(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của Công ty cơ điện lạnh Tân Long
TỔNG QUAN
GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.3.1 Giới thiệu chung Đề tài nghiên cứu là một sơ đồ bản vẽ của hệ thống kho lạnh có công suất 4200MT sử dụng môi chất NH3 và máy nén trục vít kết hợp bộ economizer
Bản vẽ trên được thực hiện và thi công bởi công ty cơ điện lạnh Tân Long
Dựa trên bản vẽ và dữ liệu công suất, chúng tôi phân tích nguyên lý hoạt động của hệ thống để thiết lập chu trình, tính toán các thông số kỹ thuật và lựa chọn thiết bị phù hợp Quá trình này giúp so sánh các kết quả thực tế với số liệu trên bản vẽ, từ đó đưa ra các kết luận về hiệu quả hoạt động của hệ thống Cuối cùng, chúng tôi đánh giá các phương pháp tối ưu để nâng cao hiệu suất và đảm bảo sự hoạt động tối ưu của hệ thống.
1.3.2 Lý do và mục đích chọn đề tài
Trong những năm gần đây, ngành kỹ thuật lạnh của Việt Nam đang không ngừng phát triển và mở rộng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như sinh học, y tế, điện tử và sản xuất bia Đặc biệt, công nghệ làm lạnh đóng vai trò then chốt trong chế biến và bảo quản thủy hải sản cùng rau củ quả tươi ngon, đảm bảo chất lượng và an toàn thực phẩm.
Vì nguồn nguyên liệu thủy hải sản phong phú, sản lượng đánh bắt và nuôi trồng hàng năm lớn với giá trị kinh tế cao, việc bảo quản sau thu hoạch rất quan trọng để tránh hư hỏng và giữ nguyên chất dinh dưỡng, cũng như hình dạng của sản phẩm Do đó, hệ thống kho lạnh đạt tiêu chuẩn đóng vai trò thiết yếu trong việc bảo quản thủy hải sản tươi ngon và kéo dài thời gian sử dụng Hiện nay, có nhiều công ty chuyên sản xuất và thi công lắp đặt kho cấp đông, kho lạnh như Arico, Tân Long và Sài Gòn, góp phần đáp ứng nhu cầu lưu trữ an toàn và hiệu quả.
Chúng tôi nhận thấy ngành kỹ thuật lạnh ngày càng phổ biến và đóng vai trò quan trọng trong đời sống hàng ngày Vì vậy, nhóm quyết định chọn đề tài "Tính toán kiểm tra hệ thống kho lạnh 4200MT sử dụng máy nén trục vít kết hợp bộ economizer của công ty Cơ điện lạnh Tân Long" làm đề tài luận văn tốt nghiệp Mục tiêu của đồ án là giúp chúng tôi củng cố kiến thức đã học trên lớp và tích lũy thêm kinh nghiệm thực tế về hệ thống kho lạnh, từ đó nâng cao hiểu biết về kỹ thuật lạnh ứng dụng trong công nghiệp.
Trong quá trình tính toán, nhóm em gặp phải những sai sót do còn hạn chế về chuyên môn và kiến thức Chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý từ các thầy cô và các bạn để hoàn thiện đồ án một cách chính xác và chất lượng hơn.
GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY VÀ CÔNG NGHỆ KHO LẠNH
Giới thiệu về công ty
2.1.1 Vài nét về sự hình thành và phát triển
Công ty TNHH Cơ Điện Lạnh Tân Long, thành lập năm 2005, chuyên hoạt động trong lĩnh vực lạnh công nghiệp với đội ngũ nhân sự có hơn 20 năm kinh nghiệm Công ty đã tham gia hoàn thành nhiều dự án trọng điểm trên toàn quốc, khẳng định năng lực và uy tín trong ngành Tân Long cung cấp dịch vụ trọn gói bao gồm tư vấn, thiết kế, thi công và lắp đặt các hệ thống lạnh công nghiệp như kho lạnh và kho mát, đáp ứng mọi nhu cầu của khách hàng trong lĩnh vực lạnh công nghiệp.
Nhằm phục vụ tốt cho khách hàng Tân Long thành lập trung tâm dịch vụ tại TP.HCM
(2006), để có thể tư vấn giải đáp các vấn đề thiết kế kỹ thuật và thi công lắp đặt các hệ thống lạnh
Tân Long đã mở rộng quy mô sản xuất khí lạnh với nhà máy tại Long An từ năm 2008, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng Công ty chuyên sản xuất các thiết bị lạnh như băng chuyền IQF, băng chuyền mạ băng, băng chuyền tái đông và dàn ngưng INOX, đảm bảo chất lượng và hiệu quả cao Đồng thời, Tân Long cung cấp các giải pháp kỹ thuật, thiết kế và thi công lắp đặt hệ thống lạnh công nghiệp, kho lạnh, kho mát để phục vụ tốt hơn cho khách hàng trong lĩnh vực đông lạnh và bảo quản thực phẩm.
Công ty Tân Long đã thuộc vào top 5 công ty điện lạnh công nghiệp tại Việt Nam
(2010) Chuyên về thiết bị cấp đông, hệ thống máy lạnh công nghiệp, kho lạnh, kho mát, giải pháp kỹ thuật nhà máy chế biến thủy sản, nông sản…
Năm 2011, Tân Long đã thành công chế tạo băng chuyền IQF, REF: Belt phẳng và belt lưới đầu tiên tại Việt Nam, đánh dấu bước ngoặt quan trọng trong sự phát triển của ngành công nghiệp chế biến thủy sản trong nước Sự kiện này giúp các doanh nghiệp Việt Nam chủ động trong việc sản xuất và sử dụng thiết bị lạnh nội địa, thay vì phụ thuộc vào nhập khẩu từ Nhật Bản, Mỹ hoặc châu Âu Nhờ đó, chi phí đầu tư giảm đáng kể, tạo điều kiện nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường quốc tế, thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành chế biến thủy sản Việt Nam.
2.1.2 Các lĩnh vực và sản phẩm sản xuất chính
Công ty TNHH Cơ Điện Lạnh Tân Long chuyên sản xuất và cung cấp đa dạng thiết bị, máy móc phục vụ trong ngành công nghiệp lạnh Các sản phẩm của chúng tôi bao gồm các thiết bị chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu của khách hàng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Với kinh nghiệm lâu năm, Tân Long cam kết mang đến giải pháp tối ưu, nâng cao hiệu quả vận hành cho doanh nghiệp Chúng tôi là đối tác uy tín, cung cấp thiết bị lạnh đa dạng, phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn.
- Băng chuyền cấp đông siêu tốc (IQF) dạng lưới, phẳng
- Tủ đông gió, hầm đông gió
- Dàn ngưng, dàn bay hơi INOX
- Máy làm đáy vẩy, thiết bị làm lạnh nước
- Mán nén lạnh, cụm máy nén lạnh
- Thiết kế và lắp đặt hệ thống lạnh liên hoàn
- Bình áp lực, ống áp lực, bình chứa, van và thiết bị điều khiển
Hệ thống tủ điện động lực và điều khiển, cùng hệ thống điều khiển trung tâm (SCADA) sử dụng công nghệ màn hình cảm ứng HMI, PLC và kết nối mạng hiện đại giúp điều khiển hệ thống hiệu quả, tiết kiệm năng lượng và dễ dàng theo dõi cũng như thực hiện sửa chữa, bảo trì.
Tổng quan về công nghệ đông lạnh và bảo quản sản phẩm bằng kho lạnh
2.2.1 Công nghệ làm lạnh đông a Khái niệm:
Làm lạnh đông là quá trình làm giảm nhiệt độ của sản phẩm như thủy sản, nông sản, thịt đông vật bằng cách thu nhiệt từ hơi môi chất lạnh để đưa nhiệt độ của sản phẩm xuống dưới điểm đóng băng Mục đích của làm lạnh đông là để bảo quản sản phẩm lâu dài, giữ nguyên chất lượng và tính thẩm mỹ của hàng đông lạnh Trong ngành công nghiệp chế biến hàng đông lạnh hiện nay, công nghệ làm lạnh chưa thể đạt nhiệt độ sâu như -55°C đến -60°C, nên thông thường nhiệt độ sản phẩm chỉ đạt khoảng -40°C để đảm bảo độ tươi ngon và hình dạng của sản phẩm.
