máy lạnh gia đình thường đưuọc chế tạo theo 3 dạng chính: kiểu ống – tấm nhôm, kiểu ống có cánh dây thép, kiểu panen ống trong tấm.

* Dàn ngưng đối lưu cưỡng bức

Hình 20 Dàn ngưng tụ không khí đối lưu tự nhiên

Dàn ngưng tụ không khí cưỡng bức gồm các ống xoắn có cánh sắp xếp trong nhiều dãy và dùng quạt để tạo chuyển động của không khí.

Đây là một hệ thống gồm các ống thẳng hoặc ống chữ U được nối thông với nhau, hình thành các dàn mà mỗi dàn có thể có hai hoặc nhiều dây nối song song qua ống góp Vật liệu thông dụng cho hệ thống này là thép hoặc đồng, trong khi các cánh được làm bằng thép hoặc nhôm.

Trường Đại học Công nghiệp Hà Báo cáo môn Kỹ thuật

Hình 21 Dàn ngưng tự đối lưu cưỡng bức

1 – ống xoắn có cánh ; 2 – vỏ ; 3 – ống khuếch tán ; 4 – ống góp hơi vào ; 5 – ống góp lỏng ra b) Ưu điểm và nhược điểm Ưu điểm:

- Không dùng nước làm mát bình ngưng phù hợp cho những nơi thiếu nước;

- Không phải dùng máy bơm và tháp giải nhiệt vừa tốn kém, chiếm diện tích và dễ gây gây ẩm ướt;

- Bề mặt trao đổi nhiệt cũng ít bị bám bẩn hơn.

Thiết bị này chịu ảnh hưởng mạnh bởi điều kiện khí hậu, đặc biệt trong những ngày trời nóng Khi được đặt trên tầng thượng, nó phải đối mặt với bức xạ nhiệt trực tiếp từ mặt trời, khiến nhiệt độ vận hành tăng lên và có thể ảnh hưởng đến hiệu suất, độ bền cũng như tuổi thọ của sản phẩm.

Phụ tải nhiệt khoảng 140–230 W/m^2, hệ số truyền nhiệt khoảng 23–35 W/m^2K và độ chênh nhiệt độ khoảng 5–15 K Khi làm mát bằng dàn ngưng đối lưu tự nhiên, cường độ tỏa nhiệt còn thấp hơn, nghĩa là hiệu quả làm mát giảm và cần thiết kế hệ tản nhiệt phù hợp với những giới hạn này.

- Gây ồn khi vận hành do quạt.

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ

Mục đích chủ yếu của tính toán thiết bị ngưng tụ là xác định diện tích trao đổi nhiệt 𝐹, 𝑚 2 theo các dữ kiện đã cho là:

- Phụ tải nhiệt ở thiết bị ngưng tụ 𝑄𝑘, W.

- Nhiệt độ nước làm mát vào và ra 𝑡𝑤1, 𝑡𝑤2, ℃ hoặc nhiệt độ không khí vào và ra.

- Xác định lượng nước tiêu tốn 𝑚𝑤, 𝑚 3 /ℎ hoặc lưu lượng giờ cần thiết quạt làm mát, 𝑉 𝑚 3 /ℎ.

- Chọn hoặc kiểm tra các bơm, quạt dùng cho thiết bị ngưng tụ.

Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt được xác định theo biểu thức:

𝑄 – phụ tải nhiệt yêu cầu của thiết bị ngưng tụ, W;

Trường Đại học Công nghiệp Hà Báo cáo môn Kỹ thuật

𝑘 – Hệ số truyền nhiệt, 𝑊/𝑚 2 𝐾; Δ𝑡𝑡𝑏 -Độ chênh nhiệt độ trung bình lôgarit, 𝐾;

𝑞𝑘𝑓 – Mật độ dòng nhiệt của thiết bị ngưng tụ, 𝑊/𝑚 2 a Xác định hệ số truyền nhiệt k

Hệ số truyền nhiệt k có thể xác định theo kinh nghiệm theo bảng dưới đây:

STT Kiểu thiết bị ngưng tụ k

1 - Bình ngưng ống chùm nằm ngang NH3 700 ÷ 1000 3500÷4500 5÷6

2 - Bình ngưng ống vỏ thẳng đứng NH3 800 4200 5÷6

3 - Bình ngưng nằm ngang frêôn 700 3600 5÷6

5 - Dàn ngưng tụ bay hơi 500 ÷ 700 1500÷2100 3

Bảng 2 Hệ số truyền nhiệt kinh nghiệm k của thiết bị ngưng tụ

Do bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ rất khác nhau nên công thức xác định hệ số truyền nhiệt cũng khác nhau Các trường hợp phổ biến gồm vách trụ, vách phẳng và vách trụ có cánh Việc phân loại hình dạng bề mặt giúp chọn đúng công thức tính hệ số truyền nhiệt và từ đó đánh giá hiệu quả trao đổi nhiệt của hệ thống ngưng tụ Tiếp theo là xác định độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit (LMTD) để ước lượng sự trao đổi nhiệt giữa hai dòng nhiệt trong hệ thống.