Làm lạnh đông giúp giảm nhiệt độ của sản phẩm, từ đó làm chậm quá trình ưn thối và hư hỏng, giữ nguyên các yếu tố ban đầu của thực phẩm trong thời gian dài Công đoạn này còn hạn chế hoạt động của vi sinh vật và enzyme trong sản phẩm, góp phần kéo dài thời gian bảo quản và duy trì chất lượng Đặc biệt đối với các mặt hàng thủy sản từ tàu đánh bắt xa bờ, làm lạnh đông là phương pháp hiệu quả để giữ tươi ngon và đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.
Việc trữ đông thủy sản là rất cần thiết để duy trì độ tươi mới của sản phẩm khi đưa vào bờ tiêu thụ Các sản phẩm thủy sản hiện nay đều phải trải qua quá trình trữ đông và bảo quản lạnh để đảm bảo giữ nguyên chất lượng, đáp ứng tiêu chuẩn xuất khẩu quốc tế Điều này giúp thủy sản giữ được độ tươi ngon, giữ chất lượng tốt nhất trong quá trình vận chuyển và tiêu thụ.
2.2.2 Một số biến đổi của sản phẩm trong quá trình làm đông và bảo quản đông a Biến đổi về vật lý
Trong quá trình làm đông, cấu trúc tế bào của sản phẩm trở nên rắn chắc, đồng thời màu sắc bị biến đổi do quá trình mất nước và oxy hóa, yếu tố này phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian làm lạnh đông, cũng như kích thước và hình dạng của sản phẩm Nhiệt độ cấp đông càng thấp và thời gian làm đông càng ngắn thì mức độ mất nước của sản phẩm càng giảm, giúp giữ nguyên chất lượng Phương pháp làm lạnh bằng khí hóa lỏng, như tủ đông tiếp xúc, giúp giảm mất nước so với làm lạnh đông bằng khí lạnh đối lưu cưỡng bức Trọng lượng của sản phẩm cũng thay đổi do sự khuếch tán của nước trong quá trình kết tinh, sự thăng hoa và bay hơi của nước đá, và điều này còn phụ thuộc vào bản chất nguyên liệu, độ tươi và phương pháp làm đông.
Quá trình bảo quản đông cần duy trì nhiệt độ ổn định để tránh hiện tượng kết tinh lại của nước đá hoặc các tinh thể đá trong sản phẩm, nhằm bảo đảm chất lượng thực phẩm Sự thay đổi nhiệt độ gây tăng kích thước tinh thể đá, dẫn đến phá vỡ cấu trúc tế bào, làm cho thực phẩm mềm hơn và làm giảm mùi vị do mất nước tự do tăng Để đảm bảo chất lượng, nhiệt độ bảo quản cần giữ trong khoảng chênh lệch tối đa là ± 2°C, hạn chế tối đa hiện tượng kết tinh nước đá và giữ nguyên giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.
Sự thăng hoa của nước đá trên bề mặt sản phẩm đông lạnh gây giảm khối lượng, biến dạng và mất mùi vị của sản phẩm Hiện tượng này xảy ra khi quá trình bảo quản đông tạo ra hơi nước trong không khí, ngưng tụ thành tuyết trên các dàn lạnh, làm giảm độ ẩm và gây chênh lệch áp suất bay hơi của nước đá Kết quả là xảy ra hiện tượng thăng hoa của nước đá và các chất trong sản phẩm Để tránh hiện tượng này, người ta thường đóng gói kín sản phẩm và loại bỏ không khí trước khi bảo quản, nhằm ngăn chặn quá trình thăng hoa của nước đá.
16 b Biến đổi về hóa học
Trong quá trình làm lạnh đông và bảo quản đông, các biến đổi sinh hóa và hóa học thường diễn ra chậm và ít đáng kể, chủ yếu ảnh hưởng đến protein hòa tan và chất béo trong thực phẩm Quá trình này giữ nguyên chất lượng và dinh dưỡng ban đầu của sản phẩm, giúp kéo dài thời gian sử dụng và đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.
Protein hòa tan trong sản phẩm có thể bị biến đổi khi xảy ra hiện tượng thăng hoa của nước đá và quá trình kết tinh nước đá trên bề mặt Khi protein mất đi trong quá trình này, sản phẩm sẽ giảm đáng kể về chất lượng và hàm lượng dinh dưỡng, ảnh hưởng tiêu cực đến giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.
Chất béo trong sản phẩm bị phân giải gây ra quá trình oxy hóa, làm giảm mùi vị, chất lượng và thời gian bảo quản của sản phẩm Quá trình này còn ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm, làm giảm tính thẩm mỹ và giá trị thương phẩm Ngoài ra, biến đổi về vi sinh vật cũng là yếu tố chính gây hỏng hóc, giảm độ tươi mới và an toàn của sản phẩm thực phẩm.
Quá trình làm lạnh đông giúp giảm nhiệt độ và đóng băng nước, từ đó tiêu diệt hoặc làm ngưng hoạt động của phần lớn vi sinh vật Ngoài ra, các tinh thể đá hình thành trong quá trình đông lạnh gây tổn thương trực tiếp đến các vi sinh vật, góp phần làm sạch hoặc bảo vệ sản phẩm khỏi nhiễm khuẩn.
Quá trình bảo quản thức ăn ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của vi sinh vật trong thực phẩm Nhiệt độ thấp giúp giảm lượng vi sinh vật theo thời gian, giữ cho thực phẩm tươi ngon Tuy nhiên, nếu nhiệt độ bảo quản không ổn định hoặc quá trình làm lạnh đông gặp sự cố, vi sinh vật sẽ sinh sôi nhiều hơn, gây thối rữa và hư hỏng sản phẩm Vì vậy, duy trì nhiệt độ ổn định trong quá trình bảo quản là yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng và an toàn thực phẩm.
2.2.3 Công nghệ bảo quản sản phẩm bằng kho lạnh a Giới thiệu chung
Bảo quản bằng phương pháp kho lạnh là cách đơn giản và phổ biến nhất để giữ cho sản phẩm luôn ở nhiệt độ đông lạnh lý tưởng Thời gian lưu trữ sản phẩm trong kho lạnh phụ thuộc vào lượng xuất nhập kho cũng như nhu cầu tiêu thụ của người sử dụng Phương pháp này giúp bảo quản thực phẩm và hàng hóa một cách hiệu quả, đảm bảo chất lượng trong thời gian dài.
Kho lạnh là một phòng hoặc kho chứa được thiết kế và lắp đặt hệ thống làm mát, làm lạnh hoặc cấp đông, nhằm mục đích bảo quản và lưu trữ hàng hóa lâu dài Công dụng chính của kho lạnh là giữ cho chất lượng sản phẩm luôn tươi ngon, hạn chế sự biến đổi và hư hỏng trong quá trình vận chuyển hoặc chờ tiêu thụ Với hệ thống công nghệ tiên tiến, kho lạnh giúp duy trì nhiệt độ ổn định, đảm bảo an toàn thực phẩm, vật tư y tế hoặc hàng hóa quan trọng khác Đây là giải pháp tối ưu cho các doanh nghiệp cần bảo quản hàng hóa trong thời gian dài, nâng cao hiệu quả và đảm bảo chất lượng sản phẩm luôn ở mức tốt nhất.
Việc sử dụng kho lạnh mang lại hiệu quả và giá trị cao cho doanh nghiệp trong việc bảo quản nhiều loại hàng hóa khác nhau Kho lạnh bảo quản phù hợp cho các mặt hàng như thủy sản, nông sản, thịt động vật, giúp duy trì chất lượng và độ tươi ngon của sản phẩm Nhờ kho lạnh, doanh nghiệp có thể kéo dài thời gian bảo quản, giảm thiểu lãng phí và nâng cao hiệu quả kinh doanh Đây là giải pháp tối ưu để giữ gìn giá trị của các mặt hàng thực phẩm trong quá trình vận chuyển và lưu kho.
17 vật, sữa, bia, vật tư và dược phẩm y tế và rất nhiều loại sản phẩm cần thiết cho nhu cầu cuộc sống của con người
- Lợi ích của việc bảo quản sản phẩm bằng kho lạnh
Sử dụng kho lạnh để bảo quản hàng hóa giúp tiết kiệm chi phí lớn hơn so với việc dùng tủ lạnh truyền thống Kho lạnh không chỉ giảm thiểu diện tích bỏ ra mà còn tiết kiệm điện năng hiệu quả, tối ưu hóa chi phí vận hành Đây là giải pháp lý tưởng cho các doanh nghiệp cần lưu trữ hàng hóa số lượng lớn mà vẫn đảm bảo tiết kiệm chi phí và năng lượng.
Hệ thống máy nén trục vít sử dụng bộ economizer
2.3.1 Khái niệm máy nén trục vít
Máy nén trục vít là loại máy nén pittong quay hoạt động dựa trên cơ chế hai trục quay song song có răng xoắn theo hình ốc, giúp tạo ra hiệu suất nén cao và ổn định Hai trục chính, gồm một trục lồi và một trục lõm, nằm trong thân máy và được bố trí chính xác để tạo thành hệ thống nén kín chặt chẽ Cấu trúc của máy được thiết kế với cửa hút và cửa đẩy đặt ở hai đầu thân máy, giúp quá trình nén diễn ra liên tục và hiệu quả Máy nén trục vít thường được ứng dụng trong các hệ thống khí nén yêu cầu công suất lớn, độ bền cao và vận hành ổn định.
Răng xoắn 6 giúp hạn chế thể tích đầu cuối của trục vít, góp phần nâng cao hiệu quả nén khí Khi hai trục quay đồng thời, thể tích giữa các răng giảm dần, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nén khí Môi chất được nén qua các rãnh giữa hai trục, di chuyển từ đầu đến cuối thân trục, đảm bảo quá trình nén diễn ra liên tục và hiệu quả.
Trục vít quay trong thân máy không tiếp xúc trực tiếp với nhau hoặc với thân máy, giúp giảm thiểu mòn các chi tiết chuyển động Khoang nén được giữ kín bằng dầu bôi trơn, giúp duy trì hiệu quả hoạt động của máy nén trục vít Nhờ đó, môi chất trong quá trình nén có nhiệt độ cuối thấp, vì nhiệt lượng sinh ra được làm mát bởi dầu bôi trơn và thải ra ngoài một cách hiệu quả.
So với loại máy nén piston thì máy nén trục vít có công suất cao hơn rất nhiều, năng suất hút lý thuyết có thể đạt đến 10000 m 3 /h
- Ưu điểm của máy nén trục vít:
Thiết kế của hệ thống khá đơn giản, với ít chi tiết chuyển động, giúp giảm mài mòn và nâng cao độ bền Hai trục không tiếp xúc trực tiếp với nhau, hạn chế sự hao mòn và kéo dài tuổi thọ thiết bị Khoang nén được làm kín nhờ dầu, đảm bảo hoạt động ổn định và tránh rò rỉ dầu, góp phần nâng cao hiệu suất làm việc của máy.
Dễ lắp đặt và sử dụng, ít gây tiếng ồn và rung động do các chi tiết chuyển động êm ái và mượt
Năng suất lạnh có thể được điểu chỉnh và giảm tải từ 100% xuống còn 10% tùy theo yêu cầu sử dụng, tiết kiệm được năng lượng
So với máy nén piston, tỷ số nén của máy nén trục vít cao hơn, có thể đạt đến П = 20, nhiệt độ cuối tầm nén thấp hơn
Máy nén trục vít không có van hút và van đẩy, giúp loại bỏ không gian chết và giảm thiểu tổn thất áp suất trong quá trình hoạt động Điều này đảm bảo hiệu quả làm việc tối ưu và tiết kiệm năng lượng Đặc biệt, máy không bị ảnh hưởng khi hút phải lỏng, không gây ra hiện tượng thủy kích, nâng cao độ bền và độ tin cậy của thiết bị.
- Nhược điểm của máy nén trục vít:
Công nghệ gia công phức tạp và đòi hỏi sự tỉ mỉ ở từng chi tiết, vì vậy giá thành sẽ cao hơn các loại máy nén khác
Có trang bị thêm nhiều hệ thống bơm dầu, làm mát dầu, phun dầu, tăng thêm giá thành và không gian lắp đặt
Hiện nay, các hãng chế tạo và lắp đặt máy nén trục vít uy tín như MYCOM, Bitzer đang nhận được nhiều niềm tin và sự hài lòng từ khách hàng Bên cạnh loại máy nén trục vít hai trục phổ biến, nghiên cứu đã phát triển thêm loại máy nén trục vít dùng một trục Máy nén trục vít một trục đặc trưng bởi chỉ có một trục vít chính, kèm theo hai bánh răng ở hai bên sườn của trục để phân chia khoang nén và khoang hút, góp phần tối ưu hiệu quả hoạt động.
2.3.2 Khái niệm bộ Economizer trong máy nén trục vít
Economizer là một thiết bị hoặc hệ thống độc lập giúp giảm tiêu thụ năng lượng và nâng cao hệ số làm lạnh, từ đó tối ưu hóa hiệu suất làm lạnh của hệ thống.
Bộ economizer trong lò hơi hoạt động dựa trên nguyên lý khác so với hệ thống lạnh, nhưng đều có tác dụng tối ưu hóa hiệu suất Trong hệ thống lạnh, bộ economizer thường đi kèm với máy nén trục vít nhờ khả năng kết nối tải phía vỏ máy nén, giúp tăng công suất và nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống Việc trang bị bộ economizer trực tiếp lên máy nén trục vít không chỉ làm tăng hiệu suất hoạt động mà còn giúp tiết kiệm năng lượng, mang lại lợi ích kinh tế đáng kể.
Hiện nay, có rất nhiều hãng sản xuất máy nén có sản xuất loại máy nén trục vít có trang bị bộ economizer như Refcomp, MyCom, Bitzer và York
Trong các hệ thống lạnh, hai loại economizer phổ biến là Flash Tank Economizer (FTE) và Liquid SubCooling Economizer (LSE) Mặc dù khác nhau về hình dạng và nguyên lý hoạt động, cả hai đều giúp nâng cao hiệu suất hệ thống và tiết kiệm năng lượng Trong đó, Flash Tank Economizer đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quá trình tái nhiệt, giảm tiêu thụ năng lượng và nâng cao hiệu suất làm lạnh.
Hệ thống sử dụng loại economizer này được thiết kế để tối ưu hóa quá trình trao đổi nhiệt và nâng cao hiệu suất của hệ thống làm lạnh Sau khi môi chất đi qua dàn ngưng tụ, môi chất sẽ được dẫn vào bộ FTE (Economizer) thông qua van tiết lưu thứ nhất, giúp làm mát xuống áp suất trung gian nhờ áp suất hơi hỗn hợp trong bộ FTE Nhờ đó, hơi môi chất ở nhiệt độ và áp suất trung gian sẽ đi về đầu hút của máy nén để tiếp tục quá trình nén, tăng hiệu quả hệ thống làm lạnh Phần môi chất lỏng ở đáy bình, ở dạng lỏng bão hòa, tiếp tục đi qua van tiết lưu thứ hai và đến dàn bay hơi để thực hiện quá trình bay hơi, đảm bảo hệ thống vận hành ổn định và tiết kiệm năng lượng.
Hình 2.1 Bộ Flash Tank Economizer
- Sơ đồ hệ thống sử dụng loại economizer FTE:
Hình 2.2 Hệ thống máy nén trục vít 1 cấp sử dụng bộ FTE [6]
Hình 2.3 Hệ thống máy nén trục vít 1 cấp sử dụng bộ FTE [6]
Hình 2.4 Hệ thống máy nén trục vít 2 cấp sử dụng bộ FTE [6]
Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống máy nén trục vít sử dụng bộ FTE [7]
Việc sử dụng bộ FTE giúp nâng cao hiệu suất hệ thống đáng kể, giảm lượng tiêu thụ năng lượng và tăng nhẹ công suất máy nén Đồng thời, công nghệ này còn giúp giảm nhiệt độ cuối tấm, tối ưu hóa quá trình hoạt động của hệ thống và tiết kiệm năng lượng hiệu quả.