Biến thiên nhiệt độ trong thiết bị ngưng tụ c Xác định lưu lượng chất lỏng hoặc không khí giải nhiệt

Lưu lượng chất lỏng được làm lạnh ở thiết bị ngưng tụ được xác định theo công thức sau:

𝐶𝑛 – Nhiệt dung riêng của nước, 𝐽⁄𝑘𝑔 𝐾;

𝜌𝑛 – Khối lượng riêng của nước,

Trường Đại học Công nghiệp Hà Báo cáo môn Kỹ thuật

Trường Đại học Công nghiệp Hà Báo cáo môn Kỹ thuật

∆𝑡𝑛 – Độ chệnh nhiệt độ của nước vào ra thiết bị ngưng tụ, ℃, lấy ∆𝑡𝑛 = 4 ÷

Lưu lượng không khí làm lạnh được xác định theo công thức sau:

𝐶𝐾𝐾 – Nhiệt dung riêng của không khí, 𝐶𝑛 = 1,0 𝑘𝐽⁄𝑘𝑔 𝐾;

𝜌𝐾𝐾 – Khối lượng riêng của không khí, 𝑘𝑔 ∕ 𝑚 3 , 𝜌𝐾𝐾 = 1,15 ÷ 1,2 𝑘𝑔 ∕ 𝑚 3 ;

∆𝑡𝐾𝐾– Độ chênh nhiệt độ của không khí vào ra thiết bị bay hơi, ℃.

TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN

Đề bài mô tả một hệ thống lạnh sử dụng chu trình 1 cấp với môi chất lạnh R717 (ammonia), có độ quá lạnh 50°C và độ quá nhiệt 0°C, với công suất lạnh yêu cầu Qo = 400 kW, nhiệt độ ngưng tụ 55°C và nhiệt độ bay hơi –5°C Khi tính chu trình, xác định áp suất ngưng và bay hơi từ các nhiệt độ đã cho theo đặc tính của môi chất R717, áp dụng quá lạnh 50°C cho dòng lỏng ở sau dàn ngưng và quá nhiệt 0°C cho dòng gas ở cửa nén, tính lưu lượng môi chất lạnh m_dot từ Qo = m_dot·Δh lạnh (hoặc Qo = m_dot·(h1 – h4)) và tính công suất máy nén Pc = m_dot·(h2 – h1); từ đó xác định các thông số chu trình như enthalpy tại các trạng thái 1–4 và áp suất làm việc Trong bước lựa chọn máy nén, dựa trên Pc và áp suất nén tương ứng, chọn một máy nén 1 cấp có khả năng đáp ứng Qo và phù hợp với môi chất ammonia R717, đảm bảo lưu lượng m_dot và áp suất tải phù hợp, đồng thời xem xét hiệu suất, kích thước và điều kiện vận hành an toàn của hệ thống lạnh.

2Báo cáo môn Kỹ thuật lạnh Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Trường Đại học Công nghiệp Hà Báo cáo môn Kỹ thuật

1’ 1 2 3’ 3 4 p, [bar] 3,52 3,52 23,46 23,46 23,46 3,52 t, ℃ -5 0 142 55 50 -5 h, [kJ/kg] 1457 1467 1758 459 437 437 v, [m 3 /kg] _ 0,352 _ _ _ _ a) Tính toán chu trình

Công thức Thay số Đáp số Thứ nguyên π p k / p 0 23,46 / 3,52 6,67 q 0 ℎ 1 ' − ℎ 4 1457 - 437 1020 kJ/kg q k ℎ 2 − ℎ 3 ' 1758 - 459 1299 kJ/kg q v q 0 / v 1 1020 / 0,352 2897,72 kJ/kg q ql ℎ 3 ' − ℎ 3 459 - 437 22 kJ/kg l ℎ 2 − ℎ 1 1758 - 1467 291 kJ/kg m Q 0 /q 0 400 / 1020 0,392 kg/s

Trường Đại học Công nghiệp Hà

Báo cáo môn Kỹ thuật b/ Tính chọn máy nén

Công thức Thay số Đáp số Thứ nguyên

Công suất động cơ thực chọn phải lớn hơn công suất tính toán từ 1,1 lần trở lên.

- Chọn máy nén : 𝑄𝑜, 𝑉𝑙𝑡, 𝑁𝑒 là các thông số cơ bản nhất.

Trường Đại học Công nghiệp Hà Báo cáo môn Kỹ thuật

Ngày đăng: 17/12/2022, 05:16

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w