Việc sử dụng bộ FTE đã được chứng minh giúp tăng hiệu suất của hệ thống, qua đó thể hiện rõ qua đồ thị P-H và các so sánh trực tiếp với hệ thống không sử dụng bộ FTE Để minh họa rõ hơn, các nhà nghiên cứu đã so sánh hai đồ thị của hai hệ thống giống nhau, trong đó một hệ thống có tích hợp bộ FTE Kết quả cho thấy, hệ thống có sử dụng bộ FTE thể hiện hiệu suất vượt trội so với hệ thống chưa có bộ FTE, chứng tỏ vai trò quan trọng của bộ FTE trong việc nâng cao hiệu quả vận hành.
Hệ thống sử dụng bộ FTE giúp giảm công nén bằng cách hơi môi chất ở áp suất trung gian đi về máy nén, đồng thời môi chất lỏng tại đáy bình tiết lưu lưu về thiết bị bay hơi, làm tăng nhiệt lượng q₀ tại bình bay hơi Điều này giúp nâng cao hệ số làm lạnh và tiết kiệm năng lượng hiệu quả hơn trong quá trình hoạt động.
Hình 2.6 Đồ thị P-H của chu trình R22 không sử dụng bộ FTE và chu trình có sử dụng bộ FTE [6]
Hình 2.7 Đồ thị P-H của chu trình sử dụng bộ FTE [6] b Liquid Subcooled Economizer (LSE)
Liquid Subcooled Economizer (bộ eco làm quá lạnh lỏng) được lắp đặt trực tiếp sau thiết bị ngưng tụ trong hệ thống làm lạnh, giúp tối ưu hóa quá trình trao đổi nhiệt Môi chất sau khi ngưng tụ đi qua hệ thống gồm hai đường: một đường dẫn vào ống xoắn bên dưới đáy bình và một đường đi qua van tiết lưu thứ nhất, tạo thành hỗn hợp hơi-lỏng trong bình chứa Trong đó, phần lỏng ở đáy bình nhận nhiệt từ lượng lỏng trong ống xoắn, gây bay hơi và hợp nhất cùng hơi khí phía trên bình ở áp suất và nhiệt độ trung gian để đưa về đầu hút máy nén, nâng cao hiệu quả nén Phần lỏng còn lại trong ống xoắn sau khi quá lạnh sẽ đi qua van tiết lưu thứ hai vào thiết bị bay hơi, đảm bảo quá trình làm lạnh đạt hiệu quả cao.
Hình 2.8 Bình economizer dạng LSE
Ta có sơ đồ hệ thống lạnh sử dụng máy nén trục vít và bộ Liquid Subcooled Economizer như sau:
Hình 2.9 Sơ đồ hệ thống lạnh sử dụng LSE [6]
So với loại economizer FTE, môi chất trong thiết bị bay hơi là dạng lỏng quá lạnh, giúp tối ưu hóa quá trình truyền nhiệt Lượng hơi gửi từ bình eco về máy nén là hơi trung gian với nhiệt độ và áp suất trung gian do được làm mát chưa hoàn chỉnh, dẫn đến giảm công nén của máy nén trục vít so với hệ thống không sử dụng bộ eco Việc này giúp tiết kiệm năng lượng và nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống làm lạnh.
Sơ đồ hệ thống và chu trình của hệ thống
3.1.1 Sơ đồ hệ thống và đường đi môi chất theo bản vẽ hệ thống
Hơi môi chất từ đầu đẩy máy nén tầm cao được chia làm hai phần:
Một lượng nhỏ hơi từ đầu đẩy máy nén được trích ra để xả băng cho các hệ thống làm lạnh Hơi này sau đó được đưa vào bình chứa hạ áp, với lượng hơi điều chỉnh chính xác nhờ vào cụm van ICS 1-25A kết hợp CVC, đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống làm lạnh.
Phần lớn hơi môi chất được đưa tới dàn ngưng, nơi khí được ngưng tụ thành lỏng ở nhiệt độ khoảng 35˚C Lỏng này chảy qua ống dẫn về bình thermosiphon theo hướng dốc thẳng đứng, giúp dòng chảy thuận lợi về bình chứa Tại bình thermosiphon, một phần dịch được trích ra để làm mát dầu máy nén, trong khi lượng lớn dịch chảy về bình chứa cao áp, đảm bảo hệ thống vận hành liên tục Quá trình này còn gồm việc hồi tụ lượng hơi chưa ngưng tụ tại dàn ngưng và hơi sinh ra khi làm mát dầu máy nén, nhằm tối ưu hóa quá trình ngưng tụ và duy trì áp suất hệ thống.
Lỏng sau khi về bình chứa cao áp sẽ được phân phối tới những nơi sau:
Quá trình tách khí không ngưng diễn ra tại bình tách khí không ngưng nhằm loại bỏ khí không ngưng có trong bình chứa cao áp, giúp đảm bảo an toàn hệ thống Khí không ngưng có lẫn trong môi chất sẽ được làm lạnh bởi lượng môi chất tiết lưu từ bình chứa cao áp, khiến hơi môi chất ngưng tụ thành lỏng và hồi về bình cao áp Khí không ngưng sau đó được thải ra ngoài hoặc sục vào bể nước để an toàn, vì NH3 hòa tan vô hạn trong nước Phần hơi môi chất sinh ra trong quá trình tách khí không ngưng sẽ được dẫn về bình chứa hạ áp để xử lý tiếp.
Một phần lỏng của hệ thống cung cấp cho giàn lạnh hành lang lạnh, nơi đây môi chất lạnh nhả nhiệt và bay hơi Hơi môi chất sau đó được dẫn về bình economizer để tối ưu hóa quá trình làm lạnh và nâng cao hiệu quả hệ thống làm mát.
Lượng lớn môi chất lỏng được đưa đến bình economizer, nơi nó phân chia thành hai dòng Một dòng được tiết lưu vào bình economizer dưới dạng hỗn hợp lỏng và hơi, giúp làm lạnh môi chất trong hệ thống Hơi từ bình economizer cùng với hơi từ giàn lạnh hành lang và hơi sinh ra khi môi chất quá lạnh trong ống xoắn sẽ di chuyển đến đầu hút máy nén tầm cao để giải nhiệt, nâng cao hiệu suất làm việc của hệ thống Phần lỏng sau đó được quá lạnh trong bình economizer và dẫn về bình chứa hạ áp, nơi tiếp tục quá trình tiết lưu nhằm duy trì hoạt động ổn định của hệ thống lạnh.
33 bình, lượng môi chất lạnh ngưng tụ trong bình sẽ được điều chỉnh bằng tay qua van, để chảy về cùng với đường lỏng qua ống xoắn ruột gà
Tại bình chứa hạ áp, dịch được bơm đến các giàn lạnh trong kho lạnh để thực hiện quá trình trao đổi nhiệt, giúp môi chất nhả nhiệt và bay hơi Hơi môi chất sau đó trở về bình chứa hạ áp để tách lỏng và hơi quá nhiệt, sau đó được đưa trở lại đầu hút của máy nén tầm thấp để tiếp tục chu trình nén khí, đảm bảo hoạt động liên tục của hệ thống làm lạnh.
3.1.2 Đồ thị của chu trình
Hình 3.1 Đồ thị logp-h và T-S của chu trình
Các quá trình của chu trình như sau:
1 – 1 ’ : hơi quá nhiệt về đầu hút máy nén
1 – 2: nén đoạn nhiệt cấp hạ áp (nén lần 1)
2 – 4: làm mát đẳng áp ở bình economizer
4 – 5: nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở phía cao áp (nén lần 2)
5 – 6: làm mát đẳng áp, hóa lỏng trong thiết bị ngưng tụ
6 – 8: tiết lưu đẳng emthalpy ở van tiết lưu số 1
6 – 7: quá lạnh lỏng, đẳng áp
7 – 10: tiết lưu đẳng enthalpy ở van tiết lưu số 2
10 – 1 ’ : bay hơi đẳng áp ở thiết bị bay hơi
Tính toán các thống số điểm nút
3.2.1 Các thông số đã cho
Theo như bản vẽ ta xác định được:
Dàn lạnh của kho lạnh 2200 Pallet có công suất Q0 = 43 × 4 = 172 kW
Dàn lạnh của kho lạnh 1800 Pallet có công suất Q0 = 36 × 4 = 144 kW
Dàn lạnh của hành lang 1 có công suất Q0 = 10 kW
Dàn lạnh của hành lang 2 có công suất Q0 = 15 × 2 = 30 kW
Vì hai kho lạnh có cùng nhiệt độ nên ta có nhiệt lượng chung của dàn lạnh kho lạnh:
Vì hai dàn lạnh hành lang có cùng nhiệt độ, nên ta có nhiệt lượng chung của hành lang:
Ta có: Năng suất lạnh của máy nén là:
3.2.2 Các thông số tính toán
Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất: t k = 35℃
Với tk = 35℃ tra bảng hơi bão hòa của NH3 ta xác định được áp suất ngưng tụ pk 13,525 bar [TL3, tr.303]
Nhiệt độ sôi của môi chất: t 0 = -32 ℃
Với t0 = -32 ℃ tra bảng hơi bão hòa của NH3 ta xác định được áp suất p0 = 1,0817 bar [TL3, tr.303]
Nhiệt độ hút về máy nén
Nhiệt độ của hơi môi chất trước khi vào máy nén luôn cao hơn nhiệt độ sôi của môi chất để tránh hút phải lỏng Độ quá nhiệt ở từng loại máy nén và môi chất khác nhau, ví dụ với môi chất amoniac, nhiệt độ hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi từ 5 đến 15°C, đảm bảo an toàn cho máy làm việc Thông thường, ta chọn độ quá nhiệt ∆th = 5°C để đảm bảo hiệu quả vận hành Ví dụ, nếu nhiệt độ t1 = -32°C, thì nhiệt độ hơi hút an toàn là th = t1 + 5 = -27°C.
Việc giảm nhiệt độ môi chất mục đích chính là để nâng cao năng suất làm lạnh của hệ thống Chính vì vậy, người ta thường cố gắng hạ thấp nhiệt độ môi chất càng thấp càng tốt để tối ưu hóa hiệu quả vận hành.
Sau khi ra khỏi bình ngưng, môi chất được chia làm hai phần: phần nhỏ được tiết lưu để làm mát hơi nén, còn phần lớn sẽ được làm lạnh sâu trong bình economizer Nhiệt độ môi chất sau quá trình làm lạnh đạt khoảng 2°C, giúp tối ưu hóa hiệu suất hệ thống lạnh.
3.2.3 Thiết lập chu trình và tính các thông số
Ta có: pk = 13,525 bar, p0 = 1,0817 bar
Hệ thống máy nén trục vít sử dụng bình economizer dạng ống lỏng quá lạnh có các đặc điểm và đồ thị tương tự như hệ thống máy nén hai cấp sử dụng bình trung gian không hoàn toàn làm mát, do đó, ta áp dụng các công thức và phương pháp tính toán phù hợp để xác định các thông số của chu trình Trong đó, áp suất trung gian đóng vai trò quan trọng trong quá trình tối ưu hóa hoạt động của hệ thống, giúp cải thiện hiệu suất năng lượng và độ ổn định của máy nén trục vít Việc sử dụng các công thức tính toán chính xác các thông số này giúp đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống máy nén, đồng thời cung cấp cơ sở cho các phân tích kỹ thuật và thiết kế cải tiến.
Ptg = P k P o 3,825 bar, suy ra ttg = -3 o C từ bảng hơi bão hòa của NH3 [TL3, tr.303]
Xác định các thông số điểm nút
Bảng 3.1 Các thông số điểm nút của chu trình p (bar) t
(℃) h (kj/kg) s (kj/kg.℃) v (m 3 /kg)
Với điểm 5, nhiệt độ đầu đầy của máy nén trục vít thường được khống chế bằng nhiều cách, do đó nhiệt độ cho phép tối đa là 90 o C
Gọi m1 là lưu lượng khối lượng môi chất qua các giàn lạnh kho lạnh: m1
Gọi m2 là lưu lượng khối lượng qua giàn lạnh hành lang: m2 02
Gọi m3 là lưu lượng khối lượng môi chất tiết lưu vào bình economizer
Ta có phương trình cân bằng năng lượng tại bình economizer:
Lưu lượng môi chất thực tế qua đầu hút của một máy nén: mđ = 1 0, 2614
2 2 m 0,1307 kg/s Lưu lượng môi chất thực tế qua đầu đẩy của một máy nén: mh 1 2 3
Hệ số làm lạnh của hệ thống:
Tính chọn thiết bị và đường ống góp
Dựa trên năng suất lạnh của máy nén Q0 = 356 kW đã được xác định, chúng tôi chọn hai máy nén Model MCN160L của hãng MYCOM, mỗi máy có công suất 170 kW Theo catalogue của máy nén trục vít 1 cấp series SCV sử dụng bộ economizer, sự lựa chọn này đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống làm lạnh.
Hình 3.2 Máy nén trục vít MYCOM dòng SCV [14]
Nhiệt thải của thiết bị ngưng tụ Qk:
Qk = (m1 + m2 + m3) × (i5 – i6) = 0,336 × (1557,66 – 288,452) = 426,45 kW [TL1] Với Qk = 426,45 kW, tra catalogue dàn ngưng của hãng SCIROCCO [15] chọn được loại dàn ngưng với ký hiệu là SCIROCCO C 80 – 3.2 C6 có công suất 433,6 kW
3.3.3 Bình chứa cao áp a Công dụng
Bình chứa cao áp đặt ngay sau giàn ngưng tụ nhằm lưu trữ lỏng môi chất ở áp suất và nhiệt độ cao, giúp giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ để duy trì sự cung cấp liên tục cho thiết bị bay hơi Ngoài ra, bình chứa cao áp còn có chức năng chứa toàn bộ lượng khí gas trong hệ thống, đảm bảo an toàn và thuận tiện cho quá trình sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống làm lạnh.
38 b Cấu tạo bình chứa cao áp
Hình 3.3 Cấu tạo bình chứa cao áp
Hệ thống gồm các thành phần chính như đường cân bằng áp suất với bình ngưng giúp duy trì áp lực ổn định trong quá trình hoạt động Đường nối với thiết bị tách khí không ngưng đảm bảo khí không mong muốn được loại bỏ hiệu quả Van an toàn và đồng hồ áp kế là các thiết bị quan trọng để giám sát và bảo vệ hệ thống khỏi quá tải Đường lỏng từ bình ngưng xuống và từ bình tách khí không ngưng về đảm bảo lưu thông chất lỏng liên tục, ổn định Đường cấp dịch và tiết lưu vào bình tách khí không ngưng giúp kiểm soát dòng chảy và duy trì hiệu quả của quá trình tách khí Kính xem gas cho phép quan sát trực tiếp trạng thái của khí; xả dầu và ống xả đáy giúp loại bỏ dầu thừa và cặn bẩn để duy trì hoạt động tối ưu của bình chứa cao áp Tính toán bình chứa cao áp là bước quan trọng để xác định thể tích phù hợp, đảm bảo an toàn và vận hành hiệu quả của hệ thống.
Theo quy định về an toàn, sức chứa của bình chứa cao áp phải đạt ít nhất 30% tổng thể tích hệ thống bay hơi đối với hệ thống cấp môi chất từ trên xuống, và 60% thể tích đối với hệ thống lạnh cấp lỏng từ dưới lên Trong hệ thống này, phương pháp cấp lỏng từ dưới lên cho phép xác định thể tích bình chứa cao áp dựa trên công thức phù hợp để đảm bảo an toàn vận hành.
VBCCA – là thể tích bình chứa cao áp (m 3 )
VBH – thể tích bên trong của hệ thống bay hơi (m 3 )
1,2 - là hệ số an toàn
Tính thể tích phần ống bên trong của các giàn bay hơi:
Ta chọn giàn lạnh quạt theo các công suất Q0 đã cho theo catalogue của hãng
Theo cấu trúc giàn lạnh trong catalog của hãng thì:
- Cánh tản nhiệt được làm bằng nhôm, bước cánh là 4;7;10;12 mm
- Mô hình ống: các ống thép được xếp song song với nhau và cách nhau 50mm, đường kính ống là 15mm
+ Với giàn lạnh loại 3 quạt công suất 43 kW theo thông số tra trong catalog ta tính được:
50 19,3 nên ta chọn số dãy ống là 20 ống
50 7,6 nên ta chọn số hàng ống là 8 ống
- Thể tích bên trong ống của 4 giàn lạnh 3 quạt:
(theo công thức [TL4, tr.473]) + Với giàn lạnh 2 quạt công suất 36 kw theo thông số trong catalogue ta tính được
50 25,2 nên ta chọn số dãy ống là 25 ống
50 7,6 nên ta chọn số hàng ống là 8 ống
- Thể tích bên trong ống của 4 giàn lạnh 3 quạt:
V d L a b m 3 + Với giàn lạnh 2 quạt công suất 15 kW theo thông số trong catalog ta tính được
50 13 nên ta chọn số dãy ống là 13 ống
50 4,8 nên ta chọn số hàng ống là 5 ống
- Thể tích bên trong ống của 2 giàn lạnh 2 quạt:
V d L a b m 3 + Với giàn lạnh 2 quạt công suất 10 kw theo thông số trong catalog ta tính được
50 11,2 nên ta chọn số dãy ống là 11 ống
50 4,2 nên ta chọn số hàng ống là 4 ống
- Thể tích bên trong ống của 1 giàn lạnh 2 quạt:
- Tổng thể tích bên trong ống của giàn lạnh:
- Thể tích bình chứa cao áp:
Với VBCCA = 1,6836 m3 ta chọn bình chứa cao áp HR-30-163 từ catalogue bình chứa cao áp của hãng FRICK [17] có các thông số như sau:
Bảng 3.2: Các thông số của bình chứa cao áp hãng FRICK
Số hiệu Áp suất làm việc tối đa (psi) Đường kính trong (mm)
Tổng chiều dài bên ngoài (mm)
Hình 3.4 Bình chứa cao áp của hãng FRICK 3.3.4 Bình chứa hạ áp
Bình chứa hạ áp là thiết bị dùng để lưu trữ lượng lỏng môi chất trước khi được bơm lên các giàn bày hơi trong hệ thống Bình được lắp đặt ở phía hạ áp trong hệ thống có bơm tuần hoàn, đảm bảo quá trình truyền tải môi chất diễn ra liên tục và ổn định Cấu tạo của bình chứa hạ áp tương tự như bình chứa cao áp, giúp duy trì áp suất ổn định và tối ưu hóa hiệu suất hệ thống Việc sử dụng bình chứa hạ áp góp phần giảm thiểu rò rỉ, tăng tuổi thọ thiết bị và nâng cao hiệu quả hoạt động của toàn bộ hệ thống.
Bình chứa hạ áp gồm hai loại chính là giàn đặt nằm ngang và giàn đặt đứng, đáp ứng tiêu chuẩn sức chứa tối thiểu không nhỏ hơn 30% tổng thể tích môi chất lạnh trong giàn bay hơi Việc lựa chọn loại bình phù hợp đảm bảo hệ thống làm lạnh hoạt động hiệu quả và an toàn Sức chứa lớn giúp duy trì áp suất ổn định trong hệ thống, giảm thiểu rủi ro và tối ưu hoá hiệu suất làm việc của các thiết bị lạnh.
Trong hệ thống này sử dụng bình chứa hạ áp kiểu đặt đứng, hệ thống bơm cấp lỏng từ dưới lên
Thể tích bình chúa hạ áp được tính theo biểu thức:
VHA = (Vdt × k1 + Vdq × k2) × k3 × k4 × k5 × k6 × k7 (m 3 ) [(8.15), TL1, tr.307]
Vdt thể tích giàn tĩnh (m 3 ), Vdq thể tích giàn quạt (m 3 ) k1, k2, k3, k4, k5, k6, k7 là các hệ số
Bảng 3.3: Các hệ số k theo bảng tra theo bảng (8-16) – [TL1, tr.307]
Hệ số hệ thống có bơm cấp lỏng từ dưới lên được xác định dựa trên các yếu tố như k1 (sự điền đầy giàn tính 0,7), k2 (sự điền đầy giàn quạt 0,7), k3 (lượng lỏng tràn khỏi giàn 0,3), k4 (sức chứa ống góp và đường ống 1,2) và k5 (sự điền đầy lỏng khi bình chứa làm việc đảm bảo bơm hoạt động, đặc biệt đối với bình chứa thẳng đứng) Các yếu tố này ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành của hệ thống cấp lỏng, đảm bảo quá trình bơm diễn ra ổn định và liên tục.
1,55 k6 Mức lỏng cho phép trong bình chứa thẳng đứng
Mà theo bảng hệ số k ta có k1 = k2 và Vdt + Vdq = VBH nên ta có:
Với thể tích V = 0,794 m 3 , ta chọn loại bình chứa hạ áp loại thằng đứng từ catalogue của hãng Wanxiang xuất xứ Trung Quốc [18] , với cái thông số như sau:
Bảng 3.4: Các thông số của bình chứa hạ áp hãng Wanxiang
Bình economizer được trang bị nhiều loại van để đảm bảo an toàn, bao gồm van bảo vệ quá áp, quá tải, cùng với các van phao tự động và van chặn để kiểm soát mức dịch thấp và mức dịch cao, tăng cường độ tin cậy và hoạt động hiệu quả của thiết bị.
Hình 3.5 Hệ thống các van tên bình economizer
- Diện tích truyền nhiệt của ống xoắn ql x tb
Loại Model Thể tích (L) Kiểu bình Kích thước chính (mm) Khối lượng
Qql là công suất nhiệt để quá lạnh môi chất trước tiết lưu của ống xoắn, được tính như sau: [(10.4), TL3, tr.229]
K là hệ số truyền nhiệt của ống xoắn, K = 580 ÷ 700W/m2.K (TL3, tr.229), lấy K 700W/m 2 K t tb
là nhiệt độ trung bình logarit của bình trung gian, được tính theo công thức:
) 3 2 ( ) 3 35 ( ln min max min max
m 2 Ống thép dùng làm ống xoắn là loại ống thép trơn, tạo thành chùm ống xoắn với nhau
Chọn cấu tạo của ống xoắn như sau:
Ta xem các vòng xoắn có dạng hình elip, với đường kính nhỏ nhất và lớn nhất của vòng xoắn là: D1= 0,3 m, D2 = 0,4 m
Ta có đường kính trung bình của vòng xoắn của ống là
Với diện tích truyền nhiệt của ống xoắn đã tính được ở trên ta xác định được chiều dài của ống xoắn là:
Số vòng xoắn cần có là:
Chọn khoảng cách giữa các vòng xoắn là 4mm ta có:
Chiều cao của vòng xoắn là:
Với đường kính trung bình của vòng xoắn Dx = 0,35 m, cần chọn bình có đường kính ngoài đủ lớn để bọc kín ống xoắn Chúng tôi đề xuất sử dụng bình economizer loại VIC-16-84 từ catalogue bình ống xoắn của hãng Johnson Controls [19], với các thông số cơ bản phù hợp cho ứng dụng này.
Bảng 3.5 Các thông số của bình ecomizer hãng Johnson Control
Số model Áp suất làm việc tối đa (psig) Đường kính ngoài của bình (mm)
Tổng chiều cao của bình (mm)
Chiều cao của vòng xoắn (mm)
Chiều cao mực chất lỏng (mm)
Bình gom dầu được sử dụng để thu gom dầu từ các bình tách dầu hoặc bầu dầu của thiết bị, giúp quá trình vận hành an toàn và hiệu quả Sản phẩm có thiết kế thân bình dạng trụ với đáy elip, tích hợp bộ ống thủy để xem mức dầu chính xác Bình còn được trang bị van an toàn, đồng hồ áp suất, đường dầu thu hồi về và các đường nối để dẫn dầu về ống hút hoặc xả đáy, đảm bảo hoạt động ổn định và dễ dàng kiểm soát.
Để thu hồi dầu từ các ống gom dầu, người ta mở van thông bình gom dầu vào bình chứa hạ áp, vì điểm này có áp suất thấp nhất Sau đó, mở thông bình gom dầu để dầu tự động chảy vào bình chứa, sau đó đem xử lý hoặc loại bỏ dầu thải Trước khi xả dầu, cần hạ áp suất trong bình xuống gần bằng áp suất khí quyển để đảm bảo an toàn và hiệu quả Không nên để áp suất chân không trong bình khi xả dầu, vì sẽ gây khó khăn trong quá trình xả dầu và làm khí không ngưng tụ lọt vào hệ thống, dễ gây hư hỏng.
- Cấu tạo bình gom dầu:
Hình 3.6 Bình thu hồi dầu
1 – Kính xem mức 4 - Đường nối về ống hút
2 – Áp kế 5 - Đường gom dầu về
3 – Van an toàn 6 - Đường xả dầu
3.3.7 Bình tách khí không ngưng a Công dụng
Khi khí không ngưng vào bên trong hệ thống lạnh, hiệu quả hoạt động của hệ thống giảm đáng kể và độ an toàn bị ảnh hưởng tiêu cực Việc thiếu khí gây ra các vấn đề về hiệu suất làm việc và làm giảm độ tin cậy của hệ thống lạnh Các thông số vận hành trở nên kém ổn định hơn, làm tăng nguy cơ xảy ra sự cố và giảm tuổi thọ của thiết bị Đảm bảo khí ngưng liên tục vào hệ thống là yếu tố quan trọng để duy trì hiệu quả và an toàn của hệ thống làm lạnh.
- Áp suất và nhiệt độ ngưng tụ tăng,
- Nhiệt độ cuối quá trình nén tăng,
Nhiệm vụ của bình là tách các khí không ngưng trong hệ thống lạnh để nâng cao hiệu quả làm việc và đảm bảo độ an toàn cho hệ thống Bình còn giúp xả các khí không ngưng ra bên ngoài, tránh gây ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất hoạt động Đồng thời, công đoạn xả khí cần thực hiện cẩn thận nhằm tránh không khí hoặc môi chất nghe lẫn ra môi trường bên ngoài, đảm bảo an toàn và bảo vệ môi trường.
Một số nguyên nhân lọt khí không ngưng vào trong hệ thống:
- Do hút chân không không triệt để trước khi nạp môi chất lỏng, khi lắp đặt hệ thống
- Khi sửa chữa, bảo dưỡng máy nén và thiết bị
- Khi nạp dầu cho máy nén
- Khi phân hủy dầu ở nhiệt độ cao
- Do môi chất lạnh bị phân hủy
46 b Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Bình tách khí không ngưng hoạt động dựa trên nguyên lý làm lạnh hỗn hợp khí không ngưng để ngưng tụ toàn bộ môi chất, đảm bảo hiệu quả tách khí tối ưu Thiết bị này giúp loại bỏ khí không ngưng tụ trước khi khí được xả ra bên ngoài, nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống Nguyên tắc hoạt động này phù hợp trong các ứng dụng cần kiểm soát khí và môi chất trong quá trình làm lạnh, đảm bảo an toàn và tiết kiệm năng lượng.
Khí không ngưng thường tích tụ nhiều nhất tại thiết bị ngưng tụ và bình chứa cao áp, nơi hơi môi chất được ngưng tụ và chảy về bình chứa cao áp Phần lớn khí không ngưng còn lại vẫn chứa nhiệt độ cao do chưa được làm lạnh hoàn toàn Để xử lý khí không ngưng, hệ thống chuyển chúng đến bình tách khí không ngưng, nơi hỗn hợp khí này tiếp tục được làm lạnh nhờ dòng lỏng tiết lưu từ bình chứa cao áp để đảm bảo quá trình ngưng tụ hoàn tất Khí không ngưng sau đó được xả ra ngoài qua van điện từ, đồng thời sục vào bể chứa nước để đảm bảo an toàn, tránh rò rỉ khí NH3 ra môi trường.
Tính toán lượng gas nạp vào hệ thống
Trong thực tế, có nhiều phương pháp để tính lượng gas cần nạp vào hệ thống, bao gồm sử dụng phần mềm hoặc dựa trên kinh nghiệm thực tế Tuy nhiên, phương pháp dựa vào thể tích của từng thiết bị để tính ra lượng môi chất trong toàn hệ thống là cách tiếp cận hợp lý nhất Hầu hết lượng gas trong hệ thống tồn tại dưới dạng lỏng, tập trung ở phía dưới đáy của thiết bị, giúp xác định chính xác hơn lượng môi chất cần nạp để đảm bảo hoạt động hiệu quả.
Theo đó, ta có lượng môi chất có trong các thiết bị trong hệ thống lạnh như sau:
- Bình trung gian thẳng đứng: 60%
- Dàn lạnh kiểu cấp dịch trực tiếp: 30%
Trong các bài toán yêu cầu tính chính xác lượng gas nạp, phương pháp dựa trên kinh nghiệm chỉ mang tính ước lượng Thay vào đó, chúng ta có thể áp dụng công thức tính lượng gas nạp chính xác dựa trên các yếu tố kỹ thuật, giúp đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động của thiết bị Việc sử dụng công thức này là cách chính xác hơn để xác định lượng gas phù hợp, thay vì dựa vào cảm tính hay kinh nghiệm cá nhân.
Tính toán lượng môi chất có trong hệ thống theo lý thuyết:
Lượng môi chất có trong hệ thống bao gồm lượng môi chất có trong máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi, trong đường ống kết nối
Lượng môi chất nạp vào hệ thống được xác định dựa trên công thức tổng hợp: mtotal = mcompressor + mthp + mtlp + mcon + mevp, trong đó mtotal là tổng lượng môi chất có trong hệ thống (kg) Các thành phần riêng biệt bao gồm mcomp (lượng môi chất trong máy nén), mhp (lượng môi chất trong đường ống cao áp), mlp (lượng môi chất trong đường ống thấp áp), mcon (lượng môi chất trong thiết bị ngưng tụ) và mevp (lượng môi chất trong thiết bị bay hơi).
+ Lượng môi chất trong máy nén:
(kg) [TL5, tr.7] trong đó: ρ1 là mật độ môi chất đầu hút (kg/m 3 ) ρ2 là mật độ môi chất đầu đẩy (kg/m 3 )
Vcompressor là thể tích máy nén (m 3 )
+ Lượng môi chất trong đường ống cao áp: mhp = mA/D1 +
Lượng môi chất trong bình chứa cao áp (kg) được xác định dựa trên các yếu tố như mA/D1, trong đó mA/D1 là tỷ lệ giữa lượng môi chất và chiều dài ống dẫn cao áp Đường kính trong ống dẫn hơi phần cao áp (dg) và ống dẫn lỏng phần cao áp (dl) đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất hệ thống, với dg và dl lần lượt là các tham số chiều rộng của ống Mật độ của hơi môi chất (ρg) và mật độ của lỏng môi chất (ρl) là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt và thể tích hệ thống, giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống truyền nhiệt.
+ Lượng môi chất trong đường ống thấp áp mlp = mA/D2 +
(kg) [TL5, tr.7] trong đó dlp: là đường kính trong đường ống thấp áp (m) mA/D2 là lượng môi chất trong bình chứa hạ áp (kg)
Llp: tổng chiều dài đường ống thấp áp (m) ρlp: mật độ của lỏng môi chất (kg/m 3 )
+ Lượng môi chất có trong thiết bị ngưng tụ mcon = mtp +
4 4 con con cong cong conl conl d d
Trong quá trình thiết kế và vận hành thiết bị ngưng tụ, các yếu tố quan trọng bao gồm đường kính trong của ống chứa môi chất, gọi là dcon, và mật độ của hơi môi chất trong thiết bị, ký hiệu ρcong Dọc theo các tiêu chuẩn kỹ thuật, dcon ảnh hưởng đến khả năng trao đổi nhiệt và hiệu quả của quá trình ngưng tụ, trong khi ρcong giúp xác định lưu lượng hơi và tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của thiết bị Hiểu rõ các tham số này là nền tảng để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả trong các ứng dụng công nghiệp.
Lg: chiều dài đoạn ống chứa hơi (m) ρconl: mật độ của lỏng môi chất trong thiết bị ngưng tụ (kg/m 3 )
Ll: chiều dài đoạn ống chứa lỏng (m) mtp là khối lượng môi chất trong vùng 2 pha (kg)
+ Lượng môi chất có trong thiết bị bay hơi: mevp = mtp +
Trong thiết bị bay hơi, đường kính trong của ống chứa môi chất được ký hiệu là devap, đóng vai trò quan trọng trong quá trình truyền nhiệt và hiệu suất hệ thống Mật độ của hơi môi chất trong thiết bị bay hơi, được ký hiệu là ρevag, xác định lượng khí tồn tại trong không gian này và ảnh hưởng đến khả năng trao đổi nhiệt Các giá trị này góp phần tối ưu hóa thiết kế và hoạt động của hệ thống làm lạnh hoặc điều hòa không khí, đảm bảo hiệu suất vận hành tối đa.
Levag: chiều dài đoạn ống chứa hơi (m) mtp: là khối lượng môi chất lạnh trong vùng 2 pha (kg) mtp ( )2
Thông số quan trọng bao gồm đường kính trong của ống chứa môi chất lạnh hai pha (dtp), mật độ của hơi môi chất (ρg) và mật độ của lỏng môi chất (ρl) Chiều dài của đoạn ống chứa môi chất hai pha được ký hiệu là ltp, trong khi β thể hiện phần rỗng của ống, tùy thuộc vào các yếu tố như βg và βl Công thức liên quan xác định khối lượng của môi chất trong ống dựa trên các tham số này, gồm cả chiều dài và đặc tính vật lý của môi chất, nhằm tối ưu hiệu suất hoạt động trong hệ thống lạnh.
Sg là là diện tích mặt cắt tại điểm chuyển pha chiểm bởi phần hơi (m 2 )
Diện tích mặt cắt tại điểm chuyển pha, ký hiệu là SL, là phần diện tích của phần lỏng (m2) Do không có số liệu về chiều dài các đường ống dẫn hơi, lỏng và đường ống môi chất trên sơ đồ, việc tính toán lượng gas nạp chưa thể thực hiện chính xác Việc xác định diện tích mặt cắt tại điểm chuyển pha là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả của hệ thống Thiếu thông tin về chiều dài đường ống làm hạn chế khả năng tính toán lượng gas nạp phù hợp, ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống làm lạnh hoặc làm mát.
Ngoài việc sử dụng công thức tính, bạn có thể tận dụng các phần mềm hoặc công cụ tính toán sẵn có để đảm bảo tốc độ và độ chính xác cao hơn trong quá trình tính toán Phương pháp này giúp tiết kiệm thời gian và giảm thiểu sai sót, đồng thời mang lại kết quả nhanh chóng và đáng tin cậy hơn.
Tính toán lượng gas nạp vào hệ thống bằng phần mềm Refrigerant Charge Calculator
Hình 3.11 trình bày phần mềm tính toán sử dụng Excel, được phát triển bởi công ty TNHH Enviros Consulting, giúp tính lượng gas nạp vào các hệ thống lạnh, điều hòa không khí và bơm nhiệt dựa trên các công cụ tích hợp sẵn trong Excel Trong mục Data Entry, người dùng có thể dễ dàng nhập các dữ liệu đã có sẵn từ hệ thống vào các ô tương ứng, bao gồm các thông số cần thiết để thực hiện quá trình tính toán chính xác Phần mềm này tối ưu hóa quá trình xác định lượng khí gas phù hợp, đảm bảo hiệu quả vận hành của các hệ thống điều hòa và làm lạnh.
- Refrigerant: loại môi chất (có tổng cộng 25 môi chất từ phổ biến đến ít sử dụng)
- Temporature of main cooling load in degrees celcius: Nhiệt độ bay hơi ( o C)
- KW cooling known? công suất làm lạnh có biết hay không?
- Type of evaporator: loại dàn bay hơi (giải nhiệt gió qua cánh, chùm ống lỏng)
- Type of condenser: loại dàn ngưng (chùm ống, giải nhiệt gió bằng cánh)
- Type of compressor: loại máy nén (piston, trục vít, xoắn ốc, ly tâm)
- Hermetically sealed? loại máy nén hở hay không?
- Liquid line dimension (diameter): đường kính ống dẫn lỏng
- Liquid line dimension (length): chiều dài đường ống dẫn lỏng
- Có bình chứa cao áp hay không? Nếu có:
+ Loại bình chứa thẳng đứng hay nằm ngang
+ Độ sâu của mực lỏng trong bình
- Có bình chứa hạ áp hay không? nếu có:
+ Loại bình chứa thẳng đứng hay nằm ngang
+ Độ sâu của mực lỏng trong bình
Hình 3.12 Mục data entry của phần mềm
Sau khi nhập các thông số ấy xong, ta có thể kiểm tra kết quả ngay lập tức
So sánh kết quả tính toán với số liệu trên bản vẽ và nhận xét
3.5.1 So sánh sự chênh lệch
Dựa trên việc tính toán chu trình và xác định các thông số trên đồ thị, chúng ta có thể xác định các thông số cần thiết để tính toán và chọn lựa thiết bị phù hợp Sau đó, so sánh kết quả tính toán với thông số của các thiết bị trên sơ đồ bản vẽ để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của hệ thống.
Bảng 3.8 So sánh độ chênh lệch giữa tính toán thực tế và bản vẽ
Loại thiết bị/vị trí đường ống
Công suất/thông số tính toán
Công suất/thông số trên bản vẽ
Số chênh lệch Tỷ lệ chênh lệch (%)
Thiết bị ngưng tụ 433,6 KW 600 KW 166,4 KW 27,7 %
19 % Đầu đẩy máy nén 40A 50A 0 0 % Đầu hút máy nén 115A 125A 10A 8 % Ống góp từ đầu đẩy máy nén
65A 65A 0 0 % Ống góp từ đầu hút máy nén
Từ bình eco về đầu hút máy nén
Từ BCCA vào dàn lạnh hành lang
* Chú thích: Với D, L, H lần lượt là đường kính trong, chiều dài và chiều cao
Khi phân tích số liệu thực tế trên bản vẽ, ta nhận thấy sai số trong quá trình tính toán gây ra các chênh lệch về kết quả đo đạc và thiết kế Các kết quả tính toán thường nhỏ hơn các số liệu trên bản vẽ do ảnh hưởng của nhiều yếu tố như sai lệch dụng cụ, trình tự đo lường hoặc lỗi trong quá trình nhập dữ liệu Hiểu rõ nguyên nhân của sai số giúp đảm bảo độ chính xác và tin cậy trong quá trình áp dụng thiết kế kỹ thuật.
Sự tính toán có thể gây ra sai số trong việc xác định các thông số, công thức, cũng như quá trình tính toán các điểm nút trên đồ thị Ngoài ra, việc làm tròn kết quả cũng góp phần làm tăng độ không chính xác của các phép tính, ảnh hưởng đến độ tin cậy của dữ liệu và kết quả phân tích.
Các nhà thiết kế bản vẽ thường dựa vào kinh nghiệm thực nghiệm để chọn thiết bị hoặc làm tròn số lớn hơn thay vì dựa vào các tính toán chi tiết Điều này giúp đảm bảo tính khả thi và độ chính xác trong quá trình thiết kế, phù hợp với thực tế thi công và vận hành Kinh nghiệm là yếu tố quan trọng giúp các nhà thiết kế đưa ra quyết định nhanh chóng, chính xác hơn trong việc chọn lựa thiết bị phù hợp.
Trong các thiết bị như dàn ngưng hoặc bình chứa, nhiều kỹ sư thiết kế lựa chọn tận dụng các thiết bị sẵn có tại công ty để lắp đặt vào hệ thống, giúp giảm chi phí và thời gian thi công Tuy nhiên, các thiết bị này thường có thông số kỹ thuật đã được làm tròn sẵn, dẫn đến sự chênh lệch so với các tính toán thiết kế ban đầu Việc này cần được cân nhắc để đảm bảo hiệu suất và an toàn của hệ thống HVAC.
- Để đảm bảo an toàn cho hệ thống, hệ số an toàn sẽ được cân nhắc thêm vào các phép tính hoặc lúc chọn lựa thông số thiết bị